BRPI0417675B1 - "espalhamento espacial em um sistema de comunicação multiantena" - Google Patents

Abstract

"espalhamento espacial em um sistema de comunicação multi-antena" o espalhamento espacial é efetuado em um sistema de multi-antenas para aleatorizar um canal 'efetivo' observado por uma entidade receptora para cada bloco de símbolos de dados transmitido. para um sistema mimo, em uma entidade transmissora, os dados são processados (por exemplo, codificados, intercalados e modulados) para obter n~ d~ blocos de símbolos de dados para serem transmitidos em n~ m~ intervalos de transmissão, em que n~ d~ <242> 1 e n~ m~ > 1. os n~ d~ blocos são particionados em n~ m~ sub-blocos de símbolos de dados, um sub-bloco para cada intervalo de transmissão. uma matriz de direcionamento é selecionada (por exemplo, de uma maneira determinística ou pseudo aleatória, dentre um conjunto de l matrizes de direcionamento, em que l > 1) para cada sub-bloco. cada sub-bloco de símbolos de dados é espacialmente processado com a matriz de direcionamento selecionada para tal sub-bloco para obter símbolos de transmissão, os quais são adicionalmente processados e transmitidos através de n~ t~ antenas de transmissão em um intervalo de transmissão. os n~ d~ blocos de símbolos de dados são portanto espacialmente processados com n~ m~ matrizes de direcionamento e observam um agrupamento ou conjunto de canais.

Description

(54) Título: ESPALHAMENTO ESPACIAL EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO MULTIANTENA (51) Int.CI.: H04L 1/06 (30) Prioridade Unionista: 09/12/2004 US 10/008,865, 17/12/2003 US 60/531,021 (73) Titular(es): QUALCOMM INCORPORATED (72) Inventor(es): JAY RODNEY WALTON; LIZHONG ZHENG; JOHN W. KETCHUM; MARK S. WALLACE; STEVEN J. HOWARD

ESPALHAMENTO ESPACIAL EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO

MULTIANTENA

FUNDAMENTOS

CAMPO

A presente invenção refere-se, de um modo geral, à comunicação de dados e, mais especificamente, às técnicas para transmissão de dados em um sistema de comunicação multiantena.

FUNDAMENTOS

Um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) emprega múltiplas (N_T) antenas transmissoras em uma entidade de transmissão e múltiplas (N_R) antenas receptoras em uma entidade de recepção para transmissão de dados, e é denotado como um sistema (N_T, N_r) . Um canal MIMO formado pelas N_T antenas transmissoras e pelas Nr antenas receptoras pode ser decomposto em N_s canais espaciais, em que N_s < min{N_T, N_R} . Os N_s canais espaciais podem ser utilizados para transmissão de dados de forma a alcançar maior confiabilidade e/ou capacidade de transmissão total mais elevada para o sistema.

Os N_s canais espaciais do canal MIMO podem sofrer diferentes condições de canal (por exemplo, diferentes efeitos de desvanecimento, multipercurso e interferência) e podem atingir diferentes relações sinal/ruido-maísinterferência (SNRs). A SNR de um canal espacial determina sua capacidade de transmissão, a qual é tipicamente quantificada por uma taxa de dados particular que pode ser transmitida de forma confiável através do canal espacial. Para um canal MIMO variável com tempo, as condições de canal mudam ao longo do tempo e a SNR de cada canal espacial também muda ao longo do tempo. Para maximizar a capacidade de transmissão, o sistema MIMO pode utilizar alguma forma de realimentação pela qual a entidade de recepção avalia os canais espaciais e provê informações de

2/39 realimentação indicando a capacidade de transmissão de cada canal espacial. A entidade de transmissão iria então ajustar a transmissão de dados através dos canais espaciais com base nas informações de realimentação.

No entanto, tais informações de realimentação podem não estar disponíveis por várias razões. Como exemplo, o sistema MIMO pode não suportar transmissão de realimentação proveniente da entidade de recepção. Como outro exemplo, o canal MIMO pode se modificar mais rapidamente do que a taxa com que a entidade de recepção pode estimar o canal e/ou enviar as informações de realimentação. Em qualquer dos casos, caso a entidade de transmissão não conheça as condições do canal, então ela pode necessitar transmitir os dados em uma taxa muito baixa, de forma que a transmissão de dados possa ser decodificada de modo confiável pela entidade de recepção mesmo sob o pior caso das condições de canal. O desempenho de tal sistema iria então ser ditado pelo pior caso esperado para as condições de canal.

SUMÁRIO

Em uma modalidade, descrito um método para processar dados comunicação por para transmissão em múltiplas-entradas e (MIMO) sem fio no qual dados são processados para obter pelo menos um bloco de símbolos de dados. O processamento espacial é realizado sobre o pelo menos um bloco de símbolos de dados com uma pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de sequências de símbolos de transmissão para uma pluralidade de antenas transmissoras, em que a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatório um canal MIMO efetivo observado por uma entidade de recepção para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.

Em outra modalidade, é descrito um equipamento em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e um sistema de múltiplas-saídas

3/39 múltiplas-saídas (MIMO) sem fio que inclui um processador de dados para processar dados para obter pelo menos um bloco de símbolos de dados e um processador espacial para realizar o processamento espacial sobre pelo menos um bloco de símbolos de dados com uma pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de sequências de símbolos de transmissão para uma pluralidade de antenas transmissoras, em que a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatório um canal MIMO efetivo observado por uma entidade de recepção para pelo menos um bloco de símbolos de dados.

Em outra modalidade, é descrito um equipamento em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) sem fio que inclui meios para processar dados para obter pelo menos um bloco de símbolos de dados e meios para realizar o processamento espacial sobre o pelo menos um bloco de símbolos de dados com uma pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de seqüências de símbolos de transmissão para uma pluralidade de antenas transmissoras, em que a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatório um canal MIMO efetivo observado por uma entidade de recepção para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.

Em outra modalidade, é descrito um método para processar dados para transmissão em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e única-saída (MISO) sem fio no qual dados são processados para obter um bloco de símbolos de dados. O processamento espacial é realizado sobre o bloco de símbolos de dados com uma pluralidade de vetores de direcionamento para obter uma pluralidade de seqüências de símbolos de transmissão para uma pluralidade de antenas transmissoras, em que a pluralidade de vetores de direcionamento torna aleatório um canal MISO efetivo observado por uma entidade de recepção para o bloco de símbolos de dados.

4/39 menos um bloco processado com espacialmente matrizes de

Em outra modalidade, é descrito um método para receber dados para transmissão em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) sem fio no qual são obtidos símbolos de dados recebidos para pelo de símbolos de dados uma pluralidade de direcionamento antes da transmissão via um canal MIMO. Uma estimativa de resposta de canal é obtida para um canal MIMO efetivo formado pelo canal MIMO e pela pluralidade de matrizes de direcionamento. O processamento espacial de receptor é realizado sobre os símbolos de dados recebidos com a estimativa de resposta de canal para obter estimativas de símbolos de dados para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.

Em outra modalidade, é descrito um equipamento em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) sem fio que inclui uma pluralidade de unidades receptoras para obter símbolos de dados recebidos para pelo menos um bloco de símbolos de dados espacialmente processado com uma pluralidade de matrizes de direcionamento antes da transmissão via um canal MIMO; um estimador de canal para obter uma estimativa de resposta de canal para um canal MIMO efetivo formado pelo canal MIMO e a pluralidade de matrizes de direcionamento; e um processador espacial para realizar o processamento espacial de receptor sobre os símbolos de dados recebidos com a estimativa de resposta de canal para obter estimativas de símbolos de dados para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.

Em outra modalidade, é descrito um equipamento em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) sem fio que inclui meios para obter símbolos de dados recebidos para pelo menos um bloco de símbolos de dados espacialmente processado com uma pluralidade de matrizes de direcionamento antes da

5/39 transmissão via um canal MIMO; meios para obter uma estimativa de resposta de canal para um canal MIMO efetivo formado pelo canal MIMO e a pluralidade de matrizes de direcionamento; e meios para realizar o processamento espacial de receptor sobre os símbolos de dados recebidos com a estimativa de resposta de canal para obter estimativas de símbolos de dados para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.

Em outra modalidade, é descrito um método para recepção de dados para transmissão em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e única-saída (MISO) sem fio no qual são obtidos símbolos de dados recebidos para um bloco de símbolos de dados espacialmente processado com uma pluralidade de vetores de direcionamento antes da transmissão via um canal MISO. Uma estimativa de resposta de canal é obtida para um canal MISO efetivo formado pelo canal MISO e pela pluralidade de vetores de direcionamento; e a detecção sobre os símbolos de dados recebidos com a estimativa de resposta de canal é realizada para obter estimativas de símbolos de dados para o bloco de símbolos de dados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 mostra um processo para transmissão de dados com espalhamento espacial.

A Figura 2 mostra um processo para recepção de dados com espalhamento espacial.

A Figura 3 mostra uma entidade de transmissão e uma entidade de recepção em um sistema MIMO.

A Figura 4 mostra as unidades de processamento na entidade de transmissão.

A Figura 5 mostra as unidades de processamento na entidade de recepção.

A Figura 6 mostra um processo para geração de um conjunto de matrizes de direcionamento utilizadas para espalhamento espacial.

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A Figura 7 mostra gráficos da eficiência espectral geral alcançada para um sistema MIMO 4*4.

DESCRIÇÃO DETALHADA

O termo exemplar é aqui utilizado com o significado de servindo como um exemplo, caso, ou ilustração. Qualquer modalidade aqui descrita como exemplar não deve ser necessariamente considerada como preferida ou vantajosa em relação a outras modalidades.

