APARATO Y PROCEDIMIENTO PARA LA FORMACIÓN DE HACES EN UN ENTORNO 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 procedimiento para mejorar la formación de las señales transmitidas y el procesamiento de las señales recibidas mediante la 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 cambiante. 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 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 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 matriz de antena 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 matriz 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 matriz 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 matriz 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 matriz 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. 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 2 E00928315 09-01-2012   patente US No. 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. 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 de ponderaciones puede ser degradada significativamente desde que se determinó el conjunto. El documento EP0899894 divulga un receptor de antena inteligente y un procedimiento de recepción de la señal en un sistema de comunicación CDMA. Señales de radio recibidas, respectivamente, a través de una... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento en un sistema de antenas de matriz adaptativa (103) conectado a uno o más transceptores de un sistema de comunicación inalámbrica, comprendiendo el procedimiento: determinar ponderaciones recibidas iniciales aplicadas a las ráfagas de señal recibidas del sistema de antenas de matriz adaptativa (103), y las ponderaciones iniciales de transmisión aplicadas a las ráfagas de señal transmitidas del sistema de antenas de matriz adaptativa (103), en el que la determinación de las ponderaciones iniciales de transmisión y/o las ponderaciones iniciales de recepción se basa, al menos en parte, en datos primarios Z1 obtenidos a partir de una primera ráfaga de señales de las ráfagas de señal recibidas, en el que los datos de formación conocidos y/o un período de silencio conocido ha sido procesado y extraído de la primera ráfaga de señal, y proporcionar una actualización de las ponderaciones de transmisión iniciales y/o las ponderaciones inicial de recepción, incluyendo la determinación de las ponderaciones de actualización basadas en una combinación de los datos primarios Z1 y datos secundarios Z2 obtenidos a partir de una segunda ráfaga de señal de las ráfagas de señal recibidas, la segunda ráfaga de señal recibida después de la primera ráfaga de señal, en el que la determinación de las ponderaciones de actualización se basa en la primera ráfaga de señal que es la más reciente de las ráfagas de señal recibidas para determinar que no está corrompida, y en el que las ponderaciones de actualización se utilizan para modificar la formación de haces de antena y las características de formación de reflexiones del sistema de antenas de matriz adaptativa (103) para adaptarse a las diferencias en la localización, el número y/o el movimiento de los transmisores de interferencia, produciéndose las diferencias en el tiempo entre la primera ráfaga de señal y la segunda ráfaga de señal. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, que también comprende: aplicar las ponderaciones de actualización para el procesamiento de una o más de las ráfagas de señal recibidas y las ráfagas de señal transmitidas, recibidas o transmitidas a través del uno o más transceptores del sistema de comunicación inalámbrica. 3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las ponderaciones de actualización comprenden un conjunto de ponderaciones para las antenas conectadas en el sistema de antenas de matriz adaptativa (103), el conjunto de ponderaciones aplicadas selectivamente a una o más de las ráfagas de señal recibidas, recibidas a través del sistema de antenas de matriz adaptativa (103) o aplicadas de forma selectiva a una o más de las ráfagas de señales transmitidas, transmitidas a través del sistema de antenas de matriz adaptativa (103). 4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el conjunto de ponderaciones modifica uno o más de una amplitud y/o una característica de fase de una o más de las ráfagas de señal recibidas y/o una o más de las ráfagas de señal transmitidas, transmitidas o recibidas a través del sistema de antenas de matriz adaptativa (143). 5. Procedimiento según la reivindicación 1, que también comprende además: refinar de iterativa las ponderaciones de actualización utilizando datos secundarios Z2 a través de nuevas ráfagas de señal recibidas más tarde, para las cuales no está disponible información característica, que incluye datos de formación conocidos y/o un período de silencio conocido. 6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la determinación de las ponderaciones de transmisión iniciales y/o las ponderaciones de recepción iniciales comprende: emplear una o más técnicas de procesamiento lineal espacial, procesamiento espacio-temporal, y procesamiento no lineal. 7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la determinación de las ponderaciones de transmisión iniciales y/o las ponderaciones de recepción iniciales comprende: combinar selectivamente los datos primarios Z1 con una estimación de la información característica de los datos primarios Z1 para desarrollar las ponderaciones de transmisión iniciales y/o las ponderaciones de recepción iniciales. 8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la estimación de la información característica incluye una estimación de la covarianza de los datos primarios Z1. 