MX2008011986A - Control de velocidad para sistemas de comunicacion multicanal. - Google Patents

Abstract

Se describen varios métodos y sistemas para determinar velocidades de datos de enlace inverso en un sistema de comunicación de usuarios múltiples. Por ejemplo, se describe un aparato para controlar la velocidad de datos por lo menos de un primer UE en un sistema de comunicación de usuarios múltiples. El aparato puede incluir un dispositivo de estimación de canal configurado para determinar estimados de canal para una pluralidad de señales de enlace inverso diferentes para producir una pluralidad de estimados de canal, un dispositivo de demodulación configurado para determinar una primer proporción de señal-a-ruido (SNR) para el primer UE utilizando la pluralidad de estimados de canales diferentes, y un dispositivo de determinación de velocidad de datos configurado para determinar una primer velocidad de datos de enlace inverso para el primer UE utilizando la primer SNR.

Description

CONTROL DE VELOCIDAD PARA SISTEMAS DE COMUNICACIÓN MULTI- CANAL CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención e refiere a la comunicación inalámbrica. Más específicamente esta descripción se refiere a métodos y sistemas para determinar la velocidad de los datos de enlace inverso y que se programen en una red inalámbrica de múltiple:; usuarios.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un sistema de comunicación de multiplexado por división de frecuencia ortogonal (OFDM por sus siglas en inglés) divide efectivamente un ancho de banda del sistema general en sub-portadoras múltiples (NF) , las cuales también se pueden referir como sub-canales de frecuencia, tonos o bins (binarios) de frecuencia. Para un sistema de OFDM, los datos que se transmiten (es decir, los bins de información) se codifican primero con un esquema de codificación particular pa::a generar bits codificados, y los bits codificados se ag 'upan además en símbolos de bit múltiples los que entonces se mapean a símbolos de modulación. Cada símbolo ce modulación corresponde a un punto en una constelación de señal definida por un esquema de modulación particular (por ejemplo, M-PSK o M-QAM) utilizado para la transmisión de datos. A cada intervalo de tiempo que puede depender del ancho de banda de cada sub-portadora de frecuencia, se puede transmitir un símbolo de modulación en cada sub-portadora de frecuencia NF. Se puede utilizar el OFDM para combatir la interferencia entre símbolos (ISI por sus siglas en inglés) causada por el desvanecimiento selectivo de frecuencia, el cual se caracteriza por cantidades diferentes de atenuación en todo el ancho de banda del sistema.

Un sistema de comunicación de múltiples salidas -múltiples entradas (MIMO por sus siglas en inglés) puede emplear múltiples antenas de transmisión (NT) y múltiples antenas de recepción (NR) para la transmisión de datos. Un canal MIMO formado por las antenas de transmisión (NT) y recepción (NR) se pueden descomponer en canales independientes (Ns) , con Ns < min {NT, NR} . Cada uno de los canales independientes (Ns) también se puede referir como un "sub-canal espacial" del canal MIMO y corresponde a una dimensión. El Sistema MIMO probablemente puede proveer un rendimiento mejorado (por e emplo, capacidad de transmisión aumentada) si se utilizan las capacidades de dimensión adicionales creadas por las antenas de recepción y transmisión múltiple.

Para un sistema MIMO que emplea OFDM (es decir, un sistema MIMO-OFDM) , están disponibles sub-portadoras de frecuencia NF en cada uno de los sub-canales espaciales Ns para transmisión de datos. Cada sub-portadora de frecuencia de cada sub-canal espacial se puede referir como un canal de transmisión. Por lo tanto, los canales de transmisión NF-NSf están disponible para la transmisión de datos entre las antenas de transmisión NT y las antenas de recepción NR.

Para un sistema MIMO-OFDM, los sub-canales de frecuencia NF de cada sub-canal espacial pueden experimentar condiciones de canal diferentes (por ejemplo, desvanecimiento y efectos de trayectorias múltiples) y puede lograr diferentes relaciones de señal-a-ruido-e-interferencia (SNR por sus siglas en inglés) . Cada símbolo de modulación transmitido es afectado por la respuesta del canal de transmisión en el cual se transmitió el símbolo. Dependiendo del perfil de trayectorias múltiples del canal de comunicación entre el transmisor y el receptor, la respuesta de frecuencia puede variar extensamente a lo largo de todo el ancho de banda del sistema para cada sub-canal espacial, y puede variar además extensamente entre los sub-canales espaciales.

Para un canal de trayectorias múltiples con una respuesta de frecuencia que no es plana, la velocidad de información (es decir, el número de bits de información por símbolo de modulación) que se puede transmitir confiablemente en cada canal de transmisión puede ser diferente en cada canal de transmisión. Si se transmiten los símbolos de modulación para un paquete de datos en particular en canales de transmisión múltiples, y si varía extensamente la respuesta de estos canales de transmisión, entonces estos símbolos de modulación se pueden recibir en un amplio rango de SNRs . El SNR variaría entonces en consecuencia a lo largo de todo el paquete recibido, el cual entonces puede dificultar la determinación de la velocidad apropiada para el paquete de datos.

Como los transmisores y receptores pueden experimentar diferentes condiciones de canal (y es posible que sean extensamente diferentes), puede ser poco práctico transmitir los datos en la misma potencia de transmisión y/o velocidad de los datos para todos los receptores. Fijando estos parámetros de transmisión probablemente como resultado de la pérdida de potencia de transmisión, el uso de velocidades de datos sub-óptimas y/o comunicación no confiable para varios receptores, todo esto resulta en una disminución no deseada en la capacidad del sistema.

El análisis anterior describe varios problemas con la determinación de la velocidad para la programación de enlace inverso para cualquier usuario. Infortunadamente, en el caso de los sistemas de comunicación MIMO, además surgen dificultades con la transmisión simultánea de flujos múltiples para antenas múltiples de usuarios múltiples.

