ES2417604T3

ES2417604T3 - Formación de haces en sistemas de MIMO

Info

Publication number: ES2417604T3
Application number: ES08867110T
Authority: ES
Inventors: Ismail Lakkis
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: CN101904109B; KR101244770B1; KR20100095023A; KR101407016B1; US20090160707A1; EP2243226B1; CN101904109A; US7916081B2; TW200935791A; KR20120109611A; JP2011508527A; EP2243226A1; WO2009085792A1; JP5242700B2

Abstract

Un procedimiento de formación de haces entre un primer transceptor y un segundo transceptor, comprendiendo el procedimiento: adquirir (201) información de estado de canal, CSI, transmitiendo una señal que emplea al menos un subconjunto de un libro de códigos de formación de haces, desde el primer transceptor al segundo transceptor, y configurando el segundo transceptor para emplear al menos un subconjunto de un libro de códigos de combinación para adquirir la CSI, en donde la transmisión de la señal comprende transmitir al menos una sección cuasi-omni y al menos una sección direccional, en donde la sección cuasi-omni lleva información acerca de la estructura de la sección direccional, estimar (202) un vector óptimo de formación de haces y un vector óptimo de combinación a partir de la CSI, para producir un vector óptimo estimado de formación de haces y un vector óptimo estimado de combinación, y enviar (203) al menos uno entre el vector óptimo estimado de formación de haces y el vector óptimo estimado de combinación al primer transceptor.

Description

Formación de haces en sistemas de MIMO

Antecedentes de la invención

I. Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a sistemas de comunicación inalámbrica y, más específicamente, a la formación de haces en un sistema de comunicación inalámbrica por ondas milimétricas.

II. Descripción de la técnica relacionada

En un aspecto de la técnica relacionada, una Capa Física de banda ultra ancha (UWB) de modalidad dual, que presta soporte a una portadora única y a la modulación de OFDM, emplea una modalidad común. La Capa Física de UWB puede ser usada para comunicaciones por onda milimétrica (p. ej., de 60 GHz). La modalidad común es una modalidad de portadora única, usada por dispositivos tanto de portadora única como de OFDM, para el balizamiento, la señalización del control de red y las comunicaciones de datos de velocidad básica. La modalidad común es habitualmente necesaria para la interoperabilidad entre distintos dispositivos y distintas redes.

Las comunicaciones por ondas milimétricas también pueden emplear la formación de haces de MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas) para proporcionar tanto diversidad espacial como ganancias de formaciones. La formación convencional de haces, tal como la auto-formación de haces, requiere que se devuelvan matrices de información de estado de canales o matrices de formación de haces a la formación transmisora. Las Especificaciones D0.04 MAC / PHY 802.11n del IEEE, de marzo de 2006, especifican información de retroalimentación que incluye tamaños de fila y columna de las matrices de retroalimentación, el tamaño de grupos de subportadoras (o tamaño de agrupamiento), el tamaño de bits de cuantización y una formación de elementos de datos cuantizados efectivos, ordenados a partir del índice más bajo de subportadora al índice más alto de subportadora. Para la formación de haces que emplea matrices de pre-codificación, la información de retroalimentación puede ser reducida reemplazando el contenido matricial de formación de haces con índices de un libro de códigos de matrices de pre-codificación, tal como el descrito en las Especificaciones D12 MAC / PHY 802.16e del IEEE, y en el artículo de D. J. Love, R. W. Heath, Jr., y T. Strohmer, “Formación de haces Grassmanniana para sistemas inalámbricos de múltiples entradas y múltiples salidas”, Transacciones del IEEE de la Teoría de la Información, Vol. 49, Nº 10, octubre de 2003, págs. 2735 a 2747.

Se reclama atención adicional al documento EP1659813 (A1), que describe un sistema de comunicación que comprende una primera estación con una primera antena de haz estrecho y una segunda estación que comprende una segunda antena de haz estrecho, en el cual las estaciones primera y segunda están adaptadas para establecer un primer trayecto de comunicación para la comunicación inalámbrica, mediante dichas antenas primera y segunda de haz estrecho, respectivamente. Es una desventaja, con un sistema de comunicación de ese tipo, que la comunicación mediante dicho primer trayecto de comunicación podría ser perturbada por obstáculos que aparecen aleatoriamente. En consecuencia, se reduce la velocidad de transmisión de datos. Según las revelaciones de dicho documento, dichas estaciones primera y segunda están adaptadas para establecer automáticamente al menos un trayecto de comunicación alternativo para la comunicación inalámbrica mediante dichas antenas primera y segunda de haz estrecho, siendo dicho trayecto de comunicación alternativo espacialmente distinto a dicho primer trayecto de comunicación.

Resumen de la invención

De acuerdo a la presente invención, se proporcionan un procedimiento de formación de haces, según lo estipulado en la reivindicación 1, un procedimiento para emplear un formato de trama para la señalización, según lo estipulado en la reivindicación 6, y un procedimiento para seleccionar ponderaciones de formación de haces y de combinación, según lo estipulado en la reivindicación 13.

Las realizaciones reveladas en la presente memoria son ventajosas para sistemas que emplean señales de UWB. Sin embargo, la invención no está concebida para limitarse a tales sistemas, ya que otros sistemas inalámbricos pueden beneficiarse de ventajas similares.

En una realización de la invención, un controlador de picored emplea un formato de trama para señalizar a uno o más dispositivos de abonado inalámbrico. El controlador de picored, y cada uno de entre uno o más dispositivos de abonado, emplean formaciones de antenas. El controlador de picored transmite una señal con un formato de trama que comprende una pluralidad de segmentos de transmisión, en donde cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión es transmitido con un patrón de haces distinto, proveniente de un predeterminado libro de códigos de formación de haces.

El formato de trama también admite un periodo de escucha que permite al controlador de picored quedar a la escucha de la retroalimentación (p. ej., un acuse de recibo) desde el uno o más dispositivos de abonado. El controlador de picored recibe ponderaciones preferidas de la formación de haces, calculadas por cada dispositivo de abonado, y emplea las

ponderaciones de la formación de haces, en su formación, para comunicarse con el uno o más dispositivos de abonado. El controlador de picored también puede recibir las ponderaciones de combinación calculadas de cada dispositivo de abonado.

En una realización de la invención, el controlador de picored puede realizar la formación proactiva de haces, en la cual emplea la parte de baliza de una supertrama cuando el controlador de picored es el origen de datos para uno o más dispositivos de abonado. En otra realización, el controlador de picored puede realizar la formación de haces a pedido, que emplea una parte de Adjudicación de Tiempo de Canal (CTA) de la supertrama. La formación de haces a pedido es habitualmente realizada entre dos dispositivos (p. ej., entre el controlador de picored y un dispositivo de abonado, o entre dos dispositivos de abonado).

La parte de baliza incluye una sección cuasi-omni y una sección direccional. La sección cuasi-omni puede comprender una pluralidad de sub-balizas (S-balizas) cuasi-omni (Q-omni) idénticas, también denominadas segmentos de transmisión, que cubren distintas (y posiblemente solapadas) áreas geográficas alrededor del controlador de picored. Cada S-baliza Q-omni es transmitida usando un patrón distinto de formación de haces Q-omni, seleccionado a partir de un libro de códigos Q-omni. Un vector de formación de haces Q-omni es usado por cada transmisión de sub-baliza Qomni.

El periodo de escucha también comprende una pluralidad de segmentos receptores. Por ejemplo, el Periodo de Acceso de Contención (CAP) puede ser dividido en una pluralidad de sub-CAP. Durante el I-ésimo sub-CAP, el controlador de picored está en la modalidad de recepción, y emplea el mismo vector formador de haces Q-omni usado para la transmisión durante la I-ésima baliza Q-Omni. Las transmisiones cuasi-omni llevan información acerca de la estructura de las secciones de entrenamiento direccional, y las secciones de entrenamiento direccional permiten la adquisición y rastreo de la información de estado de canal (CSI). La sección direccional comprende una pluralidad de repeticiones de una secuencia de entrenamiento (que también pueden ser denominadas segmentos de transmisión), donde cada repetición es transmitida por el controlador de picored con un vector distinto de formación de haces, ortogonal o cuasi-ortogonal, proveniente de un libro de códigos ortogonal (o cuasi-ortogonal).

El solicitante reconoce que los formatos de trama y los procedimientos descritos con respecto al controlador de picored que se comunica con uno o más dispositivos de abonado también pueden ser empleados por dispositivos de abonado en comunicación con el controlador de picored y / u otros dispositivos de abonado.

En otra realización de la invención, un dispositivo de abonado en una picored está configurado para seleccionar ponderaciones de formación de haces y de combinación. Tanto el dispositivo de abonado como el controlador de picored comprenden una formación de antenas. El dispositivo de abonado recibe una señal que comprende una pluralidad de segmentos de transmisión transmitidos por el controlador de picored. Cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión es transmitido con un patrón de haces distinto, proveniente de un predeterminado libro de códigos de formación de haces. El dispositivo de abonado recibe al menos un subconjunto de la pluralidad de segmentos de transmisión y estima un vector preferido de formación de haces a partir del mismo. El dispositivo de abonado también estima un vector de combinación preferido para procesar lo recibido. Al menos el vector preferido de formación de haces es devuelto al controlador de picored durante un periodo de escucha.

El solicitante reconoce que los formatos de trama y los procedimientos descritos con respecto al dispositivo de abonado que se comunica con el controlador de picored también pueden ser empleados por el controlador de picored que se comunica con uno o más dispositivos de abonado.

En una realización adicional de la invención, un protocolo de señalización de adquisición cuasi-omni comprende un primer transceptor, transmitiendo un número L de paquetes cuasi-omni, seguido por L periodos de escucha (ACK) hasta que reciba un ACK en uno de los L periodos de escucha (p. ej., en el I-ésimo periodo de escucha). El primer transceptor selecciona la I-ésima dirección Q-omni para la transmisión, a partir del libro de códigos Q-omni. El segundo transceptor registra su mejor dirección receptora Q-omni y la usa para cualquier recepción Q-omni futura.

