ES2616329T3

ES2616329T3 - Método para precodificar que usa una matriz diagonal de bloques

Info

Publication number: ES2616329T3
Application number: ES07861165.4T
Authority: ES
Inventors: George JÖNGREN; Bo Göransson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2017-06-12
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: CN107104713B; KR101631784B1; PL3174221T3; ES2703580T3; EP3174221A1; EP3444967A1; BRPI0720943A2; US10735058B2; EP2103001A4; CN107070512B; KR101571903B1; WO2008085107A2; US20200366345A1; EP2103001A2; CN101611567A; US11838077B2; JP2014099900A; DK3444967T3; EP3444967B1; PT3174221T

Abstract

Un método en un primer nodo (100) para adaptar una transmisión multi-antena a un segundo nodo (120) sobre un canal efectivo, el canal efectivo que tiene múltiples entradas y al menos una salida, el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) que son comprendidos en un sistema (110) de comunicación inalámbrica, el método que comprende los pasos de: obtener (401) al menos un flujo de símbolos, determinar (403) una matriz de precodificación que tiene una estructura diagonal de bloque, en donde la matriz de precodificación hace corresponder características del canal efectivo modelado como una matriz del canal efectivo que tiene una estructura diagonal de bloque, precodificar (404) el al menos un flujo de símbolos con la matriz de precodificación determinada, y transmitir (405) el al menos un flujo de símbolos precodificado sobre el canal efectivo hasta el segundo nodo (120).

Description

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DESCRIPCION

Metodo para precodificar que usa una matriz diagonal de bloques Campo de la tecnica

La presente invencion se relaciona con un metodo y una disposicion en un primer nodo y un metodo y una disposicion en un segundo nodo. En particular, se relaciona con la adaptacion de una transmision multi-antena desde el primer nodo al segundo nodo sobre un canal efectivo.

Antecedentes

El uso de multiples antenas en un transmisor y/o un receptor de un nodo en un sistema de comunicacion inalambrico puede impulsar significativamente la capacidad y cobertura del sistema de comunicacion inalambrico. Dichos sistemas de Multiple Entrada Multiple Salida (MIMO) aprovechan la dimension espacial del canal de comunicacion para mejorar el rendimiento mediante por ejemplo la transmision de varias senales portadoras de informacion paralelas, la asf llamada multiplexacion espacial. Mediante la adaptacion de la transmision a las condiciones del canal actuales, se pueden lograr ganancias adicionales significativas. Una forma de adaptacion es ajustar dinamicamente, desde un Intervalo de Tiempo de Transmision (TTI) a otro, el numero de senales portadoras de informacion transmitidas simultaneamente a las que el canal puede soportar. Esto es comunmente referido como adaptacion del rango de transmision. La precodificacion es otra forma relacionada de adaptacion donde las fases y amplitudes de las ya mencionadas senales son ajustadas para encajar mejor en las propiedades del canal actual. La clasica conformacion del haz es un caso especial de precodificacion en la que la fase de una senal portadora de informacion es ajustada en cada antena transmisora para que todas las senales transmitidas sumen constructivamente en el receptor.

Las senales forman una senal de valor vectorial y se puede pensar el ajuste como una multiplicacion por una matriz precodificadora. La matriz precodificadora es eligida basandose en la informacion sobre las propiedades del canal. Un enfoque comun es seleccionar la matriz precodificadora desde un conjunto finito y contable, un asf llamado libro de codigos. Dicho libro de codigos basado en la precodificacion es una parte integral del estandar LTE Evolucion a Largo Plazo y sera soportado en MIMO tambien para el Acceso de Paquetes de Enlace Descendente de Alta Velocidad (HSDPA) en el Acceso Multiple por Division de Codigo de Banda Ancha (WCDMA). El receptor (por ejemplo, el Equipo de Usuario UE) normalmente evaluana entonces todas las diferentes matrices precodificadoras en el libro de codigos y la senal para el transmisor (por ejemplo el Nodo B) cuyo elemento es preferido. El transmisor usana entonces la informacion senalada, cuando decida que matriz precodificadora aplicar. Ya que los indices del libro de codigos necesitan ser senalados y el receptor necesita seleccionar un elemento del libro de codigos adecuado, es importante mantener el tamano del libro de codigos tan pequeno como sea posible. Por otro lado, los libros de codigos mas grandes aseguran que sea posible encontrar una entrada que se corresponda mas estrechamente con las condiciones del canal actuales.

La precodificacion basada en el libro de codigos se puede ver como una forma de cuantificacion del canal. Alternativamente, se pueden usar metodos que calculen la matriz precodificadora sin recurrir a la cuantificacion.

El objetivo fundamente del diseno del libro de codigos del precodificador es mantener el tamano del libro de codigos pequeno mientras aun se logra un rendimiento tan alto como sea posible. El diseno de los elementos del libro de codigos se convierte asf en crucial para lograr el rendimiento pretendido.

Las diferentes configuraciones de los conjuntos de antenas influyen en como podnan ser disenados los elementos del libro de codigos. Muchas soluciones existentes se disenan con el desvanecimiento espacial de canal no correlacionado en mente y donde cada coeficiente del canal se desvanece con la misma potencia media. Sin embargo, tal modelo de canal no es suficientemente preciso cuando se usan conjuntos de antenas con polarizacion cruzada. Por consiguiente, los disenos existentes son inadecuados para tal configuracion - una configuracion de antena que es considerada importante en la practica.

Para entender por que los disenos existentes adaptados para iguales coeficientes de potencia del canal no son eficientes para configurar un conjunto de antenas con polarizacion cruzada, considere por simplicidad un sistema MIMO de 2x2 en el que tanto el transmisor como el receptor usan conjuntos con polarizacion cruzada y las dos polarizaciones ortogonales se alinean en el lado del transmisor y del receptor, por ejemplo un par de antenas polarizadas verticalmente y horizontalmente en ambos lados del enlace. La matriz del canal MIMO sera entonces diagonalmente fuerte, lo que significa que los elementos en la diagonal de media tienen sustancialmente mas potencia que aquellos fuera de la diagonal, ya que las polarizaciones vertical y horizontal estan de media bastante separadas incluso despues de experimentar el canal de radio y alcanzar el receptor. Para tal canal, un libro de codigos apropiado de tamano mmimo contiene los vectores unitarios y la matriz de identidad. Esto asegura que cuando una transmision de un flujo (transmision de rango uno) se realiza, toda la potencia de transmision se puede asignar a la antena con el canal fuerte y no se desperdicia potencia en la otra antena, que de media no sera capaz de transportar potencia significativa al receptor. La razon para lo ultimo es por la configuracion de polarizacion cruzada en conjuncion con la seleccion de la transmision de rango-uno, lo que significa que la matriz del canal

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normalmente tendra solo un elemento con una potencia sustancialmente mayor que cero y que ese elemento estara en la diagonal.

Toda la potencia se debena asignar por lo tanto a la antena que corresponda al ya mencionado elemento distinto de cero de la diagonal. Para un diseno que se dirige a un escenario con coeficientes de canal de igual potencia, sin embargo este no es normalmente el caso. Los disenos de libros de codigos existentes sin embargo no abordan este problema para el caso de mas de dos antenas y tampoco consideran la estructura del libro de codigos para varios rangos de transmision.

El documento WO 2006/049417 describe una matriz de precodificacion que incluye una pluralidad de sub-matrices dispuestas en un formato diagonal de bloque para permitir una transmision mas eficiente de la matriz de precodificacion y para ahorrar memoria usada para almacenar la matriz de precodificacion. Por consiguiente, la memoria usada para almacenar el libro de codigos puede ser minimizada y tambien menos recursos senan usados para transmitir la retroalimentacion en la matriz de precodificacion, cuando se indicasen los indices de los elementos de las sub-matrices en la retroalimentacion.

Compendio

El problema objetivo es proporcionar un mecanismo para mejorar el rendimiento de un enlace por radio cuando el canal efectivo es intencionalmente de una estructura diagonal de bloque.

Segun un primer aspecto de la presente invencion, el objeto se logra mediante un metodo en un primer nodo para adaptar la transmision multi-antena a un segundo nodo sobre un canal efectivo. El canal efectivo tiene multiples entradas y al menos una salida. El primer nodo y el segundo nodo estan comprendidos en un sistema de comunicacion inalambrico. El metodo comprende los pasos de obtencion de al menos un flujo de sfmbolos, y de determinacion de una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque, El metodo comprende ademas los pasos de precodificacion del al menos un flujo de sfmbolos con la matriz de precodificacion determinada, y de transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificados sobre el canal efectivo hasta el segundo nodo.

