Método y sistema para una adaptación de tasa de realimentación operativa cuantificada en un sistema de comunicación.

Un método para realizar una adaptación de tasa de realimentación operativa cuantificada en un sistema de comunicación inalámbrica,

que comprende:

la obtención (S201) de una señal de referencia desde de un punto de acceso;

la deducción (S202) de una indicación de rango, una indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos y un índice de matriz de precodificación sobre la base de la señal de referencia obtenida, en donde la indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos está relacionada con las propiedades estáticas o a largo plazo de un canal físico de propagación;

el envío (S203) de un primer mensaje de realimentación operativa que transmite la indicación de rango y la indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos y el envío de un segundo mensaje de realimentación operativa que transmite el índice de matriz de precodificación, al punto de acceso y

la recepción (S204), desde el punto de acceso, de datos precodificados por una matriz deducida sobre la base de la indicación del rango, la indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos y el índice de matriz de precodificación.

Método y sistema para una adaptación de tasa de realimentación operativa cuantificada en un sistema de comunicación

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de los sistemas de radiocomunicación y en particular, a un método para adaptar la tasa de realimentación de una representación cuantificada del canal físico de propagación en un canal de realimentación con limitación de capacidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En los sistemas celulares MIMO OFDMA, tales como 3GPP LTE o IEEE 82.16e/m, se define la precodificación de MIMO en bucle cerrado para permitir transmisiones de enlace descendente de alto rendimiento a usuarios fijos y usuarios nómadas. La información de realimentación se obtiene en el transmisor mediante la comunicación de un índice de matriz de precodificación (PMI) desde un receptor a un transmisor. Este índice PMI se utiliza para representar una matriz en un libro de códigos (un conjunto de matrices) y se emplea en el transmisor para derivar un precodificador de enlace descendente.

Estructuras de libros de códigos simples se utilizan en la primera generación de sistemas MIMO OFDMA, de modo que el PMI se pueda representar con unos pocos bits. Pequeños libros de códigos consiguen una cuantificación aproximada del canal espacial. A modo de ejemplo, en 3GPP LTE Release 8, se define un libro de códigos de 4 bits y el índice PMI de 4 bits puede comunicarse a través de un canal de reallmentación con limitación de la capacidad denominado PUCCH [1, 2]. Matrices de precodificación se definen para cada rango de transmisión posible, lo que determina la magnitud de la matriz de precodificación. El libro de códigos global es un conjunto de matrices para cada rango. La realimentación del PMI consiste, de este modo, en una indicación de rango (Rl) y un índice PMI para el subconjunto de libros de códigos del Rl de rango dado. Puesto que el rango del canal físico de propagación varia, con lentitud, en comparación con el desvanecimiento rápido durante el que se adapta el PMI, la indicación del rango se comunica con un periodo más largo que el PMI.

Y lo que es más importante, puesto que la indicación del rango permanece válida durante varios informes del PMI, debe codificarse con un código de mejor protección contra errores con el fin de garantizar que los informes de PMI consecutivos no serán invalidados por un informe de Rl erróneo. En general, lo que antecede se garantiza naturalmente por el hecho de que el rango puede tomar valores dentro de un intervalo limitado, tal como {1,2, 3, 4} en LTE Rel-8, debido a la limitación a un máximo de 4 antenas en el transmisor y 4 antenas en el receptor. De este modo, el índice Rl puede representarse por 2 bits. Puesto que el PMI se comunica, en general, junto con una indicación de calidad de canal (CQI) que representa la calidad del canal suponiendo la precodificación de transmisión con el PMI informado, la magnitud total del mensaje de realimentación, que contiene el PMI+CQI es mayor que los 4 bits utilizados para representar solamente el PMI. La magnitud del mensaje será 8 a 11 bits con uno a dos CQIs, respectivamente, en LTE Rel-8. El canal PUCCH que se transmite en un recurso de tiempo-frecuencia de tamaño fijo con una modulación fija, los 2 bits de Rl que se comunican Individualmente están naturalmente mejor protegidos que los 8 o 11 bits de PMI+CQI que se comunican conjuntamente, puesto que los 2 bits de Rl disfrutan operativamente de una tasa de codificación de corrección de errores más baja.

Mejoras de la realimentación operativa para precodificación en bucle cerrado más allá del libro de códigos de 4 bits simple o para mayores tamaños de conjuntos matriciales de antenas de transmisión requerirían estructuras de libros de códigos más complejas así como un mayor tamaño del libro de códigos. Por supuesto, los mecanismos de realimentación operativa deben diseñarse en consecuencia, con el fin de beneficiarse de las mejores propiedades del libro de códigos y para garantizar una operación suave de la realimentación con el fin de evitar una disrupción de la propagación de errores de realimentación. Puede entenderse fácilmente que el aumento del tamaño del PMI sin cambiar los mecanismos de comunicación podría dar lugar a una situación en donde un PMI muy grande daría lugar a un mensaje de realimentación también de grandes dimensiones, que se recibiría, con frecuencia, en error. Para resolver esta situación, sería deseable equilibrar mejor la carga de realimentación operativa entre los informes de Rl y de PMI+CQI. Además, el diseño del canal PUCCH en LTE Rel-8 puede admitir un máximo de 13 bits de información. Si el tamaño del PMI se incrementó en más de 6 bits, sería necesario rediseñar completamente el canal de realimentación o incrementar la carga de información del informe de Rl. También sería deseable mantener la posibilidad de la operación del sistema existente al mismo tiempo que se permite la operación del formato de informes avanzado, sobre la base de la misma estructura física del canal de realimentación operativa.

