PT1929691E - Método de atribuição de recursos para mimo-ofdm de sistemas de acesso multiutilizador - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "MÉTODO DE ATRIBUIÇÃO DE RECURSOS PARA MIMO-OFDM DE SISTEMAS DE ACESSO MULTIUTILIZADOR"

Campo da invenção A invenção refere-se à atribuição de recursos num sistema de comunicações sem fios multiutilizador, com múltiplas antenas tanto na estação base servidora como na estação móvel recetora, e mais especificamente a uma método para atribuição de recursos nas dimensões da frequência, do tempo e do espaço, com uma complexidade reduzida para otimização multiutilizador conjunta em sistemas MIMO (multi-entrada multi-saida) com sinalização OFDM (multiplexagem por divisão de frequência ortogonal), ou seja, sistemas MIMO-OFDM.

Antecedentes da invenção

Em sistemas de comunicações sem fios MIMO, a utilização de múltiplas antenas tem sido maioritariamente preferida no sentido de aumentar o desempenho dos sistemas. Quando são utilizadas múltiplas antenas na estação base e na estação móvel, a dimensão de espaço pode ser explorada adicionalmente para a programação da transmissão para diferentes utilizadores nos sistemas. É já sobejamente reconhecido que no sistema MIMO multiutilizador existem canais paralelos caracterizados por vetores de assinatura espacial (SSVs) mutuamente ortogonais para cada utilizador, sendo que os dados pré-codificados por estes vetores de assinatura espacial podem 2 ser transmitidos simultaneamente sem interferência co-canal (CCI). Se os vetores de assinatura espacial de diferentes utilizadores forem mutuamente ortogonais, os dados dos utilizadores simultâneos podem ser multiplexados no domínio do espaço. Para melhorar o desempenho da ligação de um sistema MIMO, deve-se recorrer aos conhecimentos sobre os canais MIMO e efetuar a pré-codificação a nível do transmissor. Um método comum e bem conhecido de pré-codificação é a obtenção dos vetores de pré-codificação a partir da decomposição em valores singulares (SVD) da matriz de canais MIMO. Cada vetor singular que forma a matriz de canais MIMO, também designado por vetor de assinatura espacial, corresponde a um fluxo de dados espacial. De acordo com esta abordagem, em conjunto com um algoritmo de enchimento de água para distribuir a potência de transmissão pelos fluxos de dados, é obtida a capacidade de canal para o canal Gaussiano ponto-a-ponto de utilizador individual.

Um sistema OFDM permite a programação dos dados para utilizadores no domínio de tempo-frequência. Utilizando múltiplas antenas na estação base e na estação móvel, os utilizadores podem ser adicionalmente programados no domínio espacial. Quando se reutiliza um recurso de tempo-frequência OFDM no domínio espacial, isso significa que são transmitidos múltiplos fluxos de dados. Devido à não ortogonalidade entre fluxos de dados espaciais, os dados transmitidos em diferentes fluxos espaciais para um recurso de tempo-frequência OFDM particular interferem mutuamente, entre si, criando uma interferência co-canal 3 (CCI). Especificamente, quando existe transmissão para vários utilizadores em simultâneo, em diferentes fluxos de dados espaciais de um recurso de tempo-frequência num sistema MIMO-OFDM, estes diferentes utilizadores são também alvo de uma CCI entre os múltiplos fluxos de dados.

