MX2011009694A - Metodo y aparato para precodificacion basada en libros de claves en sistemas mimo. - Google Patents

Metodo y aparato para precodificacion basada en libros de claves en sistemas mimo.

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Kari Pekka Pajukoski
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Abstract

Un método que comprende utilizar un bloque de palabras clave de precodificación para controlar transmisiones desde cuatro antenas de un dispositivo, dicho bloque de palabras clave comprende una pluralidad de entradas, en donde dichas entradas son tales que una sola capa se mapea en cada antena seleccionada, dichas entradas del bloque de palabras clave comprende diferentes combinaciones de pares de antena mediante las cuales se seleccionan uno o dos pares de antenas para la transmisión.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA PRECODIFICACION BASADA EN LIBROS DE CLAVES EN SISTEMAS MIMO CAMPO DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la presente invención se refieren a un método y aparato y, en particular pero no exclusivamente, a un aparato y un método para su uso en una red de telecomunicación inalámbrica de múltiple entrada y múltiple salida .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se ha propuesto mejorar la cobertura y capacidad de comunicación mediante el uso de diversidad espacial o multiplexión espacial. Al utilizar multiplexión espacial, la velocidad de transferencia de datos se puede incrementar al transmitir torrentes de información independientes dosde diferentes antenas pero utilizando el mismo canal como se define por el recurso de frecuencia y tiempo y posiblemente dispersión de código.
Estos sistemas se pueden denominar como sistemas de múltiple entrada y múltiple salida (MIMO, Múltiple Input Múltiple Output) . Estos sistemas requieren controladores complejos para controlar tanto los elementos de transmisión se base.
La transmisión MIMO de un solo usuario de torrente múltiple se ha propuesto y forma parte de los estándares de acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA, Wideband Code División Múltiple Access), evolución a largo plazo del proyecto de asociación de tercera generación (3GPP LTE, Third Generation Partnership Project - Long Term Evolution) y Sistema WiMax . En la múltiple entrada y múltiple salida de un solo usuario (SU-MIMO, Single User-MIMO) , un receptor MIMO con múltiples antenas y circuitos de recepción recibe los múltiples torrentes, separa los múltiples torrentes y determina los símbolos de transmisión enviados a través de cada torrente de los torrentes de datos espacialmente multiplexados .
En el foro del 3GPP, se ha propuesto que la LTE Avanzada (LTE-Advanced) sea una evolución del sistema del Lanzamiento 8 de LTE para hacer frente a los requerimientos del sector de comunicación de Radio de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU-R, International Telecommunication Union Radio Communication Sector) para la telecomunicación móvil internacional (IMT, International Mobile Telecommunications ) avanzada. El 3GPP aprobó un nuevo Tema ' de Estudio en LTE - Avanzada en RAN#39 (Marzo del 2008). Se ha propuesto que SU-MIMO con 2-4 antenas de transmisión en el equipo de usuario (UE, User Equipment) serán parte de la LTE - Avanzada [TR 36.913 v8.0.0].
Se ha propuesto que las transmisiones de enlace ascendente (UL, Uplink) de SU-MIMO involucrarán técnicas de precodificación de transmisión y que ésta precodificación utiliza libros de claves fijos.
En una sumisión hecha al 3GPP en Rl-090915, Ericsson propuso un libro de claves de precodificación de 4 Tx (transmisión) que intenta preservar una propiedad favorable de relación de la energía máxima con la promedio (PAPR, Peak to Average Power Ratio) de la señal transmitida. Sin embargo, los inventores han identificado que esta propuesta está limitada a las transmisiones de rango 2.
En la sumisión Rl-090590 al 3GPP, Texas Instruments señaló que conjuntos de libro de claves en rangos completos de transmisión no proporcionan ganancia significativa.
El desequilibrio de antenas se ha considerado en el diseño del libro de claves, propuesto en Rl-062355 para el 3GPP por Nokia. Sin embargo, los inventores han identificado que estos diseños se han concentrado en esquemas de 2 Tx.
El libro de claves Householder utilizado en el enlace descendente (DL, Downlink) del Lanzamiento 8 de LTE incrementa la PAPR, pero los inventores han identificado que este esquema no toma en cuenta el desequilibrio potencial de la antena de transmisión (p.ej., debido al movimiento del equipo de usuario en una mano del usuario) .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un método que comprende utilizar un libro de claves de precodificación para controlar transmisiones desde cuatro antenas de un dispositivo, dicho libro de claves comprende una pluralidad de entradas, en donde dichas entradas son tales que una sola capa se mapea en cada antena seleccionada, dichas entradas del libro de claves comprenden diferentes combinaciones de pares de antena mediante las cuales se seleccionan uno o dos pares de antenas para la transmisión .
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato que comprende un procesador configurado para utilizar un libro de claves de precodificación para controlar transmisiones desde cuatro antenas de un dispositivo, dicho libro de claves, comprende una pluralidad de entradas, en donde dichas entradas son tales que una sola capa se opera en cada antena seleccionada, dichas entradas del libro de claves comprenden diferentes combinaciones de pares de antena mediante las cuales se seleccionan uno o dos pares de antenas para la transmisión.