Un primer tipo de libros de códigos mejorado contiene matrices que proporcionan una cuantificación del canal de propagación MIMO entre un conjunto matricial de antenas transmisoras y un conjunto matricial de antenas receptoras. Debido a la amplia gama de conjuntos matriciales de antenas transmisoras desplegados, dicho libro de códigos debería cuantificar efectivamente los canales con polarización única así como los canales de polarización dual. Este tipo de libro de códigos contiene, naturalmente, un conjunto de matrices que cuantifican el espacio polarizado único y un segundo conjunto de matrices que cuantifican el espacio polarizado dual, según se ¡lustra en la

Figura 1. Conviene señalar que estos dos conjuntos pueden tener elementos comunes. Un ejemplo de dicho libro de códigos puede encontrarse en las especificaciones de 3GPP LTE Rel-8 [1].

Otra realización, a modo de ejemplo, de dicho libro de códigos se proporciona en [3], en donde las matrices adoptan la forma:

w = w(1) w(2)

" "mu "mu

W(l)

El precodificador interior mu tiene una estructura diagonal de bloques.

w) =

Mil

w,

(t)

Mil

Para el rango 1, el precodificador podría formarse como

w -

El caso de rango 2 seguiría de forma similar como

w =

o

w(,)

"Mil J

a ? -y}

El segundo precodificador representa un factor de co-fase que se relaciona con las variaciones del canal a corto plazo y puede realizarse para ajustar la estructura del precodificador global W para la adaptación de un conjunto matricial uniforme lineal (ULA) de polarización única o un conjunto matricial de polarización cruzada en el transmisor.

Por lo tanto, existe necesidad de técnicas eficientes para adaptar la tasa de realimentación en canales de capacidad limitada para comunicar la información del estado de canal con cuantificación basada en libros de códigos, que se propone en esta invención.

Además, el documento Khojastepour M A et al: Formación de haces multi-rango cuantificada para sistemas MIMO, Information Sciences and Systems, 28, CISS 28, 42a conferencia anual de IEEE, Piscataway, NJ, Estados Unidos, 19 de marzo de 28, páginas 877-883, XP31282987, ISBN: 978-1-4244-2246-3 propone un diseño de libros de códigos de precodificación basado en la medida de la capacidad. Además, se da a conocer que el nodo NodeB elige un precodificador del libro de códigos de precodificación basado en la información de realimentación desde el equipo UE que consiste en el rango de precodificación, el índice de matriz de precodificador (PMI) y el CQI que representa la relación de señal a interferencia más ruido (SINR) para cada flujo.

El documento US29/19873 A1 da a conocer una realimentación en sistemas de acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA), OFDMA de dispersión-DFT y de acceso múltiple por división de frecuencia portadora de señal (SC-FDMA). En particular, la información de realimentación contiene un rango restringido y un PMI restringido que puede seleccionarse. El documento US29/19873 A1 da a conocer, además, que la indicación del subconjunto para el rango restringido y el PMI restringido se puede configurar por el transmisor... [Seguir leyendo]

1. Un método para realizar una adaptación de tasa de realimentación operativa cuantificada en un sistema de comunicación inalámbrica, que comprende:

la obtención (S21) de una señal de referencia desde de un punto de acceso;

la deducción (S22) de una indicación de rango, una indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos y un índice de matriz de precodificación sobre la base de la señal de referencia obtenida, en donde la indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos está relacionada con las propiedades estáticas o a largo plazo de un canal físico de propagación;

el envío (S23) de un primer mensaje de realimentación operativa que transmite la indicación de rango y la indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos y el envío de un segundo mensaje de realimentación operativa que transmite el índice de matriz de precodificación, al punto de acceso y

la recepción (S24), desde el punto de acceso, de datos precodificados por una matriz deducida sobre la base de la indicación del rango, la indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos y el índice de matriz de precodificación.

2. El método según la reivindicación 1, en donde:

el primer mensaje de realimentación operativa contiene al menos dos palabras de códigos que comunican el mismo rango al mismo tiempo que una indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos.

3. El método según la reivindicación 1, en donde:

el primer mensaje de realimentación operativa contiene al menos una palabra de código que comunica un conjunto de rangos que comprende al menos dos valores del rango.

4. El método según la reivindicación 2 o 3, en donde:

el tamaño de bits de información del primer mensaje de realimentación operativa es el mismo que si cada palabra de código se utilizara para informar de un valor único de la indicación de rango.

5. El método según la reivindicación 1, en donde:

el índice de matriz de precodificación depende de la selección del subconjunto de libros de códigos y de la indicación del rango.

6. El método según la reivindicación 1, en donde:

las propiedades estáticas o a largo plazo del canal físico de propagación comprenden las polarizaciones de los elementos de antena de transmisión en el punto de acceso.

7. El método según la reivindicación 1, en donde:

las propiedades estáticas o a largo plazo del canal físico de propagación comprenden factores de emisión de co-fase que se desplazan con lentitud.

8. Un terminal de usuario, que comprende:

una unidad de deducción (191), adaptada para deducir una indicación de rango, una indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos y un índice de matriz de precodificación sobre la base de la señal de referencia obtenida desde un punto de acceso, en donde la indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos está relacionada con las propiedades estáticas o a largo plazo de un canal físico de propagación;

una unidad de envío (192), adaptada para enviar un primer mensaje de realimentación operativa que transmite la indicación del rango y la indicación de selección de subconjuntos de palabras de códigos y para enviar un segundo mensaje de realimentación operativa que transmite el índice de matriz de precodificación, al punto de acceso y

una unidad de recepción (193), adaptada para recibir desde el punto de acceso, datos precodificados por una matriz derivada sobre la base de la indicación de rango, la indicación de selección de subconjuntos de libros de códigos y el índice de matriz de precodificación.