Segun un segundo aspecto de la presente invencion, el objeto se logra mediante un metodo en un segundo nodo para asistir al primer nodo en la adaptacion de una transmision multi-antena desde el primer nodo hasta el segundo nodo sobre un canal efectivo. El canal efectivo tiene multiples entradas y al menos una salida. El primer nodo y el segundo nodo estan comprendidos en un sistema de comunicacion inalambrico. El metodo comprende los pasos de seleccion de una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque y el transporte de la matriz de precodificacion seleccionada hasta el primer nodo. El metodo comprende ademas los pasos de recepcion de al menos un flujo de sfmbolos precodificados sobre el canal efectivo transportado desde el primer nodo. El al menos un flujo de sfmbolos recibido se precodifica con la matriz de precodificacion determinada en el primer nodo.

Segun un tercer aspecto de la presente invencion, el objeto se logra mediante una disposicion en un primer nodo. El primer nodo se dispone para adaptar una transmision multi-antena hasta un segundo nodo sobre un canal efectivo. El canal efectivo tiene multiples entradas y al menos una salida. El primer nodo y el segundo nodo estan comprendidos en un sistema de comunicacion inalambrico. La disposicion del primer nodo comprende una unidad de obtencion configurada para obtener al menos un flujo de sfmbolos, y una unidad de determinacion configurada para determinar una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque. La disposicion del primer nodo comprende ademas una unidad de precodificacion configurada para precodificar el al menos un flujo de sfmbolos con la matriz de precodificacion determinada y una unidad de transmision configurada para transmitir el al menos un flujo de sfmbolos sobre el canal efectivo hasta el segundo nodo.

Segun un cuarto aspecto de la presente invencion, el objeto se logra mediante una disposicion en un segundo nodo. El segundo nodo se dispone para recibir una transmision multi-antena desde un primer nodo sobre un canal efectivo. El canal efectivo tiene multiples entradas y al menos una salida. El primer nodo y el segundo nodo estan comprendidos en un sistema de comunicacion inalambrico. La disposicion del segundo nodo comprende una unidad de seleccion configurada para seleccionar una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque, y una unidad transportadora configurada para transportar la matriz de precodificacion seleccionada hasta el primer nodo. La segunda disposicion de nodo ademas comprende una unidad de recepcion configurada para recibir al menos un flujo de sfmbolos precodificados sobre el canal efectivo transmitido desde el primer nodo. El al menos un flujo de sfmbolos recibido se precodifica con la matriz de precodificacion determinada en el primer nodo.

La ventaja de usar una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque para precodificar es que cuando la matriz del canal efectivo es diagonal de bloque, el uso de la matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque adapta la transmision a la matriz del canal efectivo diagonal de bloque, lo que implica que se mejora el rendimiento del enlace de radio.

Las ventajas de la presente invencion comprenden el aumento del rendimiento del sistema tal como por ejemplo la tasa de bit o la cobertura, en un tamano de libro de codigos fijo o, alternativamente, la disminucion del tamano del libro de codigos y la asf reduccion de la sobrecarga de senalizacion y complejidad de la seleccion de la matriz del precodificador. La presencia de elementos cero en las matrices del precodificador puede ayudar tambien en la reduccion de la complejidad incluso mas cuando se realiza la seleccion del precodificador. Dichos disenos del

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precodificador diagonal de bloque hacen aumentar el rendimiento cuando las configuraciones de antena con polarizacion cruzada estan presentes.

Breve descripcion de los dibujos

La invencion se describe en mas detalle con referencia a los dibujos adjuntos que ilustran realizaciones ejemplares de la invencion y en los cuales:

La Figura 1 es un diagrama de bloques esquematico que ilustra realizaciones de un sistema de comunicacion inalambrico.

La Figura 2 es un diagrama de bloques esquematico que ilustra realizaciones de un sistema de comunicacion inalambrico.

La Figura 3 es un diagrama de bloques esquematico que ilustra realizaciones de un primer nodo.

La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra realizaciones de un metodo en un primer nodo.

La Figura 5 es un diagrama de bloques esquematico que ilustra realizaciones de una disposicion de un primer nodo

La Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra realizaciones de un metodo en un segundo nodo.

La Figura 7 es un diagrama de bloques esquematico que ilustra realizaciones de una disposicion de un segundo nodo.

Descripcion detallada

La invencion se define como un metodo y una disposicion que pueden ser puestas en practica en las realizaciones descritas a continuacion.

La Figura 1 representa un primer nodo 100 en un sistema 110 de comunicacion inalambrico. El sistema 110 de comunicacion inalambrico puede ser un sistema celular y/o un sistema tal como por ejemplo de Evolucion a Largo Plazo (LTE), Acceso por Radio Terrestre Universal Evolucionado (E-UTRA), Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas (WiMAx), Acceso por Radio Terrestre Universal (UTRA), Acceso Multiple por Division de Codigo de Banda Ancha (WCDMA), GSM, Ultra Banda Ancha Movil (UMB) o cualquier otro sistema de comunicacion inalambrico que use tecnologfas que realizan una adaptacion entre las diferentes formas de transmision y usa multiples antenas. El primer nodo 100 se dispone para comunicarse con un segundo nodo 120 en el sistema 110 de comunicacion inalambrico sobre un canal efectivo 130. El canal efectivo normalmente no solo comprende un canal de radio multi-antena ffsico. Este puede tambien comprender partes de la Frecuencia de Radio (RF) y partes de banda base en el primer nodo 100 y el segundo nodo 120 tales como filtros de transmision y recepcion, cables de alimentacion, respuestas de antena y varios filtros analogicos y digitales en el procesamiento de banda base. Se puede usar un filtro MIMO lineal e invariante en el tiempo para modelar la relacion entrada-salida del canal efectivo. Para las transmisiones suficientemente de banda estrecha, se puede usar una matriz unica para describir el filtro. Dicha descripcion de la matriz del canal tambien se mantiene para modelar el canal sobre una subportadora, (o varias subportadoras tan extensas como para que ellas abarquen un ancho de banda que es pequeno comparado con el ancho de banda de coherencia del canal) en un sistema de Multiplexacion por Division de Frecuencias Ortogonales (OFDM) tal como por ejemplo LTE. El primer nodo 100 puede ser cualquier tipo de estacion base tal como por ejemplo un NodoB como en lTe. El segundo nodo 120 puede ser un equipo de usuario (UE) tal como por ejemplo un telefono movil, un Asistente Digital Personal (PDA), un portatil. Puede ser tambien al reves, que el primer nodo 100 pueda ser un UE tal como un telefono movil, un Asistente Digital Personal (PDA) y el segundo nodo 120 pueda ser cualquier tipo de estacion base tal como por ejemplo un NodoB. En el ejemplo de la Figura 1, el primer nodo 100 es una estacion base y el segundo nodo 120 es un equipo de usuario. Ademas, el primer nodo 100 y el segundo nodo 120 pueden constituir arbitrariamente dispositivos inalambricos en comunicacion entre ellos sin ningun ordenamiento jerarquico particular.

El primer nodo 100 usa un sistema de multiples antenas, esto es, usa multiples antenas para su transmision al segundo nodo 120. El segundo nodo 120 puede usar tambien un sistema de multiples antenas para la recepcion de la transmision del primer nodo. Esto es asf un sistema MIMO, que incluye el caso especial de solo una antena de recepcion. La Figura 2 ilustra algunas realizaciones en donde el primer nodo 100 y un segundo nodo 120 estan cada uno usando un sistema de multiples antenas que comprende cuatro antenas. Referente a la Figura 2, el primer nodo 100 obtiene una senal 140 portadora de informacion que se representa por una secuencia de bits de informacion, cuya informacion debe ser transportada al segundo nodo 120 sobre el canal efectivo 130. La Figura 2 ilustra esquematicamente el primer nodo 100 como siendo el nodo transmisor (Tx) y al segundo nodo 120 como siendo el nodo receptor (Rx), el primer nodo 100 y el segundo nodo 120 pueden usar un sistema 150 de multiples antenas, que resulta en un enlace MIMO. En este ejemplo el primer nodo 100 comprende cuatro antenas transmisoras 160 1, 2, 3 y 4, por ejemplo una estacion base con cuatro antenas transmisoras, y el segundo nodo 120 comprende cuatro antenas receptoras 170 1,2, 3 y 4, por ejemplo un equipo de usuario con cuatro antenas receptoras.

