ES2339788T3

ES2339788T3 - Metodo y aparato para implementar la codificacion de bloque de frecuencias espaciales en un sistema de comunicacion inalambrica de multiplexacion por division en frecuencias ortogonales.

Info

Publication number: ES2339788T3
Application number: ES05785474T
Authority: ES
Inventors: Jaeyoung Kwak; Robert Lind Olesen; Aykut Bultan; Eldad Zeira; Chang-Soo Koo; Fatih Ozluturk; Yuejin Huang; Kalpendu R. Pasad
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2004-08-12
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2010-05-25
Anticipated expiration: 2025-08-11
Also published as: CN200973110Y; TWI543572B; KR101282592B1; DE602005019062D1; EP1779623A4; US20060072677A1; EP1779623B1; KR101251931B1; JP2015156654A; TWM287552U; MY143899A; CA2771267C; AR076294A2; US20150236815A1; ATE527794T1; CN102638298B; KR20120120489A; JP2016195464A; KR101314423B1; US7505529B2

Abstract

Método para implementar la codificación de bloque de frecuencias espaciales, SFBC, para comunicación inalámbrica OFDM, comprendiendo el método llevar a cabo una codificación de canal sobre un flujo de datos de entrada; y multiplexar el flujo de datos codificado a por lo menos dos flujos de datos; caracterizado por: obtener información del estado del canal, CSI; calcular la energía del canal para cada uno de una serie de modos propios para la formación de haces propios de múltiple entrada múltiple salida, MIMO, siendo calculada la energía del canal en función de valores propios de matrices de canal para todas las subportadoras; calcular relaciones señal/ruido e interferencia, SNIRs, para los modos propios en función de la energía del canal calculada; agrupar modos propios en un orden de la energía del canal de los modos propios, de manera que la mitad de los modos propios con las energías de canal mayores están en un grupo, y la otra mitad con las energías de canal menores están en el otro; calcular la separación de las SNIRs de cada mitad; determinar una velocidad de transmisión de datos que puede ser soportada en función de la CSI; distribuir velocidades binarias entre los modos propios en función de la separación de las SNIRs; emparejar subportadoras y modos propios para la codificación SFBC; llevar a cabo codificación SFBC sobre los pares de modos propios y subportadoras; llevar a cabo la formación de haces propios en función de la CSI para distribuir haces propios a una pluralidad de antenas de transmisión; y llevar a cabo transformada de Fourier inversa para convertir los flujos resultantes en frecuencia a datos en el dominio de tiempo para la transmisión.

Description

Método y aparato para implementar la codificación de bloque de frecuencias espaciales en un sistema de comunicación inalámbrica de multiplexación por división en frecuencias ortogonales.

Campo de la invención

La presente invención está relacionada con sistemas de comunicación inalámbrica. Más en concreto, la presente invención está relacionada con un método y un aparato para implementar la codificación de bloque de frecuencias espaciales (SFBC, space frequency block coding) en un sistema de comunicación inalámbrica de multiplexación por división en frecuencias ortogonales (OFDM, orthogonal frequency division multiplexing).

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Antecedentes

OFDM es un esquema de transmisión de datos en el que los datos son divididos en una serie de flujos menores y cada flujo es transmitido utilizando una subportadora con un ancho de banda menor que el ancho de banda total disponible para la transmisión. La eficiencia del OFDM depende de elegir estas subportadoras ortogonales entre ellas. Las subportadoras no interfieren entre ellas mientras que cada una lleva una parte de los datos totales del usuario.

Los sistemas OFDM tienen ventajas sobre otros sistemas de comunicación inalámbrica. Cuando los datos de usuario son divididos en flujos transportados por diferentes subportadoras, la velocidad de transmisión de datos de cada subportadora es mucho menor. Por lo tanto, la duración de los símbolos es mucho mayor. Una gran duración de los símbolos puede tolerar dispersiones mayores en los retardos. En otras palabras, no se ve afectada tan severamente por el multitrayecto. Por lo tanto, los símbolos OFDM pueden tolerar dispersiones en los retardos sin complicados diseños del receptor. Sin embargo, los sistemas inalámbricos típicos requieren complejos esquemas de ecualización de canal para combatir el desvanecimiento por multitrayecto.

