Método y disposición para adaptar una transmisión multi-antena.

Método en un primer nodo (100) para adaptar una transmisión multi-antena a un segundo nodo (120) através de un canal inalámbrico (130),

presentando el canal inalámbrico (130) por lo menos tres entradas y por lomenos una salida, estando comprendidos el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) en un sistema (110) decomunicaciones inalámbricas, comprendiendo el método:

obtener (401) por lo menos un flujo continuo de símbolos,

determinar (403) una matriz de precodificación que tiene una estructura de producto, en donde la estructura deproducto se crea mediante la multiplicación de una matriz diagonal por bloques desde la izquierda con unamatriz unitaria de diagonalización por bloques,

precodificar (404) el por lo menos un flujo continuo de símbolos con la matriz de precodificación determinada, ytransmitir (405) el por lo menos un flujo continuo de símbolos precodificado, a través de un canal inalámbrico(130), al segundo nodo (120).

Método y disposición para adaptar una transmisión multi-antena

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método y una disposición en un primer nodo y a un método y una disposición en un segundo nodo. En particular, se refiere a la adaptación de una transmisión multi-antena del primer nodo al segundo nodo a través de un canal inalámbrico.

Antecedentes El uso de múltiples antenas en un transmisor y/o un receptor de un nodo en un sistema de comunicaciones inalámbricas puede potenciar significativamente la capacidad y la cobertura del sistema de comunicaciones inalámbricas. Dichos sistemas de Múltiples Entradas Múltiples Salidas (MIMO) aprovechan la dimensión espacial del canal de comunicaciones para mejorar el rendimiento, por ejemplo, transmitiendo varias señales paralelas portadoras de información, lo cual se denomina multiplexado espacial. Adaptando la transmisión a las condiciones actuales de los canales, se pueden lograr ganancias adicionales significativas. Una forma de adaptación es ajustar dinámicamente, de un Intervalo de Tiempo de Transmisión (TTI) a otro, el número de señales portadoras de información transmitidas simultáneamente, según lo que pueda soportar el canal. A esto se le hace referencia comúnmente como adaptación al rango de transmisión. La precodificación es otra forma relacionada de adaptación en la que las fases y amplitudes de las señales antes mencionadas se ajustan para adecuarse mejor a las propiedades actuales de los canales. La conformación de haz clásica es un caso especial de precodificación en el cual se ajusta la fase de una señal portadora de información en cada antena de transmisión, de manera que todas las señales transmitidas se suman constructivamente en el receptor. El uso de la precodificación se puede ver en el documento WO 2006/049417.

Las señales forman una señal de valor vectorial, y el ajuste se puede considerar como una multiplicación por una matriz de precodificación. La matriz de precodificación se selecciona basándose en información sobre las propiedades del canal. Un planteamiento común es seleccionar la matriz de precodificación a partir de un conjunto finito y contable, el denominado libro de códigos. Dicha precodificación basada en un libro de códigos es una parte integral de la normativa de Evolución a Largo Plazo (LTE) , y también habrá soporte para la misma en MIMO para el Acceso por Paquetes de Enlace Descendente de Alta Velocidad (HSDPA) en el Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha (WCDMA) . En este caso, el receptor (por ejemplo, Equipo de Usuario, UE) típicamente evaluaría todas las matrices de precodificación diferentes en el libro de códigos y señalizaría al transmisor (por ejemplo, Nodo B) qué elemento se prefiere. A continuación, el transmisor usaría la información señalizada, al decidir qué matriz de precodificación aplicar. Puesto que es necesario señalizar índices del libro de códigos, y es necesario que el receptor seleccione un elemento adecuado del libro de códigos, es importante mantener el tamaño del libro de códigos lo más pequeño posible. Por otro lado, los libros de códigos más grandes garantizan que es posible encontrar una entrada que coincida con mayor fidelidad con las condiciones actuales del canal.

La precodificación basada en libros de códigos se puede considerar como una forma de cuantificación de canales. Alternativamente, pueden usarse métodos que calculen la matriz de precodificación sin recurrir a la cuantificación.

El objetivo fundamental del diseño de los libros de códigos de precodificación es mantener el tamaño del libro de códigos a un valor pequeño aunque todavía logrando un rendimiento lo más alto posible. Por lo tanto, el diseño de los elementos en el libro de códigos resulta crucial con el fin de lograr el rendimiento deseado.

Las diferentes configuraciones de las redes de antenas influyen en cómo deberían diseñarse los elementos de los libros de códigos. Muchas soluciones existentes se han diseñado teniendo en mente un desvanecimiento de canales sin correlación espacial y en donde cada coeficiente de los canales se desvanece con la misma potencia media. No obstante, un modelo de canales de este tipo no resulta suficientemente preciso cuando se usan redes de antenas con polarización cruzada. Consecuentemente, los diseños existentes no son adecuados para dicha configuración – una configuración de las antenas que en la práctica se considera importante.