9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la estimación de la covarianza se representa mediante una estimación de covarianza de ruido más de interferencia más señal, y en el que la estimación de la covarianza para obtener la estimación de la covarianza incluye el uso de un estimador de covarianza de ruido más interferencia que estima la covarianza de ruido más interferencia sobre la base de datos primarios Z1 y sobre una señal de referencia que corresponde a los datos de formación conocidos y/o al período de silencio conocido procesado y extraído de las ráfagas de señal recibidas. 10. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la estimación de la información característica se desarrolla utilizando un algoritmo de Viterbi con métricas de rama. 23 E00928315 09-01-2012   11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la provisión de la actualización para las ponderaciones de transmisión iniciales y/o las ponderaciones de recepción iniciales comprende: inyectar una señal adicional sobre la base de los datos secundarios Z2 en una de las ráfagas de señal recibidas, formando así una señal inyectada que tiene la forma de Z1 + ßZ2, teniendo así la señal inyectada componentes de interferencia y componentes deseados de un transmisor de usuarios remotos que ha originado la ráfaga de la señal recibida, y en el que ß representa un parámetro ajustable. 12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que una cantidad de datos secundarios Z2 aplicada, que forma así la señal inyectada en forma de Z1 + ßZ2 se corresponde con el parámetro ajustable definido por ß. 13. Aparato para su uso en un sistema de antena de matriz adaptativa (103) conectado a uno o más transceptores de un sistema de comunicación inalámbrica, comprendiendo el aparato: un ordenador de estrategia (619) dispuesto para determinar las ponderaciones de recepción iniciales aplicadas a las señales de enlace ascendente recibidas y las ponderaciones de transmisión iniciales se aplican a las señales de enlace descendente transmitidas basadas, al menos en parte, en datos primarios Z1 obtenidos a partir de una primera ráfaga de señal de las ráfagas de señal recibidas, en el que los datos de formación conocidos y/o un período de silencio conocido se ha procesado y extraído de la primera ráfaga de señal; el ordenador de estrategia (619) dispuesto para proporcionar también una actualización de las ponderaciones de transmisión iniciales y/o las ponderaciones de recepción iniciales, en el que el ordenador de estrategia está dispuesto para determinar ponderaciones de actualización basadas en una combinación de datos primarios Z1 y datos secundarios Z2 obtenidos a partir de una señal de enlace ascendente recibida después de la primera ráfaga de señal, en el que la determinación de las ponderaciones de actualización se basa en la primera ráfaga de señal, que es la más reciente de las ráfagas de señal recibidas para determinar que no está corrompida; un combinador (607) dispuesto para recibir los datos primarios Z1 y para formar una señal inyectada que tiene una combinación de componentes de interferencia y componentes deseados desde un transmisor de usuarios remotos mediante la combinación de los datos primarios Z1, y los datos secundarios Z2 en la señal inyectada, en el que la señal inyectada tiene en cuenta las diferencias en una localización, un número y/o un movimiento de los transmisores de interferencia, produciéndose las diferencias en el tiempo entre las ráfagas de señal recibidas y la señal de enlace ascendente, y un procesador de señal (609) dispuesto, en respuesta al combinador, para aplicar la actualización de las ponderaciones a las señales de enlace ascendente recibidas, recibidas mediante el sistema de antenas de matriz adaptativa (103) y/o para aplicar la actualización de las ponderaciones a las señales de enlace descendente transmitidas, transmitidas mediante el sistema de antenas de matriz adaptativa (103), utilizando la señal inyectada formada. 14. Aparato según la reivindicación 13, en el que el ordenador de estrategia (619) está dispuesto a modificar selectivamente una o más características de señal de las señales de enlace ascendente recibidas y/o las señales de enlace descendente transmitidas a una o más antenas del sistema de antenas de matriz adaptativa (103). 15. Aparato según la reivindicación 14, en el que el ordenador de estrategia (619) está dispuesto para utilizar las ponderaciones de actualización para modificar selectivamente una o más de una amplitud y/o característica de fase de las señales de enlace ascendente recibidas y/o la señal de enlace descendente transmitida, recibida o transmitido mediante cada antena del sistema de antenas de matriz adaptativa (103). 16. Aparato según la reivindicación 13, en el que el aparato está configurado para ser utilizado mediante una unidad de suscriptores de comunicación inalámbrica. 17. Aparato según la reivindicación 13, en el que el aparato está configurado para ser utilizado mediante una estación base de comunicación inalámbrica. 18. Aparato según la reivindicación 13, en el que el procesador de señal (609) está dispuesto para implementar un procesamiento de lineal espacial o espacio-temporal convencional para generar ponderaciones de recepción iniciales y/o ponderaciones de transmisión iniciales. 19. Aparato según la reivindicación 13, en el que el procesador de señal está configurado para utilizar un generador de estrategia no lineal para generar las ponderaciones de recepción iniciales y/o las ponderaciones de transmisión iniciales. 24 E00928315 09-01-2012   E00928315 09-01-2012   26 E00928315 09-01-2012   27 E00928315 09-01-2012   28 E00928315 09-01-2012   29 E00928315 09-01-2012   E00928315 09-01-2012