Procedimiento de recepción de una señal de datos, aplicando NR antenas de recepción,

donde NR es superior o igual a 2, habiendo sufrido dicha señal de datos, antes de la emisión, una codificación de canal y un multiplexado espacial, y emitiéndose sobre NT antenas de emisión, donde NT es superior o igual a 2, emitiendo cada una de dichas antenas una parte de dicha señal, aplicando dicho procedimiento de recepción una etapa de estimación del canal de transmisión entre dichas antenas de emisión y dichas antenas de recepción, e incluyendo al menos una iteración de mejora de una estimación de la señal recibida, en función de dicha señal recibida y de una estimación anterior de dicha señal recibida, incluyendo dicha iteración las etapas de:

- filtrado de dicha señal recibida, entregando una señal filtrada;

- determinación de una interferencia que afecta a dicha señal recibida, aplicando una multiplicación de dicha estimación anterior de dicha señal recibida por una matriz representativa de interferencias debidas al canal de transmisión de dicha señal recibida, llamada matriz de interferencias J, entregando dicha determinación una interferencia estimada;

- sustracción de dicha interferencia estimada a dicha señal filtrada, de modo a obtener una señal mejorada;

- ecualización de dicha señal mejorada, entregando una señal ecualizada;

- estimación, a partir de dicha señal ecualizada, de la señal de datos emitida, llamada señal estimada.

Procedimiento de recepción iterativa para sistema de tipo MIMO, receptor y programa de ordenador correspondientes

1. Ímbito de la invención

El ámbito de la invención es el de las comunicaciones digitales. Más concretamente, la invención se refiere a una técnica de recepción iterativa para un sistema de comunicaciones digitales que incluye, a la emisión, una codificación de canal y un multiplexado espacial, en un contexto de transmisión a varias antenas, también llamado MIMO (para "Multiple Input Multiple Output", "Entradas Múltiples Salidas Múltiples") .

La invención se refiere más concretamente, pero no exclusivamente, a una técnica de recepción de una señal emitida según el esquema de emisión propuesto por A. M. Tonello en "Space-Time Bit-Interleaved Coded Modulation with an Iterative Decoding Strategy" (en francés "modulaciones codificadas espacio-tiempo con una estrategia de decodificación iterativa") , Proceedings of VTC Fall'00, Boston, EE.UU., septiembre de 2000. Se ilustra tal esquema de emisión, más generalmente llamado ST-BICM, en la figura 1.

La señal 10 que debe emitirse sufre una codificación de canal CC 11, y después un entrelazamiento 1 12. Cruza a continuación un módulo "mapping" M 13, destinado a convertir elementos binarios en símbolos complejos: tal módulo asocia así a un grupo de bits a un símbolo complejo que pertenece a una constelación (de tipo QPSK, 64QAM, etc.) . La serie de símbolos entregada a la salida del módulo de mapping M 13 se llama generalmente Mésima. Se procede a continuación a una conversión serie-paralelo S/P 14, permitiendo demultiplexar cada símbolo resultante del módulo de mapping M 13 sobre las distintas antenas de emisión 151, 152 a 15Nt.

Según esta técnica de modulación ST-BICM, símbolos diferentes son por lo tanto emitidos simultáneamente sobre cada uno de las Nt antenas de emisión. A la recepción, cada una de las NR antenas de recepción, donde NRºNt, recibe una combinación lineal de símbolos emitidos, afectada por las perturbaciones e interferencias vinculadas al canal de transmisión.

2. Soluciones de la técnica anterior

El receptor asociado a este esquema de emisión ST-BICM, propuesto por Tonello en el artículo antes citado, es iterativo, como se ilustra en la figura 2. Está alimentado por las señales recibidas sobre cada una de las NR antenas de recepción, referenciadas como 251, 252 a 25NR, e incluye un primer módulo de "MIMO demapping" espacio-tiempo 23 (MIMO M-1) que utiliza un algoritmo de tipo máximo de probabilidad MV o ML (por "Maximum Likelihood") , que analiza, en particular, las relaciones de probabilidad LLR (del inglés "log likelihood ratio") sobre cada bit codificado. Tal módulo de "demapping" M-1 23 aplica una operación sensiblemente inversa a la del módulo de "mapping" M 13, y cuenta Nt salidas, donde Nt es el número de antenas de emisión, que alimentan un módulo de conversión paralelo/serie P/S 241, y después un módulo de desentrelazamiento 221.

Las relaciones de probabilidad resultantes del módulo de MIMO demapping M-1 23 se mejoran a continuación mediante un decodificador de canal CC-1 21 de tipo SOVA (del inglés "Soft Output Viterbi Algorithm" para "algoritmo de Viterbi de salida flexible") y se envían de nuevo al módulo de "MIMO demapping" M-1 23, después de un nuevo entrelazamiento 1 222, y una nueva conversión serie/paralelo S/P 242. Este proceso se reitera con el fin de mejorar los datos decodificados.

