CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um método para comunicação em uma rede de comunicação. Mais especificamente, ela se refere a um método para comunicação entre uma estação primária e uma ou mais estações secundárias, em um modo MIMO (Entrada Múltipla, Saída Múltipla). Ela também se refere às estações primárias ou estações secundárias com capacidade de implementar tal método.
A presente invenção, por exemplo, é relevante para todas as redes de comunicação sem fio, e em um exemplo da seguinte descrição para uma rede de telecomunicação móvel tal como UMTS, OU UMTS LTE.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Em redes de comunicação, a fim de aumentar a tranferência alcançável de uma comunicação, a MIMO (Entrada Múltipla, Saída Múltipla) foi proposta amplamente. A MIMO envolve o uso de antenas múltiplas no transmissor e no receptor para melhorar o desempenho da comunicação. Certamente, oferece aumentos significativos na transferência de dados sem largura de faixa adicional ou na transmissão de potência por uma eficiência espectral mais elevada (mais bits por segundo por hertz da largura de faixa) e confiabilidade de ligação.
A MIMO de múltiplos usuários (MU-MIMO) é uma MIMO avançada, permitindo que uma estação se comunique com múltiplos usuários na mesma faixa simultaneamente. Em uma realização exemplificadora da invenção, uma rede de comunicação móvel compreende uma estação primária (estação base, ou NodeB ou eNodeB) que pode se comunicar simultaneamente com uma pluralidade de estações secundárias (estações móveis, ou equipamento do usuário, ou UE) com sequências de MIMO, utilizando uma pluralidade de antenas de estações primárias e uma pluralidade de antenas de estações secundárias. A fim de formar a sequência, as estações secundárias fornecem à estação primária as informações relacionadas ao estado do canal ao transmitir o feedback de IEC (informações do estado do canal) à estação primária. Tais IEC indicam um vetor ideal ou pelo menos um vetor de pré- codificação preferido a ser utilizado a fim de maximizar a taxa de dados alcançável da sequência de dados espacialmente separável correspondente transmitida pela estação primária. Este vetor de pré-codificação pode ser um conjunto de valores complexos a serem aplicados a cada porta da antena da estação primária durante a transmissão para dirigir a corrente dos dados para as antenas da estação secundária.
No entanto, no contexto de UM-MIMO, o vetor de pré- codificação sinalizado quando utilizado pode causar uma interferência de feixe com uma outra estação secundária que se comunica ao mesmo tempo com a estação primária. Além disso, a estação secundária não consegue avaliar onde estão as estações de interferência e se o uso de um vetor de pré- codificação pode causar a interferência. O compartilhamento dos vetores de pré-codificação transmitidos pelas estações secundárias em cada estação secundária deve causar demasiada sinalização e deve requerer um demasiado poder de cálculo de cada estação secundária para gerar vetores de pré-codificação não-interferentes.
DESCRIÇÃO RWESUMIDA DA INVENÇÃO
Um objetivo da invenção consiste na proposição de um método aperfeiçoado para comunicação em uma rede UM-MIMO que elimine os problemas acima descritos.
Um outro objetivo da invenção consiste na proposição de um método para comunicação que não cause demasiada sinalização enquanto incrementa a qualidade do canal ao reduzir a interferência.
Ainda um outro objetivo da invenção consiste na proposição de um sistema que compreende uma estação primária e estações secundárias que podem maximizar a tranferência de dados do sistema inteiro.
Para esta finalidade, de acordo com um aspecto da invenção, um método é proposto para a comunicação em uma rede, em que a dita rede compreende uma estação primária e pelo menos uma primeira estação secundária, em que a primeira estação secundária transmite à estação primária uma indicação de uma primeira pluralidade de vetores de pré-codificação, em que o número de primeiros vetores de pré-codificação é maior do que uma graduação preferida de transmissão da estação primária à primeira estação secundária.