São aqui descritas técnicas para realizar espalhamento espacial em um sistema de comunicação multiantena. O sistema de comunicação multiantena pode ser um sistema MIMO ou um sistema de comunicação por múltiplasentradas e única-saida (MISO). O termo espalhamento espacial refere-se à transmissão de um símbolo de dados (o qual é um símbolo de modulação para dados) proveniente de múltiplas antenas transmissoras simultaneamente, possivelmente com diferentes amplitudes e/ou fases determinadas por um vetor de direcionamento utilizado para tal símbolo de dados. O espalhamento espacial pode também ser denominado como direcionamento de transmissão, direcionamento de transmissão pseudo-aleatório, diversidade de direcionamento, direcionamento de matriz pseudoaleatório, direcionamento de vetor pseudo-aleatório e assim por diante. As técnicas de processamento espacial podem tornar aleatório um canal MIMO ou MISO efetivo observado por uma entidade de recepção para cada bloco de símbolos de dados transmitido por uma entidade de transmissão, de forma que o desempenho do sistema não seja ditado pelo pior caso das condições de canal.

Em uma modalidade para transmissão de dados com espalhamento espacial em um sistema MIMO, a entidade de transmissão processa (por exemplo, encodifica e intercala) dados para N_D fluxos de dados e gera N_D blocos de dados codificados, em que N_D > 1. Um bloco de dados codificados

7/39 pode também ser denominado como um bloco de códigos ou um pacote de dados codificado. Cada bloco de códigos é encodificado separadamente na entidade de transmissão e decodificado separadamente na entidade de recepção. Cada bloco de códigos é mapeado em símbolos para obtenção de um correspondente bloco de símbolos de dados. Os N_D blocos de símbolos de dados para os N_D blocos de código são particionados em N_M sub-blocos de símbolos de dados para transmissão em N_M durações (spans) de transmissão, um sub10 bloco em cada duração de transmissão, em que N_M > 1. Uma duração de transmissão pode cobrir dimensões de tempo e/ou freqüência, tal como descrito mais adiante. Uma matriz de direcionamento é selecionada (por exemplo, dentre um conjunto de L matrizes de direcionamento) para cada um dos

N_m sub-blocos de símbolos de dados. Cada sub-bloco de símbolos de dados é espacialmente processado com a matriz de direcionamento selecionada para tal sub-bloco para gerar símbolos de transmissão, os quais são adicionalmente processados e transmitidos via N_T antenas transmissoras em uma duração de transmissão. Na realidade, os N_D blocos de símbolos de dados são espacialmente processados com N_M matrizes de direcionamento e, portanto, observam um ajuntamento de canais em oposição a todos os blocos observando o mesmo canal. As matrizes de direcionamento utilizadas para espalhamento espacial são matrizes unitárias possuindo colunas ou vetores ortogonais e podem ser geradas tal como descrito mais adiante.

Um sistema MISO pode também transmitir dados com espalhamento espacial, tal como descrito mais adiante.

Vários aspectos e modalidades da invenção serão descritos em maiores detalhes no que se segue.

As técnicas de espalhamento espacial aqui descritas podem ser utilizadas para sistemas MIMO e MISO.

Tais técnicas podem também ser utilizadas para sistemas de única portadora e de multiportadora. Múltiplas portadoras

8/39 podem ser obtidas com multiplexação ortogonal por divisão de freqüência (OFDM), algumas outras técnicas de modulação multiportadora, ou alguma outra construção. A OFDM efetivamente particiona a largura de banda total do sistema em múltiplas (N_F) sub-bandas ortogonais, as quais são também referidas como tons, subportadoras, faixas e canais de freqüência. Com a OFDM, cada sub-banda é associada a uma respectiva subportadora que pode ser modulada com dados.

1. SISTEMA MIMO

Para um sistema MIMO de única portadora, um canal MIMO formado por N_T antenas transmissoras na entidade de transmissão e N_R antenas receptoras na entidade de recepção pode ser caracterizado por uma matriz resposta de canal NrxN_t, H_, que pode ser expressa por:

^1.2

Ã.l A,2 'l.w

2.N_T _^«.l h«-2 ^hN,,V_T _ em que entrada h_i j, para z= l...N_R e

Eqd) /= l...N_T, denota o acoplamento ou ganho complexo entre a antena transmissora j e a antena receptora i .

Os dados podem ser transmitidos de várias maneiras no sistema MIMO. Em um esquema de transmissão simples, um fluxo de símbolos de dados é transmitido a partir de cada antena transmissora sem qualquer processamento espacial, e até N_s fluxos de símbolos de dados são transmitidos simultaneamente a partir das N_T antenas transmissoras. O modelo para o sistema MIMO para tal esquema de transmissão pode ser expresso por:

r = Hs_ + n_f Eq (2)

Em que: s. é um vetor N_T*1 com N_s entradas não de zero para N_s símbolos de dados a serem transmitidos através dos N_s canais espaciais de H;

9/39 r é um vetor N_R*1 com entradas para N_R símbolos recebidos obtidos via as N_R antenas receptoras; e n é um vetor de ruído observado na entidade de recepção.

ruído pode ser presumido como sendo ruído aditivo Gaussiano branco (AWGN) com um vetor médio de zero e uma matriz de covariâncía de Λ„=σ²/, em que σ² é a variância do ruído e / é a matriz identidade.

Os N_s fluxos de símbolos de dados transmitidos a partir das N_T antenas transmissoras interferem uns com os outros na entidade de recepção. Um determinado fluxo de símbolos de dados transmitido a partir de uma antena transmissora é tipicamente recebido por todas as N_R antenas receptoras com diferentes amplitudes e fases. Cada fluxo de símbolos recebido inclui uma componente de cada um dos N_s fluxos de símbolos de dados transmitidos. Os N_R fluxos de símbolos recebidos incluirão coletivamente todos os N_s fluxos de símbolos de dados. No entanto, tais N_s fluxos de símbolos de dados estão dispersos entre os N_R fluxos de símbolos recebidos. A entidade de recepção realiza o processamento espacial de receptor sobre os N_R fluxos de símbolos recebidos para recuperar os N_s fluxos de símbolos de dados enviados pela entidade de transmissão.

O desempenho que pode ser alcançado para o sistema MIMO depende (em larga escala) da matriz resposta de canal H_. Caso exista um alto grau de correlação dentro de H_, então cada fluxo de símbolos de dados irá observar uma grande quantidade de interferência proveniente dos outros fluxos. Tal interferência ou conversa cruzada não pode ser removida pelo processamento espacial na entidade de recepção. O alto nível de interferência degrada a SNR de cada fluxo de símbolos de dados afetado, possivelmente até um ponto em que o fluxo de símbolos de dados não pode ser decodificado corretamente pela entidade de recepção.

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Para uma dada matriz resposta de canal H_, a capacidade do sistema pode ser alcançada quando a entidade de transmissão transmite dados em N_s automodos (ou canais espaciais ortogonais) do canal MIMO utilizando autovetores derivados a partir de H_- Caso a entidade de recepção possa prover a entidade de transmissão com Informações de Estado de Canal (CSI) completas ou parciais, então a entidade de transmissão pode processar os fluxos de dados de uma maneira que maximize a capacidade de transmissão total para tais fluxos (por exemplo, pela utilização de uma taxa de dados ideal ou quase ideal para cada fluxo de dados) . No entanto, caso a entidade de transmissão não esteja informada ou esteja mal informada, então a(s) taxa(s) de dados empregada(s) para os fluxos de dados pode(m) resultar em erros de bloco de códigos para um certo percentual das concretizações de canal. Como exemplo, uma resposta de canal ruim pode ocorrer quando /£ apresenta um alto grau de correlação, ou quando ocorre espalhamento insuficiente, multipercurso (grande largura de banda de coerência) e/ou desvanecimento temporal (grande coerência de tempo) no canal sem fio. A ocorrência de canais ruins é aleatória e é desejável para minimizar o percentual de tempo em que isto pode ocorrer para uma dada seleção de taxa de dados.

Para alguns sistemas MIMO, o desempenho pode ser ditado pelo pior caso das condições de canal. Como exemplo, caso a entidade de recepção não possa enviar informações de realimentação para indicar a taxa de dados apropriada a ser utilizada para cada fluxo de símbolos de dados (por exemplo, devido a realimentação não ser suportada pelo sistema, ou as condições de canal mudarem mais rápido do que a taxa de realimentação) , então a entidade de transmissão pode necessitar transmitir os fluxos de símbolos de dados em taxas baixas de forma que tais fluxos possam ser recuperados mesmo sob as piores condições de

11/39 canal. O desempenho do sistema seria então ditado pelas piores condições de canal esperadas, o que é altamente indesej ável.

espalhamento espacial pode ser utilizado para tornar aleatório o canal MIMO efetivo observado pela entidade de recepção de forma que o desempenho do sistema não seja ditado pelo pior caso das condições de canal. Com o espalhamento espacial, a entidade de transmissão realiza o processamento espacial com diferentes matrizes de direcionamento para efetivamente tornar aleatório o canal MIMO de forma que cada bloco de códigos para cada fluxo de dados observe um agrupamento de canais e não fique preso a um canal ruim por um período prolongado de tempo.

processamento espacial na entidade de transmissão para espalhamento espacial pode ser expresso por:

x(m) = V_(m) s(m) , Eq (3)

Em que: s(m) é um vetor N_s*l com N_s símbolos de dados a serem enviados na duração de transmissão m;

V(m) é uma matriz de direcionamento N_TxN_s para duração de transmissão m; e x(w) é um vetor N_T*1 com N_T símbolos de transmissão a serem enviados a partir das N_T antenas transmissoras na duração de transmissão m.

De um modo geral, até N_s fluxos de símbolos de dados podem ser transmitidos simultaneamente utilizando-se os N_s canais espaciais de Para maior simplicidade, grande parte da descrição que se segue presume que N_s fluxos de símbolos de dados sejam transmitidos simultaneamente.

