Procedimiento para transmitir y recibir señales en modalidad de multiplexación espacial en bucle abierto.

Procedimiento de precodificacíon en un transmisor cuando un rango de transmisión es superior a 1 y el número de antenas de transmisión es de 2 o 4,

comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

precodificar señales mediante una precodificación basada en una matriz para la diversidad de retardo cíclico, CDD, de gran retardo, en una modalidad de transmisión de multiplexación espacial, SM, en bucle abierto, en el que la matriz se genera en una forma de WDU, en la que se multiplican en secuencia una primera matriz, W, una segunda matriz, D, que es una matriz diagonal CDD de gran retardo y una tercera matriz, U, que es una matriz unitaria,

y en el que

cuando un número de antenas de transmisión es 2, la primera matriz es una matriz de identidad I, y cuando el número de antenas de transmisión es 4, la primera matriz se cambia cíclicamente en 4 matrices predeterminadas.

Procedimiento para transmitir y recibir señales en modalidad de multiplexación espacial en bucle abierto.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de comunicaciones móviles de múltiple entrada, múltiple salida (MIMO) y, más particularmente, a un procedimiento para transmitir y recibir señales con eficacia en una modalidad de multiplexación espacial en bucle abierto.

Antecedentes de la técnica

Con la generalización de los servicios de comunicación de información, la aparición de diversos servicios multimedia y la prestación de servicios de gran calidad, la demanda de un servicio de comunicación inalámbrico rápido se ha incrementado. Para hacer frente activamente a dicha demanda, en primer lugar sería necesario incrementar la capacidad de los sistemas de comunicación. Para incrementar la capacidad de comunicación en un entorno de comunicación inalámbrica, puede considerarse un procedimiento para realizar una nueva búsqueda de bandas disponibles y un procedimiento para incrementar la eficacia en caso de recursos limitados. En cuanto al último procedimiento, las técnicas de antenas de transmisión y recepción múltiples han sido objeto de reciente atención y desarrollo activo. La técnica de antenas de transmisión y recepción múltiples obtiene una ganancia de diversidad equipando un transmisor y un receptor con una pluralidad de antenas para asegurar todavía más una zona espacial para el uso de recursos, o incrementa la capacidad de transmisión mediante la transmisión de datos en paralelo a través de las respectivas antenas.

A continuación se describe un sistema MIMO que utiliza una multiplexación por división ortogonal de frecuencia (OFDM) de entre las técnicas de antenas de transmisión y recepción múltiples.

La figura 1 ilustra una estructura general de un sistema de antenas de transmisión y recepción múltiples que utiliza OFDM.

En el lado de transmisión, un codificador de canal 11 añade bits de redundancia a los bits de datos de transmisión para reducir la influencia de un canal o el ruido, y un correlacionador 13 convierte información de bits de datos en información de símbolos de datos. Un convertidor serie-paralelo 15 paraleliza la información de símbolos de datos para transmitir los símbolos de datos en una pluralidad de subportadoras. Un codificador de antenas múltiples 17 convierte los símbolos de datos paralelizados en señales de tiempo-espacio. En un lado de recepción, un decodificador de antenas múltiples 19, un convertidor paralelo-serie 111, un decorrelacionador 113 y un decodificador de canal 115 realizan las respectivas funciones inversas de las funciones realizadas en el codificador de antenas múltiples 17, el convertidor serie-paralelo 15, el correlacionador 13 y el codificador de canal 11 del lado de transmisión.

El sistema OFDM de antenas múltiples requiere diversas técnicas para mejorar la fiabilidad de la transmisión de datos. Se utiliza un sistema de codificación espacio-tiempo (STC) y un sistema de diversidad por retardo cíclico (CDD) para aumentar la ganancia de diversidad espacial. Se utiliza un sistema de conformación de haces y un sistema de precodificación para incrementar la relación señal-ruido (SNR). Los sistemas STC y CDD se utilizan principalmente para mejorar la fiabilidad de transmisión de un sistema en bucle abierto que no puede utilizar información de retroalimentación en un lado de transmisión. Los sistemas de conformación de haces y de precodificación se utilizan para aumentar al máximo la SNR a través de una correspondiente información de retroalimentación en un sistema de bucle cerrado que es capaz de utilizar información de retroalimentación en el lado de transmisión.

En relación con las técnicas descritas anteriormente, se describe a continuación el sistema CDD para incrementar la ganancia de diversidad espacial y el sistema de precodificación para aumentar la SNR.

El sistema CDD causa la transmisión por todas las antenas de señales con diferentes retardos o diferentes tamaños durante la transmisión de señales OFDM en un sistema provisto de varias antenas de transmisión, de tal forma que el lado de recepción obtiene una ganancia de diversidad de frecuencia.

La figura 2 ilustra una estructura de un lado de transmisión de un sistema de antenas múltiples que utiliza un sistema CDD.

