Un procedimiento para realizar la transmisión de redundancia incremental,

denominada IR en lo sucesivo, en un sistema de comunicación inalámbrica de entrada múltiple y salida múltiple, denominado MIMO en lo sucesivo, sistema de comunicación que utiliza el multiplexado por división ortogonal de frecuencia, denominado OFDM en lo sucesivo, que comprende las etapas de procesar (220) un paquete de datos para obtener una pluralidad de bloques de símbolos para el paquete de datos, en donde dicho procesamiento comprende codificar dicho paquete de datos; transmitir (222) un primer bloque de símbolos desde una pluralidad de antenas transmisoras en un transmisor (110) a una pluralidad de antenas receptoras en un receptor (150), en donde el primer bloque de símbolos es uno de la pluralidad de bloques de símbolos; recibir (232) un acuse negativo de recibo, denominado NAK en lo sucesivo; transmitir (222) un próximo bloque de símbolos entre los restantes de la pluralidad de bloques de símbolos, en respuesta a la recepción del NAK, un bloque de símbolos a la vez, hasta que el paquete de datos se recupere correctamente en el receptor o se transmita toda la pluralidad de bloques de símbolos; y obtener (212) una tasa seleccionada para la transmisión de datos por un canal MIMO entre la pluralidad de antenas transmisoras y la pluralidad de antenas receptoras, en donde el paquete de datos se procesa conforme a la tasa seleccionada, estando el procedimiento caracterizado porque en el que NP paquetes de datos se procesan de acuerdo a la tasa seleccionada para obtener NP pluralidades de bloques de símbolos, una pluralidad de bloques de símbolos para cada paquete de datos, donde NP es igual o mayor que uno y se selecciona en base al rango del canal MIMO, y en donde NP bloques de símbolos para los NP paquetes de datos se transmiten simultáneamente en forma diagonal por una matriz que comprende una pluralidad de subbandas y la pluralidad de antenas transmisoras

Reivindicación de Prioridad en virtud de 35 U.S.C. §119

La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional estadounidense con no de serie 60/501.777, presentada el 9 de septiembre de 2003, y la solicitud de patente provisional estadounidense con no de serie 60/531.391 presentada el 19 de diciembre de 2003.

ANTECEDENTES

I. Campo

La presente invención se refiere, en general, a la comunicación y, más específicamente, a técnicas para transmitir datos en un sistema de comunicación de entrada y salida múltiples (MIMO).

II. Antecedentes

Un sistema MIMO emplea múltiples (NT) antenas de transmisión y múltiples (NR) antenas de recepción para la transmisión de datos y se indica como un sistema (NT, NR). Un canal MIMO formado por las NT antenas de transmisión y las NR antenas de recepción puede descomponerse en NS canales espaciales, donde NS ≤ mín {NT, NR}. El sistema MIMO puede proporcionar mayor capacidad de transmisión si los NS canales espaciales creados por las múltiples antenas de transmisión y recepción se usan para la transmisión de datos.

Un desafío importante en un sistema MIMO es la selección de una tasa adecuada para la transmisión de datos basándose en condiciones de canal. Una “tasa” puede indicar una tasa de datos particular o tasa de bits de información, un esquema de codificación particular, un esquema de modulación particular, un tamaño de paquete de datos particular, y así sucesivamente. El objetivo de la selección de la tasa es maximizar el caudal en los NS canales espaciales al tiempo que se cumplen determinados objetivos de calidad, que pueden cuantificarse mediante una particular tasa de error de paquete [PER] (por ejemplo, PER del 1%).

La capacidad de transmisión de un canal MIMO depende de las relaciones entre señal y ruido e interferencia (SNR) logradas por los NS canales espaciales. Las SNR dependen a su vez de las condiciones de canal. En un sistema MIMO convencional, un transmisor codifica, modula y transmite datos según una tasa que se selecciona basándose en un modelo de un canal MIMO estático. Puede conseguirse un buen rendimiento si el modelo es preciso y si el canal MIMO es relativamente estático (es decir, no cambia a lo largo del tiempo). En otro sistema MIMO convencional, un receptor estima el canal MIMO, selecciona una tasa adecuada basándose en las estimaciones de canal y envía la tasa seleccionada al transmisor. El transmisor, entonces, procesa y transmite datos según la tasa seleccionada. El rendimiento de este sistema depende de la naturaleza del canal MIMO y la precisión de las estimaciones de canal.

