Generación de valores suaves de baja complejidad para receptores MIMO JD-GRAKE.

Un procedimiento (400) de procesamiento de una señal (r1(t)-rL(t)) de comunicaciones compuesta recibida queincluye dos o más señales de interés,

en el que el procedimiento comprende las etapas de:

generar (406) ponderaciones de combinación como una función de las correlaciones de deterioro para los valores λk(i) desensanchados de las señales de entrada;

combinar (406) los valores desenganchados según las ponderaciones de combinación; y

detectar (408) conjuntamente las señales de interés en base a los valores desensanchados combinados y mezclarentre símbolos en una métrica λk(c) de detección, en el que dicha etapa de detección conjunta incluye además:demodular conjuntamente los valores desensanchados combinados para obtener valores suaves querepresentan estimaciones de los bits detectados en las señales de interés, en el que dicha etapa dedemodulación conjunta incluye además:

generar valores suaves mediante una técnica de búsqueda en árbol no exhaustiva que comprende lasetapas de:

generar una factorización (LS) causal de una matriz de parámetro s;

generar primeras estimaciones (λk(i)) de símbolos de un vector (c) de símbolos transmitidos;

generar un conjunto (λk(c)) reducido de métricas acumulativas en base a la factorización causal de lamatriz de parámetro s y primeras estimaciones de símbolo del vector de símbolos transmitidosproduciendo un conjunto de métricas acumulativas usando un procesador (530) de algoritmo m; ygenerar valores de bit suaves en base al conjunto de métricas acumulativas producidas por elprocesador (530) de algoritmo m.

Generación de valores suaves de baja complejidad para receptores MIMO JD-GRAKE

Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, al campo de las telecomunicaciones inalámbricas y, en particular, a un terminal móvil que contiene un receptor RAKE generalizado (Generalized RAKE, GRAKE) , de detección conjunta (Joint Detection, JD) , de complejidad reducida (Reduced Complexity, RC) , que utiliza una métrica acumulativa entre las antenas de transmisión que permite una técnica de búsqueda en árbol de complejidad reducida a usar para determinar los valores de bit suaves que representan los bits codificados recibidos desde antenas de transmisión en una estación base.

Descripción de la técnica relacionada En la actualidad, existe un nivel de interés muy alto en el desarrollo de formas de mejorar las tasas de datos en arquitecturas de antena de múltiples entradas, múltiples salidas (MIMO) , que se usan en los sistema de comunicaciones móviles, que implementen la provisión de acceso de paquetes de enlace descendente de alta velocidad (High-Speed-Downlink-Packet Access, HSDPA) del estándar de acceso múltiple por división de código de banda ancha (Wideband Code-Division Multiple-Access, WCDMA) . Por ejemplo, la reutilización de código (CR) -BLAST (similar a V-BLAST) y el control de tasa por antena (Per-Antenna Rate-Control, PARC) son dos de dichas técnicas que pueden ser usadas para mejorar las tasas de datos en los sistemas de antena MIMO. Estas dos técnicas se describen, en detalle, en los dos artículos siguientes:

• G. Foschini et al. "Simplified Processing for High Spectral Efficiency Wireless Communication Employing Multi-Element Arrays, " IEEE Journal on Selected Areas of Communications, vol. 17, pp. 1841-1852, Nov. 1999.

• S. T. Chung et al. "Approaching Eigenmode BLAST Channel Capacity Using V-BLAST with Rate and Power Feedback" Proc. IEEE VTC’02-Fall, Atlantic City, NJ, Oct. 2001.

Las técnicas CR-BLAST y PARC, tal como se aplican al sistema HSDPA, emplean ambas transmisión multicódigo para aprovechar la gran capacidad del canal MIMO y proporcionar, de esta manera, tasas de datos muy altas a los terminales móviles. CR-BLAST es una técnica de multiplexación espacial, lo que significa que un flujo de bits codificados es intercalado sobre todas las antenas de transmisión, mientras que PARC transmite un flujo de bits codificados por separado desde cada antena de transmisión. Inicialmente, el diseño de los receptores para sistemas MIMO que emplean dichas técnicas se centraban, frecuentemente, en el caso de canales con desvanecimiento plano. En realidad, sin embargo, el canal es frecuentemente dispersivo, causando, de esta manera, una interferencia de acceso múltiple (Multiple Access Interference, MAI) y una interferencia entre símbolos (Inter Symbol Interference, ISI) . Además, se produce una auto-interferencia, incluso en canales con desvanecimiento plano, ya que los multicódigos usados en HSDPA son reusados entre las antenas de transmisión para evitar un problema de limitación de código.

