APARATO Y METODO PARA ESTIMACION DE CANAL EN UN SISTEMA DE COMUNICACION DE ACCESO INALAMBRICO DE BANDA ANCHA.

- Un aparato para la estimación de un canal en un sistema de comunicación de acceso inalámbrico de banda ancha,

BWA, que comprende: un dispositivo (306) de desmapeo de subportadora para extraer símbolos piloto en posiciones predeterminadas para una estimación de canal; y un selector (308) de factor de filtro para seleccionar un factor de filtro óptimo requerido para un filtrado de respuesta al impulso infinita, IIR, por trama, entre una serie de factores de filtro preclasificados, utilizando los símbolos piloto proporcionados desde el dispositivo (306) de desmapeo de subportadora, un estimador (310) de canal para adquirir valores de estimación de canal de subportadoras, a través del filtrado de respuesta al impulso infinita, IIR, utilizando los símbolos piloto proporcionados desde el dispositivo (306) de desmapeo de subportadora y el factor de filtro óptimo seleccionado, en el que el selector (308) del factor de filtro está adaptado para estimar un valor de estimación de canal de un preámbulo, para estimar un valor de estimación de canal de un primer símbolo aplicando el filtrado IIR utilizando símbolos tras el preámbulo con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, para medir un valor de acumulación de errores que acumula errores entre el preámbulo y el primer símbolo estimado para cada uno de los factores de filtro preclasificados, para medir un promedio móvil que promedia los valores de acumulación de errores durante un número predeterminado de tramas con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, y para proporcionar al estimador de canal un factor de filtro del promedio móvil mínimo entre los promedios móviles medidos, como factor de filtro óptimo

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un aparato y un método de estimación de canal en un sistema de comunicación de acceso inalámbrico de banda ancha (BWA, Broadband Wireless Access). Más en concreto, la presente invención se refiere a un aparato y un método para una estimación más precisa de un canal de tipo respuesta al impulso infinita (IIR, Infinite Impulse Response), mediante seleccionar un factor de filtro necesario en un receptor de un sistema de comunicación con multiplexado por división de frecuencias ortogonales (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Descripción de la Técnica Anterior

De acuerdo con un esquema OFDM, un transmisor modula por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK, Quadrature Phase Shift Key) o modula por modulación de amplitud en cuadratura (QAM, Quadrature Amplitude Modulation) información digital en el dominio de frecuencias, y convierte la información modulada en una señal en el dominio de tiempos utilizando una operación de transformada rápida inversa de Fourier (IFFT, Inverse Fast Fourier Transform). Al hacerlo, el transmisor envía típicamente una subportadora piloto entre un símbolo de preámbulo y una subportadora de datos, de manera que un receptor puede estimar fácilmente el canal. El receptor estima el canal para la subportadora de datos utilizando el símbolo de preámbulo y la subportadora piloto, y utiliza el valor estimado para la desmodulación.

Cuando se adopta un esquema OFDM en una comunicación móvil, el rendimiento de la recepción en el receptor depende principalmente de la precisión con la que el receptor estima el canal cambiante mientras se está desplazando.

Con referencia a la figura 1, se ilustra una estructura de trama en un esquema de acceso múltiple por división de frecuencias ortogonales (OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 802.16, del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers). La figura 1 describe un patrón de subportadoras de preámbulo y pilotos, de un enlace descendente en un intervalo inicial de una trama, en una estimación de canal cambiante mientras se está desplazando.

Con referencia a la figura 1, se ilustra una estructura de trama en un esquema de acceso múltiple por división de frecuencias ortogonales (OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 802.16, del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers). La figura 1 describe un patrón de subportadoras de preámbulo y pilotos de un enlace descendente, en un intervalo inicial de una trama en un sistema OFDMA convencional.

El enlace descendente del sistema OFDMA lleva tramas que incluyen, cada una, subportadoras preámbulo y piloto por trama, para el receptor. El receptor estima un canal de la subportadora de datos vecina utilizando la trama recibida, tal como se muestra en la figura 2.

