Sondeo de canal para prestaciones de sistema mejoradas.

Un método para mejorar las prestaciones en comunicaciones inalámbricas con multiplexación por división defrecuencias ortogonales,

OFDM, de entrada múltiple - salida múltiple, MIMO, que comprende:

determinar ajustes de parámetros de transmisión;

ajustar parámetros de transmisión y modular subportadoras con datos de acuerdo con los ajustesdeterminados; y

transmitir los datos con los parámetros de transmisión ajustados;

estando el método caracterizado porque comprende, antes de procesar una corriente de datos paratransmisión de datos:

transmitir (102) una petición de sondeo de canal;

recibir (108) una respuesta de sondeo de canal, CSR, como respuesta a la petición de sondeo decanal, siendo la CSR una ráfaga corta que tiene un formato de transmisión predefinido y que portainformación predeterminada; y

analizar (110) la CSR, siendo utilizado el análisis para determinar los ajustes de parámetros detransmisión.

Sondeo de canal para prestaciones de sistema mejoradas.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a sistemas inalámbricos de comunicaciones. Más en particular, la presente invención es un método y aparato para mejorar las prestaciones de canal y de sistema en un sistema inalámbrico de comunicaciones.

ANTECEDENTES La multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM, del inglés Orthogonal Frequency Division Multiplexing) se refiere a un esquema de transmisión de datos en el cual los datos de usuario son troceados en corrientes de datos más pequeñas y transmitidos utilizando subportadoras que tienen cada una un ancho de banda menor que el ancho de banda de transmisión total disponible. La eficacia de la OFDM es resultado de la ortogonalidad de las subportadoras. Es decir, las subportadoras son seleccionadas de manera tal que no interfieran entre sí durante la transmisión, lo que da como resultado un esquema de transmisión eficaz.

La entrada múltiple - salida múltiple (MIMO, del inglés Multiple-Input Multiple-Output) se refiere a un esquema de transmisión y recepción inalámbricas en el cual tanto el transmisor o los transmisores como el receptor o los receptores utilizan múltiples antenas para la transmisión y la recepción. Un sistema MIMO aprovecha las opciones de diversidad espacial o de multiplexación espacial originadas por la presencia de las múltiples antenas para aumentar el rendimiento.

Las prestaciones del sistema, es decir, su capacidad, fiabilidad, etc., constituyen un reto permanente para sistemas OFDM-MIMO. Con este fin, se han propuesto numerosas técnicas para mejorar, por ejemplo, la capacidad y/o fiabilidad de canal. Un ejemplo de una de tales técnicas es conocido como el "llenado con agua", y otro ejemplo es el control de potencia. El llenado con agua y el control de potencia describen procesos mediante los cuales un transmisor calcula las condiciones de canal utilizando señales de retroalimentación procedentes de un receptor dentro del sistema. Basándose en estas estimaciones, el transmisor intenta transmitir datos de usuario de una manera que optimice las prestaciones de canal a la vista de las condiciones de canal. Al igual que ocurre con otras técnicas similares, el llenado con agua y el control de potencia se basan en el conocimiento del canal de transmisión, a través de señales de retroalimentación, para optimizar las prestaciones de canal. Sin embargo, la sobrecarga de señalización asociada a estas señales de retroalimentación es significativa y a menudo limita cualquier posible incremento en las prestaciones del sistema. Además, la generación y transmisión de señales de retroalimentación provoca retrasos que también limitan posibles incrementos de las prestaciones del sistema. Estos inconvenientes de la señalización de retroalimentación son particularmente evidentes en sistemas en los cuales las condiciones de canal cambian rápidamente, en sistemas que transmiten una gran cantidad de datos, y/o en sistemas que utilizan un gran número de subportadoras.

Como ejemplo de la técnica anterior, el documento WO 03/073646 describe un método y aparato para transmitir datos a través de una pluralidad de canales de transmisión en un sistema inalámbrico de comunicaciones. En este método, se estima el estado de funcionamiento de un sistema MIMO basándose en un piloto transmitido junto con los datos. Como ejemplo adicional, el documento de EE.UU. 2002/181390 describe un aparato y método para estimar parámetros de canal en un sistema OFDM de entrada múltiple - salida múltiple (MIMO) . En este método, se transmiten en el sistema MIMO tramas de datos que comprenden uno o más símbolos de preparación, una pluralidad de símbolos de datos y prefijos cíclicos insertados entre los símbolos de datos. Al procesar los símbolos de preparación de la trama de datos, se obtiene una estimación de los parámetros del canal a partir de la trama de datos.

