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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE60316663 T2
Publication typeGrant
Application numberDE2003616663
PCT numberPCT/US2003/001949
Publication date17 Jul 2008
Filing date22 Jan 2003
Priority date23 Jan 2002
Also published asCA2473917A1, CN1643808A, CN100448176C, DE60316663D1, EP1468505A1, EP1468505B1, EP1871012A1, EP1871012B1, EP2230869A2, EP2230869A3, US7020482, US8078211, US20030139196, US20060116155, WO2003063384A1
Publication number03616663, 2003616663, DE 60316663 T2, DE 60316663T2, DE-T2-60316663, DE03616663, DE2003616663, DE60316663 T2, DE60316663T2, PCT/2003/1949, PCT/US/2003/001949, PCT/US/2003/01949, PCT/US/3/001949, PCT/US/3/01949, PCT/US2003/001949, PCT/US2003/01949, PCT/US2003001949, PCT/US200301949, PCT/US3/001949, PCT/US3/01949, PCT/US3001949, PCT/US301949
InventorsJohn W. Harvard KETCHUM, Irina Somerville MEDVEDEV, Jay Rod San Diego WALTON
ApplicantQualcomm, Inc., San Diego
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Neuzuordnung von überschussleistung für mehreingang-mehrausgang-systeme (mimo-systeme) mit vollständiger kanalzustandsinformation (csi) Reallocation of surplus power for more input-output more systems (MIMO systems) with full channel state information (csi) translated from German
DE 60316663 T2
Abstract  available in
Claims(37)  translated from German
  1. Ein Verfahren zum Zuweisen von Sendeleistung an eine Vielzahl von Übertragungs- bzw. Sendekanälen in einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Definieren ( A method for allocating transmit power to a plurality of transmission and transmission channels in a wireless communication system, the method comprising: defining ( 214 214 ) eines Satzes von einem oder mehreren Übertragungskanälen korrespondierend zu räumlichen Subkanälen denen Sendeleistung zuzuweisen ist; ) A set of one or more transmission channels corresponding to spatial subchannels to be allocated to which transmission power; Bestimmen ( Determining ( 218 218 ) einer Gesamtsendeleistung, die verfügbar ist zum Zuweisen an die Übertragungskanäle in dem Satz; ) Of total transmit power available to allocate to the transmission channels in the set; Zuweisen ( Assigning ( 220 220 ) der Gesamtsendeleistung an die Übertragungskanäle in dem Satz basierend auf einem bestimmten Zuweisungsschema; ) Of the total transmit power to the transmission channels in the set based on a particular allocation scheme; Identifizieren ( Identifying ( 222 222 ) von Übertragungskanälen mit einer Leistung in einem Sättigungsbereich und zwar resultierend von der zugewiesenen Sendeleistung; ) Of transmission channels with a power in a saturation region and that resulting from the allocated transmit power; erneutes Zuweisen ( reassigning ( 226 226 ) eines revidierten Betrags von Sendeleistung an jeden Übertragungskanal in dem Sättigungsbereich; ) A revised amount of transmit power to each transmission channel in the saturation region; Bestimmen ( Determining ( 228 228 ) einer gesamten überschüssigen bzw. exzessiven Sendeleistung oberhalb der Sättigungsschwelle für alle Übertragungskanäle, denen ein revidierter Betrag von Sendeleistung erneut zugewiesen worden ist; ) Of a total surplus or excessive transmit power above the saturation threshold for all transmission channels to which a revised amount of transmit power has been reassigned; und Durchführen des Definierens, Bestimmens, Zuweisens, Identifizierens und erneuten Zuweisens für eine oder mehrere Iterationen, wobei der Satz von Übertragungskanälen für eine erste Iteration die Vielzahl von Übertragungskanälen beinhaltet und für jede nachfolgende Iteration Übertragungskanäle, die nicht in dem Sättigungsbereich sind beinhaltet, und wobei die für jede nachfolgende Iteration verfügbare Gesamtsendeleistung, die in einer aktuellen Iteration bestimmte gesamte exzessive Sendeleistung beinhaltet. and performing the defining, determining, allocating, identifying, and reassigning for one or more iterations, wherein the set of transmission channels for a first iteration includes the plurality of transmission channels and for each subsequent iteration transmission channels in the saturation region are not, and wherein the time available for each subsequent iteration, the total transmit power, the entire specific excessive transmission power included in a current iteration.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die für jede Iteration verfügbare Gesamtsendeleistung an die Übertragungskanäle in dem Satz zugewiesen wird, und zwar basierend auf einem Water-Filling- bzw. Wasserfüllungszuweisungsschema. The method of claim 1, wherein the time available for each iteration total transmit power is allocated to the transmission channels in the set, based on a water-filling allocation scheme Filling- or water.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Übertragungskanal als in dem Sättigungsbereich befindlich erachtet wird, falls ihm mehr Sendeleistung zugewiesen wird, als zum Erreichen einer bestimmten maximalen Datenrate erforderlich ist. The method of claim 1, wherein a transmission channel in the saturation region as located is considered, if it is more transmit power allocated than is needed to achieve a particular maximum data rate.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der revidierte Betrag an Sendeleistung der jedem Übertragungskanal in dem Sättigungsbereich zugewiesen ist ein zum Erreichen der maximalen Datenrate notwendiger minimaler Betrag ist. The method of claim 3, wherein the revised amount of transmit power is allocated to each transmission channel in the saturation region, a maximum data rate to achieve the necessary minimum amount.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Übertragungskanal als sei er in dem Sättigungsbereich befindlich erachtet wird, falls ihm mehr Sendeleistung zugewiesen ist, als zum Erreichen eines bestimmten Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (signal-to-noise ratio, SNR) erforderlich ist. The method of claim 1, wherein a transmission channel as if it were located in the saturation region is considered, if it is allocated more transmit power than needed to achieve a particular signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio, SNR) is required.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein einzelnes SNR für alle Übertragungskanäle in dem Satz genutzt wird. The method of claim 5, wherein a single SNR is used for all transmission channels in the set.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei jeder Übertragungskanal mit einem entsprechenden Schwellen-SNR assoziiert ist. The method of claim 5, wherein each transmission channel is associated with a respective threshold SNR.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren Folgendes beinhaltet: Bestimmen eines effektiven Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (signal-to-noise ratio, SNR) für jeden Übertragungskanal in dem Satz basierend teilweise auf der dem Übertragungskanal zugewiesenen Sendeleistung, Vergleichen des effektiven SNR für jeden Übertragungskanal in dem Satz mit einem Schwellen-SNR, das für den Übertragungskanal anwendbar ist, und Erklären eines Übertragungskanals als in dem Sättigungsbereich befindlich, falls sein effektives SNR größer als das anwendbare Schwellen-SNR ist. The method of claim 1, wherein identifying comprises: determining an effective signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio, SNR) based for each transmission channel in the set in part on the transmission channel assigned to transmission power, comparing the effective SNR for each transmission channel in the set with a threshold SNR, which is applicable to the transmission channel, and explaining a transmission channel as in the saturation region located if its effective SNR is greater than the applicable threshold SNR.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Schwellen-SNR einem SNR entspricht, das zum Erreichen einer bestimmten maximalen Datenrate erforderlich ist. The method of claim 8, wherein the threshold SNR corresponds to an SNR needed to achieve a particular maximum data rate.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das drahtlose Kommunikationssystem ein Mehrfach-Eingangs-Mehrfach-Ausgangs-(multiple-input multiple-output, MIMO)-Kommunikationssystem ist. The method of claim 1, wherein the wireless communication system is a multiple-input multiple-output (multiple-input multiple-output, MIMO) communication system is.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Übertragungskanälen einer Vielzahl von Eigen-Moden für einen MIMO-Kanal des MIMO-Kommunikationssystems entspricht. The method of claim 10, wherein the plurality of transmission channels of a plurality of self-mode corresponds to a MIMO channel of the MIMO communication system.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das drahtlose Kommunikationssystem ein orthogonales Frequenz-Multiplex-(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)-Kommunikationssystem ist. The method of claim 1, wherein the wireless communication system, an orthogonal frequency division multiplexing (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) communication system is.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das drahtlose Kommunikationssystem ein Mehrfach-Eingangs-Mehrfach-Ausgangs-(multiple-input multiple Output, MIMO)-Kommunikationssystem das orthogonalen Frequenz-Multiplex (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) nutzt. The method of claim 1, wherein the wireless communication system is a multiple-input multiple-output (multiple-input multiple output, MIMO) communication system, the orthogonal frequency division multiplexing (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) uses.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die räumlichen Sub-Kanäle Datenströmen entsprechen. The method of claim 1, wherein the spatial sub-channels correspond to data streams.
  15. Ein Verfahren zum Zuweisen von Sendeleistung an eine Vielzahl von Übertragungskanälen in einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Identifizieren eines Satzes von Übertragungskanälen korrespondierend zu räumlichen Sub-Kanälen, denen Sendeleistung zuzuweisen ist; A method for allocating transmit power to a plurality of transmission channels in a wireless communication system, the method comprising: identifying a set of transmission channels corresponding to spatial sub-channels to which transmission power is allocated; Bestimmen einer Gesamtsendeleistung, die zum Zuweisen an die Übertragungskanäle verfügbar ist; Determining a total transmit power available to allocate to the transmission channels; Zuweisen der Gesamtsendeleistung an die Übertragungskanäle in dem Satz basierend auf einem bestimmten Zuweisungsschema; Allocating the total transmit power to the transmission channels in the set based on a particular allocation scheme; Bestimmen einer exzessiven bzw. überschüssigen spektralen Effizienz basierend teilweise auf der den Übertragungskanälen zugewiesenen Sendeleistung; Determining an excessive or excess spectral efficiency based in part on the transmission channels allocated transmit power; und erneutes Zuweisen von einem oder mehreren Übertragungskanälen mit reduzierten Beträgen an Sendeleistung zum Reduzieren der überschüssigen spektralen Effizienz. and reallocating one or more transmission channels with reduced amounts of transmit power to reduce the excess spectral efficiency.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verfahren ferner aufweist: Reduzieren der jedem Übertragungskanal zugewiesenen Sendeleistung zum Erreichen eines bevorzugten Betriebspunktes. The method of claim 15, wherein the method further comprises: reducing the each transmission channel allocated transmit power to achieve a preferred operating point.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verfahren ferner aufweist: Bestimmen von inkrementellen Änderungen der spektralen Effizienz für eine Vielzahl von Sendeleistungsreduktionen für die Übertragungskanäle; The method of claim 15, wherein the method further comprising: determining incremental changes in spectral efficiency for a plurality of transmit power reductions for the transmission channels; und Auswählen einer größten Sendeleistungsreduktion die assoziiert ist mit einer inkrementellen spektralen Effizienzänderung, die weniger ist als oder gleich ist wie die überschüssige spektrale Effizienz. and selecting a largest transmit power reduction is associated with an incremental spectral efficiency change that is less than or equal to the excess spectral efficiency.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verfahren ferner aufweist: Bestimmen einer zurückgesetzten bzw. backed-off Sendeleistung; The method of claim 15, wherein the method further comprises: determining a recessed or backed-off transmit power; und Zuweisen der zurückgesetzten Sendeleistung an die Übertragungskanäle in dem Satz. and assigning the set-back transmit power to the transmission channels in the set.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Verfahren ferner aufweist: Durchführen des Bestimmens der zurückgesetzten Sendeleistung und des Zuweisens der zurückgesetzten Sendeleistung ein oder mehrere Male bis die überschüssige spektrale Effizienz innerhalb einer bestimmen Schwelle ist. The method of claim 18, wherein the method further comprises: performing the determining the transmit power and reset of assigning the set-back transmit power one or more times until the excess spectral efficiency within a determined threshold.
  20. Ein Speicher ( A memory ( 732 732 ) der kommunikationsmäßig gekoppelt ist mit einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung (digital signal processing device, DSPD) ( ) Communicatively coupled to a digital signal processor (digital signal processing device, DSPD) ( 730 730 ), die geeignet ist zum Interpretieren von digitaler Information zum: Definieren eines Satzes mit einem oder mehreren Übertragungskanälen, die räumlichen Subkanälen entsprechen, denen Sendeleistung Zuzuweisen ist; ), Which is suitable for interpreting digital information to: define a set of one or more transmission channels corresponding to spatial subchannels to which transmission power is to be assigned; Bestimmen einer Gesamtsendeleistung, die verfügbar ist zum Zuweisen an die Übertragungskanäle in dem Satz; Determining a total transmit power available to allocate to the transmission channels in the set; Zuweisen der Gesamtsendeleistung an die Übertragungskanäle in dem Satz basierend auf einem bestimmten Zuweisungsschema; Allocating the total transmit power to the transmission channels in the set based on a particular allocation scheme; Identifizieren von Übertragungskanälen mit einer Leistung in einem Sättigungsbereich resultierend von der zugewiesenen Sendeleistung; Identifying transmission channels with a power in a saturation region resulting from the allocated transmit power; erneutes Zuweisen jedes Übertragungskanals in dem Sättigungsbereich mit einem revidierten Betrag an Sendeleistung; reallocating each transmission channel in the saturation region with a revised amount of transmit power; Bestimmen einer gesamten überschüssigen bzw. exzessiven Sendeleistung oberhalb der Sättigungsschwelle für alle Übertragungskanäle denen revidierte Beträge an Sendeleistung zugewiesen worden sind; Determining a total excess or excessive transmit power above the saturation threshold for all transmission channels which revised amounts of transmit power has been assigned; und Durchführen des Definierens, Bestimmens, Zuweisens, Identifizierens und erneuten Zuweisens für eine oder mehrere Iterationen wobei der Satz von Übertragungskanälen für eine erste Iteration eine Vielzahl von Übertragungskanäle in einem drahtlosen Kommunikationssystem beinhaltet und für jede nachfolgende Iteration Übertragungskanäle beinhaltet, die nicht in dem Sättigungsbereich sind, und wobei die Gesamtsendeleistung, die für jede nachfolgende Iteration verfügbar ist, die in einer aktuellen Iteration bestimmte gesamte exzessive Sendeleistung beinhaltet. and performing the defining, determining, allocating, identifying, and reassigning for one or more iterations, wherein the set of transmission channels for a first iteration includes a plurality of transmission channels in a wireless communication system and for each subsequent iteration transmission channels includes that are not in the saturation region and wherein the total transmit power available for each subsequent iteration, the total specific excessive transmission power included in a current iteration.
  21. Ein Controller ( A controller ( 730 730 ) für eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, wobei der Controller Folgendes aufweist: Mittel zum Definieren eines Satzes von einem oder mehreren Sende- bzw. Übertragungskanälen korrespondierend zu räumlichen Subkanälen, denen Sendeleistung zuzuweisen ist; ) For a wireless communication device, wherein the controller comprising: means for defining a set of one or more transmission or transmission channels corresponding to spatial subchannels to be allocated transmit power; Mittel zum Bestimmen einer Gesamtsendeleistung, die zum Zuweisen an die Übertragungskanäle in dem Satz verfügbar ist; Means for determining a total transmit power available to allocate to the transmission channels in the set; Mittel zum Zuweisen der Gesamtsendeleistung an die Übertragungskanäle in dem Satz basierend auf einem bestimmten Zuweisungsschema; Means for allocating the total transmit power to the transmission channels in the set based on a particular allocation scheme; Mittel zum Identifizieren von Übertragungskanälen mit einer Leistung in einem Sättigungsbereich und zwar resultierend von der zugewiesenen Sendeleistung; Means for identifying transmission channels with a power in a saturation region and that resulting from the allocated transmit power; Mittel zum erneuten Zuweisen jedes Übertragungskanals in dem Sättigungsbereich mit einem revidierten Betrag an Sendeleistung; Means for re-allocating each transmission channel in the saturation region with a revised amount of transmit power; Mittel zum Bestimmen einer gesamten überschüssigen bzw. exzessive Sendeleistung oberhalb der Sättigungsschwelle für alle Übertragungskanäle denen revidierte Beträge an Sendeleistung erneut zugewiesen worden sind; Means for determining a total excess or excessive transmit power above the saturation threshold for all transmission channels have been reassigned which revised amounts of transmit power; und Mittel zum Durchführen des Definierens, Bestimmens, Zuweisens, Identifizierens und erneuten Zuweisens für eine oder mehrere Iterationen, wobei der Satz an Übertragungskanälen für eine erste Iteration die Vielzahl an Übertragungskanälen beinhaltet und für jede nachfolgende Iteration Übertragungskanäle beinhaltet, die nicht in dem Sättigungsbereich sind, und wobei die Gesamtsendeleistung die für jede nachfolgende Iteration verfügbar ist, die in einer aktuellen Iteration bestimmte gesamte exzessive Sendeleistung beinhaltet. and means for performing the defining, determining, allocating, identifying, and reassigning for one or more iterations, wherein the set of transmission channels for a first iteration includes the plurality of transmission channels and for each subsequent iteration transmission channels includes that are not in the saturation region, and wherein the total transmission power which is available for each subsequent iteration, the total specific excessive transmission power included in a current iteration.
  22. Controller nach Anspruch 21, wobei der Controller ferner aufweist: Mittel zum Bestimmen eines effektiven Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (signal-to-noise ratio, SNR) für jeden Übertragungskanal in dem Satz basierend zum Teil auf der dem Übertragungskanal zugewiesenen Sendeleistung; Controller according to claim 21, wherein the controller further comprises: means for determining an effective signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio, SNR) for each transmission channel in the set based in part on the transmission channel allocated transmit power; Mittel zum Vergleichen des effektiven SNR für jeden Übertragungskanal in dem Satz mit einem Schwellen-SNR das auf den Übertragungskanal anwendbar ist; Means for comparing the effective SNR that is applicable to the transmission channel for each transmission channel in the set with a threshold SNR; und Mittel zum Erklären eines Übertragungskanals als befindlich in dem Sättigungsbereich, falls sein effektives SNR größer als das anwendbare Schwellen-SNR ist. and means for declaring a transmission channel as being in the saturation region if its effective SNR is greater than the applicable threshold SNR.
  23. Eine Basisstation, die den Controller nach Anspruch 21 aufweist. A base station comprising the controller of claim 21.
  24. Controller nach Anspruch 21, wobei die Mittel zum Durchführen des Definierens, Bestimmens, Zuweisens, Identifizierens und erneuten Zuweisens für eine oder mehrere Iterationen Folgendes aufweisen: Mittel zum Identifizieren eines ersten Satzes von Übertragungskanälen denen Sendeleistung zuzuweisen ist; Controller according to claim 21, wherein the means for performing the defining, determining, allocating, identifying, and reassigning have for one or more iterations of the following: to be assigned to means for identifying a first set of transmission channels which transmit power; Mittel zum Bestimmen einer Gesamtsendeleistung, die zum Zuweisen an die Übertragungskanäle in dem ersten Satz verfügbar ist; Means for determining a total transmit power available to allocate to the transmission channels in the first set; Mittel zum Zuweisen der Gesamtsendeleistung an die Übertragungskanäle in dem ersten Satz basierend auf einem bestimmten Zuweisungsschema; Means for allocating the total transmit power to the transmission channels in the first set based on a particular allocation scheme; Mittel zum Identifizieren eines zweiten Satzes von einem oder mehreren Übertragungskanälen denen exzessive bzw. überschüssige Sendeleistung oberhalb der Sättigungsschwelle zugewiesen ist; Means for identifying a second set of one or more transmission channels is assigned to which excessive or excess transmit power above the saturation threshold; Mittel zum Zuweisen eines revidierten Betrags an Sendeleistung an jeden Übertragungskanal in dem zweiten Satz zum Erreichen des bevorzugten Betriebspunktes; Means for assigning a revised amount of transmit power at each transmission channel in the second set to achieve the preferred operating point; Bestimmen einer gesamten überschüssigen bzw. exzessiven Leistung für alle Übertragungskanäle in dem zweiten Satz; Determining a total excess or excessive power for all transmission channels in the second set; Mittel zum Identifizieren eines dritten Satzes von einem oder mehreren Übertragungskanälen, die geeignet sind höhere bevorzugte Betriebspunkte zu unterstützen; Means for identifying a third set of one or more transmission channels that are suitable to support higher preferred operating points; und Mittel zum erneuten Zuweisen der gesamten überschüssigen Leistung an den einen oder die mehreren Übertragungskanäle in dem dritten Satz. and means for re-allocate the total excess power to the one or more transmission channels in the third set.
  25. Ein Controller ( A controller ( 730 730 ) für eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, wobei der Controller Folgendes aufweist: Mittel zum Identifizieren eines Satzes von Übertragungskanälen, korrespondierend zu räumlichen Sub-Kanälen denen Sendeleistung zuzuweisen ist. ) For a wireless communication device, wherein the controller comprising: means for identifying a set of transmission channels corresponding to spatial assign sub-channels which transmit power is. Mittel zum Bestimmen einer Gesamtsendeleistung die zum Zuweisen an die Übertragungskanäle verfügbar ist; Means for determining a total transmit power which is available to allocate to the transmission channels; Mittel zum Zuweisen der Gesamtsendeleistung an die Übertragungskanäle in dem Satz basierend auf einem bestimmten Zuweisungsschema; Means for allocating the total transmit power to the transmission channels in the set based on a particular allocation scheme; Mittel zum Bestimmen einer exzessiven bzw. überschüssigen spektralen Effizienz basierend teilweise auf teilweise der den Übertragungskanälen zugewiesenen Sendeleistung; Means for determining an excessive or excess spectral efficiency based in part on part of the transmission channels allocated transmit power; und Mittel zum erneuten Zuweisen eines oder mehrere Übertragungskanäle mit reduzierten Beträgen an Sendeleistung zum Reduzieren der überschüssigen spektralen Effizienz. and means for re-assigning one or more transmission channels with reduced amounts of transmit power to reduce the excess spectral efficiency.
  26. Controller nach Anspruch 25, der ferner Mittel aufweist zum Reduzieren der jedem Übertragungskanal zugewiesenen Sendeleistung zum Erreichen eines bevorzugten Betriebspunktes. Controller according to claim 25, further comprising means for reducing the each transmission channel allocated transmit power to achieve a preferred operating point.
  27. Controller nach Anspruch 25, der ferner Mittel aufweist zum Bestimmen inkrementeller Änderungen der spektralen Effizienz für eine Vielzahl von Sendeleistungsreduktionen für die Übertragungskanäle und der Mittel aufweist zum Auswählen einer größten Sendeleistungsreduktion, die mit einer inkrementellen spektralen Effizienz-Änderung assoziiert ist, die weniger ist als oder gleich ist der überschüssigen spektralen Effizienz. Controller according to claim 25, further comprising means for determining incremental changes in spectral efficiency for a plurality of transmit power reductions for the transmission channels and means for selecting a largest transmit power reduction associated with an incremental spectral efficiency change that is less than or equal to the excess spectral efficiency.
  28. Controller nach Anspruch 25, der ferner Mittel aufweist zum Bestimmen einer zurückgesetzten bzw. backed-off Sendeleistung und der Mittel aufweist zum Zuweisen der zurückgesetzten Sendeleistung an die Übertragungskanäle in dem Satz. Controller according to claim 25, further comprising means for determining a recessed or backed-off transmit power and means for allocating the set-back transmit power to the transmission channels in the set.
  29. Controller nach Anspruch 28, der ferner Mittel aufweist zum Durchführen des Bestimmens der zurückgesetzten Sendeleistung und des Zuweisens der zurückgesetzten Sendeleistung ein oder mehrere Male bis die überschüssige spektrale Effizienz innerhalb einer bestimmten Schwelle ist. Controller according to claim 28, further comprising a means for performing the determining the transmit power and reset of assigning the recessed transmission power or more times until the excess spectral efficiency is within a particular threshold.
  30. Eine Sendereinheit, die den Controller in Anspruch 21 aufweist, wobei die Sendereinheit ferner Folgendes aufweist: einen Sende-(transmitt, TX)-Datenprozessor ( A transmitter unit comprising the controller in claim 21, wherein the transmitter unit further comprises: a transmit (trans mitt, TX) data processor ( 714 714 ), der betrieben wird zum Codieren von Daten für eine Vielzahl von Übertragungskanälen basierend auf einem oder mehreren Codierungs- und Modulationsschemata zum Vorsehen einer Vielzahl von Strömen von Symbolen; ), Which is operated to encode data for a plurality of transmission channels based on one or more coding and modulation schemes to provide a plurality of streams of symbols; eine Vielzahl von Sendern ( a plurality of transmitters ( 732 732 ), die betreibbar sind zum Verarbeiten der Vielzahl von Symbolströmen zum Vorsehen einer Vielzahl von modulierten Signalen, die geeignet sind zur Übertragung über einen Kommunikationskanal. ) Operable to process the plurality of symbol streams to provide a plurality of modulated signals suitable for transmission over a communication channel.