Assim, contrastando com a grelha de tempo-frequência na OFDM, que resulta em canais ortogonais entre diferentes utilizadores, a posterior divisão dos canais disponíveis na dimensão de espaço gera um conjunto de canais que, geralmente, não são ortogonais entre si. Por conseguinte, se por exemplo um recurso de tempo-frequência de um sistema OFDM for atribuído a dois utilizadores ao mesmo tempo, a transmissão para estes utilizadores produz uma interferência mútua, entre ambos, devido à interferência co-canal. os canais A Figura 1 mostra uma estrutura de transmissão e receção de um sistema MIMO-OFDM. Com o sistema MIMO-OFDM multiutilizador, a tarefa do programador é atribuir recursos de tempo-frequência OFDM, bem como recursos espaciais aos utilizadores servidos na cobertura da célula. Esta tarefa pode ser trabalhosa. 0 problema reside no facto de a questão da atribuição ótima de recursos nas dimensões de potência, espaço, tempo e frequência ter de ser tratada em conjunto, com todos os utilizadores incluídos na cobertura da célula, devido à não ortogonalidade da dimensão espacial que combina a relação sinal/interferência dos diferentes utilizadores através da interferência co-canal. Se, hipoteticamente, 4 MIMO fossem ortogonais também no domínio espacial, a tarefa do programador seria amplamente facilitada pois poderia tratar o domínio do espaço, do tempo e da frequência como recursos ortogonais a atribuir aos utilizadores. A não ortogonalidade no domínio espacial conduz a um problema de otimização extremamente complexo. No primeiro estado da técnica anterior, a resolução intitulada "MIMO for Long Term Evolution" (MIMO para uma evolução a longo prazo), apresentada em 3GPP TSG RAN WGI RI - 050889, refere-se a um método para atribuição de recursos. Com base numa matriz de pré-codificação unitária, os fluxos de dados de diferentes utilizadores são multiplexados no domínio do espaço e do tempo. Um conjunto de matrizes de pré-codificação unitárias é definido offline. Os principais passos do estado da técnica anterior, acima descrito, são: 1. Cada utilizador realimenta uma matriz de pré- codificação unitária preferida cujos vetores de coluna são vetores de assinatura espacial ortogonais. Além disso, é realimentada para a estação base a Informação sobre a Qualidade do Canal, Channel Quality Information (CQI) sobre todos os vetores de pré-codificação da matriz; 2. A estação base agrupa utilizadores que declaram a mesma matriz de pré-codificação unitária preferida; 3. A estação base seleciona um grupo de acordo com uma 5 regra de programação; 4. A estação base atribui os vetores de pré-codificação ortogonais correspondentes a utilizadores deste grupo selecionado de acordo com uma regra de programação; 5. A estação base pré-codifica fluxos de dados de utilizadores diferentes pelos vetores de pré-codificação atribuídos e transmite os fluxos de dados pré-codifiçados no mesmo recurso de freguência e tempo. 0 primeiro estado da técnica anterior apresenta algumas desvantagens a nível de esguema: 1) É sempre solicitado aos utilizadores gue realimentem todos os vetores de assinatura espacial disponíveis e as informações CQI correspondentes. Na prática, só são necessários alguns dos vetores de assinatura espacial, ou apenas um, e algumas das informações CQI, ou apenas uma, na estação base. 2) Neste esquema, uma vez que os utilizadores são primeiro agrupados de acordo com a mesma matriz de pré-codificação, isso significa que só um subconjunto de utilizadores que utilizem a mesma matriz de pré-codificação pode ser multiplexado no domínio do espaço. Embora este método possa garantir que os vetores de assinatura espacial do utilizador multiplexado sejam estritamente ortogonais, conduzindo a uma baixa CCI, na prática, o grupo de utilizadores que pode ser espacialmente multiplexado é 6 restrito. A probabilidade de mais do que um utilizador preferir a mesma matriz; de pré-codificação, o que também é um requisito para a multiplexagem espacial, pode ser uma probabilidade baixa em alguns ambientes, especialmente quando o número de utilizadores na área de cobertura da célula é reduzido, o que conduz a uma séria limitação. 3) Existem casos em que os utilizadores que preferem matrizes de pré-codificação diferentes e que têm vetores de assinatura de espaço mutuamente ortogonais podem ser multiplexados no espaço com uma baixa CCI, embora no esquema do estado da técnica anterior esta possibilidade de multiplexagem multiutilizador no dominio do espaço se tenha perdido. 4) 0 estado da técnica anterior assume que os vetores de pré-codificação selecionados são ortogonais. Contudo, é facilmente demonstrável, conforme visto abaixo, que tal não garante que os sinais recebidos sejam livres de CCI.

Consideremos dois utilizadores com matrizes de canal MIMO Hi e H2 respetivamente. Os dados X\ para o utilizador 1 com o vetor de pré-codificação Pi7i e os dados X2 para o utilizador 2 com o vetor de pré-codificação W2 são transmitidos. Os sinais recebidos para os utilizadores 1 e 2 podem ser representados como yt = H,{wlxí+w2x2)+nl y% ~ //,{»,*) + w?x3) + «j em que ni e n2 são os vetores de ruido respetivos para os dois utilizadores. A CCI para o utilizador 1 é expressa 7 pelo termo Η^2χ2. No estado da técnica anterior, assume-se que os vetores de pré-codificação são ortogonais, mantendo-se pois W]_*w2 = 0. Para remover completamente a CCI para o utilizador 1, é necessário que wi seja um vetor singular para Hi e para remover completamente a CCI para o utilizador 2, é necessário que w1 seja um vetor singular para Hi. Simultaneamente manter-se-á w^w2 = 0. Assim, a remoção completa da CCI entre dois utilizadores é altamente improvável na medida em que requer uma relação muito especial entre os vetores singulares dos seus canais MIMO Hi e H2 .

