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HINTERGRUND
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Multiple
User – multiple-input,
multiple-Output (MU-MIMO)-Schemata haben in den letzten Jahren immer
mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da MU-MIMO sowohl für Mehrbenutzer-Diversität als auch
für räumliche
Diversität
sorgen kann. Die Kapazität
von MU-MIMO kann viel höher
als von Einzelbenutzer-MIMO (single user-MIMO (SU-MIMO)), speziell
zum Beispiel, wenn die Antennenkonfiguration asymmetrisch ist, zum
Beispiel in einer 4 × 2-Anordnung
oder einer 2 × 1-Anordnung,
sein. Eine asymmetrische Konfiguration kann auftreten, wenn eine Basisstation
(base station (BS)) eine größere Anzahl von
Sende (transmit (Tx))-Antennen als die Anzahl von Empfangs (receive
(Rx))-Antennen an der Teilnehmerstation (subscriber station (SS))
aufweist, oder in einem Kanalzustand mit hoher Korrelation. MU-MIMO
unterscheidet sich von SU-MIMO darin, dass MU-MIMO mit dem Senden
von Sendeströmen für mehrere
Benutzer in einer Sendefunktionseinheit verbunden sein kann.
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BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Der
beanspruchte Gegenstand wird in der Zusammenfassung der Beschreibung
besonders herausgestellt und deutlich beansprucht. Genannter Gegenstand
kann jedoch durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen nachvollzogen werden,
in denen:
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1 ein
Blockdiagramm eines MU-MIMO-Systems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen
zeigt;
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2 ein
Diagramm eines kanalbewußten MU-MIMO-Sendeschemas
mit mehreren Strömen gemäß einer
oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
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3 ein Diagramm eines MU-MIMO-Sendeschemas
unter Verwendung von einer Rückgabe (feedback)
eines Kanalqualitätsindikators
und Vektors (Channel Quality Indicator and Vector (CQI/V)) ohne
Downsampling gemäß einer
oder mehreren Ausführungsformen
zeigt;
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4 ein
Diagramm eines MU-MIMO-Sendeschemas unter Verwendung einer Rückgabe (feedback)
eines Kanalqualitätsindikators
und Vektors (CQI/V) mit Downsampling gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen
zeigt; und
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5 ein
Flussdiagramms eines Verfahrens zum Vereinen eines Mehrbenutzer-MIMO-Schemas mit einem
Einzelbenutzer-MIMO-Schema gemäß einer
oder mehreren Ausführungsformen
zeigt.
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Es
wird verständlich
sein, dass der Einfachheit- und/oder Klarheit der Darstellung halber
in den Figuren dargestellte Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgerecht
gezeichnet sind. Zum Beispiel können
die Abmessungen von einigen der Elemente im Verhältnis zu anderen Elementen
der Klarheit halber übertrieben
dargestellt sein. Falls richtig berücksichtigt, sind ferner Bezugszahlen
in den Figuren wiederholt worden, um entsprechende und/oder analoge Elemente
anzugeben.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In
der folgenden ausführlichen
Beschreibung werden zahlreiche spezielle Details dargelegt, um für ein umfassendes
Verständnis
des beanspruchten Gegenstandes zu sorgen. Für Fachleute auf dem Gebiet
wird jedoch verständlich
sein, dass der beanspruchte Gegenstand ohne diese speziellen Details in
die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Beispielen sind allgemein
bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und/oder Schaltungen
nicht im Detail beschrieben worden.
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In
der folgenden Beschreibung und/oder in den Ansprüchen können die Begriffe „gekoppelt” und/oder „verbunden”, gemeinsam
mit deren Abwandlungen bzw. Ableitungen, verwendet werden. In besonderen
Ausführungsformen
kann „verbunden” verwendet
werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente in direktem körperlichen
und/oder elektrischen Kontakt miteinander stehen. „Gekoppelt” kann bedeuten,
dass zwei oder mehr Elemente in direktem körperlichen und/oder elektrischen
Kontakt stehen. „Gekoppelt” kann aber
auch bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente nicht in direktem Kontakt
miteinander stehen, aber dennoch unverändert zusammenarbeiten und/oder
miteinander interagieren. Zum Beispiel kann „gekoppelt” bedeuten, dass zwei oder
mehr Elemente nicht miteinander in Kontakt stehen, aber über ein
anderes Element oder Zwischenelemente miteinander indirekt verbunden
sind. Schließlich
können
die Begriffe „auf”, „darüberliegend” und „über” in der
folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet werden. „Auf”, „darüberliegend” und „über” können verwendet
werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente miteinander in
direktem körperlichen
Kontakt stehen. Jedoch kann „über” auch bedeuten,
dass zwei oder mehr Elemente miteinander nicht direkt in Kontakt stehen.
