Procesamiento espacial independiente de la frecuencia para sistemas de MISO y MIMO de banda ancha.

Un procedimiento de comunicaciones inalámbricas en un sistema de MIMO,

que comprende:

obtener una pluralidad de matrices (1112) de respuesta de canal para una respuesta de canal de un canal de MIMO, en donde la pluralidad de matrices de respuesta de canal comprenden una pluralidad de matrices de respuesta de impulso de canal para una pluralidad de retardos temporales, o una pluralidad de matrices de respuesta de frecuencia de canal para una pluralidad de sub-bandas;

obtener, en una entidad receptora, al menos un vector de guía, a ser usado por una entidad transmisora para el procesamiento espacial independiente de la frecuencia de al menos un flujo de datos enviado por al menos un canal espacial asociado a dicho al menos un vector (674, 680, 1022, 1116) de guía;

obtener un filtro correlacionado para cada una entre una pluralidad de antenas de recepción en la entidad receptora, en base a dicho al menos un vector de guía y a una pluralidad de vectores de respuesta estimada de canal para esa antena de recepción, en el que los vectores de respuesta de canal para cada antena de recepción son obtenidos a partir de las matrices (1132, 1232, 674, 680, 1022) de respuesta de canal;

filtrar una pluralidad de flujos de símbolos recibidos para la pluralidad de antenas de recepción, con la pluralidad de filtros correlacionados, para obtener una pluralidad de flujos (1134, 1234, 910, 930, 940, 950, 980) de símbolos filtrados; y

combinar la pluralidad de flujos de símbolos filtrados para obtener al menos un flujo de símbolos detectados para dicho al menos un flujo de datos enviado por la entidad transmisora (1136, 1236, 912, 932, 942, 952, 982).

Procesamiento espacial independiente de la frecuencia para sistemas de MISO y MIMO de banda ancha Antecedentes

I. Campo

La presente invención se refiere, en general, a la comunicación de datos y, más específicamente, a técnicas para realizar el procesamiento espacial para sistemas de comunicación de entradas múltiples y salida única (MISO) y de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) de banda ancha.

II. Antecedentes

Un sistema de MIMO emplea múltiples (Nt) antenas de transmisión y múltiples (Nr) antenas de recepción para la transmisión de datos, y se indica como un sistema (Nt, Nr). Un canal de MIMO formado por las Nt antenas de transmisión y las Nr antenas de recepción puede ser descompuesto en Ns canales independientes, donde Ns < min [Nt, Nr}. Ns canales espaciales pueden ser formados por los Ns canales independientes del canal de MIMO, y ser usados para la transmisión de datos.

Para un canal de MIMO dispersor de tiempo, una señal enviada desde una antena de transmisión dada puede llegar a una antena de recepción dada mediante múltiples trayectos de señales (es decir, trayectos de propagación). Estos trayectos de señales pueden incluir un trayecto en línea recta y / o trayectos reflejados, que son creados cuando la señal transmitida es reflejada desde fuentes de reflejo (p. ej., edificios, obstrucciones, etc.) y llega a la antena de recepción mediante trayectos de señales distintos al trayecto en línea recta. La señal recibida en la antena de recepción puede, por tanto, incluir múltiples instancias (es decir, componentes de multi-trayecto) de la señal enviada desde la antena de transmisión. La dispersión L de retardo del canal de MIMO es la diferencia temporal entre los más tempranos y los más tardíos componentes de multi-trayecto llegados (de alguna cierta energía mínima) para todos los pares de antenas de transmisión y recepción en el canal de MIMO.

La dispersión temporal en el canal de MIMO produce el desvanecimiento selectivo de la frecuencia, que está caracterizado por una respuesta de frecuencia que varía entre el ancho de banda del sistema (es decir, distintas ganancias de canal para distintas frecuencias). Los componentes de multi-trayecto están asociados a distintas ganancias complejas de canal y pueden sumarse constructivamente, o destructivamente, en el receptor. La dispersión temporal y el desvanecimiento selectivo de frecuencia son más problemáticos para un sistema de MIMO de banda ancha con un amplio ancho de banda del sistema.

Pueden ser usadas diversas técnicas para combatir la selectividad de frecuencia en un canal de MIMO de banda ancha. Por ejemplo, una técnica de modulación de multi-portadora, tal como el multiplexado por división ortogonal de frecuencia (OFDM), puede ser usada para dividir el ancho de banda del sistema en múltiples (Nf) sub-bandas ortogonales de frecuencia. El canal de MIMO de banda ancha puede luego ser visto como compuesto por Nf canales de MIMO de banda estrecha de desvanecimiento plano, cada uno de los cuales puede ser descompuesto en Ns canales espaciales. Los datos pueden luego ser transmitidos por los Ns canales espaciales de cada una de las Nf subbandas.

