Dispositivo y procedimiento para la detección de señales transmitidas en una transmisión de capas múltiples.

Procedimiento para la detección de varias señales de emisión (!),

emitidas por una respectiva antena emisora, a partir de varias señales de recepción (!), recibidas en una respectiva antena receptora, con las siguientes etapas de procedimiento:

- descomposición (!Q· R) de una matriz de canal de transferencia (H) en una matriz ortogonal (Qh) y una matriz triangular (R), presentando la matriz de canal de transferencia (H) vectores de columna (h!) ocupados con un respectivo factor ( √ n) y prolongados entre las distintas antenas emisoras y receptoras en relación con una matriz de canal de transferencia (H).

- determinación de una métrica (M(s) ) a partir del cuadrado del valor de la diferencia (Ι Ι Qh. r . R · s Ι Ι )2 entre las

señales de recepción (Q h · r) previamente filtradas con la matriz ortogonal (Qh) y las hipótesis (s) ponderadas con la matriz triangular (R) y respectivamente correspondientes a las distintas señales de emisión (s) y

- determinación de valores estimados (s) de las señales de emisión (s) mediante una minimización de la métrica (M (s) ).

Dispositivo y procedimiento para la detección de señales transmitidas en una transmisión de capas múltiples La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para la detección de señales de emisión en una transmisión de capas múltiples En las telecomunicaciones, las futuras aplicaciones multimedia requerirán cada vez en mayor medida un aumento de la tasa de transmisión de datos. El dominio de este gran volumen de datos se realizará en el futuro mediante sistemas de múltiples antenas, que permiten la división espacial de señales de transmisión y por lo tanto la transmisión en paralelo de varios trenes de datos en la misma banda de frecuencias o el acceso múltiple espacial al medio de transmisión (el, así llamado, Space-Division-Multiple-Access (SOMA) [Acceso Múltiple por División Espacial]) . En la transmisión en pa ralelo de varios trenes de datos al mismo tiempo y en la misma banda de frecuencias en un sistema de transmisión de capas múltiples -por ejemplo en el sistema de transmisión V-Blast (Bell-Labs-LayeredSpace-Time-Vertical-Encoding [codificación-vertical-tiempo-espacio de Bells Labs) -, el volumen de datos a transmitir se divide en varios trenes de datos que se respectivamente alimentan a una de las, en total, NI antenas emisoras. Los NI distintos trenes de datos, respectivamente emitidos por una de las NI antenas emisoras. Los NI distintos trenes de datos, respectivamente emitidos por una de las NI antenas emisoras, se superponen en los, en total, Nr trenes de datos, que son recibidos respectivamente por una de las Nr antenas receptoras. Esta superposición de las distintas señales de emisión en cada una de las distintas señales de recepción puede compararse con la superposición temporal de símbolos de datos en una señal de recepción en canales de transmisión con interterencia entre símbolos (ISI) . Analogamente a la estimación de canales y la corrección temporal constru ida sobre ésta por medio de un estimador secuencial en el caso de los canales de transmisión con interterencia entre símbolos (ISI) , en un sistema de transmisión de capas múltiples es necesaria una estimación de los, en total, NI· Nr canales de transmisión entre las NI antenas emisoras y las Nr antenas receptoras y una corrección espacial construida sobre la misma de los trenes de datos transmitidos respectivamente por las, en total, NI antenas emisoras en las NI capas. Análogamente a la corrección temporal, el estimador de secuencia de máxima probabilidad [Maximum-LikelihoodSequence-Estimator (MLSE) ], que se describe por ejemplo en el documento EP 1 