O que significa graduação de transmissão é o número de sequências de dados espacialmente separáveis da comunicação MIMO entre a estação primária e uma determinada estação secundária. Deve ser observado que a graduação não pode exceder o mínimo do número de antenas da estação primária e da estação secundária. Por exemplo, uma estação secundária que tem quatro antenas não pode receber mais do que quatro sequências espacialmente separáveis, de modo que não pode exceder as comunicações de graduação 4. Além disso, uma estação primária da dezesseis antenas não pode transmitir mais de 16 feixes. Como um exemplo, tal estação primária poderia transmitir simultaneamente quatro transmissões MIMO de graduação 4 a quatro estações secundárias, ou uma transmissão MIMO de graduação 4 a uma estação secundária com duas transmissões MIMO de graduação 2 a outras duas estações secundárias e oito transmissões MIMO de graduação 1 a outras oito estações secundárias.
Consequentemente, a estação primária pode gerar um outro vetor de pré-codificação, por exemplo, com base em uma combinação linear da pluralidade de vetores indicados a fim de estabelecer a comunicação. No caso de uma realização UM- MIMO, a estação primária pode agora gerar um vetor de pré- codificação que pode ser sub-ideal do ponto da vista da estação secundária, mas que permite impedir a interferência entre as sequências transmitidas às estações secundárias diferentes. Em uma realização particular, a estação primária seleciona uma combinação de vetores de pré-codificação, tal como uma combinação linear que não requeira muito processamento, de modo que a taxa da soma de todas as taxas de transmissão das estações secundárias conectadas seja máxima.
De acordo com um outro aspecto da invenção, é proposta uma estação secundária que compreende um meio para comunicação em uma rede com uma estação primária, em que a estação secundária compreende ainda um meio transmissor configurado para transmitir à estação primária uma indicação de uma primeira pluralidade de vetores de pré-codificação, em que o número de primeiros vetores de pré-codificação é maior do que uma graduação preferida de transmissão da estação primária à primeira estação secundária.
Estes e outros aspectos da invenção serão aparentes a partir de e elucidados com referência às realizações descritas em seguida.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A presente invenção será descrita agora mais detalhadamente, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais: - a Figura 1 é um diagrama de blocos de uma rede de acordo com um esquema formador de feixes que maximiza a taxa de uma estação secundária; - a Figura 2 é um diagrama de blocos de uma rede de acordo com uma realização da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a uma rede de comunicação que tem uma estação primária e uma pluralidade de estações secundárias que se comunicam com a estação primária. Tal rede é ilustrada, por exemplo, nas Figuras 1 e 2, onde uma estação primária ou estação base 100 se comunica sem fio com uma pluralidade de estações secundárias 101, 102, 103 e 104. Em um exemplo ilustrativo da invenção, as estações secundárias 101-104 são estações móveis ou equipamentos do usuário de uma rede UMTS.
De acordo com uma primeira realização da invenção, a estação primária 100 compreende uma disposição de antenas que compreende uma pluralidade de antenas, e um amplificador de ganho complexo de modo que a estação primária 10 0 possa realizar a formação de feixes, tal como a formação de feixes MIMO. Tipicamente, a estação primária compreende quatro antenas. Nas versões mais avançadas de LTE, as estações primárias podem compreender oito, dezesseis, ou mais antenas. Similarmente, as estações secundárias 101-104 compreendem uma pluralidade de antenas, por exemplo, duas antenas para UEs compatíveis com a primeira liberação de LTE. Nas últimas liberações as estações secundárias podem ter quatro ou oito, ou até mesmo mais antenas. Graças às disposições de antenas, a estação primária 100 pode formar feixes de sequências de dados, tais como os feixes 150 e 151 ilustrados na Figura 1. A fim de formar o feixe e estabelecer uma comunicação MIMO, a geração de vetores de pré-codificação é essencial, e esta geração requer informações sobre o estado do canal e a computação em ambos os lados da estação secundária e da estação primária.
Por exemplo, na primeira liberação das especificações de LTE, as estações secundárias configurados para receber transmissões de downlink em UM-MIMO fazem medições do canal de downlink (tipicamente utilizando sinais de referência comuns (SRC) não-pré-codifiçados) e transmitem o feedback das informações do estado do canal (IEC) à estação primária, o eNodeB. Isto indica um vetor de pré-codificação preferido a ser utilizado para as transmissões de downlink (IMP, indicador de matriz de pré-codificação) e um valor de IQC (informações da qualidade do canal) associado que indica um esquema correspondente de modulação e codificação. Neste exemplo, as transmissões de downlink são baseadas em livro de código, significando que os vetores de pré-codificação utilizados para a transmissão são selecionados de um conjunto finito. O vetor de pré-codificação escolhido é sinalizado às estações secundárias de modo que a estação secundária possa derivar uma referência de fase como uma combinação linear correspondente dos Sinais de Referência Comuns (SRCs).