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En el ejemplo de la Figura 2, el primer nodo 100 comprende una unidad 162 de codificacion, una unidad 163 de post precodificacion y cuatro unidades 164 transmisoras por radio. La unidad 162 de codificacion se dispone para recibir la senal 140 portadora de informacion a ser transmitida. La unidad 162 de codificacion se puede disponer ademas para posiblemente demultiplexar los bits de informacion en una o varias secuencias de bits de informacion, codificar estas secuencias de bits de informacion usando algun codigo de canal (por ejemplo el codigo turbo, el codigo LDPC, el codigo convolucional), modular los bits codificados para producir sfmbolos, corresponder los sfmbolos a una secuencia de vectores de sfmbolos portadores de informacion y precodificar los vectores de sfmbolos portadores de informacion y finalmente remitir el resultado a una posible unidad 163 de post precodificacion. La unidad post precodificadora puede en el mas simple de los casos solo remitir la senal precodificada o puede procesarla de alguna manera, por ejemplo realizar un filtrado digital en banda base, antes de dar salida a las senales posiblemente procesadas para la transmision que utilizan las unidades 164 transmisoras por radio, que usan las respectivas antenas transmisoras 160 1, 2, 3 y 4 para transmitir la senal precodificada al segundo nodo 120, Es apreciado que las funciones basicas del transmisor son bien conocidas por una persona experta y no se describen en detalle. El transmisor en este ejemplo puede soportar tecnicas tales como SDMA, precodificacion SDMA, MIMO, precodificacion MIMO, y/o MIMO-SdMa.

En el ejemplo de la Figura 2, el segundo nodo 120 comprende una unidad 171 de pre procesamiento, una unidad 172 de demodulacion de decodificacion y cuatro unidades 174 receptoras de radio. El segundo nodo se dispone para recibir desde el primer nodo 100, la senal precodificada mediante las antenas receptoras 170 1, 2, 3 y 4, la unidad 171 de pre procesamiento y las unidades 174 receptoras de radio. La unidad 171 de pre procesamiento puede implementar varios pasos de procesamiento que no son dependientes de que matriz de precodificacion este siendo usada para la transmision, por ejemplo puede realizar un filtrado en banda base o simplemente remitir las senales sin alterar a la unidad 172 de demodulacion de decodificacion. En el ultimo caso, alternativamente la unidad 171 de pre procesamiento se puede considerar a no estar presente. La unidad 172 de demodulacion de decodificacion se puede disponer para recibir la senal codificada desde la unidad 171 de pre procesamiento. La unidad 172 de demodulacion decodificacion se puede ademas disponer para demodular la senal codificada a los bits de datos. Es apreciado que las funciones basicas del receptor son bien conocidas por una persona experta y no se describen en detalle en esta memoria.

Debena notarse tambien que tanto el receptor en el segundo nodo 120 como el transmisor en el primer nodo 100 pueden alterar el modo de operacion funcionando como transmisor y receptor, respectivamente.

Precodificacion

Como ya se indico, la unidad 162 de codificacion en el primer nodo 100 se puede subdividir ademas en dos partes, correspondientes a una unidad 300 codificadora y de modulacion y una unidad 310 de precodificacion, tal como por ejemplo un precodificador. Un ejemplo de una unidad 300 codificadora y de modulacion y una unidad 310 de precodificacion se representa en la Figura 3. La unidad codificadora y de modulacion toma los bits de informacion como entrada y produce una secuencia de vectores de sfmbolos portadores de la informacion, esto es, una senal portadora de informacion de valor vectorial como salida. Los vectores de sfmbolos portadores de informacion pueden ser vistos como uno o varios flujos de sfmbolos en paralelo donde cada elemento de cada vector s pertenece asf a un cierto flujo de sfmbolos. Los diferentes flujos de sfmbolos son referidos comunmente como capas y en cualquier momento dado hay r diferentes de dichas capas correspondientes a un rango de transmision de r. Asf, la senal a ser transmitida al segundo nodo 120 sobre el canal efectivo 130 comprende al menos un flujo de sfmbolos (o capa). Los sfmbolos r en un vector particular r x 1 de sfmbolos portadores de informacion s son posteriormente multiplicados por una matriz Nt x r precodificadora Wntx r donde Nt denota el numero de entradas (por ejemplo el numero de antenas transmisoras, el numero de puertos de antena, etc) del canal efectivo. Por lo tanto, la operacion precodificadora mencionada remite la salida que resulta a la unidad 163 de post procesamiento y la unidad 163 de post procesamiento puede asf ser considerada para ser parte del canal efectivo. El primer nodo 100 determina una matriz precodificadora que tiene una estructura diagonal de bloque que sera mas descrita mas adelante. Esto se puede realizar eligiendo una matriz de precodificacion para hacer coincidir las caractensticas del canal efectivo, esto es, para hacer coincidir una matriz Nr x Nt MIMO de canal efectivo. La matriz Wnt x r precodificadora puede depender asf del valor del canal efectivo H. Los r sfmbolos portadores de informacion en s son normalmente de valor complejo. El soporte de la adaptacion de rango permite al numero de flujos de sfmbolos transmitidos simultaneamente, r, ser fijado para adecuar las caractensticas del actual canal. Despues de la precodificacion, las senales se transportan sobre el canal efectivo H y se reciben por un conjunto de antenas con Nr elementos. El receptor posiblemente procesa las senales mediante la unidad de pre procesamiento 171. Ni la unidad 163 de post procesamiento ni la unidad 171 de pre procesamiento introducen normalmente procesamiento en el dominio espacial que dependa de las condiciones instantaneas del canal como el determinado por el desvanecimiento rapido introducido por el canal ffsico. La recogida de las senales en un vector y Nr x 1 y considerando las senales sobre un ancho de banda suficientemente estrecho, comparado con el ancho de banda de coherencia del canal efectivo, da el modelo:

y = H Wntx r s + e

donde e se modela generalmente como un vector de ruido obtenido como realizaciones de algun proceso aleatorio y donde la salida del canal efectivo asf se corresponde a la salida de la unidad 171 de pre procesamiento (la ultima

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que puede ser transparente). Este modelo obviamente tambien se mantiene para sistemas OFDM (por ejemplo LTE, WiMaX etc) donde normalmente se puede aplicar en base a una subportadora.

Matriz del canal efectivo, H

Referente de nuevo a la Figura 2 el primer nodo 100 comprende un sistema multi-antena donde al menos una antena emite ondas de radio en una cierta direccion de polarizacion y al menos otra antena emite energfa en la direccion de polarizacion ortogonal. Tal configuracion de antena con polarizacion dual, o cruzada, puede contener asf un grupo de antenas co-polarizadas y otro grupo de antenas co-polarizadas polarizadas ortogonalmente en relacion al primer grupo. La “co-polarizacion” significa que las antenas estan transmitiendo con la misma polarizacion. Bajo las condiciones ideales de lmea de vision, asumiendo respuestas de antenas ideales y una configuracion similar de la antena con polarizacion dual en el lado receptor, la configuracion de la antena con polarizacion cruzada resulta en una matriz del canal efectivo diagonal de bloque, que ademas mas explicada mas adelante. En el ejemplo de la Figura 2, las dos primeras antenas transmisoras 160, 1 y 2, estan polarizadas horizontalmente y las dos restantes, 3 y 4, estan polarizadas verticalmente. Las antenas co-polarizadas en el conjunto transmisor se pueden espaciar suficientemente lejos para que el desvanecimiento este practicamente no correlacionado. Como se menciono anteriormente, el canal efectivo se puede modelar usando una matriz del canal efectivo. Sin perdida de generalidad, mediante la apropiada reordenacion de los elementos de las antenas transmisora y receptora, la matriz H del canal efectivo 4x4, entonces tiende a tener la estructura diagonal de bloque segun:

11 =

: hn 0 0

h2l: h22 0 0

0
0: Aja

0
0: h4i

Con tal matriz del canal efectivo diagonal de bloque, las senales transmitidas en la antenas 160 1 y 2 en el primer nodo 100, no alcanzan las antenas receptoras 170 3 y 4, y, correspondientemente, las senales desde las antenas transmisoras 160 3 y 4 no alcanzan las antenas receptoras 170 1 y 2. Esto implica, como se representa en la Figura 2, para las dos primeras antenas transmisoras 160, 1 y 2 que son horizontalmente polarizadas que el coeficiente h-n de canal de valor complejo representa el canal efectivo que implica el canal ffsico entre la antena transmisora 160 1 y la antena receptora 170 1,

el coeficiente h-i2 de canal de valor complejo representa el canal efectivo que implica el canal ffsico entre la antena transmisora 160 2 y la antena receptora 170 1,

el coeficiente h21 de canal de valor complejo representa el canal efectivo que implica el canal ffsico entre la antena transmisora 160 1 y la antena receptora 170 2,

el coeficiente h22 de canal de valor complejo representa el canal efectivo que implica el canal ffsico entre la antena transmisora 160 2 y la antena receptora 170 2.