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un aparato que comprende un procesador configurado para seleccionar una de una pluralidad de entradas en un libro de claves de precodificación para controlar las transmisiones desde cuatro antenas de un dispositivo, en donde dichas entradas son tales que una sola capa se opera en cada antena seleccionada, dichas entradas del libro de claves comprenden diferentes combinaciones de pares de antena mediante las cuales se configuran uno o dos pares de antenas para que se seleccionen para la transmisión.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Varias modalidades de la presente invención serán descritas a manera de ejemplo solamente con referencia a las Figuras de acompañamiento, en las que: La Figura 1 muestra una vista esquemática de un sistema que incluye una configuración esquemática de estación base y equipo de usuario dentro de la cual se pueden implementar las modalidades de la invención; La Figura 2 muestra un libro de claves que modela la presente invención - rango 1; La Figura 3 muestra un libro de claves que modela la presente invención - rango 2; La Figura 4 muestra un libro de claves que modela la presente invención - rango 3; La Figura 5 muestra un diagrama de flujo de los pasos tomados en la estación móvil; y La Figura 6 muestra un diagrama de flujo de los pasos tomados en la estación base.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la presente invención se describen en este documento a manera de ejemplos particulares y específicamente con referencia a las modalidades preferidas. Se entenderá por alguien experimentado en la materia que la invención no se puede limitar a los detalles de las modalidades específicas que se dan en este documento.
La Figura 1 muestra una red de comunicación 30 en la que algunas modalidades de la presente invención se pueden implementar. En particular, algunas modalidades de la presente invención se pueden referir a la implementación de moduladores/demoduladores (módems) de un rango de dispositivos que puede incluir: equipo de usuario 201, relevos, puntos de acceso o estaciones base 101 que se comunican a través de un entorno inalámbrico 151.
Las modalidades de la presente invención pueden ser aplicables para redes de comunicación implementadas de acuerdo con un rango de estándares y su evolución que incluye: receptores de acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA, Wideband Code División Múltiple Access), de evolución a largo plazo del proyecto de asociación de tercera generación (3GPP LTE, Third Generation Partnership Project - Long Term Evolution) , de interoperabilidad mundial para el acceso por microondas (WiMAX, Worldwide Interoperability for icrowave Access) , de banda ancha ultra móvil (UMB, Ultra Mobile Broadband) , de acceso múltiple por división de código (CDMA, Code División Múltiple Access), de datos optimizados de evolución (lxEV-DO, Evolution Data Optimized) , de red inalámbrica de área local (WLAN, ireless Local Area Network) , y de banda ultra ancha (UWB, Ultra-Wide Band) .
Con respecto a la Figura 1, se muestra una vista esquemática de un sistema dentro del cual se pueden implementar las modalidades de la invención. El sistema de comunicación 30 se muestra con una estación base 101 la cual puede ser un nodo B (NB) , un nodo B mejorado (eNB, Enhanced Node B) o cualquier servidor de acceso adecuado para permitir que el equipo de usuario 201 tenga acceso inalámbrico a un sistema de comunicación.
La Figura 1 muestra un sistema mediante el cual la estación base (BS, Base Station) 101 puede transmitir al equipo de usuario (UE) 201 a través del canal de comunicación de entorno inalámbrico 151, el cual puede ser conocido como el enlace descendente (DL), y el equipo de usuario (UE) 201 puede transmitir a la estación base (BS) 101 a través del canal de comunicación de entorno inalámbrico 151, el cual puede ser conocido como enlace ascendente (UL) .
La estación base 101 puede comprender un procesador 105 el cual puede estar configurado para controlar la operación del circuito receptor/transmisor 103. El procesador puede estar configurado para ejecutar software almacenado en la memoria 106.
La memoria 106 puede además estar configurada para almacenar datos y/o información para ser transmitida y/o recibida. La memoria 106 puede además utilizarse para almacenar parámetros de configuración utilizados por el procesador 105 en la operación de la estación base 101.
El circuito transmisor/receptor 103 puede estar configurado para operar como un transmisor y/o receptor configurable que convierte entre señales de frecuencia de radio de un protocolo especifico para la transmisión (o recepción) a través del entorno inalámbrico y señales digitales de banda base. El circuito transmisor/receptor 103 puede estar configurado para utilizar la memoria 106 como un búfer para que los datos y/o información se transmitan a través de o se reciban desde el entorno inalámbrico 151.
El circuito transmisor/receptor 103 puede además estar configurado para conectarse con al menos una antena para la recepción y transmisión de las señales de frecuencia de radio a través del entorno inalámbrico al equipo de usuario 201. En la Figura 1, se muestra que la estación base comprende dos antenas, la primera antena 107x y la segunda antena 1072, ambas configuradas para transmitir y recibir señales. En otras modalidades de la invención, la estación base puede tener más antenas representadas por la antena punteada 107m en la Figura 1. En una modalidad preferida, m puede ser 4. Cuatro antenas de recepción son necesarias con el fin de dar soporte a la transmisión de rango 4.
La estación base 101 puede estar conectada con otros elementos de red a través de un enlace de comunicaciones 111. El enlace de comunicaciones 111 puede recibir datos por ser transmitidos al equipo de usuarios 201 a través del enlace descendente y transmite datos recibidos desde el equipo de usuario 201 a través del enlace ascendente. Estos datos pueden comprender datos para todos los equipos usuario dentro de la célula o rango de comunicación inalámbrica operado por la estación base 101. El enlace de comunicaciones 111 se muestra en la Figura 1 como un enlace alámbrico. Sin embargo, se entendería que el enlace de comunicaciones puede ser además un enlace de comunicaciones inalámbrico.
