Métodos y sistemas para precodificación combinada y diversidad de retardo cíclico.

Un método para transmitir señales de información que tienen una pluralidad de vectores de símbolo asociados con las mismas en un canal radio,

que comprende:

precodificar (700) dichos vectores de símbolo cada uno que comprende dos o más símbolos multiplicando, en el siguiente orden, dichos vectores de símbolo con:

un primer subconjunto de columnas de una matriz unitaria (518) que propaga los símbolos en dichos vectores de símbolo a través de todas las antenas de transmisión virtuales,

una segunda matriz de diversidad de retardo cíclico diagonal (516) que cambia la fase de los símbolos propagados a través de dichas antenas de transmisión virtuales y

una tercera matriz de precodificación (515) que distribuye energía de transmisión a través de una pluralidad de antenas de transmisión físicas,

procesar (702) además dichos vectores de símbolo precodificados para generar dichas señales de información y transmitir (704) dichas señales de información.

Métodos y sistemas para precodificación combinada y diversidad de retardo cíclico Campo técnico

La presente invención se refiere de manera general a sistemas, dispositivos, software y métodos de radiocomunicación y, más particularmente, a mecanismos y técnicas para combinar precodificación y diversidad de retardo cíclico asociada con la misma.

Antecedentes

En sus comienzos la radiotelefonía fue diseñada y usada para comunicaciones de voz. Según continuó madurando la industria de la electrónica de consumo y aumentaron las capacidades de los procesadores, más dispositivos llegaron a estar disponibles para un uso que permitió la transferencia inalámbrica de datos entre dispositivos y más aplicaciones llegaron a estar disponibles para operar en base a tales datos transferidos. De particular interés son Internet y las redes de área local (LAN). Estas dos innovaciones permitieron a múltiples usuarios y múltiples dispositivos comunicar e intercambiar datos entre diferentes dispositivos y tipos de dispositivo. Con la llegada de estos dispositivos y capacidades, los usuarios (tanto de negocios como residenciales) encontraron la necesidad de transmitir datos, así como voz, desde ubicaciones móviles.

La infraestructura y las redes que soportan esta transferencia de voz y datos han evolucionado del mismo modo. Aplicaciones de datos limitadas, tales como mensajería de texto, fueron introducidas en los denominados sistemas "2G", tales como el Sistema Global para comunicaciones Móviles (GSM). Los datos por paquetes sobre sistemas de radiocomunicación llegaron a ser más utilizables en GSM con la adición del Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS). Los sistemas 3G y, entonces, las radiocomunicaciones de ancho de banda incluso mayor introducidas por los estándares de Acceso Radio Terrestre Universal (UTRA) hicieron a aplicaciones como navegar la web más fácilmente accesibles a millones de usuarios (y con un retardo más tolerable).

Incluso según se lanzan nuevos diseños de red por los fabricantes de redes, están bajo discusión y desarrollo sistemas futuros que proporcionan flujos máximos de datos mayores a dispositivos de usuario final. Por ejemplo, el denominado proyecto de estandarización de Evolución a Largo Plazo (LTE) del 3GPP se pretende que proporcione una base técnica para las radiocomunicaciones en las décadas venideras. Entre otras cosas de importancia con respecto a los sistemas LTE está que proporcionarán comunicaciones de enlace descendente (es decir, la dirección de transmisión desde la red al terminal móvil) usando multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) como formato de transmisión y proporcionarán comunicaciones de enlace ascendente (es decir, la dirección de transmisión desde el terminal móvil a la red) usando acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) de portadora única.

Otro rasgo interesante de LTE es su soporte de múltiples antenas tanto en el lado de transmisión como el lado de recepción. Esto proporciona la oportunidad de influir varias técnicas diferentes para mejorar la calidad y/o tasa de datos de las señales radio recibidas. Tales técnicas incluyen, por ejemplo, diversidad contra desvanecimiento (por ejemplo, diversidad espacial), conformando el haz de antena total para maximizar la ganancia en la dirección del objetivo (conformación de haz) y la generación de lo qué se puede ver como "canales" múltiples, paralelos para mejorar la utilización del ancho de banda (multiplexación espacial o múltiples entradas múltiples salidas (MIMO)).

