ES2324688B2 - Metodo y sistema de estimacion de canales de multiple entrada y multiple salida. - Google Patents
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Abstract
Método y sistema de estimación de canales de
múltiple entrada y múltiple salida.
Un método y sistema de estimación de canales de
múltiple entrada y múltiple salida (5), que según un primer; aspecto
consiste en un método para generar (1) conjuntos de secuencias
complementarias que comprende: Un filtro (4) que permite
convolucionar secuencias complementarias (3) con cualquier señal
(2), un bloque sumador opcional que permite sumar las salidas de los
generadores para transmitir de forma simultánea conjuntos de
secuencias complementarias; y un bloque multiplexor que permite
multiplexar las secuencias generadas con los datos a transmitir. De
acuerdo con un segundo aspecto la invención concierne un método (6)
para detectar o correlar conjuntos de secuencias complementarias que
comprende: un filtro acoplado (7) para realizar la correlación con
los conjuntos de secuencias complementarias transmitidos, un bloque
sumador que permita realizar la suma de las correlaciones y un
bloque detector para estimar y/o almacenar la respuesta del canal
(8).
Description
Método y sistema de estimación de canales de
múltiple entrada y múltiple salida.
La presente invención se refiere al método de
generación y detección, así como el entramado óptimo de las
secuencias piloto, que permiten la estimación de las características
temporales y frecuenciales de sistemas de transmisión y recepción
de información en canales de múltiple entrada y múltiple salida,
cuyas siglas en inglés son MIMO (Multiple Input Multiple
Output).
En los últimos años el esfuerzo de innovación y
estandarización en el entorno de las comunicaciones vía radio se ha
focalizado en las técnicas MIMO, cuya capacidad del canal se
incrementa conforme aumenta el número de antenas receptoras y
transmisoras de una forma proporcional y limitada por el error de
estimación [Yoo, T and Goldsmith, A., "Capacity of Fading MIMO
Channels with Channel Estimation Error", IEEE Int. Conf on
Communications (ICC), Paris, France, June, 2004.] de la matriz
de la respuesta impulsiva del canal. La aplicación práctica de
Conjuntos de Secuencias Complementarias (CSC) ha sido ya probado
con éxito en entornos tales como: OFDM (Multiplexado por División en
Frecuencias Ortogonales) para reducción de la Relación de Pico a
valor Medio [B. Tarokh, "Construction of OFDM
M-QAM Sequences with Low
Peak-to-Average Power Ratio",
IEEE Trans. On Communications, vol.51, no. 1, january 2003.],
estimación de canal en MIMO [S. Wang and A. Abdi, "Aperiodic
complementary sets of sequences-based MIMO frequency
selective channel estimation", IEEE Commun. Lett., vol. 9, pp.
891-893, 2005.], reducción de interferencia de
Acceso Multiusuario en entornos CDMA (Aceso Múltipe por División de
Código) [H. Chen, J. Yeh and N Suehiro, "A multicarrier CDMA
architecture based on orthogonal complementary codes for new
generations of wideband wireless communications", IEEE Commun.
Mag., vol. 39, no. 10, pp. 126-135, Oct. 2001.],
reducción de interferencia multitrayecto en UWB (Banda
Ultra-ancha) [D. Wu, P. Spasojevic and LSeskar,
"Ternary Complementary Sets of Orthogonal Pulse Based UWB",
Proceedings of the 37^{th} Asilomar Conference on Signals,
Systemes and Computers, Vol. 2, pp 1776-1780,
November 2003] y DSSS (Espectro en sanchado por secuencia
directa) [Halford, K, Halford, S., Webster, M, and Andren, C.,
"Complementary Code Keying for RAKE-based indoor
Wireless Communication", Proceedings of the 1999 IEEE
International Symposium on Circuits and Systems''.].
Un sistema MIMO proporciona una alta ganancia de
capacidad a través de un incremento de la dimensión espacial. Sin
embargo, la ganancia de capacidad se reduce si la información del
canal no es perfecta. En [A. Lapidoth and S. Moser, "Capacity
bounds via duality with applications to
multiple-antenna systems on flat fading
channels", IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 49, pp.
2426-2467, Oct. 2003.] se demuestra que en
ausencia de información de canal la capacidad del MIMO sólo aumenta
doble-logaritmicamente como función de del SNR, y
que el incremento de la dimensión espacial no proporciona beneficio
alguno. Bajo ciertas condiciones, el sistema MIMO puede lograr
incrementos lineales de capacidad para valores prácticos de SNR
siempre y cuando se obtenga una precisión razonable en la
estimación del canal.
Según [Spasojevic, P.; Georghiades, C. N.
"Complementary sequences for ISI channel estimation" IEEE
Transactions on Information Theory, Volume: 47 Issue: 3, March 2001.
pp 1145-1152.], el método óptimo es el uso de
Conjuntos de Secuencias Complementarias (CSC). Estos conjuntos de
secuencias permiten obtener el mínimo posible de la varianza del
error en la estimación descrito por el límite inferior de
Cramer-Rao (CRLB):
Donde Es/No es la relación señal a ruido por
símbolo, L la longitud de la respuesta del canal, K el número de
secuencias en cada conjunto y N la longitud de cada secuencia. De
esta ecuación se obtiene que la mejora en la estimación es
proporcional al factor KN.