Uma estação secundária com uma única antena receptora realimenta o índice de um único vetor de pré- codificação preferido que permite a melhor transmissão de qualidade ou a comunicação mais confiável, por exemplo, aquela que maximiza a razão entre o sinal e a interferência RSIR (Razão entre o sinal de interferência e ruído) em sua antena. Isto pode ser baseado em um livro de código predeterminado de vetores de formação de feixes de transmissão, ou direção de quantificação de vetor de canal (QVC). No caso em que a estação secundária tem duas (ou mais) antenas de recepção, a situação é mais complexa e a abordagem adotada depende do tamanho do livro de código disponível para quantificar o feedback de IEC. O que poderia ser feito em tal estação secundária deveria ser a realimentação da matriz de canal integral (ou pelo menos uma versão quantificada da mesma). Isto deve requerer, no entanto, sinalização aérea e recursos significativos.
No caso de uma transmissão de graduação 2, é possível realimentar uma matriz de pré-codificação preferida. Isto não é, no entanto, apropriado se a estação secundária preferir a transmissão de graduação 1, por exemplo, devido à graduação da matriz de canal ser limitada, ou se a estação secundária for configurada em um modo MIMO que suporta somente a transmissão de graduação 1, ou se a estação primária programa somente uma transmissão de graduação 1.
Para a transmissão de graduação 1, no caso de um livro de código de feedback relativamente pequeno, é possível para uma estação secundária com duas antenas de recepção determinar um único vetor de pré-codificação preferido ao derivar o vetor de combinação de recepção que maximiza o RSIR para cada vetor de formação de feixe de transmissão no livro de código. Este único vetor de pré-codificação preferido poderia tipicamente ser o vetor de combinação de recepção de EQMM (estimativa dos quadrados médios mínimos). O UE pode relatar o vetor de formação de feixe de transmissão que maximiza o RSIR máximo.
Para uma única sequência para uma estação secundária, esta abordagem pode ser expressa tal como segue: y = I12.V + n 1. 0 sinal recebido e fornecido por J v , onde o o o o o y X g H n é é é é é o sinal recebido, um vetor NX1 o sinal transmitido, um vetor 1X1 o vetor de pré-codificação, MX1 a matriz da canaleta, NXM c > ruído em cada antena de recepção, um vetor Nxl. Para fins de conveniência, H pode ser normalizado de modo que as variações do ruído sejam iguais. o M é o número de antenas de transmissão em eNB o N é o número de antenas de recepção em UE 2 Para 1 c :ada g possível em um livro de código de tamanho C, computar o vetor do peso da antena de recepção
3. Relatar o g que maximiza o RSIR depois de ter 5 computado a solução correspondente de EQMM para w. Isto ê equivalente a relatar g para uma única antena de recepção, onde g é escolhido para maximizar o RSIR recebido para um canal de transmissão eficaz de IxM fornecido por wH.
4. O programador de eNB irá selecionar os pares 10 de UEs que relatam g's ortogonais (ou pelo menos os g's com baixa correlação cruzada).
No caso do feedback baseado na quantificação de vetor de canal (QVC), uma abordagem similar pode resultar em um único vetor de pré-codificação preferido para o feedback.
No entanto, isto é baseado em uma suposição que a formação de feixe é forçada para zero no transmissor da estação primária, e se baseia em uma abordagem de RSIR resultante. inconveniente principal das abordagens acima é que elas não maximizam necessariamente a taxa da soma em uma 20 célula utilizando MU-MIMO, uma vez que uma taxa da soma mais elevada pode ser obtida ao escolher um w que permita um emparelhamento diferente de UEs mas que não maximiza o RSIR para cada UE individual.