Esto ademas implica, como se representa en la Figura 2, para las dos antenas 160, 3 y 4 restantes que son verticalmente polarizadas que

el coeficiente h33 de canal de valor complejo representa el canal efectivo que implica el canal ffsico entre la antena transmisora 160 3 y la antena receptora 170 3,

el coeficiente h34 de canal de valor complejo representa el canal efectivo que implica el canal ffsico entre la antena transmisora 160 4 y la antena receptora 170 3,

el coeficiente h43 de canal de valor complejo representa el canal efectivo que implica el canal ffsico entre la antena transmisora 160 3 y la antena receptora 170 4, y el coeficiente h44 de canal de valor complejo representa el canal efectivo que implica el canal ffsico entre la antena transmisora 160 4 y la antena receptora 170 4,

El significado general de una matriz del canal efectivo diagonal de bloque es que tienda a tener la estructura

H =

Hll): Z>''' z

: H - : .1 ' :


: Za y


: Hg> r

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donde la matriz se puede subdividir en Mk x Q bloques Zmul2, k =1, 2, K ± I =1, 2, K fuera de la diagonal, y

_ _ H ~ ,

en Mk * U bloques MkxLt \ k =if 2, K en la diagonal de posiblemente tamanos variables. El canal efectivo se

define para ser diagonal de bloque si se pueden reorganizar por medio de las apropiadas permutaciones de fila y columna para tener una forma como la anterior tal que las potencias medias (como la promediada sobre un periodo de tiempo suficientemente largo para que el desvanecimiento rapido sea promediado) de los coeficientes del canal en los bloques Zmul.2 fuera de la diagonal son significativamente menores que las potencias medias de los

H~ .

coeficientes del canal en los bloques Mk*h , en la diagonal. Dicha potencia significativamente mas baja ocurriria por ejemplo si una configuracion de antena con polarizacion cruzada se usa en el primer nodo 100 y una configuracion de antena con polarizacion cruzada similar se usa en el segundo nodo 120. La diferencia en la potencia media entre los coeficientes del canal en la diagonal de bloque y fuera de la diagonal de bloque es a menudo, dependiendo del escenario de propagacion, alrededor de 6 dB o sustancialmente mayor. Incluso si la configuracion de antena usada en el segundo nodo 120 no es exactamente con polarizacion cruzada, las diferencias de potencias pueden aun ser significantes, El canal efectivo se refiere como una intencionalmente diagonal de bloque si la configuracion de la antena se dispone tal que es posible obtener un canal efectivo diagonal de bloque como se definio anteriormente sin usar ningun procesamiento en la unidad 163 de post precodificacion y la unidad 171 de pre procesamiento que siga las propiedades espaciales instantaneas (esto es las propiedades introducidas por el desvanecimiento rapido) de los canales ffsicos. Un ejemplo de cuando en el canal efectivo surge dicha intencionalmente diagonal de bloque fue dado previamente en esta memoria para el caso 4x4, donde dos antenas polarizadas horizontalmente y dos verticalmente fueron usadas para la transmision en el primer nodo y similarmente para la correspondiente recepcion en el segundo nodo y donde la unidad 163 de precodificacion y la unidad 171 de pre procesamiento son ambas transparentes.

Matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque

El primer nodo 100 determina una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque. La matriz de precodificacion determinada es para ser usada para precodificar el al menos un flujo de sfmbolos (esto es, una o mas capas) a ser transmitidas al segundo nodo 120. La determinacion se puede realizar mediante la eleccion de la matriz de precodificacion para hacer corresponder las caractensticas del canal efectivo modelado como la matriz H de canal efectivo. La ventaja de usar una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque para precodificar es que cuando la matriz del canal efectivo es diagonal de bloque, el uso de la matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque adapta la transmision a la matriz del canal efectivo diagonal de bloque. Tambien funciona bien usar una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque en los casos cuando la matriz del canal efectivo no es diagonal de bloque, sin embargo el rendimiento podna ser mejor con otra estructura precodificadora. En cualquier caso, para estos ultimos casos, la transmision se adaptara a la matriz del canal efectivo no diagonal de bloque.

Libro de codigos

En algunas realizaciones el primer nodo 100 comprende un libro de codigos 180. En algunas realizaciones el segundo nodo 120 comprende un libro de codigos 190. El primer nodo 100 puede realizar la determinacion mediante la seleccion de la matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque desde un libro de codigos comprendido en el primer nodo 100 o recibir desde el segundo nodo 120 una matriz de precodificacion recomendada que tiene una estructura diagonal de bloque desde un libro de codigos comprendido en el segundo nodo 120. El libro de codigos 180, 190 comprende matrices de precodificacion donde cada matriz de precodificacion se puede corresponder con multiples modos de transmision diferentes o formas de procesamiento espacial, por ejemplo, la precodificacion dependiente del canal, la precodificacion MIMO, SDMA, sDmA con precodificacion, MIMO-SDMA, etc. Dicha informacion puede ser predefinida. Ademas el libro de codigos 180, 190 puede ademas de precodificar matrices/vectores comprender muchos otros parametros tales como, rangos de transmision, elecciones de modulacion, tamanos de bloque de transporte, potencias y/o codigos de canalizacion etc. En algunas realizaciones el libro de codigos comprende un precodificador donde el rango de transmision esta implfcitamente dado por el tamano de la matriz precodificadora. El libro de codigos 180, 190 es adecuado para una matriz del canal efectivo diagonal de bloque en la que el libro de codigos 180, 190 comprende una o mas matrices de precodificacion que tienen una estructura diagonal de bloque. Dicha matriz del canal diagonal de bloque puede por ejemplo surgir en una configuracion de antena donde tanto el primer nodo 100 como el segundo nodo 120 esten equipados con antenas con polarizacion cruzada, y en particular si las polarizaciones de las antenas se orientan verticalmente u horizontalmente como se menciono anteriormente. El libro de codigos 180, 190 puede ademas comprender matrices de precodificacion que tienen una estructura no diagonal de bloque, Sin embargo, segun el presente metodo, el primer nodo 100 o el segundo nodo es libre de seleccionar una matriz de precodificacion que tenga una estructura diagonal de bloque del libro de codigos. En algunas realizaciones el libro de codigos se disena tal que no desperdicia matrices de precodificacion, tambien llamadas elementos del libro de codigos, en cuantificar coeficientes de canal que son cero (en la practica seran distintos de cero o relativamente pequenos en comparacion con los coeficientes de canal en la diagonal de bloque) y, para algunos rangos de transmision, no desperdicia potencia de transmision en los elementos cercanos a cero.

Los libros de codigos 180 y 190 se pueden conocer a priori por tanto el primer nodo 100 como el segundo nodo 120. El transmisor en el primer nodo 100 puede, por ejemplo, notificar al receptor en el segundo nodo 120 de su libro de codigos 180. Una estructura de libro de codigos adecuada sera tambien en cierto sentido diagonal de bloque. Un ejemplo de dicho libro de codigos C diagonal de bloque se da en la Tabla 1.

5 Tabla 1: Ejemplo de un libro de codigos C con matrices precodificadoras que tienen una estructura diagonal de

bloque

imagen1

Como se ve en la Tabla 1, hay matrices precodificadoras separadas para cada uno de los cuatro posibles rangos de transmision (Rango de TX) r. En la Tabla 1, vi puede pertenecer por ejemplo al conjunto de vectores presentados 10 bajo el rango de la fila uno y como se ve contienen cuatro vectores adecuados para la conformacion del haz (los cuatro ultimos en el conjunto).

La Tabla 1 se relaciona con una estructura de libro de codigos adecuada para un canal MIMO eficaz diagonal de bloque, que puede por ejemplo surgir cuando dos pares de antenas con polarizacion cruzada separadas espacialmente (una gran distancia entre pares, mas optimizaciones se pueden hacer si la distancia es pequena) se 15 usan tanto en el primer nodo 100 como en el segundo nodo 120 en conjuncion con por ejemplo un tipo de transmision MIMO de Usuario Unico (SU-MIMO). MIMO de Multi usuario (MU-MlMO) es tambien posible obviamente ya que varios enlaces individuales en MU-MIMO pueden ser vistos en esta memoria juntos para este proposito como un enlace MIMO unico. Por simplicidad de notacion, la escala de las matrices, necesarias para mantener la potencia de transmision constante independientemente de la matriz de precodificacion seleccionada, ha sido 20 intencionadamente dejada fuera de la tabla.