En consecuencia, es deseable disponer de un método y aparato para estimar eficazmente las condiciones actuales de canal para su uso en la mejora de las prestaciones globales del sistema en sistemas OFDM-MIMO.

COMPENDIO La presente invención es un método y aparato para mejorar prestaciones de sistema en sistemas inalámbricos de comunicaciones con multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM) , de entrada múltiple - salida múltiple (MIMO) . Un transmisor genera y transmite una señal con tasa baja hacia su receptor previsto. Tras recibir la señal con tasa baja, el receptor previsto genera y transmite una respuesta de sondeo de canal (CSR, del inglés Channel Sounding Response) , siendo dicha CSR una corta ráfaga que tiene un formato de transmisión predefinido y porta una información predeterminada. A continuación, el transmisor analiza la CSR y determina la respuesta del canal de enlace ascendente, estima la respuesta del canal de enlace descendente, y determina los ajustes apropiados de los parámetros de transmisión, basándose en el análisis y estimación de la respuesta de enlace descendente. El ajuste de los parámetros de transmisión se puede realizar tanto en la capa MAC como en la capa PHY o en una combinación de ambas. Tras ajustar sus parámetros de transmisión y modular subportadoras con datos de usuario de acuerdo con los parámetros de transmisión determinados, el transmisor transmite los datos de usuario al receptor sobre una porción preferida de ancho de banda. En una realización preferida, el transmisor también genera y transmite una señal de control de formato de transmisión (TFC, del inglés Transmit Format

Control) que contiene los ajustes de los parámetros de transmisión determinados, que incluyen información sobre modulación de subportadoras, hacia el receptor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra un esquema de sondeo de canal para mejorar las prestaciones de sistema en sistemas de comunicaciones con multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM) , de entrada múltiple - salida múltiple (MIMO) ; la Figura 2 es un par transmisor-receptor MIMO-OFDM configurado para utilizar pulsos de sondeo de canal a fin de mejorar las prestaciones del sistema; y la Figura 3 es un sistema inalámbrico de comunicaciones MIMO-OFDM en el cual una estación de base y una unidad transmisora/receptora inalámbrica (WTRU, del inglés Wireless Transmit/Receive Unit) comprenden cada una un par transmisor-receptor de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS En la presente memoria, una unidad transmisora/receptora inalámbrica (WTRU) incluye, pero sin quedar limitada a ello, un equipo de usuario, estación móvil, unidad de abonado fija o móvil, buscapersonas, o cualquier otro tipo de dispositivo capaz de operar en una red inalámbrica. Cuando en la presente memoria se hace referencia a una estación de base, ésta incluye, pero sin quedar limitado a ello, un Nodo-B, controlador de sitio, punto de acceso o cualquier otro tipo de dispositivo de interfaz en un entorno inalámbrico.

En una realización preferida, se utilizan pulsos de sondeo de canal para mejorar las prestaciones de canal y de sistema en sistemas de multiplexación por división frecuencias ortogonales (OFDM) que utilizan equipos de entrada múltiple - salida múltiple (MIMO) . Los pulsos de sondeo permiten a los transmisores MIMO-OFDM, por ejemplo, evaluar las condiciones actuales de canal y, por tanto, dar formato a paquetes de datos de transmisión que optimizan el rendimiento en vista de las condiciones de canal.