Para ambos sistemas MIMO convencionales descritos anteriormente, el transmisor normalmente procesa y transmite cada paquete de datos con la tasa seleccionada para ese paquete de datos. El receptor descodifica cada paquete de datos transmitido por el transmisor y determina si el paquete está descodificado correctamente o con error. El receptor puede enviar de vuelta un acuse de recibo (ACK) si el paquete está descodificado correctamente o un acuse de recibo negativo (NAK) si el paquete está descodificado con error. El transmisor puede retransmitir cada paquete de datos descodificado con error por el receptor, en su totalidad, tras recibir un NAK desde el receptor para el paquete.

El rendimiento de ambos sistemas MIMO descritos anteriormente es sumamente dependiente de la precisión de la selección de la tasa. Si la tasa seleccionada para un paquete de datos es demasiado conservadora (por ejemplo, porque la SNR real es mucho mejor que la estimación de la SNR), entonces se gastan excesivos recursos de sistema para transmitir el paquete de datos y la capacidad de canal está infrautilizada. A la inversa, si la tasa seleccionada para el paquete de datos es demasiado agresiva, entonces el paquete puede ser descodificado con error por el receptor y pueden gastarse recursos de sistema para retransmitir el paquete de datos. La selección de la tasa para un sistema MIMO supone un desafío debido a (1) mayor complejidad en la estimación de canal para un canal MIMO y (2) la naturaleza variable en el tiempo e independiente de los múltiples canales espaciales del canal MIMO.

Por tanto, existe la necesidad en la tecnología de técnicas para transmitir datos de manera eficaz en un sistema MIMO, y que no requieran una selección de tasa precisa para lograr un buen rendimiento. El artículo “A Novel HARQ and AMC Scheme Using Space-time Block Coding and Turbo Codes for Wireless Packet Data Transmission” [“Un novedoso esquema HARQ y AMC que usa codificación espacio-temporal por bloques y turbocódigos para la transmisión inalámbrica de datos en paquetes”], IEEE, vol. 2, 9 de abril de 2003, páginas 1046-1050, describe un esquema de diversidad de transmisores que usa ARQ híbrido y modulación y codificación adaptativa (AMC) con codificación espacio-temporal por bloques (STBC) y turbocódigos para la transmisión inalámbrica de datos en paquetes. Si se retransmite un paquete, se usa la combinación Chase para procesar los datos del viejo paquete almacenados en un almacén temporal y los datos actuales del paquete recibido.

RESUMEN

Según aspectos de la invención, se proporciona un procedimiento de realización de transmisión de redundancia incremental en un sistema inalámbrico de comunicaciones MIMO, según la reivindicación 1, y se proporciona un transmisor correspondiente según la reivindicación 6.

Según aspectos de la invención, se proporciona un sistema correspondiente según la reivindicación 10; y se proporciona el uso de un receptor para recibir una redundancia incremental en un sistema de comunicación inalámbrica de entrada múltiple y salida múltiple, según la reivindicación 11.

Se proporcionan técnicas en el presente documento para realizar la transmisión con redundancia incremental (IR) en un sistema MIMO. Inicialmente, un receptor o un transmisor en el sistema MIMO estima un canal MIMO y selecciona una tasa adecuada para la transmisión de datos en el canal MIMO. El transmisor está dotado de la tasa seleccionada si el receptor realiza la selección de la tasa.

El transmisor procesa (por ejemplo, codifica, divide, intercala y modula) un paquete de datos basándose en la tasa seleccionada y obtiene múltiples (NB) bloques de símbolos de datos para el paquete de datos. El primer bloque de símbolos de datos normalmente contiene suficiente información para permitir que el receptor recupere el paquete de datos en condiciones de canal favorables. Cada uno de los bloques de símbolos de datos restantes contiene redundancia adicional para permitir que el receptor recupere el paquete de datos en condiciones de canal menos favorables. El transmisor transmite el primer bloque de símbolos de datos desde NT antenas de transmisión a NR antenas de recepción en el receptor. El transmisor transmite entonces los NB bloques de símbolos de datos restantes, de uno en uno, hasta que el paquete de datos sea recuperado correctamente por el receptor o se transmitan todos los NB bloques.