Zum Beispiel kann „über” bedeuten,
dass ein Element über
einem anderen Element angeordnet ist, aber einander nicht kontaktieren
und ein anderes Element oder andere Elemente zwischen den beiden Elementen
vorhanden sein kann. Außerdem
kann der Begriff „und/oder” „und” bedeuten, „oder” bedeuten, „ausschließlich oder” bedeuten, „eins (1)” bedeuten, „einige,
aber nicht alle” bedeuten, „keines” bedeuten
und/oder „beides” bedeuten,
obwohl der Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands diesbezüglich nicht
beschränkt
ist. In der folgenden Beschreibung und/oder in den Ansprüchen können die
Begriffe „umfassen” und „enthalten” gemeinsam mit
deren Abhandlungen bzw. Ableitungen als Synonyme füreinander
verwendet werden und ist dies auch so vorgesehen.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird nun ein Blockdiagramm
eines MU-MIMO-Systems gemäß einer
oder mehreren Ausführungsformen
erörtert.
Wie in 1 gezeigt ist, kann das MIMO-System 100 eine
Basisstation (Base Station (BS)) 110 und eine oder mehrere
Teilnehmerstation(en) (Subscriber Stations (SS)) 114 umfassen,
die eine erste Teilnehmerstation (SS1),
eine zweite Teilnehmerstation (SS2), bis
zu N Teilnehmerstationen (SSN) enthält/enthalten, wobei
eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 114 mit der Basisstation 110 drahtlos
kommunizieren kann. In einem derartigen MIMO-System 100 kann die
Basisstation 110 mehrere Antennen 112 umfassen
und können
die jeweiligen Teilnehmerstationen 114 gleichermaßen eine
oder mehrere Antenne(n) 116, 118 und/oder 120 aufweisen.
Es sollte bekannt sein, dass die Anzahl von einer oder mehreren
Teilnehmerstationen 114 ihre eigene Anzahl von Antennen
aufweisen kann, zum Beispiel wenn die Anzahl von Antennen 116 der
ersten Teilnehmerstation SS1 anders als
die Anzahl von Antennen 118 der zweiten Teilnehmerstation
SS2 ist, die beide anders als die Anzahl
von Antennen einer N-ten Teilnehmerstation SSN sein
können.
Gleichermaßen
kann eine bzw. können
mehrere der Teilnehmerstationen 114 eine andere Anzahl
von Antennen als die Anzahl von Antennen 112 der Basisstation
aufweisen, obwohl in einigen Fällen
eine oder mehrere der Basisstationen 110 und eine oder
mehrere der Teilnehmerstationen 114 dieselbe Anzahl von
Antennen aufweisen können,
und der Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands ist diesbezüglich nicht
beschränkt.
Es sollte auch bemerkt werden, dass das Modell aus Basisstation 110 und
Teilnehmerstation 114, das in 1 gezeigt
ist, lediglich ein Beispiel für
eine Anordnung des MIMO-Systems 100 darstellt und in einer
oder mehreren alternativen Ausführungsformen
die Basisstation 110 selbst eine Teilnehmerstation 114 sein kann
und/oder eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 114 mit
einer anderen oder mehren der Teilnehmerstationen 114 direkt
kommunizieren kann, zum Beispiel in einer ad hoc-Netzwerkanordnung oder dergleichen,
und der Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands ist diesbezüglich nicht
beschränkt.
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In
einer oder mehreren Ausführungsform(en) kann
die Kommunikation zwischen der Basisstation 110 und einer
oder mehreren der Teilnehmerstationen 114 mit Vorkodieren,
räumlichem
Multiplexen und/oder Diverstitätskodierung
(diversity encoding) einzeln oder in Kombination verbunden sein.
Ferner kann die Basisstation 110 mit einer der Teilnehmerstationen 114 direkt
kommunizieren, indem sie all ihre Antennenressourcen auf die jeweilige
Teilnehmerstation 114 richtet, zum Beispiel um höhere Datenraten
zu erzielen, oder alternativ kann die Basisstation 110 einige
ihrer Antennenressourcen auf eine oder mehrere Teilnehmerstationen 114 aufteilen,
um zum Beispiel das Dienen (serving) einer größeren Anzahl von Teilnehmerstationen 114 zu
optimieren. In einer oder mehreren Ausführungsform(en), die hierin
erörtert
werden wird/werden, kann das MIMO-System 100 ein kanalbewusstes
Mehrbenutzer-MIMO (Channel Aware Multi-User MIMO (CA-MU-MIMO))-System implementieren.
