BRPI1106984A2

BRPI1106984A2 - Método, em um nó, para um sistema de comunicação celular, aparelho para uma estação de retransmissão para uma rede de comunicação sem fio, aparelho para uma estação móvel para uma rede de comunicação sem fio, e, método, em uma estação móvel, para uma rede de comunicação sem fio

Info

Publication number: BRPI1106984A2
Application number: BRPI1106984-8A
Authority: BR
Inventors: Francisco Rodrigo P Cavalcanti; Pedro R S Lopes; Yuri C B Silva; Peter Larsson
Original assignee: Ericsson Telecomunicaç Es S A
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2015-08-11
Also published as: US20120294224A1; US8937899B2; WO2012158090A1; EP2710747A1

Abstract

Método, em um nó, para um sistema de comunicação celular, de retransmissão de respectivos primeiros sinais sem fios de uma pluralidade de estações móveis até uma estação base e segundos sinais sem fios da estação base até a pluralidade de estações móveis, aparelho para uma estação de retransmissão para uma rede de comunicação sem fios, para retransmitir primeiros sinais sem fios de estações móveis até uma estação base e um segundo sinal sem fios da estação base até as estações móveis e aparelho e método para uma estação móvel para uma rede de comunicação sem fios. É descrita melhor retransmissão tipo amplificar e encaminhar em uma rede de comunicação que inclui uma rede exemplar de múltiplas estações móveis de antena única, uma estação de retransmissão multiantenas e uma estação base multiantenas. Comunicação bidirecional com maior eficiência de transmissão é habilitada por processamento de adequado na estação de retransmissão sem deficiências das atuais técnicas de retransmissão. Matrizes de processamento de transmissão e recepção linear sào divulgadas, e mostra-se que o número de antenas na estação de retransmissão e na estação base podem ser substancialmente os mesmos sem reduzir a capacidade de rede, correspondendo intimamente o desempenho para baixas e altas raízes de sinal por ruído das técnicas atuais que exigem que a estação de retransmissão tenha duas vezes mais antenas que a estação base.

Description

“MÉTODO, EM UM NÓ, PARA UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO CELULAR, APARELHO PARA UMA ESTAÇÃO DE RETRANSMISSÃO PARA UMA REDE DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, APARELHO PARA UMA ESTAÇÃO MÓVEL PARA UMA REDE DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, E, MÉTODO, EM UMA ESTAÇÃO MÓVEL, PARA UMA REDE DE COMUNICAÇÃO SEM FIO” CAMPO DA INVENÇÃO

Este pedido diz respeito a sistemas de comunicação sem fio e, em particular, a sistemas de comunicação de telefonia celular por rádio.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Em redes celulares sem fio, a implementação de estações de retransmissão fixas tem sido considerada como uma alternativa para melhorar não somente a cobertura da célula, mas, também, a eficiência de transmissão. Recentes estudos têm focalizado na análise de cenários de implementação adequados, levando em consideração aspectos, tais como, a proporcionalidade custo/eficiência das estações de retransmissão e questões de alocação de recursos. Comunicação bidirecional é considerada, na qual uma Estação Móvel (MS) e uma Estação Base (BS) comunicam uma com a outra através de uma Estação de Retransmissão (RS). A figura 1 representa um modelo de sistema geral de um sistema de comunicação sem fio 100 que inclui uma BS 110 com uma pluralidade de antenas 112, uma RS 120 com uma outra pluralidade de antenas 122 e uma pluralidade de MSs 130-1, 130-2,..., 130-N. Cada uma das N MNs tem uma única antena. Da forma representada na figura 1, as MSs, ou usuários, não podem se conectar diretamente na BS, por exemplo, em virtude de elas estarem em uma situação de forte desvanecimento por sombra e, então, as MSs e a BS usam comunicação de dois saltos através da RS. Versados na técnica percebem que uma típica rede sem fío inclui muitas estações base e pode incluir muitas estações de retransmissão.

Redes tais como o exemplo representado na figura 1 foram estudadas. Por exemplo, P. Popovski e H. Yomo, " Bi-Directional Amplification of Throughput in a Wireless Multi-Hop NetWork", Proc. IEEE Vehicular Conf. (VTC), vol. 2, pp. 588-593 (maio de 2006) e T. Unger e A. Klein, "Duplex Schemes in Multiple Antenna Two-Hop Relaying", EURASIP J. Advances in Signal Processing, vol. 2008, pp. 1 - 14 (2008) consideram casos em que há um único par MS/BS comunicando através de uma RS ou, mais recentemente, com múltiplos pares que compartilham uma mesma retransmissão.

Considerando a disponibilidade de uma ou mais estações de retransmissão em uma célula que habilita comunicação de dois saltos entre pares MS/BS, retransmissão bidirecional surgiu como uma maneira de melhorar o desempenho do sistema. Retransmissão bidirecional pode tomar possível implementar comunicação tanto em ligação descendente quanto em ligação ascendente com a menor quantidade de recursos.

Trabalho anterior investigou técnicas de retransmissão bidirecional que empregam técnicas tanto tipo Amplificar e Encaminhar (AF) quanto tipo Decodificar e Encaminhar (DF). A figura 2 representa esquematicamente retransmissão AF unidirecional de um primeiro nó i a um segundo nó j através da estação de retransmissão r. Entende-se, a partir da figura 1, que os nós i, j podem ser qualquer uma das MSs 130 e da BS 110. Um sinal sem fio transmitido pelo nó i durante um primeiro período de tempo, que pode ser chamado de um intervalo de tempo, tipicamente, inclui um ou mais símbolos de informação sy pretendidos para o nó j. O sinal sem fio transmitido pelo nó i é modificado pela passagem através de um canal de comunicação até a estação de retransmissão r de acordo com a resposta de impulso do canal hUr. Durante um intervalo de tempo seguinte, a estação de retransmissão r transmite um sinal que pode ser denotado como yr ao nó j, e este sinal é modificado pela passagem através de um outro canal de comunicação até o nó j de acordo com a resposta de impulso do canal hrJ . Entende-se que a comunicação em direção invertida do nó j até o nó i tomará dois intervalos de tempo adicionais. A fim de prover comunicação bidirecional, tanto cancelamento de autointerferência (para retransmissão AF) quanto codificação de rede (para retransmissão DF) podem ser empregados. A supracitada publicação de Popovski et al. e a patente US 7.336.930 de Larsson et al. para "Interference Cancellation in Wireless Relaying Networks" (26 de fevereiro de 2008) descrevem usos de cancelamento de autointerferência. A Publicação do Pedido de Patente US 2009/0268662A1 de P. Larsson, N. Johansson e K. Suneel para "Method and Arrangement for Bi-Directional Relaying in Wireless Communication Systems" (29 de outubro de 2009) e P. Larsson, N. Johansson e K.-E. Sunell, "Coded Bi-Directional Relaying", Proc. IEEE VTC, vol. 2, pp. 851-855 (maio de 2006) descrevem usos de codificação de rede. Além do mais, através do uso de elementos de rede multiantenas, também é possível implementar comunicação bidirecional, tal como descrito na supracitada publicação de Unger et al.

Um problema com implementações existentes de comunicação bidirecional de dois saltos em uma rede, tal como aquela representada na figura 1, é que o número de antenas exigido na RS é excessivamente alto, se transmissão simultânea de todos os pares MS-BS for desejada, ou o tempo exigido para completar a comunicação pode ser excessivamente longo, se os pares MS-BS forem sequencialmente servidos. A fim de servir bidirecionalmente N MSs de forma simultânea, uma BS de N antenas e uma RS de 2N antenas são exigidas. Já que é desejável que uma RS seja uma versão de baixo custo de uma BS, uma RS com muito mais antenas que uma BS pode impedir o uso de retransmissão em redes práticas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A invenção provê métodos e aparelhos para comunicação de retransmissão tipo amplificar e encaminhar que habilita comunicação bidirecional simultânea entre estações móveis e uma estação base por meio de uma estação de retransmissão em uma rede de comunicação celular sem fio. A estação de retransmissão e a estação base podem ter, swústancialmente, o mesmo número de antenas, e as estações móveis e a estação base podem cancelar suas próprias interferências conhecidas a partir de seus sinais recebidos.

De acordo com aspectos desta invenção, é provido um método, em um nó de um sistema de comunicação celular, para retransmitir respectivos primeiros sinais sem fio de uma pluralidade de estações móveis a uma estação base e um segundo sinal sem fio da estação base à pluralidade de estações móveis. O método inclui receber os primeiros e segundos sinais sem fio através de pelo menos duas antenas no nó durante um primeiro intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos, em que cada um dos primeiros sinais sem fio inclui um respectivo símbolo e os segundos sinais sem fio incluem uma pluralidade de símbolos; gerar respectivas estimativas dos símbolos nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo, incluindo cancelar interferência entre símbolos com base nas respectivas primeiras estimativas de uma característica de canal dos respectivos primeiros canais de comunicação entre as estações móveis e o nó em uma segunda estimativa de uma característica de canal de um segundo canal de comunicação entre a estação base e o nó; gerar um primeiro sinal de retransmissão com base nas estimativas dos símbolos dos primeiros sinais sem fio e um segundo sinal de retransmissão com base nas estimativas da pluralidade de símbolos do segundo sinal sem fio, incluindo pré-codificar as estimativas dos símbolos nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo pelo menos pela amplificação das estimativas por um fator de ganho e cancelamento da interferência entre os símbolos; prover o fator de ganho à pluralidade de estações móveis; e prover as primeiras estimativas da característica de canal à estação base.

