СИСТЕМА И СПОСОБ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ВХОДАМИ И РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ВЫХОДАМИ

1. Способ компенсации частотного и фазового сдвигов в многоантенной системе (MAC) с многопользовательскими (МП) передачами («МП-МАС»), содержащий этапы, на которых:
передают обучающий сигнал от каждой антенны базовой станции к одному или к каждому из множества беспроводных клиентских устройств, причем одно или каждое из клиентских устройств анализирует каждый обучающий сигнал для выработки данных компенсации частотного сдвига, и принимают данные компенсации частотного сдвига на базовой станции;
вычисляют веса предварительного кодера МП-МАС на основе данных компенсации частотного сдвига для предварительной компенсации частотного сдвига в передатчике;
предварительно кодируют обучающий сигнал с помощью весов предварительного кодера МП-МАС для генерирования предварительно кодированных обучающих сигналов для каждой антенны базовой станции;
передают предварительно кодированный обучающий сигнал от каждой антенны базовой станции к каждому из множества беспроводных клиентских устройств, причем каждое из клиентских устройств анализирует каждый обучающий сигнал для выработки характеристических данных канала, и принимают указанные характеристические данные канала на базовой станции;
вычисляют множество весов предварительного кодера МП-МАС на основе характеристических данных канала, причем эти веса предварительного кодера МП-МАС вычисляют для предварительной компенсации частотного и фазового сдвига и/или помех между пользователями;
предварительно кодируют данные с помощью этих весов предварительного кодера МП-МАС для генерирования сигналов предварительно кодированных данных для каждой антенны базовой станции; и
передают сигналы предварительно кодированных данных через каждую антенну базовой станции к каждому соответствующему клиентскому устройству.
2. Способ по п.1, в котором базовая станция является точкой доступа, связывающей беспроводные клиентские устройства с сетью широкого охвата.
3. Способ по п.1, в котором один централизованный передающий узел оценивает частотный сдвиг между всеми передающими узлами и предварительно компенсирует этот сдвиг, или передающие антенны DIDO совместно используют опорную частоту по проводной, оптической или беспроводной сети, без необходимости в предварительно кодированном обучающем сигнале и обратной связи от пользователей на этапе оценки частотного сдвига.
4. Способ по п.1, в котором предварительное кодирование обучающего сигнала выполняют одним или множеством пользователей на долговременной основе для снижения затрат на обратную связь.
5. Способ по п.1, в котором передатчик или приемник оценивает скорость изменения частотного сдвига и принимает решение о частоте обновления предварительного кодера обучающего сигнала.
6. Способ по п.1, в котором предварительное кодирование данных выполняют с помощью методов блоковой диагонализации (БД).
7. Способ по п.1, в котором система МП-МАС представляет собой систему связи с распределенными входами и распределенными выходами (DIDO), и при этом веса предварительного кодера МП-МАС являются весами предварительного кодера DIDO.
8. Система для компенсации частотного и фазового сдвигов при осуществлении связи в системе МП-МАС, содержащая:
один или более узлов кодирования и модуляции для кодирования и модуляции информационных битов для каждого из множества беспроводных клиентских устройств для получения кодированных и модулированных информационных битов;
один или более узлов отображения для отображения кодированных и модулированных информационных битов в комплексные символы; и
узел предварительного кодирования МП-МАС с информацией о частотном/фазовом сдвиге для использования информации о состоянии каналов, полученной по обратной связи от беспроводных клиентских устройств, для вычисления весов предварительного кодирования МП-МАС с учетом информации о частотном/фазовом сдвиге, причем узел предварительного кодирования МП-МАС с информацией о частотном/фазовом сдвиге выполнен с возможностью предварительного кодирования комплексных символов, полученных от узлов отображения, с использованием указанных весов для предварительной компенсации частотного/фазового сдвига и/или помех между пользователями.