En la Figura 1, se muestran dos equipos usuario 201 dentro del rango de la estación base 101. Sin embargo, se entendería que puede haber más o menos equipos usuario 201 dentro del rango de la estación base 101. El equipo de usuario puede ser una estación móvil, o cualquier otro aparato o dispositivo electrónico adecuado para la comunicación con la estación base. Por ejemplo, en modalidades adicionales de la invención el equipo de usuario puede ser un organizador de datos personal o computadora laptop adecuada para la comunicación inalámbrica en el entorno como se describe en lo sucesivo. Se debe apreciar que las modalidades de la invención también se pueden aplicar a una estación de relevo.
La Figura 1 muestra en particular un primer equipo de usuario UEi 201i y un segundo equipo de usuario UE2 2012. Además, la Figura 1 muestra a mayor detalle el primer equipo de usuario ??? 201i- El primer equipo de usuario 201i puede comprender un procesador 205 configurado para controlar la operación de un circuito receptor/transmisor 203. El procesador puede estar configurado para ejecutar software almacenado en la memoria 207. El procesador puede además controlar y operar cualquier operación requerida para llevarse a cabo por el equipo de usuario tal como la operación de la pantalla del equipo de usuario, codificación y decodificación de audio y/o video con el fin de reducir el uso del espectro, etc.
La memoria 207 puede además estar configurada para almacenar datos y/o información para ser transmitida y/o recibida. La memoria 207 puede además ser utilizada para almacenar parámetros de configuración utilizados por el procesador 205 en la operación del equipo de usuario 201i. La memoria puede ser memoria de estado sólido, memoria óptica (tal como, por ejemplo, discos de datos en formato CD o DVD), memoria magnética (tal como discos floppy o duros), o cualquier medio adecuado para el almacenamiento de programas para operar los procesadores, datos de configuración o datos de transmisión/recepción.
El circuito transmisor/receptor 203 puede estar configurado para operar como un transmisor y/o receptor configurable que convierte entre señales de frecuencia de radio de un protocolo especifico para la transmisión (o recepción) a través del entorno inalámbrico y señales digitales de banda base. El circuito transmisor/receptor 203 puede estar configurado para utilizar la memoria 207 como un búfer para que los datos y/o información se transmitan a través de o se reciban desde el entorno inalámbrico 151.
El circuito transmisor/receptor 203 está configurado para ser conectado con al menos una antena para la recepción y transmisión de las señales de frecuencia de radio a través del entorno inalámbrico a la estación base 101. En la Figura 1, el equipo del usuario se muestra que comprende 4 antenas, la primera antena 251 hasta la cuarta antena 251i4.
Aunque la Figura 1 y los ejemplos descritos en lo sucesivo describen el equipo de usuario y la estación base con un procesador dispuesto para llevar a cabo las operaciones descritas a continuación, se debe entender que en las modalidades de la invención, los procesadores respectivos pueden comprender un solo procesador una pluralidad de procesadores. Los procesadores se pueden implementar mediante uno o más circuitos integrados.
Algunas modalidades de la presente invención se pueden utilizar en el sistema LTE-Avanzado el cual puede ser parte del Lanzamiento 10 de la 3GPP LTE . Sin embargo, se debe apreciar el protocolo de transmisión (o recepción) a través del entorno inalámbrico y señales digitales de banda base. El circuito transmisor/receptor 203 puede estar configurado para utilizar la memoria 207 como un búfer para que los datos se transmitan a través de o se reciban desde el entorno inalámbrico 151.
El circuito transmisor/receptor 203 está configurado para conectarse con al menos una antena para la recepción y transmisión de señales de frecuencia de radio a través del entorno inalámbrico a la estación base 101. En la Figura 1, se muestra que el equipo de usuario comprende 4 antenas, la primera antena 251n hasta la cuarta antena 251i4.
Aunque la Figura 1 y los ejemplos descritos en lo sucesivo describen el equipo de usuario y la estación base con un procesador dispuesto para llevar a cabo las operaciones descritas a continuación, se debe entender que en las modalidades de la invención, los procesadores respectivos pueden comprender un solo procesador una pluralidad de procesadores. Los procesadores se pueden implementar mediante uno o más circuitos integrados.
Algunas modalidades de la presente invención se pueden utilizar en el sistema LTE-Avanzado el cual puede ser parte del Lanzamiento 10 de la 3GPP LTE . Sin embargo, se debe apreciar que esto es solamente a manera de ejemplo y que las modalidades de la invención se pueden utilizar en sistemas alternativos .
Se discute un esquema de precodificación de canal físico compartido de enlace ascendente (PUSCH, Physical Uplink Shared Channel) para un solo usuario (SU-MI O, Single User-MIMO) , con un diseño de libro de claves de precodificación de 4 antenas Tx (Transmisión) . En otra modalidad, estas técnicas se pueden aplicar también en el Formato 2 de PUCCH (por ejemplo, precodificación de un solo torrente) . Las mismas técnicas se pueden aplicar al sondeo de señales de referencia .
En algunas modalidades de la invención, los libros de claves de precodificación de SU-MIMO están dispuestos para tomar en cuenta las propiedades especificas para el enlace ascendente del sistema LTE-Avanzado .
Algunas modalidades están dispuestas para tomar en cuenta : • Desequilibrio entre antenas Tx en el UE debido a por ejemplo el agarre de la mano y el cambio de la orientación de la antena, lo que puede proporcionar diferentes respuestas a las componentes de polarización vertical y horizontal.
• Decremento en la eficiencia de energía debido a PAPR incrementada.
En un sistema MIMO, el desempeño de un sistema de radio se mejora al utilizar precodificación espacial en un transmisor y pos codificación espacial en el receptor. La precodificación espacial puede comprender beamforming y codificación espacial. La precodificación espacial se hace para mejorar la energía de señal en el destino y para disminuir la energía de interferencia.