Assim, um problema no estado da técnica anterior reside no facto de as premissas se basearem no requisito de vetores de pré-codificação ortogonais W]_*w2 = Ο,ί Φ j e numa condição que na realidade é pouco significativa pois a CCI em todos os canais MIMO práticos é diferente de zero, de qualquer forma.

Para aumentar as possibilidades de multiplexagem de utilizadores, especialmente quando existe um número reduzido de utilizadores MIMO na área de cobertura da célula, no sentido de obter um aumento do ganho de diversidade multiutilizador, é permitida a CCI entre utilizadores multiplexados no espaço para serem superiores a zero. Noutros termos, se a CCI entre utilizadores multiplexados na dimensão de espaço puder ser superior a zero, a possibilidade de multiplexagem de utilizadores aumenta e é possivel obter um maior ganho de diversidade no domínio do espaço. Assim, existe um conflito entre um maior ganho de diversidade obtido no dominio do espaço e uma menor CCI, e o esquema não tem capacidade para resolver o conflito entre a CCI e o ganho de diversidade multiutilizador ou para o comprometer.

Noutro estado da técnica anterior, foi publicado um artigo intitulado "An Efficient Resource-Allocation Scheme for Spatial Multi-user Access in MIMO/OFDM Systems", na IEEE Transactions on Communications, Vol.53, N.° 1, 1, 2005. Este artigo mostra que os recursos rádio são explorados no dominio da frequência, do tempo e do espaço. Os utilizadores são agrupados de acordo com correlações mútuas entre utilizadores que dependem, respetivamente, do SSV máximo selecionado a partir dos vetores de assinatura espacial de cada utilizador. O programador tem potencial para atribuir os recursos rádio com a mesma frequência e tempo a diferentes utilizadores se as correlações entre qualquer par de utilizadores forem suficientemente baixas, isto é, se os utilizadores forem ortogonais no dominio do espaço.

Contudo, o esquema de atribuição de recursos é adequado para ligação ascendente e só se considera o modo de espaço com o ganho máximo para cada utilizador. Em ambientes práticos de comunicações sem fios, o critério de agrupamento critério de agrupamento poderá não ser sempre satisfeito. Além disso, o volume de sinais de realimentação requeridos é elevado.

Outro estado da técnica anterior é o descrito no documento 9 "Comparison of Zero-forcing Methods for Ligação descendente Spatial Multiplexing in Realistic Multi-user MIMO Channels" de Giovanni Del Gado e Martin Haardt, em que os vetores de assinatura espacial de utilizadores são agrupados de acordo com a sua correlação mútua. São atribuídos os mesmos recursos de tempo a cada um dos grupos de utilizadores cujos vetores de assinatura espacial tenham baixas correlações mútuas.

Resumo da invenção A presente invenção apresenta um método para atribuição de recursos na dimensão da frequência, do tempo e do espaço, no sentido de reduzir significativamente a complexidade na otimização multiutilizador conjunta.

Em vez de agrupar utilizadores tendo todos os mesmos SSVs conforme o primeiro estado da técnica anterior, os SSVs de cada utilizador são agrupados de forma independente com outros SSVs de utilizador. Isto significa que os utilizadores multiplexados não necessitam de ter a mesma matriz de pré-codificação preferida que no primeiro estado da técnica anterior, e que o agrupamento é controlado por um parâmetro de correlação SSV que determina a CCI. Escolhendo diferentes parâmetros, é possivel obter diferentes resultados de compromisso entre a CCI e a possibilidade de multiplexagem no dominio do espaço. 0 tráfego e a Qualidade dos Serviços (QoS) do sistema podem ser melhorados otimizando o parâmetro. Em vez de agrupar utilizadores conforme descrito no segundo estado da técnica anterior, é fácil garantir a ortogonalidade da 10 dimensão espacial com os SSVs do utilizador diretamente a partir da invenção. Assim, minimizando a interferência co-canal espacial para um nivel reduzido aceitável, a complexidade da otimização multiutilizador conjunta é significativamente reduzida.

Ao contrário do que sucede no primeiro estado da técnica anterior e no segundo estado da técnica anterior, o número de SSVs realimentados por cada utilizador é adaptativo e individual para cada utilizador, dependendo do estado do canal do utilizador especifico como, por exemplo, a posição do canal.

