BRPI0506821B1

BRPI0506821B1 - método de transmissão e método de recepção de dados em um sistema de comunicação mimo, equipamentos em um sistema de comunicação mimo, e memória

Info

Publication number: BRPI0506821B1
Application number: BRPI0506821-5A
Authority: BR
Inventors: Jay Rodney Walton; John W. Ketchum; Mark S. Wallace; Steven J. Howard
Original assignee: Qualcomm Incorporated
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2021-02-09
Also published as: JP2007518372A; RU2503129C2; ES2654515T3; KR100853641B1; RU2369010C2; JP4668928B2; IL176768A0; AU2005207380B2; HUE035695T2; AU2005207380C1; EP1712029B1; AU2009200283B2; KR20060111702A; AU2005207380A1; AU2009200283A1; IL176768A; TW200541257A; HK1098890A1; CN1930790A; RU2009123317A

Abstract

TRANSMISSÃO DE DADOS COM ESPALHAMENTO ESPACIAL EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO MIMO. Para transmissão de dados com espalhamento espacial, uma entidade de transmissão (1) codifica e modula cada pacote de dados para obter um bloco de símbolo de dados correspondente, (2) multiplexa os blocos de símbolo de dados correspondente, (2) multiplexa os blocos de símbolo de dados em Ns, fluxos de símbolo de dados para transmissão em Ns canais de transmissão de um canal MIMO, (3) espalha espacialmente as Ns,fluxos de símbolo de dados com matrizes de direcionamento, e (4) processa espacialmente Ns, fluxos de símbolo espalhados para transmissão CSI total em Ns, automodos ou transmissão CSI parcial em Ns, canais espaciais do canal MIMO. Uma entidade de recepção (1) obtém NR fluxos de símbolos recebidos através de NR antenas de recepção, (2) realiza o processamento espacial de receptor para a transmissão CSI total ou transmissão CSI parcial para obter Ns fluxos de símbolo detectados, (3) desespalha espacialmente as Ns fluxos de símbolo detectados com as mesmas matrizes de direcionamento utilizadas pela entidade de transmissão para obter Ns fluxos de símbolo recuperados, e (4) demodula e decodifica cada bloco de símbolo recuperado para obter um pacote de dados decodificado correspondente.

Description

FUNDAMENTOS Campo

A presente invenção refere-se geralmente à comunicação, e mais especificamente a técnicas de transmissão de dados em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO).

Fundamentos

Um sistema MIMO emprega múltiplas antenas transmissoras (NT) em uma entidade de transmissão e múltiplas antenas receptoras (NR) em uma entidade de recepção para transmissão de dados. Um canal MIMO formado pelas NT antenas transmissoras e NR antenas receptoras pode ser decomposto em NS canais espaciais, onde NS < min {NT, NR}. Os NS canais espaciais podem ser utilizados para transmitir dados em paralelo para alcançar capacidade de transmissão mais alta e/ou de forma redundante para alcançar maior confiabilidade.

O canal MIMO entre a entidade de transmissão e a entidade de recepção pode sofrer várias condições de canal prejudiciais tais como, por exemplo, desvanecimento, multipercurso, e efeitos de interferência. Em geral, um bom desempenho pode ser alcançado para a transmissão de dados através de um canal MIMO se a interferência e o ruído observados na entidade de recepção forem espacialmente "brancos", que é uma interferência ou potência de ruído plana ou constante através da dimensão espacial. Esse pode não ser o caso, no entanto, se a interferência for proveniente de fontes de interferência localizadas em direções específicas. se a interferência for espacialmente "colorida" (não branca), então a entidade de recepção pode determinar as características espaciais da interferência e localizar nulos de feixe na direção das fontes de interferência. A entidade de recepção também pode fornecer para a entidade de transmissão informação de estado do canal (CSI). A entidade de transmissão pode então processar espacialmente dados de forma a maximizar a relação sinal/ruído mais interferência (SNR) na entidade de recepção. Um bom desempenho pode, dessa forma, ser alcançado quando as entidades de transmissão e recepção realizam o processamento espacial de transmissão e recepção adequado para a transmissão de dados na presença de interferência espacialmente colorida.

Para se realizar a anulação de interferência espacial, a entidade de recepção precisa tipicamente determinar as características da interferência. Se as características da interferência mudarem com o tempo, então a entidade de recepção precisa obter continuamente informação atualizada de interferência a fim de localizar com precisão os nulos de feixe. A entidade de recepção também pode precisar enviar continuamente informação de estado do canal a uma taxa suficiente para permitir que a entidade de transmissão realize o processamento espacial adequado. A necessidade de se ter informação de interferência e informação sobre o estado do canal precisas torna a anulação espacial da interferência impraticável para a maior parte dos sistemas MIMO.

Existe, pois, uma necessidade na técnica de se criar técnicas para transmissão de dados na presença de interferência espacialmente colorida e ruído.

SUMÁRIO

Em uma modalidade, um método de transmissão de dados de uma entidade de transmissão para uma entidade de recepção em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) é descrito no qual os dados são processados para se obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados para transmissão em uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO entre a entidade de transmissão e a entidade de recepção. O espalhamento espacial é realizado na pluralidade de fluxos de símbolos de dados com uma pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos espalhados, onde o espalhamento espacial com a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatória a pluralidade de canais de transmissão para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados. O processamento espacial é realizado na pluralidade de fluxos de símbolos espalhados para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de transmissão para a transmissão de uma pluralidade de antenas de transmissão na entidade de transmissão.

Em outra modalidade, um equipamento em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) sem fio é descrito incluindo um processador de dados para processar dados para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados para a transmissão em uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO entre uma entidade de transmissão e uma entidade de recepção no sistema MIMO; um espalhador seqüencial para realizar o espalhamento espacial da pluralidade de fluxos de símbolos de dados com uma pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos espalhados, onde o espalhamento espacial com a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatória a pluralidade de canais de transmissão para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados; e um processador espacial para realizar o processamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos espalhados para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de transmissão para transmissão de uma pluralidade de antenas de transmissão na entidade de transmissão.

Em outra modalidade, um equipamento em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) sem fio é descrito incluindo meios para o processamento de dados para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados para transmissão em uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO entre uma entidade de transmissão e uma entidade de recepção no sistema MIMO; meios para realizar o espalhamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos de dados com uma pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos espalhados, onde o espalhamento espacial com a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatória a pluralidade de canais de transmissão para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados, e meios para realizar o processamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos espalhados para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de transmissão para a transmissão de uma pluralidade de antenas de transmissão na entidade de transmissão.

Em outra modalidade, um método de recepção de uma transmissão de dados enviada por uma entidade de transmissão para uma entidade de recepção em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) sem fio é descrito no qual uma pluralidade de fluxos de símbolos recebidos é obtida para uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados transmitida através de uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO, onde a pluralidade de fluxos de símbolos de dados é espacialmente espalhada com uma pluralidade de matrizes de direcionamento e adicionalmente processados de forma espacial antes da transmissão através do canal MIMO, e onde o espalhamento espacial com a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatória a pluralidade de canais de transmissão para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados. O processamento espacial do receptor é realizado na pluralidade de fluxos de símbolos recebidos para se obter uma pluralidade de fluxos de símbolos detectados. O desespalhamento espacial é realizado na pluralidade de fluxos de símbolos detectados com a pluralidade de matrizes de direcionamento para se obter uma pluralidade de fluxos de símbolos recuperados, que são estimativas da pluralidade de fluxos de símbolos de dados.

Em outra modalidade, um equipamento em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) sem fio é descrito incluindo uma pluralidade de unidades de recepção para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos recebidos para uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados transmitida através de uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO de uma entidade de transmissão para uma entidade de recepção, onde a pluralidade de fluxos de símbolos de dados é espacialmente espalhada com uma pluralidade de matrizes de direcionamento e adicionalmente processada de forma espacial antes da transmissão através do canal MIMO, e onde o espalhamento espacial com a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatória a pluralidade de canais de transmissão para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados; um processador espacial para realizar o processamento espacial do receptor na pluralidade de fluxos de símbolos recebidos para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos detectados; e um desespalhador espacial para realizar o desespalhamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos detectados com a pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos recuperados, que são estimativas da pluralidade de fluxos de símbolos de dados.

Em outra modalidade, um equipamento em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) sem fio é descrito incluindo meios para a obtenção de uma pluralidade de fluxos de símbolos recebidos para uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados transmitida através de uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO de uma entidade de transmissão para uma entidade de recepção, onde a pluralidade de fluxos de símbolos de dados é espalhada espacialmente com uma pluralidade de matrizes de direcionamento e adicionalmente processada de forma espacial antes da transmissão através do canal MIMO, e onde o espalhamento espacial com a pluralidade de matrizes de direcionamento torna aleatória a pluralidade de canais de transmissão para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados; meios para realizar o processamento espacial do receptor na pluralidade de fluxos de símbolos recebidos para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos detectados; e meios para realizar o desespalhamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos detectados com a pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos recuperados, que são estimativas da pluralidade de fluxos de símbolos de dados. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 mostra um sistema MIMO com uma entidade de transmissão, uma entidade de recepção e duas fontes de interferência. A figura 2 mostra um modelo para a transmissão de dados com espalhamento espacial; A figura 3 mostra o processamento realizado pela entidade de transmissão; A figura 4 mostra o processamento realizado pela entidade de recepção; A figura 5 mostra um diagrama de bloco das entidades de transmissão e recepção; A figura 6 mostra um processador de dados de transmissão (TX) e um processador espacial TX na entidade de transmissão; A figura 7 mostra um processador espacial de recepção (RX) e um processador de dados RX na entidade de recepção; A figura 8 mostra um processador espacial RX e um processador de dados RX que implementam uma técnica de cancelamento de interferência sucessiva (SIC).

DESCRIÇÃO DETALHADA

O termo "exemplar" é utilizado aqui para significar "servindo como exemplo, caso ou ilustração." Qualquer modalidade descrita aqui como "ilustrativa" não deve ser necessariamente considerada como preferida ou vantajosa sobre outras modalidades.

As técnicas de transmissão de dados com espalhamento espacial em sistemas MIMO de única portadora e multiportadoras são descritas aqui. O espalhamento espacial refere-se à transmissão de um símbolo de dados (que é um símbolo de modulação para os dados) em múltiplos automodos ou canais espaciais (descritos abaixo) de um canal MIMO simultaneamente com um vetor de direcionamento. O espalhamento espacial torna aleatório um canal de transmissão observado por um fluxo de símbolos de dados, que torna efetivamente branco o fluxo de símbolo de dados transmitido e pode fornecer vários benefícios como descrito abaixo.

Para a transmissão de dados com espalhamento espacial, uma entidade de transmissão processa (por exemplo, codifica, intercala e modula) cada pacote de dados para obter um bloco correspondente de símbolos de dados e multiplexa os blocos de símbolo de dados em NS fluxos de símbolo de dados para transmissão em NS canais de transmissão em um canal MIMO. A entidade de transmissão então espalha espacialmente os Ns fluxos de símbolo de dados com matrizes de direcionamento para obter NS fluxos de símbolos espalhados. A entidade de transmissão processa de forma espacial adicionalmente os NS fluxos de símbolo espalhados para transmissão CSI total em NS automodos do canal MIMO ou transmissão CSI parcial nos NS canais espaciais do canal MIMO, como descrito abaixo.