De acordo com aspectos desta invenção, é provido um aparelho, para uma estação de retransmissão de uma rede de comunicação sem fio, para retransmitir primeiros sinais sem fio de estações móveis a uma estação base e um segundo sinal sem fio da estação base às estações móveis. O aparelho inclui um receptor configurado para receber os primeiros e segundos sinais sem fio através de pelo menos duas antenas durante um primeiro intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos, em que cada um dos primeiros sinais sem fio inclui um respectivo símbolo e os segundos sinais sem fio incluem uma pluralidade de símbolos; um circuito de controle programável configurado para gerar respectivas estimativas dos símbolos nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo pelo menos pelo cancelamento da interferência entre os símbolos com base nas respectivas primeiras estimativas de uma característica de canal dos respectivos primeiros canais de comunicação entre as estações móveis e a estação de retransmissão e em uma segunda estimativa de uma característica de canal de um segundo canal de comunicação entre a estação base e a estação de retransmissão; o circuito de controle programável sendo adicionalmente configurado para gerar um primeiro sinal de retransmissão com base nas estimativas dos símbolos dos primeiros sinais sem fio e um segundo sinal de retransmissão com base nas estimativas da pluralidade de símbolos do segundo sinal sem fio pela pré-codificação das estimativas dos símbolos nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo, a pré-codificação incluindo pelo menos amplificar estimativas por um fator de ganho e cancelar interferência entre os símbolos; e um transmissor configurado para prover o fator de ganho à pluralidade de estações móveis e as primeiras estimativas da característica de canal à estação base.

Também de acordo com aspectos desta invenção, é provido um aparelho, para uma estação móvel de uma rede de comunicação sem fio, no qual um primeiro sinal sem fio proveniente da estação móvel é retransmitido por uma estação de retransmissão a uma estação base e um segundo sinal sem fio proveniente da estação base é retransmitido pela estação de retransmissão à estação móvel. O aparelho inclui uma antena para transmitir o primeiro sinal sem fio durante um primeiro intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos e para receber o segundo sinal sem fio durante um segundo intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos, em que o primeiro sinal sem fio inclui um símbolo amplificado e o segundo sinal sem fio inclui uma pluralidade de símbolos; um receptor configurado para extrair informação a partir de um segundo sinal sem fio recebido; um circuito de controle eletrônico configurado para determinar, com base na informação extraída pelo receptor, um fator de ganho da estação de retransmissão; para extrair um símbolo pretendido para a estação base a partir do segundo sinal sem fio; para gerar uma estimativa de canal de um canal de comunicação entre a estação móvel e a estação de retransmissão; para cancelar autointerferência do símbolo pretendido para a estação móvel com base no fator de ganho e na estimativa do canal; e para gerar o símbolo amplificado para o primeiro sinal sem fio em um primeiro intervalo de tempo; e um transmissor configurado para gerar o primeiro sinal sem fio que inclui o símbolo amplificado.

Também de acordo com aspectos da invenção, é provido um método, em uma estação base de uma rede de comunicação sem fio, no qual um primeiro sinal sem fio proveniente da estação móvel é retransmitido por uma estação de retransmissão a uma estação base e um segundo sinal sem fio proveniente da estação base é retransmitido pela estação de retransmissão à estação móvel. O método inclui transmitir o primeiro sinal sem fio durante um primeiro intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos e receber o segundo sinal sem fio durante um segundo intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos, em que o primeiro sinal sem fio inclui um símbolo amplificado e o segundo sinal sem fio inclui uma pluralidade de símbolos; extrair informação proveniente de um segundo sinal sem fio recebido; determinar, com base na informação extraída, um fator de ganho da estação de retransmissão; extrair um símbolo pretendido para a estação móvel a partir do segundo sinal sem fio; gerar uma estimativa de canal de um canal de comunicação entre a estação móvel e a estação de retransmissão; cancelar a autointerferência do símbolo pretendido para a estação móvel com base no fator de ganho e na estimativa de canal; e gerar o símbolo amplificado para o primeiro sinal sem fio em um primeiro intervalo de tempo.

Também de acordo com aspectos desta invenção, é provido um aparelho, para uma estação base de uma rede de comunicação sem fio, em que um primeiro sinal sem fio proveniente da estação base é retransmitido por uma estação de retransmissão a uma pluralidade de estações móveis e uma pluralidade de sinais sem fio provenientes da pluralidade de estações móveis são retransmitidos pela estação de retransmissão em um segundo sinal sem fio à estação base. O aparelho inclui pelo menos duas antenas configuradas para transmitir o primeiro sinal sem fio durante um primeiro intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos, em que o primeiro sinal sem fio inclui uma pluralidade de símbolos, cada qual pretendido para uma respectiva estação base; um receptor configurado para extrair informação a partir de um segundo sinal sem fio recebido; um circuito de controle eletrônico configurado para determinar, com base na informação extraída pelo receptor, respectivas estimativas de canal para canais de comunicação entre a estação de retransmissão e a pluralidade de estações móveis; para gerar respectivos símbolos pré-codificados para a pluralidade de estações móveis para o primeiro sinal sem fio no primeiro intervalo de tempo; e para cancelar interferência e autointerferência entre símbolos no segundo sinal sem fio recebido com base nas respectivas estimativas de canal; e um transmissor configurado para gerar o primeiro sinal sem fio que inclui os símbolos pré-codificados.

Também de acordo com aspectos desta invenção, é provido um método, em uma estação base de uma rede de comunicação sem fio, em que um primeiro sinal sem fio proveniente da estação base é retransmitido por uma estação de retransmissão a uma pluralidade de estações móveis e uma pluralidade de sinais sem fio provenientes da pluralidade de estações móveis são retransmitidos pela estação de retransmissão como um segundo sinal sem fio à estação base. O método inclui transmitir o primeiro sinal sem fio durante um primeiro intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos e receber o segundo sinal sem fio durante um segundo intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos, em que o primeiro sinal sem fio inclui uma pluralidade de símbolos, cada qual pretendido para uma respectiva estação móvel; extrair informação a partir de um segundo sinal sem fio recebido; determinar, com base na informação extraída pelo receptor, respectivas estimativas de canal para canais de comunicação entre a estação de retransmissão e a pluralidade de estações móveis; gerar respectivos símbolos pré-codificados para a pluralidade de estações móveis para o primeiro sinal sem fio no primeiro intervalo de tempo; cancelar interferência e autointerferência entre símbolos no segundo sinal sem fio recebido com base nas respectivas estimativas de canal; e gerar o primeiro sinal sem fio que inclui os símbolos pré-codificados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os diversos recursos, objetivos e vantagens desta invenção serão entendidos pela leitura desta descrição em conjunto com os desenhos, nos quais: a figura 1 representa uma rede de comunicação com uma estação de retransmissão entre uma estação base e estações móveis; a figura 2 representa comunicação de retransmissão tipo amplificar e encaminhar unidirecional através de canais entre nós na rede de comunicação; a figura 3 representa comunicação de retransmissão tipo amplificar e encaminhar bidirecional; as figuras 4, 5 e 6 são gráficos da taxa de soma em relação à razão de sinal por ruído para simulações de diferentes algoritmos de retransmissão e diferente número de usuários; as figuras 7A, 7B, 7C são fluxogramas de melhores métodos de comunicação de retransmissão tipo amplificar e encaminhar; e as figuras 8A e 8B são diagramas de blocos de nós para uma rede de comunicação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Este pedido focaliza em exemplos nos quais há múltiplas MSs, uma única BS e uma única RS entre as MSs e a BS, mas versados na técnica entendem que esta invenção não é limitada a tais exemplos. Os exemplos descritos a seguir são analisados com vistas à melhoria da eficiência de transmissão, incluindo Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (MIMO) para estações de retransmissão e estações base multiantenas. Da forma descrita a seguir, é factível, com a tecnologia existente, aplicar processamento de transmissão/recepção MIMO em uma RS para habilitar comunicação bidirecional da forma descrita a seguir (única RS multiantenas, única BS multiantenas e múltiplas MSs de antena única) sem as deficiências das técnicas atualmente conhecidas. Matrizes de processamento de transmissão e recepção linear são derivadas tanto da RS quanto da BS, e mostra-se que os números de antenas na BS e na RS podem ser swèstancialmente os mesmos sem reduzir a capacidade da rede, correspondendo intimamente o desempenho para baixa e alta razões de sinal por ruído (SNRs) das técnicas convencionais que exigem que a RS tenhk duas vezes mais antenas que a BS. A técnica de retransmissão AF, na qual as estimativas recebidas dos símbolos de dados são adicionalmente transmitidas sem nenhuma tentativa na decodificação pela estação de retransmissão, é considerada por todos os algoritmos descritos a seguir. Apesar da indesejável amplificação de ruído que retransmissão AF pode apresentar, retransmissão AF pode ter bom desempenho em muitos cenários, com o benefício de mais baixa complexidade de implementação que técnicas de retransmissão DF. Nas seguintes análises, considéra-se adicionalmente que cada usuário (MS) tem dados a enviar à BS, e que a BS tem dados a enviar a cada usuário (MS). A fim de ter uma estrutura comum para comparar os algoritmos, um único recurso de frequência é considerado, com as transmissões ortogonais dos nós separadas nos domínios temporal ou espacial.

Considere que C denota a taxa de soma da transmissão entre os usuários (MSs) e BS em ambas as direções, que é dada pelo seguinte: ' Eq. 1. em que T é um número de recursos de tempo exigidos, N é o número de usuários u, é uma razão de sinal por ruído (SNR) equivalente entre um i-ésimo usuário uj e a BS b, e é a SNR equivalente entre a BS b e o i-ésimo usuário Uj. O canal entre cada par de antenas é considerado como uma variável aleatória Gaussiana complexa circularmente simétrica de média zero com variância unitária 2 E C e um componente de perda de caminho ie K, isto é, “·/-em que os índices i e j identificam simplesmente as antenas i, j nas extremidades do canal, e hy é uma estimativa das características de canal (tipicamente, a resposta de impulso do canal). Também considera-se que os canais são recíprocos, isto é, hu = hjti . Considere que e *3 denotam as variâncias do ruído gaussiano branco aditivo (AWGN) dos usuários, RS e BS, respectivamente, e Pu, Pr e Pb denotam as restrições de potência de transmissão dos usuários, RS e BS, respectivamente.

Além do mais, um canal de desvanecimento uniforme é considerado, de maneira tal que não haja interferência interssímbolos, e considera-se que o canal permanece aproximadamente constante pelo período de tempo durante o qual diversos símbolos podem ser transmitidos sujeitos a diferentes amostras de ruído. Assim, durante o cálculo da SNR média para uma dada realização de canal, pode-se considerar que o canal é constante e que símbolo e ruído são variáveis aleatórias, das quais espera-se que valores possam ser determinados.