Uma duração de transmissão pode cobrir dimensões de tempo e/ou freqüência. Como exemplo, em um sistema MIMO de única portadora, uma duração de transmissão pode

12/39 corresponder a um período de símbolos, o qual é o intervalo de tempo para transmissão de um símbolo de dados. Como outro exemplo, em um sistema multiportadora MIMO, tal como um sistema MIMO que utilize OFDM, uma duração de transmissão pode corresponder a uma sub-banda em um período de símbolos OFDM. Uma duração de transmissão pode também cobrir múltiplos períodos de símbolos e/ou múltiplas subbandas. Dessa forma, m pode ser um índice para tempo e/ou freqüência. A duração de transmissão pode também ser designada como uma duração de transmissão, um intervalo de sinalização, uma partição, e assim por diante.

Um conjunto de L matrizes de direcionamento pode ser gerado tal como descrito a seguir e utilizado para espalhamento espacial. Tal conjunto de matrizes de direcionamento é denotado como {b;, ou ÚO para i= 1...L, em que L pode ser qualquer número inteiro maior do que um. Uma matriz de direcionamento no conjunto pode ser selecionada para cada duração de transmissão m . A entidade de transmissão então realizaria o processamento espacial para de transmissão m com a matriz cada duração direcionamento transmissão, processamento de de do de tal duração resultados de símbolos

Pj(m) selecionada para em que F(m)e{u}. Os espacial são N_T fluxos transmissão, os quais são adicionalmente condicionados e transmitidos a partir das N_T antenas transmissoras.

Os símbolos recebidos na entidade de recepção com espalhamento espacial podem ser expressos por:

r_(m) = H_(m) V(m) · s(m) + n(m) = H__efet (m) s(m) + n(m) , Eq (4 ) em que: é uma matriz resposta de canal N_RxN_T para duração de transmissão m ;

ÊL_efel(m) θ uma matriz resposta de canal efetivo NrxN_s para a duração de transmissão m , a qual é

13/39 r(m) é um vetor N_R*1 com N_R símbolos recebidos para a duração de transmissão m ; e

77(777) é um vetor de ruído para a duração de transmissão m .

Tal como mostrado na equação (4), devido ao espalhamento espacial realizado pela entidade de transmissão, os N_s fluxos de símbolos de dados observam a resposta de canal efetivo jT_el._el(m) em lugar da resposta de canal real H_(m). Cada fluxo de símbolo de dados é, portanto, enviado através de um canal espacial de H__efl,(m) ^em lugar de H_(m). As matrizes de direcionamento podem ser selecionadas de tal forma que cada fluxo de símbolos de dados observe um agrupamento de canais espaciais de Além disso, caso diferentes matrizes de direcionamento sejam utilizadas através de um bloco de códigos, então os símbolos de dados para o bloco de códigos observariam diferentes canais através do bloco de códigos.

A entidade de recepção pode realizar o processamento espacial de receptor sobre os símbolos recebidos com uma estimativa da matriz resposta de canal efetivo para recuperar os fluxos de símbolos de dados transmitidos. Caso a entidade de recepção tenha conhecimento da matriz de direcionamento utilizada pela entidade de transmissão para cada duração de transmissão m , então a entidade de recepção pode estimar a matriz resposta de canal (por exemplo, com base em símbolos piloto recebidos) e computar uma matriz resposta de canal efetivo como #^,(777) = //(777).7(772), em que ^Λ denota uma estimativa da matriz real. Alternativamente, a entidade de recepção pode estimar diretamente a matriz resposta de canal efetivo,

^)^,(777), por exemplo, com base em símbolos piloto recebidos que foram transmitidos utilizando-se 7(722). Um símbolo

14/39 piloto é um símbolo de modulação para piloto, que são dados que são conhecidos a priori por ambas as entidades transmissora e receptora.

De um modo geral, qualquer número de (N_D) fluxos de dados pode ser transmitido simultaneamente via o canal MIMO, em que N_s > N_D >1. Como exemplo, se N_D = N_s, então um fluxo de dados pode ser transmitido em cada um dos N_s canais espaciais de Caso N_D = 1, então um fluxo de dados pode ser demultiplexado e transmitido em todos os N_s canais espaciais de Em qualquer dos casos, cada fluxo de dados é processado (por exemplo, encodifiçado, intercalado e modulado) para obter símbolos de dados e os símbolos de dados para todos os N_D fluxos de dados são demultiplexados para N_s fluxos de símbolos de dados para os N_s canais espaciais de tal como descrito a seguir.

Uma matriz de direcionamento é utilizada para o processamento espacial para uma duração de transmissão, a qual pode estender-se a um ou múltiplos vetores de símbolos de dados.

A Figura 1 mostra um processo 100 para transmissão de dados com espalhamento espacial. Inicialmente, os dados são processados para obtenção de um conjunto de N_D blocos de símbolos de dados para N_D fluxos de dados, um bloco para cada fluxo de dados (bloco 112) . Cada bloco de símbolos de dados contém símbolos de dados gerados a partir de um bloco de códigos de dados codificados (ou um pacote de dados codificado). O processamento de dados pode ser realizado tal como descrito a seguir. Os N_D blocos de símbolos de dados são particionados em N_M sub-blocos de símbolos de dados a serem transmitidos em N_M durações de transmissão, um sub-bloco em cada duração de transmissão (bloco 114) . N_M é também referido como o comprimento do bloco e N_M > 1. Cada sub15/39 bloco pode conter um ou mais símbolos de dados provenientes de cada um dos N_D blocos. Como exemplo, caso N_D = N_s, então cada sub-bloco pode conter N_s símbolos de dados provenientes de N_s blocos para N_s fluxos de dados. Como outro exemplo, caso N_D = 1, então cada sub-bloco pode conter N_s símbolos de dados provenientes de um bloco para um fluxo de dados. O índice m utilizado para denotar a duração de transmissão para o conjunto de blocos de símbolos de dados atual é configurado em 1 (bloco 116).

Uma matriz de direcionamento é utilizada para o processamento espacial para cada duração de transmissão m . Tal matriz de direcionamento V(m) pode ser selecionada a partir do conjunto de L matrizes de direcionamento {íj} (bloco 118). O processamento espacial é realizado a seguir sobre o sub-bloco de símbolos de dados m com a matriz de direcionamento F(w) para obtenção de símbolos de transmissão (bloco 120). Caso a duração de transmissão m estenda-se a um vetor de símbolos de dados, então um vetor s(m) com até N_s símbolos de dados é formado a partir do sub-bloco de símbolos de dados m e espacialmente processado com a matriz de direcionamento f(™) para obtenção do correspondente vetor de símbolos de transmissão x(m), tal como mostrado na equação (3). Caso a duração de transmissão m estenda-se a múltiplos (N_v) vetores de símbolos de dados, então N_v vetores s,(m) para /= l...N_v, são formados a partir do sub-bloco de símbolos de dados m e cada vetor s_e(m) é espacialmente processado com a mesma matriz de direcionamento V_(m) para obtenção de um correspondente vetor de símbolos de transmissão x_e(jrí) . Em qualquer dos casos, a mesma matriz de direcionamento F(m) é utilizada para o processamento espacial para todos os vetores de símbolos de dados na duração de transmissão m e

16/39 os vetores de símbolos de transmissão resultantes são processados e transmitidos através das N_T antenas transmissoras na duração de transmissão m (bloco 122).

A seguir, é efetuada uma determinação sobre se os N_m sub-blocos de símbolos de dados foram processados e transmitidos (isto é, se ot=N_m) (bloco 124). Caso a resposta seja Não, então o índice m é incrementado para o próximo sub-bloco/duração de transmissão (bloco 126) e o processo retorna ao bloco 118. Caso a resposta seja Sim para o bloco 124, então é efetuada uma determinação sobre se existem mais dados para transmissão (bloco 128). Caso a resposta seja Sim, então o processo volta ao bloco 112 para iniciar o processamento para o próximo conjunto de blocos de símbolos de dados. Caso contrário, o processo termina.

Tal como mostrado na Figura 1, cada conjunto de blocos de símbolos de dados é espacialmente processado com N_m matrizes de direcionamento para obter N_T seqüências de símbolos de transmissão. Cada seqüência de símbolos de transmissão é transmitida via uma respectiva antena dentre as N_T antenas transmissoras em N_M durações de transmissão. As N_m matrizes de direcionamento tornam aleatório o canal MIMO efetivo observado pela entidade de recepção para os N_D blocos de símbolos de dados. A aleatorização do canal MIMO resulta da utilização de diferentes matrizes de direcionamento para diferentes durações de transmissão e não necessariamente de uma aleatoriedade nos elementos das matrizes de direcionamento.

Como foi acima mencionado, uma duração de transmissão pode ser definida para estender-se a um ou mais períodos de símbolos e/ou uma ou mais sub-bandas. Para um melhor desempenho, é desejável selecionar a duração de transmissão de modo a ser a menor possível, de forma que (1) mais matrizes de direcionamento possam ser utilizadas para cada bloco de símbolos de dados e (2) a entidade de

17/39 recepção possa obter tantas olhadas do canal MIMO quanto possível para cada bloco de símbolos de dados. A duração de transmissão também deve ser mais curta do que o tempo de coerência do canal MIMO, o qual é o intervalo de tempo durante o qual pode-se presumir que o canal MIMO esteja aproximadamente estático. De forma similar, a duração de transmissão deve ser menor do que a largura de banda de coerência do canal para um sistema baseado em OFDM.

A Figura 2 mostra um processo 200 para recepção de dados com espalhamento espacial. Inicialmente, o índice m utilizado para denotar a duração de transmissão para o conjunto de blocos de símbolos de dados atual é configurado em 1 (bloco 212) . Os símbolos de dados recebidos são obtidos a partir das N_R antenas receptoras para o sub-bloco de símbolos de dados m (bloco 214) . Ά matriz de direcionamento Vfm) utilizada pela entidade de transmissão para o sub-bloco m é determinada (bloco 216) e utilizada para derivar uma estimativa de resposta de canal para o canal MIMO efetivo observado pelo sub-bloco m . Tal estimativa de resposta de canal é a seguir utilizada para realizar o processamento espacial de receptor sobre os símbolos de dados recebidos para obter símbolos detectados (ou estimativas de símbolos de dados) para o sub-bloco m (bloco 218).

