BRPI0808676A2 - Mitigação de instabilidade de quadratura utilizando sequências de treinamento equilibradas - Google Patents

Description

"MITIGAÇÃO DE INSTABILIDADE DE QUADRATURA UTILIZANDO SEQÜÊNCIAS DE TREINAMENTO EQUILIBRADAS" FUNDAMENTOS

Campo

Esta invenção se refere geralmente à estimação de canal de comunicação e, mais particularmente, aos sistemas e métodos para usar uma seqüência de treinamento equilibrada de modulação de quadratura no treinamento de estimativas de canal receptor.

Fundamentos

A Figura 1 é um diagrama de blocos esquemático de um receptor front end convencional (técnica anterior). Um receptor de comunicação sem fio convencional inclui uma antena que converte um sinal irradiado em um sinal conduzido. Após alguma filtração inicial, o sinal conduzido é amplificado. Dado um nível de potência suficiente, a frequência de portadora do sinal pode ser convertida mediante mixagem do sinal (convertendo descendentemente) com um sinal de oscilador local. Como o sinal recebido é modulado em quadratura, o sinal é demodulado através de percursos IeQ separados antes de serem combinados. Após a conversão de frequência, o sinal analógico pode ser convertido em um sinal digital, utilizando um conversor analógico/digital (ADC), para processamento de banda base. 0 processamento pode incluir uma transformada rápida de Fourier (FFT).

Há alguns erros que podem ser introduzidos no receptor que afetam prejudicialmente as estimativas de canal e a recuperação do sinal pretendido. Os erros podem ser introduzidos a partir de misturadores, filtros, e componentes passivos, tais como capacitores. Os erros são exacerbados se eles causarem instabilidade entre os percursos IeQ. Em um esforço para estimar o canal e, assim, zerar alguns desses erros, sistemas de comunicação podem utilizar um formato de mensagem que inclui uma seqüência de treinamento, a qual pode ser um símbolo de dados repetido ou predeterminado. Utilizando, por exemplo, um sistema de Multiplexação por Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM), o mesmo ponto de constelação IQ pode ser transmitido repetidamente para cada subportadora.

Em um esforço para economizar potência em dispositivos portáteis operados por bateria, alguns sistemas OFDM utilizam apenas um único símbolo de modulação para treinamento. Por exemplo, uma direção única na constelação (por exemplo, percurso I) é estimulada, enquanto que a outra direção (por exemplo, o percurso Q) não é. O mesmo tipo de treinamento unidirecional também pode ser usado com tons piloto. Observação: embaralhar um único canal de modulação (por exemplo, o canal I) com valores de símbolo ±1 não gira o ponto de constelação, e não proporciona estímulo para o canal de quadratura.

Na presença de instabilidade de percurso de quadratura, que é predominante em sistemas de largura de banda ampla, a seqüência de treinamento de economia de potência mencionada acima resulta em uma estimativa de canal equilibrada. Uma estimativa de canal equilibrada pode alinhar a constelação IQ muito bem em uma direção (isto é, o percurso I), mas proporciona instabilidade de quadratura na direção ortogonal. É preferível que qualquer instabilidade seja igualmente distribuído entre os dois canais.

A Figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando a instabilidade de quadratura pelo lado do receptor (técnica anterior). Embora não seja mostrado, a instabilidade pelo lado do transmissor é análoga. Suponha que o percurso Q seja a referência. A forma de onda que colide é cos (wt + θ) , onde θ é a fase do canal. 0 percurso Q é convertido descendentemente com -sin(wt). 0 percurso I é convertido descendentemente com (l+2f)cos(wt + 2Αφ) . 2A<p e 2ε são instabilidades de hardware, respectivamente um erro de fase e um erro de amplitude. Os filtros passa baixa H1 e Hq são

diferentes para cada percurso. Os filtros introduzem distorção adicional de amplitude e fase. Contudo, essas distorções adicionais estão agregadas dentro de 2Αφ e 2ε. Observação: esses dois filtros são reais e afetam ambos, + w e -w de uma maneira idêntica.

Supondo que os erros são pequenos:

(1 + 2ε) cos (wt+2A<p) & (1 + 2ε) cos (wt) - 2A<p.sin(wt)

0 primeiro componente no lado direito, cos(ivt), é o percurso I ideal ligeiramente escalonado. 0 segundo componente, - 2A<p. sin (wt) , é uma pequena dispersão a partir

do percurso Q. Após conversão descendente da forma de onda que colide:

no percurso I: (l+2f)cos(0) + 2ε. sin(0). no percurso Q: sin(0).

Os erros resultam em interpretação errônea das

posições de símbolo na constelação de modulação de quadratura, o que por sua vez resulta em dados incorretamente demodulados.

SUMÁRIO

Os receptores de comunicação sem fio têm

tendência a erros causados por uma ausência de tolerância nos componentes de hardware associados com misturadores, amplificadores, e filtros. Nos demoduladores de quadratura, esses erros também podem conduzir à instabilidade entre os percursos IeQ, resultando em dados inadequadamente

processados. Um sinal de treinamento pode ser usado para calibrar os canais de receptor. Contudo, um sinal de treinamento que não estimula ambos os percursos, IeQ, não aborda a questão de instabilidade entre os dois percursos.

Consequentemente um método é proporcionado para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicações, equilibrada. 0 método gera uma seqüência de treinamento equilibrada em um transmissor de modulação de quadratura. A seqüência de treinamento equilibrada representa uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída no plano complexo. Mais explicitamente, a informação de treinamento no domínio de tempo é enviada via de um percurso de modulação em-fase (I) tendo uma potência acumulada. A informação de treinamento no domínio de tempo é enviada através de um percurso de modulação de quadratura (Q) tendo uma potência acumulada igual à potência de percurso de modulação I.

Em um aspecto, a seqüência de treinamento equilibrada é gerada como um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) em frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pm) em freqüência f. 0 método anula o produto (p.pm).

Um método também é proporcionado para calcular uma estimativa de canal equilibrada. 0 método aceita uma seqüência de treinamento equilibrada em um receptor de demodulação de quadratura. A seqüência de treinamento equilibrada inclui sinais de referência predeterminados (p) representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída no plano complexo. 0 método processa a seqüência de treinamento equilibrada e gera símbolos processados (y) representando informação de plano complexo na seqüência de treinamento equilibrada. Os símbolos processados (y) são multiplicados pelo conjugado do sinal de referência correspondente (p*), e uma estimativa de canal equilibrada (hu) é obtida.

Detalhes adicionais dos métodos descritos acima, sistemas para gerar seqüências de treinamento equilibradas e calcular estimativas de canal equilibradas, e variações

desses sistemas e métodos são apresentados abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é um diagrama esquemático de blocos de um receptor front end convencional (técnica anterior).

A Figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando

instabilidade de quadratura pelo lado do receptor (técnica anterior).

A Figura 3 é um diagrama de blocos esquemático representando um sistema de transmissão de dados exemplar. A Figura 4 é um diagrama esquemático de blocos de

um sistema ou dispositivo para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicação equilibrada.

A Figura 5A é um diagrama representando uma seqüência de treinamento equilibrada representada em ambos os domínios, de tempo e de frequência.

As Figuras 5B e 5C são diagramas representando o acúmulo uniforme de potência igualmente distribuída em um plano complexo.

A Figura 6 é um diagrama representando uma seqüência de treinamento equilibrada habilitada como uma

seqüência de tons piloto no domínio de tempo.

A Figura 7 é um diagrama representando uma seqüência de treinamento equilibrada habilitada como um preâmbulo precedendo os dados de comunicação não predeterminados.

A Figura 8 é um diagrama representando uma seqüência de treinamento equilibrada habilitada mediante cálculo de média de símbolos através de uma pluralidade de mensagens.

A Figura 9 é um diagrama de blocos esquemático representando um dispositivo de processamento para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicações

equilibrada.

A Figura 10 é um diagrama de blocos esquemático de um sistema para calcular uma estimativa de canal equilibrada.

A Figura 11 é um diagrama de blocos esquemático

representando um dispositivo de processamento para calcular uma estimativa de canal equilibrada.

A Figura 12 representa o desempenho obtido mediante aplicação dos algoritmos acima descritos do padrão UWB WiMedia.

A Figura 13 é um fluxograma ilustrando um método para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicações equilibrada.

A Figura 14 é um fluxograma ilustrando um método para calcular uma estimativa de canal equilibrada.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Várias materializações são descritas agora com referência aos desenhos. Na descrição a seguir, para fins de explicação, vários detalhes específicos são apresentados para proporcionar um entendimento completo de um ou mais

aspectos. Contudo, pode ser evidente que tal materialização(ões) pode ser praticada sem esses detalhes específicos. Em outros casos, estruturas e dispositivos bem conhecidos são mostrados na forma de diagrama de blocos para facilitar a descrição essas materializações.

Conforme usado nesse pedido, os termos "processador", "dispositivo de processamento",

"componente", "módulo", "sistema", e semelhantes pretendem se referir a uma entidade relacionada a computador seja ela hardware, firmware, ou uma combinação de hardware e software, software ou software em execução. Por exemplo, um componente pode ser, mas não é limitado a ser um processo rodando em um processador, geração, um processador, um objeto, um executável, um fluxo de execução, um programa, e/ou um computador. Como ilustração, tanto uma aplicação rodando em um dispositivo de computação como o dispositivo de computação podem ser um componente. LJm ou mais componentes podem residir dentro de um processo e/ou fluxo de execução e um componente pode estar localizado em um computador e/ou distribuído entre dois ou mais computadores. Além disso, esses componentes podem executar a partir de vários meios legíveis por computador tendo diversas estruturas de dados armazenadas nos mesmos. Os componentes podem se comunicar por intermédio de processos locais e/ou remotos tal como de acordo com um sinal tendo um ou mais pacotes de dados (por exemplo, dados provenientes de um componente interagindo com outro componente em um sistema local, sistema distribuído, e/ou através de uma rede tal como a Internet com outros sistemas por intermédio do sinal).

Várias materializações serão apresentadas em termos de sistemas que podem incluir diversos componentes, módulos, e semelhantes. Deve ser entendido e apreciado que vários sistemas podem incluir componentes adicionais, módulos, etc. e/ou podem não incluir todos os componentes, módulos, etc., discutidos em conexão com as figuras. Uma combinação dessas abordagens também pode ser usada.

Os vários blocos lógicos ilustrativos, módulos, e circuitos que foram descritos podem ser implementados ou realizados com um processador de uso geral, um processador de sinal digital (DSP), um circuito integrado de aplicação especifica (ASIC), um arranjo de portas programáveis no campo (FPGA) ou outro dispositivo lógico programável, lógica de transistor ou porta discreta, componentes de hardware discretos, ou qualquer combinação deles projetada para realizar as funções aqui descritas. Um processador de uso geral pode ser um microprocessador, mas na alternativa, o processador pode ser qualquer processador convencional, controlador, microcontrolador, ou máquina de estado. Um processador também pode ser implementado como uma combinação de dispositivos de computação, por exemplo, uma combinação de um DSP e um microprocessador, uma pluralidade de microprocessadores, um ou mais microprocessadores em conjunto com um núcleo DSP, ou qualquer outra tal configuração.

Os métodos ou algoritmos descritos em conexão com as materializações aqui reveladas podem ser materializados diretamente em hardware, em um módulo de software executado por um processador, ou em uma combinação dos dois. Um módulo de software pode residir em memória RAM, memória rápida, memória ROM, memória EPROM, memória EEPROM, registradores, disco rigido, um disco removível, um CD-ROM, ou qualquer outra forma de meio de armazenamento conhecido na técnica. Um meio de armazenamento pode ser acoplado ao processador de tal modo que o processador pode Ier informação a partir do, e gravar informação no meio de armazenamento. Na alternativa, o meio de armazenamento pode ser integral ao processador. O processador e o meio de armazenamento podem residir em um ASIC. O ASIC pode residir no nó, ou em outro lugar. Na alternativa, o processador e o meio de armazenamento podem residir como componentes discretos no nó, ou em outro lugar em uma rede de acesso.

A Figura 3 é um diagrama esquemático de blocos retratando um sistema de transmissão de dados exemplar 300. Um processador de banda base 302 tem uma entrada em linha 304 para aceitar informação digital a partir do nivel de Controle de Acesso de Midia (MAC). Em um aspecto, o processador de banda base 302 inclui um codificador 306 tendo uma entrada em linha 304 para aceitar informação

digital (MAC) e uma saida em linha 308 para fornecer informação digital codificada no dominio de frequência. Um intercalador 310 pode ser usado para intercalar a informação digital codificada, fornecer informação intercalada no dominio de frequência em linha 312. O

intercalador 310 é um dispositivo que converte o sinal de entrada de alta velocidade único em uma pluralidade de fluxos de taxa inferior, paralelos, onde cada fluxo de taxa inferior é associado com uma subportadora especifica. Uma transformada rápida inversa de Fourier (IFFT) 314 aceita

informação no domínio de frequência, realiza uma operação IFFT na informação de entrada, e fornece um sinal de domínio de tempo digital na linha 316. O conversor digital/analógico 318 converte o sinal digital na linha 316 em um sinal de banda base analógico na linha 320. Conforme

descrito em mais detalhe abaixo, um transmissor 322 modula o sinal de banda base, e fornece um sinal de portadora, modulado como uma saída na linha 324. Observação: configurações alternativas de conjunto de circuito capazes de realizar as mesmas funções conforme descritas acima

seriam conhecidas daqueles versados na técnica. Embora não seja explicitamente mostrado, um sistema de receptor seria composto de um conjunto similar de componentes para processamento inverso de informação aceita a partir de um transmissor.