Uma entidade de recepção obtém NR fluxos de símbolo recebidos através de NR antenas receptoras e realiza o processamento espacial do receptor para transmissão CSI total ou CSI parcial para obter NS fluxos de símbolos detectados, que são estimativas dos NS fluxos de símbolo espalhados. A entidade de recepção desespalha de forma espacial adicionalmente os NS fluxos de símbolo detectados com as mesmas matrizes de direcionamento utilizadas pela entidade de transmissão e obtém Ns fluxos de símbolo recuperados, que são estimativas dos NS fluxos de símbolo de dados. O processamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial podem ser realizados em conjunto ou separadamente. A entidade de recepção então processa (por exemplo, demodula, deintercala e decodifica) cada bloco de símbolos recuperados nos NS fluxos de símbolo recuperados para obter um pacote de dados decodificado correspondente.

A entidade de recepção também pode estimar a relação sinal/ruído mais interferência (SNR) de cada canal de transmissão utilizado para transmissão de dados, e selecionar uma taxa adequada para o canal de transmissão com base em sua SNR. Taxas iguais ou diferentes podem ser selecionadas para os NS canais de transmissão. A entidade de transmissão codifica e modula os dados para cada canal de transmissão com base em sua taxa selecionada.

Vários aspectos e modalidades da invenção são descritos em maiores detalhes abaixo. A figura 1 mostra um sistema MIMO 100 com uma entidade de transmissão 110, uma entidade de recepção 150, e duas fontes de interferência 190a e 190b. A entidade de transmissão 110 transmite dados para a entidade de recepção 150 através de percursos de linha de visada (como mostrado na figura 1) e/ou percursos refletidos (não mostrados na figura 1). Fontes de interferência 190a e 190b transmitem sinais que agem como interferência na entidade de recepção 150. A interferência observada pela entidade de recepção 150 proveniente das fontes de interferência 190a e 190b podem ser espacialmente coloridas. 1. Sistema MIMO de Única Portadora Para um sistema MIMO de única portadora, um canal MIMO formado pelas NT antenas transmissoras na entidade de transmissão e as NR antenas receptoras na entidade de recepção pode ser caracterizado por uma NR x NT H, matriz de resposta de canal que pode ser expressa como:

onde o registro hi,j , para i = 1 ... NR e j = 1 ... NT, denota o acoplamento ou o ganho de canal complexo entre a antena de transmissão j e a antena de recepção i .

Os dados podem ser transmitidos de várias formas no sistema MIMO. Para um esquema de transmissão CSI total, os dados são transmitidos em "automodos" do canal MIMO (descrito abaixo). Para um esquema de transmissão CSI parcial, os dados são transmitidos em canais espaciais do canal MIMO (também descrito abaixo). A. Transmissão CSI total Para um esquema de transmissão CSI total, a decomposição do autovalor pode ser realizada em uma matriz de correlação de H para obter Ns automodos de H, como se segue: R = H H = E-A-Eh , Eq(2) onde R é uma matriz de correlação NT x NT de H; E é uma matriz unitária NT x NT cujas colunas são autovetores de R; A é uma matriz diagonal NT x NT de autovalores de R; e "H" denota uma transposição conjugada.

Uma matriz unitária U é caracterizada pela propriedade UH -U = I, onde I é a matriz de identidade. As colunas de uma matriz unitária são ortogonais uma à outra. A entidade de transmissão pode realizar o processamento espacial com autovetores de R para transmitir dados nos Ns automodos de H- Os automodos podem ser visualizados como canais espaciais ortogonais obtidos através de decomposição. As entradas diagonais de A são autovalores de R, que representam os ganhos de potência para os Ns automodos. A entidade de transmissão realiza o processamento espacial para a transmissão CSI total como se segue: x = E - s , Eq (3) onde s é um vetor NT x 1 com NS entradas diferentes de zero para Ns símbolos de dados a serem transmitidos simultaneamente nos Ns canais espaciais; e x é um vetor NT x 1 com NT símbolos de transmissão a serem enviados das NT antenas transmissoras.

Os símbolos recebidos na entidade receptora podem ser expressos como:

onde r é um vetor NR x 1 com NR símbolos recebidos obtidos através das NR antenas receptoras; e j é um vetor NR x 1 de interferência e ruído observados na entidade de recepção.

A entidade de recepção realiza o processamento espacial com uma NT x NR matriz de filtro espacial M = A-1 EH HH para a transmissão CSI total, como se segue:

onde s_ é um vetor Nt x 1 com Ns símbolos recuperados ou estimativas de símbolo de dados, que são estimativas dos Ns símbolos de dados em s; e j = A1 EH HH j é a interferência e ruído "pós- detecção" depois do processamento espacial na entidade de recepção.

Um automodo pode ser visualizado como um canal efetivo entre um elemento de s e um elemento correspondente de s_ com as entidades de transmissão e recepção realizando o processamento espacial mostrado nas equações (3) e (5), respectivamente. As entidades de transmissão e recepção possuem tipicamente apenas estimativas da matriz de resposta de canal H, que podem ser obtidas com base nos símbolos piloto. Um símbolo piloto é um símbolo de modulação para piloto, que são dados que são conhecidos a priori por ambas as entidades de transmissão e recepção. Por motivos de simplicidade, a descrição aqui não considera qualquer erro de estimativa de canal. O vetor j pode ser decomposto em um vetor de interferência i e um vetor de ruído n, como se segue; j = i + n Eq (6) O ruído pode ser caracterizado por uma NR x NR esperado de x . Se o ruído for ruído Gaussiano branco aditivo (AWGN) com média zero e uma variação de an , então a matriz de autocovariância de ruído pode ser expressa como:Φ = a2 . De forma similar, a interferência pode ser nn nn n caracterizada por uma NR x NR matriz de autocovariância V„ = E[i iH ] . A matriz de autocovariância de j pode ser interferência e o ruído não sejam correlacionados.

A interferência e ruído são considerados como sendo espacialmente brancos se suas matrizes de autocovariância tiverem a forma de a-1 devido ao fato de o ruído e a interferência não serem correlacionados. Para interferência e ruído espacialmente brancos, cada antena receptora observa a mesma quantidade de interferência e ruído, e a interferência e ruído observados em cada antena receptora não são correlacionados com a interferência e o ruído observados em todas as outras antenas receptoras. Para interferência e ruído espacialmente coloridos, as matrizes de autocovariância possuem termos não diagonais diferentes de zero devido à correlação entre a interferência e o ruído observados em diferentes antenas de recepção. Nesse caso, cada antena receptora i pode observar uma quantidade diferente de interferência e ruído, que é igual à soma dos NR elementos na fileira iésimo da matriz Φ-. j-11

Se a interferência e o ruído forem espacialmente coloridos, então os autovetores ideais para transmissão CSI total podem ser derivados como:

Os autovetores Eopt direcionam a transmissão de dados na direção da entidade receptora e colocam adicionalmente nulos de feixe na direção da interferência. No entanto, a entidade transmissora pode precisar ser fornecida com a matriz de autocovariância Φjj a fim de derivar os autovetores Enm . A matriz Φ.. é baseada na opt j jj interferência e ruído observados na entidade de recepção e só pode ser determinada pela entidade de recepção. Para se anular espacialmente a interferência, a entidade de recepção precisa enviar essa matriz, ou sua equivalência, de volta para a entidade de transmissão, que pode representar uma grande quantidade de informação de estado de canal para enviar de volta.

O espalhamento espacial pode ser utilizado para tornar espacialmente branca a interferência e ruído observados pela entidade de recepção e pode aperfeiçoar potencialmente o desempenho. A entidade de transmissão realiza o espalhamento espacial com um conjunto de matrizes de direcionamento de forma que o desespalhamento espacial complementar na entidade de recepção clareie a interferência e ruído.

Para a transmissão CSI total com espalhamento espacial, a entidade de transmissão realiza o processamento como se segue:

onde s(m) é um vetor de símbolo de dados para amplitude de transmissão m; V (m) é uma NT x NT matriz de direcionamento para amplitude de transmissão m; E (m) é uma matriz de autovetores para amplitude de transmissão m; e Xfesi (m) é um vetor de símbolo de transmissão para amplitude de transmissão m.

Uma amplitude de transmissão pode cobrir dimensões de tempo e/ou freqüência. Por exemplo, em um sistema MIMO de única portadora, uma amplitude de transmissão pode corresponder a um período de um símbolo, que é a duração de tempo para se transmitir um símbolo de dados. Uma amplitude de transmissão também pode cobrir múltiplos períodos de símbolo. Como mostrado na equação (8), cada símbolo de dados em i (m) é espalhado espacialmente com uma coluna respectiva de V (m) para obter NT símbolos espalhados, que podem então ser transmitidos em todos os automodos de H(m). Os símbolos recebidos na entidade de recepção podem ser expressos como: rfesi (m ) = H (m )• Xfesi (m)+ j (m ) = H (m )• E (m )• V (m )• i (m)+ j (m) Eq (9) A entidade de recepção deriva uma matriz de filtro espacial Míesi (m) como se segue: Mfesi (m) = A-1 (m)• EH (m)• HH (m) Eq (10) A entidade de recepção realiza o processamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial utilizando Mfesi (m) e VH (m), respectivamente, como se segue: s fesi = VH (m) M fesi (m) r fesi (m) , =VH(m)-A"1 (m) EH(m) HH(m)[H(m) E(m) V(m) s(m)+ j(m)] ,Eq (11) = s(m)+ Á .(m) ' z —fesi ' onde j .(m) é a interferência e ruído "pós-detecção" depois do processamento espacial e o desespalhamento espacial na entidade de recepção, que é: j (m) = VH (m)-A-1 (m) EH (m) HH j(m) Eq (12) Como mostrado na equação (12), a interferência e ruído recebidos em j(m) são transformados pelas transposições conjugadas de V (m), E (m) e H (m). E(m) é uma matriz de autovetores que podem não ser computados de forma ideal para interferência e ruído espacialmente coloridos se a matriz de autocovariância p,, não for conhecida, que é freqüentemente o caso. As entidades de transmissão e recepção podem, de forma aleatória, operar com uma matriz E (m) que resulta em mais interferência e ruído sendo observados pela entidade de recepção. Esse pode ser o caso, por exemplo, se um modo de E (m) for correlacionado com a interferência. Se o canal MIMO for estático, então as entidades de transmissão e recepção podem operar continuamente com uma matriz E (m) que forneça baixo desempenho. O desespalhamento espacial com a matriz de direcionamento V (m) torna espacialmente branca a interferência e o ruído. A eficiência do branqueamento de interferência e ruído depende das características da matriz de resposta de canal H(m) e interferência j(m). Se um alto grau de correlação existir entre o sinal desejado e a interferência, então isso limita a quantidade de ganho fornecido pelo branqueamento da interferência e ruído.

