ES2693424T3 - Sistemas y procedimientos para reducir los recursos de enlace ascendente para proporcionar retroalimentación de rendimiento de canal para el ajuste de velocidades de datos de canal MIMO de enlace descendente - Google Patents

Abstract

Un procedimiento implementado en un sistema de comunicación inalámbrica de múltiples entradas y múltiples salidas, MIMO; que comprende: determinar (725) una métrica de calidad para cada una de una pluralidad de flujos de datos en una primera estación; determinar (730) una métrica de calidad condensada en la primera estación basándose en la métrica de calidad para cada uno de la pluralidad de flujos de datos, con la métrica de calidad condensada que comprende una métrica de calidad de referencia y una métrica de calidad delta, en el que la métrica de calidad para cada flujo de datos comprende una relación de señal a ruido, SNR, en la que la métrica de calidad condensada está representada por un valor de SNR de referencia y un valor de ΔSNR, donde el valor de SNR de referencia corresponde a la SNR de un primer flujo de datos descodificados, y el valor de ΔSNR corresponde a la diferencia entre los valores de SNR de flujos de datos sucesivos; transmitir (735) la métrica de calidad condensada desde la primera estación a una segunda estación; recibir la pluralidad de flujos de datos desde la segunda estación por una pluralidad de canales MIMO, en el que cada flujo de datos se recibe por toda la pluralidad de canales MIMO y se codifica de acuerdo con una velocidad de datos para el flujo de datos determinado basándose en la métrica de calidad condensada; y descodificar cada uno de la pluralidad de flujos de datos en la primera estación de acuerdo con la velocidad de datos para el flujo de datos.

Description

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DESCRIPCION

Sistemas y procedimientos para reducir los recursos de enlace ascendente para proporcionar retroalimentacion de rendimiento de canal para el ajuste de velocidades de datos de canal MIMO de enlace descendente

ANTECEDENTES

Campo

[0001] La invencion se refiere en general a sistemas de comunicacion inalambricas, y mas particularmente a sistemas y procedimientos para reducir la cantidad de retroalimentacion que se necesita para seleccionar velocidades de datos apropiadas para codificar flujos de datos con el fin de maximizar el rendimiento de datos.

Antecedentes

[0002] Los sistemas de comunicacion inalambrica pueden incluir multiples estaciones base y multiples estaciones moviles. En cualquier momento dado, una estacion base particular puede estar en comunicacion con una o mas estaciones moviles. Las comunicaciones desde la estacion base a las estaciones moviles se denominan a menudo enlace directo o enlace descendente, mientras que las comunicaciones desde las estaciones moviles a la estacion base se denominan enlace inverso o enlace ascendente.

[0003] Los datos que se deben comunicar entre la estacion base y la estacion movil tlpicamente son codificados, transmitidos por un transmisor (ya sea en la estacion base o en la estacion movil), recibidos por un receptor (ya sea en la estacion movil o en la estacion base) y a continuacion descodificados. Los datos se codifican a una velocidad de datos que se selecciona basandose en la calidad del enlace de comunicacion. Cuanto mejor sea el enlace, mayor sera la velocidad de datos que se puede usar.

[0004] Si bien la estacion base tlpicamente tiene la capacidad de poder aumentar la potencia a la que se transmiten los datos y de ese modo aumentar la calidad del canal, esto puede no ser siempre deseable. Por ejemplo, si la calidad del enlace de comunicacion ya es suficiente para soportar una velocidad de datos adecuada, aumentar la potencia puede simplemente aumentar la interferencia con otras comunicaciones. Por lo tanto, las estaciones base suelen implementar algun tipo de mecanismo para controlar la potencia y las velocidades de datos a las que se transmiten los datos. Esto puede suponer, por ejemplo, medir el rendimiento (p. ej., relacion senal/ruido o SNR) en la estacion movil, proporcionar informacion sobre el rendimiento a la estacion base y cambiar la velocidad de datos a la que se codifican y transmiten los datos basandose en el rendimiento medido.