A Figura 4 é um diagrama esquemático de blocos de um sistema ou dispositivo para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicações equilibrada. O sistema 400 compreende transmissor ou mecanismo de transmissão 402 tendo uma entrada na linha 404 para aceitar informação digital. Por exemplo, a informação pode ser fornecida a partir do nível MAC. 0 transmissor 402 tem uma saída na linha 406 para fornecer uma seqüência de treinamento equilibrada de modulação de quadratura representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída em um plano complexo.

O transmissor 402 pode incluir um subsistema transmissor 407, tal como um subsistema transmissor de radiofreqüência (RF) que usa uma antena 408 para comunicação por intermédio de um meio aéreo ou vácuo. Contudo, deve ser entendido que a invenção é aplicável a qualquer meio de comunicação (por exemplo, sem fio, cabeado, ótico) capaz de transportar informação modulada em quadratura. 0 subsistema transmissor 407 inclui um percurso de modulação em fase (I) 410, ou um mecanismo para gerar informação de treinamento de modulação I no domínio de tempo tendo uma potência acumulada. 0 subsistema transmissor 407 inclui também um percurso de modulação de quadratura (Q) 412, ou um mecanismo para gerar informação de treinamento de modulação Q no domínio de tempo tendo uma potência acumulada igual à potência de percurso de modulação I. A informação de percurso I na linha 404a é convertida ascendentemente no misturador 414 com portadora fc, enquanto que informação de percurso Q na linha 404b é convertida ascendentemente no misturador 416 com uma versão de fase deslocada da portadora (fc + 90°). O percurso I 410 e o percurso Q 412 são somados no combinador 418 e fornecidos na linha 420. Em alguns aspectos, o sistema é amplificado no amplificador 422 e fornecido à antena 408 na linha 406, onde as seqüências de treinamento equilibradas são irradiadas. Os percursos IeQ podem ser alternativamente referidos como canais IeQ. Uma seqüência de treinamento equilibrada também pode ser referida como um sinal de treinamento rotativo, uma seqüência de treinamento de equilíbrio de quadratura, seqüência de treinamento balanceada, ou sinal de treinamento equilibrado.

Por exemplo, a seqüência de treinamento equilibrada pode ser inicialmente enviada por intermédio do percurso de modulação I 410, com a informação de treinamento subsequentemente enviada por intermédio do percurso de modulação Q 412. Isto é, o sinal de treinamento pode incluir informação, tal como um símbolo ou uma série repetida de símbolos enviados apenas através do percurso de modulação I, seguido pela transmissão de um símbolo ou série repetida de símbolos enviados apenas por intermédio do percurso de modulação Q. Alternativamente, a informação de treinamento pode ser enviada inicialmente por intermédio do percurso de modulação Q, e subsequentemente por intermédio do percurso de modulação I. No caso dos símbolos individuais que são enviados alternadamente através dos percursos I e Q, o transmissor envia um sinal de treinamento rotativo. Por exemplo, o primeiro símbolo pode ser sempre (1,0), o segundo símbolo pode ser sempre (0,1), o terceiro símbolo (-1,0), e o quarto simbolo (0-1).

Contudo, não é necessário apenas alternar a transmissão dos símbolos através dos percursos de modulação IeQ para obter rotação de símbolo, conforme descrito acima. Por exemplo, o transmissor pode enviar informação de treinamento simultaneamente através de ambos os percursos de modulação I e Q, e combinar os sinais modulados IeQ.

0 tipo rotativo mencionado acima de seqüência de treinamento equilibrada, que inicialmente envia o sinal de treinamento por intermédio (apenas) do percurso de modulação I, pode ser realizado mediante energização do percurso de modulação I, porém não energizando o percurso de modulação Q. Então o transmissor envia um sinal de treinamento por intermédio do percurso de modulação Q mediante energização do percurso de modulação Q, subsequentemente ao envio da informação de treinamento por intermédio do percurso de modulação I. Os símbolos de treinamento também podem ser girados mediante fornecimento de símbolos, cada um com componentes IeQ, conforme é convencionalmente associado com modulação de quadratura.

Tipicamente, o transmissor 402 também envia dados de comunicação modulados em quadratura (não predeterminado). A seqüência de treinamento equilibrada é usada por um receptor (não mostrado) para criar estimativas de canal equilibradas, que permitem que os dados de comunicação não predeterminados sejam recuperados de forma mais precisa. Em um aspecto, os dados de comunicação modulados em quadratura são enviados subsequentemente ao envio da seqüência de treinamento equilibrada. Em outro aspecto, a seqüência de treinamento equilibrada é enviada simultaneamente com os dados de comunicação na forma de sinais piloto. O sistema não é limitado a qualquer relação temporal entre o sinal de treinamento e os dados de comunicação modulados em quadratura.

Para serem equilibrados, os valores de símbolo associados com qualquer subportadora específica podem variar periodicamente. Os mecanismos mais simples de distribuir igualmente informação no plano complexo quando há um número par de símbolos por mensagem, é o de girar o valor de símbolo em 90 graus a cada período. Conforme aqui usado, uma mensagem é um agrupamento de símbolos em um formato predeterminado. Uma mensagem tem uma duração de vários períodos de símbolo. Um ou mais símbolos podem ser transmitidos a cada período de símbolo. Algumas mensagens incluem um preâmbulo precedendo o corpo principal da mensagem. Por exemplo, uma mensagem pode ser formada como um pacote longo contendo muitos símbolos OFDM. Cada símbolo OFDM contém muitas subportadoras. Em alguns aspectos, o preâmbulo da mensagem inclui a seqüência de treinamento equilibrada. Em outros aspectos, a seqüência de treinamento equilibrada é uma seqüência de sinais piloto que são transmitidos simultaneamente com os dados de comunicação não-predeterminados.

Se um número desigual de símbolos for usado na seqüência de treinamento de uma mensagem, uma metodologia que gira a fase do símbolo em 90 graus a cada período nem sempre é útil. Para uma seqüência de 3 símbolos, uma rotação de 60 graus ou de 120 graus pode ser usada para distribuir igualmente os valores | [ri] n° plano complexo. Para 5 símbolos, uma rotação de 180/5 graus ou 360/5 graus pode ser usada. Se o número de símbolos em uma seqüência de treinamento for um número primo, soluções de combinação podem ser usadas. Por exemplo, se houver um total de 7 símbolos em uma mensagem, então uma rotação de 90 graus pode ser usada para os primeiros 4 símbolos, e uma rotação de 120 (ou 60) graus para os três próximos símbolos. Em outro aspecto, a seqüência de treinamento equilibrada pode ter a média calculada através de mais do que uma mensagem. Por exemplo, se uma mensagem inclui 3 símbolos de treinamento, então a combinação de 2 mensagens inclui 6 símbolos. No contexto de um sinal de treinamento de 6 símbolos, uma rotação de 90 graus pode ser usada entre os símbolos.

Como a potência é uma medida responsiva à elevação ao quadrado de um valor de símbolo complexo, a potência associada com um vetor de símbolo em ângulo Θ no espaço complexo pode se considerada como sendo a potência em (θ + 180) . Portanto, a potência acumulada em um ângulo de 60 graus é idêntica à potência em 240 graus. Declarado de forma alternativa, a potência associada com um simbolo em um ângulo Θ pode ser somada com a potência em ângulo (Θ + 180). Mediante soma da potência em ângulos Θ e (Θ + 180), espaço complexo, conforme considerado a partir da perspectiva de potência abrange apenas 180 graus. Por essa razão, um acúmulo uniforme de potência é igualmente distribuído no espaço complexo quando a seqüência de treinamento equilibrada consiste em apenas dois símbolos ortogonais, ou três símbolos separados por 60 graus.

A Figura 5A é um diagrama retratando uma seqüência de treinamento equilibrada representada em ambos os domínios, de tempo e de frequência. Em um aspecto o transmissor gera um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) em frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pm) em frequência -f, com um produto anulado (p.pm) . Por exemplo, no tempo i=l, o produto (Pi-Pim)=O. Conforme observado acima, p e pm são valores complexos com componentes de amplitude e fase. Em outro aspecto, o transmissor gera i ocorrências do sinal de referência (p) e um sinal espelhado (pm) , e anula a soma dos produtos (Pi-Pim)· Dito de forma alternativa, a soma de (Pi-Pim)=O, para i = 1 a N. Observar: o "ponto" entre o símbolos pi e Pim pretende representar uma operação de multiplicação convencional entre números escalares.

Similarmente, quando o transmissor gera i ocorrências do sinal de referência e sinal espelhado, os valores de pares de sinais p e pm podem, mas não precisam variar para cada ocorrência. Por exemplo, o transmissor pode anular a soma dos produtos (Pi-Pim) mediante geração de informação como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, para representar p. Para representar pm, o transmissor pode gerar informação como um valor complexo que gira em 180 graus a cada ocorrência. Contudo, há um número quase infinito de outras formas em que os 5 produtos (Pi-Pim) podem ser anulados.

Em outro aspecto, o transmissor gera i ocorrências de sinal de referência (p) e sinal espelhado (pm) , e um produto (Pi-Pim) para cada ocorrência. O transmissor emparelha as ocorrências e anula a soma do produto a partir de cada ocorrência emparelhada.

Por exemplo, uma ou mais mensagens podem conter uma seqüência temporal de N tons piloto, para uma determinada subportadora f, com N tons piloto para a subportadora espelhada -f. Conforme observado acima na discussão da Figura 5A, para criar uma seqüência de

treinamento equilibrada utilizando esse tom piloto, a solução geral é a soma de (Pi-Pim)=O, para i = 1 a N. Para uma solução específica, os tons piloto são emparelhados para i = l e 2. Assim, Pi-Pim + P2-P2m = 0. Similarmente, os tons piloto para i = 3 e 4 podem ser emparelhados como a

seguir: p3.p3ro + P4-P4m = 0. Esse emparelhamento pode ser continuado até i=N. Se cada par tem uma soma de zero, então a soma total também é zero, isto é, soma Pi-Pim = 0. Emparelhamento simplifica o problema de anulação. Em vez de procurar por N pilotos que verificam a soma Pi-Pim = 0, é

suficiente que dois pares de pilotos possam ser anulados.

Conforme descrito acima, exemplos simples de criar uma seqüência de treinamento equilibrada incluem a rotação de símbolos em 90 graus no domínio de tempo, ou no domínio de frequência, a manutenção da referência de

símbolo em +f, mas virando o sinal espelhado em -f. Esses dois exemplos usaram 2 pares de tons e satisfazem à equação Pl *Plm Ρ2 · P2m — 0· Expresso de forma alternativa, a seqüência de treinamento equilibrada pode incluir:

Tempo 1: pi para +f e pim para -f;

Tempo 2: p2 para + f e p2m para -f;

Tempo 3: p3 para +f e p3m para -f; e,

Tempo 4: p34 para +f e p4m para -f.

A seqüência de treinamento equilibrada pode ser obtida mediante cálculo de média. 0 princípio de seqüência de treinamento equilibrada determina que o piloto deva satisfazer:

Pl-Plm + P2-P2m+ P3-P3m + Pi-Pto= 0.

Como uma variação, a seqüência de treinamento equilibrada pode ser organizada como a seguir:

Pl-Plm + P2-P2m= 0 e p3 - p3m + P4 - P4m = 0.

As Figuras 5B e 5C são diagramas retratando o

acúmulo uniforme de potência igualmente distribuída em um plano complexo. O plano complexo pode ser usado para representar o eixo real (R) e informação de eixo imaginário (I) . O círculo representa o limite de potência uniforme ou energia com um valor normalizado de I. Na Figura 5B, a

seqüência de treinamento equilibrada é formada de 3 símbolos: um primeiro símbolo (A) em 0 grau; um segundo símbolo (B) em 120 graus; e um terceiro símbolo (C) em 240 graus. A mesma distribuição de potência exata é obtida quando o primeiro símbolo (A) permanece em 0 grau, o

segundo símbolo (B') está em 60 graus, e o terceiro símbolo (C') está em 120 graus. A potência associada com cada símbolo é 1.