Algoritmos de Retransmissão Conhecidos Nesta seção, alguns algoritmos de retransmissão previamente conhecidos são formulados e descritos para estabelecer uma estrutura comum para comparação com os melhores algoritmos descritos na próxima seção.

Um primeiro algoritmo corresponde a à simples retransmissão AF unidirecional (veja figura 2), em que cada transmissão ocupa um respectivo intervalo de tempo. A seguir, chega retransmissão AF bidirecional, que aceita sobreposição de símbolo. O terceiro algoritmo considera uma RS de duas antenas para realizar cancelamento de interferência. O quarto algoritmo corresponde a retransmissão AF multidirecional, isto é, comunicação entre múltiplos usuários e a BS ocorre simultaneamente, mas exige uma RS com 2N antenas e uma BS com N antenas.

Retransmissão AF Unidirecional O caso simples representado na figura 2 corresponde à aplicação sequencial da retransmissão AF unidirecional a cada par MS-BS. Ele exige uma quantidade total de 4N intervalos de tempo para completar a troca de informação entre todos os pares de nós. A transmissão de um nó i (tanto MS quanto BS) para um outro nó j (tanto BS quanto MS) pode ser representada por: Èq.,2 Eq. 3 em que Vr representa um símbolo recebido no nó RS r depois de um primeiro intervalo de tempo, Xf representa um símbolo recebido no nó j depois de um seguinte segundo intervalo de tempo, hi<r representa a estimativa de canal para o canal entre o nó i e o nó R r, representa um símbolo enviado a partir do nó i pretendido para o nó j, n representa o ruído em um nó, prJ representa um valor escalar real positivo que depende da restrição de potência da RS e hrJ representa a estimativa de canal para o canal entre o nó RS r e o nó j.

Como exposto, comunicação na direção inversa para o usuário i exige mais dois intervalos de tempo. A RS precisa encaminhar o símbolo recebido yr, ainda satisfazendo sua restrição de potência de transmissão, que, diga-se, é Considerando que os símbolos e o ruído são variáveis aleatórias independentes e que , segue que: Eq.4 O sinal recebido no nó j pode ser expandido como segue: Eq. 5 a partir do que, a SNR γ y pode ser escrita como segue: Eqf. 6 A taxa de soma desta técnica de retransmissão, aplicando a Equação 1, é dada pela seguinte: ■ ,Eq. 7 com a SNR γ dada pela Equação 6, substituindo os índices correspondentes.

Retransmissão AF Bidirecional Retransmissão AF bidirecional divide uma transmissão em duas fases: uma fase de Acesso Múltiplo (MA), na qual um usuário e a estação base transmitem simultaneamente à RS, e uma fase de Difusão (BC), na qual a RS transmite o sinal combinado tanto ao usuário (MS) quanto à BS. Quando este procedimento for sequencialmente aplicado a todos os usuários, um total de 2N intervalos de tempo é exigido, que compreende metade dos recursos exigidos pela retransmissão AF unidirecional. A retransmissão AF bidirecional é um esquema AF com base em sobreposição que também é chamado retransmissão com Amplificação Bidirecional da Saída (BAT) e é descrita na supracitada publicação de Popovski et al. Quando a RS transmitir os símbolos combinados, cada nó receptor deve ser capaz de subtrair sua própria interferência. Isto é similar ao esquema DF que emprega codificação de rede descrita na supracitada publicação de Larsson et al., mas, em vez de combinar pacotes decodificados, os símbolos reais são sobrepostos. A figura 3 representa esquematicamente retransmissão AF bidirecional entre um usuário i e uma estação base b através da estação de retransmissão r. Na fase MA, um sinal sem fio transmitido pelo usuário i durante um primeiro período de tempo, ou intervalo, tipicamente, inclui um ou mais símbolos de informação siib pretendidos pela BS b. O sinal sem fio transmitido pelo usuário i é modificado pela passagem através de um canal de comunicação até a estação de retransmissão r de acordo com a resposta de impulso do canal hir. Durante o mesmo intervalo de tempo, a estação de retransmissão r recebe um sinal sem fío a partir da BS b que, tipicamente, inclui um ou mais símbolos de informação sbti pretendidos pelo usuário i. O sinal sem fio transmitido pela BS b é modificado pela passagem através de um outro canal de comunicação até a estação de retransmissão r de acordo com a resposta de impulso do canal hb>r. Ambos os sinais transmitidos são sobrepostos na chegada na RS r. Na fase BC, em um intervalo de tempo seguinte, a RS r transmite um sinal que pode ser denotado como yr ao usuário i e à BS b, e este sinal é modificado pela passagem através dos respectivos canais de comunicação até o usuário i e a BS b de acordo com as respectivas respostas de impulso dos canais hUn hb>r. Da forma representada na figura 3, o sinal recebido no usuário i pode ser denotado como yi9 e o sinal recebido na BS b pode ser denotado como yb.

As equações do sistema para as fases MA e BC de um dado usuário i na retransmissão AF bidirecional são como segue: em que yr representa um símbolo recebido no nó RS em um intervalo de tempo, Awr representa a estimativa de canal para o canal entre um nó MS i e o nó RS, S^b representa um símbolo enviado a partir do nó MS i pretendido para o nó BS b, representa a estimativa de canal para o canal entre o nó BS b e o nó RS, Sb>i representa um símbolo enviado a partir do nó BS b pretendido pelo nó MS i, n representa o ruído em um nó, βΓ representa um valor escalar real positivo que depende da restrição de potência da RS, yt representa um símbolo recebido no nó MS i no intervalo de tempo seguinte e yb representa um símbolo recebido no nó BS b no intervalo de tempo seguinte.

Para a fase BC, a RS, que não tem potência do transmissor ilimitada, precisa restringir a potência de transmissão dos símbolos combinados, de maneira tal que BÚ0ryr^l= 0 qUe leva à seguinte expressão para o fator de ganho da RS βκ: Eq.10 A expansão da expressão para o sinal recebido no usuário (a metade superior da Equação 9) produz o seguinte: Eq.. 11 em que a primeira parcela corresponde à autointerferência do usuário, que deve ser removida no usuário, a segunda parcela representa o sinal real pretendido para o usuário, e as terceira e quarta parcelas são somente ruído. A fim de cancelar a autointerferência, o usuário pode realizar a seguinte operação: ■ ' Eq. 12 Em que fi representa uma estimativa do símbolo Sb,i e representa uma estimativa do fator de ganho RS. Percebe-se que o único parâmetro que não está prontamente disponível no usuário é o fator de ganho da RS /?„ e, então, portanto, o usuário deve gerar a estimativa βη por exemplo, com base em uma mensagem previamente sinalizada que tem este valor da RS para todos os usuários.

Então, a SNR da transmissão equivalente da BS até a MS pode ser escrita como segue: Eq; 13 e a outra SNR da transmissão equivalente da MS até a BS pode ser escrita analogamente como segue: Eq.Í4 Assim, a taxa de soma é dada pela seguinte: ‘ Eq. IS

Retransmissão AF Bidirecional com RS de 2 Antenas Esta técnica é similar à retransmissão AF bidirecional com única antena, em que a comunicação entre cada par MS-BS toma dois intervalos de tempo, os pares são processados sequencialmente e há fases MA e BC. Contudo, há duas diferenças principais: a RS tem duas antenas e a RS realiza processamento tanto de recepção quanto de transmissão para cancelar espacialmente a interferência entre os símbolos de dados concorrentes. Análises anteriores deste esquema, tal como aquela descrita na supracitada publicação de Unger e al., são similares à seguinte análise.

Considere como uma matriz dois por dois das estimativas de canal, em que as linhas representam os elementos da antena da RS e as colunas representam um usuário i (uma MS) e a BS. Também considere como uma matriz dois por dois que representa processamento de recepção na RS durante a fase MA, e considere como uma matriz dois por dois que representa processamento de transmissão na RS durante a fase BC. A forma da matriz análoga às Equações 8 e 9 é a seguinte: e yr e nr representando o vetor do sinal recebido e o vetor do ruído na RS, respectivamente. Percebe-se que, na fase BC, a matriz do canal Hj precisa ser transposta a fim de manter coerência em relação à associação dos canais e nós.

Considere uma abordagem Forçada a Zero (ZF), na qual a interferência entre os símbolos é totalmente cancelada. Na fase MA, a solução para a matriz de processamento de recepção D na RS é simplesmente a inversa da matriz do canal, isto é, D = Hf1. Entretanto, para a fase BC, há alguns aspectos adicionais que precisam ser levados em consideração além da inversão da matriz. A matriz do processamento de transmissão deve satisfazer as restrições de potência da RS, de maneira tal que , o que leva à seguinte expressão para o fator de ganho da RS βr: outro aspecto é que a matriz de processamento da transmissão deve incluir um operador de permutação a fim de evitar a distribuição aos nós dos mesmos símbolos que eles já enviaram. Assim, a matriz do processamento de transmissão M pode ser escrita como segue: Usando as matrizes de processamento em sw&stituição nas equações do sistema, os vetores de recepção se tomam os seguintes: Considerando que h*,i e hi;2 denotam, respectivamente, as primeira e segunda linhas de Hf1, a inversa da matriz do canal, a SNR de ambos os nós pode ser escrita como segue: que pode ser usada para calcular a taxa de soma dada pela seguinte: Retransmissão AF Multidirecional Γ2Ν. NI com RS com 2N Antenas e BS com N Antenas Em vez de realizar sequencialmente os algoritmos de retransmissão para cada par MS-BS, retransmissão multidirecional reduz o número de recursos exigidos para somente dois intervalos de tempo pela consideração de todo o grupo de nós como um sistema MIMO equivalente. De um lado estão os elementos da antena da RS e do outro lado há um grupo que inclui as MSs de antena única e a BS multiantenas. A fim de permitir completa diagonalização, a BS deve ter tantos elementos de antena quantas sejam as MSs, de forma que haja uma antena BS para cada sinal MS. Se houver N MSs, então, a BS deve ter N elementos de antena. A RS deve ser capaz de receber todos os sinais MS e BS simultaneamente na fase MA, o que exige que a RS tenha pelo menos 2N elementos de antena.