Además todavía las condiciones de canal pueden variar con el tiempo debido a una amplia variedad de razones. Como resultado, las velocidades de datos soportadas para los canales de transmisión también pueden variar con el transcurso del tiempo. Por lo tanto, las diferentes capacidades de transmisión de los canales de comunicación para las diferentes receptoras, más las trayectorias múltiples y la naturaleza variante del tiempo de estos canales de comunicación, y los ángulos más grandes de libertad para asignar diferentes potencias y velocidades para diferentes antenas de transmisión, hacen que la transmisión eficiente de datos sea desafiante en un sistema MIMO.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Varios aspectos y modalidades de la invención se describen con mayor detalle a continuación.

En una modalidad, un aparato para controlar velocidad de la transmisión de datos por lo menos en un primer UE (siglas en inglés de "equipo de usuario") en un sistema de comunicación de usuarios múltiples que incluye un dispositivo de estimación de canal configurado para determinar estimados de canal para una pluralidad de diferentes señales de enlace inverso para producir una pluralidad de estimados de canal, un dispositivo de demodulación configurado para determinar una primera proporción de señal-a-ruido (SNR por sus siglas en inglés) para el primer UE utilizando la pluralidad de diferentes estimados de canal, y un dispositivo de determinación de velocidad de la transferencia de datos configurado para determinar una primer velocidad de datos de enlace inverso para el primer UE utilizando el primer SNR.

En otra modalidad, un aparato para controlar una velocidad de datos por lo menos de un primer UE en un sistema de comunicación de usuarios múltiples que incluye un circuito de procesamiento acoplado a una memoria. El circuito de procesamiento se configura para determinar un estimado de canal para una pluralidad de diferentes señales de enlace inverso para producir una pluralidad de estimados de canales, que determinan una primer relación de señal-a-ruido (SNR) para el primer UE que utiliza la pluralidad de diferentes estimados de canales, y determina una primera velocidad de datos de enlace inverso que utilizan el primer SNR.

Todavía en otra modalidad, un aparato para controlar una velocidad de datos por lo menos de un primer UE en un sistema de comunicación de usuarios múltiples que incluye un medio de estimación de canal para determinar el estimado de canal para una pluralidad de diferentes señales de enlace inverso para producir una pluralidad de estimados de canales, medios de demodulación para determinar una primer relación de señal-a-ruido (SNR) para el primer UE que utiliza la pluralidad de diferentes estimados de canales, y medios para determinar una primera velocidad de datos de enlace inverso que utilizan el primer SNR.

Todavía en otra modalidad, un método para controlar una velocidad de datos por lo menos de un primer UE en un sistema de comunicación de usuarios múltiples que incluye determinar un estimado de canal para una pluralidad de diferentes señales de enlace inverso para producir una pluralidad de estimados de canales, determinar una primer relación de señal-a-ruido (SNR) para el primer UE que utiliza la pluralidad de diferentes estimados de canales, y o determinar una primera velocidad de datos de enlace inverso que utilizan el primer SNR.

Aún en otra modalidad, un aparato para programar las velocidades de datos para una pluralidad de UEs que incluye medios para controlar la potencia de las señales de referencia respectivas de los UEs, y medios para determinar una primera velocidad de datos de enlace inverso para los respectivos UEs que utilizan la señal piloto.

Todavía en otra modalidad, un dispositivo de memoria legible por computadora que contiene una pluralidad de instrucciones basadas en computadora. La memoria basada en computadora incluye un primer código para determinar un estimado de canal para una pluralidad de señales de enlace inverso diferentes y una pluralidad de estimados de canal, un segundo código para determinar una primer relación de ruido-a-señal (SNR) para el primer UE utilizando la pluralidad de diferentes estimados de canal, y un tercer código para determinar una primera velocidad de datos de enlace inverso que utiliza el primer SNR.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las funciones y la naturaleza de la presente invención, será más evidente a partir de la descripción detallada establecida abajo cuando se toma en cuenta junto con las figuras en las cuales se identifican caracteres de referencia en toda la invención de manera correspondiente y en donde: La figura 1 describe un sistema de comunicación inalámbrica de acceso múltiple ejemplar; La figura 2 describe un sistema de transmisión ejemplar; La figura 3 muestra los detalles del Nodo B de la figura 2; y La figura 4 es un diagrama de flujo que define una operación ejemplar de los métodos y sistemas descritos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se analiza a continuación, diferentes transmisores y receptores pueden experimentar diferentes condiciones de canal (y es posible que sean extensamente diferentes) , y por lo tanto, puede ser poco práctico transmitir los datos en la misma potencia de transmisión y/o velocidad de datos para todos los receptores. Una vez que se fijan estos parámetros de transmisión probablemente de como resultado una disminución en la capacidad del sistema, puede ser conveniente determinar los niveles de potencia de transmisión óptimos y velocidades de datos para cada transmisor, cuando sea posible.

Mientras el siguiente análisis se refiere a un sistema de comunicación MTMO-OFDM, a manera de ejemplo, aquellos expertos en la técnica apreciarán que el siguiente análisis también se puede aplicar a SIMO-OFDM, portadora simple FDM, (SC-FDM) , CDML, SDMA y otros estándares de comunicación como se analizará a continuación.

Con referencia a la figura 1, se describe un sistema de comunicación inalámbrica de acceso múltiple 100 de conformidad con un aspecto de la invención. Como se muestra en la figura 1, el sistema de comunicación inalámbrica de acceso múltiple 100 incluye celdas múltiples 102, 104 y 106. En el aspecto descrito en la figura 1, cada celda 102, 104 y 106 puede incluir un nodo B 150 que incluye sectores múltiples. Los sectores múltiples se pueden formar por grupos de antenas con cada grupo de antena responsable de la comunicación con UEs en una porción de la celda. En la celda 102, los grupos de antena 112, 114 y 116 corresponden cada uno a un diferente sector. En la celda 104, los grupos de antena 118, 129 y 122 corresponden cada uno a diferente sector. En la celda 106, los grupos de antena 124, 126 y 128 corresponden cada uno a un diferente sector.