A seguir, é efetuada uma determinação sobre se foram recebidos os N_M sub-blocos de símbolos de dados para o bloco de símbolos de dados atual (isto é, se m - N_M) (bloco 220) . Caso a resposta seja Não, então o índice m é incrementado para o próximo sub-bloco/duração de transmissão (bloco 222), e o processo retorna ao bloco 214. Caso a resposta seja Sim para o bloco 220, então os símbolos detectados para todos os N_M sub-blocos são processados (por exemplo, demodulados, deintercalados e decodificados) para obtenção de dados decodificados para o

18/39 conjunto de blocos de símbolos de dados atual (bloco 224). A seguir, é realizada uma determinação sobre se existem mais dados para recepção (bloco 226). Caso a resposta seja Sim, então o processo retorna ao bloco 212 para iniciar a recepção do próximo conjunto de blocos de símbolos de dados. Caso contrário, o processo termina.

A. SELEÇÃO DE MATRIZ DE DIRECIONAMENTO

Como foi acima mencionado, pode ser gerado um conjunto de L matrizes de direcionamento e utilizá-lo para espalhamento espacial. As matrizes de direcionamento no conjunto podem ser selecionadas para utilização de várias maneiras. Em uma modalidade, as matrizes de direcionamento são selecionadas a partir do conjunto de uma maneira determinística. Como exemplo, as L matrizes de direcionamento podem ser percorridas em ciclos (cycled) e selecionadas em ordem seqüencial, iniciando-se pela primeira matriz de direcionamento E(i), a seguir a segunda matriz de direcionamento assim por diante, e então a última matriz de direcionamento KÚ) · Em outra modalidade, as matrizes de direcionamento são selecionadas a partir do conjunto de uma maneira pseudo-aleatória. Como exemplo, a matriz de direcionamento a ser utilizada para cada duração de transmissão m pode ser selecionada com base em uma função f(ni) que seleciona de forma pseudoaleatória uma das L matrizes de direcionamento, ou a matriz de direcionamento Em mais outra modalidade, as matrizes de direcionamento são selecionadas a partir do conjunto de uma maneira permutada. Como exemplo, as L matrizes de direcionamento podem ser percorridas em ciclos e selecionadas para utilização em ordem seqüencial. No entanto, a matriz de direcionamento inicial para cada ciclo pode ser selecionada de uma maneira pseudo-aleatória, em lugar de ser sempre a primeira matriz de direcionamento

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Κ(ΐ). As L matrizes de direcionamento podem também ser selecionadas de várias outras maneiras e isto se insere no escopo da invenção.

A seleção da matriz de direcionamento pode também depender do número de matrizes de direcionamento (A) no conjunto e do comprimento dos blocos (N_M) . De um modo geral, o número de matrizes de direcionamento pode ser maior, igual, ou menor do que o comprimento dos blocos. A seleção da matriz de direcionamento para estes três casos pode ser realizada tal como descrito a seguir.

Caso L = N_m, então o número de matrizes de direcionamento está de acordo com o comprimento dos blocos. Em tal caso, uma matriz de direcionamento diferente pode ser selecionada para cada uma das N_M durações de transmissão utilizadas para transmitir o conjunto de blocos de símbolos de dados. As N_M matrizes de direcionamento para as Nm durações de transmissão podem ser selecionadas de uma maneira determinística, pseudo-aleatória ou permutada, tal como foi acima descrito. Como exemplo, as L matrizes de direcionamento no conjunto podem ser selecionadas em ordem seqüencial para cada conjunto de blocos de símbolos de dados, com a mesma (pré-selecionada) ou diferente (selecionada de modo pseudo-aleatório) matriz de direcionamento inicial sendo utilizada para cada conjunto de blocos de símbolos de dados.

Caso L <N_m, então o comprimento dos blocos é mais longo do que o número de matrizes de direcionamento no conjunto. Em tal caso, as matrizes de direcionamento são reutilizadas para cada conjunto de blocos de símbolos de dados e podem ser selecionadas tal como foi acima descrito.

Caso L > N_m, então um subconjunto das matrizes de direcionamento é utilizado para cada conjunto de blocos de símbolos de dados. A seleção do subconjunto específico a ser utilizado para cada conjunto de blocos de símbolos de

20/39 dados pode ser determinística ou pseudo-aleatória. Como exemplo, a primeira matriz de direcionamento a ser utilizada para o conjunto de blocos de símbolos de dados atual pode ser a matriz de direcionamento após a última matriz utilizada para um conjunto de blocos de símbolos de dados anterior.

β. SISTEMA

A Figura 3 mostra um diagrama de blocos de uma entidade de transmissão 310 e uma entidade de recepção 350 em um sistema MIMO 300. Na entidade de transmissão 310, um processador de dados de transmissão (TX) 320 recebe e processa (por exemplo, encodifica, intercala e modula) dados de tráfego para N_D fluxos de dados e provê N_s fluxos de símbolos de dados, em que N_s > N_D > 1 - Um processador espacial TX 330 recebe e processa espacialmente os N_s fluxos de símbolos de dados para espalhamento espacial, multiplexa os símbolos piloto, e provê N_T fluxos de símbolos de transmissão para N_T unidades de transmissão (TMTR) 332a a 332t. O processamento pelo processador de dados TX 320 será descrito mais adiante, e o processamento pelo processador espacial TX 330 ocorre tal como foi acima descrito. Cada unidade de transmissão 332 condiciona (por exemplo, converte para analógico, filtra, amplifica e converte ascendentemente em frequência) um respectivo fluxo de símbolos de transmissão para gerar um sinal modulado. N_T unidades transmissoras 332a a 332t provêem N_T sinais modulados para transmissão a partir de N_T antenas 334a a 334t, respectivamente.

Na entidade de recepção 350, N_R antenas 352a a 352r recebem os N_T sinais transmitidos e cada antena 352 provê um sinal recebido para uma respectiva unidade de recepção (RCVR) 354. Cada unidade de recepção 354 realiza o processamento complementar ao processamento realizado pelas unidades de transmissão 332 e provê (1) símbolos de dados

21/39 recebidos para um processador espacial de recepção (RX) 360 e (2) símbolos piloto recebidos para um estimador de canal 384 no interior de um controlador 380. O processador espacial de recepção 360 realiza o processamento espacial sobre N_R fluxos de símbolos recebidos a partir de N_R unidades de recepção 354a a 354r com estimativas de canal provenientes do estimador de canal 384 e provê N_s fluxos de símbolos detectados, os quais são estimativas dos N_s fluxos de símbolos de dados enviados pela entidade de transmissão 310. Um processador de dados RX 370 a seguir processa (por exemplo, demapeia, deintercala e decodifica) os N_s fluxos de símbolos detectados e provê N_D fluxos de dados decodificados, os quais são estimativas dos N_D fluxos de dados.

Os controladores 340 e 380 controlam a operação de várias unidades de processamento na entidade de transmissão 310 e na entidade de recepção 350, respectivamente. As unidades de memória 342 e 382 armazenam dados e/ou códigos de programas utilizados pelos controladores 340 e 380, respectivamente.

A Figura 4 mostra um diagrama de blocos das unidades de processamento na entidade de transmissão 310. Para a modalidade mostrada na Figura 4, o processador de dados TX 320 inclui N_D processadores de fluxos de dados 410a a 410nd para os N_D fluxos de dados {d₍}, para f = l...N_D. No interior de cada processador de fluxo de dados 410, um encodificador 412 recebe e encodifica o fluxo de dados {d_f} com base em um esquema de codificação e provê bits de código. O esquema de codificação pode incluir geração de verificação por redundância cíclica codificação Turbo, paridade de baixa (CRC), codificação codificação de densidade (LDPC), convolucional, verificação de codificação em blocos, outras codificações, ou uma combinação de tais. Um intercalador de canal 414 intercala

22/39 (isto é, reordena) os bits de código com base em um esquema de intercalação para alcançar diversidade de freqüência, tempo e/ou espacial. Uma unidade de mapeamento de símbolos 416 mapeia os bits intercalados com base em um esquema de modulação e provê um fluxo de símbolos de dados {s_f} . A unidade 416 agrupa cada conjunto de B bits intercalados para formar um valor de B bits, em que B>1, e adicionalmente mapeia cada valor de B bit para um símbolo de modulação específico com base no esquema de modulação selecionado (por exemplo, QPSK, M-PSK, ou M-QAM, em que M=2^b) . A codificação é tipicamente realizada separadamente sobre cada pacote de dados em cada fluxo de dados {d_t} para obtenção de um correspondente pacote de dados codificados ou bloco de códigos, e o mapeamento de símbolos é a seguir efetuado sobre cada bloco de códigos para obter um correspondente bloco de símbolos de dados.

Na Figura 4, N_D processadores de fluxos de dados 410a a 410nd processam os N_D fluxos de dados e proveem N_D blocos de símbolos de dados para cada comprimento de bloco de N_m durações de transmissão. Um processador de fluxo de dados 410 pode também processar os N_D fluxos de dados, por exemplo de uma maneira por multiplexação por divisão de tempo (TDM) . Os mesmos ou diferentes esquemas de codificação e modulação podem ser utilizados para os N_D fluxos de dados. Além disso, as mesmas ou diferentes taxas de dados podem ser utilizadas para os N_D fluxos de dados. Um multiplexador/demultiplexador (Mux/Demux) 420 recebe e multiplexa/demultiplexa os símbolos de dados para os N_D fluxos de dados para N_s fluxos de símbolos de dados, um fluxo de símbolos de dados para cada canal espacial de - Caso N_d= N_s, então o Mux/Demux 420 pode simplesmente prover os símbolos de dados para cada fluxo de dados na forma de um fluxo de símbolos de dados. Caso N_d=1, então o Mux/Demux 420 demultiplexa os símbolos de

23/39 dados para um fluxo de dados para N_s fluxos de símbolos de dados.