En beamforming de una sola capa, la misma señal se emite desde cada una de las antenas de transmisión con ponderación de fase (y opcionalmente ganancia) apropiada de tal manera que la energía de señal- se maximiza en la entrada del receptor. Los beneficios del beamforming son para incrementar la ganancia de señal de la combinación constructiva y para reducir el efecto de desvanecimiento de trayectoria múltiple. Cuando el receptor tiene múltiples antenas, el beamforming de transmisión no puede maximizar simultáneamente el nivel de señal en todas las antenas de recepción y se utiliza la precodificación . La precodificación requiere el conocimiento de la información de estado del canal (CSI, Channel State Information) en el transmisor.
Algunas modalidades de la invención utilizan un diseño del libro de claves de precodificación para transmisión simultánea de hasta 2 palabras clave. En esta modalidad, la palabra clave puede ser considerada como un bloque de transporte que contiene datos codificados con p.ej. turbo código. En lo siguiente, la terminología bloque de transporte será utilizada. Los bloques de transporte se transmiten desde 4 antenas de transmisión. En algunas modalidades de la invención, el libro de claves de precodificación está diseñado con base en uno o más de los siguientes criterios: • La precodificación contiene matrices de precodificación que preservan la PAPR de transmisión de acceso múltiple por división de frecuencia de portadora simple (SC-FDMA, Single-Carrier Frequency División Múltiple Access) . En consecuencia, solamente se mapea una capa por cada antena.
• La precodificación toma en cuenta el desequilibrio potencial de antena de transmisión mediante uno o más de: o Contener antena o selección de polarización en el libro de claves para transmisión de rango 1. o Asegurar que cada bloque de transporte se transmita desde una pluralidad de antenas que se pueden seleccionar acuerdo con el estado de canal actual, cuando el rango de transmisión es menor que el número de antenas de transmisión . o Contener elementos de diversidad de Tx con selección de antena o agrupamiento de antenas en el libro de claves con el fin de minimizar el tamaño del libro de claves.
Con base en el criterio, se designa un libro de claves para un rango especifico con los siguientes pasos: Para una transmisión un solo torrente: • Las antenas de transmisión se agrupan en dos grupos, con 2 antenas por grupo.
• Después de eso, se enlistan todos los mapeos de grupo de antena-con-antena posibles.
• Se enlistan diferentes combinaciones de rotación de fase entre antenas dentro del grupo de antenas como entradas del libro de claves.
• Adicionalmente, la selección del grupo de una sola antena para la transmisión se incluye en el libro de claves. Se incluyen diferentes opciones de grupo de antena-con-antena, y se aplica ya sea la rotación de fase o un método de diversidad de transmisión Tx entre las antenas dentro del grupo de antenas.
Para una transmisión de múltiples torrentes: • Se selecciona el número de antenas de transmisión por capa de tal manera que cada bloque de transporte se transmite desde múltiples antenas.
• Después de eso, se enlistan todos los mapeos de capa-con-antena posibles (esto es, se forman grupos de antenas por cada capa) con la restricción de que solamente se mapea una capa por antena.
· Cuando la capa está mapeada a múltiples antenas (esto es, grupos de antenas), diferentes combinaciones de rotación de fase entre las antenas dentro del grupo de antenas se enlistan como entradas del libro de claves. o Alternativamente, se puede aplicar un método de diversidad de transmisión Tx entre las antenas dentro del grupo de antenas.
Se debe tener en cuenta que un diseño de libro de claves que contiene opciones de precodificación tanto de preservación de PAPR como de selección de antenas no es contradictorio. La precodificación de preservación de PAPR se utiliza cuando la transmisión del UE es de energía limitada, mientras que la precodificación con selección de antenas (y, en consecuencia, intensificación de energía de las antenas de transmisión restantes) se puede utilizar cuando la transmisión del UE no es de energía limitada.
El libro de claves se puede diseñar para que contenga matrices de precodificación de preservación de PAPR. Sin embargo, el libro de claves puede también contener matrices de precodificación que no preserven la PAPR.
Cuando se busca en los diseños de libro de claves específicos, se debe apreciar que las modalidades de la invención se pueden utilizar con rangos de transmisión 1, 2, y 3. El rango 4 no está considerado en lo siguiente. Se puede proporcionar un libro de claves de rango 4, utilizando técnicas conocidas. El rango se puede considerar como el número de torrentes de transmisión diferentes.
En el caso en que las señales piloto están típicamente pre codificadas y el libro de claves contiene entradas con un método de diversidad de Tx que requiere un piloto específico de antena, dos secuencias piloto se necesitan asignar al UE. La segunda secuencia piloto se utiliza solamente cuando se usa la diversidad de Tx.
Rango 1 Los valores en las tablas representan la amplitud y fase cuando una capa X se mapea a la antena Y.
