Transmisor (2) que tiene múltiples antenas (31, 3M-1, 3M) de transmisión para la transmisión sobre un canal (6) de comunicación hacia receptores (41,

4K-1, 4K) que tienen, cada uno, una o más antenas (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción, comprendiendo el transmisor (2): medios (9) para estimar las condiciones de canal para el canal (6); una fase (141, 14K-1) de filtro de retroalimentación para filtrar señales que representan datos previstos para comunicarse a receptores (41, 4K-1,4K) respectivos con un filtro de retroalimentación antes de la transmisión sobre el canal (6) para compensar la interferencia de señal conjunta esperada en el canal (6); una fase (13) de formación del haz para asignar potencias a las que las señales filtradas se combinan en cada antena (31, 3M-1, 3M) de transmisión para la transmisión sobre el canal (6); medios (8) para transmitir información que representa un filtro de alimentación hacia adelante hacia uno de los receptores (41, 4K-1, 4K) para su aplicación a una señal recibida sobre el canal (6) en una o más antenas (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción de ese receptor (41, 4K-1, 4K) para extraer a partir de la señal recibida una señal que representa los datos previstos para comunicarse a ese receptor (41, 4K-1, 4K) sin conocimiento de la señal o señales recibidas sobre el canal (6) en la(s) antena(s) (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción del otro (los otros) receptor(es) (41, 4K-1, 4K); y medios (9) para determinar el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante basándose en las condiciones de canal estimadas para el canal (6)

Esta invención se refiere a un transmisor que tiene múltiples antenas para la transmisión sobre un canal de comunicación hacia receptores que tienen, cada uno, una o más antenas y a un procedimiento de transmisión sobre un canal de comunicación de este tipo, normalmente denominado canal de difusión de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO-BC).

Los MIMO-BC se sugieren en la actualidad para una serie de tecnologías de comunicación por cable e inalámbricas emergentes, incluyendo canales de enlace descendente en telecomunicaciones celulares, red de área local (LAN) inalámbrica y sistemas de línea de abonado digital x (xDSL). Las señales se transmiten desde un transmisor que tiene múltiples antenas de transmisión sobre el MIMO-BC simultáneamente hacia receptores que tienen, cada uno, una o más antenas de recepción. Los receptores no pueden cooperar entre sí, lo que significa que deben extraer su señal o señales deseadas a partir de las señales recibidas en su antena o antenas de recepción sin ningún conocimiento directo de las señales recibidas en las antenas de recepción de los otros receptores. Esto no es sencillo y se buscan esquemas que puedan permitir a los receptores extraer su señal o señales deseadas satisfactoriamente y aún así alcanzar una capacidad de transmisión máxima sobre el MIMO-BC.

La mayoría de los esquemas sugeridos implica precodificación de las señales en el transmisor antes de la transmisión y asignación de potencias a las que las señales se combinan en cada una de las antenas de transmisión del transmisor para la transmisión sobre el canal. La precodificación puede ser lineal, en el sentido de que se determina antes de la aplicación a un conjunto de señales que van a transmitirse simultáneamente; o no lineal, en el sentido de que se aplica a señales del conjunto de señales que van a transmitirse simultáneamente de manera independiente y la aplicación de la precodificación a algunas de las señales puede depender de otras de las señales a las que la precodificación ya se ha aplicado. Se propone una técnica de precodificación no lineal conocida como precodificación Tomlinson-Harashima (THP) generalizada, por ejemplo, en el documento “Achievable rates for Tomlinson-Harashima Precoding” Wesel, R. et al, IEEE Trans. Infrom. Theory, 44, páginas 825-831, septiembre de 1998. Se propone otra técnica de precodificación no lineal conocida como interferencia clasificada conocida (RKI), por ejemplo, en el documento “On the Achievable Throughput of a Multiantenna Gaussian Broadcast Channel”, Caire, G. et al, IEEE Trans. Inform. Theory, 49, páginas 1691-1706, julio de 2003. Se propone aún otra técnica de precodificación no lineal conocida como precodificación vectorial en los documentos “A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Multiantenna Multiuser Communication - Part I: Channel Inversion y Regularization”, Peel, C. et al, IEEE Trans. Commun., 53(1), páginas 195-202, enero de 2005 y “A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Multiantenna Multiuser Communication - Part II: Perturbation”, Peel, C., IEEE Trans. Commun., 53(3), páginas 537-544, marzo de 2005. Sin embargo, todos estos esquemas son heurísticos y no logran alcanzar la capacidad de tasa de transmisión global teórica máxima del canal MIMO-BC. La capacidad potencial del canal MIMO-BC no se aprovecha por tanto completamente.

