Comunicación de información de estado de canal.

Un dispositivo de nodo de recepción, RN, diseñado para comunicar información de estado de canal,

CSI, entre un dispositivo de nodo de transmisión TN y dicho dispositivo RN en un sistema de comunicación inalámbrica, siendo dicho sistema de comunicación inalámbrica un sistema de comunicación celular de múltiples portadoras que tiene una pluralidad de subportadoras, siendo dicho dispositivo TN una estación base, BS, y siendo dicho dispositivo RN una estación móvil, MS, estando dicho dispositivo TN diseñado para la transmisión con múltiples antenas transmisoras y estando la información CSI representada por una o más matrices, Wi, procedentes de un libro de códigos, C, que comprende una pluralidad de matrices, en donde cada matriz en dicho libro de códigos, C, representa un estado para el canal de múltiples antenas desde dicho TN a dicho RN, en donde i es un número entero, i≥0...K-1, para K>1 siendo el número de dichas una o más matrices Wi, estando dicho dispositivo RN caracterizado por cuanto que:

circuitos adaptados para informar de un primer sub-índice, k1, en donde dicha pluralidad de subportadoras en dicho sistema de comunicación de múltiples portadoras está dividida en una pluralidad de sub-bandas de frecuencias, representando cada una de dicha una o más matrices, Wi, a la CSI para una sub-banda de frecuencias y dicho primer sub-índice, k1 es común para todas las sub-bandas; y

circuitos adaptados para informar de al menos un segundo sub-índice adicional, k2, para cada una de dichas una o más matrices, Wi, en donde dicho al menos un segundo sub-índice adicional, k2, para cada una de dichas una o más matrices, Wi, es específico para cada sub-banda;

en donde:

cada una de dichas una o más matrices, Wi, está indexada por dicho primer sub-índice, k1 y segundo sub-índice, k2; y

dichos primer sub-índice, k1, y segundo sub-índice, k2, tienen diferente granularidad de informes de tiempofrecuencia.

Comunicación de información de estado de canal CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente Invención se refiere a un método y aparato para comunicar información de estado de canal en una comunicación inalámbrica. Más en particular, se refiere a un método y aparato de comunicación de dicha información de estado de canales que tiene un libro de códigos representativo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Es bien conocido en esta técnica que se mejora, en gran medida, el rendimiento si se puede utilizar una precodificación lineal en un lado de transmisor en sistemas de comunicaciones inalámbricas que soportan transmisiones de múltiples antenas. Dicha precodificación lineal se ha puesto en práctica, a modo de ejemplo, en la norma IEEE 82.16-25 y en la norma 3GPP Reí. 8 de Evolución a Largo Plazo (LTE).

Como soporte a la precodificación en el lado del transmisor, el receptor, a veces también conocido como un equipo de usuario (UE) en el Enlace descendente (DL) necesita realimentar Información de Estado de Canal (CSI) sobre el canal de múltiples antenas entre antenas transmisoras y receptoras. La información CSI puede consistir en una representación del canal de múltiples antenas real o, como alternativa, un vector/matriz de precodificación preferida que el equipo de usuario UE ha determinado sobre la base de las mediciones realizadas en el canal de múltiples antenas. En este último caso, la información CSI se suele referir como un Indicador de Matriz de Precodificación (PMI).

Para reducir la sobrecarga de realimentación operativa cuando se señalizan informes de CSI, se requiere una cuantización con el fin de representar la CSI en un número finito de bits. A modo de ejemplo: la norma 3GPP LTE Reí. 8 utiliza un libro de códigos de matriz de precodificación constituido por 64 matrices y el equipo de usuario UE realimenta la matriz de precodificación preferida utilizando 6 bits de información.

Según se indicó con anterioridad, un libro de códigos de un número finito de matrices se suele utilizar para la cuantización de la CSI, en cuyo caso la realimentación de CSI es un índice para un libro de códigos que señala la matriz en el libro de códigos que mejor representa a la CSI. El Indice se comunica luego al nodo de transmisión utilizando, a modo de ejemplo, una cadena de bits binarios.