Este método se puede aplicar a sistemas clásicos
de comunicaciones [Spasojevic, P.; Georghiades, C. N.
"Complementary sequences for ISI channel estimation" IEEE
Transactions on Information Theory, Volume: 47 Issue: 3, March 2001.
pp 1145-1152.] y a sistemas MIMO [S. Wang
and A. Abdi, "Aperiodic complementary sets of
sequences-based MIMO frequency selective channel
estimation", IEEE Commun. Lett., vol. 9, pp.
891-893, 2005.]. En las dos referencias
anteriores se utilizan conjuntos que tienen dos componentes (K=2),
también llamados secuencias Golay [MARCEL J. E. Golay
"Complementary Series". IRE Transactions on Information
Theory, April 1961, pp. 82-87.], pero es posible
trabajar con K>2 [C.-C. Tseng, C. L. Liu, "Complementary
Sets of Sequences", IEEE Trans. Inform. Theory, Vol.
IT-18, No 5, pp. 644-651, Sept.
1972.].
\newpage
La principal propiedad del CSC es:
Donde r_{xx} es la autocorrelación
aperiódica de x. La suma de la autocorrelación de todas las
secuencias del conjunto es igual a KN para n=0 y 0 para n\neq0
(delta de Krónecker multiplicado por el factor KN).
Otra propiedad interesante es que existen K
conjuntos de secuencias que son mutuamente incorreladas (también
llamadas "parejas" o conjuntos ortogonales):
Esto permite que K conjuntos se transmitan
simultáneamente. En [S. Wang and A. Abdi, "Aperiodic
complementary sets of sequences-based MIMO frequency
selective channel estimation", IEEE Commun. Lett., vol. 9, pp.
891-893, 2005.] se explica como se puede
realizar la estimación con dos conjuntos (K=2). Para sistemas MIMO
con más de dos antenas transmisoras y receptoras esta solución no
es óptima pues sólo permite transmitir 2 conjuntos simultáneamente
y para transmitir más es necesario dejar huecos vacíos en las
tramas, lo que causa una aumento de la longitud de las secuencias
piloto y reduce el rendimiento.
La generación y detección de secuencias Golay
pude realizarse de forma eficiente aplicando los sistemas definidos
en [S.Z. Budisin. "Efficient Pulse Compressor for Golay
Complementary Sequences", Elec. Lett. Vol 27, No 3, pp.
219-220, 31st Jan., 1991.] y [Popovic, B.M.
"Efficient Golay correlator". Electronics Letters, Volume: 35,
Issue: 17, 19 Aug. 1999 Pages: 1427-1428.].
Estas estructuras son sólo válidas para K=2.
En las estructuras definidas en el párrafo
anterior para realizar la correlación con un número de transmisores
N_{T} mayor que dos, y para que se consiga una perfecta
separación entre los datos y los símbolos de entrenamiento, así como
para evitar interferencias entre tramas, obliga a introducir
insertar "silencios" en las tramas mediante la introducción de
ceros. El número de ceros es igual a:
Siendo L la longitud de la respuesta del canal.
La longitud en símbolos de las secuencias piloto o secuencias de
entrenamiento de la trama requerido para la estimación del canal es
igual a K(Z+N).
La invención propuesta reduce la longitud de los
pilotos respecto al método anterior y propone una nueva
arquitectura para generar y detectar/correlar CSCs con K\geq2. La
reducción se debe a que no es necesario introducir ceros (Z=0)
siempre que K sea igual al número de antenas transmisoras y
receptoras. Para ello es necesario una arquitectura que permita
generar y correlar CSCs con K\geq2.
Tanto el método propuesto por [Popovic, B.M.
"Efficient Golay correlator". Electronics Letters, Volume: 35,
Issue: 17, 19 Aug. 1999 Pages: 1427-1428.], como
el método propuesto por [S. Wang and A. Abdi, "Aperiodic
complementary sets of sequences-based MIMO
frequency selective channel estimation", IEEE Commun. Lett., vol.
9, pp. 891-893, 2005.] están patentados:
[Popovic, Branislav, "Method and apparatus for efficient
synchronization in sread spectrum communications"
PCT/SE00/00433] y [Shuangquan Wang and Ali Adbi, "Systems
and/or Method for Channel Estimation in Communication Systems",
United States Provisional Patent Application No. 60/645,526. United
States Application No. 11/336,018] respectivamente. La patente
actual puede considerarse una patente que resuelve el mismo
problema que la patente de S. Wang, pero de forma más eficiente y en
el caso del sistema de detección/correlación una generalización del
método patentado por B. Popovic para K mayor que 2.