  31. Sendereinheit nach Anspruch 30, wobei der TX Datenprozessor ( Transmitter unit according to claim 30, wherein the TX data processor ( 714 714 ) ferner betreibbar ist zum Skalieren jedes Modulationssymbols mit einem bestimmten Gewicht und zwar bestimmt basierend auf der für das Modulationssymbol genutzten Übertragungskanal zugewiesenen Sendeleistung. ) Is further operative to scale each modulation symbol with a particular weight determined based on the modulation symbol used for the transmission channel allocated transmit power.
  32. Eine Basisstation, die die Sendereinheit nach Anspruch 30 aufweist. A base station comprising the transmitter unit of claim 30.
  33. Sendereinheit nach Anspruch 30, wobei ein Übertragungskanal als in dem Sättigungsbereich befindlich erachtet wird, falls ihm mehr Sendeleistung zugewiesen wird, als zum Erreichen einer bestimmten maximalen Datenrate notwendig ist. Transmitter unit according to claim 30, wherein a transmission channel in the saturation region as located considered, if it is more transmit power allocated than is necessary to achieve a particular maximum data rate.
  34. Sendereinheit nach Anspruch 30, wobei ein Übertragungskanal als in dem Sättigungsbereich befindlich erachtet wird, falls ihm mehr Sendeleistung zugewiesen ist, als zum Erreichen eines bestimmten Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (Signal-to-noise ratio, SNR) notwendig ist. Transmitter unit according to claim 30, wherein a transmission channel than in the saturation region located considered, if it is allocated more transmit power than needed to achieve a particular signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio, SNR) is required.
  35. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die räumlichen Subkanäle Datenströmen entsprechen. The method of claim 15, wherein the spatial subchannels correspond to data streams.
  36. Speicher nach Anspruch 20, wobei die räumlichen Subkanäle Datenströmen entsprechen. The memory of claim 20, wherein the spatial subchannels correspond to data streams.
  37. Controller nach Anspruch 21 oder 25, wobei die räumlichen Sub-Kanäle Datenströmen entsprechen. Controller according to claim 21 or 25, wherein the spatial sub-channels correspond to data streams.
Description  translated from German
  • HINTERGRUND BACKGROUND
  • Gebiet Area
  • [0001] [0001]
    Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Datenkommunikation und speziell auf Techniken zum Wiederzuweisen bzw. zum erneuten Zuweisen von überschüssiger Leistung in einem Mehrkanalkommunikationssystem (z. B. einem Mehrfach-Eingangs-, Mehrfach-Ausgangs-(multiple-input, multiple-output, MIMO)-Kommunikationssystem). The present invention relates generally to data communications and specifically to techniques for re-assign or to reassign excess capacity in a multichannel communication system (eg. As a multiple-input, multiple-output (multiple-input, multiple-output, MIMO ) communication system).
  • Hintergrund Background
  • [0002] [0002]
    In einem drahtlosen Kommunikationssystem kann ein HF-moduliertes Signal von einem Sender einen Empfänger über eine Anzahl von Ausbreitungspfaden erreichen. In a wireless communication system, an RF modulated signal from a transmitter can reach a receiver via a number of propagation paths. Die Charakteristika von den Ausbreitungspfaden variieren typischerweise über die Zeit aufgrund einer Anzahl von Faktoren, wie z. B. von Schwund bzw. Fading und Mehrpfad- bzw. Mehrwege-Ausbreitung. The characteristics of the propagation paths typically vary over time due to a number of factors, such as. For example, of shrinkage or fading and multi-path or multipath propagation. Um Diversität gegenüber schädlichen Pfadeffekten vorzusehen und um die Performance zu verbessern, können mehrere Sende- und Empfangsantennen genutzt werden. To provide diversity against harmful path effects and to improve performance, multiple transmit and receive antennas may be used. Falls die Ausbreitungspfade zwischen den Sende- und Empfangsantennen linear unabhängig sind (dh eine Übertragung auf einem Pfad wird nicht als eine Linear-Kombination von den Übertragungen auf anderen Pfaden gebildet), was im allgemeinen wenigstens bis zu einer gewissen Weise wahr ist, dann nimmt die Wahrscheinlichkeit eines korrekten Empfangs einer Datenübertragung zu, wenn die Anzahl von Antennen zunimmt. If the propagation paths between the transmit and receive antennas are linearly independent (ie, a transmission on one path is not formed as a linear combination of the transmissions on other paths), which, at least to a certain way is generally true, then takes the probability of correctly receiving a data transmission if the number of antennas increases. Im Allgemeinen nimmt die Diversität zu und die Performance wird verbessert, wenn die Anzahl von Sende- und Empfangsantennen zunimmt. Generally, diversity increases and performance improves as the number of transmit and receive antennas increases.
  • [0003] [0003]
    Ein Mehrfach-Eingangs-Mehrfach-Ausgangs-(MIMO)Kommunikationssystem setzt mehrere (N T ) Sendeantennen und mehrere (N R ) Empfangsantennen zur Datenübertragung ein. A multiple-input multiple-output (MIMO) communication system employs multiple (N T) transmit antennas and multiple (N R) receive antennas for data transmission. Ein MIMO-Kanal, der durch die N T -Sende- und die N R -Empfangsantennen gebildet ist kann in N S unabhängige Kanäle zerlegt werden, wobei N S ≤ min {N T , N R } ist. A MIMO channel formed by the N T and N R -Sende- -Empfangsantennen independent channels can be decomposed into N S, where N S ≤ min {N T, N R}. Jeder von den N S unabhängigen Kanälen wird auch als ein räumlicher Unter- bzw. Subkanal von dem MIMO-Kanal bezeichnet und entspricht einer Dimension. Each of the N S independent channels is also referred to as a spatial subchannel of the lower or MIMO channel and corresponds to a dimension. Das MIMO-System kann eine verbesserte Performance (z. B. erhöhte Übertragungskapazität) vorsehen, falls die zusätzlichen Dimensionen, die durch die mehreren Sende- und Empfangsantennen erzeugt werden, genutzt werden. The MIMO system can provide improved performance (eg. As increased transmission capacity) if the extra dimensions that are generated by the multiple transmit and receive antennas are used. ZB kann ein unabhängiger Datenstrom auf jedem von den N S räumlichen Subkanälen gesendet werden, um den Systemdurchsatz zu erhöhen. For example, an independent data stream to be sent to each of the N S spatial subchannels to increase system throughput. Die räumlichen Subkanäle von einem Breitband-MIMO-System können unterschiedliche Kanalbedingungen (z. B. unterschiedliche Schwund- und Mehrwege-Effekte) erfahren und können unterschiedliche Signal-zu-Rausch-Verhältnisse (signal-to-noise ratios (SNRs)) für einen bestimmten Betrag an Sendeleistung erreichen. The spatial subchannels of a wideband MIMO system may experience different channel conditions (eg. As different shrinkage and multipath effects) and different signal-to-noise ratios (signal-to-noise ratios (SNRs)) for a achieve specific amount of transmit power. Konsequenter Weise können die Datenraten, die durch die räumlichen Subkanäle unterstützt werden, von Subkanal zu Subkanal unterschiedlich sein. Consequently, the data rates supported by the spatial subchannels from subchannel be different subchannel. Des Weiteren variieren die Kanalbedingungen bzw. –Zustände typischerweise mit der Zeit. In addition, the channel conditions or -states typically vary with time. Als ein Ergebnis variieren auch die durch die räumlichen Subkanäle unterstützten Datenraten mit der Zeit. As a result, also vary supported by the spatial subchannels data rates over time.
  • [0004] [0004]
    Eine Schlüsselaufgabe bei einem codierten Kommunikationssystem ist die Auswahl von den geeigneten Datenraten, Codierungs- und Modulationsschemata und von Sendeleistungen, die für die Datenübertragung auf den verfügbaren Übertragungskanälen, basierend auf den Kanalbedingungen zu nutzen sind. A key task in a coded communication system is the selection of the appropriate data rates, coding and modulation schemes and transmission powers, which are based on the channel conditions to use for data transmission on the available transmission channels. Das Ziel von diesem Auswahlprozess sollte es sein, spektrale Effizienz zu maximieren, während Qualitätsziele erfüllt werden, die quantifiziert sein können durch eine bestimmte Zielrahmenfehler-Rate (frame error rate FER) und/oder einige andere Kriterien. The goal of this selection process should be to maximize spectral efficiency, while quality objectives are met, which can be quantified by a particular target frame error rate (FER frame error rate) and / or some other criteria. In einem typischen Kommunikationssystem kann es eine obere Grenze bezüglich der Datenrate geben, die für irgendeinen Datenstrom genutzt werden kann. In a typical communication system there may be an upper limit on the data rate that can be used for any data stream. ZB kann ein Satz von diskreten Datenraten durch das System unterstützt sein und die maximale Datenrate aus diesen diskreten Datenraten kann betrachtet werden als die Sättigungs-Spektral-Effizienz ρ sat , und zwar für jeden bestimmten Datenstrom. For example, support may be a set of discrete data rates through the system and the maximum data rate from these discrete data rates may be considered as the saturation spectral efficiency, ρ sat, namely for each particular data stream. In einem derartigen System würde, falls jeder Datenstrom auf einem entsprechenden räumlichen Subkanal gesendet wird, dann das Zuweisen von mehr Sendeleistung als zum Erreichen der Ziel-FER bei der maximalen Datenrate notwendig ist, zu einer ineffizienten Nutzung von der zusätzlichen Sendeleistung führen. In such a system, would, if each data stream is transmitted on a respective spatial subchannel, then allocating more transmit power than needed to achieve the target FER at the maximum data rate is necessary, leading to an inefficient use of the additional transmit power. Selbst wenn die zusätzliche Sendeleistung zu einer niedrigeren FER führen kann, würde diese Verbesserung der FER nicht als wesentlich betrachtet werden, da die Ziel-FER bereits erreicht worden ist. Even if the additional transmission power can lead to lower FER, this improvement in FER would not be considered significant, since the target FER has already been achieved. Die überschüssige bzw. exzessive Sendeleistung kann effizienter genutzt werden, um die spektrale Effizienz auf einigen anderen räumlichen Subkanälen zu erhöhen. The excess or excessive transmission power can be used more efficiently to increase the spectral efficiency on some other spatial subchannels.
  • [0005] [0005]
    Es gibt deshalb einen Bedarf in der Technik nach Techniken zum Zuweisen/Wiederzuweisen bzw. erneutem Zuweisen von Sendeleistung zwischen den räumlichen Subkanälen in einem MIMO-System, falls die Sättigungs-Spektraleffizienz durch wenigstens einen von den Subkanälen erreicht worden ist. There is therefore a need in the art for techniques for assigning / reassigning or renewed allocating transmit power between the spatial subchannels in a MIMO system, if the saturation spectral efficiency has been achieved by the subchannels at least.
  • [0006] [0006]
    Aufmerksamkeit wird gelenkt auf die Attention is directed to the US-A-5 832 387 US-A-5,832,387 , die beschreibt, dass ein ursprüngliches bzw. originales Datensignal mit einer vorherbestimmten Sendeleistung gesendet wird, das während der Übertragung gestörte Datensignal empfangen wird und das empfangene Signal herausgegeben wird, nachdem es zu dem ursprünglichen Datensignal wieder hergestellt worden ist, dass SNR für jeden Subkanal berechnet wird und eine höhere Leistung einem Subkanal zugewiesen wird, der ein höheres SNR besitzt und eine niedrigere Leistung einem Subkanal zugewiesen wird, der ein niedrigeres SNR besitzt. Which describes that an original and original data signal is transmitted at a predetermined transmission power, which is received disturbed data signal during transmission and the received signal is issued after it has been restored to the original data signal again that SNR is calculated for each sub-channel is and a higher power is allocated to a subchannel having a higher SNR and a lower power is allocated to a subchannel having a lower SNR. Falls die Übertragungsleistung von jedem Subkanal eine maximale Grenze überschreitet, wird die maximale Grenze erneut bestimmt als die Sendeleistung von den Subkanälen, deren Übertragungsleistung die maximale Grenze übersteigt. If the transmission power of each subchannel exceeds a maximum limit, the maximum limit is again determined as the transmission power of the subchannels whose transmission power exceeds the maximum limit. Dann wird die Sendeleistung von einem Subkanal, dessen SNR negativ ist, bestimmt, falls die Sendeleistung von jedem Subkanal die maximale Grenze nicht übersteigt oder der obige Schritt zur erneuten Bestimmung vollendet ist. Then, the transmission power of a subchannel whose SNR is negative, it is determined if the transmission power of each subchannel does not exceed the maximum limit or the above step for re-determination is completed. Danach wird die Sendeleistung von jedem Subkanal auf die bestimmte Leistung gesteuert bzw. geregelt. Thereafter, the transmission power of each subchannel is controlled to the determined power. Als Ergebnis wird die Datenübertragungseffizienz erhöht und die Leistung wird nicht neben dem Subkanal zugewiesen, der einen negativen SNR-Wert besitzt, um dadurch einen Leistungsverlust zu vermeiden. As a result, data transmission efficiency is increased and the power is not allocated near the subchannel having negative SNR value, to thereby prevent loss of performance.
  • [0007] [0007]
    Weitere Aufmerksamkeit wird gelenkt auf die Further attention is drawn to the EP-A-1 158 716 EP-A-1158716 , welche sich auf ein MIMO OFDM-System bezieht, welches eine Vielzahl von Raum-Zeit (space-time)-Codierern beinhaltet zur Codierung entsprechender Datenblöcke mit unabhängigen Raum-Zeit-Codes (space time codes). Which refers to a MIMO OFDM system having a plurality of space-time (space-time) -Codierern includes the coding of corresponding data blocks with independent space-time codes (spacetime codes). Die transformierten Datenblocksignale werden durch eine Vielzahl von Sendeantennen gesendet und durch eine Vielzahl von Empfangsantennen empfangen. The transformed data block signals are transmitted by a plurality of transmit antennas and received by a plurality of receive antennas. Die empfangenen Daten werden vorgeweißt bzw. pre-whitened, und zwar vor einer Detektion mit maximaler Wahrscheinlichkeit (maximal likelihood detection). The received data are presented know or pre-whitened, prior to detection with maximum likelihood (maximum likelihood detection). In einem Ausführungsbeispiel kann sukzessive Interferenzauslöschung (interference cancellation) genutzt werden, um die System-Performance zu erhöhen. In one embodiment, successive interference cancellation can be used (interference cancellation) to increase system performance. Eine Kanalparameter-Schätzung kann verbessert werden durch Gewichtung der Kanalimpuls-Antwortschätzungen, basierend auf einer Abweichung vom Mittelwert. A channel parameter estimation can be enhanced by weighting the channel impulse response estimates based upon a deviation from the mean.
  • ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY
  • [0008] [0008]
    In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Zuweisen von Sendeleistung an eine Vielzahl von Übertragungs- bzw. Sendekanälen in einem drahtlosen Kommunikationssystem nach Anspruch 1 ein Verfahren zum Zuweisen von Sendeleistung an eine Vielzahl von Übertragungskanälen in einem drahtlosen Kommunikationssystem nach Anspruch 15, ein Speicher, der kommunikationsmäßig gekoppelt ist mit einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 20, ein Controller bzw. eine Steuereinrichtung für eine drahtlose Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 21 und ein Controller für eine drahtlose Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 25 vorgesehen. In accordance with the present invention is a method for allocating transmit power to a plurality of transmission and transmission channels in a wireless communication system according to claim 1, a method for allocating transmit power to a plurality of transmission channels in a wireless communication system according to claim 15, a memory which is communicatively coupled to a digital signal processing device according to claim 20, a controller or a control device for a wireless communication device according to claim 21 and a controller for a wireless communication device according to claim 25 is provided. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.
  • [0009] [0009]
    Aspekte der Erfindung sehen Techniken vor zum Zuweisen der gesamten Sendeleistung an die Übertragungskanäle in einem Mehrkanalkommunikationssystem, so dass ein höherer Gesamtsystemdurchsatz und/oder andere Vorteile erreicht werden können. Aspects of the invention provide techniques for allocating before the total transmit power to the transmission channels in a multi-channel communication system such that higher overall system throughput and / or other advantages can be achieved. Die Übertragungskanäle können den räumlichen Subkanälen von einem MIMO-System, den Frequenz-Subkanälen von einem OFDM-System oder den räumlichen Subkanälen von den Frequenz-Subkanälen in einem MIMO-OFDM-System entsprechen. The transmission channels may correspond to the spatial subchannels of a MIMO system, the frequency subchannels of an OFDM system, or the spatial subchannels of the frequency subchannels in a MIMO-OFDM system.
  • [0010] [0010]
    Die gesamte Sendeleistung kann anfangs an die Übertragungskanäle, basierend auf einem bestimmten Leistungszuweisungsschema (z. B. dem Wasserfüllschema bzw. water filling scheme) zugewiesen werden. The total transmit power may be initially to the transmission channels based on a particular power allocation scheme (eg. As the Wasserfüllschema or water filling scheme) can be assigned. Die anfängliche Zuweisung kann dazu führen, dass mehr Leistung an einige Übertragungskanäle zugewiesen wird, als notwendig wäre, um das erforderliche Signal-zu-Rausch-Verhältnis (signal-to-noise-ratio, SNR) notwendig wäre (z. B. dem SNR, das notwendig wäre, um die maximal zulässige Datenrate zu erreichen), was dann dazu führen würde, dass diese Übertragungskanäle in dem Sättigungsbereich betrieben werden würden. The initial allocation can lead to more power is assigned to some transmission channels, as would be necessary would be necessary, the required signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio, SNR) (z. B. the SNR that would be necessary in order to achieve the maximum data rate), which would then cause these transmission channels would be operated in the saturation region. In derartigen Situationen können die hierin beschriebenen Techniken vorteilhafter Weise die überschüssige bzw. exzessive Sendeleistung von Übertragangskanälen, die in dem Sättigungsbereich betrieben werden, an andere Übertragungskanäle, die unterhalb des Sättigungsbereichs betrieben werden, wieder zuweisen bzw. erneut zuweisen. In such situations, the herein may assign techniques described Advantageously, the excess or excessive transmission power of Übertragangskanälen, which are operated in the saturation region to other transmission channels operated below the saturation region, again or re-assign. Auf diese Art und Weise kann eine höhere spektrale Effizienz für die „schlechteren" Übertragungskanäle erreicht werden, ohne die Performance von den „besseren" Übertragungskanälen zu opfern. In this way, a higher spectral efficiency for the "poorer" transmission channels can be achieved without sacrificing the performance of the "better" of the transmission channels.
  • [0011] [0011]
    In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren vorgesehen zum Zuweisen von Sendeleistung an eine Anzahl von Übertragungskanälen in einem Mehrkanal-Kommunikationssystem. In a specific embodiment, a method is provided for allocating transmit power to a number of transmission channels in a multi-channel communication system. Anfangs wird ein Satz von einem oder mehreren Übertragungskanälen, räumlichen Subkanälen entsprechend, definiert, dem Sendeleistung zuzuweisen ist. Initially, a set of one or more transmission channels corresponding to spatial subchannels is defined, is assigned to the transmission power. Die gesamte Sendeleistung, die zum Zuweisen an die Übertragungskanäle in dem Satz verfügbar ist, wird bestimmt und dann an diese Übertragungskanäle zugewiesen, und zwar basierend auf einem bestimmten Zuweisungsschema (z. B. dem Wasserfüll-Schema). The total transmit power available to allocate to the transmission channels in the set is determined and then assigned to these transmission channels, based on a particular allocation scheme (z. B. the water fill scheme). Übertragungskanäle, die in dem Sättigungsbereich betrieben werden, und zwar als Ergebnis von den zugewiesenen Sendeleistungen, werden dann identifiziert. Transmission channels that operate in the saturation region, and as a result of the allocated transmission powers are then identified. Jedem derartigen Übertragungskanal wird ein revidierter Betrag an Sendeleistung zugewiesen (z. B. der minimale Betrag der notwendig ist, um das geforderte SNR zu erreichen). Each such transmission channel is a revised amount (the minimum amount which is necessary, for. Example, in order to achieve the required SNR) of transmit power allocated. Die gesamte überschüssige Sende leistung von allen Übertragungskanälen, denen revidierte Sendeleistung erneut zugewiesen worden ist, wird dann bestimmt. The total excess transmit power of all communication channels, which revised transmit power has been reallocated is then determined.
  • [0012] [0012]
    Die obigen Schritte können ein oder mehrere Male durchgeführt werden. The above steps may be performed one or more times. Der Satz an Übertragungskanälen für die erste Iteration beinhaltet alle Übertragungskanäle, denen Sendeleistung zuzuweisen ist und für jede nachfolgende Iteration beinhaltet er nur die Übertragungskanäle, die nicht in dem Sättigungsbereich sind. The set of transmission channels for the first iteration includes all transmission channels to which transmission power is allocated, and for each subsequent iteration, it includes only the transmission channels not in the saturation region. Auch beinhaltet die gesamte Sendeleistung, die für jede nachfolgende Iteration verfügbar ist, die in der aktuellen Iteration bestimmte gesamte überschüssige Sendeleistung. Also includes the total transmit power available for each subsequent iteration, the determined in the current iteration, all of the excess transmit power.
