Estimación secuencial continua de objetos dispersantes.

Un método de seguimiento de parámetros de objetos dispersantes,

implementado por un receptor inalámbrico,usado para determinar estimaciones de canal para un canal inalámbrico, en el que el método comprende:

determinar un primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base a uno o más conjuntos demuestras de señal recibidas durante uno o más intervalos de tiempo anteriores, en el que el primer conjuntode parámetros de objetos dispersantes comprende un conjunto de retardos de trayecto separados de manerano homogénea, un conjunto correspondiente de tasas de cambio separadas de manera no homogénea, en elque la tasa de cambio comprende una frecuencia Doppler, y un conjunto correspondiente de coeficientes dedispersión complejos, y en el que cada coeficiente de dispersión corresponde a un objeto dispersante; y en elque la determinación del primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes comprende:

determinar un primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base a el unoo más conjuntos de muestras de señal recibidas durante un primer periodo de evaluación quecomprenden uno o más intervalos de tiempo anteriores; y

determinar el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes para el primer periodo deevaluación en base al primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco, en elque los elementos del primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes comprenden unespectro Doppler para cada uno de los retardos de trayecto separados de manera no homogénea, yen el que cada espectro Doppler comprende una pluralidad de coeficientes de dispersión y frecuenciasDoppler, separadas de manera no homogénea, asociadas con los objetos dispersantescorrespondientes,

recibir muestras de señal a través en dicho canal inalámbrico durante un periodo de tiemposubsiguiente;

estimar una respuesta de frecuencia de canal para dicho intervalo de tiempo subsiguiente, yactualizar uno o más de los parámetros de objetos dispersantes en el primer conjunto en base a larespuesta de frecuencia de canal estimada para determinar un conjunto actualizado de parámetros deobjetos dispersantes para el intervalo de tiempo subsiguiente.

Estimación secuencial continua de objetos dispersantes CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere, en general, a una estimación de canal y, más particularmente, a un seguimiento de los parámetros de objetos dispersantes usados para determinar las estimaciones de canal conforme un transmisor y/o un receptor se desplazan dentro de un canal inalámbrico, donde los parámetros de objetos dispersantes caracterizan los objetos dispersantes en el canal.

ANTECEDENTES En un sistema de comunicación inalámbrica, una señal transmitida se refleja en los objetos del entorno (por ejemplo, edificios, colinas, etc.) , que se denominan en la presente memoria como objetos dispersantes. Las reflexiones llegan a un receptor desde diferentes direcciones y con diferentes retardos. Las reflexiones o múltiples trayectos pueden caracterizarse por un retardo de trayecto y un coeficiente de retardo complejo. Los coeficientes complejos de retardo muestran una variación temporal rápida debido a la movilidad del vehículo, mientras que los retardos de trayecto son relativamente constantes durante un gran número de periodos de símbolo OFDM.

La estimación de canal es el procedimiento de caracterización del efecto del canal de radio sobre la señal transmitida. Las estimaciones de canal, que imitan el efecto del canal sobre la señal transmitida, pueden ser usadas para la cancelación de interferencias, la combinación de diversidad, la detección de ML y otros propósitos. Muchas técnicas de estimación de canal usadas normalmente, por ejemplo, divulgadas en el documento US2005/0163257, no producen estimaciones suficientemente precisas del canal para su uso con modulaciones de orden superior. Además, es difícil predecir cómo cambiará el canal debido a la movilidad del vehículo. Por lo tanto, existe una necesidad de nuevas técnicas de estimación de canal que produzcan estimaciones de canal más precisas para una modulación de orden superior y que permitan la predicción y el seguimiento del canal.

SUMARIO La solicitud US Nº 12/478.473, publicada como US 2010/0309994 con el miembro de la familia de patentes EP 2438724, proporciona un método mejorado de estimación de canal basado en una caracterización precisa de los objetos dispersantes. El documento US 2010/0309994, al que se hace referencia en adelante como la solicitud 12/478.473, caracteriza los objetos dispersantes mediante la determinación de un conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base a muestras de señal derivadas de señales recibidas durante un período de evaluación. Los parámetros de objetos dispersantes incluyen retardos de trayecto, así como los coeficientes de dispersión y las frecuencias Doppler asociadas que caracterizan los objetos dispersantes en el canal inalámbrico. La presente invención extiende las enseñanzas de la solicitud 12/478.473 para incluir el seguimiento de las caracterizaciones de los objetos dispersantes conforme cambian debido al movimiento del transmisor y/o el receptor dentro del canal inalámbrico. Más particularmente, la presente invención permite que el receptor realice un seguimiento de los parámetros de objetos dispersantes en base a las muestras de señal derivadas a partir de las señales recibidas después del periodo de evaluación inicial, sin necesidad de que el receptor repita todo el procedimiento de cálculo de la solicitud 12/478.473. De esta manera, la presente invención permite que el receptor use muestras de señal derivadas a partir de las señales recién recibidas para actualizar un conjunto existente de parámetros de objetos dispersantes.

