Procedimiento y sistema de comunicación de datos.

Un procedimiento para la detección de múltiples usuarios a través de una colaboración entre estaciones base,

estando situadas las estaciones base en diferentes zonas geográficas y utilizando las estaciones base una detección iterativa distribuida como una técnica de mitigación de interferencias utilizando una sustracción iterativa de interferencias e intercambiando de manera iterativa datos detectados, mientras que se lleva a cabo una detección y descodificación separadas de sus flujos de datos recibidos, en el que entre las estaciones base la información procesada para sus terminales móviles asociados se intercambia en forma de relaciones de probabilidad, valores L, de la señal localmente detectada y de cantidades correspondientes relativas a estimaciones de señales perturbadoras procedentes de otras estaciones base representadas como bits programables cuantificados de manera no uniforme con respecto al número de niveles de cuantificación y el número de bits de cuantificación.

Procedimiento y sistema de comunicación de datos La presente invención se refiere a un procedimiento y a un sistema para la detección de múltiples usuarios.

La invención se refiere especialmente a un procedimiento, a un sistema y a un medio de comunicación para el procesamiento de datos para su transmisión en un sistema de comunicaciones inalámbricas que se utilizan para la detección de múltiples usuarios a través de una colaboración entre estaciones base.

Diferentes técnicas de recepción avanzadas, sugeridas en la literatura relativa al enlace ascendente, proporcionan un equilibrio entre la complejidad y el rendimiento. La detección de probabilidad máxima (MLD) óptima, referencias [2, 3], es extremadamente compleja en escenarios de múltiples entradas y múltiples salidas (MI-MO) que utilizan modulación de orden superior. Los receptores lineales, referencias [4 a 7], son menos eficaces a la hora de desacoplar los flujos de datos multiplexados entrantes y ofrecen una baja diversidad espacial para sistemas de rango completo. Los receptores iterativos, referencias [8 a 10], con respuesta de decisión flexible ofrecen el mejor compromiso entre complejidad y rendimiento, y se han adoptado de manera universal como una estrategia de elección.

Antecedentes de la invención Desde hace tiempo, es importante que las comunicaciones satisfagan la necesidad de obtener una mayor eficacia espectral en los sistemas inalámbricos, especialmente en la tecnología multimedia.

La invención se refiere especialmente a técnicas de recepción avanzadas para las comunicaciones de enlace ascendente. Sin embargo, la invención no está limitada a este caso y también se refiere a las comunicaciones de enlace descendente.

Una línea de pensamiento principal para abordar el problema relativo a las OCI se originó con el tratamiento de Wyner relacionado con la colaboración entre estaciones base en un modelo sencillo y analíticamente controlable de sistemas celulares, referencia [11]. En este modelo, las células están dispuestas o bien en una disposición lineal infinita o bien en algún patrón bidimensional, donde las interferencias solo se originan en las células vecinas más cercanas (que presentan una frontera común) . Todo el procesamiento se lleva a cabo en un único punto central. Estudios posteriores relacionados con la capacidad teórica de la información de los sistemas de procesamiento centralizados concluyeron que la velocidad que puede conseguirse para cada usuario supera significativamente la de un sistema celular convencional, referencias [12, 13].

Recientemente se ha propuesto la detección descentralizada, que usa el algoritmo de propagación basada en creencia para un modelo de Wyner unidimensional sencillo, referencia [14]. El algoritmo de propagación basado en creencia intercambia de manera eficaz las estimaciones para todas las señales recibidas en cada BS, intercambiando de manera alternativa valores de probabilidad e información extrínseca. Esta idea se extendió a los sistemas celulares 2D, referencias [15 a 17], donde se estudiaron los límites comparados con la descodificación MAP, mostrando el gran potencial de la colaboración entre BS con un procesamiento descentralizado (al menos en la situaciones habituales) . Lamentablemente, en una red en estrella (usada habitualmente en la actualidad) que interconecta las BS, esto da como resultado un elevado tráfico de retroceso.