Considere como uma matriz 2N por 2N das estimativas de canal, na qual as linhas representam os elementos de antena RS e as colunas representam um usuário i (uma MS) e a BS. Também considere como uma matriz 2N por 2N que representa processamento de recepção na RS durante a fase MA, e considere como uma matriz 2N por 2N que representa processamento de pré-codificação (transmissão) na RS durante a fase BC. A forma da matriz das equações do sistema análoga às Equações 8, 9 e 16, 17 é a seguinte: Percebe-se que as equações do sistema 25 e 26 são similares àquelas da retransmissão AF bidirecional supradescrita, seguindo a mesma lógica em um cenário mais geral. Contudo, há uma diferença em relação à potência alocada em cada sinal. Cada usuário (MS) é independente e tem potência Pu disponível para alocar em seu respectivo sinal transmitido. A BS, por outro lado, tem potência Pb no total, que deve ser dividida entre os sinais que ela transmite aos usuários. Da forma descrita na Equação 27, igual alocação de potência da BS pode ser considerada.

As matrizes de processamento de recepção e transmissão D, M da RS, considerando um algoritmo forçado a zero, são dadas pela seguinte: A matriz de permutação tem o efeito de permutar verticalmente os vetores de símbolo da MS e da BS, de maneira tal que comunicação bidirecional possa ser realizada.

Considerando a restrição de potência da RS, também têm-se que , o que leva à seguinte expressão para o fator de ganho ds RS β/· que tem a mesma forma da Equação 19, mas com as matrizes D, M dadas pelas Equações 29, 30 e com Usar as matrizes de processamento de recepção e transmissão (Equações 29, 30) em swòstituição nas equações do sistema (Equações 25, 26) produz as seguintes expressões para os vetores de recepção: Considerando que h, denota a i-ésima linha da matriz , a SNR de um dado par de nós pode ser escrita como segue: Eq.· 34- que pode ser usada para calcular a taxa de soma dada pela seguinte: Melhor Retransmissão AF Multidirecional ΓΝ, Ν') com N Antenas na RS e na BS

Abordagens anteriores à retransmissão multidirecional supradescritas podem reduzir os recursos de tempo exigidos para comunicação bidirecional entre múltiplas MSs e uma BS, mas somente ao custo de exigir um grande número de antenas, especialmente na RS, que exige o dobro do número de antenas da BS. É preferível que a RS seja uma versão de baixo custo de uma BS e, então, as supracitadas técnicas de retransmissão anteriores não podem prover uma RS de baixo custo para uma rede de comunicação prática.

Foi percebido que é possível prover retransmissão multidirecional com uma RS com um número de elementos de antena que é swóstancialmente igual ao número de elementos de antena na BS pelo uso de amplificação bidirecional da saída (BAT) e sobreposição de sinais, deixando para os nós MS e BS a tarefa de cancelar suas autointerferências.

Dois exemplos de melhor retransmissão de acordo com esta invenção são descritos a seguir: um algoritmo de retransmissão com base em ZF que alcança a meta de reduzir o número exigido de elementos de antena na RS e uma versão adicionalmente melhorada do algoritmo de retransmissão com base em ZF que é baseada na decomposição QR e sucessivo cancelamento de interferência. Versados na técnica entendem que decomposição QR, ou fatoração QR, de uma matriz é, no geral, uma decomposição da matriz em uma matriz ortogonal e uma matriz triangular superior.

Melhor Retransmissão ZF Multidirecional ÍN, N) Considere que há N MSs de antena única, uma única RS de N antenas e uma única BS de N antenas. Isto corresponde a um sistema MIMO N x 2N retangular para o qual há menos graus de liberdade do que na retransmissão (2N, N) supradescrita, que corresponde a um sistema MIMO 2N x 2N. Nesta melhor técnica, a BS também realiza processamento de transmissão e recepção a fim de auxiliar a RS na tarefa de tratar a interferência.

As equações do sistema para as fases MA e BC podem ser expressadas como segue: Substituir a Equação 36 na Equação 37 produz o seguinte: com Foi percebido que tal processamento espacial pode resultar em uma matriz de bloco que combina todos os símbolos de uma maneira tal que cada nó receba seu próprio símbolo e seu símbolo pretendido. Esta matriz de bloco deve conter N blocos diagonais N-dimensionais, de maneira tal que: o que significa que somente cancelamento de interferência parcial ocorre, com cada receptor (MS ou BS) subtraindo sua própria autointerferência.

Uma matriz de bloco adequada pode ser obtida a partir de fases BC e MA separadas, como segue, considerando que: Percebe-se que as matrizes identidades das Equações 41, 42 podem, no geral, ser multiplicadas por valores escalares reais.

Para começar, as matrizes do transceptor MIMO na fase MA podem ser determinadas. Os símbolos transmitidos pelas MSs e pela BS são pré-codificados por uma matriz , que é uma matriz 2N por 2N. Já que os usuários são independentes, a matriz M(1) deve ter a seguinte estrutura diagonal de bloco: em que é a matriz de pré-codificação (processamento de transmissão) da BS. Percebe-se que, para um respectivo usuário MS, as primeiras N linhas da matriz (pré-codificação) de processamento de transmissão total M(1) indicam a amplificação de um símbolo pela potência de transmissão disponível da MS. Cada MS tem uma única antena e, então, não há verdadeiramente uma matriz de pré-codificação Mu para cada MS; em vez disto, cada MS aplica um ganho escalar real no símbolo. Já que a BS tem N antenas, a BS pode realizar pré-codificação linear em todos os seus N símbolos e, então, a matriz de processamento (pré-codificação) da transmissão Mb da BS é uma matriz Μ x N. Da forma mostrada pela Equação 43, a matriz de processamento de transmissão total M(1) no intervalo 1 tem uma estrutura diagonal de bloco. O bloco superior à esquerda corresponde a uma matriz identidade escalonada pelo ganho escalar real em que cada elemento da diagonal corresponde ao processamento feito em cada usuário MS, que é, meramente, amplificar o sinal. O bloco inferior à direita corresponde ao processamento (pré-codificação) feito na BS, que é uma matriz completa denotada como βιΜό- A matriz de processamento de recepção na RS, corresponde às dimensões de Mb. A matriz de canal também pode ser escrita como H = [Hu Hb], que contém as matrizes de canal N x N dos usuários (Hu) e da BS (Hb). Expandir por .swústituição produz a seguinte para o processamento na fase MA: Para obter uma equação da forma da Equação 42, a matriz D(1) na Equação 44 é definida como , olhando para o bloco à direita na Equação 44, segue que . Finalmente, o fator de escala /¾ pode ser determinado a partir da restrição de energia de transmissão na BS, isto é, com sb dado pela Equação 39. Assim, as matrizes do transceptor da fase MA podem ser resumidas como segue: Uma análise correspondente pode ser feita para a fase BC. Os símbolos transmitidos pela RS são pré-codificados por uma matriz de processamento de transmissão que é uma matiz completa dada por A matriz de processamento de recepção que abrange o processamento feito nos usuários e na BS, deve ter uma estrutura diagonal de bloco como segue: ' Eq.47 . em que é a matriz de processamento de recepção da BS.

Expandir por swèstituição produz a seguinte para o processamento na fase BC: A partir das Equações 42, 48, segue que e que Além do mais, o fator de ganho da RS βν pode ser ajustado para ficar na restrição da potência de transmissão da RS, isto é, A solução das matrizes do transceptor da fase BC é, então, dada pela seguinte: Eq.49 7|. em que a matriz M(1) é dada pela Equação 46, Percebe-se que Rs na Equação 50 é ligeiramente diferente de Rs na Equação 31, em virtude de, agora, os aspectos de restrição de energia da fase MA serem considerados totalmente na matriz M(1), deixando os elementos do vetor de símbolo com variância unitária.

Com os filtros do transceptor (isto é, matrizes de processamento de transmissão e recepção) em mãos, o vetor do símbolo recebido depois da fase BC pode ser expandido swôstituindo as Equações 45, 46, 49 e 50 na Equação 38, o que produz a seguinte: Percebe-se que a Equação 51 é exatamente o que se pretendia alcançar na Equação 41, com blocos de matrizes de identidade, escalonados por valores reais, pré-multiplicando o vetor do símbolo.

Considere que hu;x denota a i-ésima linha da matriz Hu~l e hubj denota a i-ésima linha da matriz . Os i-ésimos símbolos recebidos por uma dada MS i e a BS podem ser expressados como segue: Percebe-se que há um termo de autointerferência em cada sinal recebido (Equação 52 para o usuário i e Equação 53 para o i-ésimo símbolo da estação base) que pode ser removido por cada receptor já que ele está prontamente para cada receptor. O valor que nem uma MS nem uma BS têm prontamente disponível é o fator de ganho ds estação de retransmissão βΓ, que, portanto, pode ser provido às MSs e BSs através de ma mensagem de configuração adequada, tais como uma mensagem de Controle de Recurso de Rádio (RRC) ou uma mensagem de camada inferior (ou superior).

Percebe-se que, para que uma MS estime o fator de ganho βκ precisamente, a MS precisa conhecer ambas as matrizes de canal Hu e Hb, bem como as restrições de potência Pb e Pr. Assim, menos sobrecarga de sinalização é necessária para sinalizar o fator de ganho do que para sinalizar aqueles parâmetros nas MSs. Uma alternativa para sinalizar o fator de ganho em uma MS pode ser gerar, na MS, uma estimativa do fator de ganho βΓ pelo cálculo da média dos valores de sinal recebidos. A BS, que considerou-se conhecer tanto Hu quanto Hb e, certamente, conhece pelo menos sua restrição de potência, pode gerar uma boa estimativa de sem precisar da sobrecarga de sinalização.

Depois que os receptores realizarem cancelamento de autointerferência, as Equações 52, 53 podem ser reescritas, respectivamente, como segue: Percebe-se que a Equação 54 diz respeito à i-ésima MS. Em uma forma da Equação 54 que omite o índice i, o vetor hu corresponde à i-ésima linha da matriz Hu'1, que representa a respectiva linha do canal de comunicação inversa entre a MS e a RS.