Otra ventaja de OFDM es que la generación de subportadoras ortogonales en el transmisor y en el receptor puede ser realizada utilizando máquinas de transformada rápida de Fourier inversa (IFFT, inverse fast Fourier transform) y transformada rápida de Fourier (FFT, fast Fourier transform). Puesto que las implementaciones de IFFT y FFT son bien conocidas, OFDM puede implementarse fácilmente y no necesita complicados receptores.

Múltiple entrada múltiple salida (MIMO, multiple-input multiple-output) se refiere al tipo de esquema de transmisión y recepción inalámbricas en los que tanto un transmisor como un receptor utilizan más de una antena. Un sistema MIMO toma ventaja de la diversidad espacial o de la multiplexación espacial y mejora la relación señal/ruido (SNR, signal-to-noise ratio) e incrementa el rendimiento global.

SFBC es un esquema para transmitir símbolos de una codificación con diversidad espacial sobre subportadoras vecinas en lugar de hacerlo sobre la misma subportadora en los segmentos de tiempo sucesivos. La SFBC evita el problema de variaciones temporales rápidas en la codificación de bloque espacio temporal. Sin embargo, es necesario que el canal sea constante sobre las subportadoras sobre las que tiene lugar la combinación.

A partir del documento US2003/218973 se conoce un sistema que combina la formación de haces MIMO y la codificación de bloque de frecuencias espaciales OFDM.

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Compendio

La presente invención está relacionada con un método y un aparato para implementar codificación de bloque de frecuencias espaciales (SFBC) en un sistema de comunicación inalámbrica de multiplexación por división en frecuencias ortogonales (OFDM). La presente invención es aplicable a un modo en bucle cerrado y a un modo en bucle abierto. En el modo en bucle cerrado, la carga de potencia y la formación de haces propios se llevan a cabo en función de información del estado del canal (CSI, channel state information). Un flujo de datos codificados del canal es multiplexado en dos o más flujos de datos. La carga de potencia se lleva a cabo en función de la CSI en cada uno de los flujos de datos multiplexados. La codificación SFBC se lleva a cabo sobre los flujos de datos para cada una de las subportadoras emparejadas. A continuación, se lleva a cabo la formación de haces propios en función de la CSI para calcular los haces propios sobre múltiples antenas de transmisión. La carga de potencia puede llevarse a cabo sobre dos o más bloques de codificación SFBC o sobre cada uno de los modos propios. Adicionalmente, la carga de potencia puede llevarse a cabo a través de subportadoras o de grupos de subportadoras para modos propios débiles.

De acuerdo con la presente invención, puede proporcionarse una estimación robusta de canal en todas las condiciones del canal, con o sin retroalimentación de información de canal, y se consigue una complejidad baja tanto en el transmisor como en el receptor. Además, se puede utilizar una solución escalable con cualquier configuración de antena y se proporciona compatibilidad hacia atrás con rendimiento mejorado con 802.11a/g.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema OFDM-MIMO que implementa un modo en bucle cerrado.

La figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema que implementa un bucle abierto.

La figura 3 es un diagrama de bloques de un transmisor para describir la carga de potencia.

La figura 4 es un diagrama de un ejemplo de carga de potencia y modulación adaptativa y mapeo de codificación entre dos pares de modos.

