Cálculo eficaz de matrices de filtro espacial para diversidad de transmisión por orientación en un sistema de comunicaciones MIMO.

Un procedimiento para obtener matrices de filtro espacial en un sistema de comunicaciones inalámbricas demúltiples entradas y múltiples salidas,

que comprende: determinar una matriz de filtro espacial inicial; yobtener una pluralidad de matrices de filtro espacial para una pluralidad de periodos de transmisión detiempo y/o frecuencia en función de la matriz de filtro espacial inicial y una pluralidad de matrices deorientación usadas para la pluralidad de periodos de transmisión.

Cálculo eficaz de matrices de filtro espacial para diversidad de transmisión por orientación en un sistema de comunicaciones MIMO

ANTECEDENTES

I. Campo La presente invención se refiere en general a comunicaciones y, más específicamente, a un procesamiento espacial para la transmisión de datos en un sistema de comunicaciones de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) .

II. Antecedentes Un sistema MIMO utiliza múltiples (NT) antenas de transmisión en una entidad transmisora y múltiples (NR) antenas de recepción en una entidad receptora para la transmisión de datos. Un canal MIMO formado por las NT antenas de transmisión y las NR antenas de recepción puede descomponerse en NS canales espaciales, donde NS ≤ min{NT, NR}. Los NS canales espaciales pueden usarse para transmitir datos en paralelo para conseguir un mayor rendimiento y/o, de manera redundante, para conseguir una mayor fiabilidad.

Cada canal espacial puede experimentar varias condiciones de deterioro de canal tales como, por ejemplo, desvanecimiento de la señal, multitrayectoria y efectos de interferencias. Los NS canales espaciales también pueden experimentar diferentes condiciones de canal y pueden obtener diferentes relaciones de señal a ruido e interferencia (SNR) . La SNR de cada canal espacial determina su capacidad de transmisión, que normalmente se cuantifica mediante una velocidad particular de transferencia de datos que puede transmitirse de manera fiable en el canal espacial. En un canal inalámbrico variable en el tiempo, las condiciones de canal cambian en el tiempo y la SNR de cada canal espacial también cambia en el tiempo.

Para mejorar el rendimiento, el sistema MIMO puede utilizar alguna forma de información de retorno mediante la cual la entidad receptora evalúa los canales espaciales y proporciona información de retorno que indica el estado del canal o la capacidad de transmisión de cada canal espacial. Después, la entidad transmisora puede ajustar la transmisión de datos en cada canal espacial basándose en la información de retorno. Sin embargo, esta información de retorno puede no estar disponible por varios motivos. Por ejemplo, el sistema puede no soportar la transmisión de información de retorno desde la entidad receptora, o el canal inalámbrico puede cambiar más rápidamente que la velocidad a la que la entidad receptora puede estimar el canal inalámbrico y/o devolver la información de retorno. En cualquier caso, si la entidad transmisora no conoce el estado del canal, entonces puede necesitar transmitir datos a una baja velocidad para que la transmisión de datos pueda descodificarse de manera fiable en la entidad receptora incluso en el peor caso de estado de canal. El rendimiento de un sistema de este tipo estaría determinado por el peor caso esperado de estado de canal, lo que no es deseable en absoluto.

Para mejorar el rendimiento (por ejemplo cuando la información de retorno no está disponible) , la entidad transmisora puede llevar a cabo un procesamiento espacial de manera que la transmisión de datos no observe el peor caso de estado de canal durante un largo periodo de tiempo, como se describe posteriormente. Entonces puede usarse una mayor velocidad de transferencia de datos para la transmisión de datos. Sin embargo, este procesamiento espacial representa una complejidad adicional tanto para la entidad transmisora como para la entidad receptora.

Por lo tanto, existe una necesidad en la técnica de herramientas que lleven a cabo de manera eficaz un procesamiento espacial para mejorar el rendimiento de un sistema MIMO.

El documento WO 2004/038985 está dirigido a un terminal multimodo en un sistema MIMO inalámbrico. Múltiples flujos de símbolos recibidos para un segundo enlace de comunicaciones se procesan de manera espacial según un modo de multiplexación espacial seleccionado para obtener múltiples flujos de símbolos de datos recuperados. El procesamiento espacial de recepción puede basarse en los vectores propios de canal para el modo orientado y con una matriz de filtro espacial para el modo no orientado. La matriz de filtro espacial puede obtenerse para cada etapa en función de una matriz de respuesta de canal reducida y usando una técnica de inversión de matriz de correlación de canal o una técnica de mínimo error cuadrático medio.