Na Figura 5C, a seqüência de treinamento equilibrada é formada de 5 símbolos: 2 símbolos em 0 grau,

cada um com uma potência de 0,5, de modo que a potência acumulada é I; 1 símbolo em 90 graus com uma potência de 1: um símbolo em 18 0 graus com uma potência de 1; e um símbolo em 270 graus com uma potência de 1.

Conforme aqui usado, o "acúmulo uniforme de potência" mencionado acima pode ser exatamente igual a acúmulos em cada direção de plano complexo, uma vez que em

muitas circunstâncias é possível transmitir e receber uma seqüência de treinamento equilibrada com um erro de zero. Isto é, a seqüência de treinamento é 100% equilibrada. Dito de forma alternativa, a soma de Pi-Pim = 0 conforme descrito acima. Em uma análise da pior hipótese, L símbolos piloto

têm a média calculada, cada uma tendo uma potência acumulada uniforme conforme a seguir:

Isoma pi.PimI = soma Ipil2 = L.

Se L for 100%, e se uma Isoma pi.piml = L/4, então o erro (potência acumulada uniforme) é de 25%. Uma

seqüência de treinamento equilibrada com um erro de 25% ainda produz excelentes resultados. Se L/2 for usado (um erro de 50%), bons resultados são obtidos uma vez que a interferência IQ a partir da estimativa de canal ainda diminui em 6dB.

Δ Figura 6 é um diagrama ilustrando uma seqüência de treinamento equilibrada habilitada como uma seqüência de tons piloto no domínio de tempo. 0 transmissor pode gerar a seqüência de treinamento equilibrada mediante fornecimento de P símbolos piloto por períodos de símbolo, em uma

pluralidade de períodos de símbolo. Cada pulso na figura representa um símbolo. 0 transmissor gera (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura por período de símbolo; e simultaneamente fornece N símbolos por período de símbolo, na pluralidade de períodos de símbolo.

Muitos sistemas de comunicação, tais como aqueles de acordo com IEEE 802.11 e UWB utilizando tons piloto para fins de treinamento de canal. A Figura 7 é um diagrama retratando uma seqüência de treinamento equilibrada habilitada como um preâmbulo precedendo dados de comunicação não-predeterminados. 0 transmissor gera dados de comunicação modulados em quadratura e fornece a seqüência de treinamento equilibrada em uma pluralidade de períodos de símbolo (por exemplo, em tempos 1-4), seguidos pelos dados de comunicação modulados em quadratura em uma segunda pluralidade de períodos de símbolo (por exemplo, em tempos 5 a N) . Outra vez, os pulsos na figura representam símbolos.

Por exemplo, um sistema de Banda Larga Ultra (UWB) utiliza 6 símbolos transmitidos antes da transmissão dos dados de comunicação ou de um sinal sinalizador. Portanto, 3 símbolos consecutivos podem ser gerados no percurso de modulação I seguido por 3 símbolos consecutivos no percurso de modulação Q. Utilizando esse processo, o canal Q precisa ser ativado apenas brevemente, para 3 símbolos, antes de retornar ao estado descansar. Contudo, há muitas outras combinações de símbolos que podem ser usadas para gerar uma seqüência de treinamento equilibrada.

Observando-se qualquer uma das figuras 5B ou 5C, pode ser visto que o transmissor gera uma seqüência temporal de símbolos de plano complexo com potência acumulada igual em uma pluralidade de direções (no plano complexo). Conforme aqui usado, "direção" se refere à soma de vetores em cada ângulo Θ e (Θ + 180) . Por exemplo, a potência associada com um símbolo em 0 grau é acumulada com a potência a partir de um símbolo em 180 graus, uma vez que 0 grau e 180 graus estão na mesma direção. Como conseqüência dessa relação, a seqüência temporal de símbolos na seqüência de treinamento equilibrada tem uma potência acumulativa associada com informação de eixo real no domínio de tempo, e uma potência acumulativa igual associada com informação de eixo imaginária no domínio de tempo, conforme fornecido em uma pluralidade de períodos de símbolo pelo transmissor. Em outro aspecto, a seqüência de treinamento equilibrada representando a potência acumulada uniforme igualmente distribuída no plano complexo pode ser

expressa como uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo, como a seguir: soma ai(k).âi(k)=0;

onde k é um número de amostras por período de símbolo. Observação: o "ponto" entre os símbolos a± e a±

pretende representar uma operação de multiplicação convencional entre números escalares.

Como o símbolo ai é tipicamente uma subportadora com uma forma de onda periódica, não há nenhum valor específico para a. Isto é, ai varia com o tempo, e poderia

ser representado como ai(t). Contudo, se t amostras são obtidas, o símbolo pode ser expresso como ai(kT), ou ai(k), supondo que é normalizado para I. Para sistemas de domínio de tempo, a soma em relação a k desaparece. Com apenas uma amostra por símbolo, o símbolo e a amostra se tornam

idênticos e a equação poderia ser escrita como: soma ai.ai=0.

Para ilustrar com uma seqüência de treinamento equilibrada ortogonal de 2 símbolos, simples, se o primeiro símbolo (i=l) tiver um ângulo de 0 grau, uma quantidade

igual de potência deve existir em um ângulo de 180 graus para satisfazer à equação. Similarmente, se o segundo símbolo estiver em 90 graus, uma quantidade igual de potência deve existir em um ângulo de 270 graus. Outros exemplos mais complicados podem exigir que os símbolos

sejam somados em relação ao índice de i para se obter o resultado final anulado. Considerado alternativamente, a soma de fórmula soma ai.ai=0 se refere ao fato de que se uma projeção for feita em qualquer direção no plano complexo e a potência calculada, a potência é sempre idêntica, independente do ângulo. A potência na direção φ é:

soma I Re ai(_jip) | 2=0 . 5 soma I ai I 2+0 . 5 Re^2j91Soma aiai=0.

Essa potência é constante para todos os φ se e apenas se a soma ai.ai=0.

Pode ser mostrado que a fórmula de domínio de frequência (soma pi. Pim=O) é equivalente à soma ai.ai=0. 0 sinal de domínio de tempo correspondendo a pi e pim é: ai = pi exp (j 2nf t) + pim exp(-j2nft); uma vez que Pi modula +f e pim modula -f.

Dentro de um símbolo i, a integral em relação ao tempo de ai.ai é:

integral ai.ai = integral {pi.pi exp(j4nft)

+ Pim-Pim exp ( - j 4nf t) + Pim*Pim}= Pim*Pim/ uma vez que o exp(j4nft) gira várias vezes e desaparece quando integrado em um símbolo.

Assim, ai.ai acumulado em um símbolo é igual a Pi-Pim.

Se todos os símbolos forem adicionados: soma integral ai.ai = soma pi.pim = 0.

A Figura 8 é um diagrama ilustrando uma seqüência de treinamento equilibrada habilitada mediante cálculo de médio de símbolos através de uma pluralidade de mensagens. Um símbolo (ou mais do que um símbolo, não mostrado) é gerado em um primeiro período de símbolo em uma primeira mensagem. Um símbolo é gerado em um segundo período de símbolo em uma segunda mensagem, subsequente à primeira mensagem. Mais geralmente, símbolos de informação de treinamento são gerados em uma pluralidade de (n) mensagens. 0 transmissor gera a seqüência de treinamento equilibrada mediante criação de uma potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, conforme acumulados através da pluralidade de mensagens. Embora uma seqüência de treinamento do tipo preâmbulo seja mostrada, similar à Figura 7, o mesmo tipo de análise é aplicado à seqüência de treinamento equilibrada do tipo piloto.

A Figura 9 é um diagrama esquemático de blocos retratando um dispositivo de processamento para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicação equilibrada. 0 dispositivo de processamento 900 inclui um módulo transmissor 902 para aceitar informação digital na linha 904 e fornecer uma seqüência de treinamento equilibrada de modulação de quadratura na linha 906. A seqüência de treinamento equilibrada representa um acúmulo uniforme de potência igualmente distribuída no plano complexo. A funcionalidade associada com o dispositivo de processamento 900 é similar ao transmissor descrito nas Figuras 3 a 8 acima, e não será repetido aqui com o interesse de brevidade.

A Figura 10 é um diagrama esquemático de blocos de um sistema para calcular uma estimativa de canal equilibrada. O sistema 1000 compreende um receptor de demodulação de quadratura ou mecanismos de recebimento 1002 tendo uma entrada na linha 1004 para aceitar uma seqüência de treinamento equilibrada. Como com o transmissor da Figura 4, o receptor 102 pode ser um dispositivo de RF conectado a uma antena 1005 para receber informação irradiada. Contudo, o receptor pode receber alternativamente a seqüência de treinamento equilibrada por intermédio de um meio cabeado ou ótico (não mostrado) . A seqüência de treinamento equilibrada inclui sinais de referência predeterminados (p) representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída no plano complexo, conforme definido acima.

0 receptor 1002 gera símbolos processados (y) na linha 1006 representando informação de plano complexo na seqüência de treinamento equilibrada, a qual é enviada para

o multiplicador 1008. Como o valor de p é predeterminado, um multiplicador 1008 é capaz de multiplicar cada símbolo processado (y) pelo conjugado (predeterminado) do sinal de referência correspondente (p*), e fornecer uma estimativa de canal equilibrada (hu) em uma saída na linha 1010. A

informação conjugada pode, por exemplo, ser armazenada na memória 1012 e fornecida a um multiplicador 1008 na linha 1014 .

Em um aspecto, o receptor 1002 aceita a seqüência de treinamento equilibrada com uma pluralidade de sinais de

referência predeterminados simultaneamente aceitos (pn) . Por exemplo, o receptor pode aceitar uma mensagem com P símbolos piloto (por períodos e símbolos), vide Figura 6. O receptor 1002 gera uma pluralidade de símbolos processados (yn) a partir da pluralidade correspondente de sinais de

referência, multiplica cada símbolo processado pelo seu conjugado de sinal de referência correspondente, obtém uma pluralidade de estimativas de canal (hun) , e calcula a média da estimativa de canal (hun) para cada valor de n. Utilizando o exemplo da Figura 6, P estimativas de canais

equilibradas são obtidas. A metodologia para determinar as estimativas de canal é conhecida na técnica. O receptor da presente invenção, contudo, é capaz de calcular tipo equilibrado extremamente preciso da estimativa de canal utilizando dados predeterminados.

Em outro aspecto, um subsistema receptor 1016 tem percurso de demodulação em fase (I) 1018 ou um meio para aceitar informação de treinamento de demodulação I no domínio de tempo tendo uma potência acumulada. Um percurso de demodulação de quadratura (Q) 1020 ou um meio para aceitar informação de treinamento de demodulação Q no domínio de tempo tem uma potência acumulada igual à potência de percurso de modulação I.

Comparando a Figura 10 com a Figura 6, o receptor 1002 aceita uma seqüência de treinamento equilibrada com seqüência temporal de n sinais de referência predeterminada (pn) . 0 receptor 1002 gera uma seqüência temporal de n símbolos processados (yn) a partir da seqüência temporal de sinais de referência e multiplica cada símbolo processado na seqüência temporal pelo seu conjugado de sinal de referência correspondente. Na Figura 6, P símbolos processados (y) são gerados a cada período de símbolo. O receptor 1002 obtém uma seqüência temporal de n estimativas de canal (hun) , e calcula a média das n estimativas de canal.

Em um aspecto, o receptor 1002 aceita a seqüência de treinamento equilibrada como um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) na frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pm) na frequência -f, onde o produto (p.pm) é nulo, vide Figura 5. Adicionalmente, o receptor pode aceitar a seqüência de treinamento equilibrada como i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) , onde a soma dos produtos (pi. pim) é nula. Em uma variação, o receptor 1002 aceita i ocorrências do sinal de referência e do sinal espelhado, onde os valores de pares de sinais p e pm variam para cada ocorrência. Em outra variação, o receptor aceita a seqüência de treinamento equilibrada como i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) , e gera um produto (Pi-Pim) para cada ocorrência. O receptor emparelha as ocorrências e gera um símbolo processado mediante anulação da soma dos produtos a partir de cada ocorrência emparelhada. Por exemplo, o receptor pode aceitar um par de sinais, onde a soma dos produtos (Pi-Pim) é anulada, conforme a seguir. Informação é aceita como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, representando p. Informação representando pm é aceita como um valor complexo que gira em 180 graus a cada ocorrência.

Comparando as Figuras, 10 e 6, em um aspecto o receptor aceita a seqüência de treinamento equilibrada como P símbolos piloto por período de símbolo, em uma pluralidade de períodos de símbolo, e obtém P estimativas de canal piloto, equilibradas. 0 receptor simultaneamente aceita (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura em cada período de símbolo, gerando um símbolo processado (yc) para dados de comunicação em cada período de símbolo. Isto é, são gerados (N-P) símbolos processados. 0 receptor extrapola as estimativas de canal para cada símbolo processado (yc) , derivadas das estimativas de canal piloto equilibradas, e multiplica cada símbolo processado pela estimativa de canal extrapolada para derivar um símbolo transmitido (x) . 0 símbolo x é o valor de símbolo desconhecido que é transmitido como dados de comunicação. A extrapolação das estimativas de canal para canais de dados, com base nas estimativas de canais equilibradas de canais piloto adjacentes seria entendida por aqueles versados na técnica.