  • [0013] [0013]
    Verschiedene Aspekte und Ausführungsbeispiele von der Erfindung werden unten detaillierter beschrieben. Various aspects and embodiments of the invention will be described in more detail below. Die Erfindung sieht ferner Verfahren, Prozessoren, Sendeeinheiten, Empfängereinheiten, Basisstationen, Terminals bzw. Endgeräte, Systeme und andere Vorrichtungen und Elemente vor, die verschiedene Aspekte, Ausführungsbeispiele und Merkmale der Erfindung implementieren, wie unten detaillierter beschrieben wird. The invention further provides methods, processors, transmitter units, receiver units, base stations, terminals or terminal equipment, systems, and other apparatuses and elements that implement various aspects, embodiments, and features of the invention, as will be described in greater detail below.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
  • [0014] [0014]
    Die Ziele, Art und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der unten angegebenen Beschreibung klarer werden, wenn man diese zusammen mit den Zeichnungen betrachtet, in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend Entsprechendes bezeichnen, und wobei die Figuren Folgendes zeigen: The objectives, the nature and advantages of the present invention will show from the description given below will be clear, when taken in conjunction with the drawings in which like reference characters identify correspondingly throughout, and wherein the following figures:
  • [0015] [0015]
    1 1 ist ein Flussdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Prozess zum Zuweisen der gesamten Sendeleistung an die, bzw. zwischen den, Eigenmoden in einem MIMO-System unter Verwendung erneuter Zuweisung bzw. Wiederzuweisung von Leistung; is a flow diagram of one embodiment of a process for allocating the total transmit power to the, or between the, eigenmodes in a MIMO system using re-allocation or re-allocation of power;
  • [0016] [0016]
    2 2 ist ein Flussdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Prozess zum Zuweisen der gesamten Sendeleistung an die Übertragunskanäle in einem Mehrkanal-Kommunikationssystem unter Verwendung von Wiederzuweisung von Leistung; is a flow diagram of one embodiment of a process for allocating the total transmit power to the Übertragunskanäle in a multi-channel communication system using power reallocation;
  • [0017] [0017]
    3 3 ist ein Flussdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Prozess zum Zuweisen der gesamten Sendeleistung an die Eigenmoden in einem MIMO-System, das einen Satz von diskreten Datenraten bzw. –Geschwindigkeiten unterstützt; is a flow diagram of an embodiment of a process for allocating the total transmit power to the eigenmodes in a MIMO system that supports a set of discrete data rates or -Speeds;
  • [0018] [0018]
    4A 4A zeigt zwei Darstellungen für die spektrale Effizienz bezogen auf das effektive SNR; shows two plots for spectral efficiency based on the effective SNR;
  • [0019] [0019]
    4B 4B und and 4C 4C zeigen Darstellungen der spektralen Effizienz bezogen auf das effektive SNR für ein Kommunikationssystem, das einen Satz von diskreten Datenraten unterstützt; are illustrations of the spectral efficiency based on the effective SNR for a communication system that supports a set of discrete data rates;
  • [0020] [0020]
    5 5 ist ein Flussdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Prozess zum Zuweisen der gesamten verfügbaren Sendeleistung an einen Satz von Eigenmoden, basierend auf dem Wasserfüllschema; is a flow diagram of one embodiment of a process for allocating the total available transmit power to a set of eigenmodes based on the Wasserfüllschema;
  • [0021] [0021]
    6A 6A und and 6B 6B stellen grafisch die Zuweisung von der gesamten Sendeleistung an die Eigenmoden basierend auf dem Wasserfüllschema dar; represent graphically the allocation of the total transmit power to the eigenmodes based on the Wasserfüllschema group; und and
  • [0022] [0022]
    7 7 ist ein Blockdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Sendersystem und einem Empfängersystem; is a block diagram of an embodiment of a transmitter system and a receiver system; und and
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
  • [0023] [0023]
    Die hierin beschriebenen Techniken zum Zuweisen/Wiederzuweisen bzw. erneutem Zuweisen von Sendeleistung an Übertragungskanäle kann genutzt werden für verschiedene Mehrkanal-Kommunikationssysteme. The techniques described herein for allocating / or reassigning again allocating transmit power to transmission channels may be used for various multi-channel communication systems. Derartige Mehrkanal-Kommunikationssysteme beinhalten Mehrfach-Eingangs-Mehrfach-Ausgangs (mulitple-input, multiple-output MIMO) Kommunikationssysteme, Kommunikationssysteme mit orthogonalen Frequenz-Vielfach-Multiplex (orthogonal frequency division multiplexing OFDM), MIMO-Systeme, die OFDM nutzen (dh MIMO-OFDM-Systeme) und andere. Such multi-channel communication systems include multiple-input multiple-output (mulitple-input, multiple-output MIMO) communication systems, communication systems with orthogonal frequency multi-division multiplexing (orthogonal frequency division multiplexing OFDM) MIMO systems, OFDM use (ie MIMO -OFDM systems), and others. Die Mehrkanal-Kommunikationssysteme können auch Code-Multiplex-Vielfach-Zugriff (code division multiple access CDMA), Zeit-Multiplex-Vielfach-Zugriff (time division multiple access TDMA), Frequenz-Multiplex-Vielfach-Zugriff (frequency division multiple access FDMA) oder einige andere Vielfach-Zugriffstechniken implementieren. The multi-channel communication systems may also code-division multiple access (Code Division Multiple Access CDMA), time division multiple access (Time Division Multiple Access TDMA), frequency division multiple-access (Frequency Division Multiple Access FDMA) implement or some other multiple access techniques. Mehrfach-Zugriffs-Kommunikationssysteme können gleichzeitige Kommunikation mit einer Anzahl von Terminals bzw. Endgeräten, (dh Nut zern) unterstützen. Multiple-access communication systems can support concurrent communication with a number of terminals or terminal equipment (ie groove Group). Der klareren Darstellung wegen werden bestimmte Aspekte und Ausführungsbeispiele von der Erfindung speziell für ein MIMO-System beschrieben, wie z. B. ein drahtloses Mehrantennen-Kommunikationssystem. For the sake of clarity certain aspects and embodiments of the invention are described specifically for a MIMO system, such as. For example, a wireless multi-antenna communication system.
  • [0024] [0024]
    Ein MIMO-System setzt mehrere (N T )-Sendeantennen und mehrere (N R )-Empfangsantennen zur Datenübertragung ein. A MIMO system employs multiple (N T) transmitting aerials and multiple (N R) -Empfangsantennen for data transmission. Ein durch die (N T )-Sendeantennen und (N R )-Empfangsantennen gebildeter MIMO-Kanal kann in (N S ) unabhängige Kanäle zerlegt werden, wobei N S ≤ min {N T , N R } ist. One can by the (N T) and transmitting aerials (N R) -Empfangsantennen educated MIMO channel in (N S) independent channels are broken, where N S ≤ min {N T, N R}. Jeder von den N S unabhängigen Kanälen wird auch als ein räumlicher Subkanal (oder ein Sende- bzw. Übertragungskanal) von dem MIMO-Kanal bezeichnet. Each of the N S independent channels is also referred to as a spatial subchannel (or a transmission or transmission channel) of the MIMO channel. Die Anzahl von räumlichen Subkanälen wird durch die Anzahl von Eigenmoden für den MIMO-Kanal bestimmt, die wiederum abhängig sind von einer Kanalantwort-Matrix H, die die Antwort zwischen den N T Sende- und den N R -Empfangsantennen beschreibt. The number of spatial subchannels is determined by the number of eigenmodes for the MIMO channel, which in turn are dependent on a channel response matrix H that describes the response between the N T transmit and N R -Empfangsantennen.
  • [0025] [0025]
    Die Elemente von der Kanalantwort-Matrix H bestehen aus unabhängigen Gauss-förmigen Zufallsvariablen, und zwar wie folgt: The elements of the channel response matrix H are composed of independent Gaussian random variables, as follows: wobei h i,j die Kopplung (dh die komplexe Verstärkung bzw. der komplexe Gewinn) zwischen der j-ten Sendeantenne und der i-ten Empfangsantenne ist. where h i, j is the coupling (that is, the complex gain or the complex gain) between the j-th transmit antenna and the i-th receiving antenna. Das Modell für das MIMO-System kann ausgedrückt werden durch The model for the MIMO system may be expressed by y = Hx + n Gleichung (2) y = Hx + n Equation (2) wobei in which
    y der empfangene Vektor ist, dh y is the received vector, ie , wobei {γ i } der Eintrag ist, der auf der i-ten Empfangsantenne empfangen wird und i ∊ {1, ..., N R } ist; Where {γ i} is the entry to be received on the i-th receive antenna and i ε {1, ..., N} is R;
    x der gesendete Vektor ist, dh x is the transmitted vector, ie, , wobei {x j } der Eintrag ist, der von der j-ten Sendeantenne gesendet worden ist und j ∊ {1, ..., N T } ist; Where {x j} is the entry that has been transmitted from the j-th transmit antenna and j ε {1, ..., N T} is;
    H die Kanal-Antwort-Matrix für den MIMO-Kanal ist; H is the channel response matrix for the MIMO channel;
    n das additive weiße, Gauss-förmige Rauschen (additive white Gaussian noise (AWGN) ist, und zwar mit einem Mittelwert-Vektor von 0 und einer Covariance-Matrix von Δ n = σ 2 I, wobei 0 ein Vektor mit Nullen ist, I die Einheitsmatrix mit Einsen entlang der Diagonale und Nullen überall sonst ist und σ 2 die Varianz von dem Rauschen ist; und n is the additive white Gaussian noise (additive white Gaussian noise (AWGN), with a mean vector of 0 and a covariance matrix of Δ n = σ 2 I, where 0 is a vector of zeros, I the identity matrix with ones along the diagonal and zeros everywhere else, and σ 2 is the variance of the noise; and
    [.] T die Transponierte von [.] ist. [.] T is the transpose of [.].
  • [0026] [0026]
    Der Einfachheit wegen wird angenommen, dass der MIMO-Kanal ein schmalbandiger Kanal mit flachem Schwund bzw. flat-fading ist. For simplicity, it is assumed that the MIMO channel is a narrowband channel with flat fading or flat-fading. In diesem Fall sind die Elemente von der Kanal-Antwort Matrix H Skalare und die Kopplung h i,j zwischen jedem Sende-Empfangs-Antennenpaar kann durch einen einzelnen skalaren Wert repräsentiert werden. In this case, the elements of the channel response matrix H are scalars, and the coupling h i, j can be represented by a single scalar value between each transmit-receive antenna pair. Die hierin beschriebenen Leistungszuweisungs/Wiederzuweisungstechniken können jedoch auf einen Frequenz selektiven Kanal angewendet werden, der unterschiedliche Kanalgewinne bei unterschiedlichen Frequenzen besitzt. However, the herein-described power allocation / reallocation techniques can be applied to a frequency selective channel having different channel gains at the different frequencies. In einem derartigen Frequenz selektiven Kanal kann die Betriebsbandbreite in eine Anzahl von „gleichen oder ungleichen" Frequenzbändern dividiert werden, so dass jedes Band als ein Kanal mit flachem Fading betrachtet werden kann. Die Antwort von den individuellen Bändern kann dann bei der Zuweisung/Wiederzuweisung von der gesamten Sendeleistung berücksichtigt werden. In such a frequency selective channel, the operating bandwidth may be divided into a number of "similar or dissimilar" frequency bands such that each band may be considered as a channel with flat fading. The response of the individual bands may then be in the allocation / reallocation of the total transmit power to be considered.
  • [0027] [0027]
    Aufgrund der Streuung (scattering) in der Ausbreitungsumgebung stören sich die von den N T Sendeantennen gesendeten N T Datenströme an dem Empfänger gegenseitig. Due to the scattering (scattering) in the propagation environment, the N T data streams transmitted from the N T transmit antennas interfere with each other at the receiver. Eine Technik zum Eliminieren oder Reduzieren dieser Störung bzw. Interferenz ist es, den MIMO-Kanal zu „diagonalisieren", derart, dass diese Datenströme effektiv bzw. wirksam auf orthogonalen räumlichen Subkanälen gesendet werden. Eine Technik zum Diagonalisieren des MIMO-Kanals ist es, singuläre Wertzerlegung bzw. –Dekomposition auf der Kanal-Antwort-Matrix H durchzuführen, was wie folgt ausgedrückt werden kann.: One technique for eliminating or reducing this interference and interference to the MIMO channel to "diagonalize", such that these data streams are effectively transmitted on orthogonal or effective spatial subchannels. One technique for diagonalizing the MIMO channel is there is perform singular value decomposition or -Dekomposition on the channel response matrix H, which can be expressed as follows .: H = UDV H , Gleichung (3) H = UDV H, equation (3) wobei in which
    U eine NR × NR Einheitsmatrix ist (dh U H U = I); U is a NR × NR identity matrix (ie, U H U = I);
    D eine N R × N T -Matrix ist; D is an N R × N T matrix is;
    V eine N R × N T Einheits-Matrix ist; V is an N R × N T unitary matrix;
    H " die komplexe Transponierte von einer Matrix bezeichnet. "H" denotes the complex transpose of a matrix.
  • [0028] [0028]
    Die Diagonaleinträge von der Matrix D sind die Quadratwurzeln von den Eigen-Werten von G = H H H, bezeichnet durch λ i und i ∊ {1, ...N S }, wobei N S ≤ min {N T , N R } die Anzahl von auflösbaren Datenströmen ist. The diagonal entries of the matrix D are the square roots of the Eigen values of G = H H H, denoted by λ i and i ε {1, ..., N S}, where N S ≤ min {N T, N R} the number of resolvable data streams. Alle nicht-diagonalen Einträge von D sind Null. All off-diagonal entries of D are zero.
  • [0029] [0029]
    Die Diagonal-Matrix D enthält somit nicht-negative reelle Werte entlang der Diagonale und Nullen überall sonst, wobei die nicht-negativen reellen Werte d i = The diagonal matrix D thus contains non-negative real values along the diagonal and zeros everywhere else, the non-negative real values d i = √λ i √λ i sind. are. Die d i werden als die singulären Werte von der Kanal-Antwort-Matrix H bezeichnet. The d i are referred to as the singular values of the channel response matrix H referred to. Die singuläre Wertzerlegung ist eine Matrix-Operation, die in der Technik bekannt ist und in verschiedenen Referenzen beschrieben ist. The singular value decomposition is a matrix operation known in the art and is described in various references. Eine derartige Referenz ist ein Buch von Gilbert Strang mit dem Titel „Linear Algebra and its Applications", Zweite Ausgabe, Academic Press, 1980. One such reference is a book by Gilbert Strang entitled "Linear Algebra and its Applications," Second Edition, Academic Press., 1980
  • [0030] [0030]
    Die singuläre Wertzerlegung bzw. Singulär-Wertzerlegung zerlegt die Kanalantwort-Matrix H in zwei unitäre Matrizen U und V und die Diagonal-Matrix D. Die Matrix D ist beschreibend für die Eigenmoden von dem MIMO-Kanal, welche den räumlichen Subkanälen entsprechen. The singular value decomposition or singular-value decomposition decomposes the channel response matrix H into two unitary matrices U and V and the diagonal matrix D. The matrix D is descriptive of the eigenmodes of the MIMO channel, which correspond to the spatial subchannels. Die unitären Matrizen U und V beinhalten „Steuerungs-"Vektoren für den Empfänger bzw. Sender, die genutzt werden können zum Diagonalisieren des MIMO-Kanals. Im Speziellen kann zum Diagonalisieren des MIMO-Kanals ein Signal-Vektor s mit der Matrix V vormultipliziert werden und der resultierende Vektor x = Vs wird über den MIMO-Kanal gesendet. An dem Empfänger kann der empfangene Vektor = Hx + n mit der Matrix U H multipliziert werden, um einen wiederhergestellten Vektor r zu erlangen, und zwar wie folgt: The unitary matrices U and V include "control" vectors for the recipient or sender that can be used for the diagonalization of the MIMO channel. In particular, can the diagonalization of the MIMO channel, a signal vector s with the matrix V are premultiplied and the resulting vector x = Vs transmitted over the MIMO channel to the receiver, the received vector = Hx + n with the matrix U H may be multiplied in order to obtain a recovered vector r, and as follows.: r = U H HVs + U H n = Ds + n ^, Gleichung (4) r = U H U H HVs + n = Ds + n ^, equation (4) wobei n ^ einfach eine Rotation von n ist, was zu dem additiven weißen Gauss-förmigen Rauschen mit dem gleichen Mittelwert-Vektor und der gleichen Co-varianz-Matrix wie n führt. where n ^ is simply a rotation of n, which leads to the additive white Gaussian noise with the same mean vector and the same co-variance matrix as n.
  • [0031] [0031]
    Wie in Gleichung (4) gezeigt ist, führt die Vor-Multiplikation von dem Signal-Vektor s durch die Matrix V und die Vor-Multiplikation von dem empfangenen Vektor y durch Matrix U H zu einem effektiven diagonalen Kanal D, welcher die Transfer-Funktion zwischen dem Signalvektor s und dem wieder gewonnenen Vektor r ist. As shown in equation (4), the pre-multiplication results S of the signal vector by the matrix V and the pre-multiplication of the received vector y by the matrix U H in an effective diagonal channel D, which is the transfer function is between the signal vector s and the recovered vector r. Als Ergebnis wird der MIMO-Kanal in N S unabhängige, sich nicht störende, orthogonale und parallele Kanäle zerlegt. As a result, the MIMO channel is decomposed independent, not interfering, orthogonal and parallel channels in N S. Diese unabhängigen Kanäle werden auch als die räumlichen Subkanäle von dem MIMO-Kanal bezeichnet. These independent channels are also referred to as the spatial subchannels of the MIMO channel. Der räumliche Subkanal i oder der Eigenmode i besitzt einen Gewinn bzw. eine Verstärkung, die gleich dem Eigenwert λ i ist, wobei i ∊ I und der Satz I wie folgt definiert ist: I = {1, ..., N S }. The spatial subchannel i or eigenmode i has a gain or a gain that is equal to the eigenvalue λ i, where i ε I and the set I is defined as follows: I = {1, ..., N S}. Die Diagonalisierung von dem MIMO-Kanal um N S orthogonale räumliche Subkanäle zu erlangen, kann erreicht werden, falls der Sender mit einer Schätzung von der Kanal-Antwort-Matrix H versorgt wird. The diagonalization of the MIMO channel to obtain N S orthogonal spatial subchannels to gain can be achieved if the transmitter is supplied with an estimate of the channel response matrix H.
  • [0032] [0032]
    In einem typischen MIMO-System kann eine Spitzensendeleistung von P max auf jede von den N T Sendeantennen auferlegt werden. In a typical MIMO system, a peak transmit power of P max to any imposed by the N T transmit antennas. In diesem Fall kann die gesamte bzw. totale Sendeleistung P tot , die an dem Sender für alle N T Sendeantennen verfügbar ist, wie folgt ausgedrückt werden: In this case the entire or total transmit power P tot, available at the transmitter for all N T transmit antennas are expressed as follows: P tot = N T ·P max . P tot = N T · P max. Gleichung (5) Equation (5)
  • [0033] [0033]
    Die gesamte Sendeleistung P tot kann an die N S Eigenmoden, die nicht Null sind (dh die räumlichen Subkanäle), basierend auf verschiedenen Schemata zugewiesen werden. The total transmit power P can be dead to the N S eigenmodes that are not zero (ie, the spatial subchannels) are allocated based on various schemes. Falls es das Ziel ist, die Kapazität (dh die spektrale Effizienz) zu maximieren, dann kann die gesamte Sendeleistung P tot an die räumlichen Subkanäle durch ein „Wasserfüll"-(water filling)-Schema zugewiesen werden. If the goal is the capacity (ie, the spectral efficiency) to maximize, then the total transmit power P can be dead to the spatial subchannels by a "water fill" - (water filling) scheme are allocated.
  • [0034] [0034]
    Das Wasserfüll-Schema ist analog zum Eingießen einer festen Menge an Wasser in einen Behälter mit einem unregelmäßigen Boden, wobei jeder Eigenmode einem Punkt auf dem Boden des Behälters entspricht und die Erhebung des Bodens an jedem bestimmten Punkt dem Inversen von dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) entspricht, das mit jedem Eigenmode assoziiert ist. The water fill scheme is analogous to pouring a fixed amount of water into a vessel with an irregular bottom, where each eigenmode corresponds to a point on the bottom of the container and the elevation of the bottom at any given point to the inverse of the signal-to-noise ratio (SNR) corresponds to that associated with each eigenmode. Eine niedrige Erhebung entspricht somit einem hohen SNR und umgekehrt entspricht eine hohe Erhebung einem niedrigen SNR-Punkt. A low elevation thus corresponds to a high SNR and vice versa corresponds to a high elevation a low SNR point. Die gesamte Sendeleistung P tot wird dann in den Behälter „eingefüllt", so dass die niedrigeren Punkte in dem Behälter (dh die höheren SNRs) zuerst gefüllt werden und die höheren Punkte (dh die niedrigeren SNRs) später gefüllt werden. Die Leistungsverteilung ist abhängig von der gesamten Sendeleistung P tot und der Tiefe von dem Behälter über der Bodenoberfläche. Das Wasseroberflächen-Niveau für den Behälter, nachdem alles von der gesamten Sendeleistung eingefüllt worden ist, ist über alle Punkte in dem Behälter konstant. Die Punkte mit Erhebungen oberhalb des Wasseroberflächen-Pegels werden nicht gefüllt (dh Eigenmoden mit SNRs unterhalb einer bestimmten Schwelle werden nicht genutzt). Die Wasserfüll-Verteilung ist beschrieben durch Robert G. Gallager, in „Information Theory and Reliable Communication", John Wiley and Sons, 1968. The total transmit power P tot is then "poured" into the vessel such that the lower points in the vessel (that is, the higher SNRs) are filled first, and the higher points (ie the lower SNRs) are filled later. The power distribution is dependent on the total transmit power P tot and the depth of the container above the soil surface. The water surface level for the vessel after everything has been filled by the total transmit power is constant over all points in the container. The points with elevations above the Surface water level are not filled (ie, eigenmodes with SNRs below a certain threshold are not used). The water fill distribution is described by Robert G. Gallager, in "Information Theory and Reliable Communication", John Wiley and Sons., 1968
  • [0035] [0035]
    Kapazität ist definiert als die höchste spektrale Effizienz, mit der Information mit einer beliebigen bzw. frei wählbaren niedrigen Fehlerwahrscheinlichkeit kommuniziert werden kann und ist typischer Weise angegeben mit der Einheit von Bits pro Sekunde pro Hertz (bps/Hz). Capacity is defined as the highest spectral efficiency, we can communicate with the information or with any arbitrary low error probability and is typically given in units of bits per second per Hertz (bps / Hz). Die Kapazität für einen Gauss-förmigen Kanal mit einem SNR von γ kann wie folgt ausgedrückt werden: The capacity for one Gaussian channel with an SNR of γ can be expressed as follows: C = log 2 (1 + γ). C = log 2 (1 + γ). Gleichung (6) Equation (6)
  • [0036] [0036]
    Für ein MIMO-System mit einer beschränkten bzw. begrenzten gesamten Sendeleistung von P tot kann das Wasserfüll-Schema die gesamte Sendeleistung optimal an die N S räumlichen Subkanäle zuweisen, so dass die Kapazität erreicht wird. For a MIMO system with a restricted or limited total transmit power of P tot the water fill scheme can allocate the total transmit power optimally to the N S spatial subchannels, such that the capacity is reached. Das Wasserfüll-Schema verteilt die gesamte Sendeleistung P tot über die Eigenmoden, derart, dass der Eigenmode mit der niedrigsten Rausch-Varianz (dh dem höchsten SNR) den größten Teil von der gesamten Leistung empfängt. The water fill scheme distributes the total transmit power P tot on the eigenmodes such that the eigenmode with the lowest noise variance (ie, the highest SNR) receives the largest part of the total power. Der Betrag an Leistung, der dem Eigenmode i als Ergebnis des Wasserfüllens zugewiesen wird, wird durch P i bezeichnet, für i ∊ I, wobei Folgendes gilt: The amount of power that is assigned to the eigenmode i as a result of water filling is denoted by P i, for i ε I, where:
  • [0037] [0037]
    Basierend auf der zugewiesenen Sendeleistung von P i für den Eigenmode i, für i ∊ I kann das effektive SNR für den Eigenmode i, γ i wie folgt ausgedrückt werden: Based on the allocated transmit power of P i for eigenmode i, for i ε I, the effective SNR for eigenmode i, γ i are expressed as follows: wobei λ i der Eigenwert für den Eigenmode i ist und σ 2 die Rausch-Varianz für den MIMO-Kanal ist. where λ i is the eigenvalue for eigenmode i, and σ 2 is the noise variance for the MIMO channel. Die Kapazität für die N S räumlichen Subkanäle kann dann wie folgt ausgedrückt werden: The capacity for the N S spatial subchannels may then be expressed as follows:
  • [0038] [0038]
    Die spektrale Effizienz von jedem Eigenmode kann bestimmt werden, basierend auf einer bestimmten monoton zunehmenden Funktion bezüglich des SNR. The spectral efficiency of each eigenmode can be determined based on a particular monotonically increasing function with respect to the SNR. Eine Funktion, die für die spektrale Effizienz genutzt werden kann, ist die in Gleichung 6 gezeigte Kapazitätsfunktion. A function that can be used for spectral efficiency is the capacity function shown in equation 6. In diesem Fall kann die spektrale Effizienz für den Eigenmode i, ρ i wie folgt ausgedrückt werden: In this case, the spectral efficiency for eigenmode i, ρ i can be expressed as follows: ρ i = log 2 (1 + γ). ρ i = log 2 (1 + γ). Gleichung (10) Equation (10)
  • [0039] [0039]
    4A 4A zeigt zwei Darstellungen für spektrale Effizienz in Bezug auf das SNR. shows two plots for spectral efficiency with respect to the SNR. Die Darstellung The representation 412 412 zeigt die spektrale Effizienz, die logarithmisch mit dem SNR zunimmt, wie es basierend auf Gleichung (10) berechnet wird. shows the spectral efficiency, which increases logarithmically with SNR as computed based on equation (10). Die Gleichung (10) nimmt an, dass eine Erhöhung des SNR zu einer zunehmend höheren spektralen Effizienz führt. The equation (10) assumes that an increase in the SNR to an increasingly higher spectral efficiency leads. Bei einem praktischen Kommunikationssystem kann es jedoch eine obere Grenze der spektralen Effizienz geben, die beispielsweise vorgeschrieben sein kann durch die maximale Datenrate, die durch das System auf irgendeinem bestimmten Datenstrom unterstützt wird. In a practical communication system, however, there may be an upper limit on spectral efficiency, which may be, for example, prescribed by the maximum data rate supported by the system on any given data stream. Die Darstellung The representation 414 414 zeigt die spektrale Effizienz logarithmisch zunehmend bei niedrigeren SNRs und in Sättigung gehend bei ρ sat , welches die obere Grenze der spektralen Effizienz ist. shows the spectral efficiency of logarithmically growing at lower SNRs and in saturation continuously at ρ sat, which is the upper limit of the spectral efficiency. Die Sättigung findet statt, wenn eine Erhöhung des SNR nicht länger eine Erhöhung in der spektralen Effizienz erzeugt. Saturation occurs when an increase in SNR no longer produces an increase in spectral efficiency. Das SNR, bei dem die spektrale Effizienz in Sättigung geht, wird bezeichnet als γ sat , (dh γ sat , ↔ ρ sat, ). The SNR at which spectral efficiency saturates is called γ sat, (ie, γ sat, satρ,).
