Aparato y procedimiento para la formación de haces en un entorno de interferencias variables.

Procedimiento en una unidad remota, comprendiendo el procedimiento:

transmitir, a través de un canal, una primera señal a un sistema de antenas en red adaptativas (103), en el que laprimera señal forma unos datos primarios (figura 3), y en el que la primera señal también forma una señal dereferencia (figura 4), que permite que el sistema de antenas en red adaptativas (103) analice la señal dereferencia y, en base al análisis de la señal de referencia, establezca un conjunto de ponderaciones detransmisión y de recepción para comunicarse con la unidad remota;

transmitir, a través del canal, una segunda señal (figura 5) al sistema de antenas en red adaptativas (103) para elque una señal de referencia no está disponible;

y recibir, a través del canal, una señal de enlace descendente desde el sistema de antenas en red adaptativas(103), en el que la señal de enlace descendente incorpora ponderaciones de transmisión y de recepciónactualizadas para comunicarse con la unidad remota, derivándose las ponderaciones de transmisión y derecepción actualizadas mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) en base a datos primarios Z1derivados mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) a partir de la primera señal, y basándosetambién en datos secundarios Z2 derivados del sistema de antenas en red adaptativas (103) a partir de lasegunda señal, aplicándose las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para su comunicacióncon la unidad remota a la señal de enlace descendente mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103)para modificar la formación de haces de antena y las características de formación de ceros de una red deelementos de antena del sistema de antenas en red adaptativas (103) para tener en cuenta una presencia de unentorno de interferencias variables.

Aparato y procedimiento para la formación de haces en un entorno de interferencias variables Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de los sistemas de comunicación inalámbrica y, más específicamente, a un aparato y a un procedimiento para mejorar la formación de las señales transmitidas y el procesamiento de las señales recibidas mediante la provisión de una unidad para su uso con un procedimiento de alteración de las características de conformación del haz de los elementos de la antena en una estación de comunicación receptora o transmisora que incluye una serie de elementos de antena para tener en cuenta un entorno de interferencia variable.

Antecedentes El procesamiento de antenas inteligentes adaptativas se puede utilizar en una estación de comunicación (por ejemplo, una estación base) equipada con antenas múltiples para o bien rechazar cualquier interferencia en la comunicación a partir de una unidad del abonado a la estación de comunicación (es decir, en el enlace ascendente)

o bien para suministrar energía de una forma espacial o espacio-temporalmente selectivas en la comunicación desde la estación de comunicación a una unidad de abonado (es decir, en el enlace descendente) . Los sistemas de comunicaciones de antena inteligente pueden usar el procesamiento espacial lineal, como parte del procesamiento de antena inteligente adaptativa de las señales recibidas durante las comunicaciones de enlace ascendente. En esta situación, se aplican ajustes de amplitud y fase, por lo general en banda base, para cada una de las señales recibidas en los elementos de la red de antenas para seleccionar (es decir, preferentemente recibir) las señales de interés a la vez que reduce al mínimo cualquier señal o ruido no de interés (es decir, interferencia) . Este ajuste de amplitud y fase puede ser descrito mediante una ponderación evaluada compleja, la ponderación de recepción, y las ponderaciones de recepción para todos los elementos de la red pueden ser descritas mediante un vector valuado complejo, el vector de ponderación de recepción.

Del mismo modo, la señal de enlace descendente transmitida desde la estación base a los receptores remotos puede estar formado por el ajuste, por lo general, pero no necesariamente en banda base, de la amplitud y la fase de las señales que se transmiten por cada una de las antenas de la red de antenas. Tal control de amplitud y fase puede ser descrito por una ponderación valorada compleja, la ponderación de transmisión, y las ponderaciones para todos los elementos de la red mediante un vector valorado complejo, el vector de ponderaciones de transmisión. En algunos sistemas, las ponderaciones de recepción (y/o de transmisión) incluyen términos temporales de procesamiento, y en tales casos, las ponderaciones de recepción (y/o de transmisión) pueden ser funciones de la frecuencia y se aplican en el dominio de la frecuencia o, equivalentemente, funciones de tiempo aplicadas en forma de núcleos de convolución. Por otra parte, cada núcleo de convolución puede en sí ser descrito por un conjunto de números complejos, por lo que el vector de núcleos de convolución puede ser re-escrito como un vector de ponderación valorado complejo, que, para el caso de la existencia de M antenas y teniendo cada núcleo K entradas, sería un vector de KM entradas.

