BRPI0712513A2 - métado de transmissão de dados utilizando pré-codificação,transceptor para transmissão de dados e execução de pré-codificação - Google Patents

Abstract

MéTODO DE TRANSMISSãO DE DADOS UTILIZANDO PRé-CODIFICAçãO, TRANSCEPTOR PARA TRANSMISSãO DE DADOS E EXECUçãO DE PRé- CODIFICAçãO Método de transmissão de dados utilizando uma pré-codificação baseada na mudança de fase generalizada ou um esquema de pré-codificação de mudança de fase estendida em um sistema com múltiplas antenas usando uma variedade de subportadoras e um transceptor para suportar o mesmo são fornecidos. Uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase pode ser generalizada e determinada pelo produto de uma matriz diagonal para mudança de fase e uma matriz unitária para manter a ortogonalidade no domínio espacial. A matriz diagonal pode ser estendida por um produto de uma matriz de pré-codificação para energia do canal crescente e a matriz diagonal para mudança de fase. O projeto do transceptor pode ser simplificado ou a eficiência da comunicação pode ser aprimorada generalizando-se ou estendendo-se a pré-codificação baseada na mudança de fase.

Description

MÉTODO DE TRANSMISSÃO DE DADOS UTILIZANDO PRÉ-CODIFICAÇAO, TRANSCEPTOR PARA TRANSMISSÃO DE DADOS E EXECUÇÃO DE PRÉ-

CODIFI CAÇÃO

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a uma mudança de fase

generalizada baseado em um método de pré-codificação ou mudança de fase estendida baseado em um método de pré- codificação em um sistema com múltiplas antenas utilizando uma variedade de subportadoras e um transceptor para dar suporte à mesma. TÉCNICA ANTERIOR

Recentemente, como os serviços de comunicação de informação têm sido popularizados, uma variedade de serviços multimídia tem aparecido, e serviços de alta qualidade têm surgido, a necessidade de serviços de comunicação sem fios está aumentando rapidamente. A fim de ativamente fazer frente a esta tendência, um método para aumentar a capacidade de comunicação em um ambiente de comunicação sem fio pode incluir um método de encontrar uma nova faixa de freqüência disponível e um método de aumentar a eficiência de um recurso restrito. Como este último método, tecnologias de transmissão/recepção com múltiplas antenas montando uma pluralidade de antenas em um transmissor/receptor e ainda garantindo um espaço para a utilização de um recurso para obter um ganho de diversidade ou transmissão de dados através de antenas em paralelo para aumentar a capacidade de transmissão estão atraindo muita atenção e estão sendo ativamente desenvolvidas.

Entre as múltiplas tecnologias de transmissão/recepção com antena, a estrutura geral de um sistema múltipla-entrada e múltipla-saída utilizando uma Multiplexação de Divisão de Freqüência Ortogonal (OFDM) será agora descrita com referência à FIG. 1.

Em um transmissor, um codificador de canal 101 acrescenta bits de redundância aos bits de transmissão de dados para reduzir a influência devido a um canal ou ruído, um mapeador 103 converte informações de bit de dados em informação de símbolos de dados, um conversor serial/paralelo 105 converte os símbolos de dados em símbolos de dados paralelos para serem transportados em pluralidade de subportadoras, e um codificador com múltiplas antenas 107 converte os símbolos de dados paralelos em sinais espaço- temporais. Um decodificador com múltiplas antenas 109, um conversor paralelo/serial 111, um demapeador 113, e um decodificador de canal 115 incluído em um receptor executam as funções inversas do codificador com múltiplas antenas 107, do conversor serial/paralelo 105, do mapeador 103, e do codificador de canal 101, respectivamente.

Em um sistema com múltiplas antenas OFMD, uma variedade de tecnologias de aumento da confiabilidade na transmissão de dados é necessária. Entre elas, um esquema para aumentar o ganho de diversidade espacial inclui um código espaço- temporal (STC) e uma diversidade de retardo cíclico (CDD) e um esquema para aumentar uma relação sinal-ruído (SNR) inclui uma formação de feixe (BF) e uma Pré-codif icação. O STC e a CDD são utilizados para aumentar a responsabilidade de transmissão de um sistema de circuito aberto no qual um transmissor não pode usar um retorno de informação, e a BF e pré-codificação são utilizadas para maximizar a SNR usando um retorno de informação em um sistema de ciclo fechado no qual um transmissor pode usar o retorno de informação.

Entre esses esquemas, o esquema para aumentar o ganho de diversidade espacial e o esquema para aumentar a SNR, e mais particularmente, a CDD e a pré-codificação, vão agora ser descritos.

Na CDD, um sistema de transmissão com uma pluralidade de

antenas transmite sinais OFDM com diferentes retardos ou diferentes níveis através de todas as antenas tal qual um receptor obtém um ganho de diversidade de freqüência. A FIG. 2 mostra a configuração de um sistema múltipla-antena utilizando a CDD.

Os símbolos da OFDM são divididos e enviados para as antenas por meio do conversor serial/paralelo e do codificador com múltiplas antenas, e são adicionados a um prefixo cíclico (CP) para impedir a interferência inter-canal a ser transmitido para o receptor. Onde, uma seqüência de dados enviados para uma primeira antena é transmitida para o receptor sem mudança, e uma seqüência de dados enviados para uma próxima antena é atrasada ciclicamente em relação à seqüência enviada à antena anterior por bits predeterminados e é então transmitida para o receptor.

