СИСТЕМА И СПОСОБ ОБРАБОТКИ МНОГОАНТЕННЫХ СИГНАЛОВ
MULTI-ANTENNA SIGNAL PROCESSING SYSTEM AND METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к технологии обработки многоантенных сигналов, в частности к системе и способу обработки многоантенных сигналов, с использованием в восходящем канале множественного доступа с частотным разделением на базе одной несущей (SC-FDMA, Single-Carrier Frequency Division Multiple Access).
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В системе связи с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing), в частности в восходящем канале, отношение пиковой мощности к средней мощности за один и тот же период времени (PAPR, Peak Average Power Ratio) является важным фактором, ограничивающим эффективность системы. В связи с этим в системах, к примеру в LTE-системе, в восходящих каналах в качестве режима множественного доступа используется SC-FDMA, что позволяет повысить эффективность системы, ограничиваемую PAPR, при этом PAPR остается неизбежным ограничивающим фактором эффективности системы и должен учитываться на этапе ее проектирования. Следовательно, при разработке различных технологий, применяемых в системах, к примеру в усовершенствованной LТЕ_А-системе, необходимо изучить возможности влияния на PAPR. Технология обработки многоантенных сигналов является основной технологией, используемой в системах связи нового поколения, при этом следует отметить, что различные схемы характеризуются различным показателем PAPR.
В частности, существующая система обработки многоантенных сигналов на основе технологии SC-FDMA состоит из: обрабатывающего блока на основе дискретного преобразования Фурье (DFT, Discrete Fourier Transform), блока обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы, а также обрабатывающего блока на основе обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT, Inverse Fast Fourier Transform); при этом обрабатывающий DFT-блок соединен с блоком обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы, а последний в свою очередь соединен с обрабатывающим IFFT-блоком. Анализ системы позволяет сделать вывод о том, что в процессе передачи сигнала системой SC-FDMA влияние на показатель PAPR, оказываемое во время обработки многоантенных сигналов, в расчет не принимается. Причиной этому является то, что процесс обработки данных, передаваемых между обрабатывающим DFT-блоком и обрабатывающим IFFT-блоком, на линейность данных, как правило, не влияет, однако, если между двумя обрабатывающими блоками установить блок обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы, используемый в процессе обработки многоантенных сигналов, линейность данных нарушается, а показатель PAPR в системе SC-FDMA изменяется. Это связано с тем, что обработка многоантенных сигналов зачастую представляет собой нелинейный процесс обработки данных.
На случай неисправного состояния канала либо передачи важной информации, к примеру управляющих сигналов, в существующей системе обработки многоантенных сигналов в составе режима реализации многоантенной связи необходимо применять такой режим передачи данных, как разнесение сигнала. Схема Аламути - наиболее распространенная технология разнесения - представляет собой простой пространственно-временной блок, кодирующий схему разнесения при наличии двух входов антенны и обеспечивающий максимальный коэффициент разнесения в случае, если не учитывается влияние на PAPR, но выполняется нелинейная обработка многоантенных сигналов, влияющая на показатель PAPR. Что касается технологии мультиплексирования, наиболее распространен способ предварительного кодирования, при котором в первую очередь взвешиваются данные из различных потоков данных частотного диапазона, а затем выполняется IFFT-обработка. Таким образом, после DFT-обработки выходные данные также подвергаются сначала нелинейной обработке в процессе обработки многоантенных сигналов, а затем IFFT-обработке, что также влияет на показатель PAPR. Одним словом, технология разнесения и технология мультиплексирования связаны с нелинейной обработкой данных, то есть после того как между обрабатывающим DFT-блоком и обрабатывающим IFFT-блоком устанавливают блок обработки многоантенных сигналов, линейность данных нарушается, в результате чего показатель PAPR изменяется.
В существующем решении линейная обработка данных выполняется после DFT-обработки и внедрения технологий обработки многоантенных сигналов, в основе которых лежит линейная обработка. В процессе линейной обработки данных на основе технологии разнесения применяются: разнесение с циклической задержкой (CDD, Cyclic Delay Diversity), разнесенная передача с частотной коммутацией (FSTD, Frequency switch transmit diversity) и технология разнесения на основе пространственно-частотного блочного кода II (SFBCII, Space Frequency Block Code II); в процессе линейной обработки данных на основе технологии мультиплексирования применяется коммутация антенн между различными потоками данных в различных временных интервалах. Однако, несмотря на то что существующие решения не нарушают линейности данных и не влияют на показатель PAPR, они в значительной степени изменяют коэффициент разнесения и коэффициент мультиплексирования в сторону уменьшения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ввиду вышесказанного главной задачей настоящего изобретения является разработка системы и способа обработки многоантенных сигналов, позволяющих увеличить коэффициент разнесения и коэффициент мультиплексирования, при этом в восходящем канале системы показатель PAPR должен быть относительно низким.
Для достижения поставленной задачи применяется описанное ниже технологическое решение.
Система обработки многоантенных сигналов, состоящая из: обрабатывающего блока на основе дискретного преобразования Фурье (DFT, Discrete Fourier Transform), блока обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы, а также обрабатывающего блока на основе обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT, Inverse Fast Fourier Transform); кроме того, система состоит из обрабатывающего блока, предназначенного для предварительного преобразования потока(ов) входных данных с учетом текущего режима обработки многоантенных сигналов, а также выдачи предварительно преобразованного(ых) потока(ов) данных обрабатывающему DFT-блоку.
