Procesamiento especial con matrices de guía para la guía de transmisión seudo-aleatoria en un sistema de comunicación de múltiples antenas.

Un procedimiento de generación de matrices de guía, usadas para el procesamiento espacial en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples antenas,

que comprende:

obtener (212) una matriz de base;

seleccionar (214) al menos una combinación distinta de escalares, incluyendo cada combinación al menos un escalar para al menos una fila de la matriz de base, un escalar por fila, siendo cada escalar un valor real o complejo; y

formar (216) al menos una matriz de guía multiplicando la matriz de base por dicha al menos una combinación distinta de escalares, en donde una matriz de guía está formada por cada combinación de escalares.

detaiiada

La palabra "ejemplar" se usa en la presente memoria para significar "que sirve como ejemplo, caso o ilustración". Cualquier realización descrita en la presente memoria como "ejemplar" no ha de ser necesariamente interpretada como preferida o ventajosa sobre otras realizaciones.

La FiG. 1 muestra un sistema de múltiples antenas 100 con un punto de acceso (AP) 110 y terminales de usuario (UT) 120. Un punto de acceso es, en general, una estación fija que se comunica con los terminales de usuario, y también puede ser mencionado como una estación base, o con alguna otra terminología. Un terminal de usuario puede ser fijo o móvil, y también puede ser mencionado como una estación móvil, un dispositivo inalámbrico, un equipo de usuario, o con alguna otra terminología. Un controlador del sistema 130 se acopla con los puntos de acceso y proporciona coordinación y control para estos puntos de acceso.

El punto de acceso 110 está equipado con múltiples antenas para la transmisión de datos. Cada terminal de usuario 120 puede estar equipado con una única antena, o múltiples antenas, para la transmisión de datos. Un terminal de usuario puede comunicarse con el punto de acceso y también puede comunicarse de igual a igual con otro terminal de usuario. En la descripción siguiente, una entidad transmisora puede ser un punto de acceso o un terminal de usuario, y una entidad receptora también puede ser un punto de acceso o un terminal de usuario. La entidad transmisora está equipada con múltiples (Ni) antenas de transmisión, y la entidad receptora puede estar equipada con una única antena, o múltiples (NF¡) antenas. Existe una transmisión de MISO cuando la entidad receptora está equipada con una única antena, y existe una transmisión de MIMO cuando la entidad receptora está equipada con múltiples antenas.

El sistema 100 puede ser un sistema de portadora única o un sistema de múltiples portadoras. Las múltiples portadoras pueden ser obtenidas con el multiplexado por división ortogonal de frecuencia (OFDM), algunas otras técnicas de modulación de múltiples portadoras o con alguna otra estructura. El OFDM divide efectivamente el ancho de banda global del sistema en múltiples (NF) sub-bandas ortogonales, que también son denominadas tonos, sub-portadoras, contenedores y canales de frecuencia. Con el OFDM, cada sub-banda está asociada a una respectiva sub-portadora que puede ser modulada con datos.

En el sistema 100, una entidad transmisora puede transmitir datos a una entidad receptora usando la guía de transmisión seudo-aleatoria (PRTS) para lograr prestaciones mejoradas. Con la PRTS, la entidad transmisora realiza el procesamiento espacial de modo que la transmisión de datos observe un conjunto de canales efectivos y no esté atascada en una única mala realización de canal durante un periodo de tiempo prolongado. En consecuencia, las prestaciones no están dictadas por la condición de canal del peor caso.

El procesamiento espacial en la entidad transmisora para la guía de transmisión seudo-aleatoria puede ser expresado como:

x(w) = V(w) -s(w) ,

Ec.(1)

donde s(m) es un vector de dimensiones Ni x 1, con hasta Ni símbolos de datos a enviar en el lapso de transmisión m; V(m) es una matriz de guía de dimensiones Ni x Ni, usada para el lapso de transmisión m; y

x(m) es un vector de dimensiones Ni x 1 con Ni símbolos de transmisión a enviar desde las Ni antenas de transmisión en el lapso de transmisión m.

Según se usa en la presente memoria, un "símbolo de datos" es un símbolo de modulación para datos, un "símbolo piloto" es un símbolo de modulación para señales piloto y un "símbolo de transmisión" es un símbolo a enviar desde una antena de transmisión. Los símbolos piloto son conocidos a príorí por ambas entidades transmisoras y receptoras.