Asf una matriz precodificadora Wntx r, para usar para la transmision se selecciona entre las matrices dadas en el libro de codigos ejemplificado C. Debena notarse que esencialmente es la colocacion de los ceros en el libro de codigos lo que es la parte importante de la estructura. Una matriz Wntx r precodificadora diagonal de bloque, se puede escribir en general como

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\yW

donde como se ve solo los Mk x Lk bloques \ k =1, 2, K de tamanos posiblemente variables en la

diagonal (en el dominio de bloque) pueden contener elementos distintos de cero. Una matriz precodificadora se considera diagonal de bloque si sus columnas y filas se pueden permutar para alcanzar la forma anterior. El caso del rango tres en la Tabla 1 muestra un ejemplo donde las seis primeras matrices precodificadoras tienen la estructura

imagen3

Y asf los tamanos de bloque vanan para soportar la adaptacion del rango que en este caso dicta tres columnas en las matrices precodificadoras. Notese tambien que un bloque puede ser de un tamano 1 x 1. Asf, tambien puede considerarse la matriz identidad para el rango 4 para tener una estructura diagonal de bloque.

Considerando los valores exactos de los elementos distintos de cero, una posibilidad es disenar y/o seleccionar el precodificador independientemente en las dos polarizaciones pero una seleccion de diseno conjunto puede ser ventajosa (solo como la cuantificacion de vector es mejor que la cuantificacion escalar o un algoritmo que intenta resolver conjuntamente multiples problemas conectados tiene el potencial para hacerlo mejor que la resolucion separada de los diferentes problemas). Debena notarse que la estructura diagonal de bloque del canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque Neva a una estructura diagonal de bloque de las matrices precodificadoras de

w(t)

alguna forma similar - similar en el sentido de que el numero de filas Mk en cada bloque ^^‘de la matriz

_ -

precodificadora iguala el numero de columnas Lk en el correspondiente bloque M>xli del intencionalmente canal efectivo diagonal de bloque, mientras que el numero de columnas Lk puede ser diferente como se ejemplifico anteriormente para el rango tres. Debena notarse tambien que los elementos del precodificador en el libro de codigos vanan de un rango de transmision a otro.

Esta estructura de precodificador diagonal de bloque se generaliza facilmente a cualquier numero de antenas transmisoras y receptoras como se ilustro anteriormente y es adecuada para las matrices de canal efectivo intencionalmente diagonales de bloque, que pueden surgir por ejemplo cuando las antenas en el transmisor se pueden agrupar en conjuntos co-polarizados o con polarizacion cruzada (por ejemplo polarizaciones horizontales y verticales) y similarmente para el receptor. Las permutaciones de las filas y columnas de las matrices precodificadoras no debenan ser vistas como una estructura diferente solo como la reordenacion de las antenas o de las capas que se puede hacer sin perdida de generalidad. Cualquier sistema cuya matriz del canal efectivo se pueda escribir en forma de diagonal de bloque puede beneficiarse de dicha estructura de libro de codigos. Un libro de codigos puede contener tambien elementos precodificadores adicionales que no son diagonales de bloque. Esto puede ser beneficioso para hacer corresponder el precodificador a las realizaciones del canal efectivo que por ejemplo momentaneamente estan bastante lejos de ser diagonales de bloque.

Los pasos del metodo en el primer nodo 100 para adaptar una transmision multi-antena al segundo nodo 120 sobre un canal efectivo segun alguna realizacion se describiran ahora con referencia a un diagrama de flujo representado en la Figura 4. El canal efectivo tiene multiples entradas y al menos una salida que se corresponde con por ejemplo las multiples antenas transmisoras en el primer nodo 100 y con al menos una antena receptora en el segundo nodo 120. Como es evidente del modelo de datos descrito anteriormente, el canal efectivo H comprende no solo el canal ffsico sino tambien los efectos de cualquier procesamiento adicional posterior a la operacion del precodificador en el transmisor del primer nodo 100, por ejemplo los filtros de transmision. Similarmente, el canal efectivo puede tambien incluir partes del receptor en el segundo nodo 120, por ejemplo, los filtros de recepcion. En algunas realizaciones la transmision se adapta a un canal efectivo diagonal de bloque, El metodo es aplicable para adaptar transmisiones sobre cualquier matriz del canal efectivo. En las realizaciones en donde se usa una matriz del canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque, la transmision se adapta a la matriz del canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque. Esto es altamente ventajoso porque 1) la transmision de energfa no se desperdicia en entradas del canal efectivo diagonal de bloque que no son utiles para el receptor en el segundo nodo, 2) la transmision es tal que no mezcla los flujos/capas de sfmbolos los cuales de lo contrario senan bien separados por el canal efectivo diagonal de bloque intencionado.

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En algunas realizaciones el primer nodo 100 comprende un sistema multi-antena con configuracion de antena con polarizacion cruzada que son usadas para comunicacion inalambrica con el segundo nodo 120, donde el segundo nodo 120 esta usando tambien una configuracion de antena con polarizacion cruzada para la recepcion de las senales transmitidas desde el primer nodo 100.

La configuracion de antena con polarizacion cruzada resulta en una matriz del canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque. Un ejemplo particular de cuando ocurre esto es si las dos direcciones de polarizacion ortogonales usadas en el primer nodo 100 se corresponden con las dos direcciones de polarizacion en el segundo nodo 120, tal como por ejemplo si dos pares de antenas polarizadas horizontalmente y verticalmente se usan en el primero asf como en el segundo nodo.

El canal efectivo puede comprender los pasos de procesamiento posteriores a la operacion de precodificacion ademas del canal ffsico y los posibles pasos de procesamiento en el segundo nodo 120, por ejemplo los filtros de transmision y recepcion. En algunas realizaciones el numero de salidas del canal efectivo es al menos dos. El metodo comprende los pasos de:

401. El primer nodo obtiene al menos un flujo de sfmbolos. El flujo de sfmbolos tiene la intencion de ser transmitido al segundo nodo 120 sobre el canal efectivo. En algunas realizaciones el canal efectivo comprende mas que dos entradas. En este caso este paso implica la realizacion de la adaptacion del rango de transmision en el sentido de seleccionar el numero de flujos de sfmbolos para hacer coincidir las caractensticas del canal efectivo.

402. Este paso es opcional. En algunas realizaciones el primer nodo 100 recibe informacion de canal desde el segundo nodo 120. La informacion de canal es en general en una cantidad que esta estadfsticamente relacionada con el canal efectivo. Ejemplos de informacion de canal incluyen estimaciones de canal, estimaciones de canal cuantificadas, recomendaciones de precodificadores etc. En particular, la informacion de canal recibida puede ser una matriz de precodificacion que el segundo nodo 120 ha recomendado usar al primer nodo 100. En algunas realizaciones la informacion de canal comprende estimaciones de canal que se pueden usar por el primer nodo 100 para determinar una matriz precodificadora adecuada para la transmision.

403. En este paso el primer nodo 100 determina una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque.

En algunas realizaciones este paso se realiza basandose en la maximizacion de la capacidad prevista en el paso de transmision mediante la determinacion de una matriz precodificadora que maximice la capacidad prevista o una medicion relacionada, por ejemplo seleccionar la, en este sentido, mejor matriz precodificadora del libro de codigos. Esto sirve para mejorar tambien la actual capacidad/rendimiento del sistema.

En algunas realizaciones adicionales este paso se puede realizar basandose en la maximizacion de la Relacion Senal a Ruido que el segundo nodo 120 vera cuando reciba la transmision desde el primer nodo 100. Esta manera de mejorar la Relacion Senal a Ruido tambien sirve para mejorar el rendimiento total del sistema y puede en ultima instancia explotarse para aumentar la capacidad.

En algunas realizaciones el primer nodo comprende un libro de codigos, En este caso este paso se puede realizar mediante la seleccion de la matriz de precodificacion del libro de codigos.

El libro de codigos puede comprender matrices de precodificacion separadas para cada uno de los posibles rangos de transmision como se puede ver de por ejemplo la Tabla 1. En algunas realizaciones, para cada rango de transmision, una mayona de las matrices precodificadoras son diagonales de bloque en el libro de codigos 180.