Se debe notar que cada celda 102, 104 y 106 pueden incluir varios UEs los cuales están en comunicación con uno o más sectores de cada nodo B. Por ejemplo, el UE 130 y el UE 132 están en comunicación con el nodo B 142, el UE 134 y el UE 136 están en comunicación con el nodo B 144, y el UE 138 y UE 140 están en comunicación con el nodo B146.

Como se utiliza en la presente invención, la transmisión de un nodo B a un EU se refieren como un "enlace en avance", mientras que las transmisiones de un UE a un nodo B se refieren como un "enlace inverso".

En operación, varios UEs pueden estar en comunicación MIMO donde antenas múltiples en un grupo de antenas, se comunican con antenas múltiples de un UE. Se deben transmitir flujos de información múltiple entre el nodo B y el UE en ese modo. Los otros UEs deben comunicar que se están transmitiendo flujos múltiples entre cada grupo de antenas y los UEs múltiples. En tales casos, se pueden alterar los flujos por distintas técnicas para direccionar a los usuarios en diferentes ubicaciones espaciales, sin interferir con otros usuarios UEs. En cada enfoque de este tipo se refiere a acceso múltiple de división por espacios (SDMA) . ? continuación, se presentan varios esquemas MIMO que permiten que usuarios múltiples transmitan sobre un ancho de banda determinado y el recurso de tiempo se puede considerar como un esquema SDMA.

Continuando, varios esquemas MIMO que permiten a varios usuarios transmitir sobre un ancho de banda determinado y el recurso de tiempo se pueden considerar como un esquema SDMA. Una fo¾:ma más compleja de SDMA puede utilizar una forma de pre-codificación de transmisión para que los usuarios que están programados de forma simultánea sobre el mismo ancho de banda y el recurso de tiempo experimenten interferencias entre flujos basados en receptores individuales. Un tercer tipo de SDMA se utiliza para un arreglo de antena densamente espaciada el cual puede generar rayos múltiples que dividen geográficamente un sector en sub-sectores múltiples. Se debe notar que los UEs en los subsectores están separados distanciados entre si, se pueden programar simultáneamente sin causar una alta interferencia entre si. También se puede utilizar otro tipo de SDMA.

Durante la operación, cada UE se puede asignar con una velocidad de enlace inverso/transmisión y velocidad de enlace en avance/transmisión, ya sea por el UE o por el nodo B asociado. En general, los usuarios en modo SDMA o MIMO multi-usuarios (MU) se asignan diferentes velocidades, potencialmente utilizando diferentes algoritmos, que los usuarios en el modo SIMO de solo un usuario.

Un modo de antena de enlace inverso múltiple es un solo usuario MIMO (SU-MIMO), donde se transmiten flujos múltiples desde antenas múltiples del mismo UE. Además, los UEs SU-MIMO se pueden ver como un caso especial de UEs MU-MIMO. Para los usuarios con geometría lo suficientemente alta, SU-MIMO puede proveer una velocidad pico alta. Además, la capacidad de SU-MIMO también se hace a escala de manera linear con un número mínimo de antenas de recepción y transmisión, por lo tanto, utiliza completamente los recursos en el sistema.

Uno de los retos de diseño asociados con los esquemas UL-MIMO es la determinación de velocidad. En un sistema SIMO, un nodo B está informado exactamente de cuánta velocidad se debe asignar a cada UE con base en su nivel de potencia de referencia (es decir, la potencia de una señal piloto generada por el UE que es detectada por el nodo B si se utiliza una señal piloto como señal de referencia) , espacio libre superior del amplificador de potencia (PA), y la carga de otras celdas. En otras palabras, la velocidad de datos disponible a un UE tiene un mapeo de uno a uno, con la proporción de densidad espectral de potencia (PSD por sus siglas en inglés) del flujo de transmisión del UE a la señal de referencia del UE. Esta proporción PSD se refiere en la presente invención, como una proporción señal-de-referencia-a-flujo-de-transmisión ("TS/RS" por sus siglas en inglés) . Se debe notar que un ejemplo de TS/RS incluye una proporción T2P, la cual se debe utilizar para denotar una proporción de potencia piloto-a-tráfico para un enlace inverso SC-FDM, CD A o SDMA.

Infortunadamente, en las operaciones con base en SU-MIMO o con base en MU-MIMO, el nodo B no puede determinar las velocidades de transmisión óptimas que se pueden soportar por cada US con base en un TS/RS simple para el mapeo de velocidad. De hecho, un mapeo directo puede probablemente resultar en operación de programación sub-óptima. Por lo tanto, son deseables alcances mejorados para transmisiones de enlace inverso.

La figura 2 describe un sistema de comunicación inalámbrica OFDM simplificado 200. Como se muestra en la figura 2, el sistema de comunicación incluye un primer UE 210 que tiene una primera antena 212, un segundo UE 220 que tiene una segunda antena 222, un tercer UE 230 que tiene una tercera antena 232, y un nodo B 250 que tiene un arreglo de antena base. Mientras que las diversas antenas de UE 212, 222, y 232 descritas como dispositivos simples, se debe apreciar que cada UE 210, 220 y 230 puede incorporar cualquier numero de antenas, según se desee.

Como el sistema de comunicación 200 se basa en OFDM, el tráfico de datos se pueden transmitir en un número de sub-portadoras de frecuencia separadas (por ejemplo, 128 frecuencias) mientras que se puede proveer la señal de piloto en cada Na (por ejemplo, 6ta) sub-portadora . Sin embargo, el número particular y configuración portadoras de piloto y tránsito no son particularmente criticas para los sistemas y métodos, y por lo tanto puede variar considerablemente en varias modalidades.