Según esta técnica de recepción, se intenta pues encontrar por máximo de probabilidad qué símbolo de la constelación se emitió sobre cada una de las antenas. La utilización de tal receptor pasa por una fase previa de inicialización, en el transcurso de la cual se estima que cada uno de los canales de transmisión entre las Nt antenas de emisión y las NR antenas de recepción emiten símbolos conocidos a priori por el receptor.

3. Inconvenientes de la técnica anterior

Un inconveniente de esta técnica iterativa de la técnica anterior es su complejidad de aplicación, a causa de la utilización de un algoritmo de tipo máximo de probabilidad a la recepción. En efecto, tal algoritmo consiste en calcular de manera exhaustiva todas las secuencias de símbolos recibidos posibles, y en seleccionar, entre estas secuencias, la más probable. La complejidad de tal algoritmo aumenta exponencialmente en función del número de antenas de emisión, del número de antenas de recepción y del tamaño de la constelación utilizada (o también del número de estados de la modulación) .

Se conoce también la solicitud de patente US 2004/161058 (EBIKO) que describe una técnica de recepción iterativa de una señal que ha sufrido, a la emisión, una codificación espacio-tiempo. Tal técnica de recepción sólo aplica una antena de recepción y no explota pues la diversidad de antenas a la recepción en un sistema de tipo MIMO.

4. Objetivos de la invención

La invención tiene, en particular, por objetivo atenuar estos inconvenientes de la técnica anterior.

Más concretamente, un objetivo de la invención es proporcionar una técnica de recepción para un sistema de modulación codificada espacio-tiempo que sea más simple que la técnica de recepción iterativa propuesta por A. M. Tonello en "Space-Time Bit-Interleaved Coded Modulation with an Iterative Decoding Strategy " (en francés "modulaciones codificadas espacio-tiempo con una estrategia de decodificación iterativa") , Proceedings of VTC Fall'00, Boston, EE.UU., septiembre de 2000.

Otro objetivo de la invención es proponer una técnica tal de recepción iterativa que esté bien adaptada a las modulaciones de tipo ST-BICM y más generalmente a los sistemas de transmisión de tipo MIMO.

La invención tiene incluso por objetivo proporcionar una técnica tal que siga siendo de complejidad reducida (que presente por ejemplo una complejidad lineal) , incluso cuando el número de antenas de emisión y/o de recepción es elevado y/o cuando el tamaño de la constelación utilizada es grande.

La invención tiene también por objetivo proponer una técnica tal que pueda aplicarse en receptores de arquitectura más simple que los receptores de la técnica anterior. En particular, un objetivo de la invención es proporcionar un receptor que incluya un número de módulos elementales (del tipo decodificador de canal, desentrelazador, etc.) funcionando en paralelo menor que el número de antenas de emisión que existen en el sistema.

Un objetivo secundario de la invención es proporcionar una técnica tal que esté bien adaptada también a los canales de transmisión que solo presentan interferencias entre símbolos en los canales selectivos en frecuencia.

La invención tiene finalmente por objetivo proponer una técnica tal de recepción que presente rendimientos al menos equivalentes a los de las técnicas más complejas de la técnica anterior.

5. Características esenciales de la invención

Estos objetivos, así como otros que aparecerán más adelante, se logran con la ayuda de un procedimiento de recepción de una señal de datos, que aplica NR antenas de recepción, donde NR es superior o igual a 2, habiendo sufrido dicha señal de datos, antes de la emisión, una codificación de canal y un multiplexado espacial, y que siendo emitida sobre NT antenas de emisión, donde NT es superior o igual a 2, emitiendo cada una de dichas antenas una parte de dicha señal, aplicando dicho procedimiento de recepción una etapa de estimación del canal de transmisión entre dichas antenas de emisión y dichas antenas de recepción.

Según la invención, tal procedimiento de recepción incluye al menos una iteración de mejora de una estimación de la señal recibida, en función de dicha señal recibida y de una estimación anterior de dicha señal recibida, incluyendo dicha iteración las etapas de:

- filtrado de dicha señal recibida, entregando una señal filtrada;

- determinación de una interferencia que afecta a dicha señal recibida, aplicando una multiplicación de dicha estimación anterior de dicha señal recibida por una matriz representativa de interferencias debidas al canal de transmisión de dicha señal recibida, llamada matriz de interferencias J, entregando dicha determinación una interferencia estimada;

- sustracción de dicha interferencia estimada a dicha señal filtrada, de modo a obtener una señal mejorada;

- ecualización de dicha señal mejorada, entregando una señal ecualizada;