Las antenas están agrupadas en 2 grupos con 2 antenas por grupo. Después de eso, se forman los vectores de precodificación con combinaciones de rotación de modulación por desplazamiento en cuadratura de fase (QPSK, Quadrature Phase-Shift Keying) entre antenas dentro de los grupos de antenas. Adicionalmente, se incluyen los vectores de precodificación para la selección de grupos de antena. En el caso de la selección del grupo de antenas, puede haber ya sea rotación de fase, p.ej., modulación por desplazamiento binario de fase (BPSK, Binary Phase-Shift Keying) , entre las antenas de transmisión, o simplemente diversidad de Tx, p.ej., codificación de bloques de espacio-tiempo (STBC, Space-Time Block-Coding) . El beneficio de utilizar diversidad de Tx es que esto permite un diseño de libro de claves más compacto (más pequeño) . Tal diseño de libro de claves resulta en 22 o 16 índices de matriz de precodificación si se utiliza BPSK o STBC. Un ejemplo de las opciones de libro de claves resultantes se muestra en la Figura 2. Hay tres tablas mostradas. La primera tabla es cuando se utiliza STBC y la segunda tabla es cuando se utiliza BPSK. En la tercera tabla, el libro de claves está diseñado al tomar en cuenta la correlación espacial, que es la polarización o posición de antenas. En el diseño del libro de claves, los vectores de precodificación con elementos de selección de antena están diseñados de tal manera que se pueden seleccionar las antenas con correlación espacial alta, que es la misma dirección de polarización o posiciones de antena adyacentes. En consecuencia, solamente se incluye un subconjunto de combinaciones de selección de antenas posibles en el libro de claves, en una modalidad de la invención.
En el ejemplo mostrado, se aplica la rotación 3-PSK entre las antenas seleccionadas (en PMIs donde se presenta la selección de antenas) . Se debe notar que también se pueden utilizar otras constelaciones de rotación de fase, con base, p.ej., en rotaciones de QPSK u 8-PSK.
En una modalidad alternativa de la invención, las entradas 11-16 (esto es, entradas de selección de antena) se toman de la tabla 3, y las entradas 1-10 se seleccionan de los vectores de precodificación de Householder utilizados, p.ej., en el libro de claves de 4 antenas Tx de DL del Lanzamiento 8 de 3GPP LTE.
En la columna 1, se enlista el indicador de matriz de precodificación . Estos indicadores van desde 1 a 22. Las tablas enlistan para cada una de las cuatro antenas la rotación requerida o diversidad de Tx .
Los ceros indican que la antena asociada no ha sido utilizada para la transmisión. Más bien la energía de transmisión (la cual se puede mantener constante para el UE) se concentra en las antenas que tienen canales favorables.
En ambas tablas, las primeras 10 entradas muestran que cada una de las antenas tiene una rotación de 0.5, -0.5, 0.5j y -0.5j.
Las combinaciones representan rotación de pareo y fase de antena entre pares de antenas. Por ejemplo, con la tabla 1, los índices de matriz de precodificación (PMI, Precoding Matrix Indexes) 1 al 4 representan la siguiente agrupación de antenas: el grupo de antenas número 1 comprende las antenas 1 y 2 y el grupo de antenas número 2 comprende las antenas 3 y 4, con rotación de QPSK entre grupos. En consecuencia, las antenas 3 y 4 tienen la misma fase en estas filas, ya que éstas pertenecen al mismo grupo de antenas. En los PMIs 5 al 8, los grupos de antenas son las antenas 1 y 3 y las antenas 2 y 4, respectivamente.
Como se puede observar, las antenas se pueden considerar como que están en dos pares, con cada par estando asignado a la misma rotación. (Éste es el caso para las primeras 10 entradas) .
Para la primera de las tablas, las 11a a la 16a entradas tienen STBC en dos de las cuatro antenas. Esto es así cuando el UE no está en, por ejemplo, un borde de célula, éste puede tener un nivel máximo (headroom) de energía en los amplificadores de energía. Entonces éste puede concentrar mejor la energía de transmisión en las antenas útiles.
En la segunda de las tablas, hay 12 entradas en donde hay una rotación proporcionada por solamente dos de las antenas. Un valor de rotación es siempre 0.5 en este ejemplo. En. una modalidad, éste puede dirigirse para normalizar la energía de transmisión total a 1 Sin embargo el valor absoluto se puede variar. En una modalidad, las consideraciones para la fase y la relación de amplitudes pueden ser más importantes. El otro valor de rotación es -0.5 o 0.5.
Como ejemplo, se selecciona el vector de precodificación que se espera para maximizar la relación de la señal con el ruido de interferencia (SINR-, Signal to Interference Noise Ratio) en la salida del ecualizador en el receptor de la estación base. Esto se puede estimar con base en estimados existentes de canal obtenidos a partir de una señal de referencia de sondeo.
Como se mencionó, los valores absolutos en la tabla se pueden cambiar. La amplitud puede ser la misma para todas las antenas en un vector de precodificación dado, y esa amplitud se puede incrementar cuando solamente dos antenas de transmisión de las cuatro se utilizan de tal manera que se distribuye la misma energía entre dos en lugar de cuatro antenas .
Rango 2 Las antenas se agrupan en 2 grupos de 2 antenas por grupo, con cada grupo de antena mapeado a una capa o torrente de datos. Después de eso, los vectores de precodificación con rotación de fase, p.ej., modulación por desplazamiento binario de fase, se forman las combinaciones entre las antenas dentro de cada grupo de antenas. Alternativamente, puede haber diversidad de Tx, p.ej., codificación de bloques de espacio-tiempo entre las antenas mapeadas al mismo grupo de capas/antenas. Tal diseño del libro de claves resulta en 12 o 3 índices de matriz de precodificación, dependiendo de si se utiliza BPSK o STBC. Las opciones resultantes del libro de claves se muestran en la Figura 3.
El beneficio de utilizar diversidad de Tx es que esto permite un diseño de libro de claves más compacto (más pequeño) .