Para conjuntos de cuatro secuencias (K=4), se ha
descrito una arquitectura similar [F. J. Álvarez, et. al.,
"Efficient generador and pulse compressor for complementary sets
of tour sequences". IEEE Electronic Letters, vol. 40, no. 11, pp
703-704, may 2004.] que no puede considerarse
una particularización del algoritmo propuesto en esta invención,
pues el orden de las operaciones y los coeficientes varia. La
ventaja principal de la arquitectura propuesta en esta invención
respecto a la de F.J. Álvarez es la posibilidad de modificar la K
sin variar la estructura, permitiendo en una misma implementación
trabajar con varias K incluyendo solamente multiplexores, además de
que en la propuesta de F.J. Álvarez la estructura está diseñada
explícitamente para K=4.
Existe un método patentado previamente que
describe como transmitir pares secuencias complementarias de forma
simultánea utilizando modulaciones complejas [Vicente Díaz
"Method, transmitter and receiver for
spread-spectrum digital communication by Golay
complementary sequence modulation" PCT/ES01/00160 patent. 16 de
agosto de 2000. Concedida en España como P200002086.] Este
método a diferencia del presentado en esta patente está pensado
para modular datos con secuencias complementarias y no transmitir
preámbulos con K igual al número de entradas y salidas de un sistema
MIMO. Otra diferencia es que el método está pensado para transmitir
secuencias con K=2 y no para K>2 como en la presente patente.
Esta patente está también patentada es Estados Unidos como
[Vicente Díaz et al. "Device and Method for improving the
signal to noise ratio by means of complementary sequences" US
patent application number 10/832,138. 26 de abril de
2004.].
Lo mismo ocurre con la patente [Vicente Díaz
et al. "Dispositivo y método de estimación óptima de la
distorsión del medio de transmisión mediante la emisión secuencial
de pares de secuencias complementarias en cuadratura" Solicitud
de patente española No. P200401299. 4 de mayo de 2004.] En este
caso se presenta un método genérico para estimación con K=2. No se
indica ningún algoritmo óptimo de generación y correlación. No se
indica un método óptimo para sistemas MIMO. Esta patente está
presentada en Estado Unidos como [Vicente Díaz et al. "Device
and Method for optimally estimating the transmission spectrum by
means of the simultaneous modulation of complementary
sequences". US patent application number 10/835,843. 29 de abril
de 2004.]
El propósito de esta invención es un método y un
sistema para la estimación precisa de un canal MIMO que permite
alcanzar la máxima capacidad de dicho canal.
Esta propuesta de invención se basa en [S.
Wang and A. Abdi, "Aperiodic complementary sets of
sequences-based MIMO frequency selective channel
estimation", IEEE Commun. Lett., vol. 9, pp.
891-893, 2005.], pero añadiendo algunas mejoras:
incrementar K sin cambiar la trama de encabezado o reducir la trama
de encabezado sin cambiar el factor KN factor y utilizar un nuevo
sistema que permite generar y detectar CSCs con K mayor que 2.
La generación de conjuntos de secuencias
complementarias se basa en el algoritmo genérico explicado en el
teorema 7 de [Complementary Sets of Sequences C.C. Tseng and
CL.LIU]:
Siendo (_{jS}, 1 \leq j \leq
p) un conjunto complementario, H una matriz ortogonal
q \times p con elementos h_{ij} \epsilon
{+ 1. -1} y P | Q indica concatenación de dos
secuencias, entonces:
Es un conjunto complementario de q
secuencias.
Las matrices de Hadamard cumplen las propiedades
definidas para H, por lo tanto, pueden usarse en el algoritmo de
generación con la restricción de que son matrices cuadradas p
= q.
La generación de todos los conjuntos de
secuencias que cumplan estas propiedades se basa en las dos
posibles matrices de orden 2 \times 2:
Ambas matrices pueden generarse como:
Matrices de mayor rango que sigan cumpliendo las
propiedades de H pueden generarse de la siguiente forma:
Como ejemplo, para una matriz p \times
p se obtiene una matriz
El algoritmo de generación puede describirse de
forma iterativa, extendiendo lo explicado en [S.Z. Budisin.
"Efficient Pulse Compressor for Golay Complementary Sequences",
Elec. Lett. Vol 27, No 3, pp. 219-220, 31st Jan.,
1991.] a conjuntos de K secuencias sabiendo que en cada
iteración n (0 < n \leq N) se pueden
modificar los coeficientes w_{x}, quedando expresados de la
forma w_{x,n}. La longitud de las secuencias generadas es
L = K^{N}. Para obtener una arquitectura óptima
puede extenderse a conjuntos de K = 2^{p} \geq 2 la misma
idea de [S.Z. Budisin. "Efficient Pulse Compressor for Golay
Complementary Sequences", Elec. Lett. Vol 27, No 3, pp.
219-220, 31st Jan., 1991.]: los elementos de
retardo D_{n} son escogidos del siguiente conjunto y en
este orden {K^{N-1}, ..., K^{1},
K^{0}}.