En términos generales, un receptor inalámbrico según la presente invención determina un primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base a muestras de señal derivadas a partir de las señales recibidas durante uno o más intervalos de tiempo anteriores, estima una respuesta de frecuencia de canal para un intervalo de tiempo subsiguiente, y actualiza los parámetros de objetos dispersantes en el primer conjunto en base a la respuesta de frecuencia de canal estimada para determinar un conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes para el intervalo de tiempo subsiguiente. El receptor puede usar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes para determinar las estimaciones de canal para el canal inalámbrico. En una realización ejemplar, el receptor usa un procedimiento de actualización secuencial continuo, por ejemplo, un procedimiento Prony inverso de periodo por símbolo, para actualizar los parámetros de objetos dispersantes. En otra realización ejemplar, el receptor usa un enfoque Doppler integrado para actualizar los parámetros de objetos dispersantes.

En la realización de actualización secuencial continua, el receptor actualiza los parámetros de objetos dispersantes actualizando las respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco determinadas para un periodo de evaluación inicial. El receptor usa las respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco actualizadas para actualizar el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes. Más particularmente, el receptor determina un primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base a las muestras de señal derivadas a partir de las señales recibidas durante un periodo de evaluación inicial que comprende una pluralidad de intervalos de tiempo, y determina un primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes para el periodo de evaluación inicial en base al primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco. Posteriormente, el receptor determina un segundo conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base a las muestras de señal derivadas a partir de las señales recibidas durante un intervalo de tiempo subsiguiente, y determina un conjunto actualizado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base al primer conjunto y el segundo conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco. A continuación, el receptor actualiza el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base a las respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco actualizadas para determinar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes. El receptor puede usar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes para determinar nuevas estimaciones de canal.

En la realización Doppler integrada, el receptor predice, en primer lugar, los parámetros de objetos dispersantes para el intervalo de tiempo subsiguiente en base a los parámetros de objetos dispersantes determinados previamente, y corrige los errores en la predicción en base a las diferencias entre las respuestas de frecuencia de canal derivadas de los parámetros de objetos dispersantes predichos y las respuestas de frecuencia de canal derivadas a partir de muestras de una señal recibida durante el intervalo de tiempo subsiguiente. El receptor puede usar los parámetros de objetos dispersantes actualizados para determinar nuevas estimaciones del canal.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 muestra la relación entre diferentes objetos dispersantes y diferentes retardos de trayecto con relación a un transmisor y un receptor en un sistema inalámbrico.

La Figura 2 muestra vectores de frecuencia Doppler ejemplares asociados con los objetos dispersantes con relación al receptor en un instante de tiempo particular.

La Figura 3 muestra un procedimiento para realizar un seguimiento de los parámetros de objetos dispersantes según una realización ejemplar de la presente invención,

La Figura 4 muestra un procedimiento CSlPA para realizar un seguimiento de los parámetros de objetos dispersantes según una realización ejemplar de la presente invención.

La Figura 5 muestra un transmisor ejemplar.

La Figura 6 muestra un receptor ejemplar según una realización ejemplar de la presente invención.

La Figura 7 muestra las respuestas de impulsos medidas de canal, obtenidas a partir de los datos de un ensayo de campo.

La Figura 8 mapea la intensidad de los rayos de señal en el dominio Doppler.

La Figura 9 muestra un método ejemplar para determinar los retardos de trayecto y los parámetros Doppler

correspondientes según la presente invención.

Las Figuras 10A y 10B muestran detalles para implementar los métodos de transformación de la Figura 7.

La Figura 11 muestra el cambio en 8 debido a las diferencias de retardos de tiempo.