Описанный выше блок предварительного преобразования, кроме того, настраивается на преобразование потоков входных данных N в уровни М, при этом величина М зависит от текущего режима обработки многоантенных сигналов, а величины N и М - целые числа, равные или большие 1.
Описанный выше блок предварительного преобразования, кроме того, настраивается на выполнение преобразования с применением различных режимов преобразования; при этом описанные режимы преобразования основываются на одной из следующих технологий: разнесение с циклической задержкой (CDD, Cyclic Delay Diversity); взвешивание с фазовой цикличностью; взвешивание различных потоков данных с нормализованным вектором взвешивания; преобразование одного и более символов модуляции из потока(ов) данных в несколько уровней данных; кодирующая обработка потока(ов) данных; перестановочная обработка потоков данных, при этом режим преобразования с выполнением перестановочной обработки данных основывается на одной из следующих технологий: обработка путем коммутации потоков данных или обработка путем перемежения потоков данных.
Способ обработки многоантенных сигналов, включающий этап предварительного преобразования потока(ов) входных данных с учетом текущего режима обработки многоантенных сигналов, а также этапа DFT-обработки после предварительного преобразования потока(ов) данных.
Описанный выше этап предварительного преобразования потока(ов) входных данных с учетом текущего режима обработки многоантенных сигналов, в частности, состоит из:
преобразования потоков входных данных N в уровни М, при этом величина М зависит от текущего режима обработки многоантенных сигналов, а величины N и М -целые числа, равные или большие 1.
В основе описанных выше режимов преобразования, используемых на этапе преобразования, лежит одна из следующих технологий: CDD-обработка; взвешивание с фазовой цикличностью; взвешивание различных потоков данных с нормализованным вектором взвешивания; преобразование одного и более символов модуляции из потока(ов) данных в несколько уровней данных; кодирующая обработка потока(ов) данных и перестановочная обработка потоков данных.
В основе описанного выше режима преобразования с выполнением перестановочной обработки потоков данных лежит следующая технология: преобразование выполняется только при наличии нескольких потоков данных; в основе описанного режима преобразования с выполнением перестановочной обработки потоков данных лежит одна из следующих технологий: обработка путем коммутации потоков данных или обработка путем перемежения потоков данных.
Описанный выше режим преобразования с выполнением обработки путем коммутации потоков данных, в частности, включает обработку потоков данных путем коммутации не реже чем через два символа данных;
Описанный выше режим преобразования с выполнением обработки путем перемежения потоков данных, в частности, включает: обработку потоков данных перемежителем путем перемежения.
В случае разнесения сигнала описанный выше режим преобразования с выполнением кодирующей обработки потока(ов) данных, в частности, включает:
последовательно-параллельное преобразование символов данных из одного полученного потока в соответствии с нечетным положением и четным положением символов данных с целью получения двух и более подпотоков данных; а описанные подпотоки данных передаются через соответствующие различные антенны после DFT-обработки соответствующих подпотоков данных.
В случае мультиплексирования описанный выше режим преобразования с выполнением перестановочной обработки потоков данных включает: обработку потоков данных путем коммутации; при этом
описанный выше режим преобразования с выполнением обработки потоков данных путем коммутации, в частности, включает:
- перемежающую обработку путем коммутации как минимум двух полученных потоков данных, кодированных и модулированных независимо друг от друга, а также перестановку местами символов данных, находящихся в нечетном положении в первом потоке данных, и символов данных, находящихся в нечетном положении в других потоках данных; либо
- перестановку местами символов данных, находящихся в четном положении в первом потоке данных, и символов данных, находящихся в четном положении в других потоках данных; либо
- перестановку местами символов данных, находящихся в нечетном положении в первом потоке данных, и символов данных, находящихся в четном положении в других потоках данных; либо
- перестановку местами символов данных, находящихся в четном положении в первом потоке данных, и символов данных, находящихся в нечетном положении в других потоках данных; либо
- посегментную перестановку местами всех символов данных, находящихся в положении (m+1) в первом потоке данных, и всех символов данных, находящихся в положении (m+1) в других потоках данных, где m - целое число, большее 1.
В рамках настоящего изобретения в существующей системе блок предварительного преобразования устанавливается до присоединения обрабатывающего DFT-блока, блок предварительного преобразования используется для преобразования потоков входных данных с учетом текущего режима обработки сигнала поэлементной антенны, что позволяет выполнить предварительное преобразование данных в процессе их обработки, а также для выдачи предварительно преобразованных потоков данных обрабатывающему DFT-блоку.
После того как блок обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы устанавливают в существующей системе между обрабатывающим DFT-блоком и обрабатывающим IFFT-блоком, этот блок, используемый в процессе обработки многоантенных сигналов, начинает выполнять нелинейную обработку данных, что непосредственно приводит к нарушению линейности данных и влияет на показатель PAPR. Что касается настоящего изобретения, потоки входных данных заранее преобразуются блоком предварительного преобразования с учетом текущего режима обработки многоантенных сигналов; поскольку текущий режим обработки многоантенных сигналов отвечает требованиям к обработке сигналов следующего блока обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы, нарушение линейности данных можно свести к минимуму, при этом показатель PAPR изменится лишь незначительно.
