Un método para reducir una cantidad de información de realimentación de precodificación en un sistema de comunicaciones de Entrada-Múltiple Salida-Múltiple (MIO) de portadoras múltiples,

que comprende:

transportar, en un extremo de recepción del sistema, información sobre un número de corrientes Ns utilizando sub-portadoras múltiples que son agrupadas juntas en un conjunto O de K sub-bandas permitidas (n1, ..., nK''), y caracterizado porque comprende:

seleccionar conjuntamente, considerando al mismo tiempo la calidad de transmisión para cada combinación relevante de sub-bandas y matrices, un número limitado de P índices del libro de códigos y un número limitado de K'' sub-bandas que deben incluirse en un subconjunto ? (m1, ..., mK'') del conjunto O, en el que K'' se ajusta a un valor K'' < K y P se ajusta a un valor P =q K'', y

comunicar los P índices del libro de códigos e información que identifica el subconjunto ? al extremo de transmisión

Método para reducir el gasto general de información de realimentación en sistemas MIMO OFDM precodificados.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de tecnologías de la comunicación y, en particular, a un método, a una unidad de recepción y a una unidad de transmisión para reducir la cantidad de información de realimentación de precodificación en un extremo de recepción y/o un extremo de transmisión de un sistema de comunicaciones.

Antecedentes

En sistemas de comunicaciones sin hilos que utilizan antenas múltiples tanto en el transmisor como también en el receptor, conocidos comúnmente como sistemas de Entrada-Múltiple y Salida-Múltiple (MIMO), es bien conocido en la técnica anterior que el rendimiento se mejora grandemente si se puede utilizar precodificación lineal MIMO en el lado del transmisor. Tal precodificación lineal ha sido implementada en la Norma IEEE 802.16-2005 y se sugiere también para 3GPP E-UTRA.

La Multiplexión por División de Frecuencia Ortogonal (OFDM) combinada con MIMO permite una extensión de la precodificación MIMO a canales MIMO selectivos de frecuencia. En MIMO-OFDM, un canal de banda ancha es convertido en canales múltiples de banda estrecha que corresponden a subportadoras OFDM. Se puede suponer que cada canal de banda estrecha tiene desvanecimiento plano.

Además, se forman grupos del mismo tamaño de subportadoras OFDM adyacentes para obtener sub-bandas OFDM. Un valor común, utilizado en 3GPP E-UTRA, es 25 sub-portadoras OFDM adyacentes que forman una sub-banda OFDM. Por lo tanto, el ancho de banda total se divide en K sub-bandas. La anchura de cada sub-banda se selecciona para que el canal tenga desvanecimiento aproximadamente plano dentro de cada sub-banda. Esto implica que la misma matriz de precodificación óptima es aproximadamente válida para todas sub-portadoras dentro de una sub-banda.

Un problema que se plantea en MIMO-OFDM es que debido a la programación selectiva de frecuencia, se incrementa el gasto general de realimentación, puesto que la calidad del canal se convierte en una función de un número de sub-bandas OFDM. Además, cuando se aplica precodificación lineal MIMO basada de libro de códigos, el receptor tiene que indicar el índice de la matriz de precodificación (PMI) al libro de códigos para cada sub-banda OFDM. Esto significa que la carga de gasto general de señalización llega a ser significativa y deben encontrarse métodos para reducir este gasto general.

Para MIMO-OFDM precodificados basados en libro de códigos, existen algunas técnicas antecedentes que aprovechan la correlación de matrices óptimas de precodificación sobre subportadoras o sub-bandas adyacentes para reducir la realimentación de información de precodificación.

Al final de esta memoria descriptiva se muestra una lista de un número de documentos de la técnica anterior.