Un lapso de transmisión puede abarcar dimensiones de tiempo y / o de frecuencia. Para un sistema de portadora única, un lapso de transmisión puede corresponder a un periodo de símbolos, que es el intervalo temporal para transmitir un símbolo de datos. Para un sistema de múltiples portadoras, tal como un sistema de MIMO que utiliza el OFDM, un lapso de transmisión puede corresponder a una sub-banda en un periodo de símbolos de OFDM. Un lapso de transmisión también puede abarcar múltiples periodos de símbolos y / o múltiples sub-bandas. De tal modo, m puede ser un índice para el tiempo y / o la frecuencia. Un lapso de transmisión también puede ser denominado un intervalo de transmisión, un intervalo de señalización, una ranura, o con alguna otra terminología.

La guía de transmisión seudo-aleatoria puede ser usada para lograr diversidad de transmisión o dispersión espacial, y también puede ser usada en combinación con una modalidad guiada, según se describe más adelante. El procesamiento espacial en la entidad receptora también se describe más adelante.

1. Generación de matriz de guía

La entidad transmisora puede realizar el procesamiento espacial para la guía de transmisión seudo-aleatoria con un conjunto de matrices de guía (o matrices de transmisión), que pueden ser indicadas como {V}, o V(/), para < = 1... L, donde L puede ser cualquier entero mayor que uno. Las matrices de guía deberían ser matrices unitarias y satisfacer lo siguiente:

v"(!) V(!) = I, para / = 1... L, Ec. (2)

donde I es la matriz identidad, con unos a lo largo de la diagonal y ceros en el resto. Cada matriz de guía V(¡) incluye Ni columnas y puede ser expresada como V(í) = [vi(í) V2(í)... VNi(/)]. La ecuación (2) indica que cada columna de YM debería tener energía unitaria, o sea, H Va(í) H = Va"(/)-Va(í) = 1, para a = 1... Ni. Esta condición asegura que los Ni símbolos de datos transmitidos simultáneamente usando V(í) tienen la misma energía. La ecuación (2) también indica que el producto interno Hermitiano de dos columnas cualesquiera de V(í) debería ser cero, o sea, Va"(/)'Vb(/) = 0, para a = 1... Ni, ¡b = 1... Ns y a # b. Esta condición garantiza que los Ni símbolos de datos transmitidos simultáneamente son ortogonales entre sí en las antenas de transmisión.

El conjunto de L matrices de guía puede ser generado de diversas maneras. En una realización, las L matrices de guía son generadas a partir de una matriz de base que es, preferiblemente, una matriz unitaria. La matriz de base puede ser usada como una de las L matrices de guía. Las otras L-1 matrices de guía pueden ser generadas multiplicando las filas de la matriz de base por distintos escalares, según se describe más adelante. En general, un escalar puede ser cualquier valor real o complejo. Sin embargo, para asegurar que las matrices de guía sean matrices unitarias, los escalares se seleccionan para que tengan magnitud unitaria y fases entre 0 y 2n (o entre 0- y 360-).

En una realización, la matriz de base es una matriz de Walsh. Una matriz de Walsh Wa¡2 de dimensiones 2x2 y una

matriz de Walsh W4x4 de dimensiones 4x4 pueden ser expresadas como:

Ec.(3)

Una matriz de Walsh W2NX2N de mayor tamaño puede ser formada a partir de una matriz de Walsh WNxN de menor tamaño, según lo siguiente:

w

2Nx2N

Ec. (4)

Según lo indicado por la ecuación (4), las matrices de Walsh tienen dimensiones que son potencias de dos (p. ej., 2, 4, 8, y así sucesivamente), debido a la forma en que se forman estas matrices.

Para un sistema de dimensiones [\¡Rx2, con NR > 2, cuatro matrices de guía ejemplares pueden ser generadas a partir de la matriz de Walsh W2X2, según lo siguiente:

1 1

1 -1

1 f

1 1 *

y

donde W2X2 es igual a W;

.2x2,

w

'2x2 gg obtiene multiplicando la segunda fila de W2X2 por -1 o e'";

^ se obtiene multiplicando la segunda fila de W2X2 por +/'o e^; y

W

2x2 gg obtiene multiplicando la segunda fila de W2X2 por o e

Pueden ser generadas matrices de guía adicionales multiplicando la segunda fila de W2X2 por otros escalares, p. ej.,

e** , e^ , y así sucesivamente.... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de generación de matrices de guía, usadas para el procesamiento espacial en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples antenas, que comprende:

obtener (212) una matriz de base;

seleccionar (214) al menos una combinación distinta de escalares, incluyendo cada combinación al menos un escalar para al menos una fila de la matriz de base, un escalar por fila, siendo cada escalar un valor real o complejo; y

formar (216) al menos una matriz de guía multiplicando la matriz de base por dicha al menos una combinación distinta de escalares, en donde una matriz de guía está formada por cada combinación de escalares.