Con estas indicaciones el algoritmo genérico
queda como sigue:
Donde {c_{1,n}, c_{2,n},
c_{3,n}, c_{3,n}, ..., c_{M,n}}
representan cuatro secuencias complementarias de longitud L
= K^{N}, \delta[i] es la delta de Kronecker y n (0
< n \leq N) el número de iteración.
El diagrama de bloques (ver figura 1) del
sistema que permite generar este algoritmo se obtiene aplicando la
transformada Z a las expresiones anteriores, obteniéndose un sistema
en celosía de N etapas idénticas cada una de las cuales posee
K-1 memorias FIFO (del término inglés
First-Input First-Output) y K
log_{2} K operaciones de suma o resta. Las operaciones de
suma o resta se agrupan de 2 en 2 en un bloque funcional (ver figura
2).
Si se modifica el algoritmo original para
generar las secuencias reflejadas {c'_{1,n},
c'_{2,n}, c'_{3,n}, c'_{3,n}, ...,
c'_{M,n}} extendiendo a conjuntos de K secuencias la misma
idea que en [Popovic, Branislav, "Method and apparatus for
efficient synchronization in Bread spectrum communications"
PCT/SE00/00433] para K\geq2 se obtiene el correlador o filtro
acoplado (ver figura 3) que permitirá obtener de forma eficiente la
correlación de las secuencias. El sistema correlador podrá
utilizarse también como generador. En este caso, el filtro generador
descrito anteriormente se utilizará como filtro acoplado. La
expresión analítica del filtro acoplado o correlador es:
\vskip1.000000\baselineskip
Para la detección de la respuesta es necesario
realizar la suma de las correlaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra la estructura del generador
de secuencias complementarias.
La figura 2 muestra la estructura del bloque
combinacional básico.
La figura 3 muestra la estructura del correlador
de secuencias complementarias.
\vskip1.000000\baselineskip
Las distintas partes que componen la estructura
del generador de secuencias complementarias que se muestra en la
figura 1 se detallan a continuación:
- 1.
- Elementos de retardo. Cada uno de ellos es diferente y su retardo viene definido según la expresión <11>.
- 2.
- Bloque básico combinacional descrito en la figura 2.
- 3.
- Etapa básica del generador.
- 4.
- Entrada de señal a convolucionar.
- 5.
- Salida de secuencias complementarias.
- 6.
- Entrada de coeficientes.
\vskip1.000000\baselineskip
Las distintas partes que componen la estructura
del la estructura del bloque combinacional básico que se muestra en
la figura 2 se detallan a continuación:
- 1.
- Elemento sumador/restador. Realiza la adición de las señales de entrada.
- 2.
- Elemento inversor. Cambia el signo de la señal de entrada.
\vskip1.000000\baselineskip
Las distintas partes que componen la estructura
del correlador de secuencias complementarias que se muestra en la
figura 3 se detallan a continuación:
- 1.
- Elementos de retardo. Cada uno de ellos es diferente y su retardo viene definido según la expresión <12>.
- 2.
- Bloque básico combinacional descrito en la figura 2.
- 3.
- Etapa básica del correlador.
- 4.
- Entrada de señal al convolucionador.
- 5.
- Salida de secuencias complementarias.
- 6.
- Entrada de coeficientes.
\vskip1.000000\baselineskip
El método para generar conjuntos de secuencias
complementarias según la invención comprende:
Un filtro que permite convolucionar secuencias
complementarias con cualquier señal;
Un bloque sumador opcional que permite sumar las
salidas de los generadores para transmitir de forma simultánea
conjuntos de secuencias complementarias;
Un bloque multiplexor que permite multiplexar
las secuencias generadas con los datos a transmitir.
\vskip1.000000\baselineskip
El método para detectar o correlar conjuntos de
secuencias complementarias según la invención comprende:
Un filtro acoplado para realizar la correlación
con los conjuntos de secuencias complementarias transmitidos;
Un bloque sumador que permita realizar la suma
de las correlaciones;
Un bloque detector para estimar y/o almacenar la
respuesta del canal.
Cada secuencia complementaria puede tener una
autocorrelación con lóbulos laterales mínimos y un lóbulo principal
máximo para un retardo nulo de esa secuencia complementaria.
\vskip1.000000\baselineskip
Los métodos para generar conjuntos de secuencias
complementarias y para detectar o correlar conjuntos de secuencias
complementarias pueden comprende adicionalmente:
La utilización de los valores de la
autocorrelación para estimar la respuesta temporal y frecuencial
del medio de transmisión.
Se pueden generan todos los conjuntos de
secuencias complementarias simultáneamente, de forma recursiva o de
forma iterativa.
Se pueden correlar todos los conjuntos de
secuencias complementarias simultáneamente, de forma recursiva o de
forma iterativa.
El transmisor puede ser una estación base y el
receptor puede ser un dispositivo móvil o fijo, y las secuencias
complementarias se pueden utilizar como parte del entramado de los
datos transmitidos desde la estación base al receptor y/o
viceversa.