Comparando as Figuras, 10 e 7, o receptor 1002 aceita os dados de comunicação modulados em quadratura em períodos de símbolo, subsequente à aceitação da estrutura de treinamento equilibrada. 0 receptor gera um símbolo processado (yc) para cada símbolo de dados de comunicação e multiplicada cada simbolo processado pela estimativa de canal equilibrada para derivar um símbolo transmitido (x).

Conforme observado acima na descrição da seqüência de treinamento equilibrada transmitida, o receptor aceita uma seqüência temporal de símbolos de plano complexo com potência acumulada igual (conforme definido acima) em uma pluralidade de direções no plano complexo. Como tal, a seqüência temporal de símbolos de seqüências de treinamento equilibradas tem uma potência acumulativa associada com informação de eixo real no domínio de tempo, e uma potência acumulativa igual associada com informação de eixo imaginário no domínio de tempo.

Em outro aspecto, a seqüência de treinamento equilibrada aceita pelo receptor pode ser expressa como uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo conforme a seguir:

soma a± ( k) . a± ( k) =0;

onde k é um número de amostras por período

de símbolo.

Comparando as Figuras, 10 e 8, o receptor pode aceitar a seqüência de treinamento equilibrada como símbolos em uma pluralidade de mensagens, tendo uma potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, quando acumulada através da pluralidade de mensagens.

A Figura 11 é um diagrama esquemático de blocos retratando um dispositivo de processamento para calcular uma estimativa de canal equilibrada. O dispositivo de processamento 1100 compreende um módulo de recepção de demodulação de quadratura 1102 tendo uma entrada na linha 1104 para aceitar uma seqüência de treinamento equilibrada tendo sinais de referência predeterminados (p) representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída no plano complexo. 0 módulo receptor 1102 gera símbolos processados (y) representando informação de plano complexo na seqüência de treinamento equilibrada fornecida na linha 1106. Um módulo de multiplicação 1108 multiplica os símbolos processados (y) pelo conjugado dos sinais de referência correspondentes (p*), e fornece uma estimativa de canal equilibrada (hu) em uma saída na linha 1110. Muitos aspectos do dispositivo de processo 1110 são compartilhados em comum com o receptor da Figura 10, e não serão aqui repetidos no interesse de brevidade.

As seqüências de treinamento, se habilitadas em um preâmbulo ou como sinais piloto são similares em que o conteúdo de informação dos dados transmitidos é tipicamente dados predeterminados ou "conhecidos" que permitem que o receptor calibre e realize medições de canal. Ao receber os dados de comunicação (não-predeterminados), há três incógnitas: os próprios dados, o canal, e ruído. O receptor é incapaz de calibrar para ruído, uma vez que o ruído muda aleatoriamente. 0 canal é uma medição comumente associada com retardo e multipercurso. Para períodos de tempo relativamente curtos, os erros resultantes de multipercurso podem ser medidos se dados predeterminados forem usados, tais como sinais de treinamento ou piloto. Quando o canal é conhecido, essa medição pode ser usada para remover erros nos dados de comunicação recebidos (não-predeterminados). Portanto, alguns sistemas fornecem um sinal de treinamento para medir um canal antes de começar a decodificação dos dados.

Contudo, o canal pode mudar, por exemplo, à medida que o transmissor ou o receptor se desloca em espaço, ou os relógios derivam. Portanto, muitos sistemas continuam a enviar mais dados "conhecidos" junto com os dados "desconhecidos" para monitorar as lentas mudanças no canal.

Embora não seja especificamente mostrado, o transmissor da Figura 3 e o receptor da Figura 10 podem ser combinados para formar um transceptor. Na realidade, o transmissor e o receptor de tal transceptor podem partilhar elementos tais como uma antena, processador de banda base, e conjunto de circuitos de nível MAC. As explicações feitas acima pretendem descrever um transceptor que transmite seqüências de treinamento equilibradas e também calcula estimativas de canal equilibradas com base no recebimento das seqüências de treinamento equilibradas a partir de outros transceptores em uma rede de dispositivos.

Descrição Funcional

Os sistemas de comunicação de taxa elevada de dados modernos, transmitem sinais em dois canais distintos, os canais em fase e de fase de quadratura (I e Q). Os dois canais formam uma constelação 2D em um plano complexo. QPSK e QAM são exemplos de constelações. Os canais IeQ podem ser transportados por hardware de RF que não podem ser perfeitamente equilibrados devido às variações em componentes de RF, que resulta em instabilidade IQ. Nos cada vez mais comuns sistemas de conversão direta, a instabilidade produzida é ainda maior. A instabilidade IQ distorce a constelação e resulta em diafonia entre os canais I e Q: o sinal interfere com ele próprio. Potência de transmissão crescente não ajuda, uma vez que a interferência auto-gerada aumenta com a potência do sinal. A relação de sinal/ruído (SINR) atinge um limite superior que impõe um limite à taxa mais elevada de dados que pode ser obtida com um determinado hardware de RF. Para aumentar a taxa de dados, uma solução dispendiosa é a de utilizar hardware de qualidade especial, mais dispendioso. Uma solução possivelmente menos dispendiosa é a de estimar digitalraente a instabilidade IQ e compensar o mesmo. Os conceitos de estimação digital e algoritmos de compensação têm sido previamente avançados na técnica. Contudo, as soluções tendem a ser dispendiosas porque não se baseiam em um tipo especial de seqüência de treinamento. Essas soluções frequentemente consideram apenas a instabilidade em um lado, normalmente no receptor.

São fornecidos abaixo exemplos que focalizam a Multiplexação por Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM), com critérios para sistemas de dominio de tempo, que estudam instabilidade de extremidade a extremidade, a partir do transmissor para o receptor. Além disso, em OFDM a instabilidade é modelada como uma função da frequência, considerando variações na resposta de frequência dos filtros.

Dois tipos de otimizações são apresentadas: uma com custo zero que elimina a interferência a partir da estimativa de canal mediante uso de uma seqüência de treinamento equilibrada. Ganhos substanciais são obtidos porque o erro da estimativa de canal frequentemente é mais prejudicial ao desempenho do que o erro nos próprios dados. Uma segunda otimização, de custo relativamente baixo, compensa a distorção de dados, se mais ganho for necessário.

Um modelo da instabilidade IQ é provido abaixo. É fornecida análise para mostrar como a estimativa de canal convencional, utilizando seqüências de treinamento equilibradas, pode atenuar parte da instabilidade IQ. Então, uma extensão direta é provida para calcular os parâmetros de instabilidade IQ, desde que os algoritmos sejam efetivos. Utilizando-se os parâmetros estimados, um algoritmo de compensação simples é apresentado para mitigar a distorção de dados. Resultados de simulação para UWB do WiMedia também são fornecidos, assim como sugestões para corrigir o padrão.

Modelo de Instabilidade IQ

Instabilidade IQ surge quando o equilíbrio de

potência (amplitude) ou a ortogonalidade (fase) entre canais em fase (I) e de fase de quadratura (Q) não é mantida. Instabilidade IQ, portanto, é caracterizado por uma instabilidade de amplitude 2ε e uma instabilidade de fase 2Δφ.

Sinais de Dominio de Tempo

Um símbolo complexo x é transmitido e recebido por intermédios dos canais I e Q. Em um canal sem ruído ideal, o símbolo x é recebido intacto. Porém na presença de instabilidade IQ, uma versão distorcida ou ruidosa

provavelmente é recebida.

y = OCX + βχ *, (1)

onde

a = cos(a#>) + jssen(Aç\ ^ ^

β = £-cos(Aç>)· jsen(A<p)

são quantidades complexas modulando o instabilidade, α « 1

e β « 0. Modelo não-linear (_1) é linearizado por intermédio da forma de vetor

(a β Y x κβ* a*jyx*/

-> Y = BX. (3)

B é matriz de instabilidade. A segunda fileira é obsoleta uma vez que ela é uma versão duplicata da primeira fileira. Porém ela fornece entrada e saída de mesmo tamanho e tipo

de modo que os blocos de instabilidade no transmissor e no receptor podem ser concatenados, conforme descrito abaixo. 10

15

20

A matriz de instabilidade no transmissor é definida por Btf e no receptor é definida por Br.

Canal de Uma Derivação

Um canal de uma derivação é considerado, adequado para OFDM. Um canal de uma derivação h na forma de matriz apropriada é (h 0 )

H = (4)

[O A*J

Com instabilidade no transmissor e receptor, e em média enquanto ruido Gaussiano (AWGN) n, forma de vetor N = {n η*)Γ o sinal recebido é expresso como uma concatenação de blocos lineares Y =BrHBlX+ N

= H' X + N r h n<\

β' β'* h'*

+

\n J

-» y = h'x + β'χ*+η (5)

0 resultado total é que a instabilidade IQ e o canal combinam para criar um canal global h' , acrescido de uma distorção ou interferência indesejada caracterizada por um parâmetro de instabilidade global β' . 0 parâmetro de instabilidade global β' muda quando o canal muda, e pode precisar ser estimado regularmente.

A seguir, é considerada a condição onde o simbolo x, mais propriamente do que abrangendo o plano complexo inteiro, é restrito a um determinado eixo (ID). Por exemplo, o eixo pode ser associado com modulação BPSK, o eixo real, o eixo imaginário, ou qualquer eixo intermediário. Nesse caso, x* = kx pode ser escrito, onde k é uma constante complexa (uma rotação), e

y = (h ' + β ' k) x + n m

= h''χ + η. (6)

Se χ for restrito a um eixo único, o instabilidade IQ desaparece, se tornando uma parte integral de uma resposta de canal global.

Sinais de Dominio de Frequência Embora o modelo anterior se aplique aos sinais de

domínio de tempo, uma modificação é agora considerada onde o sinal de interesse x é fornecido no domínio de frequência, em frequência f. No domínio de tempo, esse sinal é transportado por um tom complexo, xej2*ft Substituindo os termos na equação (_1) , o que se segue é obtido.

Oixei2nft + PxVj2nft. (7)

Em OFDM, a interferência criada pela instabilidade IQ não aparece na mesma frequência f, mas mais propriamente na frequência espelhada -f, e vice-versa. O que é transmitido em -f cria interferência na frequência +f. Se o sinal x: for o sinal transmitido em frequência -f, onde o índice m

denota uma quantidade em frequência espelhada -f, então na frequência -f o que se segue é obtido CWT32nft + β mxmV2nft. (8)

Uma generalização das equações de domínio de tempo tem sido usada. Os parâmetros de instabilidade IQ α e β são aqui uma função da frequência. Isso modela uma instabilidade devido

a diferentes filtros passa-baixa (banda base) ou passafaixa (IF) no sistema. Os percursos IeQ não podem ter os mesmos filtros exatos e, portanto, a instabilidade varia com a frequência. Em sistemas de domínio de tempo, esse tipo de instabilidade existe, mas é muito dispendioso para

ser compensado. Um equalizador e uma extensão do modelo para lidar com diferentes convoluções em diferentes canais são exigidos. Assim, no domínio de tempo, instabilidade em massa ou médio é utilizado. Sistemas de domínio de 10

15

frequência são capazes de tirar proveito da estrutura de equalizador simples e modelar a instabilidade por frequência.

Se as saídas das equações (7_) e (8^) forem combinadas por subportadora, observa-se o seguinte

Y= (αχ + pmxm*)e]2nft

Ym = (OímXin + βΧ*)θ":2π“. (9)

Omitindo as subportadoras (automaticamente manejadas pela FFT) , uma função de modelo linear dos sinais em +f e -f, pode ser escrita como

« Pm β* a *

Λ

m Λ « /

-> Y= BX. (10)

O modelo de domínio de frequência, a segunda fileira não mais é obsoleta. O modelo, em um lance, lida com um par de frequências espelhadas. Um canal de uma derivação h, em frequência f, e hm em frequência -f, é modelado pela matriz

H =

(ii:

Ruído AWGN n na frequência f, e nm na frequência -f formam o vetor de ruído N = {n nm*)T O modelo de extremidade a extremidade é

Y BrHBtX + N Η'Χ + N (h' β'^ fΧ^ + [β'* h'm*j Λ/ - Y = h'x + βπ, Xm* + η Ym = hm'xm + β'χ* + η m (12)

h' , hm' são as derivações de canal, globais e β' , Pm' são os parâmetros de instabilidade global. Os parâmetros de instabilidade mudam quando os canais mudam e podem precisar ser estimados regularmente.

