EXPANSIÓN ESPACIAL EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN MULTI-ANTENA.

Un procedimiento de provisión de datos para su transmisión en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiple entrada y múltiple salida MIMO,

comprendiendo el procedimiento: procesar datos (112, 114) para obtener al menos un bloque de símbolos de datos; dividir (114) el al menos un bloque de símbolos de datos en una pluralidad de sub-bloques de símbolos de datos; seleccionar (118) una matriz de orientación para cada sub-bloque de símbolos de datos; procesar espacialmente (118, 120) el al menos un bloque de símbolos de datos con una pluralidad de matrices de orientación para obtener una pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión, correspondiendo cada secuencia a un sub-bloque diferente del al menos un bloque de símbolos de datos, en el que procesar espacialmente el al menos un bloque de símbolos de datos comprende procesar espacialmente cada sub-bloque de símbolos de datos con la matriz de orientación seleccionada para ese sub-bloque; proporcionar (122) la pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión a una pluralidad de antenas de transmisión para su transmisión, en el que la pluralidad de matrices de orientación aleatorizan un canal MIMO efectivo observado por una entidad de recepción para el al menos un bloque de símbolos de datos realizando el procesamiento espacial con la pluralidad de matrices de orientación

Expansión espacial en un sistema de comunicación multi-antena Reivindicación de prioridad a tenor de U.S.C. 35, §119

La presente solicitud de Patente reivindica prioridad de la Solicitud Provisional Serial No. 60/531.021, titulada “Orientación de Transmisión Seudo-Aleatoria en un Sistema de Comunicación Multi-Antena”, depositada el 17 de Diciembre de 2003, y cedida a la cesionaria de la presente.

Antecedentes Campo La presente invención se refiere en general a comunicación de datos y, más específicamente, a técnicas para transmitir datos en un sistema de comunicación multi-antena.

Antecedentes Un sistema de comunicación de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) emplea múltiples (NT) antenas de transmisión en una entidad de transmisión y múltiples (NR) antenas de recepción en una entidad de recepción para la transmisión de datos, y se menciona como sistema (NT, NR) . Un canal MIMO formado por las NT antenas de transmisión y las NR antenas de recepción puede ser descompuesto en NS canales espaciales, donde NS < mín.{NT, NR}. Los NS canales espaciales pueden ser utilizados para transmitir datos de una manera que se consiga una mayor fiabilidad y/o un rendimiento global más alto para el sistema.

Los NS canales espaciales del canal MIMO pueden experimentar diferentes condiciones de canal (por ejemplo, diferente efectos de desvanecimiento, trayectoria, e interferencia) , y pueden conseguir relaciones de señal respecto a ruido e interferencia (SNRs) . La SNR de un canal espacial determina su capacidad de transmisión, la cual está cuantificada típicamente por una tasa de datos particular que puede ser transmitida de forma fiable por el canal espacial. Para un canal MIMO que varía en el tiempo, las condiciones de canal cambian con el tiempo y la SNR de cada canal espacial cambia también con el tiempo. Para optimizar el rendimiento, el sistema MIMO puede utilizar alguna forma de retroalimentación con la que la entidad receptora evalúa los canales espaciales y proporciona información de realimentación que indica la capacidad de transmisión de cada canal espacial. La entidad de transmisión puede entonces ajustar la transmisión de datos por los canales espaciales en base a la información de retroalimentación.

Sin embargo, esta información de retroalimentación puede no estar disponible por varias razones. Por ejemplo, el sistema MIMO puede no soportar transmisión de retroalimentación desde la entidad de recepción. Según otro ejemplo, el canal MIMO puede cambiar más rápidamente que la tasa a la que puede la entidad receptora estimar el canal y/o enviar la información de retroalimentación, En cualquier caso, si la entidad de transmisión no conoce las condiciones del canal, entonces puede necesitar transmitir datos a una tasa muy baja de modo que la transmisión pueda ser descodificada fiablemente por la entidad de recepción incluso bajo el peor caso de condiciones de canal. El comportamiento de tal sistema podrá entonces ser impuesto por las condiciones de canal del peor caso esperado. El documento EP 1223702 describe una técnica de diversidad de bucle abierto para sistemas que emplean cuatro antenas transmisoras.

Sumario De acuerdo con la invención se proporciona el procedimiento de la reivindicación 1.

De acuerdo con la invención se proporciona el aparato de la reivindicación 16.

De acuerdo con la invención se proporciona el procedimiento de la reivindicación 38.