Si múltiples (NP) bloques de símbolos de datos para NP paquetes de datos van a transmitirse simultáneamente desde las NT antenas de transmisión, entonces el transmisor procesa adicionalmente estos NP bloques de símbolos de datos de modo que los NP paquetes de datos experimenten condiciones de canal similares. Esto permite usar una única tasa para todos los paquetes de datos transmitidos simultáneamente por el canal MIMO.

El receptor obtiene un bloque de símbolos recibidos para cada bloque de símbolos de

datos transmitido por el transmisor. El receptor “detecta” cada bloque de símbolos recibidos para obtener un bloque de símbolos detectados, que es una estimación del correspondiente bloque de símbolos de datos. El receptor entonces procesa (por ejemplo, demodula, desintercala, reensambla y descodifica) todos los bloques de símbolos detectados obtenidos para el paquete de datos y proporciona un paquete descodificado. El receptor puede enviar de vuelta un ACK si el paquete descodificado está descodificado correctamente y un NAK si el paquete descodificado tiene errores. Si el paquete descodificado tiene errores, entonces el receptor repite el procesamiento cuando se obtiene otro bloque de símbolos recibidos para otro bloque de símbolos de datos transmitido por el transmisor.

El receptor también puede recuperar el paquete de datos usando un esquema iterativo de detección y descodificación (IDD). Para el esquema...

1. Un procedimiento para realizar la transmisión de redundancia incremental, denominada IR en lo sucesivo, en un sistema de comunicación inalámbrica de entrada múltiple y salida múltiple, denominado MIMO en lo sucesivo, sistema de comunicación que utiliza el multiplexado por división ortogonal de frecuencia, denominado OFDM en lo sucesivo, que comprende las etapas de procesar (220) un paquete de datos para obtener una pluralidad de bloques de símbolos para el paquete de datos, en donde dicho procesamiento comprende codificar dicho paquete de datos; transmitir (222) un primer bloque de símbolos desde una pluralidad de antenas transmisoras en un transmisor (110) a una pluralidad de antenas receptoras en un receptor (150), en donde el primer bloque de símbolos es uno de la pluralidad de bloques de símbolos; recibir (232) un acuse negativo de recibo, denominado NAK en lo sucesivo; transmitir (222) un próximo bloque de símbolos entre los restantes de la pluralidad de bloques de símbolos, en respuesta a la recepción del NAK, un bloque de símbolos a la vez, hasta que el paquete de datos se recupere correctamente en el receptor o se transmita toda la pluralidad de bloques de símbolos; y obtener (212) una tasa seleccionada para la transmisión de datos por un canal MIMO entre la pluralidad de antenas transmisoras y la pluralidad de antenas receptoras, en donde el paquete de datos se procesa conforme a la tasa seleccionada, estando el procedimiento caracterizado porque en el que NP paquetes de datos se procesan de acuerdo a la tasa seleccionada para obtener NP pluralidades de bloques de símbolos, una pluralidad de bloques de símbolos para cada paquete de datos, donde NP es igual o mayor que uno y se selecciona en base al rango del canal MIMO, y en donde NP bloques de símbolos para los NP paquetes de datos se transmiten simultáneamente en forma diagonal por una matriz que comprende una pluralidad de subbandas y la pluralidad de antenas transmisoras.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual el procesamiento (220) incluye

codificar (414) el paquete de datos de acuerdo a un esquema de codificación indicado por la tasa seleccionada para obtener un paquete codificado, dividir (416) el paquete codificado en una pluralidad de subpaquetes codificados y modular

(426) la pluralidad de subpaquetes codificados de acuerdo a un esquema de modulación indicado por la tasa seleccionada a fin de obtener la pluralidad de bloques de símbolos.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual cada uno de la pluralidad de bloques de símbolos se transmite desde la pluralidad de subbandas de la pluralidad de antenas transmisoras, si acaso.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual al menos dos paquetes de datos se procesan de acuerdo a la tasa seleccionada para obtener al menos dos pluralidades de bloques de símbolos, una pluralidad de bloques de símbolos para cada paquete de datos, y en el cual al menos dos bloques de símbolos, para dichos al menos dos paquetes de datos, se transmiten simultáneamente desde la pluralidad de antenas transmisoras a la pluralidad de antenas receptoras.