Puesto que el canal es selectivo y de frecuencia y de tiempo por su propia naturaleza, un informe de CSI solamente es válido con exactitud razonable hasta algún ancho de banda máximo y para algún tiempo máximo. Si el sistema de comunicación requiere el soporte de anchos de banda de transmisión utilizando la precodificación lineal para un ancho de banda mayor de este ancho de banda máximo, la realimentación de múltiples informes de CSI se necesita a este respecto y además, estos informes de CSI necesitan repetirse en el tiempo con intervalos adecuados.

El ancho de banda y el intervalo de tiempo de cada uno de estos informes de CSI se indican como granularidad de tiempo-frecuencia de la CSI y si se utiliza un libro de códigos de matrices para la cuantización de la CSI, se comunica una sola matriz por intervalo de tiempo y ancho de banda de frecuencias.

Para cumplir los requisitos estrictos sobre el rendimiento de transmisión de datos en los futuros sistemas de comunicaciones inalámbricas, tales como el sistema de 3GPP LTE-Avanzada, se contempla la posibilidad de un número todavía mayor de antenas transmisoras y receptoras. Puesto que, de este modo, aumentan las dimensiones del canal de múltiples antenas, la sobrecarga de realimentación informativa de CSI requerida aumentará todavía más, con lo que se dificulta el aumento del rendimiento deseado.

Además, cuando el número de antenas (o de elementos de antena) se aumenta, las dimensiones físicas del transmisor y de los receptores también aumentará, lo que es indeseable debido al mayor área de p.e., una estación base (BS) que le hará más vulnerable a los efectos medioambientales tales como fuertes vientos. Además, el impacto arquitectónico (visible) sobre los edificios y el efecto sobre el paisajismo o ambiente urbano no debe olvidarse dentro de este contexto. Para resolver, en parte, el problema de mayores conjuntos de antenas se suele asumir elementos de antena polarizados duales, puesto que utilizando dos polarizaciones ortogonales del campo electromagnético, se pueden tener efectivamente dos antenas en una sola. De este modo, utilizando antenas polarizadas, la dimensión total de los conjuntos matriciales de antenas se reduce aproximadamente a la mitad.

Otro método obvio para hacer que el equipo con numerosos elementos de antena sea físicamente más pequeño es reducir el espacio comprendido entre los elementos de antena. Lo que antecede hará que las señales recibidas y transmitidas estén más en correlación (si tienen la misma polarización) y es bien conocido que se reducirá la ganancia de multiplexación espacial de múltiples antenas prevista. Sin embargo, es también conocido que las señales correlacionadas proporcionan haces estrechos y muy adecuados y entonces, podría utilizarse la multiplexación espacial de múltiples antenas para la transmisión a usuarios que estén espacialmente separados. Lo

que antecede se denomina, a veces, Acceso Múltiple por División Espacial (SDMA) o MIMO Multlusuarlo (MU- MIMO). De este modo, el inconveniente de más bajo rendimiento por usuario cuando se utilizan elementos de antena estrechamente espaciados puede compensarse transmitiendo a múltiples usuarios simultáneamente, lo que aumentará el rendimiento celular total (esto es, la suma del rendimiento de todos los usuarios en la célula).

Además, es una propiedad física conocida que el canal que emana de antenas con polarizaciones ortogonales están próximos a un desvanecimiento independiente. Además, es conocido que los canales que emanan de elementos de antena igualmente polarizados y estrechamente espaciados tienen un desvanecimiento correlacionado. En consecuencia, para espesores y receptores de múltiples antenas, que tengan un gran número de elementos de antena, se prefiere los conjuntos matriciales de antenas compactos que utilizan también la dimensión de polarización. En este caso, se observa que entre los elementos de antena, es alta la correlación entre los canales de radio entre algunos pares de los elementos de antena, mientras que la correlación para los canales de radio entre algunos otros pares de los elementos de antena es baja o incluso despreciable. Se suele afirmar que el hecho de que dos antenas estén correlacionadas significa que el canal desde las dos antenas a cualquier antena de receptor está en correlación. Este convenio se utiliza a través de toda la descripción de la presente invención.

En la especificación TS 36.211 de la norma 3GPP LTE, se define un libro de códigos de 16 matrices que facilita la realimentación operativa de conjuntos matriciales de antenas polarizadas duales. Cada matriz está indexada, de este modo, con un índice de 4 bits único. La realimentación operativa puede ser por sub-banda que es una parte limitada del ancho de banda disponible total o banda ancha que es el ancho de banda disponible completo, esto es, la suma de todas las sub-bandas. En consecuencia, en conformidad con dicha especificación, se realimenta una información PMI de 4 bits para cada uno de las N sub-bandas o para el caso de banda ancha. Por lo tanto, se necesitan 4*N bits de realimentación cuando se utiliza el método en la especificación TS 36.211.