La Figura 12 muestra un procedimiento Doppler integrado para realizar un seguimiento de los parámetros de objetos dispersantes según una realización ejemplar de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Típicamente, las señales transmitidas, que viajan a través... [Seguir leyendo]

1. Un método de seguimiento de parámetros de objetos dispersantes, implementado por un receptor inalámbrico, usado para determinar estimaciones de canal para un canal inalámbrico, en el que el método comprende:

determinar un primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base a uno o más conjuntos de muestras de señal recibidas durante uno o más intervalos de tiempo anteriores, en el que el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes comprende un conjunto de retardos de trayecto separados de manera no homogénea, un conjunto correspondiente de tasas de cambio separadas de manera no homogénea, en el que la tasa de cambio comprende una frecuencia Doppler, y un conjunto correspondiente de coeficientes de dispersión complejos, y en el que cada coeficiente de dispersión corresponde a un objeto dispersante; y en el que la determinación del primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes comprende:

determinar un primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base a el uno o más conjuntos de muestras de señal recibidas durante un primer periodo de evaluación que comprenden uno o más intervalos de tiempo anteriores; y determinar el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes para el primer periodo de evaluación en base al primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco, en el que los elementos del primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes comprenden un espectro Doppler para cada uno de los retardos de trayecto separados de manera no homogénea, y en el que cada espectro Doppler comprende una pluralidad de coeficientes de dispersión y frecuencias Doppler, separadas de manera no homogénea, asociadas con los objetos dispersantes correspondientes, recibir muestras de señal a través en dicho canal inalámbrico durante un periodo de tiempo subsiguiente; estimar una respuesta de frecuencia de canal para dicho intervalo de tiempo subsiguiente, y actualizar uno o más de los parámetros de objetos dispersantes en el primer conjunto en base a la respuesta de frecuencia de canal estimada para determinar un conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes para el intervalo de tiempo subsiguiente.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la estimación de la respuesta de frecuencia de canal para el intervalo de tiempo subsiguiente comprende:

determinar un segundo conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base a las muestras de señal recibidas durante el intervalo de tiempo subsiguiente; y determinar un conjunto actualizado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base al primer conjunto y al segundo conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco; y en el que la actualización de uno o más parámetros de objetos dispersantes en el primer conjunto comprende la actualización del primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base al conjunto actualizado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco para determinar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes.

3. El método de la reivindicación 2 o receptor inalámbrico según la reivindicación 11 en el que la determinación del conjunto actualizado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco comprende añadir el segundo conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco al primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco o comprende:

escalar el primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco con un factor de escala predeterminado, menor que la unidad, para generar un conjunto escalado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco; y añadir el segundo conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco al conjunto escalado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco.

4. El método de la reivindicación 3 o receptor inalámbrico según la reivindicación 3, en el que la determinación del conjunto actualizado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco comprende además eliminar un conjunto antiguo de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco, correspondientes a uno de los intervalos de tiempo más antiguos, del conjunto actualizado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco.

5. El método de la reivindicación 1, en el que la estimación de la respuesta de frecuencia de canal para el intervalo de tiempo subsiguiente comprende además determinar un conjunto observado de respuestas de frecuencia de canal en base a las nuevas muestras de señal

recibidas durante el intervalo de tiempo subsiguiente; comparar el conjunto predicho de respuestas de frecuencia de canal con el conjunto observado de respuestas de frecuencia de canal para determinar un error de predicción; y corregir el conjunto predicho de respuestas de frecuencia de canal para reducir el error de predicción.

6. El método de la reivindicación 5, en el que la determinación del conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes comprende determinar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes en base al conjunto corregido de respuestas de frecuencia de canal.

7. El método de la reivindicación 6, en el que la determinación del conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes en base al conjunto corregido de respuestas de frecuencia de canal comprende la determinación del conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes usando un procedimiento de seguimiento de Kalman o comprende además un seguimiento de los objetos dispersantes dentro del canal inalámbrico reemplazando los parámetros de objetos dispersantes, correspondientes a objetos dispersantes que se alejan, en el primer conjunto o conjuntos actualizados de parámetros de objetos dispersantes con parámetros de objetos dispersantes, correspondientes a objetos dispersantes que se acercan.

8. El método de la reivindicación 7, en el que la determinación del conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes en base al conjunto corregido de respuestas de frecuencia de canal comprende determinar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes usando un procedimiento de seguimiento de Kalman, y en el que el seguimiento de los objetos dispersantes comprende el uso de un procedimiento de actualización secuencial continuo para buscar nuevos objetos dispersantes y para reemplazar los parámetros de objetos dispersantes, correspondientes a objetos dispersantes que se alejan, en el primer conjunto o conjuntos actualizados de parámetros de objetos dispersantes con parámetros de objetos dispersantes, correspondientes a los nuevos objetos dispersantes.

9. El método de la reivindicación 1, en el que la actualización de uno o más parámetros de objetos dispersantes comprende actualizar uno o más retardos de trayecto y una o más tasas de cambio en el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base al primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes y un nuevo conjunto de muestras de señal recibidas durante el intervalo de tiempo subsiguiente.