Las realizaciones de la invención también pueden admitir un formato de trama para el entrenamiento direccional que emplea transmisiones periódicas desde el primer transceptor al segundo transceptor. Por ejemplo, un ciclo de secuencias de entrenamiento direccional, transmitidas por el primer transceptor, puede corresponder a todos los J vectores ortogonales (cuasi-ortogonales) de formación de haces, a partir de un sub-conjunto del libro de códigos seleccionado. Cada ciclo es seguido por un periodo de escucha (ACK) para escuchar cualquier retroalimentación proveniente del segundo transceptor.

El primer transceptor repite el periodo hasta que el segundo transceptor adquiera la CSI, H1!2(n), para n = 0, 1, ..., N -1, o encuentre un LQI adecuado. El segundo transceptor estima w1 y c2 y acopla al menos la estimación de w1 con el primer transceptor durante el periodo de escucha (ACK). El primer transceptor emplea la estimación w1 de formación de haces y el segundo transceptor emplea la estimación c2 de combinación para las comunicaciones de datos de enlace descendente (1!2). Estas estimaciones pueden ser actualizadas durante una subsiguiente etapa de rastreo. Además, este

procedimiento puede ser realizado para el enlace ascendente (p. ej., comunicaciones de datos 2!1).

Las realizaciones de la invención pueden ser optimizadas para una mínima complejidad de procesamiento, tal como para permitir la adecuación para aplicaciones de tiempo real, actualizaciones rápidas, bajo consumo de energía y / o componentes de procesamiento de bajo coste. Las realizaciones específicas de la invención pueden ser configuradas para facilitar las características y ventajas previamente enumeradas y / o características y ventajas alternativas.

Aunque se describen realizaciones específicas en la presente memoria, muchas variaciones y permutaciones de estas realizaciones caen dentro del alcance de la invención. Aunque se mencionan algunos beneficios y ventajas de las realizaciones preferidas, el alcance de la invención no está concebido para limitarse a beneficios, usos u objetivos específicos. Más bien, las realizaciones de la invención están concebidas para ser ampliamente aplicables a distintas tecnologías inalámbricas, configuraciones de sistema, redes y protocolos de transmisión, algunos de los cuales están ilustrados, a modo de ejemplo, en las figuras y en la siguiente descripción de las realizaciones preferidas. La descripción detallada y los dibujos son meramente ilustrativos para la invención, antes que limitadores, estando el alcance de la invención definido por las reivindicaciones adjuntas y los equivalentes de las mismas.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones según la presente invención se entienden con referencia a las siguientes figuras.

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un Sistema Asimétrico de Antenas, que puede ser empleado de acuerdo a las realizaciones de la invención.

La Figura 2A ilustra un procedimiento de formación de haces entre un primer transceptor y un segundo transceptor, de acuerdo a una realización de la invención.

La Figura 2B ilustra un procedimiento de rastreo y formación de haces, de acuerdo a una realización de la invención.

La Figura 3A muestra un par de patrones ortogonales de formaciones de antenas para una formación de dos elementos con una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones binarias de formación de haces, o de combinación.

La Figura 3B muestra patrones de formaciones de antenas para una formación lineal de tres elementos, con una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones binarias de formación de haces, o de combinación.

La Figura 3C muestra cuatro patrones de haces ortogonales generados por una formación lineal de cuatro elementos, con una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones binarias de formación de haces, o de combinación.

La Figura 3D muestra cinco patrones de haces ortogonales de una formación lineal de cinco elementos.

La Figura 3E muestra patrones de haces de una formación lineal de seis elementos, con separación de elementos de ∀ /

2.

La Figura 3F muestra patrones ortogonales de haces de una formación lineal de siete elementos con separación de ∀ / 2.

La Figura 3G muestra los ocho patrones de haces ortogonales de una formación lineal de ocho elementos con separación de ∀ / 2.

La Figura 4A muestra cuatro patrones de formaciones de antenas para una formación de dos elementos, con una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación.

La Figura 4B muestra cuatro patrones de formaciones de antenas para una formación de tres elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación.

La Figura 4C muestra cuatro patrones ortogonales de formaciones de antenas para una formación de cuatro elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación.

La Figura 4D muestra patrones de haces correspondientes a un libro de códigos alternativo para una formación de cuatro elementos que emplea ponderaciones de cuadratura y una separación de elementos de ∀ / 2.

La Figura 4E muestra patrones de haces correspondientes a un libro de código extendido para una formación de cuatro elementos.

La Figura 4F muestra seis patrones de formaciones de antenas para una formación de cinco elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación.

La Figura 4G muestra que ocho patrones de formaciones de antenas pueden ser producidos por una formación de cinco elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación.

La Figura 4H muestra seis patrones no ortogonales de formaciones de antenas para una formación de seis elementos que

emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. La Figura 4I muestra ocho patrones de formaciones de antenas para una formación de seis elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación.

La Figura 4J muestra ocho patrones de formaciones de antenas para una formación de siete elementos que emplea una

separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. La Figura 4K muestra ocho patrones ortogonales de formaciones de antenas para una formación de ocho elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación.

La Figura 4L muestra doce patrones de formaciones de antenas para una formación de ocho elementos que emplea una

separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. La Figura 4M muestra dieciséis patrones de formaciones de antenas para una formación de ocho elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación.

La Figura 5A muestra dos patrones Golay complementarios para una formación de dos elementos que comprende dos vectores ortogonales formadores de haces (o de combinación). La Figura 5B muestra tres patrones de haces cuasi-ortogonales para una formación de antenas de tres elementos.

La Figura 5C muestra un par de patrones complementarios de Golay para una formación de cuatro elementos. La Figura 5D muestra tres patrones de haces cuasi-ortogonales correspondientes a un libro de códigos para una formación de cinco elementos que comprende tres vectores cuasi-ortogonales de formación de haces.

La Figura 5E muestra tres patrones de haces cuasi-ortogonales correspondientes a un libro de códigos para una

formación de seis elementos. La Figura 5F muestra tres patrones de haces cuasi-ortogonales correspondientes a un libro de códigos para una formación de siete elementos.

La Figura 5G muestra un par de patrones de haces generados a partir de dos vectores Golay complementarios para una formación de ocho elementos.

La Figura 6A muestra un par de patrones cuasi-omni de haces para una formación de dos elementos. La Figura 6B muestra un par de patrones cuasi-omni de haces de una formación de tres elementos que emplea ponderaciones de cuadratura.

La Figura 6C es un gráfico de dos patrones complementarios de Golay generados por una formación de cuatro elementos

con ponderaciones de cuadratura. La Figura 6D muestra un patrón cuasi-omni con máxima directividad de 2,55 dB, generado por una formación de cinco elementos.

Las Figuras 7A a 7D muestra patrones cuasi-omni de haces para una formación de seis elementos correspondientes a vectores de un libro de códigos cuasi-omni.

La Figura 8A muestra un par de patrones complementarios de Golay generados por una formación de seis elementos. La Figura 8B muestra tres patrones cuasi-omni de haces generados por una formación de siete elementos con vectores de ponderación de cuadratura.

La Figura 8C muestra un par de patrones de haces complementarios generados por una formación de ocho elementos con vectores de ponderación de cuadratura. La Figura 9 muestra una supertrama que puede ser empleada de acuerdo a realizaciones de la invención. La Figura 10A muestra la estructura de paquetes de una S-baliza para el OFDM.

La Figura 10B muestra la estructura de paquetes de una S-baliza para la señalización de Portadora Única (SC). La Figura 11A ilustra una secuencia corta de entrenamiento de OFDM. La Figura 11B muestra una secuencia larga de entrenamiento de OFDM. La Figura 11C muestra una secuencia corta de entrenamiento de portadora única. La Figura 11D muestra una secuencia larga de entrenamiento de portadora única. La Figura 12A muestra una supertrama que comprende una pluralidad M de ciclos. La Figura 12B muestra un ciclo que comprende una pluralidad de M supertramas. La Figura 13A muestra un elemento de información de formación de haces de una trama de transmisión. La Figura 13B muestra una parte de información de una formación de antenas del elemento de información de formación

de haces.

La Figura 13C muestra una parte de información de la secuencia de entrenamiento del elemento de información de formación de haces. La Figura 14A muestra una supertrama que puede ser empleada en realizaciones de la invención. La Figura 14B ilustra un protocolo de señalización de adquisición cuasi-omni, de acuerdo a una realización de la

invención.

La Figura 15 ilustra un formato de trama para el entrenamiento direccional que emplea transmisiones periódicas desde el primer transceptor al segundo transceptor. La Figura 16A ilustra un procedimiento para realizar la formación proactiva de haces, de acuerdo a una realización de la

invención.

La Figura 16B ilustra un procedimiento para realizar la formación de haces a pedido, de acuerdo a una realización de la invención. La Figura 17A es un diagrama de flujo de un procedimiento de formación a pedido de haces para un SAS, de acuerdo a

una realización de la invención.

La Figura 17B ilustra etapas de un procedimiento de formación a pedido de haces para un AAS, de acuerdo a una realización de la invención. La Figura 18A ilustra un procedimiento de acuerdo a una realización de la invención que emplea el formato de trama

mostrado en la Figura 15. La Figura 18B ilustra un procedimiento de acuerdo a una realización alternativa de la invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Por consiguiente, si bien las realizaciones de la presente revelación son susceptibles a diversas modificaciones y formas alternativas, las realizaciones ejemplares específicas de la misma son mostradas a modo de ejemplo en los dibujos, y se describirán en detalle en la presente memoria. Debería entenderse, sin embargo, que no hay ninguna intención de limitar la invención a las formas específicas reveladas, sino, por el contrario, la invención ha de cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caigan dentro del alcance de la invención. Los números iguales pueden referirse a elementos iguales en toda la extensión de la descripción de las figuras.

También debería observarse que, en algunas implementaciones alternativas, las funciones, o actos, indicados en los bloques pueden ocurrir fuera del orden indicado en los diagramas de flujo. Por ejemplo, dos bloques mostrados en sucesión, de hecho, pueden ser ejecutados de manera esencialmente concurrente, o bien los bloques pueden ser ejecutados a veces en el orden inverso, según la funcionalidad y los procedimientos implicados.

Un transceptor que emplea la(s) misma(s) antena(s) tanto para la transmisión como para la recepción se denomina un Sistema Simétrico de Antenas (SAS). Un transceptor que emplea un conjunto de antenas para la transmisión y otro conjunto de antenas para la recepción (tal como el mostrado en la Figura 1) se denomina un Sistema Asimétrico de Antenas (AAS). Un primer transceptor 101 emplea MT antenas de transmisión y MR antenas de recepción. Un segundo transceptor 102 emplea NT antenas de transmisión y NR antenas de recepción.