La figura 5 muestra un ejemplo de emparejamiento de grupos de subportadoras para carga de potencia/bits.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

En adelante, el término "estación" (STA) incluye de forma no limitativa un equipo de usuario, una unidad inalámbrica de transmisión/recepción, una unidad de abonado fija o móvil, un receptor de radiobúsqueda o cualquier otro tipo de dispositivo que pueda funcionar en un entorno inalámbrico. Cuando sea aludido en adelante, el término "punto de acceso" (AP) incluye de forma no limitativa un nodo B, una estación base, un controlador de sitio o cualquier otro tipo de dispositivo de interfaz en un entorno inalámbrico.

La presente invención se describirá haciendo referencia a las figuras de dibujos en las que los mismos números iguales representan elementos iguales. Debe observarse que las figuras previstas en la presente invención son diagramas de bloques funcionales de alto nivel y las funciones implementadas por los bloques funcionales pueden ser implementadas por más o menos bloques. Las características de la presente invención pueden estar incorporadas en un circuito integrado (IC) o configurarse en un circuito que comprenda una multitud de componentes interconectados.

Las realizaciones de la presente invención dan a conocer un transmisor que implementa codificación SFBC MIMO y un filtro adaptado en el receptor. Las realizaciones proporcionan asimismo precodificación de canal en el transmisor y procesamiento de antena en el receptor así como funciones de descomposición del canal.

Hay dos modos de funcionamiento del sistema: un bucle abierto y un bucle cerrado. El bucle cerrado se utiliza cuando la información de estado del canal (CSI) está disponible para el transmisor. El bucle abierto se utiliza cuando la CSI no está disponible. Se puede utilizar una variante para transmisión a STA legado, donde ésta proporciona beneficios de diversidad.

En el modo de bucle cerrado, la CSI se utiliza para crear canales virtuales independientes descomponiendo y diagonalizando la matriz de canal y mediante la precodificación en el transmisor. Dada la dispersión de los valores propios de canales TGn la presente invención utiliza una codificación MIMO ortogonal de frecuencias espaciales en el transmisor a la entrada al precodificador de canal para incrementar la solidez a costa de disminuir la velocidad de transmisión de datos. Cualquier esquema de codificación en MIMO tiene que tratar con el equilibrio de ganancia de diversidad frente a multiplexación. Es deseable tener un esquema de equilibrio que sea el más adecuado para unas estadísticas de canal concretas. Se escoge una SFBC debido a la baja movilidad y al largo tiempo de coherencia del canal. Este esquema permite una implementación en el receptor más sencilla que un receptor MMSE. La solución combinada permite un rendimiento global superior sobre un intervalo mayor. Las realizaciones de la presente invención permiten carga de potencia/bits por subportadora y mantienen una conexión robusta sostenida a través del funcionamiento en bucle cerrado con retroalimentación del estado del canal. Otro beneficio potencial es que es fácilmente escalable a cualquier número de antenas tanto en el transmisor como en el receptor.

La CSI puede obtenerse en el transmisor por retroalimentación desde el receptor o bien a través de explotar la reciprocidad del canal. La reciprocidad del canal es útil para sistemas basados principalmente en TDD. En este caso, es posible que el transmisor y el receptor estimen y descompongan independientemente el canal. La frecuencia de actualización del canal puede reducirse cuando la SNR es elevada teniendo como resultado una carga de ancho de banda de retroalimentación reducida. Los requisitos de latencia y las velocidades de transmisión de datos de retroalimentación son típicamente no significativos para la no selectividad inherente de frecuencias de los valores propios.

El modo de bucle cerrado requiere calibraciones del transmisor para compensar la diferencia de amplitud y de fase de los canales estimados en los sentidos de enlace ascendente y enlace descendente. Esto se realiza de manera no frecuente, por ejemplo durante la asociación STA o bajo el control de la aplicación, y puede utilizar reciprocidad de canal para la estimación del canal en ambos extremos. Adicionalmente, un CQI (o una SNR) por haz propio es retroalimentado al transmisor para soportar control de frecuencia adaptativo.