[0005] Uno de los avances mas recientes en comunicaciones inalambricas ha sido el desarrollo de sistemas MIMO (multiples entradas, multiples salidas). Un sistema MIMO usa multiples antenas de transmision y multiples antenas de recepcion para establecer canales multiples que se pueden distinguir espacialmente entre si. Uno de los problemas que se ha encontrado en el desarrollo de las comunicaciones que utilizan la tecnologla MIMO es la maximizacion del rendimiento para cada uno de los canales MIMO y la cantidad de comentarios que se necesitan para maximizar el rendimiento.

[0006] Un enfoque (denominado Control de frecuencia por antena, o PARC) requiere que se proporcione un valor de SNR por separado para cada uno de los canales MIMO. Este enfoque no es ideal debido a la gran cantidad de recursos de enlace ascendente que se requieren para proporcionar sNr para cada uno de los canales. Otro enfoque (conocido como arquitectura de espacio tiempo en capas de Laboratorios Bell en diagonal, o D-BLAST) solo requiere un unico valor de SNR como retroalimentacion, pero requiere la transmision de senales nulas antes de transmitir la secuencia de bloques de datos codificados para una parte de los canales MIMO. Esto da como resultado una utilizacion ineficiente de los canales. Un tercer enfoque (denominado arquitectura de espacio tiempo en capas de Laboratorios Bell de reutilizacion de codigos, o CR-BLAST) tambien requiere solo un unico valor de SNR como retroalimentacion, pero utiliza un unico codificador comun para codificar todos los flujos MIMO. Como resultado, no puede aprovechar la ventaja de la cancelacion de interferencia sucesiva (SIC) y el control de velocidad optimizado individualmente. A menos que se incorpore con desmodulacion y descodificacion iterativa altamente compleja, el rendimiento de CR-BLAST se vuelve mucho mas pobre que los sistemas que emplean SIC y control de velocidad optimizado individualmente. Por lo tanto, serla deseable proporcionar sistemas y procedimientos en los que se pueda transmitir una cantidad reducida de retroalimentacion (por ejemplo, SNR separadas para cada uno de los canales) desde la estacion movil a la estacion base en el enlace ascendente, en la que la utilizacion de los canales no se ve reducida por la transmision de senales nulas, y en los que se puede aplicar control de velocidad individual y SIC.

[0007] Se llama la atencion sobre el documento US 2005/031044 que se refiere a un procedimiento y sistema de comunicacion para seleccionar un modo para codificar datos para la transmision en un canal de comunicacion inalambrica entre una unidad de transmision y una unidad de recepcion. Los datos se transmiten inicialmente en un modo inicial y la selection del modo subsiguiente se basa en una selection de parametros estadlsticos de primer orden y de segundo orden de parametros de calidad a corto y largo plazo. Entre los parametros de calidad

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a corto plazo adecuados se incluyen relacion de senal a interferencia y ruido (SINR), la relacion senal/ruido (SNR), el nivel de potencia, y entre los parametros de calidad a largo plazo adecuados se incluyen tasas de error tales como tasa de error de bit (BER) y tasa de error de paquete (PER).

SUMARIO

[0008] De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un procedimiento implementado en un sistema de comunicacion inalambrica de multiples entradas, multiples salidas (MIMO), como se establece en la reivindicacion 1, un procedimiento para comunicacion inalambrica de multiples entradas, multiples salidas (MIMO), como se establece en la reivindicacion 11, un procedimiento para comunicacion inalambrica de multiples entradas, multiples salidas (MIMO), como se establece en la reivindicacion 17, un aparato para un sistema de comunicacion inalambrica de multiples entradas, multiples salidas (MIMO), como se establece en la reivindicacion 24, un aparato para un sistema de comunicacion inalambrica de multiples entradas, multiples salidas (MIMO), como se establece en la reivindicacion 30, y un sistema de comunicacion inalambrica de multiples entradas, multiples salidas (MIMO), como se establece en la reivindicacion 37. Otros modos de realizacion se reivindican en las reivindicaciones dependientes.