La figura 2 es un diagrama de flujo de la estimación de canal en un aparato de estimación de canal convencional, en el sistema OFDMA. Tras la recepción de la trama, en la etapa 200 el aparato de estimación de canal convencional estima valores de estimación de canal para cada subportadora del índice de símbolo 0, interpolando subportadoras de preámbulo a lo largo de un eje de frecuencias, y estima valores de estimación de subportadora del símbolo vecino, utilizando una interpolación del eje temporal en la etapa 202.

En la etapa 202, el valor de estimación del canal de subportadora del índice de símbolo 1 correspondiente a la posición k de subportadora piloto del índice de símbolo 2, se calcula interpolando el valor de estimación del canal de subportadora del símbolo vecino a lo largo del eje temporal, en base a la ecuación (1).

**(Ver fórmula)**

En la ecuación (1), Hi(j) denota un valor de estimación de la subportadora jésima de un índice de símbolo i-ésimo.

Los valores de canal de las subportadoras del índice de símbolo 2 pueden obtenerse del mismo modo. Por consiguiente, la ecuación (1) puede generalizarse como sigue, es decir, el valor de estimación de la subportadora del índice de símbolo n correspondiente a la posición k de subportadora piloto del índice de símbolo n + 1, puede adquirirse interpolando el valor de estimación de subportadora del símbolo vecino, a lo largo del eje de tiempo, en base a la ecuación (2).

**(Ver fórmula)**

En la ecuación (2), Hi(j) denota un valor de estimación de la subportadora jésima de un índice de símbolo i-ésimo.

A continuación, el aparato de estimación de canal convencional estima el canal para cada subportadora del índice de símbolo, mediante aplicar la interpolación en el eje de frecuencias utilizando los valores de estimación de subportadora adquiridos utilizando los símbolos piloto y la interpolación en el eje temporal en la etapa 204, y determina en la etapa 206 si se ha estimado el canal hasta el final de la trama. Cuando en la etapa 206 no se ha completado la estimación de canal, el aparato de estimación de canal convencional vuelve a la etapa 202. En caso contrario, el aparato de estimación de canal convencional finaliza el proceso de la figura 2.

Sin embargo, de forma desventajosa, el método de estimación de canal de la figura 2 lleva a cabo las interpolaciones unidimensionales del eje temporal/de frecuencias sin considerar la condición del canal, y hace uso del valor de estimación del símbolo previo como preámbulo para la estimación de canal del símbolo siguiente, incluso cuando el cambio temporal del canal no es muy grande (por ejemplo, entorno de baja velocidad).

La solicitud de patente europea EP 1367790 propone un ecualizador OFDM mejorado que puede igualar una señal OFDM de acuerdo con un estado de un canal de transmisión, en el que se utiliza una unidad de estimación del estado del canal para estimar un estado de canal de acuerdo con variaciones de la magnitud de pilotos interpoladas en el eje temporal, y se utiliza una unidad de cálculo de promedio para calcular selectivamente un promedio de cada piloto interpolada en el eje temporal, en función de estado del canal.

Por consiguiente, existe la necesidad de un aparato mejorado y del método para la estimación de canal seleccionando un factor de filtro necesario cuando el receptor del sistema de comunicación BWA estima un canal de un tipo IIR adaptativo, lo que puede proporcionar un valor de estimación de canal mucho más preciso mediante adaptarse rápidamente al cambio del canal. RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Las realizaciones ejemplares de la presente invención tratan por lo menos los problemas y/o desventajas anteriores, y proporcionan por lo menos las ventajas descritas arriba. Por consiguiente, un aspecto de una realización ejemplar de la presente invención es proporcionar un aparato y un método de estimación de canal en un sistema de comunicación de acceso inalámbrico de banda ancha (BWA).

Otro aspecto de las realizaciones ejemplares de la presente invención es proporcionar un aparato y un método para estimar un canal utilizando un filtro de respuesta al impulso infinita (IIR) adaptativa, en un receptor de un sistema de comunicación BWA.