9. Система по п.8, дополнительно содержащая один или более узлов мультиплексирования с ортогональным разделением частотных каналов (OFDM) для приема предварительно кодированных сигналов от узла предварительного кодирования МП-МАС с информацией о частотном/фазовом сдвиге и для модуляции этих предварительно кодированных сигналов согласно стандарту OFDM.
10. Система по п.9, в которой стандарт OFDM содержит вычисление обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) и добавление циклического префикса.
11. Система по п.9, дополнительно содержащая один или более узлов цифроаналогового преобразования для выполнения цифроаналогового преобразования на выходном сигнале узлов OFDM для генерирования аналогового сигнала основной полосы частот; и один или более высокочастотных (ВЧ) узлов для преобразования с повышением частоты сигнала основной полосы частот к высокой частоте и для передачи этих сигналов с помощью соответствующих одной или более передающих антенн.
12. Система по п.8, в которой предварительно кодирующий узел МП-МАС с информацией о частотном/фазовом сдвиге реализован как предварительный кодер с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), взвешенной MMSE, принудительным обнулением коэффициентов (ZF) или блоковой диагонализацией (БД).
13. Система по п.8, в которой связь в системе МП-МАС является связью в системе DIDO, при этом система содержит узел предварительного кодирования DIDO с информацией о частотном/фазовом сдвиге для использования информации о состоянии каналов, полученной по обратной связи от беспроводных клиентских устройств, для вычисления весов предварительного кодирования DIDO с учетом информации о частотном/фазовом сдвиге, причем узел предварительного кодирования DIDO с информацией о частотном/фазовом сдвиге выполнен с возможностью предварительного кодирования комплексных символов, полученных от узлов отображения, с использованием указанных весов для предварительной компенсации частотного/фазового сдвига и/или помех между пользователями.
14. Беспроводное клиентское устройство для использования в системе компенсации частотного и фазового сдвигов для осуществления связи в системе МП-МАС, содержащее:
один или более ВЧ узлов для приема сигналов, передаваемых от одного или более передающих узлов МП-МАС, и для преобразования упомянутых сигналов с понижением частоты к основной полосе частот;
один или более узлов аналого-цифрового преобразования для приема преобразованных с понижением частоты сигналов и для преобразования упомянутых сигналов из аналоговых сигналов в цифровые сигналы;
узел оценки/компенсации частотного/фазового сдвига, который оценивает частотный и/или фазовый сдвиг и передает по обратной связи эту информацию в передатчик для предварительной компенсации;
один или более узлов OFDM для удаления циклического префикса и выполнения быстрого преобразования Фурье (БПФ) над цифровыми сигналами для представления упомянутых сигналов в частотной области;
узел оценки канала, который выполнен с возможностью приема сигнала, выдаваемого из одного или более узлов OFDM в период обучения, и вычисления в ответ на это данных оценки канала; и
генератор обратной связи для передачи данных оценки канала на базовую станцию для использования при предварительном кодировании сигналов перед передачей к беспроводным клиентским устройствам.
15. Беспроводное клиентское устройство по п.14, в котором оценки каналов вычисляются во временной области с использованием входного сигнала в узлы OFDM.
16. Беспроводное клиентское устройство по п.14, в котором генератор обратной связи дополнительно содержит логическую схему для квантования частотного сдвига и оценок каналов перед передачей на базовую станцию.
17. Беспроводное клиентское устройство по п.14, дополнительно содержащее приемный узел, который выполнен с возможностью приема выходных сигналов от узлов OFDM, вычисления в ответ на это приемника и демодуляции/декодирования сигнала для получения оценки переданных данных.
18. Беспроводное клиентское устройство по п.17, в котором приемный узел является приемником с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), приемником с принудительным обнулением коэффициентов (ZF), приемником с максимальным правдоподобием (ML) или приемником MAP.
19. Беспроводное клиентское устройство по п.14, в котором связь в системе МП-МАС содержит связь в системе DIDO, при этом один или более ВЧ узлов выполнены с возможностью приема сигналов, переданных от одного или более передающих узлов DIDO, и преобразования этих сигналов с понижением частоты к основной полосе частот.
