Estimación de canal y procesamiento espacial para sistemas MIMO TDD.

Un procedimiento de efectuar el procesamiento espacial en un sistema de comunicación de entradas múltiples ysalidas múltiples (MIMO) diplexado por división de tiempo (TDD),

que comprende:

procesar (524) una primera transmisión recibida a través de un primer enlace para obtener al menos unvector propio utilizable para el procesamiento espacial para la transmisión de datos recibido a través delprimer enlace así como para la transmisión de datos enviados a través de un segundo enlace; y

realizar (530) el procesamiento espacial para una segunda transmisión sobre símbolos de referencia con elal menos un vector propio para generar, antes de la transmisión, una referencia orientada para la transmisiónsobre el segundo enlace.

Estimación de canal y procesamiento espacial para sistemas MIMO TDD

Antecedentes Campo La presente invención se refiere, en general, a la comunicación de datos, y más específicamente, a técnicas para efectuar la estimación de canal y el procesamiento espacial en sistemas de comunicación de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) duplexados por división de tiempo (TDD)

Antecedentes Un sistema MIMO emplea múltiples antenas de transmisión (NT) y múltiples antenas de recepción (NR) para la transmisión de datos. Un canal MIMO formado por NT antenas de transmisión y NR antenas de recepción se puede descomponer en NS canales independientes, siendo NS ≤ min {NT, NR}. Cada uno de los NS canales independientes también se denomina subcanal espacial o modo propio del canal MIMO y corresponde a una dimensión. El sistema MIMO puede proporcionar un rendimiento mejorado (por ejemplo, capacidad de transmisión aumentada) si se utilizan las dimensionalidades adicionales creadas por las múltiples antenas de transmisión y recepción.

Con el fin de transmitir datos sobre uno o más de los NS modos propios del canal MIMO, es necesario efectuar el procesamiento espacial en el receptor y típicamente también en el transmisor. Los flujos de datos transmitidos desde las NT antenas de transmisión interfieren unos con los otros en las antenas de recepción. El procesamiento espacial trata de separar los flujos de datos en el receptor para que puedan ser recuperados individualmente.

Para efectuar el procesamiento espacial, típicamente se requiere una estimación precisa de la respuesta de canal entre el transmisor y el receptor. Para un sistema TDD, el enlace descendente (es decir, el enlace directo) y el enlace ascendente (es decir, el enlace inverso) entre un punto de acceso y un terminal de usuario comparten ambos la misma banda de frecuencia. En este caso, se puede asumir que las respuestas de canal en enlace descendente y en enlace ascendente son recíprocas una con la otra, después de que se haya realizado la calibración (como se describe más adelante) para tener en cuenta las diferencias en las cadenas de transmisión y recepción en el punto de acceso y en el terminal de usuario. Esto es, si H representa la matriz de respuesta de canal desde la agrupación de antenas A a la agrupación de antenas B, entonces un canal recíproco implica que el acoplamiento desde la agrupación B a la agrupación A viene dada por HT, en el que MT denota el transpuesto de M.

La estimación de canal y el procesamiento espacial para un sistema MIMO típicamente consumen una gran parte de los recursos del sistema. Por tanto, existe una necesidad en la técnica de técnicas para efectuar de manera eficiente la estimación de canal y el procesamiento espacial en un sistema MIMO TDD.

El documento US 6.452.981 describe la identificación de canal que está siendo realizada por ambos transceptores en un enlace inalámbrico bidireccional, en el que cada transceptor efectúa el procesamiento necesario requerido para determinar su correspondiente canal de Entradas Múltiples y Salidas Múltiples con el fin de formar sus propias ponderaciones espaciales de transmisor y receptor para su uso en el procesamiento espacial.

El documento WO 02/078211 describe un sistema de procesamiento de señal de espacio -tiempo con una complejidad reducida.

Sumario Se proporcionan técnicas en la presente memoria descriptiva para efectuar la estimación de canal y el procesamiento espacial de una manera eficiente en un sistema MIMO TDD. Para el sistema MIMO TDD, las características recíprocas del canal se pueden aprovechar para simplificar la estimación de canal y el procesamiento espacial, tanto en el transmisor como en el receptor. Inicialmente, un punto de acceso y un terminal de usuario en el sistema pueden realizar una calibración para determinar las diferencias en las respuestas de sus cadenas de transmisión y recepción y para obtener los factores de corrección utilizados para tener en cuenta las diferencias. La calibración puede ser efectuada para asegurar que el canal "calibrado", con los factores de corrección aplicados, es recíproco. De esta manera, se puede obtener una estimación más precisa de un segundo enlace en base a una estimación derivada de un primer enlace.