La primera tabla de la Figura 3 es el diseño de libro de claves de BPSK y la segunda tabla es el diseño de libro de claves de STBC. Como con la Figura 2, la primera columna representa el indicador de matriz de precodificación . La segunda columna indica el número de antena. La tercera columna representa la capa 1 y la cuarta columna, la capa 2.
Como se puede observar, dos de las cuatro antenas están asignadas para cada una de las dos capas. Diferentes indicadores de matriz de precodificación tienen diferentes antenas de las primera a la cuarta asignadas a cada uno del primer y segundo torrentes o capas.
Los valores asignados a cada antena en la primera tabla son 0.5 y -0.5. Con los elementos BPSK y dos capas, hay 12 opciones. No hay necesidad de tener una rotación de fase entre antenas que están mapeadas a diferentes capas, en algunas modalidades de la invención.
Los valores en la tabla se refieren a la rotación de fase utilizada; aquí, se utiliza la constelación de BPSK (para mantener el tamaño del libro de claves razonable) . Alternativamente, se puede utilizar la constelación de QPSK con los valores asociados en la tabla que también pueden incluir 0.5j y -0.5j.
En la segunda tabla, hay tres opciones dadas donde la antena cada una tiene STBC aplicado a la misma pero diferentes antenas están asignadas a las capas respectivas.
Rango 3 Cuando se asume el mapeo de bloque de transporte-con-capa desde el DL del Lanzamiento 8 de LTE, el bloque de transporte #1 se mapea a la capa #1, y el bloque de transporte #2 se mapea a las capas #2 y #3. Para asegurar que cada bloque de transporte se transmite desde múltiples antenas, la capa #1 mapeada a 2 antenas mientras que la capa #2 y #3 se mapean a una sola antena cada una. En consecuencia, cada palabra clave o bloque de transporte se mapea a 2 antenas de transmisión. El libro de claves de precodificación contiene 6 diferentes mapeos de capa-con-antena y aplica la rotación BPSK o diversidad de Tx (p.ej. STBC) entre las antenas utilizadas por la capa #1. Tal diseño de libro de claves resulta en 12 o 6 índices de matriz de precodificación, dependiendo de si se utiliza BPSK o STBC. Las opciones resultantes del libro de claves se muestran en la Figura 3.
En la Figura 4, la primera tabla aplica la rotación BPSK y la segunda placa aplica STBC. La primera columna es el P I y la segunda columna enlista el número de antena. Las siguientes columnas son para la primera a la tercera capas. En cada tabla, la capa 1 tiene dos antenas asignadas a ella, mientras que las capas 2 Y 3 tienen una sola antena asignada a ellas. Las últimas columnas indican cuáles.
En la primera de las tablas, se pueden asignar los valores de 0.5 y -0.5. En la segunda tabla, se puede aplicar STBC o el valor de 0.5. En el rango 3, la capa 1 utiliza, dos antenas. Ya que se transmiten los mismos datos desde dos antenas, se aplica STBC a través de las antenas mapeadas a la capa 1. Sin embargo, las capas 2 y 3 utilizan una sola antena cada una, en consecuencia, se envían diferentes datos desde estas antenas. En consecuencia, no se aplica STBC.
Algunas modalidades de la invención pueden tener una o ¦más de las siguientes ventajas: • Las propiedades de portadora simple se mantienen, lo que es adecuado para el ÜL de LTE-Avanzada .
• El tamaño del libro de claves se puede mantener pequeño, lo que significa que hay menos gastos generales de señal en el DL.
El pareo de antenas es útil en mantener pequeño el tamaño del libro de claves. El pareo de antenas reduce el número de combinaciones por rotaciones de fase. Además al limitar los pares de antenas para contener antenas con correlación espacial significativa, p.ej., la misma dirección de polarización o posiciones de antena adyacentes, el libro de claves se puede mantener pequeño. Finalmente, hay el uso de transmitir diversidad lo que nuevamente ayuda a mantener pequeño el libro de claves.
Se hace referencia a la Figura 5 se muestra un diagrama de flujo que modela la presente invención. Esto se lleva a cabo por el equipo del usuario. Adicionalmente, se lleva a cabo el mapeo de capas (esto es, como los bloques de transporte (palabras clave) se mapean a capas espaciales) . Esto se puede desempeñar en el UE, correspondiente al des-mapeo en la estación base.
En SI, se recibe un libro de claves, o información que identifica al libro de claves. También se recibe la información que identifica una de las entradas del libro de claves .
En S2, la información recibida se almacena en la memoria 207.
En S3, el (los) torrente (s) de datos se decodifica (n) de acuerdo con información de la entrada seleccionada. Los torrentes de datos pre codificados se transmiten mediante las antenas respectivas. Si es necesario, la precodificación seleccionada se puede utilizar en cualquier retransmisión necesaria.
En este sentido, se hace referencia a la Figura 6 se muestran los pasos que se deben llevar a cabo por la estación base .
En TI, la estación base está dispuesta para determinar las condiciones del canal. Preferiblemente, se determinan las condiciones del canal instantáneas. El canal es el canal entre el equipo del usuario y la estación base.
Se hace una determinación en cuanto al rango de la comunicación - T2. En otras palabras, se determina el número de torrentes de datos que se van a transmitir al mismo tiempo. En la modalidad discutida, el número de torrentes de datos puede ser de hasta m donde m es el número de antena que tiene el UE.
En el siguiente paso T3, la estación base selecciona un libro de claves con base en el rango y una entrada del libro de claves con base en las condiciones del canal y/o la naturaleza de los torrentes de datos. Preferiblemente, la entrada del libro de claves se selecciona con base en las condiciones instantáneas del canal.