El documento QUALCOMM EUROPE: "Estructura de RS de enlace descendente en soporte de MIMO de más alto orden", 3GPP DRAFT; R1-92228 describe algunos principios de diseño con respecto al diseño de DM-RS y CSI-RS y estudia el rendimiento de CSI-RS con diferentes ciclos de servicio y diferentes muéstreos de frecuencias. En particular, se utiliza una estructura de precodificación específica del rango operativo con matriz de precodificación de rango 16 según se define sobre la base de las matrices DFT aleatoriamente en rotación de fase. Se obtienen matrices de precodificación de rango más pequeño seleccionando sub-matrices desde el libro de códigos de precodificación de rango 8.

El documento ERICSSON ET AL: "Principio de diseño de un precodificador de enlace descendente 8Tx para realimentación de equipo de usuario UE", 3GPP DRAFT; R1-94277 intenta una rectificación considerando los principios de diseño generales para la realimentación informativa del equipo UE sobre la base de la operación de 8 Tx como objetivo de la norma Rel-1 CSI RS. En particular, una característica importante del poste soporte cuádruple estrechamente espaciado es que las antenas pueden dividirse en dos grupos sobre la base de su polarización... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de nodo de recepción, RN, diseñado para comunicar información de estado de canal, CSI, entre un dispositivo de nodo de transmisión TN y dicho dispositivo RN en un sistema de comunicación inalámbrica, siendo dicho sistema de comunicación inalámbrica un sistema de comunicación celular de múltiples portadoras que tiene una pluralidad de subportadoras, siendo dicho dispositivo TN una estación base, BS, y siendo dicho dispositivo RN una estación móvil, MS, estando dicho dispositivo TN diseñado para la transmisión con múltiples antenas transmisoras y estando la información CSI representada por una o más matrices, W procedentes de un libro de códigos, C, que comprende una pluralidad de matrices, en donde cada matriz en dicho libro de códigos, C, representa un estado para el canal de múltiples antenas desde dicho TN a dicho RN, en donde / es un número entero, i=...K-1, para K>1 siendo el número de dichas una o más matrices W, estando dicho dispositivo RN caracterizado por cuanto que:

circuitos adaptados para informar de un primer sub-índice, fe, en donde dicha pluralidad de subportadoras en dicho sistema de comunicación de múltiples portadoras está dividida en una pluralidad de sub-bandas de frecuencias, representando cada una de dicha una o más matrices, W, a la CSI para una sub-banda de frecuencias y dicho primer sub-índice, ki es común para todas las sub-bandas; y

circuitos adaptados para informar de al menos un segundo sub-índice adicional, fe, para cada una de dichas una o más matrices, W, en donde dicho al menos un segundo sub-índice adicional, fe, para cada una de dichas una o más matrices, W', es específico para cada sub-banda;

en donde:

cada una de dichas una o más matrices, W, está indexada por dicho primer sub-índice, fe y segundo sub-índice, fe;

y

dichos primer sub-índice, fe, y segundo sub-índice, fe, tienen diferente granularidad de informes de tiempo- frecuencia.

2. El dispositivo RN según la reivindicación 1, en donde

dicho primer sub-índice, fe, indica una primera sub-matriz, procedente de un primer sub-libro de códigos, C?, indicando dicho segundo sub-índice, fe, para cada una de dichas una o más matrices, 14/, una segunda sub-matriz,

Mh, procedente de un segundo sub-libro de códigos, C?, en donde dicho segundo sub-índice, fe, es el mismo o diferente para cada una de dichas una o más matrices, 14/,

estando cada una de dichas una o más matrices, 14/, construida a partir de dicha primera sub-matriz Mki y de una segunda sub-matriz ^k¡.