In einem derartigen kanalbewussten MIMO-System 100 können ein
Vorkodiervektor und/oder der Codebuchindex basierend zumindest teilweise
auf eine Rückgabe
(feedback), die von einem oder mehreren Benutzer(n), wie zum Beispiel
einer oder mehreren der Teilnehmerstationen 114 empfangen
ist, kanalbewusst (channel aware) sein. In einer oder mehreren Ausführungsform(en)
werden Kanalqualitätsindikatoren (Channel
Quality Indicators (CQIs)), die ausgewählten Vorkodiervektoren entsprechen,
zur Basisstation 110 zur Benutzerzeitsteuerung (user scheduling)
der Teilnehmerstationen 114 in der Basisstation 110 zurückgegeben.
Die Benutzerzeitsteuerung in der Basisstation 110 kann
auf einem oder mehreren Prinzipien basieren, zum Beispiel Benutzerorthogonalität, oder
der Maximierung von proportionaler Fairness-Metrik (proportional
fairness metric) und so weiter. In einer oder mehreren besonderen
Ausführungsform(en)
können
zwei Arten von CQIs, zum Beispiel Rang-1 (Rank-1) und Rang-2 (Rank-2),
zur MIMO-Rang/Modus-Adaptation verwendet werden. Störungsunbewusste
(Interference unaware) Rang-1-CQIs können für die Auswahl des Vorkodiervektors
verwendet werden, und störungsbewusste (interference
unaware) Rang-2-CQIs können
zur MIMO-Rang/erbindungs/Modus-Adaptation und Benutzerauswahl verwendet
werden. Durch Verwendung desselben Codebuches, wie es in einem geschlossenen
Einzelbenutzer-MIMO-Schema (single-user closed-loop MIMO scheme)
verwendet wird, kann das durch das MIMO-System 100 implementierte
kanalbewusste MU-MIMO-Schema mit einem geschlossenen Einzelbenutzer-MIMO-Schema
vereint werden. Ein derartiges MU-MIMO-Schema wird unter Bezugnahme
auf 2, 3 und 4 unten
detaillierter erörtert.
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Unter
Bezugnahme auf 2 wird nun ein Diagramm eines
kanalbewussten MU-MIMO-Sendeschemas
mit mehreren Strömen
gemäß einer
oder mehreren Ausführungsform(en)
erörtert
werden. In dem in 2 gezeigten kanalbewussten MU-MIMO-Schema 200 kann
eine Sendeprozedur, die durch die Basisstation 110 implementiert
werden kann, für
mehrere Ströme,
wie zum Beispiel eine 2 × 2-Anordnung
mit zwei Strömen,
wie folgt aussehen. Man sollte beachten, dass sich die 2 × 2-Nomenklatur
auf die Basisstation 110 bezieht, die zwei Antennen zum
Senden an eine Teilnehmerstation 114 verwendet, die zwei
Antennen zum Empfangen verwendet. Kurz gesagt kann die Sendeprozedur
eine kanalbewusste MU-MIMO-Prozedur
mit CQI- und Vektorrückgabe
mitsichbringen. Die Teilnehmerstation 114 kann Singulärwertzerlegung
(Single Value Decomposition (SVD)) aller Benutzerkanäle im zweiten
bis letzten Unterrahmen (subframe) 214 des i-ten Rahmens 212 durchführen, um
die Beamforming-Vektoren für
jede Teilnehmerstation 114 zu erhalten. Danach geben die
Teilnehmerstationen 114 einen Rang-1-CQI zur Basisstation 110 zurück. Außerdem wird
jede der Teilnehmerstationen 114 ihre jeweiligen beiden
Hauptvektoren zur Basisstation 110 zurückgeben. Die Basisstation 110 bestimmt
dann die ausgewählten
Beamforming-Vektoren, die in dem 2 × 2-Fall zwei Vektoren umfassen,
von der Teilnehmerstation 114 mit dem besten Rang-1-CQI-Wert.
Die Basisstation 110 kann dann in dem letzten Unterrahmen 216 des
i-ten Rahmens 210 die ausgewählten Vektoren von der Teilnehmerstation 114 mit
dem besten Rang-1-CQI-Wert an alle Teilnehmerstationen 114 rundsenden
(broadcast). Dann berechnet jede Teilnehmerstation für Rang-2-CQI-Rückgabe in
dem letzten Unterrahmen 216 des i-ten Rahmens 216 die Rang-2-CQIs,
die in diesem Fall zwei Rang-2-CQIs umfassen können, durch Verwendung der
von der Basisstation 110 empfangenen rundgesendeten Vektoren.
