Formación de haces en sistemas de MIMO.

Un procedimiento de formación de haces entre un primer transceptor y un segundo transceptor,

comprendiendo el procedimiento:

adquirir (201) información de estado de canal, CSI, transmitiendo una señal que emplea al menos un subconjunto de un libro de códigos de formación de haces, desde el primer transceptor al segundo transceptor, y configurando el segundo transceptor para emplear al menos un subconjunto de un libro de códigos de combinación para adquirir la CSI, en donde la transmisión de la señal comprende transmitir al menos una sección cuasi-omni y al menos una sección direccional, en donde la sección cuasi-omni lleva información acerca de la estructura de la sección direccional,

estimar (202) un vector óptimo de formación de haces y un vector óptimo de combinación a partir de la CSI, para producir un vector óptimo estimado de formación de haces y un vector óptimo estimado de combinación, y

enviar (203) al menos uno entre el vector óptimo estimado de formación de haces y el vector óptimo estimado de combinación al primer transceptor.

Formación de haces en sistemas de MIMO

Antecedentes de la invención I. Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a sistemas de comunicación inalámbrica y, más específicamente, a la formación de haces en un sistema de comunicación inalámbrica por ondas milimétricas.

II. Descripción de la técnica relacionada En un aspecto de la técnica relacionada, una Capa Física de banda ultra ancha (UWB) de modalidad dual, que presta soporte a una portadora única y a la modulación de OFDM, emplea una modalidad común. La Capa Física de UWB puede ser usada para comunicaciones por onda milimétrica (p. ej., de 60 GHz) . La modalidad común es una modalidad de portadora única, usada por dispositivos tanto de portadora única como de OFDM, para el balizamiento, la señalización del control de red y las comunicaciones de datos de velocidad básica. La modalidad común es habitualmente necesaria para la interoperabilidad entre distintos dispositivos y distintas redes.

Las comunicaciones por ondas milimétricas también pueden emplear la formación de haces de MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas) para proporcionar tanto diversidad espacial como ganancias de formaciones. La formación convencional de haces, tal como la auto-formación de haces, requiere que se devuelvan matrices de información de estado de canales o matrices de formación de haces a la formación transmisora. Las Especificaciones D0.04 MAC / PHY 802.11n del IEEE, de marzo de 2006, especifican información de retroalimentación que incluye tamaños de fila y columna de las matrices de retroalimentación, el tamaño de grupos de subportadoras (o tamaño de agrupamiento) , el tamaño de bits de cuantización y una formación de elementos de datos cuantizados efectivos, ordenados a partir del índice más bajo de subportadora al índice más alto de subportadora. Para la formación de haces que emplea matrices de pre-codificación, la información de retroalimentación puede ser reducida reemplazando el contenido matricial de formación de haces con índices de un libro de códigos de matrices de pre-codificación, tal como el descrito en las Especificaciones D12 MAC / PHY 802.16e del IEEE, y en el artículo de D. J. Love, R. W. Heath, Jr., y T. Strohmer, “Formación de haces Grassmanniana para sistemas inalámbricos de múltiples entradas y múltiples salidas”, Transacciones del IEEE de la Teoría de la Información, Vol. 49, Nº 10, octubre de 2003, págs. 2735 a 2747.

Se reclama atención adicional al documento EP1659813 (A1) , que describe un sistema de comunicación que comprende una primera estación con una primera antena de haz estrecho y una segunda estación que comprende una segunda antena de haz estrecho, en el cual las estaciones primera y segunda están adaptadas para establecer un primer trayecto de comunicación para la comunicación inalámbrica, mediante dichas antenas primera y segunda de haz estrecho, respectivamente. Es una desventaja, con un sistema de comunicación de ese tipo, que la comunicación mediante dicho primer trayecto de comunicación podría ser perturbada por obstáculos que aparecen aleatoriamente. En consecuencia, se reduce la velocidad de transmisión de datos. Según las revelaciones de dicho documento, dichas estaciones primera y segunda están adaptadas para establecer automáticamente al menos un trayecto de comunicación alternativo para la comunicación inalámbrica mediante dichas antenas primera y segunda de haz estrecho, siendo dicho trayecto de comunicación alternativo espacialmente distinto a dicho primer trayecto de comunicación.

