Control de tarifa unitaria por usuario

El control de tasa unitaria por usuario ( PU2RC ) es un esquema MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas) multiusuario . ^{PU2RC utiliza tanto precodificación de transmisión como programación multiusuario. De esta forma, la capacidad}de la red ^se incrementa aún más en comparación con la del esquema MIMO de un solo usuario.

Tecnologías de base: Inicialmente, se desarrolló un sistema MIMO de usuario único para mejorar la eficiencia espectral de los enlaces de transmisión inalámbrica punto a punto. Posteriormente, se desarrolló un sistema MIMO multiusuario para sistemas celulares, donde la estación base se comunica simultáneamente con varios usuarios.
Principio: El concepto de Control de Tasa Unitaria por Usuario (PU ² RC) fue propuesto en la patente estadounidense n.° 7,324,480, Aparato y método de comunicación móvil que incluye estación base y estación móvil con múltiples antenas, por James S. Kim, Kwang Bok Lee, Kiho Kim y Changsoon Park.

Recientemente, el protocolo PU ² RC ha sido adoptado en la documentación de descripción del sistema (SDD) IEEE 802.16m y el concepto de este esquema se incluyó en el estándar LTE de 3GPP .

Tecnología

El control de tasa unitaria por usuario (PU ² RC) es una solución MIMO multiusuario práctica . PU ² RC permite que una estación base transmita diferentes flujos de datos a múltiples usuarios simultáneamente. La estación base selecciona a los usuarios objetivo entre los usuarios candidatos basándose en la información proporcionada por estos. Los datos de transmisión se multiplican por una matriz de precodificación seleccionada de un conjunto de matrices predefinidas antes de la transmisión. La selección de la matriz de precodificación se determina en función de la información proporcionada por los usuarios. La selección tanto de los usuarios objetivo como de la matriz de precodificación, según la información proporcionada por los móviles, permite utilizar la diversidad multiusuario y la multiplexación de datos al mismo tiempo. Además, el uso de matrices de precodificación predefinidas reduce la sobrecarga de retroalimentación de los usuarios a la estación base. Las matrices de precodificación utilizadas en este esquema son unitarias. El uso de matrices de precodificación unitarias facilita la estimación de la interferencia de los datos de otros usuarios hacia el usuario no deseado.

Descripción matemática

El funcionamiento del circuito integrado PU ² RC se describe matemáticamente para los lados del transmisor y del receptor, respectivamente.

Estación base

Se supone que la estación base emplea $N_{t}$ antenas de transmisión. La $N_{t}\times 1$ El vector de señal de transmisión viene dado por

\mathbf {x} =\sum _{i=1}^{K}\mathbf {w} _{i}P_{i}s_{i}

dónde $\mathbf {w} _ {i}$ es el $N_{t}\times 1$ Vector de precodificación lineal. PU ² RC genera $\mathbf {w} _ {i}$ Con base en la información de estado del canal finito recibida, que se envía a la estación base desde el equipo de usuario (UE) a través de la señalización de retroalimentación de enlace ascendente. La señal de retroalimentación consiste en un índice en una tabla de búsqueda de un libro de códigos de precodificación.

Lado del receptor

Cada receptor tiene una matriz de antenas receptoras con $N_{r}$ elementos. El vector de señal recibida en el usuario $k(=1,2,\ldots ,K)$ se modela de la siguiente manera:

\mathbf {y} _{k}=\mathbf {H} _{k}\mathbf {x} +\mathbf {n} _{k}

dónde $\mathbf {y} _ {k}$ y $\mathbf {n} _ {k}$ son los $N_{r}\times 1$ Símbolo recibido y ruido, respectivamente, y $\mathbf {H} _{k}$ es el $N_{r}\times N_{t}$ matriz con los coeficientes del canal.

Rendimiento de procesamiento

La figura ilustra la ventaja de rendimiento de PU ² RC sobre el esquema convencional de usuario único y sin programación, suponiendo que el tamaño del libro de códigos es uno, es decir, $(G=1)$ Para conjuntos de códigos de mayor tamaño, el rendimiento puede ser superior al del conjunto de códigos de tamaño unitario. Gracias a la programación multiusuario basada en conjuntos de códigos, PU ² RC supera al esquema convencional de un solo usuario y al esquema sin programación cuando el número de usuarios es mayor que uno. Cabe destacar que el rendimiento mostrado en la figura para ambos sistemas se obtuvo asumiendo un receptor lineal.

Véase también

Comunicaciones de entrada múltiple y salida múltiple
MIMO multiusuario como tecnología de comunicación MIMO avanzada.
Precodificación
Multiplexación espacial

Referencias

James S. Kim, KB Lee, et al., Aparato y método de comunicación móvil que incluye estación base y estación móvil con múltiples antenas, US PTO 7,324,480
SJ Kim, HJ Kim, CS Park y KB Lee, "Sobre el rendimiento de los sistemas MIMO multiusuario en WCDMA/HSDPA: formación de haces, retroalimentación y diversidad de usuarios", IEICE Transactions on Communications, vol. E98-B, n.º 8, págs. 2161–2169, agosto de 2006.
3GPP TSG RAN WG1#31 R1-030354, Control de velocidad y usuario de flujo de base unitaria (PU2RC), 3GPP TSG-R1-030354, Tokio, 18-21 de febrero de 2003. (Véase también R1-030130)
Samsung, SNU, "MIMO de enlace descendente para EUTRA", en 3GPP TSG RAN WG1 # 44/R1-060335
Esquema MIMO multiusuario para HSDPA 3GPP mejorado
Kim, JS, Hojin Kim, Yongxing Zhou, Jianjun Li, '`Sistema MIMO multiusuario multimodo con retroalimentación de tasa finita , IEEE Wireless Communication Systems, 2006. ISWCS '06. 3er Simposio Internacional, 6-8 de septiembre de 2006
RW Heath, Jr., M. Airy y AJ Paulraj, "Diversidad multiusuario para sistemas inalámbricos MIMO con receptores lineales", Actas de la Conferencia IEEE Asilomar sobre señales, sistemas y computadoras, págs. 1194-1199, vol. 2, Pacific Grove, California, 4-7 de noviembre de 2001.
A. Kogiantis y L. Ozarow, "Datos de paquetes de mejor esfuerzo de enlace descendente con múltiples antenas", ICC'03, Volumen 1, 11–15 de mayo de 2003 Página(s):715 – 719.
KK Wong, RD Murch y KB Letaief, "Mejora del rendimiento de los sistemas de comunicación inalámbrica MIMO multiusuario", IEEE Transactions on Communications, vol. 50, n.º 12, diciembre de 2002, págs. 1960-1970.
Beneficios adicionales de la definición revisada de CQI para TxAA, 3GPP TSG-R1-030130, San Diego, 7-10 de enero de 2003.

Lecturas adicionales

D. Gesbert, M. Kountouris, R. W. Heath Jr., C. B. Chae, T. Sälzer, De las comunicaciones de un solo usuario a las comunicaciones multiusuario: un cambio de paradigma MIMO
V. Pobre, Sistemas MIMO multiusuario
Dr. Jacob Sharony, "Introducción a MIMO inalámbrico: teoría y aplicaciones", IEEE LI, 15 de noviembre de 2006
Daniel W. Bliss, Keith W. Forsythe y Amanda M. Chan, Comunicación inalámbrica MIMO, VOLUMEN 15, NÚMERO 1, 2005, REVISTA DEL LABORATORIO LINCOLN