Otro enfoque para convertir situaciones en las que usuarios cocanal interfieren entre sí con señales comparativamente intensas en una ventaja para un sistema celular de reutilización de altas frecuencias se ha propuesto en la referencia [18]: diferentes BS actúan conjuntamente enviando señales de banda base cuantificadas a un único punto central para su detección y descodificación conjuntas. Tal sistema de antenas distribuidas (DAS) no solo reduce la potencia transmitida agregada, sino que también da como resultado una SINR recibida que se ha mejorado en gran medida, referencia [19]. Utilizando 3 estrategias de recepción apropiadas se obtienen ganancias tanto de diversidad como del sistema de antenas, dando como resultado un incremento sustancial en la capacidad del sistema, referencias [20, 21]. Sin embargo, el esquema DAS es menos atractivo para los operadores de red debido a la gran cantidad de enlace de retroceso que requiere y a la planificación de cooperación necesaria entre las unidades DAS adyacentes con el fin de evitar las interferencias. Aquí, enlace de retroceso (backhaul) se define como el enlace de comunicación adicional entre diferentes entidades colaboradoras. Aunque el ancho de banda de los enlaces cableados usados en el enlace de retroceso puede ser muy alto, normalmente pertenece a una tercera parte, lo cual lo hace atractivo para los operadores de sistemas celulares por reducir el enlace de retroceso con el fin de minimizar los costes de funcionamiento. La influencia de un enlace de retroceso limitado en la capacidad de los DAS se ha investigado en las referencias [22, 23].

S. Khattak et al. dan a conocer un procedimiento para la mitigación de interferencias en un enlace ascendente de redes celulares de alta reutilización. "Distributed iterative detection in an Interference limited cellular network", Conferencia sobre tecnología vehicular celebrada en 2007, VTC primavera de 2007, 65º IEEE, 1 de abril de 2007, páginas 2349 a 2353, ISBN: 978-1-4244-0266-3. Se propone que estaciones base vecinas actúen conjuntamente intercambiando información a la que vez que realizan la detección clásica de un único usuario. Este intercambio de información puede ser iterativo, mejorando la estimación de la señal deseada en cada etapa. Para reducir el ancho de banda de comunicación requerido para el enlace de retroceso, se sugiere intercambiar solamente los bits detectados para el

terminal móvil más cercano en cada estación base. Estos bits detectados pueden usarse para regenerar las interferencias en la estación base vecina, las cuales se sustraen dando como resultado una señal de interferencia reducida y una estimación más fiable. Se introduce una estrategia para mitigar las interferencias de otras células intercambiando de manera interactiva bits de información no programables entre las estaciones base vecinas colaboradoras con el objetivo de minimizar el tráfico de retroceso.

El documento US 2007/0054621 de a conocer una detección de señales conjunta usando información compleja programable compartida. Datos programables se comprimen antes de su transmisión.

Sumario de la invención Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento más fiable y/o más flexible para la detección de múltiples usuarios mediante una colaboración entre estaciones base.

Según la invención, este objeto se consigue mediante un procedimiento según la reivindicación 1, un sistema de comunicaciones según la reivindicación 11 y un nodo lógico según la reivindicación 12.

La invención propone un procedimiento para la detección de múltiples usuarios mediante una colaboración entre estaciones base. Este procedimiento se caracteriza porque las estaciones base están situadas en diferentes ubicaciones geográficas y porque las estaciones base intercambian de manera iterativa datos detectados mientras que llevan a cabo una detección y descodificación aparte de sus flujos de datos recibidos.

Ventaja: El tráfico de retroceso resultante es considerablemente inferior al de las estrategias colaborativas existentes de detección de múltiples usuarios.

La invención aborda la detección de múltiples usuarios mediante la colaboración entre estaciones base en un escenario de reutilización de altas frecuencias, con pocas interferencias y de enlace ascendente. La detección iterativa distribuida (DID) es una técnica de mitigación de interferencias en la que estaciones base en diferentes zonas geográficas intercambian de manera iterativa datos detectados mientras que llevan a cabo una detección y una descodificación aparte de sus flujos de datos recibidos.