Entretanto, se o CDD é executado em um domínio de freqüência, o atraso cíclico pode ser expresso por um produto de seqüências de fases. Ou seja, como mostrado na FIG. 3, as seqüências de dados no domínio de freqüência são multiplicadas por diferentes seqüências de fase predeterminadas (seqüência de fase 1 a fase de seqüência M) de acordo com as antenas, e são submetidos a uma transformada inversa de Fourier (IFFT) , assim sendo transmitida para o receptor. Isto é chamado diversidade de mudança de fase.

Se a diversidade de mudança de fase é utilizada, é possível mudar um canal com desvanecimento plano para um canal seletivo em freqüência e para obter um ganho de diversidade de freqüência através de um código de canal ou para obter um ganho de diversidade de múltiplos-usuários através de uma programação seletiva em freqüência.

Entretanto, a Pré-codificação inclui uma pré-codificação baseada em lista de códigos que é utilizada quando as informações de retorno são finitas em um sistema de circuito fechado e um esquema para quantização e alimentação do canal de informações. Entre eles, na pré-codificação baseada em lista de códigos, o índice uma matriz de pré-codificação que é previamente conhecido para um transmissor/receptor é transmitido para o transmissor como informação de retorno para obter um ganho de SNR.

A FIG. 4 mostra a configuração do transmissor/receptor de um sistema antena com múltiplas antenas usando a pré- codif icação baseada em lista de códigos. 0 transmissor e o receptor têm matrizes de pré-codificação finitas Pi para Pl.

0 receptor retroalimenta uma matriz de pré-codificação ótima índice 1 usando a informação do canal e o transmissor aplica uma matriz de pré-codificação correspondente ao índice de retroalimentação aos dados de transmissão Χχ até XMt. A Tabela

1 mostra um exemplo de lista de códigos que é quando a informação de retorno 3-bit é utilizada em um sistema IEEE 802.16e que suporta uma taxa de multiplexação espacial de 2 e possui duas antenas de transmissão.

Tabela 1

índice da Matriz (binário) Coiuna 1 Coluna 2 índice da Matriz (binário) · Coluna 1 Coluna 2 00,1 1 ν tf» Ct 75*| I OÍ33S - fiM& 0 I <> ^rl+ ι0.0689 -0794Ϊ ;>0| 10) δ OC í4 -j0.674a -0.794(1 C-.e614 - ]0 OlO Ü .y<Mo< C n>7S - jü.60S1 LlO C i 112 0 475- - j0.7160 D.C5~é.~ jO.SOM -C 7940 -0.5112 OS: 1· It)-' -C.: 97Ç +jü.5295 Hl 'j 3289 -0.S779 ~ ^.-j-fSi •Q.29!t -jü VSS -CTfH -0.5289

A diversidade de mudança de fase (PSD) está atraindo muita atenção, pois um ganho diversidade seletivo em freqüência pode ser obtido em um sistema de circuito aberto e um ganho da programação seletiva em freqüência pode ser obtido em um sistema de circuito fechado em adição às vantagens descritas acima. No entanto, quando a taxa de multiplexação espacial for 1, uma elevada taxa de envio de dados não pode ser obtida. Além disso, quando a alocação dos recursos for fixa, é difícil obter os ganhos descritos acima.

Além disso, quando a pré-codificação baseada em lista de códigos descrita acima puder usar uma elevada taxa de multiplexação espacial enquanto exigir uma pequena quantidade I 5/25

de informação de retorno (índice de informação), será possível transmitir dados de forma eficiente. No entanto, uma vez que um canal estável para retroalimentação deva ser assegurado, a pré-codificação baseado em lista de códigos não é adequado para um ambiente, no qual a variação de canal é excessiva, e só é aplicável a um sistema de circuito fechado. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO SOLUÇÃO TÉCNICA

A presente invenção é direcionada para a mudança de fase baseada em um método de pré-codificação e de um transceptor que substancialmente evitaria um ou mais problemas devido às limitações e desvantagens relacionadas ao versado da técnica. Um objeto da presente invenção é fornecer uma mudança de fase baseada no método de pré-codificação capaz de resolver as desvantagens de um CDD convencional, uma diversidade de mudança de fase e um esquema de pré-codif icação e para aplicar de maneira variada uma mudança de fase baseada no método de pré-codificação para generalizar ou estender uma mudança de fase baseada na matriz de pré-codificação. Vantagens, objetos e características adicionais da

invenção serão estabelecidas em parte, na descrição que segue e, em parte, se tornarão aparentes para aqueles que têm habilidade no versado da técnica, após o exame das seguintes ou pode ser aprendida com a prática da invenção. Os objetivos e as outras vantagens do invento podem ser percebidos e alcançados pela estrutura especialmente assinalada na descrição escrita e reivindicações assim como nos desenhos anexos.

Para alcançar esses objetivos e outras vantagens e em conformidade com o propósito da invenção, tal como consagrado e amplamente descrito aqui, um método de transmissão de dados utilizando uma pré-codificação baseada na mudança de fase em um sistema com múltiplas antenas utilizando uma pluralidade de subportadoras inclui a seleção de uma matriz de pré- codificação partir de uma lista de código como parte de uma matriz pré-codificação baseada em mudança de fase; determinação de uma matriz diagonal para a mudança de fase como uma parte da matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase; determinação de uma matriz unitária como uma parte da matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase; e multiplicação de um produto da matriz de pré- codificação, matriz diagonal e matriz unitária por um símbolo de uma subportadora correspondente para realizar a pré- codif icação .