Resumen de la invención De acuerdo a la presente invención, se proporcionan un procedimiento de formación de haces, según lo estipulado en la reivindicación 1, un procedimiento para emplear un formato de trama para la señalización, según lo estipulado en la reivindicación 6, y un procedimiento para seleccionar ponderaciones de formación de haces y de combinación, según lo estipulado en la reivindicación 13.

Las realizaciones reveladas en la presente memoria son ventajosas para sistemas que emplean señales de UWB. Sin embargo, la invención no está concebida para limitarse a tales sistemas, ya que otros sistemas inalámbricos pueden beneficiarse de ventajas similares.

En una realización de la invención, un controlador de picored emplea un formato de trama para señalizar a uno o más dispositivos de abonado inalámbrico. El controlador de picored, y cada uno de entre uno o más dispositivos de abonado, emplean formaciones de antenas. El controlador de picored transmite una señal con un formato de trama que comprende una pluralidad de segmentos de transmisión, en donde cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión es transmitido con un patrón de haces distinto, proveniente de un predeterminado libro de códigos de formación de haces.

El formato de trama también admite un periodo de escucha que permite al controlador de picored quedar a la escucha de la retroalimentación (p. ej., un acuse de recibo) desde el uno o más dispositivos de abonado. El controlador de picored recibe ponderaciones preferidas de la formación de haces, calculadas por cada dispositivo de abonado, y emplea las

ponderaciones de la formación de haces, en su formación, para comunicarse con el uno o más dispositivos de abonado. El controlador de picored también puede recibir las ponderaciones de combinación calculadas de cada dispositivo de abonado.

En una realización de la invención, el controlador de picored puede realizar la formación proactiva de haces, en la cual emplea la parte de baliza de una supertrama cuando el controlador de picored es el origen de datos para uno o más dispositivos de abonado. En otra realización, el controlador de picored puede realizar la formación de haces a pedido, que emplea una parte de Adjudicación de Tiempo de Canal (CTA) de la supertrama. La formación de haces a pedido es habitualmente realizada entre dos dispositivos (p. ej., entre el controlador de picored y un dispositivo de abonado, o entre dos dispositivos de abonado) .

La parte de baliza incluye una sección cuasi-omni y una sección direccional. La sección cuasi-omni puede comprender una pluralidad de sub-balizas (S-balizas) cuasi-omni (Q-omni) idénticas, también denominadas segmentos de transmisión, que cubren distintas (y posiblemente solapadas) áreas geográficas alrededor del controlador de picored. Cada S-baliza Q-omni es transmitida usando un patrón distinto de formación de haces Q-omni, seleccionado a partir de un libro de códigos Q-omni. Un vector de formación de haces Q-omni es usado por cada transmisión de sub-baliza Qomni.

El periodo de escucha también comprende una pluralidad de segmentos receptores. Por ejemplo, el Periodo de Acceso de Contención (CAP) puede ser dividido en una pluralidad de sub-CAP. Durante el I-ésimo sub-CAP, el controlador de picored está en la modalidad de recepción, y emplea el mismo vector formador de haces Q-omni usado para la transmisión durante la I-ésima baliza Q-Omni. Las transmisiones cuasi-omni llevan información acerca de la estructura de las secciones de entrenamiento direccional, y las secciones de entrenamiento direccional permiten la adquisición y rastreo de la información de estado de canal (CSI) . La sección direccional comprende una pluralidad de repeticiones de una secuencia de entrenamiento (que también pueden ser denominadas segmentos de transmisión) , donde cada repetición es transmitida por el controlador de picored con un vector distinto de formación de haces, ortogonal o cuasi-ortogonal, proveniente de un libro de códigos ortogonal (o cuasi-ortogonal) .

El solicitante reconoce que los formatos de trama y los procedimientos descritos con respecto al controlador de picored que se comunica con uno o más dispositivos de abonado también pueden ser empleados por dispositivos de abonado en comunicación con el controlador de picored y / u otros dispositivos de abonado.