[0009] Los modos de realizacion de la invencion que se divulgan en el presente documento abordan una o mas de las necesidades indicadas anteriormente proporcionando sistemas y procedimientos para mejorar el rendimiento de un sistema de comunicacion inalambrica MIMO reduciendo la cantidad de recursos de enlace ascendente necesarios para proporcionar retroalimentacion de rendimiento del canal para el ajuste de velocidades de datos en los canales MIMO de enlace descendente. En un modo de realizacion, los flujos de datos se codifican, intercalan y asignan convencionalmente a slmbolos de modulacion en una estacion base. A continuation, los slmbolos de modulacion se mezclan de acuerdo con un patron pseudoaleatorio y se transmiten mediante un conjunto de antenas de transmision de manera que los datos de cada flujo de datos se transmiten por todos los canales MIMO. En un modo de realizacion, se usa una permutation completa de las combinaciones posibles. Los datos se reciben en una estacion movil, sin mezclar (inversamente permutados) y descodificados. Se determina una SNR para cada flujo de datos. En un modo de realizacion, los flujos de datos se descodifican usando la cancelation de interferencia sucesiva. A continuacion, se calcula una metrica de SNR condensada (por ejemplo, una SNR de referencia y una ASNR) y se transmite de vuelta a la estacion base. La estacion base determina las SNR para cada uno de los flujos de datos basandose en la metrica de SNR condensada y utiliza estas SNR para ajustar las velocidades de datos a las que se codifican los flujos de datos respectivos. En otro modo de realizacion, los flujos de datos se descodifican sin SIC. En este caso, la parte ASNR de la SNR condensada se pone a cero.

[0010] Un modo de realizacion comprende un procedimiento que incluye codificar cada uno de un conjunto de flujos de datos de acuerdo con las velocidades de datos correspondientes, mezclar los flujos de datos en un conjunto de canales MIMO de acuerdo con una permutacion completa de combinaciones, transmitir los flujos de datos permutados, recibir los flujos de datos permutados, permutar inversamente los flujos de datos, descodificar y determinar una SNR para cada uno de los flujos de datos, calcular una metrica de SNR condensada para el conjunto de flujos de datos, proporcionar la metrica condensada como retroalimentacion, determinar un conjunto de metricas de SNR individuales para los flujos de datos basandose en la metrica de SNR condensada, y ajustar las velocidades de datos a las que se codifican los flujos de datos basandose en las metricas de SNR individuales.

[0011] Otro modo de realizacion comprende un sistema de comunicacion inalambrica MIMO. El sistema incluye una estacion base que tiene una pluralidad de antenas de transmision MIMO y una estacion movil que tiene una pluralidad de antenas de reception MIMO. La estacion base esta configurada para codificar cada una de una pluralidad de flujos de datos de acuerdo con una velocidad de datos correspondiente, permutar los flujos de datos y transmitir cada uno de los flujos de datos por una pluralidad de canales MIMO correspondientes a las antenas de transmision MIMO. La estacion movil esta configurada para permutar inversamente los flujos de datos para reproducir los flujos de datos codificados, descodificar los flujos de datos y determinar una metrica de calidad correspondiente a cada uno de los flujos de datos. A continuacion, la estacion movil determina una metrica de calidad condensada basandose en las metricas de calidad correspondientes a cada uno de los flujos de datos y transmite la metrica de calidad condensada de vuelta a la estacion base. La estacion base esta configurada para determinar una metrica de calidad individual asociada a cada una de los flujos de datos basandose en la metrica de calidad condensada, y luego ajustar las velocidades de datos a las que se codifica cada una de los flujos de datos basandose en las metricas de calidad individuales.