El documento WO 2004/038984 está dirigido a un sistema MIMO con múltiples modos de multiplexación espacial. Un sistema MIMO soporta múltiples modos de multiplexación espacial para un mejor rendimiento y una mayor flexibilidad. Para cada conjunto de terminales de usuario seleccionados para la transmisión de datos en el enlace descendente y/o el enlace ascendente, se selecciona un modo de multiplexación espacial para el conjunto de terminales de usuario de entre los múltiples modos de multiplexación espacial soportados por el sistema.

SUMARIO

La necesidad mencionada anteriormente se satisface mediante el contenido de las reivindicaciones independientes. Realizaciones ventajosas están incluidas en las reivindicaciones dependientes.

En este documento se describen técnicas para calcular de manera eficaz matrices de filtro espacial usadas para el procesamiento espacial en una entidad receptora. Una entidad transmisora puede transmitir datos a través de un canal MIMO usando una transmisión de información de estado de canal total (“CSI total”) o de “CSI parcial”, como se describe posteriormente. La entidad transmisora también puede utilizar diversidad de transmisión por orientación (STD) para un mejor rendimiento. Con STD, la entidad transmisora lleva a cabo un procesamiento espacial con diferentes matrices de orientación, de manera que la transmisión de datos observa un conjunto de canales eficaces y no está estancada en una "mala" realización de canal durante un largo periodo de tiempo. La entidad receptora lleva a cabo un procesamiento espacial de receptor complementario para la transmisión de CSI total o de CSI parcial y para la diversidad de transmisión por orientación. Las matrices de filtro espacial usadas para el procesamiento espacial de receptor pueden calcularse de manera eficaz si el canal MIMO es relativamente estático o no cambia bruscamente.

Si el canal MIMO es relativamente estático en un intervalo de periodos de transmisión (por ejemplo, un intervalo de periodos de símbolo o subbandas de frecuencia) , entonces las matrices de respuesta de canal para el canal MIMO en estos periodos de transmisión pueden correlacionarse en gran medida. En este caso, una matriz de filtro espacial inicial puede obtenerse en función de una matriz de respuesta de canal y una técnica de procesamiento de receptor seleccionada, como se describe posteriormente. Una matriz de filtro espacial para cada periodo de transmisión dentro de un intervalo estático puede calcularse entonces en función de la matriz de filtro espacial inicial y la matriz de orientación usada para ese periodo de transmisión.

Si el canal MIMO no es estático pero no cambia bruscamente, entonces las matrices de respuesta de canal para diferentes periodos de transmisión pueden correlacionarse parcialmente. En este caso, una matriz de filtro espacial Mx ( j ) puede obtenerse para un periodo de transmisión dado j y usarse para obtener una matriz de filtro espacial inicial para otro periodo de transmisión m. Una matriz de filtro espacial Mx (m) para un periodo de transmisión m puede calcularse entonces en función de la matriz de filtro espacial inicial, por ejemplo usando un procedimiento iterativo. Puede repetirse el mismo procesamiento en un intervalo de periodos de transmisión de interés, de manera que cada matriz de filtro espacial recién obtenida puede usarse para calcular otra matriz de filtro espacial para otro periodo de transmisión.

Las matrices de orientación pueden definirse de manera que el cálculo de las matrices de filtro espacial puede simplificarse. Varios aspectos y realizaciones de la invención se describen a continuación en mayor detalle.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 muestra una entidad transmisora y una entidad receptora en un sistema MIMO.

La Figura 2 muestra un modelo para la transmisión de datos con diversidad de transmisión por orientación.

Las Figuras 3A y 3B muestran transmisiones de datos en un sistema MIMO de única portadora y un sistema MIMO de múltiples portadoras, respectivamente.

Las Figuras 4 y 5 muestran procesos para calcular matrices de filtro espacial para matrices de respuesta de canal total y parcialmente correlacionadas, respectivamente.

La Figura 6 muestra un diagrama de bloques de un punto de acceso y un terminal de usuario.