En otra realización de la invención, un dispositivo de abonado en una picored está configurado para seleccionar ponderaciones de formación de haces y de combinación. Tanto el dispositivo de abonado como el controlador de picored comprenden una formación de antenas. El dispositivo de abonado recibe una señal que comprende una pluralidad de segmentos de transmisión transmitidos por el controlador de picored. Cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión es transmitido con un patrón de haces distinto, proveniente de un predeterminado libro de códigos de formación de haces. El dispositivo de abonado recibe al menos un subconjunto de la pluralidad de segmentos de transmisión y estima un vector preferido de formación de haces a partir del mismo. El... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de formación de haces entre un primer transceptor y un segundo transceptor, comprendiendo el procedimiento:

adquirir (201) información de estado de canal, CSI, transmitiendo una señal que emplea al menos un subconjunto de un libro de códigos de formación de haces, desde el primer transceptor al segundo transceptor, y configurando el segundo transceptor para emplear al menos un subconjunto de un libro de códigos de combinación para adquirir la CSI, en donde la transmisión de la señal comprende transmitir al menos una sección cuasi-omni y al menos una sección direccional, en donde la sección cuasi-omni lleva información acerca de la estructura de la sección direccional,

estimar (202) un vector óptimo de formación de haces y un vector óptimo de combinación a partir de la CSI, para producir un vector óptimo estimado de formación de haces y un vector óptimo estimado de combinación, y

enviar (203) al menos uno entre el vector óptimo estimado de formación de haces y el vector óptimo estimado de combinación al primer transceptor.

2. El procedimiento expuesto en la reivindicación 1, en el cual la estimación emplea al menos un criterio de calidad óptima entre un conjunto de criterios de calidad óptima, comprendiendo el conjunto una razón entre señal y ruido, SNR, efectiva y una SNR media.

3. El procedimiento expuesto en la reivindicación 1, que comprende adicionalmente proveer la actualización de la CSI después de que la CSI es adquirida, transmitiendo el subconjunto del libro de códigos de formación de haces a una velocidad menor que una velocidad empleada para adquirir la CSI, y repetir la etapa de estimación y la etapa de envío.

4. El procedimiento expuesto en la reivindicación 1, en el cual el libro de códigos de formación de haces y el libro de códigos de combinación comprenden al menos uno entre un conjunto de vectores de ponderación, comprendiendo el conjunto al menos un vector de ponderación binaria, y al menos un vector de ponderación de cuadratura.

5. El procedimiento expuesto en la reivindicación 1, en el cual el libro de códigos de formación de haces y el libro de códigos de combinación comprenden al menos uno entre un conjunto de libros de códigos, comprendiendo el conjunto un libro de códigos cuasi-omni y un libro de códigos complementario de Golay.

6. Un procedimiento para emplear un formato de trama para la señalización entre un primer transceptor y al menos un segundo transceptor, para seleccionar ponderaciones de formación de haces y de combinación, comprendiendo el procedimiento:

transmitir (1601) una señal desde el primer transceptor al segundo transceptor, comprendiendo la señal una pluralidad de segmentos de transmisión, en donde cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión es transmitido con un patrón de haces distinto, proveniente de un libro de códigos de formación de haces predeterminado, en donde la transmisión de la señal comprende transmitir al menos una sección cuasi-omni y al menos una sección direccional, en donde la sección cuasi-omni lleva información acerca de la estructura de la sección direccional,

escuchar (1602) la retroalimentación desde el al menos un segundo transceptor, y

seleccionar (1603) al menos un vector de un conjunto en base a la retroalimentación desde el al menos un segundo transceptor, comprendiendo el conjunto al menos una entre las ponderaciones de formación de haces y las ponderaciones de combinación.

7. El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, adicionalmente configurado para realizar al menos una entre la formación proactiva de haces y la formación de haces a petición.

8. El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, en el cual el libro de códigos de formación de haces predeterminado comprende al menos uno entre un libro de códigos cuasi-omni y un libro de códigos complementarios de Golay.

