BRPI0614402A2 - método e aparelho de colocar um ou mais sìmbolos piloto em um sistema de múltipla entrada mútipla saìda (mimo) de multiportadoras; estação móvel; sistema para transmitir um ou mais sìmbolos piloto; produto de programa de computador e conjunto de circuitos integrados para colocar um ou mais sìmbolos piloto em um sistema de múltipla entrada múltipla saìda (mimo) de multiportadoras - Google Patents

Abstract

MéTODO E APARELHO DE COLOCAR UM OU MAIS SIMBOLOS PILOTO EM UM SISTEMA DE MúLTIPLA ENTRADA MúLTIPLA SAìDA (MIMO) DE MULTIPORTADORAS; ESTAçãO MóVEL; SISTEMA PARA TRANSMITIR UM OU MAIS SIMBOLOS PILOTO; PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR E CONJUNTO DE CIRCUITOS INTEGRADOS PARA COLOCAR UM OU MAIS SIMBOLOS PILOTO EM UM SISTEMA DE MúLTIPLA ENTRADA MúLTIPLA SAìDA (MIMO) DE MULTIPORTADORAS. Trata-se de um método, sistema, aparelho e produto de programa de computador para colocar simbolos piloto em um sistema OFDM utilizando conjuntos de pontos multidimensionais tendo uma estrutura que é derivada de expansões discerníveis de desenhos ortogonais generalizados. Esses conjuntos de pontos multidimensionais podem ser utilizados para formar simbolos piloto em uma grade de símbolo piloto de tempo-freqúência bidimensional para amostrar o processo de desvanecimento uniforme em várias subportadoras de um sistema MIMO OFDM, antenas de transmissão e simbolos OFDM. A informação piloto associada aos simbolos piloto pode ser utilizada para executar sincronização de portadora inicial e temporização de símbolo OFDM enquanto discerne entre estações base candidatas.

Description

"MÉTODO E APARELHO DE COLOCAR UM OU MAIS SÍMBOLOSPILOTO EM UM SISTEMA DE MÚLTIPLA ENTRADA MÚLTIPLA SAÍDA (MIMO)DE MULTIPORTADORAS; ESTAÇÃO MÓVEL; SISTEMA PARA TRANSMITIRUM OU MAIS SÍMBOLOS PILOTO; PRODUTO DE PROGRAMA DECOMPUTADOR E CONJUNTO DE CIRCUITOS INTEGRADOS PARA COLOCARUM OU MAIS SÍMBOLOS PILOTO EM UM SISTEMA DE MÚLTIPLA ENTRADAMÚLTIPLA SAÍDA (MIMO) DE MULTIPORTADORAS".

Campo

As modalidades da invenção referem-se, em geral, a sistemas decomunicação e, em particular, à colocação de símbolos pilotos em um sistema decomunicação de multiplexagem por divisão de freqüência ortogonal (OFDM).

Antecedentes

À medida que sistemas de comunicação sem fio como telefonecelular, sistemas de comunicação por satélite e microondas se tornamamplamente usados e continuam a atrair um número crescente de usuários, háuma necessidade premente de servir um número grande e variável desubsistemas de comunicação que transmitem um volume crescente de dados comum recurso fixo como largura de banda de canal fixo. Os desenhos de sistema decomunicação tradicionais que empregam um recurso fixo (por exemplo, umapartição de tempo fixa ou freqüência fixa para cada usuário) se tornaramdesafiados em vista da base de cliente de crescimento rápido.

Os sistemas de comunicação de desempenho mais elevado podemoperar pela transmissão de sinais ortogonais através de um canal. Os sinaisortogonais podem ser separados por um receptor utilizando processamento sinalcoerente (ou casado) que se baseia em conhecimento preciso de parâmetros desinais como ganho de canal, freqüência portadora, fase de portadora, etemporização do sistema. Tal sistema de comunicação acima mencionado é osistema de comunicação de multiplexagem por divisão de freqüência ortogonal(OFDM).

Como exemplo de um sistema de comunicação OFDM, um grupo deN bits de dados a partir de uma fonte de sinais representada pela seqüência debits {a,}, i = 0..... (N-1) incluindo dados em formato digital é mapeado em umaseqüência de pontos de "constelação" (Xi), i = 0.....(N-1) no plano complexo comcomponentes real e imaginário (isto é, os N bits dos dados são mapeados emnúmeros reais 2-N representados pelos pontos de sinais complexos N). Asconstelações de pontos de sinais são formadas utilizando técnicas convencionaisque espaçam os pontos de sinais de um sinal de informação no plano complexocom distâncias suficientes entre os pontos mapeados. O fator extra de dois nosnúmeros reais 2-N reconhece que números complexos são formados com doiscomponentes reais. Os pontos complexos N podem ser imaginados como pontosem um "domínio de freqüência".

Os pontos complexos η são então mapeados em uma função detempo amostrada com valores complexos {x,}, i = O, ..., (N-1) pela execução deuma Transformação Fourier rápida inversa (IFFT) na seqüência de sinal complexo{X,}. A função de tempo amostrada, de valor complexo {x,} tem componentes defreqüência correspondendo aos componentes de freqüência do processo IFFT. Afunção de tempo amostrada (Xi) é convertida após adição do prefixo cíclicocorrespondente em uma função de tempo contínua, de valor complexo, comum x(t)por conversão de digital em analógico e filtração. O sinal de valor complexo x(t) éutilizado para modular uma forma de onda de portadora tanto em fase como emquadratura, como uma portadora de 1,9 GHz para telefonia celular ou para outrasaplicações como broadcasting áudio ou vídeo, digital.

O sinal de banda larga, transmitido para um receptor, como umreceptor para uma estação móvel, é processado em numerosas etapas e édegradado por processos desconhecidos e aleatórios incluindo amplificação,acoplamento de antena, reflexão e refração de sinal, corrupção pela adição deruído, e corrupção adicional por erros de temporização e freqüência causados porum movimento do receptor e variações imprevisíveis no percurso de transmissão.

Essas etapas de processamento, que produzem "dispersão" de canal, resultam eminterferência inter-símbolos (ISI) a partir dos quadros de sinais transmitidos emtorno de um quadro de sinal de interesse, e partir de quadros de sinaistransmitidos por estações base celulares vizinhas (se comunicando com a estaçãomóvel) que ocupam simultaneamente a mesma largura de banda de canal. Osquadros de sinais são então corrompidos por mecanismos de dispersão, eacidentalmente adquirem as características do sinal de interesse.

Para proteger contra ISI, um intervalo de proteção correspondendo aum número de componentes de sinais avançado ou traseiro é freqüentementeinserido entre quadros de sinais sucessivos. O intervalo de proteção énormalmente formado em sistemas de telefonia celular pela inserção de um"prefixo cíclico" no início de cada quadro de sinal. Um prefixo cíclico é tipicamenteescolhido para ser um conjunto dos últimos componentes de sinais do quadro desinal, que prolonga o comprimento do quadro de sinal na extremidade frontal pelocomprimento escolhido do prefixo cíclico. Após recebimento do quadro de sinalestendido, o prefixo cíclico (representando informação de sinal redundante) édescartado. A adição de um prefixo cíclico torna um sinal robusto à propagação demultipercurso.

Para permitir que um receptor de uma estação móvel,particularmente em sistemas utilizando multiplexagem por divisão de freqüênciaortogonal, receba e detecte de forma segura as informações em um quadro desinais (mesmo com a inserção de um prefixo cíclico), é preferível conhecer osparâmetros do canal como a descentragem de freqüência de portadora, fase eganho de canal, e temporização geral, todos os quais são genericamentedesconhecidos e variando no receptor por motivos descritos acima.

Para compensar parâmetros de canal desconhecidos, o transmissorinsere um conjunto de símbolos pilotos que são transmitidos continuamente paraos receptores em posições de padrão de tempo-freqüência conhecidos, fixo,utilizando uma seqüência de dados conhecida e amplitude conhecida. Emessência, os símbolos pilotos fornecem "dados de treinamento" para o receptor.Os símbolos pilotos permitem que os receptores estimem a resposta de impulsode canal e temporização para o nível de chip, o que é preferível para identificaçãoe recepção segura de uma seqüência de dados desconhecida, e pode até mesmoser utilizado para identificar e extrair componentes de sinal de multipercurso.

Os símbolos pilotos podem ser transmitidos com uma seqüência nãomodulada para reduzir a dimensionalidade de busca de sinal e para acomodartempos de aquisição variáveis no processo de aquisição de freqüência de receptorinicial. Os símbolos pilotos podem ser compartilhados por muitos usuários epodem ser transmitidos com teor de energia aumentado. Uma vez que os símbolospilotos ocupam recursos de canal valiosos e consomem energia de transmissor,um conjunto limitado de tais símbolos pilotos é preferível.

Os tons piloto, os quais são subportadoras utilizadas para transmitiros símbolos piloto, são tipicamente inseridos por cada transmissor em um padrãode tempo-freqüência que especifica a seqüência de tom piloto que será utilizada,como um padrão de tempo-freqüência como ilustrado na figura 1, onde um "X"representa um tom piloto transmitido. Os tons pilotos transmitidos por uma estaçãobase, entretanto, podem interferir nos tons pilotos transmitidos por outra estaçãobase, tipicamente por uma estação base adjacente. Para reduzir ou evitarinterferência de tom piloto, tons pilotos para um grupo contíguo de estações basepodem ser colocados em locais aleatórios porém fixos de um padrão de tempo-freqüência periódico comumente compartilhado por todas as estações base nogrupo contíguo. Outras estratégias de colocação de tom piloto, como padrões quese iniciam com seqüências de quadrado Latino, foram utilizadas onde os tonspilotos de diferentes estações base adjacentes são regularmente deslocadas emuma disposição de inclinação paralela e têm diferentes valores de posição dedeslocamento inicial. Para um exemplo do uso de tons pilotos em um sistema deespectro de espalhamento de multiportadoras, vide o pedido de patente européiano. EP 1148674A2 intitulado "Pilot use in multicarrier spread spectrum systems",para Laroia e outros, data de prioridade 8 de abril de 2000 (doravante "Laroia eoutros"), que é incorporado aqui a título de referência.

Uma disposição para uma estação base individual para conservar aqualidade do processo de recepção pela inserção de tons pilotos em locais defreqüência especificados através do canal é descrita por R. Negi e J. Cioffi, em"Piloto Tone Selection for Channel estimation in a Mobile OFDM system", IEEETransactions on Consumer Electronics, vol. 44, no. 3, pág. 1122-1128, agosto de1998 (doravante "Negi e outros"), e por S. Ohno e G.B. Giannakis, em "OptimalTraining and redundant precoding for block transmission with application towireless OFDM", IEEE Transactions on communications, vol. 50, no. 12, pág.2113-2123, dezembro de 2002 (doravante "Ohno e outros"), que são incorporadosaqui a título de referência. Com base nas descobertas das referências acimamencionadas, tons pilotos são igualmente espaçados e são transmitidos compotência igual para fornecer estimativas aumentadas de parâmetro de canalutilizando, por exemplo, um critério de erro médio quadrático. Por exemplo, paraum canal com 512 componentes de freqüência, 11 tons pilotos podem serinseridos em locais de freqüência como 0, 50, 100, 150, ..., 500 para permitirestimação suficientemente precisa das características de canal pelo receptor. Ascaracterísticas de canal em locais de freqüência intermediária entre os tons pilotossão estimadas no receptor por interpolação.

