BRPI0706859A2

BRPI0706859A2 - método e, aparelho de implementação de processamento de tempo espaço com esquemas de modulação e codificação desiguais

Info

Publication number: BRPI0706859A2
Application number: BRPI0706859-0A
Authority: BR
Inventors: Qingyuan Dai; I-Tai Lu; Kun-Ju Tsai; Chang-Soo Koo; Peter J Voltz; Robert L Olesen; Yongwen Yang; Eldad M Zeira
Original assignee: Interdigital Tech Corp
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2011-04-12
Also published as: IL192570A; WO2007081977A2; JP2016034156A; MY144368A; JP2017158197A; US20170163383A1; KR20120101493A; US9621251B2; US10560223B2; EP2378690A1; TW201429200A; JP2014233077A; JP2014103691A; DE202007000422U1; JP2009523361A; KR101680802B1; EP1989806A2; KR101600673B1; JP5810178B2; TW200731717A

Abstract

Método e aparelho de implementação de processamento de tempo espaço com esquemas de modulação e codificação desiguais. São descritos método e aparelho para implementação de processamento espacial com esquemas de modulação e codificação (MCSs) desiguais ou MCSs dependentes de fluxo. Dados de entrada podem ser divididos em uma série de fluxos de dados e processamento espacial é realizado sobre os fluxos de dados para gerar uma série de fluxos espaciais. MCS para cada fluxo de dados é selecionado independentemente. Os fluxos espaciais são transmitidos por diversas antenas de transmissão. Pelo menos um dos métodos de codificação de bloqueio de tempo espaço (STBC), codificação de bloco de freqúências no espaço (SFBC), codificação de Alamoutisemi-ortogonal, codificação de blocos de tempo espaço revertidos no tempo, processamento espacial linear e diversidade de atraso cíclico (CDD) podem ser realizados nos fluxos de dados/espaciais. Matriz de mapeamento de antenas pode ser aplicada em seguida aos fluxos espaciais. Os fluxos espaciais são transmitidos por meio de diversas antenas de transmissão. MCS para cada fluxo de dados pode ser determinado com base em relação sinal-ruído de cada fluxo espacial associado ao fluxo de dados.

Description

Método e aparelho de implementação de processamento de tempo espaço comesquemas de modulação e codificação desiguais.

A presente invenção refere-se a sistemas de comunicaçãosem fio. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a método e aparelho paraimplementação de processamento espacial com esquemas de modulação e codificação(MCSs) desiguais.

Antecedentes

O grupo de proposta conjunta IEEE 802.11η propõeatualmente o uso de código de blocos de tempo espaço (STBC) e esquema demultiplexação por divisão espacial (SDM) para a geração seguinte de redes sem fio comalto desempenho. Este esquema de STBC/SDM híbrido resulta em qualidadedesequilibrada de serviço para fluxos de dados, o que se traduz em relação sinal-ruído(SNR) residual mais baixa na saída de receptor. Em sistemas convencionais, MCSsiguais são aplicados a todos os fluxos espaciais. Isso resulta, entretanto, em perda debenefícios do ganho de diversidade para o fluxo espacial conduzido por meio decodificação prévia de STBC.

Seria desejável, portanto, fornecer método e aparelho paraaplicação de MCSs desiguais ou MCSs dependentes de fluxo, realizando ao mesmotempo processamento espacial, tal como STBC.

Resumo da Invenção

A presente invenção refere-se a método e aparelho paraimplementar processamento espacial com MCSs desiguais ou MCSs dependentes defluxo. Os dados de entrada podem ser divididos em uma série de fluxos de dados eprocessamento espacial é realizado sobre os fluxos de dados para gerar uma série defluxos espaciais. MCS para cada fluxo de dados é selecionado independentemente. Osfluxos espaciais são transmitidos em seguida por meio de diversas antenas detransmissão. Pelo menos um dos métodos de STBC, codificação de blocos defreqüências no espaço (SFBC), codificação de Alamouti semi-ortogonal, codificação deblocos de tempo espaço revertidos no tempo, processamento espacial linear ediversidade de atraso cíclico (CDD) podem ser realizados nos fluxos de dados/espaciais.Matriz de mapeamento de antenas pode ser aplicada em seguida aos fluxos espaciais.Os fluxos espaciais resultantes são transmitidos em seguida por meio dê diversasantenas de transmissão. O MCS para cada fluxo de dados pode ser determinado combase em SNR de cada fluxo espacial associado ao fluxo de dados.

Breve Descrição das Figuras

Compreensão mais detalhada da presente invenção podeser obtida a partir do relatório descritivo de realização preferida a seguir, fornecido comoforma de exemplo e a ser compreendido em conjunto com as figuras anexas, nas quais:- a Figura 1 é diagrama de bloco de transmissor configurado conforme a presenteinvenção;

- a Figura 2 é diagrama de bloco de receptor configurado conforme a presente invenção;

- a Figura 3 é diagrama de bloco de exemplo de unidade de processamento espacialconfigurada para realizar STBC e/ou mapeamento espacial linear; e

- as Figuras 4 e 5 exibem resultados de simulação para canais E e B de IEEE 802.11ηutilizando configuração de antena 3x2 e receptor de erro quadrado médio mínimo linear(LMMSE).