В частности, когда выполняется IFFT-обработка, все данные, введенные в каждую антенну обрабатывающего IFFT-блока, поддерживают линейность данных, обработанных и выданных обрабатывающим DFT-блоком, то есть процесс обработки, выполняемый между обрабатывающим DFT-блоком и обрабатывающим IFFT-блоком, в целом не нарушает линейности данных, в связи с чем данные, обработанные обрабатывающим IFFT-блоком, позволяют до начала DFT-обработки сохранить показатель PAPR неизменным. В настоящем изобретении перед DFT-обработкой выполняется предварительное преобразование данных, а затем обработка многоантенных сигналов и IFFT-обработка. Предварительное преобразование, с одной стороны, позволяет несколько увеличить коэффициент разнесения; с другой стороны, поскольку предварительное преобразование выполняется с учетом текущего режима обработки многоантенных сигналов, в процессе последующей обработки многоантенных сигналов линейность данных не нарушается, что уменьшает влияние на показатель PAPR.
Кроме того, в режиме мультиплексирования предварительное преобразование данных с выполнением перестановки положения нескольких потоков данных во избежание последствий глубокого замирания канала обеспечивает одинаковое замирание каналов данных. С точки зрения результата конечной эмуляции, после обработки данных путем перестановки коэффициент мультиплексирования можно увеличить. Одним словом, в рамках настоящего изобретения система SC-FDMA позволяет достичь большего коэффициента разнесения и коэффициента мультиплексирования при одновременном снижении показателя PAPR системы для удовлетворения требований к усилению мощности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более глубокого понимания сути настоящего изобретения настоящий документ снабжен чертежами, которые образуют часть спецификации; примеры осуществления настоящего изобретения и их описание используются в разъяснительных целях, при этом изобретение ненадлежащим образом не ограничивается.
Фиг.1 - это блок-схема сложной структуры, на которой показана система обработки многоантенных сигналов в рамках осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 - это блок-схема сложной структуры, на которой показана система обработки многоантенных сигналов, выполняющая передачу данных на передающем конце, в рамках осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 - это блок-схема сложной структуры, на которой в соответствии с фиг.2 показана система обработки многоантенных сигналов, выполняющая прием данных на принимающем конце, в рамках осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 - это блок-схема, на которой показан процесс реализации способа обработки многоантенных сигналов в рамках осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 - это блок-схема сложной структуры, на которой показана система, используемая при реализации способа обработки многоантенных сигналов в случае мультиплексирования, в рамках осуществления настоящего изобретения;
фиг.6 - это блок-схема, на которой в соответствии с фиг.5 показано сравнение сигналов до и после их предварительного преобразования в рамках осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7 - это блок-схема сложной структуры, на которой показана система, используемая при реализации способа обработки многоантенных сигналов в случае разнесения, в рамках осуществления настоящего изобретения;
Фиг.8 - это блок-схема, на которой в соответствии с фиг.7 показано сравнение сигналов до и после их предварительного преобразования в рамках осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Потоки входных данных преобразуются с учетом текущего режима обработки многоантенных сигналов, что позволяет выполнить предварительную обработку данных; а поток данных, подвергнутый предварительному преобразованию, выдается обрабатывающему DFT-блоку; в процессе описанной выше обработки система позволяет увеличить коэффициент разнесения и коэффициент мультиплексирования и одновременно снизить показатель PAPR для удовлетворения требований к усилению мощности.
Реализация технологического решения с привязкой к рисункам более подробно описана далее.
Фиг.1 - это блок-схема сложной структуры, на которой показана система обработки многоантенных сигналов в рамках осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, система обработки многоантенных сигналов состоит из: обрабатывающего блока предварительного преобразования, обрабатывающего DFT-блока, блока обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы, а также обрабатывающего IFFT-блока. При этом, поскольку обрабатывающий DFT-блок, блок обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы и обрабатывающий IFFT-блок относятся к известному уровню техники, их подробное описание в настоящем документе отсутствует. Ниже более детально описывается функционирование обрабатывающего блока предварительного преобразования, предназначенного для предварительного преобразования потока(ов) входных данных в соответствии с текущим режимом обработки многоантенных сигналов и выдачи предварительно преобразованного(ых) потока(ов) данных обрабатывающему DFT-блоку для выполнения DFT-обработки.
В данном контексте блок предварительного преобразования настраивается также на преобразование потоков входных данных N в уровни данных М; величину М определяют на основании текущего режима обработки многоантенных сигналов; при этом величины N и М - целые числа, равные или большие 1. Количество преобразованных уровней зависит от текущего режима обработки многоантенных сигналов, который в свою очередь зачастую зависит от количества антенн.