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

formar (220) una pluralidad de vectores de guía con columnas de dicha al menos una matriz de guía.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 17, en el que la matriz de base es una matriz de Walsh.

4. El procedimiento de la reivindicación 1 o 17, en el que la matriz de base es una matriz de Fourier.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la matriz de base es una matriz unitaria con columnas ortogonales.

6. El procedimiento de la reivindicación 1 o 17, en el que cada matriz de guía tiene columnas ortogonales.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que los escalares para dicha al menos una combinación distinta

son seleccionados entre un conjunto que comprende +1, -1, +j y -y, donde j es una raíz cuadrada de -1.

8. El procedimiento de la reivindicación 1 o 17, en el que cada elemento de dicha al menos una matriz de guía pertenece a un conjunto que comprende +1,-1, +/'yy, donde j es una raíz cuadrada de -1.

9. El procedimiento de la reivindicación 1 o 17, en el que cada matriz de guía incluye elementos que tienen igual magnitud.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la matriz de base tiene dimensiones de N por N, donde N es

un entero mayor que uno, y en el que cada combinación incluye N-1 escalares para N-1 filas de la matriz de

base.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que N es una potencia de dos.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha al menos una combinación de escalares se obtiene con

un contador de base K que tiene un dígito para cada uno de dichos al menos un escalares en una combinación, donde K es el número de posibles escalares distintos, utilizables para cada fila de la matriz de base.

13. Un aparato (340; 380) operable para generar matrices de guía, usadas para el procesamiento espacial en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples antenas, que comprende:

medios para obtener una matriz de base;

medios para seleccionar al menos una combinación distinta de escalares, incluyendo cada combinación al menos un escalar para al menos una fila de la matriz de base, un escalar por fila, siendo cada escalar un valor real o complejo; y

medios para formar al menos una matriz de guía multiplicando la matriz de base por dicha al menos una

combinación distinta de escalares, en donde una matriz de guía está formada por cada combinación de

escalares.

14. El aparato de la reivindicación 13, en el que la matriz de base es una matriz de Walsh.

15. El aparato de la reivindicación 13, en el que cada una entre dichas al menos una matriz de guía tiene columnas

ortogonales.

16. El aparato de la reivindicación 13, en el que cada elemento de dicha al menos una matriz de guía pertenece a

un conjunto que comprende +1, -1, +/y donde y es una raíz cuadrada de -1.

17. Un procedimiento de realización de procesamiento espacial en una entidad transmisora, para la transmisión de datos en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples antenas, que comprende:

procesar datos para obtener un bloque de símbolos de datos a transmitir en una pluralidad de lapsos de transmisión;

obtener una pluralidad de matrices de guía, una matriz de guía para cada uno entre la pluralidad de lapsos de transmisión, en donde la pluralidad de matrices de guía son generadas en base a una matriz de base y al menos una combinación distinta de escalares, incluyendo cada combinación al menos un escalar, usado para multiplicar al menos una fila de la matriz de base para generar una correspondiente matriz de guía;

realizar el procesamiento espacial en al menos un símbolo de datos, a transmitir en cada lapso de transmisión con la matriz de guía obtenida para el lapso de transmisión, dando como resultado el procesamiento espacial que el bloque de símbolos de datos observe una pluralidad de canales efectivos, formados con la pluralidad de matrices de guía; y

transmitir el bloque de símbolos de datos en la pluralidad de lapsos de transmisión.

18. El procedimiento de la reivindicación 17 o 28, en el que el sistema de comunicación de múltiples antenas utiliza el multiplexado por división ortogonal de frecuencia (OFDM), y en el que la pluralidad de lapsos de transmisión corresponden a una pluralidad de sub-bandas.

19. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que el sistema de comunicación de múltiples antenas utiliza el multiplexado por división ortogonal de frecuencia (OFDM), y en el que cada uno entre la pluralidad de lapsos de transmisión corresponde a una o más sub-bandas en un intervalo temporal.

20. El procedimiento de la reivindicación 17 o 28, en el que la pluralidad de lapsos de transmisión corresponde a una pluralidad de intervalos temporales.