Como a instabilidade IQ gera interferência exclusivamente a partir da frequência espelhada, dois casos interessantes são dignos de nota. Se na frequência espelhada nenhum sinal for transmitido, ou se o canal estiver em um desvanecimento, nenhuma interferência é criada. Se, por outro lado, o sinal ou canal for forte, a interferência pode ser forte. Portanto, em OFDM, o efeito de instabilidade IQ é mais problemático.

Estimação de Canal Convencional

Antes de examinar os algoritmos de compensação, é mostrado como metade do problema pode ser resolvido sem nenhum custo, simplesmente mediante uso de uma seqüência de treinamento equilibrada. Uma seqüência de treinamento equilibrada elimina completamente a interferência a partir da estimativa de canal, aperfeiçoando notavelmente a performance. Na realidade, o erro na estimativa de canal frequentemente é mais prejudicial do que o erro nos dados, porque a estimativa de canal tende a criar um equilíbrio na constelação.

0 modelo (12_) é estimulado com tons piloto. Na frequência +f, o piloto p é transmitido, e na frequência f, o piloto pm. Supondo, sem perda de generalidade, que os pilotos têm uma norma unitária (o canal carrega a potência efetiva), a estimativa de canal convencional na frequência f é obtida mediante anulação de rotação por p* .

h = h 'pp* + β' mPm*P* + n = h' + PrmPmV + n (13)

Mediante cálculo da média de várias observações de canal, o

ruído é automaticamente reduzido (para clareza, anulação de

rotação de ruído é omitida). Com relação ao termo P'mPm*P*/ muitos sistemas OFDM (por exemplo, UWM do WiMedia) utilizam uma seqüência de treinamento que é simplesmente um símbolo repetido. Portanto, esse termo não deteriora com o cálculo de média. Aplicar um embaralhamento de +1 ou -1 ao símbolo OFDM inteiro não ajuda, uma vez que nada muda quando o sinal de ambos, p* e pm* é invertido. De certa forma, o que se segue é realizado: após acumular um número de observações, a soma dos produtos é anulada

Σ iPiPim = 0· (14)

Frequentemente a seqüência de treinamento consiste em um número par de símbolos, e é suficiente para garantir que cada par adicione até zero

PlPlm + P2P2m =0. (15)

Tabela 1: Exemplos de seqüências de treinamento

equilibradas_

P2 = jpi Segundo símbolo de treinamento é uma

rotação de 90 graus do primeiro símbolo de

_treinamento_

P2 = Pi/ P2m = Para frequências positivas manter piloto

fixo, para frequências negativas inverter

^lm_constantemente o sinal._

Exemplos de seqüências simples que satisfazem à

condição são dados na Tabela JL. Esses tipos de seqüências de treinamento são denotados como seqüências de treinamento equilibradas porque, por um lado, estimativas de canal equilibradas são produzidas, e por outro lado, os sinais de treinamento abrangem igualmente as dimensões I e Q do plano complexo no domínio de tempo. Por exemplo, uma seqüência de treinamento equilibrada não é concentrada ao longo apenas do eixo real.

Como comprovação: considere o escalar complexo de norma unitária a; = PiBj* = pime'J‘ meio caminho entre pi e pim. No domínio de tempo, os pilotos acrescentam até 2ai cos(2nft + θ) . No domínio de tempo e em um determinado símbolo OFDM, os dois pilotos espelhados cobrem uma direção única determinada pela constante complexa ai. Se L símbolos forem transmitidos, a potência total (ou média, ou acumulada) em

uma direção φ é · , | ^Rai exp(-j·) |2 = 0.5 L + 0.5 21 exp(-2j·) · a^i.

Essa potência é constante em qualquer direção φ se, e apenas se · ^ai ·· JPiPim = 0. A cobertura uniforme do plano complexo é obtida.

Estimação de Instabilidade IQ

Após estimar o canal global h' , a estimação do parâmetro de instabilidade global βπ/ é considerada. Análise cuidadosa da equação (12_) revela que esse parâmetro pode ser obtido de uma maneira muito similar à estimação de canal convencional. Isto é, Pm' pode ser tratado como um "canal" transportando o piloto pm*. Portanto, mediante anulação de rotação por pm, uma estimativa do instabilidade pode ser obtida. A condição para estimação equilibrada do instabilidade é idêntica à equação (Γ4).

Em resomao, utilizando seqüências de treinamento

equilibradas e duas estimativas de canal convencionais, boas estimativas do parâmetro de instabilidade e de canal de extremidade a extremidade são obtidas (Tabela 2).

Tabela 2: Algoritmo de estimação H' P'm Anular rotação por p* Anular rotação por pm Suavização em Relação à Subportadoras Adjacentes

Além de calcular a média através de símbolos OFDM adjacentes, a estimativa de canal pode ser suavizada em relação à subportadoras adjacentes dentro de um símbolo. Em OFDM, o prefixo cíclico é projetado para ser curto, e o canal supostamente deve variar lentamente a partir de tom para tom. Similarmente, os filtros na cadeia de RF devem ter resposta temporal curta e suas respostas de frequência também variam lentamente, isto é, a instabilidade IQ varia lentamente através de subportadoras. As mesmas técnicas de suavização de canal podem ser usadas para suavizar e

aperfeiçoar a estimativa de parâmetro de instabilidade. Mediante uso de seqüências de treinamento equilibradas, não há interação entre a estimativa de canal e a estimativa de instabilidade. Cada estimativa pode ser independentemente suavizada.

Se um símbolo OFDM único for usado para estimação, é impossível encontrar uma seqüência de treinamento equilibrada que satisfaça a equação (_14) . Nesse caso, uma seqüência de treinamento quase equilibrada pode ser obtida mediante aplicação da soma a partir da equação

(14) através de grupos de duas ou mais subportadoras adjacentes. Então, a suavização automática cancela toda ou parte da interferência a partir das frequências espelhadas. Uma solução é a de girar o piloto em 90 graus na subportadora adjacente (se deslocando em direções

espelhadas nas frequências, positiva e negativa).

Estimador Ótimo 0 uso de seqüências de treinamento equilibradas e os resultados da estimação de canal convencional mencionada acima é um estimador de Mínimos Quadrados (LS). De todos os

estimadores LS, o sentido de Erro Quadrático Médio Mínimo (MMSE) mostra valor significativo.

Estimador de Minimos Quadrados L transmissões Xi, L termos de ruído Ni e L observações Yi, podem ser respectivamente concatenados nas

matrizes de 2 por L

i = (jr, X2 ... xL) Ν = (Ν, N2 ... Nl) y = (r, Y2 ... YL) (16)

Então, a equação {12) se torna y = Η'χλ- N (17)

A incógnita é H'. 0 estimador LS é

H' = >'rH UM'**)-1. (18)

Quando a condição (_14_) é satisfeita, é fácil verificar que xxH é diagonal (os termos cruzados desaparecem). Ele é

proporcional a uma matriz de identidade uma vez que os pilotos são normalizados para norma unitária. Então H' = L = 1/L£ íY íXíH (19)

são precisamente quatro estimações de canal convencional com anulações de rotação respectivamente por pi*, pim, pim* e pi conforme descrito na seção anterior. Duas estimativas

são obtidas para frequência f, e duas estimativas para frequência espelhada -f.

Estimador Ótimo Seqüências de treinamento equilibradas e estimativas de canal convencional são um estimador LS.

Porém qualquer estimador ··= JiVtjlCtVt'11)'1 também é um estimador LS. Abaixo, é mostrado que o uso de seqüências de treinamento equilibradas resulta em um excelente estimador. O modelo {11_) pode ser visto como informação desconhecida H' enviada por intermédio de duas transmissões consecutivas

através de dois vetores (fileiras de X) em um espaço de dimensão L. Denotamos por Xj, Nj e Yj respectivamente a fileira j de X, N e Y, onde j e{l,2}. Modelos (_12) e (17) podem ser escritos

J1 =H1X1 +β'„χ2 + Ni y2 = β'Xx +h'mx2 +N2 . (20) Há 2 transmissões, cada uma delas envolvendo os dois vetores Xif X2, e onde cada vetor está transportando informação de amplitude complexa a ser estimada. 0 estimador LS consiste em projetar em cada vetor, e de uma forma paralela ao outro vetor para cancelar interferência. Um resultado muito bom é obtido quando dois vetores são ortogonais, isto é, quando o produto de ponto (_14_) é zero. Seqüências de treinamento equilibradas são por definição, seqüências de treinamento que verificam essa condição. Outras seqüências utilizam vetores não-ortogonais e sofrem uma perda de função de desempenho do ângulo entre os vetores Xi e X2. Muitos sistemas OFDM atualmente utilizam um tipo muito pobre de seqüências de treinamento onde Xi, X2 são colineares, e é impossível estimar adequadamente as quatro entradas em H' . Essas seqüências de treinamento tendem a estimar versões mais ruidosas dos canais h' e h'm.

Para calcular os Erros Quadráticos Médios (MSE),

o erro de estimação é H'-H’= NXfi (XXH. Isto é, uma matriz 2 por 2, isto é, 4 valores de erro. Cada valor pode ser isolado mediante multiplicação à esquerda e à direita com combinações dos vetores (l θ)Τ e (θ ΐ)Τ Supondo que ENNh é uma matriz de identidade, ou mais geralmente uma matriz diagonal com elementos σ2 e ara2 pode ser mostrado que os MSE de ·· ePm, são, respectivamente, o primeiro e o segundo

elementos diagonais de G2(XXh)-1. E para P e *m’, os MSE são, respectivamente, o primeiro e o segundo elemento diagonal de am2 (XXh)"1.

0 MSE total é 2 (σ2 + am2) tr (XXh) _1. Agora o problema é encontrar X que minimiza tr (XXh)'1 sujeito à limitação de que potência de piloto total é constante, isto é, tr (XXh) =2L. Utilizando uma autodecomposição, o problema pode se escrito como minimizar · Ieej sujeito a · é constante. 0 problema é resolvido com os multiplicadores de Lagrange, e é tipicamente ótimo quando todos os autovalores são iguais. Isso significa que .tM'H = L2é proporcional a uma matriz de identidade.

0 MSE total foi minimizado, e o MSE resultante por elemento é a2/L ou am2/L. Porém, esse MSE por elemento provavelmente é o melhor que pode ser obtido, mesmo se for usado uma transmissão de vetor singular. 0 MSE é improvável que seja aperfeiçoado para transmissões de 2 vetores e, portanto, o MSE por elemento foi minimizado. As seqüências de treinamento equilibradas mais o estimador de canal convencional são o MMSE para todos os estimadores LS.

Compensação de Instabilidade IQ

Se o ganho a partir da estimativa de canal equilibrada não for suficiente, os parâmetros de instabilidade IQ podem ser estimados (conforme descrito anteriormente) e aplicados para compensar a distorção de dados. H' é estimado no modelo (1_2) , Y = Η'Χ + N. Agora o foco é voltado para os dados desconhecidos X. 0 modelo é o mesmo como qualquer canal de duas derivações com correlações cruzadas. Qualquer algoritmo de equalização de canal pode ser adaptado. Um algoritmo de equalização simples é apresentado adequado para os canais de desvanecimento e QAM codificados de bits intercalados onipresentes.

Uma preocupação com a abordagem de Forçamento a Zero (ZF) H'-1Y = X + H'"1N é que ele otimiza o ruido quando o canal espelhado é fraco, a menos que uma consideração seja feita para o ruído colorido complicado. A presente solução utiliza ZF, mas apenas quando o canal espelhado não é fraco. Na equação {12), substituindo-se xm por seu valor, obtém-se o seguinte

= (h'- 3a'P'Vhm'*)x + (β m'/hm'*)y »*- (β m'/hm'*)n m* + n

* h' x + (Pmr^hm'*) y m* + n' + n, (21)

onde n ' =-( pm'^hm' *) nm* é a otimização de ruído. Observação:

supõe-se o termo de instabilidade de segunda ordem β Pm' << h'hm’*. Quando essa aproximação é inválida, o canal

corrigido h'c â h'- βπ,'β ' Vhm'* é considerado, o que impõe estimação exata dos parâmetros de instabilidade e canal. Basicamente, a técnica ZF consiste em computar

z = y - ( βία' r *) y m* ^ h'x + n ' + n. (22)

Mediante subtração da quantidade de frequência espelhada (PmVhmMym a partir do sinal recebido y, o modelo de canal

simples com nenhum instabilidade IQ é obtido. O restante da cadeia de decodificação é inalterado.