En operación, cada UE 210, 220 y 230 puede transmitir señales de piloto y tráfico al nodo B 250. A su vez, el nodo B puede proveer información de control a cada UE 210, 220 y 230 para controlar el nivel de control de las señales de piloto y tráfico de cada UE 210, 220 y 230, asi como proveer información de programación para permitir que un UE 210, 220 y 230 determinado transmita a ciertos tiempos. La señal de piloto se debe enviar ininterrumpidamente en cada periodo de símbolo. Se debe apreciar que las señales de piloto pueden alternativamente estar en multiplexado de división por tiempos (TDM por sus siglas en inglés), SC-FDM. OFDM, CDMA y así sucesivamente. La señal piloto se puede utilizar como una señal de referencia para el control de potencia de enlace inverso. En ciertas modalidades, la señal de referencia se puede proveer por otros canales, tal como el canal CQI . En tai caso, la señal de referencia puede incluir información de canal de enlace inverso, por ejemplo, un reporte CQI generado por el UE.

El nodo B 250 puede recibir y convertir los flujos de señales de referencia/piloto y datos inalámbricos recibidos desde los UEs 210, 220 y 230 en señales análogas, las cuales se pueden monitorear por niveles de potencia o cualquier indicador de calidad de canal. A su vez, las señales análogas se pueden utilizar para generar control de potencia y comandos de programación para los UEs 210, 220 y 230. Se debe notar que en varias modalidades se puede transmitir y/o controlar una señal de referencia/piloto de únicamente una antena de cada UE.

Para un UE con una sola antena que se comunica con el nodo B 250 (el cual tiene múltiples antenas), la señal piloto/referencia (ya sea una señal de control o piloto tal como un canal CQI) se puede controlar por potencia de bucle-cerrado al nivel deseado para proveer una referencia para el control de potencia del canal de tráfico. Generalmente, las transmisiones de tráfico de enlace inverso se pueden controlar por potencia para maximizar la densidad espectral de potencia permitida (PSD por sus siglas en inglés) mientras mantienen un nivel de interferencia de antena int r-celdas tolerable. El canal de tráfico PSD se puede especificar como un "??" mientras que el nivel de potencia de piloto/referencia se puede especificar como "PO". Por lo tanto, el TS/RS de esta configuración puede significar como "??/?0".

Por lo tanto, una vez que se determina el PSD, se puede seleccionar la velocidad de transmisión de datos, de conformidad con el canal de tráfico SNR. En consecuencia, en este caso existe un mapeo de uno-a-uno entre el canal de tráfico PSD y la velocidad de los datos.

Por otra parte, para las operaciones MIMO de enlace inverso, se pueden desacoplar el canal de tráfico PSD y la velocidad programada. La selección de velocidad en un sistema que asigna UEs a la operación SDMA o SU-MIMO se debe asociar estrechamente a la señal de referencia y al control de potencia, pero sigue teniendo una diferencia de aquella operación SIMO. En ciertos aspectos, los factores que se utilizan para el control de la velocidad incluye, pero no se limita a: (1) la potencia de la señal de piloto/referencia transmitida desde el UE, el cual comúnmente se controla por la potencia; (2) control de potencia para el UE; (3) placa, es decir, el numero de los flujos de espacio que se están transmitiendo; (4) tipo de receptor utilizado en el nodo B; y (5) canales diferentes desde cualquier par de antenas receptoras-transmisoras .

Se debe notar que para las operaciones MIMO, puede haber múltiples opciones para la señal piloto/referencia que incluyen: (A) desde una antena, (B) desde todas las antenas, (C) desde antenas alternantes. Aunque a largo plazo las propiedades estáticas del canal deben ser las mismas para antenas diferentes, la realización varios canales disponibles puede ser bastante diferente debido al desvanecimiento. Además, para los ejemplos donde están disponibles tanto las antenas internas como las externas (por ejemplo, un dispositivo móvil típico) , la ganancia de antena puede ser substancialmente diferente para las distintas antenas.

Una solución puede ser proveer una señal de referencial controlada por potencia, tal como una señal de información de calidad del canal, utilizando solamente la antena primaria del UE. Se puede obtener entonces diferencias de canal a través del diseño especial del canal de requerimiento, o a través del diseño piloto de banda ancha general. De este modo, un nodo B determinado puede derivar niveles de señal de referencial equivalentes desde todas las antenas de transmisión del UE, manteniendo todavía costos operativos relativamente pequeños.

Una vez que se determinan los niveles de potencia de piloto/referencia, se puede determinar el PSD delta para un tráfico de canal con base en sectores contiguos carga, espacio libre superior amplificador de potencia, trayectoria diferencial entre las celdas que dan servicio y las otras celdas, etc. Se debe notar que puede haber diferencias en la determinación del PSD para SU-MIMO y MU-MIMO. Si se transmiten flujos múltiples del mismo UE, entonces la potencia total de todos los flujos debe satisfacer ciertos requisitos que reflejan el espacio libre superior de PA para ese usuario.

Por otra parte, si se transmiten todos los flujos desde diferentes UEs, entonces su PSD debe satisfacer ese espacio libre superior de PA del usuario.

Para la programación de una sub-banda, donde los usuarios se programan en subconjuntos en número total de sub-portadoras , primero los usuarios se deben agrupar e varias sub-bandas con base en un piloto de ancho de banda (por ejemplo, piloto o algún otro canal de señalización tal como un canal de requerimiento REQCH o CQICH) . Dentro de cada sub-banda, un dispositivo/programador puede seleccionar las placas/usuario para maximizar la separación de espacio mientras conserva otros requerimientos QOS . La separación espacial se puede basar en los estimados de canal, ya sea por el piloto de ancho de banda o por el diseño de canal de solicitud especial.