El modelo H1!2 de canal se usa para expresar el entorno de propagación cuando el transceptor 101 transmite señales al transceptor 102. De manera similar, el modelo H2!1 de canal expresa el entorno de propagación cuando el transceptor 102 transmite señales recibidas por el transceptor 101. Los modelos de canal pueden ser usados para expresar cualquiera de las posibles configuraciones de antenas que pueden ser empleados en la técnica relacionada. Además, los modelos de 5 canal pueden ser usados para expresar distintos protocolos de transmisión. En una realización de la invención, la señalización de OFDM con un prefijo cíclico, y una longitud de FFT (Transformación Rápida de Fourier) de N subportadoras, puede emplear el mismo modelo de canal que una transmisión que es de Portadora Única (SC) con un prefijo cíclico que tiene una longitud N de ráfaga. En tales casos, es habitual suponer que el prefijo cíclico es más largo que cualquier retardo de trayectos múltiples esparcido entre cualquier par transmisor-receptor de los elementos de antena.

10 Un flujo de símbolos de OFDM, o ráfaga x(t) de SC, generada en el primer transceptor 101, es expresado por

donde TC es la duración de la muestra (o segmento), y sk representa los datos complejos. El flujo de símbolos está modulado por un vector de formación de haces w1 = [w1,1,w1,2, ..., w1,MT]T antes de ser transmitido hacia un canal de comunicación. Un canal de MIMO puede ser expresado por la Información de Estado de Canal (CSI) del dominio de la

15 frecuencia:

en el contenedor de frecuencias número n, tal como

donde los términos hi,j(n) incluyen el filtrado tanto de transmisión como de recepción, junto con la respuesta de canal entre 20 la j-ésima antena transmisora del primer transceptor y la i-ésima antena receptora del segundo transceptor.

Las señales recibidas en el segundo transceptor son procesadas con un vector de combinación c2 = [c2,1, c2,2, ..., c2,NR]T para producir una señal combinada de banda base,

donde b(t) es el vector de ruido blanco Gaussiano aditivo entre las antenas receptoras del segundo transceptor.

25 El modelo de canal discreto entre el transmisor del primer transceptor y el receptor del segundo transceptor está expresado por un canal de Entrada Única y Salida Única (SISO),

donde pk = c2HHk w1, e i denota el índice de muestra (o segmento) dentro de una muestra de OFDM (o ráfaga de portadora única). El canal de SISO tiene una respuesta de frecuencia en los contenedores de frecuencia n = 0, 1, ..., N -1 dada por

El modelo de señal recibida de frecuencia discreta es:

donde [S0, S1, ..., SN] es el símbolo de datos de OFDM (o la FFT de la ráfaga de datos de SC), y [B0, B1, ..., BN] es el vector de ruido blanco Gaussiano aditivo.

El modelo de canal que expresa el canal entre el transmisor del segundo transceptor y el receptor del primer transceptor está dado por

Para los contenedores de frecuencia n = 0, 1, ..., N -1. Tanto para OFDM como para SC, la Razón entre Señal y Ruido (SNR) en la n-ésima portadora está dada por

Una SNR efectiva (ESNR) está definida como una correlación entre las SNR instantáneas de las subportadoras y una SNR equivalente que tenga en cuenta la Corrección Anticipada de Errores (FEC). Hay muchos procedimientos que pueden ser usados para calcular la ESNR, que incluyen (a modo de ejemplo, pero sin limitación) calcular la media de las SNR sobre las distintas subportadoras; emplear un Procedimiento Cuasi-Estático (tal como el que se usa habitualmente en los sistemas de comunicación 3GPP2 y 1xEV-DV/DO); emplear una correlación de SNR efectiva en Capacidad (CESM), que también es usada en los sistemas de comunicación 3GPP2 y 1xEV-DV/DO; usar una técnica de CESM en base a la Métrica Convexa (que puede ser empleada en 3GPP2 y 1xEV-DV/DO); y usar una Correlación de SNR Efectiva Exponencial (EESM), que también es usada en 3GPP2.

Distintos procedimientos de cálculo de la ESNR pueden ser usados para la SC y el OFDM. Por ejemplo, un ecualizador de SC de Error Cuadrado Medio Mínimo (MMSE) tiene habitualmente una ESNR que puede ser aproximada por el promedio de las SNR sobre las distintas subportadoras. Sin embargo, el OFDM tiende a tener una ESNR que puede ser óptimamente aproximada usando la media geométrica de las SNR sobre las distintas subportadoras. Los diversos procedimientos de cálculo de ESNR pueden ser adicionalmente configurados para tener en cuenta los parámetros adicionales, tales como la FEC, las imperfecciones del receptor y / o la tasa de errores de bits (BER).

Las realizaciones de la invención pueden proporcionar uno o más algoritmos de formación de haces, configurados para seleccionar los vectores de formación de haces (w1 y w2) y los vectores de combinación (c1 y c2) que maximizan al menos un parámetro de calidad de señal, tal como la ESNR. En el caso general del AAS, el primer transceptor 101 puede transmitir información conocida al segundo transceptor 102, que luego obtiene matrices que caracterizan la información de estado de canal. Esto permite que sean calculadas estimaciones de w1 y de c2. El segundo transceptor 102 puede transmitir información conocida al primer transceptor 101, para proporcionar información de estado de canal que permite que sean calculadas las estimaciones de w2 y de c1. Algunas realizaciones de la invención pueden emplear símbolos de datos conocidos, señales piloto u otra información de entrenamiento a transmitir para adquirir información de estado de canal. Las realizaciones alternativas pueden emplear el procesamiento adaptable a ciegas u otras técnicas que utilizan datos transmitidos desconocidos para obtener información de estado de canal.

En el AAS, se usan ambas direcciones del enlace para estimar los vectores w1, w2, c2 y c1. Para el SAS, los vectores w1 y w2 de formación de haces y los vectores c2 y c1 de combinación, en una dirección específica, deberían ser iguales. De ese modo, w1 = w2 y c2 = c1, y solamente puede emplearse una dirección del enlace para calcular los vectores w1, w2, c2 y c1.

La Figura 2A ilustra un procedimiento de formación de haces entre un primer transceptor y un segundo transceptor, de acuerdo a una realización de la invención. Por ejemplo, un transceptor puede ser un controlador de picored y el otro transceptor puede ser un dispositivo abonado a una picored. Una etapa 201 de adquisición de información de estado de canal (CSI) permite al segundo transceptor adquirir una primera matriz de CSI, que es usada para estimar el vector w1 óptimo (o preferido) de formación de haces del primer transceptor y el vector c2 óptimo (o preferido) de combinación del segundo transceptor. La etapa de adquisición de CSI puede comprender configurar el primer transceptor para transmitir un subconjunto de un libro 211 de códigos de formación de haces. Además, el segundo transceptor puede ser configurado para emplear un subconjunto de un libro 212 de códigos de combinación para adquirir la primera matriz de CSI.

Una etapa 202 de estimación comprende producir el vector w1 óptimo de formación de haces y el vector c2 óptimo de combinación. Debería apreciarse que los términos “vector óptimo de formación de haces” y “vector óptimo de combinación” indican estimaciones de valores óptimos, y la calidad de óptima de tales estimaciones puede estar limitada

con respecto a una o más restricciones de procesamiento, incluyendo (pero sin limitarse a) la pérdida de información debida a la cuantización, las hipótesis simplificadoras que sacrifican algo de exactitud y / o precisión a fin de reducir la complejidad de cálculo y el tiempo de procesamiento limitado, lo que puede limitar el número de cálculos iterativos. Pueden regir otras restricciones. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un vector de formación de haces y / o de combinación, que dé como resultado una métrica de calidad de señal por encima de un umbral predeterminado, puede ser considerado como óptimo con respecto a un subconjunto de vectores disponibles. En consecuencia, el término “vector preferido de formación de haces” es equivalente a vector óptimo de formación de haces, según se usa en la presente memoria. De manera similar, el término “vector preferido de combinación” es equivalente a vector óptimo de formación de haces. La estimación 202 puede emplear cualquiera de diversos criterios de calidad óptima, tales como la EESM o la SNR media.

Una etapa 203 de retroalimentación provee el envío del vector w1 óptimo de formación de haces (y, optativamente, el vector c2 óptimo de combinación) al primer transceptor 101. Para un sistema AAS, se repiten las etapas 201 y 203, en donde las denominaciones de “primer transceptor” y de “segundo transceptor” son intercambiadas. De tal modo, se estiman un vector w2 óptimo de formación de haces y un vector c1 óptimo de combinación.

La Figura 2B ilustra un procedimiento de rastreo de formación de haces, de acuerdo a una realización de la invención. Una etapa 204 de rastreo provee el rastreo de los vectores de formación de haces y de combinación. La etapa 204 de rastreo es similar a la etapa de adquisición, excepto en que el primer transceptor transmite un subconjunto del libro de códigos de formación de haces, a una velocidad que es inferior a la velocidad empleada durante la adquisición 201. De manera similar, se hacen actualizaciones 205, a menor velocidad, al vector w1 óptimo de formación de haces y al vector c2 óptimo de combinación, y los valores w1 y c2 son retroalimentados 206 al primer transceptor 201. Para un sistema AAS, se repiten las etapas 204 a 206, en donde las denominaciones de “primer transceptor” y “segundo transceptor” están intercambiadas. De tal modo, se actualizan las estimaciones para el vector w2 óptimo de formación de haces y el vector c1 óptimo de combinación.

Para una formación lineal de antenas uniformemente separadas con N elementos, el factor de formación está definido por

donde d es la separación entre elementos de la formación, # indica el ángulo desde el eje de la formación lineal, ∀ es la longitud de onda y wn es la ponderación de elemento de formación del n-ésimo elemento de la formación. La directividad de la formación de antenas está dada por

donde Kn,m = sen [2∃(d / ∀)(n –m)] n, m = 0: N -1

2∃(d / ∀)(n –m) La máxima directividad posible es DMax = N. El factor de formación de una formación bidimensional está dado por

j2∃[m(dx / ∀) sen # cos % + n (dy / ∀) sen # sen %]

wm,ne,

donde dx indica la separación de la formación a lo largo del eje x, dy es la separación de la formación a lo largo del eje y, Nx es el número de elementos a lo largo del eje x, Ny es el número de elementos a lo largo del eje y, y % es el ángulo de rotación con respecto al eje x. Las ponderaciones wmn de antena pueden ser expresadas como wmn = Wx,mWy,n, donde m = 0:Nx –1 y n = 0:Ny – 1. De tal modo, una matriz de ponderaciones de antena puede ser expresada por Wxy = WxWyT .