Descrição Detalhada das Realizações Preferidas

Segundo a presente invenção, MCSs desiguais ou MCSsdependentes de fluxos são aplicados a diferentes fluxos espaciais. A presente invençãopode ser aplicada em sistema de diversas entradas e diversas saídas (MIMO) emmultiplex por divisão de freqüências ortogonais (OFDM)1 sistema de múltiplo acesso pordivisão de códigos com múltiplas portadoras (MC-CDMA)1 sistema CDMA ou similares.MCSs desiguais são aplicados em diferentes fluxos de dados para aproveitar SNRsdesiguais para diferentes fluxos de dados. MCS de ordem superior pode ser aplicado, porexemplo, a fluxo espacial que possui codificação de diversidade e MCS de ordem inferiorpara fluxo espacial que não possui codificação de diversidade para reduzir a interferênciaauto-induzida total. Com MCSs desiguais, ou MCSs dependentes de fluxos, algoritmoreceptor mais simples (tal como erro de quadrado médio mínimo linear (LMMSE)) podeser utilizado devido à auto-interferência reduzida.

A Figura 1 é diagrama de bloco de transmissor 100configurado conforme a presente invenção. O transmissor 100 inclui codificador de canal102, unidade de coincidência de velocidade 104, divisor espacial 106, uma série deentrelaçadores 108a a 108nss, uma série de mapeadores de constelação 110a a 110nss,uma série de multiplexadores 116a a 116nss, unidade de processamento espacial 120,uma série de unidades de transformação Fourier rápida inversa (FFT) 122a a 122ntx, umasérie de unidades de inserção de prefixos cíclicos (CP) 124a a 124ntx e uma série deantenas de transmissão 126a a MQuu. Dever-se-á observar que a configuração exibidana Figura 1 é exibida como exemplo, não como limitação, e o processamento realizadopelos componentes pode ser implementado por mais ou menos componentes e a ordemde processamento pode ser alterada.

O codificador de canais 102 codifica dados de entrada 101.Codificação e modulação adaptativa (AMC) é utilizada e qualquer velocidade decodificação e qualquer esquema de codificação pode ser utilizada. A velocidade decodificação pode ser, por exemplo, Y2, 1/3, 1/5, % ou similares. Ό esquema decodificação pode ser turbocodificação, codificação convolucional, codificação de bloco,codificação de verificação de paridade de baixa densidade (LDPC) ou similares. Osdados codificados 103 podem ser puncionados pela unidade de coincidência develocidade 104.

Os dados codificados após a coincidência de velocidades105 são divididos em uma série de (Nss) fluxos espaciais 107a a 107nss pelo divisorespacial 106. Bits de dados em cada fluxo de dados 107a a 107nss são preferencialmenteentrelaçados pelo entrelaçador 108a a 108nss. Os bits de dados após o entrelaçamento109a a 109nss são mapeados em seguida nos símbolos 111a a 111 nss pelos mapeadoresde constelações 110a a 110nss conforme esquema de modulação selecionado. Oesquema de modulação pode ser chaveamento de alteração de fases em quadratura(QPSK), 8PSK, amplitude modulada em quadratura 16 (QAM)1 QAM 64 ou similares. Osdados de controle 112a a 112nss e/ou pilotos 114a a 114nss são multiplexados comsímbolos 111a a 111 nss pelo multiplexador 116a a 116nss. Os símbolos 117a a 117nss(incluindo os dados de controle em multiplex 112a a 112nss e/ou pilotos 114a a 114nss)são processados pela unidade de processamento espacial 120.

Alternativamente, os dados de entrada 101 podem serdivididos antes da codificação de canais e os diversos dados de entrada divididos podemser codificados por dois ou mais codificadores separados. Alternativamente, em vez oualém da divisão de um fluxo de dados em diversos fluxos de dados, vários fluxos dedados de entrada que podem pertencer a um ou mais usuários podem ser processadospara transmissão por meio de vários fluxos espaciais.

A unidade de processamento espacial 120 realizaseletivamente processamento espacial sobre os símbolos 117a a 117nss com base eminformações de estado de canal 118 e emite Ntx fluxos de dados 121a a 121η,χ. Oprocessamento espacial pode ser codificação de tempo espaço (STC)1 multiplexaçãoespacial (SM), mapeamento espacial linear ou formação de feixes de transmissão. ParaSTC, qualquer forma de STC pode ser utilizada, incluindo STBC, SFBC, Alamouti semi-ortogonal para 4 (quatro) antenas de transmissão, STBC revertido no tempo (TR-STBC)1CDD ou similares.

As informações de estado de canais 118 podem ser pelomenos uma dentre matriz V para cada subportadora, SNR, avaliação de matrizes decanais, número de condições de canais, difusão de atraso ou estatísticas de canais decurto e/ou longo prazo. A matriz V é matriz Unitária obtida a partir da decomposição devalor singular (SVD) da matriz de canais estimados. O número de condições de canaisrefere-se à avaliação da matriz de canais. Canal mal condicionado pode ter avaliaçãodeficiente. Baixa avaliação ou canal mal condicionado exibiria maior robustez utilizandoesquema de diversidade tal como STBC, pois o canal não teria grau de liberdadesuficiente para sustentar SM com formação de feixes de transmissão. Canal com altaavaliação sustentaria velocidades de dados mais altas utilizando SM com formação defeixes de transmissão. As informações de estado de canal 118 podem ser obtidasutilizando métodos convencionais, tais como retroalimentação de canais diretos (DCFB).