Continuando, la señal recibida Y(k) para cada antena de UE se puede describir por la siguiente ecuación: donde k es el índice de tono de frecuencia en una sub-banda seleccionada, Pi es la potencia transmitida desde el i-avo flujo, y Hi es la respuesta de vector de frecuencia del canal para antenas del nodo B. En algunos aspectos, se puede obtener H (k) de un piloto de ancho de banda o de un cala de requerimiento. La potencia transmitida Pi se puede determinar del nivel de señal de referencia y ?? en una sub-banda programada.

Se utiliza la siguiente anotación: (i) Nu = número de usuarios programados; (ii) Ns = número de flujos programados desde estos usuarios Un; (iii) Nr = número de antenas receptoras en el nodo (iv) Nt = número de antenas transmisoras en el UE.

Continuándo con la figura 3, se describen los detalles del nodo B 250 de la figura 2. Como se muestra en la figura 3 el nodo B 250 incluye un extremo-frontal análogo 310, un dispositivo de medición de potencia 312, un dispositivo de estimación ce canal 314, un dispositivo de demodulación ("demod") 316, un dispositivo de determinación de velocidad 318, un dispositivo de control de potencia 320 y un dispositivo de programación 322.

Mientras que no se muestran los detalles de la arquitectura del nodo B 250, se debe apreciar que se puede utilizar cualquier arquitectura conocida o desarrollada últimamente, como es bien sabido por los expertos en la técnica.

Por ejemplo, en varias modalidades, los varios componentes 310-322 pueden tener forma de componentes electrónicos separados acop Lados entre si, por medio de un solo bus o series de buses separados. Todavía además, en otras modalidades, uno o más varios componentes 310-322 pueden tener forma de procesadores o incluso en servidores separados acoplados entre si por medio de una o más redes. Adicionalmente, se debe apreciar que cada componente 310-322 convenientemente se puede realizar utilizando dispositivos de computadora múltiples empleados en cooperación .

También se debe notar que algunos de los componentes 310-322 listados arriba pueden tomar forma de estructuras de firmware (programación lógica ) /software y rutinas que residen en una memoria que se va a ejecutar u operar por un controlador, o incluso rutinas de firmware (programación lógica ) /software que residen en memorias separadas en computadoras/servidores separadas que se operan por diferentes controladores .

En operación, conforme se reciben las señales piloto y de tráfico de datos por la disposición de antena 252, el extremo-superior análogo 310 puede aceptar los flujos recibidos, condicionar los flujos y proveer flujos condicionados al dispositivo de medición de potencia 312.

A su vez, el dispositivo de medición de potencia 312 puede realizar varias determinaciones y mediciones de potencia para cada canal con base en las señales piloto y de tráfico de datos propo cionadas por el UE. En varias modalidades basadas en OFDM, el dispositivo de medición de potencia 312 puede medir cada sub-portadora OFDM, determinar la potencia recibida general de cada señal de canal de enlace inverso, medir las sub-portadoras de referencia/piloto, determinar el PSD de las señales de canal de enlace inverso, y determinar ?? para cada canal.

En varias modalidades, el nodo B puede proveer determinaciones de PSD y ?? a los respectivos UEs utilizando comunicaciones de enlace en avance, con lo cual los varios UEs pueden determinar y enviar cada uno, información a un PSD que el UE desee (es decir, se ha hecho una determinación que puede ser favorable) utilizar.

A continuación, el dispositivo de estimación 314 puede estimar el canal de transmisión para cada sub-portadora OFDM de cada flujo de enlace inverso.

Una vez que se determinan los varios estimados de canal H(k), el dispositivo de demodulación 316 puede determinar cada SNR de cada sub-portadora OFDM.

En situaciones donde el dispositivo de demodulación 316 emplea un algoritmo de mínimo-error-cuadrado-medio (MMSE por sus siglas en inglés) los pesos MMSE para el flujo OFDM javo se puede dar por la ecuación (2) : A continuación, asumir que los estimados de canal H (k) están disponibles por el dispositivo de estimación de canal 314, el dispositivo de demodulación 316 puede calcular el SNR para cada sub-portadora/frecuencia de conformidad con la ecuación (3) a continuación: -I sNRj{k) = pJH;,{ky Hj(k) (3) Al utilizar los SNRs que se proveen por el dispositivo de demodulación 316, se puede entonces determinar una velocidad de datos apropiada por el dispositivo de determinación de velocidad 318 (típicamente utilizando una tabla de consulta) mientras se toman en cuenta otras consideraciones, tal como los gastos de operación PA del UE, el PSD existente o deseado por el UE, otras fuentes de interferencia, y así sucesivamente.

Como se analizó más arriba, un problema prominente con los enfoques de estimación de velocidad de datos convencionales es el mapeo directo entre la velocidad de datos y la proporción TS/TR. Esto resulta cierto para la transmisión SIMO, pero las velocidades no son igualmente validas para las operaciones MIMO de enlace inverso. El presente enfoque atenúa este problema conforme la velocidad de datos producido por el dispositivo de determinación de velocidad 318, son mucho mejor acoplados a un SNR incluso en ejemplos de MIMO de enlace inverso se complica por la transmisión simultánea de los flujos de enlace inverso múltiples de diferentes antenas. Las velocidades exactas se determinan con base en el conocimiento de la arquitectura de procesamiento de datos del receptor (tal como receptor MMSE-SIC o MMSE) .

Regresando a la figura 3, en las modalidades donde el dispositivo de demodulación 316, se debe determinar un algoritmo de cancelación de interferencia sucesiva MMSE (MMSE-SIC por sus siglas en inglés) . Una solución es clasificar las sub-portadoras de enlace inverso de acuerdo a la potencia recibida total (ver ecuación (4) más abajo) de cada antena UE, la cual, como se analizó anteriormente se debe calcular por el dispositivo de medición de potencia 312.