El factor de formación de una formación bidimensional que es separable en componentes de formación unidimensionales (eje x y eje y) se expresa como

j2∃n(dx / ∀) sen # cos %wx,ne

j2∃n(yx / ∀) sen # sen %wy,ne

Un libro de códigos bidimensional Wxy & CNxXNy se expresa usando un libro de códigos para formaciones de antenas unidimensionales a lo largo del eje x, wx & CNxXI, y un libro de códigos para formaciones unidimensionales a lo largo del eje y, wy & CNyX1

.

5 En una realización de la invención, las ponderaciones de formaciones de antenas pueden comprender 0º o 180º para cada elemento de antena. Esto se denomina una realización binaria, en donde las ponderaciones de formación de haces y / o de combinación son seleccionadas entre {+1, -1}. De ese modo, cada elemento de antena está configurado para transmitir o recibir señales I+Q (fase de 0º) o –(I+Q) (fase de 180º).

La Figura 3A muestra un par de patrones ortogonales de formaciones de antenas para una formación de dos elementos

10 con una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones binarias de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos para este caso comprende el par de vectores ortogonales de formación de haces, o de combinación, dados por las columnas de la siguiente matriz W de ponderación

El primer patrón de haces tiene su máximo en 0º, y el segundo patrón de haces es máximo en 90º.

15 La Figura 3B muestra patrones de formaciones de antenas para una formación lineal de tres elementos que tiene una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones binarias de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende tres vectores de formación de haces, o de combinación, dados por las columnas de la matriz de ponderación

En este caso, el primer patrón de haces tiene su máximo en 0º, el segundo patrón de haces es máximo en 60 y 120º, y el 20 tercer patrón es máximo en 90º.

En la Figura 3C, una formación lineal de cuatro elementos con una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones binarias de formación de haces, o de combinación, produce cuatro patrones de haces ortogonales. Estos 4 patrones de haces están caracterizados por un libro de códigos de vectores dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

La Figura 3D muestra cinco patrones de haces ortogonales de una formación lineal de cinco elementos, correspondiente a vectores ortogonales de libro de código, dados por las columnas de la matriz de ponderación

La Figura 3E muestra patrones de haces de una formación lineal de seis elementos con separación ∀ / 2 de elementos. Los vectores ortogonales del libro de códigos están dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

En una realización alternativa, puede emplearse la siguiente matriz de ponderación

La Figura 3F muestra patrones de haces ortogonales de una formación lineal de siete elementos con separación ∀ / 2. Los patrones de haces corresponden a vectores de libro de códigos dados por las columnas de la matriz de ponderación

10 La Figura 3G muestra los ocho patrones de haces ortogonales de una formación lineal de ocho elementos con separación ∀ / 2. Los patrones de haces corresponden a vectores de libro de código, dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

En algunas realizaciones de la invención, las ponderaciones de formaciones de antenas pueden comprender fases entre el conjunto de 0º, 90º, 180º y 270º. De tal modo, las ponderaciones de cuadratura son seleccionadas entre {+1, -1, +j, -j}. Una realización de la invención puede proveer la transmisión y / o la recepción de señales caracterizadas por I (0º), -I (180º), Q (270º) y –Q (90º). Un conjunto equivalente de señales comprende I+Q, I-Q, -I+Q y –I-Q.

La Figura 4A muestra cuatro patrones de formaciones de antenas para una formación de dos elementos con una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos para este caso comprende el conjunto de vectores dado por las columnas de la siguiente matriz W de ponderación

En este caso, WWH = 4I.

La Figura 4B muestra cuatro patrones de formaciones de antenas para una formación de tres elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende el conjunto de vectores dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

En este caso, también NVWH = 4I.

La Figura 4C muestra cuatro patrones ortogonales de formaciones de antenas para una formación de cuatro elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende el conjunto de cuatro vectores ortogonales dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

La Figura 4D muestra patrones de haces correspondientes a un libro de códigos alternativo para una formación de cuatro elementos que emplea ponderaciones de cuadratura y una separación de elementos de ∀ / 2. Seis vectores de formación de haces, o de combinación, están dados por las columnas de la matriz de ponderación

Los patrones de haces correspondientes a un libro de códigos extendido para una formación de cuatro elementos se muestran en la Figura 4E. La formación comprende elementos con separación de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende el conjunto de ocho vectores dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

La Figura 4F muestra seis patrones de formaciones de antenas para una formación de cinco elementos que emplea una

separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende el conjunto de vectores dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

En la Figura 4G, ocho patrones de formaciones de antenas pueden ser producidos por una formación de cinco elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación, según un libro de códigos de vectores representados por columnas de la siguiente matriz de ponderación

La Figura 4H muestra seis patrones no ortogonales de formaciones de antenas para una formación de seis elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. 10 El libro de códigos comprende el conjunto de seis vectores dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

La Figura 4I muestra ocho patrones de formaciones de antenas para una formación de seis elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende el conjunto de ocho vectores dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

en donde WWH = 8I.

La Figura 4J muestra ocho patrones de formaciones de antenas para una formación de siete elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende el conjunto de ocho vectores dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación, en la cual

20 también vale la relación WWH = 8I.

La Figura 4K muestra ocho patrones ortogonales de formaciones de antenas para una formación de ocho elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende el conjunto de ocho vectores ortogonales dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

La Figura 4L muestra doce patrones de formaciones de antenas para una formación de ocho elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende el conjunto de ocho vectores dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

La Figura 4M muestra dieciséis patrones de formaciones de antenas para una formación de ocho elementos que emplea una separación de elementos de ∀ / 2 y ponderaciones de cuadratura de formación de haces, o de combinación. El libro de códigos comprende el conjunto de ocho vectores dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

15 en donde WWH = 16I. Algunas realizaciones de la invención pueden proveer libros de códigos cuasi-omni, y de Golay complementarios, que

emplean ponderaciones binarias de formación de haces, o de combinación, para formaciones de antenas que tienen entre dos y ocho elementos de antena (N = 2, ..., 8). Las ponderaciones del formador de haces son +1 o -1. Una ponderación +1 en un elemento de antena significa que se transmite +I (una señal positiva en fase) por ese elemento de antena, mientras que una ponderación -1 significa que se transmite –I (una señal negativa en fase) por ese elemento de antena. Cada libro de códigos puede contener múltiples opciones para patrones cuasi-omni. Según los patrones de ganancia de antena, polares y acimutales, pueden usarse uno o más patrones cuasi-omni. Existen patrones Golay complementarios reales para N = 2, 4 y 8 solamente. Según el patrón de ganancia de antena polar y acimutal, pueden usarse uno o ambos patrones complementarios.

Un libro de códigos cuasi-omni para una formación de dos elementos comprende dos vectores ortogonales de formación de haces (o de combinación) dados por las columnas de la matriz de ponderación

Los dos patrones Golay complementarios g1(#,%) y g2(#,%), donde g1(#,%) + g2(#,%) = 2, se muestran en la Figura 5A. El primer patrón es máximo en la dirección de 0º y tiene un HPBW (Ancho de Banda de Media Potencia) de 120,5º y directividad máxima de 3,0 dB. El segundo patrón es máximo en la dirección de 90º, con un HPBW de 60,4º y directividad máxima de 3,0 dB.

Un libro de códigos cuasi-omni para una formación de antenas de tres elementos que comprende tres vectores cuasiortogonales de formación de haces, o de combinación, está dado por las columnas de la matriz W de ponderación

Los patrones resultantes de haces cuasi-ortogonales se muestran en la Figura 5B. El primer patrón es máximo en la dirección de 0º y tiene un HPBW de 93,4º y directividad máxima de 4,77 dB. El segundo patrón es máximo en las direcciones de 60º y de 120º, con un HPBW de 40,4º y directividad máxima de 2,2 dB. El tercer patrón es máximo en la dirección de 90º y tiene un HPBW de 36,7º y directividad máxima de 4,77 dB.

Un par de patrones complementarios de Golay g1(#,%) + g2(#,%) = 1,77 se muestra en la Figura 5C. Dos vectores ortogonales de formación de haces, o de combinación, están dados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación para una formación de cuatro elementos

El primer patrón es máximo en las direcciones de 46º y de 134º, tiene un HPBW de 123,0º y directividad máxima de 2,48 dB. El segundo patrón es máximo en las direcciones de 72º y de 108º, con un HPBW de 62,9º y directividad máxima de 2,48 dB.

La Figura 5D muestra tres patrones de haces cuasi-ortogonales correspondientes a un libro de códigos para una formación de cinco elementos que comprende tres vectores cuasi-ortogonales de formación de haces. Los vectores del libro de códigos son las columnas de la siguiente matriz de ponderación.

El primer patrón es máximo en la dirección de 0º, con un HPBW de 109,3º y directividad máxima de 2,55 dB. El segundo

patrón es máximo en las direcciones de 54º y de 126º, con un HPBW de 63,5º y directividad máxima de 3,25 dB. El tercer patrón es máximo en las direcciones de 79º y de 101º, con un HPBW de 43,8º y directividad máxima de 3,22 dB.

La Figura 5E muestra tres patrones de haces cuasi-ortogonales correspondientes a un libro de códigos para una formación de seis elementos. El libro de códigos comprende tres vectores cuasi-ortogonales de formación de haces, que son las columnas de la siguiente matriz de ponderación.

En este caso, el primer patrón es máximo en las direcciones de 23º y de 157º, con un HPBW de 88,2º y directividad máxima de 4,30 dB. El segundo patrón es máximo en las direcciones de 57º y de 123º, con un HPBW de 20,0º y directividad máxima de 5,11 dB. El tercer patrón es máximo en las direcciones de 85º y de 95º, con un HPBW de 32,7º y

10 directividad máxima de 4,30 dB.