Em outro aspecto da presente invenção, um transceptor para transmissão de dados e execução de pré-codificação baseada na mudança de fase em um sistema com várias antenas utilizando uma pluralidade de subportadoras inclui um módulo de determinação de matriz de pré-codificação selecionando uma matriz de pré-codificação a partir de uma primeira lista de códigos como parte de uma fase turnos baseado pré-codificação matriz, determinando uma matriz diagonal para a fase turno como uma parte de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase, selecionando uma matriz unitária de uma segunda lista de códigos como parte de uma matriz de pré- codificação baseada na mudança de fase e obtendo um produto da matriz de pré-codificação, matriz diagonal e matriz unitária para determinar matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase, e um módulo de pré-codificação multiplicando a matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase determinada pelo símbolo de uma subportadora correspondente.

Em outro aspecto da presente invenção, um método de transmissão de dados utilizando uma pré-codificação baseada na mudança de fase em um sistema com várias antenas utilizando uma pluralidade de subportadoras inclui a determinação de uma matriz diagonal para mudança de fase como uma parte da matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase; selecionando uma matriz unitária de uma lista de códigos como parte de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase, e multiplicando o produto de uma matriz diagonal e da matriz unitária por um símbolo de uma subportadora correspondente para realizar a pré-codificação. A matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase de acordo com o produto da matriz unitária e da matriz diagonal inclui as colunas com fase idêntica.

Em outro aspecto do presente invenção, um método de transmissão de dados usando uma pré-codificação baseada na mudança de fase em um sistema com múltiplas antenas utilizando uma pluralidade de subportadoras determinando a primeira e segunda matriz diagonal para mudança de fase como parte de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase; selecionando uma matriz unitária de uma lista de códigos como parte de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase, e multiplicando o produto da primeira matriz diagonal, a matriz unitária e a segunda matriz diagonal por um símbolo de uma subportadora correspondente para realizar a pré-codificação.

Nos aspectos da presente invenção, a matriz unitária pode ser selecionada pelo módulo de operação (MOD) um índice k da subportadora correspondente com o tamanho N da lista de códigos.

Nos aspectos da presente invenção, pelo menos uma das matrizes de pré-codificação, matrizes diagonais (incluindo a primeira e a segunda matriz diagonal) e a matriz unitária podem ser de variáveis no tempo.

Nos aspectos da presente invenção, pelo menos uma das matrizes de pré-codificação e matriz unitária pode ser escolhida com base nas informações de retorno a partir de um receptor. Onde, as informações de retorno podem conter um índice de matriz para pelo menos uma das listas de códigos.

Pode-se entender que tanto a descrição geral precedente e a descrição detalhada seguinte da presente invenção são exemplares e explicativas e destinam-se a fornecer mais explicações da invenção como reivindicada. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os desenhos de acompanhamento, que são incluídos para proporcionar uma maior compreensão da invenção e são incorporados em e constituem uma parte desse pedido, ilustram as modalidades da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar o principio da invenção. Nos desenhos: FIG. 1 é um diagrama em bloco mostrando um sistema de Multiplexação de Divisão de Freqüência Ortogonal (OFDM), incluindo transmissão/recepção com múltiplas antenas;

FIG. 2 é um diagrama em bloco mostrando um transmissor de um sistema convencional com múltiplas antenas utilizando um esquema de diversidade de atraso cíclico;

FIG. 3 é um diagrama em bloco mostrando um transmissor de um sistema convencional com múltiplas antenas utilizando uma diversidade de mudança de fase;

FIG. 4 é um diagrama em bloco mostrando um sistema convencional com múltiplas antenas utilizando uma pré- codif icação;

FIG. 5 é um diagrama em bloco com as principais

configurações de um transmissor/receptor para a realização de pré-codificação baseada em mudança de fase;

FIG. 6 é um gráfico mostrando exemplos de aplicação de uma pré-codif icação baseada em mudança de fase e uma diversidade de mudança de fase;

FIG. 7 é um diagrama em bloco mostrando uma modalidade de um transmissor OFDM de código de única palavra (SCW) usando uma pré-codificação baseada em mudança de fase, de acordo com a modalidade da presente invenção, e FIG. 8 é um diagrama em bloco com uma modalidade de um

transmissor OFDM de código de múltiplas palavras (MCW) de acordo com a modalidade da presente invenção. MODO PARA A INVENÇÃO

Agora será feita referência em detalhes à modalidade preferida da presente invenção, exemplos desta são ilustrados nos desenhos de acompanhamento. Na medida do possível, os mesmos números de referência serão utilizados em todos os desenhos para fazer referência às partes iguais ou semelhantes. Modalidade 1

Matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase FIG. 5 é um diagrama em bloco com as principais configurações de um transceptor para a realização da pré- codificação baseada na mudança de fase.

Na pré-codificação baseada na mudança de fase, todas as correntes serão transmitidos através de todas as antenas. E as correntes são multiplicadas por diferentes seqüências de fase. Em geral, quando a seqüência de fase é gerada utilizando um pequeno atraso cíclico, um valor de canal aumenta ou diminui de acordo com um domínio de freqüência enquanto a seletividade da freqüência ocorre no canal do ponto de vista de um receptor.