Debido a que, típicamente, la memoria y/o la potencia de procesamiento de los terminales móviles son bastante limitadas, el desafío en el diseño del receptor para un escenario MIMO dispersivo es conseguir un buen equilibrio entre el rendimiento y la complejidad en un receptor. Esto es especialmente cierto, ya que el número de señales que el receptor tiene que demodular es grande debido a la transmisión multicódigo y multi-antena. En un extremo de la escala de complejidad está el receptor RAKE convencional, que tiene un mal rendimiento ya que RAKE está diseñado para ruido blanco, e ISI y MAI son coloreadas. Además, el receptor RAKE convencional falla debido a la auto-interferencia debida a la reutilización de código. El otro extremo está ocupado por los receptores de demodulación conjunta completa, que tienen muy buen rendimiento, pero que son extremadamente complejos. En algún lugar en el medio, por ejemplo, están los receptores similares a los receptores de error cuadrático medio mínimo (Mínimum Mean Squared, MMSE) -GRAKE que emplean alguna forma de ecualización lineal o de decisión retroalimentada. Una descripción detallada acerca del receptor MMSE-GRAKE se proporciona en el artículo siguiente:

• S. J. Grant et al. "Generalized RAKE Receivers for MIMO Systems" in Proc. VTC’03-Fall, Orlando, FL, Oct. 2003.

Aunque el receptor MMSE-GRAKE funciona bien con desvanecimiento selectivo de frecuencia, su rendimiento se degrada severamente en escenarios ligeramente dispersivos o casi planos. Como tal, el receptor de detección conjunta (JD) -RAKE generalizado (receptor JD-GRAKE) ha sido desarrollado recientemente para restaurar el rendimiento en dichos casos y es descrito también por Grant et al., en el artículo indicado anteriormente. El receptor JD-GRAKE puede ser usado también en configuraciones MIMO en las que el número de antenas de recepción es menor que el número de antenas de transmisión. En estos casos, el receptor JD-GRAKE tiene un rendimiento superior al receptor MMSE-GRAKE en todos los niveles de dispersión.

El receptor JD-GRAKE es capaz de gestionar los diversos tipos de interferencia mediante la formación de una partición de las señales reminiscentes de la detección de grupo para CDMA. Específicamente, se forman subconjuntos de señales que comparten el mismo código de canalización y se aplica una detección conjunta a las M señales dentro de cada subconjunto, donde M es el número de antenas de transmisión en la estación base. Esto resuelve la interferencia debida a la reutilización de código. Las ISI y MAI de las señales fuera de cada subconjunto se suprimen de una manera similar al receptor GRAKE de antena única convencional. Es decir, las ISI y MAI se tratan como ruido gaussiano coloreado y la correlación de la interferencia entre ramas en múltiples antenas de recepción se aprovecha en la adaptación de los retrasos en las ramas y las ponderaciones de combinación. Este procedimiento de detección se realiza por separado para cada uno de los K códigos de canalización.

Sin embargo, un problema con el receptor JD-GRAKE es que cuando se usa una modulación de orden superior en conjunción con un gran número de antenas de transmisión, el número de métricas a calcular en la formación de los valores de bit suaves requeridos por un decodificador se convierte en muy grande. Específicamente, con M antenas de transmisión y una constelación de señales que contiene Q puntos, el número de métricas a calcular por periodo de símbolo es QM. Por ejemplo, con 16-QAM (Q = 16) y M = 4 antenas de transmisión, el número de métricas es 65.536 (de hecho, un número grande) . Una manera de abordar este problema y evitar la complejidad exponencial en el receptor JD-GRAKE es usar un receptor basado en cancelación sucesiva, tal como se describe en la solicitud de patente US Nº 10/795.101, titulada "Successive Interference Cancellation in a Generalized RAKE Receiver Architecture" y presentada el 5 de Mayo de 2004, que se incorpora a la presente memoria, por referencia. La complejidad exponencial se evita en el receptor de cancelación sucesiva mediante la detección, de manera sucesiva, de las M señales transmitidas en un enfoque multi-etapa. Mientras, la presente invención aborda el crecimiento de la complejidad introduciendo una técnica que reduce significativamente el número de cálculos de métrica del receptor JD-GRAKE, permitiendo la realización de una detección conjunta casi óptima en una única etapa.

Breve descripción de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento según la reivindicación 1 y a un receptor según la reivindicación 8 que incluye una técnica para reducir el número de cálculos de métrica que deben ser realizados por un receptor JD-GRAKE, mediante la reformulación de una métrica de manera que sea acumulativa sobre las antenas de transmisión, lo cual, a su vez, permite el uso de una técnica de búsqueda en árbol con una complejidad reducida, por ejemplo, el algoritmo m, para calcular los valores de bit suaves que, a continuación, son procesados para determinar los bits codificados recibidos desde las antenas de transmisión. El receptor JD-GRAKE de complejidad reducida resultante se denomina, en la presente memoria, receptor RC-JD-GRAKE.