La Figura 5F muestra tres patrones de haces cuasi-ortogonales correspondientes a un libro de códigos para una formación de siete elementos. El libro de códigos comprende tres vectores cuasi-ortogonales de formación de haces, que son las columnas de la siguiente matriz de ponderación.

15 El primer patrón tiene un HPBW de 133,3º y directividad máxima de 2,77 dB. El segundo patrón tiene un HPBW de 109,7º y directividad máxima de 1,39 dB. El tercer patrón tiene un HPBW de 53,8º y directividad máxima de 2,77 dB.

Un libro de códigos cuasi-omni para una formación de ocho elementos comprende dos vectores ortogonales de formación de haces (o de combinación) dados por las columnas de la matriz de ponderación

20 Los dos patrones complementarios de Golay g1(#,%) + g2(#,%) = 2 se muestran en la Figura 5G. El primer patrón es máximo en la dirección de 0º y tiene un HPBW de 98,7º y directividad máxima de 3,0 dB. El segundo patrón es máximo en la dirección de 90º, con un HPBW de 40,9º y directividad máxima de 3,0 dB.

Un libro de códigos cuasi-omni para una formación de dos elementos que emplea ponderaciones de cuadratura es idéntico al caso en el cual se emplean ponderaciones binarias. Por tanto, el libro de códigos comprende dos vectores

25 ortogonales de formación de haces (o de combinación) dados por las columnas de la matriz de ponderación Los dos patrones complementarios de Golay g1(#,%) + g2(#,%), donde g1(#,%) + g2(#,%) = 2, se muestran en la Figura 6A. El primer patrón es máximo en la dirección de 0º y tiene un HPBW de 120,5º y directividad máxima de 3,0 dB. El segundo patrón es máximo en la dirección de 90º con un HPBW de 60,4º y directividad máxima de 3,0 dB.

La Figura 6B muestra un par de patrones de haces cuasi-omni de una formación de tres elementos que emplea ponderaciones de cuadratura. El libro de códigos comprende el par de vectores de cuadratura obtenidos del par de columnas en la siguiente matriz de ponderación

Un patrón tiene un HPBW de 123,6º y el otro patrón tiene un HPBW de 80,0º. Ambos patrones tienen una directividad 10 máxima de 2,22 dB.

La Figura 6C es un gráfico de dos patrones complementarios de Golay g1(#,%) + g2(#,%), donde g1(#,%) + g2(#,%) = 2, generados por una formación de cuatro elementos con ponderaciones de cuadratura. El libro de códigos cuasi-omni resultante para este caso está dado por los vectores representados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación

El primer patrón es máximo en la dirección de 0º y tiene un HPBW de 83,4 º y directividad máxima de 3,01 dB. El segundo patrón es máximo en la dirección de 90º con un HPBW de 29,4º y directividad máxima de 3,01 dB.

La Figura 6D muestra un patrón cuasi-omni con directividad máxima de 2,55 dB, generado por una formación de cinco elementos que emplea un vector de ponderación w = [+1 -1 +1 +1 +1], que es el libro de códigos cuasi-omni para este

20 caso.

Las Figuras 7A a 7D muestran patrones de haces cuasi-omni para una formación de seis elementos correspondiente a vectores de un libro de códigos cuasi-omni, en donde cada vector es una columna de la siguiente matriz de ponderación

Los patrones de haces cuasi-omni mostrados en las Figuras 7A y7B tienen directividad máxima de 2,39 dB, y los 25 patrones cuasi-omni mostrados en las Figuras 7C y 7D tienen directividad máxima de 2,86 dB.

Una formación de seis elementos está configurada para generar el par de patrones complementarios de Golay g1(#,%) y g2(#,%), donde g1(#,%) + g2(#,%) = 1,93, mostrados en la Figura 8A. Un par relacionado de vectores ortogonales de formación de haces, o de combinación, comprende las columnas de la siguiente matriz de ponderación

El primer patrón es máximo en las direcciones de 31º y de 149º, tiene un HPBW de 120,7º y directividad máxima de 2,86 dB. El segundo patrón es máximo en las direcciones de 82º y de 98º, con un HPBW de 61,2º y directividad máxima de 2,86 dB.

La Figura 8B muestra tres patrones de haces cuasi-omni provenientes de una formación de siete elementos con vectores de ponderación de cuadratura. Los vectores son componentes de un libro de códigos cuasi-omni e incluyen las columnas de la siguiente matriz de ponderación

La directividad máxima de los primeros dos patrones es de 1,39 dB, y la directividad máxima del tercer patrón es de 2,77 10 dB.

Una formación de ocho elementos puede emplear un libro de códigos que comprende un par de vectores de ponderación de cuadratura (expresados por las columnas de la siguiente matriz de ponderación) para producir dos patrones de haces complementarios mostrados en la Figura 8C.

15 Ambos patrones tienen directividad máxima de 3,0 dB. Un patrón es máximo en la dirección de 0º y tiene un HPBW de 98,7º, y el otro patrón es máximo en la dirección de 90º y tiene un HPBW de 40,9º.

Un par de vectores ortogonales de formación de haces, o de combinación (mostrados en las Figuras 8D y 8E) también pueden ser generados para una formación de ocho elementos usando la siguiente matriz de ponderación

Algunas realizaciones de la invención pueden emplear una formación de antenas sectorizada (SEAA) o una formación de antenas conmutada (SWAA). El libro de códigos para una SEAA o SWAA de N elementos puede ser expresado por una matriz identidad:

Cada vector de formación de haces tiene solamente una entrada distinta de cero, dado que solamente un elemento de antena está activo en cada momento.

Una realización de la invención provee un protocolo unificado de mensajería que es independiente de la configuración de antenas y de los algoritmos de estimación empleados para la formación de haces (es decir, la estimación de w y c). El protocolo de mensajería puede ser configurado para dar soporte a una amplia variedad de configuraciones de antenas usadas para transmitir y recibir. Tales configuraciones pueden incluir formaciones de antenas de formación de haces, tales como las formaciones en fase. Las configuraciones de antenas puede incluir formaciones de antenas sectorizadas y conmutadas. La configuración de antenas puede estar definida por una amplia variedad de patrones de haces, incluyendo la antena omni, cuasi-omni o individual direccional. El protocolo de mensajería también da soporte a configuraciones de SAS y AAS, y puede ser configurado para dar soporte a la formación de haces proactiva y a petición. En una realización, el protocolo de mensajería está adicionalmente configurado para dar soporte a una amplia variedad de modelos de enlace, incluyendo (pero sin limitarse a) la formación de haces por paquetes, entre un controlador de picored y múltiples dispositivos de abonado, un enlace entre un controlador de picored y un único dispositivo de abonado y enlaces de igual a igual entre dispositivos de abonado.

Las realizaciones de la invención pueden proveer una pluralidad de protocolos de formación de haces a implementar, incluyendo un protocolo de formación proactiva de haces y un protocolo de formación de haces a petición. La formación proactiva de haces se lleva a cabo usando la parte de baliza de una supertrama (tal como la mostrada en la Figura 9) y se usa cuando el controlador de picored es el origen de datos para uno o más dispositivos de abonado. Por ejemplo, el controlador de picored puede ser un ordenador Kiosk, STB o Laptop, y está configurado para enviar cada paquete, en al menos una entre una pluralidad de direcciones distintas, al dispositivo de destino.

La formación de haces a petición puede ser empleada para las transmisiones entre dos dispositivos de abonado, o entre un controlador de picored y un dispositivo de abonado. La formación de haces a petición emplea la parte de Adjudicación de Tiempo de Canal (CTA) de la supertrama (tal como la mostrada en la Figura 9) adjudicada al par de transceptores. En ambos protocolos de formación de haces, las transmisiones cuasi-omni llevan información acerca de la estructura de las secciones de entrenamiento direccional, y las secciones de entrenamiento direccional permiten la adquisición y rastreo de la CSI.

La baliza del controlador de picored comprende al menos una sección cuasi-omni (Q-omni) y al menos una sección direccional. En una realización, la sección Q-omni tiene L sub-balizas (S-balizas) Q-omni idénticas, que cubren distintas (y posiblemente solapadas) áreas geográficas alrededor del controlador de picored. La cobertura agrupada de las S-balizas Q-omni cubre el espacio de destino alrededor del controlador de picored. Cada S-baliza Q-omni es transmitida usando un patrón distinto de formación de haces Q-omni, seleccionado en un libro de códigos Q-omni.

En la realización mostrada en la Figura 9, la sección direccional puede comprender N repeticiones de una secuencia de

entrenamiento (es decir, una pluralidad N de segmentos de entrenamiento direccional), donde cada repetición es transmitida por el controlador de picored con un vector distinto de formación de haces, ortogonal o cuasi-ortogonal, proveniente de un libro de códigos ortogonal (o cuasi-ortogonal). En este caso, los segmentos de entrenamiento direccional son enviados uno tras el otro, excepto por un pequeño intervalo de resguardo. Sin embargo, las realizaciones alternativas de la invención pueden proveer la intercalación (o colocación de otro modo) de los segmentos de entrenamiento Q-omni dentro de la sección direccional. Por ejemplo, un segmento de entrenamiento Q-omni puede tener el mismo formato que un segmento de entrenamiento direccional, pero es enviado de manera omni-direccional. En una realización, un segmento de entrenamiento Q-omni sigue a cada segmento de entrenamiento direccional. Un dispositivo de abonado usa los segmentos de entrenamiento Q-omni para ayudar a compensar la deriva de temporización y de frecuencia, ya que tal compensación es necesaria para generar estimaciones precisas de la CSI.

El Periodo de Acceso a Contención (CAP) está dividido en L periodos idénticos denominados Sub-CAP (S-CAP). Los L S-CAP corresponden a las L balizas Q-omni. Durante el I-ésimo S-CAP, el controlador de picored está en una modalidad receptora, usando el mismo vector formador de haces Q-omni que usó para la transmisión durante la I-ésima baliza Qomni.

La Figura 10A muestra la estructura de paquete de una S-baliza para el OFDM, y la Figura 10B muestra la estructura de paquete de una S-baliza para la señalización de Portadora Única (SC). Según la ganancia de antena de la baliza Q-omni, el controlador de picored puede ajustar la longitud del SYNC, la velocidad de datos en la cabecera y los campos de PSDU.