- estimación,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de recepción de una señal de datos, aplicando NR antenas de recepción, donde NR es superior o igual a 2, habiendo sufrido dicha señal de datos, antes de la emisión, una codificación de canal y un multiplexado espacial, y emitiéndose sobre NT antenas de emisión, donde NT es superior o igual a 2, emitiendo cada una de dichas antenas una parte de dicha señal, aplicando dicho procedimiento de recepción una etapa de estimación del canal de transmisión entre dichas antenas de emisión y dichas antenas de recepción, e incluyendo al menos una iteración de mejora de una estimación de la señal recibida, en función de dicha señal recibida y de una estimación anterior de dicha señal recibida, incluyendo dicha iteración las etapas de:

- filtrado de dicha señal recibida, entregando una señal filtrada;

- determinación de una interferencia que afecta a dicha señal recibida, aplicando una multiplicación de dicha estimación anterior de dicha señal recibida por una matriz representativa de interferencias debidas al canal de transmisión de dicha señal recibida, llamada matriz de interferencias J, entregando dicha determinación una interferencia estimada;

- sustracción de dicha interferencia estimada a dicha señal filtrada, de modo a obtener una señal mejorada;

- ecualización de dicha señal mejorada, entregando una señal ecualizada;

- estimación, a partir de dicha señal ecualizada, de la señal de datos emitida, llamada señal estimada.

2. Procedimiento de recepción según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho filtrado de dicha señal recibida aplica una multiplicación de dicha señal recibida por una matriz transpuesta conjugada HH de una matriz representativa de dicho canal de transmisión H.

3. Procedimiento de recepción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la primera iteración de mejora aplica una estimación inicial de dicha señal recibida que incluye las etapas de:

- ecualización inicial de dicha señal recibida por multiplicación de una matriz de ecualización global que tiene en cuenta al menos dicha matriz representativa de dicho canal de transmisión H, entregando una señal inicial ecualizada;

- estimación inicial de dicha señal recibida a partir de dicha señal inicial ecualizada.

4. Procedimiento de recepción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, cuando dicho canal de transmisión es selectivo en frecuencia, dicha señal de datos emitida sobre cada una de dichas antenas de emisión es una señal multiportadoras y porque dicha iteración incluye una etapa preliminar de desmodulación multiportadoras sobre cada una de dichas antenas de recepción.

5. Procedimiento de recepción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque al menos una de dichas etapas de estimación de la señal recibida entrega, por una parte, una estimación binaria de dicha señal recibida y, por otra parte, una estimación ponderada de dicha señal recibida, utilizándose dicha estimación ponderada para la iteración siguiente, si esta última existe.

6. Procedimiento de recepción según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque incluye también una etapa de estimación de un ruido que afecta a dicho canal de transmisión, y porque, cuando dicha ecualización es de tipo Minimum Mean Square Error, MMSE para error cuadrático medio mínimo, dicha matriz de ecualización global tiene también en cuenta dicho ruido estimado.

7. Procedimiento de recepción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha ecualización es de tipo Zero Forcing, ZF para forzar a cero.

8. Procedimiento de recepción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque incluye también al menos una etapa de control automático de ganancia, CAG, que precede a dichas etapas de ecualización.

9. Receptor de una señal de datos, que incluye NR antenas de recepción ( 351 a 35NR ) , dónde NR es superior o

igual a 2, habiendo sufrido dicha señal de datos, antes de la emisión, una codificación de canal y un multiplexado espacial, y emitiéndose sobre NT antenas de emisión (151 a 15Nt) , dónde NT es superior o igual a 2, emitiendo cada una de dichas antenas (151 a 15Nt) una parte de dicha señal, incluyendo dicho receptor medios de estimación de un canal de transmisión entre dichas antenas de emisión y dichas antenas de recepción, e incluyendo medios de mejora de una estimación de la señal recibida (r) , en función de dicha señal recibida (r) y de una estimación anterior de dicha señal recibida (r) , que incluyen al menos dos módulos elementales (Ite1, Ite2) gobernados sucesivamente, incluyendo cada uno de dichos módulos elementales (Ite1, Ite2) :

- medios de filtrado (602) de dicha señal recibida (r) , entregando una señal filtrada;

- medios de determinación (601) de una interferencia que afecta a dicha señal recibida (r) , aplicando una

multiplicación de dicha estimación anterior de dicha señal recibida (r) por una matriz representativa de interferencias debidas al canal de transmisión de dicha señal recibida (r) , llamada matriz de interferencias J, entregando dichos medios de determinación una interferencia estimada;

- medios de sustracción de dicha interferencia estimada a dicha señal filtrada, de modo a obtener una señal 10 mejorada;

- medios de ecualización (603) de dicha señal mejorada, entregando una señal ecualizada;

- medios de estimación (66) , a partir de dicha señal ecualizada, de la señal de datos emitida, llamada señal 15 estimada.

10. Producto de programa de ordenador caracterizado porque incluye secuencias de instrucciones adaptadas a la aplicación de un procedimiento de recepción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuando dicho programa se ejecuta en un ordenador.