De acuerdo con la invención se proporciona el aparato de la reivindicación 39.

De acuerdo con la invención se proporciona un producto de programa de ordenador de acuerdo con las reivindicaciones 40 y 41.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 muestra un proceso para transmitir datos con expansión espacial.

La Figura 2 muestra un proceso para recibir datos con expansión espacial.

La Figura 3 muestra una entidad de transmisión y una entidad de recepción en un sistema MIMO.

La Figura 4 muestra las unidades de procesamiento en la entidad de transmisión.

La Figura 5 muestra las unidades de procesamiento en la entidad de recepción.

La Figura 6 muestra un proceso para generar un conjunto de matrices de orientación utilizadas para expansión espacial.

La Figura 7 muestra representaciones gráficas de eficacia espectral global conseguida para un sistema MIMO de 4 4

4.

Descripción detallada La palabra “ejemplar” se utiliza en la presente memoria con el significado de que “sirve como ejemplo, caso, o ilustración”. Cualquier realización descrita en la presente memoria como “ejemplar” no debe ser interpretada necesariamente como preferida o ventajosa frente a otras realizaciones.

Técnicas para llevar a cabo expansión espacial en un sistema de comunicación multi-antena se encuentran descritas en la presente memoria. El sistema de comunicación multi-antena puede ser un sistema o un sistema de múltiples entradas y una sola salida (MISO) . La expansión espacial se refiere a la transmisión de un símbolo de datos (que es un símbolo de modulación para datos) desde múltiples antenas de transmisión de forma simultánea, posiblemente con amplitudes y/o fases diferentes determinadas por un vector de orientación utilizado para ese símbolo de datos. La expansión espacial puede denominarse también orientación de transmisión, orientación de transmisión seudo-aleatoria, diversidad de orientación, orientación seudo-aleatoria de matriz, orientación seudoaleatoria de vector, y así sucesivamente. Las técnicas de procesamiento espacial pueden aleatorizar un canal MIMO

o MISO “efectivo” observado por una entidad receptora para cada bloque de símbolos de datos transmitidos por una entidad de transmisión de modo que el rendimiento del sistema no sea impuesto por las condiciones de canal del peor caso.

En un ejemplo para transmitir datos con expansión espacial en un sistema MIMO, la entidad de transmisión procesa (por ejemplo, codifica e intercala) datos para ND corrientes de datos y genera ND bloques de datos codificados, donde ND > 1. Un bloque de datos codificados puede ser denominado también bloque de códigos o paquete de datos codificado. Cada bloque de códigos es codificado por separado en la entidad de transmisión y decodificado por separado en la entidad de recepción. Cada bloque de códigos está mapeado por símbolos para obtener un bloque correspondiente de símbolos de datos. Los ND bloques de símbolos de datos para los ND bloques de códigos están divididos en NM sub-bloques de símbolos de datos para su transmisión en NM separaciones de transmisión, siendo NM > 1. Una separación de transmisión puede cubrir dimensiones de tiempo y/o frecuencia, según se describe en lo que sigue. Se selecciona una matriz de orientación (por ejemplo, a partir de un conjunto de L matrices de orientación) por cada uno de los NM sub-bloques de símbolos de datos. Cada sub-bloque de símbolos de datos es procesado espacialmente con la matriz de orientación seleccionada para ese sub-bloque, para generar símbolos de transmisión, que son además procesados y transmitidos a través de NT antenas de transmisión en una separación de transmisión. En efecto, los ND bloques de símbolos de datos son procesados espacialmente con NM matrices de orientación y por lo tanto observan un conjunto de canales como opuestos a todos los bloques que observan el mismo canal. Las matrices de orientación utilizadas para expansión espacial son matrices unitarias que tienen columnas o vectores ortogonales, y que pueden ser generadas según se describe en lo que sigue.

Un sistema MISO puede transmitir también datos con expansión espacial, según se describe en lo que sigue. Diversos aspectos y realizaciones de la invención se describen con mayor detalle en lo que sigue.