Os fluxos de dados 121a a ^lntx da unidade deprocessamento espacial 120 são processados pelas unidades IFFT 122a a 122η^ queemitem dados de domínio de tempo 123a a 123η,χ. GP é adicionado a cada um dosdados de domínio de tempo 123a a 123η,* pela unidade de inserção de CP 124a a 124η^.Os dados de domínio de tempo com CP 125à a 125η,χ são transmitidos em seguida pormeio das antenas de transmissão 126a a 126ntx.

A Figura 2 é diagrama de bloco de receptor 200 configuradoconforme a presente invenção. O receptor 200 compreende uma série de antenas derecepção 202a a 202nrx, dispositivo de estimativa de canais 204, dispositivo de estimativade ruído 206, calculadora de matrizes de correlação de canais 208, calculadoraconstante de norma SNR 210, uma série de unidades de processamento de OFDM 212aa 212nn<, decodificador espacial 214, uma série de desmapeadores de constelação 216aa 216nss, uma série de unidades de normalização de SNR 218a a 218nss, uma série dedesentrelaçadores 220a a 220nss, dispositivo de reunião espacial 222 e decodificador224. Dever-se-á observar que a configuração exibida na Figura 2 é fornecida comoexemplo, não como limitação, o processamento realizado pelos componentes pode serimplementado por mais ou menos componentes e a ordem de processamento pode seralterada.

Uma série de fluxos de dados recebidos 203a a 203nrx éintroduzida no dispositivo de estimativa de canais 204, dispositivo de estimativa de ruídos206 e unidades de processamento de OFDM 212a a 212ηη. O dispositivo de estimativade canais 204 realiza estimativa de canais para gerar matriz de canais 205 utilizandométodo convencional. O dispositivo de estimativa de ruído 206 calcula variação de ruído207. A calculadora de matriz de correlação de canais 208 gera matriz de correlação 208a partir da matriz de canais 205, o que será explicado em detalhes a seguir. Acalculadora constante de norma de SNR 210 calcula constantes de norma de SNR 211aa 211nss a partir da matriz de correlações 209 e da variação de ruído 207, o que seráexplicado em detalhes a seguir.

Cada uma das unidades de processamento de OFDM 212aa 21 ^nrx remove CP de cada fluxo de dados recebido 203a a ^OSnrx e realizatransformação Fourier rápida (FFT) para emitir dados de domínio de freqüências 213a a21 Snrx. As saídas 213a a 21 Snrx das unidades de processamento de OFDM 212a a 212nrxsão processadas pelo decodificador espacial 214. O decodificador espacial 214 pode serdecodificador de erros quadrados médios mínimos (MMSE), decodificador decancelamento de interferência sucessiva (SIC) de MMSE ou decodificador deprobabilidade máxima (ML).Após a decodificação espacial, os dados decodificados 215aa 215nss são processados pelos desmapeadores de constelação 216a a 216nss paragerar fluxos de bits 217a a 217nss. Os fluxos de bits 217a a 217nss são normalizadospelas unidades de normalização de SNR 218a a 218nss com base nas constantes denormas SNR 211a a 211nss. Os fluxos de bits normalizados 219a a 219nss sãoprocessados em seguida pelos desentrelaçadores 220a a 220nss. Os bitsdesentrelaçados 221a a 221 nss são processados em seguida pelos desentrelaçadores220a a 220nss. Os bits desentrelaçados 221a a 221 nss são reunidos em um fluxo de bits223 pelo dispositivo de reunião espacial 222. O fluxo de bits 223 é processado emseguida pelo decodificador 224 para recuperar os dados de entrada 225.

A seguir, será explicado o processamento espacial notransmissor 100 e no receptor 200 com referência a STBC como exemplo representativo.Serão utilizadas as definições a seguir:Ντχ: número de antenas de transmissão;Nss'. número de fluxos espaciais;Nsts'. número de fluxos após STBC;dkn: vetor de dados no tempo de símbolo n;skin: vetor após STBG no tempo de símbolo n;xKn\ vetor após a matriz P na Figura 3 no tempo de símbolo n; eykin. vetor recebido no tempo de símbolo n.

A Figura 3 é diagrama de bloco de exemplo de unidade deprocessamento espacial 120 configurada para realizar STBC e/ou mapeamento espaciallinear. A unidade de processamento espacial 120 pode incluir unidade de STBC 302,unidade de CDD 304 e unidade de mapeamento de antena 306. Cada um dos símbolos117a a 117nss é fluxo de números complexos. Símbolo complexo transmitido em fluxoespacial /' de subportadora k de símbolo de OFDM η é indicado pof dkÁn. A unidade deSTBC 302 processa dois símbolos de OFDM seqüenciais em cada subportadora. Ossímbolos de saída da unidade de STBC 302 e fluxo de tempo espaço de saída ísts emsubportadora k em símbolos OFDM 2m e 2m+1 são fornecidos por:

<formula>formula see original document page 6</formula>

Equação (1)em que fojsTs e fusTs são definidos na Tabela 1.