El entorno RF en el que la estación base está en funcionamiento (es decir, el número y ubicación de los usuarios de los sistemas de comunicación y fuentes de interferencia, el medio ambiente físico de propagación y la condición de los sistemas de transmisión y de recepción) pueden cambiar de forma dinámica durante el uso del sistema de comunicación. En tal situación, un sistema de procesamiento de la antena inteligente adaptativa se puede utilizar para modificar las estrategias de procesamiento del sistema (por ejemplo, modificar las ponderaciones aplicadas) para formar el haz transmitido y el procesamiento de las señales recibidas para compensar los cambios. Esto proporciona un procedimiento de adaptación de la transmisión de la señal y las operaciones de procesamiento de la señal recibida para reflejar los cambios en el entorno operativo.

Una aproximación para modificar las características de procesamiento transmisión de señal y de señal recibida de un sistema de comunicación utiliza la transmisión de señales de formación con arco previamente conocido en el receptor. Al examinar la forma de los datos conocidos cuando ésta se recibe, el receptor puede estimar el usuario y las firmas de interferencia espacial o espacio-temporal. Esto es útil porque la estimación de la firma facilita el cálculo de las ponderaciones de enlace descendente y de enlace ascendente. La firma espacial recibida caracteriza la forma en que la red de la estación base recibe las señales de una unidad remota particular (por ejemplo, el abonado) en la ausencia de cualquier interferencia u otras unidades de abonado. La firma espacial de transmisión de un usuario en particular caracteriza la forma en que el usuario remoto recibe las señales desde la estación base en la ausencia de cualquier interferencia. Véase la patente US 5.592.490, titulada "SISTEMAS DE COMUNICACIÓN INALÁMBRICOS DE ALTA EFICIENCIA ESPECTRALMENTE EFICIENTES", de Barratt, et al., y la patente US 5.828.658, titulada "SISTEMAS DE COMUNICACIÓN INALÁMBRICA DE ALTA CAPACIDAD ESPECTRALMENTE EFICIENTES CON PROCESAMIENTO ESPACIO-TEMPORAL", de Ottersten, et al., estando cedidas ambas al cesionario de la presente invención.

Otro procedimiento para modificar las características de procesamiento de la señal de transmisión y la señal recibida de un sistema de comunicación se basa en la inserción de un período de silencio en una posición conocida en la señal transmitida. Esto es útil porque toda otra energía de señal recibida durante este intervalo se supone que

constituyen una interferencia y por lo tanto representa una característica del sistema operativo. Ver solicitud de patente US No. de serie 08/729, 387, titulada "PROCEDIMIENTO ADAPTATIVO PARA LA ASIGNACIÓN DE CANALES EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN CELULAR", de Yun, et al., del mismo titular que la presente invención.

El documento EP 0899894 describe el uso de ponderaciones en un sistema de antena inteligente.

De este modo, aproximaciones de secuencia de formación y período de silencio ambas implican la inserción de datos con una característica conocida en un conjunto de datos y luego observar la forma en que los datos conocidos (o la carencia de los mismos) aparece después de la propagación a través del entorno deseado. La diferencia entre la forma de los datos transmitidos y los datos recibidos conocidos se utiliza para estimar las características del entorno y mejorar el procesamiento de los datos recibidos desconocidos. Mientras que ambos enfoques son útiles, tienen desventajas significativas debido a que ambos procedimientos gastan ancho de banda espectral valioso en señales que no llevan datos reales. Además, los procedimientos son limitados, ya que sólo son fiables para identificar las interferencias que se superponen espectral o temporalmente con los datos de formación o el período de silencio.