Durante la operación normal, se transmite un MIMO piloto (por ejemplo, por el punto de acceso) sobre el primer enlace (por ejemplo, el enlace descendente) y se utiliza para derivar una estimación de la respuesta de canal para el primer enlace. La estimación de respuesta de canal puede entonces ser descompuesta (por ejemplo, por el terminal de usuario, utilizando la descomposición en valores singulares) para obtener una matriz diagonal de valores singulares y una primera matriz unitaria que contiene los vectores propios izquierdos del primer enlace así como los vectores propios derechos del segundo enlace (por ejemplo, el enlace ascendente) . La primera matriz unitaria puede por utilizada de esta manera para realizar el procesamiento espacial para la transmisión de datos recibidos sobre el primer enlace, así como para la transmisión de datos a enviar sobre el segundo enlace.

Una referencia orientada es transmitida sobre el segundo enlace usando los vectores propios en la primera matriz unitaria. Una referencia orientada (o piloto orientado) es un piloto transmitido sobre modos propios específicos utilizando los vectores propios que se utilizan para la transmisión de datos. Esta referencia orientada se puede procesar entonces (por ejemplo, por el punto de acceso) para obtener la matriz diagonal y una segunda matriz unitaria que contiene los vectores propios izquierdos del segundo enlace así como los vectores propios derechos del primer enlace. La segunda matriz unitaria puede ser utilizada de esta manera para realizar el procesamiento espacial para la transmisión de datos recibidos sobre el segundo enlace, así como para la transmisión de datos a enviar sobre el primer enlace.

Diversos aspectos y realizaciones de la invención se describen en más detalle a continuación.

Breve descripción de los dibujos Se describen a continuación los diversos aspectos y características de la presente invención en conjunto con los dibujos que siguen, en los que:

La figura 1 es un diagrama de bloques de un punto de acceso y de un terminal de usuario en un sistema MIMO TDD, de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 2A muestra un diagrama de bloques de las cadenas de transmisión y de recepción en el punto de acceso y en el terminal de usuario, de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 2B muestra la aplicación de las matrices de corrección para tener en cuenta las diferencias en las cadenas de transmisión / recepción en el punto de acceso y en el terminal de usuario, de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 3 muestra el procesamiento espacial para el enlace descendente y el enlace ascendente para un modo de multiplexación espacial, de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 4 muestra el procesamiento espacial para el enlace descendente y el enlace ascendente para un modo de orientación de haz, de acuerdo con una realización de la invención; y

La figura 5 muestra un proceso para efectuar la estimación de canal y el procesamiento espacial en el punto de acceso y en el terminal de usuario, de acuerdo con una realización de la invención.

Descripción detallada La figura 1 es un diagrama de bloques de una realización de un punto de acceso 110 y de un terminal de usuario150 en un sistema MIMO TDD 100. El punto 110 de acceso está equipado con Nap antenas de transmisión / recepción para la transmisión / recepción de datos, y el terminal de usuario 150 está equipado con Nut antenas de transmisión / recepción.

Sobre el enlace descendente, en el punto de acceso 110, un procesador de datos de transmisión (TX) 114 recibe datos de tráfico (es decir, bits de información) desde una fuente de datos 112 y la señalización y otros datos desde un controlador 130. El procesador de datos TX 114 formatea, codifica, intercala, y modula (es decir, mapas de símbolo) , los datos para proporcionar símbolos de modulación. Un procesador espacial TX 120 recibe los símbolos de modulación desde el procesador de datos TX 114 y realiza el procesamiento espacial para proporcionar Nap flujos de símbolos de transmisión, un flujo por cada antena. El procesador espacial TX 120 también multiplexa en símbolos piloto, según sea apropiado (por ejemplo, para la calibración y la operación normal) .

Cada modulador (MOD) 122 (que incluye una cadena de transmisión) recibe y procesa un flujo de símbolos de transmisión respectivo para... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de efectuar el procesamiento espacial en un sistema de comunicación de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) diplexado por división de tiempo (TDD) , que comprende:

procesar (524) una primera transmisión recibida a través de un primer enlace para obtener al menos un 5 vector propio utilizable para el procesamiento espacial para la transmisión de datos recibido a través del primer enlace así como para la transmisión de datos enviados a través de un segundo enlace; y

realizar (530) el procesamiento espacial para una segunda transmisión sobre símbolos de referencia con el al menos un vector propio para generar, antes de la transmisión, una referencia orientada para la transmisión sobre el segundo enlace.

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

realizar (540) el procesamiento espacial sobre una tercera transmisión recibida a través del primer enlace con el al menos un vector propio.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en el que la primera transmisión es un piloto orientado recibido sobre al menos un modo propio de un canal MIMO para el primer enlace.