Tabela 1

<table>table see original document page 6</column></row><table><table>table see original document page 7</column></row><table>

Processamento espacial linear pode ser realizado pelaunidade de CDD 304 e pela unidade de mapeamento de antena 306 sobre os símbolosde saída da unidade de STBC 302. Caso não se realize STBC, skÁn = dkÁn e /Vsrs = /Vss.

Processamento espacial linear é definido como seqüência de rotações do vetor desímbolos que deve ser transmitido em dada subportadora. O processamento pelaunidade CDD 304 e a unidade de mapeamento de antena 306 são expressos conformesegue:

<formula>formula see original document page 7</formula>

em que sk,n = [ sk,i.n ■■■ skiNstS:n]T é vetor Nsts de símbolos demodulação a serem transmitidos em subportadora k de símbolo de OFDM n. CCdd(O ématriz de atraso cíclica em diagonal /Vss χ NSs que representa o atraso cíclico no domíniode freqüências. Os valores diagonais são fornecidos por..[CCdd(O/,/ = exp (-j2nkÁFTics).[Pmap(/f)]wsrs é matriz Nn χ Nsfs que compreende as primeiras /Vsrs colunas da matriz demapeamento de antenas unitária Pmap(Zc). Esta pode ser matriz de identidade paraoperação mapeada direta, matriz de mapeamento para operação de difusão espacial oumatriz de direcionamento específica de canal tal como conjunto de vetores eígen decanais. xk,n é vetor AZ7x de símbolos transmitidos em subportadora k de símbolo de OFDM n.

Matriz de canais Heff é canal efetivo observado pelo vetorSkfn, de forma que:

<formula>formula see original document page 7</formula>

No receptor, yk,2m e y*k,2m+1 são combinados ém um únicovetor conforme segue:

<formula>formula see original document page 7</formula>

Utilizando as Equações (3) e (4):<formula>formula see original document page 8</formula>

Equação (5)

Nos vetores sk,2m e s\2m+J, qualquer valor de dados queaparece em qualquer um deles aparecerá conjugado em ambos ou não conjugado emambos. Isso permite escrever a Equação (5) em forma de matriz simples, conformeilustrado pelo exemplo específico a seguir.

Considere o caso em que Ntx = 3 e Nss = 2 (ou seja, 2 (dois)fluxos espaciais são gerados a partir de dados de entrada pelo separador espacial 106 etrês fluxos de dados são gerados a partir da unidade dê processamento espacial 120 notransmissor 100). Um dos três fluxos de dados é criado a partir da réplica modificada deum fluxo de dados do separador espacial 106 para transmitir diversidade conformeexibido abaixo.

A partir da Tabela 1, para o caso de Ntx = 3 e Nss = 2, pode-se observar o seguinte:

sk,1,2m = dk,l,2m\Sk,2,2m = d*k,l,2m+ü 6Sk,3,2m = dk,2,2m\

de forma que:

<formula>formula see original document page 8</formula>

Equação (6)

Além disso:

Sk,1,2m*1 = dk,l,2m+1;Sk,2,2m+1 = d*k,l,2m+t, eSk,3,2m*1 = dk,2,2m+l;

de forma que:

<formula>formula see original document page 8</formula>

Equação (7)

<formula>formula see original document page 8</formula>

Equação (8)

Utilizando as Equações (6) e (8), a Equação (5) pode serreescrita como equação de matriz padrão que envolve os quatro valores de dados dk,i,2m,d*k,i,2m+u Ciki22m, d*i< 2,2m+i confome segue (os asteriscos indicam conjugação, nãoconjugação hermitiana).

<formula>formula see original document page 9</formula>

Equação (9)

Esta é agora forma MIMO padrão, mas com matriz decanais que é composto das várias colunas de Heff. O receptor 200 demodula o vetor dedados d:

<formula>formula see original document page 9</formula>

Equação (10)

Demodulador de MMSE pode ser utilizado pára o vetor dedados na Equação (10). Consiidere que a matriz de canais da Equação (9) é indicadaconforme segue:

<formula>formula see original document page 9</formula>

Equação (11)

Solução de MMSE é conforme segue (reduzindo o índice k eutilizando o símbolo "+" para conjugado hermitiano):

<formula>formula see original document page 9</formula>

Equação (12)

ou, de forma equivalente:

<formula>formula see original document page 9</formula>

Equação (13)

A Equação (9) pode ser escrita conforme segue:

<formula>formula see original document page 9</formula>

Equação (14)

Substituição da Equação (14) pela Equação (12) gera:

<formula>formula see original document page 9</formula>

Equação (15)Utilizando a Equação (11), a matriz de correlação H+ Htorna-se a seguinte:

<formula>formula see original document page 10</formula>

Equação (16)

Sabe-se que a SNR efetiva para o k° fluxo de dados naEquação (9), após processamento do receptor de MMSE, é:

<formula>formula see original document page 10</formula>

Equação (17)

em que:

<formula>formula see original document page 10</formula>

Para alta SNR1'a equação torna-se:

<formula>formula see original document page 10</formula>

Equação (18)

A matriz H+ H possui a forma:

<formula>formula see original document page 10</formula>

Equação (19)