Para sistemas duplex de divisão de freqüência (FDD) (isto é,sistemas que operam simultaneamente em canais separados tanto paratransmissão como para recepção), L. Ping, em "A combined OFDM-CsCDMAApproach to cellular Mobile communications," IEEE Transactions onCommunications, vol. 47, pág.979-982, julho de 1999 (doravante "L. Ping"), que éincorporado aqui a título de referência, trata do uso de sistemas de telefoniacelular com múltiplas células adjacentes envolvendo vários símbolos de OFDM emum superquadro CDMA de prefixo cíclico. Essa abordagem acrescenta umintervalo de proteção adicional (no nível de CDMA) aos intervalos de proteção jádisponíveis incorporados nos símbolos OFDM, desse modo reduzindo a eficiênciaespectral do sinal compósito. Não é necessário pré-codificar o sinal em símbolosOFDM, desde que o CDMA de prefixo cíclico seja utilizado. Desse modo, após osinal de camada de CDMA ser detectado no receptor e seu prefixo cíclico serremovido, não é necessário ter intervalos de proteção adicionais para os símbolosOFDM incorporados porque o efeito de propagação de multipercurso já foicompensado. Visto que L. Ping emprega a camada de CDMA para inserção de umprefixo cíclico, a referência não trata da seleção de tons pilotos no ambiente desistemas de comunicação sem fio como sistemas de comunicação OFDMmulticelular.

A estimação de descentragem de freqüência de portadora é tratadaadicionalmente por M. Speth1 S. Fetchel, G. Fock e H. Meyer em "Digital Videobroadcasting (DVB): Framing1 structure and modulation for digital terrestrialtelevision", ETSI EM 300744, v.1.4.1, janeiro de 2001 (doravante "Speth e outros"),e em um estudo de caso intitulado "Optimum receiver design for OFDM-Basedbroadband transmission - part II: a case study", IEEE Transactions onCommunications, vol. 49, no. 4, pág. 571-578, abril de 2001, que são incorporadosaqui a título de referência. Speth e outros fornecem um estudo de caso para umreceptor para o padrão DVB. Tons pilotos contínuos transmitidos em posiçõesfixas para os símbolos OFDM são descritos para corrigir descentragens defreqüência de portadora que são um número inteiro múltiplo de um tom. Deve serentendido que o padrão DVB é um sistema de difusão, onde estações basetransmitem ou difundem a mesma informação simultaneamente para múltiplosreceptores. Como resultado, não é necessário que os receptores utilizando opadrão DVB distingam entre diferentes estações base.

Estações base transmitem genericamente continuamente eempregam o sistema duplex de divisão de freqüência (isto é, canais separadossão utilizados para downlink e uplink). Uma estação móvel em tal ambienteenfrenta a tarefa de sincronização com uma estação base desejada na presençade interferência a partir de estações base adjacentes. Com relação aos sistemasde comunicação da próxima geração (por exemplo, sistemas 3.9G ou 4G),mudança automática inter-freqüência (mudança automática a partir de uma sub-banda de freqüência para uma sub-banda de freqüência diferente) pode ser umaconsideração importante. A obtenção de sincronização rápida e precisa entre umaestação móvel e uma estação base é vantajosa. As estações base se baseiam emsinais transmitidos identificáveis de forma exclusiva (por exemplo, os tons piloto)para permitir que uma estação móvel sincronize com uma estação base alvejadana área fora de uso.

No processo de sincronização, o receptor da estação móvel nãoconhece os parâmetros de canal ou os retardos para os percursos de propagaçãocomo descrito acima, bem como descentragem de freqüência de portadora. Oprocesso de sincronização pode ser descrito como a seguir. Uma estação base "k"tem, tipicamente, tons pilotos em posições dadas por um conjunto fixo (Setk) defreqüências de tom piloto e o sistema de comunicação de OFDM utilizatipicamente transformações Fourier inversa e direta de tamanho N para produzirsinais transmitidos. Quando um receptor executa a sincronização inicial, adescentragem inicial entre a freqüência portadora da estação base de transmissãoe o receptor da estação móvel, é assumida como sendo não maior do que algunstons dFmax de diferença de freqüência de limitação. Desse modo, o receptor daestação móvel busca, tipicamente em uma faixa [-dFmax, dFmax] em torno dafreqüência de transmissor de estação base nominal para travar sobre a estaçãobase desejada.

Como exemplo específico de sincronização, considere que os tonspilotos para a estação base "k", como sugerido por Negi, e outros e Ohno e outros,são equiespaçados (isto é, {Setk} = {mk+J.m}, m = O..... L-1, onde "mk" é umadescentragem de número inteiro positivo, específica à estação base "k", "I" é afaixa de multipercurso de canais que o sistema de comunicação de OFDM podeacomodar, e "J" é uma constante de número inteiro que provê a separação de tompiloto para a estação base "k", onde N/L > J). É assumido que os tons pilotos sãoigualmente acionados. É assumido ainda que a estação móvel recebe os sinais apartir da estação base "k" (a estação base alvejada) bem como sinais a partir deoutra estação base "j", que podem ser uma estação base interferente. Dessemodo, a estação móvel tenta sincronizar com a estação base "k" e asdescentragens de freqüência de portadora inicial dFj, dFk entre a estação móvel eestações base "j, k", respectivamente. Assume-se também que n= dFj - dFk + trij -mk situa-se na faixa de busca de freqüência [dFmaXl dFmax]. Para essa situação,observamos que n+ dFk + {Setk} = dFj + {Setj}, o que indica que a estação móvelpode travar sobre a estação base interferente "j" 30 contrário da estação basealvejada "k". Portanto, a estação móvel executa operações adicionais paradistinguir que estava travada sobre a estação base errada. Essas operaçõesexigem tempo adicional, que é um recurso limitado, especialmente para ummudança automática interfreqüência que tem exigências de tempo de comutaçãoapertadas.

Como exemplo, considere uma disposição de canal de downlink deestação base com componentes de freqüência (N = 152), 11 tons pilotos (L = 11) ea separação entre os tons pilotos sendo 50 (J = N/L). Como ilustrado na figura 2,assuma que para a estação base "k" tem-se mk = 0, isto é, {Setk} = {0, 50, 100.....500}, enquanto para a estação base "j", nij = 5, isto é, {Setj} = {5, 55, 105, 155, ...,505}. Observe que esse é um exemplo específico do Iayout de posição de tompiloto como proposto por Laroia, e outros, para resolver o uso de multicélulas deum sistema de comunicação de OFDM, no qual os deslocamentos de posição detom piloto iniciais mk e ιτη são diferentes, a separação de tom piloto é umaconstante Jeo período de tempo-freqüência de padrão é um. Continuando oexemplo, deixe a faixa de busca para sincronização inicial ser [dFmax, dFmax] = [-10,10]; e as descentragens de freqüência portadora das estações basecorrespondentes em relação à freqüência portadora do receptor (móvel) sejam dFk= 1 e dFj = -2. Observe que no estágio de sincronização inicial, as descentragensde portadora dFj, dFk não são conhecidas no receptor. Devido às descentragensde portadora, as posições dos tons pilotos como observado pelo receptor sãodeslocadas como dFk + {Setk} = {1, 51, 101, 151.....501} e dFj + {Setj} = {3, 53,103, 153, ..., 503}, que novamente não são conhecidos pelo receptor. Observe queo conjunto dFj + {Setj} é o deslocamento circular direito do conjunto dFk + {Setk} porη = dFj - dFk + rrij - mk = -2-1+5-0 = 2, e os dois conjuntos estão na faixa de busca[-10, 10] no receptor.

Desse modo, quando o receptor executa uma busca para sincronizarcom a estação base alvejada (por exemplo, estação base "k"), na realidadedetecta duas estações base em valores de descentragem iniciais de um e três.

Entretanto, como as posições de tom piloto de uma estação base é umdeslocamento circular das posições de tom piloto da outra estação base, oreceptor não tem informações adicionais para determinar se o valor dedescentragem inicial de um pertence à estação base "k" ou à estação base "j". Asincronização é mais difícil se o sinal a partir da estação base desejada "k" formais fraco do que o sinal a partir da estação base potencialmente interferente "j"·

Desse modo, o receptor provavelmente sincronizará, como Laroia e outrosobservaram, na estação base de sinal mais forte, que pode não ser a estaçãobase alvejada em um processo de mudança automática interfreqüência.

O que é necessário na técnica, portanto, é um sistema e método deempregar um desenho de padrão de tom piloto para uma pluralidade de estaçõesbase potencialmente interferentes que possa reduzir a possibilidade de que umreceptor de uma estação móvel possa travar sobre a estação base interferentecompreendida em sua faixa de escuta, desse modo diminuindo o processamentonecessário para confirmar uma aquisição e sincronização adequadas, fornecendodesempenho aperfeiçoado do sistema de comunicação enquanto, ao mesmotempo, reduz o tempo de início de comunicação para um usuário final.

Além do assim, tendências atuais em sistemas de 3.5G, 3.9G e 4G(respectivamente, geração três e meio, três ponto nove, e quatro) têm comoobjetivo a obtenção de velocidades elevadas de dados em custos relativamentebaixos, e portanto desenhos de multiportadora ordenados, eficiências espectraiselevadas, e desenhos de Múltipla entrada, múltipla saída (MIMO). Ao projetarpadrões de tom piloto para sistemas OFDM MIMO, deve-se ter em mente queesses sistemas exigem um número suficiente de tons pilotos para estimar todos ospercursos resolvíveis nos múltiplos pares de antena de recepção-transmissão quedefinem a configuração MIMO. A adição de mais tons piloto, entretanto, aumenta ooverhead de um sinal sendo transmitido para um receptor.

Existe, portanto, uma necessidade de um sistema e método paracolocar tons pilotos suficientes em um sistema OFDM MIMO para estimar todos ospercursos resolvíveis nos múltiplos pares de antena de recepção-transmissão quedefinem a configuração MIMO, enquanto limitam a quantidade de overheadadicionada a um sinal sendo transmitido para o receptor.