21. El procedimiento de la reivindicación 17 o 28, en el que cada matriz de guía tiene una columna, y en el que un símbolo de datos es transmitido en cada lapso de transmisión.

22. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que cada matriz de guía tiene múltiples columnas, y en el que múltiples símbolos de datos son transmitidos simultáneamente en cada lapso de transmisión.

23. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que la pluralidad de matrices de guía son desconocidas para una entidad receptora, para el bloque de símbolos de datos.

24. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que la pluralidad de matrices de guía son conocidas solamente para la entidad transmisora y una entidad receptora para el bloque de símbolos de datos.

25. Un aparato en una entidad transmisora en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples antenas, que comprende:

medios para procesar datos para obtener un bloque de símbolos de datos a transmitir en una pluralidad de lapsos de transmisión;

medios para obtener una pluralidad de matrices de guía, una matriz de guía para cada uno entre la pluralidad de lapsos de transmisión, en donde la pluralidad de matrices de guía son generadas en base a una matriz de base y al menos una combinación distinta de escalares, incluyendo cada combinación al menos un escalar, usado para multiplicar al menos una fila de la matriz de base para generar una correspondiente matriz de guía;

medios para realizar el procesamiento espacial en al menos un símbolo de datos, a transmitir en cada lapso de transmisión con la matriz de guía obtenida para el lapso de transmisión, dando como resultado el procesamiento espacial que el bloque de símbolos de datos observe una pluralidad de canales efectivos, formados con la pluralidad de matrices de guía; y

medios para transmitir el bloque de símbolos de datos en la pluralidad de lapsos de transmisión.

26. El aparato de la reivindicación 25, en el que cada matriz de guía tiene una columna, y en el que un símbolo de datos es transmitido en cada lapso de transmisión.

27. El aparato de la reivindicación 25, en el que cada matriz de guía tiene múltiples columnas, y en el que múltiples símbolos de datos son transmitidos simultáneamente en cada lapso de transmisión.

28. Un procedimiento de realización del procesamiento espacial del receptor, en una entidad receptora en un sistema de comunicación Inalámbrica de múltiples antenas, que comprende:

obtener una pluralidad de matrices de filtro espacial, en base a una estimación de respuesta de canal y a una pluralidad de matrices de guía, una matriz de guía para cada uno entre una pluralidad de lapsos de transmisión, en donde la pluralidad de matrices de guía son generadas en base a una matriz de base y al menos una combinación distinta de escalares, Incluyendo cada combinación al menos un escalar usado para multiplicar al menos una fila de la matriz de base, para generar una correspondiente matriz de guía;

obtener, en la pluralidad de lapsos de transmisión, R secuencias de símbolos recibidos mediante R antenas de recepción, donde R es un entero mayor o Igual que uno; y

realizar el procesamiento espacial del receptor sobre las R secuencias de símbolos recibidos, con la pluralidad de matrices de filtro espacial, para obtener símbolos detectados.

29. El procedimiento de la reivindicación 28, en el que cada matriz de guía tiene N columnas, y en el que cada matriz de filtro espacial tiene dimensiones de N por R, donde N y R son enteros mayores que dos.

30. Un aparato en una entidad receptora en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples antenas, que comprende:

medios para obtener una pluralidad de matrices de filtro espacial, en base a una estimación de respuesta de canal y a una pluralidad de matrices de guía, una matriz de guía para cada uno entre una pluralidad de lapsos de transmisión, en donde la pluralidad de matrices de guía son generadas en base a una matriz de base y al menos una combinación distinta de escalares, incluyendo cada combinación al menos un escalar usado para multiplicar al menos una fila de la matriz de base, para generar la correspondiente matriz de guía;

medios para obtener, en la pluralidad de lapsos de transmisión, R secuencias de símbolos recibidos mediante R antenas de recepción, donde R es un entero mayor o igual que uno; y

medios para realizar el procesamiento espacial del receptor sobre las R secuencias de símbolos recibidos, con la pluralidad de matrices de filtro espacial, para obtener símbolos detectados.

31. El aparato de la reivindicación 30, en el que cada matriz de guía tiene una columna, y en el que cada matriz de filtro espacial tiene dimensiones de uno por uno.

32. El aparato de la reivindicación 30, en el que cada matriz de guía tiene N columnas, y en el que cada matriz de filtro espacial tiene dimensiones de N por R, donde N y R son enteros mayores que dos.