10. Un receptor inalámbrico configurado para realizar un seguimiento de los parámetros de objetos dispersantes usados para determinar las estimaciones de canal para un canal inalámbrico, en el que el receptor inalámbrico comprende un procesador de canal configurado para:

determinar un primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base a uno o más conjuntos de muestras de señal recibidas durante uno o más intervalos de tiempo anteriores, en el que el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes comprende un conjunto de retardos de trayecto separados de manera no homogénea, un conjunto correspondiente de tasas de cambio separadas de manera no homogénea, en el que la tasa de cambio comprende una frecuencia Doppler, y un conjunto correspondiente de coeficientes de dispersión complejos, y en el que cada coeficiente de dispersión corresponde a un objeto dispersante; estimar una respuesta de frecuencia de canal para un intervalo de tiempo subsiguiente; y actualizar uno o más de los parámetros de objetos dispersantes en el primer conjunto en base a la respuesta de frecuencia de canal estimada para determinar un conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes para el intervalo de tiempo subsiguiente; en el que el procesador de canal está configurado para determinar el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes:

determinando un primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base a uno o más conjuntos de muestras de señal recibidas durante un primer período de evaluación que comprende uno o más intervalos de tiempo anteriores; y determinando el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes para el primer período de evaluación en base al primer conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco, en el que los elementos del primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes comprenden un espectro Doppler para cada uno de los retardos de trayectoria separados de manera no homogénea, y en el que cada espectro Doppler comprende una pluralidad de coeficientes de dispersión y frecuencias Doppler asociadas separadas de manera no homogénea asociadas con objetos dispersantes correspondientes.

11. El receptor inalámbrico de la reivindicación 10, en el que el procesador de canal está configurado para estimar la respuesta de frecuencia de canal para el intervalo de tiempo subsiguiente:

determinando un segundo conjunto de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base a las muestras de señal recibidas durante el intervalo de tiempo subsiguiente; y determinando un conjunto actualizado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco en base a los conjuntos primero y segundo de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco; y en el que la actualización de uno o más parámetros de objetos dispersantes en el primer conjunto comprende la actualización del primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base al conjunto actualizado de respuestas de frecuencia de canal con ruido blanco para determinar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes.

12. El receptor inalámbrico de la reivindicación 12, en el que el procesador de canal está configurado además para estimar la respuesta de frecuencia de canal para el intervalo de tiempo subsiguiente:

determinando un conjunto observado de respuestas de frecuencia de canal en base a las nuevas muestras de señal recibidas durante el intervalo de tiempo subsiguiente; comparando el conjunto predicho de respuestas de frecuencia de canal con el conjunto observado de respuestas de frecuencia de canal para determinar un error de predicción; y corrigiendo el conjunto predicho de respuestas de frecuencia de canal para reducir el error de predicción.

13. El receptor inalámbrico de la reivindicación 12, en el que el procesador de canal está configurado para determinar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes en base al conjunto corregido de respuestas de frecuencia de canal.

14. El receptor inalámbrico de la reivindicación 13, en el que el procesador de canal está configurado para usar un procedimiento de seguimiento de Kalman para determinar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes en base al conjunto corregido de respuestas de frecuencia de canal o en el que el procesador de canal está configurado además para realizar un seguimiento de los objetos dispersantes en el canal inalámbrico mediante la sustitución de los parámetros de objetos dispersantes correspondientes a objetos dispersantes cada vez más lejanos en el primer conjunto o conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes con los parámetros de objetos dispersantes correspondientes a los objetos dispersantes cada vez más cercanos.

15. El receptor inalámbrico de la reivindicación 14, en el que el procesador de canal está configurado para usar un procedimiento de seguimiento de Kalman para determinar el conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes en base al conjunto corregido de respuestas de frecuencia de canal, y en el que el procesador de canal está configurado para usar un procedimiento de actualización secuencial continuo para buscar nuevos objetos dispersantes y para reemplazar los parámetros de objetos dispersantes correspondientes a objetos dispersantes cada vez más lejanos en el primer conjunto o conjunto actualizado de parámetros de objetos dispersantes con los parámetros de objetos dispersantes correspondientes a los nuevos objetos dispersantes o en el que el procesador de canal está configurado además para actualizar uno o más parámetros de objetos dispersantes mediante la actualización de uno o más retardos de trayecto y una o más tasas de cambio en el primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes en base al primer conjunto de parámetros de objetos dispersantes y un nuevo conjunto de muestras de señal recibidas durante el intervalo de tiempo subsiguiente.

FIG. 9