Die Teilnehmerstationen 114 können dann berechnete zwei CQIs
zur Basisstation 110 zurückgeben. Bei Empfang derselben
kann die Basisstation 110 basierend auf Zeitsteuerungskriterien
und/oder MIMO-Modus/Rang gemäß Rang-1/Rang-2-CQIs, die
die Basisstation 110 von Teilnehmerstationen 114 empfangen
hat, die paarigen Benutzer (pairing users) bestimmen. Falls der
Rang-1-Modus oder derselbe Benutzer zwei Strömen über denselben Ressourcenblock
(resource block (RB)) zugeordnet ist, dann kann die Basisstation 110 auswählen, die
Einzelbenutzer-MIMO-Übertragung
zu verwenden. Anderenfalls wird Mehrbenutzerübertragung ausgewählt.
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In
einer oder mehreren Ausführungsform(en) kann
eine detailliertere Sendeprozedur für das kanalbewusste MU-MIMO-Schema 200 von 2 wie folgt
aussehen. In dem zweiten bis letzten Unterrahmen 214 des
i-ten Rahmens 210 gibt jede Teilnehmerstation 114 einen
Rang-1-CQI-Wert
an die Basisstation 110 für die Uplink(UL)-Übertragung
von Teilnehmerstationen 114 zur Basisstation 110 für die Rangadaptation
basierend auf der Kanalinformation für sie selbst zurück, auf
der die SVD-Zerlegung basieren kann. Bei der Rang-1-CQI-Berechnung
gibt es keine Störung
(interference), die sich aus dem zweiten Strom ergibt. Jede Teilnehmerstation
gibt danach seine beiden Hauptvektoren, oder Beamforming-Matrix, aus ihrer
jeweiligen SVD-Zerlegung über
ihre eigene Kanalmatrix zur Basisstation 110 zurück.
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Als
nächstes
vergleicht die Basisstation 110 in dem letzten Unterrahmen 216 des
i-ten Rahmens 210 für
die Downlink(DL)-Übertragung
von der Basisstation 110 zu den Teilnehmerstationen 114 alle
von jeder der Teilnehmerstationen 114 empfangenen Rang-1-CQIs und bestimmt,
welche der Teilnehmerstationen 114 den besten Rang-1-CQI-Wert
aufweist. Die Basisstation 110 kann dann eine ausgewählte Beamforming-Matrix
bestimmen, die zwei Haupt-Beamforming-Vektoren von der Basisstation 114 mit dem
besten Rang-1-CQI-Wert
umfasst. Die Basisstation 110 sendet dann die ausgewählte Beamforming-Matrix
an alle der Teilnehmerstationen 114 in dem MIMO-System 100 rund.
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Für die nachfolgende
Uplink-Übertragung berechnet
dann jede der Teilnehmerstationen die Rang-2-CQIs, die zwei Rang-2-CQIs
in dem Fall mit zwei Strömen
umfassen können,
durch Verwendung der Beamforming-Matrix-Vektoren, in diesem Fall zwei
Vektoren, und gibt danach die beiden berechneten CQIs zur Basisstation 110 zurück. In einer
oder mehreren Ausführungsform(en)
können
die Rang-2-CQIs unter Verwendung eines störungsbewussten Empfängers mit
minimalem quadratischen Fehler (Minimum Mean Squared Error (MMSE))
an den Teilnehmerstationen 114 berechnen kann. Jede Teilnehmerstation 114 gibt
dann zwei Rang-2-CQIs-Werte zur Basisstation 110 zur Benutzerpaarung
(user pairing) zurück.
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Als
nächstes
kann die Basisstation 110 in dem ersten Unterrahmen 218 des
(i + l)ten Rahmens 212, dem nächsten Rahmen für die Downlink-Übertragung,
die paarigen Teilnehmerstationen 114 basierend auf Zeitsteuerungskriterien
für MU-MIMO und/oder
basierend auf MIMO-Modus/Rang
gemäß den Rang-1/Rang-2-CQIs,
die vorangehend von den Teilnehmerstationen 114 empfangen
wurden, bestimmen. Die Basisstation 110 kann dann damit
beginnen, Daten durch Verwendung der Vorkodiervektoren wie folgt
zu senden. Wenn der Wert des Rang-1-CQI größer als die Einzelbenutzer-Rang-2-CQIs
und/oder die Mehrbenutzer-Rang-2-CQIs ist, wählt die Basisstation 110 den
SU-MIMO-Rang-1-Modus für
die Datenübertragung
aus. In diesem Fall wird die Basisstation 110 einen Strom
mit dem ersten Vektor von der rundgesendeten (broadcasted) Beamforming-Matrix für die ausgewählte Teilnehmerstation 114 senden. Diese
ausgewählte
Teilnehmerstation 114 entspricht dem höchstwertigen Rang-1-CQI, verglichen
mit den SU-MIMO-Rang-2-CQIs und/oder MU-MIMO-Rang-2-CQIs.