Essa solução funciona bem desde que a otimização de ruído seja mais fraca do que a interferência original a partir da instabilidade IQ, isto é, In' 12< I βι/ xm* 12. Caso

contrário, então o y original é usado mais propriamente do que a instabilidade corrigida z. É desnecessário estimar n' para tomar uma decisão. Um aperfeiçoamento em termos de média, robusto pode ser escolhido. Assim, considerando os valores esperados

E|n' I2 = ( |β m'|2"lh m'|2)E|n J2 < | β m' I 2E | x m* I 2 £|. p

-Ihm-I2^L â SNRm > 1. (23)

I I

Quando a relação de sinal/ruído da frequência espelhada SNRm é maior do que 1, o termo corrigido de instabilidade z é usado. Caso contrário, o sinal original y é mantido. Devido à imprecisão de estimação de instabilidade e canal, é mais seguro usar uma SNR maior, por exemplo, SNRm>2 funciona bem para UWM de WiMedia. Observar que SNRm pode ser normalmente obtido a partir da SNR global por intermédio da fórmula SNRm = Ihm' I2SNR.

A Tabela 3 resomae o algoritmo ZF com evitação

de otimização de ruído.

Tabela 3: Algoritmo de compensação SNRm < 1 + δ SNRm > 1 + δ

z = y z = y. (Pm' /hm' ) ym

Resultados de Simulação

A Figura 12 ilustra a performance obtida mediante

aplicação dos algoritmos descritos acima ao padrão UWB de WiMedia. A taxa de dados mais elevada, 480 Mbps, é simulada no modelo de canal CM2 do IEEE 802.15.3 (pico-ambiente interno de aproximadamente 4 metros). Sombreamento e salto de faixa são desativados. A instabilidade IQ é constante e

igual a 2ε = 10% (0.8 dB) em amplitude e 2Δφ = 10 graus em fase. A mesma quantidade de instabilidade está presente no transmissor e no receptor. A Figura mostra a Taxa de Erro de Pacote (PER) como uma função de Eb/No. A performance é degradada rapidamente sem qualquer forma de compensação. A

Tabela 4 relacionada à perda de vários algoritmos com relação ao caso ideal.

Tabela 4: UWB de WiMedia: perda a partir de instabilidade IQ em PER de IO'2

Compensação de treinamento equilibrada do padrão atual

3.1 dB

1.1 dB

0.35 dB Instabilidade IQ de extremidade a extremidade e canal combinam para formar uma matriz global de canal 2 por

2. 0 uso de seqüências de treinamento equilibradas obtém ganhos consideráveis sem custo. As seqüências de

treinamento equilibradas automaticamente cancelam a interferência autogerada de extremidade a extremidade a partir da estimativa de canal. Além disso, tais seqüências de treinamento são ideais para estimar parâmetros de instabilidade IQ, e um algoritmo simples é fornecido para

compensar a distorção de dados: Forçamento a Zero com evitação de otimização de ruído.

UWB de WiMedia, particularmente, se beneficia da seguinte otimização: a seqüência de treinamento equilibrada convencional que consiste em 6 símbolos exclusivamente

transmitidos no canal I pode ser dividida em duas metades para criar uma seqüência equilibrada. Os primeiros 3 símbolos são enviados no canal I, e os últimos 3 símbolos são enviados no canal Q. Mediante cobertura uniformemente do plano complexo, uma seqüência de treinamento equilibrada

é criada com grandes ganhos para taxas elevadas de dados. Para compatibilidade retrógrada, esse esquema pode ser reservado para modos de taxas elevadas de dados e sinalizado com os sinalizadores, ou o tipo de seqüência de treinamento pode ser detectado cegamente.

Em OFDMA (por exemplo, WiMAX), as subportadoras f e -f podem ser atribuídas a diferentes usuários. Considerável interferência pode surgir se o controle de potência guiar um usuário para nível de potência elevada. Portanto, é uma boa idéia localizar os pilotos de

diferentes usuários em subportadoras espelhadas. Os pilotos devem satisfazer o critério de seqüência de treinamento equilibrada. Cada usuário se beneficia automaticamente sem qualquer esforço extra. Os pilotos podem saltar para diferentes locais enquanto mantendo posições espelhadas.

As formas de domínio de tempo podem ser estendidas para Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA) com um equalizador Rake combinando vários canais de uma derivação. Seqüências de treinamento equilibradas automaticamente aperfeiçoam a estimativa de canal por derivação. Uma seqüência de treinamento equilibrada simples para CDMA consiste em girar constantemente os símbolos complexos por 90 graus.

A Figura 13 é um fluxograma ilustrando um método para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicação equilibrada. Embora o método seja ilustrado como uma seqüência de etapas numeradas para clareza, a numeração não necessariamente determina a ordem das etapas. Deve ser entendido que algumas dessas etapas podem ser saltadas, realizadas em paralelo, ou realizadas sem a exigência de manter uma ordem de seqüência estrita. O método começa na Etapa 1300.

A Etapa 1302 gera uma seqüência de treinamento equilibrada em um transmissor de modulação de quadratura, com a seqüência de treinamento equilibrada representando um acúmulo uniforme de potência igualmente distribuída no plano complexo, conforme definida acima. A Etapa 1304 transmite uma seqüência de treinamento equilibrada. Os termos "gerar", "derivar", e "multiplicar" se referem aos processos que podem ser habilitados através do uso de instruções de software legíveis por máquina, hardware, ou uma combinação de software e hardware.

Em um aspecto, gerar a seqüência de treinamento equilibrada na Etapa 1302 inclui subetapas. A Etapa 1302a gera informação de treinamento no domínio de tempo enviado por intermédio de um percurso de modulação em fase (!) tendo uma potência acumulada. A Etapa 1302b gera informação de treinamento no domínio de tempo enviado por intermédio de um percurso de modulação de quadratura (Q) tendo uma potência acumulada igual à potência do percurso de modulação I.

Em outro aspecto, gerar a seqüência de treinamento equilibrada na Etapa 1302 inclui as seguintes subetapas. A Etapa 1302c gera um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) em frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pm) na frequência

f. A Etapa 1302d anula o produto (p.pm).

Por exemplo, i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) podem ser geradas, e a soma dos produtos (Pi-Pim), é anulada. A geração de i ocorrências do sinal de referência e do sinal espelhado pode incluir

gerar valores de pares de sinais p e pm que variam para cada ocorrência. Em um aspecto, a soma dos produtos (Pi-Pim) pode ser anulada mediante geração de informação como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, para representar p. Para representar pm, a

informação pode ser gerada como um valor complexo que gira em 180 graus a cada ocorrência.

Como outro exemplo, i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) podem ser geradas e um produto (Pi-Pim) pode ser gerado para cada ocorrência.

As ocorrências podem ser então emparelhadas, e a soma dos produtos anulada a partir de cada ocorrência emparelhada.

Em um aspecto, gerar a seqüência de treinamento equilibrada na Etapa 1302 inclui gerar P símbolos piloto por períodos de símbolo, em uma pluralidade de períodos de

símbolo. Então, Etapa 1303 gera (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura por período de símbolo. Transmitir a seqüência de treinamento equilibrada na Etapa 1304 inclui transmitir simultaneamente N símbolos por períodos de símbolo, na pluralidade de períodos de símbolo.

Em outro aspecto, a Etapa 1303 gera dados de comunicação modulados em quadratura. A Etapa 1304 transmite a seqüência de treinamento equilibrada em uma pluralidade de períodos de símbolo, seguidos pelos dados de comunicação modulados em quadratura em uma segunda pluralidade de períodos de símbolo.

Em um aspecto diferente, a Etapa 1302 gera uma seqüência temporal de símbolos de plano complexo com potência acumulada igual em uma pluralidade de direções no plano complexo. Isto é, a seqüência temporal dos símbolos tem uma potência acumulativa associada com informação de eixo real no domínio de tempo, e uma potência acumulativa igual associada com informação de eixo imaginário no domínio de tempo. Então, a Etapa 1304 transmite a seqüência temporal de símbolos em uma pluralidade de períodos de símbolo. Em outro aspecto, a Etapa 1302 transmite a seqüência de treinamento equilibrada expressa como uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo, como a seguir:

soma ai(k).ai(k) = 0;

onde k é um número de amostras por período de símbolo. Em um aspecto, a Etapa 1302 gera símbolos em uma pluralidade de mensagens tendo uma potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, conforme acumulada através da pluralidade de mensagens.

O fluxograma descrito acima também pode ser interpretado como uma expressão de um meio legível por máquina tendo armazenado no mesmo as instruções para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicações, equilibrada. As instruções para transmitir um sinal de treinamento rotativo corresponderiam as Etapas 1300 a 1304, conforme explicado acima.

A Figura 14 é um fluxograma retratando um método para calcular uma estimativa de canal equilibrada. O método começa na Etapa 1400. A Etapa 1402 aceita uma estrutura de

treinamento equilibrada em um receptor de demodulação de quadratura, a seqüência de treinamento equilibrada tendo sinais de referência predeterminados (p) representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída no plano complexo. A Etapa 1404 processa a seqüência de treinamento

equilibrada, gerando símbolos processados (y) representando informação de plano complexo na seqüência de treinamento equilibrada. A Etapa 1406 multiplica os símbolos processados (y) pelo conjugado dos sinais de referência correspondentes (p*) . A Etapa 1408 obtém uma estimativa de

canal equilibrada (hu) .

Em um aspecto, aceitar a seqüência de treinamento equilibrada na Etapa 1402 inclui aceitar uma seqüência de treinamento equilibrada com uma pluralidade de sinais de referência predeterminadas simultaneamente aceitos (pn) .

Gerar o símbolo processado (y) na Etapa 1404 inclui gerar uma pluralidade de símbolos processados (yn) a partir da pluralidade correspondente de sinais de referência. Multiplicar o símbolo processado (y) pelo conjugado do sinal de referência (p*) na Etapa 1406 inclui multiplicar

cada símbolo processado pelo seu conjugado de sinal de referência correspondente. Então, a Etapa 1408 obtém a estimativa de canal mediante obtenção de uma pluralidade de estimativas de canal (hun) , e calcula a média da estimativa de canal (hun) para cada valor de n.

Em outro aspecto, a Etapa 1402 aceita a seqüência de treinamento equilibrada mediante aceitação da informação de treinamento no domínio de tempo por intermédio de um percurso de modulação em-fase (I) tendo uma potência acumulada, assim como mediante aceitação de informação de treinamento no domínio de tempo por intermédio de um percurso de modulação de quadratura (Q) tendo uma potência acumulada igual (conforme definido acima) à potência de percurso de modulação I.

Em um aspecto diferente, a Etapa 1402 aceita uma seqüência de treinamento equilibrada com seqüência temporal de n sinais de referência predeterminados (pn) tendo uma potência acumulativa associada com informação de eixo real no domínio de tempo, e com uma quantidade igual de potência acumulativa associada com informação de eixo imaginário no domínio de tempo. A Etapa 14 04 gera uma seqüência temporal de N símbolos processados (yn) a partir da seqüência temporal de sinais de referência. A Etapa 1406 multiplica cada símbolo processado na seqüência temporal pelo seu conjugado de sinal de referência correspondente. Então, a obtenção da estimativa de canal h na Etapa 1408 inclui: obter uma seqüência temporal de n estimativas de canal (hun) e, calcular a média das N estimativas de canal.

Em um aspecto, a Etapa 1402 aceita a seqüência de treinamento equilibrada como um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) na frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pn) na frequência f, onde o produto (p.pm) é nulo. Por exemplo, i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) podem ser aceitas, onde a soma dos produtos (Pi-Pim) é nula. Adicionalmente, os valores de pares de sinais p e pm que variam para cada ocorrência. Em outra variação a soma dos produtos (pi.pim) é anulada mediante aceitação de informação como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, representando p; e, aceitando informação como um valor complexo que roda em 180 graus cada ocorrência, representando pm.

Como outro exemplo, i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) podem ser aceitas e um produto (Pi-Pim) gerado para cada ocorrência. As

ocorrências são então emparelhadas, e a soma dos produtos a partir de cada ocorrência emparelhada é anulada.

Em um aspecto, a Etapa 1402 aceita a seqüência de treinamento equilibrada como P símbolos piloto por períodos de símbolo, em uma pluralidade de períodos de símbolo, e a

Etapa 1408 obtém P estimativas de canal piloto equilibradas. A Etapa 1403 aceita simultaneamente (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura em cada período de símbolo. A Etapa 1405 gera um símbolo processado (yc) para dados de comunicação em cada período

de símbolo. A Etapa 1410 extrapola as estimativas de canal para cada símbolo processado (yc) , derivado a partir das estimativas de canal piloto, equilibradas. A Etapa 1412 multiplica cada símbolo processado (yc) pela estimativa de canal extrapolada para derivar um símbolo transmitido (x).

Em outro aspecto, a Etapa 1403 aceita dados de comunicação modulados em quadratura em períodos de símbolo, subsequente aceitação da seqüência de treinamento equilibrada. A Etapa 1405 gera um símbolo processado (yc) para cada símbolo de dados de comunicação, e a Etapa 1414

multiplica cada símbolo processado pela estimativa de canal equilibrada para derivar um símbolo transmitido (x).

Em um aspecto diferente, a Etapa 1402 aceita uma seqüência temporal de plano complexo com potência acumulada igual em uma pluralidade de direções no plano complexo.