La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema OFDM-MIMO 100 que implementa un modo en bucle cerrado. El sistema 100 comprende un transmisor 110 y un receptor 130. El transmisor 110 comprende un codificador de canal 112, un multiplexor 114, una unidad 116 de carga de potencia, una serie de unidades 118 de codificación SFBC, una serie de convertidores 120 de serie a paralelo (S/P), una serie de dispositivos 122 de formación de haces propios, una serie de unidades 124 de IFFT y una serie de antenas de transmisión (no mostradas). El codificador 112 de canal codifica datos preferentemente de acuerdo con un indicador de calidad del canal (CQI) que es enviado desde el receptor 130. El CQI se utiliza para determinar un esquema de modulación y frecuencia de codificación por subportadora o grupo de subportadoras. El flujo de datos codificados es multiplexado por el multiplexor 114 en dos o más flujos de datos.

El nivel de potencia de transmisión de cada flujo de datos es ajustado por la unidad 116 de carga de potencia en función de la retroalimentación. La unidad 116 de carga de potencia ajusta niveles de potencia con respecto a la velocidad de transmisión de datos de cada haz propio para equilibrar la potencia total de transmisión sobre todos los haces propios (o subportadoras), lo que se explicará en detalle a continuación.

Las unidades 118 de codificación SFBC llevan a cabo codificación SFBC sobre los flujos de datos. La codificación SFBC se realiza sobre haces propios y subportadoras para cada velocidad de transmisión de datos que se transmite. Se seleccionan pares de haz propio y subportadora para asegurar canales independientes. Los símbolos OFDM son transportados sobre K subportadoras. Para acomodar la SFBC, las subportadoras son divididas en L pares de subportadoras (o grupos de subportadoras). El ancho de banda de cada grupo de subportadoras debe ser menor que el ancho de banda de coherencia del canal. Sin embargo, esta restricción se relaja cuando se combina con la formación de haces propios debido a la insensibilidad de frecuencia de los haces propios.

Los pares de grupos de subportadoras utilizados por el código de bloque se consideran independientes. Lo que sigue es un ejemplo de la SFBC de tipo Alamouti aplicada a un símbolo OFDM.

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Una vez que las unidades 118 de codificación SFBC construyen símbolos OFDM para todas las subportadoras, los bloques codificados son multiplexados por los convertidores S/P 120 e introducidos en los dispositivos 122 de formación de haces propios. Los dispositivos 122 de formación de haces propios distribuyen los haces propios a las antenas de transmisión. Las unidades 124 de IFFT convierten los datos en el dominio de frecuencias a datos en el dominio de tiempos.

El receptor 130 comprende una serie de antenas de recepción (no mostradas), una serie de unidades 132 de FFT, dispositivos 134 de formación de haces propios, unidades 136 de descodificación SFBC, un combinador 138, un descodificador 144 de canal, un estimador 140 de canal, un generador 142 de la CSI y un generador 146 del CQI.

Las unidades 132 de FFT convierten las muestras recibidas al dominio de frecuencias y el dispositivo de formación 134 de haces propios, la unidad 136 de descodificación SFBC y un descodificador 144 de canal llevan a cabo la operación inversa, lo que se realiza en el transmisor 110. El combinador 138 combina los resultados de la descodificación SFBC utilizando combinación por máxima relación (MRC, maximal ratio combining).

El estimador 140 de canal genera una matriz de canal utilizando una secuencia de prueba transmitida desde el transmisor y descompone la matriz de canal en dos matrices unitarias de formación de haces U y V, (U para transmisión y V para recepción), y una matriz diagonal D por subportadora (o por grupo subportadoras) mediante descomposición en valores singulares (SVD, singular value decomposition) o descomposición en valores propios. El generador 142 de la CSI genera la CSI a partir de los resultados de estimación de canal y el generador del CQI genera un CQI en función de los resultados de la descodificación. La CSI y el CQI se envían de vuelta al transmisor 110.