5. Un aparato operativo para realizar transmisión de redundancia incremental, denominada IR en lo sucesivo, en un sistema de comunicación inalámbrica de entrada múltiple y salida múltiple, denominado MIMO en lo sucesivo, utilizando el multiplexado por división ortogonal de frecuencia, denominado OFDM en lo sucesivo, comprendiendo el aparato un medio para procesar (220) un paquete de datos a fin de obtener una pluralidad de bloques de símbolos para el paquete de datos, en donde dicho medio para procesar comprende un medio para codificar dicho paquete de datos; un medio para transmitir (222) un primer bloque de símbolos desde una pluralidad de antenas transmisoras en un transmisor (110) a una pluralidad de antenas receptoras en un receptor (150), en donde el primer bloque de símbolos es uno de la pluralidad de bloques de símbolos; un medio para recibir (232) un acuse negativo de recibo, denominado NAK en lo sucesivo; un medio para transmitir (222) un próximo bloque de símbolos entre los restantes de la pluralidad de bloques de símbolos, en respuesta a la recepción del NAK, un bloque de símbolos a la vez, hasta que el paquete de datos se recupere correctamente en el receptor o se transmita toda la pluralidad de bloques de símbolos; un medio para obtener (212) una tasa seleccionada para la transmisión de datos por un canal MIMO entre la pluralidad de antenas transmisoras y la pluralidad de antenas receptoras, estando el aparato caracterizado porque en el que NP paquetes de datos se procesan de acuerdo a la tasa seleccionada para obtener NP pluralidades de bloques de símbolos, una pluralidad de bloques de símbolos para cada paquete de datos, donde NP es igual o mayor que uno y se selecciona en base al rango del

canal MIMO, y en donde NP bloques de símbolos para los NP paquetes de datos se transmiten simultáneamente en forma diagonal por una matriz que comprende una pluralidad de subbandas y la pluralidad de antenas transmisoras.

6. El aparato según la reivindicación 5, en el cual el aparato es el transmisor (110), que comprende:

dicho medio para procesar (220) un paquete de datos es un procesador de datos de transmisión operativo para procesar el paquete de datos a fin de obtener la pluralidad de bloques de símbolos para el paquete de datos; y dicho medio para transmitir (222) un primer bloque de símbolos es un controlador operativo para iniciar la transmisión del primer bloque de símbolos desde la pluralidad de antenas transmisoras en el transmisor a la pluralidad de antenas receptoras en el receptor, dicho medio para transmitir un próximo bloque de símbolos es dicho controlador, operativo para iniciar la transmisión del próximo bloque de símbolos.

7. El transmisor (110) de la reivindicación 6, en el cual el procesador de datos de transmisión está operativo para codificar (414) el paquete de datos de acuerdo a un esquema de codificación indicado por la tasa seleccionada para obtener un paquete codificado, dividir (416) el paquete codificado en una pluralidad de subpaquetes codificados, y modular (426) la pluralidad de subpaquetes codificados de acuerdo a un esquema de modulación indicado por la tasa seleccionada para obtener la pluralidad de bloques de símbolos.

8. El transmisor (110) de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente:

un procesador (130) transmisor espacial, operativo para recibir un bloque de símbolos a transmitir y proporcionar símbolos en el bloque de símbolos a la pluralidad de antenas transmisoras.

9. El aparato de la reivindicación 5, en el cual el medio para procesar (220) incluye un medio para codificar (414) el paquete de datos de acuerdo a un esquema de codificación indicado por la tasa seleccionada para obtener un paquete codificado,

un medio para dividir (416) el paquete codificado en una pluralidad de subpaquetes codificados, y un medio para modular (426) la pluralidad de subpaquetes codificados de acuerdo a un esquema de modulación indicado por la tasa seleccionada para obtener la pluralidad de bloques de símbolos.