  • [0040] [0040]
    Abhängig von der gesamten Sendeleistung P tot , den Eigenwerten λ i und der Rausch-Varianz σ 2 kann die Zuweisung von der gesamten Sendeleistung durch das Wasserfüll-Schema dazu führen, dass einige Eigenmoden in dem Sättigungsbereich (dh γ i > γ sat ) betrieben werden und die verbleibenden Eigenmoden unterhalb dieses Bereichs (dh γ i ≤ γ sat ) betrieben werden. Depending dead of the total transmit power P, the eigenvalues λ i and the noise variance σ 2, the allocation of the total transmit power through the water fill Scheme cause some eigenmodes in the saturation region (ie, γ i> γ sat) operated and the remaining eigenmodes below this range (ie, γ i ≤ γ sat) are operated. Ein Eigenmode wird als in dem Sättigungsbereich betrieben erachtet, falls ihm mehr Sendeleistung zugewiesen wird, als notwendig wäre, um das erforderliche SNR zu erreichen, welches γ sat ist, falls es das Ziel ist, die maximal mögliche spektrale Effizienz ρ sat, zu erreichen. An eigenmode is operated as in the saturation region is considered, if it is it more transmit power allocated than is necessary to achieve the required SNR, which is γ sat, if it is the goal of the maximum possible spectral efficiency, ρ sat, to achieve. Obwohl die überschüssige bzw. exzessive Sendeleistung das effektive SNR für den Eigenmode erhöht, welches dann die Rahmenfehlerrate (frame error rate FER) erniedrigen kann, ist diese Art von Verbesserung der Performance typischer Weise nicht wesentlich, da das System bereits bei der Ziel-FER oder bei sehr niedrigen FERs betreibbar ist. Although the excess or excessive transmission power, the effective SNR for the eigenmode increased, which is then the frame error rate (frame error rate FER) can reduce this kind of improvement in the performance typically is not essential, as the system or even at the target FER can be operated at very low FERs. In diesem Fall wird die exzessive Sendeleistung, die das effektive SNR über das erforderliche SNR hinaus bringt, nicht effektiv verwendet. In this case, the excessive transmit power that brings the effective SNR beyond the required SNR addition, not utilized effectively. Eine verbesserte System-Performance kann erreicht werden durch Verwenden der überschüssigen Sendeleistung, um die Gesamtsystem-Spektral-Effizienz zu erhöhen. An improved system performance can be achieved by utilizing the excess transmit power to increase the overall system spectral efficiency.
  • [0041] [0041]
    In ähnlicher Weise kann es in einem leistungsgesteuerten MIMO-System eine obere Grenze geben für das SNR, das an dem Empfänger erlaubt ist (dh das oben erwähnte effektive SNR), und zwar für jeden Eigenmode, was auch als γ sat dargestellt sein kann. Similarly, it may be in a power-controlled MIMO system give an upper limit for the SNR, which is allowed to the recipient (ie the above-mentioned effective SNR), for each eigenmode, which can be represented as γ sat. In diesem Fall, falls die einem bestimmten Eigenmode zugewiesene Sendeleistung zu einem effektiven SNR führt, das größer als γ sat ist, dann kann die exzessive Sendeleistung, die das SNR über γ sat hinaus erhöht, auf jenem Eigenmode nicht genutzt werden, und zwar wegen der auferlegten oberen Grenze des SNR. In this case, if the a particular eigenmode assigned transmission power leads to an effective SNR that is greater than γ sat, then the excessive transmit power that increases the SNR beyond γ sat addition, can not be used on that eigenmode because of the imposed upper limit of the SNR. Diese überschüssige Sendeleistung kann nutzbringender unter den Eigenmoden verteilt werden, die unterhalb von γ sat betrieben werden. This excess transmit power can be distributed among the beneficial eigenmodes operated below γ sat.
  • [0042] [0042]
    Ein Aspekt der Erfindung sieht Techniken vor zum Zuweisen/Wiederzuweisen der gesamten Sendeleistung an die Eigenmoden, derart, dass höhere Gesamtsystem-Spektral-Effizienz und/oder andere Vorteile erreicht werden können. One aspect of the invention provides techniques prior to allocate / re-allocate the total transmit power to the eigenmodes such that higher overall system spectral efficiency and / or other benefits may be achieved. Die gesamte Sendeleistung kann anfangs an die Eigenmoden, basierend auf einem bestimmten Leistungszuweisungsschema, zugewiesen werden. The total transmit power may be initially based on a particular power allocation scheme allocated to the eigenmodes. Die anfängliche Zuweisung kann dazu führen, dass mehr Leistung an einige Eigenmoden zugewiesen wird, als notwendig wäre, um das erforderliche SNR zu erreichen (z. B. das γ sat , das nötig ist, um die Sättigungs-Spektral-Effizienz ρ sat, zu unterstützen), was dann dazu führen würde, dass diese Eigenmoden in dem Sättigungsbereich betrieben würden. The initial allocation can lead to more power is assigned to some eigenmodes, as would be necessary to achieve the required SNR (z. B. the γ sat, which is necessary to the saturation spectral efficiency ρ sat, to support), which would then cause these eigenmodes would operate in the saturation region. In derartigen Situationen weisen die hierin beschriebenen Techniken vorteilhafter Weise die überschüssige Sendeleistung von Eigenmoden, die in dem Sättigungsbereich betrieben werden, an andere Eigenmoden, die unterhalb des Sättigungsbereichs betrieben werden, erneut zu. In such situations, the techniques described herein advantageously, the excess transmit power of eigenmodes operated in the saturation region to other eigenmodes operated below the saturation region, again. Auf diese Art und Weise kann eine höhere spektrale Effi zienz für die „schlechteren" Eigenmoden erreicht werden, ohne die Leistungsfähigkeit von den „besseren" Eigenmoden zu opfern. In this way, a higher spectral effi ciency for the "poorer" eigenmodes can be achieved without sacrificing the performance of the "better" eigenmodes.
  • [0043] [0043]
    1 1 ist ein Flussdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Prozess is a flow diagram of one embodiment of a process 100 100 zum Zuweisen der gesamten Sendeleistung an die Eigenmoden in dem MIMO-System. to allocate the total transmit power to the eigenmodes in the MIMO system. Dieser Prozess weist anfangs die gesamte Sendeleistung P tot , an die N S Eigenmoden, basierend auf einem bestimmten Leistungszuweisungsschema (z. B. dem Wasserfüll-Schema), zu. This process initially has the total transmit power P tot, to the N S eigenmodes based on a particular power allocation scheme (z. B. the water fill scheme), too. Falls irgendeinem von den Eigenmoden mehr Sendeleistung zugewiesen wird, als benötigt wird, um das erforderliche SNR zu erreichen (dh in dem Sättigungsbereich betrieben wird), dann wird die gesamte überschüssige Leistung für diese Eigenmoden bestimmt und an die anderen Eigenmoden wieder zugewiesen. If any is allocated by the eigenmodes more transmit power than needed to achieve the required SNR (that is operated in the saturation region), then the total excess power is determined for these eigenmodes and assigned again to the other eigenmodes. Da die Wiederzuweisung bzw. Neuzuweisung von der gesamten überschüssige Sendeleistung dazu führen kann, dass einige andere Eigenmoden in dem Sättigungsbereich betrieben werden, kann der Prozess ein oder mehrere Male durchgeführt (oder iteriert) werden, bis entweder (1) keine überschüssige Sendeleistung zur Wiederzuweisung bzw. erneuten Zuweisung verfügbar ist oder (2) alle Eigenmoden sich in dem Sättigungsbereich befinden. Since the re-assignment or reassignment may result from the total excess transmit power to some other eigenmodes are operated in the saturation region, the process may include one or performed several times (or iterated), until either (1) or no excess transmit power to reallocate is. reassigning available, or (2) all eigenmodes are in the saturation region.
  • [0044] [0044]
    Anfangs wird die Variable n, die genutzt wird zum Bezeichnen der Iterationsnummer auf 1 (dh n = 1) für die erste Iteration initialisiert, und zwar im Schritt Initially, the variable n, which is used to denote the iteration number is initialized to 1 (ie, n = 1) for the first iteration, at step 112 112 . , Der Satz von allen Eigenmoden I(n) der Sendeleistung für diese Iteration zuzuweisen ist, wird dann definiert, und zwar im Schritt The set of all eigenmodes I (n) is the transmit power allocated for this iteration is then defined, at step 114 114 . , Für die erste Iteration werden alle N S Eigenmoden bei der Zuweisung der gesamten Sendeleistung berücksichtigt und I(n) = {1, ..., N S } ist. All N S eigenmodes are for the first iteration into account when allocating the total transmit power and I (n) = {1, ..., N} is S. Und für jede nachfolgende Iteration werden nur die Eigenmoden, die unterhalb des Sättigungsbereichs betrieben werden, bei der Zuweisung der gesamten verbleibenden Sendeleistung berücksichtigt und der Satz I(n) würde weniger als N S Eigenmoden beinhalten oder kann sogar ein leerer Satz sein. And for each subsequent iteration, only the eigenmodes operated below the saturation region, considered in the assignment of the entire remaining transmit power and the set I (n) would include less than N S eigenmodes or may even be an empty set.
  • [0045] [0045]
    Falls der Satz I(n) leer ist, wie im Schritt If the set I (n) is empty, as in step 116 116 bestimmt, anzeigend, dass es keine Eigenmoden gibt, die unterhalb des Sättigungsbereichs betrieben werden, an die mehr Sendeleistung zugewiesen werden kann, dann endet der Prozess. determined, indicating that there are no eigenmodes operated below the saturation region to which more transmit power may be allocated, then the process ends. Andernfalls, falls der Satz I(n) nicht leer ist, dann wird die gesamte Sendeleistung P tot (n) bestimmt, die für die Zuweisung für diese Iteration verfügbar ist, und zwar im Schritt Otherwise, if the set I (n) is not empty, then the total transmit power P tot (n) is determined, which is available for allocation for this iteration at step 118 118 . , Für diese erste Iteration kann die gesamte Sendeleistung P tot (n), die für alle N T Sendeantennen verfügbar ist, wie in Gleichung (5) gezeigt ist, bestimmt werden. For this first iteration, the total transmit power P tot (n), which is available for all N T transmit antennas, as shown in equation (5) can be determined. Dies setzt voraus, dass jede Sendeantenne mit der Spitzensendeleistung P max betrieben wird und für jede nachfolgende Iteration kann die gesamte Sendeleistung P to (n), die für jene Iteration verfügbar ist, wie unten beschrieben, bestimmt werden. This assumes that each transmit antenna with the peak transmit power, P max is operated, and for each subsequent iteration, the total transmit power to P (n), available for that iteration, as described below, is determined.
  • [0046] [0046]
    Die gesamte verfügbare Sendeleistung P tot (n) wird dann den Eigenmoden in dem Satz I(n), basierend auf dem ausgewählten Leistungszuweisungsschema, zugewiesen, und zwar im Schritt The total available transmit power P tot (n) is then assigned to the eigenmodes in set I (n), based on the selected power allocation scheme, at step 120 120 . , Verschiedene Schemata können für die Leistungszuweisung genutzt werden, wie beispielsweise das Wasserfüll-Schema, ein uniformes bzw. gleichförmiges Zuweisungsschema, das gleiche Mengen an Sendeleistung an alle Eigenmoden zuweist und möglicherweise andere Schemata. Various schemes may be used for power allocation such as the water fill scheme, a uniform or uniform allocation scheme allocates the same amount of transmit power to all eigenmodes, and possibly other schemes. Die Sendeleistung kann auch zugewiesen werden, basierend auf Schemata, die andere Faktoren berücksichtigen können, wie z. B. Fairness, ein oder mehrere System- und/oder Terminal-Metriken usw. The transmit power may also be allocated based on schemes that may take into account other factors, such as. For example, fairness, one or more system and / or terminal metrics, etc.
  • [0047] [0047]
    In einem Ausführungsbeispiel wird das Wasserfüll-Schema genutzt, um die gesamte verfügbare Sendeleistung P tot (n) an die Eigenmoden in dem Satz I(n) zu verteilen. In one embodiment, the water fill control scheme is used to distribute the total available transmit power P tot (s) to the eigenmodes in set I (n). Das Ergebnis von der Wasserfüll-Prozedur ist eine spezielle Sendeleistung P i (n), die an jeden Eigenmode in dem Satz I(n) zugewiesen wird, für i ∊ I(n). The result of the water fill procedure is a special transmission power P i (n), which is assigned to each eigenmode in the set I (n), for i ε I (n). Die Leistungszuweisung ist abhängig von der gesamten verfügbaren Sendeleistung P tot (n) und den Eigenwerten λ i für die Eigenmoden in dem Satz I(n). The power allocation is dependent on the total available transmit power P tot (n) and the eigenvalues λ i for the eigenmodes in set I (n). Das effektive SNR von jedem Eigenmode in dem Satz I(n) kann dann wie folgt bestimmt werden: The effective SNR of each eigenmode in the set I (n) can then be determined as follows:
  • [0048] [0048]
    Eine Bestimmung wird dann durchgeführt, ob oder ob nicht irgendeiner von den Eigenmoden in dem Satz I(n) in dem Sättigungsbereich in Anbetracht ih rer zugewiesenen Sendeleistungen betrieben wird, und zwar im Schritt A determination is then made as to whether or not any of the eigenmodes in set I (n) is operated in the saturation region, given ih rer allocated transmit power, and at step 122 122 . , Dies kann erreicht werden durch Vergleichen des effektiven SNR γ i (n), der für jeden Eigenmode bestimmt wurde, mit dem Sättigungs-SNR γ sat . This can be achieved by comparing the effective SNR γ i (n) was determined for each eigenmode, with the saturation SNR γ sat. Jeder Eigenmode in I(n), der γ i (n) größer als γ sat besitzt, wird als in dem Sättigungsbereich betrieben erachtet und in einen temporären Satz J platziert, so dass γ j (n) > γ sat für j ∊ J ist. Each eigenmode in I (n) having greater than γ sat γ i (n), is deemed operated in the saturation region and placed in a temporary set J such that γ j (n)> γ sat for j ε J is , Falls keiner von den Eigenmoden in dem Satz I(n) in dem Sättigungsbereich ist, was durch einen leeren Satz J angezeigt wird, dann gibt es keine überschüssige Sendeleistung, die wieder zuzuweisen ist und der Prozess terminiert bzw. endet. If none of the eigenmodes in set I (n) in the saturation region as indicated by an empty set J, then there is no excess transmit power to be allocated again and the process terminates or ends. Andernfalls, falls der Satz J wenigstens einen Eigenmode beinhaltet, dann wird die überschüssige Sendeleistung für alle Eigenmoden in dem Satz J bestimmt und an andere Eigenmoden, die sich nicht in dem Sättigungsbereich befinden, wieder zugewiesen, falls es überhaupt welche gibt. Otherwise, if the set J a natural mode includes at least then the excess transmit power for all eigenmodes in the set J is determined and reassigned to other eigenmodes that are not in the saturation region, if there is any.
  • [0049] [0049]
    Die nächste Iteration zum Wiederzuweisen der exzessiven Sendeleistung beginnt durch Erhöhen der Variablen n um Eins (dh n = n + 1), und zwar im Schritt The next iteration for re-assigning the excessive transmit power begins by incrementing the variable n by one (that is, n = n + 1), and at step 124 124 . , Jedem Eigenmode in dem Sättigungsbereich, der in dem Satz J enthalten ist, wird dann der minimale Betrag an Sendeleistung zugewiesen, der notwendig ist, um das erforderliche SNR (z. B. γ sat ) zu erreichen, und zwar im Schritt Each eigenmode in the saturation region, which is included in the set J, then the minimum amount of transmit power is assigned, which is necessary to achieve the required SNR (γ z. B. sat) to reach, at step 126 126 . , Diese Sendeleistung kann wie folgt bestimmt werden: This transmission power can be determined as follows:
  • [0050] [0050]
    Die Sendeleistung, die dadurch eingespart wird, dass an jeden Eigenmode in dem Satz J die minimale Leistung zum Erreichen seines erforderlichen SNR zugewiesen wird, wird dann bestimmt, und zwar im Schritt The transmit power is saved by the fact that is assigned to meet its required SNR of each eigenmode in the set J is the minimum power is then determined at step 128 128 . , Die gesamte überschüssige Sendeleistung kann dann wie folgt bestimmt werden: The total excess transmit power can then be determined as follows:
  • [0051] [0051]
    Diese gesamte überschüssige Sendeleistung ΔP(n) kann jetzt an die Eigenmoden wieder zugewiesen werden, die noch unterhalb des Sättigungsbereichs betrieben werden. This total excess transmit power .DELTA.P (n) can now be re-assigned to the eigenmodes that are still operated below the saturation region. Der Prozess kehrt dann zurück zum Schritt The process then returns to step 114 114 . ,
  • [0052] [0052]
    Für die zweite Iteration wird der Satz an Eigenmoden I(n) definiert, dem Sendeleistung in dieser Iteration zuzuweisen ist, und zwar im Schritt For the second iteration, the set of eigenmodes I (n) is defined to be allocated to the transmit power in this iteration, at step 114 114 . , Der Satz I(n) kann definiert werden durch Entfernen der Eigenmoden in dem Satz J (dh die Eigenmoden, die in dem Sättigungsbereich waren) aus dem Satz I(n – 1), der für die vorhergehende Iteration definiert war. The set I (n) can be defined by removing the eigenmodes in the set J (ie, the eigenmodes, which were in the saturation region) from the set I (n - 1), which was defined for the previous iteration. Der Satz I(n) für die aktuelle Iteration beinhaltet somit nur Eigenmoden, die aktuell sich nicht in Sättigung befinden. The set I (n) for the current iteration thus only includes eigenmodes that are not currently in saturation. Falls der neue Satz I(n) leer ist, wie im Schritt If the new set I (n) is empty, as in step 116 116 bestimmt, dann werden alle Eigenmoden in dem Sättigungsbereich betrieben und keine weitere Wiederzuweisung bzw. erneute Zuweisung der Sendeleistung ist notwendig und der Prozess endet. determined, then all eigenmodes are operated in the saturation region and no further re-allocation or re-allocation of transmission power is needed and the process ends. Andernfalls, falls der neue Satz I(n) nicht leer ist, dann kann die gesamte Sendeleistung P tot (n), die für aktuelle Iteration verfügbar ist, wie folgt bestimmt werden: Otherwise, if the new set I (n) is not empty, then the total transmit power P tot (s) that is available for current iteration are determined as follows:
  • [0053] [0053]
    Die gesamte Sendeleistung P tot (n), die für die aktuelle Iteration verfügbar ist, wird dann an die Eigenmoden in dem neuen Satz I(n), basierend auf dem ausgewählten Leistungszuweisungsschema zugewiesen, und zwar im Schritt The total transmit power P tot (n), which is available for the current iteration is then assigned to the eigenmodes in the new set I (n), based on the selected power allocation scheme, at step 120 120 . ,
  • [0054] [0054]
    Der in The in 1 1 gezeigte Prozess geht weiter bis entweder (1) alles von der überschüssigen Sendeleistung an die Eigenmoden, die sich nicht in dem Sättigungsbereich befinden (wie im Schritt process shown proceeds until either (1) all of the excess transmit power to the eigenmodes that are not in the saturation region (as in step 122 122 bestimmt, was für eine Betriebsumgebung mit niedrigem SNR auftreten kann) erneut zugewiesen worden ist oder (2) alle Eigenmoden befinden sich in dem Sättigungsbereich (wie im Schritt determined, which can occur for an operating environment with low SNR) has been reassigned or (2) all eigenmodes are in the saturation region (as in step 116 116 bestimmt, was für eine Betriebsumgebung mit hohem SNR auftreten kann). determined, which may occur for an operating environment with high SNR).
  • [0055] [0055]
    In der obigen Beschreibung ist angenommen worden, dass die spektrale Effizienz eine streng zunehmende Funktion des effektiven SNR ist, wie durch Gleichung (10) gezeigt ist. In the above description it has been assumed that the spectral efficiency is a strictly increasing function of the effective SNR, as shown by equation (10) is shown. Die hierin beschriebenen Sendeleistungs-Zuweisungs-/Wiederzuweisungstechniken können auch genutzt werden, falls die spektrale Effizienz eine nicht-lineare Funktion von dem effektiven SNR ist. The herein-described transmission power allocation / reallocation techniques may also be used if spectral efficiency is a non-linear function of the effective SNR. In derartigen Fällen kann die Nicht-Linearität berücksichtigt werden, wenn die verfügbare Sendeleistung an die Eigenmoden zugewiesen/wiederzugewiesen wird. In such cases, the non-linearity to be taken into account if the available transmission power is assigned / re-assigned to the eigenmodes.
  • [0056] [0056]
    Wie oben bemerkt, können die hier beschriebenen Sendeleistungs-Zuweisungs-/Wiederzuweisungstechniken auch zur Leistungssteuerung bzw. -regelung in einem drahtlosen Kommunikationssystem genutzt werden. As noted above, the herein described transmission power allocation / reallocation techniques can also be used for controlling the power flow control in a wireless communication system. Jeder Eigenmode kann mit einem bestimmten Einstellwert bzw. Sollwert assoziiert sein, welches das Ziel-SNR ist, das zum Erreichen der gewünschten Performance notwenig ist. Each eigenmode may be associated with a certain set value or set value, which is the target SNR, which is necessary to achieve the desired performance. Der gleiche oder unterschiedliche Sollwerte können für die N S Eigenmoden genutzt werden. The same or different setpoints can be used for the N S eigenmodes. Die gesamte Sendeleistung kann dann an die Eigenmoden derart zugewiesen werden, dass der Sollwert bzw. die Sollwerte für diese Eigenmoden erreicht werden. The total transmit power may then be allocated to the eigenmodes such that the setpoint value or the setpoint values for these eigenmodes be achieved. Der in The in 1 1 gezeigte Prozess kann dann genutzt werden, um Sendeleistung an die Eigenmoden erneut zuzuweisen, wobei das erforderliche SNR jetzt der Sollwert anstelle von γ sat ist. process shown may then be used to reallocate transmit power to the eigenmodes, where the required SNR is now the setpoint instead of γ sat. Die Bestimmung, ob oder ob nicht ein bestimmter Eigenmode in dem Sättigungsbereich betrieben wird, kann somit abhängig sein von dem speziellen Sollwert, der mit jenem Eigenmode assoziiert ist (anstelle von einem gemeinsamen SNR, wie z. B. γ sat ). The determination as to whether or not a particular eigenmode is operated in the saturation region may thus be dependent on the particular set point, which is associated with that eigenmode (instead of a common SNR, such. As γ sat).
  • [0057] [0057]
    Die hierin beschriebenen Sendeleistungszuweisung-/Wiederzuweisungstechniken können auch für andere Mehrkanalkommunikationssysteme, wie z. B. OFDM-Systeme, MIMO-OFDM-Systeme usw. genutzt werden. Described herein Sendeleistungszuweisung- / reallocation techniques may also provide for multi-channel communication systems, such as, for. Example, OFDM systems, MIMO-OFDM systems, etc. can be used.