Sumário

Descrito em termos gerais, certas modalidades da invenção fornecemum aperfeiçoamento em relação à técnica anterior conhecida, por, entre outrascoisas, fornecer um método e aparelho de colocar símbolos pilotos em um sistemaOFDM utilizando conjuntos de pontos multidimensionais tendo uma certa estruturaque é derivada de expansões discerníveis de desenhos ortogonais generalizados.Em modalidades exemplares, esses conjuntos de pontos multidimensionais sãoutilizados para formar símbolos pilotos em uma grade de símbolo piloto de tempo-freqüência bidimensional para amostrar o processo de desvanecimento uniformeem várias subportadoras de um sistema OFDM MIMO, antenas de transmissão esímbolos OFDM. Em outras palavras, em modalidades exemplares o símbolopiloto multidimensional associado a uma subportadora específica, quandovisualizado como matriz, é inserido no sinal transmitido pela colocação dasentradas conhecidas da matriz através de vários símbolos de OFDM e através dasvárias antenas de transmissão. Por exemplo, uma certa subportadora piloto (isto é,uma subportadora, ou tom piloto, que é carregada com um símbolo conhecido doreceptor, e utilizada para estimação de canal) transferirá os elementos de umamatriz piloto 2x2 pela transmissão das entradas ao longo da primeira linha a partirde uma primeira antena de transmissão, as entradas ao longo da segunda linha apartir de uma segunda antena de transmissão, etc. Além disso, das duas entradasque serão enviadas a partir da primeira antena, uma será enviada durante umsímbolo de OFDM e a outra durante ouro símbolo de OFDM, com algumaperiodicidade; de modo semelhante, para as subportadoras pilotos restantes.Desse modo, o canal é amostrado nas subportadoras utilizadas como tons piloto, epor interpolação, os valores de canal em todas as subportadoras serão estimadossempre que o receptor puder estimar os valores de canal nas posições de tompiloto, e com a condição de que o espaçamento entre as subportadoras utilizadascomo tons pilotos seja adequado. Além disso, a informação piloto (isto é, ainformação que é conhecida do receptor na forma de símbolos conhecidos nasposições de tom piloto) pode ser utilizada para executar sincronização deportadora inicial e temporização de símbolo de OFDM enquanto discerne entreestações base candidatas.

De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um método paracolocar um ou mais símbolos pilotos em um sistema de múltipla entrada múltiplasaída de multiportadoras (MIMO). Em uma modalidade exemplar, o métodoenvolve construir primeiramente uma constelação multidimensional ortogonalincluindo um conjunto de pontos de constelação multidimensionais. A seguir, umsímbolo piloto pode ser formado a partir da constelação multidimensionalortogonal. O símbolo piloto pode incluir um conjunto de pontos pilotos quecorresponde com o conjunto de pontos de constelação multidimensional.

Em uma modalidade exemplar, o método incluir ainda expandir aconstelação multidimensional ortogonal para aumentar o número de pontos pilotosque podem ser acomodados (isto é, aumentar o número de pontos pilotos noconjunto de pontos pilotos que compõem o símbolo piloto). A estrutura daconstelação multidimensional ortogonal, antes e após expansão, pode, em umamodalidade exemplar, ser invariante ao desvanecimento uniforme.

Em outra modalidade exemplar, o símbolo piloto pode incluir umamatriz tendo uma ou mais linhas e uma ou mais colunas, onde cada linha damatriz corresponde a uma antena separada ou diferente. O método da presentemodalidade exemplar pode incluir ainda transmitir os pontos pilotos associados auma linha da matriz a partir da antena correspondente. Isso pode, em outramodalidade exemplar, incluir a transmissão de pontos pilotos respectivos duranteum símbolo de multiplexagem por divisão de freqüência ortogonal (OFDM)separado. Ainda em outra modalidade exemplar, após recebimento, os pontospilotos podem ser capazes de serem utilizados para executar uma sincronizaçãode portadora inicial e temporização de símbolo de OFDM enquanto discerne entreuma ou mais estações base candidatas.

De acordo com outro aspecto da invenção, um aparelho é fornecidopara colocar um ou mais símbolos pilotos em um sistema de múltipla entradamúltipla saída (MIMO) de multiportadora. Em uma modalidade exemplar, oaparelho inclui um gerador de tom piloto configurado para gerar e intercalar um oumais tons pilotos para transportar um símbolo respectivo de um ou mais símbolospiloto. Cada símbolo piloto pode ser formado a partir de uma constelaçãomultidimensional ortogonal, expandida e pode incluir um conjunto de pontos pilotosque correspondem a um conjunto de pontos de constelação multidimensional daconstelação multidimensional ortogonal, expandida.

De acordo ainda com outro aspecto da invenção, uma estação móvelé fornecida. Em uma modalidade exemplar, a estação móvel inclui um receptorque é configurado para receber um símbolo piloto que é formado a partir de umaconstelação multidimensional ortogonal. O símbolo piloto pode incluir um conjuntode pontos pilotos que correspondem com um conjunto de pontos de constelaçãomultidimensional da constelação multidimensional ortogonal. Em uma modalidadeexemplar, o receptor inclui uma ou mais antenas. Nessa modalidade exemplar, orecebimento de um símbolo piloto envolve receber o conjunto de pontos pilotosatravés de uma ou mais antenas e durante um ou mais símbolos de multiplexagempor divisão de freqüência ortogonal (OFDM).

De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um sistemapara transmitir um ou mais símbolos piloto. Em uma modalidade exemplar, osistema inclui uma estação base e uma estação móvel, onde a estação base éconfigurada para gerar e transmitir, e a estação móvel configurada para receber,um ou mais símbolos pilotos formados a partir de uma constelaçãomultidimensional ortogonal.

Em uma modalidade exemplar a estação base é configurada aindapara construir a constelação multidimensional ortogonal e formar o símbolo piloto apartir da constelação multidimensional ortogonal formada. Em outra modalidadeexemplar, a estação base é configurada ainda para expandir a constelaçãomultidimensional ortogonal, de tal modo que o símbolo piloto inclua adicionalmentepontos piloto. Ainda em outra modalidade exemplar, a transmissão do símbolopiloto compreende transmitir o conjunto de pontos pilotos através de uma ou maisantenas e em um ou mais símbolos de multiplexagem por divisão de freqüênciaortogonal (OFDM). A estação móvel da presente modalidade exemplar pode seradicionalmente configurada para utilizar os símbolos pilotos recebidos paraexecutar sincronização de portadora inicial e temporização de símbolo OFDM.

De acordo ainda com outro aspecto da invenção, um produto deprograma de computador é fornecido para colocar um ou mais símbolos pilotos emum sistema de múltipla entrada múltipla saída (MIMO) de multiportadora, onde oproduto de programa de computador inclui pelo menos um meio de armazenagemlegível por computador tendo porções de código de programa legíveis porcomputador armazenadas no mesmo. Em uma modalidade exemplar, as porçõesde código de programa legíveis por computador incluem uma primeira porçãoexecutável para construir uma constelação multidimensional ortogonal incluindoum conjunto de pontos de constelação multidimensional, e uma segunda porçãoexecutável para formar um símbolo piloto a partir da constelação multidimensionalortogonal. O símbolo piloto pode incluir um conjunto de pontos pilotoscorrespondendo com o conjunto de pontos de constelação da constelaçãomultidimensional ortogonal.

De acordo com outro aspecto da invenção, um conjunto de circuitosintegrados é fornecido para colocar símbolos pilotos em um sistema de múltiplaentrada múltipla saída (MIMO) de multiportadora. Em uma modalidade exemplar, oconjunto de circuitos integrados inclui um primeiro elemento lógico para construiruma constelação multidimensional ortogonal incluindo um conjunto de pontos deconstelação multidimensional, e um segundo elemento lógico para formar umsímbolo piloto a partir da constelação multidimensional ortogonal.

Breve Descrição Dos Desenhos

Tendo desse modo descrito a invenção em termos gerais, será feitaagora referência aos desenhos em anexo, os quais não são necessariamentefeitos em escala, e em que:

A figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um padrão de posiçõesde tons pilotos compartilhados por uma pluralidade de estações base;

A figura 2 ilustra um diagrama de blocos de um padrão de posiçõesde tons pilotos para uma pluralidade de estações base;

A figura 3 ilustra um diagrama de nível de sistema de umamodalidade de um sistema de comunicação de OFDM, de acordo com osprincípios das modalidades da invenção;

A figura 4 ilustra um diagrama de blocos de uma modalidade de umtransmissor empregável em uma estação móvel construída de acordo com osprincípios de modalidades da invenção;

A figura 5 ilustra um diagrama de blocos de uma modalidade de umreceptor empregável em uma estação móvel construída de acordo com osprincípios das modalidades da invenção;

A figura 6 é um diagrama de blocos esquemático de uma entidadecapaz de operar como uma estação móvel e/ou estação base de acordo commodalidades exemplares da invenção; e

A figura 7 é um diagrama de blocos esquemático de uma estaçãomóvel capaz de operar de acordo com uma modalidade exemplar da invenção.

Descrição

Modalidades da invenção serão descritas agora mais completamentea seguir com referência aos desenhos em anexo, nos quais algumas, porém nãotodas as modalidades das invenções são mostradas. Realmente, essas invençõespodem ser incorporadas em muitas formas diferentes e não devem serinterpretadas como limitadas às modalidades expostas aqui; em vez disso, essasmodalidades são fornecidas de modo que essa revelação cumpra as exigênciaslegais aplicáveis. Números similares se referem a elementos similares do início aofim.

Visão geral

Como mencionado acima, a colocação de símbolos pilotos em umsistema OFDM MIMO aumenta o overhead de sinais sendo transmitidos para umreceptor. Para reduzir esse overhead, símbolos pilotos podem ser colocados emdomínios tanto de freqüência como tempo (isto é, pilotos são colocados emsubportadoras espaçadas (domínio de freqüência), bem como em intervalos desímbolo OFDM espaçados (domínio de tempo)). (Vide Hoeher1 P.; Kaiser, S;Roberson, P., "Two-dimensional pilot-symbol-aided channel estimation by Wienerfiltering," Proc. 1997 IEEE International Conference on Acoustics, Speech andSignal Processing, vol. 3, pág. 1845-1848, 21-24 de abril de 1997, cujo teor é aquiincorporado a título de referência na íntegra). Os símbolos pilotos podem ser entãovisualizados como símbolos multidimensionais cujos componentes são colocadosem domínios tanto de tempo como de freqüência.

A colocação dos símbolos pilotos segue uma grade que 'amostra',em duas dimensões, certas subportadoras e certos símbolos de OFDM. Oespaçamento, portanto em freqüência e tempo, dos símbolos pilotos deve sersuficiente, a partir da perspectiva do teorema de amostragem bidimensional, paracapturar as variações através de subportadoras devido à seletividade defreqüência, e em tempo devido à natureza de variação de tempo. A extensão devariação em freqüência e tempo é dada pela largura de banda de coerência etempo de correlação, respectivamente. Se as taxas de amostragem bidimensionaisforem atendidas, então a estimação de pilotos é suficiente para estimar o canal emtodas as subportadoras, para todos os símbolos de OFDM em um intervalo detempo de coerência.

Em essência, a variação do canal seletivo de freqüência manifesta-sede tal modo que os valores de canal de desvanecimento uniforme nassubportadoras amostradas permanecem aproximadamente constantes durante ossímbolos de OFDM que se situam em um intervalo de tempo de coerência edevem ser amostrados pelos símbolos pilotos. Portanto, se um símbolo pilotomultidimensional for utilizado em uma grade de freqüência-tempo, os componentespilotos podem ser associados a uma certa subportadora (um processo dedesvanecimento uniforme a ser estimado), várias antenas de transmissão, ediferentes intervalos de símbolo de OFDM onde o respectivo coeficiente dedesvanecimento permanece aproximadamente constante.