Las técnicas de expansión espacial descritas en la presente memoria pueden ser utilizadas para sistemas MIMO y MISO. Estas técnicas pueden ser usadas también para sistemas de portadora simple y de portadora múltiple. Las múltiples portadoras pueden ser obtenidas mediante multiplexado por división de frecuencia ortogonal (OFDM) , algunas otras técnicas de modulación de multi-portadora, o alguna otra construcción. El OFDM divide de forma eficaz el ancho de banda global del sistema en múltiples (NF) sub-bandas ortogonales, las cuales se mencionan como tonos, sub-portadoras, depósitos, y... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de provisión de datos para su transmisión en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiple entrada y múltiple salida MIMO, comprendiendo el procedimiento:

procesar datos (112, 114) para obtener al menos un bloque de símbolos de datos; dividir (114) el al menos un bloque de símbolos de datos en una pluralidad de sub-bloques de símbolos de datos;

seleccionar (118) una matriz de orientación para cada sub-bloque de símbolos de datos; procesar espacialmente (118, 120) el al menos un bloque de símbolos de datos con una pluralidad de matrices de orientación para obtener una pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión, correspondiendo cada secuencia a un sub-bloque diferente del al menos un bloque de símbolos de datos, en el que procesar espacialmente el al menos un bloque de símbolos de datos comprende procesar espacialmente cada sub-bloque de símbolos de datos con la matriz de orientación seleccionada para ese sub-bloque; proporcionar (122) la pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión a una pluralidad de antenas de transmisión para su transmisión, en el que la pluralidad de matrices de orientación aleatorizan un canal MIMO efectivo observado por una entidad de recepción para el al menos un bloque de símbolos de datos realizando el procesamiento espacial con la pluralidad de matrices de orientación.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dividir el al menos un bloque de símbolos de datos comprende: dividir el al menos un bloque de símbolos de datos en una pluralidad de sub-bloques de símbolos de datos de tal modo que cada sub-bloque incluye símbolos de datos procedentes del al menos un bloque.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además: transmitir (122) la pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión desde la pluralidad de antenas de transmisión.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, que comprende además: transmitir cada secuencia de símbolos de datos procesados espacialmente desde la pluralidad de antenas de transmisión por un grupo respectivo de sub-bandas de frecuencia.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además: seleccionar (118) la pluralidad de matrices de orientación a partir de un conjunto de L matrices de orientación, donde L es un número entero mayor que uno.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, que comprende además: seleccionar (118) la pluralidad de matrices de orientación a partir de un conjunto de L matrices de orientación de una manera determinística.

7. El procedimiento de la reivindicación 5, que comprende además: seleccionar (118) la pluralidad de matrices de orientación a partir de un conjunto de L matrices de orientación tomando en bucle las L matrices de orientación por orden secuencial.

8. El procedimiento de la reivindicación 5, que comprende además: seleccionar (118) la pluralidad de matrices de orientación a partir de un conjunto de L matrices de orientación de una manera seudo-aleatoria.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además: seleccionar (118) L órdenes diferentes de matrices de orientación a partir de la pluralidad de matrices de orientación para cada una de L secuencias de entre la pluralidad de secuencias, donde L es un número entero mayor que uno.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de matrices de orientación son matrices unitarias.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de matrices de orientación tienen una baja correlación entre dos matrices de orientación cualesquiera.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además:

generar la pluralidad de matrices de orientación con una matriz de base y una pluralidad de valores escalares.

13. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además:

generar la pluralidad de matrices de orientación en base a una matriz unitaria inicial y a una matriz diagonal de raíces Lésimas de unidad, donde L es un número entero mayor que uno.

14. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además:

generar la pluralidad de matrices de orientación en base a un conjunto de matrices unitarias independientes distribuidas isotrópicamente.

15. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que cada sub-bloque de datos está diseñado para su transmisión sobre un grupo respectivo de al menos una sub-banda de frecuencia y desde la pluralidad de antenas de transmisión, y en el que el procesamiento espacial comprende procesar espacialmente el sub-bloque de símbolos de datos para cada grupo de al menos una sub-banda de frecuencia con una respectiva de la pluralidad de matrices de orientación.

16. Un aparato (310) para un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples entradas y múltiples salidas MIMO, comprendiendo el aparato:

medios (320) para procesar datos para obtener al menos un bloque de símbolos de datos;

medios (330) para dividir el al menos un bloque de símbolos de datos en una pluralidad de sub-bloques de símbolos de datos;

medios (333) para seleccionar una matriz de orientación para cada sub-bloque de símbolos de datos;

medios (330, 340) para procesar espacialmente el al menos un bloque de símbolos de datos con una pluralidad de matrices de orientación para obtener una pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión, correspondiendo cada secuencia a un sub-bloque diferente del al menos un bloque de símbolos de datos, en el que los medios para procesar espacialmente el al menos un bloque de símbolos de datos comprende medios para procesar espacialmente cada sub-bloque de símbolos de datos con la matriz seleccionada para ese sub-bloque, y medios (330) para proporcionar la pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión a una pluralidad de antenas de transmisión (334) para su transmisión, en el que la pluralidad de matrices de orientación aleatorizan un canal MIMO efectivo observado por una entidad de recepción para el al menos un bloque de símbolos de datos realizando el procesamiento espacial con la pluralidad de matrices de orientación.