El número L de S-balizas Q-omni puede ser reducido a fin de reducir el sobregasto. Para una única antena, L = 1. Para el SAA, L es el número de antenas de sector (o conmutadas). En las configuraciones de formación de haces o de formaciones en fase, L es igual a 1 o 2, pero puede ser mayor. Durante la transmisión, el controlador de picored emplea L vectores de formación de haces Quasi-omni provenientes de un correspondiente libro de códigos cuasi-omni, y se usa un vector de formación de haces Q-omni por cada transmisión de sub-baliza Q-omni.

En una realización de la invención, L = 1 para una formación en fase transmisora con seis elementos, que emplea un vector unidimensional w = [+1 -1 +j -1 +j +j]T para transmitir la sub-baliza Q-omni. En una realización distinta, L = 2 para una formación bidimensional de antenas en fase, en donde Nx = 4 y Ny = 3. La primera sub-baliza Q-omni es transmitida usando la matriz de formación de haces Wxy,11 = wx,1wT y,1, donde wx,1 = [+1 –j +j -1]T, y wy,1 = [+1 +1 -1]T. La segunda subbaliza Q-omni es transmitida usando la matriz de formación de haces Wxy,21 = wx,2wT y,1, donde wx,2 = [+1 +j +j +1]T, y wy,1 = [+1 +1 -1]T .

La sección direccional de la trama mostrada en la Figura 9 comprende N repeticiones de una secuencia de entrenamiento. La Figura 11A ilustra una secuencia corta de entrenamiento de OFDM. La Figura 11B muestra una secuencia larga de entrenamiento de OFDM. La Figura 11C muestra una secuencia corta de entrenamiento de portadora única. La Figura 11D muestra una secuencia larga de entrenamiento de portadora única. Las secuencias indicadas por los vectores u512, v512 y s512 están descritas en la Solicitud Provisoria con Número de Serie 60 / 985.957, presentada el 6 de noviembre de 2007.

La secuencia de entrenamiento incluye Ns repeticiones (donde Ns puede ser cero) de una secuencia s de sincronización seguida por Nc (p. ej., una o dos) repeticiones del campo CES. Cada secuencia de entrenamiento transmitida por un controlador de picored emplea un patrón ortogonal (o cuasi-ortogonal) de haces distinto, seleccionado de un libro de códigos ortogonal (o cuasi-ortogonal). En el caso en que el OFDM y la portadora única emplean secuencias cortas de entrenamiento, la secuencia de dos sincronizaciones puede ser usada para el control automático de ganancia (AGC). Además, el campo CES puede ser usado para adquirir la CSI. Un receptor de filtro correlacionado puede alinear y añadir las salidas de un filtro correlacionado de Golay, configurado para correlacionar la señal recibida con las secuencias u y v de Golay modificadas, para producir una perfecta estimación de canal. Además, el receptor puede producir una señal de diferencia, que proporciona una perfecta estimación del ruido.

En una realización, una formación de antenas de formación de haces con Nx = 4 y Ny = 2 emplea un libro de códigos del eje x de longitud 4:

El correspondiente libro de códigos del eje y de longitud 2 es

en donde el número total de matrices ortogonales de formación de haces es J = 8, es decir, Wxy,mn = wx,mwTy,n, donde m = 1, ..., 4 y n = 1, 2:

En este caso, el controlador de picored completa un ciclo de entrenamiento transmitiendo J = 8 secuencias de entrenamiento, enviándose cada una en una dirección distinta, según lo especificado por las matrices de formación de haces Wxy,11, Wxy,12, ..., Wxy4,2. Por ejemplo, la primera secuencia de entrenamiento es enviada en la dirección correspondiente a la matriz de formación de haces Wxy,11, la segunda secuencia de entrenamiento es enviada en la dirección correspondiente a la matriz de formación de haces Wxy,12, etc.

En algunas realizaciones, el controlador de picored puede ser configurado para emplear solamente un subconjunto de las matrices de formación de haces disponibles. Por ejemplo, el controlador de picored puede transmitir sobre una gama angular restringida (p. ej., de 180º, en lugar de 360º). El controlador de picored emplea un libro de códigos direccional, que es el subconjunto de posibles matrices de formación de haces que el controlador de picored podría usar para entrenar los dispositivos de abonado. Si el libro de códigos direccional es de tamaño J, una transmisión de J secuencias de entrenamiento en las correspondientes J direcciones se denomina un ciclo. En algunas realizaciones, las L S-balizas Qomni idénticas pueden incluir índices de los vectores del libro de códigos seleccionados por el controlador de picored. Las S-balizas Q-omni también pueden llevar el número de ciclos por supertrama y / o el número de supertramas por ciclo.

La Figura 12A muestra una supertrama que comprende M ciclos, mientras que la Figura 12B muestra un ciclo que ocurre cada M supertramas. Un dispositivo de abonado está configurado para escuchar las transmisiones Q-omni provenientes de un controlador de picored. Tras la detección, el dispositivo de abonado descodifica el contenido de la S-baliza Q-omni para obtener la estructura de la sección direccional. El dispositivo de abonado selecciona un primer vector del libro de códigos para orientar su antena en una primera dirección. El dispositivo de abonado selecciona un segundo vector del libro de códigos para orientar su antena en una segunda dirección, y puede repetir este procedimiento para cada vector del libro de códigos. Alternativamente, el dispositivo de abonado puede seleccionar vectores del libro de códigos entre un subconjunto del libro de códigos. El dispositivo de abonado calcula la matriz de CSI, H, a partir de la cual estima las ponderaciones óptimas de formación de haces para el controlador de picored y el vector óptimo de combinación para sí mismo. En el caso del SAS, el dispositivo de abonado puede escuchar las transmisiones Q-omni hasta que determine una combinación de ponderaciones que estime que proporcionan una calidad adecuada de enlace. Las ponderaciones resultantes de formación de haces son retransmitidas al controlador de picored.

La Figura 13A muestra un elemento de información de formación de haces de una trama de transmisión que comprende información de secuencia de entrenamiento, información de formación de antenas acerca de las antenas transmisoras y receptoras, el tipo de antena, un identificador de S-baliza Q-Omni y el número de S-balizas Q-Omni. El tipo de antena puede influir información acerca de la antena del controlador de picored (p. ej., antena única, una formación de formación de haces, una formación en fase, SEAA, SWAA), configuración de antena SAS o AAS, y si se usan ponderaciones de cuadratura o binarias para los sectores de transmisión y recepción. Los campos del elemento de información de formación de haces pueden estar adaptados para distintas configuraciones de antenas. Por ejemplo, la información de secuencias de entrenamiento y la información de formaciones de antenas pueden ser omitidas para una configuración de antena única o una formación de antenas conmutadas.

La Figura 13B muestra la parte de información de formaciones de antenas del elemento de información de formación de haces. Esta información puede incluir el número Nx de antenas a lo largo del eje x, el Identificador del libro de códigos usado a lo largo del eje x, el número Ny de antenas a lo largo del eje y, y el Identificador del libro de códigos usado a lo largo del eje y en el caso de una formación bidimensional. Algunas realizaciones pueden incluir el tamaño Jx y el Identificador del subconjunto de los vectores de formación de haces a usar a lo largo del eje x, y el tamaño Jy y el Identificador del subconjunto de los vectores de formación de haces a usar a lo largo del eje y.

La Figura 13C muestra la parte de información de secuencias de entrenamiento del elemento de información de formación de haces, que incluye la duración del intervalo de resguardo, en unidades de 32xTc (donde Tc es la duración de

segmento o de muestreo), el número de repeticiones de CES, Nc, y el número de repeticiones de SYNC, Ns, y el número de repeticiones de secuencias de entrenamiento.

La Figura 16A ilustra un procedimiento para realizar la formación proactiva de haces. Un controlador de picored transmite 1601 un número L de S-balizas Q-omni y un número N de secuencias de entrenamiento direccional por supertrama. Un dispositivo de abonado escucha y descodifica 1602 al menos una de las S-balizas Q-omni, de la cual adquiere información referida a la sección direccional. En una realización de la invención, el dispositivo de abonado puede escuchar el conjunto entero de S-balizas Q-omni. El dispositivo de abonado selecciona 1603 un subconjunto adecuado de un libro de códigos ortogonal (o cuasi-ortogonal) y comienza un procedimiento de escaneo usando los vectores de combinación seleccionados.

En una realización, cuando el dispositivo de abonado se orienta hacia una dirección específica usando un vector del libro de códigos y escucha un ciclo transmitido, puede almacenar un Factor de Calidad de Enlace (LQF). Este proceso se repite hasta que el dispositivo de abonado halle un I-ésimo LQF por encima de un umbral predeterminado, o hasta que haya acabado de escuchar todos los vectores del libro de códigos y adquiera la matriz de CSI.

El dispositivo de abonado estima 1604 su vector c2 óptimo de combinación y un vector w1 óptimo de formación de haces para el controlador de picored. El vector w1 óptimo de formación de haces estimado (y, optativamente, el vector c2 óptimo combinador) son suministrados de vuelta 1605 al controlador de picored durante el I-ésimo S-CAP.

En el caso del SAS, el dispositivo de abonado y el controlador de picored intercambian 1606 paquetes de datos durante un CTAP. El dispositivo de abonado puede rastrear 1607 los vectores de formación de haces y de combinación recorriendo periódicamente la baliza. El dispositivo de abonado puede retroalimentar 1608 periódicamente todas las actualizaciones para w y c.

En el caso del AAS, las etapas 1606 a 1608 son omitidas. En cambio, la formación de haces a petición puede ser usada durante el CTAP adjudicado al enlace de comunicación a fin de completar la formación bidireccional de haces. Según se muestra en la Figura 16B, el controlador de picored adquiere 1616 la CSI de enlace ascendente, H2!1(n) para n = 0, 1, ..., N – 1, para estimar su vector c1 óptimo de combinación y el vector w2 óptimo de formación de haces del dispositivo de abonado, y luego lleva 1617 al menos el vector w2 de ponderación de la formación de haces al dispositivo de abonado. Una vez que la adquisición está completa, el dispositivo de abonado puede transmitir 1618 un infrecuente “periodo de adquisición direccional” (p. ej., una vez cada pocos microsegundos) para permitir que el controlador de picored rastree y actualice w2y c1. La velocidad de actualización (velocidad de rastreo) depende del Doppler máximo que el sistema pueda tolerar. Para una velocidad pedestre de 3 m / s a 60 GHz, la frecuencia Doppler es fd = 600 Hz, y el tiempo de coherencia es de aproximadamente 0,3 ms, lo que permite una velocidad de actualización de una vez cada 0,3 ms, o menos.