Resumindo, os efeitos desta invenção poderão ser descritos como: A invenção representa uma melhoria em relação ao estado da técnica anterior retirando, antes de mais, o critério de desenho da matriz de pré-codificação, referido na técnica anterior, que determinava que os vetores de pré-codificação são ortogonais, e possibilitando, assim, uma melhor correspondência entre vetores de pré-codificação e vetores singulares de canal.

Em segundo lugar, o agrupamento no dominio espacial é efetuado entre os vetores de pré-codificação preferidos de utilizadores individualmente selecionados (isto é, não selecionados em grupo) em vez de ser efetuado entre utilizadores, conforme o estado da técnica anterior.

Em terceiro lugar, a flexibilidade é mais 11 significativamente aumentada permitindo-se um número adaptativo de vetores de pré-codificação que são realimentados de acordo com o estado do canal do utilizador.

Em quarto lugar, é descrito um método de realimentação que permite que o agrupamento seja feito offline, antes da operação em tempo real. As melhorias descritas nesta divulgação incluem um programador de atribuição de recursos de tempo-frequência-espaço num sistema MIMO/OFDM.

Breve descrição dos desenhos A Figura 1 mostra uma estrutura de transmissão e receção de um sistema MIMO-OFDM; A Figura 2 mostra o fluxograma do método de atribuição de recursos rádio; A Figura 3 mostra os passos de agrupamento de acordo com uma regra de não correlação dentro do grupo; e A Figura 4 mostra os passos de agrupamento de acordo com uma regra de não correlação entre grupos.

Formas de realização da invenção A presente invenção é descrita em detalhe em conjunto com os desenhos que a acompanham. A atribuição de recursos para ligação descendente a partir da estação base para os utilizadores é assumida como forma de realização.

Os SSVs e os ganhos de subcanal espacial, SSGs, para cada recurso de tempo-frequência OFDM dos múltiplos utilizadores são recebidos por uma estação base. Na 12 estação base, estes SSVs são agrupados em vários grupos, em que os SSVs dentro de um grupo têm uma correlação espacial elevada e os SSVs de grupos diferentes têm uma correlação espacial reduzida, ou os SSVs dentro de um grupo têm uma correlação espacial reduzida e os SSVs de grupos diferentes têm uma correlação espacial elevada. Os grupos são definidos pela especificação de um parâmetro de limiar de correlação espacial.

Com base na primeira regra de agrupamento, em que os SSVs dentro de um grupo têm uma correlação espacial elevada e os SSVs de grupos diferentes têm uma correlação espacial reduzida, a estação base seleciona um SSV e o utilizador correspondente de cada grupo, de acordo com uma regra de programação. Os fluxos de dados dos utilizadores selecionados são pré-codifiçados por SSV associado e, em seguida, transmitidos. Com base na segunda regra de agrupamento em que os SSVs dentro de um grupo têm uma correlação espacial reduzida e os SSVs de grupos diferentes têm uma correlação espacial elevada, a estação base seleciona um grupo, de acordo com um critério de programação. Os fluxos de dados são pré-codifiçados por SSVs deste grupo e, em seguida, transmitidos.

Para reduzir a carga de realimentação, cada utilizador seleciona o seu SSV a partir de um conjunto predeterminado de SSVs e realimenta apenas os indices da tabela com o conjunto predeterminado de SSVs e os SSGs correspondentes. A tabela é armazenada tanto na estação base como nos utilizadores. Assim, reduz-se consideravelmente a carga 13 de realimentação. Uma vez que existe um conjunto predeterminado de SSVs, o agrupamento de SSVs na primeira parte da invenção pode ser feito offline. Assim, quando um indice SSV é recebido de um utilizador, pode ser diretamente categorizado para um dos grupos predeterminados. Reduz-se assim consideravelmente a complexidade da presente invenção.

Com esta separação dos SSVs em grupos, a complexidade da otimização na atribuição conjunta de recursos espaço- tempo-frequência é reduzida pois a CCI no domínio de espaço pode ser considerada como próxima de ortogonal, para que a interligação da CCI na otimização multiutilizador conjunta seja desassocíada.