В описанном выше режиме обработки многоантенных сигналов, как правило, выполняется разнесение или мультиплексирование. Среди распространенных режимов разнесения, где N=1, отметим следующие: режим FSTD, режим пространственно-частотного блочного кода (SFBC, Space Frequency Block Code)/ пространственно-временного блочного кода (STBC, Space Time Block Code), режим CDD, режим разнесения с фазовым сдвигом (PSD, Phase shift Diversity) и т.д. Возьмем, к примеру, режим CDD: перед DFT-обработкой выполнять предварительное преобразование не нужно, то есть независимо от количества антенн величина М может быть равна 1, поскольку режим CDD не влияет на PAPR. Что касается режима FSTD, если операция выполняется после DFT-обработки, показатель PAPR изменится, в связи с чем предварительную обработку необходимо выполнять перед DFT-обработкой, в данном случае М - это количество антенн; соответственно в процессе DFT-обработки предыдущие потоки данных подвергаются последовательно-параллельному преобразованию в уровни М, затем выполняется предварительное преобразование всех выходных данных, обработанных DFT, для передачи на различные антенны путем интерполяции нуля, см. Пример 3. В случае многопотокового мультиплексирования, где N>1, для увеличения коэффициента разнесения выполняется определенная обработка; если количество антенн равно количеству передаваемых потоков данных, см. Пример 1, где N=M, для достижения большего пространственного разнесения предварительное преобразование выполняется перед DFT-обработкой; если количество потоков данных меньше количества антенн, разнесение выполняется наряду с мультиплексированием - в данном случае от технологии, лежащей в основе режима разнесения, зависит, будет ли величина N равна величине М. Что касается мультиплексирования, режим предварительного кодирования при неизменности характеристик предварительного кодирования обеспечивает постоянство PAPR.
В данном контексте блок предварительного преобразования предназначен также для выполнения преобразования с применением различных режимов преобразования, основанных на одной из следующих технологий: выполнение CDD; взвешивание с фазовой цикличностью; взвешивание различных потоков данных с нормализованным вектором взвешивания; преобразование одного и более символов модуляции из потока(ов) данных в несколько уровней данных; кодирующая обработка потока(ов) данных; перестановочная обработка потоков данных.
В основе описанного режима преобразования с выполнением перестановочной обработки потоков данных лежит одна из следующих технологий: обработка путем коммутации потоков данных или обработка путем перемежения потоков данных.
Следует отметить, что в состав системы, помимо блока предварительного преобразования на передающем конце системы, входит также блок предварительного депреобразования на принимающем конце. Блок предварительного депреобразования предназначен для выполнения процесса, обратного процессу предварительного преобразования, на передающем конце системы.
N
N
N
Фиг.2 - это блок-схема сложной структуры, на которой показана система обработки многоантенных сигналов, выполняющая передачу данных на передающем конце, в рамках осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.2, система состоит из: блока предварительного преобразования, обрабатывающего DFT-блока, обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы и FFT-блока; при этом блок предварительного преобразования выполняет предварительное преобразование потоков входных данных S1,…,S а также выдает потоки данных X1,…,X, после чего такие потоки выходных данных передаются обрабатывающему DFT-блоку; обрабатывающий DFT-блок выдает потоки данных C1,…,C; потоки данных, обработанные блоком обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы, относящиеся соответственно к входу антенны 1,…, входу антенны N, передаются обрабатывающему IFFT-блоку.
1
N
1
N
1
N
Фиг.3 - это блок-схема сложной структуры, на которой в соответствии с фиг.2 показана система обработки многоантенных сигналов, выполняющая прием данных на принимающем конце, в рамках осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.3, система состоит из: блока депреобразования, обрабатывающего блока на основе обратного дискретного преобразования Фурье (IDFT, Inverse Discrete Fourier Transform), блока деобработки многоантенных сигналов и депреобразования в ресурсные элементы, а также обрабатывающего блока на основе быстрого преобразования Фурье (FFT, Fast Fourier Transform). Обрабатывающий FFT-блок на принимающем конце принимает потоки данных, переданные с передающего конца, и выполняет обработку, обратную IFFT-обработке, потоков данных, принятых от входа антенны 1,…, входа антенны N соответственно; блок деобработки многоантенных сигналов и депреобразования в ресурсные элементы выдает обрабатывающему IDFT-блоку потоки данных Ĉ,…,Ĉпосле выполнения процесса, обратного обработке многоантенных сигналов и преобразованию ресурсных элементов; обрабатывающий IDFT-блок выдает блоку предварительного депреобразования потоки данных X,…,X после выполнения процесса, обратного DFT-обработке; а блок предварительного депреобразования выдает потоки данных Ŝ,…,Ŝ после выполнения процесса, обратного предварительному преобразованию.
Как показано на фиг.4, в рамках осуществления настоящего изобретения применяется также способ обработки многоантенных сигналов, состоящий из следующих шагов.
Шаг 101: модулированный(ые) поток(и) данных передается(ются) блоку предварительного преобразования.
Шаг 102: в блоке предварительного преобразования поток(и) входных данных подвергается(ются) предварительному преобразованию с учетом текущего режима обработки многоантенных сигналов.
В данном контексте обработка данных при выполнении Шага 102, в частности, включает: преобразование потоков входных данных N в уровни данных М; при этом величина М зависит от текущего режима обработки многоантенных сигналов, а величины N и М - целые числа, равные или большие 1.
В данном контексте режимы преобразования, используемые в блоке предварительного преобразования, основываются на одной из следующих технологий: выполнение CDD; взвешивание с фазовой цикличностью; взвешивание различных потоков данных с нормализованным вектором взвешивания; преобразование одного и более символов модуляция из потока(ов) данных в несколько уровней данных; кодирующая обработка потока(ов) данных; перестановочная обработка потоков данных. При этом режим преобразования с выполнением перестановочной обработки потоков данных используется при множественности потоков данных, а в его основе лежит одна из следующих технологий: обработка путем коммутации потоков данных или обработка путем перемежения потоков данных.