Para las operaciones MMSE-SIC, se puede desear clasificar los UEs en un orden descendiente de potencia, de forma tal que las señales más fuertes se cancelen primero. Se debe notar, sin embargo, que el esquema de ordenamiento MMSE-SIC particular puede variar de modalidad a modalidad.

Para el procesamiento de receptor de base MMSE-SIC, se puede calcular el SNR para cada flujo, después de la cancelación, por el dispositivo de demodulación 316 utilizando la (5) ecuación a continuación: SNRj{k) = PJH;' (k)^H¡{k)H^(k)Pl^Rn}^ H^k) (5) la cual asume la cancelación perfecta de los flujos de interferencia y ruido blanco.

La velocidad de datos sostenida por el flujo/usuario ja se puede calcular entonces, por el dispositivo de determinación de velocidad 318 con base en el SNR efectivo, el cual puede se esencialmente el medio geométrico para el SNR en deferentes tonos.

Si se asume la cancelación perfecta, entonces el último usuario decodificado (el que tiene la señal fuerza/PSD más baja) no sufre interferencia de todos los UEs previamente decodificados . De hecho es la velocidad de datos la que sigue el mismo mapeo uno-a-uno en el caso SIMO. Esto es, la velocidad de datos para el último usuario decodificado se puede determinar como una función de la potencia de transmisión de los UEs, los cuales típicamente se pueden controlar por un nodo B. por otra parte, los usuarios decodificados en una ocasión anterior tendrán una reducción de velocidad de datos debido a la interferencia de los otros flujos.

Se debe notar que no siempre se asume tal cancelación perfecta, y que se deben proveer otros enfoques que determinen más espacio libre superior PA.

De nuevo a la figura 3, una vez que se determinan los varios SNRs y las velocidades de datos para los varios UEs, el dispositivo de control de potencia 318 puede asignar una potencia de transmisión apropiada a los UEs, y el nodo B 250 puede proveer tal información a los UEs respectivos por medio de una comunicación de enlace en avance .

Adicionalmente, el dispositivo de programación 322, utilizando la información proporcionada por el dispositivo de control de potencia 318, asi como la información ??/?0 derivada por el dispositivo de estimación de canal 312, puede programar varios UEs para transmitir en las frecuencias apropiadas y ranuras de tiempo que probablemente pueden optimizar la transmisión de enlace inverso general de los UEs.

Para la descripción anterior, en lo que respecta al dispositivo de demodulación 316, se debe apreciar que no hay requerimiento de que los cálculos SNR de los presentes métodos y sistemas se asocien con cualquier forma de demodulación de datos en curso. Sin embargo, como una determinación SNR se logra tradicionalmente en demoduladores, para la presente descripción el termino "dispositivo de demodulación" (y sus derivados) se debe aplicar a cualquier dispositivo que tenga la capacidad de realizar determinación de SNR, independientemente de que sus cálculos se utilicen o no para otros propósitos.

La figura 4 es un diagrama de flujo que describe y procesa ejemplarmente para determinar las velocidades de datos en enlace inverso en un sistema de comunicación múlti-usuario . Mientras que los pasos de la figura 4 se describen en un orden particular, se debe apreciar que algunos pasos pueden variar en su orden de modalidad a modalidad, sufrir alteraciones o posiblemente se eliminen en parte como será aparente para aquellos expertos en la técnica .

El proceso comienza en el paso 402 en donde un nodo B puede enviar señales de control en enlace en avance para controlar los niveles de potencia de aquellos UEs en comunicación con el nodo B. en varias modalidades, tal control puede extenderse a tráfico de datos y señales de referencia/piloto transmitidas por cada UE. Después, en el paso 404, los varios UEs pueden enviar sus respectivos flujos de tráfico de datos y señales de referencia/piloto al nodo B utilizando los niveles de potencia proporcionados en el paso 402. Como se analizó anteriormente una señal de referencia/piloto puede portar información CQI, otra información de comunicación de enlace en avance, información de estado con respecto al respectivo UE, y así sucesivamente. El control continúa al paso 406.

En el paso 406, se pueden hacer varias determinaciones y mediciones para cada canal con base en la señal de piloto y tráfico de datos del paso 404 incluyendo la medición de potencia para cada sub-portadora OFDM, la determinación de la potencia recibida general de cada señal de canal de enlace inverso, la medición de las sub-portadoras de referencia/piloto, la determinación del PSD de las señales de canal de enlace inverso, y la determinación del ??/?0 para cada canal. Después, en el paso 408, se pueden proveer las determinaciones de ??/?0 y de PSD del paso 406 al respectivo UE utilizando comunicaciones de enlace en avance. Después, en el paso 410, uno o más de los varios ÜEs puede cada uno determinar y enviar información con respecto al PSD deseado que el UE desea utilizar. El control continúa al paso 412.

En el paso 412 se puede determinar un estimado de canal para cada sub-portadora de enlace inverso de cada flujo de enlace inverso. Después, en el paso 414, el SNR para cada sub-portadora de enlace inverso se puede determinar utilizando la ecuación (3) más arriba (para detección MMSE) o la ecuación (5) (para MMSE-SIC) . Como se analizó, el procesamiento de receptor MIMO se puede lograr utilizando un número de enfoques, incluyendo la detección MMSE y la detección MMSE-SIC. Cuando se utiliza MMSE-SIC, se puede determinar una orden de cancelación utilizando la fuerza de señal de enlace inverso per sub-portadora o utilizando potencia de canal general como se determina por la ecuación (4), o de otra manera se determina utilizando cualquier número de enfoques conocidos o desarrollados últimamente. El control continúa en el paso 416.