En T4, la entrada seleccionada del libro de claves y el libro de claves se envían al equipo de usuario. Alternativamente, la información que identifica el libro de claves se puede enviar, con la entrada del libro de claves.
En modalidades alternativas de la invención, en el lado del receptor, por ejemplo, en el caso de que las señales de referencia de demodulación no estén precodificadas , el procesador 105 del receptor BTS necesita calcular el canal efectivo al combinar la matriz de precodificación seleccionada con los estimados del canal.
Las modalidades de la invención se pueden utilizar con menos de cuatro antenas o más de cuatro antenas.
Se observa que mientras que las modalidades se pudieron haber descrito en relación con el equipo de usuario o dispositivos móviles tales como terminales móviles, las modalidades de la presente invención pueden ser aplicables para cualquier otro tipo adecuado de aparato adecuado para la comunicación a través de sistemas de acceso. Un dispositivo móvil puede estar configurado para permitir el uso de diferentes tecnologías de acceso, por ejemplo, con base en una implementación apropiada de radio múltiple.
También se observa que aunque ciertas modalidades se pudieron haber descrito anteriormente a manera de ejemplo con referencia a las arquitecturas de ej emplificación de ciertas redes móviles y una red de área local inalámbrica, las modalidades se pueden aplicar a cualquier otra forma adecuada de sistemas de comunicación además de aquellas ilustradas y descritas en este documento. También se observa que el término sistema de acceso se puede entender que se refiere a cualquier sistema de exceso configurado para permitir la comunicación inalámbrica de aplicaciones de acceso del usuario .
Las operaciones descritas anteriormente pueden requerir procesamiento de datos en las diferentes entidades. El procesamiento de datos se puede proporcionar por medio de uno o más procesadores de datos. De manera similar, varias entidades descritas en las modalidades anteriores se pueden implementar dentro de una sola o una pluralidad de entidades de procesamiento de datos y/o procesadores de datos. Se puede utilizar producto de código de programa de computadora apropiadamente adaptado para implementar las modalidades, cuando se cargan a una computadora. El producto de código de programa para proporcionar la operación se puede almacenar y proporcionar un medio de un medio portador tal como un disco portador, una tarjeta o cinta. Una posibilidad puede ser descargar el producto de código de programa a través de una red de datos. Se puede proporcionar la implementación con el software apropiado en un servidor.
Por ejemplo, las modalidades de la invención se pueden implementar como un conjunto de chips, en otras palabras, una serie de circuitos integrados que se comunican entre ellos. El conjunto de chips puede comprender microprocesadores dispuestos para ejecutar código, circuitos integrados para una aplicación especifica (ASICs, Application Specific Integrated Circuits) , o procesadores de señal digital programable para llevar a cabo las operaciones descritas anteriormente .
Las modalidades de las invenciones se pueden practicar en varias componentes tales como módulos de circuitos integrados. El diseño de los circuitos integrados puede ser mediante un proceso grande y altamente automatizado. Herramientas de software complejas y poderosas puedan estar disponibles para convertir un diseño de nivel lógico en un diseño de circuitos semiconductor listo para grabarse y formarse en un sustrato semiconductor.
Los programas, tales como aquellos proporcionados por Synopsys, Inc. de Mountain View, California y Cadenee Design, de San José, California pueden encaminar automáticamente conductores y ubicar componentes en un chip semiconductor utilizando reglas bien establecidas de diseño asi como librerías de módulos de diseño pre almacenados. Una vez que el diseño de un circuito semiconductor puede haber sido completado, el diseño resultante, en un formato electrónico estandarizado (p.ej., Opus, GDSII, o similares) se puede transmitir a un lugar de fabricación de semiconductores o "fab" para su fabricación.
Se observa en este documento que mientras que lo anterior describe modalidades ejemplares de la invención, hay muchas variaciones y modificaciones que se pueden hacer para la solución divulgada sin apartarse del alcance de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (42)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES
1. Un método que comprende: utilizar un libro de claves de precodificación para controlar transmisiones desde cuatro antenas de un dispositivo, dicho libro de claves comprende una pluralidad de entradas, en donde dichas entradas son tales que una sola capa se mapea en cada antena seleccionada, dichas entradas del libro de claves comprenden diferentes combinaciones de pares de antena mediante las cuales se seleccionan uno o dos pares de antenas para la transmisión.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende proporcionar una pluralidad de libros de precodificación, cada uno de los dichos libros de precodificación están asociados con un rango respectivo.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende proporcionar cuatro libros de precodificación para los rangos 1 al .
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque un tamaño de un libro de claves de un rango es diferente de un tamaño de un libro de claves de al menos otro rango.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque un tamaño de un libro de claves de un rango es más grande que un tamaño de un libro de claves de un rango mayor.
6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a la 5, que comprende determinar un rango y seleccionar uno de una pluralidad de libros de claves en dependencia con el rango determinado.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende determinar que el rango es uno y seleccionar un libro de claves asociado que asigna dicha antena a la misma capa.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende determinar que el rango es dos y seleccionar un libro de claves asociado que asigna dos antenas a cada capa.
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende determinar que el rango es tres y seleccionar un libro de claves asociado que asigna dos antenas a una capa y una sola antena a cada una de las otras dos capas.
10. Un método de acuerdo con cualquiera de laa reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una pluralidad de entradas de al menos un libro de precodificación está dispuesta para dividir dichas antenas en al menos un par, con al menos un par que tiene la misma rotación de fase.