Режим преобразования, направленный на выполнение обработки путем коммутации потоков данных, в частности, включает: обработку данных путем коммутации не реже чем через два символа данных.
Режим преобразования с выполнением обработки данных путем перемежения потоков данных, в частности, включает обработку потоков данных перемежителем путем перемежения.
Различные модели упомянутого выше перемежителя обуславливают различные режимы обработки путем перемежения. Описанную выше обработку потоков данных путем коммутации можно считать простейшим примером перемежения. Обработка перемежением, в частности, включает: после выполнения последовательно-параллельного преобразования потоки данных передаются перемежителю для выполнения перемежения, а перемеженные данные разделяются на две части для дальнейшей обработки; либо два потока данных заполняются соответственно из верхнего левого угла и нижнего правого угла перемежающей матрицы, по окончании заполнения потоки данных по столбцам извлекаются из левой и правой сторон матрицы.
В данном контексте в случае разнесения и мультиплексирования предварительное преобразование выполняется, как правило, в различных режимах преобразования. В случае разнесения применяется режим преобразования с выполнением кодирующей обработки потоков данных, который, в частности, включает последовательно-параллельное преобразование символов данных из полученного потока данных с учетом нечетного положения и четного положения символов данных для получения двух и более подпотоков данных; два и более подпотока данных преобразуются в различные ресурсные элементы и после выполнения DFT-обработки передаются через соответствующие различные антенны.
В случае мультиплексирования применяется режим преобразования с выполнением обработки путем коммутации потоков данных, первым вариантом осуществления которого, в частности, является: перемежающая обработка путем коммутации двух и более полученных потоков данных, кодированных и модулированных независимо друг от друга, и перестановка местами символов данных, находящихся в нечетном положении в первом потоке данных, и символов данных, находящихся в нечетном положении в других потоках данных. Вторым вариантом осуществления режима преобразования, в частности, является: перемежающая обработка путем коммутации двух и более полученных потоков данных, кодированных и модулированных независимо друг от друга, и перестановка местами символов данных, находящихся в четном положении в первом потоке данных, и символов данных, находящихся в четном положении в других потоках данных. Третьим вариантом осуществления режима преобразования, в частности, является: перемежающая обработка путем коммутации двух и более полученных потоков данных, кодированных и модулированных независимо друг от друга, и перестановка местами символов данных, находящихся в нечетном положении в первом потоке данных, и символов данных, находящихся в четном положении в других потоках данных. Четвертым вариантом осуществления режима преобразования, в частности, является: перемежающая обработка путем коммутации двух и более полученных потоков данных, кодированных и модулированных независимо друг от друга, и перестановка местами символов данных, находящихся в четном положении в первом потоке данных, и символов данных, находящихся в нечетном положении в других потоках данных.
В четырех описанных выше вариантах осуществления режимов преобразования перестановка выполняется в режиме дискретных символов данных. Реализация режимов преобразования также может включать перестановку в режиме непрерывных символов данных, что, в частности, включает: выполнение перемежающей обработки путем коммутации двух и более полученных потоков данных, кодированных и модулированных независимо друг от друга, а также посегментная перестановка местами всех символов данных, находящихся в положении (m+1) в первом потоке данных, и всех символов данных, находящихся в положении (m+1) в других потоках данных, где m - целое число, большее 1.
Шаг 103: после выдачи предварительно преобразованных потоков данных выполняется их DFT-обработка, обработка многоантенных сигналов и преобразование в ресурсные элементы, а также IFFT-обработка; после чего выполняется выдача потоков данных после их последовательно-параллельного преобразования.
Следует отметить, что данный способ может также включать следующее: предварительное депреобразование, выполняемое на принимающем конце, наряду с предварительным депреобразованием, выполняемым на передающем конце, при этом предварительное депреобразование - это процесс, обратный предварительному преобразованию на передающем конце; способ обработки многоантенных сигналов на передающем конце системы состоит из следующих шагов.
Шаг 201: на основании имеющейся информации об обратном канале передающая сторона сначала выбирает скорость кодирования и режим преобразования данных из различных потоков данных с учетом предыдущего режима обработки и выполняет соответствующее кодирование канала и преобразование.
Шаг 202: различные потоки входных данных преобразуются в блоке предварительного преобразования с учетом текущего режима обработки многоантенных сигналов, после чего выполняется DFT-обработка.
Шаг 203: на основании режима обработки, используемого в блоке предварительного преобразования, выполняется обработка многоантенных сигналов с учетом предыдущего режима обработки; потоки данных преобразуются в соответствующие ресурсные элементы; затем выполняется IFFT-обработка; после чего потоки данных после их последовательно-параллельного преобразования через различные антенны передаются на принимающий конец; способ обработки многоантенных сигналов, реализуемый принимающим концом системы, - это процесс, обратный обработке на передающем конце, и состоит из следующих шагов.
Шаг 301: принимающая сторона сначала выполняет последовательно-параллельное депреобразование, FFT-деобработку, депреобразование ресурсных элементов и деобработку многоантенных сигналов с учетом предыдущего режима обработки, а затем выполняет IDFT-обработку.
Шаг 302: выполняется предварительное депреобразование - процесс, обратный предварительному преобразованию на передающем конце.
Шаг 303: выполняется демодуляция и декодирование канала с учетом предыдущего режима обработки, переданные данные восстанавливаются.
Частные примеры режима преобразования, используемого при выполнении Шага 102, подробно описываются далее.