Otro aspecto de las realizaciones ejemplares de la presente invención es proporcionar un aparato y un método para estimar un canal, seleccionando un factor de filtro necesario para un canal IIR adaptativo en un receptor de un sistema de comunicación BWA.

Las realizaciones ejemplares anteriores se consiguen proporcionando un aparato para estimar un canal en un sistema de comunicación BWA, que incluye un dispositivo de desmapeo de subportadora para extraer símbolos piloto en posiciones predeterminadas para una estimación de canal, y un estimador de canal para adquirir valores de estimación de canal de subportadoras a través de un filtrado IIR, utilizando los símbolos piloto proporcionados por el dispositivo de desmapeo de subportadora y un factor de filtro predeterminado.

De acuerdo con un aspecto de realizaciones ejemplares de la presente invención, un método para la estimación de un canal en un sistema de comunicación BWA incluye la estimación de canales de subportadoras de preámbulo cuando se recibe una trama; la estimación de valores de estimación de subportadora de un símbolo vecino a través de una interpolación en el eje temporal; el filtrado IIR de las subportadoras estimadas a través de la interpolación en el eje temporal, utilizando un factor...

1. Un aparato para la estimación de un canal en un sistema de comunicación

de acceso inalámbrico de banda ancha, BWA, que comprende: un dispositivo (306) de desmapeo de subportadora para extraer símbolos piloto en posiciones predeterminadas para una estimación de canal; y un selector (308) de factor de filtro para seleccionar un factor de filtro óptimo requerido para un filtrado de respuesta al impulso infinita, IIR, por trama, entre una serie de factores de filtro preclasificados, utilizando los símbolos piloto proporcionados desde el dispositivo (306) de desmapeo de subportadora, un estimador (310) de canal para adquirir valores de estimación de canal de subportadoras, a través del filtrado de respuesta al impulso infinita, IIR, utilizando los símbolos piloto proporcionados desde el dispositivo (306) de desmapeo de subportadora y el factor de filtro óptimo seleccionado, en el que el selector (308) del factor de filtro está adaptado para estimar un valor de estimación de canal de un preámbulo, para estimar un valor de estimación de canal de un primer símbolo aplicando el filtrado IIR utilizando símbolos tras el preámbulo con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, para medir un valor de acumulación de errores que acumula errores entre el preámbulo y el primer símbolo estimado para cada uno de los factores de filtro preclasificados, para medir un promedio móvil que promedia los valores de acumulación de errores durante un número predeterminado de tramas con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, y para proporcionar al estimador de canal un factor de filtro del promedio móvil mínimo entre los promedios móviles medidos, como factor de filtro óptimo. 2. El aparato de la reivindicación 1, en el que el selector (308) del factor de

filtro está adaptado para estimar el valor de estimación de canal del primer símbolo,

utilizando los símbolos tras el preámbulo con respecto a cada uno de los factores de

filtro preclasificados, en función de la ecuación siguiente:

**(Ver fórmula)**

donde Hi(j) denota un valor de estimación de subportadora j-ésimo de un índice de

v

símbolo i-ésimo, Hi (j) denota un valor de estimación de canal filtrado en IIR para la subportadora j-ésima del índice de símbolo i-ésimo, y γj denota un factor de filtro jésimo de candidatos de factor de filtro clasificados.

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que el selector (308) del factor de filtro está adaptado para medir el valor de acumulación de errores, que acumula los errores entre el preámbulo y el primer símbolo estimado, con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, en función de la ecuación siguiente:

**(Ver fórmula)**

donde δj(n) denota un valor de acumulación de errores de una trama n-ésima cuando se utiliza el factor de filtro j-ésimo γj de los candidatos de factor de filtro clasificados, H0(k) denota un valor de estimación de canal para una subportadora k

ésima del preámbulo, y Hi j (k) denota un valor de estimación de canal para la subportadora k-ésima del primer símbolo.