[0012] Numerosos modos de realizacion alternativos tambien son posibles.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

[0013]

La FIG. 1 es un diagrama de bloques funcional que ilustra la estructura de un transmisor inalambrico a modo

de ejemplo;

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La FIG. 2 es un diagrama de bloques funcional que ilustra la estructura de un receptor inalambrico a modo de ejemplo;

La FIG. 3 es un diagrama que ilustra la transmision de cada uno de un conjunto de flujos de datos por un conjunto correspondiente de canales MIMO de acuerdo con la tecnica anterior;

Las FIGs. 4A y 4B son un par de diagramas que ilustran la transmision de cada uno de un conjunto de flujos de datos por cada uno de un conjunto de canales MIMO de acuerdo con un modo de realizacion;

La FIG. 5 es una tabla que ilustra todas las posibles permutaciones de cuatro flujos de datos transmitidos a traves de cuatro canales MIMO;

La FIG. 6 es un diagrama de bloques funcional que ilustra la estructura de un sistema que utiliza la permutacion de antena pseudoaleatoria y la cancelacion de interferencia sucesiva de acuerdo con un modo de realizacion; y

La FIG. 7 es un diagrama de flujo que ilustra el procesamiento y transmision de multiples flujos de datos en un sistema de comunicacion MIMO, as! como la determination de una metrica condensada que se proporcionara como retroalimentacion para el control de las velocidades de datos en el procesamiento de los flujos de datos de acuerdo con un modo de realizacion.

DESCRIPCION DETALLADA

[0014] Uno o mas modos de realizacion de la invention se describen a continuation. Debe observarse que estas y cualesquiera otros modos de realizacion descritos a continuacion son a modo de ejemplo y estan destinadas a ser ilustrativas de la invencion, en lugar de limitar.

[0015] Como se describe en el presente documento, varios modos de realizacion de la invencion comprenden sistemas y procedimientos para mejorar el rendimiento de un sistema de comunicacion inalambrica MIMO reduciendo la cantidad de recursos de enlace ascendente (enlace inverso) que se necesitan para proporcionar retroalimentacion de rendimiento de SNR/canal para el ajuste de velocidades de datos en los canales MIMO del enlace descendente (enlace directo).

[0016] En un modo de realizacion, un conjunto de flujos de datos en una estacion base se codifica usando velocidades de datos correspondientes. Los flujos de datos codificados estan listos para ser transmitidos. En lugar de transmitir cada uno de los flujos de datos codificados por uno solo de los canales MIMO, sin embargo, los bloques sucesivos en una trama de cada flujo de datos codificados se mezclan y transmiten mediante los diferentes canales MIMO. Es decir, los flujos de datos se permutan a traves de los diferentes canales.

[0017] En este modo de realizacion, se transmite un primer bloque de cada uno de los flujos de datos mediante una primera combination de canales MIMO. Por ejemplo, si hay cuatro flujos de datos numerados 1-4 y cuatro canales MIMO numerados 1-4, los primeros bloques de flujos de datos 1-4 pueden transmitirse por los canales MIMO 1-4, respectivamente. Entonces, los segundos bloques de los flujos de datos 1-4 podrlan transmitirse por los canales MIMO 2, 3, 4 y 1, respectivamente, y los terceros bloques podrlan transmitirse por los canales 3, 4, 1 y 2, respectivamente. En este modo de realizacion, los bloques sucesivos de los flujos de datos 1-4 se transmiten por cada una de las 24 permutaciones posibles de los canales MIMO 1-4.

[0018] Los canales MIMO transmitidos por la estacion base son distinguibles espacialmente por el receptor MIMO de una estacion movil. La estacion movil puede, por lo tanto, tomar los bloques de datos codificados de cada uno de los canales MIMO y reconstruir los flujos de datos codificados (se supone que la estacion movil conoce el esquema de permutacion utilizado por la estacion base para mezclar (permutar) los bloques de los flujos de datos a traves de los canales MIMO). El receptor descodifica los flujos de datos y determina una SNR para cada uno de los flujos de datos.

