ES2576728T3 - Método y aparato para transmitir señales de enlace ascendente utilizando múltiples antenas - Google Patents
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Abstract
Método para controlar un equipo de usuario, UE, para transmitir unas señales de enlace ascendente por medio de antenas múltiples, comprendiendo el método: mapear las señales de enlace ascendente respecto a un número predeterminado de capas; estando caracterizado el método por que presenta las etapas siguientes llevar a cabo un ensanchamiento por transformada discreta de Fourier, DFT, sobre cada una del número predeterminado de capas; precodificar cada una de las capas ensanchadas por DFT utilizando una matriz de precodificación específica seleccionada de entre un libro de códigos prealmacenado, en el que el libro de códigos prealmacenado comprende un primer conjunto de libros de códigos utilizados cuando el número de las antenas múltiples es 2 y un segundo conjunto de libros de códigos utilizados cuando el número de las antenas múltiples es 4, en el que el primer conjunto de libros de códigos consiste en un libro de códigos de rango 1 y un libro de códigos de rango 2, en el que el segundo conjunto de libros de códigos consiste en un libro de códigos de rango 1, un libro de códigos de rango 2, un libro de códigos de rango 3 y un libro de códigos de rango 4, en el que cada matriz de precodificación en el primer y el segundo conjuntos de libros de códigos está establecida de manera que cada una de las antenas múltiples transmite únicamente una capa del número predeterminado de capas; y transmitir las señales precodificadas a una estación base, BS, por medio de las antenas múltiples llevando a cabo un proceso predeterminado para construir un símbolo de acceso múltiple por división de frecuencia con portadora única, SC-FDMA, sobre las señales precodificadas.
Description
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DESCRIPCION
Metodo y aparato para transmitir senales de enlace ascendente utilizando multiples antenas Antecedentes de la invencion Campo de la invention
La presente invencion se refiere a un sistema de comunicaciones inalambricas para moviles, y mas particularmente un sistema de comunicaciones basado en un esquema de multiples entradas multiples salidas (MIMO).
Exposition de la tecnica relacionada
Tecnologfa MIMO es una abreviatura que se corresponde con tecnologfa de multiples entradas multiples salidas. La tecnologfa MIMO utiliza una pluralidad de antenas de transmision (Tx) y una pluralidad de antenas de reception (Rx) para mejorar la eficacia de transmision y recepcion (Tx/Rx) de datos. En otras palabras, la tecnologfa MIMO permite que un extremo de transmision o un extremo de recepcion de un sistema de comunicaciones inalambricas utilice multiples antenas (a lo que en adelante en la presente memoria se hara referencia como multiantena), de manera que se puede mejorar la capacidad o rendimiento. Por comodidad en la description, tambien puede considerarse que el termino "MIMO” es una tecnologfa multi-antena.
Con mayor detalle, la tecnologfa MIMO no depende de un unico trayecto de antena para recibir un mensaje total individual. Por el contrario, la tecnologfa MIMO recoge una pluralidad de fragmentos de datos recibidos por medio de varias antenas, fusiona los fragmentos de datos recogidos, y completa los datos totales. Como consecuencia, la tecnologfa MIMO puede aumentar la velocidad de transferencia de datos dentro de una region celular de un tamano predeterminado, o puede incrementar la cobertura del sistema al mismo tiempo que garantizando una velocidad especffica de transferencia de datos. En esta situation, la tecnologfa MIMO se puede aplicar ampliamente a terminales de comunicaciones para moviles, repetidores, o similares. La tecnologfa MIMO puede ampliar el alcance de las comunicaciones de datos, de manera que puede superar la cantidad limitada de datos de transmision (Tx) de los sistemas de comunicaciones para moviles.
La figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de comunicaciones MIMO general.
Haciendo referencia a la figura 1, el numero de antenas de transmision (Tx) en un transmisor es NT y el numero de antenas de recepcion (Rx) en un receptor es Nr. De esta manera, la capacidad teorica de transmision por canales del sistema de comunicaciones MIMO cuando tanto el transmisor como el receptor utilizan una pluralidad de antenas es mayor que la correspondiente a otro caso en el cual solamente el transmisor o el receptor utiliza varias antenas. La capacidad teorica de transmision por canales del sistema de comunicaciones MIMO aumenta de forma proporcional al numero de antenas. Por lo tanto, se incrementan considerablemente la velocidad de transferencia de datos y la eficiencia de las frecuencias. Siempre que la velocidad maxima de transferencia de datos alcanzada cuando se utiliza una unica antena se fije a R0, la velocidad de transferencia de datos alcanzada cuando se utilizan multiples antenas puede aumentar teoricamente en una magnitud predeterminada que se corresponde con la velocidad maxima de transferencia de datos (R0) multiplicada por un indice de aumento Ri. El indice de aumento (Ri) se puede representar con la siguiente ecuacion 1.
[Ecuacion 1]
Por ejemplo, siempre que un sistema MIMO utilice cuatro antenas de transmision (Tx) y cuatro antenas de recepcion (Rx), el sistema MIMO puede alcanzar teoricamente una alta velocidad de transferencia de datos la cual es cuatro veces mayor que la correspondiente de un sistema de una sola antena. Despues de que, a mediados de los 90, se demostrase el aumento teorico de capacidad antes mencionado del sistema MiMo, muchos desarrolladores comenzaron a llevar a cabo investigaciones intensivas en una variedad de tecnologias que pueden incrementar sustancialmente la velocidad de transferencia de datos utilizando el aumento de capacidad teorico. Algunas de las tecnologias mencionadas se han reflejado en una variedad de normas de comunicaciones inalambricas, por ejemplo, comunicaciones para moviles de tercera generation o LAN inalambrica de la siguiente generation, etcetera.
La tecnologfa MIMO mencionada anteriormente se puede clasificar en un esquema de diversidad espacial (denominado tambien esquema de Diversidad de Transmision) y un esquema de multiplexado espacial. El esquema de diversidad espacial hace que aumente la fiabilidad de la transmision utilizando simbolos que pasan por varios trayectos de canal. El esquema de multiplexado espacial transmite simultaneamente una pluralidad de simbolos de datos por medio de una pluralidad de antenas de transmision (Tx), de manera que incrementa la velocidad de transferencia de datos. Ademas, recientemente tambien se ha desarrollado la combination del esquema de
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diversidad espacial y del esquema de multiplexado espacial para alcanzar de manera adecuada ventajas exclusivas de los dos esquemas.
En asociacion con la tecnologfa MIMO, muchas empresas o desarrolladores han investigado de manera intensiva en una variedad de tecnologfas asociadas a la MIMO, por ejemplo, investigaciones en una teorfa de la informacion asociada a un calculo de la capacidad de comunicaciones MIMO bajo varios entornos de canales o multiples entornos de acceso, investigaciones en la medicion y el modelado de canales de radiofrecuencia (RF) del sistema MIMO, e investigaciones en una tecnologfa de procesado de senales de espacio-tiempo para aumentar la fiabilidad de la transmision y la velocidad de transferencia de datos.
En un sistema de evolucion a largo plazo del proyecto de asociacion de 3a generacion (LTE del 3GPP), el esquema MIMO antes mencionado se aplica a solamente la transmision de senales de enlace descendente del sistema LTE del 3GPP. La tecnologfa MIMO tambien se puede aplicar a la transmision de senales de enlace ascendente. En este caso, la estructura del transmisor se cambia para implementar la tecnologfa MIMO, de manera que pueden deteriorarse las caracterfsticas de la relacion potencia de pico/potencia media (PAPR) o de la metrica cubica (CM). Por lo tanto, existe la necesidad de una nueva tecnologfa con capacidad de aplicar eficazmente el esquema MIMO a la transmision de senales de enlace ascendente.
El documento R1-082496 (Texas Instruments: Proyecto del 3GPP “Uplink SU-MIMO for E-UTRA”; R1-082496 TI UL SU-MIMO, Proyecto de Asociacion de 3a Generacion (3GPP), Mobile Competence Center, vol. RAN WG1, 24 de junio de 2008, paginas 1 a 6, Sophia-Antipolis Cedex; Francia) se refiere a la tecnologfa MIMO de enlace ascendente y de un solo usuario (UL SU-MIMO). Se afrontan varios aspectos de la UL SU-MIMO en el contexto de una modernizacion inicial desde la LTE a la LTE avanzada. Como tal, es importante minimizar el impacto de normalizacion potencial con respecto al E-UTRA version 8. Resulta tambien beneficioso reutilizar los componentes de la DL SU-MIMO, siempre que proceda, y se prefiere la precodificacion basada en libros de codigo con respecto a la precodificacion no basada en libros de codigo.
El documento R1-071044 (Ericsson: Proyecto del 3GPP “Precoding Considerations in LTE MIMO Downlink”; R1-071044, Proyecto de Asociacion de 3a Generacion (3GPP), Mobile Competence Center, vol. RAN WG1, 6 de febrero de 2007, Sophia-Antipolis Cedex, Francia) se refiere a consideraciones de precodificacion en el enlace descendente del MIMO de LTE. Las tecnicas multi-antena pueden potenciar significativamente al rendimiento con respecto a metodos tradicionales de una sola antena. En el 3GPP, se ha concluido que dichas tecnicas son necesarias en el enlace descendente del LTE para alcanzar los requisitos de rendimiento. La precodificacion dependiente de los canales es una tecnica multi-antena que mejora el rendimiento multiplicando la senal vectorial portadora de informacion por una matriz que ajusta las fases y amplitudes de la senal, de manera que la senal encaja mejor en la materializacion presente de los canales. De acuerdo con este documento, cada rango de transmision y modo MIMO (SU-MIMO o MU-MIMO) deberfa tener un libro de codigos optimizado por separado. Lo que constituye un libro de codigos de precodificacion adecuado lo determinan varios factores incluyendo las capacidades del UE y del Nodo B (por ejemplo, configuracion de antenas y maximo rango de transmision soportado). Esto crea una necesidad de libros de codigo especfficos de la capacidad del UE y del Nodo B.
Sumario de la invencion
Por lo tanto, la presente invencion se refiere a un metodo y un aparato para transmitir senales de enlace ascendente por medio de multiples antenas, que superan sustancialmente uno o mas problemas debidos a las limitaciones y desventajas de la tecnica relacionada.
Un objetivo de la presente invencion es proporcionar una tecnologfa para llevar a cabo de manera eficaz una transmision de senales de enlace ascendente de acuerdo con un esquema MIMO.
Se expondran ventajas, objetivos, y caracterfsticas adicionales de la invencion parcialmente en la descripcion proporcionada a continuacion, y en parte los mismos resultaran evidentes para el experto en la materia a partir de la siguiente descripcion o se pueden asimilar poniendo en practica de la invencion. Los objetivos y otras ventajas de la invencion se pueden materializar y lograr por medio de la estructura senalada particularmente en la descripcion redactada y sus reivindicaciones, asf como los dibujos adjuntos.
Para alcanzar estos objetivos y otras ventajas y de acuerdo con la finalidad de la invencion, segun se materializa y se describe ampliamente en la presente memoria, un metodo para posibilitar que un equipo de usuario (UE) transmita senales de enlace ascendente por medio de multiples antenas incluye mapear ("mapping") las senales de enlace ascendente con un numero predeterminado de capas, llevar a cabo un ensanchamiento por transformada discreta de Fourier (DFT) sobre cada una del numero predeterminado de senales de capa, precodificar las senales de capa ensanchadas por DFT seleccionando una matriz de precodificacion especffica establecida, de tal manera que se transmite una senal de capa a cada una de las multiples antenas de entre un libro de codigos prealmacenado, y llevar a cabo un proceso predeterminado para construir un sfmbolo de acceso multiple por division de frecuencia con portadora unica (SC-FDMA) sobre las senales precodificadas, y transmitir las senales procesadas a una estacion base (BS) por medio de las multiples antenas.
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La matriz de precodificacion especffica puede ser una matriz de precodificacion establecida de tal manera que las multiples antenas tengan una potencia de transmision uniforme entre ellas. La matriz de precodificacion especffica puede ser una matriz de precodificacion establecida de tal manera que el numero predeterminado de capas tenga una potencia de transmision uniforme entre ellas.
La forma de realizacion de la invencion se refiere a un metodo segun se reivindica en la reivindicacion 1 y a un aparato correspondiente segun se reivindica en la reivindicacion 14. Otras referencias a “formas de realizacion” deben apreciarse como ejemplos que son utiles para entender la invencion.
El libro de codigos puede incluir una matriz de codificacion de un primer tipo, en donde la matriz de codificacion del
1 o'
X 0 0 1
primer tipo se puede configurar en forma de
0 'j , como una matriz de precodificacion de rango 2 utilizada cuando
el numero de las multiples antenas es 4 y el rango se fija a 2, y puede cumplir la condicion de
La matriz de precodificacion de rango 2 puede incluir ademas una matriz de precodificacion generada cuando se cambian posiciones de filas individuales de la matriz de precodificacion del primer tipo.
La matriz de precodificacion de rango 2 puede incluir ademas una matriz de precodificacion de segundo tipo
] O'
configurada en forma de -u 'J, y una matriz de precodificacion de un tercer tipo configurada en forma de donde filas individuales de la matriz de precodificacion pueden corresponderse respectivamente con cuatro antenas de las multiples antenas, y columnas individuales pueden corresponderse respectivamente con capas.
La matriz de precodificacion de rango 2 puede incluir ademas una matriz de precodificacion generada cuando se cambian posiciones de columnas individuales de la matriz de precodificacion del primer tipo.
El libro de codigos puede incluir una matriz de precodificacion de primer tipo, en donde la matriz de precodificacion de primer tipo, que actua como matriz de precodificacion de rango 3 utilizada cuando el numero de las multiples
antenas es 4 y el rango se fija a 3,
esta configurada en forma de L
J, y cumple la condicion de
X €.................... .. ...
La matriz de precodificacion de rango 3 puede incluir ademas una matriz de precodificacion generada cuando se cambian posiciones de filas individuales de la matriz de precodificacion del primer tipo. La matriz de precodificacion de rango 3 puede incluir ademas una matriz de precodificacion generada cuando se cambian posiciones de columnas individuales de la matriz de precodificacion del primer tipo. Es decir, el libro de codigos puede incluir una matriz de precodificacion configurada para mapear alternativamente una primera capa con una primera y una segunda antenas y una segunda y una tercera capas con una tercera y una cuarta antenas, respectivamente, como la matriz de precodificacion utilizada para el caso en el que el numero de antenas es 4 y el rango es 3.
Cuando el numero de antenas es 4, el rango 3, y el numero de palabras de codigo es 2, se mapea una de las palabras de codigo con una unica capa, y se mapea la otra palabra de codigo con dos capas. La matriz de precodificacion se puede configurar de manera que la potencia de transmision total desde la perspectiva de la capa puede ser diferente con el fin de imponer una potencia de transmision uniforme entre multiples antenas. En un caso de este tipo, se mapea la columna de la matriz de precodificacion que tiene la mayor potencia de transmision efectiva, con la capa de la cual se ha mapeado solamente con una unica palabra de codigo. Asf, en el caso de la
matriz de precodificacion en forma de u - , se mapea la primera columna con la capa de la cual se ha
mapeado solamente con una unica palabra de codigo, y se mapea la segunda y la tercera columnas con capas de las cuales se ha mapeado con la otra palabra de codigo.
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El libro de codigos puede incluir un numero diferente de matrices de precodificacion para cada rango.
Cada una de las senales de enlace ascendente se puede introducir en unidades de una palabra de codigo, y la etapa de mapeado de las senales de enlace ascendente con el numero predeterminado de capas puede cambiar periodicamente una capa de la cual se ha mapeado con una palabra de codigo especffica a otra capa. Un ejemplo de esta periodicidad puede ser 1 sfmbolo de SC-FDMA.
En otro aspecto de la presente invencion, un equipo de usuario (UE) para transmitir senales de enlace ascendente por medio de multiples antenas incluye multiples antenas para transmitir y recibir senales, una memoria para almacenar un libro de codigos que tiene una matriz de precodificacion establecida de tal manera que se transmite una senal de capa a las multiples antenas, y un procesador conectado a las multiples antenas y a la memoria para procesar la transmision de las senales de enlace ascendente. El procesador incluye un mapeador de capas para mapear las senales de enlace ascendente con un numero predeterminado de capas correspondientes a un rango especffico, un modulo de transformada discreta de Fourier (DFT) para llevar a cabo un ensanchamiento por DFT sobre cada una del numero predeterminado de senales de capa, un precodificador para precodificar cada una de las senales de capa ensanchadas por DFT, recibidas desde el modulo de DFT, seleccionando una matriz de precodificacion especffica establecida de tal manera que se transmite una senal de capa a cada una de las multiples antenas de entre un libro de codigos almacenado en la memoria, y un modulo de transmision para llevar a cabo un proceso predeterminado con el fin de construir un sfmbolo de acceso multiple por division de frecuencia con portadora unica (SC-FDMA) sobre las senales precodificadas, y transmitir las senales procesadas a una estacion base (BS) por medio de las multiples antenas.
En este caso, la memoria puede almacenar el libro de codigos. El procesador puede llevar a cabo el cambio de antena y/o el cambio de capa o bien de una manera diferente con respecto a la precodificacion de un precodificador o bien a traves de permutacion de filas y/o permutacion de columnas de una matriz de precodificacion.
Debe apreciarse que tanto la anterior descripcion general como la siguiente descripcion detallada de la presente invencion son ilustrativas y explicativas, y estan destinadas a proporcionar una explicacion con mayor detalle de la invencion segun se reivindica.
Breve descripcion de los dibujos
Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una mejor comprension de la invencion y se incorporan a la presente solicitud y forman parte de la misma, ilustran forma(s) de realizacion de la invencion y, junto con la descripcion, sirven para explicar los principios de la invencion. En los dibujos:
la figura 1 es un diagrama conceptual que ilustra un sistema de comunicaciones MIMO general.