La presente invención busca superar este problema.

Según la presente invención, se proporciona un transmisor que tiene múltiples antenas de transmisión para la transmisión sobre un canal de comunicación hacia receptores que tienen, cada uno, una o más antenas de recepción, comprendiendo el transmisor:

medios para estimar las condiciones de canal para el canal;

un filtro de retroalimentación para filtrar señales que representan datos previstos para comunicarse a antenas de recepción respectivas antes de la transmisión sobre el canal para compensar la interferencia de señal conjunta esperada en el canal;

medios para asignar potencias a las que las señales filtradas se combinan en cada antena de transmisión para la transmisión sobre el canal;

medios para transmitir información que representa un filtro de alimentación hacia adelante a uno de los receptores para su aplicación a una señal recibida sobre el canal en las antenas de recepción de ese receptor para extraer a partir de la señal recibida una señal que representa los datos previstos para comunicarse a esa antena de recepción sin conocimiento de la señal o señales recibidas sobre el canal en la(s) antena(s) de recepción del otro (los otros) receptor(es); y

medios para determinar el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante basándose en las condiciones de canal estimadas para el canal.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de transmisión sobre un canal de comunicación desde un transmisor que tiene múltiples antenas de transmisión hacia receptores que tienen, cada uno, una o más antenas de recepción, comprendiendo el procedimiento:

estimar las condiciones de canal para el canal;

filtrar señales que representan datos previstos para comunicarse a antenas de recepción respectivas con un filtro de retroalimentación antes de la transmisión sobre el canal para compensar la interferencia de señal conjunta esperada en el canal;

asignar potencias a las que las señales filtradas se combinan en cada antena de transmisión para la transmisión sobre el canal;

transmitir información que representa un filtro de alimentación hacia delante a uno de los receptores para su aplicación a una señal recibida sobre el canal en las antenas de recepción de ese receptor para extraer a partir de la señal recibida una señal que representa los datos previstos para comunicarse a esa antena de recepción sin conocimiento de la señal o señales recibidas sobre el canal en la(s) antena(s) de recepción del otro (los otros) receptor(es); y

determinar el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante basándose en las condiciones de canal estimadas para el canal.

Así, los filtros de retroalimentación y de alimentación hacia adelante pueden usarse en el transmisor y en el receptor respectivamente. La combinación de estos filtros, con coeficientes de filtro apropiados, permite que la capacidad del canal sustancialmente alcance la capacidad de tasa de transmisión global alcanzable máxima teórica del canal, pero más importante todavía permite al receptor extraer su señal deseada independientemente de los otros receptores, ya que el filtro de alimentación hacia delante no necesita contener coeficientes de filtro relativos a señales recibidas por los otros receptores. Con el fin de intentar alcanzar la capacidad de tasa de transmisión global alcanzable máxima teórica del canal, una combinación de los filtros de retroalimentación y de alimentación hacia adelante debería ser, idealmente, sustancialmente equivalente a un único filtro para extraer la señal que representa los datos previstos para comunicarse al receptor con un error cuadrático medio mínimo en las condiciones de canal estimadas.

Las condiciones de canal para el canal pueden estimarse de una variedad de formas. Por ejemplo, el transmisor puede comprender medios para transmitir una secuencia piloto a los receptores y medios para recibir una indicación de las condiciones de canal para el canal desde los receptores basándose en los bits piloto. Esto permite a los medios para estimar las condiciones de canal para el canal basar el cálculo en la indicación recibida. Alternativamente, los medios para estimar las condiciones de canal pueden estimar las condiciones de canal de modo que sean las condiciones de canal de un canal de retorno desde las antenas de recepción de los receptores hacia las antenas de transmisión del transmisor. Así, los medios para estimar las condiciones de canal pueden comprender medios para estimar las condiciones de canal del canal de retorno. En cualquier caso, las condiciones de canal estimadas pueden ser las condiciones de desvanecimiento de canal, por ejemplo las condiciones de desvanecimiento sobre el canal, o alguna otra indicación de calidad de canal.

El filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante se basan habitualmente en una solución a un problema de... [Seguir leyendo]

1. Transmisor (2) que tiene múltiples antenas (31, 3M-1, 3M) de transmisión para la transmisión sobre un canal

(6) de comunicación hacia receptores (41, 4K-1, 4K) que tienen, cada uno, una o más antenas (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción, comprendiendo el transmisor (2):

medios (9) para estimar las condiciones de canal para el canal (6);

una fase (141, 14K-1) de filtro de retroalimentación para filtrar señales que representan datos previstos para comunicarse a receptores (41, 4K-1,4K) respectivos con un filtro de retroalimentación antes de la transmisión sobre el canal (6) para compensar la interferencia de señal conjunta esperada en el canal (6);

una fase (13) de formación del haz para asignar potencias a las que las señales filtradas se combinan en cada antena (31, 3M-1, 3M) de transmisión para la transmisión sobre el canal (6);

medios (8) para transmitir información que representa un filtro de alimentación hacia adelante hacia uno de los receptores (41, 4K-1, 4K) para su aplicación a una señal recibida sobre el canal (6) en una o más antenas (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción de ese receptor (41, 4K-1, 4K) para extraer a partir de la señal recibida una señal que representa los datos previstos para comunicarse a ese receptor (41, 4K-1, 4K) sin conocimiento de la señal o señales recibidas sobre el canal (6) en la(s) antena(s) (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción del otro (los otros) receptor(es) (41, 4K-1, 4K); y

medios (9) para determinar el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante basándose en las condiciones de canal estimadas para el canal (6).

2. Transmisor (2) según la reivindicación 1, en el que una combinación de los filtros de retroalimentación y de alimentación hacia adelante es sustancialmente equivalente a un único filtro para extraer la señal que representa los datos previstos para comunicarse al receptor (41, 4K-1, 4K) con un error cuadrático medio mínimo en las condiciones de canal estimadas.

3. Transmisor (2) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende medios (8) para transmitir una secuencia piloto a los receptores (41, 4K-1, 4K) y medios (8) para recibir una indicación de las condiciones de canal para el canal (6) desde los receptores (41, 4K-1, 4K) basándose en los bits piloto, en el que los medios

(9) para estimar las condiciones de canal para el canal (6) basan la estimación en la indicación recibida.

4. Transmisor (2) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que los medios (9) para estimar las condiciones de canal estiman las condiciones de canal basándose en las condiciones de canal de un canal

(7) de retorno desde las antenas (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción de los receptores (41, 4K-1, 4K) hacia las antenas (31, 3M-1, 3M) de transmisión del transmisor (2).

5. Transmisor (2) según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el que el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante se basan en una solución a un problema de optimización para maximizar la capacidad global del canal (6) en las condiciones de canal estimadas para una limitación de potencia total dada.

6. Transmisor (2) según la reivindicación 4, en el que el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante se basan en una solución a un problema de optimización para maximizar la capacidad global del canal (7) de retorno.

7. Transmisor (2) según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que los medios (9) para determinar el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante determinan el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante solucionando el problema de optimización.

8. Transmisor (2) según la reivindicación 7, en el que los medios (9) para determinar el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante determinan el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante derivando una covarianza de entrada y una covarianza de ruido menos favorable para el canal (6) basándose en el problema de optimización de entrada solucionado.

9. Transmisor (2) según la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el que los medios (9) para determinar el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante determinan el filtro de retroalimentación, la asignación de potencia y el filtro de alimentación hacia delante derivando un filtro de estimación que puede factorizarse para proporcionar el filtro de retroalimentación y el filtro de alimentación hacia delante.