Breve descripción de los dibujos La presente invención puede comprenderse, de manera más completa, con referencia a la descripción detallada siguiente, tomada en conjunción con los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es un diagrama de bloques de una red de comunicaciones inalámbrica MIMO, que incluye una estación base y un terminal móvil que incorpora un receptor... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento (400) de procesamiento de una señal (r1 (t) -rL (t) ) de comunicaciones compuesta recibida que incluye dos o más señales de interés, en el que el procedimiento comprende las etapas de:

generar (406) ponderaciones de combinación como una función de las correlaciones de deterioro para los valores Ak (i) desensanchados de las señales de entrada;

combinar (406) los valores desenganchados según las ponderaciones de combinación; y

detectar (408) conjuntamente las señales de interés en base a los valores desensanchados combinados y mezclar entre símbolos en una métrica Ak (c) de detección, en el que dicha etapa de detección conjunta incluye además:

demodular conjuntamente los valores desensanchados combinados para obtener valores suaves que representan estimaciones de los bits detectados en las señales de interés, en el que dicha etapa de demodulación conjunta incluye además:

generar valores suaves mediante una técnica de búsqueda en árbol no exhaustiva que comprende las etapas de:

generar una factorización (LS) causal de una matriz de parámetro s;

generar primeras estimaciones (ck (i) ) de símbolos de un vector (c) de símbolos transmitidos;

generar un conjunto (Ak (c) ) reducido de métricas acumulativas en base a la factorización causal de la matriz de parámetro s y primeras estimaciones de símbolo del vector de símbolos transmitidos produciendo un conjunto de métricas acumulativas usando un procesador (530) de algoritmo m; y

generar valores de bit suaves en base al conjunto de métricas acumulativas producidas por el procesador (530) de algoritmo m.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además proporcionar los valores suaves a un circuito (126) decodificador, y decodificar los valores suaves para obtener los bits (128) detectados para cada señal de interés.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de generación de valores suaves mediante la técnica de búsqueda en árbol no exhaustiva comprende además la generación de métricas de detección que son acumulativas sobre las antenas (109) de transmisión.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la producción de un conjunto de métricas acumulativas por un procesador de algoritmo m comprende:

generar un conjunto completo de hipótesis (C) de ramificación;

calcular un conjunto completo de métricas (Ak (c) ) de ramificación en base al conjunto completo de hipótesis (A km (c) ) de ramificación;

calcular métricas (Ak (c) ) acumulativas en base al conjunto completo de hipótesis (Akm (c) ) de ramificación;

seleccionar el conjunto de métricas (Ak (c) ) acumulativas; y

proporcionar el conjunto de métricas (Ak (c) ) acumulativas.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las señales de interés comparten el mismo código de ensanchamiento o canalización.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las señales de interés son representativas de las señales transmitidas por diferentes antenas (109) de transmisión.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las señales de interés son un subconjunto de un conjunto más amplio de señales, y en el que la interferencia resultante de esas señales en el conjunto más amplio que no son las señales de interés es cancelada por las ponderaciones de combinación.

8. Un receptor (124) para procesar una señal (r1 (t) -rL (t) ) de comunicación compuesta recibida que incluye dos o más señales de interés, en el que dicho receptor comprende:

una pluralidad de bancos (202) de correladores y un combinador (204) para la generación de las ponderaciones de combinación como una función de las correlaciones de deterioro para los valores Ak (i) desensanchados de las señales de entrada y para combinar los valores desensanchados según las ponderaciones de combinación; y

un generador (206) de valor suave de búsqueda reducida para detectar conjuntamente las señales de interés en base a los valores desensanchados combinados y realizar un mezclado entre símbolos en una métrica k (i) de

A 5 detección;

en el que dicho generador de valor suave de búsqueda reducida detecta conjuntamente las señales de interés demodulando conjuntamente los valores desensanchados combinados para obtener los valores suaves que representan estimaciones de los bits detectados en las señales de interés.

en el que dicho generador de valor suave de búsqueda reducida usa una técnica de búsqueda en árbol no 10 exhaustiva para generar los valores suaves, realizando las etapas siguientes:

generar una factorización (LS) causal de una matriz de parámetro s;

generar primeras estimaciones ck (i) de símbolos de un vector (c) de símbolos transmitidos;

generar un conjunto reducido de métricas (A k (c) ) acumulativas en base a la factorización causal de la matriz de parámetro s y las primeras estimaciones de símbolos del vector de símbolos transmitido mediante la 15 producción de un conjunto de métricas acumulativas usando un procesador (530) de algoritmo m; y

generar valores de bit suaves en base al conjunto de métricas acumulativas producidas por el procesador

(530) de algoritmo m.

9. Receptor según la reivindicación 8, que comprende además un circuito decodificador que recibe los valores suaves y decodifica los valores suaves para obtener los bits detectados para cada señal de interés.

10. Receptor según la reivindicación 8, en el que dicho generador de valor suave de búsqueda reducida usa la técnica de búsqueda en árbol no exhaustiva para generar métricas de detección que son acumulativas sobre las antenas de transmisión.