Los llamados procedimientos "ciegos" también son conocidos y utilizados para mejorar la formación de las señales de transmisión y el procesamiento de las señales recibidas. Estos procedimientos utilizan una o más propiedades de la señal recibida, como un modelo de propagación geométrica, ciclo estacionalidad, de forma constante, o alfabeto finito para separar la señal del usuario deseada de la interferencia. Las señales resultantes y los parámetros estimados para las propiedades se utilizan para la formulación de estrategias de procesamiento de señales de enlace ascendente y descendente. Mientras que los procedimientos ciegos pueden responder con firmeza a los cambios en el entorno de interferencia, estos procedimientos tienen una alta carga computacional, la necesidad de una gran cantidad de datos sobre los que el entorno de interferencia permanece prácticamente constante, y el "problema de asociación." Este último problema implica decidir cuál de las formas de onda de comunicación presentes en los datos recibidos es la señal de interés y cuáles son producidas por fuentes de interferencia.

Los procedimientos ciegos para determinar la ponderación suelen ser iterativos. La velocidad de convergencia de cualquier procedimiento iterativo es por lo general dependiente de la calidad del valor inicial utilizado para las ponderaciones en el procedimiento iterativo. Un enfoque común es el uso de un valor de ponderaciones previamente determinado. En un entorno de interferencia que cambia rápidamente, la calidad de dicho juego... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento en una unidad remota, comprendiendo el procedimiento:

transmitir, a través de un canal, una primera señal a un sistema de antenas en red adaptativas (103) , en el que la primera señal forma unos datos primarios (figura 3) , y en el que la primera señal también forma una señal de referencia (figura 4) , que permite que el sistema de antenas en red adaptativas (103) analice la señal de referencia y, en base al análisis de la señal de referencia, establezca un conjunto de ponderaciones de transmisión y de recepción para comunicarse con la unidad remota; transmitir, a través del canal, una segunda señal (figura 5) al sistema de antenas en red adaptativas (103) para el que una señal de referencia no está disponible; y recibir, a través del canal, una señal de enlace descendente desde el sistema de antenas en red adaptativas (103) , en el que la señal de enlace descendente incorpora ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para comunicarse con la unidad remota, derivándose las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) en base a datos primarios Z1 derivados mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) a partir de la primera señal, y basándose también en datos secundarios Z2 derivados del sistema de antenas en red adaptativas (103) a partir de la segunda señal, aplicándose las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para su comunicación con la unidad remota a la señal de enlace descendente mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) para modificar la formación de haces de antena y las características de formación de ceros de una red de elementos de antena del sistema de antenas en red adaptativas (103) para tener en cuenta una presencia de un entorno de interferencias variables.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la señal de enlace descendente recibida por la unidad remota comprende una señal de inyección que tiene características de los datos primarios Z1 y de los datos secundarios Z2 inyectados en una única señal que tiene la forma de Z1 + Z2, comprendiendo la señal inyectada los componentes de interferencia y los componentes deseados.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que una cantidad de los datos secundarios Z2 inyectados en la única señal que tiene la forma de Z1 + Z2 se corresponde a un parámetro ajustable definido por .

4. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la señal de inyección combina al menos una estimación de una característica de los datos secundarios con al menos una estimación de una característica de los datos primarios, en el que la estimación de la característica de los datos primarios incluye una estimación de la covarianza de los datos primarios.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que la estimación de la covarianza se representa mediante una estimación de la covarianza de ruido más interferencia más señal.

6. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que la estimación de la característica de los datos primarios se desarrolla usando un algoritmo de Viterbi con métricas de ramidificaciónramificadas.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para su comunicación con la unidad remota aplicadas a la señal de enlace descendente mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) comprenden una modificación en una o más de una característica de amplitud y/o fase de la señal de enlace descendente en un elemento asociado del sistema de antenas en red adaptativas (103) .