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Anderenfalls
wählt die
Basisstation 110 in dem Fall, dass der Einzelbenutzer-Rang-2-CQI
größer als
der Einzelbenutzer-Rang-1-CQI und/oder die Mehrbenutzer-Rang-2-CQIs
ist, den SU-MIMO-Rang-2-Modus für
die Datenübertragung
aus. In diesem Fall wird die Basisstation 110 zwei Ströme mit den
beiden Vektoren von der rundgesendeten Beamforming-Matrix für die ausgewählte Teilnehmerstation 114 senden.
Diese ausgewählte
Teilnehmerstation 114 entspricht den höchstwertigen SU-Rang-2-CQIs, verglichen
mit dem SU-Rang-1-CQI und/oder MU-Rang-2-CQIs.
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Wenn
keiner der obigen Vergleiche gültig
ist, dann wählt
anderenfalls die Basisstation 110 den MU-MIMO-Rang-2-Modus
für die
Datenübertragung. In
diesem Fall wird die Basisstation 110 zwei Ströme mit den
beiden Beamforming-Vektoren von der rundgesendeten Beamforming-Matrix
für die
ausgewählten
beiden unterschiedlichen Teilnehmerstationen senden. Diese beiden
ausgewählten
Teilnehmerstationen 114 werden die höchstwertigen MU-Rang-2-CQIs aufweisen,
basierend auf einer Summation über
zwei verschiedene Teilnehmerstationen 114, verglichen mit
dem SU-Rang-1-CQI und/oder den SU-Rang-2-CQIs.
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In
einer oder mehreren Ausführungsform(en) kann
das kanalbewusste MU-MIMO-Schema 200, das in 2 gezeigt
ist, auf eine größere Anzahl
von Strömen,
mehr als zwei Ströme,
und eine größere Anzahl
von Antennenkonfigurationen, zum Beispiel eine 4 × 2-Antennenkonfiguration,
bei der die Basisstation 110 vier Antennen aufweisen kann
und die Teilnehmerstationen 114 zwei Antennen aufweisen können, oder
eine 4 × 4-Antennenkonfiguration,
bei der die Basisstation 110 vier Antennen aufweisen kann
und die Teilnehmerstationen 114 vier Antennen aufweisen
können,
und so weiter, erweitert werden. Bei derartigen Erweiterungen kann
der Unterschied die Anzahl von Rückgabe-Beamforming-Vektoren und verwendeten
CQIs umfassen. Bei der Konfiguration mit höherer Stromanzahl/Antennenanzahl
wird es eine korrespondierende Rückgabeanzahl
für die Beamforming-Vektoren
und CQIs geben. Zum Beispiel für
den Fall mit vier Strömen über eine
4 × 4-Antennenkonfiguration
wird es vier Beamforming-Vektoren zum Rundsenden und vier CQIs für die Benutzerpaarung
für mehrere
Benutzer in dem MIMO-System 100 geben. Dies stellen jedoch
lediglich Beispiele dafür
dar, wie mehrere Ströme
und/oder größere Anzahlen
von Antennen implementiert werden können, und der Schutzbereich
des beanspruchten Gegenstandes ist diesbezüglich nicht beschränkt.
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Unter
Bezugnahme auf 3 wird nun ein Diagramm
eines MU-MIMO-Übertragungsschemas unter
Verwendung von Rückgabe
eines Kanalqualitätsindikators
und – Vektors
(CQI/V) ohne Downsampling gemäß einer
oder mehreren Ausführungsform(en)
erörtert
werden. In dem kanalbewussten MU-MIMO-Schema 300 von 3 wird kein Downsampling auf der Rahmenebene
benutzt. In einer besonderen Ausführungsform beträgt die Rahmengröße von 5
Millisekunden, obwohl der Schutzbereich des beanspruchten Gegenstandes
diesbezüglich
nicht beschränkt
ist. Wie in 3 gezeigt ist, kann für jeden
Unterrahmen jede Teilnehmerstation 114 dieselben Inhalte
zur Basis 110 zurückgeben, zum
Beispiel wird jede Teilnehmerstation 114 einen CQI-Wert
basierend auf zumindest teilweise der letzten Kanalinformation zurückgeben.
Jede Teilnehmerstation 114 wird die beiden Rang-2-CQIs basierend zumindest
zum Teil auf den rundgesendeten beiden oder mehr Beamforming-Vektoren,
die von der Basisstation 110 empfangen sind, berechnen
und danach die Rang-2-CQIs zur Basisstation 110 zurückgeben.