  • [0058] [0058]
    Ein OFDM-System teilt bzw. unterteilt die Systembandbreite wirksam in eine Anzahl von (N F )-Frequenz-Subkanäle, die auch gemeinsam bezeichnet werden als Frequenzabschnitte oder Sub-Bänder. An OFDM system divides and divides the system bandwidth effectively in a number of (N F) frequency subchannels, which are also referred to as frequency sections or sub-bands. Jeder Frequenz-Subkanal ist mit einem entsprechenden Sub-Träger bzw. Unter-Träger (oder einem Fre quenz-Ton) assoziiert, auf den Daten moduliert werden können. Each frequency subchannel is associated with a respective sub-carrier or sub-carrier (or Fre-frequency sound), can be modulated on the data. Bei jedem Zeitschlitz, der ein bestimmtes Zeitintervall ist, das von der Bandbreite von einem Frequenz-Subkanal abhängig sein kann, kann ein Modulationssymbol auf jedem von den N F -Frequenz-Subkanälen gesendet werden. At each time slot, which is a particular time interval that may be dependent on the bandwidth of a frequency subchannel, a modulation symbol may be transmitted on each of the N F -frequency subchannels. Für das OFDM-System kann jeder Frequenz-Subkanal als ein Übertragungskanal bezeichnet werden und es gibt N C = N F Übertragungskanäle für das OFDM-System. For the OFDM system, each frequency subchannel may be referred to as a transmission channel, and there are N C = N F transmission channels for the OFDM system.
  • [0059] [0059]
    Die Frequenz-Subkanäle von dem OFDM-System können Frequenz selektives Fading bzw. Frequenz selektiven Schwund erfahren (dh unterschiedliche Dämpfungsbeträge für unterschiedliche Frequenz-Subkanäle). The frequency subchannels of the OFDM system, frequency selective fading and frequency selective fading experienced (ie, different amounts of attenuation for different frequency subchannels). Die spezielle Antwort für die Frequenz-Subkanäle ist abhängig von den Charakteristika (z. B. dem Schwund und den Mehrwegeeffekten) von dem Ausbreitungspfad zwischen den Sende- und Empfangsantennen. The specific response for the frequency subchannels is dependent on the characteristics (eg. As the fading and multipath effects) of the propagation path between the transmitting and receiving antennas. Konsequenterweise können unterschiedliche effektive SNRs für unterschiedliche Frequenz-Subkanäle für einen bestimmten Betrag an Sendeleistung erreicht werden. Consequently, different effective SNRs for different frequency sub-channels are achieved for a given amount of transmit power. In diesem Fall kann die gesamte Sendeleistung an die N F -Frequenz-Subkanäle auf eine ähnliche Art und Weise, wie jene, die oben für die Eigenmoden beschrieben worden ist, zugewiesen werden. In this case, the total transmit power to the N F -frequency subchannels in a similar manner as those described above for the eigenmodes are allocated.
  • [0060] [0060]
    Ein MIMO-OFDM-System beinhaltet N F -Frequenz-Subkanäle für jeden von den N S Eigenmoden. A MIMO-OFDM system includes N F -frequency subchannels for each of the N S eigenmodes. Jeder Frequenz-Subkanal von jedem Eigenmode kann als ein Übertragungskanal bezeichnet werden und es gibt N C = N F ·N S Übertragungskanäle für das MIMO-OFDM-System. Each frequency subchannel of each eigenmode can be used as a transmission channel are known and there are N C = N F · N S transmission channels for the MIMO-OFDM system. Die Frequenz-Subkanäle von jedem Eigenmode in dem MIMO-OFDM-System können in ähnlicher Weise unterschiedliche Kanalzustände erfahren und können unterschiedliche SNRs für einen bestimmten Betrag an Sendeleistung erreichen. The frequency subchannels of each eigenmode in the MIMO-OFDM system may experience different channel conditions in a similar manner and can have different SNRs for a given amount of transmit power to achieve. In diesem Fall kann die gesamte Sendeleistung auch an die N C Übertragungskanäle auf eine ähnliche Art und Weise, wie jene, die oben für die Eigenmoden beschrieben worden ist, zugewiesen werden. In this case, the total transmit power can be allocated also to the N C transmission channels in similar manner as those described above for the eigenmodes.
  • [0061] [0061]
    2 2 ist ein Flussdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Prozess is a flow diagram of one embodiment of a process 200 200 zum Zuweisen der gesamten Sendeleistung an N C Übertragungska näle in einem Mehrkanal-Kommunikationssystem. to allocate the total transmit power of N C Übertragungska channels in a multichannel communication system. Der Prozess The process 200 200 kann für jedes Mehrkanal-Kommunikationssystem genutzt werden, und zwar einschließlich eines MIMO-Systems, eines OFDM-Systems, eines MIMO-OFDM-Systems usw. Der Prozess can be used for any multi-channel communication system, specifically including a MIMO system, an OFDM system, a MIMO-OFDM system, etc. The process 200 200 weist anfangs die gesamte Sendeleistung P tot an die N C Übertragungskanäle, basierend auf einem bestimmten Leistungszuweisungsschema (z. B. dem Wasserfüllschema) zu. initially has the total transmit power P tot to the N C transmission channels based on a particular power allocation scheme (z. B. the Wasserfüllschema) to. Falls irgendwelchen von den Übertragungskanälen mehr Sendeleistung zugewiesen wird, als zum Erreichen des erforderlichen SNR notwendig ist (dh in dem Sättigungsbereich betrieben), dann wird die gesamte überschüssige Sendeleistung für diese Übertragungskanäle bestimmt und an die anderen Übertragungskanäle erneut zugewiesen. If any of these is assigned by the transmission channels more transmit power than needed to achieve the required SNR is required (ie operated in the saturation region), then the total excess transmit power is determined for these transmission channels and reassigned to other transmission channels. Wiederum kann die Sendeleistungszuweisung ein oder mehrere Male durchgeführt (oder iteriert) werden, bis entweder (1) keine überschüssige Sendeleistung zur erneuten Zuweisung verfügbar ist oder (2) alle Übertragungskanäle sich in dem Sättigungsbereich befinden. Again, a transmit power allocation or performed several times (or iterated), until either (1) no excess transmit power is available for re-assignment or (2) all transmission channels are in the saturation region.
  • [0062] [0062]
    Anfangs wird die zum Bezeichnen der Iterationsnummer genutzte Variable n auf Eins (das heißt n = 1) für die erste Iteration initialisiert und zwar im Schritt Initially, the variable used for designating the iteration number n to one (i.e., n = 1) is initialized for the first iteration, at step 212 212 . , Der Satz von allen Übertragungskanälen I(n), dem Sendeleistung für diese Iteration zuzuweisen ist, wird dann definiert, und zwar im Schritt The set of all transmission channels I (n), is assigned to the transmit power for this iteration is then defined at step 214 214 . , Für die erste Iteration werden alle N C -Übertragungskanäle bei der Zuweisung von der gesamten Sendeleistung berücksichtigt und I(n) = {1, ..., N C }, wobei N C = N S für ein MIMO-System, N C = N F für ein OFDM-System und N C = N F ·N S für ein MIMO-OFDM-System ist. For the first iteration, all N C -Übertragungskanäle be taken into account in the allocation of the total transmit power, and I (n) = {1, ..., N C}, where N C = N S for a MIMO system, N C = N F for an OFDM system, and N C = N F · N S for a MIMO-OFDM system. Und für jede nachfolgende Iteration werden nur Übertragungskanäle, die unterhalb des Sättigungsbereichs betrieben werden, bei der Zuweisung von der gesamten verbleibenden Sendeleistung berücksichtigt. And for each subsequent iteration, only transmission channels operated below the saturation region are considered for the allocation of the total remaining transmit power. Der Satz I(n) würde dann weniger als N C -Übertragungskanäle beinhalten oder könnte sogar ein leerer Satz sein. The set I (n) would then contain less than N C -Übertragungskanäle or could even be an empty set.
  • [0063] [0063]
    Falls der Satz I(n) leer ist, wie im Schritt If the set I (n) is empty, as in step 216 216 bestimmt, anzeigend, dass es keine Übertragungskanäle gibt, die unterhalb des Sättigungsbereichs betrieben werden, denen mehr Sendeleistung erneut zugewiesen werden kann, dann endet der Prozess. determined, indicating that there are no transmission channels operated below the saturation region to which more transmit power may be reallocated, then the process ends. Andernfalls wird die gesamte Sendeleistung P tot (n), die zur Zuweisung für diese Iteration verfügbar ist, bestimmt, und zwar im Schritt Otherwise, the total transmit power P tot (s) that is available for allocation for this iteration, determines at step 218 218 . , Die gesamte verfügbare Sendeleistung P tot (n) wird dann an die Übertragungskanäle in dem Satz I(n) basierend auf dem ausgewählten Leistungszuweisungsschema zugewiesen, und zwar im Schritt The total available transmit power P tot (n) is then assigned to the transmission channels in the set I (n) based on the selected power allocation scheme, at step 220 220 . ,
  • [0064] [0064]
    Eine Bestimmung wird dann durchgeführt, ob oder ob nicht irgendwelche von den Übertragungskanälen in dem Satz I(n) in dem Sättigungsbereich betrieben werden unter Berücksichtigung ihrer zugewiesenen Sendeleistungen, und zwar im Schritt A determination is then made as to whether or not any of the transmission channels in the set I (n) are operated in the saturation region, taking into account their allocated transmission powers, and at step 222 222 . , Dies kann erreicht werden durch Vergleichen des effektiven SNR γ i (n), das für jeden Übertragungskanal in dem Satz I(n) bestimmt ist mit dem Sollwert, der auf jenen Übertragungskanal anwendbar ist. This can be achieved by comparing the effective SNR γ i (n) is determined for each transmission channel in the set I (n) with the nominal value, which is applicable to those transmission channel. Abhängig von der Systemauslegung kann ein Sollwert genutzt werden für (1) alle Übertragungskanäle, (2) jede Sendeantenne oder jeden Frequenzsubkanal, (3) jeden Übertragungskanal oder (4) jede Gruppe von Übertragungskanälen. Depending on the system design, a target value to be used for (1) all transmission channels, (2) each transmit antenna or any Frequenzsubkanal, (3) each transmission channel or (4) any group of transmission channels. Jeder Übertragungskanal, der ein effektives SNR besitzt, das größer als der anzuwendende Sollwert ist, wird als in dem Sättigungsbereich betrieben erachtet und in den Satz J platziert. Each transmission channel having an effective SNR that is greater than the applicable setpoint is operated as in the saturation region considered and placed in the set j. Falls keine Übertragungskanäle sich in dem Sättigungsbereich befinden, wie durch einen leeren Satz J angezeigt ist, dann gibt es keine überschüssige Sendeleistung erneut zuzuweisen und der Prozess endet. If no transmission channels are in the saturation region, as indicated by an empty set J, then there is no excess assign transmission power again and the process ends. Andernfalls, falls der Satz J wenigstens einen Übertragungskanal beinhaltet, dann wird die überschüssige Sendeleistung von allen Übertragungskanälen in dem Satz J bestimmt und an andere Übertragungskanäle erneut zugewiesen, falls es welche gibt, die aktuell nicht in dem Sättigungsbereich betrieben werden. Otherwise, if the set J contains at least one transmission channel, then the excess transmit power is determined by all transmission channels in the set J and reassigned to other transmission channels, if any, that are not currently operated in the saturation region.
  • [0065] [0065]
    Die nächste Iteration zum erneuten Zuweisen der überschüssigen Sendeleistung beginnt durch Erhöhen der Variable n um Eins (das heißt n = n + 1), und zwar im Schritt The next iteration to remap the excess transmit power begins by incrementing the variable n by one (i.e., n = n + 1), and at step 224 224 . , Jedem Übertragungskanal in dem Sättigungsbereich wird dann der minimale Betrag an Sendeleistung zugewiesen, der erforderlich ist zum Erreichen des anzuwendenden Sollwerts, und zwar im Schritt Each transmission channel in the saturation region is then the minimum amount of transmit power allocated, which is needed to achieve the applicable setpoint, at step 226 226 . , Die Sendeleistung, die eingespart wird durch Zuweisen der minimalen Leistung an jeden Übertragungskanal in dem Satz J, um seinen Sollwert zu erreichen, wird dann bestimmt, und zwar im Schritt The transmit power saved by allocating the minimum power of each transmission channel in the set J in order to achieve its setpoint is then determined, at step 228 228 . , Die gesamte überschüssige Sendeleistung kann jetzt an die Übertragungskanäle, die noch unterhalb des Sätti gungsbereichs betrieben werden, erneut zugewiesen werden. The total excess transmit power can now be re-allocated to the transmission channels that are still operated below the Saetti Provider coverage. Der Prozess kehrt dann zurück zum Schritt The process then returns to step 214 214 . ,
  • [0066] [0066]
    Für die zweite Iteration wird der Satz von Übertragungskanälen I(n), an den Sendeleistung in dieser Iteration zuzuweisen ist, so definiert, dass er nur Übertragungskanäle beinhaltet, die sich aktuell nicht in der Sättigung befinden und zwar im Schritt For the second iteration, the set of transmission channels I (n), is assigned to the transmission power in this iteration, defined so that it only includes transmission channels that are not currently in saturation at step 214 214 . , Falls der neue Satz I(n) leer ist, wie im Schritt If the new set I (n) is empty, as in step 216 216 bestimmt, dann werden alle Übertragungskanäle in dem Sättigungsbereich betrieben und keine weitere erneute Zuweisung von Sendeleistung ist erforderlich und der Prozess endet. determined, then all transmission channels are operated in the saturation region and no further reallocation of transmit power is required and the process ends. Andernfalls, falls der neue Satz I(n) nicht leer ist, dann wird die gesamte Sendeleistung P tot (n), die für die aktuelle Iteration verfügbar ist, bestimmt, und zwar im Schritt Otherwise, if the new set I (n) is not empty, then the total transmit power P tot (n), which is available for the current iteration, determines at step 218 218 und dann an die Übertragungskanäle in dem neuen Satz I(n) basierend auf dem gewählten Leistungszuweisungsschema im Schritt and then to the transmission channels in the new set I (n) based on the selected power allocation scheme in step 220 220 zugewiesen. assigned.
  • [0067] [0067]
    Der in The in 2 2 gezeigte Prozess geht weiter bis entweder (1) alles von der überschüssigen Sendeleistung an die Übertragungskanäle, die sich nicht in dem Sättigungsbereich befinden, erneut zugewiesen worden ist (wie im Schritt process shown proceeds until either (1) all of the excess transmit power to the transmission channels not in the saturation region, has been re-assigned (as in step 222 222 bestimmt, oder (2) sich alle Übertragungskanäle in dem Sättigungsbereich befinden (wie im Schritt determined, or (2) all transmission channels are in the saturation region (as in step 216 216 bestimmt). determined).
  • [0068] [0068]
    Für ein MIMO-OFDM-System können alle Übertragungskanäle (das heißt sowohl für die räumliche Dimension als auch die Frequenzdimension) für die Leistungszuweisung in jeder Iteration berücksichtigt werden. For a MIMO-OFDM system, all transmission channels (ie, the frequency dimension for both the spatial dimension as) will be considered for the power allocation at each iteration. Alternativ kann die Leistungszuweisung derart durchgeführt werden, dass die Übertragungskanäle für nur eine Dimension zu irgendeiner bestimmten Zeit berücksichtigt werden. Alternatively, the power allocation may be performed such that the transmission channels for only one dimension are considered at any particular time. Zum Beispiel kann die Leistungszuweisung durchgeführt werden auf einer sendeantennenweisen Basis, wobei die gesamte Sendeleistung P max für jede Sendeantenne den Frequenzsubkanälen von jener Sendeantenne zugewiesen wird. For example, the power allocation may be performed on a transmit antenna-wise basis, wherein the total transmit power P max is allocated to the Frequenzsubkanälen from that transmit antenna for each transmit antenna.
  • [0069] [0069]
    Die hierin beschriebenen Techniken können auch genutzt werden zum Zuweisen/Wiederzuweisen bzw. erneuten Zuweisen der Sendeleistung an Gruppen von Übertragungskanälen. The techniques described herein can also be used for assigning / reassigning or re-allocating the transmission power to groups of transmission channels. Jede Gruppe kann jedwelche Anzahl von Übertra gungskanälen beinhalten und kann mit einem entsprechenden Sollwert assoziiert sein. Each group can supply channels jedwelche number of transmis include and may be associated with a corresponding reference value. Jede Gruppe kann beispielsweise die Übertragungskanäle beinhalten, die für einen unabhängigen Datenstrom zu nutzen sind, die mit einer bestimmten Datenrate bzw. –geschwindigkeit und einem bestimmten Codierungs- und Modulationsschema assoziiert sein können. Each group can contain, for example, the transmission channels to be used for an independent data stream that can be associated with a particular data rate or speed, or a particular coding and modulation scheme. Für ein Vielfachzugriffskommunikationssystem kann jede Gruppe mit den Übertragungskanälen assoziiert sein, die an einen unterschiedlichen Empfänger zuzuweisen sind. For a multiple access communication system, each group can be associated with the transmission channels to be assigned to a different receiver.
  • [0070] [0070]
    In der obigen Beschreibung für das MIMO-System wird eine Singulärwertzerlegung zum Diagonalisieren des MIMO-Kanals genutzt. In the above description for the MIMO system, singular value decomposition is used to diagonalize the MIMO channel. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Empfänger eine Anzeige von der Qualität von jedem Übertragungskanal, der zur Datenübertragung genutzt werden kann, vorsehen. In other embodiments, the receiver may include a display of the quality of each transmission channel that may be used for data transmission provide. Die durch den Empfänger berichtete Information kann in der Form eines geschätzten SNR, einer unterstützten Datenrate usw. sein. The information reported by the receiver may be, etc. in the form of an estimated SNR, a supported data rate. Der Sender kann dann die Sendeleistung an die Übertragungskanäle basierend auf der berichteten Information zuweisen, um eine bessere Verwendung der verfügbaren Sendeleistung zu erreichen. The transmitter can then allocate transmit power to the transmission channels based on the reported information to achieve better utilization of the available transmit power. Zum Beispiel, falls das geschätzte SNR für einen bestimmten Übertragungskanal höher als zum Erreichen einer gewünschten Datenrate ist oder falls die Datenrate, die als durch einen bestimmten Übertragungskanal unterstützt berichtet worden ist, größer ist als die maximale Datenrate des Systems, dann kann weniger Sendeleistung für den Übertragungskanal zugewiesen werden. For example, if the estimated SNR is higher than needed to achieve a desired data rate for a particular transmission channel, or if the data rate that has been reported to be supported by a given transmission channel is greater than the maximum data rate of the system, then less transmit power for the transmission channel can be assigned. Der spezielle Betrag an Sendeleistung, der zuzuweisen ist, kann basierend auf der berichteten Information (zum Beispiel dem geschätzten SNR oder der unterstützten Datenrate) bestimmt werden. The specific amount of transmit power to be allocated can be (for example, the estimated SNR or the supported data rate) is determined based on the reported information.
  • [0071] [0071]
    Ein spezielles numerisches Beispiel ist unten beschrieben, um die Techniken zum Zuweisen/Wiederzuweisen der gesamten Sendeleistung zwischen Eigenmoden darzustellen. A specific numerical example is described below to illustrate the techniques to allocate / re-allocate the total transmit power between eigenmodes. Für dieses Beispiel wird die Spitzensendeleistung für jede Sendeantenne normalisiert, so dass P max = 1 ist, und die Varianz von dem Rauschen wird so gesetzt, dass das SNR bei jedem Empfänger, unter Annahme keiner weiteren Kanalverschlechterung, γ rx = 15 dB ist. For this example, the peak transmit power is normalized for each transmit antenna, so that P max = 1, and the variance of the noise is set so that the SNR is 15 dB at each receiver, assuming no other channel degradation, γ rx =. Dies führt dann zu einer Rauschvarianz σ 2 = 10 –15/10 = 0,0316. This then leads to a noise variance σ 2 = 10 -15 / 10 = 0.0316. Die folgenden Parameter werden auch angenommen: The following parameters are also accepted: N S = N T = N R = 4 N S = N T = N R = 4 λ 1 = 2,4, λ 2 = 1,0, λ 3 = 0,4 und λ 4 = 0,2, und λ 1 = 2.4, λ 2 = 1.0, λ = 0.4 and λ 3 4 = 0.2, and
  • [0072] [0072]
    Bei der Initialisierung (das heißt, n = 1 in At initialization (i.e., n = 1 in 1 1 ) wird der Satz an Eigenmoden, in denen Sendeleistung zuzuweisen ist, als I(1) = {1, 2, 3, 4} definiert (Schritt ) Is the set of eigenmodes in which transmission power is allocated, as I (1) = {1, 2, 3, 4} defined (step 114 114 ) und die gesamte Sendeleistung ist P tot (n) = 4·1 = 4 (Schritt ) And the total transmit power is P tot (n) = 4 x 1 = 4 (step 118 118 ). ). Für die erste Iteration führt die Wasserfüll-Leistungszuweisung (Schritt For the first iteration, the water fill power allocation (step 120 120 ) zu den folgenden Leistungen, die an die Eigenmoden im Satz I(1) zugewiesen werden: ) For the following services that are assigned to the eigenmodes in set I (1): P 1 (1) = 1,06, P 2 (1) = 1,04, P 3 (1) = 0,99, und P 4 (1) = 0,91. P 1 (1) = 1.06, P 2 (1) = 1.04, P 3 (1) = 0.99, and P 4 (1) = 0.91.
  • [0073] [0073]
    Die effektiven SNRs für die Eigenmoden im Satz I(1) werden unter Verwendung von Gleichung (11) zur Berechnung wie folgt bestimmt: The effective SNRs for the eigenmodes in set I (1), using equation (11) to calculate determined as follows: γ 1 (1) = 80,25, γ 2 (1) = 32,85, γ 3 (1) = 12,54 und γ 4 (1) = 5,77. 1 γ (1) = 80.25, γ 2 (1) = 32.85, γ 3 (1) = 12.54 and γ 4 (1) = 5.77.
  • [0074] [0074]
    Da γ sat = 31,62 ist, kann beobachtet werden, dass die Eigenmoden 1 und 2 in dem Sättigungsbereich betrieben werden. Since γ sat = is 31.62, it can be observed that the natural modes 1 and 2 are operated in the saturation region. Somit wird der Satz von Eigenmoden in dem Sättigungsbereich definiert als J = {1, 2}. Thus, the set of eigenmodes in the saturation region is defined as J = {1, 2}.