Para un sistema de MIMO que utiliza el OFDM (es decir, un sistema MIMO-OFDM), el canal de MIMO de banda ancha puede ser caracterizado con (1) una ganancia compleja de canal para cada una de las Nf sub-bandas de cada uno de los Nt Nr pares de antenas de transmisión / recepción (es decir, Nf Nt Nr ganancias de canal en total) y (2) el límite inferior del ruido en el receptor. Las ganancias de canal y el límite inferior de ruido del receptor pueden luego ser usados para seleccionar la(s) velocidad(es) de datos para la transmisión de datos por los Ns canales espaciales de cada una de las Nf sub-bandas. Las ganancias de canal también pueden ser usadas para el procesamiento espacial en el receptor y, posiblemente, en el transmisor, a fin de transmitir datos por los Ns canales espaciales de cada una de las Nf sub-bandas. De tal modo, para el sistema de MIMO-OFDM, la selectividad de frecuencia puede ser combatida tratando el canal de MIMO de banda ancha como Nf canales de MIMO de banda estrecha de desvanecimiento plano, y realizando el procesamiento espacial por separado para cada uno de los canales de MIMO de banda estrecha. Sin embargo, este procesamiento espacial dependiente de la frecuencia puede aumentar en gran medida la complejidad de cálculo en el transmisor y el receptor. Además, el receptor puede necesitar proporcionar una gran cantidad de información de retro-alimentación (p. ej., las ganancias de canal) al transmisor para prestar soporte al procesamiento espacial dependiente de la frecuencia.

El documento WO 02 / 078211 revela la obtención de un filtro correlacionado para la recepción de señales.

Por lo tanto, existe la necesidad en la tecnología de técnicas para realizar más eficazmente el procesamiento espacial en un sistema de MIMO de banda ancha.

Sumario

El problema precedente es resuelto por las reivindicaciones independientes.

Las técnicas para realizar la auto-guía independiente de la frecuencia en sistemas de MISO y MIMO son proporcionadas en la presente memoria. La auto-guía se refiere al procesamiento espacial realizado sobre un flujo de símbolos de datos con un vector de guía en un transmisor, a fin de transmitir el flujo de símbolos de datos por un canal espacial de un canal de MISO o un canal de MIMO. El canal de MISO puede ser caracterizado por (1) una secuencia de vectores de respuesta de impulso de canal del dominio temporal, para una pluralidad de retardos temporales, o bien (2) una secuencia de vectores de respuesta de frecuencia de canal del dominio de la frecuencia, para las Nf subbandas. De manera similar, el canal de MIMO puede ser caracterizado por una secuencia de matrices de respuesta de impulso de canal, o bien una secuencia de matrices de respuesta de frecuencia de canal. La auto-guía es independiente de la frecuencia en cuanto a que se usa un vector de guía para el flujo de símbolos de datos, incluso si el canal de MISO o de MIMO es dispersor del tiempo, e independientemente de si la auto-guía es realizada en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia. La auto-guía puede ser realizada sobre uno o múltiples flujos de símbolos de datos, con uno o múltiples vectores de guía, para transmitir el flujo, o los flujos, de símbolos de datos por uno o múltiples canales espaciales. Diversos esquemas de auto-guía independientes de la frecuencia son descritos en la presente memoria, incluyendo la auto-guía de la modalidad principal, la auto-guía de multi-modalidad, la auto-guía del trayecto principal y la auto-guía del receptor.

Para la auto-guía de modalidad principal y la auto-guía de multi-modalidad, se calcula una matriz de correlación para el canal de MIMO, en base a las matrices de respuesta (de impulso o de frecuencia) de canal para el canal de MIMO, según se describe más adelante. La matriz de correlación es luego descompuesta (p. ej., usando la descomposición en auto-valores) para obtener Ns vectores de guía independientes de la frecuencia, para Ns canales espaciales del canal de MIMO. Para la auto-guía de modalidad principal, un flujo de símbolos de datos es transmitido por el canal espacial principal, o el mejor, usando el vector de guía vpm para el mejor canal espacial. Para la auto-guía de multi-modalidad, Nd flujos de símbolos de datos son transmitidos por los Afo mejores canales espaciales, usando Afo vectores de guía Vmm para estos canales espaciales, donde Ns > Nd > 1 en este caso.