En el documento "[6] 3GPP R1-061441, Feedback Reduction for Rank-I Pre-coding for E-UTRA Downlink, Texas Instruments, Shanghai, Mayo 2006" y en el documento "[7] 3GPP R1-061439, Evaluation of Codebook-based Precoding for LTE MIMO Systems, Texas Instruments, Shanghai, Mayo 2006" se describe un método de agrupación, en el que la realimentación de información de precodificación se reduce creando grupos mayores de subportadoras adyacentes y hallando una matriz de precodificación que es válida por término medio para este grupo mayor. Por ejemplo, en el documento [6] se recomienda que un índice de la matriz de precodificación para cada segunda sub-banda OFDM sea suficiente sólo con una degradación pequeña del rendimiento comparada con la realimentación de un índice de la matriz de precodificación para cada sub-banda OFDM. De esta manera, se reduce a la mitad el gasto general de realimentación para la matriz de precodificación.

El mismo método básico se adopta en el documento "[3] J. Choi, R. W. Heath Jr., Interpolation Based Unitary Precoding for Spatial Multiplexing MIMO-OFDM with Limited Feedback, IEEE Globecom Conference 2004, Dallas, USA, Noviembre 2004, páginas 214-218)" y en el documento "[4] J. Choi, R. W. Heath, Jr., Interpolation Based Transmit Beamforming for MIMO-OFDM with Limited Feedback, IEEE-Transactions on Signal Processing, Vol. 53, Nº 11, Noviembre 2005, páginas 4125-4135". Los autores sugieren aquí presentar índices de la matriz de precodificación para cada subportadora L:th OFDM, muestreados uniformemente sobre toda la anchura de banda. En el transmisor, se realiza una reconstrucción de los índices de la matriz de precodificación intermedios utilizando interpolación.

En el documento "[5] B. Mondahl, R. W. Heath, Jr., Algorithms for Quantized Precoding in MIMO-OFDM Beamforming Systems, Proceedings of the SPIE, Volumen 5847, páginas 80-87, 2005" se sugiere un método alternative, en el que la información de canal (información de matriz de precodificación) es cuantificada en el dominio de tiempo, en lugar del dominio de frecuencia, donde la transformación descorrelaciona la información de canal. La idea es descorrelacionar la información de la matriz de precodificación antes de la cuantificación. Se muestra que el rendimiento de este método es similar a la propuesta de agrupamiento en el documento [4].

El documento US 2006/093065 A1 describe un método para comunicar una pluralidad de corrientes de datos entre un dispositivo de transmisión con múltiples antenas de transmisión y un dispositivo de recepción. El método comprende determinar un conjunto de ponderaciones de potencia, cuantificar eficientemente las ponderaciones de potencia, y proporcionar el conjunto de ponderaciones de potencia al dispositivo de transmisión. Otro aspecto de esta solicitud de patente comprende el transmisor que señaliza implícitamente el número de corrientes de datos para las que el receptor debería realimentar información a través de la cantidad de realimentación requerida. Un aspecto adicional de la invención es un medio de determinación de los mejores pesos del libro de códigos combinando los criterios de potencia máxima y capacidad máxima.

Todos los métodos de reducción de la señalización de realimentación de índices de la matriz de precodificación de la técnica anterior tienen el inconveniente de que con frecuencia realimentan información que no se utiliza en un extremo de transmisión del sistema. Las soluciones de la técnica anterior para reducir el gasto general de realimentación de índices de la matriz de precodificación no tienen en consideración que alguna información es más valiosa que otra información en el extremo de transmisión.

Existe una necesidad de un método que selecciona de forma inteligente qué información debe realimentarse para reducir adicionalmente la cantidad de gasto general de señalización de realimentación de índices de la matriz de precodificación.

Resumen

Un objeto de la presente invención es proporcionar métodos, una unidad de recepción y una unidad de transmisión para reducir la cantidad de información de realimentación de precodificación en los extremos de recepción y de transmisión de un sistema de comunicaciones.

En particular, un objeto de la presente invención es proporcionar métodos, una unidad de recepción y una unidad de transmisión que reducen la cantidad de señalización de realimentación de índices de la matriz más que los métodos de la técnica anterior.