  • [0075] [0075]
    Da der Satz J nicht leer ist (Schritt Since the set J is not empty (step 122 122 ), wird die erneute Zuweisung der Sendeleistung durchgeführt. ), Is carried out the re-allocation of the transmission power. Dies wird erreicht durch Erhöhen von zunächst des Index n auf n = 2 (Schritt This is achieved by increasing first the index n to n = 2 (step 124 124 ). ). Den Eigenmoden in dem Sättigungsbereich wird dann der minimale Betrag an Sendeleistung zum Erreichen zum λ sat zugewiesen. The eigenmodes in the saturation region is assigned to the achievement of λ sat then the minimum amount of transmit power. Die neue Sendeleistungszuweisung für die Eigenmoden 1 und 2 in dem Satz J kann unter Verwendung von Gleichung (12) (Schritt The new transmission power allocation for eigenmodes 1 and 2 in the set J can using equation (12) (step 126 126 ) wie folgt bestimmt werden: Be determined) as follows:
  • [0076] [0076]
    Die gesamte überschüssige Sendeleistung für die Eigenmoden 1 und 2 wird dann unter Verwendung von Gleichung (13) (Schritt The total excess transmit power for eigenmodes 1 and 2 is then, using equation (13) (step 128 128 ) wie folgt bestimmt: ) As follows: ΔP = (1.06 – 0.42) + (1.04 – 1.00) = 0.68 .DELTA.P = (1:06 to 0:42) + (1:04 to 1:00) = 0.68
  • [0077] [0077]
    Für die zweite Iteration (n = 2) wird der Satz von Eigenmoden I(2), denen Sendeleistung zuzuweisen ist, erneut definiert (Schritt For the second iteration (n = 2), the set of eigenmodes I (2), which is to assign transmission power is re-defined (step 114 114 ), so dass er nur jene beinhaltet, die aktuell nicht in dem Sättigungsbereich sind, was I(2) = {3, 4} ist. ), So that it only includes those who are not current in the saturation region, which is I (2) = {3, 4}. Die gesamte Sendeleistung, die für diese Iteration verfügbar ist, wird dann unter Verwendung von Gleichung (14) (Schritt The total transmit power that is available for this iteration is then determined using equation (14) (step 118 118 ) wie folgt bestimmt: ) As follows: P tot (2) = 0.99 + 0.91 + 0.68 = 2.58 P tot (2) = 0.99 + 0.91 + 0.68 = 2.58
  • [0078] [0078]
    Die gesamt verfügbare Sendeleistung P tot (2) wird dann an die Eigenmoden in dem Satz I(2) zugewiesen. The total available transmit power P tot (2) is then assigned to the eigenmodes in set I (2). Für die zweite Iteration führt die Wasserfüll-Leistungszuweisung (Schritt For the second iteration, the water fill power allocation (step 120 120 ) zu den folgenden Leistungen, die an die Eigenmoden im Satz I(2) zugewiesen werden: ) For the following services that are assigned to the eigenmodes in set I (2): P 3 (2) = 1.33 und P 4 (2) = 1.25 P 3 (2) = P 4 and 1:33 (2) = 1.25
  • [0079] [0079]
    Die effektiven SNRs für die Eigenmoden 3 und 4 werden dann wie folgt bestimmt als: The effective SNRs for the eigenmodes 3 and 4 will be as determined as follows: γ 3 (2) = 16.84 und γ 4 (2) = 7.92 γ 3 (2) = 16.84 and γ 4 (2) = 7.92
  • [0080] [0080]
    Da λ sat = 31,62 ist, kann beobachtet werden, dass keine von den Eigenmoden in dem Sättigungsbereich betrieben werden, und der Sendeleistungszuwei sungsprozess endet. Since λ is sat = 31.62, it can be observed that not operated by the eigenmodes in the saturation region, and the Sendeleistungszuwei ends making process. Die schlussendliche Sendeleistungszuweisung für die Eigenmoden 1 bis 4 ist wie folgt: The eventual transmission power allocation for eigenmodes 1 to 4 is as follows: P 1 = 0.42, P 2 = 1.00, P 3 = 1.33, und P 4 = 1.25, P 1 = 0:42, P 2 = 1.00 P 3 = 1.33 and P 4 = 1.25, und die effektiven SNRs sind: and the effective SNRs are: γ 1 = 31.62, γ 2 = 31.62, γ 3 16.84, und γ 4 =7.92. γ 1 = 31.62, γ 2 = 31.62, 16.84 γ 3, γ 4 = 7.92 and.
  • [0081] [0081]
    Nachdem die gesamte Sendeleistung an die Eigenmoden zugewiesen worden ist, kann die spektrale Effizienz für jeden Eigenmode I(1) = {1, 2, 3, 4) unter Verwendung von Gleichung (10) bestimmt werden. After the total transmit power has been allocated to the eigenmodes may be determined spectral efficiency for each eigenmode I (1) = {1, 2, 3, 4) by using equation (10). Die gesamte spektrale Effizienz ρ tot kann dann erlangt werden durch Summieren der spektralen Effizienz, die durch jeden von den Eigenmoden erreicht wird. The overall spectral efficiency ρ tot can be obtained by summing the spectral efficiency, which is achieved by each of the eigenmodes.
  • [0082] [0082]
    Es kann gezeigt werden, dass ein Gewinn von 2 bis 5 dB bei dazwischen liegenden bzw. mittleren SNRs erreicht werden kann durch erneutes Zuweisen der überschüssigen Sendeleistung von Eigenmoden in dem Sättigungsbereich an andere Eigenmoden, die sich nicht in dem Sättigungsbereich befinden. It can be shown that a win 2-5 dB at intermediate or medium SNRs can be achieved by reallocating the excess transmit power of eigenmodes in the saturation region to other eigenmodes that are not in the saturation region. Bei niedrigen SNRs erreichen die Eigenmoden den Sättigungsbereich nicht und es gibt wenig oder keine Sendeleistung zum erneuten Zuweisen. At low SNRs, the eigenmodes not reach the saturation region and there is little or no transmission power to remap. Und bei hohen SNRs können die meisten oder alle von den Eigenmoden in dem Sättigungsbereich betrieben werden und die Sendeleistungswiederzuweisung kann genutzt werden, um die Menge an Interferenz zu reduzieren, was die Performance von benachbarten Zellen verbessern kann. And at high SNRs, most or all can be operated by the eigenmodes in the saturation region, and the transmit power reallocation may be used to reduce the amount of interference, which may improve the performance of neighboring cells.
  • Leistungszuweisung/Wiederzuweisung für diskrete Datenraten Power Allocation / Reallocation for discrete data rates
  • [0083] [0083]
    In der obigen Beschreibung ist angenommen worden, dass die spektrale Effizienz ρ eine kontinuierliche Funktion von dem effektiven SNR, γ, wie in Gleichung (10) gezeigt ist. In the above description it has been assumed that the spectral efficiency ρ is a continuous function of the effective SNR, γ, as shown in equation (10). Ferner erlaubt es das oben beschriebene System, dass die spektrale Effizienz irgendein reeller Wert ist, der den Sättigungspunkt ρ sat nicht übersteigt. It also allows the system described above, the spectral efficiency is any real value that does not exceed the saturation point ρ sat. Ein typisches Kommunikationssystem kann jedoch nur einen Satz von diskreten Datenraten für jeden räumlichen Subkanal unterstützen und die Datenratensätze können für die Subkanäle identisch sein oder auch nicht. However, a typical communication system can only support a set of discrete data rates for each spatial subchannel data rates and the rates can be identical for the subchannels or not.
  • [0084] [0084]
    4B 4B zeigt eine Darstellung der spektralen Effizienz im Vergleich zum effektiven SNR für einen bestimmten Eigenmode in einem Kommunikationssystem, das einen Satz von diskreten Datenraten für jeden Eigenmode unterstützt. shows a representation of the spectral efficiency compared to the effective SNR for a given eigenmode in a communication system that supports a set of discrete data rates for each eigenmode. Jeder Satz von Datenraten kann in einen Satz von diskreten spektralen Wirkungsgraden konvertiert werden und ist ferner assoziiert mit einem Satz von diskreten effektiven SNRs, die nötig sind, zum Erreichen einer Zielrahmenfehlerrate (FER) für eine Datenübertragung auf dem räumlichen Subkanal. Each set of data rates can be converted into a set of discrete spectral efficiencies and is also associated with a set of discrete effective SNRs that are needed to achieve a target frame error rate (FER) for data transmission on the spatial subchannel.
  • [0085] [0085]
    In In 4B 4B sind die diskreten spektralen Wirkungsgrade auf der vertikalen Achse mit ρ i (d) bezeichnet und treten bei den korrespondierenden SNRs von γ i (d), wobei i (i ∊ I) den Eigenmode i bezeichnet und d (1 ≤ d ≤ D 1 ) genutzt wird, um die D i diskreten Datenraten durchzunummerieren, die mit dem Eigenmode i assoziiert sind. are the discrete spectral efficiencies on the vertical axis with ρ i (d) denotes and occur at the corresponding SNRs of γ i (d), where i (i ε I) to eigenmode i, and d (1 ≤ d ≤ D 1) is used to number the D i discrete data rates associated with the i eigenmode. Die höchste spektrale Effizienz für den Eigenmode i tritt bei d = D i auf und entspricht der Sättigungsspektraleffizienz, die bei dem Sättigungs-SNR, γ sat (i) = γ i (D i ), auftritt. The highest spectral efficiency for eigenmode i occurs at d = D i and corresponds to the Sättigungsspektraleffizienz that at the saturation SNR, γ sat (i) = γ i (D i), occurs. Die spektrale Effizienzfunktion für dieses System ist durch die Darstellung The spectral efficiency function for this system is given by the representation 422 422 (die dicke durchgezogene Linie) gezeigt. (The thick solid line) is shown. Die diskreten Betriebspunkte bei ((γ i (d), ρ i (d)), die dem minimalen SNR entsprechen, das notwendig ist zum Erreichen einer bestimmten spektralen Effizienz, sind durch die durchgezogenen Kreise ( The discrete operating points at ((γ i (d) ρ, i (d)) corresponding to the minimum SNR necessary to achieve a certain spectral efficiency are indicated by the solid circles ( 424 424 ) gezeigt. ) Shown. Wie von der spektralen Effizienzfunktion in As the spectral efficiency function in 4B 4B zu sehen ist, kann eine Erhöhung des SNR eine Verbesserung der spektralen Effizienz nicht bieten. is to see an increase in the SNR can not provide an improvement of spectral efficiency. Deshalb würde das Zuweisen von mehr Sendeleistung als notwendig, um die Zielfehlerrate bei der Betriebsspektraleffizient zu erreichen, zu einer ineffizienten Nutzung von der zusätzlichen Sendeleistung führen. Therefore would allocating more transmit power than necessary to achieve the target error rate in the Betriebsspektraleffizient, leading to an inefficient use of the additional transmit power.
  • [0086] [0086]
    Die oben beschriebenen Techniken zur Zuweisung/Wiederzuweisung überschüssiger Leistung können für Systeme mit diskreten Datenraten und Sollwerten genutzt werden. The techniques described above for the allocation / reallocation of excess power can be used for systems with discrete data rates and setpoints.
  • [0087] [0087]
    3 3 ist ein Flussdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Prozess is a flow diagram of one embodiment of a process 300 300 zum Zuweisen der gesamten Sendeleistung an die Eigenmoden in einem MIMO-System, das einen Satz von diskreten Datenraten unterstützt. for allocating the total transmit power to the eigenmodes in a MIMO system that supports a set of discrete data rates. Anfangs wird die gesamte Sendeleistung P tot an die N S Eigenmoden basierend auf einem bestimmten Leistungszuweisungsschema (zum Beispiel dem Wasserfüllschema) zugewiesen, und zwar im Schritt Initially, the total transmit power P is at a certain power allocation scheme (for example, the Wasserfüllschema) dead assigned to the N S eigenmodes based, at step 312 312 . , An dem Ende von der anfänglichen Sendeleistungszuweisung wird jedem Eigenmode Sendeleistung von P i zugewiesen für i ∊ I, wobei die an einen bestimmten Eigenmode zugewiesene Leistung Null sein kann. At the end of the initial transmission power allocation to each eigenmode is allocated transmit power of P i for i ε I, wherein said assigned to a particular eigenmode performance may be zero. Falls das effektive SNR von einem Eigenmode nicht auf einen von den diskreten Betriebspunkten fällt, dann wird einige Sendeleistung, die an diesen Eigenmode zugewiesen wird, ineffizient genutzt und Leistungssteuerung bzw. –regelung kann eingesetzt werden. If the effective SNR is not covered by a natural mode of operation on a discrete points, then some transmission power that is assigned to this eigenmode used inefficiently and power control or regulation can be used.
  • [0088] [0088]
    Die Eigenmoden, deren effektive SNRs nicht auf den Satz von diskreten Betriebspunkten fallen, werden in einen Satz K platziert, und zwar im Schritt The eigenmodes which do not fall effective SNRs on the set of discrete operating points are placed in a set K, and at step 314 314 . , Falls der Satz K leer ist, wie im Schritt If the set K is empty, as in step 316 316 bestimmt, dann endet der Prozess. determined, then the process ends. Andernfalls wird jedem Eigenmode in dem Satz K der minimale Betrag an Sendeleistung zugewiesen, der notwendig ist, um den aktuellen spektralen Effizienzbeitrag für jenen Eigenmode zu erfüllen und zwar im Schritt Otherwise, each eigenmode is assigned in the set K, the minimum amount of transmit power, which is necessary to meet the current spectral efficiency contribution for that eigenmode at step 318 318 . , Dies wird erreicht durch Zurückhalten (oder Reduzieren) der an jeden Eigenmode in K zugewiesenen Sendeleistung, so dass der Eigenmode jetzt an dem diskreten Betriebspunkt betrieben wird. This is achieved by retaining (or reducing) the assigned to each eigenmode in K transmission power so that the eigenmode is now operated on the discrete operating point.
  • [0089] [0089]
    4B 4B zeigt auch ein Beispielsystem, wobei die anfänglichen Betriebspunkte von den drei Eigenmoden, durch gestrichelte Linien also shows an example system whereby the initial operating points of the three eigenmodes, by dashed lines 426a 426a bis to 426c 426c gezeigt, nicht auf den diskreten Betriebspunkten liegen. shown, do not lie on the discrete operating points. Die Sendeleistung für jeden von diesen Eigenmoden wird um einen zurückgesetzten Betrag bzw. backed-off-Betrag, BO k , für k ∊ K reduziert, so dass der Eigenmode bei einer niedrigeren Sendeleistung betrieben wird, ohne einen Verlust in der spektralen Effi zienz bzw. des spektralen Wirkungsgrads zu erleiden. The transmit power for each of these eigenmodes is reduced by a recessed amount and backed-off amount, BO k, for k ε K, so that the eigenmode is operated at a lower transmit power efficiency without a loss in spectral Effi or the spectral efficiency suffer. Die Sendeleistung P ^ k , die erforderlich ist, um an dem diskreten Betriebspunkt d für den Eigenmode k betrieben zu werden, kann wie folgt ausgedrückt werden: The transmit power P ^ k, required to operate at the discrete operating point, d for eigenmode k may be expressed as follows: wobei die Variable k für k ∊ K ⊂ I sich auf jeden Eigenmode in dem Satz K bezieht und γ k (d) der diskrete Betriebspunkt ist, der der aktuellen spektralen Effizienz ρ k (d) entspricht, und zwar bei dem Eigenmode k. where the variable k for k ε K ⊂ I is related to each eigenmode in the set K and γ k (d) of the discrete operating point, the ρ of the current spectral efficiency k (d), and indeed in the eigenmode k.
  • [0090] [0090]
    Die überschüssige Sendeleistung, die durch Verringern der den Eigenmoden in dem Satz K zugewiesenen Sendeleistung erlangt wird, wird dann im Schritt The excess transmit power is obtained by reducing the eigenmodes in the set K transmit power allocated, then in step 320 320 wie folgt bestimmt: determined as follows: wobei P k sich bezieht auf die dem Eigenmode k im Schritt where P k refers to the eigenmode k in step 312 312 zugewiesene anfängliche Sendeleistung. assigned initial transmit power. Weil die überschüssige Leistung nur erneut zugewiesen werden kann an die Eigenmoden, die unterhalb ihrer entsprechenden Sättigungsbereiche betrieben werden, werden jene Eigenmoden von dem kompletten Satz von Eigenmoden I, deren neue (oder unveränderte) effektive SNRs unterhalb ihrer Sättigungspunkte γ sat (i) sind durch den Index j bezeichnet und in einen Satz J platziert, und zwar im Schritt Because the excess power can only be assigned once again to the eigenmodes operated below their respective saturation regions, those eigenmodes of the complete set of eigenmodes I, the new (or unchanged) effective SNRs are below their saturation points γ sat (i) through the index j denotes and placed into a set J, and at step 322 322 . , Falls der Satz J leer ist, wie im Schritt If the set J is empty, as in step 324 324 bestimmt, dann endet der Prozess. determined, then the process ends. Der Satz J beinhaltet somit alle Eigenmoden in dem Satz I, die unterhalb ihres entsprechenden Sättigungs-(nicht Betriebs-)Punkts betrieben werden, sobald die neuen Leistungen auf die Eigenmoden in dem Satz K angewendet worden sind. The set J thus includes all eigenmodes in the set I, the below their respective saturation (not operating) are operated point when the new achievements have been applied to the eigenmodes in the set K.
  • [0091] [0091]
    Andernfalls wird die überschüssige Sendeleistung ΔP, bestimmt im Schritt Otherwise, the excess transmit power .DELTA.P determined in step 320 320 , zwischen den Eigenmoden im Satz J in verschiedenen Kombinationen neu zugewiesen (zum Beispiel in allen möglichen Kombinationen) und zwar im Schritt Between the eigenmodes in set J in different combinations reassigned (for example, in all possible combinations) at step 326 326 . , Dies kann durchgeführt werden basierend auf der Kenntnis von der spektralen Effizienz als eine Funktion von dem effektiven SNR für jeden Eigenmode (zum Beispiel wie durch die Darstellung This can be performed based on knowledge of the spectral efficiency as a function of the effective SNR for each eigenmode (e.g., as by the presentation 422 422 in in 4B 4B gezeigt ist). is shown). Um die Evaluierung im Schritt In order to evaluate the step 326 326 zu ermöglichen, kann eine Tabelle von inkrementellen SNRs, Δγ j (d) und die entsprechenden Gewinne bei der spektralen Effizienz Δp j (d) für jeden Betriebspunkt d von jedem Eigenmode j in dem Satz J bestimmt werden. enable a table of incremental SNRs, Δγ j (d) and the corresponding gains in spectral efficiency Ap j (d) for each operating point d of each eigenmode j can be determined in the set J.
  • [0092] [0092]
    Das inkrementelle SNR Δγ j (d) ist wie folgt definiert: The incremental SNR Δγ j (d) is defined as follows: Δγ j (d) = γ j (d + 1) – γ j , (d)Gleichung (17) Δγ j (d) = γ j (d + 1) - γ j, (d) Equation (17) und ist der minimale Betrag an SNR, der notwendig ist, um den Eigenmode j von der spektralen Effizienz bei dem aktuellen Betriebspunkt d hoch zu dem Betriebspunkt von der nächst höheren spektralen Effizienz d + 1 zu bewegen. and is the minimum amount of SNR, which is necessary in order + to move the eigenmode j from the spectral efficiency in the current operating point d up at the operating point of the next higher spectral efficiency d 1. Der entsprechende Gewinn der spektralen Effizienz Δρ j (d) ist wie folgt gegeben: The corresponding gain in spectral efficiency Δρ j (d) is given as follows: Δρ j (d) = ρ j (d + 1) – ρ j (d), Gleichung (18) Δρ j (d) = ρ j (d + 1) - ρ j (d), equation (18) und wird erlangt durch Erhöhen des SNR von γ j (d) auf γ j (d + 1). and is obtained by increasing the SNR of γ j (d) γ j (d + 1).
  • [0093] [0093]
    4B 4B stellt sowohl das inkrementelle SNR als auch den resultierenden Gewinn in der spektralen Effizienz für die gegebene Spektraleffizienzfunktion dar. Das inkrementelle SNR, Δγ j (d) kann auf eine inkrementelle Sendeleistung ΔP j (d) wie folgt übersetzt werden: . represents both the incremental SNR and the resultant gain in spectral efficiency for the given Spektraleffizienzfunktion The incremental SNR, Δγ j (d), on an incremental transmission power .DELTA.P j be translated (d) as follows:
  • [0094] [0094]
    ΔP j (d) ist die inkrementelle Leistung, die erforderlich ist, um die nächst höhere spektrale Effizienz auf dem Eigenmode j von dem aktuellen Betriebspunkt d zu erreichen. .DELTA.P J (d) is the incremental power required to achieve the next higher spectral efficiency on eigenmode j from the current operating point, d.
  • [0095] [0095]
    Die erneute Zuweisung von der überschüssigen Sendeleistung kann durchgeführt werden, so dass der höchstmögliche Gewinn in der spektralen Effizienz erreicht wird. The re-allocation of the excess transmit power may be performed so that the highest possible gain in spectral efficiency is achieved. Dies kann erreicht werden durch Durchführen einer extensiven Suche (oder Evaluierung) von allen möglichen erneuten Zuweisungen von der überschüssigen Sendeleistung ΔP an alle Eigenmoden in dem Satz J unter Verwendung der inkrementellen Sendeleistung und des entsprechenden Gewinns in der spektralen Effizienz, entsprechend erlangt von den Gleichungen (19) und (18), und zwar im Schritt This can be achieved by performing an extensive search (or evaluation) of all possible reassignments of the excess transmit power .DELTA.P to all eigenmodes in the set J using the incremental transmission power and the corresponding gain in spectral efficiency, obtained respectively from the equations ( 19) and (18), and at step 328 328 . , Schlussendlich wird die überschüssige Sendeleistung entsprechend der erneuten Zuweisung verteilt, die zu dem höchsten Gewinn in der spektralen Effizienz führt, und zwar im Schritt Finally, the excess transmit power is distributed according to the reallocation, which results in the highest gain in spectral efficiency, at step 330 330 . , Der Prozess endet dann. The process then ends.
  • [0096] [0096]
    Verschiedene andere Schemata können auch genutzt werden, um die exzessive Sendeleistung an die Eigenmoden in dem Satz J erneut zuzuweisen. Various other schemes may also be used to reassign the excessive transmit power to the eigenmodes in set J. In einem Schema wird die überschüssige Sendeleistung jeweils an einen Eigenmode zugewiesen, und zwar mit dem besten Eigenmode beginnend. In one scheme, the excess transmit power is assigned to a respective one eigenmode, starting with the best eigenmode. Zum Beispiel kann einige überschüssige Sendeleistung an den höchsten Eigenmode in dem Satz J erneut zugewiesen werden (zum Beispiel gerade genug Leistung, um diesen Eigenmode auf das nächst höhere Spektraleffizienzniveau zu bewegen). For example, some excess transmit power will be reallocated to the highest eigenmode in the set J (for example, just enough power to this eigenmode to move to the next higher Spektraleffizienzniveau). Einige verbleibende überschüssige Sendeleistung kann dann an den nächst höchsten Eigenmode in dem Satz J erneut zugewiesen werden und der Prozess kann auf diese Art und Weise weitergehen bis alle überschüssige Sendeleistung erneut zugewiesen worden ist. Some remaining excess transmit power can then be reallocated to the next highest eigenmode in the set J and the process can continue in this manner until it has been all excess transmit power reallocation. In einem anderen Schema werden alle erneuten Zuweisungen der Leistung, die einen Sprung auf die nächst höhere spektrale Effizienz für jeden Eigenmode in dem Satz J erreichen würden, anfangs bestimmt und die erneute Zuweisung, die den höchsten spektralen Effizienzgewinn erreicht (oder den kleinsten Betrag an inkrementeller Sendeleistung nutzt, falls die Gewinne in der spektralen Effizienz über all die Eigenmoden die gleichen sind), wird ausgewählt. In another scheme, all reassignments of power that would achieve a jump to the next higher spectral efficiency for each eigenmode in the set J, initially determined and the re-allocation that achieves the highest spectral efficiency gain (or the smallest amount of incremental uses transmit power if the gains in spectral efficiency over all the eigenmodes are the same), is selected. Andere Schemata können auch genutzt werden und liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung. Other schemes may also be used and are within the scope of the invention.
  • [0097] [0097]
    Ein spezielles numerisches Beispiel ist unten beschrieben, um die Techniken zum Zuweisen/Wiederzuweisen der gesamten Sendeleistung an die Eigenmoden für ein System darzustellen, das einen Satz von diskreten Datenraten bzw -geschwindigkeiten unterstützt. A specific numerical example is described below to illustrate the techniques for allocating / re-allocate the total transmit power to the eigenmodes for a system comprising a set of discrete data rates or speeds supported. Für dieses Beispiel wird die Spitzensendeleistung für jede Sendeantenne normalisiert, so dass P max = 1 ist und die Varianz von dem Rauschen wird so eingestellt, dass das SNR an jedem Empfänger, keine weitere Kanalverschlechterung angenommen, γ rx = 10 dB ist. For this example, the peak transmit power is normalized for each transmit antenna, so that P max = 1, and the variance of the noise is set so that the SNR, no further channel degradation assumed at each receiver, γ rx = 10 dB. Dies führt dann zu einer Rausch-Varianz von σ 2 = 10 –10/10 = 0,10. This then leads to a noise variance of σ 2 = 10 -10 / 10 = 0.10. Die folgenden Parameter werden auch angenommen: The following parameters are also accepted: N S = N T = N R = 3, und N S = N T = N R = 3, and λ 1 = 1,7, λ 2 = 0,9, und λ 3 = 0,4. λ 1 = 1.7, λ 2 = 0.9, and λ 3 = 0.4.