Um sistema de acesso MIMO-OFDM multiutilizador é modelado da seguinte forma: 05 em que a matriz de coeficiente de canal sem fios da estação base para o Aésimo utilizador correspondendo à vdíje C* lésima subportadora no tempo da amostragem t, é o vetor recebido Aésimo utilizador na lésima subportadora no tempo da amostragem t, é o vetor de símbolo transmitido satisfazendo a restrição de potência média, o ruído de canal adicional e correspondente. Uma vez que os recursos são ortogonais no domínio de tempo-frequência, nos termos que se seguem o 14 índice de tempo t e o índice superior de frequência 1 são omitidos, sem qualquer indefinição.

Qualquer matriz , especialmente a matriz de coeficiente de canal para cada utilizador k pode ser decomposta por SVD da seguinte forma, em que: m tf* - fu* j ·♦· M ..... são matrizes unitárias e é uma matriz diagonal. Se a posição for (Hk) = wi, o SVD da matriz de canais MIMO fornece ivk subcanais paralelos (sem interferência mútua) do transmissor para o recetor. Os elementos diferentes de zero na D são os SSGs, e os vetores de coluna de Vk podem ser encarados como o SSV de cada subcanal. Os fluxos de dados do Aésimo utilizador ponderado por estes SSVs podem ser detetados pelo recetor sem auto-interferência de outros SSVs do mesmo SVD.

Ao considerar o sistema de acesso multiutilizador, se os vetores de assinatura espacial correspondentes a diferentes utilizadores forem ortogonais, estes utilizadores podem transmitir fluxos de dados na mesma

yfy ssQ subportadora sem CCI. Por exemplo, se * ^ o vetor de transmissão livre de CCI pode ser construído como ** #£**** *#«*«*# jjf,, em que são os fluxos de dados do utilizador i, são os •1 15 fluxos de dados do utilizador e ^'é a potência atribuída t í *8 do fluxo * do utilizador * . Na prática, a equação é altamente improvável, pelo que a CCI de utilizadores transmitindo fluxos na mesma subportadora I e no mesmo índice de tempo t (mesmo recurso de tempo-frequência) pode ser controlada pelo coeficiente de correlação dos vetores de assinatura espacial utilizados para ponderar os fluxos de dados. A Figura 2 mostra os passos do método de atribuição de recursos rádio. 0 método inclui:

Passo 101: Para cada subportadora ou grupo de subportadoras 1 e período de tempo t, uma estação base transmite informação de controlo sobre os utilizadores que têm autorização para transmitir dados no recurso de tempo-frequência. De forma preferencial, para diminuir o recurso de canal, a informação de controlo pode ser difundida para os utilizadores. A estação base pode também difundir o número máximo de fluxos de dados multiplexados no espaço, n por exemplo, o número máximo sendo representado como para o utilizador k. pode ser inferior a e pode ser alterado adaptativamente de acordo com as alterações de estado do canal dos utilizadores e com a carga de tráfego do sistema. Desta forma, melhora-se a flexibilidade.

Passo 102: Os utilizadores realimentam os seus vetores de assinatura espacial e os ganhos de subcanal espacial correspondentes ' >s A para a estação base por canal de ligação ascendente.

Passo 103: Depois de ter recebido os SSVs e os SSGs correspondentes, a estação base agrupa os SSVs para cada p subcanal de acordo com um limiar predeterminado . Os passos detalhados de agrupamento serão descritos em seguida. Os resultados do agrupamento podem ser expressos como:

O* SW R V* K <?· .V em que ® representa os gésimos resultados de agrupamento para o subcanal 1.

Passo 104: A estação base atribui o recurso de espaço, frequência e tempo aos utilizadores de acordo com os resultados de agrupamento. Nomeadamente, a estação base determina que utilizadores podem transmitir fluxos de dados na subportadora I e no período de tempo t, e que SSVs podem ser utilizados para ponderar fluxos de dados. Diferentes regras de agrupamento conduzem diferentes modos de atribuição.

Passo 105: A estação base difunde os resultados da atribuição de recursos para os utilizadores. Além disso, opcionalmente, para melhorar o desempenho de desmodulação 17 dos utilizadores, os SSVs de cada fluxo de dados podem ser difundidos para todos os utilizadores.

Passo 106: A estação base transmite fluxos de dados ponderados para o utilizador correspondente.

Passo 107: Os utilizadores recebem e desmodulam a informação de controlo e os fluxos de dados da estação base.

Podem existir dois métodos de agrupamento diferentes que são apresentados nas Figuras 3 e 4, respetivamente, utilizados no passo 103. A Figura 3 mostra os passos de agrupamento de acordo com uma regra de não correlação dentro do grupo (UWGR) . Pela UWGR o agrupamento é feito de forma a que as correlações entre os SSVs do mesmo grupo sejam iguais ou inferiores ao limiar predeterminado O agrupamento baseado na UWGR pode ser implementado na estação base mediante os seguintes passos:

Passo 201: Ordenar os SSVs, habitualmente de acordo com um critério de programação.