La matriz H del canal entre nT antenas de transmisión y nR antenas de recepción puede escribirse como sigue:

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La matriz H del canal se descompone mediante SVD como sigue:

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donde U y V son matrices unitarias y D es una matriz diagonal. U \in C^{nRxnR} y V \in C^{nTxnT}. Entonces, para transmitir el vector s de símbolos, la precodificación de la transmisión se lleva a cabo simplemente como sigue:

x = Vs(señal transmitida).

La señal recibida queda como sigue:

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donde n es el ruido introducido en el canal. El receptor completa la descomposición mediante el recurso de utilizar un filtro adaptado:

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Tras normalizar la ganancia de canal por los haces propios, la estimación de los símbolos de transmisión s queda como

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s es detectado sin tener que llevar a cabo cancelación de interferencia sucesiva o un detector de tipo MMSE. D^{H}D es una matriz diagonal que está formada por los valores propios de H a través de la diagonal. Por lo tanto, el factor de normalización es a = D^{-2}. U son vectores propios de HH^{H}, V son vectores propios de H^{H}H y D es una matriz diagonal de valores singulares de H (raíces cuadradas de valores propios de HH^{H}).

La figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema 200 que implementa un modo en bucle abierto de acuerdo con la presente invención. El sistema 200 comprende un transmisor 210 y un receptor 230. En el modo en bucle abierto, una combinación de codificación de frecuencias espaciales y ensanchamiento espacial en el transmisor 210 proporciona diversidad sin requerir la CSI. Puede utilizarse una variación de este esquema cuando se funcione con el legado 802.11a/g STAs.

El transmisor 210 comprende un codificador 212 de canal, un multiplexor 214, una unidad 116 de carga de potencia, una serie de unidades 218 de codificación SFBC, una serie de convertidores 220 de serie a paralelo (S/P), una red 222 formadora de haces (BFN, beamformer network), una serie de unidades 224 de IFFT y una serie de antenas 226 de transmisión. Como en el modo en bucle cerrado, el codificador 212 de canal utiliza el CQI para determinar la frecuencia de codificación y la modulación por subportadora o grupos de subportadoras. El flujo de datos codificados es multiplexado por el multiplexor 214 en dos o más flujos de datos.

En el bucle abierto, el dispositivo de formación de haces propios es sustituido por la red 222 de formación de haces (BFN). La BFN 222 forma N haces en el espacio, donde N es el número de antenas 226. Los haces son construidos de forma pseudo-aleatoria mediante el funcionamiento de la matriz BFN. Los grupos de subportadoras independientes utilizados para la codificación SFBC son transmitidos sobre haces individuales.

Para el soporte del legado, puede no llevarse a cabo codificación SFBC. En su lugar, se lleva a cabo diversidad a través de permutación de haces, que mejora la diversidad y por lo tanto el rendimiento del equipamiento legado 802.11a/g.

El receptor 230 comprende antenas receptoras 231, unidades 232 de FFT, una BFN 234, una unidad 236 de descodificación SFBC y combinación, y un descodificador 238 del canal. Las unidades 232 de FFT convierten la señal recibida en el dominio de tiempos, en la señal en el dominio de frecuencias. La unidad 236 de descodificación SFBC y combinación descodifica y combina símbolos recibidos desde los grupos de subportadoras/haces propios, y los convierte de paralelo a serie utilizando un conocimiento previo del tamaño de constelación. Los símbolos son combinados utilizando MRC. El descodificador 238 de canal descodifica el símbolo combinado y genera una CSI.

A continuación se explica una primera realización de carga de potencia. El procesamiento espacial es una combinación de codificación de frecuencias espaciales y formación de haces propios. Esto se realiza para proporcionar el mejor compromiso entre las ganancias de redundancia que ofrece la SFBC y la multiplexación espacial que proporciona el dispositivo de formación de haces propios. El esquema de carga de potencia funciona a través de los modos propios de la matriz del canal. Sin embargo, la SFBC introduce asimismo la limitación de que las salidas del codificador tienen la misma carga de potencia independientemente de cuál sea la carga de potencia de entrada, debido al funcionamiento cruzado en el interior del codificador.