Este paso de determinar la matriz de precodificacion puede tambien ser realizado basando la determinacion en mediciones llevadas cabo en el enlace inverso, esto es las mediciones en el primer nodo 100 de las senales recibidas originadas de las transmisiones del segundo nodo 120, y/o la explotacion de la propiedades de reciprocidad del canal. La reciprocidad de canal significa que el canal, o ciertas propiedades del canal, son similares en los enlaces directos (desde el primer nodo 100 hasta el segundo nodo 120) e inversos (desde el segundo nodo 120 hasta el primer nodo 100). Las mediciones en el enlace inverso pueden comprender una estimacion del canal.

En algunas realizaciones el primer nodo 100 ha recibido informacion del canal desde el segundo nodo 120 en el paso opcional 402. En estas realizaciones este paso de determinacion de la matriz de precodificacion se realiza basandose en la informacion del canal recibida del segundo nodo 120.

404. El primer nodo 100 precodifica el al menos un flujo de sfmbolos con la matriz de precodificacion determinada.

405. El primer nodo 100 entonces transmite el al menos un flujo de sfmbolos precodificado sobre el canal efectivo al segundo nodo 120. En algunas realizaciones la transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el primer nodo 100 se realiza usando un sistema multi-antena con una configuracion de antena con polarizacion cruzada y la recepcion del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el segundo nodo 120 se lleva a cabo a traves del uso de un sistema multi-antena, cuyo sistema multi-antena resulta en una matriz del canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque.

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Para realizar los anteriores pasos del metodo, el primer nodo 100 comprende una disposicion 500 representada en la Fig. 5. Como se menciono anteriormente, el primer nodo 100 y el segundo nodo 120 estan comprendidos en el sistema 110 de comunicacion inalambrica.

El primer nodo 100 se dispone para adaptar una transmision al segundo nodo 120 sobre un canal efectivo. El canal efectivo tiene multiples entradas y al menos una salida. En algunas realizaciones el numero de salidas del canal efectivo es al menos dos.

La primera disposicion 500 de nodo comprende una unidad 510 de obtencion configurada para obtener al menos un flujo de sfmbolos. En algunas realizaciones el canal efectivo comprende mas de dos entradas. En este caso la unidad 510 de obtencion ademas se configura para implicar la realizacion de la adaptacion del rango de transmision en el sentido de seleccionar el numero de flujos de sfmbolos para hacer coincidir las caractensticas del canal efectivo.

La primera disposicion 500 de nodo comprende una unidad 520 de determinacion configurada para determinar una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque.

En algunas realizaciones la unidad 520 de determinacion ademas se configura para basar la determinacion de la matriz de precodificacion en la maximizacion de una capacidad de transmision prevista.

En algunas realizaciones la unidad 520 de determinacion ademas se configura para basar la determinacion de la matriz de precodificacion en la maximizacion de la Relacion Senal a Ruido que el segundo nodo 120 experimental cuando reciba la transmision desde el primer nodo 100.

La unidad 520 de determinacion puede ademas configurarse para basar la determinacion de la matriz de precodificacion en la maximizacion de la Relacion Senal a Ruido que el segundo nodo 120 recibira cuando realice una transmision.

En algunas realizaciones la unidad 520 de determinacion ademas se configura para seleccionar la matriz de precodificacion desde un libro 180 de codigos. En algunas realizaciones el libro de codigos comprende matrices de precodificacion separadas para cada una de los posibles rangos de transmision respectivos. En algunas realizaciones, para cada rango de transmision, una mayona de las matrices precodificadoras en el libro 180 de codigos son diagonales de bloque.

En algunas realizaciones, la unidad 520 de determinacion ademas se configura para basar la determinacion en las mediciones del enlace inverso y/o explotar las propiedades de reciprocidad del canal. Las mediciones en el canal inverso pueden comprender una estimacion del canal.

La disposicion 500 del primer nodo ademas comprende una unidad 300 de precodificacion configurada para precodificar el al menos un flujo de sfmbolos con la matriz de precodificacion determinada.

La disposicion 500 del primer nodo tambien comprende una unidad 540 de transmision configurada para transmitir el al menos un flujo de sfmbolos precodificado sobre el canal efectivo hasta el segundo nodo 120.

La disposicion 500 del primer nodo puede comprender una unidad 550 receptora configurada para recibir la informacion del canal desde el segundo nodo 120.

La unidad 520 de determinacion puede ademas configurarse para determinar la matriz de precodificacion basandose en la informacion de canal recibida desde el segundo nodo 120.

La informacion de canal recibida puede ser una matriz de precodificacion recomendada. En algunas realizaciones la informacion de canal comprende una estimacion del canal.

En algunas realizaciones se adapta el al menos un flujo de sfmbolos transmitido a un canal efectivo diagonal de bloque.

En algunas realizaciones se dispone la transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el primer nodo 100 para realizarse usando un sistema multi-antena con una configuracion de antena con polarizacion cruzada comprendido en el primer nodo 100, y en donde se dispone la recepcion del al menos un flujo de sfmbolos en el segundo nodo 120 para llevarse a cabo a traves del uso de un sistema multi-antena comprendido en el segundo nodo 120, cuyos sistemas multi-antenas resultan en un canal efectivo diagonal de bloque intencionado.

Los pasos del metodo en el segundo nodo 120 para adaptar una transmision multi-antena desde un primer nodo a un segundo nodo 120 sobre un canal efectivo en un sistema 110 de comunicacion inalambrica segun algunas realizaciones seran ahora descritos con referencia a un diagrama de flujo representado en la Figura 6. El canal efectivo tiene multiples entradas y al menos una salida. En algunas realizaciones la transmision se adapta a un canal efectivo diagonal de bloque.

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En algunas realizaciones el segundo nodo 120 comprende un sistema multi-antena con una configuracion de antena con polarizacion cruzada que se usa para la comunicacion inalambrica con el primer nodo 100, donde el primer nodo 100 tambien esta usando una configuracion de antena con polarizacion cruzada para la transmision de las senales recibidas por el segundo nodo 120. La configuracion de antena con polarizacion cruzada resulta en un canal intencionalmente efectivo diagonal de bloque. Un ejemplo particular de cuando esto ocurre es si las dos direcciones de polarizacion ortogonales usadas en el primer nodo 100 coinciden con las dos direcciones en el segundo nodo 120, tal como por ejemplo si dos pares de antenas polarizadas horizontalmente y verticalmente se usan en el primero asf como en el segundo nodo. El metodo comprende los pasos de:

601. El segundo nodo 120 selecciona una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque. En algunas realizaciones este paso se realiza basandose en la maximizacion de una capacidad prevista en el paso de recepcion de la transmision del al menos un flujo de sfmbolos del primer nodo 100.

Este paso puede tambien realizarse basandose en la maximizacion de la Relacion Senal a Ruido que el segundo nodo 120 recibira en el paso 603 de recepcion del al menos un flujo de sfmbolos desde el primer nodo 100.

En algunas realizaciones este paso se puede realizar mediante la optimizacion de la funcion de criterio relacionado al rendimiento sobre un conjunto factible de matrices precodificadoras. La matriz precodificadora que da el maximo rendimiento, como medido por la funcion de criterio relacionado al rendimiento, sena entonces seleccionada para mejorar el rendimiento actual.

En algunas realizaciones este paso se realiza mediante la seleccion de la matriz de precodificacion de un libro de codigos. Esto se puede realizar de la misma manera que en el metodo del primer nodo 100 descrito anteriormente.

En algunas realizaciones el libro de codigos comprende matrices de precodificacion separadas para cada uno de los respectivos posibles rangos de transmision. Esto puede realizarse tambien de la misma manera que en el metodo del primer nodo 100 descrito anteriormente.

En algunas realizaciones, para cada rango de transmision, una mayona de las matrices precodificadoras son diagonales de bloque en el libro 180 de codigos.

602. En este paso el segundo nodo 120 transporta la matriz de precodificacion seleccionada al primer nodo 100.

603. El segundo nodo 120 entonces recibe el al menos un flujo de sfmbolos precodificado transportado desde el primer nodo 100 sobre el canal efectivo. Se precodifica el al menos un flujo de sfmbolos recibido con la matriz de precodificacion determinada en el primer nodo 100.