As definições dos parâmetros na Equação (19) sãofacilmente encontradas a partir da expressão para H+ H. Utilizando a fórmula geral para oinverso de matriz conforme segue:

<formula>formula see original document page 10</formula>

Equação (20)

pode-se observar que os elementos diagonais de (H+ H)'<formula>formula see original document page 11</formula>

Equação (28)

Para qualquer realização de canal acima, os dois primeiroscomponentes de d (aqueles que possuem o código de STBC aplicado a eles) possuem amesma SNR e os outros dois também possuem SNR igual. O segundo geralmente émenor que o primeiro. A razão entre as SNRs dos componentes codificados e nãocodificados de d é a seguinte:

<formula>formula see original document page 11</formula>

Considerando que as três colunas de Heff possuempropriedades similares, a SNR será cerca de 3 dB mais alta, em média, para os símboloscodificados por STBC.

Na implementação de STBC, um par de símbolossubseqüentes pode ser transmitido, por uma mesma freqüência ou freqüênciasdiferentes. Para avaliação, o caso mais simples de Ntx = 2 e Nss = 1 é considerado nopresente supondo que exista apenas Uma antena receptora no receptor. A matriz decanais eficaz é representada na forma de matriz 1x2 conforme segue:

<formula>formula see original document page 12</formula>

Equação (30)

e o vetor de dados torna-se o seguinte:

<formula>formula see original document page 12</formula>

Equação (31)

Quando a mesma freqüência for utilizada para os símbolossucessivos, Heff é o mesmo para os dois símbolos e a Equação (5) torna-se a seguinte:

<formula>formula see original document page 12</formula>

Equação (32)

Caso seja utilizado receptor que força zero, a primeira etapaé multiplicar yk pelo conjugado hermitiano da matriz de canais:

<formula>formula see original document page 12</formula>

para gerar:

<formula>formula see original document page 12</formula>

Equação (33)

Os elementos de matriz diagonal \h^\2 + \h2\2 na parte desinal representam a diversidade de ordem 2 que é obtida pelo código STBC.

Quando forem utilizadas freqüências diferentes para ossímbolos sucessivos, os canais eficazes para os dois símbolos são os seguintes:

Heff = [hi paria o primeiro símbolo; e

Hetf- [<7i Sfe] para o segundo símbolo.

Neste caso, a Equação (5) modificada torna-se a seguinte:

<formula>formula see original document page 12</formula>

Equação (34)

e são obtidos os seguintes:

<formula>formula see original document page 12</formula>

Equação (35)<formula>formula see original document page 13</formula>

Equação (36)

Os elementos de matriz diagonal \h,\2 + \h2\2 na parte desinal representam a diversidade de ordem 2 que é obtida pelo código STBC. Neste caso,os elementos diagonais ainda representam diversidade de ordem 2. Os elementos nãodiagonais, entretanto, contribuem com interferência (ou seja, não ortogonalidade).

Para o caso 2x1 da Tabela 1, a Equação (5) torna-se aseguinte:

<formula>formula see original document page 13</formula>

Equação (38)

<formula>formula see original document page 13</formula>

Equação (39)

O dispositivo de estimativa de MMSE de d neste caso é o

seguinte:

<formula>formula see original document page 13</formula>

Equação (40)

<formula>formula see original document page 13</formula>

Equação (41)

<formula>formula see original document page 13</formula>

A Equação (40) torna-se:

<formula>formula see original document page 13</formula>

Equação (42)

<formula>formula see original document page 13</formula>

Equação (43)

Alternativamente, as estimativas de MMSE de d2m e d2m+1podem ser encontradas utilizando apenas y2m e, em seguida, y2m+í e, em seguida, suaadição. Aplicação deste esquema para o primeiro símbolo:

<formula>formula see original document page 14</formula>

Equação (44)

e a estimativa de MMSE do vetor de dados a partir doprimeiro símbolo é:

<formula>formula see original document page 14</formula>

Equação (45)

<formula>formula see original document page 14</formula>

Equação (46)

Aplicando este esquema ao segundo símbolo:

<formula>formula see original document page 14</formula>

Equação (47)

e a estimativa de MMSE do vetor de dados a partir dosegundo símbolo é:

<formula>formula see original document page 14</formula>

Equação (48)

ou:

<formula>formula see original document page 14</formula>

Equação (49)

Utilizando as Equações (47) e (49), as duas estimativas ded2m são adicionadas conforme segue:

<formula>formula see original document page 14</formula>

Equação (50)

O resultado é o mesmo obtido na Equação (43). A soma daestimativa de d2m+i também resultará na mesma obtida a partir da Equação (43). Destaforma, no esquema de Alamouti 2x1 simples, os dois métodos de decodificação sãoidênticos. Pode, entretanto, não ser o mesmo no caso 3x2 na Tabela 1.

As Figuras 4 e 5 exibem resultados de simulação paracanais E e B de IEEE 802.11η utilizando configuração de antena 3x2 e receptor MMSE(LMMSE) linear. Os resultados de simulação demonstram que o caso que utilizaesquema de modulação desigual de 64 QAM e QPSK possui cerca de 1,5 dB (0,8 dB)melhor em termos de taxa de erro de pacotes (PER) que o caso que utiliza esquema demodulação igual de 16 QAM e 16 QAM para o canal E (canal B).