3. El dispositivo RN según la reivindicación 2, en donde cada una de dichas una o más matrices, 14/, viene dada

por:

w` =

o W` =

Mfc]_

4. El dispositivo RN según la reivindicación 2, en donde cada una de dichas una o más matrices, 14/, viene dada

por:

W` = M'kMk^ o W' =MkM'ki

5. El dispositivo RN según la reivindicación 2, en donde cada una de dichas una o más matrices, 14/, viene dada

por:

W` =

Mkeiikl

*1

en donde d. es un escalar. *2

6. El dispositivo RN según la reivindicación 1, en donde

dicho sistema de comunicación celular de múltiples portadoras es un sistema de evolución a largo plazo, LTE, o un sistema de evolución a largo plazo avanzado, LTE-A.

7. El dispositivo RN según la reivindicación 1, en donde dichas una o más matrices, W, se utilizan como Indicadores de matriz de precodificación, PMIs, en dicho sistema de comunicación inalámbrica.

8. Un dispositivo de nodo de transmisión, TN, diseñado para recibir y procesar información de estado de canal, CSI, entre dicho dispositivo de nodo de transmisión, TN, y un dispositivo de nodo de recepción, RN, en un sistema de comunicación inalámbrica, siendo dicho sistema de comunicación inalámbrica un sistema de comunicación celular de múltiples portadoras que tiene una pluralidad de subportadoras, en donde dicho dispositivo TN es una estación base, BS y dicho dispositivo RN es una estación móvil, MS, estando dicho dispositivo TN dispuesto para la transmisión con múltiples antenas transmisoras y estando la información CSI representada por una o más matrices, W', procedentes de un libro de códigos, C, que comprende una pluralidad de matrices, en donde cada matriz, en dicho libro de códigos C, representa un estado para el canal de múltiples antenas desde dicho TN a dicho RN, en donde / es un número entero, siendo i=...K-1, para K>1 el número de dichas una o más matrices, W, estando dicho dispositivo TN caracterizado por cuanto que:

circuitos adaptados para la recepción de un primer sub-índice, fe, en donde dicha pluralidad de subportadoras en dicho sistema de comunicación de múltiples portadoras, está dividida en una pluralidad de sub-bandas de frecuencias, representando cada una de dichas una o más matrices, W', a la información CSI para una sub-banda de frecuencias y dicho primer sub-índice, ki es común para todas las sub-bandas;

circuitos adaptados para la recepción de al menos un segundo sub-índice adicional, fe, para cada una de dichas una o más matrices, W, en donde dicho al menos un segundo sub-índice adicional, fe, para cada una de dichas una o más matrices, W, es específico para cada sub-banda; y

circuitos adaptados para reconstruir cada una de dichas una o más matrices, W, que están indexadas por dicho primer sub-índice, fe, y segundo sub-índice, fe,

en donde:

dicho primer sub-índice, fe, y segundo sub-índice, fe, tienen diferente granularidad de informes de tiempo- frecuencia.

9. El dispositivo TN según la reivindicación 8, en donde

dicho primer sub-índice, fe, indica una primera sub-matriz, procedente de un primer sub-libro de códigos, Cy,

indicando dicho segundo sub-índice, fe, para cada una de dichas una o más matrices, W, una segunda sub-matriz, M'

*2, procedente de un segundo sub-libro de códigos, C2, en donde dicho segundo sub-índice, fe, es el mismo o diferente para cada una de dichas una o más matrices, W,

estando cada una de dichas una o más matrices, W, construida a partir de dicha primera sub-matriz ^k¡ y de una

Af

segunda sub-matriz *2.

1. El dispositivo TN según la reivindicación 9, en donde cada una de dichas una o más matrices, W, viene dada por:

w =

Mkl

w` =

Mkx

11. El dispositivo TN según la reivindicación 9, en donde cada una de dichas una o más matrices, W, viene dada por:

o W'=MkM[2

12. El dispositivo TN según la reivindicación 9, en donde cada una de dichas una o más matrices, W, viene dada por:

en donde dk es un escalar.

>

13. El dispositivo TN según la reivindicación 8 en donde

dicho sistema de comunicación celular de múltiples portadoras es un sistema de evolución a largo plazo, LTE, o un sistema de evolución a largo plazo avanzado, LTE-A.

14. El dispositivo TN según la reivindicación 8, en donde dichas una o más matrices, W, se utilizan como indicadores de matriz de precodificación, PMIs, en dicho sistema de comunicación inalámbrica.

w' =

Mke

Jd*i