Como se menciono anteriormente, la transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el primer nodo 100 se puede realizar usando un sistema multi-antena con configuracion de antena con polarizacion cruzada y la recepcion del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el segundo nodo 120 se puede llevar a cabo a traves del uso de un sistema multi-antena, cuyos sistemas multi-antena resultan en una matriz del canal intencionalmente efectivo diagonal de bloque.

Para realizar los pasos anteriores del metodo, el segundo nodo 120 comprende una disposicion 700 representada en la Figura 7. Como se menciono anteriormente, el segundo nodo 120 se dispone para recibir una transmision multi-antena desde un primer nodo 100 sobre un canal efectivo. El canal efectivo tiene multiples entradas y al menos una salida. El primer nodo 100 y el segundo nodo 120 estan comprendidos en el sistema 110 de comunicacion inalambrica.

La disposicion 700 del segundo nodo comprende una unidad 710 de seleccion configurada para seleccionar una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque.

La unidad 710 de seleccion se puede ademas configurar para basar la seleccion de la matriz de precodificacion en la maximizacion de la capacidad prevista de la transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificados recibido desde el primer nodo 100.

En algunas realizaciones la unidad de seleccion 710 se configura para basar la seleccion de la matriz de precodificacion en la maximizacion de la Relacion Senal a Ruido que el segundo nodo 120 recibira cuando reciba el al menos un flujo de sfmbolos precodificado desde el primer nodo 100.

La unidad 710 de seleccion puede ademas configurarse para seleccionar la matriz de precodificacion desde un libro 190 de codigos. En algunas realizaciones el libro de codigos comprende matrices de precodificacion separadas para cada uno de los respectivos posibles rangos de transmision. El libro de codigos 190 puede comprender una matriz de precodificacion separada para cada uno de los respectivos posibles rangos de transmision. En algunas realizaciones, para cada rango de transmision, una mayona de las matrices precodificadoras en el libro 180 de codigos son diagonales de bloque.

En algunas realizaciones la unidad 710 de seleccion ademas se configura para optimizar una funcion de criterio relacionado al rendimiento sobre un conjunto factible de matrices precodificadoras.

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La disposicion 700 del segundo nodo ademas comprende una unidad 720 transmisora configurada para transmits la matriz de precodificacion seleccionada al primer nodo 100.

La disposicion 700 del segundo nodo ademas comprende una unidad 730 receptora configurada para recibir al menos un flujo de sfmbolos precodificado transmitido sobre el canal efectivo desde el primer nodo 100. El al menos un flujo de sfmbolos recibido se precodifica con la matriz de precodificacion determinada en el primer nodo 100.

En algunas realizaciones, el al menos un flujo de sfmbolos precodificado transmitido se adapta a una matriz del canal efectivo diagonal de bloque.

En algunas realizaciones la transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el primer nodo 100 se dispone para realizarse usando un sistema multi-antena con una configuracion de antena con polarizacion cruzada comprendido en el primer nodo 100, en donde la recepcion del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el segundo nodo 120 se dispone para llevarse a cabo a traves del uso de un sistema multi-antena comprendido en el segundo nodo 120, cuyo sistemas multi-antena resultan en una matriz del canal intencionalmente efectivo diagonal de bloque.

Algunas realizaciones del presente metodo se pueden describir de la siguiente manera general. Un metodo que comprende la determinacion de al menos un elemento del libro de codigos correspondiente a una matriz de haz conformado en un transmisor MIMO que tiene N x N antenas. Estando las antenas agrupadas en conjuntos de antenas con polarizacion cruzada. Comprendiendo el metodo la seleccion de una matriz del canal de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque.

La precodificacion para sistemas multi-antena se puede describir mas generalmente como la multiplicacion de una senal portadora de informacion de valor vectorial con una matriz precodificadora, cuya senal portadora de informacion de valor vectorial se llama en este documento flujo de sfmbolos o flujos de sfmbolos. Lo ultimo puede referirse alternativamente a una capa o capas, respectivamente.

El presente mecanismo para adaptar una transmision desde un primer nodo 100 a un segundo nodo 120 sobre un canal efectivo se puede implementar a traves de uno o mas procesadores, tales como un procesador 560 en la disposicion 500 del primer nodo representado en la Figura 5 o el procesador 740 en la disposicion 700 del segundo nodo representado en la Figura 7, junto a un codigo de programa de ordenador para realizar las funciones de la presente solucion. El codigo de programa mencionado anteriormente se puede proporcionar tambien como un producto de programa de ordenador, por ejemplo en forma de un codigo de programa de ordenador llevado en una portadora de datos para realizar la presente solucion al ser cargado en el primer nodo 100 o en el segundo nodo 120. Una portadora tal puede ser en forma de un disco CD ROM. Es factible sin embargo con otras portadoras de datos tales como una memoria extrafble. El codigo de programa de ordenador se puede ademas proporcionar como un codigo de programa puro en un servidor y ser descargado al primer nodo 100 o al segundo nodo 120 remotamente.

Cuando se usa la palabra “comprende” o “comprendiendo” se interpretara en el sentido de “consiste al menos de”.

La presente invencion se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo en un primer nodo (100) para adaptar una transmision multi-antena a un segundo nodo (120) sobre un canal efectivo, el canal efectivo que tiene multiples entradas y al menos una salida, el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) que son comprendidos en un sistema (110) de comunicacion inalambrica, el metodo que comprende los pasos de:

obtener (401) al menos un flujo de sfmbolos,

determinar (403) una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque, en donde la matriz de precodificacion hace corresponder caractensticas del canal efectivo modelado como una matriz del canal efectivo que tiene una estructura diagonal de bloque,

precodificar (404) el al menos un flujo de sfmbolos con la matriz de precodificacion determinada, y

transmitir (405) el al menos un flujo de sfmbolos precodificado sobre el canal efectivo hasta el segundo nodo (120).
2. El metodo segun la reivindicacion 1, en donde el canal efectivo comprende mas de dos entradas y en donde el paso de obtener (401) al menos un flujo de sfmbolos implica la realizacion de la adaptacion del rango de transmision en el sentido de seleccionar el numero de flujos de sfmbolos para hacer corresponder las caractensticas del canal efectivo.
3. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde el numero de entradas del canal efectivo es al menos dos.
4. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el canal efectivo es intencionalmente diagonal de bloque y en donde la transmision se adapta al canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque.
5. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el primer nodo (100) se realiza usando un sistema multi-antena con una configuracion de antena con polarizacion cruzada, y la recepcion del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el segundo nodo (120) se lleva a cabo a traves del uso de un sistema multi-antena, cuyos sistemas multi-antena resultan en un canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque.
6. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el paso de determinacion (403) de la matriz de precodificacion se realiza basandose en la maximizacion de una capacidad prevista en el paso de transmision.
7. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el paso de determinacion (403) de la matriz de precodificacion se basa en la maximizacion de la Relacion Senal a Ruido que el segundo nodo (120) recibira en el paso de transmision.
8. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el paso de determinacion (403) de la matriz de precodificacion se realiza mediante la seleccion de la matriz de precodificacion de un libro (180) de codigos.
9. El metodo segun la reivindicacion 8, en donde el libro de codigos comprende matrices de precodificacion separadas para cada uno de los respectivos rangos de transmision posibles.
10. El metodo segun la reivindicacion 8 o 9, en donde, para cada rango de transmision, una mayona de las matrices precodificadoras son diagonales de bloque en el libro (180) de codigos.
11. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1-10, que comprende ademas el paso de: recibir (402) la informacion de canal desde el segundo nodo (120), y

en donde el paso de determinar (403) la matriz de precodificacion se realiza basandose en la informacion del canal recibida desde el segundo nodo (120).
12. Un metodo en un segundo nodo (120) para asistir al primer nodo (100) en la adaptacion de una transmision multi-antena desde el primer nodo (100) hacia el segundo nodo (120) sobre un canal efectivo, el canal efectivo que tiene multiples entradas y al menos una salida, el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) que son comprendidos en un sistema de comunicacion inalambrico (110), el metodo que comprende los pasos de:

seleccionar (601) una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque, en donde la matriz de precodificacion hace corresponder las caractensticas del canal efectivo modelado como una matriz del canal efectivo que tiene una estructura diagonal de bloque,

transportar (602) la matriz de precodificacion seleccionada al primer nodo (100),