A partir da perspectiva de qualquer antena de recepção, os símbolospilotos multidimensionais podem ser visualizados como matrizes, de valorespossivelmente complexos, pelo que as linhas são associadas a antenas detransmissão e as colunas a usos de canal de múltipla entrada múltipla saída(MIMO) (isto é, usos de um canal mIMO, pelo que um uso de um canal MIMOtendo N antenas de transmissão compreende enviar N símbolos a partir de Nantenas de transmissão), onde o canal é de desvanecimento uniforme epermanece constante durante os vários usos de canal. O símbolo pilotomultidimensional experimentará, portanto, desvanecimento de bloco Rayleigh.

O desafio é fornecer tais "pontos" piloto multidimensionais suficientee assegurar que durante estimação do canal nos pontos de grade, os diferentespontos pilotos estejam tão discerníveis quanto possível, onde a capacidade dediscernimento é definida em termos de conservar a distância euclidiana relativaentre pontos de constelação válidos de modo que quando os pilotos são colocadosem diferentes subportadoras, os mesmos são menos prováveis de seremconfundidos com outro e a estimação de canal MIMO provavelmente terá sucesso.

Em geral, portanto, o conjunto de pontos multidimensionais válidosque deve fornecer os símbolos pilotos deve ser robusto com relação aodesvanecimento de bloco (isto é, a distância euclidiana relativa entre vários pontospilotos candidatos não deve ser alterada por distorção multiplicativa devido adesvanecimento) para facilitar separação correta de símbolos pilotos duranteestimação de canal (isto é, assegurar que os símbolos pilotos sejam discerníveis).

Além disso, os símbolos pilotos terão preferivelmente uma norma constante (isto é,os símbolos pilotos estarão em uma hiperesfera), para separar melhor os símbolospilotos em termos de distância euclidiana. A norma quadrada de um vetor é asoma das magnitudes quadradas dos elementos de vetor. Se vários vetoresmultidimensionais estiverem em uma hiperesfera, então todas as normas serãoiguais (isto é, o raio da hiperesfera) e aqueles vetores têm uma norma constante.A norma é o comprimento do vetor em espaço multidimensional (por exemplo, emtrês dimensões a norma é o comprimento usual de um vetor). Finalmente, ossímbolos pilotos devem facilitar, sempre que possível, a sincronização inicial deportadora e temporização de símbolo de OFDM, por exemplo, ao alterar umaestação base com a finalidade de receber serviço de largura de banda maiselevada.

Para atender pelo menos esses objetivos, modalidades exemplaresda invenção propõem utilizar pontos a partir de uma constelação multidimensionalque é rica o bastante, é resiliente a desvanecimento de bloco, e reside em umahiperesfera, para a colocação de símbolos pilotos em uma grade de tempo-freqüência.

Em particular, modalidades exemplares fornecem um meio de colocarpontos pilotos multidimensionais em um sistema MIMO de multiportadora pelaconstrução de símbolos pilotos a partir de constelações multidimensionais tendouma estrutura que é derivada a partir da expansão discernível de desenhosortogonais generalizados. Isso permite que constelações multidimensionaistenham simetrias que podem ser conservadas apesar de distorções multiplicativasinerentes a um canal de desvanecimento (isto é, constelações cujo formato éconservado em canais de desvanecimento de bloco, uniforme). Esses símbolospilotos podem ser então utilizados para amostrar os processos de desvanecimentouniforme em várias subportadoras de um sistema MIMO de OFDM, antenas detransmissão e símbolos de OFDM.

Além disso, outro aspecto da invenção é utilizar a informação pilotoamostrada para executar sincronização de portadora inicial e temporização desímbolo de OFDM enquanto discerne entre estações base candidatas.

As modalidades da invenção são vantajosas porque facilitam asincronização de portadora inicial e aquisição de temporização de símbolo deOFDM de uma estação base desejada. Além disso, melhora a qualidade deestimação de canal em um sistema MIMO de OFDM de qualquer tipo (porexemplo, Acesso múltiplo por divisão de freqüência (FDMA)1 Acesso múltiplo pordivisão de tempo (TDMA), acesso múltiplo por divisão de código (CDMA)1 ouacesso múltiplo por multiportadora de espectro espalhado (SS-MC-MA)).

Sistema de OFDM

A fabricação e uso de modalidades exemplares são discutidos emdetalhe abaixo. Deve ser reconhecido, entretanto, que modalidades da invençãofornecem muitos conceitos inventivos aplicáveis que podem ser incorporados emuma ampla variedade de contextos específicos. As modalidades específicasdiscutidas são simplesmente ilustrativas de modos específicos para fazer e utilizara invenção, e não limitam o escopo da invenção.

Os princípios da invenção serão descritos com relação a modalidadesexemplares em um contexto específico, a saber, um sistema de comunicação deOFDM tendo uma pluralidade de estações base empregando padrões diferentesde posições de tons pilotos se comunicando através de um canal com receptoresde estações móveis respectivas. As estações móveis estão se comunicando comuma estação base alvejada para compartilhar dados de treinamento para recepçãode dados segura sem interferência substancial a partir de outra estação base.

Deve ser entendido que o canal pode ser um canal dedicado para informação desincronização e similar, ou pode ser uma porção de um canal que contéminformação de usuário. O escopo amplo da invenção não é limitado à classificaçãodo canal.

Com referência agora à figura 3, é ilustrado um diagrama de nível desistema de uma modalidade de um sistema de comunicação de OFDM de acordocom os princípios da invenção. Na modalidade ilustrada, o sistema decomunicação de OFDM é um sistema de comunicação celular que inclui primeira esegunda estações base BS_A, BS_B e uma estação móvel MS. Como ilustrado,cada estação base BS_A, BS_B cobre uma célula designada como Cell_A para aprimeira estação base BS_A e Cell_B para a segunda estação base BS_B. NOambiente de multicélulas do sistema de comunicação celular, a estação móvel MSpode receber múltiplos sinais através de um canal a partir de células vizinhas.

No ambiente de um sistema de comunicação celular com um sistemade comunicação de OFDM multicelular, "reutilização de freqüência" se refere àalocação de diferentes sub-bandas de freqüência em células adjacentes paraevitar substancialmente interferência intercelular. Por exemplo, uma célulacircundada por seis células adjacentes pode empregar a alocação de sete sub-bandas de freqüência para evitar interferência mútua.

A reutilização de freqüência "um" significa que estações baseadjacentes operam na mesma sub-banda de freqüência e não empregamdiferentes sub-bandas de freqüência para operação não interferente.Considerando que duplex de divisão de freqüência seja utilizado para transmissãoe recepção (isto é, downlinks e uplinks empregam diferentes sub-bandas defreqüência), as estações base transmitem, tipicamente continuamente, em umasub-banda comum alocada, específica. Um transmissor da estação base acomodaum sistema e método para posicionar as freqüências dos tons pilotos para, porexemplo, facilitar a estimação de descentragem de portadora para um processo deaquisição de sinal inicial entre uma estação base e uma estação móvel. Comoresultado, as estações móveis podem sincronizar mais facilmente com a estaçãobase alvejada sem uma degradação em desempenho de comunicação devido àinterferência a partir de outra estação base.

Voltando agora para a figura 4, é ilustrado um diagrama de blocos deuma modalidade de um transmissor empregável em uma estação base construídade acordo com os princípios da invenção. Um fluxo de bits a partir de uma fonte dedados é codificado (poro exemplo, mapeado em pontos de uma "constelação" emum plano complexo) através de um codificador 410 da estação base. O codificador410 pode incluir conversão de serial em paralelo dos dados. Um gerador de tompiloto 420 gera e intercala tons pilotos em um padrão de posições de tons pilotosque é uma perturbação de tons equiespaçados para uso por um receptor comouma estação móvel em um sistema de comunicação de OFDM.

Em essência, como discutido acima, tons pilotos são subportadoras,e o valor modulado em qualquer tal subportadora é um símbolo piloto. Umsubconjunto das subportadoras, normalmente espaçadas igualmente, é alocadopara conter símbolos piloto. Cada subportadora amostraria desse modo o canal nodomínio de freqüência, uma vez que contém símbolos conhecidos pelo receptor.Naturalmente, essa amostragem de canal deve capturar as múltiplas antenas e avariação com tempo da resposta de freqüência de canal em cada subportadora.

Além disso, os símbolos complexos (piloto) que vêm a partir de um símbolo pilotomultidimensional e pretendem sondar um tom piloto específico, (ou subportadora)são alocados a várias antenas de transmissão (Por exemplo, em linhas) e asímbolos de OFDM sucessivos, de acordo com alguma periodicidade. Dessemodo, para cada antena de transmissão, uma grade em freqüência(subportadoras) e tempo (símbolos de OFDM) é criada para amostrar o canal.Após o receptor estimar, em cada antena, os valores de canal nas posições pilotos(com base em símbolos pilotos conhecidos) interpola para caracterizar o canal emtodas as subportadoras (não somente aquelas alocadas como tons piloto).

Voltando à figura 4, os dados codificados e os tons pilotos sãoposteriormente convertidos em uma seqüência de domínio de tempo, amostradaatravés de um módulo IFFT 430. Um prefixo cíclico é adicionado através de umformatador 440 para auxiliar em evitar substancialmente interferênciaintersímbolos, seguido por um filtro de formato de pulso 450.

A forma de onda resultante modula uma forma de onda de freqüênciaportadora produzida pelo gerador de freqüência de portadora 460 através de ummultiplicador 470 e a forma de onda de produto resultante é filtrada por um filtropassa-faixa 480. O sinal filtrado pode ser amplificado por um amplificador (nãomostrado) e é acoplado a uma antena 490 para produzir um sinal transmitido.Deve ser entendido que embora o gerador de tom piloto 420 seja mostradolocalizado a montante do módulo de IFFT 430, o gerador de tom piloto 420 podeser localizado em outras posições no transmissor para acomodar uma aplicaçãoespecífica. Embora o transmissor inclua um único percurso para codificar, modulare transmitir o sinal, deve ser entendido que múltiplos percursos podem serempregados para acomodar múltiplos usuários. Além disso, múltiplas antenas detransmissão podem ser empregadas, cada uma tendo seu próprio gerador de tompiloto. Para simplicidade de descrição, uma única antena de transmissão érepresentada.

Voltando agora à figura 5, é ilustrado um diagrama de blocos de umamodalidade de um receptor empregável em uma estação móvel construída deacordo com os princípios de modalidades da invenção. NO receptor, um sinaltransmitido é recebido (também referido agora como um sinal recebido) através deuma antena 510 e é filtrado por um filtro passa-faixa 520. Um processo dedetecção inclui geração de freqüência portadora, temporização e sincronizaçãoatravés de um sincronizador 530, que produz um sinal de portadora localsincronizado com o sinal de portadora gerado no transmissor. O sincronizador 530pode incluir um elo de fase síncrona ou outra técnica para temporização de sinal esincronização como bem entendido na técnica. O sinal de portadora local e o sinalrecebido filtrado em passa-faixa são multiplicados por um multiplicador 540. Oprefixo cíclico é removido em um processo de desformatação através de umdesformatador 550 a partir do sinal detectado. O resultado é uma seqüência dedomínio de tempo, amostrada correspondendo à seqüência de domínio de tempocomo descrito com relação à figura 4.

