Sistema MIMO con múltiples modos de multiplexado espacial.

Un procedimiento de transmisión de datos en un sistema de comunicación de entrada múltiple salida múltiple(MIMO) de acceso múltiple inalámbrico,

que comprende:

la selección (1212) de un primer terminal de usuario para transmisión de datos en un primer intervalo detransmisión;

la selección (1214) de un primer modo de multiplexado espacial para su uso por el primer terminal de usuario;la selección (1212) de un segundo terminal de usuario para transmisión de datos en un segundo intervalo detransmisión;

la selección (1214) de un segundo modo de multiplexado espacial para su uso por el segundo terminal deusuario, en el que al menos uno de entre el primer y el segundo modo de multiplexado espacial es un modo demultiplexado espacial dirigido;

la planificación (1218) del primer terminal de usuario para transmisión de datos en el primer intervalo detransmisión con el primer modo de multiplexado espacial; y

la planificación (1218) del segundo terminal de usuario para transmisión de datos en el segundo intervalo detransmisión con el segundo modo de multiplexado espacial.

Sistema MIMO con múltiples modos de multiplexado espacial

Antecedentes La presente invención se refiere, en general, a comunicación de datos y, más específicamente, a técnicas para facilitar el acceso aleatorio en sistemas de comunicación inalámbrica de acceso múltiple.

Antecedentes Los sistemas inalámbricos de comunicación están ampliamente desplegados para proporcionar varios tipos de comunicaciones tal como voz, paquetes de datos y otras similares. Estos sistemas pueden ser sistemas de acceso múltiple capaces de soportar comunicaciones con múltiples terminales de usuario compartiendo los recursos disponibles en el sistema. Ejemplos de dichos sistemas de acceso múltiple incluyen los sistemas de acceso múltiple por división de código (CDMA) , sistemas de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y sistemas de acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) .

En los sistemas de comunicación de acceso múltiple, un cierto número de terminales de usuario puede desear obtener acceso al sistema en momentos aleatorios. Estos terminales de usuarios pueden o no haberse registrado con el sistema, pueden tener una temporización que se esté desviando con respecto a la temporización del sistema y pueden tener o no conocimiento de los retrasos de propagación a sus puntos de acceso. Consecuentemente, las transmisiones desde los terminales de usuario que intentan obtener acceso al sistema pueden tener lugar en momentos aleatorios y pueden o no estar apropiadamente alineadas en el tiempo en un Hay por lo tanto una necesidad en la técnica para un sistema MIMO capaz de conseguir un rendimiento mejorado.

El documento US 6351499 describe un sistema inalámbrico que usa múltiples antenas y un control adaptativo para maximizar un parámetro de comunicación.

Sumario De acuerdo con la invención se proporciona el procedimiento de la reivindicación 1.

De acuerdo con la invención se proporciona el aparato de la reivindicación 6.

Varios aspectos de las realizaciones de la invención se describen con más detalle a continuación.

Breve descripción de los dibujos La FIG. 1 muestra un sistema MIMO de acceso múltiple; la FIG. 2 muestra una estructura de trama y canal para el sistema MIMO; la FIG. 3 muestra un punto de acceso y dos terminales de usuario en el sistema MIMO; la FIG. 4 muestra un procesador de datos de transmisión (TX) en el punto de acceso; la FIG. 5 muestra un procesador espacial de TX y moduladores en el punto de acceso; la FIG. 6 muestra demoduladores y un procesador espacial de recepción (RX) en un terminal de usuario de antena múltiple; la FIG. 7 muestra un procesador de datos de RX en el terminal de usuario de antena múltiple; la FIG. 8 muestra un procesador espacial de RX y un procesador de datos de RX que implementan una técnica de cancelación sucesiva de interferencias (SIC) ; la FIG. 9 muestra las cadenas de transmisión/recepción en el punto de acceso y el terminal de usuario; la FIG. 10 muestra un mecanismo de control de la velocidad en bucle cerrado; la FIG. 11 muestra un controlador y un planificador para la planificación de los terminales de usuario; la FIG. 12 muestra un proceso para la planificación de los terminales de usuario para transmisión de datos; la FIG. 13 muestra un proceso para la transmisión de datos en el enlace descendente; y la FIG. 14 muestra un proceso para la recepción de datos en el enlace ascendente.