Conforme demonstrado na FIG. 5, um transmissor aloca um terminal de usuário para uma alta freqüência para estabilizar um estado de canal em uma faixa de freqüências que flutua dependendo de um número relativamente pequeno do atraso cíclico. Onde uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase é utilizada para aplicar um atraso cíclico, que aumenta ou diminui constantemente, para cada antena.

A matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase P pode ser expressa pela Equação 1.

Equação 1

Onde, k denota um índice de uma subportadora ou um índice de uma faixa de freqüência específica, e

W

K

w

(i=!,..

(j =1, . . .R) denota um valor ponderado complexo determinado por k. Além disso, Nt denota o número de antenas de transmissão (física ou virtual) e R denota uma taxa de multiplexação espacial. O valor ponderado complexo pode variar dependendo do índice da subportadora e de uma faixa de freqüência específica que é multiplicado por cada antena. 0 valor ponderado complexo pode ser determinado por pelo menos um estado de canal e pela existência de informações de retorno.

Entretanto, a matriz de pré-codificação P da Equação 1 é de preferência concebida por uma matriz unitária, a fim de reduzir a perda da capacidade do canal em um sistema com múltiplas antenas. A fim de verificar uma condição para configuração da matriz unitária, a capacidade do canal de um sistema circuito aberto com múltiplas antenas é expressa pela Equação 2.

Equação 2

Cit (H) = logjjde/ljç + ^p-EEF)'

onde, H denota uma

Nr χ Nt

Matriz de canal com múltiplas antenas

Nr

denota o número de antenas de recepção. A Equação 3 é obtida através da aplicação da matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase P na Equação 2.

Equação 3

= k* IdftfljM +

v · -' h

Como pode ser visto a partir da Equação 3, a fim de evitar a perda da capacidade do canal, o PPh deve tornar-se uma matriz de identidade. Dessa forma, matriz de pré- codificação baseada na mudança de fase P deve satisfazer a Equação 4 .

Equação 4 PPff = I

υ

10

A fim de permitir que a matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase P torne-se a matriz unitária, dois tipos de condições, ou seja, uma limitação de potência e uma limitação ortogonal, devem ser simultaneamente satisfeitas. A limitação de potência permite que o nivel de cada coluna da matriz se tornar Iea limitação ortogonal permite que as colunas da matriz tenham características ortogonais. Estas são expressas pelas Equações 5 e 6.

Equação 5

W

U

+ W.

2 μ

+

YJ

1

U

+ wí-,

+ W N..

= 1

2 jfc 2 Jk WLJÍ + wZJi WNítE

Equação 6 i* k jfc* jfe

^fAiy =0,

A5w k k* i· tt L-

it* *

Jfc+

A seguir, um exemplo da equação generalizada de uma

matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase é fornecido e equações para satisfazer as duas limitações são obtidas. A Equação 7 mostra uma equação generalizada de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase quando o número é de antenas de transmissão for 2 e uma taxa de I 12/25

multiplexação espacial for 2.

10

p *

1 2*2

Equação 7

f Jk&i

oíxe

\

,í^ t êE*

' I

Gf2*

&A

J

onde, ai e bi (i = 1, 2) são números reais,

(i = 1, 2,

3, 4) denota um valor de fase, e k denota um índice de subportadora ou um índice específico de Subfaixa de um sinal OFDM. A fim de implementar a matriz de pré-codificação com a matriz unitária, a limitação de potência da Equação 8 e limitação ortogonal da Equação 9 deverão ser satisfeitas.

Equação 8

í7)

βCSi

-f

Ã

L

Kôi

+

15

Equação 9

(aφ* +(β2&O2Sm =0

onde, o expoente * indica um número complexo conjugado. Um exemplo de uma matriz de fase pré-codif icação baseada na mudança de fase 2 2 que satisfaz as Equações 7 a 9 é o seguinte. Equação 10

o* ■ 1 f é^· '

...2· X 2.

^SWj- J.

onde,q2 e q3 têm uma relação expressa pela Equação 11, de acordo com a limitação ortogonal. Equação 11

= -kB? + π

25 A matriz de pré-codificação pode ser armazenada na memória do transmissor e do receptor na forma de uma lista de códigos e a lista de códigos pode conter uma grande variedade de matrizes de pré-codificação geradas por diferentes q2 finitos. 0 q2 pode ser bem definido de acordo com o estado do canal e a existência de informações de retorno. Se as informações de retorno tal como o indice da matriz de pré- codificação forem utilizados, o q2 é pequeno, a fim de obter ganho na programação de freqüência, e, se as informações de retorno não estiverem disponíveis, o q2 é grande, assim obtendo um ganho de diversidade de freqüência elevado.

Entretanto, um ganho de diversidade de freqüência ou um ganho de programação de freqüência pode ser obtido de acordo com um valor da amostra de atraso aplicado à pré-codificação baseada na mudança de fase. A FIG. 6 é um gráfico mostrando exemplos de aplicação de uma pré-codificação baseada na mudança de fase e uma diversidade de mudança de fase de acordo com o valor da amostra de atraso.

Conforme demonstrado na FIG. 6, quando um período seletivo em freqüência for curto se um valor de amostra de atraso alto (ou grande atraso cíclico) for utilizado, a seletividade da freqüência aumenta e um código de canal explora um ganho na diversidade de freqüência facilmente. Isto é utilizado preferencialmente em sistema de circuito aberto no qual o canal valor varia significativamente com o tempo e a confiabilidade das informações de retorno se deteriora.