20. Беспроводное клиентское устройство по п.14, в котором узел оценки/компенсации частотного/фазового сдвига обеспечивает средство для грубой синхронизации кадров, средство для коррекции дробного частотного сдвига, средство для коррекции целочисленного частотного сдвига и/или средство для коррекции целочисленного частотного сдвига.
21. Способ компенсации синфазного и квадратурного (I/Q) дисбалансов в многоантенной системе (MAC) с многопользовательскими (МП) передачами (МП-МАС), содержащий этапы, на которых:
передают обучающий сигнал от каждой антенны базовой станции к каждому из множества беспроводных клиентских устройств, причем каждое клиентское устройство анализирует каждый обучающий сигнал для выработки характеристических данных канала, и принимают указанные характеристические данные каналов на базовой станции;
вычисляют множество весов предварительного кодера МП-МАС на основе характеристических данных каналов, причем веса предварительного кодера МП-МАС вычисляют для предварительного подавления помех, вызванных I/Q дисбалансами усиления и фазы, и/или помех между пользователями;
предварительно кодируют данные с использованием весов предварительного кодера МП-МАС для генерирования сигналов предварительно кодированных данных для каждой антенны базовой станции; и
передают сигналы предварительно кодированных данных через каждую антенну базовой станции к каждому соответствующему клиентскому устройству.
22. Способ по п.21, в котором базовая станция является точкой доступа, связывающей беспроводные клиентские устройства с сетью широкого охвата.
23. Способ по п.21, дополнительно содержащий этап, на котором:
демодулируют потоки данных в каждом пользовательском устройстве с помощью приемника с принудительным обнулением коэффициентов (ZF), минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE) или максимальным правдоподобием (ML) для подавления остаточных помех.
24. Способ по п.21, в котором предварительное кодирование выполняют с помощью методов блоковой диагонализации (БД).
25. Способ по п.21, в котором система МП-МАС представляет собой систему связи с распределенными входами и распределенными выходами (DIDO), при этом веса предварительного кодера МП-МАС являются весами предварительного кодера DIDO.
26. Способ по п.25, в котором веса предварительного кодера вычисляют для подавления помех между пользователями, но не ICI, при этом беспроводные клиентские устройства включают в себя приемники с фильтрами для подавления ICI.
27. Система для компенсации синфазного и квадратурного (I/Q) дисбалансов при осуществлении связи в системе МП-МАС, содержащая:
один или более узлов кодирования и модуляции для кодирования и модуляции информационных битов для каждого из множества беспроводных клиентских устройств для получения кодированных и модулированных информационных битов;
один или более узлов отображения для отображения кодированных и модулированных информационных битов в комплексные символы; и
узел предварительного кодирования МП-МАС с информацией о дисбалансе IQ для использования информации о состоянии канала, полученной по обратной связи от беспроводных клиентских устройств для вычисления весов предварительного кодирования МП-МАС с учетом информации о дисбалансе IQ, причем узел предварительного кодирования МП-МАС с информацией о дисбалансе IQ предварительного кодирования комплексных символов, полученных от узлов отображения, с использованием упомянутых весов, для предварительного подавления помех, вызванных I/Q дисбалансами усиления и фазы, и/или помех между пользователями.
28. Система по п.27, дополнительно содержащая:
один или более узлов мультиплексирования с ортогональным разделением частотных каналов (OFDM) для приема предварительно кодированных сигналов от узла предварительного кодирования МП-МАС с информацией о дисбалансе IQ и для модуляции этих предварительно кодированных сигналов согласно стандарту OFDM.
29. Система по п.28, в которой стандарт OFDM содержит вычисление обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) и добавление циклического префикса.