[0019] Debido a que los bloques de cada flujo de datos se han transmitido a traves de los cuatro canales MIMO, cada uno de los cuatro flujos de datos habra experimentado las mismas condiciones de canal, en medio si el canal permanece casi estatico durante la transmision de toda la trama codificada. Como resultado, cuando se determinan las SNR (mediadas en una trama) para cada uno de los flujos de datos, los valores de SNR deberlan variar solo debido a la cancelacion de interferencia que se puede lograr cuando cada flujo de datos se descodifica y luego se usa como retroalimentacion para eliminar la interferencia asociada de los flujos de datos restantes que se descodificaran posteriormente. Esto se conoce como cancelacion de interferencia sucesiva.

[0020] Debido a que la SNR de los cuatro flujos de datos varla solo como resultado de la cancelacion de interferencia sucesiva, los valores de SNR no variaran enormemente, sino que se comportaran relativamente bien. Esto es cierto incluso si las condiciones del canal MIMO pueden ser muy diferentes (y por lo tanto podrlan hacer

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que las SNR de los flujos de datos transmitidas por separado por los canales MIMO individuales correspondientes varlen en un grado mucho mayor).

[0021] El hecho de que las SNR de los diferentes flujos de datos se comporten relativamente bien permite que los valores de SNR se representen, con una precision razonable, en forma condensada (es decir, una forma mas compacta que separadamente proporcionando cada una de las cuatro valores de SNR diferentes.) Por ejemplo, las SNR pueden representarse mediante un valor de SNR de referencia y un valor de ASNR, donde el valor de SNR de referencia corresponde a la SNR del primer flujo de datos descodificados, y el valor de ASNR corresponde a la diferencia entre los valores de SNR de flujos de datos sucesivos.

[0022] La estacion movil transmite la representacion SNR condensada a la estacion base a traves del enlace ascendente. Debido a que la representacion de SNR condensada es menor que la representacion de cuatro valores de SNR individuales, se requieren menos recursos de enlace ascendente para proporcionar esta retroalimentacion a la estacion base. La estacion base utiliza entonces la representacion condensada de las SNR para las diferentes flujos de datos como base para ajustar las velocidades de datos con las que los diferentes flujos de datos se codifican posteriormente. En otras palabras, para un flujo de datos, la estacion base asumira que la SNR medida por la estacion movil fue igual al valor de SNR de referencia y se ajustara a la velocidad de datos para este flujo de datos como se indica mediante la SNR de referencia. Para el proximo flujo de datos, la estacion base asumira un valor de SNR medido igual al valor de SNR de referencia mas el valor ASNR. Para el siguiente flujo de datos, se usara un valor igual a la SNR de referencia mas dos veces el valor de ASNR, y as! sucesivamente, con la velocidad de datos de cada flujo de datos que se ajusta en consecuencia.

[0023] Antes de analizar en detalle los modos de realizacion a modo de ejemplo, sera util describir la operation basica de un solo canal flsico en un sistema de comunicacion inalambrica tlpico. Con referencia a la FIGURA 1, se muestra un diagrama de bloques funcionales que ilustra la estructura de un transmisor inalambrico a modo de ejemplo.

[0024] Como se representa en la FIGURA 1, un flujo de datos es recibido y procesado por un codificador 110. El flujo de datos esta codificado a una velocidad de datos seleccionada, como se analizara mas adelante. El flujo de datos codificados se envla a un intercalador 120, y luego a un asignador/modulador 130. La senal modulada se envla a continuation a una antena 140, que transmite la senal modulada.

[0025] Con referencia a la FIGURA 2, se muestra un diagrama de bloques funcionales que ilustra la estructura de un receptor inalambrico a modo de ejemplo. En esta figura, la senal transmitida por la antena 140 es recibida por la antena 250, y a continuacion es enviada al desmodulador/desasignador 260. La senal se desmodula y pasa al desintercalador 270. Despues de que la senal se desintercala, se descodifica mediante el descodificador 280 para reproducir el flujo de datos original. Cabe senalar que pueden producirse algunos errores durante el procesamiento de la senal mediante el transmisor y el receptor, por lo que "flujo de datos original", como se usa aqul, se refiere a la senal descodificada, tanto si es una reproduction completamente precisa de la senal original, como si contiene algunos errores.