Uma transformação Fourier rápida (FFT) é posteriormente executadana seqüência de domínio de tempo através de um módulo FFT 560, produzindouma seqüência de pontos no plano complexo correspondendo aos dadostransmitidos originais. Os tons pilotos são então removidos a partir dessaseqüência por um seletor de dados 570 e os pontos restantes são remapeados naseqüência de dados transmitida, original (por exemplo, remapear pontoscomplexos em dados binários) por um decodificador 580, que pode incluir tambémconversão de dados de paralelo para serial. Os dados são posteriormentefornecidos para o benefício de um usuário.

Análogo ao transmissor ilustrado e descrito com relação à figura 4, oreceptor é fornecido para fins ilustrativos e pode ser implementado emcomputadores de propósito geral ou em circuitos integrados de propósito especial.

Adicionalmente, os subsistemas do transmissor e receptor das figuras 4 e 5 foramdescritos em um nível elevado, e para melhor compreensão de sistemas decomunicação de oFDM. Para mais detalhes com relação a sistemas decomunicação de OFDM e os subsistemas relacionados vide, por exemplo, "DigitalCommunications", de John G. Proakis, publicado por McGraw-HiII Companies, 4aedição (2001).

Como mencionado acima, para permitir que um receptor como umreceptor para uma estação móvel utilizando multiplexagem de divisão defreqüência ortogonal, receba e detecte de forma segura a informação em umquadro de sinal (mesmo com a inserção de um prefixo cíclico), é preferívelconhecer os parâmetros do canal como a descentragem de freqüência deportadora, fase e ganho de canal, e temporização geral, todos os quais sãogenericamente desconhecidos e variam no receptor por motivos descritos acima.Para compensar parâmetros de canal desconhecidos, o transmissor da estaçãobase insere um conjunto de tons pilotos que são transmitidos para os receptoresdas estações móveis. Em essência, os tons pilotos fornecem "dados detreinamento" para o receptor.

Estação base e/ou estação móvel exemplar

A figura 6 é um diagrama de blocos esquemático de uma entidadecapaz de operar como uma estação móvel e/ou estação base, de acordo commodalidades exemplares da invenção. A entidade capaz de operar como umaestação móvel e/ou estação base inclui vários meios para executar uma ou maisfunções de acordo com modalidades exemplares da invenção, incluindo aquelasmais particularmente mostradas e descritas aqui. Deve ser entendido, entretanto,que uma ou mais das entidades podem incluir meios alternativos para executaruma ou mais funções similares, sem se afastar do espírito e escopo da invenção.Por exemplo, uma ou mais das entidades podem incluir um conjunto de circuitosintegrados incluindo um ou mais elementos lógico ou circuitos integrados integraisou de outro modo em comunicação com a entidade ou mais particularmente, porexemplo, um processador 50 da entidade. Como mostrado, a entidade capaz deoperar como uma estação móvel e/ou estação base pode incluir genericamentemeio como um processador 40 conectado a uma memória 42, para executar oucontrolar as várias funções da entidade. A memória pode compreender memóriavolátil e/ou não volátil, e tipicamente armazena conteúdo, dados ou similares. Porexemplo, a memória armazena tipicamente conteúdo transmitido a partir de, e/ourecebido pela entidade. Além disso, por exemplo, a memória armazenatipicamente aplicações de software, instruções ou similares para o processadorpara executar etapas associadas à operação da entidade, de acordo commodalidades da invenção.

Além da memória 42, o processador 40 também pode ser conectadoa pelo menos uma interface ou outro meio para exibir, transmitir e/ou receberdados, conteúdo ou similar. A esse respeito, a(s) interface(s) pode(m) incluir pelomenos uma interface de comunicação 44 ou outro meio para transmitir e/oureceber dados, conteúdo ou similar, bem como pelo menos uma interface deusuário que pode incluir um display 46 e/ou uma interface de entrada de usuário48. A interface de entrada de usuário, por sua vez, pode compreender qualquer deum número de dispositivos que permite que a entidade receba dados a partir deum usuário, como um teclado, um display de toque, um manche ou outrodispositivo de entrada.

Faz-se agora referência à figura 7, que ilustra um tipo de estaçãomóvel que se beneficiaria das modalidades da invenção. Deve ser entendido,entretanto, que a estação móvel ilustrada e descrita a seguir é meramenteilustrativa de um tipo de estação móvel que se beneficiaria da invenção e,portanto, não deve ser tomada como limitando o escopo da invenção. Emboravárias modalidades da estação móvel sejam ilustradas e serão descritas a seguirpara fins de exemplo, outros tipos de estações móveis, como assistentes pessoaisdigitais (PDAs), pagers, computadores de Iaptop e outros tipos de sistemaseletrônicos, podem facilmente empregar as modalidades da invenção.

A estação móvel inclui vários meios para executar uma ou maisfunções de acordo com modalidades exemplares da invenção, incluindo aquelasmais particularmente mostradas e descritas aqui. Deve ser entendido, entretanto,que a estação móvel pode incluir meios alternativos para executar uma ou maisfunções similares, sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Maisparticularmente, por exemplo, como mostrado na figura 7, a estação móvel incluiuma antena 12, um transmissor 204, um receptor 206, e meio, como umdispositivo de processamento 208, por exemplo, um processador, controlador ousimilar, que provê sinais para e recebe sinais a partir do transmissor 204 e receptor206, respectivamente. Como exemplo adicional, a estação móvel pode incluir umconjunto de circuitos integrados incluindo um ou mais elementos lógicos oucircuitos integrados integrais ou de outro modo em comunicação com a estaçãomóvel ou mais particularmente, por exemplo, o dispositivo de processamento 208da estação móvel. Os sinais fornecidos para e recebidos a partir do transmissor204 e receptor 206 podem incluir informação de sinalização de acordo com opadrão de interface de ar do sistema celular aplicável e também dados de fala deusuário e/ou gerados pelo usuário. A esse respeito, a estação móvel pode sercapaz de operar com um ou mais padrões de interface de ar, protocolos decomunicação, tipos de modulação e tipos de acesso. Mais particularmente, aestação móvel pode ser capaz de operar de acordo com qualquer de um númerode protocolos de comunicação de segunda geração (2G), 2.5G e/ou terceirageração (3G) ou similares. Além disso, por exemplo, a estação móvel pode sercapaz de operar de acordo com qualquer de um número de técnicas de ligação emrede sem fio diferentes, incluindo Bluetooth, IEEE 82.11 WLAN (ou WIFI®, IEEE820.16 WiMAX, banda ultra-larga (UWB), e similar.

É entendido que o dispositivo de processamento 208, como umprocessador, controlador ou outro dispositivo de computação, inclui o conjunto decircuitos necessário para implementar as funções de vídeo, áudio e lógica daestação móvel e é capaz de executar programas de aplicação para implementar afuncionalidade discutida aqui. Por exemplo, o dispositivo de processamento podeser compreendido de vários meios incluindo um dispositivo de processado de sinaldigital, um dispositivo de microprocessador, e vários conversores de analógico emdigital, conversores de digital em analógico e outros circuitos de suporte. Asfunções de controle e processamento de sinais do dispositivo móvel são alocadasentre esses dispositivos de acordo com suas respectivas capacidades. Odispositivo de processamento 208 desse modo também inclui a funcionalidade decodificar de forma convolucional e intercalar mensagem e dados antes damodulação e transmissão. O dispositivo de processamento pode incluiradicionalmente um codificador de voz interno (VC) 208A, e pode incluir um modemde dados interno (DM) 208B. Além disso, o dispositivo de processamento 208pode incluir a funcionalidade de operar uma ou mais aplicações de software, quepodem ser armazenadas na memória. Por exemplo, o controlador pode ser capazde operar um programa de conectividade, como um navegador de redeconvencional. O programa de conectividade pode permitir então que a estaçãomóvel transmita e receba conteúdo de rede, como de acordo como HTTP e/ouProtocolo de aplicação sem fio (WAP), por exemplo.

A estação móvel pode compreender também meio como umainterface de usuário, incluindo, por exemplo, um alto-falante ou fonte de ouvidoconvencional 210, uma campainha 212, um microfone 214, um display 216, todosos quais são acoplados ao controlador 208. A interface de entrada de usuário, quepermite que o dispositivo móvel receba dados, pode compreender qualquer de umnúmero de dispositivos que permitem ao dispositivo móvel receber dados, comoum teclado 218, um display de toque (não mostrado), um microfone 214, ou outrodispositivo de entrada. Em modalidades incluindo um teclado, o teclado podeincluir as teclas numéricas convencionais (0-9) e relacionadas (#, *) e outras teclasutilizadas para operar a estação móvel e podem incluir um conjunto completo deteclas alfanuméricas ou conjunto de teclas que podem ser ativadas para fornecerum conjunto completo de teclas alfanuméricas. Embora não mostrado, a estaçãomóvel pode incluir uma bateria, como uma unidade de bateria de vibração, paraacionar os vários circuitos que são necessários para operar a estação móvel, bemcomo fornecer opcionalmente vibração mecânica como saída detectável.

A estação móvel também pode incluir meios, como memóriaincluindo, por exemplo, um módulo de identidade de assinante (SIM) 220, ummódulo de identidade de usuário removível (R-UIM) (não mostrado), ou similar,que armazena tipicamente elementos de informação relacionados a um assinantemóvel. Além do SIM, o dispositivo móvel pode incluir outra memória. A esserespeito, a estação móvel pode incluir memória volátil 222, bem como outramemória não volátil 224, que pode ser incorporada e/ou pode ser removível. Porexemplo, a outra memória não volátil pode ser cartões de memória de multimeiosincorporados ou removíveis (MMCs), Sticks de Memória como fabricado por SonyCorporation, EEPROM, memória flash, disco rígido, ou similares. A memória podearmazenar qualquer de um número de trechos ou quantidade de informação edados utilizados pelo dispositivo móvel para implementar as funções da estaçãomóvel. Por exemplo, a memória pode armazenar um identificador, como um códigode identificação de equipamento móvel internacional (IMEI), código deidentificação de assinante móvel internacional (IMSI)1 código de rede digital deserviços integrados de dispositivo móvel (MSISDN), ou similar, capaz de identificarexclusivamente o dispositivo móvel. A memória também pode armazenarconteúdo. A memória pode, por exemplo, armazenar código de programa decomputador para uma aplicação e outros programas de computador. Por exemplo,em uma modalidade da invenção, a memória pode armazenar código de programade computador para permitir que a estação móvel receba sinais transmitidosincluindo símbolos pilotos de acordo com modalidades exemplares da invenção.

Deve ser entendido que embora a estação móvel tenha sido ilustradae descrita como compreendendo um telefone móvel, telefones móveis sãomeramente ilustrativos de um tipo de estação móvel que se beneficiaria dainvenção e, portanto, não devem ser tomados como limitando o escopo dainvenção. Embora várias modalidades da estação móvel sejam ilustradas edescritas para fins de exemplo, outros tipos de estações móveis, como assistentespessoais digitais (PDAs), pagers, computadores de laptop, tabletes, e outros tiposde sistemas eletrônicos incluindo dispositivos sem fio móveis e dispositivos de fiofixos, podem empregar prontamente modalidades da invenção.