Para la auto-guía del trayecto principal, un flujo de símbolos de datos es transmitido por el canal espacial principal para el trayecto principal de propagación del canal de MIMO, usando un vector vmp de guía independiente de la frecuencia. Para este esquema, se determina primero la energía de cada matriz de respuesta de impulso de canal. El trayecto principal es el retardo temporal de la matriz de respuesta de impulso de canal con la más alta energía. Se calcula una matriz de correlación de la matriz de respuesta de impulso de canal con la más alta energía, y se descompone para obtener el vector de guía vmp para el mejor canal espacial del trayecto principal. El flujo de símbolos de datos es transmitido por este canal espacial usando el vector de guíavmp.

Para la auto-guía del receptor, un flujo de símbolos de datos es guiado hacia una antena de recepción individual, en base a un vector de guía vKj independiente de la frecuencia, obtenido para esa antena de recepción. El canal de MIMO puede ser visto como compuesto por Nr canales de MISO para las Nr antenas de recepción. Una matriz de correlación puede ser calculada para cada canal... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de comunicaciones inalámbricas en un sistema de MIMO, que comprende:

obtener una pluralidad de matrices (1112) de respuesta de canal para una respuesta de canal de un canal de MIMO, en donde la pluralidad de matrices de respuesta de canal comprenden una pluralidad de matrices de respuesta de impulso de canal para una pluralidad de retardos temporales, o una pluralidad de matrices de respuesta de frecuencia de canal para una pluralidad de sub-bandas;

obtener, en una entidad receptora, al menos un vector de guía, a ser usado por una entidad transmisora para el procesamiento espacial independiente de la frecuencia de al menos un flujo de datos enviado por al menos un canal espacial asociado a dicho al menos un vector (674, 680, 1022, 1116) de guía;

obtener un filtro correlacionado para cada una entre una pluralidad de antenas de recepción en la entidad receptora, en base a dicho al menos un vector de guía y a una pluralidad de vectores de respuesta estimada de canal para esa antena de recepción, en el que los vectores de respuesta de canal para cada antena de recepción son obtenidos a partir de las matrices (1132, 1232, 674, 680, 1022) de respuesta de canal;

filtrar una pluralidad de flujos de símbolos recibidos para la pluralidad de antenas de recepción, con la pluralidad de filtros correlacionados, para obtener una pluralidad de flujos (1134, 1234, 910, 930, 940, 950, 980) de símbolos filtrados; y

combinar la pluralidad de flujos de símbolos filtrados para obtener al menos un flujo de símbolos detectados para dicho al menos un flujo de datos enviado por la entidad transmisora (1136, 1236, 912, 932, 942, 952, 982).

2. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

realizar la ecualización sobre dicho al menos un flujo de símbolos detectados, para obtener al menos un flujo de símbolos recuperados para dicho al menos un flujo (1138,1238, 914, 984) de datos.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

realizar la ecualización de espacio y tiempo para dicho al menos un flujo de símbolos detectados, para obtener al menos un flujo de símbolos recuperados para dicho al menos un flujo (1138,1238, 944, 954) de datos.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el cual la ecualización de espacio y tiempo es realizada con un ecualizador lineal de mínimos errores cuadrados medios, MMSE-LE, un ecualizador de retro-alimentación de decisiones, DFE, o un estimador de secuencias de máxima probabilidad, MLSE (1138,1238, 944, 954).

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual el filtro correlacionado para cada una entre la pluralidad de antenas de recepción es usado para maximizar la razón recibida entre señal y ruido, SNR, para la respectiva antena (1132, 1232, 674, 680,1022) de recepción.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual:

la pluralidad de filtros correlacionados comprende una pluralidad de filtros correlacionados del dominio del tiempo, obtenidos para la pluralidad de antenas (910, 940, 950) de recepción, y

el filtrado es realizado en el dominio del tiempo con la pluralidad de filtros correlacionados (1134, 1234, 910, 940, 950) del dominio del tiempo.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual:

la pluralidad de filtros correlacionados comprende una pluralidad de filtros correlacionados del dominio de la frecuencia, obtenidos para la pluralidad de antenas (930, 980) de recepción, y

el filtrado es realizado en el dominio de la frecuencia con la pluralidad de filtros correlacionados (1134, 1234, 930, 980) del dominio de la frecuencia.