En el paso 416, se puede determinar una velocidad de datos apropiada para cada UE con base en los valores SNR del paso 410, asi como también al utilizar otro criterio típicamente utilizado en un proceso similar, tal como los gastos de operación PA de un UE, el PSD de un canal medido, un PSD deseado de un UE, interferencia inter-celdas , y sucesivamente. Se debe notar que los sistemas OFDM, la determinación de velocidad de datos pueden involucrar determinar las velocidades de datos viables para diferentes sub-bandas de frecuencia, determinar las velocidades de datos para diferentes antenas de un solo UE, y determinar las velocidades de datos para diferentes UEs . El control continúa en el paso 418.

En el paso 418, el nodo B puede determinar una programación de enlace inverso para varios UEs con base en las velocidades de datos del paso 412, QoS de los UEs, PSDs y otra información pertinente. Por consiguiente, se puede optimizar el tráfico de enlace inverso de los UEs. El control se salta de regreso al paso 402 en donde de ser necesario el proceso se puede repetir.

Como se menciono anteriormente, mientras la discusión más arriba se dirige a un sistema de comunicación MIMO-OFDM a manera de ejemplo, para aquellos expertos en la técnica aplicable se debe apreciar que la siguiente discusión se puede aplicar a SIMO-OFDM, una sola portadora FDM (SC-FD ) , CDMA, SDMA, y varios otros estándares de comunicación conocidos o desarrollados últimamente. Para los estándares de comunicación en donde no aplican el PSD y el ??/?0 de un flujo de enlace inverso, estas cantidades se pueden remplazar con potencia de señal y proporción objetivo-a-piloto (T2P) , respectivamente.

Las técnicas descritas en la presente invención se pueden instrumentar por varios medios. Por ejemplo, se pueden instrumentar estas técnicas en hardware, software, o una combinación de los mismos. Para una instrumentación de hardware, las unidades de procesamiento utilizadas para la estimación de canal se pueden instrumentar dentro de uno o más circuitos integrados de aplicación especifica (ASIC por sus siglas en inglés), procesadores de señal digital (DSP por sus siglas en inglés), dispositivos de procesamiento de señal digital (DSPD por sus siglas en inglés), dispositivos de lógica programable (PLD por sus siglas en inglés), arreglos de compuerta de campo programable (FPGA por sus siglas en inglés), procesadores, controladores , micro-cont roladores , microprocesadores, otras unidades electrónicas diseñadas para realizar las funciones descritas en la presente invención o una combinación de las mismas. Con la instrumentación de software, la instrumentación se puede llevar a cabo a través de módulos (por ejemplo, los procedimientos, funciones, y asi sucesivamente) que realizan las funciones descritas en la presente invención. Los códigos de software se pueden almacenar en la unidad de memoria y se ejecutan por los procesadores 1390 y 1350.

Lo que se ha descrito anteriormente incluye ejemplos de una o más modalidades. Por supuesto, no es posible describir cada combinación concebible de los componentes o metodologías con el propósito de describirlas modalidades antes mencionadas, pero aquellos expertos en la técnica puede reconocer que son posibles muchas más combinaciones y permutaciones de las varias modalidades. Por consiguiente, las modalidades descritas intentan abarcar todas tales alteraciones, modificaciones y variaciones que caen dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas. Además, hasta el grado que el término "incluye" se utiliza ya sea en la descripción detallada o reivindicaciones, tal término intenta ser inclusivo de una manera similar al termino "comprende" así como "comprende" se interpreta cuando se utiliza como una palabra transicional en una reivindicación.

Claims (39)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un aparato para controlar la velocidad de la transmisión de datos en por lo menos de un primer equipo de usuario (UE) en un sisteme de comunicación de usuario múltiple, el aparato comprence: un dispositivo de estimación de canal configurado para determinar estimados de canal para una pluralidad de diferentes señales de enlace inverso para producir una pluralidad de estimados de canal; un dispositivo de demodulación configurado para determinar una primera proporción de señal-a-ruido (SNR) para el primer UE utilizando la pluralidad de diferentes estimados de canal, y un dispositivo de determinación de velocidad de la transferencia de datos configurado para determinar una primera velocidad de datos de enlace inverso para el primer UE utilizando el primer SNR..

2. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende un dispositivo de programación para programar la comunicación de enlace inverso con el primer UE utilizando la primera velocidad de datos de enlace inverso.

3. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer UE y el aparato se comunican por lo menos en un protocoló OFDM, CDMA, SC-FDM.

4. - El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el primer UE y el aparato se comunica en el enlace inverso utilizando un protocolo OFDM.

5. - El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el primer UE y el aparato se comunica en el enlace inverso utilizando un sistema MIMO-OFDM.

6.- El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque: por lo menos dos de la pluralidad de diferentes señales de enlace inverso utilizado para producir una pluralidad de estimados de canal originados desde dos antenas del primer UE; el dispositivo de demodulación determina el primer SNR para la primera de las dos antenas y determina un segundo SNR para la segunda de las dos antenas; y el dispositivo de determinación de velocidad de datos determina la primera velocidad de datos de enlace inverso para la primer antena del primer UE utilizando el primer SNR.

7. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer UE y el aparato se comunican en el enlace inverso en un protocoló OFDM.

8. - El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo de estimación de canal se configura para determinar un estimado de canal para cada sub-portadora de cada flujo de enlace inverso OFDM.

9. - El aparato de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de demodulación se configura a demás para determinar SNRs utilizando cada estimado de canal de cada sub-portadora.

10.- El aparato de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo de demodulación utiliza una técnica de mínimo-error-cuadrado-medio (MMSE) para determinar SNRs .

11.- El aparato de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo utiliza una técnica de cancelación de interferencia sucesiva de - mínimo-error-cuadrado-medio (MMSE-sic) para determinar SNRs.

12.- El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo de demodulación utiliza una señal de enlace inverso en por lo menos una de las mediciones PSD y de potencia para determinar una orden de cancelación para la técnica MMSE-SIC.