O transmissor e o receptor podem ser unidade detransmissão e recepção sem fio (WTRU) ou estação base. A terminologia "WTRU" inclui,mas sem limitar-se a equipamento de usuário (UE)1 estação móvel, unidade de assinantefixa ou móvel, pager, telefone celular, assistente digital pessoal (PDA), computador ouqualquer outro tipo de dispositivo de usuário capaz de operar em ambiente sem fio. Aterminologia "estação base" inclui, mas sem limitar-se a Nó B, controlador de local, pontode acesso (AP) ou qualquer outro tipo de dispositivo de interface capaz de operar emambiente sem fio.

Realizações

1. Método de implementação de processamento de dados espaciais com MCSsdesiguais em sistema de comunicação sem fio que inclui transmissor e receptor.

2. Método conforme a realização 1, que compreende a etapa de geração de uma sériede fluxos de dados a partir de pelo menos um dado de entrada.

3. Método conforme a realização 2, que compreende a etapa de realização deprocessamento espacial em pelo menos um dos fluxos de dados para gerar uma série defluxos espaciais, em que um MCS para cada fluxo de dados é selecionadoindependentemente.

4. Método conforme a realização 3, que compreende a etapa de transmissão dos fluxosespaciais por meio de vários antenas de transmissão.

5. Método conforme qualquer das realizações 3 ou 4, em que o processamento espacialé realizado em somente uma parte dos fluxos de dados.

6. Método conforme qualquer das realizações 3 a 5, em que MCS para fluxo de dadossobre o qual é realizado processamento espacial é diferente de MCS para fluxo de dadosno qual não é realizado processamento espacial.

7. Método conforme qualquer das realizações 3 a 6, em que o processamento espacial érealizado por STBC em pelo menos um dos fluxos de dados.

8. Método conforme a realização 7, em que um par de símbolos para o STBC no fluxode dados é mapeado para uma mesma freqüência.

9. Método conforme a realização 7, em que um par de símbolos para o STBC no fluxode dados é mapeado para freqüências diferentes.

10. Método conforme qualquer das realizações 3 a 9, èm que o processamento espacialé pelo menos um dentre STBC1 SFBC, codificação de Alamouti semi-ortogonal ecodificação de bloco de tempo éspaço revertido no tempo é realizada em pelo menos umdos fluxos de dados.

11. Método conforme qualquer das realizações 3 a 10, em que processamento espaciallinear é realizado sobre os fluxos de dados.

12. Método conforme a realização 11, em que CDD é realizada sobre os fluxosespaciais.

13. Método conforme qualquer das realizações 11 ou 12, em que matriz de mapeamentode antenas é multiplicada para os fluxos espaciais.

14. Método conforme a realização 13, em que a matriz de mapeamento de antenas ématriz de identidade.

15. Método conforme a realização 13, em que a matriz de mapeamento de antenasdestina-se a difusão espacial.

16. Método conforme a realização 13, em que a matriz de mapeamento de antenas ématriz de direcionamento específica de canais.

17. Método conforme a realização 16, em que a matriz de mapeamento de antenasinclui um conjunto de vetores eigen de canais.

18. Método conforme qualquer das realizações 3 a 17, em que o MCS para cada fluxode dados é determinado com base em relação sinal-ruído de cada fluxo espacialassociado ao fluxo de dados.

19 Método conforme qualquer as realizações 4 a 18, que compreende adicionalmente aetapa de recebimento dos fluxos espaciais com pelo menos uma antena de recepção.

20. Método conforme a realização 19, que compreende a etapa de realização deestimativa de canais para gerar matriz de canais.

21. Método conforme a realização 20, que compreende a etapa de decodificação dosfluxos espaciais recebidos utilizando a matriz de canais para recuperar os dados deentrada.

22. Método conforme a realização 21, em que a decodificação de MMSE é utilizada paradecodificar os fluxos de dados recebidos.

23. Método conforme a realização 21, em que a decodificação de ZF é utilizada paradecodificar os fluxos de dados recebidos.

24. Método conforme qualquer das realizações 1 a 23, em que o sistema decomunicação sem fio é sistema OFDM.

25. Método conforme qualquer das realizações 1 a 23, em que o sistema decomunicação sem fio é um dentre sistema MS-CDMA e sistema CDMA.

26. Transmissor para implementação de processamento de dados espaciais com MCSsdesiguais.

27. Transmissor conforme a realização 26, que compreende processador espacial pararealizar processamento espacial em pelo menos um dentre uma série de fluxos dedados, em que MCS para cada fluxo de dados é selecionado independentemente.

28. Transmissor conforme a realização 27, que compreende uma série dê antenas detransmissão para transmitir os fluxos dé dados.

29. Transmissor conforme qualquer das realizações 27 ou 28, em que o processadorespacial é configurado para realizar processamento espacial de apenas uma parte dosfluxos de dados.

30. Transmissor conforme qualquer das realizações 27 a 29, em que MCS para fluxo dedados no qual é realizado processamento espacial é diferente de MCS para fluxo dedados no qual não é realizado processamento espacial.