De acuerdo con la presente realización, un transmisor MIMO-OFDM genera y transmite una señal con tasa baja, por ejemplo una petición para pulso de sondeo (CS-Rq) a un receptor previsto. Al recibir esta petición, el receptor genera una respuesta de sondeo de canal (CSR) y la transmite al transmisor que lo pide. Esta CSR es preferiblemente una corta ráfaga formateada con parámetros de transmisión predeterminados que aseguran su recepción correcta dada la configuración y entorno particulares del sistema. En la CSR está incluida información conocida por el transmisor. El transmisor, al recibir la CSR, procesa la información y determina las condiciones actuales de canal. Basándose en estas determinaciones, el transmisor modula datos de usuario a subportadoras y ajusta sus parámetros de transmisión al objeto de maximizar la capacidad del canal, su fiabilidad, y/o cualquier otra característica de prestaciones de canal requerida por un usuario, utilizando cualquiera de las diversas técnicas de optimización de canal, entre ellas el "llenado con agua" y el control de potencia. La utilización de pulsos de CSR para evaluar las condiciones del canal, en... [Seguir leyendo]

1. Un método para mejorar las prestaciones en comunicaciones inalámbricas con multiplexación por división de frecuencias ortogonales, OFDM, de entrada múltiple - salida múltiple, MIMO, que comprende:

determinar ajustes de parámetros de transmisión; ajustar parámetros de transmisión y modular subportadoras con datos de acuerdo con los ajustes determinados; y transmitir los datos con los parámetros de transmisión ajustados; estando el método caracterizado porque comprende, antes de procesar una corriente de datos para transmisión de datos:

transmitir (102) una petición de sondeo de canal; recibir (108) una respuesta de sondeo de canal, CSR, como respuesta a la petición de sondeo de canal, siendo la CSR una ráfaga corta que tiene un formato de transmisión predefinido y que porta información predeterminada; y analizar (110) la CSR, siendo utilizado el análisis para determinar los ajustes de parámetros de transmisión.

2. El método según la reivindicación 1, en donde la petición de sondeo de canal es una cabecera de paquete de datos que incluye información de fuente y de destino.

3. El método según la reivindicación 1, en donde los datos son modulados sobre las subportadoras utilizando una técnica de optimización de capacidad de canal.

4. El método según la reivindicación 3, en donde la técnica de optimización de capacidad de canal es el llenado con agua.

5. El método según la reivindicación 1, en donde los datos son modulados sobre las subportadoras utilizando una técnica de optimización de fiabilidad de canal.

6. El método según la reivindicación 5, en donde la técnica de optimización de fiabilidad de canal es el control de potencia.

7. El método según la reivindicación 1, que comprende además guardar los ajustes de parámetros de transmisión determinados y transmitir datos posteriores de acuerdo con ajustes de parámetros de transmisión guardados.

8. El método según la reivindicación 1, que comprende además generar (120) una señal de control de formato de transmisión, TFC, en donde la señal de TFC comprende los ajustes de parámetros de transmisión determinados, que incluyen información de modulación de subportadoras, y transmitir el TFC con los datos ajustados a un receptor.

9. El método según la reivindicación 1, en donde el ajuste de parámetros de transmisión se produce en una capa

(203) de control de acceso a medio, MAC, de un transmisor (202) .

10. El método según la reivindicación 1, en donde el ajuste de parámetros de transmisión se produce en una capa (205) física, PHY, de un transmisor.

11. El método según la reivindicación 1, en donde el ajuste de parámetros de transmisión se produce en una combinación de una capa MAC y una capa PHY de un transmisor.

12. El método según la reivindicación 1, que comprende además:

supervisar señales de CSR; evaluar condiciones de canal de un enlace de comunicaciones; mantener un historial de las condiciones de canal; ajustar parámetros de transmisión basándose en el historial de canal; y aplicar los parámetros de transmisión ajustados.

13. El método según la reivindicación 1, en donde:

la petición de sondeo de canal comprende instrucciones de sondeo transmitidas desde una estación de base a una unidad transmisora/receptora inalámbrica, WTRU; y los ajustes de parámetros de transmisión determinados basándose en el análisis de la CSR corresponden a una respuesta de canal de enlace ascendente; comprendiendo el método además: estimar la respuesta de canal de enlace descendente basándose en la respuesta de canal de enlace ascendente determinada; y seleccionar una porción de un ancho de banda sobre la cual transmitir datos basándose en la respuesta de canal de enlace descendente estimada; en donde los parámetros de transmisión son ajustados de acuerdo con la respuesta de canal de enlace descendente estimada; y los datos son transmitidos con los parámetros de transmisión ajustados sobre la porción seleccionada del ancho de banda.