La Figura 7 muestra un diagrama de bloques... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para obtener matrices de filtro espacial en un sistema de comunicaciones inalámbricas de múltiples entradas y múltiples salidas, que comprende: determinar una matriz de filtro espacial inicial; y obtener una pluralidad de matrices de filtro espacial para una pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o frecuencia en función de la matriz de filtro espacial inicial y una pluralidad de matrices de orientación usadas para la pluralidad de periodos de transmisión.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la matriz de filtro espacial inicial se determina en función de una matriz de respuesta de canal para un canal de múltiples entradas y múltiples salidas.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que la matriz de filtro espacial para cada uno de la

pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o frecuencia se obtiene en función de la matriz de respuesta de canal inicial y una matriz de orientación usada para el periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia.

4. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que la matriz de filtro espacial inicial se determina además en función de una matriz de orientación para uno de la pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o 15 frecuencia.

El procedimiento según la reivindicación 3, en el que la matriz de filtro espacial para cada uno de la pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o frecuencia se obtiene en función de la matriz de respuesta de canal inicial, la matriz de orientación usada para determinar la matriz de filtro espacial inicial y una matriz de orientación usada para el periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia.

6. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que los datos se transmiten en canales espaciales ortogonales de un canal de múltiples entradas y múltiples salidas, y en el que la matriz de respuesta de canal inicial se determina según una técnica de información de estado de canal total.

7. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que los datos se transmiten en canales espaciales ortogonales de un canal de múltiples entradas y múltiples salidas, y en el que la matriz de respuesta de 25 canal inicial se determina según una técnica de mínimo error cuadrático medio.

8. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que los datos se transmiten en canales espaciales de un canal de múltiples entradas y múltiples salidas, y en el que la matriz de respuesta de canal inicial se determina según una técnica de inversión de matriz de correlación de canal.

9. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que los datos se transmiten en canales espaciales de un

canal de múltiples entradas y múltiples salidas, y en el que la matriz de respuesta de canal inicial se determina según una técnica de mínimo error cuadrático medio.

10. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de matrices de orientación es utilizado por una entidad transmisora para procesar espacialmente datos para obtener diversidad de transmisión.

11. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que los elementos de la pluralidad de matrices de 35 orientación son miembros de un conjunto comprendido por +1, -1, +j y -j, donde j es una raíz cuadrada de -1.

12. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o frecuencia corresponde a una pluralidad de periodos de símbolo.

13. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o frecuencia corresponde a una pluralidad de subbandas de frecuencia.

14. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además: realizar un procesamiento espacial en símbolos recibidos para la pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o frecuencia con la pluralidad de matrices de filtro espacial.

15. Un aparato de un sistema de comunicaciones inalámbricas de múltiples entradas y múltiples salidas, que comprende: medios para determinar una matriz de filtro espacial inicial; y medios para obtener una pluralidad

de matrices de filtro espacial para una pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o frecuencia en función de la matriz de filtro espacial inicial y una pluralidad de matrices de orientación usadas para la pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o frecuencia.

16. El aparato según la reivindicación 15, en el que la matriz de filtro espacial inicial se determina en función de una matriz de respuesta de canal para un canal de múltiples entradas y múltiples salidas, y en el que la 50 matriz de filtro espacial para cada uno de la pluralidad de periodos de transmisión de tiempo y/o frecuencia se obtiene en función de la matriz de respuesta de canal inicial y una matriz de orientación usada para el periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia.

17. El aparato según la reivindicación 15, en el que la matriz de respuesta de canal inicial se determina según una técnica de información de estado de canal total, una técnica de mínimo error cuadrático medio o una 5 técnica de inversión de matriz de correlación de canal.

18. El aparato según la reivindicación 15, en el que los elementos de la pluralidad de matrices de orientación son miembros de un conjunto comprendido por +1, -1, +j y -j, donde j es una raíz cuadrada de -1.

19. El aparato según la reivindicación 15, que comprende además:

medios para realizar un procesamiento espacial en símbolos recibidos para la pluralidad de periodos de 10 transmisión de tiempo y/o frecuencia con la pluralidad de matrices de filtro espacial.

20. El aparato según la reivindicación 15, que comprende además:

medios que funcionan para almacenar la pluralidad de matrices de orientación.

21. El aparato según la reivindicación 15, en el que los medios para determinar y los medios para obtener son un procesador.

22. El aparato según la reivindicación 20, en el que los medios que funcionan para almacenar la pluralidad de matrices de orientación es una memoria.

23. El aparato según la reivindicación 19, en el que los medios para realizar un procesamiento espacial son un procesador espacial.