As SNRs em cada nó podem ser escritas como segue: con · Finalmente, a taxa de soma é dada pela seguinte: Eq. 5 8 Para concluir a descrição deste método, é importante estar ciente de duas restrições às quais ele está submetido. Primeiro, como é o caso na retransmissão AF bidirecional de única antena, estimativas do valor escalar real r devem estar disponíveis nas MSs e na BS. A outra restrição é que, como pode-se ver a partir de (46) e (49), a BS exige conhecimento do canal entre a RS e as MSs a fim de poder auxiliar no processo de cancelamento de interferência.

Retransmissão ZF Multidirecional (N, N) com Processamento com base em QR O algoritmo MW-ZF apresentado na seção anterior considera que toda interferência é cancelada, exceto a autointerferência de cada nó. Contudo, a partir do ponto de vista da BS multiantenas, para cada sinal que ela deseja receber a partir de um usuário, não é realmente necessário gastar energia no cancelamento dos sinais da BS, já que todos eles podem ser considerados como autointerferência. A partir deste raciocínio, as restrições impostas pelo algoritmo MW-ZF podem ser relaxadas a fim de tomar a transmissão mais eficiente.

De forma ideal, o resultado do processamento espacial será uma matriz de bloco, tal como Eq. 5& em que F representa uma matriz completa. Em comparação com a Equação 41, há um bloco a menos para diagonalizar, o que será vantajoso. Contudo, pode-se mostrar que uma estrutura de matriz como esta é impossível de alcançar para processamento de RS e BS desacoplado.

Percebou-se que as restrições da Equação 59 podem ser modificadas pela consideração de duas matrizes triangulares em vez de uma matriz completa. Quando se swóstitui as Equações 44 e 48 no lado esquerdo da Equação 59, e mudando o lado direito da Equação 59 para as restrições triangulares, a seguinte é obtida: em que T é uma matriz triangular superior. Percebe-se que D(,) é escrita como Dr na Equação 60 a fim de simplificar a notação. Em termos de restrições de anulação, percebe-se que a Equação 60 tem 3(N - N) entradas forçadas a zero e, assim, deve ser equivalentemente eficiente em relação à energia como o caso da Equação 59, com a vantagem de que a Equação 60 é realmente factível.

Por exemplo, a equação do sistema do vetor de símbolo recebido na BS para N = 3 antenas e MSs é dada pela seguinte: em que os ganhos escalares foram deixados de fora, n denota o ruído combinado na RS e na BS, e x indica um valor da matriz triangular superior buscada T. A BS pode implementar cancelamento de autointerferência sucessivamente, da base até o topo, na Equação 61, como segue. Começando a partir da última linha, já que a BS conhece seu próprio sb3, ela pode decodificar sUi3. Subindo uma linha, já que a BS conhece seus próprios sb>2 e Sb,3, bem como s%3 a partir da decodificação da última linha, ela pode decodificar s^· Prosseguindo sucessivamente até o topo, todos os símbolos de usuário podem ser decodificados, assim, demonstrando a viabilidade da estrutura triangular nas Equações 60, 61. A seguir, é descrito como obter as matrizes triangulares.

Com a seguinte: Eq. 62 cabe à BS receber matriz de processamento Db para realizar a triangulação, e temos Percebeu-se que decomposição QR pode ser usada pela definição: Eq. 63 em que Q é uma matriz ortogonal e R é uma matriz triangular superior, e pela definição T = AR, em que Λ = diag(Ri, 1, R2, 2,..., Rn,n,) \ de maneira tal que T seja uma matriz triangular superior com uns na diagonal principal. Pela definição de Db = AQ'1, somente a matriz triangular T permanece, que é o desejado.

Pela instituição de Db = AQ'1 na Equação 47 e, então, instituição de D(2) recém obtido juntamente com as Equações 45, 46 e 50 na Equação 38, a equação completa do vetor de sinal recebido combinado é a seguinte: com βι e βν dados pelas Equações 46 e 50, respectivamente.

Considere que ty denota um elemento da matriz T na i-ésima linha e na j-ésima coluna, h^\ denota a i-ésima linha da matriz Hu~l htu,i denota a i-ésima linha da matriz THuml e qi denota a i-ésima linha da matriz AQ'1. Os símbolos recebidos pelos usuários seguem a mesma equação da Equação 52, com o cancelamento de autointerferência procedendo, como na Equação 54 e a SINR dada pela Equação 56. Entretanto, na BS, em função do diferente processamento de recepção, as correspondentes equações supralistadas são um tanto quanto modificadas.

Reconhecendo que ty = 0, ^^, o i-ésimo sinal recebido na BS pode ser escrito como segue: Eq. 65 e a estação base pode subtrair toda a interferência de acordo com o seguinte: A primeira soma na Equação 66 corresponde à subtração dos símbolos de usuário previamente estimados (isto é, cancelamento de interferência sucessivo), e a segunda soma corresponde ao cancelamento dos símbolos da própria BS (isto é, cancelamento de autointerferência). A SNR na BS é dada pela seguinte com Pode-se notar que a expressão SNR da Equação 67 considera que os símbolos do usuário estimados têm a mesma variância dos símbolos reais, para os quais um valor unitário foi considerado por todo este pedido. Quanto à taxa de soma, ela é dada pela Equação 58, usando a Equação 56 e a Equação 57.

Este método é sujeito às mesmas restrições do algoritmo anterior, isto é, estimativas do valor escalar real βΓ devem estar disponíveis nas MSs e na BS, com a BS também exigindo conhecimento dos canais entre a RS e as MSs a fim de realizar o processamento de recepção. Um aspecto adicional é que, em função do sucessivo cancelamento de interferência na BS, este método pode ser mais sensível à propagação de erro quando símbolos do usuário não forem adequadamente estimados na BS.

Simulações e Resultados O desempenho dos melhores algoritmos de retransmissão supradescritos foi simulado, e os resultados da simulação são descritos a seguir. Foi considerada uma rede simples com uma única célula que contém N MSs de antena única, uma única RS com capacidade multiantenas e uma única BS com capacidade multiantenas. Uma simulação Monte-Carlo foi conduzida com aproximadamente 50.000 realizações de canal. Em cada realização, a razão de sinal por interferência (SINR) de todos os nós e a taxa de soma resultante foram calculadas e classificadas. No fim, a taxa de soma foi ponderada em relação a todas as realizações para produzir um valor médio para um dado algoritmo/cenário.

Foi considerado que os usuários estavam, aproximadamente, na mesma distância da RS, e a distância entre e RS e a BS variava. A fim de ter uma boa comparação, considera-se que Pb = 1. Dados estes parâmetros, a SNR média da ligação depende, principalmente, da distância. Expressando esta SNR média da ligação em escala logarítmica, foi considerado que a SNR das ligações MS-RS era fixa em 10 dB, e a SNR entre a RS e a BS variou de 0 até 10 dB. Adicionalmente, para algoritmos que dependem do cancelamento de autointerferência, foi considerado que o fator de ganho da RS βτ foi perfeitamente estimado nas MSs e na BS. O mesmo se aplicava ao sucessivo cancelamento de interferência, isto é, considerou-se que a sucessiva estimativa de símbolo prosseguiu sem erros.

As figuras 4, 5 e 6 representam a taxa de soma média simulada C em bits/segundo/Hertz em relação à SNR da RS-BS dos algoritmos supradescritos (isto é, Equações 7, 15, 24, 35 e 58) para 2, 3 e 4 usuários (MSs), respectivamente. Na legenda de cada figura, os valores entre parênteses indicam o número de antenas na RS e na BS, nesta ordem.

Pode-se ver, a partir das figuras 4, 5 e 6, que os desempenhos da retransmissão AF unidirecional e bidirecional com algoritmos de autocancelamento não variam com o número de usuários, em virtude de estes algoritmos serem realizados sequencialmente para cada usuário e o número de usuários aparecer no denominador de suas equações de taxa de soma. Também pode-se ver que o algoritmo de retransmissão AF bidirecional apresenta um significativo aumento no desempenho em relação ao algoritmo de retransmissão AF unidirecional. O algoritmo de retransmissão ZF bidirecional com 2 antenas na RS e 1 antena na BS (ZF bidirecional (2,1)) é apenas ligeiramente melhor que a retransmissão AF bidirecional com cancelamento de autointerferência. Assim, o último pode ser melhor a partir de um ponto de vista de proporcionalidade custo/desempenho em virtude de ele ter um custo mais baixo em termos de potência computacional e equipamento de hardware para aproximadamente o mesmo desempenho.

Os algoritmos de retransmissão ZF multidirecional (multidirecional) têm melhores desempenhos de taxa de soma do que os algoritmos unidirecional e bidirecional para valores de SNR moderados até altos. Os ganhos de desempenho vêm dos maiores números de antenas na BS e na RS. O algoritmo multidirecional com (2N, N) antenas alcança, como esperado, as mais altas taxas de soma, mas os desempenhos de ambos os melhores algoritmos multidirecionais (N, N) supradescritos não são muito inferiores, e os desempenhos de todos os três ainda convergem para altas SNRs. O melhor algoritmo ZF multidirecional com base em QF, em particular, também corresponde ao desempenho do algoritmo multidirecional com antenas (2N, N) para baixos valores SNR. Isto mostra que uma estação de retransmissão pode ter metade do número usual de antenas e ainda ter, no geral, bom desempenho.

Comparando os desempenhos dos dois melhores algoritmos multidirecionais (N, N), pode-se ver que o algoritmo com base em QR tem melhor desempenho em baixa até moderada SNRs, em comparação com o outro algoritmo, e a melhoria do desempenho é maior para grandes números de usuários. Assim, o algoritmo com base em QR pode apresentar uma boa proporcionalidade desempenho/complexidade, já que ele incorre em um custo de somente um processamento de recepção ligeiramente mais complexo na BS, isto é, uma decomposição QR em vez de uma inversão de matriz. Também percebe-se que aumentar o número de usuários de 2 (figura 4) para 4 (figura 6) nas simulações resultou em aumentos de taxa de soma para ambos os melhores algoritmos de retransmissão multidirecionais em função da maior carga de tráfego que circulou para a mesma quantidade de recursos.