Пример 1: Режим преобразования, применяемый в рамках осуществления настоящего изобретения в случае мультиплексирования. Реализованная система показана на фиг.5, где l=2. Система, показанная на фиг.5, состоит из: блока кодирования и модуляции, блока предварительного преобразования, обрабатывающего DFT-блока, блока обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы и обрабатывающего IFFT-блока; при этом прямоугольник, отмеченный пунктирной линией, - это блок кодирования и модуляции, включающий средства кодирования канала и средства модулирования констелляции; показатель качества канала (CQI, Channel Quality Indication) определяет, какая скорость кодирования и режим модуляции будут использоваться в блоке кодирования и модуляции.
1
1,1
1,2
1,M
2
2,1
2,2
2,M
1
1,1
1,2
1,M
2
2,1
2,2
2,M
1
2
1
1,1
1,2
1,M
2
2,1
2,2
2,M
1
2
1
2,
В данном примере показан режим преобразования с выполнением обработки путем коммутации потоков данных. Настоящий пример отображает случай мультиплексирования двух потоков данных на передающем конце, при этом в качестве примера берется двойное кодовое слово, сигналы двух передаваемых потоков данных выражаются в виде: S=[s,s,…,s], S=[s,s,…,s]; затем к двум потокам данных применяется режим преобразования с выполнением обработки путем коммутации потоков данных, то есть выполняется коммутация положения двух потоков данных, обработанные сигналы выражаются в виде: X=[x,x,…,x], X=[x,x,…,x]; затем выполняется DFT-обработка Xи X соответственно, полученные сигналы выражаются в виде: C=[с,с,…,с] и C=[с,с,…,с]; наконец, выполняется мультиплексирование и преобразование C и C в соответствующие ресурсные элементы; С и Сподвергнутые IFFT-обработке и последовательно-параллельному преобразованию, передаются через различные антенны.
1,1
2,2
1,3
2,4
,M
2
2,1
1,2
2,3
1,4
2,M
1
1,1
2,2
1,3
2,4
1,M
2
2,1
1,2
2,3
1,4
2,M
1
1,1
1,2
1,M
2
2,1
2,2
2,M
Описанный выше случай X1=[s,s,S,S…,s1]; X=[ s,s,S,S…,s] позволяет сделать вывод о том, что после выполнения предварительного преобразования в режиме преобразования с выполнением обработки потоков данных путем коммутации данные из двух потоков распределяются на потоки данных, относящиеся к различным обрабатывающим DFT-блокам. Реализация режима преобразования по сути заключается в следующем: выполняется перемежающая обработка путем коммутации двух полученных потоков данных, кодированных и модулированных независимо друг от друга, а также перестановка местами символов данных, находящихся в четном положении в первом потоке данных, и символов данных, находящихся в четном положении во втором потоке данных. Затем на соответствующем принимающем конце выполняется обратный процесс, который заключается в следующем: принимающий конец выполняет последовательно-параллельное депреобразование, FFT-обработку, депреобразование в ресурсные элементы и деобработку многоантенных сигналов, а также DFT-обработку; при этом после DFT-деобработки X=[ŝ,ŝ,ŝ,ŝ…,ŝ] и X=[ŝ,ŝ,ŝ,ŝ…,ŝ] восстанавливаются; затем выполняется предварительное депреобразование для получения Ŝ=[ŝ,ŝ,…,ŝ] и Ŝ=[ŝ,ŝ,…,ŝ].
Блок-схема сравнения сигналов до и после предварительного преобразования в соответствии с Фиг.5 показана на Фиг.6. На Фиг.6 данные первого потока данных обозначены прямоугольниками с косыми линиями; данные второго потока обозначены прямоугольниками с точками. На основании Фиг.6 можно сразу же сделать следующий вывод: с одной стороны, во время процесса передачи все данные из двух потоков данных равномерно распределяются между различными антеннами для достижения большего пространственного разнесения; с другой стороны, показатель PAPR занимает промежуточное положение между показателям PAPR двух потоков данных, в частности, в случае если режимы модуляции двух потоков данных отличаются и предварительное преобразование при этом не выполняется, показатели PAPR двух потоков данных зависят от соответствующего режима модуляции; если предварительное преобразование выполняется путем перемежения двух потоков данных, показатели PAPR характеризуются постоянством и находятся в промежуточном положении между показателями PAPR двух исходных потоков данных; таким образом, ввиду вышесказанного решение, представленное в данном примере, более целесообразно использовать для достижения равномерного усиления мощности. Следует отметить, что, несмотря на то что в рамках осуществления настоящего изобретения количество передающих антенн соответствует количеству передаваемых потоков данных, на практике передающих антенн может быть больше, чем потоков данных.
1
2
N
1
1
3
N-1
2
2
4
N
Пример 2: В случае одного потока данных применяется режим преобразования с выполнением кодирующей обработки потока данных. Сигнал передаваемого потока данных выражается в виде: S=[s,s,…,s], S подвергается последовательно-параллельному преобразованию для получения двух подпотоков данных X=[s,s,…,s], X=[s,s,…s],  если N - нечетное число, оно меняется на четное путем расширения или добавления 0; затем выполняется DFT-обработка потоков данных, мультиплексирование, обработка многоантенных сигналов и преобразование в ресурсные элементы, IFFT-обработка и последовательно-параллельное преобразование потоков данных, после чего они передаются через различные антенны.