Se um pequeno valor de amostra de atraso for utilizado, uma porção na qual o valor do canal aumenta e uma porção na qual o valor do canal diminui estão incluídas em um canal seletivo em freqüência modificado para um canal com desvanecimento plano. Conseqüentemente, o valor do canal de qualquer subfaixa (região de subportadora) do símbolo OFDM aumenta e o valor do canal das outras regiões de subportadoras da mesma forma diminui.

No sistema de múltiplo acesso por divisão ortogonal de freqüência (OFDMA), que pode admitir uma pluralidade de usuários, quando um sinal é transmitido para cada usuário por meio da faixa de freqüência na qual o valor do canal aumenta, uma SNR pode aumentar. Dado o grau de atribuição da faixa de freqüências, em que o valor do canal aumenta, para cada usuário pode variar, o sistema obtém um ganho de programação multiusuário.

0 A valor da amostra de atraso (ou atraso cíclico) para a pré-codif icação baseada na mudança de fase pode ser um valor que é previamente determinado no transmissor/receptor ou uma informação de retorno a partir do receptor. A taxa de multiplexação espacial R pode ser um valor que é previamente determinado no transmissor/receptor. Alternativamente, o receptor pode verificar periodicamente o estado do canal, o calcular a taxa de multiplexação espacial e retroalimentar a taxa de multiplexação espacial para o transmissor ou o transmissor pode calcular e modificar a taxa de multiplexação espacial utilizando a informação do canal do receptor.

Modalidade 2

Matriz de Mudança de Fase Generalizada

A matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase descrita acima pode ser expressa pela Equação 12 no que diz respeito a um sistema no qual o número de antenas (física ou virtual) Nt (Nt é um número positivo de 2 ou mais) e a taxa multiplexação espacial é R (R é um número positivo de 1 ou mais) . Uma vez que esta equação seja obtida pela generalização da diversidade de mudança de fase convencional, o esquema com múltiplas antenas expresso pela Equação 12 também é chamado de uma diversidade de mudança de fase generalizada (DSGP).

Equação 12 GPSDt

H',

U

Η·\

Wi

1.R

. ,(■ I-

, ί Vt'-. S

R j

O D

O Ο

O

O O O

Κ»)

10

15

20

onde,

GPSD Í R

N ,r-R

denota uma matriz GPSD de um

Kth

Subfaixa ou subportadora de um sinal MIMO-OFDM com uma taxa de multiplexação espacial R e antenas de transmissão (física ou virtual) Nt e

UNt χ R

denota uma matriz unitária satisfazendo

x ''••λ;.-η = * η

que é utilizado para minimizar a interferência inter- símbolo da subportadora correspondentes para cada antena. Em particular, a fim de manter as características da matriz unitária de uma matriz diagonal para mudança de fase, é preferível que

UNt χ R

satisfaça a condição da matriz unitária. Na Equação 12, a relação entre um ângulo de fase q± (i = 1, . . .N) de um domínio de freqüência e um tempo de atraso ti (i = 1,...N) de um domínio de tempo é expressa pela Equação 13. Equação 13

/

β= -τ:

onde, Nfft denota o número de subportadoras do sinal

2 5 OFDM.

Como um exemplo modificado da Equação 12, uma matriz I 16/25

10

GPSD pode ser obtida da seguinte forma. Equação 14

J

ι >/

(

11'-

.1

,k

12 k

7 ■">

Vt

1.Λ M'.

W

2.R

j

0

l o

0 ...

0 0

0 0 0

Λ

Quando a matriz GPSD da Equação 14 é obtida, os símbolos das correntes de dados (ou subportadoras OFDM) são deslocados por uma fase idêntica e, portanto, o arranjo da matriz é facilitado. Ou seja, quando a matriz GPSD da Equação 12 possuir linhas com uma fase idêntica, a matriz GPSD da Equação 14 terá colunas com uma fase idêntica. Os símbolos das subportadoras são deslocados pela fase idêntica. Quando Equação 14 for estendida, uma matriz GPSD pode ser obtida através da seguinte forma expressa pela Equação 15.

Equação 15

' vr*

Vi

U

Λ

Wl. 2

vMA'.,1 mA^ ,2

o

0 eJ'"k

k \

1, k

XJR

W

0 o 0 Cj

0 o

0

\

o

J

\

0

o

,J&j 0 0

C

0

0 0

iôyk

J

De acordo com a Equação 15, quando as linhas e colunas

da matriz GPSD tiverem fases independentes, uma maior variedade de ganhos de diversidade de freqüências pode ser obtida.

Como exemplo das Equações 12, 14 e 15, a matriz GPSD de um sistema usando lista de códigos 1-bit e tendo duas antenas 10

15

20

de transmissão é expressa pela Equação 16. Equação 16

('PSJJ- =

a

ν

3 - α;

α

9 ■ .-j2

Na Equação 16, se o a for determinado, o b é facilmente determinado. Por conseguinte, o a pode ser configurada para ter dois valores e as informações sobre o a podem ser transmitidas como um índice de lista de contatos de retorno. Por exemplo, após o acordo mútuo entre o transmissor e o receptor, a é definido para 0,2 se o índice de retorno for 0 e a será definido para 0,8 se o índice de retorno for 1.