[0026] Las FIGURAS 1 y 2 representan un mecanismo para comunicar information en una unica direction. Por ejemplo, la informacion puede comunicarse desde una estacion base a una estacion movil en un sistema de telefono celular. Tlpicamente, las comunicaciones son bidireccionales, en lugar de unidireccionales, por lo que se puede usar un conjunto similar de estructuras para comunicar informacion desde la estacion movil a la estacion base, as! como desde la estacion base a la estacion movil. En este tipo de sistema, las comunicaciones desde la estacion base a la estacion movil se denominan tlpicamente el enlace directo, mientras que las comunicaciones desde la estacion movil a la estacion base se denominan el enlace inverso.

[0027] Como se indico anteriormente, la codification del flujo de datos en el transmisor se basa en una velocidad de datos que se selecciona para la transmision de los datos. La velocidad de datos, a su vez, se selecciona basandose en la calidad de la senal recibida. Si la calidad de la senal recibida es mas alta, el receptor puede descodificar una velocidad de datos mas alta. Por lo tanto, es deseable aumentar la velocidad de datos para que se pueda lograr un mayor rendimiento. Si la calidad de la senal recibida es menor, el receptor solo puede descodificar una velocidad de datos inferior. En este caso, es deseable disminuir la velocidad de datos de modo que haya menos errores en los datos descodificados.

[0028] Para determinar la velocidad de datos que se debe seleccionar para codificar el flujo de datos, primero es necesario determinar la calidad de la senal recibida. En algunos sistemas, la calidad de la senal se determina midiendo la relation senal/ruido (SNR) de la senal. En ciertos niveles de SNR, las velocidades de datos correspondientes pueden ser compatibles. Por ejemplo, SNR1 puede soportar hasta data_rate1 con una tasa de error aceptable, SNR2 puede soportar hasta data_rate2, y as! sucesivamente. Estos sistemas, por lo tanto, miden la SNR de la senal recibida y transmiten esta informacion de vuelta al transmisor, que luego determina si la velocidad de datos que se usa actualmente para codificar los datos para la transmision es aceptable, demasiado alta o demasiado baja. Si la velocidad de datos es demasiado alta o demasiado baja, se puede seleccionar una velocidad de datos mas apropiada para la codificacion posterior.

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[0029] Es un asunto relativamente sencillo en este escenario de un solo canal proporcionar la SNR de la senal recibida como retroalimentacion para usar en el ajuste de la velocidad de datos a la cual se codifican los datos. La information de SNR es suficiente a los efectos de seleccionar una velocidad de datos, y esta information no constituye un coste indirecto especialmente grande. Incluso si el coste general se considera grande, serla diflcil reducir esta carga, ya que la SNR es un valor unico y esta informacion es necesaria para determinar la velocidad de datos adecuada.

[0030] Algunos sistemas, sin embargo, no tienen un solo canal. Por ejemplo, un sistema MIMO (multiples entradas, multiples salidas) tiene multiples canales flsicos. Un transmisor MIMO tiene multiples antenas, cada una de las cuales puede usarse para transmitir uno diferente de los multiples canales MIMO. De manera similar, un receptor MIMO tiene multiples antenas que se usan para distinguir entre los diferentes canales flsicos transmitidos por las antenas del transmisor y para recibir estos canales flsicos separados.

[0031] En un sistema MIMO tlpico, cada canal se procesa esencialmente de la misma manera que un sistema de un solo canal. En otras palabras, para cada canal, un flujo de datos se codifica a una velocidad de datos seleccionada, intercalada, asignada/modulada, transmitida a traves de una correspondiente de las antenas MIMO, recibida en el receptor, desasignada/desmodulada, desintercalada y descodificada para construir el flujo de datos original. Este proceso continua en paralelo para cada uno de los canales MIMO.