Uso de constelações multidimensionais ortogonais expandidas paracolocação de símbolo piloto

Como mencionado acima, a colocação de símbolos pilotos aumentaoverhead de sinais sendo transmitidos. Esse overhead pode ser reduzido até umcerto ponto pela colocação dos símbolos pilotos nos domínios de freqüência etempo. Os símbolos pilotos podem, portanto, ser visualizados como símbolospilotos multidimensionais cada um tendo conjuntos de pontos pilotosmultidimensionais. Modalidades exemplares da invenção propõem a colocaçãodesses pontos pilotos multidimensionais em um sistema MIMO de muItiportadorapela construção dos símbolos pilotos a partir de constelações multidimensionaistendo uma estrutura que é derivada de expansão discernível de desenhosortogonais generalizados. Isso, entre outras coisas, permite que as constelaçõesmultidimensionais tenham simetrias que podem ser preservadas apesar dedistorções multiplicativas inerentes a um canal de desvanecimento (isto é,constelações cujo formato é preservado em canais de desvanecimento de bloco,uniforme).

Foi comprovado que o formato de constelações multidimensionaisortogonais é resiliente a canais de desvanecimento uniforme. (Vide H. Schulze,"Geometrical properties of orthogonal space-time Codes," IEEE Commun. Letters,vol. 7, pág. 64-66, janeiro de 2003; também, M. Gharavi-Alkhansari e A.B.Gershman1 "Constellation Space invariance of orthogonal space-time block codes",IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 51, pág. 331 - 334, janeiro de 2005). Isso se deveprincipalmente ao fato de que tais desenhos permitem que qualquer ponto deconstelação seja expresso como uma combinação linear de matrizes de base. Ouso de constelações multidimensionais ortogonais para a colocação de símbolospilotos na grade de tempo-freqüência, portanto, provê capacidade dediscernimento de símbolo piloto. Em outras palavras, onde pontos pilotosmultidimensionais são colocados como distâncias euclidianas específicas entre si,essas distâncias não mudarão à medida que a constelação multidimensional étransmitida através de um canal de comunicação não ideal. Os pontos, portanto,permanecerão em uma distância suficiente entre si para serem discerníveis.Foi também mostrado que essas constelações ortogonais podem serexpandidas (isto é, o número de pontos de constelação definindo as constelaçõespode ser aumentado) sem perder sua propriedade de invariância de formato. (Video pedido US no. 11/112.270 intitulado Method and apparatus for constructingMIMO Constellations that preserve their geometric shape in fading channels, eD.M. Ionescu e Z.Yan, "Fading resilient super-orthogonal space-time signal sets:can good constellations survive in fading," submetida a IEEE Trans. Inform.Theory; disponível em http://arxiv.org/abs/cs.IT/0505049. (doravante "lonescu eoutros), cujos teor são pela presente incorporados a título de referência naíntegra). Pelo aumento do número de pontos de constelação, um númeroaumentado de pontos pilotos para cobrir múltiplas antenas, bem como a largura debanda coerente relevante, pode ser obtido.

Desse modo, de acordo com modalidades exemplares da invenção,pela construção de símbolos pilotos a partir de constelações multidimensionaisortogonais expandidas, um número suficiente de símbolos pilotos pode seradicionado para estimar todos os percursos resolvíveis nos múltiplos pares deantena de transmissão-recepção que definem a configuração MIMO, e, como oformato da constelação expandida é invariante a desvanecimento uniforme, ossímbolos pilotos serão discerníveis por toda estimação de canais.

Além disso, tais constelações obtidas a partir de desenhos ortogonaisgeneralizados têm uma estrutura de treliça multidimensional e se situam em umahiperesfera. Por exemplo, se houver duas antenas de transmissão, umaconstelação expandida de oito dimensões de 32 pontos é o segundo invólucro deuma treliça D4 Φ D4 (a soma direta de duas treliças de tabuleiro de damas dequatro dimensões). Como mencionado acima, é preferível que os símbolos pilotostenham uma norma constante, que é garantida onde os símbolos se situam emuma hiperesfera. Isso ajuda a assegurar bom espaçamento relativo entre símbolospilotos válidos (isto é, pontos multidimensionais).

Sincronização de portadora inicial e temporização de símbolo de OFDMPor propriedades básicas da transformação Fourier, umadescentragem de portadora de freqüência (radiana) Δω traduz (apóstransformação Fourier) em um deslocamento de domínio de freqüência de todasas freqüências de subportadora por Δω. À medida que os valores de correção dedescentragem de portadora (a partir de uma faixa de busca) são aplicados nodomínio de tempo, as freqüências de todas as subportadoras que hospedampilotos são deslocadas pela mesma proporção. Em algum ponto o conjuntodiscreto de pontos que formam o conjunto de suporte esperado dos símbolospilotos casará corretamente com a colocação de pilotos no sinal recebido a partirda estação base pretendida (BS) (à qual uma estação móvel está ouvindo em umatentativa para adquirir e travar). Esse evento (correspondendo a umadescentragem de portadora Δω) necessita ser detectado e distinguido (discutidoabaixo) a partir de todas as BSs candidatas. Observe que a presença de umadescentragem de temporização de símbolo At0 se traduz em uma multiplicação nodomínio de freqüência por exp(jcoAto); porque nesse estágio todo processamentoserá não coerente - isto é, somente magnitudes são relevantes - isso não afeta oalgoritmo de sincronização de portadora (como |exp(ja>Ato)| = 1, vide abaixo).

O problema potencial seguinte é particularmente possível em umcenário com pilotos igualmente espaçados, mesmo se um deslocamento cíclicorelativo entre pontos de suporte piloto em BSs vizinhos for executado (vide, porexemplo, Laroia e outros). É possível que o conjunto discreto de pontos queformam o conjunto de suporte para os símbolos pilotos igualmente espaçados emvárias BSs candidatas casem corretamente, até um deslocamento cíclico, acolocação de pilotos no sinal recebido a partir da BS pretendida. Se issoacontecer, então dois ou mais valores de correção de descentragem de portadorafarão com que as grades de suporte piloto dessas BSs casem com a colocação depilotos no sinal a partir da BS pretendida (na qual a estação móvel está tentandosincronizar). Nesse caso, um mecanismo é necessário para auxiliar a estaçãomóvel a travar na BS pretendida, e ajudar a identificar e excluir as BSs que têmpilotos deslocados de forma cíclica (porém espaçados igualmente). Se talmecanismo estiver ausente, então a alternativa é na realidade decodificar osquadros respectivos (a partir de todas as BSs), a seguir identificar as IDs de BSrespectivas, etc. Entretanto, isso acrescenta tempo, retardo e ineficiência.

Uma solução sobre esse problema é buscada no pedido provisionalUS no. 60/585.034, intitulado System and method for selecting pilot tone positionsin communication system, depositado em 26 de maio de 2005, cujo teor éincorporado pela presente a título de referência na íntegra. De acordo com umasolução fornecida nesse pedido, as grades de suporte piloto a partir de BSsvizinhas são simples e intencionalmente inclinadas, além de serem deslocadas deforma cíclica em relação mútua, desse modo evitando que qualquer deslocamentocíclico de uma colocação piloto desejada case com a colocação piloto de uma BSindesejada. Uma desvantagem dessa solução situa-se no fato de que pilotosespaçados irregularmente (uma conseqüência dessa abordagem) são sub-ótimos(vide H. Minn e N. Al-Dhahir, "Optimal training signals for MIMO OFDM ChannelEstimation", Globecom 2004, pág. 219-224). Entretanto, a perda poderia estarcontida.

Modalidades exemplares da invenção propõem uma soluçãoqualitativamente diferente da sincronização de portadora inicial e aquisição detemporização de símbolo de OFDM. Como mencionado acima, símbolos pilotossão pontos multidimensionais. Em outras palavras, se houver N antenas detransmissão, um símbolo piloto destinado a sondar (isto é, amostrar) o canal MIMOseletivo de freqüência no domínio de freqüência, na subportadora i0, pode ser umamatriz complexa de 2 χ 2, cujas colunas e linhas são associadas à antenas detransmissão e períodos de tempo, respectivamente. Aqui, um período de tempocorresponde a um período de símbolo de OFDM. Em geral, como discutido acima,os símbolos pilotos são de uma expansão de constelação discernível de umdesenho ortogonal generalizado. Um ponto multidimensional associado a umsímbolo piloto é uma matriz KxT (vide Ionescu e outros). O subscrito i se refereao i° símbolo piloto (multidimensional). Além disso, a isometria usual que mapeia s= [zr..zk]T e Ck para o vetor real χ = [9t(zi),3(zi),...9l(Zk),3(Zk)]T é utilizado. Foimostrado que o vetor de observações durante todos os usos de canal pertinentesao i° símbolo piloto pode ser disposto em um vetor real (pelo isomorfismo acima)para reescrever a equação de recepção como y, = I Ihi I ΐΘχ, + rij, onde G é umamatriz ortogonal, η representa um termo de interferência e ruído, que será omitidopara simplicidade (os símbolos pilotos têm uma Razão mais elevada de sinal pararuído (SNR)). (Vide Ionescu e outros, sec. II.C) Além disso, hj é o vetor de canalNx1 de coeficientes de desvanecimento uniforme a partir das antenas detransmissão para uma antena de recepção arbitrária. Além disso, h, é constanteatravés dos períodos de tempo cobertas por um símbolo piloto.

O processamento durante aquisição inicial e sincronização é,evidentemente, não coerente. Primeiramente, o receptor deve computar I Iyi 11 paracada valor de correção de descentragem de portadora (quando isso compensa adescentragem de portadora, todas as posições pilotos esperadas casarão acolocação de piloto no sinal transmitido pela BS pretendida), onde I |y, 11=^^^^ Preferivelmente, os símbolos pilotos estão em uma hiperesfera,o que assegurará que

<formula>formula see original document page 32</formula>

A coleta da energia em todas as observações nas posições pilotosconhecidas, leva (para o valor correto de correção de descentragem de portadora)à combinação de diversidade das energias de canal em todos os vetores hj. Ovalor resultante obedece a uma distribuição qui-quadrado, e leva a uma energiamáxima que sinaliza que a descentragem de portadora compensada correspondea uma BS que tem a mesma colocação piloto até um deslocamento cíclico. Sesomente um máximo global for encontrado enquanto aplica valores de correção dedescentragem de portadora a partir de uma faixa esperada, então a BS correta foiidentificada e sincronizada. O último estágio será aquisição de temporização desímbolo de OFDM.

Entretanto, é possível que o conjunto discreto de pontos que forma oconjunto de suporte para os símbolos pilotos igualmente espaçados em várias BSscandidatas case corretamente, até um deslocamento cíclico, a colocação depilotos no sinal recebido a partir da BS pretendida, vide acima. Nesse caso ummáximo global evidente não será encontrado, porém em vez disso vários máximospróximos serão observados.

Devido à estrutura presente nos símbolos piloto, essa ambigüidadepode ser resolvida em um segundo estágio, onde o algoritmo deve computar, paratodo Xi,

XirGV, =||htfcTGTGX/ =WXi7Xi Φ,ΙΜ2 =+'!'

Onde a desigualdade segue através de Cauchy-Schwartz, e aigualdade é obtida se e somente se χ( = χι. A soma acima de todas as posiçõesde símbolo piloto conhecidas permitirá que o receptor diferencie entre as BSs quetêm colocação de símbolo piloto idêntico até um deslocamento cíclico no domíniode freqüência, desse modo resolvendo a ambigüidade.