A SNR de cada automodo com transmissão CSI total pode ser expressa como:

onde PL (m) é a potência de transmissão utilizada para transmitir o símbolo enviado no automodo L na amplitude de transmissão m; À (m) é o autovalor para automodo L na amplitude de transmissão m, que é o elemento diagonal Lésimo do A(m); o j é a variação da interferência e ruído recebidos; e Yfesii (m) é a SNR do automodo L na amplitude de transmissão m. B. Transmissão CSI Parcial Para a transmissão CSI parcial com espalhamento espacial, a entidade de transmissão realiza o processamento como se segue: Xpesi (m) = V(m) s(m) , Eq (14) onde xpesi (m) é o vetor de dados de transmissão para a amplitude de transmissão m. Como mostrado na equação (14), cada símbolo de dados em s (m) é espacialmente espalhado com uma coluna respectiva de V (m) para obter NT símbolos espalhados, que podem então ser transmitidos a partir de todas as NT antenas de transmissão. Os símbolos recebidos na entidade de recepção podem ser expressos como:

onde rpesi é o vetor de símbolo recebido para a amplitude de transmissão m; e Hf é uma matriz de resposta de canal efetivo, que é: Heff (m) = H(m)• V(m) Eq (16) A entidade receptora pode derivar as estimativas dos símbolos de dados transmitidos em s utilizando várias técnicas de processamento de receptor. Essas técnicas incluem uma técnica de inversão de matriz de correlação de canal (CCMI) (que também é comumente referida como uma técnica de forçar zero), uma técnica de mínimo erro quadrático médio (MMSE), uma técnica de cancelamento de interferência sucessiva (SIC), e assim por diante. A entidade de recepção pode realizar o processamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial em conjunto ou separadamente, como descrito abaixo. Na descrição a seguir, um fluxo de símbolo de dados é enviado para cada elemento do vetor de símbolo de dados s.

Para a técnica CCMI, a entidade de recepção pode derivar uma matriz de filtro espacial Mccmi(m), como se segue:

A entidade de recepção pode então realizar o processamento espacial CCMI e o desespalhamento em conjunto, como segue:

onde j (m) é a interferência e ruído CCMI filtrados e desespalhados, que é:

Como mostrado na equação (19), a interferência e ruído j(m) é clareado por VH (m) . No entanto, devido à estrutura de R (m), a técnica CCMI pode amplificar a interferência e ruído.

A entidade de recepção também pode realizar o processamento espacial CCMI e o desespalhamento espacial separadamente, como se segue:

onde MMccmi(m) = R1 (m) HH (m). Em qualquer caso, um canal espacial pode ser visualizado como um canal efetivo entre um elemento de s e um elemento correspondente de s_ com a entidade de transmissão realizando o processamento espacial com a matriz de identidade I, e a entidade de recepção realizando o processamento espacial de receptor adequado para estimar s.

A SNR para a técnica CCMI pode ser expressa como:

onde PL(m) é a potência utilizada para o fluxo de símbolo de dados {sL} na amplitude de transmissão m; ru é o elemento diagonal éésimo de R-f (m); 2 α j é a variação da interferência e ruído recebidos; e Yccmit (m) é a SNR do fluxo de símbolo de dados {s é} na amplitude de transmissão m.

A quantidade de Pf (m) / a 2 é a SNR do fluxo de símbolo de dados {sL} na entidade de recepção antes do processamento espacial do receptor e é comumente referida como a SNR recebida. A quantidade Yccmi ,t (m) é a SNR do fluxo de símbolo de dados {sL } depois do processamento espacial do receptor e é referida também como SNR pós-detecção. Na descrição a seguir, "SNR" refere-se a SNR pós-detecção a menos que mencionado o contrário.

Para a técnica MMSE, a entidade de recepção pode derivar uma matriz de filtro espacial Mmmse (m), como se segue:

A matriz de filtro especial Mmmse (m) minimiza o erro quadrático médio entre as estimativas de símbolo para o filtro espacial e os símbolos de dados. Se a matriz de autocovariância y (m) não for conhecida, o que é freqüentemente o caso, então a matriz de filtro espacial M mmse (m) pode ser aproximada como:

A entidade de recepção pode realizar o processamento espacial MMSE e o desespalhamento em conjunto, como se segue:

onde Q(m)= Mmmse ' Hf (m) DQ (m) é uma matriz diagonal cujos elementos diagonais são elementos diagonais de Q-1 (m) , ou

; e j (m) é a interferência e ruído MMSE filtrados e desespalhados, que é:

As estimativas de símbolo da matriz de filtro espacial Mmmse (m) são estimativas não normalizadas de símbolos de dados. A multiplicação com DQ (m) fornece estimativas normalizadas dos símbolos de dados. A entidade de recepção também pode realizar o processamento espacial MMSE e o desespalhamento espacial separadamente, de forma similar à descrita acima para a técnica CCMI.

A SNR para a técnica MMSE pode ser expressa como:

onde qLL (m) é o elemento diagonal L ésimo de Q(m) ; e Ymmse ,L (m) é a SNR do fluxo de símbolo de dados {s L } na amplitude de transmissão m.

Para a técnica SIC, a entidade de recepção processa os NR fluxos de símbolo recebidos em Ns estágios sucessivos para recuperar os Ns fluxos de símbolo de dados. Para cada estágio L , a entidade de recepção realiza o processamento espacial e o desespalhamento nos NR fluxos de símbolo recebidos ou NR fluxos de símbolo modificados do estágio anterior (por exemplo, utilizando CCMI, MMSE ou alguma outra técnica) para obter um fluxo de símbolo recuperado {sL}. A entidade de recepção processa então (por exemplo, demodula, deintercala e decodifica) esse fluxo de símbolo recuperado para obter um fluxo de dados estima a seguir a interferência que esse fluxo causa a outros fluxos de símbolo de dados ainda não recuperados. Para se estimar a interferência, a entidade de recepção codifica novamente, intercala e mapeia por símbolo o fluxo de dados decodificado da mesma forma que a realizada na entidade de transmissão para esse fluxo e obtém um fluxo de símbolos "remodulado" s(L , que é uma estimativa do fluxo de símbolo de dados recém-recuperado. A entidade de recepção então espalha espacialmente o fluxo de símbolo remodulado com a matriz de direcionamento V (m) e multiplica adicionalmente o resultado com a matriz de resposta de canal H (m) para cada amplitude de transmissão de interesse para obter NR componentes de interferência causadas por esse fluxo. As NR componentes de interferência são então subtraídas de NR fluxos de símbolo modificados e recebidos para o estágio atual para se obter NR fluxos de símbolo modificados para o próximo estágio. A entidade de recepção então repete o mesmo processamento nos NR fluxos de símbolo modificados para recuperar outro fluxo de dados.

Para a técnica SIC, a SNR de cada fluxo de símbolo de dados depende de (1) técnica de processamento espacial (por exemplo, CCMI ou MMSE) utilizada para cada estágio, (2) o estágio específico no qual o fluxo de símbolo de dados é recuperado, e (3) a quantidade de interferência decorrente dos fluxos de símbolo de dados ainda não recuperados. Em geral, a SNR aperfeiçoa de forma progressiva para os fluxos de símbolo de dados recuperados em estágios posteriores visto que a interferência dos fluxos de símbolo de dados recuperados nos estágios anteriores é cancelada. Isso permite então que taxas mais altas sejam utilizadas para os fluxos de símbolo de dados recuperados em estágios posteriores. C. Modelo de Sistema A figura 2 mostra um modelo para a transmissão de dados com espalhamento espacial. A entidade de transmissão 110 realiza o desespalhamento espacial (bloco 220) e o processamento espacial para transmissão CSI total e CSI parcial (bloco 230). A entidade de recepção 150 realiza o processamento espacial do receptor para a transmissão CSI total ou CSI parcial (bloco 260) e o desespalhamento espacial (bloco 270). A descrição abaixo faz referência aos vetores mostrados na figura 2. A figura 3 mostra um processo 300 realizado pela entidade de transmissão para transmitir dados com espalhamento espacial no sistema MIMO. A entidade de transmissão processa (por exemplo, codifica e intercala) cada pacote de dados para obter um bloco correspondente de dados codificados, que também é chamado de bloco de código ou um pacote de dados codificado (bloco 312). Cada bloco de código é codificado separadamente na entidade de transmissão e decodificado separadamente na entidade de recepção. A entidade de transmissão mapeia adicionalmente por símbolo cada bloco de código para obter um bloco correspondente de símbolos de dados (também bloco 312). A entidade de transmissão multiplexa todos os blocos de símbolo de dados gerados para todos os pacotes de dados nos fluxos de símbolo de dados NS (denotados por vetor s) (bloco 314). Cada fluxo de símbolo de dados é enviado em um canal de transmissão respectivo. A entidade de transmissão espalha espacialmente os Ns fluxos de símbolo de dados com matrizes de direcionamento e obtém Ns fluxos de símbolo espalhados (denotados por um vetor w na figura 2) (bloco 316). O espalhamento espacial é tal que cada bloco de símbolo de dados é espalhado espacialmente com múltiplas matrizes de direcionamento (NM) para tornar aleatório o canal de transmissão observado pelo bloco. A aleatoriedade do canal de transmissão resulta da utilização de diferentes matrizes de direcionamento e não necessariamente da aleatoriedade nos elementos das matrizes de direcionamento. A entidade de transmissão realiza adicionalmente o processamento espacial nos Ns fluxos de símbolo espalhados para transmissão de CSI total ou CSI parcial, como descrito acima, e obtém NT fluxos de símbolo de transmissão (denotados pelo vetor x) (bloco 318). A entidade de transmissão então condiciona e envia os NT fluxos de símbolo de transmissão através das NT antenas de transmissão para a entidade de recepção (bloco 320). A figura 4 mostra um processo 400 realizado pela entidade de recepção para receber os dados transmitidos com espalhamento espacial no sistema MIMO. A entidade de recepção obtém NR fluxos de símbolo recebidos (denotados pelo vetor r) através das NR antenas de recepção (bloco 412). A entidade de recepção estima a resposta do canal MIMO (bloco 414), realiza o processamento espacial para a transmissão CSI total ou CSI parcial com base na estimativa de canal MIMO, e obtém Ns fluxos de símbolo detectados (denotados por um vetor v na figura 2) (bloco 416) . A entidade de recepção desespalha adicionalmente de forma espacial os Ns fluxos de símbolo detectados com as mesmas matrizes de direcionamento utilizadas pela entidade de transmissão e obtém Ns fluxos de símbolo recuperados (denotados pelo vetor ,) (bloco 418). O processamento espacial de receptor e o desespalhamento espacial podem ser realizados em conjunto ou em separado, como descrito acima.