Declarado de forma alternativa, a seqüência de treinamento equilibrada pode ser expressa como uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo, conforme a seguir:

soma ai(k).ai(k) = 0;

onde k é um número de amostras por período de

símbolo.

Em um aspecto, aceitar a seqüência de treinamento equilibrada na Etapa 1402 inclui aceitar símbolos em uma pluralidade de mensagens, tendo uma potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, conforme acumulada através da pluralidade de mensagens.

O fluxograma descrito acima também pode ser interpretado como uma expressão de um meio legível por máquina tendo armazenado no mesmo as instruções para calcular uma estimativa de canal equilibrada. As instruções para calcular a estimativa de canal equilibrada corresponderiam às Etapas 1400 a 1414, conforme explicado acima.

Sistemas, métodos, dispositivos e processadores foram apresentados para permitir a transmissão e recepção de seqüências de treinamento equilibradas moduladas em quadratura em um dispositivo de comunicação, e o cálculo de estimativas de canal equilibradas.

Exemplos de protocolos e formatos de comunicação, específicos foram fornecidos para ilustrar a invenção. Contudo, a invenção não é limitada meramente a esses exemplos. Outras variações e materializações da invenção ocorrerão àqueles versados na técnica.

Claims (82)

1. Método para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicação equilibrada, o método compreendendo: gerar uma seqüência de treinamento equilibrada em um transmissor de modulação de quadratura, a seqüência de treinamento equilibrada representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuida em um plano complexo; e, transmitir a seqüência de treinamento equilibrada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que gerar a seqüência de treinamento equilibrada inclui gerar: informações de treinamento no domínio de tempo enviadas através de um percurso de modulação em-fase (I) tendo uma potência acumulada; e, informações de treinamento no domínio de tempo enviadas através de um percurso de modulação de quadratura (Q) tendo uma potência acumulada igual à potência do percurso de modulação I.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que gerar a seqüência de treinamento equilibrada inclui: gerar um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) em frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pra) em frequência -f; e, anular o produto (p.pm) .

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que gerar a seqüência de treinamento equilibrada inclui: gerar i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) ; e, anular a soma dos produtos (pi.pim)·

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que gerar i ocorrências do sinal de referência e do sinal espelhado inclui gerar valores de pares de sinais p e pm que variam para cada ocorrência.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que anular a soma dos produtos (Pi-Pim) inclui: gerar informação como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, para representar p; e, gerar informação como um valor complexo que gira em 180 graus a cada ocorrência, para representar pm.

7. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que gerar uma seqüência de treinamento equilibrada inclui: gerar i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) ; gerar um produto (pi.pim) para cada ocorrência; emparelhar ocorrências; e, anular a soma dos produtos a partir de cada ocorrência emparelhada.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que gerar a seqüência de treinamento equilibrada inclui gerar P símbolos piloto por período de símbolo, em uma pluralidade de períodos de símbolo; o método compreendendo adicionalmente: gerar (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura por período de símbolo; e, em que transmitir a seqüência de treinamento equilibrada inclui transmitir simultaneamente N símbolos por período de símbolo na pluralidade de períodos de símbolo.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente: gerar dados de comunicação modulados em quadratura; e, em que transmitir a seqüência de treinamento equilibrada inclui transmitir a seqüência de treinamento equilibrada em uma pluralidade de períodos de símbolo, seguido pelos dados de comunicação modulados em quadratura em uma segunda pluralidade de períodos de símbolo.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que gerar a seqüência de treinamento equilibrada inclui gerar uma seqüência temporal de símbolos de plano complexo com potência acumulada igual em uma pluralidade de direções.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que gerar a seqüência de treinamento equilibrada inclui gerar uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo, conforme a seguir: soma ai(k).ai(k) = 0; onde k é um número de amostras por período de símbolo.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que gerar a seqüência de treinamento equilibrada inclui gerar símbolos em pluralidade de mensagens tendo uma potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, conforme acumulada através da pluralidade de mensagens.

13. Método para calcular uma estimativa de canal equilibrada, o método compreendendo: aceitar uma seqüência de treinamento equilibrada em um receptor de demodulação de quadratura, a seqüência de treinamento equilibrada incluindo sinais de referência predeterminados (p) representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída em um plano complexo; processar a seqüência de treinamento equilibrada, gerando uma seqüência de símbolos processados (y) representando informação de plano complexo na seqüência de treinamento equilibrada; multiplicar cada símbolo processado (y) por um conjugado de um sinal de referência corresponde (p*); e, obter uma estimativa de canal equilibrada (hu) .

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui aceitar uma seqüência de treinamento equilibrada com uma pluralidade de sinais de referência predeterminados aceitos simultaneamente (pm) ; em que gerar o símbolo processado (y) inclui gerar uma pluralidade de símbolos processados (yn) a partir da pluralidade correspondente de sinais de referência; em que multiplicar o símbolo processado (y) pelo conjugado do sinal de referência (p*) inclui multiplicar cada símbolo processado pelo seu conjugado de sinal de referência correspondente; e, em que obter a estimativa de canal inclui: obter uma pluralidade de estimativas de canal (hun) ; e, calcular a média da estimativa de canal (hun) para cada valor de n.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui aceitar: informação de treinamento no domínio de tempo através de um percurso de modulação em-fase (I) tendo uma potência acumulada; e, informação de treinamento no domínio de tempo através de um percurso de modulação de quadratura (Q) tendo uma potência acumulada igual à potência de percurso de modulação (I) .

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui aceitar uma seqüência temporal de n sinais de referência predeterminados (pn) ; em que gerar a seqüência de símbolos processados (y) inclui gerar uma seqüência temporal de n símbolos processados (yn) ; e, em que obter a estimativa de canal (hu) inclui: obter uma seqüência de n estimativas de canal; e calcular a média das n estimativas de canal.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui aceitar um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) em frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pm) na frequência -f, onde o produto (p.pm) é nulo.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui aceitar i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) / onde a soma dos produtos (p.pm) é nula.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, em que aceitar i ocorrências do sinal de referência e do sinal espelhado inclui aceitar valores de pares de sinais p e pm que variam para cada ocorrência.

20. Método, de acordo com a reivindicação 18, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui: aceitar i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) ; gerar um produto (pi.pim) para cada ocorrência; emparelhar as ocorrências; e, anular a soma dos produtos a partir de cada ocorrência emparelhada.

21. Método, de acordo com a reivindicação 18, em que aceitar um par de sinais onde a soma dos produtos (Pi-Pim) é nula inclui: aceitar informação como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, representando p; e, aceitar informação como um valor complexo que gira em 180 graus cada ocorrência, representando pm.

22. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui aceitar P símbolos piloto por períodos de símbolo, em uma pluralidade de períodos de símbolo; em que obter a estimativa de canal equilibrada inclui obter P estimativas de canal piloto equilibradas; o método compreendendo adicionalmente: aceitar simultaneamente (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura em cada período de símbolo; gerar um símbolo processado (yc) para dados de comunicação em cada período de símbolo; extrapolar estimativas de canal para cada símbolo processado (yc) derivado das estimativas de canal piloto, equilibradas; e, multiplicar cada símbolo processado pela estimativa de canal extrapolada para derivar um símbolo transmitido (x).

23. Método, de acordo com a reivindicação 13, compreendendo adicionalmente: aceitar dados de comunicação modulados em quadratura em períodos de símbolo, subsequente a aceitar da seqüência de treinamento equilibrada; gerar um símbolo processado (yc) para cada símbolo de dados de comunicação; e, multiplicar cada símbolo processado pela estimativa de canal equilibrada para derivar um símbolo transmitido (x).

24. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui aceitar uma seqüência temporal de símbolos de plano complexo com potência acumulada igual em uma pluralidade de direções.

25. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui aceitar uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo conforme a seguir: soma ai(k).ai(k) = 0; onde k é um número de amostras por período de símbolo.

26. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que aceitar a seqüência de treinamento equilibrada inclui aceitar símbolos em uma pluralidade de mensagens, tendo uma potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, conforme acumulada através da pluralidade de mensagens.

27. Sistema para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicação equilibrada, o sistema compreendendo: um transmissor tendo uma entrada para aceitar informação digital e uma saída para fornecer uma seqüência de treinamento equilibrada de modulação de quadratura representando potência acumulada uniforme igualmente distribuída em um plano complexo.

28. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, em que o transmissor inclui: um percurso de modulação em-fase (I) para gerar informação de treinamento no domínio de tempo tendo uma potência acumulada; e, um percurso de modulação de quadratura (Q) para gerar informação de treinamento no domínio de tempo tendo uma potência acumulada igual à potência de percurso de modulação I.

29. Sistema, de acordo com a reivindicação 28, em que o transmissor gera um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) na frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pm) na frequência -f, com um produto anulado (p.pm) .

30. Sistema, de acordo com a reivindicação 29, em que o transmissor gera i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) , e anula a soma dos produtos (Pi-Pim) ·

31. Sistema, de acordo com a reivindicação 30, em que o transmissor gera i ocorrências do sinal de referência e do sinal espelhado com valores de pares de sinais p e pm que variam para cada ocorrência.

32. Sistema, de acordo com a reivindicação 30, em que o transmissor anula a soma dos produtos (Pi-Pim) conforme a seguir: gerar informação como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, para representar p; e, gerar informação como um valor complexo que gira em 180 graus a cada ocorrência, para representar pm.

33. Sistema, de acordo com a reivindicação 29, em que o transmissor gera i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) e um produto (Pi-Pim) para cada ocorrência, o transmissor emparelhando ocorrências e anulando a soma dos produtos a partir de cada ocorrência emparelhada.

34. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, em que o transmissor gera a seqüência de treinamento equilibrada mediante fornecimento de P símbolos piloto por período de símbolo, em uma pluralidade de períodos de símbolo, o transmissor gerando (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura por período de símbolo, e simultaneamente fornecendo N símbolos por período de símbolo, na pluralidade de períodos de símbolo.

35. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, em que o transmissor gera dados de comunicação modulados em quadratura e fornece a seqüência de treinamento equilibrada em uma primeira pluralidade de períodos de símbolo, seguido pelos dados de comunicação modulados em quadratura em uma segunda pluralidade de períodos de símbolo.

36. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, em que o transmissor gera uma seqüência temporal de símbolos de plano complexo com potência acumulada igual em uma pluralidade de direções.

37. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, em que o transmissor gera a seqüência de treinamento equilibrada como uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo, conforme a seguir: soma ai(k).ai(k) = 0; onde k é um número de amostras por período de símbolo.

38. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, em que o transmissor gera a seqüência de treinamento equilibrada mediante geração de símbolos na pluralidade de mensagens tendo uma potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, conforme acumulado através da pluralidade de mensagens.

39. Sistema para calcular uma estimativa de canal equilibrada, o sistema compreendendo: receptor de demodulação de quadratura tendo uma entrada para aceitar uma seqüência de treinamento equilibrada de sinais de referência predeterminados (p) com uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída em um plano complexo, o receptor gerando símbolos processados (y) representando informação de plano complexo na seqüência de treinamento equilibrada, multiplicando os símbolos processados (y) por um conjugado dos sinais de referência correspondentes (p*), e fornecendo uma estimativa de canal equilibrada (hu) em uma saída.

40. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, em que o receptor aceita uma seqüência de treinamento equilibrada com uma pluralidade de sinais de referência predeterminados aceitos simultaneamente (pn) , gera uma pluralidade de símbolos processados (yn) a partir da pluralidade correspondentes de sinais de referência, multiplica cada símbolo processado pelo seu conjugado de sinal de referência correspondente, obtém uma pluralidade de estimativas de canal (hun) , e calcula a média de estimativa de canal (hun) para cada valor de n.

41. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, em que o receptor inclui: um percurso de demodulação em-fase (I) para aceitar informação de treinamento no domínio de tempo tendo uma potência acumulada; e, um percurso de demodulação de quadratura (Q) para aceitar informação de treinamento no domínio de tempo tendo uma potência acumulada igual à potência de percurso de modulação I.

42. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, em que o receptor aceita uma seqüência de treinamento equilibrada com seqüência temporal de n sinais de referência predeterminados (pn) , o receptor gerando uma seqüência temporal de n símbolos processados (yn) a partir da seqüência temporal de sinais de referência, multiplicando cada símbolo processado na seqüência temporal pelo seu conjugado de sinal de referência correspondente, obtendo uma seqüência temporal de n estimativas de canal (hun), e calculando a média das n estimativas de canal.

43. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, em que o receptor aceita a seqüência de treinamento equilibrada como um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) na frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pm) na frequência -f, onde o produto (p.pm) é nulo.

44. Sistema, de acordo com a reivindicação 43, em que o receptor aceita a seqüência de treinamento equilibrada como i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) , onde a soma dos produtos (Pi-Pim) é nula.