La formación de haces a petición (que se realiza entre dos dispositivos de abonado, o entre un controlador de picored y un dispositivo de abonado) emplea la parte de Adjudicación de Tiempo de Canal (CTA) de la supertrama mostrada en la Figura 14A. La Figura 17A es un diagrama de flujo de un procedimiento de formación de haces a petición para el SAS, de acuerdo a una realización de la invención. La información de antenas es intercambiada 1701 durante la asociación, de modo que cada transceptor conozca las capacidades de procesamiento de la formación de antenas (p. ej., el número de elementos de la formación, la gama de las ponderaciones de los elementos de antena, etc.) de otro(s) transceptor(es). La adquisición 1702 cuasi-omni se realiza según un primer transceptor transmite una S-baliza Q-omni a un segundo transceptor. La adquisición direccional 1703 se realiza según el primer transceptor transmite una secuencia de entrenamiento direccional al segundo transceptor. Una vez que la adquisición está completa, el sistema puede realizar el rastreo 1704 según el primer transceptor transmite datos al segundo transceptor.

La Figura 17B ilustra etapas de un procedimiento de formación de haces a petición para el AAS, de acuerdo a una realización de la invención. La información de antenas es intercambiada 1701 durante la asociación. La adquisición 1702 cuasi-omni se realiza según un primer transceptor transmite una S-baliza Q-omni a un segundo transceptor. La adquisición 1703 direccional se realiza según el primer transceptor transmite una secuencia de entrenamiento direccional al segundo transceptor. La adquisición 1712 cuasi-omni se realiza según el segundo transceptor transmite una S-baliza Q-omni al primer transceptor. De manera similar, la adquisición 1713 direccional se realiza según el segundo transceptor transmite una secuencia de entrenamiento direccional al primer transceptor. Una vez que la adquisición en ambas direcciones está completa, el sistema puede realizar el rastreo 1714 según el primer transceptor transmite datos al segundo transceptor y / o el segundo transceptor transmite datos al primer transceptor.

La Figura 14B ilustra un protocolo de señalización de adquisición cuasi-omni, de acuerdo a una realización de la invención. En una trama de CTA (mostrada en la Figura 14A), un primer transceptor transmite un número L de paquetes cuasi-omni que llevan el elemento de información de la formación de haces. Cada una de las L transmisiones es seguida por L periodos de escucha (ACK). El primer transceptor continúa repitiendo esta estructura hasta que recibe un ACK en uno de los L periodos de escucha (p. ej., en el I-ésimo periodo de escucha). A partir de este momento, el primer transceptor selecciona la I-ésima dirección Q-omni para la transmisión (que también es la dirección de recepción en el

caso del SAS) a partir del libro de códigos Q-omni. El segundo transceptor registra su mejor dirección de recepción Qomni (que también es la mejor dirección de transmisión en el caso del SAS) y la usa para cualquier futura recepción Qomni. En el caso del AAS, el proceso se repite según el segundo transceptor transmite al primer transceptor.

La Figura 15 ilustra un formato de trama para el entrenamiento direccional que emplea transmisiones periódicas desde el primer transceptor al segundo transceptor, y la Figura 18A ilustra un procedimiento de acuerdo a una realización de la invención que emplea el formato de trama. Un periodo de adquisición direccional puede comprender un paquete Q-omni optativo seguido por un periodo de escucha. Un ciclo de secuencias de entrenamiento direccional transmitidas por el primer transceptor corresponde a todos los J vectores ortogonales (cuasi-ortogonales) de formación de haces provenientes de un subconjunto del libro de códigos seleccionado. Cada ciclo es seguido por un periodo de escucha (ACK) para escuchar cualquier retroalimentación proveniente del segundo transceptor.

El primer transceptor repite el periodo 1801 hasta que el segundo transceptor adquiera la CSI, H1!2(n) para n = 0, 1, ..., N

– 1, o hasta que halle un indicador de calidad de enlace (LQI) 1802 adecuado. El segundo transceptor estima los w1y c2 1803 preferidos y acopla al menos la estimación de w1 al primer transceptor 1804 durante el periodo de escucha (ACK). El vector w1 preferido de formación de haces puede ser uno de los vectores del libro de códigos del transceptor, o puede ser una combinación lineal de los vectores del libro de códigos, o puede no estar relacionado con los vectores del libro de códigos del transceptor.

En una realización que emplea una formación de cuatro elementos con un libro de códigos representado por la siguiente matriz de ponderación

el libro de códigos puede comprender uno o más de los vectores [1 -1 1 -1], [1 –j -1 j], [1 1 1] y [1 j -1 –j]. Si el vector óptimo de formación de haces, o de combinación, se escoge entre uno de los vectores del libro de códigos, la realización se denomina conmutadora de haces.

En una realización, el vector óptimo de formación de haces, o de combinación, es seleccionado entre cualquiera de las posibles combinaciones de ponderaciones para la formación de cuatro elementos. Si se emplean ponderaciones de cuadratura (es decir, ponderaciones +1 y +j), entonces hay 44 posibles combinaciones entre las cuales seleccionar el vector. Una realización de la invención provee seleccionar un vector óptimo de formación de haces, o de combinación, entre ponderaciones que comprendan a cualquier fasor. Otra realización puede emplear ponderaciones que comprendan una gama de amplitudes y fases.

Los transceptores emplearán las estimaciones de w1y c2 para la formación de haces y la combinación durante las comunicaciones de datos. Uno cualquiera de los transceptores, o ambos, pueden actualizar 1805 las estimaciones de w1 y c2 cuando el primer transceptor transmite un periodo de adquisición direccional.

Para el caso del AAS, se realizan etapas adicionales mostradas en la Figura 18B. El segundo transceptor transmite secuencias 1811 de entrenamiento direccional al primer transceptor, y el primer transceptor adquiere la CSI, H2!1 (o determina un LQI adecuado) 1812. El primer transceptor estima w2y c1 1813 y acopla al menos la estimación 1814 de w2 al segundo transceptor. Las estimaciones de w1y c2 son empleadas como ponderaciones de formación de haces y de combinación durante la transmisión de datos, y estas estimaciones de w1y c2 pueden ser actualizadas periódicamente 1815 cuando el segundo transceptor transmite un periodo de adquisición direccional.

El alcance de la invención no debería interpretarse como limitado a las realizaciones de procesamiento de formaciones ilustradas en la presente memoria. Más bien, los Solicitantes anticipan que realizaciones alternativas pueden comprender formaciones de antenas con más de ocho elementos a lo largo de un eje específico, y formaciones de antenas que comprenden antenas con una pluralidad de polarizaciones, y que tales configuraciones de formaciones de antenas caen dentro del alcance de la invención. En una realización, dos antenas dipolares con polarizaciones lineales ortogonales pueden ser empleadas juntas, para producir un patrón cuasi-omni.

Debería apreciarse que las realizaciones del aparato y los procedimientos de la invención pueden ser implementados usando una amplia variedad de hardware y software. Por ejemplo, la formación de haces, la combinación y las aplicaciones relacionadas, de acuerdo a realizaciones de la invención, pueden ser implementadas usando hardware de propósito especial, tal como un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC) y dispositivos lógicos programables tales como formaciones de compuertas, y / o software o firmware ejecutándose en un dispositivo informático, tal como un microprocesador, microcontrolador o procesador de señales digitales (DSP). También se apreciará que, aunque las

funciones del cálculo y la selección de ponderaciones de la formación de haces, o de la combinación, pueden ser integradas en un único dispositivo, tal como un único ASIC, también pueden ser distribuidas entre varios dispositivos.

La invención no está concebida para limitarse a las realizaciones preferidas. Además, los expertos en la técnica reconocerán que las realizaciones de procedimientos y aparatos descritas en la presente memoria pueden ser implementadas de una amplia variedad de maneras, incluyendo implementaciones en hardware, software, firmware, o diversas combinaciones de los mismos. Los ejemplos de tal hardware pueden incluir los ASIC, las Formaciones de Compuertas Programables en el Terreno, los procesadores de propósito general, DSP, y / u otros circuitos. Las implementaciones en software y / o firmware de la invención pueden ser implementadas mediante cualquier combinación de lenguajes de programación, incluyendo a Java, C, C++, Matlab™, Verilog, VHDL y / o lenguajes de máquina y de ensamblaje específicos de procesadores.

Diversas configuraciones de sistemas de ordenadores digitales pueden ser empleadas para llevar a cabo las realizaciones de procedimientos de esta invención y, en la medida en que una configuración de sistema específica sea capaz de llevar a cabo las realizaciones de procedimientos de esta invención, es equivalente a las realizaciones de sistemas representativos de la invención revelada en la presente memoria, y está dentro del alcance de esta invención.

Una vez que los sistemas de ordenadores digitales están programados para realizar funciones específicas, conforme a instrucciones del software de los programas que implementan las realizaciones de procedimientos de esta invención, tales sistemas de ordenadores digitales, en efecto, se convierten en ordenadores de propósito especial, específicos para las realizaciones de procedimientos de esta invención. Las técnicas necesarias para esta programación son bien conocidas para los expertos en la técnica de los sistemas de ordenadores.

Diversas realizaciones de la invención pueden incluir variaciones en las configuraciones de sistema y en el orden de las etapas en que se llevan a cabo los procedimientos. En muchos casos, pueden ser consolidados múltiples etapas y / o múltiples componentes.

Las realizaciones de procedimientos y sistemas descritas en la presente memoria ilustran meramente realizaciones específicas de la invención. Debería apreciarse que los expertos en la técnica serán capaces de idear diversas disposiciones que, aunque no explícitamente descritas o mostradas en la presente memoria, realizan los principios de la invención y están incluidas dentro de su alcance. Además, todos los ejemplos y el lenguaje condicional expuestos en la presente memoria están concebidos solamente con fines pedagógicos, para ayudar al lector en la comprensión de los principios de la invención. Esta revelación y sus referencias asociadas han de interpretarse como sin limitación para tales ejemplos y condiciones específicamente expuestos. Además, todas las afirmaciones en la presente memoria que exponen principios, aspectos y realizaciones de la invención, así como ejemplos específicos de los mismos, están concebidas para abarcar equivalentes tanto estructurales como funcionales de los mismos. Adicionalmente, se pretende que tales equivalentes incluyan tanto los equivalentes actualmente conocidos como los equivalentes desarrollados en el futuro, es decir, todos los elementos desarrollados que realicen la misma función, independientemente de la estructura.