10. Transmisor (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el filtro de retroalimentación puede disponerse como una matriz unitriangular con respecto a una columna de las señales que representan los datos previstos para comunicarse al receptor (41, 4K-1, 4K).

11. Transmisor (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el filtro de alimentación hacia delante puede disponerse como una matriz diagonal de bloques con respecto a una columna de la señal recibida por el receptor (41, 4K-1, 4K).

12. Transmisor (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el filtro de retroalimentación y la asignación de potencia se aplican, cada uno, a bloques de símbolos de las señales que representan los datos previstos para comunicarse a los receptores (41, 4K-1, 4K) respectivos bloque a bloque.

13. Transmisor (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un codificador (101, 10K-1, 10K) para codificar los datos previstos para comunicarse a los receptores (41, 4K-1, 4K) para emitir las señales que van a filtrarse por el filtro de retroalimentación.

14. Transmisor (2) según la reivindicación 13, en el que el codificador (101, 10K-1, 10K) codifica los datos seleccionando una palabra de código de un código reticular anidado.

15. Transmisor (2) según la reivindicación 14, que comprende una fase (121, 12K-1, 12K) de cuantificación para cuantificar las palabras de código seleccionadas usando una red de conformación del código reticular anidado.

16. Transmisor (2) según la reivindicación 14 o la reivindicación 15, que comprende un sumador (111, 11K-1, 11K) de señales de superposición para aplicar una señal de superposición a las palabras de código seleccionadas.

17. Transmisor (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que el codificador (101, 10K-1, 10K) codifica las señales en un orden seleccionado.

18. Transmisor (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, que comprende medios (9) para elegir un/el orden en que codificar las señales que van a comunicarse a los receptores (41, 4K-1, 4K).

19. Transmisor (2) según la reivindicación 17 o la reivindicación 18, que comprende medios (111, 11K-1) para restar señales codificadas previamente en el orden de una señal codificada dada y en el que la fase (141, 14K-1) de filtro de retroalimentación filtra las señales codificadas previamente antes de la resta.

20. Transmisor (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que la fase (141, 14K-1) de filtro de retroalimentación y la fase (13) de formación del haz comprenden una única fase (19) de filtro de precodificación para aplicar un filtro de precodificación a las señales que representan los datos previstos para comunicarse a los receptores (41, 4K-1, 4K).

21. Transmisor (2) según la reivindicación 20, en el que el filtro de precodificación aplicado por la fase (19) de filtro de precodificación es una normalización del filtro de retroalimentación a una potencia total de las antenas (31, 3M-1, 3M) de transmisión.

22. Transmisor (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un selector (9) para seleccionar receptores (41, 4K-1, 4K) a los que comunicar señales.

23. Transmisor (2) según la reivindicación 22, en el que el selector (9) optimiza la capacidad de tasa de transmisión global de un/el canal (7) de retorno desde las antenas (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción hacia las antenas (31, 3M-1, 3M) de transmisión, identifica las antenas (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción a las que se asigna una capacidad sustancialmente nula en el canal (7) de retorno como resultado de la optimización; y selecciona trasmitir señales sobre el canal (6) de comunicación desde las antenas (31, 3M-1, 3M) de transmisión hacia las antenas (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción sólo a receptores (41, 4K-1, 4K) que tengan una antena (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción no identificada como que se le ha asignado una capacidad sustancialmente nula en el canal (7) de retorno.

24. Procedimiento de transmisión sobre un canal (6) de comunicación desde un transmisor (2) que tiene múltiples antenas (31, 3M-1, 3M) de transmisión hacia receptores (41, 4K-1, 4K) que tienen, cada uno, una o más antenas (51,1, 5K-1,N-1, 5K,N) de recepción, comprendiendo el procedimiento:

estimar las condiciones de canal para el canal (6);

filtrar las señales que representan datos previstos para comunicarse a receptores (41, 4K-1, 4K) respectivos con un filtro de retroalimentación antes de la transmisión sobre el canal (6) para compensar la interferencia de señal conjunta esperada en el canal (6);

asignar potencias a las que las señales filtradas se combinan en cada antena (31, 3M-1, 3M) de transmisión para la transmisión sobre el canal (6);