31. Transmissor conforme qualquer das realizações 27 a 30, em que o processadorespacial é configurado para realizar STBC em pelo menos um dos fluxos de dados.

32. Transmissor conforme a realização 31, em que o processador espacial é configuradopara mapear um par de símbolos para o STBC no fluxo de dados em uma mesmafreqüência.

33. Transmissor conforme a realização 31, em que o processador espacial é configuradopara mapear um par de símbolos para o STBC no fluxo de dados para freqüênciasdiferentes.

34. Transmissor conforme qualquer das realizações 27 a 33, em que o processadorespacial é configurado para realizar pelo menos uni dentre STBC, SFBC1 codificação deAlamouti semi-órtogonal e codificação de bloco de tempo espaço revertido no tempo empelo menos um dos fluxos de dados.

35. Transmissor conforme qualquer das realizações 27 a 34, em que o processadorespacial é configurado para realizar processamento espacial linear nos fluxos de dados.

36. Transmissor conforme a realização 35, em que o processador espacial é configuradopara realizar CDD nos fluxos espaciais.

37. Transmissor conforme qualquer das realizações 35 ou 36, em que o processadorespacial é configurado para aplicar matriz de mapeamento de antenas para os fluxosespaciais.

38. Transmissor conforme a realização 37, em que a matriz de mapeamento de antenasé matriz de identidade.

39. Transmissor conforme a realização 37, em que a matriz de mapeamento de antenasdêstina-se a difusão espacial.

40. Transmissor conforme a realização 37, em que à matriz de mapeamento de antenasé matriz de direcionamento específica de canais.

41. Transmissor conforme a realização 40, em que a matriz de mapeamento de antenasinclui um conjunto de vetores eigen de canais.

42. Transmissor conforme qualquer das realizações 27 a 41, em que o MCS para cadafluxo de dados é determinado com base em relação sinal-ruído de cada fluxo espacialassociado ao fluxo de dados.

43. Receptor para implementação de processamento de dados espaciais com MCSsdesiguais.

44. Receptor conforme a realização 43, que compreende pelo menos uma antena derecepção para receber uma série de fluxos espaciais, MCS para cada fluxo de dadosmapeado para os fluxos espaciais que são selecionados independentemente em umtransmissor.

45. Receptor conforme a realização 44, que compreende dispositivo de estimativa decanais para realizar estimativa de canais para gerar matriz de canais.

46. Receptor conforme a realização 45, que compreende decodificador espacial paradecodificar os fluxos espaciais recebidos utilizando a matriz de canais.

47. Receptor conforme a realização 46, em que o decodificador espacial é configuradopara realizar decodificação de MMSE para decodificar os fluxos espaciais recebidos.

48. Receptor conforme a realização 46, em que o decodificador espacial é configuradopara realizar decodificação de ZF pára decodificar os fluxos espaciais recebidos.

Embora as características e elementos de acordo com apresente invenção sejam descritos nas realizações preferidas em combinaçõesespecíficas, cada característica ou elemento pode ser utilizado isoladamente sem asdemais características e elementos das realizações preferidas ou em várias combinaçõescom ou sem outras características e elementos da presente invenção. Os métodos ougráficos de fluxo fornecidos na presente invenção podem ser implementados emprograma de computador, software ou firmware incorporados de forma tangível em meiode armazenagem legível por computador para execução por processador ou computadorpara uso geral. Exemplos de meios de armazenagem legíveis por computador incluemmemória somente de leitura (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), registro,memória de cache, dispositivos de memória de semicondutores, meios magnéticos taiscomo discos rígidos internos e discos removíveis, meios magnetoóticos e meios óticostais como discos CD-ROM e discos versáteis digitais (DVDs).

Processadores apropriados incluem, por exemplo,processador de uso geral, processador com propósitos especiais, processadorconvencional, processador de sinal digital (DSP), uma série de microprocessadores, umou mais microprocessadores em associação com núcleo DSP, controlador,microcontrolador, Circuitos Integrados Específicos de Aplicação (ASICs), circuitos deConjuntos de Portal Programável de Campo (FPGAs) e qualquer outro tipo de circuitointegrado (IC) e/ou máquina de estado.

Processador em associação com software pode ser utilizadopara implementar transceptor de rádio freqüência para uso em unidade de transmissão erecepção sem fio (WTRU), equipamento de usuário (UE), terminal, estação base,controlador de rede de rádio (RNC) ou qualquer computador host. A WTRU pode serutilizada em conjunto com módulos, implementada em hardware e/ou software, tal comocâmera, módulo de câmera de vídeo, videofone, alto falante, dispositivo de vibração,caixa acústica, microfone, transceptor de televisão, fone de ouvido, teclado, móduloBluetooth®, unidade de rádio de freqüência modulada (FM), unidade de visor de cristallíquido (LCD), unidade de visor de diodo emissor de luz orgânico (OLED), aparelho demúsica digital, media player, módulo de videogame, navegador da Internet e/ou qualquermódulo de rede de área local sem fio (WLAN).