14. El método según la reivindicación 13, en donde la estación de base ordena a la WTRU transmitir periódicamente señales de sondeo.

15. Una unidad transmisora/receptora inalámbrica, WTRU, (302) para uso en comunicaciones inalámbricas con multiplexación por división de frecuencias ortogonales, de entrada múltiple -salida múltiple, MIMO-OFDM, que comprende:

un transmisor (202) que comprende:

un primer procesador (203) configurado para determinar ajustes de parámetros de transmisión; un segundo procesador (203) configurado para ajustar parámetros de transmisión de acuerdo con los ajustes determinados; y un procesador (205) de capa física, PHY, configurado para modular subportadoras con datos de acuerdo con los ajustes determinados;

y una pluralidad de antenas transmisoras/receptoras (2071-207n, 2091-209n) configuradas para recibir y transmitir señales de comunicaciones;

estando la WTRU caracterizada porque:

el transmisor comprende además:

un primer procesador (201) de sondeo de canal configurado para generar, antes de procesar una corriente de datos para transmisión de datos, señales de respuesta de sondeo de canal, CSR, siendo las señales de CSR ráfagas cortas que tienen cada una un formato de transmisión predefinido y portan información predeterminada; en donde el primer procesador está configurado para determinar los ajustes de parámetros de transmisión basándose en una petición de sondeo de canal que comprende instrucciones de sondeo, y porque comprende además:

un receptor (204) que comprende:

un segundo procesador (211) de sondeo de canal configurado para procesar la petición de sondeo de canal; y un procesador de paquetes de datos configurado para procesar subportadoras codificadas con datos.

16. La WTRU según la reivindicación 15, en donde el primer y el segundo procesadores son procesadores de capa MAC.

17. La WTRU según la reivindicación 15, en donde el primer procesador es un procesador de capa de control de acceso a medio, MAC, y el segundo procesador es un procesador de capa PHY.

18. La WTRU según la reivindicación 15, en donde el primer y el segundo procesadores son procesadores de capa PHY.

19. La WTRU según la reivindicación 15, en donde el procesador de capa PHY está configurado para modular datos hacia las subportadoras utilizando una técnica de optimización de capacidad de canal.

20. La WTRU según la reivindicación 19, en donde la técnica de optimización de capacidad de canal es el llenado con agua.

21. La WTRU según la reivindicación 15, en donde el procesador de capa PHY está configurado para modular datos sobre las subportadoras utilizando una técnica de optimización de fiabilidad de canal.

22. La WTRU según la reivindicación 21, en donde la técnica de optimización de de fiabilidad de canal es el control de potencia.

23. La WTRU según la reivindicación 15, que comprende además un componente (210) de memoria configurado para guardar ajustes de parámetros de transmisión determinados, para uso en la transmisión de datos posteriores de acuerdo con los ajustes de parámetros de transmisión guardados.

24. La WTRU según la reivindicación 23, que comprende además un procesador (206) de control de formato de transmisión, TFC, configurado para generar señales de TFC locales, en donde las señales de TFC locales comprenden los ajustes de parámetros de transmisión determinados, que incluyen información de modulación de subportadoras.

25. La WTRU según la reivindicación 24, en donde el procesador de TFC está configurado además para procesar señales de TFC recibidas, en donde las señales de TFC comprenden ajustes de parámetros de transmisión de paquetes de datos recibidos, que incluyen información de modulación de subportadoras; y en donde el procesador de paquetes de datos está configurado para descodificar y desmodular subportadoras codificadas por usuario basándose en información proporcionada por las señales de TFC.

26. La WTRU según la reivindicación 15, que comprende además:

un procesador de supervisión de señal configurado para supervisar señales de CSR transmitidas entre dispositivos de red en comunicaciones inalámbricas MIMO-OFDM; un analizador de señal configurado para evaluar condiciones de canal de un enlace de comunicaciones entre un par de otros dispositivos de red; y un componente de memoria configurado para mantener un historial de las condiciones de canal.

27. La WTRU según la reivindicación 26, que comprende además:

un procesador de ajuste configurado para ajustar parámetros de transmisión basándose en el historial de canal en donde la comunicación entre un par de los otros dispositivos de red se realiza utilizando los parámetros de transmisión ajustados.