17. El aparato (310) de la reivindicación 16, en el que los medios para dividir el al menos un bloque de símbolos de datos comprende:

medios para dividir el al menos un bloque de símbolos de datos en una pluralidad de sub-bloques de símbolos de datos de tal modo que cada sub-bloque incluye símbolos de datos procedentes del al menos un bloque.

18. El aparato (310) de la reivindicación 16, que comprende además:

medios (332) para transmitir la pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión desde la pluralidad de antenas (334) de transmisión.

19. El aparato (310) de la reivindicación 18, que comprende además:

medios (332) para transmitir cada secuencia de símbolos de datos procesados espacialmente desde la pluralidad de antenas (334) de transmisión por un grupo respectivo de sub-bandas de frecuencia.

20. El aparato (310) de la reivindicación 16, que comprende además:

medios (340) para seleccionar la pluralidad de matrices de orientación a partir de un conjunto de L matrices de orientación, donde L es un número entero mayor que uno.

21. El aparato (310) de la reivindicación 20, que comprende además:

medios (340) para seleccionar la pluralidad de matrices de orientación a partir de un conjunto de L matrices de orientación de una manera determinística.

22. El aparato (310) de la reivindicación 20, que comprende además: medios para seleccionar la pluralidad de matrices de orientación a partir de un conjunto de L matrices de orientación tomando en bucle las L matrices de orientación por orden secuencial.

23. El aparato (310) de la reivindicación 20, que comprende además: medios (340) para seleccionar la pluralidad de matrices de orientación a partir de un conjunto de L matrices de orientación de una manera seudo-aleatoria.

24. El aparato (310) de la reivindicación 16, que comprende además: medios (340) para seleccionar L órdenes diferentes de matrices de orientación a partir de la pluralidad de matrices de orientación para cada una de L secuencias de entre la pluralidad de secuencias, donde L es un número entero mayor que uno.

25. El aparato (310) de la reivindicación 16, en el que la pluralidad de matrices de orientación son matrices unitarias.

26. El aparato (310) de la reivindicación 16, en el que la pluralidad de matrices de orientación tienen una baja correlación entre dos matrices de orientación cualesquiera.

27. El aparato (310) de la reivindicación 16, que comprende además: medios para generar la pluralidad de matrices de orientación con una matriz de base y una pluralidad de matrices de valores escalares.

28. El aparato (310) de la reivindicación 16, que comprende además: medios para generar la pluralidad de matrices de orientación en base a una matriz unitaria inicial y a una matriz diagonal de raíces Lésimas de unidad, donde L es un número entero mayor que uno.

29. El aparato (310) de la reivindicación 16, que comprende además: medios para generar la pluralidad de matrices de orientación en base a un conjunto de matrices unitarias independientes distribuidas isotrópicamente.

30. El aparato (310) de la reivindicación 16, en el que cada sub-bloque de símbolos de datos está diseñado para su transmisión por un grupo respectivo de al menos una sub-banda de frecuencia y desde la pluralidad de antenas de transmisión, y en el que los medios para el procesamiento espacial comprenden medios para procesar espacialmente el sub-bloque de símbolos de datos para cada grupo de al menos una sub-banda de frecuencia con una respectiva de la pluralidad de matrices de orientación.

31. El aparato (310) de la reivindicación 16, en el que:

los medios (320) para procesamiento de datos incluyen un procesador de datos; los medios (330) para procesamiento espacial incluyen un procesador espacial, y los medios (330) para la provisión de la pluralidad de secuencias incluyen el procesador espacial.

32. El aparato (310) de la reivindicación 16, en el que: los medios (320) para procesar datos incluyen un procesador de datos; los medios (330) para el procesamiento espacial incluyen un procesador espacial; los medios (330) para proporcionar la pluralidad de secuencias incluyen el procesador espacial; los medios (330) para la división incluyen el procesador espacial, y los medios (330) para la selección incluyen el procesador espacial.

33. El aparato (310) de la reivindicación 18, que comprende además: los medios (320) para el procesamiento de datos incluyen un procesador de datos: los medios (330) para el procesamiento espacial incluyen un procesador espacial; los medios (330) para proporcionar la pluralidad de secuencias incluyen el procesador espacial, y los medios (332) para transmitir incluyen un procesador de transmisión.