Nas Equações 12, 14 e 15, como um exemplo de matriz unitária

U-

NtxR

uma matriz de pré-codificação pré-determinada para a obtenção de um ganho da SNR pode ser usada. Tal como uma matriz de pré-codificação, uma matriz Walsh Hadarmard ou uma matriz DFT podem ser utilizadas. Dentre elas, quando a matriz Walsh Hadarmard for utilizada, um exemplo de matriz GPSD da Equação 12 é expresso pela Equação 17. Equação 17

/

4-4

\/4

e

/ν ·> Λ. 0 0 0 0 jÔ.,k e 4 0 0 0 0 0 0 0 0

π 1

1

1

i 1 1

1

1 1 1 1

l 1

1 J

Ά Equação 17 é obtida com base no sistema tendo a taxa de multiplexação espacial de 4 e quatro antenas de transmissão. Pela adequada reconfiguração da matriz unitária, uma antena de transmissão específica pode ser selecionada ou a taxa de multiplexação espacial pode ser ajustada. Entretanto, a matriz unitária UfJtxR das Equações 12, 14 e 15 podem ser incluídos no transmissor e no receptor na forma de lista de códigos. Neste caso, o transmissor recebe o índice de informação da lista de códigos transmitido a partir do receptor, seleciona a matriz unitária do índice a partir da lista de códigos nele incluído, e configura uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase utilizando uma das Equações 12, 14 e 15.

Exemplos de matrizes GPSD usando códigos Walsh 2x2 e 4x4 como matriz unitária

UNtxR

das Equações 12, 14 e 15 são as seguintes:

Tabela 2

2 Tx

Taxa 1

Taxa 2

11 11 1

[Z Jtik fZ !'Qk itíl:

,12 e v2 e ' -e*

Tabela 3

4 Tx

Taxa 1

Taxa 2

Taxa 4

1 11 [1111 ] 1 -e» ι é* -e* e* -e*

Modalidade 3 Diversidade de Mudança de Fase com variação de Tempo Generalizada

Nas matrizes GPSD das Equações 12, 14 e 15, o ângulo de fase qi da matriz diagonal e/ou matriz unitária U pode variar com o tempo. Por exemplo, uma GSPD com variação de tempo da Equação 12 pode ser expressa pela Equação 18.

Equação 18

10

15

20

25

gfsdLr (0 =

0

0

tf, "

0 0

0

ν

0

0

0

ϊθν, ít )k

e "·

J

onde,

GPSDÍxR(.t)

denota uma matriz GSPD de um kth

subportadora ou subfaixa de um MIMO-OFDM, tendo uma taxa de multiplexação espacial de R e antenas de transmissão (física ou virtual) Nt em um momento específico t e UNtXR (t)

uma matriz unitária (quarta matriz) para

denota satisfazer

tH

L

r JYt x- R

vV^ τT

U \r ν

I%>'R

I

BkB

que é utilizado para minimizar a interferência inter- símbolo da subportadora correspondentes a cada antena. Em particular, a fim de manter as características de uma matriz unitária de uma matriz diagonal (terceira matriz) para mudança de fase, é preferível que

UNtXR (t)

satisfaça a condição da matriz unitária. Na Equação 18, uma relação entre um ângulo de fase

θι

(i=l,...Nt) e o tempo de atraso Ti

(i=l,...Nt) é expresso pela Equação 19. Equação 19

M

Φ

onde, Nfft denota o número de subportadoras de sinal

OFDM.

Como pode ser visto a partir das Equações 18 e 19, o valor da amostra do tempo de atraso e a matriz unitária podem variar com o tempo. Δ unidade de tempo pode ser uma unidade de símbolo OFDM ou uma unidade tempo predeterminada.

Exemplos de matrizes GPSD usando códigos Walsh 2x2 e 4x4 como matriz unitária para a obtenção da GPSD com variação de tempo são mostrados nas Tabelas 4 e 5. Tabela 4

Π

2 Tx

Taxa 1

Taxa 2

1

1 1

Tabela 5 4 Tx

10

15

20

Taxa 1 Taxa 2 1 1 1 J^tf Jtut PiIW JS1Qnk ν- C- J^tm j»m e -e ■

Taxa 4

1 1 1

JQvt- JM AM Jtoyt i- t· -t' -t'

Embora a matriz GPSD com variação de tempo da Equação 12 seja descrita na Modalidade 3, a matriz diagonal e matriz unitária da Equações 14 e 15 podem ser utilizadas. Dessa forma, embora a Equação 12 seja descrita nas seguintes modalidades, é visível para aqueles versados da técnica que as Equações 14 e 15 podem ser de forma semelhante estendidas e utilizadas.

Modalidade 4

Expansão da Diversidade de Mudança de Fase Generalizada

Na modalidade 2, um matriz GPSD estendida pode ser configurada através da adição da terceira matriz correspondente à matriz de pré-codificação para a matriz GPSD composta pela matriz diagonal e matriz unitária. Esta é expressa pela Equação 20.