Las figuras 2 y 3 ilustran una estructura general de un transmisor basado en una tecnologfa MIMO.
La figura 4 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para precodificar informacion de cada capa y
transmitir la informacion precodificada por medio de una antena.
La figura 5 es un diagrama conceptual que ilustra un esquema de SC-FDMA general.
La figura 6 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para mapear una palabra de codigo con varias capas.
La figura 7 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para llevar a cabo una DFT sobre cada capa
despues de llevar a cabo el mapeado de palabra de codigo-a-capa (es decir, mapeado de palabra de codigo-
capa), con el fin de evitar que se incremente el valor de CM para cada antena.
La figura 8 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para llevar a cabo una permutacion sobre la posicion de una fila o columna de una matriz de precodificacion.
La figura 9 es un diagrama conceptual que ilustra una distancia cordal.
La figura 10 es un diagrama de bloques que ilustra una estacion base (BS) general y un equipo de usuario (UE) general.
Las figuras 11 y 12 ilustran un esquema de SC-FDMA para transmitir una senal de enlace ascendente en un sistema LTE del 3GPP y un esquema de OFDMA para transmitir una senal de enlace descendente en el sistema LTE del 3GPP.
La figura 13 es un diagrama de bloques que ilustra un procesador para posibilitar que una estacion base (BS)
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transmita una senal de enlace descendente utilizando un esquema MIMO en un sistema LTE del 3GPP.
La figura 14 ilustra un procesador de un UE de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion. Descripcion detallada de la invencion
A continuacion se hace referencia con mayor detalle a las formas de realizacion preferidas de la presente invencion, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos adjuntos. Siempre que sea posible, se usaran los mismos numeros de referencia en todos los dibujos para remitir a las partes iguales o equivalentes.
La descripcion detallada, la cual se ofrecera a continuacion haciendo referencia a los dibujos adjuntos, esta destinada a explicar formas de realizacion ejemplificativas de la presente invencion, mas que a mostrar las unicas formas de realizacion que se pueden implementar de acuerdo con la presente invencion. La siguiente descripcion detallada incluye detalles especfficos con el fin de proporcionar una comprension minuciosa de la presente invencion. No obstante, resultara evidente para aquellos versados en la materia que la presente invencion se puede llevar a la practica sin dichos detalles especfficos. Por ejemplo, la siguiente descripcion se ofrecera centrandose en terminos especfficos, aunque la presente invencion no se limita a los mismos y pueden utilizarse cualesquiera otros terminos para representar los mismos significados. Ademas, siempre que sea posible, se utilizaran los mismos numeros de referencia en la totalidad de los dibujos para remitir a partes iguales o equivalentes.
La relacion potencia de pico/potencia media (PAPR) es un parametro que indica caracterfsticas de una forma de onda. La PAPR es un valor especffico que se obtiene cuando la amplitud de pico de la forma de onda se divide por un valor de rafz cuadratica media (RMS), promediado en el tiempo, de la forma de onda. La PAPR es un valor adimensional. En general, la PAPR de una senal portadora unica es mejor que la de una senal multiportadora.
Un esquema de LTE avanzada puede implementar la tecnologfa MIMO utilizando el acceso multiple por division de frecuencia con portadora unica (SC-FDMA) para mantener una propiedad de CM superior. Cuando se usa la precodificacion general, una senal que incluye informacion correspondiente a varias capas se multiplexa y transmite por medio de una unica antena, de manera que la senal transmitida por medio de esta antena puede considerarse como un tipo de senal multi-portadora. La PAPR esta asociada a un intervalo dinamico que debe ser soportado por el amplificador de potencia de un transmisor, y un valor de CM es otro valor con capacidad de ser utilizado como sustituto de la PAPR.
La figura 2 muestra una estructura general de un transmisor basado en una tecnologfa MIMO.
En la figura 2, se mapean una o mas palabras de codigo con una pluralidad de capas. En este caso, se mapea informacion de mapeado con cada antena ffsica por medio de un proceso de precodificacion, y a continuacion la misma se transmite por medio de cada antena ffsica.
La figura 3 es un diagrama de bloques detallado que ilustra el transmisor basado en MIMO, que se muestra en la figura 2.
La expresion “palabra de codigo” indica que se adjuntan bits de comprobacion de redundancia cfclica (CRC) a informacion de datos, y a continuacion los mismos se codifican a traves de un metodo de codificacion especffico. Existe una variedad de metodos de codificacion, por ejemplo, un turbo codigo, un codigo de convolucion con tail biting, y similares. Se mapea cada palabra de codigo con una o mas capas (es decir, una o mas capas virtuales), y el numero total de capas con las que se ha mapeado es igual al valor de rango. En otras palabras, si el rango de transmision es 3, el numero total de capas de transmision se fija tambien a 3. La informacion mapeada con cada capa se precodifica. En este caso, mapea, con una capa ffsica a traves de un proceso de precodificacion, una informacion de datos mapeada con cada capa (donde el termino “capa” significa una capa virtual en la medida en la que designa especialmente una capa ffsica). Se transmite informacion a cada antena por medio de cada capa ffsica. Considerando que en la figura 3 no se muestra ninguna explicacion especificada, la precodificacion se lleva a cabo en el dominio de la frecuencia, y se utiliza un esquema de transmision de informacion OFDM para informacion de la cual se ha mapeado con la capa ffsica. Se mapea la informacion mapeada con la capa ffsica, con un dominio de frecuencia especffico, y a continuacion la misma se procesa por IFFT. Despues de esto, el resultado de la IFFT se adjunta a un prefijo cfclico (CP). A continuacion, se transmite informacion a cada antena por medio de una cadena de radiofrecuencia (RF).
El proceso de precodificacion se puede llevar a cabo por multiplicacion matricial. En cada una de las matrices, el numero de fila es igual al numero de capas ffsicas (es decir, el numero de antenas), y el numero de columnas es igual al valor de rango. El valor de rango es igual al numero de capas, de manera que el numero de columnas es igual al numero de capas. En referencia a la siguiente ecuacion 2, la informacion mapeada con una capa (es decir, una capa virtual) es xi y x2, cada elemento py de una matriz de (4 x 2) es un peso utilizado para la precodificacion. yi, y2, y3 e y4 son informacion mapeada con capas ffsicas, y se transmiten por medio de antenas respectivas utilizando esquemas de transmision OFDM individuales.
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En la siguiente description, en adelante a la capa virtual se le hara referencia como capa siempre que dicho uso no conduzca a confusion. En adelante en la presente memoria, se considerara que una operation para mapear una senal de capa virtual con una capa fisica es una operacion para mapear directamente una capa respecto a una antena.
El metodo de precodificacion se puede clasificar principalmente en dos metodos, es decir, un metodo de precodificacion de banda ancha y un metodo de precodificacion por subbandas.
El metodo de precodificacion de banda ancha es el siguiente. De acuerdo con el metodo de precodificacion de banda ancha, cuando se lleva a cabo la precodificacion en el dominio de la frecuencia, se aplica la misma matriz de precodificacion a toda la information transmitida al dominio de la frecuencia.
La figura 4 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para precodificar informacion de cada capa y transmitir la informacion precodificada, por medio de una antena.
Haciendo referencia a la figura 4, puede percibirse que se precodifica informacion correspondiente a una pluralidad de capas mientras la misma se clasifica de acuerdo con subportadoras de cada dominio de la frecuencia, y la informacion precodificada se transmite por medio de cada antena. Todas las matrices de precodificacion “P” destinadas a usarse en el metodo de precodificacion de banda ancha son iguales entre si.
El metodo de precodificacion por subbandas se proporciona mediante la ampliation del metodo de precodificacion de banda ancha. El metodo de precodificacion por subbandas aplica una variedad de matrices de precodificacion a cada subportadora sin aplicar la misma matriz de precodificacion a todas las subportadoras. En otras palabras, de acuerdo con el metodo de precodificacion por subbandas, se utiliza una matriz de precodificacion “P” en una subportadora especifica, y se utiliza otra matriz de precodificacion “M” en las subportadoras restantes que no son la subportadora especifica. En este caso, los valores de elementos de la matriz de precodificacion “P” son diferentes con respecto a aquellos de la otra matriz de precodificacion “M”.
La transmision de senales de enlace ascendente es relativamente sensible a las propiedades de la PAPR o CM en comparacion con la transmision de senales de enlace descendente. El incremento de costes de filtros provocado por el incremento de las propiedades de PAPR o CM puede generar problemas mas importantes en un equipo de usuario (UE). Asi, para la transmision de senales de enlace ascendente se utiliza el esquema SC-FDMA.
La figura 5 es un diagrama conceptual que ilustra un esquema SC-FDMA general.
Tal como se muestra en la figura 5, se considera que el esquema OFDMA y el esquema SC-FDMA son identicos entre si, ya que convierten una senal en serie en senales en paralelo, mapean las senales en paralelo con subportadoras, llevan a cabo un proceso de IDFT o IFFT sobre las senales mapeadas, convierten en una senal en serie las senales procesadas por IDFT o IFFT, adjuntan un prefijo ticlico (CP) a la senal en serie resultante, y transmiten la senal resultante con CP por medio de un modulo de radiofrecuencia (RF). No obstante, por contraposition al esquema OFDM, el esquema SC-FDMA convierte senales en paralelo en una senal en serie, y lleva a cabo un ensanchamiento por DFT sobre la senal en serie, de manera que reduce la influencia de un proceso sucesivo de IDFT o IFFT y mantiene una caracteristica de senal unica de mas de un nivel predeterminado.
Al mismo tiempo, el motivo por el que el valor de CM se deteriora cuando se aplica un esquema MIMO a la transmision de senales de enlace ascendente es el siguiente. Si una pluralidad de senales de una sola portadora, que tienen cada una de ellas buenas propiedades de CM, se solapan simultaneamente entre si, las senales solapadas pueden presentar propiedades de CM deficientes. Por lo tanto, si el sistema de SC-FDMA multiplexa informacion de salida de varias capas utilizando un numero minimo de senales de una sola portadora o una senal de una sola portadora sobre una unica antena fisica, puede generarse una senal de transmision que tiene una buena CM.
Antes de precodificar la informacion que se va a transmitir puede llevarse a cabo un proceso de mapeado de palabras de codigo-capas. Puesto que el esquema SC-FDMA se utiliza generalmente para el modo de transmision uno (1Tx), el numero de capas es 1. No obstante, si el esquema SC-FDMA soporta un esquema MIMO, el numero de capas es diverso, y puede mapearse una palabra de codigo compuesta por un unico bloque de transporte con
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una pluralidad de capas.
La figura 6 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para mapear una palabra de codigo con varias capas.
Haciendo referencia a la figura 6, si el mapeado de palabras de codigo-capas se lleva a cabo despues de que se realice un proceso de DFT para el esquema SC-FdMa, puede aumentar el valor de CM. Es decir, debido a que la serial de salida del bloque de DFT es sometida a otros procesos antes de entrar en un modulo de IFFT, es decir, debido a que la senal de salida del bloque de DFT se divide en dos capas, el valor de CM puede aumentar.
La figura 7 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para llevar a cabo la DFT sobre cada capa despues de realizar el mapeado de palabras de codigo-a-capas (es decir, mapeado de palabras de codigos-capas), con el fin de evitar que aumente el valor de CM para cada antena.
Por lo tanto, si el numero de bloques de DFT varfa mientras se clasifican de acuerdo con numeros de capas sobre la base de un valor de rango, puede mantenerse un valor de CM bajo. Es decir, la senal de salida del bloque de DFT se introduce directamente en el bloque de IFFT sin pasar a traves de otros procesos, de manera que puede mantenerse un valor de CM bajo. En el caso de una implementacion concreta, una pluralidad de capas puede compartir un unico bloque de DFT.
Si se transmite una pluralidad de senales de capa por medio de una unica antena aplicando el esquema MIMO a la transmision de senales de enlace ascendente, puede deteriorarse la PAPR o una propiedad de CM. Para superar el problema mencionado anteriormente, las siguientes formas de realizacion de la presente invencion describiran un metodo para disenar un libro de codigos sobre la base de una matriz de precodificacion por la cual se transmite solamente una senal de capa por medio de una unica antena.
Para facilitar la descripcion y entender mejor la presente invencion, en un sistema de transmision, se supone que el conjunto de senales transferido a un bloque de precodificacion se fija a “x”, y el conjunto de senales precodificadas se fija a “y”. En este caso, si la matriz de precodificacion es “P”, se obtiene la siguiente ecuacion 3.
[Ecuacion 3]
Y = P • x
En la ecuacion 3, la dimension de “P” es Nt x Nl, la dimension de “x” es Nl x 1, la dimension de “y” es Nt x 1. En este caso, Nt es el numero de antenas, y Nl es el numero de capas.
En la siguiente descripcion, en el capftulo (I) se describira en primer lugar el fundamento de diseno de un libro de codigos que puede aplicarse a la transmision de senales de enlace ascendente utilizando un esquema MIMO por parte de un UE, y en el capftulo (II) se describira a continuacion un formato detallado de libro de codigos.
I. Fundamento del diseno de libro de codigos
<Libro de codigos 2Tx>
En adelante se describe una variedad de formas de realizacion de acuerdo con la estructura de una matriz de precodificacion contenida en un libro de codigos utilizado en un modo 2Tx.
El metodo segun formas de realizacion de la presente invencion incluye: generar una pluralidad de flujos continuos mapeando una palabra de codigo con una pluralidad de capas; y precodificar los flujos continuos generados, mapear los flujos continuos precodificados con una pluralidad de antenas, y transmitir por medio de las antenas cuyo resultado se ha mapeado. En este caso, el libro de codigos se puede configurar de la manera siguiente. La matriz de precodificacion utilizada en el rango 1 y la otra matriz de precodificacion utilizada en el rango 2 se describiran de diferentes maneras.
Matriz de precodificacion 2Tx - Rango 1
En el caso del 2Tx - Rango 1, la ecuacion 3 puede reescribirse en forma de la siguiente ecuacion 4 de acuerdo con formas de realizacion de la presente invencion.
[Ecuacion 4]
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En general, si se considera que se utiliza un esquema de precodificacion de banda ancha, un valor constante especffico se multiplica por una senal de cada capa de acuerdo con un esquema de precodificacion de rango 1, los valores de PAPR y de CM de una senal transmitida por medio de cada antena en el modo 2Tx son iguales a los correspondientes en el modo 1Tx. Asf, cuando se utiliza la precodificacion de banda ancha, PAPR y CM no se ven afectados por los valores de una matriz de precodificacion 2Tx - Rango 1.
La precodificacion es un metodo para cambiar un canal con el fin de obtener un efecto constructivo entre senales transferidas por medio de cada canal. Asf, se mejora el rendimiento de transmision de cada senal. Por consiguiente, "a” que indica un primer elemento de la matriz de precodificacion P ilustrada en la ecuacion 4 se fija a "1”, y un segundo elemento “b” de la matriz de precodificacion P se puede fijar a un valor arbitrario. Las senales transferidas por medio de antenas respectivas tienen la misma potencia, de manera que todos los amplificadores de potencia contenidos en cada antena se pueden usar al maximo. Con este fin, el segundo elemento antes mencionado “b” puede ser un numero complejo que tiene un valor absoluto de 1. En otras palabras, la P mostrada en la ecuacion 4
se puede representar por
Existe una limitacion en el numero de matrices de precodificacion contenidas en un libro de codigos utilizado para la precodificacion, ya que tanto el extremo de transmision como el extremo de reception deben tener un libro de codigos, y la information sobre una matriz de precodificacion predeterminada se comunica entre el extremo de transmision y el extremo de recepcion. Como consecuencia, el extremo de transmision y el extremo de recepcion deben utilizar un numero limitado de matrices de precodificacion. Para esta operation, como cada elemento de la matriz de precodificacion puede utilizarse un numero complejo que tiene un valor absoluto de 1 y una fase correspondiente a una cualquiera de +0 °, +45 °, +90 °, +135 °, +180 °, -135 °, -90 0 y -45 °. Es decir, en la expresion
antes mencionada
representar por
„ [ ft n 5n fai 7/rl
0e<O. —,—, n,—,—, —} l 4 2 4 4 4 4 J
. En otras palabras, P se puede
Matriz de precodificacion 2Tx - Rango 2
En el caso de un 2Tx - Rango 2, la ecuacion 3 se puede reescribir como la siguiente ecuacion 5.
[Ecuacion 5]
"PuV+PuV
.PllXl + Pt3X2_
En la ecuacion 5, la senal yk transferida por medio de cada antena esta compuesta por una combination de varias senales de entrada xi de manera que el valor de CM puede aumentar.
En este caso, si cada uno de p12 y p21 se fija a cero “0” o si cada uno de pn y p22 se fija a cero “0”, solamente puede transmitirse una senal por medio de cada antena. Asf, si se supone que se considera que el valor de CM de una senal xi es bueno, el valor de CM de la senal precodificada tambien se convierte en bueno. En relation con la figura 7, en el caso en el que se mapea una palabra de codigo con cada capa, se aplica un ensanchamiento por DFT a la senal resultante de la cual se ha mapeado con cada capa, y se lleva a cabo un proceso de precodificacion para permitir que cada antena transmita solamente una senal de capa, pudiendose obtener el mismo efecto que en un proceso de IDFT o IFFT que se lleva a cabo en cuanto se realizo un proceso de DFT, y pudiendose mantener la propiedad de PAPR o CM en un estado bueno. En adelante se explica en la siguiente exposition una description detallada de lo mencionado anteriormente.
En este caso, si cada uno de p12 y p21 es cero “0”, una senal correspondiente a cada capa se transmite por medio de cada antena despues de multiplicarse por un valor complejo constante. Como consecuencia, aunque el valor complejo constante mencionado anteriormente se fije a 1, el rendimiento no es afectado por este valor complejo constante de 1.
Por lo tanto, la ecuacion 5 puede representarse por la siguiente ecuacion 6.