A entidade de recepção então processa (por exemplo, demodula, deintercala, e decodifica) cada bloco dos símbolos recuperados nos Ns fluxos de símbolo recuperados para obter um pacote de dados decodificado correspondente (bloco 420). A entidade de recepção também pode estimar a SNR de cada canal de transmissão utilizado para a transmissão de dados e selecionar uma taxa adequada para o canal de transmissão com base em sua SNR (bloco 422). A mesma taxa ou taxas diferentes podem ser selecionadas para os NS canais de transmissão.

Com referência novamente à figura 2, os Ns fluxos de símbolo de dados são enviados nos Ns canais de transmissão do canal MIMO. Cada canal de transmissão é um canal efetivo observado por um fluxo de símbolo de dados entre um elemento do vetor s na entidade de transmissão e um elemento correspondente do vetor s na entidade de recepção (por exemplo, o canal de transmissão L ésimo é o canal efetivo do elemento L ésimo de s e do elemento L ésimo de s_). O espalhamento espacial torna aleatórios os Ns canais de transmissão. Os Ns fluxos de símbolo espalhados são enviados nos Ns automodos do canal MIMO para transmissão CSI total ou nos Ns canais espaciais do canal MIMO para transmissão CSI parcial. D. Espalhamento Espacial

As matrizes de direcionamento utilizadas para o espalhamento espacial podem ser geradas de várias formas, como descrito abaixo. Em uma modalidade, um conjunto de matrizes de direcionamento L é gerado e denotado como {V},ou V(i) parai = 1... L onde L pode ser qualquer número inteiro superior a um. Essas matrizes de direcionamento são matrizes unitárias possuindo colunas ortogonais. As matrizes de direcionamento desse conjunto são selecionadas e utilizadas para espalhamento espacial.

O espalhamento espacial pode ser realizado de várias formas. Em geral, é desejável se utilizar o máximo de matrizes de direcionamento diferentes possível para cada bloco de símbolo de dados de forma que a interferência e ruído tornem-se aleatórios através do bloco. Cada bloco de símbolo de dados é transmitido em NM abrangências de transmissão, onde NM > I, e NM também é referido como comprimento de bloco. Uma matriz de direcionamento no conjunto pode ser utilizada para cada amplitude de transmissão. As entidades de transmissão e recepção podem ser sincronizadas de forma que ambas as entidades saibam qual matriz de direcionamento utilizar para cada amplitude de transmissão. Com o espalhamento espacial, a entidade de recepção observa uma distribuição de interferência e ruído através de cada bloco de símbolo de dados mesmo se o canal MIMO for constante através de todo o bloco. Isso evita o caso no qual altos níveis de interferência e ruído são recebidos devido ao fato de as entidades de transmissão e recepção utilizarem continuamente uma matriz ruim de autovetores ou a entidade de recepção observar continuamente a interferência colorida.

As matrizes de direcionamento L no conjunto podem ser selecionadas para uso de várias formas. Em uma modalidade, as matrizes de direcionamento são selecionadas a partir do conjunto de forma determinada. Por exemplo, as matrizes de direcionamento L podem ser cicladas através de, e selecionadas na ordem seqüencial, começando com a primeira matriz de direcionamento V(1), então a segunda matriz de direcionamento V(2), e assim por diante, e então a última matriz de direcionamento V(L) . Em outra modalidade, as matrizes de direcionamento são selecionadas do conjunto de forma pseudo-aleatória. Por exemplo, a matriz de direcionamento para uso para cada amplitude de transmissão m pode ser selecionada com base em uma função f (m) que seleciona de forma pseudo-aleatória uma das matrizes de direcionamento L, ou matriz de direcionamento V(f (m)). Em outra modalidade, as matrizes de direcionamento são selecionadas do conjunto de forma "permutada". Por exemplo, as matrizes de direcionamento L podem ser cicladas através de, e selecionadas para uso em ordem seqüencial. No entanto, a matriz de direcionamento inicial para cada ciclo pode ser selecionada de forma pseudo-aleatória, ao invés de ser sempre a primeira matriz de direcionamento V(1) . As matrizes de direcionamento L também podem ser selecionadas de outras formas, e isso está dentro do escopo da invenção.

A seleção da matriz de direcionamento também pode depender do número de matrizes de direcionamento (L) no conjunto e do comprimento do bloco (NM). Em geral, o número de matrizes de direcionamento pode ser superior a, igual a, ou inferior ao comprimento do bloco. A seleção da matriz de direcionamento para esses três casos pode ser realizada como descrito abaixo.

Se L = NM, então o número de matrizes de direcionamento casa com o comprimento do bloco. Nesse caso, uma matriz de direcionamento diferente pode ser selecionada para cada NM abrangências de transmissão utilizadas para enviar cada bloco de símbolo de dados. As NM matrizes de direcionamento para as NM abrangências de transmissão podem ser selecionadas de forma determinística, pseudo-aleatória ou permutada, como descrito acima.

Se L < NM, então o comprimento do bloco é maior do que o número de matrizes de direcionamento no conjunto. Nesse caso, as matrizes de direcionamento são reutilizadas para cada bloco de símbolo de dados e podem ser selecionadas como descrito acima.

Se L > NM, então um subconjunto de matrizes de direcionamento é utilizado para cada bloco de símbolo de dados. A seleção do subconjunto específico para uso para cada bloco de símbolo de dados pode ser determinística ou pseudo-aleatória. Por exemplo, a primeira matriz de direcionamento para uso para o bloco de símbolo de dados atual pode ser a matriz de direcionamento depois da última utilizada para um bloco de símbolo de dados anterior.

Como notado acima, uma amplitude de transmissão pode cobrir um ou múltiplos períodos de símbolo e/ou uma ou múltiplas sub-bandas. Para um desempenho aperfeiçoado, é desejável se selecionar a menor amplitude de transmissão possível de forma que (1) mais matrizes de direcionamento possam ser utilizadas para cada bloco de símbolo de dados e (2) cada entidade de recepção possa obter quantas "aparências" do canal MIMO que forem possíveis para cada bloco de símbolo de dados. A amplitude de transmissão também deve ser mais curta do que o tempo de coerência do canal MIMO, que é a duração de tempo na qual o canal MIMO pode ser considerado quase estático. De forma similar, a amplitude de transmissão deve ser menor do que a largura de banda de coerência do canal MIMO para um sistema de banda larga (por exemplo, um sistema OFDM). E. Aplicações para Espalhamento Espacial

O espalhamento espacial pode ser utilizado para tornar aleatórios e branquear interferência e ruído espacialmente coloridos para as transmissões CSI total ou CSI parcial, como descrito acima. Isso pode aperfeiçoar o desempenho para determinadas condições de canal.

O espalhamento espacial também pode ser utilizado para reduzir a probabilidade de interrupção sob determinadas situações operacionais. Como um exemplo, um bloco de símbolos de dados para um bloco de código pode ser dividido em NT sub-blocos de símbolo de dados. Cada sub- bloco de símbolo de dados pode ser codificado e modulado com base na SNR esperada para o sub-bloco. Cada sub-bloco de símbolo de dados pode ser transmitido como um elemento do vetor de símbolo de dados s, e os NT sub-blocos de símbolo de dados podem ser transmitidos em paralelo. Uma interrupção pode então ocorrer se qualquer um dentre os NT sub-blocos de símbolo de dados não puder ser decodificado sem erros pela entidade de recepção.

Se a transmissão CSI parcial sem espalhamento espacial for utilizada para os NT sub-blocos de símbolo de dados, então cada sub-bloco é transmitido a partir de uma antena de transmissão respectiva. Cada sub-bloco de símbolo de dados observará então a SNR alcançada para o canal espacial correspondente a sua antena de transmissão. A entidade de recepção pode estimar a SNR de cada canal espacial, selecionar uma taxa adequada para cada canal espacial com base em sua SNR, e fornecer as taxas para todos os NT canais espaciais para a entidade de transmissão. A entidade de transmissão pode então codificar e modular os NT sub-blocos de símbolo de dados com base em suas taxas selecionadas.

O canal MIMO pode mudar entre o tempo n quando as taxas são selecionadas para o tempo n + T quando as taxas são utilizadas na verdade. Esse pode ser o caso, por exemplo, se a entidade de recepção tiver movido para um novo local, se o canal MIMO mudar mais rápido do que a taxa de realimentação, e assim por diante. A nova matriz de resposta de canal H 1 no momento n + T pode ter a mesma capacidade que a matriz de resposta de canal anterior H0 no momento n, que pode ser expresso como:

onde Yi (n) é a SNR do canal espacial i no momento n e log2 (1 + Yi (n)) é a capacidade do canal espacial i no momento n . Mesmo se as capacidades de Ho e Hi forem iguais, as capacidades dos canais espaciais individuais podem ter mudado entre o momento n e o momento (n + T), de forma que Yi (n) possa ser diferente de Yi (n + T) •

Sem o espalhamento espacial, a probabilidade de interrupção aumenta se Yi (n)< Yi (n +T) para qualquer canal espacial i • Isso porque um sub-bloco de símbolo de dados enviado em um canal espacial com uma SNR mais baixa tem menos chance de ser decodificado sem erros, e qualquer sub- bloco de símbolo de dados decodificado com erro corrompe todo o bloco de símbolo de dados sob a consideração acima.

Se a transmissão CSI parcial com o espalhamento parcial for utilizada para NT sub-blocos de símbolo de dados, então cada sub-bloco é espacialmente espalhado e transmitido a partir de todas as NT antenas de transmissão. Cada sub-bloco de símbolo de dados seria então transmitido em um canal de transmissão formado por uma combinação de NT canais espaciais do canal MIMO e observaria uma SNR efetiva que é uma combinação das SNRs para esses canais espaciais. O canal de transmissão para cada sub-bloco de símbolo de dados é determinado pelas matrizes de direcionamento utilizadas para o espalhamento espacial. Se um número suficiente de matrizes de direcionamento for utilizado para espalhar espacialmente os NT sub-blocos de símbolo de dados, então a SNR efetiva observada por cada sub-bloco de símbolo de dados será aproximadamente igual à SNR média para todos os canais espaciais quando um código de correção de erro poderoso for empregado. Com o espalhamento espacial, a probabilidade de interrupção pode então depender da SNR média dos canais espaciais ao invés de SNRs dos canais espaciais individuais. Dessa forma, se a SNR média no momento n + T for aproximadamente igual à SNR média no momento n, então a probabilidade de interrupção pode ser quase igual apesar de as SNRs dos canais espaciais individuais poderem ter mudado entre os momentos n e n + T .

O espalhamento espacial pode, dessa forma, aperfeiçoar o desempenho para o caso no qual a CSI parcial imprecisa está disponível na entidade de transmissão e/ou entidade de recepção. A CSI parcial imprecisa pode resultar da mobilidade, da taxa de realimentação inadequada e assim por diante. 2. Sistema MIMO de Multiportadoras

O espalhamento espacial também pode ser utilizado para um sistema MIMO de multiportadoras. Múltiplas portadoras podem ser fornecidas pela multiplexação por divisão de freqüência ortogonal (OFDM) ou algumas outras construções. OFDM divide efetivamente a largura de banda de sistema geral em múltiplas sub-bandas de freqüência ortogonal (NF), que também são referidas como tons, subportadoras, compartimentos, e canais de freqüência. Com a OFDM, cada sub-banda é associada com uma subportadora respectiva que pode ser modulada com dados. Para um sistema com base em OFDM, o espalhamento espacial pode ser realizado em cada uma das sub-bandas utilizadas para a transmissão de dados.