30. Система по п.28, дополнительно содержащая один или более узлов цифроаналогового преобразования для выполнения цифроаналогового преобразования на выходных сигналах узлов OFDM для генерирования аналогового сигнала основной полосы частот; и
один или более высокочастотных (ВЧ) узлов для преобразования с повышением частоты сигнала основной полосы частот к высокой частоте и передачи сигналов с помощью соответствующих одной или более передающих антенн.
31. Система по п.27, в которой узел предварительного кодирования МП-МАС с информацией о дисбалансе IQ реализован как предварительный кодер с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), взвешенной MMSE или принудительным обнулением коэффициентов (ZF).
32. Система по п.27, в которой узел предварительного кодирования МП-МАС реализован как предварительный кодер с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), взвешенной MMSE, принудительным обнулением коэффициентов (ZF) или блоковой диагонализацией (БД).
33. Система по п.27, в которой связь в системе МП-МАС содержит связь в системе DIDO, при этом система содержит узел предварительного кодирования DIDO с информацией о дисбалансе IQ для использования информации о состоянии канала, полученной по обратной связи от беспроводных клиентских устройств, для вычисления весов предварительного кодирования DIDO с учетом информации о дисбалансе IQ, причем узел предварительного кодирования DIDO с информацией о дисбалансе IQ выполнен с возможностью предварительного кодирования комплексных символов, полученных от узлов отображения, с использованием указанных весов для предварительного подавления помех, вызванных I/Q дисбалансами усиления и фазы, и/или помех между пользователями.
34. Беспроводное клиентское устройство для использования в системе для компенсации синфазного и квадратурного (I/Q) дисбалансов для осуществления связи в системе МП-МАС, содержащее:
один или более ВЧ узлов для приема сигналов, передаваемых от одного или нескольких передающих узлов МП-МАС, и преобразования упомянутых сигналов с понижением частоты к основной полосе частот;
один или более узлов аналого-цифрового преобразования для приема преобразованных с понижением частоты сигналов и преобразования упомянутых сигналов из аналоговых сигналов в цифровые сигналы;
один или более узлов OFDM для удаления циклического префикса и выполнения быстрого преобразования Фурье (БПФ) над цифровыми сигналами для представления этих сигналов в частотной области;
узел оценки канала с информацией о дисбалансе IQ, который выполнен с возможностью приема сигнала, выдаваемого от одного или более узлов OFDM в период обучения, и вычисления в ответ на это данных оценки канала; и
генератор обратной связи для передачи данных оценки канала на базовую станцию для использования при предварительном кодировании сигналов перед передачей к беспроводным клиентским устройствам.
35. Беспроводное клиентское устройство по п.34, в котором оценки каналов вычисляют во временной области с использованием входных сигналов в узлы OFDM.
36. Беспроводное клиентское устройство по п.34, в котором генератор обратной связи дополнительно содержит логическую схему для квантования оценок каналов перед передачей на базовую станцию.
37. Беспроводное клиентское устройство по п.34, дополнительно содержащее:
приемный узел с информацией о дисбалансе I/Q, который выполнен с возможностью приема выходных сигналов от узлов OFDM, вычисления в ответ на это IQ приемника и демодуляции/декодирования сигнала для получения оценки переданных данных.
38. Беспроводное клиентское устройство по п.36, в котором приемный узел с информацией о дисбалансе IQ является приемником с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), приемником с принудительным обнулением коэффициентов (ZF), приемником с максимальным правдоподобием (ML) или приемником MAP.
39. Беспроводное клиентское устройство по п.36, в котором приемный узел с информацией о дисбалансе IQ содержит фильтр MMSE или ZF для подавления помех между несущими (ICI), вызванных дисбалансом I/Q на зеркальных тонах.
40. Беспроводное клиентское устройство по п.36, в котором приемный узел с информацией о дисбалансе IQ содержит нелинейный детектор для совместного обнаружения символов на зеркальных тонах.
41. Беспроводное клиентское устройство по п.36, в котором приемный узел с информацией о дисбалансе IQ выполнен с возможностью вычисления коэффициентов, пригодных для использования приемным узлом с информацией о дисбалансе IQ для устранения помех между несущими (ICI).