[0032] El sistema MIMO esta configurado para que los canales flsicos sean independientes entre si. Por lo tanto, multiples flujos de datos pueden transmitirse por separado a traves de los diferentes canales. En otras palabras, cada uno de los flujos de datos puede ser transmitido por una antena de transmision diferente, y puede distinguirse mediante el receptor MIMO de multiples antenas. Esto se ilustra en la FIGURA 3.

[0033] Con referencia a la FIGURA 3, se muestra un diagrama que ilustra la transmision de cada uno de un conjunto de flujos de datos por un conjunto correspondiente de canales MIMO de acuerdo con un sistema de la tecnica anterior. El sistema de la FIGURa 3 es representativo de, por ejemplo, un sistema PARC. En este sistema, un conjunto de flujos de datos codificados 311-314 es transmitido por un conjunto de antenas de transmision 321324. Las senales transmitidas son recibidas por las antenas de reception 331-334. El procesador de senal de espacio-tiempo 335 procesa las senales recibidas (todas las cuales son recibidas por cada una de las antenas 331-334) para distinguir los flujos de datos 341-344 (que son esencialmente las mismas que los flujos de datos 311-314).

[0034] Debido a que los canales MIMO son independientes entre si, los diferentes canales pueden tener diferentes caracterlsticas de atenuacion. En otras palabras, cada uno de los canales del sistema MIMO podrla tener una SNR diferente. Como resultado, los diferentes canales pueden necesitar codificar los flujos de datos respectivos a diferentes velocidades de datos para maximizar el rendimiento de cada uno de los canales.

[0035] La forma directa de proporcionar esta informacion de SNR serla medir por separado las SNR para cada uno de los canales MIMO, y luego transmitir cada uno de estos valores de SNR al transmisor, de modo que las velocidades de datos para cada uno de los canales puedan seleccionarse basandose en los respectivos valores medidos de SNR. Este es el enfoque utilizado en los sistemas PARC. Si bien este enfoque es sencillo, requiere una cantidad relativamente grande de recursos de enlace inverso. Si hay n canales MIMO, este enfoque requiere n veces mas recursos que el caso de un solo canal. Debido al alto coste de recursos asociado con este enfoque, los sistemas y procedimientos actuales utilizan un enfoque alternativo que permite que una metrica de SNR condensada sea devuelta al transmisor como retroalimentacion y por lo tanto conserva los recursos del enlace inverso, al tiempo que permite la selection de velocidades de datos que maximizan mas aproximadamente el rendimiento del sistema.

[0036] Debido a que los diferentes canales MIMO son independientes entre si, tienen caracterlsticas independientes de atenuacion y calidad de canal. Las SNR de cada uno de estos canales son, por lo tanto, tambien independientes. Debido a que las SNR son independientes, pueden variar sustancialmente entre si. Por ejemplo, si hay cuatro canales, el primer canal puede tener una SNR de [+15] dB, el segundo canal puede tener una SNR de [-15] dB, el tercer canal puede tener una SNR de 0 dB, y el cuarto canal puede tener una SNR de [+15] dB. Esta claro que, en esta situation, serla muy diflcil caracterizar las SNR de todos los canales en una forma condensada. Los presentes modos de realization, por lo tanto, emplean una metodologla que asegura que las SNR se comportaran suficientemente bien para permitir que se representen con una precision razonable en una forma condensada.

[0037] La metodologla utilizada en los presentes modos de realizacion implica la transmision de datos para cada flujo de datos por todos los canales MIMo. En otras palabras, para cada flujo de datos, los datos se procesan dentro del transmisor esencialmente de la misma manera que un sistema MIMO tlpico, pero en lugar de transmitir los datos a traves de una sola de las antenas MIMO, un bloque se transmite a traves de una primera antena, el siguiente bloque se transmite a traves de una segunda antena, y as! sucesivamente. Los bloques de cada flujo de

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datos se distribuyen por lo tanto a traves de todos los canales MIMO (cada canal MIMO se asocia con una correspondiente de las antenas MIMO). Esto se ilustra en las FIGURAS 4A y 4B.