  • [0098] [0098]
    4C 4C zeigt die spektrale Effizienz in Bezug auf das effektive SNR für das obige Beispielsystem. shows the spectral efficiency in terms of the effective SNR for the above example system. Vom gleichen Satz von diskreten Datenraten wird angenommen, dass er auf alle Eigenmoden anzuwenden ist und er wird assoziiert mit der durch Darstellung From the same set of discrete data rates is assumed that it is applicable to all eigenmodes and he is associated with the presentation by 432 432 gezeigte Spektral-Effizienz-Funktion. shown spectral efficiency function. Das Sättigungs-SNR für jeden Eigenmode ist somit The saturation SNR for each eigenmode is thus . ,
  • [0099] [0099]
    Die an dem Sender verfügbare gesamte Sendeleistung ist P tot = 3·1 = 3. Die Wasserfüll-Leistungszuweisung (Schritt The available at the transmitter total transmit power is P tot = 3 x 1 = 3. The water fill power allocation (step 312 312 ) führt zu den folgenden Leistungen, die an die drei Eigenmoden zugewiesen werden: ) Leads to the following services that are assigned to the three eigenmodes: P 1 (1) = 1,08, P 2 (1) = 1,03, und P 3 (1) = 0,89. P 1 (1) = 1.08, P 2 (1) = 1.03, and P 3 (1) = 0.89.
  • [0100] [0100]
    Die effektiven SNRs für die Eigenmoden, berechnet unter Verwendung von Gleichung (11), werden wie folgt bestimmt: The effective SNRs for the eigenmodes, calculated using equation (11), are determined as follows: γ 1 (1) = 18,38, γ 2 (1) = 9,26, und γ 3 (1) = 3,56. 1 γ (1) = 18.38, γ 2 (1) = 9.26, and γ 3 (1) = 3.56.
  • [0101] [0101]
    Die Stellen von den effektiven SNRs von den drei Eigenmoden auf der Spektral-Effizienz-Funktion werden durch die Rauten The locations of the effective SNRs of the three eigenmodes on the spectral efficiency function by diamonds 438a 438a bis to 438c 438c in in 4C 4C gezeigt. shown. Es ist zu sehen, dass alle drei Eigenmoden nicht auf den diskreten Betriebspunkten liegen, die durch die durchgezogenen Kreise It can be seen that all three eigenmodes do not lie on the discrete operating points represented by the solid circles 434 434 gezeigt sind. are shown. Somit wird der Satz K bestimmt als K = {1, 2, 3} (Schritt Thus, the set K defined as K = {1, 2, 3} (step 314 314 ). ). Da der Satz K nicht leer ist, wird die minimale Sendeleistung für jeden Eigenmode bestimmt, die noch zu dem aktuellen Spektral-Effizienzwert von jenem Eigenmode führt (Schritt Since the set K is not empty, the minimum transmission power for each eigenmode is determined, which still results in the current spectral efficiency value of that eigenmode (step 318 318 ). ). Für dieses Beispiel werden die Sendeleistungen von den Eigenmoden zurückgesetzt (backed off), so dass die effektiven SNRs 12 dB, 9 dB und 3 dB, entsprechend für den ersten, den zweiten und den dritten Eigenmode, sind. For this example, the transmit power is set back from the eigenmodes (backed off), so that the effective SNR 12 dB, 9 dB and 3 dB, corresponding to the first, the second and the third eigenmode is.
  • [0102] [0102]
    Unter Verwendung von Gleichung (15) werden die neuen Sendeleistungen für die drei Eigenmoden, wie folgt bestimmt: Using equation (15), the new transmit powers for the three eigenmodes determined as follows:
  • [0103] [0103]
    Die neuen Sendeleistungs-Zuweisungen schieben die Betriebspunkte von den drei Eigenmoden zu den diskreten Betriebspunkten. The new transmission power allocation shift the operating points of the three eigenmodes of the discrete operating points. Als nächstes wird die überschüssige Sendeleistung durch Gleichung (16) wie folgt bestimmt: The excess transmit power by Equation (16) will next be determined as follows: ΔP ^ = (1.08 – 0.93) + (1.03 – 0.88) + (0.89 – 0.50) = 0.69. .DELTA.P ^ = (1:08 - 0.93) + (1:03 - 0.88) + (0.89 - 0.50) = 0.69.
  • [0104] [0104]
    Da der erste Eigenmode bereits bei seinem Sättigungspunkt ist, wird an diesen Eigenmode keine weitere Sendeleistung erneut zugewiesen. Since the first eigenmode is already at its saturation point, no further transmission power is re-assigned to this eigenmode. Die überschüssige Sendeleistung kann an die Eigenmoden zwei und drei erneut zugewiesen werden und der Satz J ist gleich zu J = {2, 3}. The excess transmit power can be reallocated to the eigenmodes two and three and the set J is equal to J = {2, 3}.
  • [0105] [0105]
    Tabelle 1 listet das inkrementelle SNR, Δγ j (d) für jeden Betriebspunkt d und jeden Eigenmode, für j ∊ J auf. Table 1 lists the incremental SNR, Δγ j (d) for each operating point d and each eigenmode, for j ε J. Weil die diskreten Datenraten für alle Eigenmoden in diesem Beispiel die gleichen sind, wird der Index j fallengelassen und das inkrementelle SNR wird ausgedrückt als Δγ(d). Because the discrete data rates for all eigenmodes in this example are the same, the index j is dropped and the incremental SNR is expressed as Δγ (d). Die inkrementelle Sendeleistung ΔP j (d) auf dem Eigenmode j ist eine Funktion von dem Eigenwert auf dem Eigenmode j, λ j . The incremental transmission power .DELTA.P j (d) on the eigenmode j is a function of the eigenvalue on the eigenmode j, λ j. Die Leistungen ΔP j (d) werden für jeden Eigenmode für j ∊ J und für jeden Betriebspunkt d gezeigt, und zwar, wie unter Verwendung der Gleichung (19) berechnet. The services .DELTA.P j (d) are shown for each eigenmode for j ε J and for each operating point d, and, as calculated using the equation (19). Schlussendlich listet die letzte Spalte den inkrementellen Gewinn in der spektralen Effizienz Δρ j (d) auf, welcher konstant bei 0,5 bps/Hz für alle Betriebspunkte verbleibt, wie in Finally, the last column lists the incremental gain in spectral efficiency Δρ j (d), which remains constant at 0.5 bps / Hz for all operating points, as in 4C 4C gezeigt ist. is shown. Tabelle 1 Table 1
    d d Δγ(d) (dB) Δγ (d) (dB) ΔP 2 (d) .DELTA.P 2 (d) ΔP 3 (d) .DELTA.P 3 (d) Δρ(d) Δρ (d)
    1 1 3 3 0.22 00:22 0.50 00:50 0.5 0.5
    2 2 2 2 0.18 00:18 0.40 00:40 0.5 0.5
    3 3 1.5 1.5 0.16 12:16 0.35 12:35 0.5 0.5
    4 4 2.5 2.5 0.20 00:20 0.44 12:44 0.5 0.5
    5 5 3 3 0.22 00:22 0.5 0.5 0.5 0.5
    6 6 inf inf inf inf inf inf 0 0
  • [0106] [0106]
    Der nächste Schritt ist es dann, alle möglichen erneuten Zuweisungen von der überschüssigen Sendeleistung ΔP = 0,69 zu bestimmen. The next step is then to all possible reassignments of the excess transmit power .DELTA.P = 0.69 to determine. Weil die zweiten und dritten Eigenmoden bei d = 5 bzw. d = 2 betrieben werden, gibt es nur eine gültige Zuweisung der überschüssigen Leistung, welche die erneute Zuweisung von ΔP 2 (d) = 0,22 mehr Sendeleistung an den zweiten Eigenmode und ΔP 3 (d) = 0,40 mehr Sendeleistung an den dritten Eigenmode ist. Because the second and third eigenmodes are operating at d = 5 and d = 2, there is only one valid allocation of the excess power, which the re-allocation of .DELTA.P 2 (d) = 0.22 more transmit power to the second eigenmode and .DELTA.P 3 (d) = 0.40 more transmit power to the third eigenmode is. Diese erneute Zuweisung von Leistung wird zu einer Erhöhung von 1 bps/Hz in der spektralen Effizienz führen und der Betrag an ungenutzter Sendeleistung ist This re-allocation of power will lead to an increase of 1 bps / Hz spectral efficiency and the amount of unused transmission power ΔP ^ = 0,69 – 0,22 – 0.40 = 0,7. .DELTA.P ^ = 0.69 to 0.22 - 0.40 = 0.7.
  • [0107] [0107]
    Wie oben bemerkt, können die hierin beschriebenen Techniken zum Zuweisen/Wiederzuweisen von Sendeleistung an Übertragungskanäle für verschiedene Mehrkanal-Kommunikationssysteme genutzt werden, und zwar einschließlich von MIMO-Systemen, OFDM-Systemen, MIMO-OFDM-Systemen usw. Diese Techniken können vorteilhafter genutzt werden für Systeme, die eine Sättigungs-Spektral-Effizienz ρ sat besitzen (wie in As noted above, the techniques described herein for allocating / re-allocating transmission power can be used in the transmission channels for various multi-channel communication systems, specifically including MIMO systems, OFDM systems, MIMO-OFDM systems, etc. These techniques can be used advantageously for systems having a saturation spectral efficiency, ρ sat (as in 4A 4A dargestellt) und für Systeme, die einen oder mehrere Sätze an diskreten Datenraten für die Übertragungskanäle unterstützen (wie in shown) and for systems that support one or more sets of discrete data rates for the transmission channels (as in 4B 4B dargestellt ist). is shown). Der in The in 3 3 gezeigte Prozess kann modifiziert werden zum Zuweisen/Wiederzuweisen von Sendeleistung an Übertragungskanäle (anstelle von Eigenmoden). process shown can be modified to allocate / re-allocating transmit power to transmission channels (instead of eigenmodes).
  • Leistungs-Zuweisung/Wiederzuweisung für eine spezifizierte spektrale Effizienz Power allocation / reallocation for a specified spectral efficiency
  • [0108] [0108]
    Die oben beschriebenen Techniken können genutzt werden zum Zuweisen/Wiederzuweisen der gesamten Sendeleistung, um die spektrale Effizienz zu maximieren (z. B. zum Erreichen des höchstmöglichen Gesamtdurchsatzes oder aggregierter Datenrate für die Übertragungskanäle). The techniques described above can be used to allocate / re-allocate the total transmit power in order to maximize the spectral efficiency (z. B. to achieve the highest possible overall throughput or aggregate data rate for transmission channels). Für einige Kommunikationssysteme kann die aggregierte Datenrate begrenzt oder spezifiziert sein. For some communication systems, the aggregate data rate may be limited or specified. Für diese Systeme können die oben beschrieben Techniken modifiziert und genutzt werden zum Zuweisen des minimalen Betrags an Sendeleistung, die die spezifizierte aggregierte Datenrate erreicht. For these systems, the techniques described above can be modified and used to allocate the minimum amount of transmit power that achieves the specified aggregate data rate.
  • [0109] [0109]
    Die Zuweisung der minimalen Sendeleistung, die eine bestimmte spektrale Effizienz erreicht, kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, die abhängig sein können von der Auslegung und den Fähigkeiten von dem Kommunikationssystem. The allocation of the minimum transmit power that achieves a particular spectral efficiency may be performed in various ways, which may be dependent on the design and capabilities of the communication system. Verschiedene mögliche Schemata sind unten vorgesehen. Several possible schemes are provided below.
  • [0110] [0110]
    Für ein System, das einen Satz von diskreten Datenraten unterstützt, kann die minimale Sendeleistungs-Zuweisung für eine spezifizierte spektrale Effizienz wie folgt erreicht werden. For a system that supports a set of discrete data rates, the minimum transmission power allocation for a specified spectral efficiency can be achieved as follows.
    • 1. Zuweisen der gesamten Sendeleistung an die Übertragungskanäle, z. B. basierend auf dem Wasserfüll-Schema. 1. allocate the total transmit power to the transmission channels, for. Example, based on the water fill scheme.
    • 2. Bestimmen einer neuen Sendeleistung für jeden Übertragungskanal unter Verwendung der oben erwähnten Techniken, derart, dass sein Betriebspunkt auf einen diskreten Betriebspunkt fällt, der die gleiche spektrale Effizienz erreicht. 2. Determine a new transmit power for each transmission channel using the techniques mentioned above such that its operating point falls on a discrete operating point that achieves the same spectral efficiency.
    • 3. Bestimmen der aggregierten spektralen Effizienz, die mit der neuen Sendeleistungs-Zuweisung erreicht wird. 3. Determine the aggregate spectral efficiency, which is achieved with the new transmission power allocation. Falls diese spektrale Effizienz höher ist, als die spezifizierte spektrale Effizienz, dann weiter zu Schritt 4. Andernfalls ist die Sendeleistungs-Zuweisung beendet. If this spectral efficiency is higher than the specified spectral efficiency, then proceed to step 4. Otherwise, the transmit power allocation is finished.
    • 4. Bestimmen der „überschüssigen" bzw. „exzessiven" spektralen Effizienz als die Differenz zwischen der erreichbaren spektralen Effizienz (mit der neuen Sendeleistungs-Zuweisung) und der spezifizierten spektralen Effizienz. 4. Determine the "excess" or "excessive" spectral efficiency as the difference between the achievable spectral efficiency (with the new transmit power allocation) and the specified spectral efficiency. Die spektrale Effizienz von dem System wird dann um diese bestimmte Differenz verringert. The spectral efficiency of the system is then reduced by this determined difference.
    • 5. Bilden einer Tabelle von inkrementeller Sendeleistungs-/inkrementeller spektraler Effizienz für jeden Übertragungskanal, wobei ein Beispiel dafür Tabelle 1 ist. 5. forming a table of incremental transmit power / incremental spectral efficiency for each transmission channel, an example of which is Table 1.
    • 6. Suche über verschiedene mögliche Reduktionen in der Sendeleistung, die eine spektrale Effizienz-Reduktion erreichen werden, die weniger ist als oder gleich ist zu der exzessiven spektralen Effizienz, die in Schritt 4 bestimmt wurde. 6. Search over various possible reductions in transmit power that will achieve a spectral efficiency reduction, which is less than or equal to the excessive spectral efficiency, which was determined in step 4.
    • 7. Vom Schritt 6, Auswählen der Sendeleistungs-Reduktion, die den Betrag an gesparter Sendeleistung maximiert. 7. From step 6, select the transmit power reduction that maximizes the amount of transmit power spared.
  • [0111] [0111]
    Für ein System, das mehrere kontinuierliche variable Datenraten unterstützt (z. B. diskrete Datenraten mit feineren Inkrementen) kann eine iterative Suche durchgeführt werden, um die minimale Sendeleistungs-Zuweisung für eine spezifizierte spektrale Effizienz zu bestimmen. For a system that supports multiple continuous variable data rates (eg. As discrete data rates with finer increments), an iterative search can be carried out in order to determine the minimum transmit power allocation for a specified spectral efficiency. Im Speziellen, nachdem die gesamte Sendeleistung anfangs zugewiesen worden ist (z. B. basierend auf dem Wasserfüll-Schema) kann die überschüssige spektrale Effizienz, wie oben beschrieben, bestimmt werden. In particular, after the total transmit power has been allocated initially (z. B. based on the water fill Scheme), the excess spectral efficiency, as described above, is determined. Falls die überschüssige spektrale Effizienz eine bestimmte Schwelle übersteigt (z. B. einen bestimmten Prozentsatz über der spezifizierten spektralen Effizienz), dann kann eine neue Sendeleistungs-Zuweisung bestimmt werden, die die exzessive spektrale Effizienz reduziert. If the excess spectral efficiency exceeds a certain threshold (eg. As a certain percentage above the specified spectral efficiency), then a new transmission power allocation are determined, which reduces the excessive spectral efficiency. Dies kann erreicht werden durch Zurücknehmen (backing off) der gesamten Sendeleistung (z. B. um einen Prozentsatz, der basierend auf dem Prozentsatz von der überschüssigen spektralen Effizienz geschätzt werden kann) und Zuweisen der zurückgenommenen Sendeleistung an die Übertragungskanäle (z. B. wiederum basierend auf dem Wasserfüll-Schema). This can be achieved by taking back (backing off) the total transmit power (eg. As a percentage, which can be estimated based on the percentage of the excess spectral efficiency) and assigning the redeemed transmit power to the transmission channels (eg. As again based on the water fill scheme). Falls die spektrale Effizienz, die mit der zurückgenommenen Sendeleistung weniger ist als die spezifizierte spektrale Effizienz, dann kann die Zurücknahme reduziert werden und die neue zurückgenommene Sendeleistung wird wiederum an die Übertragungskanäle zugewiesen. If the spectral efficiency, which is less with the redeemed transmission power than the specified spectral efficiency, the withdrawal can be reduced and the new redeemed transmission power is again assigned to the transmission channels. Dieser Prozess kann so oft wie notwendig iteriert werden bis die mit einer bestimmten zurückgenommenen Sendeleistung erreichte spektrale Effizienz innerhalb der akzeptablen Schwelle ist. This process can be iterated as many times as necessary until a certain redeemed transmit power spectral efficiency achieved within the acceptable threshold.
  • [0112] [0112]
    Andere Schemata zum Bestimmen der minimalen Sendeleistungs-Zuweisung für eine spezifizierte spektrale Effizienz können auch implementiert werden und dies liegt innerhalb des Umfangs der Erfindung. Other schemes for determining the minimum transmit power allocation for a specified spectral efficiency may also be implemented and this is within the scope of the invention.
  • Wasserfüll- bzw. Water-Filling-Leistungs-Zuweisung Wasserfüll- or water-filling power allocation
  • [0113] [0113]
    Wenn eine vollständige CSI an dem Sender verfügbar ist, kann der MIMO-Kanal in N S orthogonale Kanäle diagonalisiert werden unter Verwendung einer Singulärwertzerlegung, wie oben beschrieben. If a full CSI is available at the transmitter, the MIMO channel can be diagonalized into N S orthogonal channels using singular-value decomposition, as described above. Diese Technik führt zu N S nicht interferierenden räumlichen Subkanälen, als Eigenmoden bezeichnet, wobei die Leistung auf dem Eigenmode i gleich dem Eigenwert ist, der mit jenem Eigenmode assoziiert ist, und zwar λ i , für i ∊ I = {1, 2, ...N S }. This technique results in N S non-interfering spatial subchannels, referred to as eigenmodes, the power to the eigenmode i is the eigenvalue associated with that eigenmode, namely λ i, for i ε I = {1, 2,. ..N S}. Die Performance auf jedem räumlichen Subkanal ist begrenzt durch das additive weiße Gauss-förmige Rauschen (additive white Gaussian noise (AWGN)) mit der Varianz σ 2 . The performance of each spatial subchannel is limited by the additive white Gaussian noise (additive white Gaussian noise (AWGN)) with variance σ. 2
  • [0114] [0114]
    5 5 ist ein Flussdiagram von einem Ausführungsbeispiel von einem Prozess 500 zum Zuweisen der gesamten verfügbaren Sendeleistung an einen Satz von Eigenmoden. is a flow diagram of an embodiment of a process 500 for allocating the total available transmit power to a set of eigenmodes. Der Prozess The process 500 500 ist eine spezielle Implementierung von dem Waterfilling-Schema bzw. Wasserfüll-Schema und kann genutzt werden für die Schritte is a specific implementation of the water filling scheme or water fill scheme and can be used for the steps of 120 120 , . 220 220 und and 312 312 , entsprechend in den , Corresponding to the 1 1 , . 2 2 und and 3 3 . , Das Wasserfüll-Schema bestimmt die Sendeleistung, P i für i ∊ I, die an die Eigenmoden in dem Satz I zuzuweisen ist, angesichts der gesamten Sendeleistung P tot , die an dem Sender verfügbar ist, den Eigenwerten λ i und der Rausch-Varianz σ 2 . The water fill schema determines the transmission power P i for i ε I, to be allocated to the eigenmodes in the set I, given the total transmit power P tot, which is available at the transmitter, the eigenvalues λ i and the noise variance σ . 2
  • [0115] [0115]
    Anfangs wird die Variable n, die zum Bezeichnen der Iterationsnummer genutzt wird, auf Eins gesetzt (dh n = 1), und zwar im Schritt Initially, the variable n, which is used to denote the iteration number is set to one (ie, n = 1), and at step 512 512 . , Für die erste Iteration wird der Satz I(n) so definiert, dass er alle Eigenmoden beinhaltet (dh 1 ≤ i ≤ N S ), und zwar im Schritt For the first iteration, the set I (n) is defined so that it includes all eigenmodes (ie, 1 ≤ i ≤ N S), at step 514 514 . , Die Kardinalität bzw. Mächtigkeit (oder Länge) vom Satz I(n), L I (n) = |I(n)|, für die aktuelle Iteration wird dann im Schritt The cardinality or cardinality (or length) of the set I (n), L I (n) = | I (n) |, for the current iteration is then in step 516 516 bestimmt, wobei dies L I (n) = N S für die erste Iteration ist. determined, and this is for the first iteration L I (n) = N S.
  • [0116] [0116]
    Die totale bzw. gesamte „effektive" Leistung P TOTAL , die zwischen bzw. über die Eigenmoden im Satz I(n) zu verteilen ist, wird als nächstes bestimmt, und zwar im Schritt The total or total "effective" power P TOTAL, to be distributed between or over the eigenmodes in set I (n) is next determined at step 518 518 . , Die gesamte effektive Leistung ist definiert, so dass sie gleich der gesamten Sendeleistung P tot ist, die an dem Sender verfügbar ist, plus die Summe von den inversen SNRs auf jedem Eigenmode, und zwar wie folgt: The total effective power is defined so as to the total transmit power P is dead, which is available at the transmitter, plus the sum of the inverse SNRs on each eigenmode, as follows:
  • [0117] [0117]
    6A 6A stellt grafisch die gesamte effektive Leistung für ein Beispielsystem mit drei Eigenmoden dar. Jeder Eigenmode besitzt ein inverses SNR, das gleich ist zu σ 2i (eine normalisierte Sendeleistung von 1,0 angenommen) für i = {1, 2, 3}. graphically illustrates the total effective power for an example system with three eigenmodes. Each eigenmode has an inverse SNR equal to σ 2 / λ i (a normalized transmit power of 1.0 adopted) for i = {1, 2, 3} , Der Gesamtbetrag an Sendeleistung, die an dem Sender verfügbar ist, ist P tot = P 1 + P 2 + P 3 und wird repräsentiert durch das schattierte Gebiet in The total amount of transmit power, which is available at the transmitter, P tot = P 1 + P 2 + P 3 and is represented by the shaded area in 6A 6A . , Die gesamte effektive Leistung wird durch das Gebiet in den schattierten und unschattierten Bereichen in The total effective power is in the area of the shaded and unshaded areas in 6A 6A repräsentiert. represented.
  • [0118] [0118]
    Die gesamte Sendeleistung wird dann den Eigenmode im Satz I(n) zugewiesen. The total transmit power is then allocated to the eigenmode in set I (n). Der Index i, der für die Eigenmoden genutzt wird, wird auf Eins initialisiert (dh i = 1), und zwar im Schritt The index i, which is used for the eigenmodes is initialized to one (ie i = 1), and at step 520 520 . , Der Betrag an Sendeleistung, der dem Eigenmode i zuzuweisen ist, wird dann im Schritt The amount of transmit power to be allocated to the eigenmode i is then in step 522 522 bestimmt, und zwar basierend auf dem Folgenden: determined, based on the following:
  • [0119] [0119]
    Obwohl der Boden von dem Wasserpegel eine unregelmäßige Oberfläche besitzt, bleibt für das Wasserfüllen der Wasserpegel oben über den Behälter hinweg konstant. Although the bottom of the water level has an irregular surface, the water level remains constant for the water filling up the tank over time. In ähnlicher Weise und wie in Similarly, and as shown in 6A 6A gezeigt, ist, nachdem die gesamte Sendeleistung P tot über die Eigenmoden verteilt worden ist, der finale bzw. endgültige Leistungspegel über alle Eigenmoden hinweg konstant. shown, after the total transmit power P is distributed dead on the eigenmodes, the final and definitive power level of all eigenmodes it constant. Dieser finale Leistungspegel wird bestimmt durch Dividieren von P TOTAL durch die Anzahl von Eigenmoden in dem Satz I(n), L I (n). This final power level is determined by dividing P by the TOTAL number of eigenmodes in the set I (n), L I (n). Der Betrag an Leistung, der dem Eigenmode i zugewiesen ist, wird dann bestimmt durch Subtrahieren des inversen SNR von jenem Eigenmode, σ 2i , von dem finalen Leistungspegel P TOTAL /L I (n), wie durch die Gleichung (21) angegeben und in The amount of power allocated to the eigenmode i is then determined by subtracting the inverse SNR of that eigenmode, σ 2 / λ i, from the final power level P TOTAL / L I (n), as indicated by the equation (21) specified and 6A 6A gezeigt ist. is shown. Jedem Eigenmode in dem Satz I(n) wird die Sendeleistung P i zugewiesen, und zwar durch Schritt Each eigenmode in the set I (n) is the transmit power P i assigned, by step 522 522 . , Die Schritte The steps 524 524 und and 526 526 sind Teil von einer Schleife zum Zuweisen von Sendeleistung an jeden Eigenmode in dem Satz I(n). are part of a loop to assign transmission power to each eigenmode in the set I (n).