34. El aparato (310) de la reivindicación 20, que comprende además: los medios (320) para procesar datos incluyen un procesador de datos; los medios (330) para el procesamiento espacial incluyen un procesador espacial; los medios (330) para proporcionar la pluralidad de secuencias incluyen el procesador espacial, y los medios (330) para la selección incluyen el procesador espacial.

35. El aparato (310) de la reivindicación 28, que comprende además: los medios (320) para el procesamiento de datos incluyen un procesador de datos; los medios (330) para el procesamiento espacial incluyen un procesador espacial; los medios (330) para la provisión de la pluralidad de secuencias incluyen el procesador espacial, y los medios para generar incluyen el procesador espacial.

36. El aparato (310) de la reivindicación 29, que comprende además: los medios (320) para procesar datos incluyen un procesador de datos; los medios (330) para el procesamiento espacial incluyen un procesador espacial; los medios (330) para la provisión de la pluralidad de secuencias incluyen el procesador espacial, y los medios para generar incluyen el procesador espacial.

37. El aparato (310) de la reivindicación 34, en el que: los medios (320) para el procesamiento de datos incluyen un procesador de datos; los medios (330) para el procesamiento espacial incluyen un procesador espacial; los medios (330) para la provisión de la pluralidad de secuencias incluyen el procesador espacial, y los medios para la división incluyen el procesador de datos.

38. Un procedimiento de provisión de datos para su transmisión en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples entradas y única salida MISO, comprendiendo el procedimiento:

procesar datos (112, 114) para obtener al menos un bloque de símbolos de datos; dividir (114) el al menos un bloque de símbolos de datos en una pluralidad de sub-bloques de símbolos de datos;

seleccionar (118) un vector de orientación para cada sub-bloque de símbolos de datos; procesar espacialmente (118, 120) el al menos un bloque de símbolos de datos con una pluralidad de vectores de orientación para obtener una pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión, correspondiendo cada secuencia a un sub-bloque diferente del al menos un bloque de símbolos de datos, en el que el procesamiento espacial del al menos un bloque de símbolos de datos comprende procesar espacialmente cada sub-bloque de símbolos de datos con el vector de orientación seleccionada para ese sub-bloque, y proporcionar (122) la pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión a una pluralidad de antenas de transmisión para su transmisión, en el que la pluralidad de vectores de orientación aleatorizan un canal MISO efectivo observado por una entidad de recepción para el al menos un bloque de símbolos de datos realizando el procesamiento espacial con la pluralidad de vectores de orientación.

39. Un aparato (310) para un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples entradas y única salida MISO, comprendiendo el aparato:

medios (320) para procesar datos para obtener al menos un bloque de símbolos de datos; medios (330) para dividir el al menos un bloque de símbolos de datos en una pluralidad de sub-bloques de símbolos de datos;

medios (330) para seleccionar un vector de orientación para cada sub-bloque de símbolos de datos;

medios (330, 340) para procesar espacialmente el al menos un bloque de símbolos de datos con una pluralidad de vectores de orientación para obtener una pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión, correspondiendo cada secuencia a un sub-bloque diferente del al menos un bloque de símbolos de datos, en el que los medios para procesar espacialmente el al menos un bloque de símbolos de datos comprenden medios para procesar espacialmente cada sub-bloque de símbolos de datos con el vector de orientación seleccionado para ese sub-bloque, y medios (330) para proporcionar la pluralidad de secuencias de símbolos de transmisión a una pluralidad de antenas de transmisión (334) para su transmisión, en el que la pluralidad de vectores de orientación aleatorizan un canal MISO efectivo observado por una entidad de recepción para el al menos un bloque de símbolos de datos realizando el procesamiento espacial con la pluralidad de vectores de orientación.

40. Un producto de programa de ordenador para el procesamiento de datos en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples entradas y múltiples salidas MIMO, que comprende un medio legible por ordenador que posee un conjunto de códigos almacenado en el mismo, siendo el conjunto de códigos ejecutable por medio de uno o más procesadores para implementar el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.

41. Un producto de programa de ordenador para el procesamiento de datos en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples entradas y única salida MIMO, que comprende un medio legible por ordenador que posee un conjunto de códigos almacenado en el mismo, siendo el conjunto de códigos ejecutable por medio de uno o más procesadores para implementar el procedimiento de la reivindicación 38.