La figura 3 es un diagrama de bloques de un transmisor 110 para ilustrar la carga de potencia. La figura 3 ilustra el caso 4 \times 4 a modo de ejemplo y se explicará la primera realización del esquema de carga de potencia con referencia al caso 4 \times 4. Sin embargo, debe observarse que el caso 4 \times 4 puede extenderse a cualesquiera otros casos.

Para una subportadora k concreta, se mapean cuatro flujos de datos a 2 pares de modos de carga de potencia/AMC. En otras palabras, se selecciona el mismo orden de modulación para cada par de entradas. Después esto se mapea a pares de modos propios. La salida de la unidad 116 de carga de potencia se aplica a las unidades 118 de codificación SFBC 2 \times 2 duplicadas y a continuación se pasa al dispositivo 122 de formación de haces propios. El dispositivo 122 de formación de haces propios mapea las entradas a los modos propios del canal a través del preprocesamiento.

Los valores propios de la matriz del canal se conocen en el transmisor para todas las subportadoras K. La energía del canal para cada modo propio se define como sigue:

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donde \lambda_{i,k} es el i-ésimo valor propio para el canal de la k-ésima subportadora. Se definen dos SNIRs para dos modos propios acoplados como sigue:

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donde M es el número de modos propios. En otras palabras, los modos propios son agrupados de manera que la mitad de los modos propios con la energía de canal (o SNIR) mayor están en un grupo y la otra mitad con las energías de canal menores están en el otro. Por lo tanto, las SNIRs armónicas representan la energía total de canal de los modos propios más fuertes y más débiles. La energía del canal es una indicación de cuán robustos son los modos propios y por lo tanto de cuánto lo sería la señal transportada sobre estos modos propios. Esta información se utiliza para aplicar diferente modulación adaptativa y codificación (AMC) y/o diferente carga de potencia para cada mitad, tal como se explica a continuación en mayor detalle. La separación de las SNIRs acopladas se define como sigue:

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Durante el funcionamiento en bucle cerrado el transmisor 110 tiene conocimiento de la CSI actual desde la cual extrae los valores propios y la matriz de procesamiento previo. El transmisor 110 deduce asimismo la velocidad de transmisión de datos que puede ser soportada en la conexión, Rb, a partir de la CSI. A continuación, la carga de potencia para un CQI dado aceptable es una optimización entre el número de bits que pueden ser enviados por símbolo OFDM y el tipo de modulación que ha de utilizarse para cada modo.

Utilizando la energía del canal calculada para el modo propio i tal como se ha explicado anteriormente, se determina la velocidad binaria máxima que puede ser soportada por la condición del canal. Después, utilizando el anterior cálculo de separación de modos se determina cómo tiene que ser distribuida la velocidad binaria entre los dos pares de modos. La figura 4 es un diagrama de un ejemplo de carga de potencia y modulación adaptativa y mapeo de codificación entre dos pares de modos. En este ejemplo, la velocidad binaria que puede ser soportada es de 24 bits por símbolo OFDM para la subportadora en concreto. El menor orden de modulación que satisface la velocidad binaria se encuentra en la figura 4 tal como se indica mediante la flecha de trazos. En este ejemplo, los modos primero y segundo (primer par de modos acoplados) estarán utilizando 16 QAM y los modos tercero y cuarto (segundo par de modos acoplados) estarán utilizando 256 QAM.

Nótese que este mapeo se describe para un CQI que es aceptable y para una subportadora. En el caso de configuraciones MIMO alternativas, como son 2 \times 4, 2 \times 2, etc., es aplicable el mismo esquema de carga de potencia excepto en que se reduce a escala el número total de bits en las entradas de la tabla para representar la capacidad de transmisión, y la carga de potencia puede realizarse sobre un solo par de modos.