4. El aparato de la reivindicación 3, en el que el selector (308) del factor de filtro está adaptado para acumular solamente errores correspondientes a posiciones de subportadora piloto del primer símbolo, con el fin de medir el valor de acumulación de errores que acumula los errores entre el preámbulo y el primer símbolo estimado, con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que el selector (308) del factor de filtro está adaptado para medir el promedio móvil, que promedia los valores de acumulación de errores durante un número predeterminado de tramas, con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, en función de la ecuación siguiente:

**(Ver fórmula)**

donde Δj denota un promedio móvil cuando se utiliza, entre los candidatos de factor de filtro clasificados, el factor de filtro j-ésimo γj, N denota un número de tramas recientes preestablecido para medir el promedio móvil, y δj(n) denota un valor de acumulación de errores de la trama n-ésima utilizando γj.

6. Un método para la estimación de un canal en un sistema de comunicación de acceso inalámbrico de banda ancha, BWA, comprendiendo el método las etapas

de: estimar canales de subportadoras de preámbulo (600, 700) cuando se recibe una trama; estimar valores de estimación de subportadora de un símbolo vecino a través de una interpolación (602) en el eje temporal; seleccionar un factor de filtro óptimo requerido para el filtrado IIR, entre una serie de factores de filtro preclasificados (604); realizar un filtrado de respuesta infinita al impulso, IIR, de las subportadoras estimadas a través de la interpolación en el eje de tiempos, utilizando el factor de filtro óptimo seleccionado (606); y estimar canales de todas las subportadoras de un índice de símbolo, a través de una interpolación en el eje de frecuencias, utilizando los valores estimados

(608) de subportadora filtrada,

en el que la selección del factor de filtro óptimo comprende: estimar un valor de estimación de canal de un primer símbolo utilizando símbolos tras el preámbulo, con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, mediante aplicar el filtrado IIR (704); medir valores de acumulación de errores, que acumulan errores entre el preámbulo y el primer símbolo estimado, con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados (706); medir promedios móviles, que promedian los valores de acumulación de errores durante un número predeterminado de tramas, con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados (708); y seleccionar un factor de filtro del promedio móvil mínimo, entre los promedios móviles medidos, como factor de filtro óptimo (712).

7. El método de la reivindicación 6, en el que el valor de estimación de canal del primer símbolo (704) que utiliza los símbolos tras el preámbulo, con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, se estima aplicando el filtrado IIR en función de la ecuación siguiente: donde Hi(j) denota un valor de estimación de subportadora j-ésima de un índice de

**(Ver fórmula)**

v

símbolo i-ésimo, Hi ( j) denota un valor de estimación de canal filtrado en IIR para la subportadora j-ésima del índice de símbolo i-ésimo, y γj denota un factor de filtro jésimo de candidatos de factor de filtro clasificados.

8. El método de la reivindicación 6, en el que el valor de acumulación de errores, que acumula los errores entre el preámbulo y el primer símbolo estimado, con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, se mide en función de la ecuación siguiente:

**(Ver fórmula)**

donde δj(n) denota un valor de acumulación de errores de una trama n-ésima cuando se utiliza el factor de filtro j-ésimo γj de los candidatos de factor de filtro clasificados, H0(k) denota un valor de estimación de canal para una subportadora k

ésima del preámbulo, y Hi j (k) denota un valor de estimación de canal para la subportadora k-ésima del primer símbolo.

9. El método de la reivindicación 8, en el que, cuando se mide el valor de acumulación de errores que acumula los errores entre el preámbulo y el primer símbolo estimado, con respecto a cada uno los factores de filtro preclasificados, se acumulan solamente los errores correspondientes a posiciones de subportadora piloto del primer símbolo.

10. El método de la reivindicación 6, en el que el promedio móvil que promedia los valores de acumulación de errores de un número predeterminado de tramas, con respecto a cada uno de los factores de filtro preclasificados, se mide en función de la siguiente ecuación:

**(Ver fórmula)**

donde Δj denota un promedio móvil cuando se utiliza, entre los candidatos de factor de filtro clasificados, el factor de filtro j-ésimo γj, N denota un número de tramas recientes preestablecido para medir el promedio móvil, y δj(n) denota un valor de

- 19acumulación de errores de la trama n-ésima utilizando γj. Siguen ocho hojas de dibujos.