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P x
P n 0
- 0
- 1---- >r i___ H X 1___
- 1
- i---- X i__ —1 « X __1
<Libro de codigos 4Tx>
En adelante se describira una variedad de formas de realization de acuerdo con la estructura de una matriz de precodificacion contenida en un libro de codigos utilizada en un modo 4Tx.
El metodo segun formas de realizacion de la presente invention incluye: generar una pluralidad de flujos continuos mapeando una palabra de codigo con una pluralidad de capas; y precodificar los flujos continuos generados, mapear los flujos continuos precodificados respecto a una pluralidad de antenas, y transmitir por medio de las antenas el resultado del cual se ha mapeado. En este caso, el libro de codigos se puede configurar de la manera siguiente. Las matrices de precodificacion utilizadas respectivamente en el rango 1, el rango 2, el rango 3 y el rango 4 se describiran de formas diferentes.
Matriz de precodificacion 4Tx - Rango 1
En el caso de 4Tx - Rango 1, la ecuacion 3 se puede reescribir como la siguiente ecuacion 7. [Ecuacion 7]
- /l
- a oxt
- b r i bx{
- = P ■ X —
- >3
- c CX!
- _ y 4 _
- d. _dx L
En caso de utilizar el esquema de precodificacion de banda ancha de la misma manera que en el libro de codigos 2Tx - Rango 1, la CM de una senal transmitida por medio de cada antena mediante un proceso de precodificacion 4Tx - Rango 1 es igual a la CM de una senal utilizada en el modo 1Tx. Asl, a dicha CM puede aplicarse libremente todo tipo de matrices de precodificacion sin ningun problema.
Matriz de precodificacion 4Tx - Rango 2
En el caso del 4Tx - Rango 2, la ecuacion 3 puede reescribirse como la siguiente ecuacion 8.
[Ecuacion 8]
y ~
- yi
- Pll P.11 Pn*\ “*■ Pu*2
- &
- = Px = P31 P22 *1 — . P.21*1 P22 *2
- h-
- Pll Pm _JCa _ P3i*i + Pm* i
- _
- _p« Pw_ :Pm^+Pa2^2_
En un libro de codigos 4Tx - Rango 2, de una manera similar a la del libro de codigos 2Tx - Rango 2, un elemento especlfico de una matriz de precodificacion se fija a cero "0”, de manera que se minimiza el solapamiento de senales transmitidas por medio de antenas respectivas y por lo tanto CM puede mantenerse a un nivel bajo.
En la ecuacion 8, si se considera que pk1 o pk2 en una senal (pk1x1 + pk2x2) transmitida por medio de cada antena se fija a cero "0”, la senal transmitida por medio de cada antena se hace igual a una senal transmitida desde una capa unica, y por lo tanto la CM de la senal transmitida por medio de cada antena puede mantenerse a un nivel bajo.
En una forma de realizacion de la presente invencion, la "P” incluida en la ecuacion 8 puede representarse por
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0
Pn
Pn J
. La
ecuacion
8 puede reescribirse como la siguiente ecuacion 9.
[Ecuacion 9]
P u*i Fnxi Pn*j Pn*,.
En referencia a la ecuacion 9, se mapea solamente una capa con una senal transmitida por medio de cada antena. Desde el punto de vista de una capa unica, se considera que la precodificacion 2Tx - Rango 1 se aplica a informacion transmitida por medio de esta capa unica. Por tanto, la matriz de precodificacion 4Tx - Rango 2 se puede configurar utilizando una matriz de precodificacion 2Tx - Rango 2. En otras palabras, la matriz de precodificacion 4Tx - Rango 2 puede ser una matriz por bloques de la matriz de precodificacion 2Tx - Rango 1.
Por ejemplo, “P” de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion se puede representar mediante la ecuacion 10.
[Ecuacion 10]
Dicha matriz de precodificacion 2Tx-Rango1 se usa para un metodo destinado a transmitir informacion aplicando dos antenas a una unica senal de capa. No obstante, si se supone que se dispone de 4 antenas ffsicas, el rendimiento de las comunicaciones se puede variar en funcion de que combinacion compuesta por dos antenas se utilice para la transmision de datos. En este caso, la combinacion seleccionada de antenas se puede cambiar de acuerdo con el valor de la matriz de precodificacion P.
Por ejemplo, segun una forma de realizacion de la presente invencion, la matriz de precodificacion P se puede configurar en varios formatos. Los respectivos formatos pueden indicar diferentes combinaciones de antenas.
[Ecuacion 11]
Pe
1
X
0
0
0
0
1 '
Y
1
0
X
0
0
1
0 ’ 7
1
0
0
X
0
1
Y
0
En la ecuacion 11, si como matriz de precodificacion P se selecciona un valor apropiado, puede potenciarse la mejora del rendimiento debida a la precodificacion. Si la matriz de precodificacion se configura tal como se ha descrito anteriormente, una senal correspondiente a cada capa utiliza dos antenas entre un total de cuatro antenas, los rendimientos de estimacion de canales entre las capas respectivas llegan a ser similares entre si, y el valor de CM para cada antena puede minimizarse.
En general, aunque se multiplique un valor constante por un vector columna especffico de una matriz de precodificacion arbitraria, las caracterfsticas de la matriz de precodificacion no varfan. Por lo tanto, aunque se multiplique un valor constante por una columna especffica de la matriz de precodificacion mencionada anteriormente, las caracterfsticas de la matriz de precodificacion no varfan. Como consecuencia, la operacion mencionada anteriormente, para multiplicar un valor constante por un vector columna especffico de la matriz de precodificacion no se desvfa con respecto al alcance de la presente invencion.
Adicionalmente, si un factor de escala predeterminado se multiplica por la matriz de precodificacion mostrada en la ecuacion 11, el resultado multiplicado se puede representar por la siguiente ecuacion 12.
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En el caso del 4Tx - Rango 3, la ecuacion 3 puede reescribirse en forma de la siguiente ecuacion 13. [Ecuacion 13]
- y.
- Pi i P12 Pa x
- y.
- = p-* = Pi 1 Pn Pu Xa
- y»
- Pi\. Pn Pn
- X,
- _y._
- .P*i P*i Pa.
P»* i + Pnxi + Pu*3 Pi.*.+ P»*3+Pa*. Pl.*l +P>1*3 +P.3*1 ,P..*i + Po*i +Po*>
En una matriz de precodificacion 4Tx - Rango 3 de una manera similar a la de la matriz de precodificacion 4Tx - Rango 2, un elemento especffico de una matriz de precodificacion se fija a cero “0”, de manera que se minimiza el solapamiento de senales transmitidas por medio de antenas respectivas y por lo tanto CM se puede mantener a un valor bajo.
En la ecuacion 13, si se considera que pk1, pk2 o pk3 en una senal (pk1X1 + pk2X2 + pk3X3) transmitida por medio de cada antena se fija a cero “0”, la CM de la senal transmitida por medio de cada antena puede mantenerse a un valor bajo.
En una forma de realizacion de la presente invencion, la “P” incluida en la ecuacion 12 puede representarse por
P» 0 0
o Pa 0
0 0 p„
.Pi i Pm Pm
La ecuacion 13 puede reescribirse en forma de la siguiente ecuacion 14.
[Ecuacion 14]
y =
- Pu 0 0 Pux»
- y,
- II y * H 0 Pa 0 x, m Pa* J
- y.
- 0 0 Pn xt. Pn* 1
- .y*.
- Pi 1 Pa Pa P« 1*1 +P«j*j +P«j*j_
En el rango 3, el numero de capas a transmitir es 3, y el numero de antenas ffsicas es 4. En este caso, puede mapearse independientemente cada una de las tres antenas respecto a una unica capa. En la presente memoria puede mapearse solamente una senal de una capa unica respecto a la antena restante, o pueden mapearse senales de por lo menos dos capas con la antena restante. Si se mapea solamente una senal de una capa unica especffica con la antena restante, la CM de la senal transmitida por medio de esta antena puede presentar buenas caracterfsticas, pero el rendimiento de las comunicaciones de la capa unica especffica puede ser diferente con respecto al de otra capa. Por ejemplo, en el caso en el que se mapea informacion de una primera capa (Capa 1) con una primera antena (Antena 1) y con una cuarta antena (Antena 4), se mapea informacion de una segunda capa (Capa 2) con una segunda antena (Antena 2), y se mapea informacion de una tercera capa (Capa 3) con una tercera antena (Antena 3), el rendimiento de comunicaciones de la informacion de la Capa 1 puede ser diferente con respecto al de o bien la Capa 2 o bien la Capa 3.
En una forma de realizacion de la presente invencion, para minimizar un valor de CM para cada antena en el proceso de precodificacion, la matriz de precodificacion P puede tener uno cualquiera de los valores de P1, P2, y P3 mostrados en la siguiente ecuacion 15.
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donde,
x.y.z*
) -I-J _ , -1__
l~jr’ j t,
*4
En caso de utilizar las matrices de precodificacion Pi, P2 y P3 antes mencionadas, las cantidades de antenas utilizadas para capas individuales son diferentes entre si. No obstante, si se considera que las matrices de precodificacion Pi, P2 y P3 se utilizan uniformemente para transmitir cierta informacion, en lugar de utilizar una cualquiera de las matrices de precodificacion P1, P2 y P3, las cantidades de antenas utilizadas para capas individuales pueden normalizarse. Aunque las matrices de precodificacion Pi, P2 y P3 se pueden usar de forma alternada en el dominio de la frecuencia, la propiedad de portadora unica de una senal compuesta por una unica portadora es deteriorada, de manera que el valor de CM aumenta de forma inevitable. Por lo tanto, si las matrices de precodificacion Pi, P2 y P3 se aplican alternadamente a cada sfmbolo de SC-FDMA, no se obtiene ningun aumento adicional de la CM. En caso de transmitir datos, la informacion se puede descodificar en unidades de una subtrama. Por lo tanto, si las matrices de precodificacion Pi, P2 y P3 se aplican de forma alternada a cada sfmbolo de SC- FDMA, la informacion de cada capa de la informacion total transmitida por medio de una unica subtrama se puede transmitir a traves del mismo numero de antenas por termino medio.
En otra forma de realizacion de la presente invencion, la posicion de una antena utilizada por cada capa se cambia de manera que puede mejorarse el rendimiento. El cambio de la posicion de la antena se puede llevar a cabo a lo largo del tiempo. En particular, la posicion de la antena se puede variar en cada sfmbolo de SC-FDMA. En adelante se describira detalladamente un metodo explicado minuciosamente para cambiar la posicion de la antena.
Por ejemplo, la posicion de un valor diferente de “0” en la matriz de precodificacion se cambia a otra posicion en el rango de un vector fila, de manera que la posicion de una antena por medio de la cual se transmite cada senal de capa se puede cambiar a otra posicion. Como ejemplo alternativo, el metodo antes mencionado se puede implementar mediante una permutacion de filas/columnas ya que la permutacion de la posicion se lleva a cabo entre filas o columnas de una matriz de precodificacion dada.
La figura 8 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para llevar a cabo una permutacion sobre la posicion de una fila o columna de una matriz de precodificacion.
Con mayor detalle, la figura 8(a) es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para llevar a cabo una permutacion sobre la posicion de una fila, y la figura 8(b) es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para llevar a cabo una permutacion sobre la posicion de una columna.
En la matriz de precodificacion mostrada en la ecuacion i5, una matriz de precodificacion Pi se puede permutar por filas y/o se puede permutar por columnas, de manera que puede generarse una matriz de precodificacion P2 o P3. Por lo tanto, en una estructura tal como la matriz de precodificacion Pi, P2 o P3, puede obtenerse una nueva matriz de precodificacion exclusiva unicamente mediante permutacion de filas.
El orden de las filas cambiadas por la permutacion de filas disponible en el modo 4Tx puede representarse por la siguiente expresion.
- u.
- 2, 3, 4). fl. 2, 4 , 3}. (1. 3, 2, 4), (1. 3, 4, 2),
- (1.
- 4, 2, 3). U. 4, 3, 2}. (2. X, 3, 4). (2. 1, 4. 3},
- {2.
- 3, 1, «}. (2. 3, 4, i>. <2. 4, 1, 3). {2. 4, 3, 1),
- {3.
- 2, 1, 4}. {3. 2, 4, 3}. <3, 1, 2, 4}. (3. 1, 4, 2),
- (3.
- 4, 2, 1». (3. 4, 1, 2). (4, 2, 3, 1). {4, 2, 1, 3),
- {4.
- 3, 2, (4. 3, 1, 2}. (4. 1, 2, 3), {4. 1, 3. 2}
En la expresion mencionada anteriormente, {w, x, y, z} significa que los vectores fila i, 2, 3 y 4 de la matriz de precodificacion se reorganizan en el orden de los numeros entre parentesis a condicion de que exista una matriz de precodificacion dada Pk.
Con la permutacion de filas, se mapean senales correspondientes a una capa especffica con antenas diferentes. Con la permutacion de columnas, puede obtenerse el mismo efecto que en la conmutacion de informacion de capas
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diferentes. Si no existe la necesidad de diferenciar el rendimiento de cada capa, el sistema para solicitar un rendimiento similar de cada capa no necesita utilizar la permutacion de columnas. Por lo tanto, el efecto correspondiente a la seleccion de antenas puede obtenerse utilizando unicamente la permutacion de filas.
Al mismo tiempo, en el caso en el que un factor de escala dado se multiplica por cada matriz de precodificacion mostrada en la ecuacion 15, el resultado se puede representar por la siguiente ecuacion 16.
[Ecuacion 16]
En el caso de 4Tx - Rango 3, si cada antena transmite informacion correspondiente a solamente una capa, el valor de CM de una senal transmitida por medio de cada antena se puede mantener a un valor bajo, aunque se transmite informacion de solamente una capa por medio de solamente una antena de manera que el rendimiento de las comunicaciones puede deteriorarse. Por lo tanto, en el caso del 4Tx - Rango 3, existe una necesidad de disenar un libro de codigos de tal manera que se multiplexe y se transmita por medio de una sola antena un maximo de dos capas, de manera que pueda minimizarse el aumento de CM y al mismo tiempo puede incrementarse el rendimiento de las comunicaciones.
De acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion, cuando se transmite informacion correspondiente a dos capas por medio de una unica antena, la matriz de precodificacion P mostrada en la ecuacion 13 puede representarse por la P4 de la ecuacion 17 o la P5 de la ecuacion 18.
[Ecuacion 17]
[Ecuacion 18]
En la ecuacion 17, para ajustarse al rango 3, “X” debe ser diferente de “Z” en la matriz de precodificacion P4.
Un metodo para utilizar la matriz de precodificacion P4 o P5 presenta la desventaja de que se transmite solamente una senal de una unica capa por medio de la otra antena, mientras que una senal de dos capas se multiplexa y transmite por medio de una antena especffica.
En una forma de realizacion de la presente invencion, para eliminar el problema antes mencionado, la matriz de precodificacion P puede presentar uno cualquiera de los valores P6, P7 y P8 mostrados en la siguiente ecuacion 19.
[Ecuacion 19]
- 10 z
- 1 0 2'
- X 1 0
- p?- X l 0
- 0 Y 1
- 0 Y 1
- / 0 C
- 0 B C
'1 0 z'
X I 0
0 y 1
ABB
donde,
X.Y.Z. A.B.Cs
1,1*) ,1-/ -t-J -I
r'grA~*r- '■-R- J-
'IT' -jr.
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En asociacion con la matriz de precodificacion P4, P5, P6, P7 o Ps, puede llevarse a cabo una permutacion por filas y/o una permutacion por columnas sobre la matriz de precodificacion 4Tx - Rango 3. Debido a que se llevan a cabo la permutacion de filas y la permutacion de columnas, mediante la precodificacion pueden implementarse una funcion de seleccion de antenas y una funcion de permutacion de capas para posibilitar la transmision de una serial de una capa especffica por medio de una antena arbitraria.
En una forma de realizacion de la presente invencion, vectores columna individuales de la matriz de precodificacion pueden configurarse para presentar ortogonalidad entre ellos.
Si vectores columna individuales de la matriz de precodificacion se configuran para presentar ortogonalidad entre si, la matriz de precodificacion puede cumplir propiedades de una matriz unitaria de un lado. Es decir, la matriz de precodificacion P puede presentar una caracterfstica indicada por la siguiente ecuacion 20.
[Ecuacion 20]
En una forma de realizacion de la presente invencion, la matriz de precodificacion de rango 3 se puede configurar en forma de la siguiente ecuacion 21. La matriz de precodificacion P destinada a cumplir la siguiente ecuacion 21 puede cumplir la relacion que se ilustra en la ecuacion 20.
[Ecuacion 21]
En la ecuacion 21, puesto que se cumple la relacion indicada por observarse que la matriz P cumple la ecuacion 20.
p"p
1 X" 0 0 = 00 1 Y"
1 -X' 0 0
- 1
- 0 1 '
- X
- 0 -X
- 0
- 1
- 0
- 0
- Y
- 0
'2 0 0 2 0 0
puede
Matriz de precodificacion 4Tx - Rango 4 (1)
En el caso del 4Tx - Rango 4, la ecuacion 3 se puede reescribir en forma de la siguiente ecuacion 22.
[Ecuacion 22]
y =
- /l
- Pn Pn Pn Pu *1 Pn*i + Pn*-, + Pn*, + Pi,*.
- y>
- = P • x - Pn Pn Pn Pn *1
- Yi
- Pn Pn Pn Pn Pji*i + P»*j+
- .y«.
- Pn Pn Pn Pn. .Pn*, + Pn*j + Pn*i + Pn*y.
En el caso de 4Tx - Rango 4, se multiplexan y transmiten por medio de antenas respectivas, senales de cuatro capas.
En una forma de realizacion de la presente invencion, si una matriz de precodificacion se configura en forma de una matriz identidad, una antena puede transmitir solamente una senal correspondiente a una unica capa. En este caso, la ecuacion 22 puede reescribirse en forma de la siguiente ecuacion 23.