Para um sistema MIMO que utiliza OFDM (isso é, um sistema OFDM-MIMO), um vetor de símbolo de dados s (k, n) pode ser formado para cada sub-banda k em cada período de símbolo OFDM n. O vetor s (k, n) contém até Ns símbolos de dados a serem enviados através dos NS automodos ou canais espaciais da sub-banda k no período de símbolo OFDM n. Até NF vetores, s (k, n) para k =1 ... NF, podem ser transmitidos simultaneamente nas NF sub-bandas em um período de símbolo OFDM. Para o sistema OFDM-MIMO, uma amplitude de transmissão pode cobrir tanto as dimensões de tempo quanto de freqüência. O índice m para a amplitude de transmissão pode ser dessa forma substituído com k,n para a sub-banda k e período de símbolo OFDM n . Uma amplitude de transmissão pode cobrir uma sub-banda em um período de símbolo OFDM ou múltiplos períodos de símbolo OFDM e/ou múltiplas subbandas.

Para o esquema de transmissão CSI total, a matriz de resposta de canal H( k) para cada sub-banda k pode ser decomposta para obter os Ns automodos dessa sub-banda. Os autovalores em cada matriz diagonal A(k), com k=1...NF, pode ser ordenados de forma que a primeira coluna contenha o autovalor mais alto, a segunda coluna contenha o próximo autovalor mais alto, e assim por diante, ou 21(k)> 22(k)N (k), onde 2 (k) é o autovalor na coluna Lésimo de A( k) após a ordenação. Quando os autovalores para cada matriz H(k ) são ordenados, os autovetores (ou colunas) da matriz associada E( k) para essa sub-banda também são ordenados de forma correspondente. Um automodo de "banda larga" pode ser definido como o conjunto de automodos de mesma ordem de todas as NF sub-bandas depois da ordenação (por exemplo, o automodo de banda larga L ésimo inclui o automodo L ésimo de todas as sub-bandas). Cada automodo de banda larga está associado com um conjunto respectivo de NF autovetores para as NF sub-bandas. O automodo de banda larga principal é o que está associado com o autovalor mais alto em cada matriz A( k) após a ordenação. Os dados podem ser transmitidos nos Ns automodos de banda larga.

Para o esquema de transmissão CSI parcial, a entidade de transmissão pode realizar o espalhamento espacial e o processamento espacial para cada sub-banda, e a entidade de recepção pode realizar o processamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial para cada sub-banda.

Cada bloco de símbolo de dados pode ser transmitido de várias formas no sistema OFDM-MIMO. Por exemplo, cada bloco de símbolo de dados pode ser transmitido como um registro do vetor s (k, n) para cada uma das NF sub-bandas. Nesse caso, cada bloco de símbolo de dados é enviado em todas as NF sub-bandas e alcança a diversidade de freqüência em combinação com a diversidade espacial fornecida pelo espalhamento espacial. Cada bloco de símbolo de dados também pode intercalar um ou múltiplos períodos de símbolo OFDM. Cada bloco de símbolo de dados pode, dessa forma, abranger dimensões de freqüência e/ou tempo (pelo projeto do sistema) mais as dimensões espaciais (com espalhamento espacial).

As matrizes de direcionamento também podem ser selecionadas de várias formas para o sistema OFDM-MIMO. As matrizes de direcionamento para as sub-bandas podem ser selecionadas de forma determinística, pseudo-aleatória ou permutada, como descrito acima. Por exemplo, as matrizes de direcionamento L no conjunto podem ser cicladas através de e selecionadas em ordem seqüencial para as sub-bandas 1 a NF no período de símbolo OFDM n , então as sub-bandas 1 a NF no período de símbolo OFDM n + 1 , e assim por diante. O número de matrizes de direcionamento no conjunto podem ser inferiores a, iguais a, ou superiores ao número de sub-bandas. Os três casos descritos acima para L = NM, L < NM, e L > NM também podem ser aplicados para as sub-bandas, com NM sendo substituídos por NF. 3. Sistema MIMO A figura 5 ilustra um diagrama de bloco da entidade de transmissão 110 e a entidade de recepção 150. Na entidade de transmissão 110, um processador de dados TX 520 recebe e processa (por exemplo, codifica, intercala e modula) dados e fornece símbolos de dados. Um processador espacial TX 530 recebe os símbolos de dados, realiza o espalhamento espacial e o processamento espacial para a transmissão CSI total ou CSI parcial, multiplexa em símbolos piloto, e fornece NT fluxos de símbolo de transmissão para NT unidades transmissoras (TMTR) 532a a 532t. Cada unidade transmissora 532 realiza a modulação OFDM (se aplicável) e condiciona adicionalmente (por exemplo, converte em analógico, filtra, amplifica e converte ascendentemente em freqüência) um fluxo de símbolo de transmissão respectivo para gerar um sinal modulado. NT unidades transmissoras 532a a 532t fornecem NT sinais modulados para transmissão a partir de NT antenas 534a a 534t, respectivamente.

Na entidade de recepção 150, NR antenas 552a a 552r recebem os NT sinais transmitidos, e cada antena 552 fornece um sinal recebido para uma unidade receptora respectiva (RCVR) 554. Cada unidade receptora 554 realiza o processamento complementar ao realizado pela unidade transmissora 532 (incluindo a demodulação OFDM, se aplicável) e fornece (1) símbolos de dados recebidos para um processador espacial RX 560 e (2) símbolos piloto recebidos para um estimador de canal 584 dentro de um controlador 580. O processador espacial RX 560 realiza o processamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial em NR fluxos de símbolo recebidos das NR unidades do receptor 554 com matrizes de filtro espacial e matrizes de direcionamento, respectivamente, do controlador 580 e fornece Ns fluxos de símbolo recuperados. Um processador de dados RX 570 então processa (por exemplo, demapeia, deintercala e decodifica) os símbolos recuperados e fornece dados decodificados.

O estimador de canal 584 pode derivar H(m), que é uma estimativa da matriz de resposta de canal H( m), com base nos símbolos piloto transmitidos sem espalhamento espacial. Alternativamente, o estimador de canal 584 pode derivar diretamente Hlef (m), que é uma estimativa da matriz de resposta de canal efetiva HHeff (m), com base nos símbolos piloto transmitidos com espalhamento espacial. Em qualquer caso, H(m) ou Heff (m) pode ser utilizado para derivar a matriz de filtro espacial. O estimador de canal 584 estima adicionalmente a SNR de cada canal de transmissão com base nos símbolos piloto recebido e/ou símbolos de dados recebidos. O canal MIMO inclui Ns canais de transmissão para cada sub-banda, mas esses canais de transmissão podem ser diferentes dependendo de (1) se a transmissão CSI total ou CSI parcial for utilizada, (2) se o espalhamento for realizado ou não, e (3) a técnica de processamento espacial específica utilizada pela entidade de recepção. O controlador 580 seleciona uma taxa adequada para cada canal de transmissão com base em sua SNR. Cada taxa selecionada é associada com um esquema de codificação particular e um esquema de modulação particular, que coletivamente determinam uma taxa de dados. A mesma taxa ou taxas diferentes podem ser selecionadas para os Ns canais de transmissão.

As taxas para todos os canais de transmissão, outras informações, e dados de tráfego são processadas (por exemplo, codificadas e moduladas) por um processador de dados TX 590, espacialmente processadas (se necessário) por um processador espacial TX 592, condicionadas por unidades transmissoras 554a a 554r, e enviadas através de antenas 552a a 552r. Na entidade de transmissão 110, os NR sinais enviados pela entidade de recepção 150 são recebidos pelas antenas 534a a 534t, condicionados pelas unidades de recepção 532a a 532t, espacialmente processados por um processador espacial RX 544, e adicionalmente processados (por exemplo, demodulados e decodificados) por um processador de dados RX 546 para recuperar as taxas selecionadas. O controlador 540 pode então direcionar o processador de dados TX 520 para processar os dados para cada canal de transmissão com base na taxa selecionada para esse canal de transmissão.

Os controladores 540 e 580 também controlam a operação de várias unidades de processamento na entidade de transmissão 110 e na entidade de recepção 150, respectivamente. Unidades de memória 542 e 582 armazenam dados e/ou código de programa utilizados pelos controladores 540 e 580, respectivamente. A figura 6 mostra um diagrama de bloco de uma modalidade do processador de dados TX 520 e processador espacial TX 530 na entidade de transmissão 110. Para essa modalidade, o processador de dados TX 520 inclui ND processadores de fluxo de dados TX 620a a 620nd para ND fluxos de dados {dL}, com L = 1...ND, onde em geral ND > 1.

Dentro de cada processador de fluxo de dados TX 620, um codificador 622 recebe e codifica seu fluxo de dados {dL} com base em um esquema de codificação e fornece bits de código. Cada pacote de dados no fluxo de dados é codificado separadamente para se obter um bloco de código correspondente ou pacote de dados codificado. A codificação aumenta a confiabilidade da transmissão de dados. O esquema de codificação pode incluir geração de verificação de redundância cíclica (CRC), codificação convolucional, codificação turbo, codificação de verificação de paridade de baixa densidade (LDPC), codificação em bloco, outras codificações, ou uma combinação das mesmas. Com o espalhamento espacial, a SNR pode variar através de um bloco de código mesmo se o canal MIMO for estático através do bloco de código. Um esquema de codificação suficientemente poderoso pode ser utilizado para combater a variação de SNR através do bloco de código, de forma que o desempenho codificado seja proporcional à SNR média através do bloco de código. Alguns esquemas de codificação exemplares que podem fornecer bom desempenho para espalhamento espacial incluem código Turbo (por exemplo, o definido por IS-856), código LDPC, e código convolucional.

Um intercalador de canal 624 intercala (isso é, reordena) os bits de código com base em um esquema de intercalação para alcançar diversidade de freqüência, tempo e/ou espaço. A intercalação pode ser realizada através de um bloco de código, um bloco de código parcial, múltiplos blocos de código, e assim por diante. Uma unidade de mapeamento de símbolo 626 mapeia os bits intercalados com base em um esquema de modulação e fornece um fluxo de símbolos de dados {sL}. A unidade 626 agrupa cada conjunto de B bits intercalados para formar um valor de B bits, onde B > 1, e mapeia adicionalmente cada valor de B bit em um símbolo de modulação específico com base no esquema de modulação (por exemplo, QPSK, M-PSK, ou M-QAM, onde M = 2B). A unidade 626 fornece um bloco de símbolos de dados para cada bloco de código.

Na figura 6, ND processadores de fluxo de dados TX 620 processam ND fluxos de dados. Um processador de fluxo de dados TX 620 também pode processar as ND fluxos de dados, por exemplo, de forma de multiplexação por divisão de tempo (TDM).