A continuación se explica un esquema de carga de potencia acorde con una segunda realización. Se clasifican los valores propios por subportadora (\lambda_{1}(k) > \lambda_{2}(k) > ... > \lambda_{n}T(k)) y se crean los haces propios (E^{1}, E^{2} ,... , E^{nT}) agrupando los valores propios de igual clasificación para todas las subportadoras, como sigue:

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para i = 1, 2,..., nT, donde K es el número de subportadoras, nT es el número de antenas de transmisión y \lambda_{i}(j) es el i-ésimo valor propio de la j-ésima subportadora. nT es un número par.

El promedio de los valores propios por haz propio se calcula como sigue:

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para i = 1, 2, ..., nT.

Los haces propios son emparejados para crear bloques de frecuencias espaciales Alamouti, como son {E^{1}, E^{2}}_{1}, {E^{3}, E^{4}}_{2}, ..., {E^{2i-1}, E^{2i}}_{i} ... {E^{nT-1}, E^{nT}}_{nT/2}. Sin embargo, si la SNR de un par es mayor que la SNR_{max}, entonces el segundo haz propio del par es sustituido por el haz propio con el siguiente promedio de valor propio inferior hasta que su SNR es menor o igual que SNR_{min}.

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donde \sigma_{n}^{2} es la varianza del ruido y SNR_{min} es la mínima SNR requerida para la velocidad máxima de transmisión de datos para una calidad de servicio requerida. Esta etapa se repite hasta que todos los haces propios están emparejados. La figura 5 muestra un ejemplo de emparejamiento de grupos de subportadoras para carga de potencia/bits.

Se determina una velocidad de transmisión de datos para cada par de haces propios mapeando la SNR de un par a la velocidad de transmisión de datos para una calidad dada. Las SNRs requeridas pueden ser ajustadas para todos los pares de haces propios con el objeto de compensar los errores de medición y hacer que sea constante la potencia transmitida total.

Un vector de ponderación por cada par de haces propios por subportadora puede calcularse como sigue:

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donde i es el i-ésimo par de haces propios, y j es la subportadora j-ésima.

De acuerdo con la tercera realización, que se añade a las realizaciones primera o segunda, se aplica otra carga de potencia a través de las subportadoras o del grupo de subportadoras para modos propios débiles. En otras palabras, en lugar de aplicar la carga de potencia a todos los modos propios ésta puede aplicarse solo a aquellos que son más débiles y por lo tanto pueden beneficiarse en mayor medida de la carga de potencia. En tal caso, aquellos modos propios que no son sometidos a carga de potencia pueden seguir teniendo codificación SFBC u otra o pueden tener individualmente configuraciones AMC diferentes, mientras que aquellos modos propios que son sometidos a carga de potencia comparten la misma configuración AMC por ejemplo. Asimismo, los modos propios del canal se ordenan siempre por potencia, del más fuerte al más débil. Emparejando modos propios de potencia similar se puede mejorar la carga de potencia del canal.

Un esquema de procesamiento espacial es configurable para cualquier número de configuraciones de antena de recepción y transmisión. En función del número de antenas en cada lado, se utiliza una combinación de opciones de SFBC y formación de haces propios. La siguiente tabla resume las diversas configuraciones soportadas y el estado del procesamiento espacial y la carga de potencia que es aplicable a cada escenario.

TABLA 1

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Si bien en las realizaciones preferidas las características y los elementos de la presente invención se describen en combinaciones concretas, cada característica o elemento puede ser utilizado en solitario sin las otras características y elementos de las realizaciones preferidas o en diversas combinaciones con o sin otras características y elementos de la presente invención.