[Ecuacion 23]
Matriz de precodificacion 4Tx - Rango 4 (2)
En un libro de codigos 4Tx - Rango 4, si se incrementa el numero de matrices de precodificacion de rango 4, tambien puede aumentar el rendimiento de las comunicaciones. A medida que aumenta el numero de matrices de precodificacion contenidas en un libro de codigos, puede seleccionarse una matriz de precodificacion mas proxima al
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canal real. Asf, cuanto mayor sea el numero de matrices de precodificacion, mayor sera el rendimiento. No obstante, la seleccion de una matriz de precodificacion en un libro de codigos resulta complicada, de manera que es preferible que en dicho libro de codigos se incluya un numero apropiado de matrices de precodificacion. No obstante, en el caso del 4Tx - Rango 4, para transmitir solamente una senal correspondiente a una unica capa por medio de cada antena, la matriz de precodificacion deberfa ser una matriz identidad, de manera que una senal correspondiente a dos o mas capas deberfa transmitirse en ocasiones por medio de una unica antena en caso de utilizar varias matrices de precodificacion de rango 4. Por lo tanto, para minimizar el valor de CM y aumentar el numero de matrices de precodificacion de rango 4 en un libro de codigos, un elemento especffico de la matriz de precodificacion puede fijarse a cero “0”. En la ecuacion 22, si se supone que dos valores de pki, pk2, pk3 y pk4 en la senal (pkiXi + pk2X2 + pk3X3 + pk4X4) transmitida por medio de cada antena se fijan respectivamente a cero “0”, la CM de la senal transmitida por medio de cada antena se puede mantener a un valor bajo.
En una forma de realizacion de la presente invencion, la matriz de precodificacion se puede fijar a Pg de la siguiente ecuacion 24, P10 de la siguiente ecuacion 25, o Pi 1 de la siguiente ecuacion 26.
[Ecuacion 24]
[Ecuacion 25]
donde, b»d,
A.B.C.Dt
, 1 -J -w .
il~jr’
[Ecuacion 26]
La matriz de precodificacion Pg, P10 o Pi 1 es un ejemplo de una matriz de precodificacion para transmitir una senal correspondiente a un maximo de dos capas por medio de cada antena. Tal como se ha descrito anteriormente, la permutacion de filas/columnas se lleva a cabo sobre la matriz de precodificacion Pg, P10 o P11, de manera que pueden transmitirse senales de capas diferentes por medio de antenas diferentes.
La matriz de precodificacion P11 es una matriz unitaria, de manera que pueden aprovecharse las ventajas de la matriz de precodificacion unitaria.
Matriz de precodificacion 4Tx - Rango 4 (3)
En el caso del 4Tx - Rango 4, solamente un elemento de entre elementos de cada fila de una matriz de precodificacion puede fijarse a cero “0”. En el caso de utilizar el metodo anterior, una senal correspondiente a tres capas puede multiplexarse y transmitirse por medio de una unica antena, de manera que puede mejorarse el rendimiento de las comunicaciones. No obstante, en caso de que se utilice el metodo antes mencionado, el valor de CM aumenta mas, aunque el valor de CM aumentado puede ser inferior a otro valor de CM que se obtiene cuando todos los elementos de la matriz de precodificacion se fijan, cada uno de ellos, a cualquiera de otros valores excepto cero “0”. Por lo tanto, el metodo mencionado anteriormente se puede utilizar eficazmente bajo un estado de una buena SNR en el cual no es necesario que el transmisor transmita datos o informacion con una potencia de transmision maxima.
En una forma de realizacion de la presente invencion, la matriz de precodificacion P se puede representar por la P12 de la siguiente ecuacion 27, la P13 de la siguiente ecuacion 28, la P14 de la siguiente ecuacion 29, o la P15 de la siguiente ecuacion 30.
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p.i-
- 1
- /n,j 0
- 0
- 1 mu
- "jl
- 0 1
- .w*l
- mi J 0 \
J,‘ + > »-
-i-j
l.t-l.13.4
[Ecuacion 28]
•7T [Ecuacion 29]
[Ecuacion 30]
La matriz de precodificacion P15 ilustrada en la ecuacion 30 es una matriz unitaria, de manera que pueden aprovecharse las ventajas de la matriz de precodificacion unitaria.
Como parte de un libro de codigos puede utilizarse una matriz obtenida cuando una constante se multiplica por una columna especffica de la matriz de precodificacion u otra matriz que se obtenga cuando se lleva a cabo una permutacion de filas/columnas sobre la matriz de precodificacion antes mencionada.
Los elementos de las matrices de precodificacion mencionadas anteriormente se seleccionan de entre un numero complejo que tiene un valor absoluto de 1 y una fase correspondiente a una cualquiera de +0 °, +45 °, +90 °, +135 °, + 180 °, -135 °, -90 ° y -45 °. Es decir, los elementos de la matriz de precodificacion se seleccionan de
\ 1.424 4 4 4 JJ
Por ejemplo, la seleccion mencionada anteriormente se ha dado a conocer unicamente con fines ilustrativos, y los elementos de la matriz de precodificacion se pueden seleccionar de entre un conjunto de numeros complejos que tienen un valor absoluto de 1 y fases diferentes. Por ejemplo, cada elemento de
la matriz de precodificacion se puede seleccionar de arbitraria).
l 142 4 4 4 4 JJ
(donde a es una constante
Equilibrado de la potencia
Al mismo tiempo, puede considerarse que el equilibrado de la potencia de transmision de antenas respectivas y/o el equilibrado de la potencia de transmision de capas respectivas es una materia importante en el diseno de los libros de codigos. Si las potencias de transmision de antenas individuales no se ajustan para una maxima uniformidad, surge una diferencia en el rendimiento entre antenas de transmision respectivas. Asf, si las potencias de transmision de capas individuales no se ajustan para una maxima uniformidad, surge una diferencia en el rendimiento entre palabras de codigo respectivas.
Por lo tanto, una forma de realizacion de la presente invencion propone un metodo para disenar una matriz de precodificacion que tiene en cuenta el equilibrado de la potencia de las antenas utilizando normas de todos los
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elementos (es decir, todos los elementos de una fila especffica de la matriz de precodificacion) correspondientes a antenas individuales de la matriz de precodificacion. Con mayor detalle, la matriz de precodificacion que se muestra en la siguiente ecuacion 31 puede utilizarse en forma de un equilibrado de potencias de antena que se muestra en la siguiente ecuacion 32.
[Ecuacion 31]
[Ecuacion 32]
Por otro lado, una forma de realizacion de la presente invencion proporciona un metodo para disenar una matriz de precodificacion que tiene en cuenta el equilibrado de la potencia de capas utilizando normas de todos los elementos (es decir, todos los elementos de una columna especffica de la matriz de precodificacion) de capas individuales. Con mayor detalle, la matriz de precodificacion que se muestra en la siguiente ecuacion 33 puede utilizarse como equilibrado de potencia de capas segun se muestra en la siguiente ecuacion 34.
[Ecuacion 33]
PHjI Pm,Hk
[Ecuacion 34]
En este caso, a diferencia de una matriz de precodificacion de rango 2, puede resultar inapropiado para el numero de filas y el numero de columnas en una matriz de precodificacion 4Tx - Rango 3 llevar a cabo simultaneamente el equilibrado de la potencia de las antenas y el equilibrado de potencia. No obstante, en una situacion especffica, por ejemplo, en un sistema que usa un cambio de capa que cambia una capa utilizada para transmision a otra capa de acuerdo con un patron especffico en un modo de transmision, se produce un efecto por el cual la diferencia en rendimiento entre capas se dispersa, y el equilibrado de potencia de las capas puede ser relativamente menos importante que el equilibrado de potencia de las antenas. Por lo tanto, una forma de realizacion de la presente invencion propone el uso de una matriz de precodificacion que se obtiene cuando el equilibrado de potencia de las antenas se lleva a cabo en primer lugar a condicion de que sea imposible ejecutar simultaneamente el equilibrado de potencia de las antenas y el equilibrado de potencia de las capas.
Al mismo tiempo, las siguientes matrices de precodificacion de entre las matrices de precodificacion antes mencionadas 4Tx - Rango 3 indican que se puede llevar el equilibrado de potencia de las antenas ya que se transmiten dos sfmbolos a cada capa, segun se indica por medio de la siguiente ecuacion 35.
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De manera similar, en el caso de las siguientes matrices de precodificacion de entre las matrices de precodificacion 4Tx - Rango 3, puesto que se transmite solamente un sfmbolo a una antena, unicamente puede llevarse al equilibrado de potencia de las capas tal como se muestra en la siguiente ecuacion 36.
[Ecuacion 36]
p >*-
- —0 0
- 1 O 0 10 o'
- 72 0 10
- 1 o ■ o P'=k- 0 1 0 0 0
- 0 0 1
- O O 1 72
- X „ „ [75 0 °J
- o 7L o 75 0 o 7. 75 J
r, =*
-4- o
z
7!
-4- 0
A
75
i
72
Y
72
P.-k
- 1 n Z1
- 1 n 2
- 72 0 73 X 1 .
- 75 0 7f X 1 .
- 75 7! /> v i
- a 75 0 » r i
- 0 73 73 n B C
- 75 75 A B .
- . 73 73
- LtJ 73 °J
Al mismo tiempo, de acuerdo con otra forma de realizacion de la presente invencion, desde el punto de vista de la ejecucion simultanea tanto del equilibrado de potencia de las antenas como del equilibrado de potencia de las capas, la presente invencion propone la matriz de precodificacion 4Tx - Rango 3 que incluye las siguientes matrices de precodificacion indicadas por la ecuacion 37.
[Ecuacion 37]
En otras palabras, la ecuacion 37 muestra matrices de precodificacion usadas como matrices de precodificacion 4Tx - Rango 3, y cada matriz de precodificacion de la ecuacion 37 se establece para no transmitir ninguna senal a una unica antena espedfica.
Al mismo tiempo, por medio de la siguiente ecuacion 38 pueden representarse ejemplos de la matriz de precodificacion que se obtiene cuando se lleva a cabo el equilibrado de potencia de capas sobre la matriz de precodificacion 4Tx - Rango 4.
[Ecuacion 38]
■*
- ' 1 7!
- 0 2 1 2 0 2 1 ‘ 2
- 75
- 0 UhL 2 ™}4 2 pu -* mJt 73 0 2 m74 2
- 0
- JL m}} mj. o 2il
- >/2 2 2 li 2 2
- 0
- m4) o 1 «« m*4
- li 2 ~2 2 T.
<Poda de libros de codigos>
En un sistema 4Tx, como elementos de un libro de codigo utilizado en los extremos de transmision y de recepcion pueden usarse matrices de precodificacion correspondientes al rango 1, al rango 2, al rango 3, y al rango 4. No obstante, en caso de utilizar todas las matrices de precodificacion, el tamano de libro de codigos se incrementa excesivamente, de modo que resulta necesario reducir el numero de matrices de precodificacion simultaneamente al
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mismo tiempo que se mantiene el rendimiento en un nivel apropiado. A continuacion en la presente memoria se describiran de forma detallada formas de realizacion que pueden reducir el numero de matrices de precodificacion. Los metodos para restringir la siguiente matriz de precodificacion se pueden utilizar de forma independiente o simultanea.
Restriccion de los alfabetos de elementos del libro de codigos
Cada elemento de las matrices de precodificacion antes mencionadas se selecciona de entre un numero complejo que tiene un valor absoluto de 1 y una fase correspondiente a una cualquiera de +0 °, +45 °, +90 °, +135 °, +180 °, -135 °, -90 ° y -45 °.
En una forma de realizacion de la presente invencion, para reducir el numero de matrices de precodificacion, cada elemento de las matrices de precodificacion se puede seleccionar de entre un numero complejo que tiene un valor absoluto de 1 y una fase correspondiente a una cualquiera de +0 °, +90 °, +180 °, -90 °. Es decir, cada elemento de la matriz de precodificacion se puede seleccionar de entre {1, j, -1, -j}.
En caso contrario, cada elemento de la matriz de precodificacion se puede extraer de un subconjunto compuesto por N caracteres alfabeticos entre 8 alfabetos que estan separados entre si por un angulo de 45 °.
Restriccion a matriz de precodificacion unitaria
En el caso en el que vectores columna individuales contenidos en una matriz de precodificacion presentan ortogonalidad entre ellos, la matriz de precodificacion puede ser una matriz unitaria o una matriz parcialmente unitaria. Si la matriz de precodificacion presenta las caracterfsticas antes mencionadas, puede obtenerse una ventaja adicional.
Asf, de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion, se recopilan matrices unitarias o matrices parcialmente unitarias entre la totalidad de las matrices de precodificacion mencionadas anteriormente de manera que pueda formarse un libro de codigos.
Por ejemplo, la permutacion de filas/columnas se lleva a cabo sobre las matrices de precodificacion mostradas en la siguiente ecuacion 39 y las matrices de precodificacion mostradas en la siguiente ecuacion 40 para obtener unas cuantas matrices, y las matrices obtenidas se combinan, de manera que pueda generarse un libro de codigos.
[Ecuacion 39]
pm_
- V
- 1 O' io i ■
- a b
- p<». a 0 0 l pp>. a 0 -a 0 1 0
- cm
- .0 b. 0 b 0 .
donde,
a.b.c 6
«-j IP
i -1 iLtil
'•^T' i"3n
Restriccion a estructura anidada
Cuando se construyen las matrices de precodificacion de rango 1, rango 2, rango 3 y rango 4, en el caso en el que la matriz de precodificacion de rango 2 o rango 3 pueda construirse con vectores columna de la matriz de precodificacion de rango 4, a la matriz de precodificacion construida se le denomina matriz de precodificacion con estructura anidada. Si como parte de un libro de codigos de precodificacion se utiliza una matriz de precodificacion especffica de rango 4, la matriz de precodificacion de rango 3 deberfa configurarse con vectores columna de la matriz de precodificacion de rango 4 especffica, de tal manera que se produce una limitacion en la construccion de la matriz de precodificacion. Asf, el tamano del libro de codigos puede limitarse de acuerdo con la norma o estandar antes mencionado.
En una forma de realizacion de la presente invencion, la matriz de precodificacion de rango 1, rango 2, rango 3 o rango 4 puede presentar una estructura anidada.
Por ejemplo, un libro de codigos puede construirse con una combinacion de matrices que se obtienen al llevar a cabo la permutacion de filas/columnas sobre las matrices de precodificacion que se muestran en la siguiente
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[Ecuacion 40]
'l 0 I o' a 0 -a 0 0 10 1 0 4 0 -4
en las ecuaciones antes mencionadas, tambien pueden existir otras matrices aplicables. Puede apreciarse facilmente que las matrices aplicables se pueden obtener llevando a cabo la permutacion de filas y/o la permutacion de columnas sobre las matrices antes mencionadas. En la presente invencion, puesto que la matriz de precodificacion tiene elementos que presentan cada uno de ellos un valor de 0, no se puede mapear una cierta antena con un flujo continuo de entrada especffico. Esta operacion se puede reconocer como funcion de seleccion de antenas.
II. Formato detallado del libro de codigos
donde, l V2 V2 J2 -Ji \ Ademas de las matrices que se muestran
En adelante en la presente memoria, en el caso en el que un libro de codigos este disenado para cumplir la regla de diseno de libros de codigos antes mencionada, se describira detalladamente un metodo para decidir una matriz de precodificacion para cada rango contenido en el libro de codigos teniendo en cuenta una distancia cordal.
La figura 9 es un diagrama conceptual que ilustra una distancia cordal.
Una distancia cordal es bien conocida como una de las normas (o estandares) para comparar rendimientos de diversos conjuntos de libros de codigos. En este caso, el termino “cordal” indica una lfnea recta entre dos puntos situados en la circunferencia. Por lo tanto, dado un caso bidimensional (2D), la distancia cordal indica una distancia entre dos puntos situados en la circunferencia de un cfrculo (por ejemplo, un cfrculo unitario) segun se muestra en la figura 9.
Existe la necesidad de que el libro de codigos 4Tx considere una distancia cordal tetradimensional, de manera que la siguiente ecuacion 41 puede utilizarse como distancia cordal para seleccionar un conjunto de libros de codigos.
[Ecuacion 41]
dc{P>Q)=^\PPH-QQ%
En la ecuacion 41, P es
P = [v,
v],yQesC=[«i “ J,
donde v, y u, (i = 1, 2,..., N, N=4 en el
caso de antenas 4Tx) son vectores principales de las matrices P y Q, respectivamente. Ademas,
^ ^ | aij |2 = ^traza(AAH)
i=ij=i
es la norma de Frobenious de la matriz. La distancia acordada antes mencionada tambien puede medirse por medio de la siguiente ecuacion 42.
[Ecuacion 42]
dc(P,Q) =-12\\PPh -QQh\\f — — traza{AAH BBH)
donde A y B son matrices de generacion ortogonal para P y Q respectivamente.
El diseno antes mencionado de libros de codigos para el sistema 4Tx basado en cuatro antenas de transmision se describira utilizando el concepto antes mencionado de distancia cordal. Por comodidad en la descripcion y para entender mejor la presente invencion, de las siguientes expresiones se omitira el factor relacionado con el equilibrado de potencia.
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Rango 2
En primer lugar, se supone que se utilizan los siguientes libros de codigos de tres grupos que pueden mantener un buen rendimiento de la CM sobre el sistema 4Tx - Rango 2.
[Ecuacion 43]
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Aunque el numero de matrices de precodificacion que cumplen los formatos antes mencionados puede ser un numero considerablemente alto, es preferible que el libro de codigos para incluir un numero predeterminado de matrices de precodificacion se disene de acuerdo con una norma razonable. La siguiente descripcion propone un metodo para limitar el numero de matrices de precodificacion para cada rango a un numero predeterminado o menor utilizando las siguientes normas.