10. Un sistema para realizar la transmisión de redundancia incremental en un sistema de comunicación inalámbrica de entrada múltiple y salida múltiple que utiliza el multiplexado por división ortogonal de frecuencia, que comprende:

un medio para obtener (212) una tasa seleccionada en un transmisor (110) para la transmisión de datos por un canal MIMO entre una pluralidad de antenas transmisoras en el transmisor y una pluralidad de antenas receptoras en un receptor (150); un medio para procesar (220) Np paquetes de datos en el transmisor de acuerdo a la tasa seleccionada para obtener NP pluralidades de bloques de símbolos, una pluralidad de bloques de símbolos para cada paquete de datos, donde NP es igual o mayor que uno y se selecciona en base al rango del canal MIMO, un medio para transmitir (222) NP primeros bloques de símbolos para los NP paquetes de datos simultáneamente en forma diagonal por una matriz que comprende una pluralidad de subbandas y la pluralidad de antenas transmisoras en el transmisor a la pluralidad de antenas receptoras en el receptor, en donde el primer bloque de símbolos para cada paquete de datos es uno de la pluralidad de bloques de símbolos para el paquete de datos; un medio para obtener NP bloques de símbolos detectados para los NP paquetes de datos en el receptor, en donde cada bloque de símbolos detectados es una estimación de un bloque de símbolos de datos transmitido desde la pluralidad de antenas transmisoras en el transmisor y recibido por la pluralidad de antenas receptoras en el receptor; un medio para descodificar en el receptor todos los bloques de símbolos detectados obtenidos para cada paquete de datos, a fin de obtener un correspondiente paquete descodificado; un medio para determinar en el receptor si cada paquete de datos está correctamente descodificado o con errores; un medio para enviar en el receptor un ACK de acuse de recibo para cada paquete de datos correctamente descodificado y un NAK de acuse negativo de recibo para cada paquete de datos descodificado con errores; un medio para recibir (232) ACK o NAK para cada uno de los NP paquetes de datos en el transmisor; y un medio para transmitir en el transmisor (222) un próximo bloque de símbolos entre los restantes de la pluralidad de bloques de símbolos para cada paquete de datos para el cual se recibe un NAK.

11. Receptor (150) para recibir una transmisión de redundancia incremental, denominada IR en lo sucesivo, en un sistema de comunicación inalámbrica de entrada múltiple y salida múltiple, denominado MIMO en lo sucesivo, comprendiendo el receptor:

un medio para obtener un bloque de símbolos detectados para un paquete de datos, en donde el bloque de símbolos detectados es una estimación de un bloque de símbolos de datos transmitido desde una pluralidad de antenas transmisoras en un transmisor (110) y recibido por una pluralidad de antenas receptoras en el receptor (150), y en donde el bloque de símbolos de datos es uno de la pluralidad de bloques de símbolos de datos generados para el paquete de datos; un medio para descodificar todos los bloques de símbolos detectados obtenidos para el paquete de datos a fin de obtener un paquete descodificado; un medio para determinar si el paquete descodificado es correcto o erróneo; un medio para enviar un ACK de acuse de recibo para el bloque de símbolos de datos si el paquete descodificado es correcto, o un NAK de acuse negativo de recibo si el paquete descodificado es erróneo; un medio para repetir la obtención, descodificación y determinación para otro de la pluralidad de bloques de símbolos de datos si el paquete descodificado es erróneo; y un medio para proporcionar una tasa seleccionada para la transmisión de datos por un canal MIMO entre la pluralidad de antenas transmisoras y la pluralidad de antenas receptoras, y en donde el receptor está caracterizado porque: el receptor está adaptado para recibir NP paquetes de datos, siendo cada uno procesado en el transmisor de acuerdo a la tasa seleccionada, a fin de obtener NP pluralidades de bloques de símbolos, una pluralidad de bloques de símbolos para cada paquete de datos, donde NP es igual o mayor que uno y se selecciona en base al rango del canal MIMO, y en donde NP bloques de símbolos para los NP paquetes de datos han sido transmitidos simultáneamente en forma diagonal por una matriz que comprende una pluralidad de subbandas y la pluralidad de antenas transmisoras, y recibidos en el receptor.