Además, un objeto de la presente invención es proporcionar métodos, una unidad de recepción y una unidad de transmisión que limitan la señalización de realimentación de índices de la matriz a la información que será útil en el sistema.

Estos objetos se consiguen por métodos de reducción de información de realimentación de precodificación de acuerdo con las porciones de caracterización de las reivindicaciones 1 y 19.

Estos objetos se consiguen también por medio de unidades de recepción y de transmisión que reducen la información de realimentación de precodificación de acuerdo con las porciones de caracterización de la reivindicación 20.

Los métodos, la unidad de recepción y la unidad de transmisión de acuerdo con la invención hacen posible, en el extremo de recepción, decidir efectivamente qué información será necesaria en el extremo de transmisión y luego realimentar esta información.

Esto se consigue por los métodos, la unidad de recepción y la unidad de transmisión de acuerdo con la invención, puesto que no derrochan recursos de comunicación...

1. Un método para reducir una cantidad de información de realimentación de precodificación en un sistema de comunicaciones de Entrada-Múltiple Salida-Múltiple (MIO) de portadoras múltiples, que comprende:

transportar, en un extremo de recepción del sistema, información sobre un número de corrientes Ns utilizando sub-portadoras múltiples que son agrupadas juntas en un conjunto O de K sub-bandas permitidas (n₁, ..., n_K'), y caracterizado porque comprende:

seleccionar conjuntamente, considerando al mismo tiempo la calidad de transmisión para cada combinación relevante de sub-bandas y matrices, un número limitado de P índices del libro de códigos y un número limitado de K' sub-bandas que deben incluirse en un subconjunto ? (m₁, ..., m_K') del conjunto O, en el que K' se ajusta a un valor K' < K y P se ajusta a un valor P =q K', y

comunicar los P índices del libro de códigos e información que identifica el subconjunto ? al extremo de transmisión.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se incluyen P índices del libro de códigos en un vector ?.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las selecciones de índices del libro de códigos y de sub-bandas correspondientes a utilizar para el subconjunto ? se realizan de tal manera que se incrementa al máximo una función de calidad de la transmisión.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el subconjunto ? (m₁, ..., m_K') y los P índices del libro de códigos en el vector ? cumplen

? es un vector que contiene P índices de la matriz de precodificación que corresponden a las sub-bandas o grupos de sub-bandas en el subconjunto de sub-bandas ?,

f es una función de la calidad de transmisión escalar que toma en consideración la calidad de transmisión sobre medidas de corrientes múltiples y de sub-bandas múltiples,

K' es un número dado que define el número de sub-bandas para las que deben transportarse índices del libro de códigos, K' < K, y

N_S es un número dado de corrientes.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que los índices del libro de códigos, las sub-bandas a utilizar para el subconjunto ? y un número de corrientes son seleccionados conjuntamente con respecto a una función de calidad de la transmisión.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que los índices del libro de códigos y las sub-bandas a utilizar para el subconjunto ? y un número de corrientes Ns se seleccionan conjuntamente, de tal manera que se incrementa al máximo la función de calidad de la transmisión.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el subconjunto ? (m₁, ..., m_K'), los P índices del libro de códigos en el vector ? y el número de corrientes Ns cumplen:

? es un vector que contiene P índices de la matriz de precodificación que corresponden a las sub-bandas o grupos de sub-bandas en el subconjunto de sub-bandas ?,

f es una función de la calidad de transmisión escalar que toma en consideración la calidad de transmisión sobre medidas de corrientes múltiples y de sub-bandas múltiples,

K' es un número dado que define el número de sub-bandas para las que deben transportarse índices del libro de códigos, K' < K, y

N_S es un número dado de corrientes.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 4 ó 7, en el que la función f se define como:

EESM es una función de aplicación SIR exponencial efectiva.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 4 ó 7, en el que la función f se define como:

EESM es una función de aplicación SIR exponencial efectiva.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 4 ó 7, en el que la función f se define como:

EESM es una función de aplicación SIR exponencial efectiva, y

g_BLER(x) es una función que aplica valores EESM a un tamaño lo más grande posible de bloques de códigos (número de bits de información) que da BLER inferior a un valor deseado prescrito.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 4 ó 7, en el que la función f se define como:

EESM es una función de aplicación SIR exponencial efectiva.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el extremo de transmisión es un BTS/Nodo B y el extremo de recepción es una estación móvil/UE, o

el extremo de transmisión es una estación móvil/UE y el extremo de recepción es un BTS/Nodo B.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, si el extremo de transmisión es un BTS/Nodo B y el extremo de recepción es una estación móvil/UE,

en el que el número de sub-bandas K' para las que deben transportarse índices del libro de códigos se ajusta por un BTS/Nodo B, o

el número de sub-bandas K' para las que deben transportarse índices del libro de códigos se ajusta por una estación móvil/UE.

14. El método de acuerdo con la reivindicación1, en el que el número de índices del libro de códigos P es uno, P = 1, o

el número de índices del libro de códigos P se ajusta a un valor predeterminado, con preferencia dado en una norma del sistema.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un índice de la matriz de precodificación para un conjunto complementario varpi es comunicado al extremo de transmisión además de los P índices de la matriz de precodificación para el subconjunto ?, donde varpi Y ? = O y O es el conjunto total de las sub-bandas permitidas.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se fija un índice de la matriz de precodificación para un conjunto complementario, donde varpi Y ? = O y O es el conjunto total de las sub-bandas permitidas.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la matriz de precodificación fija es una matriz de identidad, o

la matriz de predosificación fija incluye columnas seleccionadas desde una matriz de identidad.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la información que identifica el subconjunto se incluye en una representación de mapa de bits.

19. Un método para reducir una cantidad de información de realimentación de precodificación en un sistema de comunicaciones de Entrada-Múltiple Salida-Múltiple (MIO) de portadoras múltiples, en el que se transporta información sobre un número de corrientes Ns utilizando sub-portadoras múltiples que están agrupadas juntas en un conjunto O de K sub-bandas permitidas (n₁, ..., n_K'), que comprende:

seleccionar, en un extremo de transmisión, una matriz de precodificación adecuada a utilizar a partir de un libro de códigos de precodificación basado en índices de libro de codificación realimentados desde un extremo de recepción, y caracterizado porque comprende:

recibir información que identifica un número limitado de N' sub-bandas en un subconjunto ? (m₁, ..., m_K') del conjunto O y un número limitado de P índices de códigos a utilizar para las K' sub-bandas en el subconjunto ?, siendo seleccionados la información y el vector conjuntamente, considerando al mismo tiempo la calidad de transmisión para cada combinación relevante de sub-bandas y matrices, y siendo realimentada desde el extremo de recepción, y

transmitir sobre las K' sub.-bandas utilizando los P índices del libro de códigos.

20. Una unidad de recepción dispuesta para reducir una cantidad de información de realimentación de precodificación en un sistema de comunicaciones de Entrada-Múltiple Salida-Múltiple (MIO) de portadoras múltiples, estando dispuesto el sistema para transportar información sobre un número de corrientes Ns utilizando sub-portadoras múltiples que están agrupadas juntas en un conjunto Ode sub-bandas permitidas (n₁, ..., n_K), caracterizada porque comprende:

medios para seleccionar conjuntamente, considerando al mismo tiempo la calidad de transmisión para cada combinación relevante de sub-bandas y matrices, un número limitado de P índices del libro de códigos y un número limitado de K' sub-bandas que deben incluirse en un subconjunto ? (m₁, ..., m_K') del conjunto O, donde K' se ajusta a un valor K' < K y P se ajusta a un valor P =q K', y

medios para transportar los P índices del libro de códigos e información que identifica el subconjunto ? a la unidad de transmisión.

21. Unidad de recepción de acuerdo con la reivindicación 20, en la que la unidad de recepción es una estación móvil/UE.

22. Unidad de recepción de acuerdo con la reivindicación 20, en la que la unidad de recepción es un BTS/Nodo B.