Isto pode ser ilustrado na Figura 1 com o feixe 151 - 25 dirigido da estação primária 100 à estação secundária 101. Mesmo se este feixe 151 for aquele que maximiza o RSIR da estação secundária 101, ele causa uma enorme interferência na estação secundária 102. Esta estação secundária 102 não poderá ter uma comunicação com um RSIR elevado por causa do 30 feixe 151 que é dirigido diretamente para ela.
Além disso, em alguns casos não é possível que a estação secundária compute um único vetor de peso w que otimize o RSIR e, portanto, não é possível realimentar um único vetor de pré-codificação de transmissão preferido. Tais casos incluem: i) o caso de um grande livro de código de feedback, tal que o número de otimizações diferentes e de cálculos de RSIR se torne proibitivo; ii) os casos onde a estação secundária não sabe transmitir o vetor de pré-codificação, por exemplo, a. transmissão da formação de feixe na estação primária onde a referência de fase é fornecida por sinais de referência pré-codifiçados em vez do SRC e um indicador do vetor de pré-codificação realmente utilizado; neste caso há eficazmente um número infinito de vetores de pré-codificação de transmissão disponíveis, para cada um dos quais a estação secundária deve ter que derivar o vetor de peso ideal w; b. feedback baseado na quantificação do vetor de canal, quando uma suposição de formação de feixe de transmissão forçando para zero pode não ser necessariamente válida.
Um aspecto da invenção é baseado no fato que para os casos identificados acima um grande número ou até mesmo um número infinito de w's é possível. Isto significa que ao variar w pode ser possível que a estação base selecione pares de UEs que maximizam a taxa da soma enquanto não maximizam necessariamente a taxa para qualquer UE individual.
Uma variante exemplificadora de uma primeira realização da invenção é ilustrada na Figura 2, onde a estação primária 100 pode dirigir o feixe 151 de modo que a estação secundária 102 não seja perturbada por ele. Mesmo se o feixe 151 não fornecer o maior valor possível de RSIR para a estação secundária 101, a taxa da soma alcançável para todas as estações secundárias pode ser melhor, uma vez que a estação secundária 102 não sofra a interferência do feixe 151 dedicado a uma outra estação secundária, ou seja, 101.
Para obter isto, propõe-se, de acordo com uma primeira realização da invenção, que a estação secundária realimentar à estação primária um conjunto de vetores de pré- codificação preferidos, em que o número de vetores de pré- codificação é maior do que a graduação preferida de transmissão. A estação primária pode determinar primeiramente a graduação preferida de transmissão e configurar a estação secundária antecipadamente. Então, isto permite que a estação secundária fique ciente do número de vetores de pré- codificação requeridos que necessitam ser realimentados à estação primária. Também permite limitar o requisito de computação na estação secundária que pode ser mais limitado do que a estação primária em termos do poder de computação.
Ê, no entanto, possível deixar que a estação secundária decida sobre a graduação preferida de transmissão dependendo do estado do canal de modo que permita um uso ideal do canal. Em tal caso, a estação secundária sinaliza à estação primária a graduação preferida de transmissão.
De acordo com uma variante da primeira realização, quando aplicado no exemplo de duas antenas de recepção na estação secundária ou na UE em uma rede de LTE, cada UE realimenta dois vetores de pré-codificação g's, gi e g2, mesmo quando a transmissão de graduação 1 é a preferida. Cada vetor de pré-codificação g pode ser computado tal como acima, ao selecionar dois vetores de recepção preferivelmente ortogonais Wi e w2 que são conhecidos ou têm uma relação que é conhecida, possivelmente a priori, para ambas a estação primária e a estação secundária.
De acordo com uma realização vantajosa, o primeiro vetor de recepção wx é computado para maximizar a taxa para uma abordagem de feedback baseada no livro de código tal como descrito acima. Um valor correspondente de IQC, computado utilizando este valor de w, também é realimentado, o que provê informação suficiente para o caso quando nenhuma outra estação secundária acaba sendo programada para a transmissão ao mesmo tempo. O segundo vetor w2 pode então ser escolhido enquanto um vetor ortogonal de wx (que provê informação suficiente para a programação ideal de uma outra estação secundária) , e um segundo valor de IQC é computado para este valor de w e também é realimentado. A estação secundária também realimenta os valores correspondentes de g, g3 e g2.