Claims

1. Método de implementação de processamento dedados espaciais com esquemas de modulação e codificação desiguais (MCSs)1 em que ométodo é caracterizado por compreender:- geração de uma série de fluxos espaciais a partir de dados de entrada;- realização de processamento espacial sobre pelo menos um dos fluxos espaciais paratransmitir pelo menos um fluxo espacial por meio de pelo menos duas antenas utilizandoum dentre codificação de blocos de freqüências no espaço (SFBC), codificação deblocos de tempo espaço (STBC), diversidade de atraso cíclico (CDD)1 codificação deAlamouti semi-ortogonal e codificação de blocos de tempo espaço revertido no tempo etransmissão de pelo menos um outro fluxo espacial por meio de pelo menos uma outraantena para multiplexação espacial, MCS para cada fluxo espacial que é selecionadoindependentemente de MCS para o outro fluxo espacial; e- transmissão dos fluxos espaciais por meio de diversas antenas de transmissão

2. Método conforme a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o processamento espacial é realizado sobre apenas uma parte dos fluxosespaciais.

3. Método conforme a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que matriz de mapeamento de antenas é multiplicada para os fluxos espaciais.

4. Método conforme a reivindicação 3 caracterizado pelofato de que a matriz de mapeamento de antenas é matriz de identidade.

5. Método conforme a reivindicação 3 caracterizado pelofato de que a matriz de mapeamento de antenas destina-se a difusão espacial.

6. Método conforme a reivindicação 3 caracterizado pelofato de que a matriz de mapeamento de antenas é matriz de direcionamento específicade canais.

7. Método conforme a reivindicação 6 caracterizado pelofato de que a matriz de mapeamento de antenas inclui um conjunto de vetores eigen decanais.

8. Método conforme a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o MCS para cada fluxo espacial é determinado com base em relação sinal-ruído de cada fluxo espacial.

9. Método de implementação de processamento de dadosespaciais com esquemas de modulação e codificação (MCSs) desiguais, em que ométodo é caracterizado por compreender:- recebimento dos fluxos de dados com pelo menos uma antena de recepção; e- realização de decodificação espacial sobre os fluxos de dados para recuperar uma sériede fluxos espaciais, em que pelo menos um dos fluxos espaciais é transmitido utilizandouma dentre codificação de blocos de freqüências nò espaço (SFBC), codificação deblocos de tempo espaço (STBC), diversidade de atraso cíclico (CDD), codificação deAlamouti semi-ortogonal e codificação de blocos de tempo espaço revertido no tempo pormeio de pelo menos duas antenas e em que pelo menos um outro fluxo espacial étransmitido por meio de pelo menos uma outra antena para multiplexação espacial, umMCS para cada fluxo espacial que é selecionado independentemente de MCS para ooutro fluxo espacial.

10. Transmissor para implementação de processamento dedados espaciais com esquemas de modulação e codificação (MCSs) desiguais, em que otransmissor é caracterizado por compreender:-processador espacial para realizar processamento espacial em pelo menos um dentreuma série de fluxos espaciais para transmitir pelo menos um fluxo espacial por meio depelo menos duas antenas utilizando uma dentre codificação de blocos de freqüência noespaço (SFBC), codificação de bloco de tempo espaço (STBC), diversidade de atrasocíclico (CDD), codificação de Alamouti semi-ortogonal e codificação de blocos de tempoespaço revertido no tempo e transmitir pelo menos um outro fluxo espacial por meio depelo menos uma outra antena para multiplexação espacial, em que MCS para cada fluxoespacial é selecionado independentemente de MCS para o outro fluxo espacial; e-uma série de antenas de transmissão para transmitir os fluxos espaciais.

11. Transmissor conforme a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que o processador espacial é configurado para realizarprocessamento espacial de apenas uma parte dos fluxos espaciais.

12. Transmissor conforme a réivindicação 10,caracterizado pelo fato de que o processador espacial é configurado para aplicar matrizde mapeamento de antenas para os fluxos espaciais.

13. Transmissor conforme a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de a matriz de mapeamento de antenas é matriz; de identidade.

14. Transmissor conforme a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que a matriz de mapeamento de antenas destina-se a difusãoespacial.

15. Transmissor conforme a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que a matriz de mapeamento de antenas é matriz dedirecionamento específica de canais.

16. Transmissor conforme a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que a matriz de mapeamento de antenas inclui um conjuntode vetores eigen de canais.

17. Transmissor conforme a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que ò MCS para cada fluxo de dados é determinado combase em relação sinal-ruído de cada fluxo espacial associado ao fluxo de dados.

18. Receptor para implementação de processamento dedados espaciais com esquemas de modulação e codificação (MCSs) desiguais, em que oreceptor é caracterizado por compreender:- pelo menos uma antena de recepção para receber uma série de fluxos espaciais; e- decodificador espacial para realizar decodificação espacial sobre os fluxos espaciaispara recuperar uma série de fluxos espaciais, em que pelo menos um dos fluxosespaciais é transmitido utilizando uma dentre codificação de blocos de freqüências noespaço (SFBC), codificação de bloco de tempo espaço (STBC), diversidade de atrasocíclico (CDD)1 codificação de Alamouti semi-ortogonal e codificação de blocos de tempoespaço revertido no tempo por meio de pelo menos duas antenas e pelo menos um outrofluxo espacial que é transmitido por meio de pelo menos uma outra antena paramutliplexação espacial, MCS para cada fluxo espacial que é selecionadoindependentemente de MCS para o outro fluxo espacial.