Observe que o argumento acima é uma versão simplificada de umaprova mais completa. Na realidade, a matriz G1 como representado acima e emIonescu e outros, reúne o efeito do canal e certas matrizes base associadas aoselementos de cada vetor χ,. É possível separar as contribuições do canal e asmatrizes de base, respectivamente, por expressão de G como um produto entreuma matriz que depende somente do canal e uma que depende somente dasmatrizes de base (conhecida como receptor). A parte essencial, entretanto, é ofato de que a desigualdade Cauchy-Schwartz pode ser invocada como acima,após computar uma norma direta, que é típica de processamento não coerente.

Observe que os vetores χι que levam aos símbolos pilotos(multidimensionais) (por exemplo, representados na forma de matriz) podem serseqüências ortogonais, como Hadamard (incluindo versão complexa), queassegurará ortogonalidade. Também é possível dispor as observações não zeroem yi para corresponder com o Xi testado (vide Ionescu e outros).

Essa é a essência do método para resolver a ambigüidade entre BSsque têm colocação de símbolo piloto idêntica até um deslocamento cíclico nodomínio de freqüência (vide, por exemplo, Laroia e outros).

É possível permitir, em um número muito limitado de casos, a opçãode decodificar as mensagens de todas as BS que não são claramente resolvidasapós o segundo estágio. Isso será raramente necessário, uma vez que há umaprobabilidade muito baixa de alarme falso.

Finalmente, é conjeturado que quanto mais elevada adimensionalidade dos símbolos pilotos mais baixo o produto escalar XiXi, que, severdadeiro, ajudaria a resolver melhor as ambigüidades de BS1 uma vez que ospontos podem ser mais eficientemente separados em uma hiperesfera se adimensionalidade do espaço de incorporar for mais elevada.

A interpretação física da conjectura acima que é menos eficiente sebasear em símbolos pilotos tendo forma de matriz diagonal

<formula>formula see original document page 34</formula>

(Ν = 2 antenas de transmissão assumidas). Evidentemente, um pilotodessa forma tem dimensionalidade menor do que um com todas as entradas nãozero.

Como prova, considere dois pontos A = (ai,...an), B = (bi.....bn), emuma hiperesfera em η dimensões. Juntamente com o centro da esfera, O, os doispontos formam um triângulo bidimensional em um espaço dimensional n. Os doispontos podem ser visualizados como vetores a = [ai,...an]T, b = [bi.....bn]T. Adesigualdade Cauchy-Schwartz indica aTb = Ei ajbj< I Ia 111 Ib 11. Observe que o ladoesquerdo some quando alb, em cujo caso o produto escalar some. Desse modo,a diminuição de aTb = Σι ajbj quando a ortogonalidade não mantém, requernecessariamente abaixar o limite superior obtenível (máximo) I Ia 111 Ib 11. Porém ocomprimento do lado AB, isto é, a distância euclidiana dE(a,b), verifica

<formula>formula see original document page 34</formula>

L onde θ é o ângulo ZAOB. A seguir, levando emconsideração o fato de que a = ||ò||= κ (pontos na hiperesfera), conclui-se queA menos que a _L b.Desse modo, a redução de ^^^^ na ausência deortogonalidade requer o aumento da distância euclidiana dE(a,b). É bem sabidoque um dado número de pontos pode ser colocado mais distante um do outro nasuperfície de uma hiperesfera quando a dimensionalidade da hiperesfera é maiselevada.

Isso conclui a prova do fato de que para diminuir XiXi adimensionalidade dos símbolos pilotos deve ser tão elevada quanto possível, oque por sua vez significa que pilotos da forma de matriz diagonal são menoseficientes. A conjectura pode ser agora mencionada como Lemma.

Outra questão é se os símbolos pilotos podem ser matrizes unitáriasarbitrárias, em vez de ter a estrutura discutida acima (isto é, ser de uma expansãode constelação discernível de um desenho ortogonal generalizado). Em outraspalavras, os valores complexos (correspondendo a antenas respectivas e períodosde símbolo de OFDM) que formam um símbolo piloto multidimensional paraestimar coeficiente de canal na subportadora i0 (todas as antenas de transmissão)podem formar simplesmente uma matriz unitária?

Como mostrado abaixo, unitário não é suficiente. Realmente,considere que os símbolos pilotos multidimensionais não são nada mais do quematrizes unitárias Pj. Então y, = Pihi e o único processamento não coerente éencontrar ||y.|| - por exemplo, buscando através de P^i =PiPiHi ou diretamentecomputando Iyi || como a soma de magnitudes ao quadrado. Porém Iyi|| =IaJjVP (porque matrizes unitárias preservam a norma), e desse modocombinando as energias de canal resulta sempre em um pico de energia de canalindependente de P,, Pi. Isso, por sua vez, leva a uma ambigüidade. Os símbolospilotos não podem auxiliar a resolver a ambigüidade, e a única solução é narealidade prosseguir e decodificar as mensagens de todas as BSs que produziramum pico durante aplicação de vários valores de correção de descentragem deportadora. Em outras palavras, as matrizes pilotos unitárias não são suficientespara auxiliar a sincronização de portadora com uma BS pretendida (se várias BSstiverem colocação piloto idêntica até um deslocamento cíclico no domínio defreqüência, como em Laroia e outros.)·

Conclusão

Em geral, portanto, modalidades exemplares da invenção fornecemum método e aparelho para colocar símbolos pilotos em um sistema MIMO demultiportadora. Em particular, em uma modalidade exemplar, isso envolve o usode conjuntos de pontos multidimensionais cuja estrutura é derivada de expansãodiscerníveis de desenhos ortogonais generalizados. Esses conjuntos de pontosmultidimensionais podem ser utilizados para formar símbolos pilotos em umagrade de símbolo piloto de tempo-freqüência bidimensional que, por sua vez, podeser utilizada para amostrar os processos de desvanecimento uniforme em váriassubportadoras de um sistema MIMO de OFDM, antenas de transmissão, esímbolos OFDM.

Modalidades exemplares da invenção fornecem ainda um método eaparelho para utilizar informações pilotos para executar sincronização de portadorainicial e temporização de símbolo de OFDM enquanto discerne entre estaçõesbase candidatas.

Com base na descrição acima, como lido em vista das figuras dedesenho apensas, deve ser evidente que alguns exemplos da invenção se referema um método de colocar pilotos em um sistema MIMO de multiportadora. Em umamodalidade exemplar, o método inclui: (1) expandir constelaçõesmultidimensionais ortogonais generalizadas; e (2) utilizar os conjuntos de pontosmultidimensionais das constelações multidimensionais ortogonais generalizadas,expandidas, para colocar símbolos pilotos no sistema MIMO de multiportadora.

Alguns exemplos da invenção se referem ainda a um método deutilizar informação piloto para executar sincronização de portadora inicial etemporização de símbolo OFDM enquanto discerne entre estações basecandidatas. Em uma modalidade exemplar o método pode incluir, no lado dotransmissor: (1) construir um conjunto de símbolos pilotos multidimensionaisiniciando a partir de um desenho ortogonal generalizado; (2) expandir o mesmo;(3) alocar cada símbolo multidimensional (uma matriz) a um tom piloto(subportadora); e (4) transmitir os elementos de matriz na subportadora a partirdas diversas antenas, durante vários símbolos de OFDM. No lado do receptor, ométodo pode incluir executar uma operação de correlação com os vetores χconhecidos. De acordo com modalidades exemplares da invenção, nenhumadispersão é necessária na colocação de um símbolo piloto em sua grade espacial(antena) e temporal (símbolo de OFDM) correspondente.

Alguns exemplos da invenção se referem a um sistema para colocarsímbolos pilotos em um sistema MIMO de muItiportadora, o sistema pode incluiruma ou mais estações base em comunicação com uma ou mais estações móveis,onde as estações base transmitem dados incluindo um ou mais símbolos pilotospara as respectivas estações móveis. Em uma modalidade exemplar, a estaçãobase compreende um transmissor que é capaz de utilizar conjuntos de pontos deconstelação multidimensionais tendo uma estrutura que é derivada deconstelações multidimensionais ortogonais generalizadas, expandidas para acolocação dos símbolos piloto. Em outra modalidade exemplar, as estaçõesmóveis compreendem receptores respectivos para receber dados a partir dasestações base, onde os dados incluem um ou mais símbolos pilotos colocadosutilizando a constelação multidimensional ortogonal, generalizada, expandida.

Outro exemplo da invenção se refere a uma estação base que écapaz de colocar símbolos pilotos em um sistema MIMO de multiportadora. Emuma modalidade exemplar, a estação base inclui um meio para expandirconstelações multidimensionais ortogonais, generalizadas, e um meio para utilizaros conjuntos de pontos multidimensionais das constelações multidimensionaisortogonais generalizadas, expandidas para colocar símbolos pilotos no sistemaMIMO de multiportadora.

Os exemplos da invenção se referem ainda a um produto deprograma de computador para colocar símbolos pilotos em um sistema MIMO demultiportadora. Em uma modalidade exemplar, o produto de programa decomputador inclui pelo menos um meio de armazenagem legível por computadortendo porções de código de programa legíveis por computador armazenadas nomesmo. Essas porções de código de programa legíveis por computador podemincluir, por exemplo, uma primeira porção executável para expandir constelaçõesmultidimensionais ortogonais generalizadas; e uma segunda porção executávelpara utilizar os conjuntos de pontos multidimensionais das constelaçõesmultidimensionais ortogonais, generalizadas e expandidas para colocar símbolospilotos no sistema MIMO de multiportadora.

Os exemplos da invenção se referem ainda a um produto deprograma de computador para utilizar informações pilotos para executarsincronização de portadora inicial e temporização de símbolo de OFDM enquantodiscerne entre estações base candidatas. Em uma modalidade exemplar, oproduto de programa de computador inclui pelo menos um meio de armazenagemlegível por computador tendo porções de código de programa legíveis porcomputador armazenadas no mesmo.

Como descrito acima e como será reconhecido por uma pessoaversada na técnica, as modalidades da invenção podem ser configuradas comoum sistema, método, dispositivo terminal móvel ou outro aparelho, ou produto deprograma de computador. Por conseguinte, as modalidades da invenção podemser compreendidas de vários meios incluindo totalmente hardware, totalmentesoftware, ou qualquer combinação de software e hardware. Além disso, asmodalidades da invenção podem ter a forma de um produto de programa decomputador em um meio de armazenagem legível por computador tendoinstruções de programa legíveis por computador (por exemplo, software decomputador) incorporadas no meio de armazenagem. Qualquer meio dearmazenagem legível por computador apropriado pode ser utilizado incluindodiscos rígidos, CD-ROMs, dispositivos de armazenagem óptica, ou dispositivos dearmazenagem magnética.

Modalidades exemplares da invenção foram descritas acima comreferência a diagramas de blocos e ilustrações de fluxograma de métodos,aparelhos (isto é, sistemas) e produtos de programa de computador. Seráentendido que cada bloco dos diagramas de bloco e ilustrações de fluxograma, ecombinações de blocos nos diagramas de bloco e ilustrações de fluxograma,respectivamente, pode ser implementado por vários meios incluindo instruções deprograma de computador. Essas instruções de programa de computador podemser carregadas em um computador de propósito geral, computador de propósitoespecial, ou outro aparelho de processamento de dados programáveis paraproduzir uma máquina, de tal modo que as instruções que executam nocomputador ou outro aparelho de processamento de dados programáveis criamum meio para implementar as funções especificadas no bloco ou blocos defluxograma.