Primera norma (norma 1): Distancia cordal
Segunda norma (norma 2): Referencia que indica si las matrices de precodificacion se seleccionan uniformemente de grupos individuales. Si el numero de matrices/vectores de precodificacion en un libro de codigos no se divide por el numero de grupos, las matrices de precodificacion se seleccionan de la manera mas uniforme teniendo en cuenta la primera norma (norma 1).
La norma antes mencionada se puede aplicar igualmente no solo al rango 3, sino tambien al rango 4 que se describira posteriormente.
De forma mas detallada, una forma de realizacion de la presente invencion propone un metodo para seleccionar el conjunto de matrices de precodificacion a partir de un libro de codigos sobre un rango especffico utilizando la norma 1. En una primera etapa, utilizando la ecuacion 42 se calcula una distancia cordal sobre todos los pares de matrices de precodificacion contenidos en un unico libro de codigos. Por ejemplo, si hay cuatro conjuntos de libros de codigos, la siguiente expresion puede representar cuatro valores de distancia cordal mfnimos.
[Expresion]
dc,min — 1’ dc,min — 0,56 d&, min — °,71 y dcmin — 1
En la anterior expresion, cuanto mayor sea el valor de dlcmin (donde i es un numero de conjunto de libros de codigos), mayor sera el rendimiento del sistema. Asf, es preferible que el primer y el cuarto libros de codigos pasen a una etapa de seleccion sucesiva.
En una segunda etapa, para soportar una variedad de entornos de canales inalambricos, la presente invencion propone un metodo para seleccionar con la mayor uniformidad las matrices de precodificacion para cada grupo. Por ejemplo, de acuerdo con el metodo propuesto de la presente invencion, si hay tres grupos de libros de codigos y se requieren 16 matrices de precodificacion como libro de codigos de rango 2, se seleccionan 5 matrices de precodificacion de dos grupos, y se seleccionan 6 matrices de precodificacion del grupo restante. Por ejemplo, de acuerdo con el metodo propuesto de la presente invencion, se seleccionan 5 matrices de precodificacion de los primeros dos grupos, y se seleccionan 6 matrices de precodificacion del ultimo grupo. Una forma de realizacion de la presente invencion puede considerar un metodo para limitar alfabetos de cada matriz de precodificacion segun se ha descrito anteriormente, en el cual, por ejemplo, un alfabeto “X” se puede limitar a X = 1, j, -1, o -j. La siguiente descripcion ilustra libros de codigos 4Tx de rango 2, ejemplificativos, que se pueden configurar por medio de las etapas anteriores.
5
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Conjunto de libros de codigos de rango 2 2-1
Conjunto de libros de codigos de rango 2 3-1
Conjunto de libros de codigos de rango 2 4-1
Conjunto de libros de codigos de rango 2 5-1
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15
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Conjunto de libros de codigos de rango 2 7-1
Conjunto de libros de codigos de rango 2 8-1
Conjunto de libros de codigos de rango 2 9-1
Conjunto de libros de codigos de rango 2 10-1
Conjunto de libros de codigos de rango 2 11-1
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Los libros de codigos antes mencionados que se muestran en la tabla 1 se dan a conocer unicamente con fines ilustrativos, y puede aplicarse una permutacion de filas y/o permutacion de columnas a la totalidad o parte de las matrices de precodificacion.
Si el libro de codigos 4Tx de rango 2 incluye 15 matrices de precodificacion, se puede quitar una matriz de precodificacion de un grupo para seleccionar el mayor numero de matrices de precodificacion entre grupos de matrices de precodificacion individuales. La siguiente descripcion muestra libros de codigos ejemplificativos 4Tx de rango 2 configurados mediante los esquemas antes mencionados.
[Tabla 2]
Conjunto de libros de codigos de rango 2 1-2
Conjunto de libros de codigos de rango 2 3-2
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Conjunto de libros de codigos de rango 2 5-2
Conjunto de libros de codigos de rango 2 6-2
Conjunti iros de codigos de rango 2 7-2
Conjunto de libros de codigos de rango 2 8-2
5
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15
20
25
30
Conjunto de libros de codigos de rango 2 11-2
Conjunto de libros de codigos de rango 2 12-2
Los libros de codigos mostrados en la tabla 2 se dan tambien a conocer unicamente con fines ilustrativos, pudiendose llevar a cabo la permutacion de filas y/o la permutacion de columnas sobre la totalidad o parte de las matrices de precodificacion de los libros de codigos.
Rango 3 - Primera forma de realizacion
Para disenar el libro de codigos 4Tx de rango 3 con el fin de mantener unas buenas propiedades de CM, se considera que se utilizan los siguientes tres grupos de matrices de precodificacion. Por comodidad descriptiva, en la presente memoria se omitira el factor relacionado con el equilibrado de potencia.
[Ecuacion 44] Grupo 1
- '10 1 ' 10 1
- * 0 1 * 1 O *
- 0 1 0 0 1 0
- 0 Y 0 0 1 X ©
0 0
1
-r
Grupo 2
T i o i
o i o
X 0 -X
o r o
10 i
o 1 o
X 0 -X 0 -Y 0
0
I
0
y
i
o
X
0
0 ' 1 0
-y
oi o 1 o 1 o -x o y o -rj
Grupo 3
10 En el caso del rango 3, la presente invencion propone un metodo para construir un libro de codigos de acuerdo con las anteriormente mencionadas norma 1 y norma 2 de la misma manera que en el rango 2. De forma mas detallada, se calcula una distancia cordal sobre todas las combinaciones de matrices de precodificacion disponibles en un libro de codigos utilizando la ecuacion 42, y a continuacion puede seleccionarse un numero mfnimo de conjuntos que tienen, cada uno de ellos, una distancia cordal maxima. Adicionalmente, la presente invencion propone un metodo 15 para seleccionar con la mayor uniformidad la matriz de precodificacion de cada grupo (Grupo 1, 2, o 3). Si el caracter indicado por un componente de matriz de precodificacion de cada grupo se restringe (1, j, -1, -j), puede obtenerse el siguiente libro de codigos que puede cumplir una distancia cordal minima dc, = 0,707.
20
[Tabla 3]
Conjunto de libros de codigos de rango 3 1-1
25 Conjunto de libros de codigos de rango 3 2-1
30
Conjunto de libros de codigos de rango 3 3-1
- ’10 1
- 0 1 o'
- 0 1 0
- 1 0 1
- 7 0 -7
- 0 1 0
- 0 1 0
- .7 0
- 0 1 o'
- 1 0 1
- 1 0 1
- J 0 -/
- 0 J 0
- 0 1 0
- 1 0 -1
- p -y o
- 0 1 o'
- 0 1 0 0 1 0 0 1 o' ’1 0 1 1 0 1 ■
- 0 1
- 1 0 1 0-10 0 1 0 0 0 1 0
- 0 -j
- 0 -7 0 ' 1 0 1 0 -1 0 1 0 7 0 -7
- 0 1 0
- .7 0 -J] 7 0 -7, o 7 o 1 0 -1 p -1 0
- 0 1 o'
- 0 1 0 n o i ■ 1 0 1 0 1 * 1 0 11
- 0 -j 0
- 1 0 1 0 1 0 7 0- / 1 0 -1 0 1 0
- 1 0
- 0 -1 0 0-7 o 0 1 c 0 1 0 0 -1 0 1
- 10-
- 1 .7 0 -7 [l 0 - _ 0 1 c _ 0 -1 0 1 0 -lj
5
10
15
20
25
i o nro i o' io-iio i '01 00-10
0 -/ oJ[i o -i
1 o nro i o'
0 I 0 I O I
1 0 -I ' / O -/
o i oJ(p -/ o
Conjunto de libros de codigos de rango 3 5-1
ioiooi ooi oioi io-ioiooio o—io 10 ioio o i o ' i o -i ’ i o i i o i ' o - / ooi o
0 -I 0J[0 / 0JL> 0 -/ / 0 -/ J 0 -/ J o -/
io i oi o i o i oi ol'i o inn o 11
lo-iioioioo/ooiooi o
0 1 0 1 1 0 -I ’ 0 -1 0 10 I ' 1 0-10-/ o'
0 1 ojjo 1 O J [l 0 -|J[/ 0 -/ 0 -1 0 / 0 -/
I'
-1
0
0
Conjunto de libros de codigos de rango 3 6-1
Conjunto de libros de codigos de rango 3 7-1
0 1 o io ioi o' io lifi 0 i in o i in o i in o i‘
0-10010 1 0 I 0 I 0 1 0 -1 / 0 -/ I O -1 0 I 0
1 0 1 1 0 -1 / 0 -/ 0 / 0 0 1 0 0 I 0 0 1 0 01 0
J 0 -yJLo i oJ[o i oJ[i o -ij[o / oJ[o -/ o o -i o / o -/
o i o" o i o' o i oiro i oiro i Oiro i o]fi o iiri o i' ■oi io i ioi o-/o io i io i oi ooi o 0 / 0 0 -/ 0 0 1 0 1 0 1 0 -1 0 ' / 0 -/ ' o -/ 0 ' / 0 -/
J 0 -Ait o -j\\j 0 -/J[/ 0 -/J[l 0 —ijj_0 -1 oJlJ 0 -/]|o -/ 0
Conjunto de libros de codigos de rango 3 8-1
'i o 11 To i olfi o I in o 11 fi o i'
010 0 / 0 01 001 0 /0 -/
/ 0 -/ 'l 0 10-10 1 0 -1 1 0 1 o'
0 1 0 J [/ 0 -/J[l o -iJ[o -/ oJ[o / 0
o i oin o iin o iin o iin o r o-io oi ooi ooiooio 10 1 ' I 0 -1 ' 0 -/ 0 1 1 0 -I 0 / 0
J 0 -/J|o -1 oj[i o -iJ[o / oj[/ 0 -/
Debe indicarse que la permutacion de filas y/o la permutacion de columnas pueden llevarse a cabo sobre la totalidad o parte de las matrices de precodificacion de los libros de codigos anteriores que se muestran en la tabla 3.
Si en el libro de codigos de rango 3 se incluyen solamente 15 matrices de precodificacion, de los libros de codigos mostrados en la tabla 3 se saca una matriz de precodificacion de un grupo para seleccionar el numero mayor de matrices de precodificacion entre grupos individuales, de manera que el resultado despues de haber sacado la matriz se puede configurar tal como se muestra en la siguiente tabla 4.
- oi oI
- 0 1 0 1 0 1
- 0 10
- 1 0 1 1 0 -1
- 1 0 I
- J 0 -y 0 1 0
- J 0 -/J
- 0-1 0 0 -/ oj
- 0 1 ol
- 0 1 o' '1 0 u
- 1 0 1 1
- 1 0 1 j 0 -j
- 10
- 0 -j 0 0 1 0
- .0 / oj
- J o -/ 0-10
5
10
15
20
25
[Tabla 4]
0
1
J 0 0 0 1
0 -I
I 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 -1 0 1 0 1 0 1
0 -/ o
1 o -1
10 1
J 0 -/
0 1
1 0 o -/ -J <>
- 0 1 o'
- 0 1 0
- 0 1 o'
- 0 -J 0
- 0-10 1 0 1
- 1 0 1
- 1 0 1
- j 0 -j
- 1 0 -1
- ) ° 0 j 0
Conjunto de libros de codigos de rango 3 2-2
0 1 o 0-10
1 o i
l 0 -1
0 I 0
1 0 1
0-10 J 0 -/
0 I 0
0 / o
1 0 1 J 0 -/
'0 1 o'
I 0 1
0 1 0 1 0 -I
0 I 0
1 0 1 J o -j
0 j 0 10 1 J 0 -J 0 1 0 0-10
1 0 1 0 I 0 0-10 J 0 -/
I 0 1
0 1 0 I 0 -I
0 J 0
- Ti o l
- 0 0* 0 1 o'
- 1 o
- 1 0 1 1 0 I
- 0 1 0
- 0 1 / 0 -/
- |o -/ 0
- 0 0 0 -/ 0
- 0 1 o'
- lo r 10 l ' io r
- 1 0 1
- 0 1 0 0 1 0 / 0 -/
- 1 0 -1
- 1 0 -1
- / 0 -/ 0 1 0
- o" 1 o
- 0-1 0. .0 -/ o 0 1 0
Conjunto de libros de codigos de rango 3 3-2
i o 1
0 1 o / 0 -/ 0 1 0 0 1 0
1 0 I
o/o 1 0 -1
0 1 0 1 0 1 j 0 -/ 01 0 10 1 j 0 -/ 0 1 0 0 -/ 0
0 1 0 1 0 1 0-/0 J 0 -/ 0 1 0 0-/0 1 0 1 I 0 -I
0 1 0
0 -I 0
1 0 I
/ ° -/
0 1 o
1 0 1 0-10 V 0 -/
0 1 0 I 0 1
I 0 -1 0/0 ’10 1
0 1 0
0-/0
1 0 -I
I 0 I
0 1 0
0 i o
1 0 -1 ’10 1 j 0 -/ 0 1 0 0 1 0
0 I
1 0 0 -/ -I 0
1 0 1 0 • 0 1 0 -1
0 1
1 0
-1 0
0 -1
Conjunto de libros de codigos de rango 3 4-2
i o 1
1 0 -1
0 1 0
0 -1 0
10 1 1 0 -1 0 I 0 0 1 0
- i o r
- o o
- 0 1 0
- 0 1 o
- 1 0 -1
- 10 1’
- 0 / 0
- j 0 -/J
0 10 1 0 1 1 O -1 0 1 0
10 l 0 1 0
0-10 1 0 -1
0 1 0 0 1 0 -/ 0 J 0 -j 0 1 0 0/0 1 0 1 j 0 -/
1 0 I
0 1 0 0 1 0
/ 0 -J.
10 I 0 1 0 1 0 -1 0-10
1 0 1 0 0 I 0 -/ 1 0 0 1 0 -/ j 0
0 1 0 1 0 1 0-10 1 0 -1 10 1 ) I 0 I 0 -1 ) 1 0
LU -/
Conjunto de libros de codigos de rango 3 5-2
i o 1 0 1 0 I 0 -1 0 1 0 10 1 0 I 0 0-10 J 0 -/
1 0 1 0 I 0
0 -/ o
1 0 -1
10 1
0 I 0
1 0 -1
0/0
1 0 I 0 1 0 0 1 0 1 0 -1 0 1 0 1 0 I I 0 -1 0 / 0
I 0 1
1 0 -1 0 1 0 0 -1 0
0 1 o’
1 0 1 0/0 I 0 -1
0 l
0 -l
1 0 I 0
0 1 0 -/ 1 0 / 0
1
0
-J 0 0 1
0 -/ -1 0
1 0 1 0
1 0 I 0 0 0 1
-/
1 0 0 1 0 j J 0
Conjunto de libros de codigos de rango 3 6-2
0 i
1 0 0 -/ -1 0
1 0 / 0 O I O -1
1 0 1 0 1 0 1 0 -1 0 10
0 I 0
1 0 1
0/0 i 6 -i
0 I 0 0-10
1 0 I
1 0 -I
10 1 0 1 0 0/0 1 0 -1
0 0
1 0 1 0 10 1 / 0 -/ 0 1 0 0 1 0
1 0
/ 0
-1
0 1 1 0
0 1 1 0
10 1 0 1 0
0 1 0
1 0 -1
0 I
1 0 j 0 0 /
0 1 0 1 0 1 / 0 -/ 0 1 0
1 0 0 l / 0 ° > 10 1 1 0 -1 0 1 0 0/0
0
0 1 1 0 ; 0 0 -1
5
10
15
20
25
30
Conjunto de libros de codigos de rango 3 8-2
- o ©
- 0 1 0‘ 10 ] ' 1 0 1 1
- 0 1 0
- 1 0 1 1 0 -1
- 0 1 0
- 1 0 1
- J 0 -j © © J 0
- J 0 -J.
- o-l o 0 ■"S 1 o 0 1 0 J
- 0 1 0‘
- 0 1 o' io r io r
- 1 0 1
- 1 0 1
- J 0 -J 0 1 0
- 1 0 -1
- 0 1 © 0 1 0
- 1 0 -1
- © o
- / 0 -j 0-1 0 0-1 0
oi ol oyo 10 1' J 0 -;J
10 i
0 I 0 0 -/ 0
1 0 -1
10 1
0 I 0 0-10
1 0 -I
[l 0 1 '
0 1 0
' 1 0 -I |o J 0
1 0
0 I
1 0
0 -j 1 0 0 I 0 j J 0
0
0 1 ' 0 0
-j.
10 1 ■ J 0 -J 0 10 0 / 0
Debe indicarse que la permutacion de filas y/o la permutacion de columnas se pueden llevar a cabo sobre la totalidad o parte de las matrices de precodificacion anteriores que se muestran en la tabla 4.
Rango 3 - Segunda forma de realizacion
En una forma de realizacion de la presente invencion, se describira en adelante un metodo para construir un libro de codigos utilizando 6 grupos de matrices de precodificacion con capacidad de mantener unas buenas propiedades de CM. Los 6 grupos de matrices de precodificacion 4Tx de rango 3 para mantener buenas propiedades de CM se pueden representar por la siguiente ecuacion 45.