24. Un procedimiento para obtener matrices de filtro espacial en un sistema de comunicaciones inalámbricas de 20 múltiples entradas y múltiples salidas, que comprende:

obtener una primera matriz de filtro espacial para un primer periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia;

determinar una primera matriz de filtro espacial inicial para un segundo periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia en función de la primera matriz de filtro espacial y de al menos una matriz de orientación; y

obtener una segunda matriz de filtro espacial para el segundo periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia en función de la primera matriz de filtro espacial inicial.

25. El procedimiento según la reivindicación 24, en el que la primera matriz de filtro espacial se obtiene en función de una matriz de respuesta de canal obtenida para un canal de múltiples entradas y múltiples salidas en el primer periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia y además según una técnica de procesamiento espacial de receptor.

26. El procedimiento según la reivindicación 24, en el que determinar la primera matriz de filtro espacial inicial comprende:

procesar la primera matriz de filtro espacial para eliminar una primera matriz de orientación usada para el 35 primer periodo de transmisión, y

en el que la primera matriz de filtro espacial inicial es igual a la primera matriz de filtro espacial con la primera matriz de orientación eliminada.

27. El procedimiento según la reivindicación 24, en el que determinar la primera matriz de filtro espacial inicial comprende: procesar la primera matriz de filtro espacial para eliminar una primera matriz de orientación usada para el primer periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia y para incluir una segunda matriz de orientación usada para el segundo periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia, y en el que la primera matriz de filtro espacial inicial es igual a la primera matriz de filtro espacial con la primera matriz de orientación eliminada y la segunda matriz de orientación incluida.

28. El procedimiento según la reivindicación 24, en el que la segunda matriz de filtro espacial se obtiene usando 45 un procedimiento iterativo que lleva a cabo de manera iterativa un conjunto de cálculos en la primera matriz de filtro espacial inicial para obtener una solución final para la segunda matriz de filtro espacial.

29. El procedimiento según la reivindicación 24, que comprende además: determinar una segunda matriz de filtro espacial inicial para un tercer periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia en función de la segunda matriz de filtro espacial; y

obtener una tercera matriz de filtro espacial para el tercer periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia en 5 función de la segunda matriz de filtro espacial inicial.

30. El procedimiento según la reivindicación 24, en el que el primer y el segundo periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia corresponden a dos periodos de símbolo diferentes.

31. El procedimiento según la reivindicación 24, en el que el primer y el segundo periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia corresponden a dos subbandas de frecuencia diferentes.

32. Un aparato de un sistema de comunicaciones inalámbricas de múltiples entradas y múltiples salidas, que comprende:

medios para obtener una primera matriz de filtro espacial para un primer periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia;

medios para determinar una primera matriz de filtro espacial inicial para un segundo periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia en función de la primera matriz de filtro espacial y de al menos una matriz de orientación; y

medios para obtener una segunda matriz de filtro espacial para el segundo periodo de transmisión de tiempo 20 y/o frecuencia en función de la primera matriz de filtro espacial inicial.

33. El aparato según la reivindicación 32, en el que los medios para determinar la primera matriz de filtro espacial inicial comprenden medios para procesar la primera matriz de filtro espacial para eliminar una primera matriz de orientación usada para el primer periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia, y en el que la primera matriz de filtro espacial inicial es igual a la primera matriz de filtro espacial con la primera matriz de orientación eliminada.

34. El aparato según la reivindicación 32, que comprende además:

medios para determinar una segunda matriz de filtro espacial inicial para un tercer periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia en función de la segunda matriz de filtro espacial; y

medios para obtener una tercera matriz de filtro espacial para el tercer periodo de transmisión de tiempo y/o frecuencia en función de la segunda matriz de filtro espacial inicial.

35. El aparato según la reivindicación 32, en el que los medios para obtener una primera matriz de filtro espacial, los medios para determinar una primera matriz de filtro espacial inicial y los medios para obtener una segunda matriz de filtro espacial son un procesador.

36. El aparato según la reivindicación 33, en el que los medios para procesar la primera matriz de filtro espacial son un procesador.

37. El aparato según la reivindicación 34, en el que los medios para determinar una segunda matriz de filtro espacial inicial y los medios para obtener una tercera matriz de filtro espacial son un procesador.