11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 10, caracterizado porque una pluralidad de entradas de al menos un libro de precodificación está dispuesta para dividir dichas antenas en al menos un par, con diferentes antenas en al menos un par que tiene diferente rotación de fase.
12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una pluralidad de entradas diferentes de al menos un libro de precodificación proporciona diferentes combinaciones de rotación de fase respectivas.
13. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una pluralidad de entradas de al menos un libro de precodificación está dispuesta para solamente utilizar un par de dichas antenas.
14. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende controlar la energía con la que una antena transmite de acuerdo con un número de antena que transmiten al mismo tiempo.
15. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un par de antenas está dispuesto de acuerdo con las propiedades de correlación espacial de dichas antenas.
16. Un método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque dichas propiedades de correlación espacial diferentes comprenden al menos una de polarización de antena y posición de antena.
17. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una entrada en dicho libro de claves proporciona diversidad de transmisión aplicada a través de dos antenas de un par seleccionado de antenas.
18. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende transmitir al menos un bloque de transporte desde una pluralidad de antenas .
19. Un programa de computadora que comprende medios de código del programa adaptados para llevar a cabo cualquiera de los pasos de cualquiera de las reivindicaciones anteriores .
20. Un aparato que comprende: un procesador configurado para utilizar un libro de claves de precodificación para controlar transmisiones desde cuatro antenas de un dispositivo, dicho libro de claves comprende una pluralidad de entradas, en donde dichas entradas son tales que una sola capa se mapea en cada antena seleccionada, dichas entradas del libro de claves comprenden diferentes combinaciones de pares de antena mediante las cuales se seleccionan uno o dos pares de antenas para la transmisión .
21. El aparato de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque dicho procesador está configurado para controlar la energía con la que una antena transmite de acuerdo con un número de antena que transmiten al mismo tiempo .
22. El aparato de acuerdo con la reivindicación 20 y 21, caracterizado porque dicho procesador está configurado para controlar la transmisión de al menos un bloque de transporte de una pluralidad de antenas.
23. Un aparato que comprende: un procesador configurado para seleccionar una de una pluralidad de entradas en un libro de claves de precodificación para controlar transmisiones desde cuatro antenas de un dispositivo, en donde dichas entradas son tales que una sola capa se mapea en cada antena seleccionada, dichas entradas del libro de claves comprenden diferentes combinaciones de pares de antena mediante las cuales se configuran uno o dos pares de antenas para que se seleccionen para la transmisión.
24. El aparato de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado porque dicho procesador está configurado para determinar un rango y seleccionar uno de una pluralidad de libros de claves en dependencia con el rango determinado.
25. El aparato de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque dicho procesador está configurado, cuando el rango se determina para que sea uno para seleccionar un libro de claves asociado que asigne dicha antena a la misma capa.
26. El aparato de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque dicho procesador está configurado, cuando el rango se determina para que sea dos para seleccionar un libro de claves asociado que asigne dos antenas a cada capa.
27. El aparato de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque dicho procesador está configurado, cuando el rango se determina para que sea tres para seleccionar un libro de claves asociado que asigne dos antenas a una capa y una sola antena a cada una de las otras dos capas.
28. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a la 27, que comprende una memoria que almacena una pluralidad de libros de claves, cada uno dichos libros de claves está asociado con un rango respectivo.
29. El aparato de acuerdo con la reivindicación 28, caracterizado porque se proporcionan cuatro libros de claves de precodificación para los rangos 1 al 4.
30. El aparato de acuerdo con la reivindicación 28 o 29, caracterizado porque un tamaño de un libro de claves de un rango es diferente de un tamaño de un libro de claves de al menos otro rango.
31. El aparato de acuerdo con la reivindicación 30, caracterizado porque un tamaño de un libro de claves de un rango es más grande que un tamaño de un libro de claves de un rango mayor.
32. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a la 31, caracterizado porque una pluralidad de entradas de al menos un libro de claves está dispuesta para dividir dichas antenas en al menos un par, con al menos un par que tiene la misma rotación de fase.
33. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a la 31, caracterizado porque una pluralidad de entradas de al menos un libro de claves está dispuesta para dividir dichas antenas en al menos un par, con diferentes antenas en al menos un par que tiene diferente rotación de fase.
34. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a la 33, caracterizado porque al menos una pluralidad de entradas diferentes de al menos un libro de claves proporciona diferentes combinaciones de rotación de fase respectivas.
35. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a la 34, caracterizado porque una pluralidad de entradas de al menos un libro de claves está dispuesta para solamente utilizar un par de dichas antenas.
36. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a la 35, caracterizado porque al menos una entrada de par de antenas está dispuesta de acuerdo con las propiedades de correlación espacial de dichas antenas.
37. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a la 36, caracterizado porque dichas propiedades de correlación espacial diferentes comprenden al menos una de polarización de antena y posición de antena.
38. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a la 36, caracterizado porque al menos una entrada en dicho libro de claves proporciona diversidad de transmisión aplicada a través de dos antenas de un par seleccionado de antenas.
39. Un circuito integrado o conjunto de chips que comprende un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a la 38.
40. Un equipo de usuario que comprende un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a las 22 o cualquiera de las reivindicaciones 28 a la 38 cuando se adjuntan a la reivindicación 20.
41. Un equipo de usuario de acuerdo con la reivindicación 40, que comprende cuatro antenas.
42. Una estación base que comprende un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 23 a la 27 o cualquiera de las reivindicaciones 28 a la 38 cuando se adjuntan a la reivindicación 23.
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