Versados na técnica percebem que métodos e aparelhos que implementam os melhores algoritmos de retransmissão multidirecional supradescritos aproveitam de muitas vantagens em relação às implementações de algoritmos anteriores. Por exemplo, somente metade do número de antenas é necessário, se comparado com algoritmos de retransmissão anteriores, ainda realizando retransmissão multidirecional em dois recursos de tempo. Além do mais, os melhores algoritmos alcançam quase o mesmo desempenho para SNRs alta e baixa do algoritmo anterior que precisa de duas vezes mais antenas na estação de retransmissão. Os melhores algoritmos de retransmissão também habilitam que proporcionalidades de desempenho/complexidade mais razoáveis sejam realizadas.

Versados na técnica entendem que os métodos e aparelhos descritos neste pedido podem ser implementados em muitos tipos de redes de comunicação eletrônica, tais como redes de telefone por rádio. A figura 7A é um fluxograma de um método de retransmissão de respectivos primeiros sinais sem fio a partir de estações móveis a uma estação base e de um segundo sinal sem fio da estação base às estações móveis empregando um melhor algoritmo de retransmissão supradescrito. O método pode ser implementado em uma estação de retransmissão na célula da estação base, por exemplo. Nas seguintes descrições das figuras 7A, 7B, 7C, as etapas são ligadas às correspondentes equações por conveniência do leitor.

Na etapa 702, os primeiro e segundo sinais sem fio são recebidos na estação de retransmissão através de pelo menos duas antenas durante um primeiro intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos. Cada um dos primeiros sinais sem fio inclui um respectivo símbolo e o segundo sinal sem fio inclui uma pluralidade de símbolos. A estação de retransmissão gera um primeiro sinal de retransmissão com base nas estimativas dos símbolos dos primeiros sinais sem fio e um segundo sinal de retransmissão com base nas estimativas da pluralidade de símbolos do segundo sinal sem fio pelas seguintes etapas.

Na etapa 704, e estação de retransmissão gera respectivas estimativas de canal para os canais de comunicação entre a estação de retransmissão e as estações móvel e base. Na etapa 706, a estação de retransmissão gera respectivas estimativas dos símbolos nos primeiro e segundo sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo pela aplicação da sua matriz de processamento de recepção nos seus sinais sem fio recebidos. A geração das estimativas de símbolo inclui o cancelamento (etapa 708, veja Equação 45) da interferência entre os símbolos com base nas respectivas estimativas de canal. Na etapa 710, a estação de retransmissão pré-codifíca adequadamente as estimativas de símbolo de acordo com sua matriz de processamento de transmissão (veja Equação 50), incluindo amplificação das estimativas por um fator de ganho pré-determinado que ele provê tanto uma vez quanto de tempos em tempos (etapa 712) pelo menos às MSs e, opcionalmente, à BS. A estação de retransmissão também provê (etapa 714) à estação base as respectivas estimativas de canal dos canais de comunicação entre estação móvel - estação de retransmissão que a estação base pode usar no seu processamento de sinal de recepção.

Na etapa 716, a estação de retransmissão transmite os primeiro e segundo sinais de retransmissão através de pelo menos duas antenas durante um segundo intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos. A figura 7B é um fluxograma de um melhor método de comunicação por retransmissão tipo amplificar e encaminhar em uma estação base com uma estação de retransmissão na célula da estação base, da forma supradescrita. Na etapa 722, a estação base recebe respectivas estimativas de canal para canais de comunicação entre a estação de retransmissão e uma pluralidade de estações móveis na célula e, opcionalmente, recebe uma indicação do fator de ganho do sinal da estação de retransmissão. Na etapa 724, a estação base gera símbolos pré-codificados para as respectivas estações móveis que a estação base pretende incluir em um sinal sem fio que a estação base transmitirá na célula em um primeiro intervalo de tempo. A etapa 724 diz respeito ao bloco direito inferior da matriz M(,) na Equação 46, que é uma expressão mais completa que a Equação 43. Na etapa 726, a estação base transmite o sinal sem fio que inclui a pluralidade de símbolos na célula e, assim, à estação de retransmissão no primeiro intervalo de tempo. Na etapa 728, a estação base recebe, em um segundo intervalo de tempo que sucede o primeiro intervalo de tempo, um sinal de retransmissão transmitido pela estação de retransmissão com base em estimativas pela estação de retransmissão de um respectivo símbolo transmitido por cada estação móvel no primeiro intervalo de tempo. Na etapa 730, a estação base cancela a interferência e a autointerferência entre símbolos no sinal de retransmissão recebido com base nas respectivas estimativas de canal no seu processamento de sinal de recepção. A etapa 730 diz respeito ao bloco direito inferior da matriz D(2) na Equação 49 (cancelamento de interferência) e na Equação 55 (cancelamento de autointerferência). A figura 7C é um fluxograma de um melhor método de comunicação por retransmissão tipo amplificar e encaminhar em uma estação móvel que pode comunicar com uma estação base através de uma estação de retransmissão da forma supradescrita. Na etapa 742, a estação móvel determina o fator de ganho do sinal da estação de retransmissão com base na informação no seu sinal recebido, por exemplo, uma indicação do fator de ganho, ou as matrizes de canal HucHbe as restrições de potência Pb e Pr, ou uma média dos seus sinais recebidos. Na etapa 744, a estação móvel gera um símbolo amplificado que ela pretende incluir em um sinal sem fio que a estação móvel transmitirá à estação base e, assim, à estação de retransmissão em um primeiro intervalo de tempo. Como exposto, em conexão com a Equação 43, por exemplo, um símbolo MS não é verdadeiramente "pré-codificado", mas é simplesmente amplificado de acordo com a potência de transmissão disponível na MS. Na etapa 746, a estação móvel transmite um sinal sem fio que inclui o símbolo amplificado ("pré-codificado") em um primeiro intervalo de tempo. Na etapa 748, a estação móvel recebe, em um segundo intervalo de tempo que sucede o primeiro intervalo de tempo, um sinal de retransmissão transmitido pela estação de retransmissão com base em uma estimativa pela estação de retransmissão de um respectivo símbolo transmitido pela estação base no primeiro intervalo de tempo. Na etapa 750 (veja Equação 54), a estação móvel cancela sua autointerferência entre símbolos no sinal de retransmissão recebido com base no fator de ganho e na estimativa de canal no seu processamento de sinal de recepção. A figura 8A é um diagrama de blocos de uma parte de um nó da rede 800, tal como uma estação de retransmissão, para retransmitir um primeiro sinal sem fio de uma estação móvel a uma estação base e um segundo sinal sem fio da estação base à estação móvel empregando os melhores métodos de retransmissão supradescritos. Percebe-se que os blocos funcionais representados na figura 8A podem ser combinados e rearranjados em uma variedade de maneiras equivalentes, e que muitas das funções podem ser realizadas por um ou mais circuitos do processador de sinal digital eletrônico adequadamente programados e outros circuitos eletrônicos conhecidos. Além do mais, conexões entre os blocos funcionais representados na figura 8A e informação provida ou trocada por eles podem ser alteradas de várias maneiras para habilitar uma estação de retransmissão a implementar outros métodos envolvidos na sua operação. O nó 800 é operado por um processador de controle 802 que, típica e vantajosamente, é um circuito do processador de sinal digital adequadamente programado que provê e recebe controle e outros sinais a partir de vários dispositivos no nó 800. Por simplicidade, na figura 8A, o processador de controle 802 é mostrado trocando informação com um programador e seletor 804, que recebe estimativas de símbolo amplificadas a serem transmitidas às respectivas MSs e à BS durante a fase de difusão a partir de um gerador de dados adequado 806. O programador e seletor 804 pode ser configurado para implementar programação e seleção de bloco de recurso e de elemento de recurso em uma rede de Acesso Terrestre Universal Evoluído (E-UTRA) ou da Evolução de Longo Prazo (LTE), por exemplo, e para implementar alocação de código em uma rede UTRA, tal como uma rede que usa Acesso Múltiplo por Divisão de Código de Banda Larga (WCDMA) e Acesso a Pacotes em Alta Velocidade, por exemplo.

Informação proveniente do programador e do seletor 804 é provida a um modulador 808 que usa a informação para gerar um sinal de modulação adequado para a rede de comunicação em particular. O modulador 808 converte a informação em símbolos de modulação que são providos a um circuito de rádio adequado 810, que imprime os símbolos de modulação em um ou mais sinais portadores adequados. Por exemplo, o modulador 808 em uma rede LTE é um modulador de Multiplexação por Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM) e o rádio 810 imprime os símbolos de modulação em inúmeras swóportadoras OFDM. Assim, o circuito de rádio 810 gera um sinal sem fio que é transmitido através de pelo menos duas antenas 812, 814. Sinais sem fio transmitidos pelas MSs e BS são capturados pelas antenas 812, 814 e providos ao rádio 810 e a um demodulador 816. Versados na técnica endentem que a mesma antena pode ser usada para transmissão e recepção, como é frequentemente feito em redes de comunicação sem fio. A figura 8B é um diagrama de blocos de um arranjo em uma MS, ou equipamento de usuário (UE), que pode implementar os melhores métodos de retransmissão supradescritos. Percebe-se que os blocos funcionais representados na figura 8 podem ser combinados e rearranjados em uma variedade de maneiras equivalentes, e que muitas das funções podem ser realizadas por um ou mais circuitos do processador de sinal digital adequadamente programados e outros circuitos eletrônicos conhecidos. Além do mais, conexões entre os blocos funcionais representados na figura 8B e informação provida ou trocada por eles podem ser alteradas de várias maneiras para habilitar que uma MS implemente outros métodos envolvidos na operação da MS.