De modo alternativo, el transmisor es un modem y
el receptor otro modem, y las secuencias complementarias se
utilizan como parte del entramado de los datos transmitidos desde
la estación base al receptor y/o viceversa.
De modo alternativo, el transmisor es un sistema
de sonar/radar y el receptor otro sistema sonar/radar, y las
secuencias complementarias se utilizan como la secuencia transmitida
para detectar el objetivo y/o sus propiedades.
De modo alternativo, el transmisor y el receptor
son el mismo sistema de sonar/radar, y las secuencias
complementarias se utilizan como la secuencia transmitida para
detectar el objetivo y/o sus propiedades.
Las secuencias transmitidas pueden ser
secuencias complementarias, entendiendo por secuencias
complementarias aquellas secuencias con correlación cuya suma de sus
autocorrelaciones aperiódicas es cero para cualquier desplazamiento
excepto para un desplazamiento nulo.
Se puede generar cada secuencia complementaria
concatenando un par de secuencias de menor tamaño.
El resultado de la detección y/o correlación se
puede utilizar como referencia temporal para sincronizar el
sistema.
Las secuencias transmitidas se pueden generar
siguiendo el siguiente algoritmo:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde i = 0,1,2,3, ..., 2^{N} -1;
n = 1,2, ..., N; D_{n} = K^{P_{n}};
K = 2^{p} es el máximo número de conjuntos de secuencias
complementarias ortogonales entre sí; {c_{1,n}[i],
c_{2,n}[i], ..., c_{K,n}[i]} son un
conjunto de secuencias complementarias de longitud 2^{N};
\delta[i] es la función delta de Kronecker; i es un entero
que representa la escala de tiempos; n es el número de iteración,
D_{n} es un elemento de retardo, P_{n},n =
1,2, ..., 2^{N}, es cualquier permutación de los números {0,1,2,
..., N - 1}; y {w_{1,n}, w_{2,n}, ...,
w_{p,n}} P vectores de coeficientes de longitud N
donde cada Wx,y es un número complejo arbitrario de magnitud
unidad.
\newpage
De modo alternativo, las secuencias transmitidas
se generan siguiendo el siguiente algoritmo:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde i = 0,1,2,3, ..., 2^{N} -1;
n = 1,2, ..., N; D_{n} = K^{P_{n}};
K = 2^{p} es el máximo número de conjuntos de secuencias
complementarias ortogonales entre sí; {c_{1,n}[i],
c_{2,n}[i], ..., c_{K,n}[i]} son un
conjunto de secuencias complementarias de longitud 2^{N};
\delta[i] es la función delta de Kronecker; i es un entero
que representa la escala de tiempos; n es el número de iteración,
D_{n} es un elemento de retardo, P_{n}, n =
1,2, ..., 2^{N}, es cualquier permutación de los números {0,1,2,
..., N -1}; y {w_{1,n}, w_{2,n}, ...,
w_{p,n}} P vectores de coeficientes de longitud N
donde cada Wx,y es un número complejo arbitrario de magnitud
unidad.
\newpage
Las secuencias se pueden detectar y/o correlar
siguiendo el siguiente algoritmo:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde i = 0,1,2,3, ..., 2^{N} - 1;
n = 1,2, ..., N; D_{n} = K^{P_{n}};
K = 2^{p} es el máximo número de conjuntos de secuencias
complementarias ortogonales entre sí; {c_{1,n}[i],
c_{2,n}[i], ..., c_{K,n}[i]} son un
conjunto de secuencias complementarias de longitud 2^{N};
\delta[i] es la función delta de Kronecker; i es un entero
que representa la escala de tiempos; n es el número de iteración,
D_{n} es un elemento de retardo, P_{n}, n =
1,2, ..., 2^{N}, es cualquier permutación de los números {0,1,2,
..., N -1}; y {w_{1,n}, w_{2,n}, ...,
w_{p,n}} P vectores de coeficientes de longitud N
donde cada Wx,y es un número complejo arbitrario de magnitud
unidad.
\newpage
De modo alternativo las secuencias se detectan
y/o correlan siguiendo el siguiente algoritmo:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde i = 0,1,2,3, ..., 2^{N} -1;
n = 1,2, ..., N; D_{n} = K^{P_{n}};
K = 2^{p} es el máximo número de conjuntos de secuencias
complementarias ortogonales entre sí; {c_{1,n}[i],
c_{2,n}[i], ..., c_{K,n}[i]} son un
conjunto de secuencias complementarias de longitud 2^{N};
\delta[i] es la función delta de Kronecker; i es un entero
que representa la escala de tiempos; n es el número de iteración,
D_{n} es un elemento de retardo, P_{n}, n =
1,2, ..., 2^{N}, es cualquier permutación de los números {0,1,2,
..., N -1}; y {w_{1,n}, w_{2,n}, ...,
w_{p,n}} P vectores de coeficientes de longitud N
donde cada Wx,y es un número complejo arbitrario de magnitud
unidad.