Essas instruções de programa de computador podem ser tambémarmazenadas em uma memória legível por computador que pode orientar umcomputador ou outro aparelho de processamento de dados programáveis afuncionar em um modo especifico, de tal modo que as instruções armazenadas namemória legível por computador produzam um artigo de fabricação incluindoinstruções legíveis por computador para implementar a função especificada nobloco ou blocos de fluxograma. As instruções de programa de computador tambémpodem ser carregadas em um computador ou outro aparelho de processamentode dados programáveis para fazer com que uma série de etapas operacionais sejaexecutada no computador ou outro aparelho programável para produzir umprocesso implementado por computador de tal modo que as instruções queexecutam no computador ou outro aparelho programável forneçam etapas paraimplementar as funções especificadas no bloco ou blocos de fluxograma.

Por conseguinte, blocos dos diagramas de bloco e ilustrações defluxograma suportam combinações de meios para executar as funçõesespecificadas, combinações de etapas para executar as funções especificadas emeios de instruções de programa para executar as funções especificadas. Serátambém entendido que cada bloco dos diagramas de blocos e ilustrações defluxograma, e combinações de blocos nos diagramas de blocos e ilustrações defluxograma, podem ser implementados por sistemas de computador baseado emhardware de finalidade especial que executam as funções ou etapasespecificadas, ou combinações de hardware de finalidade especial e instruções decomputador.

Muitas modificações e outras modalidades da invenção expostas aquivirão à mente de uma pessoa versada na técnica à qual essas invenções sereferem tendo o benefício dos ensinamentos apresentados nas descrições acima edesenhos associados. Portanto, deve ser entendido que as invenções não devemser limitadas às modalidades específicas reveladas e que modificações e outrasmodalidades pretendem ser incluídas no escopo das reivindicações apensas.Embora termos específicos sejam empregados aqui, são utilizados em um sentidogenérico e descritivo somente e não para fins de limitação.

Claims (30)

1. Método de colocar um ou mais símbolos piloto em um sistema demúltipla entrada múltipla saída (MIMO) de multiportadoras, o método sendoCARACTERIZADO por compreender:construir uma constelação multidimensional ortogonal quecompreende um conjunto de pontos de constelação multidimensional; eformar um símbolo piloto a partir da constelação multidimensionalortogonal, o símbolo piloto compreendendo um conjunto de pontos piloto quecorresponde com o conjunto de pontos de constelação multidimensional.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1 >uCARACTERIZADO porcompreender ainda:expandir a constelação multidimensional ortogonal para aumentar onúmero de pontos piloto no conjunto de pontos piloto do símbolo piloto.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelofato de que a estrutura da constelação multidimensional ortogonal e a constelaçãomultidimensional ortogonal expandida, é invariante ao desvanecimento uniforme.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelofato de que o símbolo piloto reside em uma hiperesfera.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelofato de que o símbolo piloto compreende uma matriz com uma ou mais linhas euma ou mais colunas, e em que as respectivas linhas da matriz correspondem auma antena separada, o método compreendendo ainda:transmitir os pontos piloto associados a uma linha da matriz a partirda antena correspondente.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelofato de que a transmissão dos pontos piloto associados a uma linha compreendetransmitir pontos piloto respectivos durante um símbolo de multiplexagem pordivisão de freqüência ortogonal (OFDM) separada.

7. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO porcompreender ainda:transmitir o conjunto de pontos piloto do símbolo piloto a partir deuma ou mais antenas durante um ou mais símbolos de multiplexagem por divisãode freqüência ortogonal (OFDM), onde, após recebimento, os pontos piloto sãocapazes de serem utilizados para executar uma sincronização de portadora iniciale temporização de símbolo OFDM enquanto discerne entre uma ou mais estaçõesbase candidatas.

8. Aparelho para colocar um ou mais símbolos piloto em um sistemade múltipla entrada múltipla saída (MIMO) de multiportadoras, o aparelho sendoCARACTERIZADO por compreender:um gerador de tom piloto configurado para gerar e intercalar um oumais tons piloto para transportar um ou mais símbolos piloto respectivos, em quesímbolos piloto respectivos são formados a partir de uma constelaçãomultidimensional ortogonal, expandida e compreendem um conjunto de pontospiloto correspondendo a um conjunto de pontos de constelação da constelaçãomultidimensional ortogonal, expandida.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO porcompreender ainda:uma ou mais antenas configuradas para transmitir os símbolos piloto,em que os símbolos piloto respectivos compreendem uma matriz com uma oumais linhas e uma ou mais colunas, e em que linhas respectivas da matrizcorrespondem a uma de uma ou mais antenas.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADOpelo fato de que a transmissão dos símbolos piloto compreende transmitir ospontos piloto associados a linhas respectivas da matriz a partir das antenascorrespondentes.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADOpelo fato de que a transmissão dos pontos piloto associados a linhas respectivascompreende transmitir pontos piloto respectivos durante um símbolo demultiplexagem por divisão de freqüência ortogonal (OFDM) separado.

12. Estação móvel, CARACTERIZADA por compreender:um receptor configurado para receber um símbolo piloto, em que osímbolo piloto é formado a partir de uma constelação multidimensional ortogonal, osímbolo piloto compreendendo um conjunto de pontos piloto que corresponde aum conjunto de pontos de constelação multidimensional da constelaçãomultidimensional ortogonal.

13. Estação móvel, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADA pelo fato de que o receptor é configurado adicionalmente parareceber um símbolo piloto formado a partir de uma constelação multidimensionalortogonal expandida.

14. Estação móvel, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADA pelo fato de que a estrutura da constelação multidimensionalortogonal e a constelação multidimensional ortogonal, expandida é invariante adesvanecimento uniforme.

15. Estação móvel, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADA pelo fato de que o receptor compreende uma ou mais antenas,e em que o recebimento de um símbolo piloto compreende receber o conjunto depontos piloto através de uma ou mais antenas e durante um ou mais símbolos demultiplexagem por divisão de freqüência ortogonal (OFDM).

16. Estação móvel, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADA por compreender ainda:um sincronizador configurado para utilizar o símbolo piloto recebidopara executar uma sincronização de portadora inicial e temporização de símboloOFDM.

17. Sistema para transmitir um ou mais símbolos piloto, o sistemasendo CARACTERIZADO por compreender:uma estação base configurada para gerar e transmitir um ou maissímbolos piloto, onde símbolos piloto respectivos são formados a partir de umaconstelação multidimensional ortogonal; euma estação móvel configurada para receber um ou mais símbolospiloto.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADOpelo fato de que símbolos piloto respectivos compreendem um conjunto de pontospiloto que correspondem a um conjunto de pontos de constelação da constelaçãomultidimensional ortogonal.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADOpelo fato de que a estação base é configurada adicionalmente para construir aconstelação multidimensional ortogonal e formar o símbolo piloto a partir daconstelação multidimensional ortogonal construída.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADOpelo fato de que a estação base é configurada adicionalmente para expandir aconstelação multidimensional ortogonal construída para aumentar o número depontos pilotos no conjunto de pontos piloto do símbolo piloto.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADOpelo fato de que a transmissão do símbolo piloto compreende transmitir o conjuntode pontos piloto através de uma ou mais antenas e em um ou mais símbolos demultiplexagem por divisão de freqüência ortogonal (OFDM).

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADOpelo fato de que a estação móvel é configurada adicionalmente para utilizar ossímbolos piloto recebidos para executar sincronização de portadora inicial etemporização de símbolo OFDM.

23. Produto de programa de computador para colocar um ou maissímbolos piloto em um sistema de múltipla entrada múltipla saída (MIMO) demultiportadoras, CARACTERIZADO pelo fato de que o produto de programa decomputador compreende pelo menos um meio de armazenagem legível porcomputador tendo porções de código de programa legível por computadorarmazenadas no mesmo, as porções de código de programa legível porcomputador compreendendo:uma prime;ra porção executável para construir uma constelaçãomultidimensional ortogonal compreendendo um conjunto de pontos de constelaçãomultidimensionais; euma segunda porção executável para formar um símbolo piloto apartir da constelação multidimensional ortogonal, o símbolo piloto compreendendoum conjunto de pontos piloto correspondendo ao conjunto de pontos deconstelação multidimensional.

24. Produto de programa de computador, de acordo com areivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de que as porções de código deprograma legível por computador compreendem ainda:uma terceira porção executável para expandir a constelaçãomultidimensional ortogonal a fim de aumentar o número de pontos piloto noconjunto de pontos piloto do símbolo piloto.

25. Produto de programa de computador, de acordo com areivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura da constelaçãomultidimensional ortogonal e a constelação multidimensional ortogonal expandidaé invariante a desvanecimento uniforme.

26. Produto de programa de computador, de acordo com areivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que as porções de código deprograma legível por computador compreendem ainda:uma quarta porção executável para transmitir o conjunto de pontospiloto do símbolo piloto a partir de uma ou mais antenas durante um ou maissímbolos de multiplexagem por divisão de freqüência ortogonal (OFDM)1 onde,após recebimento, os pontos piloto são capazes de serem utilizados para executaruma sincronização de portadora inicial e temporização de símbolo OFDMenquanto discerne entre uma ou mais estações base candidatas.

27. Conjunto de circuitos integrados para colocar um ou maissímbolos piloto em um sistema de múltipla entrada múltipla saída (MIMO) demultiportadoras, o conjunto de circuitos integrados sendo CARACTERIZADO porcompreender:um primeiro elemento lógico para construir uma constelaçãomultidimensional ortogonal compreendendo um conjunto de pontos de constelaçãomultidimensior.nl; eum segundo elemento lógico para formar um símbolo piloto a partirda constelação multidimensional ortogonal, o símbolo piloto compreendendo umconjunto de pontos piloto correspondendo ao conjunto de pontos de constelaçãomultidimensional.

28. Conjunto de circuitos integrados, de acordo com a reivindicação-27, CARACTERIZADO por compreender ainda:um terceiro elemento lógico para expandir uma constelaçãomultidimensional ortogonal para aumentar o número de pontos piloto no conjuntode pontos piloto do símbolo piloto,

29. Conjunto de circuitos integrados, de acordo com a reivindicação-28, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura da constelaçãomultidimensional ortogonal e a constelação multidimensional ortogonal expandidaé invariante ao desvanecimento uniforme.

30. Conjunto de circuitos integrados, de acordo com a reivindicação-28, CARACTERIZADO por compreender ainda:um quarto elemento lógico para transmitir o conjunto de pontos pilotodo símbolo piloto a partir de uma ou mais antenas durante um ou mais símbolosde multiplexaoem por divisão de freqüência ortogonal (OFDM), onde, apósrecebimento, cs pontos piloto são capazes de serem utilizados para executar umasincronização de portadora inicial e temporização de símbolo OFDM enquantodiscerne entre uma ou mais estações base candidatas.