13. - El aparato de conformidad con la reivindicación 12, a demás comprende un dispositivo de medición de potencia configurado para calcular una densidad de poder espectral (PSD) de cada flujo de enlace inverso para producir una pluralidad de determinaciones PSD.

14. - El aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el dispositivo de programación utiliza las determinaciones PSD para programar una transmisión de enlace inverso del UE.

15. - El aparat.o de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el dispositivo de medición de potencia se configura para determinar una proporción de PSD a señal piloto (??/?0) para cada uno de los flujos de enlace inverso.

16. - El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque una pluralidad de segundas UEs cada uno recibe una determinación ??/?0 de enlace inverso respectiva del dispositivo de medición de potencia.

17. - El aparato de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el aparato recibe una determinación ??/?0 de enlace inverso deseada por lo menos para un segundo UE, la determinación ??/?0 de enlace inverso deseada se determina por lo menos por un segundo UE con base en la determinación respectiva que se provee al mismo en comunicación de enlace en avance.

18. - Un circuito integrado que incluye el aparato de la reivindicación 1.

19.- Un aparato para controlar una velocidad de datos por lo menos en un primer equipo de usuario (UE) en un sistema de comunicación de usuarios múltiples, el aparato comprende: un circuito de procesamiento acoplado a una memoria, en donde el circuito de procesamiento se configura para : determinar un estimado de canal para una pluralidad de diferentes señales de enlace inverso diferentes para producir una pluralidad de estimados de canal ; determinar una primera proporción de señal-a-ruido (SNR) para el primer UE utilizando la pluralidad de estimados de canales diferentes, y determinar una primera velocidad de datos de enlace inverso utilizando el primer SNR.

20. - El aparato de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el procesador utiliza una técnica de minimo-error-cuadrado-medio (MMSE) para determinar SNRs .

21. - El aparato de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el procesador utiliza una técnica de cancelación de interferencia sucesiva de - minimo-error-cuadrado-medio (MMSE-sic) para determinar SNRs.

22. - El aparato de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el circuito de procesamiento se configura para calcular una potencia total de cada señal de enlace inverso.

23. - Un aparato para controlar una velocidad de datos por lo menos en un primer UE en un sistema de comunicación de usuarios múltiples, el aparato comprende: un medio de estimación de canal para determinar un estimado de canal para una pluralidad de diferentes señales de enlace inverso diferentes para producir una pluralidad de estimados de canal; un medio de demodulación para determinar una primera proporción de señal-a-ruido (SNR) para el primer UE utilizando la pluralidad de estimados de canales diferentes, y un medio de determinación para determinar una primera velocidad de datos de enlace inverso utilizando el primer SNR.

24. - El aparato de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el primer UE y ei aparato se comunican en el enlace inverso utilizando un protocoló OFDM.

25. - El aparat.o de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el medio de demodulación utiliza un proceso de mínimo-error-cuadrado-medio (MMSE) .

26. - El aparato de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el medio de demodulación utiliza un proceso de cancelación de interferencia sucesiva de - mínimo-error-cuadrado-medio (MMSE-sic) .

27. - El aparato de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el aparato calcula la potencia de cada flujo de enlace inverso para determinar una orden cancelación para el cálculo de MMSE-sic.

28. - Un método para controlar una velocidad de datos por lo menos en un primer UE en un sistema de comunicación de usuarios múltiples, el método comprende: determinar una estimación de canal para una pluralidad de diferentes señales de enlace inverso diferentes para producir una pluralidad de estimados de canal; determinar una primera proporción de señal-a- ruido (SNR) para el primer UE utilizando la pluralidad de estimados de canales diferentes, y determinar una primera velocidad de datos de enlace inverso utilizando e.. primer SNR.

29.- El método de conformidad con la reivindicación 25, que además comprende: programar la comunicación con el primer UE utilizando la primer velocidad de datos de enlace inverso.

30.- El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el primer UE se comunica en el enlace inverso utilizando un protocoló OFDM.

31. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el paso de determinación de un estimado de canal incluye utilizar una técnica de mínimo-error-cuadrado-medio (MMSE) para determinar SNRs .

32. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el paso de determinación de un estimado de canal que incluye utilizar una técnica de cancelación de interferencia sucesiva de -mínimo-error-cuadrado-medio (MMSE-sic) para determinar SNRs .

33. - El método de conformidad con la reivindicación 32, además comprende calcular una potencia de cada señal de enlace inverso para determinar una orden cancelación para el cálculo de MMSE-SIC.

34. - Un dispositivo de memoria legible por computadora que contiene una pluralidad de instrucciones con base en computadora, la memoria con base en la computadora comprende: un primer código para determinar un estimado de canal para una pluralidad de señales de enlace inverso diferentes para producir una pluralidad de estimados de canal; un segundo código para determinar una estimado de canal para una primer proporción de señal-a-ruido (SNR) para el primer UE utilizando la pluralidad de estimados de canales diferentes, y un tercer código para determinar una primera velocidad de datos de enlace inverso utilizando el primer SNR.

35. - El dispositivo de memoria legible por computadora de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el primer código se configura para estimar canales para señales OFDM.

36.- El dispositivo de memoria legible por computadora de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el primer código también se configura para determinar SNRs utilizando un algoritmo de cancelación de interferencia sucesiva de - mínimo-error-cuadrado-medio (MMSE-SIC) .

37.- Un aparato para programar velocidades de datos para una pluralidad de UEs, que comprende: un medio para controlar la potencia de las señales de referencia respectivas de los UEs; un medio para determinar una velocidad de datos de enlace inverso para los UEs respectivos con base en la señal piloto. o

38.- El aparato de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque la información de piloto incluye información de calidad de canal.

39.- El aparato de conformidad con la reivindicación 37, además comprende un medio de programación para transmisiones de datos de enlace inverso de los UEs.