Para duas antenas de recepção na estação secundária, uma realização apropriada poderia utilizar os vetores w, Wi = [11] e w2 = [1 -1] , por exemplo, ou [0 1] e [1 0] correspondentes para a seleção da antena de recepção.
Deve ser observado que esta realização exemplificadora da invenção pode ser estendida a uma estação secundária com N antenas de recepção, em cujo caso w é um vetor de dimensão IxN. Em tal caso, a estação secundária poderia transmitir o feedback de vetor de pré-codificação preferido que corresponde até N vetores w. Por exemplo, se N =4, a estação secundária poderia realimentar quatro vetores de pré-codificação preferidos, correspondendo a wlz w2, w3 e w4, todos os quais poderiam, por exemplo, ser ortogonais entre si.
De acordo com uma variante do exemplo acima, a estação secundária poderia enviar uma quantidade reduzida de feedback que corresponde a menos de N w's. Em tal caso (por exemplo para 2 w's), a escolha de quais w's particulares poderiam levar em conta a correlação entre as antenas de recepção a fim de maximizar o feedback de informação para a estação primária.
Por exemplo, se wl fosse selecionado para maximizar a taxa, então os possíveis multiplicadores para gerar w2, w3 e w4poderiam ser [1 1 -1 -1] , [1-11 -1] , e [1 -1 -1 1] . Com a utilização de w2, é provável que seja preferível a w3 ou w4 (isto é, forneceria ao eNodeB mais informações) supondo que as antenas estão indexadas em ordem de separação (e desse modo de correlação).
Como um aspecto adicional da invenção, portanto, a estação secundária seleciona o segundo w de acordo com a correlação entre as antenas (uma vez que a estação primária não necessita saber a relação entre o índice da antena e a antena física na estação secundária).
Em uma outra realização, a estação secundária seleciona e realimenta os n w 's que têm os RSIRs mais altos onde n<N.
Como um exemplo adicional, se wx fosse selecionado como [1 1 1 1] , então os possíveis valores para w2, w3 e w4 poderiam ser [1 1 -1 -1], [1-11 -1] e [1 -1 -1 1].
Em uma realização onde N = 2, o programador da estação primária fica então livre para selecionar qualquer gA para o usuário A como uma combinação linear de g3 e g2 que ortogonaliza gA e um gB similarmente derivado para o usuário B. Este podem ser estendidos a N>2, onde a estação secundária relata dois (ou mais) valores de g, e o eNB aplica uma pré- codificação que é uma combinação linear dos valores relatados.
Se a estação secundária relatar N valores de g que correspondem a N valores de w, este fornece ao eNB algumas informações sobre a matriz de canal completa. No entanto, isto tem algumas vantagens em relação aos métodos conhecidos, uma vez que não é necessário especificar a ordenação das antenas de recepção, e a complexidade computacional é provavelmente mais baixa para a precisão equivalente da representação de canal (isto é, N buscas de um livro de códigos tamanho C, em comparação com uma busca de livro de códigos tamanho D).
Em uma variante da invenção, a estação primária é um terminal móvel tal como um equipamento do usuário, e a estação primária é uma estação base tal como um eNodeB.
A invenção pode ser aplicável aos sistemas de telecomunicação móveis tais como UMTS LTE e UMTS LTE- Advanced, mas também em algumas variantes a qualquer sistema de comunicação que tem a alocação de recursos a ser feita dinamicamente ou pelo menos e maneira semi-persistente.
No relatório descritivo e nas reivindicações atuais a palavra "um" ou "uma" precedendo um elemento não exclui a presença uma pluralidade de tais elementos. Além disso, a palavra "compreende" não exclui a presença de outros elementos ou etapas do que aqueles listados.
A inclusão de sinais de referência nos parênteses nas reivindicações presta-se a ajudar na compreensão e não se presta à limitação.
A partir da leitura da presente descrição, outras modificações serão aparentes aos técnicos no assunto. Tais modificações podem envolver outras características que já são conhecidas na técnica de comunicação via rádio.