O processador espacial TX 330 recebe N_s blocos de símbolos de dados provenientes do processador de dados TX 320 e N_m matrizes de direcionamento F(«?) provenientes do controlador 340 para cada comprimento de bloco de N_M durações de transmissão. As matrizes de direcionamento podem ser recuperadas a partir de um armazenamento de matrizes de direcionamento (SM) 442 no interior da unidade de memória 342, ou geradas pelo controlador 340 a medida que sejam necessárias. O processador espacial TX 330 realiza o processamento espacial sobre os símbolos de dados para cada duração de transmissão m com a matriz de direcionamento Vf^m) para tal duração de transmissão e provê símbolos de transmissão para a duração de transmissão. O processador espacial TX 330 multiplexa os símbolos de transmissão para cada duração de transmissão m para obter N_T seqüências de símbolos de transmissão, as quais devem ser enviadas a partir das N_T antenas transmissoras em um ou mais períodos de símbolos e/ou uma ou mais sub-bandas. O processador espacial TX 330 também multiplexa as N_T seqüências de símbolos de transmissão para diferentes durações de transmissão e provê N_T fluxos de símbolos de transmissão, para y=l...N_T, para as N_T antenas transmissoras.

A Figura 5 mostra um diagrama de blocos das unidades de processamento na entidade de recepção 350. N_R unidades de recepção 354a a 354r provêem símbolos piloto recebidos, {η^ρ} para z' = l...N_R, para o estimador de canal 384.

Em uma modalidade, o estimador de canal 384 deriva H_(m) , que é uma estimativa da matriz resposta de canal H(m\ , com base nos símbolos piloto recebidos. O estimador de canal

384 adicionalmente recebe a matriz de direcionamento V(m)

24/39 para cada duração de transmissão m e deriva a matriz resposta de canal efetivo estimada como H__efel (m) = H(m) · F(w) .

Para tal modalidade, as entidades de transmissão e recepção são sincronizadas de forma que ambas as entidades utilizem a mesma matriz de direcionamento para cada duração de transmissão m . Em outra modalidade, o estimador de canal 384 deriva diretamente , que é uma estimativa da matriz resposta de canal efetivo , com base nos símbolos piloto recebidos. Para ambas as modalidades, o estimador de canal 384 provê a matriz resposta de canal efetivo estimada H__efel(m) para o processador espacial RX 360.

O processador espacial RX 360 também obtém símbolos de dados recebidos, {r/} para z = l...N_R, a partir de N_R unidades de recepção 354a a 354r. O processador espacial RX 360 realiza o processamento espacial de receptor sobre os símbolos de dados recebidos com e utilizando qualquer uma dentre várias técnicas de processamento espacial de receptor conhecidas na técnica. O processador espacial RX 360 provê símbolos detectados (ou estimativas de símbolos de dados) para o processador de dados RX 370.

Para a modalidade processador de dados multiplexador/demultiplexador mostrada na RX 37 0 (Mux/Demux)

Figura 5, o inclui um 508 e N_d processadores de fluxos de dados 510a a 510nd para os N_D fluxos de dados. O Mux/Demux 508 recebe e multiplexa/demultiplexa os N_s fluxos de símbolos detectados para os N_s canais espaciais de H._ef_et(^m) para N_D fluxos de símbolos detectados para os N_D fluxos de dados. O Mux/Demux

508 opera de uma maneira complementar àquela do Mux/Demux

420 na entidade de transmissão 310 na Figura 4. No interior de cada processador de fluxos de dados 510, uma unidade de

25/39 demapeamento de símbolos 512 demodula os símbolos detectados para o fluxo de dados associado de acordo com o esquema de modulação utilizado para tal fluxo e provê dados demodulados. Um deintercalador de canal 514 deintercala os dados demodulados de uma maneira complementar à intercalação realizada sobre tal fluxo pela entidade de transmissão 310. Um decodificador 516, a seguir, decodifica os dados deintercalados de uma maneira complementar à encodificação realizada pela entidade de transmissão 310 sobre tal fluxo. Como exemplo, um decodificador Turbo ou um decodificador Viterbi pode ser utilizado para o decodificador 516 caso seja realizada, respectivamente, codificação Turbo ou convolucional na entidade de transmissão 310. O decodificador 516 provê um pacote de dados decodificados para cada bloco de símbolos de dados.

C. SISTEMA MIMO-OFDM

Com a OFDM, até N_F símbolos de modulação podem ser transmitidos através das N_F sub-bandas em cada período de símbolos OFDM. Antes da transmissão, tais símbolos de modulação são transformados para o domínio do tempo utilizando-se uma transformada rápida inversa de Fourier (IFFT) de N_f pontos para gerar um símbolo transformado que contém N_F chips no domínio do tempo. Para combater a interferência intersimbólica (ISI), que é causada por desvanecimento seletivo em freqüência, uma parte (ou N_c? chips) de cada símbolo transformado é repetida para formar um correspondente símbolo OFDM. Cada símbolo OFDM é transmitido em um período de símbolos OFDM, que possui N_f+N_cp períodos de chips, em que N_CP é o comprimento do prefixo cíclico.

Para um sistema MIMO que utiliza a OFDM (isto é, um sistema MIMO-OFDM), o espalhamento espacial pode ser realizado para cada uma dentre as sub-bandas utilizadas para a transmissão de dados. O índice m para a duração de transmissão é, portanto, substituído por k,n para a sub26/39 banda k e o período de símbolos OFDM, n. Um vetor s(k,n) pode ser formado para cada sub-banda k em cada período de símbolos OFDM n. Cada vetor s(k,ri) contém até N_s símbolos de dados para transmissão via os N_s canais espaciais de H__efel(k,ri) para a sub-banda k no período de símbolos OFDM n.

Até N_f vetores, s(k,ri) para fc = l...N_F, podem ser transmitidos concomitantemente através das N_F sub-bandas em um período de símbolos OFDM.

O conjunto de N_D blocos de símbolos de dados pode ser transmitido de várias maneiras no sistema MIMO-OFDM. Como exemplo, cada bloco de símbolos de dados pode ser transmitido na forma de uma entrada do vetor s(k,ri) para cada uma das N_F sub-bandas. Em tal caso, cada bloco de símbolos de dados é transmitido através de todas as N_F subbandas e alcança diversidade de frequência. Cada bloco de símbolos de dados pode também estender-se a um ou múltiplos períodos de símbolos OFDM. Cada bloco de símbolos de dados pode, portanto, estender-se a dimensões de freqüêncía e/ou tempo (por projeto do sistema) mais a dimensão espacial (com espalhamento espacial).

As matrizes de direcionamento podem também ser selecionadas de várias maneiras para o sistema MIMO-OFDM. As matrizes de direcionamento para as sub-bandas podem ser selecionadas de uma maneira determinística, pseudoaleatória ou permutada, tal como foi acima descrito. Como exemplo, as L matrizes de direcionamento no conjunto podem ser percorridas em ciclos e selecionadas em ordem seqüencial para as sub-bandas 1 a N_F no período de símbolos OFDM n, a seguir as sub-bandas 1 a N_F no período de símbolos OFDM n+1, e assim por diante. A duração de transmissão pode ser definida para cobrir uma ou múltiplas sub-bandas e um ou múltiplos períodos de símbolos OFDM. O número de matrizes de direcionamento no conjunto pode ser

27/39 menor, igual, ou maior que o número de sub-bandas. Os três casos acima descritos para L =N_M, L <N_M e L >N_M podem também ser aplicados para as sub-bandas, com N_M sendo substituído por N_f.

Para o sistema MIMO-OFDM, cada unidade de transmissão 332 realiza a modulação OFDM sobre os símbolos de transmissão para todas as N_F sub-bandas de uma antena transmissora associada para obter um correspondente fluxo de símbolos OFDM. Cada unidade de transmissão 332 adicionalmente condiciona o fluxo de símbolos OFDM para gerar o sinal modulado. Cada unidade de recepção 354 realiza a demodulação OFDM complementar sobre seu sinal recebido para obter os símbolos de dados recebidos e os símbolos piloto recebidos. A modulação e a demodulação OFDM são conhecidas na técnica e não serão aqui descritas.

D. GERAÇÃO DE MATRIZES DE DIRECIONAMENTO

As matrizes de direcionamento utilizadas para espalhamento espacial devem ser matrizes unitárias e satisfazer à seguinte condição:

= L r para i = l...L, Eq(5)

Em que ^H denota a transposta conjugada. Cada matriz de direcionamento inclui Ns colunas e pode ser expressa como K(0 ⁼ [li(0l2(^z')---iwx0') ] · Para uma dada matriz de direcionamento F(z) , a condição na equação (5) indica que (1) cada coluna de F(z) deve possuir comprimento unitário, ou ||z_a(0| (0Z_o(^z) = 1 para a= l...N_s e (2) o produto interno

Hermitiano de quaisquer duas colunas de V_(í) deve ser zero, ou Y_a (0·Yi,0) = θ para a= l...N_s, b= l...N_s e aj b . Tal condição assegura que os N_s símbolos de dados transmitidos simultaneamente utilizando-se a matriz de direcionamento

7(z) possuem a mesma potência e são ortogonais uns aos outros antes da transmissão.

28/39

Algumas das matrizes de direcionamento podem também não ser correlacionadas de forma que a correlação entre quaisquer duas matrizes de direcionamento não correlacionadas seja zero ou um valor baixo. Tal condição pode ser expressa por:

C(ij}=V_^H(Ο’ΚΟΟ^θ , Para i = \...L, j = l...L, e i*j, Eq(6) Em que C(ij) é a matriz de correlação para 7(z) e V(j) e 0 é uma matriz toda de zeros.