42. Беспроводное клиентское устройство по п.33, в котором связь в системе МП-МАС содержит связь в системе DIDO, при этом один или более ВЧ узлов выполнен с возможностью приема сигналов, переданных от одного или более передающих узлов DIDO, и преобразования сигналов с понижением частоты к основной полосе частот.
43. Способ динамической адаптации характеристик связи многоантенной системы (MAC) с многопользовательскими (МП) передачами (МП-МАС), содержащий этапы, на которых:
передают обучающий сигнал от каждой антенны базовой станции к каждому из множества беспроводных клиентских устройств, причем каждое из клиентских устройств анализирует каждый обучающий сигнал для выработки характеристических данных канала, и принимают характеристические данные канала на базовой станции;
определяют мгновенное или статистическое качество канала (показатель качества линии связи) для беспроводных клиентских устройств с помощью характеристических данных канала;
определяют поднабор пользователей и режим передачи МП-МАС на основе показателя качества линии связи;
вычисляют множество весов предварительного кодера МП-МАС на основе характеристических данных каналов;
предварительно кодируют данные с помощью весов предварительного кодера МП-МАС для генерирования сигналов предварительно кодированных данных для каждой антенны базовой станции; и
передают сигналы предварительно кодированных данных через каждую антенну базовой станции к каждому соответствующему клиентскому устройству в выбранном поднаборе.
44. Способ по п.43, в котором режимы передачи МП-МАС включают в себя различные комбинации выбора/разнесения антенн или мультиплексирования, схем модуляции/кодирования (MCS) и конфигураций/геометрий решетки.
45. Способ по п.43, в котором показатель качества линии связи оценивают во временной, частотной и/или пространственной областях.
46. Способ по п.43, в котором показатель качества линии связи включает в себя отношение сигнал-шум (SNR) для сигналов, принятых в клиентских устройствах.
47. Способ по п.43, в котором система МП-МАС представляет собой систему связи с распределенными входами и распределенными выходами (DIDO), при этом режим передачи МП-МАС является режимом передачи DIDO на основе показателя качества линии связи, а веса предварительного кодера МП-МАС являются весами предварительного кодера DIDO.
48. Система для динамической адаптации характеристик связи системы связи МП-МАС, содержащая:
один или более узлов кодирования и модуляции для кодирования и модуляции информационных битов для каждого из множества беспроводных клиентских устройств для получения кодированных и модулированных информационных битов;
один или более узлов отображения для отображения кодированных и модулированных информационных битов в комплексные символы; и
конфигуратор МП-МАС для определения поднабора пользователей и режимов передачи МП-МАС на основе характеристических данных каналов, полученных по обратной связи от беспроводных клиентских устройств, и для управления в ответ на это узлами кодирования и модуляции и узлами отображения.
49. Система по п.48, дополнительно содержащая:
узел предварительного кодирования МП-МАС, работающий под управлением конфигуратора МП-МАС, для вычисления весов предварительного кодирования для предварительного кодирования сигналов данных перед передачей к клиентским устройствам.
50. Система по п.49, дополнительно содержащая:
один или более узлов мультиплексирования с ортогональным разделением частотных каналов (OFDM) для приема предварительно кодированных сигналов от узла предварительного кодирования МП-МАС и модуляции предварительно кодированных сигналов согласно стандарту OFDM.
51. Система по п.50, в которой стандарт OFDM содержит вычисление обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) и добавление циклического префикса.
52. Система по п.50, дополнительно содержащая один или более узлов цифроаналогового преобразования для выполнения цифроаналогового преобразования на выходных сигналах узлов OFDM для генерирования аналогового сигнала основной полосы частот; и
один или более высокочастотных (ВЧ) узлов для преобразования с повышением частоты сигнала основной полосы частот к высокой частоте и передачи этих сигналов с помощью соответствующих одной или более передающих антенн.