246 418 A2 Y que determina la distancia euclidiana entre el vector de las señales de recepción.!: y el vector de todas las posibles hipótesis ~ de las señales de emisión I ponderado con la matriz de transferencia H, constituye actualmente el mejor detector. En un calculo eficaz del estimador de secuencia de maxima probabilidad (Maximum-Likelihood-Sequence-Estimator) por medio del algoritmo de Viterbi deben calcularse con este fin, para una potencia ISI del alfabeto de modulación S utilizado, en totallSI"'1 ramas o distancias euclidianas en el diagrama de Trellis, así como en totaIISI"'I-l estados, lo que no es posible en tiempo real incluso con un pequeño número NI de antenas emisoras Por lo tanto, el objetivo de la invención es crear un procedimiento y un dispositivo para la corrección espacial de varias señales de emisión superpuestas en varias señales de recepción en una transmisión de capas múltiples, que presenten un gasto de procesamiento ostensiblemente menor en relación con el estimador de secuencia de máxima probabilidad (Maximum-Likelihood-Sequence-Estimator) con la utilización del algoritmo de Viterbi, sin sufrir pérdidas importantes en la calidad del resultado de detección. El objetivo se logra, en relación con el procedimiento, mediante las características de la reivindicación 1 y, en relación con el dispositivo, mediante las características de la reivindicación 9. Las reivindicaciones subordinadas se refieren a perfeccionamientos ventajosos. Con este fin, según la invención, la matriz de transferencia H de la transmisión de capas múltiples se descompone, en el marco de una descomposición Q. R, en una matriz ortogonal Q/I y una matriz triangular R. Si, sobre esta base, el vector de señal de recepción r se filtra en un filtro previo con una matriz de filtro previo, que corresponde a la matriz ortogonal QII , y se forma -una métrica en el sentido del planteamiento de probabilidad máxima [MaximumLikelihood] en la que se resten del vector de señal de recepción filtrado previoQII . .!: todas las posibles hipótesis I del vector de señal de em isión ~ ponderadas con la matriz triangular R antes indicada, es posible determinar, mediante una variación del vector de señal de emisión 1 que abarque todas las posibles hipótesis f., una métrica mínima en una hipótesis ~ del vector de señal de emisión !! que represente el mejor valor estimado :! para el vector de señal de emisión s. En relación con una estimación con un filtro previo optimizado según el criterio de error cuadrático medio mínimo o el procedimiento Zero-Forcing, la estimación según la invención del vector de señal de emisión I mediante un cálculo de métrica según la invención presenta la ventaja de que no es necesaria ninguna inversión compleja de la matriz de transferencia H, ya que las distintas filas de la métrica pueden minimizarse por separado en sí y comenzando sucesivamente con la fila inferior para la determinación de la señal de emisión SNI en la NI-ésima capa hasta la fila superior para la determinación de la señal de emisión SI en la primera capa. Dado que con valores pequeños del elemento diagonal Rk k en la k-ésima fila de la matriz triangular R el producto Rk.k . S" (<<) para todas las hipótesis Sk (<<) con a = 1, ... , IS·I"" de la señal de emisión Sk en la k-ésima capa es pequeño, y por lo tanto todas las métricas de rama en el diagrama de TreUis o el dendrograma para la determinación de la señal de emisión Sk en la k-ésima capa se diferencian sólo en escasa medida, es muy fácil que un estimador de secuencia determine un camino incorrecto y con ello detecte un valor estimado !:k incorrecto para la señal de emisión SI< en la k-ésima capa. Dado que el elemento diagonal R I<.I< en la k-ésima fila de la matriz triangular R se