Equação 20

( jOJ:

GPSD

a: ·· η

(Ρ V., R

\

0 *

*

0

e

0

Hlk

0

e

0

0 ♦

ÍU

P. < R}

J

A matriz GPSD estendida é caracterizada em que uma matriz de pré-codificação P Nt R é adicionada na frente da matriz diagonal da Equação 12 e o tamanho da matriz diagonal é empregado no domínio da antena virtual (Nt=R), o que mudou para RxR. A matriz de pré-codificação acrescentada PníxR podem ser diferentes de uma determinada faixa de freqüência ou de um símbolo especifico de subportadora e pode ser preferencialmente regulado para uma matriz unitária. É possível obter um ganho de SNR mais otimizado adicionando a matriz de pré-codificação

P NtxR

se a informação de retorno estiver disponível.

É preferível que o transmissor e o receptor incluam uma lista de códigos contendo uma pluralidade de matrizes de pré-

codificação P.

Enquanto isso, na matriz GPDS estendida, pelo menos uma das matrizes de pré-codif icação Ρ, o ângulo da fase q da matriz diagonal, e a matriz unitária U podem variar com o tempo.

Quando o índice da próxima matriz de pré-codificação P

for transmitido na unidade de tempo predeterminada ou a unidade da subportadora predeterminada, uma matriz de pré- codificação P específica correspondente ao índice pode ser selecionada em uma lista de códigos predeterminada.

A matriz estendida GPSD de acordo com a presente

modalidade pode ser expressa pela Equação 21.

Equação 21

f jO. \f >/,

GPSDxt x B (t)

λ; , «

C

0

0

0

e

0 0

J$i (f j*

(Uy7

/? A R

(t))

0 ··· β..... j

Como exemplos da matriz estendida GPSD, uma matriz de um sistema com múltiplas antenas tendo duas antenas de transmissão e uma matriz de um sistema de múltiplas antenas tendo quatro antenas de transmissão são expressas pelas Equações 22 e 23. Uma matriz DFT pode ser utilizada como a matriz unitária U, mas a presente invenção não se limita a isso. Qualquer matriz pode ser utilizada a medida que a matriz satisfaça a condição de unidade, como o código Walsh Hadarmard.

Equação 22

G " 2*,2(í)

(P2 x2 (t

Equação 23

GPSD

( 1 0 , 0

V 0 0

H- 1 )eit)k

0 0

WFT, . H

Modalidade 5

Transmissor/receptor para a Execução da Pré-codificação baseada na Mudança de Fase

Em geral, um sistema de comunicação inclui um transmissor e um receptor. 0 transmissor e o receptor podem ser um transceptor que pode realizar uma função transmissão e uma função de recepção. No intuito de esclarecer a descrição da retroalimentação, um dispositivo de transmissão de dados é chamado de transmissor e um dispositivo para a retroalimentação de dados para o transmissor é chamado de receptor.

Em um canal que transmite sinais de um satélite ou outro transmissor aéreo a uma estação terrestre, o transmissor pode ser uma parte de uma estação base e o receptor pode ser uma parte de um terminal. Em um sinal de transmissão de dados enviado de uma estação terrestre para o satélite em órbita, o transmissor pode ser parte de um terminal e o receptor pode ser parte de uma estação base. A estação base pode incluir uma pluralidade de receptores e transmissores e o terminal pode incluir uma pluralidade de receptores e transmissores. Em geral, quando a configuração do receptor tiver funções inversas das funções do transmissor, só o transmissor será descrito em detalhes.

A FIG. 7 é um diagrama em bloco mostrando uma modalidade de um transmissor palavra código único (SCW) usando uma pré- codificação baseada na mudança de fase, de acordo com a modalidade da presente invenção, e a FIG. 8 é um diagrama em bloco mostrando uma modalidade de um transmissor OFDM de palavra código múltipla (MCW) de acordo com a modalidade da presente invenção.

Quando as configurações incluindo codificadores de canal 510 e 610, entrelaçadores 520 e 620, trasnformados de Fourier inversas (IFFTs) 550 e 650, e conversores analógicos 560 e 660 forem semelhantes aos da FIG. 1, a descrição destes serão omitidas. Apenas os pré-codificadores 540 e 640 serão descritos em detalhe.

O pré-codificador 540 e 640 inclui módulos de determinação de matriz de pré-codificação 541 e 641 e módulos de pré-codificação 542 e 642. Os módulos de determinação de matriz de pré-codificação

541 e 641 determinam a matrizes de pré-codificação baseada na mudança de fase por uma das Equações 12, 14, 15, 20 e 21. Quando o método de determinação de matriz de pré-codificação for descrito em detalhes através das Modalidades 2 a 4, a descrição desse será omitida. A matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase determinada por uma das Equações 12, 14, 15, 20, e 21 podem ser alteradas para a matriz de pré-codificação para eliminar a interferência entre as subportadoras, o ângulo da fase da matriz diagonal e/ou matriz unitária de acordo com o tempo, expresso pela Equação 18 .

Os módulos de determinação de matriz de pré-codificação 541 e 641 podem selecionar pelo menos uma matriz de pré- codificação e matriz unitária, com base nas informações de retorno do receptor. Onde, é preferível que a informação de retorno contenha um índice de matriz para uma determinada lista de códigos.

Os módulos de pré-codificação 542 e 642 multiplicam uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase determinada por um símbolo OFDM de uma subportadora correspondente para realizar a pré-codificação. Será aparente para o versado da técnica que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do espirito ou escopo das invenções. Desta forma, pretende-se que a presente invenção abranja as modificações e variações desta invenção, desde que caiam no escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes. APLICABILIDADE INDUSTRIAL

De acordo com a modalidade da presente invenção, é possível implementar uma comunicação eficiente utilizando uma pré-codificação baseada na mudança de fase que resolva os inconvenientes da diversidade de atraso cíclico convencional, diversidade de mudança de fase e programação de pré- codificação e para melhorar ainda mais a eficiência da comunicação ou simplificar a concepção de que o transmissor/receptor generalizando ou estendendo a pré- codif icação baseada na mudança de fase.