Para entender por qué los diseños existentes personalizados para coeficientes de canales con igual potencia no son eficientes para una configuración de redes de antenas con polarización cruzada, considérese, para simplificar, un sistema MIMO de 2x2 en el cual tanto el transmisor como el receptor usan redes con polarización cruzada y las dos polarizaciones ortogonales están alineadas en el lado de transmisión y de recepción, por ejemplo, un par de antenas polarizadas vertical y horizontalmente a ambos lados del enlace. La matriz de canal MIMO tendrá entonces una carga pesada en la diagonal, lo cual significa que los elementos de la diagonal por norma general tendrán sustancialmente más potencia que los que están fuera de la diagonal, puesto que las polarizaciones vertical y horizontal por norma general están bastante bien separadas incluso después de haberse sometido al canal de radiocomunicaciones y llegar al receptor. Para un canal de este tipo, un libro de códigos apropiado de tamaño mínimo contiene los vectores unidad y la matriz identidad. Esto garantiza que cuando se efectúa una transmisión de un flujo continuo (transmisión de rango uno) , toda la potencia de transmisión se puede asignar a la antena con el canal fuerte y no se desperdicia potencia en la otra antena, que por norma general no podrá comunicar potencia significativa al receptor. La razón para esto último, es debido a la configuración con polarización cruzada conjuntamente con la selección de la transmisión de rango uno, lo cual significa que la matriz de canal tendrá típicamente solo un elemento con una potencia sustancialmente mayor que cero y ese elemento estará situado en la diagonal.

Por tanto, toda la potencia debería asignarse a la antena que se corresponde con el elemento de la diagonal, diferente de cero, antes mencionado. No obstante, para un diseño de un precodificador que busca un escenario con coeficientes de canal de igual potencia, esto típicamente no es así. Esto se garantiza por medio de una estructura diagonal del precodificador o una estructura de libro de códigos del precodificador. Para sistemas MIMO con más de dos antenas de transmisión (Tx) , resulta adecuada una estructura diagonal por bloques.

Como ya se ha mencionado, las redes de polarización cruzada con polarización vertical y horizontal en el transmisor tienden a dar como resultado conductos de transmisión bien separados, lo cual resulta atractivo para la transmisión MIMO de múltiples flujos continuos. Desde esta perspectiva, el uso común de redes con polarización cruzada de +45 grados no resulta tan atractivo, puesto que las transmisiones de las dos polarizaciones diferentes se mezclan en la polarización tanto vertical como horizontal. Esto, potencialmente, hace que aumente la interferencia entre flujos continuos y, por lo tanto, perjudica al rendimiento MIMO. De este modo, una estructura diagonal por bloques de precodificación no está optimizada para el caso de polarización cruzada de +-45, la cual es una configuración muy común en los despliegues existentes.

Otro problema con una estructura diagonal por bloques es que la misma conduce a problemas de desequilibrio de potencia entre los Amplificadores de Potencia (PAs) . No todos los PAs funcionan a potencia completa a no ser que se use la agrupación (pooling) de PAs, de manera que la potencia entre los PAs pueda ser compartida. No obstante, la agrupación de PAs puede resultar complicada y cara, y en ocasiones ni siquiera es posible.

En la práctica, el grado de separación entre la polarización horizontal y vertical puede variar y, por lo tanto, hacer que aumente la interferencia entre flujos continuos si el esquema MIMO se basa meramente en la polarización para separar los flujos continuos. Esto significa también que puede que no sea deseable un precodificador que sea puramente de estructura diagonal por bloques. De hecho puede resultar apropiada una mezcla de elementos diagonales por bloques y otros elementos. Esto conduce en general a un problema de desequilibrio de potencia en los amplificadores, y debido a la mezcla de elementos diagonales por bloques y que no son diagonales por bloques, las técnicas existentes para la agrupación de PAs ya no son útiles.

Sumario El problema objetivo... [Seguir leyendo]

1. Método en un primer nodo (100) para adaptar una transmisión multi-antena a un segundo nodo (120) a través de un canal inalámbrico (130) , presentando el canal inalámbrico (130) por lo menos tres entradas y por lo menos una salida, estando comprendidos el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) en un sistema (110) de comunicaciones inalámbricas, comprendiendo el método:

obtener (401) por lo menos un flujo continuo de símbolos,

determinar (403) una matriz de precodificación que tiene una estructura de producto, en donde la estructura de producto se crea mediante la multiplicación de una matriz diagonal por bloques desde la izquierda con una matriz unitaria de diagonalización por bloques,

precodificar (404) el por lo menos un flujo continuo de símbolos con la matriz de precodificación determinada, y

transmitir (405) el por lo menos un flujo continuo de símbolos precodificado, a través de un canal inalámbrico (130) , al segundo nodo (120) .