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recibir (603) al menos un flujo de s^bolos precodificado sobre el canal efectivo transmitido desde el primer nodo (100), cuyo al menos un flujo de sfmbolos precodificado recibido es precodificado por el primer nodo (100) con una matriz de precodificacion determinada basada en la matriz de precodificacion seleccionada.
13. El metodo segun la reivindicacion 12, en donde el canal efectivo es intencionalmente diagonal de bloque y en donde la transmision se adapta al canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque.
14. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 12-13, en donde la transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificado desde el primer nodo (100) se realiza usando un sistema multi-antena con una configuracion de antena con polarizacion cruzada y la recepcion del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el segundo nodo (120) se lleva a cabo a traves del uso de un sistema multi-antena, cuyos sistemas multi-antena resultan en un canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque.
15. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en donde el paso de seleccionar (601) una matriz de precodificacion se realiza basandose en la maximizacion de una capacidad prevista en el paso de recepcion del al menos un flujo de sfmbolos desde el primer nodo (100).
16. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en donde el paso de seleccionar (601) una matriz de precodificacion se realiza basandose en la maximizacion de la Relacion Senal a Ruido que el segundo nodo (120) recibira en el paso de recepcion del al menos un flujo de sfmbolos precodificado desde el primer nodo (100).
17. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 12-16, en donde el paso de seleccionar (601) una matriz de precodificacion se realiza mediante la seleccion de la matriz de precodificacion desde un libro (190) de codigos.
18. El metodo segun la reivindicacion 17, en donde el libro de codigos comprende matrices de precodificacion separadas para cada uno de los respectivos rangos de transmision posibles.
19. El metodo segun la reivindicacion 17 o 18, en donde, para cada rango de transmision, la mayona de las matrices precodificadoras en el libro (190) de codigos son diagonales de bloque.
20. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 12-19, en donde el paso de seleccionar (601) una matriz de precodificacion se realiza mediante la optimizacion de la funcion de criterio relacionado al rendimiento sobre un conjunto factible de matrices precodificadoras.
21. Un primer nodo (100), dispuesto para adaptar una transmision multi-antena a un segundo nodo (120) sobre un canal efectivo, el canal efectivo que tiene multiples entradas y al menos una salida, el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) que son comprendidas en un sistema (110) de comunicacion inalambrica, el primer nodo (100) que comprende:

una unidad (510) de obtencion configurada para obtener al menos un flujo de sfmbolos,

una unidad (520) de determinacion configurada para determinar una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque, en donde la matriz de precodificacion hace corresponder las caractensticas del canal efectivo modelado como una matriz del canal efectivo que tiene una estructura diagonal de bloque,

una unidad (300) de precodificacion configurada para precodificar el al menos un flujo de sfmbolos con la matriz de precodificacion determinada, y

una unidad de transmision (540) configurada para transmitir el al menos un flujo de sfmbolos precodificado sobre el canal efectivo hasta el segundo nodo (120).
22. El primer nodo (100) segun la reivindicacion 21, en donde el canal efectivo comprende mas de dos entradas y en donde la unidad (510) de obtencion se configura ademas para implicar la realizacion de la adaptacion de los rangos de transmision en el sentido de la seleccion del numero de flujos de sfmbolos para hacer corresponder las caractensticas del canal efectivo.
23. El primer nodo (100) segun cualquiera de las reivindicaciones 21-22, en donde el numero de salidas del canal efectivo es al menos dos.
24. El primer nodo (100) segun cualquiera de las reivindicaciones 21-23, en donde el canal efectivo es intencionalmente diagonal de bloque y en donde la transmision se adapta para el canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque.
25. El primer nodo (100) segun cualquiera de las reivindicaciones 21-24, en donde se dispone para ser realizada la transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el primer nodo (100) usando un sistema multi-antena con una configuracion de antena con polarizacion cruzada comprendido en el primer nodo (100), y en donde la recepcion del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el segundo nodo (120) se dispone para ser llevada a cabo a traves del uso de un sistema multi-antena comprendido en el segundo nodo (120), cuyos sistemas multi- antena resultan en un canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque.

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26. El primer nodo (100) segun cualquiera de las reivindicaciones 21-25, en donde la unidad de determinacion (520) se configura ademas para basar la determinacion de la matriz de precodificacion en la maximizacion de la capacidad prevista de la transmision.
27. El primer nodo (100) segun cualquiera de las reivindicaciones 21-25, en donde la unidad de determinacion (520) se configura ademas para basar la determinacion de la matriz de precodificacion en la maximizacion de la Relacion Senal a Ruido que el segundo nodo (120) recibira cuando se realice una transmision.
28. El primer nodo (100) segun cualquiera de las reivindicaciones 21-27, en donde la unidad de determinacion (520) se configura ademas para seleccionar la matriz de precodificacion desde un libro (180) de codigos.
29. El primer nodo (100) segun la reivindicacion 28, en donde el libro (180) de codigos comprende matrices de precodificacion separadas para cada uno de los respectivos posibles rangos de transmision.
30. El primer nodo (100) segun la reivindicacion 28 o 29, en donde, para cada rango de transmision, la mayona de las matrices precodificadoras en el libro (180) de codigos son diagonales de bloque.
31. El primer nodo (100) segun cualquiera de las reivindicaciones 21-30, que ademas comprende:

una unidad (550) de recepcion configurada para recibir la informacion del canal desde el segundo nodo (120), y

en donde la unidad (520) de determinacion se configura ademas para determinar la matriz de precodificacion basandose en la informacion del canal recibida desde el segundo nodo (120).
32. Un segundo nodo (120), dispuesto para recibir una transmision multi-antena desde un primer nodo (100) sobre un canal efectivo, el canal efectivo que tiene multiples entradas y al menos una salida, el primer nodo (100) y el segundo nodo (120) que son comprendidos en un sistema (110) de comunicacion inalambrico, el segundo nodo (120) que comprende:

una unidad (710) de seleccion configurada para seleccionar una matriz de precodificacion que tiene una estructura diagonal de bloque, en donde la matriz de precodificacion hace corresponder las caractensticas del canal efectivo modelado como una matriz del canal efectivo que tiene una estructura diagonal de bloque,

una unidad (720) de transporte configurada para transportar la matriz de precodificacion seleccionada al primer nodo (120),

una unidad (730) de recepcion configurada para recibir al menos un flujo de sfmbolos precodificado sobre el canal efectivo transmitido desde el primer nodo (100), cuyo al menos un flujo de sfmbolos precodificado recibido es precodificado por el primer nodo (100) con una matriz de precodificacion determinada basada en la matriz de precodificacion seleccionada.
33. El segundo nodo (120) segun la reivindicacion 32, en donde el canal efectivo es intencionalmente diagonal de bloque y en donde la transmision se adapta al canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque.
34. El segundo nodo (120) segun cualquiera de las reivindicaciones 32-33, en donde la transmision del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el primer nodo (100) se dispone para ser realizada usando un sistema multi- antena con una configuracion de antena con polarizacion cruzada comprendida en el primer nodo (100), y en donde la recepcion del al menos un flujo de sfmbolos precodificado en el segundo nodo (120) se dispone para llevarse a cabo a traves del uso de un sistema multi-antena comprendido en el segundo nodo (120), cuyos sistemas multi- antena resultan en un canal efectivo intencionalmente diagonal de bloque.
35. El segundo nodo (120) segun cualquiera de la reivindicaciones 32-34, en donde la unidad (710) de seleccion se configura ademas para basar la seleccion de la matriz de precodificacion en la maximizacion de la capacidad prevista de transmision del flujo de sfmbolos precodificado recibido desde el primer nodo (100).
36. El segundo nodo (120) segun cualquiera de las reivindicaciones 32-34, en donde la unidad (710) de seleccion se configura ademas para basar la seleccion de la matriz de precodificacion en la maximizacion de la Relacion Senal a Ruido que el segundo nodo (120) recibira cuando reciba el al menos un flujo de sfmbolos precodificado desde el primer nodo (100).
37. El segundo nodo (120) segun cualquiera de las reivindicaciones 32-36, en donde la unidad de seleccion (710) se configura ademas para seleccionar la matriz de precodificacion desde un libro (190) de codigos.
38. El segundo nodo (120) segun la reivindicacion 37 en donde el libro de codigos comprende matrices de precodificacion separadas para cada uno de los respectivos posibles rangos de transmision.
39. El segundo nodo (120) segun la reivindicacion 37 o 38, en donde, para cada rango de transmision, la mayona de la matrices precodificadoras en el libro (190) de codigos son diagonales de bloque.
40. El segundo nodo (120) segun cualquiera de las reivindicaciones 32-39, en donde la unidad de seleccion (720) se configura ademas para optimizar la funcion de criterio relacionado al rendimiento sobre un conjunto factible de matrices precodificadoras.