Claims (17)

1. Método de transmissão de dados utilizando uma pré- codificação, baseada na mudança de fase em um sistema com múltiplas antenas usando pluralidade de subportadoras, o método caracterizado pelo fato de compreender: seleção de uma matriz de pré-codificação a partir de uma lista de códigos como parte de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase; determinação de uma matriz diagonal para mudança de fase como parte de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase; determinação de uma matriz unitária como uma parte de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase, e multiplicação do produto da matriz de pré-codificação, da matriz diagonal, e da matriz unitária por um símbolo de uma subportadora ou subfaixa correspondente para realizar a pré-codificação .

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a matriz unitária é selecionada por um módulo de operação do índice k da subportadora correspondente com o tamanho N da lista de códigos.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto da matriz de pré- codif icação, expresso por da matriz diagonal e da matriz unitária é <formula>formula see original document page 27</formula> onde, k denota o índice da subportadora ou da Subfaixa , θι (i=l,...R) indica um ângulo de fase, e R denota a taxa de multiplexação espacial.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das matrizes de pré-codificação, das matrizes diagonais e matrizes unitárias variam com o tempo.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a matriz de pré-codificação é escolhida com base nas informações de retorno de um receptor.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a informação de retorno contém um índice de matriz para a lista de códigos.

7. Transceptor para transmissão de dados e execução de uma pré-codificação, baseada na mudança de fase em um sistema de múltiplas antenas utilizando uma pluralidade de subportadoras, o transceptor caracterizado pelo fato de compreender: módulo de determinação de matriz de pré-codificação escolhendo uma matriz de pré-codificação partir de uma lista de códigos como parte de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase, determinando uma matriz diagonal para a mudança de fase como parte de uma matriz de pré- codificação baseada na mudança de fase, determinando uma matriz unitária como parte da matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase e obtendo um produto da matriz de pré-codificação, matriz diagonal e matriz unitária para determinar a matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase, e um módulo de pré-codificação multiplicando a matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase determinada por um símbolo de uma subportadora ou índice de Subfaixa correspondente.

8. Transceptor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a matriz unitária é selecionada por um módulo de operação do índice k da subportadora correspondente com o tamanho N da lista de códigos.

9. Transceptor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o produto da matriz de pré- codificação, matriz diagonal e matriz unitária é expresso por <formula>formula see original document page 29</formula> onde, k denota o índice da subportadora ou Subfaixa , qi (i = l,...R) indica um ângulo da fase, e R denota uma taxa de multiplexação espacial.

10. Transceptor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das matrizes de pré-codificação, matrizes diagonais e matrizes unitária variam com o tempo.

11. Transceptor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a matriz de pré-codificação é escolhida com base nas informações de retorno de um receptor.

12. Transceptor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que as informações de retorno contêm um índice de matriz para a lista de códigos.

13. Método de transmissão de dados utilizando uma pré- codificação baseada na mudança de fase em um sistema de múltiplas antenas utilizando uma pluralidade de subportadoras, o método caracterizado pelo fato de compreender: determinação de uma matriz diagonal para mudança de fase como parte de uma matriz pré-codificação baseada na mudança de fase; determinação de uma matriz unitária como parte de uma matriz pré-codificação baseada na mudança de fase, e multiplicação do produto de uma matriz diagonal e da matriz unitária por um símbolo de uma subportadora ou subfaixa correspondente para realizar pré-codificação, onde a matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase de acordo com o produto da matriz unitária e da matriz diagonal inclui colunas com fases idênticas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o produto da matriz diagonal e da matriz unitária é expresso por, <formula>formula see original document page 30</formula> onde, k denota o índice da subportadora ou Subfaixa , (i=l,...N) denota um ângulo de fase, e R denota uma taxa de multiplexação espacial.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o produto da matriz diagonal e da matriz unitária é expresso por <formula>formula see original document page 30</formula> onde, k denota o índice da subportadora ou Subfaixa , i=l,... R) indica um ângulo de fase, e R denota uma taxa de multiplexação espacial.

16. Método de transmissão de dados utilizando uma pré- codificação, baseada na mudança de fase em um sistema com múltiplas antenas utilizando uma pluralidade de subportadoras, o método caracterizado pelo fato de compreender: determinação das primeiras e segundas matrizes diagonais para a mudança de fase como parte de uma matriz de pré- codificação baseada na mudança de fase; seleção de uma matriz unitária de uma lista de códigos como parte de uma matriz de pré-codificação baseada na mudança de fase, e multiplicação do produto da primeira matriz diagonal, matriz unitária e a segunda matriz diagonal por um símbolo de uma subportadora correspondente para realizar a pré- codif icação .

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o produto da primeira matriz diagonal, matriz unitária e a segunda matriz diagonal é expresso por <formula>formula see original document page 31</formula> onde, k denota o índice da subportadora ou o Subfaixa , (i=l,...,N) e (j=l,...R) indica um ângulo de fase, e R denota uma taxa de multiplexação espacial.