8. Un aparato (650) de comunicaciones inalámbricas, que comprende:

medios para obtener una pluralidad de matrices (1112) de respuesta de canal para una respuesta de canal de un canal de MIMO en un sistema de MIMO, en el que la pluralidad de matrices de respuesta de canal comprenden una pluralidad de matrices de respuesta de impulso de canal para una pluralidad de retardos temporales, o una pluralidad de matrices de respuesta de frecuencia de canal para una pluralidad de sub-bandas;

medios para obtener al menos un vector de guía a ser usado por una entidad transmisora para el procesamiento

espacial independiente de la frecuencia de al menos un flujo de datos enviado por al menos un canal espacial asociado a dicho al menos un vector (674, 680, 1022, 1116) de guía;

medios para obtener un filtro correlacionado para cada una entre una pluralidad de antenas de recepción en el aparato, en base a dicho al menos un vector de guía y a una pluralidad de vectores de respuesta estimada de canal para esa antena (1132, 1232, 674, 680, 1022) de recepción, en el que los vectores de respuesta de canal para cada antena de recepción son obtenidos a partir de las matrices de respuesta de canal;

medios para filtrar una pluralidad de flujos de símbolos recibidos para la pluralidad de antenas de recepción, con la pluralidad de filtros correlacionados, para obtener una pluralidad de flujos (1134, 1234, 910, 930, 940, 950, 980) de símbolos filtrados; y

medios para combinar la pluralidad de flujos de símbolos filtrados, para obtener al menos un flujo de símbolos detectados para dicho al menos un flujo de datos enviado por la entidad transmisora (1136, 1236, 912, 932, 942, 952, 982).

9. El aparato de la reivindicación 8, que comprende adicionalmente:

medios para realizar la ecualización sobre dicho al menos un flujo de símbolos detectados, para obtener al menos un flujo de símbolos recuperados para dicho al menos un flujo (1138, 1238, 914, 984) de datos.

10. El aparato de la reivindicación 8, que comprende adicionalmente:

medios para realizar la ecualización de espacio y tiempo para dicho al menos un flujo de símbolos detectados, para obtener al menos un flujo de símbolos recuperados para dicho al menos un flujo (1138, 1238, 944, 954) de datos.

11. El aparato de la reivindicación 10, en el cual la ecualización de espacio y tiempo es realizada con un ecualizador lineal de mínimos errores cuadrados medios, MMSE-LE, un ecualizador de retro-alimentación de decisiones, DFE, o un estimador de secuencias de máxima probabilidad, MLSE (1138, 1238, 944, 954).

12. El aparato de la reivindicación 8, en el cual el filtro correlacionado para cada una entre la pluralidad de antenas de recepción es usado para maximizar la razón recibida entre señal y ruido, SNR, para la respectiva antena (1132, 1232, 674, 680, 1022) de recepción.

13. El aparato de la reivindicación 8, en el cual:

la pluralidad de filtros correlacionados comprende una pluralidad de filtros correlacionados del dominio del tiempo, obtenidos para la pluralidad de antenas (910, 940, 950) de recepción, y

el medio para filtrar está adicionalmente configurado para realizar el filtrado en el dominio del tiempo con la pluralidad de filtros correlacionados (1134,1234, 910, 940, 950) del dominio del tiempo.

14. El aparato de la reivindicación 8, en el cual:

la pluralidad de filtros correlacionados comprende una pluralidad de filtros correlacionados del dominio de la frecuencia, obtenidos para la pluralidad de antenas (930, 980) de recepción, y

el medio para filtrar está adicionalmente configurado para realizar el filtrado en el dominio de la frecuencia con la pluralidad de filtros correlacionados (1134,1234, 930, 980) del dominio de la frecuencia.

15. Un medio legible por procesador para almacenar instrucciones (680, 682), operables para:

obtener una pluralidad de matrices (1112) de respuesta de canal para una respuesta de canal de un canal de MIMO en un sistema de MIMO, en el que la pluralidad de matrices de respuesta de canal comprenden una pluralidad de matrices de respuesta de impulso de canal para una pluralidad de retardos temporales, o una pluralidad de matrices de respuesta de frecuencia de canal para una pluralidad de sub-bandas;

obtener, en una entidad receptora, al menos un vector de guía, a ser usado por una entidad transmisora para el procesamiento espacial independiente de la frecuencia de al menos un flujo de datos enviado por al menos un canal espacial asociado a dicho al menos un vector (674, 680,1022,1116) de guía;

obtener un filtro correlacionado para cada una entre una pluralidad de antenas de recepción en la entidad receptora, en base a dicho al menos un vector de guía y a una pluralidad de vectores de respuesta estimada de canal para esa antena (1132, 1232, 674, 680, 1022) de recepción, en el que los vectores de respuesta de canal para cada antena de recepción son obtenidos a partir de las matrices de respuesta de canal;

filtrar una pluralidad de flujos de símbolos recibidos para la pluralidad de antenas de recepción, con la pluralidad de

filtros correlacionados, para obtener una pluralidad de flujos (1134, 1234, 910, 930, 940, 950, 980) de símbolos filtrados; y

combinar la pluralidad de flujos de símbolos filtrados para obtener al menos un flujo de símbolos detectados para dicho al menos un flujo de datos enviado por la entidad transmisora (1136, 1236, 912, 932, 942, 952, 982).