Es posible que {w_{1,n},
w_{1,n}, ..., w_{p,n}} tome solamente los valores
+1 y -1 para facilitar la implementación del algoritmo utilizando
solamente sumas y restas.
Las secuencias complementarias pueden estar
generadas previamente y almacenadas en una memoria y se pueden
transmitir según se van leyendo de dicha memoria.
Es posible que los conjuntos de secuencias
complementarios sean ortogonales entre sí, es decir que las coma de
las correlaciones cruzadas sea nula para cualquier
desplazamiento.
El proceso de correlación se puede implementar
eficientemente para reducir el número de pasos o bloques necesarios
para obtener la correlación o la generación y para reducir la
cantidad de memoria necesarios para obtener la correlación o la
generación. Se puede utilizar cualquier tipo de modulación para
transmitir y recibir las secuencias complementarias.
Se puede utilizar la cualquier transformada para
transformar las secuencias complementarias del plano temporal al
plano frecuencial.
Se pueden utilizar varias antenas que conformen
un sistema de múltiple entrada - múltiple salida.
Se puede utilizar la detección para estimar la
respuesta del canal, permitiendo una ecualización eficiente y
disminuir al máximo la mezcla de las señales radio de las distintas
trayectorias.
Se pueden utilizar varios cables para transmitir
y recibir datos. Se puede utilizar la detección para estimar la
respuesta del canal, permitiendo una ecualización eficiente y
disminuir al máximo la diafonía.
Se puede realizar el escalado dinámico de la
estructura para valores 2 \leq K \leq N mediante el empleo de
elementos conmutadores.
El método según la invención para conformar un
preámbulo servirá para estimar el medio de transmisión basado en la
transmisión simultánea de K conjuntos de secuencias complementarias
en sistemas de K entradas y K salidas. En cada entrada se puede
trasmitir de forma simultánea un conjunto de secuencias
complementarias separadas de forma secuencial y ortogonal a los
conjuntos de secuencias complementarias transmitidos en el resto de
entradas y respetando el mismo orden de secuencias en cada una de
las entradas.
Se pueden introducir separaciones entre cada una
de las secuencias y/o entre las secuencias y el resto de datos del
mensaje transmitido.
Claims (36)
1. Un método para generar conjuntos de
secuencias complementarias que comprende:
- Un filtro que permite convolucionar secuencias complementarias con cualquier señal;
- Un bloque sumador opcional que permite sumar las salidas de los generadores para transmitir de forma simultánea conjuntos de secuencias complementarias;
- Un bloque multiplexor que permite multiplexar las secuencias generadas con los datos a transmitir.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un método para detectar o correlar conjuntos
de secuencias complementarias que comprende:
- Un filtro acoplado para realizar la correlación con los conjuntos de secuencias complementarias transmitidos;
- Un bloque sumador que permita realizar la suma de las correlaciones;
- Un bloque detector para estimar y/o almacenar la respuesta del canal.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Los métodos reivindicados en 1 y 2, en donde
cada secuencia complementaria tiene una autocorrelación con lóbulos
laterales mínimos y un lóbulo principal máximo para un retardo nulo
de esa secuencia complementaria.
4. Los métodos reivindicados en 1 y 2 que
comprende adicionalmente:
- La utilización de los valores de la autocorrelación para estimar la respuesta temporal y frecuencial del medio de transmisión.
\vskip1.000000\baselineskip
5. El método reivindicado en 1 en donde se
generan todos los conjuntos de secuencias complementarias
simultáneamente.
6. El método reivindicado en 2 en donde se
correlan todos los conjuntos de secuencias complementarias
simultáneamente.
7. El método reivindicado en 1 en donde se
generan todos los conjuntos de secuencias complementarias de forma
recursiva.
8. El método reivindicado en 2 en donde se
correlan todos los conjuntos de secuencias complementarias de forma
recursiva.
9. El método reivindicado en 1 en donde se
generan todos los conjuntos de secuencias complementarias de forma
iterativa.
10. El método reivindicado en 2 en donde se
correlan todos los conjuntos de secuencias complementarias de forma
iterativa.
11. Los métodos reivindicados en 1 y 2 en donde
el transmisor es una estación base y el receptor un dispositivo
móvil o fijo, y en donde las secuencias complementarias se utilizan
como parte del entramado de los datos transmitidos desde la estación
base al receptor y/o viceversa.
12. Los métodos reivindicados en 1 y 2 en donde
el transmisor es un modem y el receptor otro modem, y en donde las
secuencias complementarias se utilizan como parte del entramado de
los datos transmitidos desde la estación base al receptor y/o
viceversa.
13. Los métodos reivindicados en 1 y 2 en donde
el transmisor es un sistema de sonar/radar y el receptor otro
sistema sonar/radar, y en donde las secuencias complementarias se
utilizan como la secuencia transmitida para detectar el objetivo
y/o sus propiedades.
14. Los métodos reivindicados en 1 y 2 en donde
el transmisor y el receptor son el mismo sistema de sonar/radar, y
en donde las secuencias complementarias se utilizan como la
secuencia transmitida para detectar el objetivo y/o sus
propiedades.