La precodificación es una técnica popular usada en conjunto con transmisión de múltiples antenas. El principio básico implicado en la precodificación es mezclar y distribuir los símbolos de modulación sobre las antenas mientras que también se tienen en cuenta potencialmente las condiciones del canal actual. La precodificación se puede ¡mplementar, por ejemplo, multiplicando la información que transporta un vector de símbolo que contiene símbolos de modulación por una matriz que se selecciona para coincidir con el canal. Las secuencias de vectores de símbolos forman de esta manera un conjunto de flujos de símbolo paralelos y cada flujo de símbolos tal se conoce como una "capa". De esta manera, dependiendo de la elección del precodificador en una ¡mplementación particular, una capa puede corresponder directamente a una cierta antena o una capa se puede distribuir, a través de la correlación del precodificador, sobre varias antenas.

La diversidad de retardo cíclico (CDD) es una forma de precodificación de bucle abierto en la cual la matriz de precodificación es variada intencionadamente sobre la frecuencia dentro del ancho de banda de transmisión (o sistema). Típicamente, esto se realiza introduciendo diferente retardo de tiempo cíclico para las diferentes antenas o se realiza alternativamente variando la fase de las señales transmitidas desde las diferentes antenas. Este tipo de cambio de fase supone que el canal eficaz, que comprende el canal verdadero y la precodificación CDD, varía más rápido sobre la frecuencia que el canal original. Distribuyendo la transmisión sobre la frecuencia, este tipo de selectividad en frecuencia inducida artificialmente es útil en el logro de diversidad de frecuencia.

Una de las características más significativas de las condiciones de canal radio a considerar en el contexto de transmisión con múltiples antenas y alta tasa es el denominado rango de canal. En términos generales, el rango de canal puede variar desde uno hasta el mínimo del número de antenas de transmisión y recepción. Por ejemplo, dado un sistema 4x2 como ejemplo, es decir, un sistema con cuatro antenas de transmisión y dos antenas de recepción,

el rango de canal máximo es dos. El rango de canal asociado con una conexión particular varía en tiempo y frecuencia según el desvanecimiento rápido altera los coeficientes de canal. Además, el rango de canal determina cuántas capas, también conocidas como el rango de transmisión, se pueden transmitir con éxito simultáneamente. Por ejemplo, si el rango de canal es uno en el Instante de la transmisión de dos capas, hay una fuerte probabilidad de que las dos señales que corresponden a las dos capas Interfieran tanto que ambas de las capas se detecten erróneamente en el receptor. En conjunto con la precodlflcaclón, adaptar la transmisión al rango de canal Implica esfuerzos para usar tantas capas como el rango de canal.

La Figura 1 ¡lustra una estructura de transmisión 108 para combinar CDD y, posiblemente dependiente del canal, precodlflcaclón. Dentro de la misma, cada capa 110 creada por el transmisor presenta un flujo de información que transporta símbolos de modulación al precodlflcador basado en CDD 112 como una secuencia de vectores de símbolo 114. El precodlflcador CDD 112 aplica las dos matrices 116 y 118 ¡lustradas dentro del mismo a cada vector de símbolo entrante para realizar el proceso de precodlflcaclón. Más específicamente, el precodificador CDD 112

primero aplica la matriz 118 al vector de símbolo 114, seguida por la matriz CDD diagonal 116. La matriz

ng gg un subconjunto de columnas de una matriz unitaria (posiblemente reducida), r indica el rango de transmisión y /Vr es el número de antenas de transmisión en el dispositivo de transmisión. La notación

A A

AxF significa una matriz ^ que tiene /(filas y / columnas. La matriz CDD diagonal 116 tiene valores no cero a lo largo de la diagonal que Incluye un valor de cambio de fase de antena 0 indexado por un parámetro /( que es una función de la frecuencia. Si se usa OFDM para la transmisión, fr puede representar por ejemplo el índice de subportadora o el índice de elemento de recursos de datos estrechamente relacionado (que excluye elementos de recursos que contienen símbolos de referencia). También se debería señalar que /( puede ser una función más arbitrarla de la posición de los elementos de recursos en la red de recursos en OFDM. El vector de símbolo de modulación precodlflcado, resultante entonces se saca, por ejemplo, para correlación de recursos y modulación OFDM 120, anterior a ser transmitido a través de las antenas 122 (también conocidas como puertos de antena).