9. El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, en el cual el libro de códigos de formación de haces predeterminado comprende un subconjunto de al menos uno entre un libro de códigos cuasi-omni y un libro de códigos complementarios de Golay.

10. El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, en el cual la escucha comprende emplear una pluralidad de vectores de combinación para escuchar sobre una pluralidad de segmentos de escucha, siendo la pluralidad de vectores de combinación vectores del libro de códigos de formación de haces, correspondiendo cada uno entre la pluralidad de vectores de combinación a cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión.

11. El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, en el cual la sección cuasi-omni comprende al menos una sub-baliza cuasi-omni y en el cual la sección direccional comprende al menos una secuencia de entrenamiento direccional.

12. Un controlador de picored configurado para realizar el procedimiento expuesto en la reivindicación 6.

13. Un procedimiento para seleccionar ponderaciones de formación de haces y de combinación, para al menos un primer transceptor que comprende una formación de antenas acoplada comunicativamente con un segundo transceptor que comprende una formación de antenas, comprendiendo el procedimiento:

recibir una señal en el segundo transceptor, transmitida por el primer transceptor inalámbrico, comprendiendo la señal una pluralidad de segmentos de transmisión, en donde cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión es transmitido con un patrón de haces distinto, proveniente de un libro de códigos de formación de haces predeterminado, en donde la señal comprende al menos una sección cuasi-omni y al menos una sección direccional, en donde la sección cuasi-omni lleva información acerca de la estructura de la sección direccional,

estimar (1604) un vector preferido de formación de haces para el primer transceptor, a partir de al menos un subconjunto de la pluralidad de segmentos de transmisión,

estimar (1604) un vector preferido de combinación para el segundo transceptor, y

enviar (1617) al menos uno entre el vector preferido de formación de haces y el vector preferido de combinación al primer transceptor durante un periodo de escucha.

14. El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual al menos una entre la estimación del vector preferido de formación de haces y la estimación del vector preferido de combinación comprende al menos uno entre la adquisición de información de estado de canal y el cálculo de un indicador de calidad de enlace.

15. El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual la estimación del vector preferido de combinación comprende correlacionar la señal con una pluralidad de secuencias de Golay para producir una pluralidad de salidas de filtro correlacionado, y combinar las salidas de filtro correlacionado para producir una estimación de canal.

16. El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual el periodo de escucha comprende una pluralidad de segmentos de periodos de escucha, correspondiendo cada uno entre la pluralidad de segmentos de periodos de escucha a uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión, en el cual el envío está adicionalmente configurado para seleccionar un segmento específico entre la pluralidad de segmentos de periodos de escucha, correspondiente a un segmento específico de los segmentos de transmisión, que corresponde al vector preferido estimado de formación de haces.

17. El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, configurado para realizar al menos una entre la formación proactiva de haces y la formación de haces a petición.

18. El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual la sección cuasi-omni comprende al menos una subbaliza cuasi-omni y en el cual la sección direccional comprende al menos una secuencia de entrenamiento direccional.

19. El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual la estimación del vector preferido de formación de haces emplea un primer conjunto de restricciones correspondientes al primer transceptor, y la estimación del vector preferido de combinación emplea un segundo conjunto de restricciones correspondientes al segundo transceptor.

20. El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual el vector preferido de formación de haces y el vector preferido de combinación comprenden al menos una entre una pluralidad de fases y una pluralidad de amplitudes.

21. El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual al menos una entre la formación de antenas del primer transceptor y la formación de antenas del segundo transceptor comprende una pluralidad de antenas, en el cual cada una entre la pluralidad de antenas tiene una polarización distinta.

22. Un dispositivo de abonado para su operación en una picored, estando el dispositivo de abonado configurado para realizar el procedimiento expuesto en la reivindicación 13.

Figura 3A Figura 3B Figura 3C Figura 3D Figura 3E Figura 3F Figura 3G Figura 4A Figura 4B Figura 4C Figura 4D Figura 4E Figura 4F Figura 4G Figura 4H Figura 4I Figura 4J Figura 4K Figura 4L Figura 4M