Descripción detallada La palabra “ejemplar” se usa en el presente documento para indicar que “sirve como un ejemplo, caso o ilustración”. Cualquier realización descrita en el presente documento como “ejemplar” no se debe interpretar necesariamente como preferida o ventajosa sobre otras realizaciones.

Un sistema MIMO puede utilizar una portadora única o múltiples portadoras para transmisión de datos. Las múltiples portadoras pueden proporcionarse mediante multiplexado por división de frecuencia ortogonal (OFDM) , otras técnicas de modulación de portadora múltiple o algunas otras construcciones. La OFDM particiona de modo efectivo el ancho de banda global del sistema en múltiples subbandas ortogonales (NF) , que se denominan comúnmente como tonos, bins, portadoras y canales de frecuencia. Con OFDM, cada subbanda se asocia con una portadora respectiva que se puede modular con datos. La descripción a continuación es para un sistema MIMO que utiliza OFDM. Sin embargo, los conceptos descritos en el presente documento son igualmente aplicables para un sistema MIMO de portadora única.

El sistema MIMO soporta múltiples modos de multiplexado espacial para rendimiento mejorado y mayor flexibilidad.

La Tabla 1 lista los modos de multiplexado espacial soportados y sus descripciones breves.

Tabla 1

Modo de Multiplexado Espacial Descripción

Dirigido de Usuario único Se transmiten múltiples transmisiones continuas de datos en canales espaciales ortogonales a un único receptor.

No dirigido de Usuario único Se transmiten múltiples transmisiones continuas de datos desde múltiples antenas a un único receptor sin procesamiento espacial en un transmisor.

Dirigido de Múltiples usuarios Se transmiten múltiples transmisiones continuas de datos simultáneamente (1) desde un único transmisor a múltiples receptores o (2) desde múltiples transmisores a un único receptor, ambas con procesamiento espacial en el transmisor o transmisores.

No dirigido de Múltiples usuarios Se transmiten múltiples transmisiones continuas de datos simultáneamente (1) desde múltiples transmisores a un único receptor o (2) desde un único transmisor a múltiples receptores, ambas sin procesamiento espacial en el transmisor o transmisores.

El sistema MIMO puede también soportar otros y/o diferentes modos de multiplexado espacial y todo ello dentro del ámbito de la invención.

Cada modo de multiplexado espacial tiene diferentes capacidades y requisitos. Los modos de multiplexado espacial 10 dirigido pueden conseguir típicamente un mejor rendimiento pero sólo se pueden usar si el transmisor tiene suficiente información del estado del canal para ortogonalizar los canales espaciales a través de la descomposición o alguna otra técnica, como se describe a continuación. Los modos de multiplexado espacial no dirigidos requieren poca información para transmitir simultáneamente múltiples transmisiones continuas de datos, pero el rendimiento no puede ser tan bueno como en los modos de multiplexado espacial dirigidos. Se puede seleccionar un modo de multiplexado espacial adecuado para su uso dependiendo de la información de estado del canal disponible, las capacidades del transmisor y receptor, los requisitos del sistema y otros similares. Cada uno de estos modos de multiplexado espacial se describe a continuación.

1. Modo de multiplexado espacial Dirigido de Usuario único Un canal MIMO selectivo en frecuencia formado por NT antenas transmisoras y NR antenas receptoras puede 20 caracterizarse por NF matrices H (k) de respuesta del canal en el dominio de la frecuencia, para k =1 ... NF, cada una con dimensiones de NR × NR.

La matriz de respuesta del canal para cada subbanda se puede expresar como:

h (k) h (k) h (k)

1, 1 1, 2 1, NT

h (k) h (k) h (k)

2, 1 2, 2

1, NT

h (k) h (k) h (k)

N , 1 N , 2

RR N , N

RT

H (k)

=

, Ec. (1)

en la que la entrada hi, j (k) para i = 1 ... NR, j = 1 ... NT y k = 1 ... NF, es el acoplamiento (es decir ganancia compleja) 25 entre la antena transmisora j y la antena receptora i para la subbanda k.