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In
dem nächsten
Unterrahmen wird die Basisstation 110 zwei neue Beamforming-Vektoren
von den Teilnehmerstationen 114 mit dem höchstwertigen
Rang-1-CQI zum Rundsenden auswählen.
Die Basisstation 110 wird die Daten durch den ausgewählten MIMO-Modus,
entweder ein SU-MIMO-Modus oder ein MU-MIMO-Modus, senden und den
ausgewählten
Beamforming-Vektor zum Vorkodieren über die Daten verwenden. In
einer oder mehreren Ausführungsform(en)
kann die Rückgabe über das gesamte
Band in einem Unterrahmen auf zumindest zum Teil einem Best-M-Algorithmus
zum Reduzieren des Rückgabe-Overheads
(feedback overhead) basieren. Der Beamforming-Vektor kann auch gemeinsam
mit der CQI-Rückgabe basierend
auf zumindest zum Teil einem Best-M-Algorithmus verwendet werden.
Eine derartige Ausführungsform
kann über
einen Stromlininenmodus (stream line mode) implementiert sein. Jeder
Unterrahmen kann denselben Rückgabe-Overhead
aufweisen, und jeder Unterrahmen kann Schalten zwischen einem SU-MIMO-Modus
und einem MU-MIMO-Modus,
zwischen Rang-1 und Rang-2, und so weiter, implementieren, obwohl der
Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands diesbezüglich nicht
beschränkt
ist.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird nun ein Diagramm eines
MU-MIMO-Übertragungsschemas unter
Verwendung von Rückgabe
eines Kanalqualitätsindikators
und Vektors (CQI/V) mit Downsampling gemäß einer oder mehreren Ausführungsform(en) diskutiert
werden. In dem kanalbewussten MU-MIMO-Schema 400 von 4 kann
Downsampling zur Rückgabe
in der Rahmenebene verwendet werden. In einer oder mehreren Ausführungsform(en)
kann die Rahmengröße 5 Millisekunden
oder mehr betragen. Das MU-MIMO-Schema 400 von 4 ähnelt im
wesentlichen dem MU-MIMO-Schema 300 von 3,
bei dem der Unterschied die Schalteinheit oder eine Schaltperiode
umfassen kann. Jeder Rahmen von 5 Millisekunden oder längere Rahmen,
die größer als
5 Millisekunden sind, wird dieselben Inhalte zurückgeben. Zum Beispiel wird
jede Teilnehmerstation 114 einen CQI basierend zumindest
zum Teil auf der neuesten Kanalinformation zurückgeben. Jede Teilnehmerstation 114 wird
zwei Rang-2-CQIs basierend zumindest zum Teil auf den gesendeten beiden
Beamforming-Vektoren berechnen werden, die danach zur Basisstation 110 zurückgegeben
werden.
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In
dem nächsten
Rahmen von 5 ms oder längeren
Rahmen, die größer als
5 ms sind, wird die Basisstation 110 zwei neue Beamforming-Vektoren
von der Teilnehmerstation mit dem höchstwertigen Rang-1-CQI zum
Rundsenden auswählen.
Die Basisstation 110 wird die Daten über den ausgewählten MIMO-Modus,
entweder SU-MIMO oder MU-MIMO, senden und den ausgewählten Beamforming-Vektor zum
Vorkodieren über
die Daten verwenden. Die Rückgabe über das
gesamte Band in einem Rahmen von 5 ms oder längeren Rahmen, die größer als
5 ms sind, kann zumindest teilweise auf einem Best-M-Algorithmus
basieren, um den Rückgabe-Overhead
zu reduzieren. Der Beamforming-Vektor kann auch gemeinsam mit CQI-Rückgabe basierend
auf zumindest zum Teil einem Best-M-Algorithmus verwendet werden.
Ein derartiger Fall kann über
Stromlininemodus (stream line mode) implementiert werden. Jeder Rahmen
von 5 ms oder längere
Rahmen, die größer als
5 ms sind, wird denselben Rückgabe-Overhead aufweisen,
und jeder Rahmen von 5 ms oder längere Rahmen,
die länger
als 5 ms sind, kann das Schalten bzw. Umschalten zwischen SU-MIMO
und MU-MIMO, zwischen
Rang-1 und Rang-2, und so weiter, aufweisen, obwohl der Schutzbereich
des beanspruchten Gegenstands diesbezüglich nicht beschränkt ist.