Pode ser difícil satisfazer à condição na equação (6) para todas as matrizes de direcionamento no conjunto. As matrizes de direcionamento podem ser derivadas de tal forma que a energia máxima das matrizes de correlação para todos os pares possíveis de matrizes de direcionamento seja minimizada. A matriz de correlação C(zy) para um dado par de

matrizes	de	direcionamento	pode ser computada tal como
mostrado	na	equação (6) .	A energia de C(zy) pode ser
, Π Ws , computada por E(ij)= ç(zy)' = ’ em que é o /77=1 /7=1
elemento	na	m-ésima linha	e n-ésima coluna de C(z/) . A
energia		é também (1)	a linha de C_H (ij) · Ç(ij) e (2) o
quadrado	da	norma de Frobenius de C(zy) . As matrizes de
direcionamento são geradas	de tal forma que a energia
máxima		para todos	os pares de matrizes de

direcionamento é minimizada.

O conjunto de L matrizes de direcionamento {V_} pode ser gerado de várias maneiras, algumas das quais serão descritas mais adiante. O conjunto de matrizes de direcionamento pode ser pré-computado e armazenado nas entidades de transmissão e recepção e a seguir recuperado para utilização quando necessário. Alternativamente, tais matrizes de direcionamento podem ser computadas em tempo real a medida que forem necessárias.

29/39

A Figura β mostra um processo 600 exemplar de um primeiro esquema para geração do conjunto de matrizes de direcionamento {V) . Inicialmente, o índice z é configurado em 1 para a primeira matriz de direcionamento a ser gerada (bloco 612). Uma matriz N_sxN_T, G, de variáveis aleatórias é a seguir gerada (bloco 614) . Os elementos de G são variáveis aleatórias Gaussianas complexas independentes distribuídas identicamente (IID), cada uma possuindo média zero e variância unitária. A seguir, é computada uma matriz de correlação Ν_τχΝ_τ de G por R = G^H-G (bloco 616).

A decomposição de autovalor da matriz de correlação de G é realizada a seguir (bloco 618), da seguinte forma:

R = E-D-E^H , Eq(7) em que: E_ é uma matriz unitária N_TxN_s de autovetores de R ; e

D é uma matriz diagonal N_sxN_s de autovalores de R .

A matriz diagonal £> contém valores reais não negativos ao longo da diagonal e zeros em outros locais. Tais entradas diagonais são referidas como os autovalores de R e representam os ganhos de potência para N_s automodos de G .

A correlação entre a matriz de autovetor E e cada uma das matrizes de direcionamento já geradas para o conjunto é a seguir verificada (bloco 620) . O bloco 620 é pulado para a primeira matriz de direcionamento. A verificação pode ser alcançada, por exemplo, por (1) computação de uma matriz de correlação C(f) entre a matriz E e cada matriz de direcionamento F(yj já gerada, para j =1... (i-1) , (2) computação da energia de cada matriz de correlação C(y) tal como acima descrito, (3) comparação da energia de cada matriz de correlação com um limite e (4)

30/39 declaração de baixa correlação caso as energias para todas as z-1 matrizes de correlação sejam menores que o limite. Outros testes para verificar a baixa correlação também podem ser utilizados e isto se insere no escopo da invenção. A seguir, é efetuada uma determinação sobre se o critério de baixa correlação é atendido para a matriz de autovetor E (bloco 622) . O critério de baixa correlação não é atendido caso a correlação entre a matriz E e qualquer matriz de direcionamento anteriormente gerada supere o limite. Se tal for o caso, então o processo retorna ao bloco 614 para gerar outra matriz G . Caso contrário, se o critério de baixa correlação não for atendido, então a matriz de direcionamento F(z) é configurada como igual à matriz E (bloco 624). A matriz de direcionamento V(i) é uma matriz unitária pois a matriz E é obtida através de decomposição de autovalor, tal como mostrado na equação (7).

A seguir, é efetuada uma determinação sobre se todas as L matrizes de direcionamento para o conjunto foram geradas (bloco 626) . Caso a resposta seja não, então o índice i é incrementado (bloco 628) e o processo retorna ao bloco 614 para gerar a próxima matriz de direcionamento. Caso contrário, o processo termina.

As matrizes de direcionamento geradas com o processo 600 podem ser aperfeiçoadas por (1) identificação do par de matrizes de direcionamento com a energia mais elevada para a sua matriz de correlação e (2) separação dessas duas matrizes de direcionamento por prémultiplicação das matrizes de direcionamento por matrizes unitárias (de forma que as matrizes resultantes também sejam matrizes unitárias). As matrizes unitárias para a pré-multiplicação podem ser selecionadas para modificar as duas matrizes de direcionamento de uma maneira

31/39 determinística ou aleatória. O processo pode ser iterado até que a energia máxima para a matriz de correlação não possa ser adicionalmente reduzida.

Em um segundo esquema, o conjunto de L matrizes de direcionamento é gerado com base em um conjunto de (^1θ§2 Z)+l matrizes unitárias independentes isotropicamente distribuídas. Uma matriz unitária aleatória é isotropicamente distribuída caso sua densidade de probabilidade não seja modificada por pré-multiplicação por qualquer matriz unitária N_T*N_T determinística. O índice i para as matrizes de direcionamento no conjunto pode ser denotado por i = /^₂..J₀ , em que Q = log, L, /, é o primeiro bit do índice z, í_o é o último bit do índice i e cada bit pode assumir um valor ou de 0 ou de 1. As L matrizes de direcionamento podem então ser geradas como se segue:

-Ω,²-...-07 , para /,,... í₀ e {0,l} , Eq(8) em que: V_o é uma matriz unitária N_TxN_s isotropicamente distribuída e independente; e , para y'=l...Q, é uma matriz unitária N_T ^XN_T isotropicamente distribuída e independente.

A matriz K_o pode ser definida, por exemplo, como

Ko ^em que Lns θ uma matriz identidade NS^XNS. 0 segundo esquema é descrito em maiores detalhes por T. L. Marzetta et al., em Structured Unitary Space-Time Autocoding Constellations, em IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 48, N- 4, abril de 2002.

Em um terceiro esquema, o conjunto de L matrizes de direcionamento é gerado por rotação sucessiva de uma matriz de direcionamento unitária F(l) em um espaço complexo N_T dimensional, da seguinte forma:

F(z + l) = ©'-F(l), para z = l...Z-l,

Eq(9)

32/39 em que Θ' é uma matriz unitária Ν_τχΝ_τ diagonal que pode ser definida por:

ί2π·υ,·ί! L

Θ' = ₇7‘2^-w₂·/ / L

Eq(10) e u_á,u₂,...u_Nt são N_T valores diferentes, cada um dentro da faixa de 0 a L-l, que são escolhidos de tal forma que a correlação entre as matrizes de direcionamento resultantes geradas com a matriz Θ' seja tão baixa quanto possível. Os N_T elementos diagonais de Θ' são L-ésimas raízes da unidade. A matriz de direcionamento unitária inicial V_ (1) pode ser formada com N_s diferentes colunas de uma matriz

N_T*N_T de Fourier D, em que a (n,m)-ésima entrada, w, n,m ^r dada por:

~J2X^T , para n = {l... N_T} e m = {l... N_T}, Eq(ll) é um índice de linhas e m é um índice de colunas. O terceiro esquema está descrito em maiores detalhes por Β. M. Hochwald et al., em Systematic Design of Unitary Space-Time Constellations, IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 46, N- 6, setembro de 2000.

Em um quarto esquema, o conjunto de L matrizes de direcionamento é gerado com uma matriz base B e diferentes escalares. A matriz base pode ser uma matriz Walsh, uma matriz de Fourier, ou alguma outra matriz. Uma matriz Walsh Ί í w = e /7,777 em que n

2x2 pode ser expressa por íF,_x2 =

Uma matriz Walsh de .^{1 _1}_ maior tamanho W_2n*2n pode ser formada a partir de uma matriz Walsh de menor tamanho W__NxN, como se segue:

33/39

2Nx2N w

C—NxN w

g—NxN w

-W

C—NxN

Eq(12)

As matrizes Walsh possuem dimensões que são potências de dois. As matrizes de Fourier de qualquer dimensão quadrada (por exemplo, 2, 3, 4, 5 e assim por diante) podem ser formadas tal como mostrado na equação (11).

Uma matriz Walsh Ν_τχΝ_τ, W_, uma matriz de Fourier Ν_τχΝ_τ, D, ou alguma outra matriz Ν_τχΝ_τ pode ser utilizada como a matriz base B para formar outras matrizes de direcionamento. Cada uma das linhas 2 a N_T da matriz base pode ser independentemente multiplicada por um dentre M escalares diferentes possíveis, em que M >1. M^Nt~^} diferentes matrizes de direcionamento podem ser obtidas a partir de M^Nt~' diferentes permutações dos M escalares para as N_T-1 filas. Como exemplo, cada uma das linhas 2 a N_T pode ser independentemente multiplicada por um escalar de +1, -1, +j, ou -j, em que j = F-i. Para N_T=4 e M=4, podem ser geradas 64 matrizes de direcionamento diferentes a partir da matriz base B, com os quatro escalares diferentes. Matrizes de direcionamento adicionais podem ser geradas com outros escalares, por exemplo, _e ^±j37t/4, e^±j7t/4, _e±jV8 θ _ass-j__m por di_ante. De um modo geral, cada linha da matriz base pode ser multiplicada por qualquer escalar possuindo a forma e^je, em que Θ pode ser qualquer valor de fase. Matrizes de direcionamento Ν_τχΝ_τ podem ser geradas por h)em que g_N = 1 /^N_T e £(i) é a i-ésima matriz gerada com a matriz base B . O escalonamento por g_N?

assegura que cada coluna de Vfi) possui potência unitária.

Outros esquemas também podem ser utilizados para gerar o conjunto de matrizes de direcionamento, e isto está no escopo da invenção. De um modo geral, as matrizes de

34/39 direcionamento podem ser geradas de uma maneira pseudoaleatória (por exemplo, tal como no primeiro esquema) ou de uma maneira determinística (por exemplo, tal como nos segundo e terceiro esquemas).