La matriz de respuesta del canal H (k) para cada subbanda se puede “diagonalizar” para obtener NS modos propios para esa subbanda. Esta diagonalización se puede conseguir realizando o bien una descomposición del valor único de la matriz de respuesta del canal H (k) o descomposición de valor propio de una matriz de correlación de H (k) que es R (k) = HH (k) H (k) , en la que “H” indica la transpuesta conjugada.

La descomposición de valor único de la matriz H (k) de respuesta del canal para cada subbanda se puede expresar como:

H (k) = U (k) (k) VH (k) , Ec. (2)

en la que U (k) es una matriz unitaria (NR × NR) de vectores propios izquierdos de H (k) ;

(k) es una matriz diagonal (NR × NT) de valores únicos de H (k) ; y VH (k) es una matriz unitaria (NT × NT) de vectores propios derechos de H (k) . Una matriz unitaria M se caracteriza por la propiedad de MH M = I , en la que I es la matriz identidad. Las columnas de una matriz unitaria son ortogonales entre sí.

La descomposición del valor propio de la matriz... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de transmisión de datos en un sistema de comunicación de entrada múltiple salida múltiple (MIMO) de acceso múltiple inalámbrico, que comprende:

la selección (1212) de un primer terminal de usuario para transmisión de datos en un primer intervalo de transmisión; la selección (1214) de un primer modo de multiplexado espacial para su uso por el primer terminal de usuario; la selección (1212) de un segundo terminal de usuario para transmisión de datos en un segundo intervalo de transmisión; la selección (1214) de un segundo modo de multiplexado espacial para su uso por el segundo terminal de usuario, en el que al menos uno de entre el primer y el segundo modo de multiplexado espacial es un modo de multiplexado espacial dirigido; la planificación (1218) del primer terminal de usuario para transmisión de datos en el primer intervalo de transmisión con el primer modo de multiplexado espacial; y la planificación (1218) del segundo terminal de usuario para transmisión de datos en el segundo intervalo de transmisión con el segundo modo de multiplexado espacial.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el primer modo de multiplexado espacial es un modo de multiplexado espacial dirigido y el segundo modo de multiplexado espacial es un modo de multiplexado espacial no dirigido.

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

procesar (1314) espacialmente una primera pluralidad de transmisiones continuas de datos con una pluralidad de vectores dirigidos para transmitir la primera pluralidad de transmisiones continuas de datos en canales espaciales ortogonales de un canal MIMO para el primer terminal de usuario, y proporcionar (1318) una segunda pluralidad de transmisiones continuas de datos para su transmisión desde una pluralidad de antenas al segundo terminal de usuario.

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

realizar (1412) un procesamiento espacial del receptor en una primera pluralidad de transmisiones continuas de símbolos recibidos con una pluralidad de vectores propios para obtener estimaciones de una primera pluralidad de transmisiones continuas de datos transmitidos por el primer terminal de usuario; y realizar (1416) un procesamiento espacial del receptor en una segunda pluralidad de transmisiones continuas de símbolos recibidos de acuerdo con un filtro espacial para obtener estimaciones de una segunda pluralidad de transmisiones continuas de datos transmitidos por el segundo terminal de usuario.

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

seleccionar una primera pluralidad de velocidades para una primera pluralidad de transmisiones continuas de datos a transmitir a través de una primera pluralidad de canales espaciales de un primer canal MIMO para el primer terminal de usuario; y seleccionar una segunda pluralidad de velocidades para una segunda pluralidad de transmisiones continuas de datos a transmitir a través de una segunda pluralidad de canales espaciales de un segundo canal MIMO para el segundo terminal de usuario y en el que el primer terminal de usuario se planifica adicionalmente con la primera pluralidad de velocidades y el segundo terminal de usuario se planifica con la segunda pluralidad de velocidades.