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In
einer oder mehreren Ausführungsform(en) kann
ein kanalbewusstes MU-MIMO-Schema Zeitsteuerung und/oder HARQ(hybrid
automatic repeat request)-Neuübertragung
(retransmission) implementieren. Zur Benutzerzeitsteuerung für kanalbewusstes
MU-MIMO kann Benutzerzeitsteuerung in der Basisstation auf zumindest
zum Teil Prinzipien, wie zum Beispiel Benutzerorthogonalität oder die Maximierung
von proportionaler Fairnessmetrik (proportional fairness metric),
und so weiter, basieren. Bei der Benutzerzeitsteuerung wird die
Basisstation 110 die PF-Metrik basierend zumindest zum
Teil auf dem SU-Rang-1, SU-Rang-2-
und/oder MU-Rang-2-CQIs und/oder basierend zumindest zum Teil auf
Kriterien berechnen, um einen MIMO-Modus für die Übertragung auszuwählen. Dann kann
die Benutzerpaarung bestimmt werden.
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Für in einem
kanalbewussten MU-MIMO-Schema implementierte HARQ könnte HARQ-Neuübertragung
als ein asynchroner Modus oder ein synchroner Modus implementiert
sein. Ein Nichtunterdrücken
(non-blanking)/Unterdrücken(blanking)-HARQ-Modus
könnte
für ein kanalbewusstes
MU-MIMO-Schema benutzt werden, bei dem MU-MIMO zwei Ströme zur Übertragung
aufweisen wird, selbst wenn das MIMO-System 100 eine Neuübertragung
durchmacht. Zum Beispiel in dem Fall, in dem zwei Datenströme unterstützt werden, würde in dem
Fall, in dem zwei Ströme
für MU-MIMO übertragen,
ein Strom mit einem Fehler zur nächsten Übertragungszeit
neu übertragen.
Der andere korrekte Strom würde
mit neuen Daten zum nächsten Übertragungszeitpunkt übertragen.
Die für
die neuen Daten und Neuübertragung
verwendeten Vorkodiervektoren könnten
die neuesten Beam-forming-Vektoren
von der MU-MIMO-Zeitsteuerung sein.
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In
einer oder mehreren Ausführungsform(en) von
MU-MIMO kann Modus/Rang-Adaptation verwendet werden, um die Verbindungsleistung
beizubehalten, selbst wenn der Kanal geändert wird. Der Änderungsmodus
könnte
für sowohl
flexible und/oder semistatische Lösungen implementiert werden.
Für den
flexiblen Adaptationsmodus werden Teilnehmerstationen CQI-Werte
aller adaptierbaren Ränge/Modi zurückgeben,
und dann wird die Basisstation 110 all die Information
zur Modus/Rang-Bestimmung sammeln. Die Änderung könnte auf einer Rahmen-für-Rahmen-Ebene
implementiert werden. Ein derartiger Änderungsmechanismus kann die
ausreichende Leistung mit größerem Rückgabe-Overhead aufweisen.
Für eine
semistatische Adaptation werden Teilnehmerstationen 114 eine
Adaptation anfordern, wenn eine Teilnehmerstation 114 eine
Kanaländerung
bemerkt, und dann wird die Basisstation 110 über die
benötigte
Adaptation entscheiden. In einer derartigen Anordnung kann sich
die Frequenz relativ langsam ändern,
wobei jedoch ein geringerer Rückgabe-Overhead
verwendet wird.
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In
einer oder mehreren Ausführungsform(en) kann
das kanalbewusste MU-MIMO-Schema die Downlink-Übertragung zur Pilotsignalmessung und/oder
-detektion verwenden. Es können
Piloten zur Messung implementiert werden, zum Beispiel anhand eines
gestreuten gemeinsamen Piloten (scattered common Pilot), eines Midamble,
Referenzsignalen zum Herausrechnen der MIMO-CQI-Rückgabe, wie
zum Beispiel ein Kanalqualitätsindikator
(Channel Quality Indicator (CQI)), Steuersequenzindikator (Control
Sequence Indicator (CSI)) und Reserveindikator (Power Margin Indicator
(PMI)), Codebuchindex usw. Wenn Piloten zur Demodulation verwendet werden,
kann ein kanalbewusstes MU-MIMO-Schema einen dedizierten, vorkodierten
Piloten für
die Datendetektion verwenden, um den Pilot-Overhead zu sparen, obwohl der Schutzbereich
des beanspruchten Gegenstands diesbezüglich nicht beschränkt ist.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird ein Flussdiagramm eines
Verfahrens zum Vereinen eines Mehrbenutzer-MIMO-Schemas mit einem
Einzelbenutzer-MIMO-Schema gemäß einer
oder mehreren Ausführugsform(en)
erörtert.
Das Verfahren 500 von 5 umfasst
eine besondere Reihenfolge eines SU-MIMO- und MU-MIMO-Schemas, jedoch
kann das Verfahren 500 andere Reihenfolgen umfassen und/oder
mehr oder weniger Blöcke,
als in 5 gezeigt sind, und der Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands
ist diesbezüglich
nicht beschränkt.