Os dados podem ser transmitidos de várias formas no sistema MIMO. Por exemplo, se ND=1, então um fluxo de dados é processado, demultiplexado, e transmitido em todos os Ns canais de transmissão do canal MIMO. Se ND=NS, então um fluxo de dados pode ser processado e transmitido em cada canal de transmissão. Em qualquer caso, os dados a serem enviados em cada canal de transmissão podem ser codificados e modulados com base na taxa selecionada para esse canal de transmissão. Um multiplexador/demultiplexador (Mux/Demux) 628 recebe e multiplexa/demultiplexa os símbolos de dados para os ND fluxos de dados em Ns fluxos de símbolo de dados, um fluxo de símbolo de dados para cada canal de transmissão. Se ND=1, então Mux/Demux 628 demultiplexa os símbolos de dados para um fluxo de dados em NS fluxos de símbolo de dados. Se ND = NS, então Mux/Demux 628 pode simplesmente fornecer símbolos de dados para cada fluxo de dados como um fluxo de símbolo de dados respectivo.

O processador espacial TX 530 recebe e processa espacialmente os NS fluxos de símbolo de dados. Dentro do processador espacial TX 530, um espalhador espacial 632 recebe os NS fluxos de símbolo de dados, realiza o espalhamento espacial para cada amplitude de transmissão m com a matriz de direcionamento v(m) selecionada para essa amplitude de transmissão e fornece NS fluxos de símbolo espalhados. As matrizes de direcionamento podem ser recuperadas a partir de um armazenamento de matriz de direcionamento (SM) 642 dentro da unidade de memória 542 ou geradas pelo controlador 540 à medida que forem necessárias. Um processador espacial 634 então processa espacialmente os NS fluxos de símbolo espalhados com a matriz de identidade I para a transmissão CSI parcial ou com as matrizes E(m) dos autovetores para transmissão CSI total. Um multiplexador 636 multiplexa os símbolos de transmissão do processador espacial 634 com símbolos piloto (por exemplo, de forma multiplexada por divisão de tempo) e fornece NT fluxos de símbolo de transmissão para NT antenas de transmissão. A figura 7 mostra um diagrama de bloco de um processador espacial RX 560a e um processador de dados RX 570a, que são uma modalidade do processador espacial RX 560 e processador de dados RX 570, respectivamente, na entidade de recepção 150. NR unidades receptoras 554a a 554r fornecem símbolos piloto recebidos rip com i =1...NR, para o estimador de canal 584. O estimador de canal 584 estima a matriz de resposta de canal H( m) com base nos símbolos piloto recebidos e estima adicionalmente e a SNR de cada canal de transmissão. O controlador 580 deriva uma matriz de filtro espacial M(m) e possivelmente uma matriz diagonal D( m) para cada amplitude de transmissão m com base na matriz de resposta de canal H( m) e possivelmente na matriz de direcionamento V(m). A entidade de recepção 150 é sincronizada com a entidade de transmissão 110 de forma que ambas as entidades utilizam a mesma matriz de direcionamento V(m) para cada amplitude de transmissão m. A matriz M(m) pode ser derivada como ilustrado na equação (10) para a transmissão CSI total e como ilustrado nas equações (17) e (23) para a transmissão CSI parcial com as técnicas CCMI e MMSE, respectivamente. A matriz M(m) pode ou não incluir a matriz de direcionamento V(m) dependendo de se o processamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial são realizados em conjunto ou separadamente. A figura 7 mostra o espalhamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial sendo realizados separadamente. O processador espacial RX 560 obtém símbolos de dados recebidos { rip } com i =1...NR, das unidades receptoras 554a a 554r e as matrizes M( m) e V( m) do controlador 580. Dentro do processador espacial RX 560, um processador espacial 762 realiza o processamento espacial do receptor nos símbolos de dados recebidos para cada amplitude de transmissão com as matrizes M(m). Um desespalhador espacial 764 então realiza o desespalhamento espacial com a matriz V( m) e fornece símbolos recuperados para o processador de dados RX 570. O processamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial também podem ser realizados em conjunto utilizando-se a estimativa de canal MIMO efetivo, como descrito acima.

Para a modalidade ilustrada na figura 7, um processador de dados RX 570a inclui um multiplexador/demultiplexador (Mux/Demux) 768 e ND processadores de fluxo de dados RX 770a a 770nd para os ND fluxos de dados. O Mux/Demux 768 recebe e multiplexa/demultiplexa os NS fluxos de símbolo recuperados para os NS canais de transmissão nos ND fluxos de símbolo recuperados para as ND fluxos de dados. Dentro de cada processador de fluxo de dados RX 770, uma unidade de demapeamento de símbolo 772 demodula os símbolos recuperados para seu fluxo de dados de acordo com o esquema de modulação utilizado para esse fluxo e fornece dados demodulados. Um deintercalador de canal 774 deintercala os dados demodulados de forma complementar à intercalação realizada nesse fluxo pela entidade de transmissão 110. Um decodificador 776 decodifica os dados deintercalados de forma complementar à codificação realizada pela entidade de transmissão 110 nesse fluxo. Por exemplo, um decodificador Turbo ou um decodificador Viterbi pode ser utilizado como o decodificador 776 se a codificação Turbo ou convolucional, respectivamente, for realizada pela entidade de transmissão 110. O decodificador 776 fornece um fluxo de dados decodificado, que inclui um pacote de dados decodificados para cada bloco de símbolo de dados.

A figura 8 mostra um diagrama de bloco de um processador espacial RX 560b e um processador de dados RX 570b, que implementam a técnica SIC para a entidade de recepção 150. Por motivos de simplicidade, ND = NS e o processador espacial RX 560b e o processador de dados RX 570b implementam os estágios de processamento do receptor em cascata para os fluxos de símbolo de dados NS. Cada um dos estágios 1 a Ns-1 inclui um processador espacial 860, um cancelador de interferência 862, um processador de fluxo de dados RX 870, e um processador de fluxo de dados TX 880. O último estágio inclui apenas um processador espacial 860ns e um processador de fluxo de dados RX 870ns. Cada processador de fluxo de dados RX 870 inclui uma unidade de demapeamento de símbolo, um deintercalador de canal, e um decodificador, como mostrado na figura 7. Cada processador de fluxo de dados TX 880 inclui um codificador, um intercalador de canal, e uma unidade de mapeamento de símbolo, como mostrado na figura 6.

Para o estágio 1, o processador espacial 860a realiza o processamento espacial de receptor nos fluxos de símbolo recebidos NR e fornece um fluxo de símbolo recuperado {?1}. O processador de fluxo de dados RX 87 0a demodula, deintercala, e decodifica o fluxo de símbolo recuperado {^} e fornece um fluxo de dados decodificado codifica, intercala e modula o fluxo de dados decodificado 110 para esse fluxo e fornece um fluxo de símbolo remodulado {s(1}. O cancelador de interferência 862a espalha espacialmente o fluxo de símbolo remodulado {s(1} com a matriz de direcionamento V(m) e multiplica adicionalmente os resultados com a matriz de resposta de canal H(m) para obter NR componentes de interferência decorrentes do fluxo de símbolo de dados {s1}. As NR componentes de interferência são subtraídas dos NR fluxos de símbolo recebidos para obter NR fluxos de símbolo modificados, que são fornecidos no estágio 2.

Cada um dos estágios 2 a Ns-1 realiza o mesmo processamento que o estágio 1, apesar de nos NR fluxos de símbolo modificados do estágio anterior ao invés de nos NR fluxos de símbolo recebidos. O último estágio realiza o processamento espacial e decodificação nos NR fluxos de símbolo modificados do estágio Ns-1 e não realiza a estimativa e o cancelamento de interferência.

Os processadores espaciais 860a a 860ns podem implementar, cada um, CCMI, MMSE ou alguma outra técnica. Cada processador espacial 860 multiplica um vetor de símbolo de entrada (recebido ou modificado) r ic (m) com uma matriz de filtro espacial M iic (m) e a matriz de direcionamento V(m) para obter um vetor de símbolo recuperado s iic (m) e fornecer o fluxo de símbolo recuperado para esse estágio. A matriz M ic (m) é derivada com base em uma matriz de resposta de canal reduzida H (m)para o estágio. A matriz HH (m) é igual a HH(m) com as colunas para todos os fluxos de símbolo de dados já recuperados em estágios anteriores removidos. 4. Seleção de Taxa e Controle

Para ambas as transmissões CSI total e CSI parcial, a entidade de recepção pode estimar a SNR de cada canal de transmissão. A computação da SNR depende de (1) se a transmissão CSI total ou CSI parcial é utilizada, (2) se o espalhamento espacial é realizado, e (3) a técnica de processamento espacial de receptor particular (por exemplo, CCMI, MMSES ou SIC) utilizada pela entidade de recepção no caso da transmissão CSI parcial. Para um sistema OFDM-MIMO, a SNR de cada sub-banda de cada canal de transmissão pode ser estimada e medida para obter a SNR do canal de transmissão. Em qualquer caso, uma SNR operacional, y CL), para cada canal de transmissão pode ser computada com base na SNR do canal de transmissão, Ypd (L), e um desvio de SNR, Yos (L) , como se segue: Yop (L)= Ypd (L)+ Yos(L) , Eq. (28) onde as unidades estão em decibéis (dB). O deslocamento SNR pode ser utilizado para compensar um erro de estimativa, variação no canal, e outros fatores. Uma taxa adequada é selecionada para cada canal de transmissão com base na SNR operacional do canal de transmissão.

O sistema MIMO pode suportar um conjunto específico de taxas. Uma das taxas suportadas pode ser uma taxa nula, que é uma taxa de dados igual a zero. Cada uma das taxas restantes é associada a uma taxa de dados particular diferente de zero, um esquema de codificação particular ou taxa de código, um esquema de modulação particular e uma SNR mínima particular necessária para alcançar um nível desejado de desempenho, por exemplo, uma taxa de erro de pacote de 1% (PER) para um canal AWGN de não desvanecimento. Para cada taxa diferente de zero suportada, a SNR necessária pode ser obtida com base no projeto de sistema específico (tal como a taxa de código particular, o esquema de intercalação, e o esquema de modulação utilizados pelo sistema para essa taxa) e para um canal AWGN. A SNR necessária pode ser obtida por simulação em computador, medições empíricas, e assim por diante, como é sabido na técnica. O conjunto de taxas suportadas e suas SNRs necessárias podem ser armazenados em uma tabela de consultas. A SNR operacional, y CL), de cada canal de transmissão pode ser fornecida para a tabela de consultas, que então retorna a taxa q(L) para esse canal de transmissão. Essa taxa é a taxa mais alta suportada com uma SNR necessária, Yreq (L) , que é inferior a ou igual à SNR operacional, ou Yreq(L)-Yop (L) • A entidade de recepção pode, dessa forma, selecionar a taxa mais alta possível para cada canal de transmissão com base em sua SNR operacional. 5. Geração de Matriz de Direcionamento

As matrizes de direcionamento utilizadas para o espalhamento espacial podem ser geradas de várias formas, e alguns esquemas exemplares são descritos abaixo. Um conjunto de L matrizes de direcionamento pode ser pré- computado e armazenado nas entidades de transmissão e recepção e depois disso recuperado para uso à medida que for necessário. Alternativamente, as matrizes de direcionamento podem ser computadas em tempo real à medida que for necessário. As matrizes de direcionamento devem ser matrizes unitárias e satisfazerem a seguinte condição: VH (i)• V(i) = I, para i = 1... L Eq (29)

A equação (28) indica que cada coluna de V (i) deve ter potência unitária e o produto interno Hermitiano de quaisquer duas colunas de V (i) deve ser igual a zero. Essa condição garante que os NS símbolos de dados enviados simultaneamente utilizando-se a matriz de direcionamento V (i) tenham a mesma potência e sejam ortogonais um ao outro antes da transmissão.