6. Un aparato en un sistema de comunicación de entrada múltiple salida múltiple (MIMO) de acceso múltiple inalámbrico, que comprende:

medios (330) para la selección de un primer terminal de usuario para la transmisión de datos en un primer intervalo de transmisiones; medios (330) para la selección de un primer modo de multiplexado espacial para su uso por el primer terminal de usuario; medios (330) para la selección de un segundo terminal de usuario para la transmisión de datos en un segundo intervalo de transmisión; medios (330) para la selección de un segundo modo de multiplexado espacial para su uso por el segundo terminal de usuario, en el que al menos uno de entre el primer y el segundo modo de multiplexado espacial es un modo de multiplexado espacial dirigido; medios (334) para la planificación del primer terminal de usuario para la transmisión de datos en el primer intervalo de transmisión con el primer modo de multiplexado espacial; y medios (334) para la planificación del segundo terminal de usuario para la transmisión de datos en el segundo intervalo de transmisión con el segundo modo de multiplexado espacial.

7. El aparato de la reivindicación 6, en el que el primer modo de multiplexado espacial es un modo de multiplexado

espacial dirigido y el segundo modo de multiplexado espacial es un modo de multiplexado espacial no dirigido.

8. El aparato de la reivindicación 7, que comprende adicionalmente:

medios (320) para el procesamiento espacialmente de una primera pluralidad de transmisiones continuas de datos con una pluralidad de vectores dirigidos para transmitir la primera pluralidad de transmisiones continuas de datos sobre canales espaciales ortogonales de un canal MIMO para el primer terminal de usuario; y medios para proporcionar una segunda pluralidad de transmisiones continuas de datos para su transmisión desde una pluralidad de antenas al segundo terminal de usuario.

9. El aparato de la reivindicación 7, que comprende adicionalmente:

medios para la realización de un procesamiento espacial del receptor en una primera pluralidad de transmisiones continuas de símbolos recibidos con una pluralidad de vectores propios para obtener estimaciones de una primera pluralidad de transmisiones continuas de datos transmitidos por el primer terminal de usuario; y medios para la realización de un procesamiento espacial del receptor en una segunda pluralidad de transmisiones continuas de símbolos recibidos de acuerdo con un filtro espacial para obtener estimaciones de una segunda pluralidad de transmisiones continuas de datos transmitidos por el segundo terminal de usuario.

10. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en el que,

el medio para la selección del primer terminal de usuario y el medio para la selección del segundo terminal de usuario es un selector de usuarios; el medio para la selección del primer modo de multiplexado espacial y el medio para la selección del segundo modo de multiplexado espacial es un selector de modos y en el que al menos uno de entre el primer y el segundo modos de multiplexado espacial es un modo de multiplexado espacial dirigido; y el medio para la planificación del primer terminal de usuario y el medio para la planificación del segundo terminal de usuario es un planificador.

11. El aparato de la reivindicación 10, en el que el primer modo de multiplexado espacial es un modo de multiplexado espacial dirigido y el segundo modo de multiplexado espacial es un modo de multiplexado espacial no dirigido.

12. El aparato de la reivindicación 11, que comprende adicionalmente:

un procesador espacial de transmisión operativo para procesar espacialmente una primera pluralidad de transmisiones continuas de datos con una pluralidad de vectores dirigidos para transmitir la primera pluralidad de transmisiones continuas de datos en canales espaciales ortogonales de un canal MIMO para el primer terminal de usuario, y proporcionar una segunda pluralidad de transmisiones continuas de datos para su transmisión desde una pluralidad de antenas al segundo terminal de usuario.

13. El aparato de la reivindicación 11, que comprende adicionalmente:

un procesador espacial del receptor operativo para realizar un procesamiento espacial del receptor en una primera pluralidad de transmisiones continuas de símbolos recibidos con una pluralidad de vectores propios para obtener estimaciones de una primera pluralidad de transmisiones continuas de datos transmitidos por el primer terminal de usuario, y para realizar un procesamiento espacial del receptor sobre una segunda pluralidad de transmisiones continuas de símbolos recibidos de acuerdo con un filtro espacial para obtener estimaciones de una segunda pluralidad de transmisiones continuas de datos transmitidos por el segundo terminal de usuario.

14. Un programa de ordenador para la implementación del procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 cuando se ejecuta por un procesador.