Mientras se diferencian símbolos OFDM mediante un convertidor serie-paralelo y un codificador de antenas múltiples y se transmiten a cada antena, se añade un prefijo cíclico (CP) para prevenir la interferencia entre canales y luego se transmite al lado de recepción. En este caso, una secuencia de datos transmitida a la primera antena se transmite al lado de recepción sin retardo, y las secuencias de datos transmitidas a las siguientes antenas se retardan cíclicamente de conformidad con una muestra predeterminada comparada con las antenas precedentes.

Mientras tanto, si el sistema CDD se realiza en el dominio de la frecuencia, el retardo cíclico puede expresarse como una multiplicación de secuencias de fase.

La figura 3 ilustra un procedimiento para realizar el sistema CDD representado en la figura 2 en el dominio de la frecuencia.

Tal como se representa en la figura 3, las secuencias de datos del dominio de la frecuencia se multiplican por las secuencias de fase (secuencia de fase 1 a secuencia de fase M) que se establecen de forma diferente según las antenas y, a continuación, se realiza la transformada rápida de Fourier inversa (IFFT) para transmitir las secuencias de datos al lado de recepción. Este procedimiento se denomina sistema de diversidad de desplazamiento de fase.

El sistema de diversidad de desplazamiento de fase puede convertir un canal con desvanecimiento plano en un canal selectivo en frecuencia, y obtener una ganancia de diversidad de frecuencia a través de un código de canal o una ganancia de diversidad multiusuario a través de una planificación selectiva en frecuencia.

Mientras tanto, el sistema de precodificación comprende un procedimiento de precodificación basado en libro de códigos cuando la información de retroalimentación es finita en un sistema de bucle cerrado y un procedimiento para llevar a cabo la retroalimentación tras la cuantificación de la información del canal. La precodificación basada en libro de códigos se refiere a la obtención de una ganancia SNR enviando como retroalimentación un índice de una matriz de precodificación, que es conocido de antemano por los lados de transmisión y recepción, al lado de transmisión.

La figura 4 ilustra una estructura de lados de transmisión y recepción de un sistema de antenas múltiples que utiliza una precodificación basada en libro de códigos.

El lado de transmisión y el lado de recepción comprenden, respectivamente, unas matrices de precodificación finitas Pi a PL. El lado de recepción envía como retroalimentación un índice de matriz de precodificación óptimo I al lado de transmisión mediante la información del canal. El lado de transmisión puede aplicar una matriz de precodificación correspondiente al índice enviado como retroalimentación a los datos de transmisión Xi a X^.

El sistema de diversidad de desplazamiento de fase descrito anteriormente o el sistema CDD puede presentar requisitos diferentes en el tipo de bucle abierto y el tipo de bucle cerrado dependiendo de si se requiere información de retroalimentación. Es decir, puede ser deseable utilizar matrices de precodificación diferentes en un sistema CDD en bucle abierto y un sistema CDD de bucle cerrado.

Según este supuesto, es decididamente necesario especificar un procedimiento para seleccionar una matriz de precodificación adecuada a la vez que se adquiere suficiente ganancia de diversidad de frecuencia y de forma simultánea se reduce al mínimo la complejidad según cada sistema CDD, y para transmitir y recibir señales de manera eficaz.

El proyecto 3GPP RI-7655 titulado "CDD Based Precoding for DL MIMO" por QUALCOMM Europa se centra en una ventaja operativa de la precodificación CDD que reduce al mínimo la conmutación de modalidad explícita. Además, se describen algunas cuestiones relacionadas, tales como la transmisión de piloto común, los valores de retardo deseables y otras. El proyecto 3GPP R1-8579 propone algunos detalles adicionales sobre la definición del sistema MIMO CDD de gran retardo definido en la especificación técnica TS36.211.

Divulgación

Problema técnico

Uno de los objetivos de la presente invención concebidos para resolver el problema consiste en ofrecer un procedimiento para seleccionar una matriz de precodificación que permite reducir la complejidad a la vez que se obtiene... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de precodificacíon en un transmisor cuando un rango de transmisión es superior a 1 y el número de antenas de transmisión es de 2 o 4, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

precodificar señales mediante una precodificación basada en una matriz para la diversidad de retardo cíclico, CDD, de gran retardo, en una modalidad de transmisión de multiplexación espacial, SM, en bucle abierto,

en el que la matriz se genera en una forma de WDU, en la que se multiplican en secuencia una primera matriz, W, una segunda matriz, D, que es una matriz diagonal CDD de gran retardo y una tercera matriz, U, que es una matriz unitaria,

y en el que

cuando un número de antenas de transmisión es 2, la primera matriz es una matriz de identidad I, y

cuando el número de antenas de transmisión es 4, la primera matriz se cambia cíclicamente en 4 matrices predeterminadas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la segunda matriz es una matriz 2x2 cuando el número de antenas de transmisión es 2 y el rango de transmisión es 2.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que cuando el número de antenas de transmisión es 2, la primera matriz es

y no se envía como retroalimentación ningún índice de matriz de precodificación al transmisor desde un receptor.