calcula según el procedimiento de Gram-Schmidt modificado para la realización de la descomposición Q , R a partir de la norma II~¡¡ del k-ésimo vector de columna !!k de la matriz de transferencia H, como se muestra mas adelante con mayor detalle, según la invención la matriz de transferencia H se amplía a una matriz de transferencia ampliada ¡¡ con vectores de columna prolongados !f., que en una de sus coordenadas de prolongación están ocupados con un factor libremente seleccionable fii y por lo tanto presentan una norma de columna lI~dl mas alta en relación con los vectores de columna f!¡ de la matriz de transferencia H existente hasta el momento En la minimización de la métrica según la invención en el diagrama de Trellis puede utilizarse preferentemente el

algoritmo ORO-M, que está basado en la descomposición Q, R de la matriz de transferencia H y en el algoritmo M y en el que, según la figura 1, partiendo de la capa N ( = 3, se seleccionan las, en total, M = 4 hipótesis SN¡ ( o<) de la señal de emisión SN ( en la N¡-ésima capa como caminos de supervivencia cuyas métricas de rama son mínimas con arreglo a la métrica de fila en la N¡-ésima fila de la métrica según la invención, Los caminos de supervivencia se prolongan en la capa siguiente N ( -1 = 2, partiendo de las, en total, M = 4 hipótesis seleccionadas SN ( ( <x) de la señal de em isión SN ( en la N (-ésima capa, en la medida de las, en total, M = 4 hipótesis SNl_' {<X) de la señal de emisión SN¡ _l en la N ( -l-ésima capa cuyas métricas de rama son mínimas con arreglo a la métrica de fila en la N¡ -l-ésima fila de la métrica según la invención en suma con las métricas de rama de las, en total, M = 4 hipótesis seleccionadas SN ( (<x) de la señal de emisión SNI en la N¡-ésima capa De este modo se seleccionan en cada una de las siguientes capas i inferiores respectivamente M hipótesis s/<x) de la señal de emisión SI en la i-ésima capa y se amplían las mismas a los, en total, M caminos de supervivencia con, respectivamente, una métrica de camino mínima Además de la elevación según la invención de los elementos diagonales R¡ I de la matriz triangular R mediante una ampliación de la matriz de transferencia H a la matriz de transferencia ampíiada Hcon normas de columna II~ II de los vectores de columna fu más altas, los vectores de columna 11 de la matriz ortogonal ampliada... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la detección de varias señales de emisión ~) , emitidas por una respectiva antena emisora, a partir de varias señales de recepción (D, recibidas en una respectiva antena receptora, con las siguientes etapas de proced imiento· -descomposición (Q . R) de una matriz de canal de transferencia (H) en una matriz ortogonal (Q/f) y una matriz triangular (i', l¡, presentando la matriz de canal de transferencia (11) vectores de columna <1;;) ocupados con un respectivo factor (/ii) y prolongados entre las distintas antenas emisoras y receptoras en relación con una matriz de canal de transferencia (H ) ,

,

- determinación de una métrica (MCV) a partir del cuadrado del valor de la diferencia (IIQ/f·f. -n· 111 ) entre las señales de recepción (Q/f . i:) previamente filtradas con la matriz ortogonal (QH) y las hipótesis <Il ponderadas con la matriz triangular (R) y respectivamente correspondientes a las distintas señales de emisión ~) y

-determinación de valores estimados ® de las señales de emisión ~) mediante una minimización de la métrica (MUl)

2. Procedimiento para la detección según la reivindicación 1, caracterizado porque la estimación de las señales de emisión (l ) se realiza con un algoritmo ORO-M.

3. Procedimiento para la detección según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque antes de determinar la

métrica (M (f) , se forma una matriz ortogonal ordenada (Qs ) mediante una ordenación de los vectores de columna (~i) de la matriz ortogonal (O) según la altura de su norma de columna (II~I II )

4. Procedimiento para la detección según la reivindicación 3, caracterizado porque para la ordenación de los vectores de columna (!!, .) de la matriz ortogonal (Q) se utiliza un procedimiento de Gram-Schmidt ordenado. 25

5. Procedimiento para la detección según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque la determinación de los valores estimados (t) de las señales de emisión l!) se realiza con un algoritmo QRD-M ordenado.

6. Procedimiento para la detección según una de las reivindicaciones 3 a 5. caracterizado porque la ordenación de 30 los valores estimados (~) de las señales de emisión l!) condicionada por la ordenación de los vectores de columna (~i) de la matriz ortogonal (C ) en la matriz ortogonal ordenada (Cs ) se anula mediante una correspondiente permutación inversa de valores estimados (t) de las señales de emisión (~) .

7. Procedimiento para la detección según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la métrica (MlD)

se amplía de manera sustractiva en la medida del cuadrado de las señales de emisión l!) multiplicadas por el factor (")

8. Procedimiento para la detección según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque para la estimación de las señales de emisión Wse utiliza un algoritmo T o un algoritmo de lista 9. Dispositivo para la detección de varias señales de emisión l!) , emitidas respectivamente por una antena emisora, a partir de varias señales de recepción 0 , recibidas respectivamente en una antena receptora, con un filtro previo (2) para filtrar previamente las señales de recepción 0 con una matriz de filtro previo y un estimador de secuencia subsiguiente (3) para estimar las señales de emisión ~) mediante una minimización de una métrica (M) , 45 siendo la matriz de filtro previo una matriz ortogonal (Q/I ) determinada a partir de una descomposición (Q . R) de una matriz de canal de transferencia (H) , siendo la métrica (Meú) el cuadrado del valor de una diferencia (II QII. !.. -n·fll ~ ) entre las señales de recepción (0 11 • D filtradas previamente con la matriz ortogonal (0 11) y las hipótesis @ ponderadascon una matriz triangular (R) determinada a partir de la descomposición (Q . R) de la matriz de canal de transferencia (H ) y correspondientes

respectivamente a las distintas señales de emisión ~) y presentando la matriz de canal de transferencia (H) vectores de columna <El ) ocupados con un respectivo factor (/ii) y prolongados entre las distintas antenas emisoras y receptoras en relación con una matriz de canal de transferencia (H) .