45. Sistema, de acordo com a reivindicação 44, em que o receptor aceita i ocorrências do sinal de referência e do sinal espelhado, onde os valores de pares de sinais p e pm variam para cada ocorrência.

46. Sistema, de acordo com a reivindicação 45, em que o receptor aceita a seqüência de treinamento equilibrada como i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) , gera um produto (pi.pim) para cada ocorrência, emparelha as ocorrências, e gera um símbolo processado mediante anulação da soma dos produtos a partir de cada ocorrência emparelhada.

47. Sistema, de acordo com a reivindicação 44, em que o receptor aceita um par de sinais, onde a soma dos produtos (pi.pim) é anulada, conforme a seguir: aceitar informação como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, representando p; e, aceitar informação como um valor complexo que gira em 180 graus cada ocorrência, representando pm.

48. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, em que o receptor aceita a seqüência de treinamento equilibrada como P símbolos piloto por período de símbolo, em uma pluralidade de períodos de símbolo, e obtém P estimativas de canal piloto equilibradas, o receptor aceitando simultaneamente (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura em cada período de símbolo, gerando um símbolo processado (yc) para dados de comunicação em cada período de símbolo, extrapolando as estimativas de canal para cada símbolo processado (yc) , derivadas a partir das estimativas de canal piloto equilibradas, e multiplicando cada símbolo processado pela estimativa de canal extrapolada para derivar o símbolo transmitido (x).

49. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, em que o receptor aceita os dados de comunicação modulados em quadratura em períodos de símbolo subsequentes à aceitação da seqüência de treinamento equilibrada, o receptor gerando um símbolo processado (yc) para cada símbolo de dados de comunicação e multiplicando cada símbolo processado pela estimativa de canal equilibrada para derivar um símbolo transmitido (x).

50. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, em que o receptor aceita a seqüência de treinamento equilibrada como uma seqüência temporal de símbolos de plano complexo com potência acumulada igual em uma pluralidade de direções.

51. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, em que o receptor aceita a seqüência de treinamento equilibrada como uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo, conforme a seguir: soma ai ( k) . ai (k) = 0 ; onde k é um número de amostras por período de símbolo.

52. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, em que o receptor aceita a seqüência de treinamento equilibrada mediante aceitação de símbolos em uma pluralidade de mensagens, tendo potência associada com uma potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, conforme acumulada através da pluralidade de mensagens.

53. Meio legível por máquina tendo armazenado no mesmo instruções para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicação, as instruções compreendendo: gerar uma seqüência de treinamento equilibrada em um transmissor de modulação de quadratura, a seqüência de treinamento equilibrada representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída em um plano complexo; e, transmitir a seqüência de treinamento equilibrada.

54. Meio legível por máquina tendo armazenado no mesmo as instruções para calcular uma estimativa de canal equilibrada, as instruções compreendendo: aceitar uma seqüência de treinamento equilibrada em um receptor de demodulação de quadratura, a seqüência de treinamento equilibrada tendo sinais de referência predeterminados (p) representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída em um plano complexo; processar a seqüência de treinamento equilibrada, gerando símbolos processados (y) representando informação de plano complexo na seqüência de treinamento equilibrada; multiplicar os símbolos processados (y) por um conjugado dos sinais de referência correspondentes (p*); e, obter uma estimativa de canal equilibrada (hu) .

55. Dispositivo para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicação equilibrada, o dispositivo compreendendo: um mecanismo de transmissão para aceitar informação digital e fornecer uma seqüência de treinamento equilibrada de modulação de quadratura representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída em um plano complexo.

56. Dispositivo, de acordo com a reivindicação55, em que os mecanismos de transmissão incluem: um mecanismo para gerar informação de treinamento de modulação em fase (I) no domínio de tempo tendo uma potência acumulada; e, um mecanismo para gerar informação de treinamento de modulação de quadratura (Q) no domínio de tempo tendo uma potência acumulada igual à potência de percurso de modulação I.

57. Dispositivo, de acordo com a reivindicação56, em que os mecanimos de transmissão geram um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) na frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pm) na frequência -f, com um produto anulado (p.pm) .

58. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 57, em que os mecanismos de transmissão geram i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) , e anula a soma dos produtos ( Pi · Pim) ·

59. Dispositivo, de acordo com a reivindicação58, em que os mecanismos de transmissão gera i ocorrências do sinal de referência e do sinal espelhado com valores de pares de sinal p e pm que variam para cada ocorrência.

60. Dispositivo, de acordo com a reivindicação58, em que os mecanismos de transmissão anulam a soma dos produtos (pi. pim) conforme a seguir: gerar informação como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, para representar p; e, gerar informação como um valor complexo que gira em 180 graus cada ocorrência, para representar pm.

61. Dispositivo, de acordo com a reivindicação57, em que os mecanismos de transmissão geram i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) , e um produto (pi. Pim) para cada ocorrência, os mecanismos de transmissão emparelhando as ocorrências e anulando a soma dos produtos a partir de cada ocorrência emparelhada.

62. Dispositivo, de acordo com a reivindicação55, em que os mecanismos de transmissão geram a seqüência de treinamento equilibrada mediante fornecimento de P símbolos piloto por período de símbolo, em uma pluralidade de períodos de símbolo, os mecanismos de transmissão gerando (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura por período de símbolo, e simultaneamente fornecendo N símbolos por período de símbolo, na pluralidade de períodos de símbolo.

63. Dispositivo, de acordo com a reivindicação55, em que os mecanismos de transmissão geram dados de comunicação modulados em quadratura e fornece a seqüência de treinamento equilibrada em uma primeira pluralidade de períodos de símbolo, seguida pelos dados de comunicação modulados em quadratura em uma segunda pluralidade de períodos de símbolo.

64.Dispositivo, de acordo com a reivindicação55, em que os mecanismos de transmissão geram a seqüência de treinamento equilibrada como uma seqüência temporal de símbolos de plano complexo com potência acumulada igual em uma pluralidade de direções.

65. Dispositivo, de acordo com a reivindicação55, em que os mecanismos de transmissão geram a seqüência de treinamento equilibrada como uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo, conforme a seguir: soma ai(k).ai(k) = 0; onde k é um número de amostras por período de símbolo.

66. Dispositivo, de acordo com a reivindicação55, em que os mecanismos de transmissão geram a seqüência de treinamento equilibrada mediante geração de símbolos em uma pluralidade de mensagens tendo uma potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, conforme acumulada através da pluralidade de mensagens.

67. Dispositivo para calcular uma estimativa de canal equilibrada, o dispositivo compreendendo: um mecanismos de recebimento de demodulação de quadratura tendo uma entrada para aceitar uma seqüência de treinamento equilibrada tendo sinais de referência predeterminados (p) representando uma potência acumulada uniforme distribuída igualmente em um plano complexo, o mecanismo de recebimento gerando símbolos processados (y) representando informação de plano complexo na seqüência de treinamento equilibrada, multiplicando os símbolos processados (y) por um conjugado dos sinais de referência correspondentes (p*), e fornecendo uma estimativa de canal equilibrada (hu) em uma saida.

68. Dispositivo, de acordo com a reivindicação67, em que os mecanismos de recebimento aceitam uma seqüência de treinamento equilibrada com uma pluralidade de sinais de referência predeterminados aceitos simultaneamente (pn) , geram uma pluralidade de símbolos processados (yn) a partir da pluralidade correspondente de sinais de referência, multiplicam cada símbolo processado pelo seu conjugado de sinal de referência correspondente, obtém uma pluralidade de estimativas de canal (hun) , e calculam a média da estimativa de canal (hun) para cada valor de n.

69. Dispositivo, de acordo com a reivindicação67, em que os mecanismos de recepção incluem: um mecanismo para aceitar informação de treinamento de demodulação em-fase (I) no domínio de tempo tendo uma potência acumulada; e, um mecanismo para aceitar informação de treinamento de demodulação de quadratura (Q) no domínio de tempo tendo uma potência acumulada igual à potência de percurso de modulação I.

70. Dispositivo, de acordo com a reivindicação67, em que os mecanismos de recebimento aceitam uma seqüência de treinamento equilibrada com seqüência temporal de n de sinais de referência predeterminados (pn) , geram uma seqüência temporal de n símbolos processados (yn) a partir da seqüência temporal de sinais de referência, multiplicam cada símbolo processado na seqüência temporal pelo seu conjugado de sinal de referência correspondente, obtém uma seqüência temporal de n estimativas de canal (hun) r e calculam a média das estimativas de canal n.

71. Dispositivo, de acordo com a reivindicação67, em que os mecanismos de recebimento aceitam a seqüência de treinamento equilibrada como um par de sinais incluindo um sinal de referência de valor complexo (p) na frequência +f e um sinal espelhado de valor complexo (pm) na frequência -f, onde o produto (p.pm) é nulo.

72. Dispositivo, de acordo com a reivindicação71, em que os mecanismos de recebimento aceitam a seqüência de treinamento equilibrada como i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) , onde a soma dos produtos (pi.pim) é nula.

73. Dispositivo, de acordo com a reivindicação72, em que os mecanismos de recebimento aceitam i ocorrências do sinal de referência e do sinal espelhado, onde os valores de pares de sinal p e pm variam para cada ocorrência.

74. Dispositivo, de acordo com a reivindicação72, em que os mecanismos de recebimento aceitam a seqüência de treinamento equilibrada como i ocorrências do sinal de referência (p) e do sinal espelhado (pm) , geram um produto (Pi-Pim) para cada ocorrência, emparelham as ocorrências, e geram um símbolo processado mediante anulação da soma dos produtos a partir de cada ocorrência emparelhada.

75. Dispositivo, de acordo com a reivindicação72, em que os mecanismos de recebimento aceitam um par de sinais, onde a soma dos produtos (Pi-Pim) é anulada, conforme a seguir: aceitar informação como um valor complexo que permanece constante para cada ocorrência, representando p; e, aceitar informação como um valor complexo que gira em 180 graus cada ocorrência, representando pm.

76. Dispositivo, de acordo com a reivindicação67, em que os mecanismos de recebimento aceitam a seqüência de treinamento equilibrada como P símbolos piloto por período de símbolo, em uma pluralidade de períodos de símbolo, e obtém P estimativas de canal piloto, equilibradas, os mecanismos de recebimento aceitando simultaneamente (N - P) símbolos de dados de comunicação modulados em quadratura em cada período de símbolo, gerar um símbolo processado (yc) para dados de comunicação em cada período de símbolo, extrapolar estimativas de canal para cada símbolo processado (yc) , derivar a partir das estimativas de canal piloto equilibradas, e multiplicar cada símbolo processado pela estimativa de canal extrapolada para derivar um símbolo transmitido (x).

77. Dispositivo, de acordo com a reivindicação67, em que os mecanismos de recebimento aceitam os dados de comunicação modulados em quadratura em períodos de símbolo subsequentes à aceitação da seqüência de treinamento equilibrada, os mecanismos de recebimento gerando um símbolo processado (yc) para cada símbolo de dados de comunicação e multiplicando cada símbolo processado pela estimativa de canal equilibrada para derivar um símbolo transmitido (x).

78. Dispositivo, de acordo com a reivindicação67, em que os mecanismos de recebimento aceitam a seqüência de treinamento equilibrada como uma seqüência temporal de símbolos de plano complexo com potência acumulada igual em uma pluralidade de direções.

79. Dispositivo, de acordo com a reivindicação67, em que os mecanismos de recebimento aceitam uma seqüência de treinamento equilibrada como uma seqüência temporal de i símbolos complexos (a) no domínio de tempo, conforme a seguir: soma ai(k).ai(k) = 0; onde k é um número de amostras por período de símbolo.

80. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 67, em que os mecanismos de recebimento aceitam uma seqüência de treinamento equilibrada como símbolos em uma pluralidade de mensagens tendo potência igual em uma pluralidade de direções de plano complexo, conforme acumulada através da pluralidade de mensagens.

81. Dispositivo de processamento para transmitir uma seqüência de treinamento de comunicação equilibrada, o dispositivo de treinamento compreendendo: um módulo transmissor para aceitar informação digital e fornecer uma seqüência de treinamento equilibrada de modulação de quadratura representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída em um plano complexo.

82. Dispositivo de processamento para calcular uma estimativa de canal equilibrada, o dispositivo de processamento compreendendo: um módulo receptor de demodulação de quadratura tendo uma entrada para aceitar uma seqüência de treinamento equilibrada tendo um sinal de referência predeterminado (p) representando uma potência acumulada uniforme igualmente distribuída em um plano complexo, o módulo receptor gerando símbolos processados (y) representando informação de plano complexo na seqüência de treinamento equilibrada; e, um módulo de multiplicação tendo uma entrada para aceitar os símbolos processados (y), multiplicar o símbolo processado (y) por um conjugado dos sinais de referência correspondentes (p*), e fornecer uma estimativa de canal equilibrada (hu) em uma saída.