4. El procedimiento de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en el que la primera transmisión es un piloto MIMO compuesto por una pluralidad de transmisiones piloto enviadas desde una pluralidad de antenas de transmisión, y en el que la transmisión piloto desde cada antena de transmisión es identificable por un receptor del piloto MIMO .

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el procesamiento de una primera transmisión incluye:

obtener (524) una estimación de respuesta de canal para el primer enlace basado en el piloto MIMO, y

descomponer (526) la estimación de respuesta de canal para obtener una pluralidad de vectores propios utilizables para el procesamiento espacial para los enlaces primero y segundo.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que la estimación de respuesta de canal para el primer enlace se descompone utilizando una descomposición en valores singulares.

7. El procedimiento de la reivindicación 4, que comprende, además:

realizar el procesamiento espacial sobre el piloto MIMO con el al menos un vector propio para generar (530) un piloto orientado para la transmisión sobre al menos un modo propio de un canal MIMO para el segundo enlace.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la segunda transmisión es procesada espacialmente (532) con 30 un vector propio para la transmisión sobre un modo propio de un canal MIMO para el segundo enlace.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la segunda transmisión es procesada espacialmente con un vector propio normalizado para la transmisión sobre un modo propio de un canal MIMO para el segundo enlace, incluyendo el vector propio normalizado una pluralidad de elementos que tienen la misma magnitud.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la primera transmisión es un piloto orientado generado con un

vector propio normalizado para un modo propio de un canal MIMO para el primer enlace, incluyendo el vector propio normalizado una pluralidad de elementos que tienen la misma magnitud, y en el que se obtiene un vector propio utilizable para el procesamiento espacial para los enlaces primero y segundo.

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

calibrar (512) los enlaces primero y segundo de tal manera que una estimación de respuesta de canal para el primer enlace es la recíproca de una estimación de respuesta de canal para el segundo enlace al determinar y tener en cuenta las diferencias en las respuestas de las cadenas de transmisión y de recepción en las estimaciones de respuesta de canal.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la calibración (512) incluye obtener factores de corrección para el primer enlace en base a las estimaciones de respuesta de canal para los 45 enlaces primero y segundo, y

obtener factores de corrección para el segundo enlace en base a las estimaciones de respuesta de canal para los enlaces primero y segundo.

13. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el sistema de comunicación MIMO TDD utiliza una multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) , y en el que el procesamiento para la primera transmisión y el procesamiento espacial para la segunda transmisión son efectuadas para cada una de una pluralidad de subbandas.

14. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que

la primera transmisión es un piloto MIMO, en el que el piloto MIMO comprende una pluralidad de transmisiones piloto enviadas desde una pluralidad de antenas de transmisión, y en el que la transmisión piloto desde cada antena de transmisión es identificable por un receptor del piloto MIMO, y el procedimiento comprende, además:

realizar el procesamiento espacial sobre una primera transmisión de datos recibida a través del primer enlace con una pluralidad de vectores propios para recuperar símbolos de datos para la primera transmisión de datos.

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

realizar el procesamiento espacial sobre el piloto MIMO con al menos uno de los vectores propios para generar un piloto orientado para la transmisión sobre al menos un modo propio de un canal MIMO para el segundo enlace.

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

realizar la calibración para obtener los factores de corrección; y

escalar la segunda transmisión con los factores de corrección antes de la transmisión sobre la segunda conexión, determinando y teniendo en cuenta las diferencias en las respuestas de las cadenas de transmisor y de receptor en las estimaciones de respuesta de canal.

17. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el sistema de comunicación MIMO TDD utiliza una multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) , y en el que el procesamiento espacial es realizado para cada una de una pluralidad de subbandas.

18. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que

la primera transmisión es un piloto orientado;

el primer enlace es al menos un modo propio de un canal MIMO; comprendiendo además el procedimiento realizar el procesamiento espacial sobre una primera transmisión de datos recibida a través del primer enlace con el al menos un vector propio.

19. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que:

el procesamiento de la primera transmisión comprende realizar el procesamiento espacial sobre los símbolos piloto con un vector propio normalizado para un modo propio de un canal MIMO para generar un primer piloto orientado para la transmisión a través de un modo propio del canal MIMO para el segundo enlace, incluyendo el vector propio normalizado una pluralidad de elementos que tienen la misma magnitud; y

la realización del procesamiento espacial para la segunda transmisión comprende realizar el procesamiento espacial sobre los símbolos de datos con el vector propio normalizado antes de la transmisión sobre el un modo propio del canal MIMO para el segundo enlace.