В Примере 1 и Примере 2 показана мультиплексная обработка многоантенных сигналов. К примеру, выполняется мультиплексирование с применением блочного многоуровневого пространственно-временного кода (BLAST, Block Layered Space Time code), либо, если количество антенн превышает количество потоков данных, одновременно выполняется мультиплексирование и разнесение (например, в режиме CDD), не влияющие на линейность. В данном контексте, если количество входов антенны больше количества предварительно преобразованных подпотоков данных, перед последовательно-параллельным преобразованием описанных выше данных может применяться режим CDD либо режим коммутации антенн в другие периоды OFDM-символа (например, режим коммутации антенн в периоды интегрирования OFDM-символа), чтобы согласовать потоки данных с различными входами антенн. Таким образом, обработка с применением режима CDD выполняется после IFFT-обработки и до последовательно-параллельного преобразования. Если количество антенн превышает количество потоков данных, одновременно выполняется мультиплексирование и разнесение (например, в режиме CDD), не влияющие на линейность. При этом ни режим CDD, ни режим коммутации антенн в другие периоды OFDM-символа (например, режим коммутации антенн в периоды интегрирования OFDM-символа) на линейность не влияют.
Пример 3: Режим преобразования, реализуемый в рамках настоящего изобретения в случае разнесения, аналогичен режиму, описанному в Примере 2, с тем отличием, что в Примере 2 применяется мультиплексирование: притом, что выполняется только один процесс либо выдача двух потоков данных одним и тем же кодировщиком, в каждом временно-частотном ресурсном элементе передается два и более потока модулированных данных, в частности, в Примере 2 передается два потока модулированных данных; в данном примере показан режим разнесения, при котором во время осуществления передачи ни выходные данные кодировщика, ни выходные данные выполняемого процесса на два подпотока данных не разделяются и в каждом временно-частотном ресурсном элементе передается только один поток модулированных данных.
Система, реализованная в настоящем примере, показана на фиг.7 и состоит из: блока кодирования и модуляции, блока предварительного преобразования, обрабатывающего DFT-блока, блока обработки многоантенных сигналов и преобразования в ресурсные элементы и обрабатывающего IFFT-блока. При этом пунктирной линией обозначен блок кодирования и модуляции, включающий средства кодирования канала и средства модулирования констелляции, а блок предварительного преобразования обрабатывает данные путем выполнения их последовательно-параллельного преобразования.
1
2
M
1
1,1
1,2
1,M
2
2,1
2,2
2,M
1
2
1
1,1
1,2
1,M/2
2
2,1
2,3
2,M/2
1
2
В настоящем примере применяется следующий режим преобразования: выполнение кодирующей обработки (т.е. последовательно-параллельного преобразования) потоков данных. Настоящий пример отображает случай обработки одного потока данных, к примеру двойного кодового слова, при этом на передающем конце сигнал передаваемых потоков данных выражается в виде: S=[s,s,…s]; затем применяется режим преобразования с выполнением кодирующей обработки потока данных, формат обработанного сигнала выражается в виде: X=[x,x,…,x], X=[x,x,…,x]; затем выполняется DFT-обработка и X и Xсоответственно для получения сигналов, выраженных в виде:  C=[c,c,…,c] и C=[c,c,…,c]; затем выполняется обработка многоантенных сигналов и преобразование в ресурсные элементы, во время которого C и C преобразуются в соответствующее положение ресурсных элементов; во время процесса преобразования выходные данные различных обрабатывающих DFT-блоков поблочно преобразуются в различные положения ресурсных элементов, при этом, если положение ресурсных элементов занято другим обрабатывающим DFT-блоком, данные нулевой мощности интерполируются текущими выходными данными DFT; наконец, сигналы, подвергнутые IFFT-обработке и последовательно-параллельному преобразованию, передаются через различные антенны. В настоящем контексте, если количество входов антенны превышает количество подпотоков данных, перед последовательно-параллельным преобразованием описанных выше потоков данных режим CDD выполняет их согласование с различными входами антенны.
1
1
3
M-1
2
2
4
M
В описанном выше случае X=[s,s,…,s]; X=[s,s,…,s], то есть после предварительного преобразования данные, относящиеся к одному DFT-блоку, альтернативно распределяются на потоки данных, относящиеся к двум обрабатывающим DFT-блокам. Реализация режима преобразования по сути заключается в следующем: выполняется последовательно-параллельное преобразование символов данных из полученного потока с учетом нечетного положения и четного положения символов данных для получения двух подпотоков данных; а два подпотока данных после DFT-обработки передаются через соответствующие различные антенны.
Блок-схема сравнения сигналов до и после предварительного преобразования в соответствии с фиг.7 показана на фиг.8. На фиг.8 данные первого уровня обозначены прямоугольниками с косыми линиями; данные второго уровня обозначены прямоугольниками с точками. На основании фиг.7 и фиг.8 можно сразу же сделать вывод о том, что коэффициент усиления достигается в результате передачи смежных данных через соответствующие различные антенны. Во время процесса передачи все данные из потока данных равномерно распределяются между различными антеннами для достижения большего пространственного разнесения.
Пример 4: В режиме преобразования, применяемого в рамках осуществления настоящего изобретения, выполняется взвешивание различных потоков данных с нормализованным вектором взвешивания.