Algumas dessas matrizes de direcionamento também podem ser não correlacionadas de forma que a correlação entre quaisquer duas matrizes de direcionamento não correlacionadas seja igual a zero ou um valor baixo. Essa condição pode ser expressa como:

onde C (ij) é a matriz de correlação para V (i) e V (j) e 0 é uma matriz de todos zeros. A condição na equação (30) pode aperfeiçoar o desempenho de algumas aplicações mas não é necessária para a maior parte das aplicações.

O conjunto de matrizes de direcionamento L {V} pode ser gerado utilizando-se vários esquemas. Em um primeiro esquema, as L matrizes de direcionamento são geradas com base nas matrizes de variáveis aleatórias. Uma matriz Ns x NT G com elementos que são variáveis aleatórias de Gaussiano complexas, distribuídas de forma idêntica e independentes, cada um possuindo uma variação unitária e média igual a zero, é inicialmente gerada. Uma matriz de correlação NT x NT de G é computada e decomposta utilizando-se a decomposição de autovalor como se segue:

A matriz EG é utilizada como uma matriz de direcionamento V( i) e adicionada ao conjunto. O processo é repetido até que todas as L matrizes de direcionamento sejam geradas.

Em um segundo esquema, as L matrizes de direcionamento são geradas com base em um conjunto de (log2L)+1 matrizes unitárias distribuídas de forma isotrópica independentes (IID), como se segue:

onde VO é uma NT x NS matriz unitária distribuída de forma isotrópica independente; i = L1L ...L Q , onde Q=log2L e L j é o bit j ésimo de índice i; e Q jj , com j = 1...Q, é uma NT x NT matriz unitária IID.

O segundo esquema é descrito por T.L. Marzetta et al. em "Structured Unitary Space-Time Autocoding Constellations", IEEE Transaction on Information Theory, Vol. 48, No. 4, abril de 2002.

Em um terceiro esquema, as L matrizes de direcionamento são geradas pela rotação sucessiva de uma matriz de direcionamento unitária inicial V(1) em um espaço complexo dimensional NT, como se segue: V(i + 1) = θi • V(1), para i = 1... L , Eq(33) onde θ i é uma NT x NT matriz unitária diagonal com elementos que são raízes Lésimo da unidade. O terceiro esquema é descrito por B.M. Hochwald et al. em "Systematic Design of Unitary Space-Time Constellations", IEEE Transaction on Information Theory, Vol. 46, No. 6, setembro de 2000.

Em um quarto esquema, o conjunto de L matrizes de direcionamento é gerado com uma matriz base B e escalares diferentes.

A matriz base pode ser uma matriz Walsh, uma matriz Fourier, ou alguma outra matriz. Uma matriz Walsh 2 x 2 pode ser expressa como

maior W 2 Nx 2 N pode ser formada a partir de uma matriz Walsh menor WNxN, como se segue:

As matrizes Walsh têm dimensões que são potências de dois.

Uma NT x NT matriz Fourier D tem o elemento w n na fileira n ésimo da coluna m ésimo, que pode ser expresso como:

onde n é um índice de fileira e m é um índice de coluna. As matrizes Fourier de qualquer dimensão quadrada (por exemplo, 2, 3, 4, 5, e assim por diante) podem ser formadas.

Uma NT x NT matriz Walsh W, matriz Fourier D, ou alguma outra matriz pode ser utilizada como a matriz B para formar outras matrizes de direcionamento. Cada uma das fileiras 2 a NT da matriz base pode ser multiplicada independentemente com um dos possíveis M diferentes escalares possíveis, onde M > 1. M nt-1 matrizes de direcionamento diferentes podem ser obtidas a partir de M nt-1 permutas diferentes dos M escalares para as NT-1 fileiras. Por exemplo, cada uma das fileiras 2 a NT pode ser multiplicada independentemente com um escalar de +1, - 1, + j . ou - j, onde j = 4~1 .Para NT=4 e M=4, 64 diferentes matrizes de direcionamento podem ser geradas a partir da matriz base B com quatro escalares diferentes. Matrizes de direcionamento adicionais podem ser geradas com outros escalares, por exemplo, e +/-j3π/4, e +/-jπ/4, e +/-jπ/8, e assim por diante. Em geral, cada fileira da matriz base pode ser multiplicada por qualquer escalar possuindo a forma ejθ , onde θ pode ser qualquer valor de fase. NT x NT matrizes de direcionamento podem ser geradas como V(i) = gNt B(i), onde gN = i^JNT e B( i) é a matriz iésimo gerada com a matriz base B. O escalonamento por gNT garante que cada coluna de V(i) tenha potência unitária.

Outros esquemas também podem ser utilizados para gerar o conjunto de matrizes de direcionamento L, e está dentro do escopo da invenção. Em geral, as matrizes de direcionamento podem ser geradas de forma pseudo-aleatória (por exemplo, tal como o primeiro esquema) ou de forma determinística (por exemplo, tal como os segundo, terceiro e quarto esquemas).

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

Para uma implementação de software, as técnicas de espalhamento espacial podem ser implementadas com módulos (por exemplo, procedimentos, funções e assim por diante) que realizem as funções descritas aqui. Os códigos de software podem ser armazenados nas unidades de memória (por exemplo, unidades de memória 542 e 582 na figura 5) e executados por um processador (por exemplo, controladores 540 e 580 na figura 5). A unidade de memória pode ser implementada dentro do processador ou fora do processador, caso no qual pode ser acoplado de forma comunicativa com o processador através de vários meios como é sabido na técnica.

Os cabeçalhos são incluídos aqui para referência e para auxiliar na localização de determinadas seções. Esses cabeçalhos não devem limitar o escopo dos conceitos descritos abaixo, e esses conceitos podem ter aplicabilidade em outras seções por toda a especificação.

A descrição anterior das modalidades descritas é fornecida para permitir que qualquer pessoa versada na técnica crie ou faça uso da presente invenção. Várias modificações a essas modalidades serão prontamente aparentes aos versados na técnica, e os princípios gerais definidos aqui 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 mostradas aqui mas deve ser acordado o escopo mais amplo consistente com os princípios e novas características descritos aqui.

Claims

1. Método de transmissão de dados a partir de uma entidade de transmissão para uma entidade de recepção em um sistema de comunicação múltiplas entradas e múltiplas saídas, MIMO, caracterizado por compreender: processar (312) dados para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados de transmissão em uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO entre a entidade de transmissão e a entidade de recepção; realizar (316) espalhamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos de dados com uma pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos espalhados, onde o espalhamento espacial compreende transmissão do símbolo de dados em múltiplos automodos ou canais espaciais do canal MIMO simultaneamente com o vetor de direcionamento; e realizar (318) processamento espacial na pluralidade de fluxos símbolos espalhados para transmissão de informação de estado de canal, CSI, completo em múltiplos automodos no canal MIMO ou transmissão CSI parcial em canais espaciais do canal MIMO para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de transmissão para a transmissão de uma pluralidade de antenas de transmissão na entidade de transmissão.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela realização do processamento espacial compreender multiplicar a pluralidade de fluxos de símbolos espalhados com matrizes de autovetores para transmitir a pluralidade de fluxos de símbolos espalhados em uma pluralidade de automodos para o canal MIMO.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela realização do processamento espacial compreender fornecer cada uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos espalhados como uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos de transmissão.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos dados de processamento compreenderem codificar e modular dados para cada uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos de dados com base em uma taxa selecionada para o fluxo de símbolos de dados.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender adicionalmente: obter a taxa para cada fluxo de símbolos de dados, a taxa sendo selecionada com base em uma relação sinal/ruído mais interferência, SNR, de um canal de transmissão para o fluxo de símbolo de dados.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos dados de processamento compreenderem: codificar e modular cada um dentre uma pluralidade de pacotes de dados para obter um bloco de símbolos de dados; e multiplexar uma pluralidade de blocos de símbolos de dados gerada para a pluralidade de pacotes de dados na pluralidade de fluxos de símbolos de dados.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela codificação e modulação compreenderem codificar cada pacote de dados com base em um código Turbo, um código convolucional, ou um código de verificação de paridade de baixa densidade, LDPC, para obter um bloco de dados codificados, e mapear símbolo de cada bloco de dados codificados com base em um esquema de modulação para obter um bloco de símbolos de dados.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela multiplexação da pluralidade de blocos de símbolos de dados compreender multiplexar cada bloco de símbolos de dados em uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos de dados.

9. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela multiplexação da pluralidade de blocos de símbolos de dados compreender multiplexar cada bloco de símbolos de dados em todas dentre a pluralidade de fluxos de símbolos de dados.

10. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela realização do espalhamento espacial compreender realizar processamento espacial em cada bloco de símbolos de dados na pluralidade de fluxos de símbolos de dados com pelo menos duas matrizes de direcionamento.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela realização do espalhamento espacial compreender realizar processamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos de dados utilizando um conjunto de L matrizes de direcionamento, onde L é um número inteiro maior que um.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender adicionalmente gerar as L matrizes de direcionamento como matrizes unitárias possuindo colunas ortogonais.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender adicionalmente selecionar uma matriz de direcionamento dentre as L matrizes de direcionamento para cada intervalo de tempo, e onde o espalhamento espacial é realizado para cada intervalo de tempo com a matriz de direcionamento selecionada para o intervalo de tempo.

14. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender adicionalmente: selecionar uma matriz de direcionamento dentre as L matrizes de direcionamento para cada grupo de pelo menos uma sub-banda de freqüência, e onde o espalhamento espacial é realizado para cada grupo de pelo menos uma sub-banda de freqüência com a matriz de direcionamento selecionada para o grupo.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente: processar cada uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos de transmissão para a multiplexação por divisão de freqüência ortogonal, OFDM.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela realização do espalhamento espacial compreender realizar processamento espacial com pelo menos duas matrizes de direcionamento diferentes para uma pluralidade de sub-bandas em cada período de símbolo com a transmissão de dados.