20. El procedimiento de la reivindicación 19, que comprende, además:

realizar el procesamiento espacial sobre los símbolos piloto con un vector propio no normalizado para el un modo propio para generar un segundo piloto orientado para la transmisión a través de un modo propio del canal MIMO.

21. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el sistema de comunicación inalámbrico de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) diplexado por división de tiempo- (TDD) es un sistema de comunicación de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) , en el que el al menos un vector propio es una matriz de vectores propios para cada una de una pluralidad de subbandas, en el que se obtiene una pluralidad de matrices de vectores propios para la pluralidad de subbandas y son utilizables para el procesamiento espacial tanto para la transmisión de datos recibidos a través del primer enlace como para la transmisión de datos enviada a través del segundo enlace; y

realizar el procesamiento espacial para la segunda transmisión con la pluralidad de matrices de vectores propios antes de la transmisión sobre el segundo enlace.

22. El procedimiento de la reivindicación 21, que comprende además:

ordenar los vectores propios en cada matriz en base a las ganancias de canal asociadas con los vectores propios.

23. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que la segunda transmisión es enviada sobre al menos un modo propio de banda ancha, estando asociado cada modo propio de banda ancha con un conjunto de vectores propios en la pluralidad de matrices que tienen el mismo orden después de la ordenación.

24. Un aparato en un sistema de comunicación inalámbrico de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) diplexado por división de tiempo (TDD) , que comprende:

un medio para procesar (524) una primera transmisión recibida a través de un primer enlace para obtener al menos un vector propio utilizable para el procesamiento espacial para la transmisión de datos recibidos a través del primer enlace así como para la transmisión de datos enviados a través de un segundo enlace; y

un medio para realizar (530) el procesamiento espacial para una segunda transmisión sobre símbolos de referencia con el al menos un vector propio para generar, antes de la transmisión, una referencia orientada para la transmisión sobre el segundo enlace.

25. El aparato de la reivindicación 24, que comprende, además:

un medio para realizar el procesamiento espacial (540) sobre una tercera transmisión recibida a través del primer enlace con el al menos un vector propio para recuperar símbolos de datos para la tercera transmisión.

26. El aparato de la reivindicación 24, en el que la primera transmisión es un piloto orientado recibido sobre al menos un modo propio de un canal MIMO para el primer enlace.

27. El aparato de la reivindicación 24, en el que la primera transmisión es un piloto MIMO constituido por una pluralidad de transmisiones piloto enviadas desde una pluralidad de antenas de transmisión, y en el que la transmisión piloto desde cada antena de transmisión es identificable por un receptor del piloto MIMO.

28. El aparato de la reivindicación 27, que comprende, además:

un medio para obtener (524) una estimación de respuesta de canal para el primer enlace en base al piloto MIMO; y

un medio para descomponer (526) la estimación de respuesta de canal para obtener al menos un vector propio utilizable para el procesamiento espacial para los enlaces primero y segundo.

29. El aparato de la reivindicación 24, en el que la primera transmisión es un piloto MIMO, en el que el piloto MIMO comprende una pluralidad de transmisiones piloto enviadas desde una pluralidad de antenas de transmisión, y en el que la transmisión piloto desde cada antena de transmisión es identificable por un receptor del piloto MI-MO, y comprendiendo el aparato, además

un medio para realizar el procesamiento espacial sobre una primera transmisión de datos recibida a través del primer enlace con el al menos un vector propio para recuperar símbolos de datos para la primera transmisión de datos.

30. El aparato de la reivindicación 29, que comprende, además:

un medio para realizar un procesamiento espacial sobre los símbolos piloto con el al menos un vector propio para generar un piloto orientado para la transmisión sobre al menos un modo propio de un canal MIMO para el segundo enlace.

31. El aparato de la reivindicación 29, que comprende, además:

un medio para realizar (512) la calibración para obtener los factores de corrección, y

un medio para escalar la segunda transmisión con los factores de corrección antes de la transmisión sobre el segundo enlace al determinar y tener en cuenta las diferencias en las respuestas de las cadenas de transmisor y de receptor en las estimaciones de respuesta de canal.

32. El aparato de la reivindicación 24, en el que la primera transmisión es un piloto orientado; y

el primer enlace es al menos un modo propio de un canal MIMO, y comprendiendo el aparato, además:

un medio para realizar el procesamiento espacial sobre una primera transmisión de datos recibida a través del primer enlace con el al menos un vector propio.

33. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el procesamiento de la primera transmisión de información recibida a través de un primer enlace para obtener al menos un vector propio utilizable para el procesamiento espacial, tanto para la transmisión de datos recibida a través del primer enlace como para la transmisión de datos enviada a través de un segundo enlace comprende:

procesar una transmisión piloto recibida a través del primer enlace para obtener una estimación de respuesta de canal para el primer enlace; y

descomponer la estimación de respuesta de canal para obtener una matriz de vectores propios utilizables para el procesamiento espacial de la transmisión de datos recibida a través del primer enlace así como para la transmisión de datos enviada a través del segundo enlace.

34. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el procesamiento de la primera transmisión recibida a través de un primer enlace para obtener al menos un vector propio utilizable para el procesamiento espacial de la transmisión de datos recibida a través del primer enlace así como para la transmisión de datos enviada a través de un segundo enlace comprende:

recibir un piloto orientado sobre al menos un modo propio de un canal MIMO para el primer enlace; y

procesar el piloto orientado recibido para obtener al menos un vector propio utilizable para el procesamiento espacial de la transmisión de datos recibida a través del primer enlace así como para la transmisión de datos enviada a través del segundo enlace.

35. El procedimiento de la reivindicación 34, en el que el procesamiento incluye demodular el piloto orientado recibido para eliminar la modulación debida a los símbolos piloto usados para generar el piloto orientado, y

procesar el piloto orientado demodulado para obtener el al menos un vector propio.

36. El procedimiento de la reivindicación 34, en el que se obtiene el al menos un vector propio en base a la técnica del error cuadrático medio mínimo (MMSE) .

37. El procedimiento de la reivindicación 34, en el que se obtiene una pluralidad de vectores propios y se fuerzan para que sean ortogonales unos con los otros.

38. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende:

calibrar uno o más enlaces de comunicación, incluyendo el primer enlace y el segundo enlace entre un punto de acceso y un terminal de usuario para formar un primer enlace calibrado y un segundo enlace calibrado al determinar y tener en cuenta las diferencias en las respuestas de las cadenas de transmisor y receptor en las estimaciones de respuesta de canal;

obtener una estimación de respuesta de canal para el primer enlace calibrado en base a uno o más pilotos transmitidos sobre el primer enlace calibrado, y

descomponer la estimación de respuesta de canal para obtener uno o más vectores propios utilizables para el procesamiento espacial de los uno o más enlaces de comunicación.

39. El procedimiento de la reivindicación 38 en el que calibrar comprende:

determinar uno o más conjuntos de factores de corrección en base a las estimaciones de respuestas de canal para el uno o más enlaces de comunicación; y

aplicar los uno o más conjuntos de factores de corrección para los enlaces primero y segundo para formar los enlaces calibrados primero y segundo.

40. El procedimiento de la reivindicación 38, que comprende, además:

realizar el procesamiento espacial para transmisiones de datos sobre los enlaces primero y segundo usando los uno o más vectores propios obtenidos descomponiendo la estimación de respuesta de canal para el primer enlace calibrado.

41. El procedimiento de la reivindicación 40, que comprende, además:

realizar el procesamiento espacial sobre uno o más símbolos piloto con los uno o más vectores propios para generar la referencia orientada.

42. El aparato de la reivindicación 24, que comprende, además:

un medio para calibrar uno o más enlaces de comunicación, incluyendo el primer enlace y el segundo enlace entre un punto de acceso y un terminal de usuario para formar un primer enlace calibrado y un segundo enlace calibrado determinando y teniendo en cuenta las diferencias en las respuestas de las cadenas de transmisor y de receptor en las estimaciones de respuesta de canal; y

en el que el medio para procesar una primera transmisión comprende un medio para obtener una estimación de respuesta de canal para el primer enlace calibrado en base a uno o más pilotos transmitidos sobre el primer enlace y un medio calibrado para descomponer la estimación de respuesta de canal para obtener uno o más vectores propios utilizables para el procesamiento espacial de los uno o más enlaces de comunicación.

43. El aparato de la reivindicación 42 en el que la calibración comprende:

un medio para determinar uno o más conjuntos de factores de corrección en base a las estimaciones de respuestas de canal para el uno o más enlaces de comunicación; y

un medio para aplicar el uno o más conjuntos de factores de corrección a los enlaces primero y segundo para formar los enlaces primero y segundo calibrados.

44. El aparato de la reivindicación 42, que comprende, además:

realizar el procesamiento espacial para transmisiones de datos en los enlaces primero y segundo usando los uno o más vectores propios obtenidos por la descomposición de la estimación de respuesta de canal para el primer enlace calibrado.

45. El aparato de la reivindicación 44, que comprende además:

realizar el procesamiento espacial en uno o más símbolos piloto con los uno o más vectores propios para generar la referencia orientada.