1
1,1
1,2
1,M
2
2,1
2,2
2,M
В качестве примера возьмем два потока данных. Сигналы двух пересылаемых потоков данных выражаются в виде: S=[s,s,…,s], S=[s,s,…,s]; при этом каждый поток данных взвешивается соответствующим взвешивающим вектором предварительного кодирования при условии, что применяются следующие векторы взвешивания:
<mrow><mi>w</mi><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>w</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>w</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msub><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mn>21</mn></mrow></msub><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>w</mi><mrow><mn>22</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>X</mi><mn>1</mn><mo>=</mo><mi>w</mi><mn>1</mn><mo>*</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mn>1,1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>1,2</mn></mrow></msub><mo>,</mo><mo>…</mo><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>1,</mn><mi>M</mi></mrow></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>X</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mi>w</mi><mn>2</mn><mo>*</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mn>1,1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>1,2</mn></mrow></msub><mo>,</mo><mo>…</mo><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>1,</mn><mi>M</mi></mrow></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>;</mo></mrow>
1
2
затем выполняется DFT-обработка Xи X соответственно, мультиплексирование, обработка многоантенных сигналов и преобразование ресурсных элементов и IFFT-обработка, а также последовательно-параллельное преобразование потоков данных, которые затем передаются через различные антенны.
Пример 5: В режиме преобразования, применяемого в рамках осуществления настоящего изобретения, выполняется перемежающая CDD-обработка данных из различных потоков.
1
1,1
1,2
1,M
2
2,1
2,2
2,M
1
2
1
1
2
2
2
1
Сигнал передаваемого потока данных выражается в виде: S=[s,s,…,s], S=[s,s,…,s]; истинная часть и мнимая часть S и S обрабатываются различными режимами CDD, допустим, x=Re(S)+CDD1(Im(S)), x=Re(S)+CDD2(Im(S)), где CDDn(x) означает выполнение другой CDD-обработки x. Величины Re(a) и Im(a) означают соответственно истинную часть и мнимую часть a. После данной обработки выполняется DFT-обработка. Таким образом, истинная часть и мнимая часть каждого потока данных передаются через различные антенны и характеризуются различным замиранием. Следовательно, двум потокам данных свойственны одинаковые канальные характеристики. С одной стороны, достигается эффект разнесения; с другой стороны, для снижения затрат на сигнал обратной связи исходные канальные характеристики двух потоков данных восстанавливаются в режиме равномерного распределения.
В рамках осуществления настоящего изобретения используется также машиночитаемый носитель, на который сохраняется выполнимая инструкция во время ее выполнения компьютером или процессором. Компьютер или процессор настраивается на выполнение обработки, описанной в Шагах 101-103 и показанной на Фиг.4. Применяется, как правило, один или более из описанных выше Примеров 1-5.
Подводя итоги, если выполняется линейная обработка данных обрабатывающим DFT-блоком при известном уровне техники, линейность данных не нарушается, а показатель PAPR не изменяется, при этом многие режимы разнесения ограничиваются, в связи с чем результирующий коэффициент разнесения также ограничивается. Однако в рамках осуществления настоящего изобретения перед DFT-обработкой выполняется предварительное преобразование, которое, с одной стороны, применяется при различных режимах разнесения и позволяет увеличить коэффициент разнесения; с другой стороны, поскольку во время предварительного преобразования учитывается текущий режим обработки многоантенных сигналов, при этом в процессе последующей обработки многоантенных сигналов линейность данных не нарушается, показатель PAPR изменяется незначительно. При этом, если для некоторого увеличения коэффициента разнесения во время предварительного преобразования при известном уровне техники после DFT-обработки выполняется обработка многоантенных сигналов путем разнесения, например FSTD-разнесения, линейность данных нарушается, а показатель PAPR изменяется. Если применяются другие режимы разнесения, к примеру режим CDD, линейность данных не нарушается, однако в режиме CDD наблюдается повреждение данных, то есть после CDD-обработки фазы двух уровней данных в определенном ресурсном элементе становятся противоположными, что приводит к взаимному противодействию и влияет на результаты. В рамках осуществления настоящего изобретения выбирают соответствующий режим предварительного преобразования, см. Пример 1 выше, путем перестановки части данных из двух потоков данных, а затем выполнения DFT-обработки, при этом любой из двух потоков данных может передаваться через любую из двух антенн, что позволяет добиться большего пространственного разнесения. В описанном выше Примере 3, в котором перед DFT-обработкой выполняется последовательно-параллельное преобразование данных из потока данных, во время передачи данных из двух потоков данных через две антенны показатель PAPR не изменяется. Это связано с тем, что такие процессы, как перестановка/перемежение/мультиплексирование с фазовой цикличностью, выполняемые перед DFT-обработкой, на показатель PAPR не влияют. Однако, если линейная обработка выполняется после DFT-обработки, увеличить коэффициент разнесения позволяют лишь несколько режимов, при этом ограничивается исполнение системы, а следовательно, и коэффициент разнесения. Следует отметить, что в рамках осуществления настоящего изобретения, как правило, увеличивается коэффициент разнесения.
Кроме того, при реализации настоящего изобретения ни архитектура системы, ни текущий способ обработки не изменяются. Добавляются лишь средства для простоты реализации, удобства распространения в технологической сфере и расширения промышленной применимости системы.
Выше описаны лишь предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, что не ограничивает объема его правовой охраны.