[Ecuacion 45]
Grupo
Grupo
donde
En la siguiente tabla 5 se muestra un ejemplo de libro de codigos de rango 3 que incluye 24 matrices de precodificacion de 6 grupos mostrados en la ecuacion 45. Para reducir la complejidad, en el ejemplo que se muestra en la tabla 5, los caracteres indicados por elementos de la matriz de precodificacion se limitan a 1, -j, -1 y -j.
i o o
o i o
0 o i
*00
1 0 o'
* 0 0
O O 1
0 I 0
Grupo 2
Grupo 6
0 I o'
1 0 0
0 o i X 0 0
1 0 o'
0 I 0 *00 0 0 1
Xe{1'
Grupo 3
0 0 1'
0 I 0
1 0 0 *00
Grupo 4
1 0 0 0 0 1 0 1 0 * 0 0
1
5
5
10
15
20
25
30
35
40
45
[Tabla 5]
i ° oin o o'!ri o oir i o oiro i oiro i oiro i oiro i o' °10 010010 0 10100 100100 1 00
OOl'O Ol'OOl'O 01 OOl'OOl'OOl O 01
.1 o oJ[-i o oJ[y o o -j ooi o o -i o o j o o -j o o
o nro o lin o oir 1 o oip o oir 1 o o'
10 0 10001 001 OOI 0 01
OO'I OOOIO’O 1 0’ 0 I 0 ' 0 10
o oJL-y o oJ[i o oj[-i o oJL> o oj -j o o
0 o nro o nro 0 10 0 10 0
1 0 0 ' I 0 0 ' I
.1 o oJL-i o ojy
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 I 0
1 0 o' -10 0 0 0 I
0 1 0
1 0 0 j 0 0 0 0 I 0 1 0
1 0 o'
-/ 0 0
0 0 I
0 1 0
1 0 o' 0 1 0 I 0 0 0 0 I
I 0 o'
0 1 0
-10 0 0 0 I
1 0 o' 0 1 0 j 0 0 0 0 I
I 0 0 0 I 0 -j 0 0 0 0 I
Para otro ejemplo, la presente invencion propone un metodo para utilizar los grupos restantes diferentes al cuarto grupo (Grupo 4) generado mediante la aplicacion de permutacion de columnas a un primer grupo (Grupo 1) entre la totalidad de grupos que se muestran en la ecuacion 45. En general, si tres vectores columna se representan por [c1, c2, c3], pueden generarse 5 matrices de permutacion de columnas tales como [c1, c3, c2], [c2, c1, c3], [c2, c3, c1], [c3, c2, c1] y [c3, c1, c2], pudiendose obtener asf 6 matrices.
La razon por la que no se utiliza la matriz de permutacion de vectores especffica segun se ha descrito anteriormente, es que se mapea una secuencia codificada con un vector columna especffico (o una capa especffica) de la matriz de precodificacion. Se supone que se mapean dos palabras de codigo codificadas independientemente en los grupos de matrices de precodificacion antes mencionados con capas diferentes segun se describe a continuacion.
(1) Se mapea una primera palabra de codigo con una primera capa.
(2) Una segunda palabra de codigo se distribuye uniformemente y se mapea la misma con una segunda y una tercera capas.
Considerando que se utiliza el mapeado anterior de palabras de codigo-capas, una permutacion de columnas especffica no genera una diferencia en la SINR promedio entre palabras de codigo diferentes. Por ejemplo, la permutacion de un vector columna [c1, c2, c3] a otro vector columna [c1, c3, c2] puede indicar que solamente se intercambia una capa de una segunda palabra de codigo. De esta manera, el intercambio entre dos capas en las cuales esta distribuida uniformemente la misma segunda palabra de codigo y con las cuales se ha mapeado dicha misma segunda palabra de codigo no provoca una variacion en el rendimiento. Para sistemas que utilizan receptores de SIC, la correcta descodificacion de una palabra de codigo bajo una transmision de una pluralidad de palabras de codigo deriva en mejoras en el rendimiento. Esto es debido a que, una vez que se descodifica correctamente una palabra de codigo, la informacion de la palabra de codigo descodificada correctamente se puede utilizar para cancelar interferencias de capas espaciales. En caso de que la potencia de transmision de multiples antenas se normalice de manera uniforme, algunos vectores columna de la matriz de precodificacion pueden presentar una potencia de transmision mayor. En caso de que no se produzca cambio/permutacion de capas entre todas las capas de transmision, una capa especffica correspondiente al vector columna de la matriz de precodificacion cuyos vectores columna tienen la mayor potencia de transmision puede presentar el mejor rendimiento. En caso de que no se produzca ningun cambio/permutacion de capas sobre todas las capas transmitidas, para utilizar al completo los receptores de SIC, se mapea la primera capa, con la cual se habfa mapeado solamente la primera palabra de codigo, con el vector columna de la matriz de precodificacion que presente la mayor potencia de transmision, y se mapea la segunda palabra de codigo, de la cual se habfa mapeado con la segunda y la tercera capas, con columnas de vectores de precodificacion que presentan la potencia de transmision relativamente menor en comparacion con la primera capa. En caso de que se utilice el mapeado anterior de palabras de codigo-capas, pueden utilizarse las matrices de precodificacion que se muestra en la [Ecuacion 46] para mejorar adicionalmente el rendimiento cuando se utiliza el algoritmo de receptores de cancelacion sucesiva de interferencias (SIC).
[Ecuacion 46]
Grupo 1 L
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 4,
Grupo 5
donde
Xu
J
~JT"'
, -1+>1 J'^r\
5
10
15
20
25
30
35
Los siguientes libros de codigo son libros de codigos 4Tx de rango 3 ejemplificativos, cada uno de los cuales limita los caracteres contenidos en cada uno de los grupos de matrices de precodificacion anteriores a 1, j, -1, y -j, e incluye 20 matrices de precodificacion.
[Tabla 6]
Al mismo tiempo, de acuerdo con otra forma de realizacion de la presente invencion, el numero de matrices de precodificacion necesario para obtener un rendimiento optimo a partir de un rango elevado es menor que el numero de matrices de precodificacion necesario para obtener un rendimiento optimo a partir de un rango bajo, de manera que la presente invencion puede limitar el libro de codigos de rango 3 de modo que tenga un numero por debajo de 24 matrices de precodificacion. En este caso, la presente invencion puede seleccionar uniformemente las matrices de precodificacion de entre 6 grupos de matrices de precodificacion utilizando la norma 2.
[Tabla 7]
I 0 0] 1 0 0] [1 0 0] 1 0 o'
010010010 010 001 001 001 001 I 0 oJ[-l 0 oj \j 0 oj [- j 0 0
Tal como puede apreciarse a partir del ejemplo de la tabla 7, si se multiplica eie por un vector columna especffico, la permutacion de columnas en una matriz de precodificacion no tiene influencia sobre la mejora del rendimiento, de manera que el numero de matrices de precodificacion contenidas en un libro de codigos se limita a 12. Al mismo tiempo, de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion, puede llevarse a cabo una permutacion de antenas para obtener una ventaja de seleccion de antenas. Esta permutacion de antenas tambien se puede implementar mediante permutacion de filas de una matriz de precodificacion contenida en el libro de codigos antes mencionado.
Rango 3 - Tercera forma de realizacion
En la tercera forma de realizacion de la presente invencion, se supone que los siguientes 6 grupos de matrices de precodificacion se consideran como matrices de precodificacion con capacidad de mantener un buen rendimiento de CM.
[Ecuacion 47]
Grupo 1
I 0 o'
0 I 0
0 0 I
X 0 0
0 i ol To o
1 0 0 0 1
0 0 1 ' 1 0
0 A' 0 0 0
0
0
X
5
10
15
20
25
30
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 5
Grupo 6
- 0
- 1 o' 1 0 y 0 1 o'
- 1
- 0 0 O 1 0 0
- 0
- 0
- 1 0 0 1 0 0
- X
- 0 0 0 X ) 0 0 A
- 0
- 0
- f 0 0 ■ too "
- 0
- 1 0 1 0 0 1 0
- t
- 0 0 0 1 0 0 1
- X
- 0 0 0 X 0 0 0 A
- ■ 1
- 0 0 0 1 o' 0 0 ■
- X
- 0 0 0 X 0 0 0
- 0
- 0
- 1 0 0 l 1 0
- 0
- 1 0 1 0 0 0 1 )
- 1
- 0 o' 0 1 o' 0 0 1
- 0
- 1 0 1 0 0 1 0
- X
- 0 0 X 0 0 X
- 0
- 0
- 1 c 0 1 1 0 0
donde
-1-7 , zllZl
Grupo 4
0 I 0 0 0 1
1 0 0
0*0
0 0 I
1 0 0 0 1 0 0 0 X
En el caso de un primer grupo (Grupo 1) en la ecuacion 47, puede observarse que se seleccionan tres matrices de permutacion de entre [c1, c3, c2], [c2, c1, c3], [c2, c3, c1], [c3, c2, c1] y [c3, c1, c2]. En caso de un cuarto grupo (Grupo 4), puede observarse que se excluye una matriz de precodificacion integrante, debido a que la matriz de precodificacion excluida ya se ha incluido en un primer grupo (Grupo 1). Es preferible que la tercera forma de realizacion se utilice cuando no se lleve a cabo una operacion de cambio de capas. La tercera forma de realizacion puede implementar un cambio de capas utilizando un libro de codigos que incluye un conjunto de matrices de precodificacion sobre el cual se lleva a cabo una permutacion de columnas. Asf, se puede mapear una secuencia de informacion con todas las capas, de manera que la diferencia de SINR entre capas puede normalizarse.
La tercera forma de realizacion puede seleccionar una matriz de precodificacion utilizando la primera norma (norma 1) y la segunda norma (norma 2).
Rango 3 - Cuarta forma de realizacion
La cuarta forma de realizacion considera los siguientes tres grupos como grupos de matrices de precodificacion para mantener unas buenas propiedades de CM.
[Ecuacion 48]
G1
- 1 0 a'
- 10 a' 1 0 a*'
- X 0 b 0 1 c
- , G2 = O 1 b' X 0 c' , G3 = o o •< —
- 0 Y d
- 0 Yd' X 0 d\
donde
Los ultimos vectores de entre los grupos de matrices de precodificacion mostrados en la ecuacion 48
pueden ser matrices de precodificacion diferentes tales como vectores/matrices de precodificacion basados en DFT o vectores/matrices de precodificacion domesticos (house hold). Por ejemplo, un ejemplo de estos ultimos vectores puede ser un libro de codigos de rango 1 del sistema LTE del 3GPP (Sistema version 8). Preferentemente, con el fin
de mantener caracterfsticas unitarias parciales/ortogonales de la matriz
cumplir caracterfsticas unitarias. De manera similar, las matrices
11G 3
las matrices de la matriz
deben
J y las matrices
5
10
15
20
25
30
35
40
45
de la matriz -
i
o
o
X
0
1
r
o
o' b" c' d'
deben cumplir caracterfsticas unitarias.
Esto significa que los parametros deben cumplir la siguiente relacion.
[Ecuacion 49]
En el Grupo 1: a = 1, b = -X, y c = -d Y*
En el Grupo 2: a’ = 1, b’ = -X, y c’ = -d’ Y*
En el Grupo 3: a” = 1, b” = -X, y c” = -d” Y*
En este caso, aunque una cierta constante compleja se multiplica por cada vector columna de una matriz de precodificacion especffica, esto significa que los resultados multiplicados indican la misma matriz de precodificacion, de manera que se supone que a, a', o a'' se fija a 1.
Preferentemente, la cuarta forma de realizacion se puede aplicar a un caso en el que se ejecuta una permutacion de capas. La operacion de permutacion de capas indica que se mapea cfclicamente una secuencia de informacion especffica y la misma se transmite a todas las capas, de modo que las diferencias del rendimiento de SNR de capas individuales se normalizan. Si se utiliza la misma potencia en capas diferentes, la secuencia de datos de la ultima capa correspondiente a la ultima columna que no tiene un valor de 0 presenta la potencia mas alta desde el punto de vista de una senal de salida de precodificacion.
En caso de que no se utilice la permutacion de capas y se use un algoritmo de receptor de SIC mejorado, la capa con la que se mapea la primera palabra de codigo deberfa corresponderse preferentemente con la columna del vector de precodificacion cuya potencia de transmision es relativamente mayor que otras columnas de vectores de precodificacion. En el caso de la [Ecuacion 48], la tercera columna puede presentar una potencia de transmision mayor que las otras. Para casos en los que se mapea la primera columna con la primera capa, se mapea la segunda columna con la segunda capa, y se mapea la tercera columna con la tercera capa, puede utilizarse la [Ecuacion 48a] en lugar de la [Ecuacion 48]. Esta estructura de matrices de precodificacion permitira un rendimiento mejorado en caso de que no se utilice ninguna permutacion de capas y se utilice el receptor de SIC, debido al aumento de la probabilidad de descodificacion correcta de una palabra de codigo completa, dada a una transmision de una pluralidad de palabras de codigo.
[Ecuacion 48a]
G1
- a 0 1
- a' 0 1 a" 0 1
- bOX
- , G2 - b‘ 1 0 , G3 - b" 1 0
- c 1 0
- c' OX c' OX
- d Y 0
- d’ Y 0 dm Y 0
donde
Rango 3 - Quinta forma de realizacion
En la quinta forma de realizacion, se supone que, como grupos de matrices de precodificacion para mantener un buen rendimiento de CM, se usan los siguientes grupos que se muestran en la ecuacion 50.
[Ecuacion 50]
donde
x,rAlXij'_zliZt-i ^u/1 1 Ji 1Xfi • ' J2 ■ h' Ji j
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Los grupos de matrices de precodificacion mostrados en la ecuacion 50 estan compuestos por una pluralidad de matrices de precodificacion que se obtienen cuando se Neva a cabo una permutacion de filas o permutacion de
columnas sobre la estructura de la cuarta forma de realizacion. Los vectores columna d d d'\ de los grupos de matrices de precodificacion mostrados en la ecuacion 50 pueden ser diferentes matrices de precodificacion, tales como vectores/matrices de precodificacion basados en DFT o vectores/matrices de precodificacion domesticos. Por ejemplo, un ejemplo de los anteriores vectores columna puede ser un libro de codigos de rango 1 del sistema LTE del 3GPP (Sistema version 8).
De forma similar a la cuarta forma de realizacion, en la quinta forma de realizacion es preferible que los vectores de las matrices de precodificacion sean ortogonales entre si, y que los elementos diferentes a un primer valor de 0 en todos los vectores columna de cada grupo de matrices de precodificacion se fijen a 1.
Un libro de codigos de acuerdo con la quinta forma de realizacion incluye una matriz de precodificacion generada cuando se lleva a cabo una permutacion de columnas sobre las matrices de precodificacion de la cuarta forma de realizacion. Tal como se ha descrito anteriormente, la matriz de precodificacion que tiene un vector columna [c1, c2, c3] puede tener 6 matrices de precodificacion con permutacion de columnas, tales como [c1, c3, c2], [c2, c1, c3], [c2, c3, c1], [c3, c2, c1], [c3, c1, c2], y [c3, c1, c2].
La razon por la que no se incluye una permutacion de columnas especffica es que las permutaciones de segundas y terceras columnas de la matriz de precodificacion en un sistema en el que se mapea una primera palabra de codigo con una primera capa y se distribuye una segunda palabra de codigo y se mapea la misma con una segunda y una tercera capas, no provoca una diferencia en el rendimiento.
Rango 3 - Sexta forma de realizacion
Una matriz de precodificacion de acuerdo con la sexta forma de realizacion se configura en un formato que se obtiene cuando se lleva a cabo una permutacion de filas sobre una matriz de precodificacion de libro de codigos que se muestra en la cuarta forma de realizacion, ya que la matriz de precodificacion de la sexta forma de realizacion puede obtenerse mediante conmutacion de antenas.
Los grupos de matrices de precodificacion de acuerdo con la sexta forma de realizacion se pueden representar mediante la siguiente ecuacion 51.
[Ecuacion 51]
[Ecuacion 51]
Los vectores columna lAI L“ J L" J o sus formatos de permutacion de filas pueden ser diferentes matrices de precodificacion, tales como vectores/matrices de precodificacion basados en DFT o vectores/matrices de precodificacion domesticos. Por ejemplo, un ejemplo de los anteriores vectores columna puede ser un libro de codigos de rango 1 del sistema LTE del 3GPP (Sistema version 8).
De manera similar a la cuarta forma de realizacion, en la sexta forma de realizacion, es preferible que los vectores columna de la matriz de precodificacion sean ortogonales entre sf y que los elementos a, a', o a'' se fijen a 1. Mediante la siguiente ecuacion 52 puede representarse un ejemplo de libro de codigos de acuerdo con la sexta forma de realizacion.
5
[Ecuacion 52]
10
donde
Rango 3 - Septima forma de realizacion
Un libro de codigos de acuerdo con la septima forma de realizacion se configura en un formato de permutacion de 15 filas de libro de codigos segun se muestra en la quinta forma de realizacion. Un ejemplo de libro de codigos de acuerdo con la septima forma de realizacion puede representarse mediante la siguiente ecuacion 53.
5
10
15
20
[Ecuacion 53]
0 X
1 0 Y 0
d Y
0
X
0
n
0
0
Y
- '
- 1 0 a' 0 1 b‘ X 0 c' 0 Y dr 1 0 a' 1 0 ->'1 ri 0 a’ \
- 0 1 b' 1 0 a' 0 1 b' 0 1 b‘ X 0 c‘ 0 Y d' 0 1 b‘
- X 0 c' X 0 c* 1 0 o' X 0 c* 0 1 b' X 0 c- 0 Y d'
- 0 Y d' 0 Y d’ 0 Y d\ 1 0 a\ .0 Y d’ 0 1 A u 0 c'
- 0 1 a' 1 0 br 0 X c' Y 0 dr "0 1 a:' 0 1 a' 0 1 a'
- 1 0 b' 0 1 a* 1 0 b' 1 0 b’ 0 X c’ Y 0 d‘ l 0 b’
- 0 X c' 0 X c‘ 0 1 a' 0 X ■ cr 1 0 b' 0 X c' Y 0 d‘
- Y 0 d' Y 0 d‘ Y 0 d\ .0 1 a' Y 0 d\ .1 0 b‘ 0 X e‘
- a' 0 1 b* 1 O' c' 0 *] 'd' Y O' a 0 r fl' 0 1 ‘ a' 0 r
- b‘ 1 0 a' 0 1 b’ 1 0 1 0 c" 0 X d‘ Y 0 b‘ 1 0
- c* 0 X c' 0 X u' 0 > 0 X b’ 1 0 c‘ 0 X d' Y 0
- d' Y 0 d' Y 0 d' Y 0 1 d' Y 0 b' 1 0 cf 0 X
G3-
0 Y 1
0 1 0 0 X a9 0
cm Y bm \ d‘ 0
0 o'
0 d' Y c*
1 b‘
0 X 0
a" 0 b' 1 d* 0
cm Y
donde
X,Yc
kill i Izl . -w
a a' a' /> b'
c ’ c‘ * c“
Los vectores columna td o sus formatos de permutacion de filas pueden ser diferentes matrices de
precodificacion, tales como vectores/matrices de precodificacion basados en DFT o vectores/matrices de precodificacion domesticos. Por ejemplo, un ejemplo de los anteriores vectores columna puede ser un libro de codigos de rango 1 del sistema LTE de 3GPP (Sistema version 8).