28. La WTRU según la reivindicación 15, en donde:

el receptor está configurado para recibir una petición de sondeo de canal que comprende instrucciones de sondeo de canal; y el transmisor está configurado para generar y transmitir señales de sondeo de acuerdo con las instrucciones de sondeo de canal.

29. La WTRU según la reivindicación 28, en donde el transmisor está configurado para transmitir periódicamente señales de sondeo de canal de acuerdo con las instrucciones de sondeo.

30. Una estación (301) de base para uso en comunicaciones inalámbricas con multiplexación por división de frecuencias ortogonales, de entrada múltiple - salida múltiple, MIMO-OFDM, que comprende:

un transmisor (202) que comprende:

un primer procesador (203) configurado para determinar ajustes de parámetros de transmisión; un segundo procesador (203) configurado para ajustar parámetros de transmisión de acuerdo con los ajustes determinados; y un procesador (205) de capa física, PHY, configurado para modular subportadoras con datos de acuerdo con los ajustes determinados; y

un receptor (204) que comprende:

un procesador (215) de paquetes de datos configurado para procesar subportadoras codificadas con datos; y una pluralidad de antenas transmisoras/receptoras (2071-207n, 2091-209n) configuradas para recibir y transmitir señales de comunicaciones;

estando la estación de base caracterizada porque:

el transmisor (202) comprende:

un segundo procesador (201) de sondeo de canal configurado para, antes de procesar una corriente de datos para transmisión de datos, transmitir una petición de sondeo de canal; y

el receptor comprende además: un primer procesador (211) de sondeo de canal configurado para, en respuesta a la petición de sondeo de canal, recibir y analizar señales de respuesta de sondeo de canal, CSR, siendo las señales de CSR ráfagas cortas que tienen cada una un formato de transmisión predefinido y portan información predeterminada, siendo utilizado el análisis para determinar los ajuste de parámetros de transmisión.

31. La estación de base según la reivindicación 30, que comprende además un componente (219) de memoria configurado para guardar ajustes de parámetros de transmisión determinados, para uso en la transmisión de datos posteriores de acuerdo con los ajustes de parámetros de transmisión guardados.

32. La estación de base según la reivindicación 31, que comprende además un procesador (213) de control de formato de transmisión, TFC, configurado para generar señales de TFC locales y procesar señales de TFC recibidas, en donde las señales de TFC locales comprenden los ajustes de parámetros de transmisión determinados, que incluyen información de modulación de subportadoras.

33. La estación de base según la reivindicación 30, que comprende además:

un procesador (217) de supervisión de señal configurado para supervisar señales de CSR transmitidas entre otros dispositivos de red en las comunicaciones inalámbricas MIMO-OFD; un analizador de señal configurado para evaluar condiciones de canal de un enlace de comunicaciones entre un par de otros dispositivos de red; y un componente (219) de memoria configurado para mantener un historial de las condiciones de canal.

34. La estación de base según la reivindicación 30, en donde:

el transmisor está configurado para generar y transmitir la petición de sondeo que comprende instrucciones de sondeo a una unidad transmisora/receptora inalámbrica, WTRU; el receptor está configurado para recibir señales de sondeo transmitidas por la WTRU, siendo las señales de sondeo ráfagas cortas que tienen formatos predefinidos y portan información predeterminada; y el primer procesador está configurado para determinar una respuesta de canal de enlace ascendente basándose en las señales de sondeo; comprendiendo la estación de base además:

un estimador configurado para estimar una respuesta de canal de enlace descendente basándose en la respuesta de canal de enlace ascendente determinada; y una unidad de selección de ancho de banda configurada para seleccionar una porción de un ancho de banda sobre la cual trasmitir datos basándose en la respuesta de canal de enlace descendente estimada;

en donde el segundo procesador ajusta los parámetros de transmisión basándose en la respuesta de canal de enlace descendente estimada; y en donde la estación de base transmite datos con los parámetros de transmisión ajustados a la WTRU utilizando la porción seleccionada del ancho de banda.

35. La estación de base según la reivindicación 34, en donde el transmisor está configurado para generar y transmitir la petición de sondeo de canal que ordena a la WTRU transmitir periódicamente señales de sondeo.