Claims

1. Método para implementar la codificación de bloque de frecuencias espaciales, SFBC, para comunicación inalámbrica OFDM, comprendiendo el método

llevar a cabo una codificación de canal sobre un flujo de datos de entrada; y

multiplexar el flujo de datos codificado a por lo menos dos flujos de datos; caracterizado por:

obtener información del estado del canal, CSI;

calcular la energía del canal para cada uno de una serie de modos propios para la formación de haces propios de múltiple entrada múltiple salida, MIMO, siendo calculada la energía del canal en función de valores propios de matrices de canal para todas las subportadoras;

calcular relaciones señal/ruido e interferencia, SNIRs, para los modos propios en función de la energía del canal calculada;

agrupar modos propios en un orden de la energía del canal de los modos propios, de manera que la mitad de los modos propios con las energías de canal mayores están en un grupo, y la otra mitad con las energías de canal menores están en el otro;

calcular la separación de las SNIRs de cada mitad;

determinar una velocidad de transmisión de datos que puede ser soportada en función de la CSI;

distribuir velocidades binarias entre los modos propios en función de la separación de las SNIRs;

emparejar subportadoras y modos propios para la codificación SFBC;

llevar a cabo codificación SFBC sobre los pares de modos propios y subportadoras;

llevar a cabo la formación de haces propios en función de la CSI para distribuir haces propios a una pluralidad de antenas de transmisión; y

llevar a cabo transformada de Fourier inversa para convertir los flujos resultantes en frecuencia a datos en el dominio de tiempo para la transmisión.

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2. El método de la reivindicación 1, en el que las subportadoras se dividen en una serie de grupos de subportadoras.

3. El método de la reivindicación 2, en el que el ancho de banda del grupo de subportadoras es menor que el ancho de banda de coherencia de un canal.

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4. Aparato para implementar codificación de bloque de frecuencias espaciales, SFBC, para comunicación inalámbrica OFDM, comprendiendo el aparato:

un codificador (112) de canal configurado para llevar a cabo una codificación de canal sobre un flujo de datos de entrada; y

un multiplexor (114) configurado para multiplexar el flujo de datos codificado a como mínimo dos flujos de datos; caracterizado por:

una unidad (116) de carga de potencia configurada para calcular la energía del canal para cada uno de una serie de modos propios para la formación de haces propios de múltiple entrada múltiple salida, MIMO, siendo calculada la energía del canal en función de valores propios de matrices de canal para todas las subportadoras, calcular relaciones señal/ruido e interferencia, SNIRs, para los modos propios a partir de la energía del canal, agrupar los modos propios en un orden de la energía de canal de los modos propios, de manera que la mitad de los modos propios con las energías mayores están en un grupo y la otra mitad con las energías menores están en el otro, calcular la separación de las SNIRs de cada mitad, determinar la velocidad de transmisión de datos que puede ser soportada en función de la información de estado del canal, CSI, obtenida, distribuir velocidades binarias entre los modos propios en función de la separación de las SNIRs y emparejar subportadoras y modos propios para la codificación SFBC;

una serie de unidades (118) de codificación SFBC configuradas para realizar codificación SFBC sobre los flujos de datos para cada par de subportadoras;

una serie de dispositivos (122) de formación de haces propios configurados para llevar a cabo la formación de haces propios en función de la CSI para distribuir haces propios a una serie de antenas de transmisión, estando agrupados los modos propios en un orden de la energía de canal de los modos propios;

una serie de unidades (124) de transformada de Fourier inversa configuradas para llevar a cabo transformada de Fourier inversa con el objeto de convertir los flujos resultantes en frecuencia a datos en el dominio de tiempos para la transmisión; y

una serie de antenas.

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5. El aparato de la reivindicación 4, en el que las subportadoras están divididas en una serie de grupos de subportadoras.

6. El aparato de la reivindicación 5, en el que el ancho de banda del grupo de subportadoras es menor que el ancho de banda de coherencia de un canal.