Debería ser apreciado por los expertos en la técnica que los diagramas de bloques en la presente memoria representan vistas conceptuales de circuitos ilustrativos, algoritmos y etapas funcionales que realizan los principios de la invención. De manera similar, debería ser apreciado que todos los gráficos de flujo, diagramas de flujo, diagramas de señales, diagramas de sistemas, códigos, y similares, representan diversos procesos que pueden ser esencialmente representados en un medio legible por ordenador, y así ejecutados por un ordenador o procesador, ya sea que tal ordenador o procesador sea o no explícitamente mostrado.

Las funciones de los diversos elementos mostrados en los dibujos, incluyendo los bloques funcionales etiquetados como “procesadores” o “sistemas”, pueden ser proporcionadas mediante el uso de hardware dedicado, así como hardware capaz de ejecutar software en asociación con el software adecuado. Cuando están proporcionadas por un procesador, las funciones pueden ser proporcionadas por un único procesador, por un procesador compartido, o por una pluralidad de procesadores individuales, algunos de los cuales pueden ser compartidos. Además, el uso explícito del término “procesador” o “controlador” no debería ser interpretado como refiriéndose exclusivamente a hardware capaz de ejecutar software, y puede incluir implícitamente, sin limitación, hardware de procesadores de señales digitales (DSP), memoria de solo lectura (ROM) para almacenar software, memoria de acceso aleatorio (RAM) y almacenamiento no volátil. Otro hardware, convencional y / o personalizado, también puede ser incluido. De manera similar, la función de cualquier componente o dispositivo descrito en la presente memoria puede ser llevada a cabo mediante el funcionamiento de lógica de programa, mediante lógica dedicada, mediante la interacción del control de programa y la lógica dedicada, o incluso manualmente, siendo seleccionable la técnica específica por parte del implementador, según lo más específicamente entendido a partir del contexto.

Cualquier elemento expresado en la presente memoria como un medio para llevar a cabo una función especificada está concebido para abarcar cualquier manera de llevar a cabo esa función, incluyendo, por ejemplo, una combinación de elementos de circuitos que lleve a cabo esa función, o software en cualquier forma, incluyendo, por lo tanto, firmware, micro-código o similares, combinado con circuitos adecuados para ejecutar ese software para realizar la función. Las realizaciones de la invención, según lo descrito en la presente memoria, residen en el hecho de que las funcionalidades proporcionadas por los diversos medios expuestos son combinadas y reunidas de la manera en que lo requieran las descripciones operativas. El solicitante considera a cualquier medio que pueda proporcionar esas funcionalidades como equivalente a los mostrados en la presente memoria.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de formación de haces entre un primer transceptor y un segundo transceptor, comprendiendo el procedimiento:

adquirir (201) información de estado de canal, CSI, transmitiendo una señal que emplea al menos un subconjunto de un libro de códigos de formación de haces, desde el primer transceptor al segundo transceptor, y configurando el segundo transceptor para emplear al menos un subconjunto de un libro de códigos de combinación para adquirir la CSI, en donde la transmisión de la señal comprende transmitir al menos una sección cuasi-omni y al menos una sección direccional, en donde la sección cuasi-omni lleva información acerca de la estructura de la sección direccional,

estimar (202) un vector óptimo de formación de haces y un vector óptimo de combinación a partir de la CSI, para producir un vector óptimo estimado de formación de haces y un vector óptimo estimado de combinación, y

enviar (203) al menos uno entre el vector óptimo estimado de formación de haces y el vector óptimo estimado de combinación al primer transceptor.
2.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 1, en el cual la estimación emplea al menos un criterio de calidad óptima entre un conjunto de criterios de calidad óptima, comprendiendo el conjunto una razón entre señal y ruido, SNR, efectiva y una SNR media.
3.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 1, que comprende adicionalmente proveer la actualización de la CSI después de que la CSI es adquirida, transmitiendo el subconjunto del libro de códigos de formación de haces a una velocidad menor que una velocidad empleada para adquirir la CSI, y repetir la etapa de estimación y la etapa de envío.
4.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 1, en el cual el libro de códigos de formación de haces y el libro de códigos de combinación comprenden al menos uno entre un conjunto de vectores de ponderación, comprendiendo el conjunto al menos un vector de ponderación binaria, y al menos un vector de ponderación de cuadratura.
5.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 1, en el cual el libro de códigos de formación de haces y el libro de códigos de combinación comprenden al menos uno entre un conjunto de libros de códigos, comprendiendo el conjunto un libro de códigos cuasi-omni y un libro de códigos complementario de Golay.
6.

Un procedimiento para emplear un formato de trama para la señalización entre un primer transceptor y al menos un segundo transceptor, para seleccionar ponderaciones de formación de haces y de combinación, comprendiendo el procedimiento:

transmitir (1601) una señal desde el primer transceptor al segundo transceptor, comprendiendo la señal una pluralidad de segmentos de transmisión, en donde cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión es transmitido con un patrón de haces distinto, proveniente de un libro de códigos de formación de haces predeterminado, en donde la transmisión de la señal comprende transmitir al menos una sección cuasi-omni y al menos una sección direccional, en donde la sección cuasi-omni lleva información acerca de la estructura de la sección direccional,

escuchar (1602) la retroalimentación desde el al menos un segundo transceptor, y

seleccionar (1603) al menos un vector de un conjunto en base a la retroalimentación desde el al menos un segundo transceptor, comprendiendo el conjunto al menos una entre las ponderaciones de formación de haces y las ponderaciones de combinación.
7.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, adicionalmente configurado para realizar al menos una entre la formación proactiva de haces y la formación de haces a petición.
8.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, en el cual el libro de códigos de formación de haces predeterminado comprende al menos uno entre un libro de códigos cuasi-omni y un libro de códigos complementarios de Golay.
9.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, en el cual el libro de códigos de formación de haces predeterminado comprende un subconjunto de al menos uno entre un libro de códigos cuasi-omni y un libro de códigos complementarios de Golay.
10.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, en el cual la escucha comprende emplear una pluralidad de vectores de combinación para escuchar sobre una pluralidad de segmentos de escucha, siendo la pluralidad de vectores de combinación vectores del libro de códigos de formación de haces, correspondiendo cada uno entre la pluralidad de vectores de combinación a cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión.
11.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 6, en el cual la sección cuasi-omni comprende al menos una sub-baliza cuasi-omni y en el cual la sección direccional comprende al menos una secuencia de entrenamiento direccional.
12.

Un controlador de picored configurado para realizar el procedimiento expuesto en la reivindicación 6.
13.

Un procedimiento para seleccionar ponderaciones de formación de haces y de combinación, para al menos un primer transceptor que comprende una formación de antenas acoplada comunicativamente con un segundo transceptor que comprende una formación de antenas, comprendiendo el procedimiento:

recibir una señal en el segundo transceptor, transmitida por el primer transceptor inalámbrico, comprendiendo la señal una pluralidad de segmentos de transmisión, en donde cada uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión es transmitido con un patrón de haces distinto, proveniente de un libro de códigos de formación de haces predeterminado, en donde la señal comprende al menos una sección cuasi-omni y al menos una sección direccional, en donde la sección cuasi-omni lleva información acerca de la estructura de la sección direccional,

estimar (1604) un vector preferido de formación de haces para el primer transceptor, a partir de al menos un subconjunto de la pluralidad de segmentos de transmisión,

estimar (1604) un vector preferido de combinación para el segundo transceptor, y

enviar (1617) al menos uno entre el vector preferido de formación de haces y el vector preferido de combinación al primer transceptor durante un periodo de escucha.
14.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual al menos una entre la estimación del vector preferido de formación de haces y la estimación del vector preferido de combinación comprende al menos uno entre la adquisición de información de estado de canal y el cálculo de un indicador de calidad de enlace.
15.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual la estimación del vector preferido de combinación comprende correlacionar la señal con una pluralidad de secuencias de Golay para producir una pluralidad de salidas de filtro correlacionado, y combinar las salidas de filtro correlacionado para producir una estimación de canal.
16.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual el periodo de escucha comprende una pluralidad de segmentos de periodos de escucha, correspondiendo cada uno entre la pluralidad de segmentos de periodos de escucha a uno entre la pluralidad de segmentos de transmisión, en el cual el envío está adicionalmente configurado para seleccionar un segmento específico entre la pluralidad de segmentos de periodos de escucha, correspondiente a un segmento específico de los segmentos de transmisión, que corresponde al vector preferido estimado de formación de haces.
17.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, configurado para realizar al menos una entre la formación proactiva de haces y la formación de haces a petición.
18.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual la sección cuasi-omni comprende al menos una subbaliza cuasi-omni y en el cual la sección direccional comprende al menos una secuencia de entrenamiento direccional.
19.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual la estimación del vector preferido de formación de haces emplea un primer conjunto de restricciones correspondientes al primer transceptor, y la estimación del vector preferido de combinación emplea un segundo conjunto de restricciones correspondientes al segundo transceptor.
20.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual el vector preferido de formación de haces y el vector preferido de combinación comprenden al menos una entre una pluralidad de fases y una pluralidad de amplitudes.
21.

El procedimiento expuesto en la reivindicación 13, en el cual al menos una entre la formación de antenas del primer transceptor y la formación de antenas del segundo transceptor comprende una pluralidad de antenas, en el cual cada una entre la pluralidad de antenas tiene una polarización distinta.
22.

Un dispositivo de abonado para su operación en una picored, estando el dispositivo de abonado configurado para realizar el procedimiento expuesto en la reivindicación 13.

Figura 3A Figura 3B Figura 3C Figura 3D Figura 3E Figura 3F Figura 3G Figura 4A Figura 4B Figura 4C Figura 4D Figura 4E Figura 4F Figura 4G Figura 4H Figura 4I Figura 4J Figura 4K Figura 4L Figura 4M