Passo 202: Para cada subportadora ou grupo de O* subportadoras 1, criar um novo grupo * e mover o primeiro SSV não agrupado para este grupo.

Passo 203: Selecionar um SSV não agrupado na ordem e 18 verificar as correlações entre o SSV selecionado e todos os SSVs do grupo.

Passo 204: Se todas as correlações verificadas forem Λ inferiores ou iguais ao limiar predeterminado , mover este SSV não agrupado para o novo grupo; caso contrário, ir para o Passo 205.

Passo 205: Avaliar se todos os SSVs não agrupados foram verificados, em caso afirmativo, ir para o passo 206, caso contrário, regressar ao passo 203.

Passo 206: Avaliar se todos os SSVs recebidos estão agrupados. Se um dos SSVs recebidos não estiver agrupado, regressar ao passo 202, caso contrário, ir para o passo 104 .

Com base nos resultados de agrupamento por UWGR, o passo 104 é implementado da seguinte forma: seleção de um grupo de acordo com uma regra de programação e atribuição do recurso de frequência e tempo a, pelo menos, um utilizador cujos SSVs estejam incluídos neste grupo selecionado; ponderação dos fluxos de dados do utilizador selecionado pelo SSV correspondente neste grupo. Desta forma, os utilizadores são ortogonais no domínio do espaço de forma a desassociar a CCI. A Figura 4 mostra os passos de agrupamento de acordo com uma regra de não correlação entre grupos (UBGR). Pela UBGR, o agrupamento é efetuado de tal forma que as 19 correlações de SSVs que pertençam a diferentes grupos sejam inferiores ou iguais ao limiar predeterminado . 0 agrupamento baseado na UBGR pode ser implementado na estação base mediante os seguintes passos:

Passo 301: Idêntico ao passo 201; ordenar os SSVs de acordo com o critério de programação.

Passo 302: Para cada subportadora ou grupo de 0’ subportadoras 1, criar um grupo * e mover o primeiro SSV não agrupado para este grupo.

Passo 303: Selecionar o SSV não agrupado por ordem e verificar as correlações entre o SSV selecionado e todos os SSVs do grupo.

Passo 304: Se todas as correlações verificadas forem inferiores ou iguais ao limiar predeterminado * , criar um novo grupo e mover este SSV não agrupado para este grupo; caso contrário, ir para o passo 305.

Passo 305: Combinar os grupos em que pelo menos um SSV tem uma correlação superior ao limiar predeterminado ^ com o SSV selecionado.

Passo 306: Avaliar se todos os SSVs recebidos estão agrupados. Se um dos SSVs recebidos não estiver agrupado, regressar ao passo 303; caso contrário, ir para o passo 104 . 20

Com base nos resultados de agrupamento por UBGR, o passo 104 é implementado da seguinte forma: seleção de um SSV em cada grupo de acordo com uma regra de programação, determinação dos utilizadores correspondentes de acordo com os SSVs selecionados para que os utilizadores correspondentes sejam selecionados indiretamente, atribuição do recurso de frequência e tempo; ponderação dos fluxos de dados do utilizador selecionado pelo SSV correspondente em cada grupo. Desta forma, os utilizadores são ortogonais no dominio do espaço de modo a desassociar a CCI .

Os agrupamentos mostrados na Figura 3 e na Figura 4 são implementados em tempo real de acordo com a informação de realimentação dos utilizadores, que requer uma grande quantidade de recursos de cálculo na estação base. Um procedimento de implementação prático com menor complexidade do método é descrito da seguinte forma. Primeiro, para reduzir a quantidade de sinais de realimentação dos SSVs, para cada conjunto de n antenas de transmissor e m antenas de recetor, existe um conjunto predeterminado de Mn,m SSVs aqui designados como SSVs , . . ~ P ***» I generrcos, representados como

Estes conjuntos de SSVs genéricos são predeterminados no sistema e são conhecidos tanto pelo recetor como pelo transmissor. Quando um utilizador pretende realimentar um SSV, procura o SSV genérico mais próximo no conjunto Sn,m e determina um indice correspondente, em que a "proximidade" pode ser definida de várias formas de acordo com a teoria de quantificação vetorial. 21

Em vez de realimentar o SSV na sua totalidade, o utilizador realimenta o indice de SSV para o vetor "mais próximo" wc(n,m) em Sn,m. Assim, são necessários apenas * ’ 5bits para esta realimentação.