\newpage
15. Los métodos reivindicados en 1 y 2, en donde
las secuencias transmitidas son secuencias complementarias,
entendiendo por secuencias complementarias aquellas secuencias con
correlación cuya suma de sus autocorrelaciones aperiódicas es cero
para cualquier desplazamiento excepto para un desplazamiento
nulo.
16. El método reivindicado en 13, en donde cada
secuencia complementaria se genera concatenando un par de
secuencias de menor tamaño.
17. Los métodos reivindicados en 11 y 12, en
donde el resultado de la detección y/o correlación se utiliza como
referencia temporal para sincronizar el sistema.
18. El método reivindicado en 1, en donde las
secuencias transmitidas se generan siguiendo el siguiente
algoritmo:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde i = 0,1,2,3, ..., 2^{N} -1;
n = 1,2, ..., N; D_{n} = K^{P_{n}};
K = 2^{p} es el máximo número de conjuntos de secuencias
complementarias ortogonales entre sí; {c_{1,n}[i],
c_{2,n}[i], ..., c_{K,n}[i]} son un
conjunto de secuencias complementarias de longitud 2^{N};
\delta[i] es la función delta de Kronecker; i es un entero
que representa la escala de tiempos; n es el número de iteración,
D_{n} es un elemento de retardo, P_{n}, n =
1,2, ..., 2^{N}, es cualquier permutación de los números {0,1,2,
..., N -1}; y {w_{1,n}, w_{2,n}, ...,
w_{p,n}} P vectores de coeficientes de longitud N
donde cada Wx,y es un número complejo arbitrario de magnitud
unidad.
\newpage
19. El método reivindicado en 1, en donde las
secuencias transmitidas se generan siguiendo el siguiente
algoritmo:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde i = 0,1,2,3, ..., 2^{N} -1;
n = 1,2, ..., N; D_{n} = K^{P_{n}};
K = 2^{p} es el máximo número de conjuntos de secuencias
complementarias ortogonales entre sí; {c_{1,n}[i],
c_{2,n}[i], ..., c_{K,n}[i]} son un
conjunto de secuencias complementarias de longitud 2^{N};
\delta[i] es la función delta de Kronecker; i es un entero
que representa la escala de tiempos; n es el número de iteración,
D_{n} es un elemento de retardo, P_{n}, n =
1,2, ..., 2^{N}, es cualquier permutación de los números {0,1,2,
..., N -1}; y {w_{1,n}, w_{2,n}, ...,
w_{p,n}} P vectores de coeficientes de longitud N
donde cada Wx,y es un número complejo arbitrario de magnitud
unidad.
\newpage
20. El método reivindicado en 2, en donde las
secuencias se detectan y/o correlan siguiendo el siguiente
algoritmo:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde i = 0,1,2,3, ..., 2^{N} -1;
n = 1,2, ..., N; D_{n} = K^{P_{n}};
K = 2^{p} es el máximo número de conjuntos de secuencias
complementarias ortogonales entre sí; {c_{1,n}[i],
c_{2,n}[i], ..., c_{K,n}[i]} son un
conjunto de secuencias complementarias de longitud 2^{N};
\delta[i] es la función delta de Kronecker; i es un entero
que representa la escala de tiempos; n es el número de iteración,
D_{n} es un elemento de retardo, P_{n}, n =
1,2, ..., 2^{N}, es cualquier permutación de los números {0,1,2,
..., N -1}; y {w_{1,n}, w_{2,n}, ...,
w_{p,n}} P vectores de coeficientes de longitud N
donde cada Wx,y es un número complejo arbitrario de magnitud
unidad.
\newpage
21. El método reivindicado en 2, en donde las
secuencias se detecta y/o correlan siguiendo el siguiente
algoritmo:
Donde i = 0,1,2,3, ..., 2^{N} -1;
n = 1,2, ..., N; D_{n} = K^{P_{n}};
K = 2^{p} es el máximo número de conjuntos de secuencias
complementarias ortogonales entre sí; {c_{1,n}[i],
c_{2,n}[i], ..., c_{K,n}[i]} son un
conjunto de secuencias complementarias de longitud 2^{N};
\delta[i] es la función delta de Kronecker; i es un entero
que representa la escala de tiempos; n es el número de iteración,
D_{n} es un elemento de retardo, P_{n}, n =
1,2, ..., 2^{N}, es cualquier permutación de los números {0,1,2,
..., N -1}; y {w_{1,n}, w_{2,n}, ...,
w_{p,n}} P vectores de coeficientes de longitud N
donde cada Wx,y es un número complejo arbitrario de magnitud
unidad.
\vskip1.000000\baselineskip
22. Los métodos reivindicados en 18, 19, 20 y
21, en donde {w_{1,n}, w_{2,n}, ...,
w_{p,n}} toma solamente los valores +1 y -1 para facilitar
la implementación del algoritmo utilizando solamente sumas y
restas.