53. Система по п.49, в которой узел предварительного кодирования МП-МАС реализован как предварительный кодер с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), взвешенной MMSE, принудительным обнулением коэффициентов (ZF) или блоковой диагонализацией (БД).
54. Система по п.48, в которой система МП-МАС является системой DIDO, при этом конфигуратор МП-МАС является конфигуратором DIDO для определения поднабора пользователей и режима передачи DIDO на основе характеристических данных каналов, полученных по обратной связи от беспроводных клиентских устройств, и для управления в ответ на это узлами кодирования и модуляции и узлами отображения.
55. Беспроводное клиентское устройство для использования в системе динамической адаптации характеристик связи системы связи МП-МАС, содержащее:
один или более ВЧ узлов для приема сигналов, передаваемых от одного или более передающих узлов МП-МАС, и преобразования этих сигналов с понижением частоты к основной полосе частот;
один или более узлов аналого-цифрового преобразования для приема преобразованных с понижением частоты сигналов и преобразования этих сигналов из аналоговых сигналов в цифровые сигналы;
один или более узлов OFDM для удаления циклического префикса и выполнения быстрого преобразования Фурье (БПФ) над цифровыми сигналами для представления сигналов в частотной области;
узел оценки канала, который выполнен с возможностью приема сигналов, выдаваемых от одного или более узлов OFDM в период обучения, и вычисления в ответ на это показателей качества линии связи; и
генератор обратной связи для передачи показателей качества линии связи на базовую станцию для использования при модуляции/кодировании, предварительном кодировании сигналов и выборе пользователя перед передачей к беспроводному клиентскому устройству.
56. Беспроводное клиентское устройство по п.55, в котором оценки каналов вычисляются во временной области с использованием входных сигналов в узлы OFDM.
57. Беспроводное клиентское устройство по п.55, в котором генератор обратной связи дополнительно содержит логическую схему для квантования оценок каналов показателей качества линий связи перед передачей на базовую станцию.
58. Беспроводное клиентское устройство по п.55, дополнительно содержащее приемный узел, который выполнен с возможностью приема выходных сигналов от узлов OFDM и демодуляции/декодирования в ответ на это сигнала для получения оценки переданных данных.
59. Беспроводное клиентское устройство по п.57, в котором приемный узел является приемником с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), приемником с принудительным обнулением коэффициентов (ZF), приемником с максимальным правдоподобием (ML) или приемником MAP.
60. Система или беспроводное клиентское устройство по п.48 или 56, в которых конфигуратор МП-МАС или узел оценки канала соответственно использует методы поляризационного разнесения и/или разнесения по диаграмме направленности в качестве средства для снижения размера решетки при получении разнесения на беспроводной линии связи.
61. Система или беспроводное клиентское устройство по п.48 или 56, в которых связь осуществляется посредством колебания NVIS и/или поверхностной волны в качестве средства для увеличения разнесения и нисходящей пропускной способности.
62. Система или беспроводное клиентское устройство по п.48 или 55 соответственно, в которых разнесение по диаграмме направленности применяется для связи посредством поверхностной волны с некоторыми пользователями и посредством колебания NVIS с остальными пользователями.
63. Система или беспроводное клиентское устройство по п.62, в которых каждый клиент выполнен с возможностью использования пространственного разделения поверхностной волны и линий связи NVIS в качестве средства для увеличения пространственного разнесения линии связи.
64. Система по п.48, дополнительно содержащая базовую станцию, которая выполнена с возможностью адаптивно переключаться между различными геометриями решетки и различными методами разнесения антенн на основе информации обратной связи о качестве канала от клиентов в качестве средства для увеличения разнесения линий связи и нисходящей пропускной способности.
65. Система по п.48, дополнительно содержащая базовую станцию, которая выполнена с возможностью определять группы пользователей и планировать передачу для различных наборов пользователей на основе относительного приоритета и/или состояния канала.