E. DESEMPENHO

A Figura 7 mostra gráficos da função de distribuição cumulativa (CDF) da eficiência espectral total alcançada para um sistema MIMO exemplar. Para tal sistema MIMO, a entidade de transmissão está equipada com quatro antenas transmissoras (N_T=4) e a entidade de recepção está equipada com quatro antenas receptoras (N_R=4). O canal MIMO é presumido como sendo tal como foi acima descrito para a equação (1) . A SNR recebida, que é a SNR dos símbolos recebidos antes do processamento espacial de receptor, é presumida como sendo de 20 dB. A entidade de recepção é presumida como utilizando uma técnica de processamento espacial de receptor de mínimo erro quadrático médio (MMSE).

O gráfico 710 mostra a CDF da eficiência espectral total para o caso em que não é efetuado o espalhamento espacial. A eficiência espectral é dada em unidades de bits por segundo por Hertz (bps/Hz) . Para uma dada eficiência espectral x, a CDF indica a probabilidade de a eficiência espectral total ser pior do que x . Como exemplo, o ponto 712 indica que existe uma probabilidade de um por cento (10^-2) de a eficiência espectral total ser pior do que 9 bps/Hz sem espalhamento espacial. Caso a entidade de transmissão encodifique e transmita dados em uma taxa total de 9 bps/Hz, então existe uma probabilidade de um por cento de que a entidade de recepção não será capaz de decodificar corretamente os dados. Tal probabilidade é também comumente referida como a probabilidade de interrupção.

Os gráficos 720, 730 e 740 mostram as CDF da eficiência espectral total obtida com espalhamento espacial

35/39 usando 4, 16 e 64 matrizes de direcionamento, respectivamente. Os pontos 722, 732 e 742 indicam que existe uma probabilidade de um por cento da eficiência espectral total ser pior do que 12,5, 14,6 e 15,8 bps/Hz, respectivamente, com 4, 16 e 64 matrizes de direcionamento, respectivamente. Para um por cento de probabilidade de interrupção, o uso de espalhamento espacial melhora a eficiência espectral total de 9 bps/Hz para aproximadamente 15,8 bps/Hz (com 64 matrizes de direcionamento) para o sistema MIMO exemplar. A linha 750 é para probabilidade de 50% e pode ser referenciada para determinar a eficiência espectral geral média para os quatro casos.

A Figura 7 mostra o desempenho para um sistema MIMO exemplar com algumas hipóteses específicas. De um modo geral, a quantidade de melhoria pode ser dependente de vários fatores, tais como, por exemplo, as características do canal MIMO, o número de antenas transmissora e receptora, a técnica de processamento espacial utilizada na entidade de recepção, os esquemas de codificação e modulação utilizados para a transmissão de dados, e assim por diante.

2. SISTEMA MISO

Um sistema MISO emprega múltiplas (N_T) antenas transmissoras em uma entidade de transmissão e uma única antena receptora em uma entidade de recepção para a transmissão de dados. Um canal MISO formado pelas N_T antenas transmissoras e a única antena receptora é composto por um único canal espacial. O canal MISO pode ser caracterizado por um vetor de linha de resposta de canal 1*N_T, h, em que h= [ h_} h₂ ... h_Nr ] , onde a entrada hj , para j= l...N_T, denota o acoplamento entre a antena transmissora j e a única antena receptora.

O espalhamento espacial pode ser utilizado para tornar aleatório um canal MISO efetivo observado pela

36/39 entidade de recepção de antena única de forma que o desempenho não seja ditado pelo pior caso das condições de canal. Para o sistema MISO, a entidade de transmissão efetua o processamento espacial com um conjunto de vetores de direcionamento.

O processamento espacial na entidade de transmissão para espalhamento espacial no sistema MISO pode ser expresso por:

(^) = ^)-^), Eq(13) em que: s (m) é um símbolo de dados a ser enviado na duração de transmissão m ; v(m) é um vetor de direcionamento N_Txl para a duração de transmissão m ; e

Xmíso(itt) & um vetor N_T*1 com N_T símbolos de transmissão para serem enviados a partir das N_T antenas transmissoras na duração de transmissão m .

Um conjunto de L vetores de direcionamento pode ser gerado e denotado por {v} , ou v(z) , para i= Um vetor de direcionamento no conjunto pode ser selecionado para cada duração de transmissão m (por exemplo, de uma maneira pseudo-aleatória ou determinística, de forma similar àquela acima descrita para as matrizes de direcionamento). A entidade de transmissão realiza o processamento espacial para cada duração de transmissão m com o vetor de direcionamento y(m) selecionado para tal duração de transmissão.

Os símbolos recebidos na entidade de recepção com espalhamento espacial podem ser expressos por:

r(m) = h(m) y(m) s(m) + n(m) = h_efel (m) s(m) + n(m), Eq (14) em que: r(m) é um símbolo recebido para a duração de transmissão m ·,

37/39 h_efe,(m) θ uma resposta de canal efetivo para a duração de transmissão m , que é /z_B/., (^m) - i(^w) ι θ n(m) é o ruído para a duração de transmissão m . Como mostrado na equação (14), devido ao espalhamento espacial efetuado pela entidade de transmissão, um fluxo de símbolos de dados observa a resposta de canal efetivo h_efeí(m), que inclui a resposta de canal real h(m) e o vetor de direcionamento v(w). A entidade de recepção pode realizar a detecção (por exemplo, filtragem casada ou equalização) sobre os símbolos recebidos r(m) com uma estimativa de resposta de canal efetivo h^_et(m) para obter símbolos detectados s(m), como é do conhecimento na técnica. A entidade de recepção adicíonalmente processa (por exemplo, demodula, deintercala e decodifica) os símbolos detectados r(m') para obter dados decodificados.

Os vetores de direcionamento utilizados para o espalhamento espacial no sistema MISO devem possuir igual energia (por exemplo, | y(zj||~ = y (0·ν(ζ') = 1, para z' = 1...Í) de forma que a potência de transmissão utilizada para os símbolos de dados não seja alterada pelo espalhamento espacial. Alguns dentre os vetores de direcionamento também podem ser não correlacionados, de forma que a correlação entre quaisquer dois vetores de direcionamento não correlacionados seja zero ou um valor baixo. Tal condição pode ser expressa por:

c(zy) = y(0-y(yj«O , para i = 1... L, j = 1... L, e ζ Ψ j , Eq(15) onde é a correlação entre os vetores de direcionamento v(0 θ y(y) .

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O conjunto de L vetores de direcionamento pode ser gerado de várias maneiras (por exemplo, de uma maneira pseudo-aleatória ou determinística, de forma similar àquela acima descrita para as matrizes de direcionamento). As colunas das matrizes de direcionamento geradas tal como acima descrito podem ser utilizadas para os vetores de direcionamento para espalhamento espacial.

As técnicas de espalhamento espacial aqui descritas podem ser implementadas por vários meios. Como exemplo, tais técnicas podem ser implementadas em hardware, software, ou uma combinação de tais. Para uma implementação em hardware, as unidades de processamento utilizadas para realizar o espalhamento espacial na entidade de transmissão podem ser implementadas dentro de um ou mais circuitos integrados de aplicação específica (ASICs), processadores de sinal digital (DSPs), dispositivos processadores de sinal digital (DSPDs), dispositivos lógicos programáveis (PLDs), arranjos de porta programáveis em campo (FPGAs), processadores, controladores, microcontroladores, microprocessadores, outras unidades eletrônicas projetadas para realizar as funções aqui descritas, ou uma combinação de tais. As unidades de processamento utilizadas para realizar o processamento espacial na entidade de recepção podem também ser implementadas em um ou mais ASICs, DSPs, processadores e assim por diante.

Para uma implementação em software, as técnicas de espalhamento espacial podem ser implementadas com módulos (por exemplo, procedimentos, funções e assim por diante) que realizam as funções aqui descritas. Os códigos de software podem ser armazenados em unidades de memória (por exemplo, as unidades de memória 342 e 382 na Figura 3) e executadas por um processador (por exemplo, controladores 34 0 e 380) . A unidade de memória pode ser implementada no interior do processador ou externamente ao processador, caso este em que ela pode estar comunicativamente acoplada

39/39 ao processador via vários meios como é conhecido na técnica.

Os cabeçalhos são aqui incluídos como referência e para auxiliar na localização de certas seções. Tais cabeçalhos não se destinam a limitar o escopo dos conceitos ali descritos, e tais conceitos podem ser aplicados em outras seções por todo o relatório descritivo.

A descrição acima das modalidades preferidas é provida para permitir que os versados na técnica efetivem ou utilizem a presente invenção. As diferentes modificações dessas modalidades ficarão prontamente claras para os versados na técnica, e os princípios gerais aqui definidos podem ser aplicados a outras modalidades sem se distanciar do espírito ou escopo da invenção. Dessa forma, a presente invenção não deve ser limitada às modalidades aqui apresentadas, devendo ser acordado o escopo mais amplo, consistente com os princípios e novas características aqui descritos.

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Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método para processar dados para transmissão em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) sem fio, caracterizado por

   5 compreender as etapas de:

   processar dados (112, 114) para obter pelo menos um bloco de símbolos de dados; e efetuar processamento espacial (118, 120) sobre o pelo menos um bloco de símbolos de dados com uma 10 pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de sequências de símbolos de transmissão para uma pluralidade de antenas transmissoras, em que a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatório um canal MIMO efetivo observado por uma entidade de

   15 recepção para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.
2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processar dados para obter o pelo menos um bloco de símbolos de dados compreender:

   encodificar dados para gerar pelo menos um bloco 20 de dados codificados; e mapear em símbolos cada bloco de dados codificados para obter um correspondente bloco de símbolos de dados.
3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, 25 caracterizado por compreender adicionalmente:

   particionar (114) o pelo menos um bloco de símbolos de dados em uma pluralidade de sub-blocos de símbolos de dados; e selecionar (118) uma matriz de direcionamento 30 para cada sub-bloco de símbolos de dados e em que o efetuar processamento espacial sobre o pelo menos um bloco de símbolos de dados compreende efetuar processamento espacial sobre cada sub-bloco de símbolos de dados com a matriz de direcionamento selecionada para o sub-bloco.