Bei Block 510 empfangt eine Basisstation 110 Rang-1-CQI-Werte
von einer oder mehreren Teilnehmerstaition(en) 114, die
allgemein als Benutzer bezeichnet werden kann/können. Bei Block 512 empfängt die
Basisstation 110 zwei oder mehr Vektoren von den jeweiligen
Teilnehmerstationen entsprechend einem Beamforming-Matrix-Codebuch.
Die Basisstation 110 bestimmt dann bei Block 514,
welcher der Benutzer den besten Rang-1-CQI-Wert aufweist. Die Basisstation 110 wählt dann
die Vektoren entsprechend dem Benutzer mit dem besten Rang-1-CQI-Wert
bei Block 516. Unter Verwendung der Vektoren von dem Benutzer
mit dem besten Rang-1-CQI-Wert sendet die Basisstation 110 die Vektoren
an all die Benutzer bei Block 518 rund. Die Benutzer werden
dann Rang-2-CQI-Werte unter Verwendung der rundgesendeten Vektoren
berechnen und dann die Rang-2-CQI-Werte zurückgeben, die an der Basisstation 110 bei
Block 520 empfangen werden. Die Basisstation 110 bestimmt
dann Benutzerpaarung basierend auf zumindest zum Teil den Rang-2-CQI-Werten bei Block 522 durch
Vergleich der Rang-1- und Rang-2-Werte, die von den Teilnehmerstationen 114 erhalten
wurden. Wenn die Basisstation 110 bei Block 524 ermittelt,
ob ein Rang-1-CQI-Wert der beste der CQI-Werte ist, oder wenn derselbe
Benutzer zwei oder mehr Strömen
zugeordnet ist, dann wählt
die Basisstation 110 Einzelbenutzer-MIMO-Betrieb. Andernfalls,
wenn die Basisstation bei Block 526 zwei oder mehr Benutzer
ermittelt, die die besten Rang-2-CQI-Werte aufweisen, wählt die
Basisstation 110 Mehrbenutzer-MIMO-Betrieb.
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Obwohl
der beanspruchte Gegenstand mit einem Maß von Besonderheit beschrieben
worden ist, sollte erkennbar sein, dass Elemente desselben von Fachleuten
auf dem Gebiet abgeändert
werden können,
ohne aus dem Geist und/oder Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands
zu gelangen. Es wird davon ausgegangen, dass der Gegenstand, der ein
kanalbewusstes Mehrbenutzer-MIMO-Schema betrifft, das mit geschlossenem
Einzelbenutzer-MIMO vereint ist, und/oder viele von seinen zugehörigen Hilfsmitteln
anhand der vorangehenden Beschreibung verständlich sein werden, und es
wird ersichtlich sein, dass zahlreiche Änderungen in der Form, Konstruktion
und/oder Anordnung der Komponenten desselben vorgenommen werden
können, ohne
aus dem Schutzbereich und/oder Geist des beanspruchten Gegenstands
zu gelangen oder all seine materiellen Vorteile zu opfern, wobei
die hierin vorher beschriebene Form lediglich eine beispielhafte
Ausführungsform
desselben ist und/oder ferner ohne erhebliche Änderungen daran zu liefern.
Die Ansprüche
sollen derartige Änderungen
umfassen und/oder enthalten.
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Zusammenfassung
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Eine
Basisstation kann ein Einzelbenutzer-MIMO-Schema mit einem Mehrbenutzer-MIMO-Schema durch Empfangen
von Rang-1-CQI-Werten von einer oder mehreren Teilnehmerstation(en)
vereinen. Die Basisstation empfangt auch Vorkodiervektoren von den
Teilnehmerstationen und bestimmt dann, welche der Teilnehmerstationen
einen besten Rang-1-CQI-Wert
aufweist. Die Basisstation bestimmt dann eine zu verwendende Beamforming(Strahllenkung)-Matrix
basierend zumindest teilweise auf den von der Teilnehmerstation
empfangenen Vektoren mit dem besten Rang-1-CQI-Wert. Danach sendet
die Basisstation Daten zur Teilnehmerstation unter Verwendung der Beamforming-Matrix,
die der Teilnehmerstation mit dem besten Rang-1-Kanalqualitätsindikator
entspricht, um Einzelbenutzer-MIMO in einem oder mehreren Strömen zur
Teilnehmerstationen zu implementieren, oder zu den Teilnehmerstationen
mit den besten Rang-2-Kanalqualitätsindikatoren,
um Mehrbenutzer-MIMO in mehreren Strömen zu implementieren.