No arranjo 850 representado na figura 8B, uma MS recebe sinais sem fio através de uma antena 852 e extrai informação dos sinais sem fio com um receptor (RX) adequado 854. Tal informação pode incluir uma indicação do fator de ganho de uma estação de retransmissão e, neste aspecto, um circuito de controle eletrônico programável 856 é configurado para implementar um receptor do fator de ganho da RS 856-1. O circuito de controle 856 é adicionalmente configurado para implementar um gerador de símbolo 856-2 que gera um símbolo que a MS pretende incluir em um sinal sem fio que a estação móvel transmitirá à estação base e, assim, à estação de retransmissão em um primeiro intervalo de tempo. O símbolo é provido ao codificador 857 que arranja o símbolo para transmissão em um sinal sem fio por um transmissor (TX) 859 por meio da antena 852 em no primeiro intervalo de tempo. A estação móvel também recebe, em um segundo intervalo de tempo que sucede o primeiro intervalo de tempo, um sinal de retransmissão transmitido pela estação de retransmissão com base em uma estimativa pela estação de retransmissão de um respectivo símbolo transmitido pela estação base no primeiro intervalo de tempo. Assim, o circuito de controle 856 é adicionalmente configurado para implementar um receptor de sinal retransmitido 856-3 que extrai o símbolo recebido. Para habilitar a estação móvel a cancelar sua autointerferência a partir do sinal de retransmissão recebido, o circuito de controle 856 é adicionalmente configurado para implementar um outro estimador de canal 856-4 convencional que gera uma estimativa de canal. O fator de ganho da RS, o símbolo recebido e a estimativa de canal são providos a um cancelador de autointerferência 856-5 implementado pelo circuito de controle 856, e o símbolo resultante é provido para processamento adicional na estação móvel.

Versados na técnica entendem que o arranjo 800 representado na figura 8A também representa uma parte de uma estação base que emprega os melhores métodos de retransmissão supradescritos. Considerando a figura 8A como uma estação base, a BS recebe sinais sem fio através da antena 812, 814 e extrai informação dos sinais recebidos com o rádio 810 e o demodulador 816. Tal informação pode incluir indicações das estimativas de canal dos canais de comunicação entre uma estação de retransmissão e uma pluralidade de estações móveis e, opcionalmente, uma indicação do fator de ganho de uma estação de retransmissão. Desta maneira, o circuito do processador de controle programável 802 é configurado para implementar um receptor de estimativa do canal MS-RS. Com o gerador de dados 806, o processador de controle 802 é adicionalmente configurado para implementar um gerador de símbolo pré-codificado que gera respectivos símbolos pré-codificados para a pluralidade de estações móveis que a BS pretende incluir em um sinal sem fio que a estação base transmitirá em um primeiro intervalo de tempo. Os símbolos pré-codificados são providos ao programador e seletor 804 que arranja os símbolos para transmissão em um sinal sem fio pelo modulador 808 e rádio 810 por meio das antenas 812, 814 no primeiro intervalo de tempo.

A estação base também recebe, em um segundo intervalo de tempo que sucede o primeiro intervalo de tempo, um sinal de retransmissão transmitido pela estação de retransmissão com base nas estimativas pela estação de retransmissão dos respectivos símbolos transmitidos pela pluralidade de estações móveis no primeiro intervalo de tempo. Assim, o processador de controle 802 é adicionalmente configurado para implementar um receptor de sinal retransmitido que extrai os símbolos recebidos do sinal sem fio recebido processado pelo rádio 810 e o demodulador 816. Para habilitar que a estação base cancela a interferência e sua autointerferência do sinal de retransmissão recebido, da forma supradescrita, o processador de controle 802 é adicionalmente configurado para implementar um cancelador de interface que usa as estimativas de canal MS-RS e o fator de ganho do RS recebido ou computado. Os símbolos resultantes são providos para processamento adicional na estação base. A invenção aqui descrita pode ser considerada integralmente incorporada em qualquer forma de mídia de armazenamento legível por computador que tem, armazenado em si, um conjunto apropriado de instruções para uso por um sistema, aparelho ou dispositivo de execução de instruções, tais como um sistema com base em computador, sistema que contém processador ou outro sistema que pode buscar instruções a partir de uma mídia e executar as instruções, ou em conjunto com eles. Da forma aqui usada, uma "mídia legível por computador" pode se qualquer dispositivo que pode conter, armazenar ou transportar o programa para uso pelo sistema, aparelho ou dispositivo de execução de instruções ou em conjunto com eles. A mídia legível por computador pode ser, por exemplo, mas sem limitações, um sistema, aparelho ou dispositivo eletrônico, magnético, ótico, eletromagnético, infravermelho ou semicondutor. Exemplos mais específicos (uma lista incompleta) da mídia legível por computador inclui uma conexão elétrica com um ou mais fios, um disquete de computador portátil, um RAM, uma ROM e uma memória exclusiva de leitura programável apagável (EPROM ou memória flash).

Espera-se que esta invenção possa ser implementada em uma ampla variedade de ambientes, incluindo, por exemplo, dispositivos de comunicação móvel. Também percebe-se que procedimentos supradescritos são realizados repetitivamente, conforme necessário. Para facilitar o entendimento, aspectos da invenção são descritos em termos de sequências de ações que podem ser realizadas, por exemplo, por elementos de um sistema de computador programável. Percebe-se que várias ações podem ser realizadas por circuitos especializados (por exemplo, portas lógicas discretas interconectadas para realizar uma função especializada ou circuitos integrados de aplicação específica), por instruções de programa executadas por um ou mais processadores ou por uma combinação de ambos.

Assim, a invenção pode ser incorporada em muitas formas diferentes, nem todas as quais são supradescritas, e todas tais formas são contempladas como no escopo da invenção. Para cada um dos vários aspectos da invenção, qualquer tal forma pode ser referida como "lógica configurada para" realizar uma ação descrita ou, altemativamente, como "lógica que" realiza uma ação descrita. Enfatiza-se que os termos "compreende" e "compreendendo", quando usados neste pedido, especificam a presença de recursos, números inteiros, etapas ou componentes declarados e não impedem a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, componentes ou grupos destes.

Claims

1. Método, em um nó, para um sistema de comunicação celular, de retransmissão de respectivos primeiros sinais sem fío de uma pluralidade de estações móveis até uma estação base e segundos sinais sem fío da estação base até a pluralidade de estações móveis,caracterizado pelo fato de que compreende: receber os primeiros e segundos sinais sem fío através de pelo menos duas antenas no nó durante um primeiro intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos, em que cada um dos primeiros sinais sem fío inclui um respectivo símbolo e os segundos sinais sem fio incluem uma pluralidade de símbolos; gerar respectivas estimativas dos símbolos nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo, em que a geração inclui cancelar a interferência entre símbolos com base nas respectivas primeiras estimativas de uma característica de canal dos respectivos primeiros canais de comunicação entre as estações móveis e o nó e em uma segunda estimativa de uma característica de canal de um segundo canal de comunicação entre a estação base e o nó; gerar um primeiro sinal de retransmissão com base nas estimativas dos símbolos dos primeiros sinais sem fio e um segundo sinal de retransmissão com base nas estimativas da pluralidade de símbolos do segundo sinal sem fío, em que a geração inclui: pré-codificar as estimativas dos símbolos nos primeiro e segundo sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo, em que a pré-codificação inclui amplificar estimativas por um fator de ganho, e cancelar a interferência entre os símbolos; prover o fator de ganho à pluralidade de estações móveis; e prover as primeiras estimativas da característica de canal à estação base.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente transmitir os primeiros e segundos sinais de retransmissão através das pelo menos duas antenas durante um segundo intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo sinais sem fio são ortogonais aos primeiros e segundos sinais de retransmissão.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na geração das respectivas estimativas dos símbolos nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo, interferência entre símbolos é cancelada de acordo com: em que D(1) representa uma matriz de processamento aplicada pelo nó nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo e HUA representa uma inversão de uma matriz das primeiras estimativas de uma característica de canal dos respectivos primeiros canais de comunicação entre as estações móveis e o nó.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as estimativas dos símbolos nos primeiros sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo são pré-codificadas de acordo com: em que M(2) representa uma matriz de processamento de transmissão aplicada pelo nó nas estimativas dos símbolos, βΓ representa o fator de ganho e HU~1,T representa uma transposição de uma inversão de uma matriz das primeiras estimativas de uma característica de canal dos respectivos primeiros canais de comunicação entre as estações móveis e o nó.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fator de ganho é provido à estação base.

7. Aparelho para uma estação de retransmissão para uma rede de comunicação sem fio, para retransmitir primeiros sinais sem fio de estações móveis até uma estação base e um segundo sinal sem fio da estação base até as estações móveis, caracterizado pelo fato de que compreende: um receptor configurado para receber os primeiro e segundo sinais sem fio através de pelo menos duas antenas durante um primeiro intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos, em que cada um dos primeiros sinais sem fio inclui um respectivo símbolo e os segundos sinais sem fio incluem uma pluralidade de símbolos; um circuito de controle programável configurado para gerar respectivas estimativas dos símbolos nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo pelo menos pelo cancelamento da interferência entre símbolos com base nas respectivas primeiras estimativas de uma característica de canal dos respectivos primeiros canais de comunicação entre as estações móveis e a estação de retransmissão e em uma segunda estimativa de uma característica de canal de um segundo canal de comunicação entre a estação base e a estação de retransmissão; em que o circuito de controle programável é adicionalmente configurado para gerar um primeiro sinal de retransmissão com base nas estimativas dos símbolos dos primeiros sinais sem fio e um segundo sinal de retransmissão com base nas estimativas da pluralidade de símbolos do segundo sinal sem fio pela pré-codificação das estimativas dos símbolos nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo, a pré-codificação incluindo amplificar as estimativas por um fator de ganho e cancelar a interferência entre os símbolos; e um transmissor configurado para prover o fator de ganho à pluralidade de estações móveis e as primeiras estimativas da característica de canal à estação base.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o transmissor é adicionalmente configurado para transmitir os primeiros e segundos sinais de retransmissão através de pelo menos duas antenas durante um segundo intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os primeiros e segundos sinais sem fio são ortogonais aos primeiros e segundos sinais de retransmissão.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, na geração das respectivas estimativas dos símbolos nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo, o circuito de controle programável é configurado para cancelar a interferência entre símbolos de acordo com: em que D(1^ representa uma matriz de processamento aplicada pelo nó nos primeiros e segundos sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo e Hu'1 representa uma inversão de uma matriz das primeiras estimativas de uma característica de canal dos respectivos primeiros canais de comunicação entre as estações móveis e o nó.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle programável é configurado para pré-codificar estimativas dos símbolos nos primeiros sinais sem fio recebidos durante o primeiro intervalo de tempo de acordo com: em que M(2) representa uma matriz de processamento de transmissão aplicada pelo nó nas estimativas dos símbolos, βΓ representa o fator de ganho e HU'1,T representa uma transposição de uma inversão de uma matriz das primeiras estimativas de uma característica de canal dos respectivos primeiros canais de comunicação entre as estações móveis e o nó.

12. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o transmissor é configurado para prover o fator de ganho à estação base.

13. Aparelho para uma estação móvel para uma rede de comunicação sem fio, em que um primeiro sinal sem fio proveniente da estação base é retransmitido por uma estação de retransmissão a uma estação base e um segundo sinal sem fio proveniente da estação base é retransmitido pela estação de retransmissão à estação móvel, caracterizado pelo fato de compreender: uma antena para transmitir o primeiro sinal sem fio durante um primeiro intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos e para receber o segundo sinal sem fio durante um segundo intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos, em que o primeiro sinal sem fio inclui um símbolo amplificado e o segundo sinal sem fio inclui uma pluralidade de símbolos; um receptor configurado para extrair informação a partir de um segundo sinal sem fio recebido; um circuito de controle eletrônico configurado para determinar, com base na informação extraída pelo receptor, um fator de ganho da estação de retransmissão; para extrair um símbolo pretendido para a estação móvel a partir do segundo sinal sem fio; para gerar uma estimativa de canal de um canal de comunicação entre a estação móvel e a estação de retransmissão; para cancelar a autointerferência proveniente do símbolo pretendido para a estação móvel com base no fator de ganho e na estimativa de canal; e para gerar o símbolo amplificado para o primeiro sinal sem fio em um primeiro intervalo de tempo; e um transmissor configurado para gerar o primeiro sinal sem fio que inclui o símbolo amplificado.

14. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o circuito eletrônico de controle é configurado para determinar o fator de ganho com base na estimativa de canal do canal de comunicação entre a estação móvel e a estação de retransmissão, uma estimativa de canal de um canal de comunicação entre a estação de retransmissão e a estação base, e respectivas máximas potências de transmissão da estação de retransmissão e da estação base.

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle eletrônico é configurado para determinar o fator de ganho de acordo com uma média com base nos segundos sinais sem fio recebidos.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle eletrônico é configurado para cancelar a autointerferência proveniente do símbolo de acordo com: em qu&yu representa o símbolo, βτ representa o fator de ganho, representa uma estimativa do fator de ganho, Pu representa uma máxima potência de transmissão da estação móvel, su representa um símbolo não amplificado para o primeiro sinal sem fio no primeiro intervalo de tempo, representa um fator de ganho da estação base, Sb representa um símbolo transmitido pela estação base no primeiro intervalo de tempo, hu é um vetor que representa uma respectiva linha de um canal de comunicação inverso entre a estação móvel e a estação de retransmissão, nr é um vetor que representa ruído na estação de retransmissão e nu representa ruído na estação móvel.

17. Método, em uma estação móvel, para uma rede de comunicação sem fio, em que um primeiro sinal sem fio proveniente da estação móvel é retransmitido por uma estação de retransmissão a uma estação base e um segundo sinal sem fio proveniente da estação base é retransmitido pela estação de retransmissão à estação móvel, caracterizado pelo fato de que compreende: transmitir o primeiro sinal sem fio durante um primeiro intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos e receber o segundo sinal sem fio durante um segundo intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos, em que o primeiro sinal sem fio inclui um símbolo amplificado e o segundo sinal sem fio inclui uma pluralidade de símbolos; extrair informação a partir de um segundo sinal sem fio recebido; determinar, com base na informação extraída, um fator de ganho da estação de retransmissão; extrair um símbolo pretendido para a estação móvel a partir do segundo sinal sem fio; gerar uma estimativa de canal de um canal de comunicação entre a estação móvel e a estação de retransmissão; cancelar a autointerferência proveniente do símbolo com base no fator de ganho e na estimativa de canal; e gerar o símbolo amplificado para o primeiro sinal sem fio em um primeiro intervalo de tempo.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o fator de ganho é determinado com base na estimativa de canal do canal de comunicação entre a estação móvel e a estação de retransmissão, em uma estimativa de canal de um canal de comunicação entre a estação de retransmissão e a estação base, e nas respectivas máximas potências de transmissão da estação de retransmissão e da estação base.

19. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o fator de ganho é determinado de acordo com uma média com base nos segundos sinais sem fio recebidos.

20. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a autointerferência é cancelada a partir do símbolo de acordo com: em que yu representa o símbolo, βΓ representa o fator de ganho, βτ representa uma estimativa do fator de ganho, Pu representa uma máxima potência de transmissão da estação móvel, su representa um símbolo não amplificado para o primeiro sinal sem fio no primeiro intervalo de tempo, βύ representa um fator de ganho da estação base, sb representa um símbolo transmitido pela estação base no primeiro intervalo de tempo, hu é um vetor que representa uma respectiva linha de um canal de comunicação inverso entre a estação móvel e a estação de retransmissão, nr é um vetor que representa ruído na estação de retransmissão e nu representa ruído na estação móvel.

21. Aparelho para uma estação base para uma rede de comunicação sem fio, em que um primeiro sinal sem fio proveniente da estação base é retransmitido por uma estação de retransmissão a uma pluralidade de estações móveis e uma pluralidade de sinais sem fio provenientes da pluralidade de estações móveis são retransmitidos pela estação de retransmissão em um segundo sinal sem fio à estação base, caracterizado pelo fato de compreender: pelo menos duas antenas configuradas para transmitir o primeiro sinal sem fio durante um primeiro intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos e receber o segundo sinal sem fio durante um segundo intervalo de tempo dos dois intervalos de tempo sucessivos, em que o primeiro sinal sem fio inclui uma pluralidade de símbolos, cada qual pretendido para uma respectiva estação móvel; um receptor configurado para extrair informação a partir de um segundo sinal sem fio recebido; um circuito de controle eletrônico configurado para determinar, com base na informação extraída pelo receptor, respectivas estimativas de canal para canais de comunicação entre a estação de retransmissão e a pluralidade de estações móveis; para gerar respectivos símbolos pré-codificados para a pluralidade de estações móveis para o primeiro sinal sem fio no primeiro intervalo de tempo; e para cancelar interferência e autointerferência entre símbolos no segundo sinal sem fio recebido com base nas respectivas estimativas de canal; e um transmissor configurado para gerar o primeiro sinal sem fio que inclui os símbolos pré-codificados.

22. Aparelho de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle eletrônico é configurado para determinar um fator de ganho da estação de retransmissão com base na informação extraída pelo receptor.

23. Aparelho de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle eletrônico é configurado para cancelar autointerferência proveniente de um símbolo de acordo com: em que ybi representa um símbolo recebido na estação base a partir de uma estação móvel i, βr representa um fator de ganho da estação de retransmissão, Pu representa uma máxima potência de transmissão da estação móvel i, sui representa um símbolo proveniente da estação móvel i no segundo sinal sem fio no segundo intervalo de tempo, representa uma estimativa do fator de ganho da estação de retransmissão, fib representa um fator de ganho da estação base, sbi representa um símbolo pretendido para a estação móvel i, hui é um vetor que representa uma respectiva i-ésima linha de um canal de comunicação inverso entre a estação móvel i e a estação de retransmissão, nr é um vetor que representa ruído na estação de retransmissão, hubi é um vetor que corresponde a uma i-ésima linha de uma matriz Hu Hb~ ’ que representa estimativas de canal dos canais de comunicação entre as estações móveis e a estação base, e nb é um vetor que representa ruído na estação base.

24. Método, em uma estação base, para uma rede de comunicação sem fio, em que um primeiro sinal sem fio proveniente da estação base é retransmitido por uma estação de retransmissão a uma pluralidade de estações móveis e uma pluralidade de sinais sem fio proveniente das estações móveis são retransmitidos pela estação de retransmissão como um segundo sinal sem fio à estação base, caracterizado pelo fato de compreender: transmitir o primeiro sinal sem fio durante um primeiro intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos e receber o segundo sinal sem fio durante um segundo intervalo de tempo de dois intervalos de tempo sucessivos, em que o primeiro sinal sem fio inclui uma pluralidade de símbolos, cada qual pretendido por uma respectiva estação móvel; extrair informação a partir de um segundo sinal sem fio recebido; determinar, com base na informação extraída pelo receptor, respectivas estimativas de canal para canais de comunicação entre a estação de retransmissão e a pluralidade de estações móveis; gerar respectivos símbolos pré-codificados para a pluralidade de estações móveis para o primeiro sinal sem fio no primeiro intervalo de tempo; cancelar a interferência e a autointerferência entre símbolos no segundo sinal sem fio recebido com base nas respectivas estimativas de canal; e gerar o primeiro sinal sem fio que inclui os símbolos pré- codificados.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar um fator de ganho da estação de retransmissão com base na informação extraída pelo receptor.

26. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a autointerferência é cancelada a partir de um símbolo de acordo com: em que ybi representa um símbolo recebido na estação base a partir de uma estação móvel i, βν representa um fator de ganho da estação de retransmissão, Pu representa uma máxima potência de transmissão da estação móvel i, sui representa um símbolo proveniente da estação móvel i no segundo sinal sem fío no segundo intervalo de tempo, representa uma estimativa do fator de ganho da estação de retransmissão, pb representa um fator de ganho da estação base, sbi representa um símbolo pretendido para a estação móvel i, hui é um vetor que representa uma respectiva i-ésima linha de um canal de comunicação inverso entre a estação móvel i e a estação de retransmissão, nr é um vetor que representa ruído na estação de retransmissão,hubi é um vetor que corresponde a uma i-ésima linha de uma matriz que representa estimativas de canal dos canais de comunicação entre as estações móveis e a estação base, enbé um vetor que representa ruído na estação base.