   Petição 870180010352, de 06/02/2018, pág. 7/16

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4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo particionar o pelo menos um bloco de símbolos de dados compreender:

   particionar um único bloco de símbolos de dados 5 em uma pluralidade de sub-blocos de símbolos de dados.
5. 5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo particionar o pelo menos um bloco de símbolos de dados compreender:

   particionar uma pluralidade de blocos de símbolos 10 de dados em uma pluralidade de sub-blocos de símbolos de dados.
6. 6. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo particionar o pelo menos um bloco de símbolos de dados compreender:

   15 particionar o pelo menos um bloco de símbolos de dados em uma pluralidade de sub-blocos de símbolos de dados de tal forma que cada sub-bloco inclua símbolos de dados provenientes de cada um dentre os pelo menos um bloco.
7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 3,

   20 caracterizado por compreender adicionalmente:

   transmitir a pluralidade de sub-blocos de símbolos de dados espacialmente processados em uma pluralidade de durações de transmissão, um sub-bloco em cada duração de transmissão.

   25 8. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender adicionalmente:

   transmitir cada sub-bloco de símbolos de dados espacialmente processado a partir da pluralidade de antenas transmissoras em um período de símbolo.

   3 0 9. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender adicionalmente:

   transmitir cada sub-bloco de símbolos de dados espacialmente processado a partir da pluralidade de antenas

   Petição 870180010352, de 06/02/2018, pág. 8/16

   3/8 transmissoras em um respectivo grupo de pelo menos uma subbanda de frequência.

   10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente:

   transmitir (122) a pluralidade de sequências de símbolos de transmissão a partir da pluralidade de antenas transmissoras.

   11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente:

   selecionar (118) a pluralidade de matrizes de direcionamento dentre um conjunto de L matrizes de direcionamento, em que L é um número inteiro maior do que um. 12. Método, de acordo com a reivindicação 1,

   caracterizado por compreender adicionalmente:

   selecionar (118) a pluralidade de matrizes de direcionamento dentre um conjunto de L matrizes de direcionamento de uma maneira determinística, em que L é um número inteiro maior do que um. 13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente: selecionar (118) a pluralidade de matrizes de direcionamento dentre um conjunto de L matrizes de

   direcionamento por percorrer em ciclos as L matrizes de direcionamento em ordem sequencial, em que L é um número inteiro maior do que um.

   14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente:

   selecionar (118) a pluralidade de matrizes de direcionamento dentre um conjunto de L matrizes de direcionamento de uma maneira pseudo-aleatória, em que L é um número inteiro maior do que um.

   15. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender adicionalmente:

   Petição 870180010352, de 06/02/2018, pág. 9/16

   4/8 selecionar (118) uma matriz de direcionamento diferente para cada um dentre a pluralidade de sub-blocos de símbolos de dados.

   16. Método, de acordo com a reivindicação 3, 5 caracterizado por compreender adicionalmente:

   selecionar (118) uma ordem diferente de L matrizes de direcionamento para cada subconjunto de L subblocos dentre a pluralidade de sub-blocos, em que L é um número inteiro maior do que um.

   10 17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela pluralidade de matrizes de direcionamento ser de matrizes unitárias.

   18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela pluralidade de matrizes de

   15 direcionamento possuir baixa correlação entre quaisquer duas matrizes de direcionamento.

   19. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente:

   gerar a pluralidade de matrizes de direcionamento

   20 com uma matriz base e uma pluralidade de escalares.

   20. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente:

   gerar a pluralidade de matrizes de direcionamento com base em uma matriz unitária inicial e uma matriz

   25 diagonal de L-ésimas raízes de unidade, em que L é um número inteiro maior do que um.

   21. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente:

   gerar a pluralidade de matrizes de direcionamento

   30 com base em um conjunto de matrizes unitárias independentes isotropicamente distribuídas.

   22. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente:

   Petição 870180010352, de 06/02/2018, pág. 10/16

   5/8 processar a pluralidade de sequências de símbolos de transmissão para multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM).

   23. Método, de acordo com a reivindicação 1, 5 caracterizado por compreender adicionalmente:

   selecionar uma matriz de direcionamento diferente para cada uma dentre uma pluralidade de sub-bandas de frequências utilizadas para transmissão de dados.

   24. Método, de acordo com a reivindicação 1, 10 caracterizado por compreender adicionalmente:

   particionar o pelo menos um bloco de símbolos de dados em uma pluralidade de sub-blocos de símbolos de dados, cada sub-bloco de símbolos de dados sendo designado para transmissão em um respectivo grupo de pelo menos uma

   15 sub-banda de frequência e a partir da pluralidade de antenas transmissoras (334), e em que o efetuar processamento espacial compreende efetuar processamento espacial sobre o sub-bloco de símbolos de dados para cada grupo de pelo menos uma sub-banda de frequência com uma

   20 respectiva matriz de direcionamento dentre a pluralidade de matrizes de direcionamento.

   25. Equipamento (310) para processar dados em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e múltiplassaídas (MIMO) sem fio, caracterizado por compreender:

   25 um processador de dados (320) para processar dados para obter pelo menos um bloco de símbolos de dados; e um processador espacial (330) para efetuar processamento espacial sobre o pelo menos um bloco de

   30 símbolos de dados com uma pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de sequências de símbolos de transmissão para uma pluralidade de antenas transmissoras (334), em que a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatório um canal MIMO efetivo

   Petição 870180010352, de 06/02/2018, pág. 11/16

   6/8 observado por uma entidade de recepção para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.

   26. Equipamento, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por dados serem encodificados para gerar

   5 pelo menos um bloco de dados codificados e em que cada bloco de dados codificados é mapeado para obter um correspondente bloco de símbolos de dados.

   27. Equipamento, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pela pluralidade de matrizes de

   10 direcionamento ser de matrizes unitárias.

   28. Equipamento, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo processador espacial particionar o pelo menos um bloco de símbolos de dados em uma pluralidade de sub-blocos de símbolos de dados e efetuar processamento

   15 espacial sobre cada um dentre a pluralidade de sub-blocos de símbolos de dados com uma matriz de direcionamento dentre a pluralidade de matrizes de direcionamento.

   29. Equipamento, de acordo com a reivindicação

   28, caracterizado por compreender adicionalmente:

   20 um controlador (340, 380) para selecionar uma matriz de direcionamento dentre um conjunto de L matrizes de direcionamento para cada um dentre a pluralidade de subblocos de símbolos de dados, em que L é um número inteiro maior do que um.

   25 30. Equipamento, de acordo com a reivindicação

   29, caracterizado pelo controlador (340, 380) selecionar a pluralidade de matrizes de direcionamento dentre o conjunto de L matrizes de direcionamento de uma maneira determinística.

   30 31. Equipamento, de acordo com a reivindicação

   29, caracterizado pelo controlador (340, 380) selecionar a pluralidade de matrizes de direcionamento dentre o conjunto de L matrizes de direcionamento de uma maneira pseudoaleatória.

   Petição 870180010352, de 06/02/2018, pág. 12/16

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   32. Equipamento, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo sistema MIMO utiliza multiplexação ortogonal por divisão de frequência, OFDM.

   33. Método para receber uma transmissão de dados 5 em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) sem fio, caracterizado por compreender as etapas de:

   obter símbolos de dados recebidos para pelo menos um bloco de símbolos de dados espacialmente processado com

   10 uma pluralidade de matrizes de direcionamento antes de transmitir através de um canal MIMO;

   obter uma estimativa de resposta de canal para um canal MIMO efetivo formado pelo canal MIMO e a pluralidade de matrizes de direcionamento; e

   15 efetuar processamento espacial de receptor sobre os símbolos de dados recebidos com a estimativa de resposta de canal para obter estimativas de símbolos de dados para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.

   34. Método, de acordo com a reivindicação 33,

   20 caracterizado por compreender adicionalmente:

   selecionar uma matriz de direcionamento para cada duração de transmissão e em que o efetuar processamento espacial de receptor compreende efetuar processamento espacial de receptor sobre os símbolos de dados recebidos

   25 para cada duração de transmissão com base na matriz de direcionamento selecionada para a duração de transmissão.

   35. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado por compreender adicionalmente:

   processar as estimativas de símbolos de dados

   30 para o pelo menos um bloco de símbolos de dados para obter dados decodificados para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.

   Petição 870180010352, de 06/02/2018, pág. 13/16
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   36. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pela pluralidade de matrizes de direcionamento ser de matrizes unitárias.

   37. Equipamento para receber uma transmissão de 5 dados em um sistema de comunicação por múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) sem fio, caracterizado por compreender:

   uma pluralidade de unidades receptoras (354) para obter símbolos de dados recebidos para pelo menos um bloco
9. 10 de símbolos de dados espacialmente processado com uma pluralidade de matrizes de direcionamento antes de transmitir através de um canal MIMO;

   um estimador de canal (384) para obter uma estimativa de resposta de canal para um canal MIMO efetivo
10. 15 formado pelo canal MIMO e a pluralidade de matrizes de direcionamento; e um processador espacial (360) para efetuar processamento espacial de receptor sobre os símbolos de dados recebidos com a estimativa de resposta de canal para
11. 20 obter estimativas de símbolos de dados para o pelo menos um bloco de símbolos de dados.

    38. Equipamento, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pela pluralidade de matrizes de direcionamento ser de matrizes unitárias.

    Petição 870180010352, de 06/02/2018, pág. 14/16

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