De forma similar a la cuarta forma de realizacion, en la septima forma de realizacion, es preferible que los vectores columna de la matriz de precodificacion sean ortogonales entre si y que los elementos a, a' o a'' se fijen a 1. Es preferible que el libro de codigos de acuerdo con esta forma de realizacion se utilice cuando no se lleva a cabo una permutacion de antenas, ya que el efecto de permutacion de antenas puede obtenerse por medio de la matriz de precodificacion en la cual se lleva a cabo la permutacion de filas cuando se utiliza el libro de codigos de la septima forma de realizacion.
Un ejemplo del libro de codigos de acuerdo con la septima forma de realizacion se puede representar mediante la siguiente ecuacion 54.
5
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[Ecuacion 54]
Gl«
- 1 0 1
- X 0 -X 0 1 c or d ' '10 1 '10 1 ' 1 0 1
- X 0 -X
- 1 0 1 X 0 -X X 0 -X 0 1 c 0 Yd X 0 -x
- 0 1 c
- 0 1c 1 0 1 0 1 c X 0 -X 0 1 c o r d
- [or d
- or .0 Yd 10 1 0 Yd x o -jr; 0 1 c
- fo 1 1 ’
- 0 x -x 10 c ’ r o d 0 1 1 0 1 1 ' 0 1 1
- 0 X -X
- 0 1 1 0 X -X 0 X -X 1 0 c r o d 0 X -X
- 1 0 c
- 1 0 c
- 0 1 1 1 0 c 0 X -X l 0 c Y 0 d
- [r ° d
- r o d r o d 0 1 1 Y 0 d 0 X -X 1 0 c
- i or
- -X 0 X ' c 10 ■ d r o ■ i or ' i or ' 1 0 1
- -X 0 X
- 1 0 1 -X 0 X -X 0 X c 1 0 d Y 0 -X o X
- c 1 0
- c 1 0
- 1 0 1 c 1 0 -X 0 x c 1 0 d Y 0
- d Y 0
- d r o d Y 0. 1 0 1 d r o -X 0 X c 1 °J;
G2 =
- 1 0 1 To 1 b‘'
- X 0 -X 0 r d‘' 10 1 10 1 io i T
- 0 1 b'
- 1 0 1 0 1 b‘ 0 1 b' X 0 - X 0 Yd'
- 0 1 b'
- 0 1
- X 0 -X 1 0 1 X 0 - X 0 1 b‘ X 0 -X 0 Y d'
- or d‘
- o r d' o r d\ 1 0 1 0 Y d' 0 1 b‘ X 0 -x\
- 0 1 1 '
- 10 b’ ' 0 X -X r 0 d' ' 0 1 1 ' 0 1 1 0 1 1 1
- 1 0 b‘
- 0 1 1 1 0 b’ ' 0 b‘ 0 X -X r o d'
- 1 0 b‘
- 0 X - X
- 0 X -X 0 1 1 0 X -X 1 0 b' 0 X - X Y 0 df
- Y 0 d’
- Y 0 d' Y 0 d‘ . Lo 1 1 Y 0 d' 10 b’ 0 X -x\
- ■ i or
- b‘ 1 o' X 0 X' r o' ■ i or ' 1 0 1 ' 1 0 1]
- b‘ 1 0
- 1 0 1 b' 10 »• 1 0 -X 0 X d' Y 0 V 1 0
- * o 1
- -X 0 X 1 0 1 0 X b' 1 0 -X 0 X d' Y 0
- d’ r o
- d' Y 0_ d' Y oj ■ 0 1 d' Y 0 b' 1 0 -X 0 x[
G3 =
donde
Referenda para seleccionar matriz de precodificacion adicional
Ademas de la norma 1 y la norma 2, esta forma de realizacion esta disenada para considerar otra norma. En esta norma, los elementos indicados por caracteres contenidos en cada grupo de matrices de precodificacion no se seleccionan de entre 8 valores, sino que se limitan a 1, j, -1 y -j, reduciendose asf el numero de matrices de precodificacion contenidas en un libro de codigos.
De acuerdo con esta forma de realizacion, se considera un conjunto de libros de codigos que incluye 16 matrices de precodificacion. Por ejemplo, vectores DFT de rango 1 sobre antenas 4Tx se pueden representar de la manera siguiente.
Una matriz DFT de N x N (o Matriz de Fourier) Fn basada en un componente dado, tal como Fn = e~j'2pN normalizado a 1/V* se puede representar mediante la siguiente ecuacion 55.
[Ecuacion 55]
fl 1 1 - 1 1
1 ... p-w-WH-n
5
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Vectores DFT de rango 1 sobre las antenas 4Tx compuestas por 16 vectores columnas situados en las primeras cuatro filas de la ecuacion 55.
[Tabla 8]
A continuacion, un vector domestico 4Tx de rango 1 (vector HH) se puede representar mediante la siguiente tabla 9.
[Tabla 9]
Restriccion del tamano del libro de codigos
Por lo menos una de la primera a tercera normas (norma 1, norma 2 y norma 3) se puede usar para limitar el numero de matrices de precodificacion contenidas en un libro de codigos. En esta forma de realizacion, se describira detalladamente la restriccion del tamano del libro de codigos para cada rango, especialmente, la restriccion del tamano en un libro de codigos de rango 1.
En la actualidad, el libro de codigos 4Tx de enlace descendente para el sistema LTE del 3GPP ha prestablecido que los rangos respectivos presenten el mismo numero de vectores/matrices (es decir, 16 vectores/matrices). No obstante, es bien conocido en la tecnica que el numero de matrices de precodificacion necesario para obtener un rendimiento optimo a partir de un rango alto es menor que el numero de matrices de precodificacion necesario para obtener un rendimiento optimo a partir de un rango bajo. Con este fin, esta forma de realizacion de la presente invencion propone un nuevo formato de libro de codigos en el cual el numero de matrices de precodificacion de un rango bajo es mayor que el correspondiente de un rango alto, de manera que los rangos individuales presentan numeros diferentes de matrices de precodificacion.
Al mismo tiempo, un sistema de comunicaciones para moviles puede soportar una variedad de modos de transmision. Se considera que un modo de transmision X-esimo se utiliza de manera eficaz para un UE situado en un borde de celula, de manera que el UE puede soportar una operacion de bucle cerrado utilizando un indicador de matriz de precodificacion (PMI) de rango 1. En este caso, el vector de PMI de rango 1 se puede seleccionar de entre las matrices de precodificacion de rango 1 contenidas en un libro de codigos global compuesto por una pluralidad de matrices de precodificacion de todos los rangos que soportan un modo de transmision Y-esimo, tal como un MIMO de bucle abierto o un MIMO de bucle cerrado. En este caso, se considera que el modo de transmision X-esimo es diferente con respecto al modo de transmision Y-esimo. Para el modo de transmision Y-esimo, no es necesario que el tamano del libro de codigos de rango 1 se configure como una potencia de 2. Adicionalmente, aunque el tamano del libro de codigos de rango 1 se configure como potencia de 2, puede incrementarse solamente el tamano del libro de codigos sin una mayor mejora del rendimiento. Asf, esta forma de realizacion propone un metodo para restringir racionalmente el tamano del libro de codigos aunque simultaneamente presentando un rendimiento apropiado, de manera que el libro de codigos se puede expresar con una menor cantidad de informacion de retroalimentacion.
En primer lugar, se considera que los numeros de las matrices de precodificacion de rangos individuales que soportan el modo de transmision Y-esimo se fijan a A- Rango 1, B- Rango 2, C- Rango 3 y D- Rango 4 (donde D < C < B < A). En este caso, el tamano del libro de codigos global es igual a la suma de A, B, C y D. Para soportar el anterior tamano del libro de codigos, puede ser necesaria una senalizacion de m bits para cumplir la siguiente condicion que se muestra en la ecuacion 56.
[Ecuacion 56]
A + B + C + D < 2m
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Si un UE esta configurado para usar el modo de transmision X-esimo, el UE puede utilizar informacion de PMI de rango 1. Es preferible que se definan de nuevo 2n PMIs de rango 1 (donde n < m) para reducir el numero de bits requeridos para la senalizacion. Se puede usar una variedad de metodos (1), (2), (3), (4), (5) y (6) para reducir el numero de bits de senalizacion.
(1) Metodo 1
Si es posible, se selecciona un fndice enesimo par.
(2) Metodo 2
Si es posible, se selecciona un fndice enesimo impar.
(3) Metodo 3
Se seleccionan 2n indices iniciales.
(4) Metodo 4
Se seleccionan los ultimos 2n indices.
(5) Metodo 5
Se seleccionan indices arbitrariamente.
(6) Metodo 6
La construccion se obtiene por senalizacion.
Por ejemplo, para el modo de transmision Y-esimo, pueden darse 33 matrices de precodificacion para el rango 1, 15 matrices de precodificacion pueden darse para el rango 2, pueden darse 15 matrices de precodificacion para el rango 3, y pueden darse 4 matrices de precodificacion para el rango 4.
En este caso, puede utilizarse una variedad de metodos (1), (2), (3), (4), (5), y (6) para construir el libro de codigos de rango 1 utilizado para indicar solamente 16 matrices de precodificacion.
(1) Metodo 1
Si es posible, se selecciona un fndice enesimo par.
(2) Metodo 2
Si es posible, se selecciona un fndice enesimo impar.
(3) Metodo 3
Se seleccionan 16 indices iniciales.
(4) Metodo 4
Se seleccionan los ultimos 16 indices.
(5) Metodo 5
Se seleccionan indices arbitrariamente.
(6) Metodo 6
La construccion se obtiene mediante senalizacion.
Al mismo tiempo, puede utilizarse una variedad de metodos (1), (2), (3) y (4) para construir el libro de codigos de rango 1 utilizado para indicar solamente 32 matrices de precodificacion.
(1) Metodo 1
Se seleccionan los 32 indices iniciales.
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(2) Metodo 2
Se seleccionan los ultimos 32 indices.
(3) Metodo 3
Se seleccionan indices arbitrariamente.
(4) Metodo 4
La construccion se obtiene por senalizacion.
Si en el libro de codigos de rango 1 que incluye 32 matrices de precodificacion estan contenidos 16 vectores de rango 1 de enlace descendente, pueden utilizarse los siguientes metodos de restriccion (I) y (II).
El metodo de restriccion (I) se corresponde con un caso para construir el libro de codigos de rango 1 de tamano 16, y en adelante en la presente memoria se ofrecera una descripcion detallada del mismo.
A) Se seleccionan 16 vectores de rango 1 de enlace descendente.
B) Se selecciona el libro de codigos de rango 1 de tamano 16 para independencia de los vectores de rango 1 de enlace descendente.
(1) Se seleccionan los 16 indices iniciales.
(2) Se seleccionan los ultimos 16 indices.
(3) Se seleccionan arbitrariamente indices.
(4) La construccion se obtiene por senalizacion.
El otro metodo de restriccion (II) se corresponde con otro caso para construir el libro de codigos de rango 1 de tamano 32, y en adelante en la presente memoria se ofrecera una descripcion detallada del mismo.
A) Seleccion de 16 vectores de rango 1 de enlace descendente + vectores adicionales.
(1) Se seleccionan los 16 indices iniciales.
(2) Se seleccionan los ultimos 16 indices.
(3) Se seleccionan arbitrariamente indices.
(4) La construccion se obtiene por senalizacion.
B) Seleccion del libro de codigos de rango 1 de tamano 32 con independencia de los vectores de rango 1 de enlace descendente.
(1) Se seleccionan los 32 indices iniciales.
(2) Se seleccionan los ultimos 32 indices.
(3) Se seleccionan indices arbitrariamente.
(4) La construccion se obtiene por senalizacion.
El numero de libros de codigos para cada rango se puede construir de manera eficaz de acuerdo con los esquemas antes mencionados.
III. Configuracion del aparato
El capftulo III dara a conocer en adelante una estructura mejorada destinada a estar contenida en un UE, en donde la estructura mejorada puede mantener unas buenas propiedades de PAPR o de CM aunque simultaneamente aplicando el esquema MIMO a la transmision de senales de enlace ascendente.
La figura 10 es un diagrama de bloques que ilustra una estacion base (BS) general y un equipo de usuario (UE) general.
En referencia a la figura 10, una estacion base (BS) 10 incluye un procesador 11, una memoria 12, y un modulo de radiofrecuencia (RF) 13. El modulo de RF 13 se utiliza como modulo de transmision/recepcion para recibir una senal de enlace ascendente y transmitir una senal de enlace descendente. El procesador 11 puede controlar la transmision de senales de enlace descendente utilizando informacion de transmision de senales de enlace descendente (por ejemplo, una matriz de precodificacion especffica contenida en un libro de codigos para transmision de senales de enlace descendente) almacenada en la memoria 12. Alternativamente, como proceso inverso del proceso de precodificacion, el procesador 11 puede controlar un proceso de recepcion de senales
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multiplicando informacion de recepcion de senales de enlace ascendente (por ejemplo, una senal de enlace ascendente) almacenada en la memoria 12 por una matriz hermftica de la misma matriz de precodificacion que la matriz de precodificacion utilizada en el UE 20.
El UE 20 puede incluir un procesador 21, una memoria 22, y un modulo de RF 23 utilizado como modulo de transmision/recepcion para transmitir una senal de enlace ascendente y recibir una senal de enlace descendente. El procesador 21 puede controlar la transmision de senales de enlace ascendente utilizando informacion de transmision de senales de enlace ascendente (por ejemplo, una matriz de precodificacion espedfica contenida en el libro de codigos antes mencionado para transmision de senales de enlace ascendente) almacenada en la memoria 22. Alternativamente, como proceso inverso del proceso de precodificacion, el procesador 21 puede controlar un proceso de recepcion de senales multiplicando informacion de recepcion de senales de enlace descendente (por ejemplo, una senal de enlace descendente) almacenada en la memoria 22, por una matriz Hermftica de la misma matriz de precodificacion que la matriz de precodificacion utilizada en el UE 20.
Mientras tanto, se describira en la presente memoria una exposicion detallada con relacion al procesador del UE 20 (o la BS 10), particularmente, una estructura para transmitir una senal utilizando el esquema SC-FDMA. A continuacion se describiran en la presente memoria un procesador para transmitir una senal sobre la base del esquema SC-FDMA en el sistema LTE del 3GPP y un procesador para transmitir una senal sobre la base de un esquema OFDM en el sistema LTE del 3GPP, y a continuacion se describira posteriormente un procesador para posibilitar que un UE transmita una senal de enlace ascendente utilizando el esquema SC-FDMA asf como el esquema MIMO.
Las figuras 11 y 12 ilustran un esquema SC-FDMA para transmitir una senal de enlace ascendente en el sistema LTE del 3GPP y un esquema OFDMa para transmitir una senal de enlace descendente en el sistema LTE del 3GPP.
Haciendo referencia a la figura 11, no solamente el UE para transmitir una senal de enlace ascendente sino tambien la estacion base (BS) para transmitir una senal de enlace descendente incluye un conversor de Serie-a-Paralelo 401, un mapeador ("mapper") de subportadoras 403, un modulo de IDFT de M puntos 404, un conversor de Paralelo-a-Serie 405, y similares. No obstante, el UE para transmitir una senal utilizando el esquema SC-FDMA incluye ademas un modulo de DFT de N puntos 402, y compensa una parte predeterminada de la influencia del procesado de la IDFT del modulo de IDFt de M punto 404, de manera que una senal de transmision puede presentar caractensticas de una sola portadora.
La figura 12 muestra la relacion entre un diagrama de bloques para un proceso de senales de enlace ascendente prestablecido en la TS 36.211 que incluye la especificacion del sistema LTE del 3GPP y un procesador para transmitir una senal utilizando el esquema SC-FDMA. De acuerdo con la TS 36.211, cada UE codifica por aleatorizacion una senal de transmision utilizando una secuencia de aleatorizacion especftica para transmitir una senal de enlace ascendente, y la senal codificada por aleatorizacion se modula de manera que se generan sfmbolos complejos. Despues de esto, se lleva a cabo una precodificacion de transformada para realizar un proceso de ensanchamiento por DFT sobre sfmbolos complejos. Es decir, el precodificador de transformada prestablecido en la TS 36.211 se puede corresponder con un modulo de DFT de N puntos. Despues de esto, se puede mapear la senal ensanchada por DFT con un elemento de recurso espedfico de acuerdo con una regla de mapeado basada en bloques de recursos (RB), por medio de un mapeador de elementos de recursos, y puede reconocerse que esta operacion se corresponde con el mapeador de subportadoras mostrado en la figura 11. La senal que se ha mapeado respecto al elemento de recurso se procesa por iFfT o IDFT de M puntos por medio del generador de senales de SC-FDMA, se lleva a cabo una conversion de paralelo-a-serie sobre el resultado procesado por el IDFT o IFFT, y a continuacion al resultado de la conversion de P/S se anaden prefijo dclico (CP).