Uma vez que, através de um método de quantificação, todos os SSVs possíveis que podem ser realimentados pelos utilizadores nos sistemas são fixos e conhecidos de antemão, o agrupamento dos SSVs predeterminados pode também ser efetuado previamente para obter um grupo genérico. Assim, os grupos genéricos podem ser formados como : -k* α S» 4 * 4 ~4?* V *4 de forma a que as correlações entre SSVs genéricos Ú dentro de cada grupo sejam inferiores ou rguars a pela UWGR. Em alternativa, as correlações entre vetores pertencendo a diferentes grupos são inferiores ou iguais a & pela UBGR. Estes grupos genéricos são independentes do indice de utilizador k e do índice de sub-banda 1.

Quando a estação base recebe um índice SSV de um utilizador, pode atribuir o SSV correspondente ao índice de um dos grupos genéricos, sem necessitar de quaisquer cálculos de correlação espacial, pelo que os resultados de agrupamento podem ser obtidos de modo consideravelmente 22 menos complexo.

Embora tenham sido apresentadas e descritas formas de realização ilustrativas da divulgação, a divulgação acima pode aplicar-se a outras modificações, alterações e substituições. Por exemplo, podem também ser agrupados outros vetores de assinatura utilizados para caracterizar o recurso espacial, ou o método da presente invenção pode ser utilizado numa ligação ascendente.