23. Los método reivindicados en 12,13,14 y 15,
en donde en el que las secuencias complementarias están generadas
previamente y almacenadas en una memoria y se transmiten según se
van leyendo de dicha memoria.
24. Los métodos reivindicados en 1 y 2 donde los
conjuntos de secuencias complementarios sean ortogonales entre sí,
es decir que las coma de las correlaciones cruzadas sea nula para
cualquier desplazamiento.
25. Los métodos reivindicados en 1 y 2, en donde
el proceso de correlación se implementa eficientemente para reducir
el número de pasos o bloques necesarios para obtener la correlación
o la generación.
26. Los métodos reivindicados en 1 y 2, en donde
el proceso de correlación se implementa eficientemente para reducir
la cantidad de memoria necesarios para obtener la correlación o la
generación.
27. Los métodos reivindicados en 1 y 2, en donde
se utilice cualquier tipo de modulación para transmitir y recibir
las secuencias complementarias.
28. Los métodos reivindicados en 1 y 2, en donde
se utilice la cualquier transformada para transformar las secuencias
complementarias del plano temporal al plano frecuencial.
29. Los métodos reivindicados en 11, 13 y 14
donde se utilicen varias antenas que conformen un sistema de
múltiple entrada - múltiple salida.
30. El método reivindicado en 29, en donde se
utilice la detección para estimar la respuesta del canal,
permitiendo una ecualización eficiente y disminuir al máximo la
mezcla de las señales radio de las distintas trayectorias.
31. El método reivindicado en 12, donde se
utilicen varios cables para transmitir y recibir datos.
32. El método reivindicado en 31, en donde se
utilice la detección para estimar la respuesta del canal,
permitiendo una ecualización eficiente y disminuir al máximo la
diafonía.
33. Los métodos reivindicados en 1 y 2, en donde
el escalado dinámico de la estructura para valores 2 \leq K \leq
N se realiza mediante el empleo de elementos conmutadores.
34. Un método para conformar un preámbulo que
servirá para estimar el medio de transmisión basado en la
transmisión simultánea de K conjuntos de secuencias complementarias
en sistemas de K entradas y K salidas.
35. El método reivindicado en 34 en donde, en
cada entrada se trasmite de forma simultánea un conjunto de
secuencias complementarias separadas de forma secuencial y ortogonal
a los conjuntos de secuencias complementarias transmitidos en el
resto de entradas y respetando el mismo orden de secuencias en cada
una de las entradas.
36. El método reivindicado en 35, en donde se
introduzcan separaciones entre cada una de las secuencias y/o entre
las secuencias y el resto de datos del mensaje transmitido.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601942A ES2324688B2 (es) | 2006-07-20 | 2006-07-20 | Metodo y sistema de estimacion de canales de multiple entrada y multiple salida. |
| PCT/ES2007/000395 WO2008009762A1 (es) | 2006-07-20 | 2007-06-29 | Método y sistema de estimación de canales de múltiple entrada y múltiple salida |
| EP07788642A EP2045988A1 (en) | 2006-07-20 | 2007-06-29 | Method and system for multiple input and multiple output channel estimation |
| US12/353,258 US20090116577A1 (en) | 2006-07-20 | 2009-01-14 | Method and system for multiple input and multiple output channel estimation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601942A ES2324688B2 (es) | 2006-07-20 | 2006-07-20 | Metodo y sistema de estimacion de canales de multiple entrada y multiple salida. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2324688A1 ES2324688A1 (es) | 2009-08-12 |
| ES2324688B2 true ES2324688B2 (es) | 2011-01-17 |
Family
ID=38956572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200601942A Withdrawn - After Issue ES2324688B2 (es) | 2006-07-20 | 2006-07-20 | Metodo y sistema de estimacion de canales de multiple entrada y multiple salida. |
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| ES2255390B1 (es) | 2004-05-28 | 2008-02-01 | Vicente Diaz Fuente | Dispositivo y metodo de estimacion optima de la distorsion del medio de transmision mediante la emision secuencial de pares de secuencias complementarias en cuadratura. |
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- 2006-07-20 ES ES200601942A patent/ES2324688B2/es not_active Withdrawn - After Issue
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2007
- 2007-06-29 WO PCT/ES2007/000395 patent/WO2008009762A1/es active Application Filing
- 2007-06-29 EP EP07788642A patent/EP2045988A1/en not_active Withdrawn
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2009
- 2009-01-14 US US12/353,258 patent/US20090116577A1/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| ALVAREZ, F.J.; URENA, J.; MAZO, M.; HERNANDEZ, A.; GARCIA, J.J.; JIMENEZ, J.A.. "{}Efficient generator and pulse compressor for complementary sets of four sequences"{}, Electronics Letters Volumen 40, Issue 11, 27 Mayo 2004 Página(s): 703-704 [en línea] [recuperado el 07.11.2007] Recuperado de internet: <URL:http://ieeexplore.ieee.org/iel5/2220/28947/ 01302819.pdf?tp=&arnumber=1302819&isnumber=28947> * |
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