8. Artículo de manufactura que comprende un medio accesible por máquina que incluye contenido que cuando se accede proporciona instrucciones para hacer que una unidad remota implemente un procedimiento que comprende:

transmitir, a través de un canal, una primera señal a un sistema de antenas en red adaptativas (103) , en el que la primera señal forma unos datos primarios (figura 3) , y en el que la primera señal también forma una señal de referencia (figura 4) , que permite que el sistema de antenas en red adaptativas (103) analice la señal de referencia y, en base al análisis de la señal de referencia, establezca un conjunto de ponderaciones de transmisión y de recepción para comunicarse con la unidad remota; transmitir, a través del canal, una segunda señal (figura 5) al sistema de antenas en red adaptativas (103) para el que una señal de referencia no está disponible; y recibir, a través del canal, una señal de enlace descendente desde el sistema de antenas en red adaptativas (103) , en el que la señal de enlace descendente incorpora ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para comunicarse con la unidad remota, derivándose las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) , incorporándose las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para su comunicación con la unidad remota a la señal de enlace descendente mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) para modificar la formación de haces de antena y las características de formación de ceros de una red de elementos de antena del sistema de antenas en red adaptativas (103) para tener en cuenta una presencia de un entorno de interferencias variables.

9. Artículo de manufactura que comprende el medio accesible por máquina según la reivindicación 8, en el que la señal de enlace descendente recibida por la unidad remota comprende una señal de inyección que tiene características de los datos primarios Z1 y de los datos secundarios Z2 inyectados en una única señal que tiene la

forma de Z1 + Z2, comprendiendo la señal inyectada componentes de interferencia y componentes deseados.

10. Artículo de manufactura que comprende el medio accesible por máquina según la reivindicación 9, en el que la señal de inyección combina al menos una estimación de una característica de los datos secundarios con al menos una estimación de una característica de los datos primarios, en el que la estimación de la característica de los datos primarios incluye una estimación de la covarianza de los datos primarios.

11. Artículo de manufactura que comprende el medio accesible por máquina según la reivindicación 8, en el que las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para su comunicación con la unidad remota aplicada a la señal de enlace descendente mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) comprende una modificación en una o más de una característica de amplitud y/o fase de la señal de enlace descendente en un elemento asociado del sistema de antenas en red adaptativas (103) .

12. Unidad remota inalámbrica, que comprende:

un transmisor para transmitir, a través de un canal, una primera señal a un sistema de antenas en red adaptativas (103) , en el que la primera señal forma unos datos primarios (figura 3) , y en el que la primera señal también forma una señal de referencia (figura 4) , que permite que el sistema de antenas en red adaptativas (103) analice la señal de referencia y, en base al análisis de la señal de referencia, establezca un conjunto de ponderaciones de transmisión y de recepción para su comunicación con la unidad remota inalámbrica; el transmisor para transmitir también, a través del canal, una segunda señal (figura 5) al sistema de antenas en red adaptativas (103) para el cual no está disponible una señal de referencia; y un receptor para recibir, a través del canal, una señal de enlace descendente desde el sistema de antenas en red adaptativas (103) , en el que la señal de enlace descendente recibida incorpora ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para comunicarse con la unidad remota inalámbrica, derivándose las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) en base a la primera señal y también en base a la segunda señal, en el que las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para comunicarse con la unidad remota inalámbrica se incorporan en la señal de enlace descendente mediante el sistema de antenas en red adaptativas (103) para alterar las características de formación de haces y de formación de ceros del sistema de antenas en red adaptativas (103) para tener en cuenta la presencia de un entorno de interferencias variables.

13. Unidad remota inalámbrica según la reivindicación 12, en el que la señal de enlace descendente recibida por la unidad remota inalámbrica comprende una señal de inyección que tiene característica de los datos primarios Z1 y de los datos secundarios Z2 inyectados en una única señal que tiene la forma de Z1 + Z2, comprendiendo la señal inyectada tanto componentes de interferencia como componentes deseados.

14. Unidad remota inalámbrica según la reivindicación 12, en el que las ponderaciones de transmisión y de recepción actualizadas para la comunicación con la unidad remota inalámbrica aplicada a la señal de enlace descendente por el sistema de antenas en red adaptativas (103) comprende una modificación a una o más de entre una característica de amplitud y/o fase de la señal de enlace descendente en un elemento asociado del sistema de antenas en red adaptativas (103) .