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicha matriz unitaria de diagonalización por bloques es una matriz unitaria de diagonalización por bloques de 45 grados.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la etapa de determinar (403) una matriz de precodificación se realiza seleccionando la matriz de precodificación que tiene una estructura de producto, en donde la estructura de producto se crea por medio de la multiplicación de una matriz diagonal por bloques desde la izquierda con una matriz unitaria de diagonalización por bloques, a partir de un libro (180, 190) de códigos de precodificación que comprende elementos de precodificación, en donde por lo menos la mitad de los elementos de precodificación en el libro (180, 190) de códigos de precodificación presenta dicha estructura de producto.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la matriz unitaria de diagonalización por bloques es equivalente a 5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la matriz unitaria de diagonalización por 25 bloques es equivalente a

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende la etapa adicional de:

recibir (402) información de canal del segundo nodo (120) , y en donde la etapa de determinar (403) la matriz de precodificación se realiza basándose en la información de canal recibida desde el segundo nodo (120) .

7. Método en un segundo nodo (120) para recibir una transmisión multi-antena desde un primer nodo (100) a través de un canal inalámbrico (130) , presentando el canal inalámbrico (130) por lo menos tres entradas y por lo menos una salida, estando comprendidos el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) en un sistema (110) de comunicaciones inalámbricas, comprendiendo el método:

recibir (603) una transmisión correspondiente a por lo menos un flujo continuo de símbolos a través de un canal

inalámbrico (130) transportado desde el primer nodo (100) , precodificándose dicho por lo menos un flujo continuo de símbolos con una matriz de precodificación que presenta una estructura de producto creada mediante la multiplicación desde la izquierda, de una matriz diagonal por bloques con una matriz unitaria de diagonalización por bloques; y

demodular el por lo menos un flujo continuo de símbolos.

8. Método según la reivindicación 7, en el que dicha matriz unitaria de diagonalización por bloques es una matriz unitaria de diagonalización por bloques de 45 grados.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que dicha matriz de precodificación está

comprendida en un libro de códigos de precodificación de tamaño finito, en donde por lo menos la mitad de los elementos de precodificación en el libro de códigos de precodificación presenta dicha estructura de producto.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que la matriz unitaria de diagonalización por bloques es equivalente a

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que la matriz unitaria de diagonalización por bloques es equivalente a

12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, que comprende además la etapa de

transportar (602) información de canal al primer nodo (100) , siendo usada dicha información de canal por el primer nodo (100) como base para determinar la matriz de precodificación con la cual se precodifica el por lo menos un flujo continuo de símbolos recibido.

13. Disposición (500) en un primer nodo (100) , para adaptar una transmisión multi-antena a un segundo nodo (120) a través de un canal inalámbrico (130) , presentando el canal inalámbrico (130) por lo menos tres entradas y

por lo menos una salida, estando comprendidos el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) en un sistema (110) de comunicaciones inalámbricas, comprendiendo la disposición del primer nodo:

una unidad (510) de obtención configurada para obtener por lo menos un flujo continuo de símbolos,

una unidad (520) de determinación configurada para determinar una matriz de precodificación que tiene una estructura de producto, en donde la estructura de producto se crea mediante la multiplicación de una matriz

diagonal por bloques desde la izquierda con una matriz unitaria de diagonalización por bloques,

una unidad (530) de precodificación configurada para precodificar el por lo menos un flujo continuo de símbolos con la matriz de precodificación determinada, y

una unidad (540) de transmisión configurada para transmitir el por lo menos un flujo continuo de símbolos precodificado, a través de un canal inalámbrico, al segundo nodo (120) .

14. Disposición (700) en un segundo nodo (120) , para recibir una transmisión multi-antena desde un primer nodo (100) a través de un canal inalámbrico (130) , presentando el canal inalámbrico (130) por lo menos tres entradas y por lo menos una salida, estando comprendidos el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) en un sistema (110) de comunicaciones inalámbricas, comprendiendo la disposición (700) del segundo nodo:

una unidad (710) de recepción configurada para recibir una transmisión correspondiente a por lo menos un flujo continuo de símbolos a través de un canal inalámbrico transportado desde el primer nodo (100) , precodificándose dicho por lo menos un flujo continuo de símbolos con una matriz de precodificación que presenta una estructura de producto creada mediante la multiplicación desde la izquierda, de una matriz diagonal por bloques con una matriz unitaria de diagonalización por bloques; y

una unidad (172) de demodulación decodificación configurada para demodular el por lo menos un flujo continuo 35 de símbolos.