17. Equipamento em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas, MIMO, sem fio, caracterizado por compreender: meios para processar (312) dados para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados para transmissão em uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO entre uma entidade de transmissão e uma entidade de recepção no sistema MIMO; meios para realizar (316) o espalhamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos de dados com uma pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos espalhados, onde o espalhamento espacial compreende transmissão do símbolo de dados em múltiplos automodos ou canais espaciais do canal MIMO simultaneamente com o vetor de direcionamento; meios para realizar (318) processamento espacial na pluralidade de fluxos símbolos espalhados para transmissão de informação de estado de canal, CSI, completo em múltiplos automodos no canal MIMO ou transmissão CSI parcial em canais espaciais do canal MIMO para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos de transmissão para a transmissão de uma pluralidade de antenas de transmissão na entidade de transmissão.

18. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelos meios para realização do processamento espacial compreenderem: meios para multiplicar uma pluralidade de fluxos de símbolos espalhados com matrizes de autovetores para transmitir a pluralidade de fluxos de símbolos espalhados em uma pluralidade de automodos do canal MIMO.

19. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelos meios para realizar o processamento espacial compreenderem: meios para fornecer cada uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos espalhados como uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos de transmissão.

20. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelos meios para processamento de dados compreenderem: meios para codificar e modular dados para cada uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos de dados de acordo com uma taxa selecionada com base em uma relação sinal/ruído mais interferência, SNR, de um canal de transmissão para o fluxo de símbolos de dados.

21. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelos meios para processamento de dados compreenderem: meios para codificar e modular cada um dentre uma pluralidade de pacotes de dados para obter um bloco de símbolos de dados; e meios para multiplexar uma pluralidade de blocos de símbolos de dados gerados para a pluralidade de pacotes de dados na pluralidade de fluxos de símbolos de dados.

22. O equipamento, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelos meios para realizar espalhamento espacial espalhar espacialmente cada bloco de símbolos de dados na pluralidade de fluxos de símbolos de dados com pelo menos duas matrizes de direcionamento.

23. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por compreender adicionalmente: meios para selecionar uma matriz de direcionamento dentre L matrizes de direcionamento para cada intervalo de tempo, onde L é um inteiro maior que um, e onde o espalhamento espacial para cada intervalo de tempo é realizado com a matriz de direcionamento selecionada para o intervalo de tempo.

24. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo sistema MIMO utilizar multiplexação por divisão de freqüência ortogonal, OFDM, e onde os meios para realização do espalhamento espacial compreendem: meios para realizar espalhamento espacial com pelo menos duas matrizes de direcionamento diferentes para uma pluralidade de sub-bandas em cada período de símbolo com a transmissão de dados.

25. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelos meios para realizar espalhamento espacial resultar em uma interferência branca e ruído observados pela entidade de recepção para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados depois do desespalhamento espacial pela entidade de recepção.

26. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo canal MIMO incluir pluralidade de canais espaciais, e onde o espalhamento espacial realizado pelos meios de espalhamento espacial resulta em cada um dentre a pluralidade de canais de transmissão alcançando uma relação sinal/ruído mais interferência, SNR, que é uma média das SNRs da pluralidade de canais espaciais.

27. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 26, caracterizado por os meios para processamento de dados compreenderem um processador de dados; os meios para realizar espalhamento espacial compreenderem um espalhador espacial; e os meios para realizar processamento espacial compreenderem um processador espacial.

28. Método de recepção de uma transmissão de dados enviada por uma entidade de transmissão para uma entidade de recepção em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas, MIMO, sem fio, caracterizado por compreender: obter (412) uma pluralidade de fluxos de símbolos recebidos para uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados transmitida através de uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO, onde a pluralidade de fluxos de símbolos de dados é espacialmente espalhada com uma pluralidade de matrizes de direcionamento e adicionalmente processada espacialmente antes da transmissão através do canal MIMO, e onde o espalhamento espacial compreende transmissão do símbolo de dados em múltiplos automodos ou canais espaciais do canal MIMO simultaneamente com o vetor de direcionamento; estimar (414) a resposta de canal MIMO; realizar (416) processamento espacial de recepção de informação de estado de canal, CSI, completo ou de CSI parcial na pluralidade de fluxos de símbolos recebidos com a estimativa de canal MIMO para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos detectados; e realizar (418) desespalhamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos detectados com a pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos recuperados, que são estimativas da pluralidade de fluxos de símbolos de dados.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por compreender adicionalmente: obter uma estimativa de canal MIMO efetiva que inclui uma estimativa de resposta de canal para o canal MIMO e a pluralidade de matrizes de direcionamento utilizada para o espalhamento espacial; e realizar o processamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial em conjunto com base na estimativa de canal MIMO efetiva.

30. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pela realização do desespalhamento espacial compreender realizar o desespalhamento espacial em cada bloco de símbolos detectados na pluralidade de fluxos de símbolos detectados com pelo menos duas matrizes de direcionamento utilizadas pela entidade de transmissão em um bloco de símbolos de dados correspondente.

31. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pela realização do desespalhamento espacial compreender realizar desespalhamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos detectados utilizando um conjunto de L matrizes de direcionamento, onde L é um número inteiro maior que um, e onde as L matrizes de direcionamento são matrizes unitárias.

32. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pela realização do processamento espacial do receptor compreender multiplicar a pluralidade de fluxos de símbolos recebidos com matrizes de autovetores para uma pluralidade de automodos do canal MIMO para obter a pluralidade de fluxos de símbolos detectados.

33. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pela realização do processamento espacial do receptor compreender: derivar um filtro casado com base em uma estimativa de resposta de canal para o canal MIMO; e multiplicar a pluralidade de fluxos de símbolos recebidos com o filtro casado para obter a pluralidade de fluxos de símbolos detectados.

34. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pela realização do processamento espacial do receptor compreender realizar processamento espacial do receptor na pluralidade de fluxos de símbolos recebidos com base em uma técnica de inversão de matriz de correlação de canal, CCMI.

35. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pela realização do processamento espacial do receptor compreender realizar processamento espacial do receptor na pluralidade de fluxos de símbolos recebidos com base em uma técnica de mínimo erro quadrático médio, MMSE.

36. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pela realização do processamento espacial do receptor compreender realizar processamento espacial do receptor na pluralidade de fluxos de símbolos recebidos com base em uma técnica de cancelamento de interferência sucessiva, SIC.

37. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por compreender adicionalmente: estimar uma relação sinal/ruído mais interferência, SNR, de cada um dentre a pluralidade de canais de transmissão para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados; e selecionar uma taxa para cada uma dentre uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados com base em uma estimativa de SNR para o canal de transmissão para o fluxo de símbolos de dados.

38. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por compreender adicionalmente: enviar para a entidade de transmissão pelo menos uma taxa para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados, onde a pluralidade de fluxos de símbolos de dados é codificada e modulada com base em pelo menos uma taxa.

39. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por compreender adicionalmente: estimar uma relação sinal/ruído mais interferência, SNR, de cada um dentre a pluralidade de canais de transmissão para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados; e selecionar uma taxa única para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados com base nas estimativas de SNR para a pluralidade de canais de transmissão.

40. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por compreender adicionalmente: demodular e decodificar cada uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos recuperados com base em uma taxa selecionada para o fluxo para obter os dados decodificados.

41. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pela realização do desespalhamento espacial compreender: realizar desespalhamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos detectados com pelo menos duas matrizes de direcionamento para uma pluralidade de subbandas de cada período de símbolo utilizada para a transmissão de dados.

42. Equipamento em um sistema de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas, MIMO, sem fio, caracterizado por compreender: meios para obter (412) uma pluralidade de fluxos de símbolos recebidos para uma pluralidade de fluxos de símbolos de dados transmitida através de uma pluralidade de canais de transmissão em um canal MIMO de uma entidade de transmissão para uma entidade de recepção, onde a pluralidade de fluxos de símbolos de dados é espacialmente espalhada com uma pluralidade de matrizes de direcionamento e adicionalmente espacialmente processadas antes da transmissão através do canal MIMO, e onde o espalhamento espacial compreende transmissão do símbolo de dados em múltiplos automodos ou canais espaciais do canal MIMO simultaneamente com o vetor de direcionamento; meios para estimar (414) a resposta de canal MIMO; meios para realizar (416) processamento espacial de recepção de informação de estado de canal, CSI, completo ou de CSI parcial na pluralidade de fluxos de símbolos recebidos com a estimativa de canal MIMO para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos detectados; e meios para realizar (418) o desespalhamento espacial na pluralidade de fluxos de símbolos detectados com a pluralidade de matrizes de direcionamento para obter uma pluralidade de fluxos de símbolos recuperados, que são estimativas da pluralidade de fluxos de símbolos de dados.

43. Equipamento, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado por compreender adicionalmente: um estimador de canal para obter uma estimativa de canal MIMO efetiva que inclui uma estimativa de resposta de canal para o canal MIMO e a pluralidade de matrizes de direcionamento utilizadas para o espalhamento espacial, e onde o processador espacial e o desespalhador espacial realizam o processamento espacial do receptor e o desespalhamento espacial em conjunto com base na estimativa de canal MIMO efetiva.

44. Equipamento, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelos meios para realizar processamento espacial compreender meios para multiplicar a pluralidade de fluxos de símbolos recebidos com matrizes de autovetores para uma pluralidade de automodos do canal MIMO para obter a pluralidade de fluxos de símbolos detectados.

45. Equipamento, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelos meios para realizar processamento espacial de recepção compreenderem meios para multiplicar a pluralidade de fluxos de símbolos recebidos com um filtro casado, derivado com base em uma estimativa de resposta de canal para o canal MIMO, para obter a pluralidade de fluxos de símbolos detectados.

46. Equipamento, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelos meios para realizar processamento espacial de recepção realizar o processamento espacial de recepção com base em uma técnica de inversão de matriz de correlação de canal, CCMI, uma técnica de mínimo erro quadrático médio, MMSE, ou uma técnica de cancelamento de interferência sucessiva, SIC.

47. Equipamento, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado por compreender adicionalmente: meios para estimar uma relação sinal/ruído mais interferência, SNR, de cada um dentre a pluralidade de canais de transmissão para a pluralidade de fluxos de símbolos de dados; e meios para selecionar uma taxa para cada uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos de dados com base em uma estimativa SNR para um canal de transmissão para o fluxo de símbolos de dados, e onde cada fluxo de símbolos de dados é codificado e modulado pela entidade de transmissão com base na taxa selecionada para o fluxo de símbolos de dados.

48. Equipamento, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelos meios para estimar a SNR compreenderem um estimador de canal; e os meios para selecionar compreenderem um controlador.

49. Equipamento, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado por compreender adicionalmente: um processador de dados para demodular e decodificar cada uma dentre a pluralidade de fluxos de símbolos recuperados com base em uma taxa selecionada para o fluxo para obter dados decodificados.

50. Equipamento, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo sistema MIMO utilizar multiplexação por divisão de frequência ortogonal, OFDM, e onde o desespalhador espacial realiza o desespalhamento espacial 5 com pelo menos duas matrizes de direcionamento diferentes para uma pluralidade de sub-bandas em cada período de símbolo com transmissão de dados.

51. Memória legível por computador caracterizada por compreender instruções que, quando executadas por um 10 processador, fazem com que o processador realize um método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16 ou 28 a 41.