Implementaciones ventajosas de la invención utilizan estrategias de recepción DID y, preferentemente, proponen intercambiar, especialmente entre estaciones base, solamente la información procesada para sus terminales móviles asociados. El tráfico de retroceso resultante es considerablemente inferior al de las estrategias colaborativas existentes de detección de múltiples usuarios.

En realizaciones preferidas adicionales de la invención se utilizan técnicas de cancelación de interferencias de una sola antena para generar estimaciones locales de las fuentes de interferencia dominantes en cada estación base, las cuales se combinan después con sus copias recibidas... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la detección de múltiples usuarios a través de una colaboración entre estaciones base, estando situadas las estaciones base en diferentes zonas geográficas y utilizando las estaciones base una detección iterativa distribuida como una técnica de mitigación de interferencias utilizando una sustracción iterativa de interferencias e intercambiando de manera iterativa datos detectados, mientras que se lleva a cabo una detección y descodificación separadas de sus flujos de datos recibidos, en el que entre las estaciones base la información procesada para sus terminales móviles asociados se intercambia en forma de relaciones de probabilidad, valores L, de la señal localmente detectada y de cantidades correspondientes relativas a estimaciones de señales perturbadoras procedentes de otras estaciones base representadas como bits programables cuantificados de manera no uniforme con respecto al número de niveles de cuantificación y el número de bits de cuantificación.

2. El procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado porque los niveles óptimos de reconstrucción y decisión para cuantificar los valores L se calculan a partir de los bits programables, donde una cuantificación final se genera a partir de los valores L que se han correlacionado mediante el valor L = 2tanh-1 () con A como el bit programable.

3. El procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado porque entre las estaciones base solo se intercambia la información procesada para sus terminales móviles asociados.

4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque se calculan las estimaciones locales de las fuentes de interferencia dominantes de al menos dos estaciones base.

5. El procedimiento según la reivindicación 4,

caracterizado porque se generan las estimaciones locales de las fuentes de interferencia dominantes de la mayoría de estaciones base, en el que las estimaciones locales se combinan después con sus copias recibidas independientes procedentes de otras estaciones base.

6. El procedimiento según la reivindicación 4 o 5,

caracterizado porque al menos algunas de las estimaciones locales se combinan con sus copias recibidas independientes procedentes de otras estaciones base.

7. El procedimiento según la reivindicación 6,

caracterizado porque la mayoría de las estimaciones locales se combinan con sus copias recibidas independientes procedentes de otras estaciones base.

8. El procedimiento según la reivindicación 7,

caracterizado porque todas las estimaciones locales se combinan con sus copias recibidas independientes procedentes de otras estaciones base.

9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8,

caracterizado porque se utilizan técnicas de cancelación de interferencias de única antena para generar las estimaciones locales de las fuentes de interferencia dominantes en cada estación base.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque solo se intercambian los bits programables que hayan cambiado de signo entre iteraciones.

11. Sistema de comunicaciones que puede establecer comunicaciones entre una pluralidad de dispositivos de comunicación,

caracterizado porque incluye medios para llevar a cabo el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

12. Nodo lógico que puede implementarse en un sistema de comunicaciones según la reivindicación 11,

caracterizado porque incluye medios para llevar a cabo el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

Pérdida de información

I

- 0, 05

- 0, 1

- 0, 15

- 0, 2

- 0, 25 Cuantificación de bits programables Cuantificación LLR Ino-cuantificación 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8

Figura 5

FER

4Tx-4Rx, DID 1/2 pccc (mem 2) , 4-QAM, canal de Rayleigh IID

LLR no cuantificada R = 4, bits R = 2, LLR (opt) programables (opt)

R = 8, LLR (opt) R = 8, bits programables (opt)

R = 2, bits R = 8, bits

programables (opt)

Figura 13

Pérdida de información mutua

I

- 0, 05

- 0, 1

- 0, 15

- 0, 2

- 0, 25

Figura 18 Cuantificación de bits programables Cuantificación LLR