  • [0120] [0120]
    6B 6B zeigt eine Situation, in der die Leistungszuweisung durch das Wasserfüll-Schema zu einem Eigenmode führt, der negative Leistung empfängt, was der Fall ist, wenn (P TOTAL /L I (n)) < (σ 2i ) ist. shows a situation in which the power allocation through the water fill scheme to the eigenmode receiving negative power, which is the case when (P TOTAL / L I (n)) <is (σ 2 / λ i). An dem Ende von der Leistungszuweisung, falls es Eigenmoden gibt, die negative Leistungen empfangen haben, wie im Schritt At the end of the power allocation, if there are eigenmodes that have received negative performance, as in step 528 528 bestimmt, dann geht der Prozess weiter durch Entfernen aller Eigenmoden mit negativen Leistungen (dh P i < 0) von dem Satz I(n), und zwar im Schritt determined, then the process continues by removing all eigenmodes with negative performance (ie, P i <0) of the set I (n), at step 530 530 und beim Schritt and at step 532 532 durch Inkrementieren von n um Eins (dh n = n + 1). by incrementing n by one (that is, n = n + 1). Deshalb wird bei jeder nachfolgenden Iteration die gesamte Sendeleistung zwischen bzw. unter den verbleibenden Eigenmoden in dem Satz I(n) aufgeteilt. Therefore, on each subsequent iteration, the total transmit power is split between or among the remaining eigenmodes in set I (n). Die Prozedur geht weiter bis allen Eigenmoden in dem Satz I(n) positive Leistung zugewiesen worden ist, wie im Schritt The procedure continues until all eigenmodes in set I (n) positive performance has been assigned, as in step 528 528 bestimmt. determined. Den Eigenmoden, die nicht im Satz I(n) sind, wird null Leistung zugewiesen. The eigenmodes that are not in the set I (n), is assigned zero power.
  • [0121] [0121]
    Der Klarheit wegen ist das Wasserfüll-Schema speziell für Eigenmoden beschrieben worden. For the sake of clarity, the water fill scheme has been described specifically for eigenmodes. Im Allgemeinen kann das Wasserfüll-Schema für jede Art von Übertragungskanälen durchgeführt werden (z. B. räumlichen Subkanälen, Frequenz-Subkanälen oder Frequenz-Subkanälen von räumlichen Subkanälen, abhängig von dem System, das implementiert wird). In general, the water fill scheme can be carried out for any type of transmission channels (z. B. spatial subchannels, frequency subchannels, or frequency subchannels of spatial subchannels, depending on the system being implemented). Der in The in 5 5 gezeigte Prozess kann somit modifiziert werden, um Sendeleistung an Übertragungskanäle (anstelle von Eigenmoden) zuzuweisen. process shown can thus be modified to allocate transmit power to transmission channels (instead of eigenmodes).
  • [0122] [0122]
    Ein spezieller Algorithmus zum Durchführen des grundlegenden Wasserfüll-Prozesses für ein MIMO-OFDM-System ist beschrieben in der US PatentAnmeldung mit der Seriennummer 09/978,337, Veröffentlichungsnummer A special algorithm for performing the basic water fill process for a MIMO-OFDM system is described in US Patent Application Serial No. 09 / 978.337, Publication No. US 2003/0072379 US 2003/0072379 , mit dem Titel „Method and Apparatus for Determining Power Allocation in a MIMO Communication System", eingereicht am 15. Oktober 2001, an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen. , Entitled "Method and Apparatus for Determining Power Allocation in a MIMO Communication System," filed on 15 October 2001, assigned to the assignee of the present invention.
  • System System
  • [0123] [0123]
    7 7 ist ein Blockdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Sendersystem is a block diagram of an embodiment of a transmitter system 710 710 und einem Empfängersystem and a receiver system 750 750 , die geeignet sind zum Implementieren verschiedener Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung. Which are suitable for implementing various aspects and embodiments of the invention.
  • [0124] [0124]
    Bei dem Sendersystem At the transmitter system 710 710 werden Verkehrsdaten von einer Datenquelle traffic data from a data source 712 712 an einen Sende-(TX)-Datenprozessor to a transmit (TX) data processor 714 714 geliefert, welcher die Verkehrsdaten formatiert, codiert und interleaved bzw. verschachtelt, und zwar basierend auf einem oder mehreren Codierungsschemata zum Versehen von codierten Daten. supplied, which formats the traffic data, coded and interleaved or interleaved, based on one or more coding schemes for providing encoded data. Die codierten Verkehrsdaten können mit Pilotdaten gemultiplext werden unter Verwendung von z. B. Zeitmultiplex (time division multiplex (TDM)) oder Code-Multiplex (code division multiplex CDM) in allen oder einem Subsatz bzw. Teilsatz von den Übertragungskanälen, die zur Datenübertragung zu nutzen sind. The coded traffic data may be multiplexed with pilot data using, for example, as time division multiplex (time division multiplex (TDM)) or code division multiple access (code division multiple CDM) in all or a subset or subset of the transmission channels for data transmission are use. Die Pilotdaten sind typischerweise ein bekanntes Datenmuster, das auf eine bekannte Art und Weise verarbeitet wird, falls es überhaupt vorhanden ist. The pilot data is typically a known data pattern that is processed in a known manner, if it exists at all. Die gemultiplexten Pilotdaten und codierten Verkehrsdaten werden dann moduliert (dh Symbol-abgebildet), basierend auf einem oder mehreren Modulationsschemata (z. B. BPSK, QSPK, M-PSK oder M-QAM), um Modulationssymbole vorzusehen. The multiplexed pilot and coded traffic data is then modulated data (ie, symbol mapped) based on one or more modulation schemes (eg. As BPSK, QSPK, M-PSK or M-QAM) to provide modulation symbols. Die Datenrate, Codierung, Interleaving bzw. Verschachtelung und Modulation für jeden Übertragungskanal oder jede Gruppe von Übertragungskanälen kann durch verschiede Steuerungen bestimmt werden, die durch einen Controller bzw. eine Steuereinrichtung The data rate, coding, interleaving and interleaving and modulation for each transmission channel or each group of transmission channels can be determined by various controllers by a controller or a controller 730 730 vorgesehen sind. are provided.
  • [0125] [0125]
    Die Modulationssymbole werden dann an einen TX MIMO-Prozessor The modulation symbols are then provided to a TX MIMO processor 720 720 geliefert und weiter verarbeitet. delivered and processed. In einem speziellen Ausführungsbeispiel beinhaltet die Verarbeitung durch den TX-MIMO-Prozessor In a specific embodiment, the processing by TX MIMO includes processor 720 720 Folgendes: (1) Zerlegen einer Schätzung von der Kanalantwort-Matrix H, um die unitäre Matrix V und die Diagonalmatrix D zu erlangen, (2) vor Multiplizieren der Modulationssymbole (dh des Signal-Vektors s) mit der unitären Matrix V und (3) Demultiplexen der vorkonditionierten Symbole, (dh dem Sende-Vektor x) in N T Symbolströme. The following: (1) decomposing an estimate of the channel response matrix H to obtain the unitary matrix V and diagonal matrix D, (2) before multiplying the modulation symbols (ie, the signal vector s) with the unitary matrix V, and (3 ) demultiplexing the preconditioned symbols (ie, the transmit vector x) in N T symbol streams. In einem anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet die Verarbei tung durch den TX MIMO-Prozessor In another embodiment, the process ing incorporated by the TX MIMO processor 720 720 einfach das Demultiplexen der Modulationssymbole in N T Symbolströme, (dh keine Vorkonditionierung von den Symbolen mit der Matrix V). simply demultiplexing of the modulation symbols into N T symbol streams (ie no preconditioning of the symbols with the matrix V). Der TX MIMO-Prozessor The TX MIMO processor 720 720 kann ferner jedes Symbol durch ein geeignetes Gewicht skalieren, das basierend auf dem Betrag an Sendeleistung bestimmt ist, der dem für jenes Symbol verwendeten Übertragungskanal zugewiesen ist. may further scale each symbol by an appropriate weight determined based on the amount of transmit power allocated to the transmission channel used for that symbol. Die N T gewichteten Symbolströme werden dann an Sender (TMTR) The weighted N T symbol streams are then provided to transmitter (TMTR) 722a 722a bis to 722t 722t geliefert. delivered.
  • [0126] [0126]
    Jeder Sender Each transmitter 722 722 empfängt und verarbeitet einen entsprechenden Symbolstrom. receives and processes a respective symbol stream. Für ein OFDM-System tranformiert jeder Sender die Symbole (z. B. unter Verwendung der IFFT), um OFDM-Symbole zu bilden und kann ferner einen zyklischen Präfix an jedes OFDM-Symbol anhängen, um ein entsprechendes Übertragungssymbol bzw. Sendesymbol zu bilden. For an OFDM system, each transmitter tranformiert the symbols (z. B. using the IFFT) to form OFDM symbols and may also append a cyclic prefix to each OFDM symbol to form a corresponding transmission symbol or transmitted symbol. Jeder Sender konvertiert auch den Symbolstrom in ein oder mehrere analoge Signale und konditioniert ferner (dh verstärkt, filtert und quadratur-moduliert) die analogen Signale zum Erzeugen eines modulierten Signals, das geeignet ist zur Übertragung über den MIMO-Kanal. Each transmitter also converts the symbol stream into one or more analog signals and further conditioned (ie, amplifies, filters, and quadrature modulates) the analog signals to generate a modulated signal suitable for transmission over the MIMO channel. N T modulierte Signale von den Sendern N T modulated signals from the transmitters 722a 722a bis to 722t 722t werden dann entsprechend von N T Antennen then according to N T antennas 724a 724a bis to 724t 724t gesendet. sent.
  • [0127] [0127]
    An dem Empfängersystem At the receiver system 750 750 werden die gesendeten modulierten Signale durch N R Antennen are the transmitted modulated signals by N R antennas 752a 752a bis to 752r 752r empfangen und das empfangene Signal von jeder Antenne received and the received signal from each antenna 752 752 ist für einen entsprechenden Empfänger (RCVR) for a corresponding receiver (RCVR) 754 754 vorgesehen. provided. Jeder Empfänger Each recipient 754 754 konditioniert (z. B. filtert, verstärkt und herabkonvertiert) das empfangene Signal und digitalisiert das konditionierte Signal, um einen entsprechenden Strom von Tastungen bzw. Abtastwerten vorzusehen. conditioned (eg. B. filters, amplifies, and downconverts) the received signal and digitizes the conditioned signal to provide a corresponding stream of samples or samples. Jeder Taststrom kann ferner verarbeitet werden (z. B. mit dem wieder gewonnenen Pilot demoduliert werden), um einen entsprechenden Strom an empfangenen Symbolen zu erlangen (als y bezeichnet). Each sense current may also be processed (eg. B. be demodulated with the recovered pilot) to obtain a corresponding stream of received symbols (denoted as y). Ein RX MIMO-Prozessor An RX MIMO processor 760 760 empfängt und verarbeitet dann die N R empfangenen Symbolströme, um N T wieder gewonnene Symbolströme vorzusehen. then receives and processes the N R received symbol streams to provide N T symbol streams recovered. In einem speziellen Ausführungsbeispiel kann die Verarbeitung durch den RX MIMO-Prozessor In a specific embodiment, the processing by RX MIMO processor 760 760 Folgendes beinhalten: (1) Zerlegen der geschätzten Kanal- Antwort-Matrix zum Erlangen der unitären Matrix U, (2) Vormultiplizieren der empfangenen Symbole (dh den Vektor y) mit der unitären Matrix U H zum Vorsehen der wieder gewonnenen Symbole (dh den Vektor r) und (3) Entzerren der wieder gewonnenen Symbole um entzerrte Symbole zu erlangen. Include the following: (1) decomposing the estimated channel response matrix for obtaining the unitary matrix U, (2) pre-multiplying the received symbols (ie, the vector y) with the unitary matrix U H to provide the recovered symbols (ie, the vector r gain) and (3) equalizing the recovered symbols to equalized symbols.
  • [0128] [0128]
    Ein Empfangs-(RX)-Datenprozessor A receive (RX) data processor 762 762 demoduliert, deinterleaved bzw. entschachtelt und decodiert die entzerrten Symbole, um die gesendeten Verkehrsdaten wieder zu gewinnen. demodulated, deinterleaved and interleaved and decodes the equalized symbols to recover the traffic data sent back. Die Verarbeitung durch den RX MIMO-Prozessor The processing by RX MIMO processor 760 760 und den RX Datenprozessor and the RX data processor 762 762 ist komplementär zu jener, die entsprechend durch den TX MIMO-Prozessor is complementary to that, the instructed by the TX MIMO processor 720 720 und den TX Datenprozessor and the TX data processor 714 714 am Sendersystem at the transmitter system 710 710 durchgeführt worden ist. has been performed.
  • [0129] [0129]
    Der RX MIMO-Prozessor The RX MIMO processor 760 760 kann ferner eine Schätzung von der Kanal-Antwort-Matrix H für den MIMO-Kanal, die SNRs für die Übertragungskanäle usw. ableiten und diese Größen an einen Controller bzw. eine Steuereinrichtung may further include an estimate of the channel response matrix H for the MIMO channel, to derive the SNRs for the transmission channels, etc., and these quantities to a controller or a control means 770 770 liefern. . provide Der RX Datenprozessor The RX data processor 762 762 kann auch den Status von jedem empfangenen Rahmen oder Paket, eine oder mehrere andere Performance-Metriken, die eine Anzeige von den decodierten Ergebnissen liefern, und möglicherweise andere Information vorsehen. can also check the status of each received frame or packet, one or more other performance metrics that provide an indication of the decoded results, and possibly provide other information. Der Controller The controller 770 770 sammelt eine Kanalzustandsinformation (channel state information CSI), die alle oder einige von der Information aufweisen, die von dem RX MIMO-Prozessor collects channel state information (channel state information CSI), all or some of the information having received from the RX MIMO processor 760 760 und dem RX Datenprozessor and the RX data processor 762 762 empfangen worden ist. has been received. Die CSI wird dann durch einen TX Datenprozessor The CSI is then passed through a TX data processor 778 778 verarbeitet, durch einen Modulator processed by a modulator 780 780 moduliert, durch Sender modulated by the transmitter 754a 754a bis to 754r 754r konditioniert und zurück zum Sendersystem conditioned and back to the transmitter system 710 710 gesendet. sent.
  • [0130] [0130]
    An dem Sendersystem At the transmitter system 710 710 werden die modulierten Signale von dem Empfängersystem are the modulated signals from receiver system 750 750 durch Antennen by antennas 724 724 empfangen, durch Empfänger received by the addressee 722 722 konditioniert, durch einen Demodulator conditioned by a demodulator 740 740 demoduliert und durch einen RX Datenprozessor and demodulated by a RX data processor 742 742 verarbeitet, um die durch das Empfängersystem berichtete CSI wieder zu gewinnen. processed to gain reported by the receiver system CSI again. Die CSI wird dann an einen Controller The CSI is then sent to a controller 730 730 geliefert und genutzt zum Erzeugen von verschiedenen Steuerungen für den TX Datenprozessor delivered and used to generate various controls for TX data processor 714 714 und den TX MIMO-Prozessor and the TX MIMO processor 720 720 . ,
  • [0131] [0131]
    Die Controller The controller 730 730 und and 770 770 leiten bzw. weisen den Betrieb, und zwar an den Sender- bzw. Empfänger-Systemen. guide or direct the operation of, and indeed to the transmitter or receiver systems. Speicher Memory 732 732 und and 772 772 sehen Speicher vor für Programmcodes und Daten, die entsprechend durch die Controller see store front for program code and data corresponding to the controller 730 730 und and 770 770 genutzt werden. be used.
  • [0132] [0132]
    Zum Implementieren der oben beschriebenen Techniken zur Sendeleistungs-Zuweisung/Wiederzuweisung empfängt der Controller To implement the techniques described above for transmit power allocation / reallocation receives the controller 730 730 die CSI von dem Empfängersystem the CSI from the receiver system 750 750 , die die Kanal-Antwort-Matrix oder einige andere Information beinhalten kann, die beschreibend ist für die Charakteristika von dem MIMO-Kanal. , Which may include the channel response matrix or some other information that is descriptive of the characteristics of the MIMO channel. Der Controller The controller 730 730 weist dann die gesamte Sendeleistung an die Übertragungskanäle derart zu, dass überschüssige Sendeleistung von Übertragungskanälen, die in dem Sättigungsbereich betrieben werden, an andere Übertragungskanäle, die nicht in dem Sättigungsbereich sind, wieder zugewiesen bzw. erneut zugewiesen wird, und zwar wie oben beschrieben ist. Then, the total transmit power to the transmission channels to be such that excess transmit power of transmission channels operated in the saturation region, is again assigned to other transmission channels not in the saturation region and reassigned, and, although as described above. Die Sendeleistung P i , die an jeden Übertragungskanal zugewiesen ist, kann dann die Datenrate und das Codierungs- und Modulationsschema, das für jenen Übertragungskanal zu nutzen ist, bestimmen. The transmit power P i, which is assigned to each transmission channel may then be the data rate and the coding and modulation scheme is to be used for that transmission channel determined.
  • [0133] [0133]
    Verschiedene MIMO- und OFDM-Verarbeitungstechniken sowohl für die Sender- als auch Empfängersysteme sind im Detail in den folgenden Patentanmeldungen beschrieben, von denen alle an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden sind: Different MIMO and OFDM processing techniques for both the sender and receiver systems are described in detail in the following patent applications, of which are assigned to the assignee of the present invention all:
    • • US Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/993,087, Veröffentlichungsnummer • US Patent Application Serial No. 09 / 993.087, publication number US 2003/0125040 US 2003/0125040 mit dem Titel „Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System", eingereicht am 6. November 2001; entitled "Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System," filed on November 6, 2001;
    • • US Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/854,235, Veröffentlichungsnummer • US Patent Application Serial No. 09 / 854.235, publication number US 2003/0035491 US 2003/0035491 mit dem Titel „Method and Apparatus for Processing Data in a Multiple-Input Multiple- Output (MIMO) Communication System Utilizing Channel State Information", eingereicht am 11 Mai 2001; entitled "Method and Apparatus for Processing Data in a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System Utilizing Channel State Information," filed on 11 May 2001;
    • • US Patentanmeldung mit der Seriennummern 09/816,481, Veröffentlichungsnummer • US patent application serial number 09 / 816.481, publication number US 2002/0191703 US 2002/0191703 und and 09/956,449 09 / 956.449 Veröffentlichungsnummer Publication number US 2003/0003880 US 2003/0003880 , die beide den Titel tragen „Method and Apparatus for Utilizing Channel State Information in a Wireless Communication System" entsprechend eingereicht am 23. März 2001 und am 18. September 2001; und Both be entitled "Method and Apparatus for Utilizing Channel State Information in a Wireless Communication System" setting brought on 23 March 2001 and 18 September 2001; and
    • • US Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/017,308, Veröffentlichungsnummer • US Patent Application Serial No. 10 / 017,308, Publication No. US 2003/0108117 US 2003/0108117 mit dem Titel „Time-Domain Transmit and Receive Processing with Channel Eigenmode Decomposition for MIMO Systems", eingereicht am 7. Dezember 2001. entitled "Time-domain Transmit and Receive Processing with Channel eigenmode decomposition for MIMO Systems," filed on December 7 2,001th
  • [0134] [0134]
    Die hierin beschriebenen Sendeleistungs-Zuweisungs-/Wiederzuweisungstechniken können durch verschiedene Mittel implementiert werden. The described herein transmit power allocation / reallocation techniques can be implemented by various means. ZB können diese Techniken implementiert werden in Hardware, Software oder einer Kombination daraus. For example, these techniques may be implemented in hardware, software, or a combination thereof. Für eine Hardware-Implementierung können die zum Zuweisen/Wiederzuweisen von Sendeleistung an Übertragungskanäle genutzten Elemente implementiert werden innerhalb einer oder mehrerer Anwendungs-spezifischer integrierter Schaltungen (application specific integrated circuits (ASICs)), digitale Signal Prozessoren (digital signal processors, (DSPs)), digitale Signalverarbeitungseinrichtungen (digital signal processing devices (DSPDs)), programmierbare logische Einrichtungen (programmable logic devices (PLDs)), feldprogrammierbare Gatter-Arrays (FPGAs), Prozessoren, Controller, Micro-Controller, Microprozessoren, andere elektronische Einheiten, die ausgelegt sind zum Durchführen der hierin beschriebenen Funktionen oder einer Kombination davon. For a hardware implementation, the assigning / reassigning transmission power can be implemented on transmission channels used elements within one or more application specific integrated circuits (application specific integrated circuits (ASICs)), digital signal processors (digital signal processors (DSPs)) digital signal processing devices (digital signal processing devices (DSPDs)), programmable logic devices (programmable logic devices (PLDs)), field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, other electronic units designed for performing the functions described herein, or a combination thereof.
  • [0135] [0135]
    Für eine Software-Implementierung kann die Sendeleistungs-Zuweisung/Wiederzuweisung mit Modulen implementiert werden (z. B. Proze duren, Funktionen usw.), die die hierin beschriebenen Funktionen durchführen. For a software implementation, the transmit power allocation / reallocation can be implemented with modules (eg. As duren proze, functions, etc.) that perform the functions described herein. Die Software-Codes können in einer Speichereinheit (z. B. Speicher The software codes can be stored in a memory unit (e.g., memory B. 732 732 in in 7 7 ) gespeichert werden und durch einen Prozessor (z. B. Controller ) And stored by a processor (eg. As controller 730 730 ) ausgeführt werden. ) Are executed. Die Speichereinheit kann innerhalb des Prozessors oder außerhalb des Prozessors implementiert werden, wobei sie in letzterem Fall kommunikationsmäßig mit dem Prozessor über verschiedene Mittel gekoppelt sein kann, wie es in der Technik bekannt ist. The memory unit may be implemented within the processor or external to the processor, wherein it can be communicatively coupled in the latter case to the processor via various means as is known in the art.
  • [0136] [0136]
    Überschriften sind hierin nur zu Bezugnahme beinhaltet und um beim Lokalisieren bestimmter Abschnitte zu helfen. Headings are included herein for reference only, and to assist in locating certain sections. Diese Überschriften sind nicht gedacht, um den Umfang der darunter beschriebenen Konzepte zu beschränken und diese Konzepte können in anderen Abschnitten über die gesamte Spezifikation hinweg anwendbar sein. These headings are not intended to limit the scope of the concepts described below and these concepts can be applied across in other sections throughout the entire specification.
  • [0137] [0137]
    Die vorhergehende Beschreibung der offenbarten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, um es einem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung nachzuvollziehen oder zu nutzen. The foregoing description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled to understand the present invention or use. Verschiedene Modifikationen an diesen Ausführungsbeispielen werden Fachleuten unmittelbar klar sein und die hierin definierten generischen Prinzipien können auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in and defined herein generic principles can be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Somit ist nicht gedacht, dass die vorliegende Erfindung auf die hierin gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern sie soll im weitesten Umfang gewürdigt werden, der konsistent mit den angehängten Ansprüchen ist. Thus, it is not intended that the present invention be limited to the embodiments shown herein, but is to be accorded the widest scope consistent with the appended claims.
Classifications
International ClassificationH04W52/24, H04W24/00, H04W72/00, H04W52/26, H04B7/005, H04W52/34, H04W52/50
Cooperative ClassificationH04W52/241, H04B7/0443, H04W24/00, H04W72/00, H04W52/346, H04W52/267, H04W52/50
European ClassificationH04B7/04M3M3, H04W52/34N