Lisboa, 18 de Maio de 2012

Claims (2)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um método de atribuição de recursos para multi-entrada multi-saída - multiplexagem por divisão de frequência ortogonal, MIMO-OFDM, de sistemas de acesso multiutilizador, caracterizado por compreender: a receção, pela estação base BS, de vetores de assinatura espacial, SSVs, realimentados pelos utilizadores, em que o número de SSVs realimentados por cada utilizador é adaptativo e individual para cada utilizador, dependendo do estado do canal do utilizador especifico. A) Para cada subportadora de multiplexagem por divisão de frequência ortogonal OFDM, o agrupamento, por uma estação base, BS, dos vetores de assinatura espacial num período de tempo de acordo com as correlações dos vetores de assinatura espacial; B) a partir dos resultados do agrupamento, a seleção, pela estação base BS , dos vetores de assinatura espacial de acordo com uma regra de programação; a atribuição, pela estação base BS, da mesma frequência e dos mesmos recursos de tempo de subportadora aos utilizadores cujos vetores de 2 assinatura espacial selecionados têm simultaneamente baixas correlações/ e atribuição, pela estação base BS, de um recurso espacial ao grupo de utilizadores correspondente aos vetores de assinatura espacial selecionados. 2. 0 método de atribuição de recursos de acordo com a reivindicação 1, em que o passo de agrupamento de vetores de assinatura de acordo com correlações dos vetores de assinatura compreende, de acordo com uma regra de não correlação dentro do grupo, UWGR, a obtenção de resultados de agrupamento tais que as correlações entre vetores de assinatura dentro do mesmo grupo sejam inferiores ou iguais a um limiar predeterminado. 3. 0 método de atribuição de recursos de acordo com a reivindicação 2, em que o passo de agrupamento de vetores de assinatura compreende, All) a criação de um grupo e a deslocação do primeiro vetor de assinatura não agrupado para esse grupo; A12) a seleção de um vetor de assinatura não agrupado e a verificação das correlações entre o vetor de assinatura selecionado e todos os vetores de assinatura do grupo; A13) a avaliação do facto de todas as correlações verificadas serem ou não inferiores ou iguais ao limiar predeterminado e, em caso afirmativo, 3 a deslocação desse vetor de assinatura não agrupado para o grupo, caso contrário, o regresso ao passo A12 até que todos os vetores de assinatura não agrupados sejam verificados; A14) o regresso ao passo All até que todos os vetores de assinatura tenham sido agrupados. 4. 0 método de atribuição de recursos de acordo com a reivindicação 1, em que o passo de agrupamento de vetores de assinatura de acordo com correlações entre os vetores de assinatura compreende, de acordo com uma regra de não correlação entre grupos, UBGR, a obtenção de resultados de agrupamento tais que a correlação entre os vetores de assinatura dos diferentes grupos sejam inferiores ou iguais a um limiar predeterminado. 5. 0 método de atribuição de recursos de acordo com a reivindicação 4, em que o passo de agrupamento de vetores de assinatura compreende, A21) a criação de um grupo e a deslocação do primeiro vetor de assinatura não agrupado para esse grupo; A22) a seleção de um vetor de assinatura não A23) agrupado e a verificação das correlações entre o vetor de assinatura selecionado e todos os vetores de assinatura do grupo; e a avaliação do facto de todas as correlações verificadas serem ou não inferiores ou iguais 4 ao limiar predeterminado e, em caso afirmativo, a criação de um novo grupo e a deslocação do vetor de assinatura não agrupado para este novo grupo e, em seguida, o regresso ao passo A22 até que todos os vetores de assinatura tenham sido agrupados; caso contrário, a combinação dos grupos em que pelo menos um vetor de assinatura tenha uma correlação superior ao limiar predeterminado com o vetor de assinatura selecionado e, em seguida, o regresso ao passo A22 até que todos os vetores de assinatura tenham sido agrupados. 6. 0 método de atribuição de recursos de acordo com a reivindicação 4 ou 5, antes do passo de criação de um grupo e de deslocação do primeiro vetor de assinatura não agrupado para este grupo, compreendendo, além disso, a ordenação de todos os vetores de assinatura de acordo com um critério de programação, em que o passo de seleção de um vetor de assinatura não agrupado compreende, além disso, a seleção de um vetor de assinatura não agrupado na ordem. 7. 0 método de atribuição de recursos de acordo com uma das Reivindicações anteriores, em que o passo de atribuição de um recurso espacial aos utilizadores correspondendo aos vetores de assinatura selecionados compreende a ponderação de fluxos de dados dos 5 utilizadores com os vetores de assinatura selecionados do utilizador. 8. 0 método de atribuição de recursos de acordo com a reivindicação 2 ou 3, em que o passo B compreende a seleção de um grupo de acordo com a regra de programação; a atribuição da mesma subportadora ou grupo de subportadoras a, pelo menos, um utilizador, cujos vetores de assinatura estão incluidos neste grupo selecionado; e a ponderação de fluxos de dados do utilizador pelo vetor de assinatura correspondente neste grupo. 9. 0 método de atribuição de recursos de acordo com a reivindicação 4 ou 5, em que o passo B compreende, a seleção de um vetor de assinatura em cada grupo de acordo com a regra de programação; a determinação dos utilizadores correspondentes de acordo com os vetores de assinatura selecionados; a atribuição da mesma subportadora ou grupo de subportadoras aos utilizadores determinados; e a ponderação dos fluxos de dados dos utilizadores determinados pelo vetor de assinatura correspondente em cada grupo. 10. 0 método de atribuição de recursos de acordo com a reivindicação 1, compreendendo, além disso, o armazenamento antecipado de vetores de assinatura 6 espacial SSVs genéricos predeterminados tanto numa estação base como nos utilizadores; antes do passo A, compreendo ainda, a difusão de informações de controlo pela estação base; a seleção dos SSVs genéricos mais próximos quando os utilizadores pretendem realimentar vetores de assinatura espacial SSV; a realimentação de indices de SSV correspondendo aos vetores de assinatura espacial SSVs genéricos mais próximos selecionados pelos utilizadores; o passo A compreende, além disso, numa estação base, após a receção dos indices de SSV realimentados pelos utilizadores, a procura dos vetores de assinatura espacial SSVs genéricos correspondendo aos indices e, em seguida, o agrupamento em tempo real dos vetores de assinatura espacial SSVs genéricos encontrados; após o passo B, compreendendo, além disso, C) a difusão da frequência atribuída e do recurso de tempo, bem como dos índices de vetores de assinatura espacial SSV utilizados para ponderar fluxos de dados. 7 11. 0 método de atribuição de recursos de acordo com a reivindicação 1, compreendendo, além disso, o armazenamento antecipado de vetores de assinatura espacial SSVs genéricos predeterminados tanto numa estação base como nos utilizadores, em que o passo A compreende, além disso, o agrupamento antecipado dos vetores de assinatura espacial SSVs genéricos predeterminados para obter grupos genéricos e o armazenamento de grupos genéricos na estação base, entre o passo A e B, compreende, além disso, a atribuição, aos grupos genéricos, de vetores de assinatura espacial SSVs correspondendo aos indices recebidos para, assim, obter resultados de agrupamento.

12. Uma estação base numa MIMO-OFDM de sistemas de acesso multiutilizador preparada para a atribuição de recursos, caracterizada por a estação base estar configurada para o método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11. Lisboa, 18 de Maio de 2012