La estructura de transmisión 108 ¡lustrada en la Figura 1 se puede utilizar de varias formas. Por ejemplo, una opción

es usar una matriz unitaria, independiente de canal, fija 118 con un cierto número de columnas r

correspondiente al rango de transmisión. La matriz unitaria 118 sirve para distribuir cada símbolo en todas las antenas 122, mientras que la matriz CDD diagonal 116 varía (cambia) la fase de cada antena 122. Esto aumenta la selectividad en frecuencia del canal eficaz... [Seguir leyendo]

1. Un método para transmitir señales de información que tienen una pluralidad de vectores de símbolo asociados con las mismas en un canal radio, que comprende:

precodificar (700) dichos vectores de símbolo cada uno que comprende dos o más símbolos multiplicando, en el siguiente orden, dichos vectores de símbolo con:

un primer subconjunto de columnas de una matriz unitaria (518) que propaga los símbolos en dichos vectores de símbolo a través de todas las antenas de transmisión virtuales,

una segunda matriz de diversidad de retardo cíclico diagonal (516) que cambia la fase de los símbolos propagados a través de dichas antenas de transmisión virtuales y

una tercera matriz de precodlflcación (515) que distribuye energía de transmisión a través de una pluralidad de antenas de transmisión físicas,

procesar (702) además dichos vectores de símbolo precodificados para generar dichas señales de información y transmitir (704) dichas señales de Información.

2. El método según la reivindicación 1, en donde dichas antenas de transmisión físicas son puertos de antena.

3. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde dichos vectores de símbolo se multiplican primero por dicho primer subconjunto de columnas de matriz unitaria, a continuación se multiplican por dicha segunda matriz diagonal y luego se multiplican por dicha tercera matriz de precodificación.

4. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde cuando se transmite usando r capas, dicha tercera matriz de precodificación tiene / columnas, dicha segunda matriz diagonal tiene / filas y / columnas, dicho primer subconjunto de columnas de matriz unitaria tiene / filas y r columnas y dichos vectores de símbolo tienen r elementos.

5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde cuando se transmite usando r capas, dicha tercera matriz de precodlflcación tiene r columnas, dicha segunda matriz diagonal tiene r filas y r columnas, dicho primer subconjunto de columnas de matriz unitaria es una matriz unitaria que tiene r filas y r columnas y dichos vectores de símbolo tienen r elementos.

6. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde dicho primer subconjunto de columnas de matriz unitaria y dicha segunda matriz diagonal proporcionan diversidad de retardo cíclico, CDD, para multiplexación espacial, cuando se representan en el dominio de frecuencia.

7. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde dicha tercera matriz de precodlflcación está realizando precodlflcación dependiente de canal.

8. Un transmisor para transmitir señales de Información que tienen una pluralidad de vectores de símbolo asociados con las mismas en un canal radio, que comprende:

una pluralidad de antenas de transmisión físicas (602);

un procesador (606) para precodlflcar dichos vectores de símbolo, cada uno que comprende dos o más símbolos, multiplicando, en el siguiente orden, dichos vectores de símbolo con:

un primer subconjunto de columnas de una matriz unitaria (518) que propaga los símbolos en dichos vectores de símbolo a través de todas las antenas de transmisión virtuales,

una segunda matriz de diversidad de retardo cíclico diagonal (516) que cambia la fase de los símbolos propagados a través de dichas antenas de transmisión virtuales y

una tercera matriz de precodlflcación (515) que distribuye energía de transmisión a través de dichas antenas de transmisión físicas y para

procesar además dichos vectores de símbolo precodlflcados para generar dichas señales de Información y una cadena de transmisión de elementos (604) para transmitir dichas señales de Información.

9. El transmisor según la reivindicación 8, en donde dichas antenas de transmisión físicas son puertos de antena.

10. El transmisor según cualquiera de las reivindicaciones 8-9, en donde cuando se transmite usando r capas, dicha tercera matriz de precodlflcación tiene / columnas, dicha segunda matriz diagonal tiene / filas y / columnas, dicho primer subconjunto de columnas de matriz unitaria tiene / filas y r columnas y dichos vectores de símbolo tienen r elementos.

11. El transmisor según cualquiera de las reivindicaciones 8-10, en donde cuando se transmite usando r capas, dicha tercera matriz de precodificación tiene r columnas, dicha segunda matriz diagonal tiene r filas y r columnas, dicho primer subconjunto de columnas de matriz unitaria es una matriz unitaria que tiene r filas y r columnas y dichos vectores de símbolo tienen r elementos.

12. El transmisor según cualquiera de las reivindicaciones 8-11, en donde dicho primer subconjunto de columnas de matriz unitaria y dicha segunda matriz diagonal proporcionan diversidad de retardo cíclico, CDD, para multiplexación espacial, cuando se representan en el dominio de frecuencia.