Al mismo tiempo, la figura 12 muestra ademas un procesador de una estacion base (BS) que se utiliza para recibir una senal la cual se ha recibido en la estacion base a traves de los procesos antes mencionados.
De esta manera, el procesador para transmision SC-FDMA en el sistema LTE de 3GPP no incluye una estructura para utilizar el esquema MIMO. Por lo tanto, se describira en primer lugar el procesador de la BS para transmision MIMO en el sistema LTE del 3GPP, y a continuacion se describira un procesador para transmitir una senal de enlace ascendente combinando el esquema SC-FDMA con el esquema MIMO que utiliza el procesador de la BS anterior.
La figura 13 es un diagrama de bloques que ilustra un procesador para posibilitar que la estacion base (BS) transmita una senal de enlace descendente utilizando el esquema MIMO en el sistema LTE de 3GPP.
Una estacion base (BS) en el sistema LTE del 3GPP puede transmitir una o mas palabras de codigo por medio de un enlace descendente. Por lo tanto, una o mas palabras de codigo se pueden procesar como sfmbolos complejos por medio del modulo de codificacion por aleatorizacion 301 y el mapeador de modulacion 302 de la misma manera que en la operacion de enlace ascendente mostrada en la figura 12. Despues de esto, se mapean los sfmbolos complejos con una pluralidad de capas por medio del mapeador de capas 303, y cada capa se multiplica por una matriz de precodificacion predeterminada seleccionada de acuerdo con el estado del canal y a continuacion la misma se asigna a cada antena de transmision por medio del modulo de precodificacion 304. Se mapean las
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senales de transmision procesadas de antenas individuales con elementos de recursos de tiempo-frecuencia a utilizar para la transmision de datos por el mapeador de elementos de recursos 305. Despues de esto, el resultado que se ha mapeado se puede transmitir por medio de cada antena despues de pasar a traves del generador de senales de OFDMA 306.
No obstante, si en el sistema LTE del 3GPP se utiliza un esquema de senales de enlace descendente que se muestra en la figura 13, las propiedades de PAPR de CM pueden deteriorarse. Por tanto, es necesario que el UE combine de manera eficaz el esquema de SC-FDMA para mantener unas buenas propiedades de PAPR y de CM descritas en las figuras 11 y 12 con el esquema MIMO mostrado en la figura 13, y se debe construir un UE para llevar a cabo una precodificacion utilizando la matriz de precodificacion que puede mantener buenas propiedades de PAPR y de CM descritas en la forma de realizacion anterior.
De acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion, se considera que un UE para transmitir una senal de enlace ascendente por medio de multiples antenas (multi-antena) incluye multiples antenas (no mostradas) para transmitir y recibir senales. En referencia a la figura 10, el UE 20 incluye una memoria 22 para almacenar un libro de codigos, y un procesador 21 que estan conectados a multiples antenas (no mostradas) y la memoria 22 para procesar la transmision de senales de enlace ascendente. En este caso, el libro de codigos almacenado en la memoria 22 incluye matrices de precodificacion establecidas de tal manera que se transmite una unica senal de capa a cada una de las multiples antenas. A continuacion se describira de forma detallada el procesador 21 del UE configurado segun se ha descrito anteriormente.
La figura 14 ilustra un procesador del UE de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion.
Haciendo referencia a la figura 14, el procesador del UE 20 de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion incluye un mapeador de palabras de codigo a capas 1401 para mapear senales de enlace ascendente con un numero predeterminado de capas correspondientes a un rango especffico, un numero predeterminado de modulos de DFT 1402 para llevar a cabo un ensanchamiento por Transformada Discreta de Fourier (DFT) sobre cada una del numero predeterminado de senales de capa, y un precodificador 1403. El precodificador 1403 selecciona una matriz de precodificacion especffica establecida de tal manera que se transmite una senal de capa a antena 1405 para precodificar una senal de capa resultante ensanchada por DFT que se ha recibido desde el modulo de DFT 1402. En particular, en esta forma de realizacion de la presente invencion, cada modulo de DFT
1402 lleva a cabo un ensanchamiento de cada senal de capa, este modulo de DFT 1402 para ensanchar cada senal de capa esta situado justo antes que el precodificador 1403. Cuando el precodificador 1403 lleva a cabo la precodificacion, el precodificador 1403 se configura de tal manera que se mapea cada senal de capa con una antena y a continuacion la misma se transmite por medio de la antena mapeada, de modo que se mantienen caracterfsticas de portadora unica de cada senal de capa y se mantienen tambien unas buenas propiedades de PAPR y de CM. Al mismo tiempo, el UE 20 incluye ademas un modulo de transmision. El modulo de transmision lleva a cabo un proceso que construye un sfmbolo de SC-FDMA sobre la senal precodificada, y transmite la senal precodificada resultante a la estacion base (BS) por medio de multiples antenas 1405.
Al mismo tiempo, el precodificador 1403 selecciona una matriz de precodificacion a utilizar para la transmision de senales de entre el libro de codigos almacenado en la memoria 22, y lleva a cabo una precodificacion sobre la matriz de precodificacion seleccionada. Preferentemente, dichas matrices de precodificacion pueden ser matrices de precodificacion establecidas para igualar potencias de transmision de multiples antenas y/o potencias de transmision de capas respectivas.
El numero de multiples antenas 1405 puede ser 2 o 4. El procesador del UE de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion puede llevar a cabo ademas no solamente una funcion de cambio de capa para cambiar de manera periodica o aperiodica una capa de la cual se ha mapeado con una palabra de codigo especffica, sino tambien una funcion de cambio de antena para cambiar de forma periodica o aperiodica una antena por medio de la cual se transmite una senal de capa especffica. La funcion de cambio de capa la puede llevar a cabo el mapeador de capa 1401 por separado con respecto a la precodificacion del precodificador 1403, o tambien se puede llevar a cabo a traves de una permutacion de columnas de la matriz de precodificacion cuando el precodificador
1403 lleva a cabo la precodificacion. Ademas, la funcion de cambio de antena tambien se puede llevar a cabo por separado con respecto a la precodificacion del precodificador 1403, o tambien se puede realizar a traves de una permutacion de filas de la matriz de precodificacion.
Las formas de realizacion ejemplificativas que se han descrito en la presente memoria anteriormente son combinaciones de elementos y caracterfsticas de la presente invencion. Los elementos o caracterfsticas se pueden considerar selectivos a no ser que se mencione lo contrario. Cada elemento o caracterfstica se puede llevar a la practica sin combinarse con otros elementos o caracterfsticas. Ademas, las formas de realizacion de la presente invencion se pueden construir combinando partes de los elementos y/o caracterfsticas. El orden de las operaciones que se describe en las formas de realizacion de la presente invencion se puede disponer de otra manera. Algunas construcciones o caracterfsticas de una forma de realizacion cualquiera se pueden incluir en otra forma de realizacion, y se pueden sustituir con construcciones o caracterfsticas correspondientes de otra forma de realizacion. Resulta evidente que la presente invencion se puede materializar mediante una combinacion de reivindicaciones que
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no presentan una relacion citada explfcita en las reivindicaciones adjuntas o pueden incluir reivindicaciones nuevas mediante correccion despues de la solicitud.
Las formas de realizacion de la presente invencion se pueden alcanzar a traves de varios medios, por ejemplo, hardware, microprogramas, software, o una combinacion de los mismos. En una combinacion de hardware, las formas de realizacion de la presente invencion se pueden implementar mediante uno o mas circuitos integrados de aplicacion especffica (ASIC), procesadores de senales digitales (DSP), dispositivos de procesado digital de senales (DSPD), dispositivos logicos programables (PLD), matrices de puertas programables in situ (FPGA), procesadores, controladores, microcontroladores, microprocesadores, etcetera.
En una configuracion de microprogramas o software, las formas de realizacion de la presente invencion se pueden obtener mediante un modulo, un procedimiento, una funcion, etcetera, que lleve a cabo las funciones u operaciones antes descritas. El codigo de software se puede almacenar en una unidad de memoria y puede ser controlado por un procesador. La unidad de memoria puede estar situada en el interior o exterior del procesador y puede transmitir datos hacia y recibir datos desde el procesador a traves de varios medios conocidos.
Tal como resulta evidente a partir de la descripcion anterior, la presente invencion puede mantener propiedades de PAPR o de CM mientras se transmiten senales de enlace ascendente utilizando un esquema MIMO.
Ademas, la presente invencion controla o ajusta uniformemente la potencia de transmision de las antenas/capas, reduce al mfnimo la cantidad de tara de senalizacion necesaria para precodificar informacion de matrices, y obtiene una ganancia de diversidad maxima.
La presente invencion es aplicable a un sistema de comunicaciones inalambricas para moviles de banda ancha.
Claims (18)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Metodo para controlar un equipo de usuario, UE, para transmitir unas senales de enlace ascendente por medio de antenas multiples, comprendiendo el metodo:mapear las senales de enlace ascendente respecto a un numero predeterminado de capas; estando caracterizado el metodo por que presenta las etapas siguientesllevar a cabo un ensanchamiento por transformada discreta de Fourier, DFT, sobre cada una del numero predeterminado de capas;precodificar cada una de las capas ensanchadas por DFT utilizando una matriz de precodificacion especffica seleccionada de entre un libro de codigos prealmacenado, en el que el libro de codigos prealmacenado comprende un primer conjunto de libros de codigos utilizados cuando el numero de las antenas multiples es 2 y un segundo conjunto de libros de codigos utilizados cuando el numero de las antenas multiples es 4, en el que el primer conjunto de libros de codigos consiste en un libro de codigos de rango 1 y un libro de codigos de rango 2, en el que el segundo conjunto de libros de codigos consiste en un libro de codigos de rango 1, un libro de codigos de rango 2, un libro de codigos de rango 3 y un libro de codigos de rango 4, en el que cada matriz de precodificacion en el primer y el segundo conjuntos de libros de codigos esta establecida de manera que cada una de las antenas multiples transmite unicamente una capa del numero predeterminado de capas; ytransmitir las senales precodificadas a una estacion base, BS, por medio de las antenas multiples llevando a cabo un proceso predeterminado para construir un sfmbolo de acceso multiple por division de frecuencia con portadora unica, SC-FDMA, sobre las senales precodificadas.
- 2. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la matriz de precodificacion especffica es una matriz de precodificacion establecida de tal manera que las antenas multiples presentan una potencia de transmision uniforme entre ellas.
- 3. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la matriz de precodificacion especffica es una matriz de precodificacion establecida de tal manera que el numero predeterminado de capas presenta una potencia de transmision uniforme entre ellas.
- 4. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el libro de codigos de rango 2 del segundo conjunto de libros de[l o'codigos incluye una matriz de precodificacion de un primer tipo que esta configurada en forma de X Yell i -1 J|‘ l’ j2 ,J’ ' ' V2 ’ j' J2 ]
imagen1 J, y quecumple la condicion de>, en la que las filas individuales de la matriz deprecodificacion corresponden respectivamente a cuatro antenas de las antenas multiples, y las columnas individuales corresponden respectivamente a capas. - 5. Metodo segun la reivindicacion 4, en el que el libro de codigos de rango 2 incluye ademas una matriz deO'precodificacion de un segundo tipo configurada en forma de [1 Oly una matriz de precodificacion de un tercer tipoconfigurada en forma deen la que cada una de la matriz de precodificacion del segundo tipo y la matriz deprecodificacion del tercer tipo cumple la condicion de
- 6. Metodo segun la reivindicacion 5, en el que el libro de codigos de rango 2 incluye ademas una o mas de una matriz de precodificacion generada cuando son cambiadas las posiciones de las filas individuales de las matrices de precodificacion del primer al tercer tipo, una matriz de precodificacion generada cuando son cambiadas las posiciones de las columnas individuales de las matrices de precodificacion del primer al tercer tipo y una matriz de precodificacion generada cuando son cambiadas las posiciones de las filas individuales y las columnas individuales de las matrices de precodificacion del primer al tercer tipo.5101520253035404550
- 7. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el libro de codigos de rango 3 del segundo conjunto de libros de
imagen2 codigos incluye una matriz de precodificacion de primer tipo que esta configurada en forma deyjl l*J I l~}, y quecumple una condicion de l >2 >2 ^2 ^2 J , en la que las filas individuales de la matriz deprecodificacion corresponden respectivamente a cuatro antenas de las antenas multiples, y las columnas individuales corresponden respectivamente a las capas. - 8. Metodo segun la reivindicacion 7, en el que el libro de codigos de rango 3 incluye ademas una matriz defi o olprecodificacion de segundo tipo configurada en forma de L( l o o 0 1 0 0 0 I0 0 z0 1 0 0 0 1 0 Y 0y una matriz de precodificacion de tercer tipoconfigurada en forma deen la que cada una de la matriz de precodificacion de segundo tipo y la matriz deprecodificacion de tercer tipo cumple una condicion de
- 9. Metodo segun la reivindicacion 8, en el que el libro de codigos de rango 3 incluye ademas una o mas de una matriz de precodificacion generada cuando son cambiadas las posiciones de las filas individuales de las matrices de precodificacion del primer al tercer tipo, una matriz de precodificacion generada cuando son cambiadas las posiciones de las columnas individuales de las matrices de precodificacion del primer al tercer tipo y una matriz de precodificacion generada cuando son cambiadas las posiciones de las filas y las columnas individuales de las matrices de precodificacion del primer al tercer tipo.
- 10. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el libro de codigos de rango 3 del segundo conjunto de libros de codigos incluye una matriz de precodificacion configurada para mapear una primera capa respecto a una primera y una segunda antenas, alternativamente, y de una segunda y una tercera capas respecto a una tercera y una cuarta antenas, respectivamente.
- 11. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el libro de codigos incluye un numero diferente de matrices de precodificacion para cada rango.
- 12. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que cada una de las senales de enlace ascendente se introduce en unidades de una palabra de codigo, ymapear las senales de enlace ascendente respecto al numero predeterminado de capas incluye cambiar periodicamente una capa respecto a la cual se mapea una palabra de codigo especffica a otra capa.
- 13. Metodo segun la reivindicacion 12, en el que mapear las senales de enlace ascendente respecto al numero predeterminado de capas incluye cambiar una capa respecto a la cual se mapea una palabra de codigo especffica a otra capa por sfmbolo de SC-FDMA.
- 14. Equipo de usuario, UE, para transmitir senales de enlace ascendente por medio de antenas multiples, que comprende:unas antenas multiples para transmitir y recibir senales; estando caracterizado el equipo de usuario por que presentauna memoria para almacenar un libro de codigos que comprende un primer conjunto de libros de codigos utilizados cuando el numero de las antenas multiples es 2 y un segundo conjunto de libros de codigos utilizados cuando el numero de las antenas multiples es 4, en el que el primer conjunto de libros de codigos consiste en un libro de codigos de rango 1 y un libro de codigos de rango 2, en el que el segundo conjunto de libros de codigos consiste en un libro de codigos de rango 1, un libro de codigos de rango 2, un libro de codigos de rango 3 y un libro de codigos de rango 4, en el que cada matriz de precodificacion en el primer y el segundo conjuntos de libros de codigos esta establecida de manera que cada una de las antenas multiples transmite unicamente una capa del numero predeterminado de capas; yun procesador conectado a las antenas multiples y a la memoria para procesar la transmision de las senales de enlace ascendente,5101520253035en el que el procesador incluye:un mapeador de capas para mapear las senales de enlace ascendente respecto a un numero predeterminado de capas correspondientes a un rango especffico;un modulo de transformada discreta de Fourier, DFT, para llevar a cabo un ensanchamiento por DFT sobre cada una del numero predeterminado de capas;un precodificador para precodificar cada una de las senales de capa ensanchadas por DFT recibidas desde el modulo de DFT seleccionando una matriz de precodificacion especffica de entre el libro de codigos almacenado en la memoria; yun modulo de transmision para llevar a cabo un proceso predeterminado con el fin de construir un sfmbolo de acceso multiple por division de frecuencia con portadora unica, SC-FDMA, sobre las senales precodificadas, y transmitir las senales procesadas a una estacion base, BS, por medio de las multiples antenas.
- 15. Equipo de usuario, UE, segun la reivindicacion 14, en el que el libro de codigos de rango 2 del segundo conjunto1 0 X 0 0 1de libros de codigos incluye una matriz de precodificacion de primer tipo que esta configurada en forma de t.0 yj, yX Yell ~^ -1que cumple una condicion de 1 v J, en la que las filas individuales de la matrizde precodificacion corresponden respectivamente a cuatro antenas de las antenas, y las columnas individuales corresponden respectivamente a las capas.
- 16. Equipo de usuario, UE, segun la reivindicacion 15, en el que el libro de codigos de rango 2 incluye ademas unaO'matriz de precodificacion de segundo tipo configurada en forma de\\ Oly una matriz de precodificacion de tercertipo configurada en forma deen la que cada una de la matriz de precodificacion de segundo tipo y la matriz deprecodificacion de tercer tipo cumple una condicion de
- 17. Equipo de usuario, UE, segun la reivindicacion 14, en el que el libro de codigos de rango 3 del segundo conjunto de libros de codigos incluye una matriz de precodificacion de primer tipo que esta configurada en forma de 1 0 O'0 1 0001 XJ| J-t-J -I _J->•»/[x 0 , y que cumple una condicion de T'-7T -TT'en la que las filas individuales dela matriz de precodificacion corresponden respectivamente a cuatro antenas de las antenas multiples, y las columnas individuales corresponden respectivamente a capas.
- 18. Equipo de usuario, UE, segun la reivindicacion 17, en el que el libro de codigos de rango 3 incluye ademas unafi o olmatriz de precodificacion de segundo tipo configurada en forma de J10 00 1 0 o o i0 Y 0y una matriz de precodificacion detercer tipo configurada en forma deo 1 o0 0 Io o zen la que cada una de la matriz de precodificacion de segundo tipo y lamatriz de precodificacion de tercer tipo cumple una condicion de
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