[0038] Con referencia a la FIGURA 4A, se muestra un diagrama que ilustra la transmision de cada uno de un conjunto de flujos de datos por cada uno de un conjunto de canales MIMO de acuerdo con un modo de realizacion. En el lado derecho de la FIGURA 4A, se ilustran cuatro flujos de datos 411-414. Los flujos de datos 411-414 corresponden a los datos codificados, intercalados, asignados/modulados que han sido procesados por un transmisor y estan listos para transmitirse a traves de un enlace inalambrico a un receptor. En particular, los flujos de datos multiples representan los datos que convencionalmente se transmitirlan a traves de los canales separados del sistema MIMO (las antenas del transmisor MIMO). Dentro de cada una de los flujos de datos, hay una serie de bloques de datos. Los bloques de datos se identifican con una letra correspondiente con el flujo de datos y un numero correspondiente a la posicion del bloque de datos dentro del flujo de datos. Los bloques de datos pueden ser de cualquier tamano que sea conveniente para una implementacion particular, pero no deben ser tan grandes que se pierda la ventaja de permutar los flujos de datos a traves de los diferentes canales.

[0039] Despues de que los flujos de datos hayan sido sometidos al proceso de pretransmision convencional, los bloques de cada flujo de datos se asignan a las diferentes antenas del transmisor MIMO. Como se muestra en la FIGURA 4A, el primer conjunto de bloques, A1, B1, C1 y D1, se asignan a las antenas 431, 432, 433 y 434, respectivamente. El siguiente conjunto de bloques, A2, B2, C2 y D2, se asignan a una combinacion diferente de las cuatro antenas. Especlficamente, estan asignados a las antenas 432, 433, 434 y 431, respectivamente. Dicho de otra manera, los bloques de los diferentes flujos de datos se han girado un valor con respecto a las antenas. El tercer conjunto de bloques de datos se gira uno por uno nuevamente, de modo que los bloques de datos A3, B3, C3 y D3 se asignan a las antenas 433, 434, 431 y 432, respectivamente. Los bloques subsiguientes tambien se asignan a diferentes combinaciones de antenas, en la medida de lo posible. En un modo de realizacion, la serie de asignaciones de bloques de datos a canales MIMO comprende un patron pseudoaleatorio (como se muestra y se describe en conexion con la FIGURA 5).

[0040] Con referencia a la FIGURA 4B, se muestra un diagrama que ilustra la recepcion de cada uno de los flujos de datos mixtos transmitidos en el receptor. Se puede ver que cada una de las antenas de recepcion 441-444 recibe las senales combinadas transmitidas por las antenas de transmision 431-434. El procesador de senal de espacio-tiempo 445 procesa las senales recibidas para distinguir los flujos de datos permutados 451-454. El receptor conoce el algoritmo y/o patron para la asignacion de flujos de datos originales 411-414 en flujos de datos mixtos 421-424. Por lo tanto, el receptor puede deasignar o desmezclar los bloques de datos recibidos (451-454) para reconstruir los flujos de datos originales (461-464). Los flujos de datos reconstruidos 461-464 pueden ser desasignados/desmodulados, desintercalados y descodificados usando procedimientos convencionales.

[0041] Puede verse en las FIGURAS 4A y 4B que los flujos de datos reconstruidos consisten en bloques de datos que se han transmitido a traves de todos los canales MIMO, preferentemente en un patron pseudoaleatorio. Por ejemplo, el flujo de datos reconstruido 411 incluye bloques de datos A1, A2, A3, ... Estos bloques de datos se transmitieron a traves del primer, segundo, tercer, etc. canales MIMO. Los otros flujos de datos reconstruidos tambien se transmitieron a traves de todos los canales MIMO. Al transmitir cada flujo de datos por todos los canales MIMO, cada flujo de datos experimenta, en medio, las mismas condiciones de canal. En otras palabras, cada uno de los flujos de datos tiene aproximadamente una cuarta parte de sus bloques de datos transmitidos por cada uno de los canales MIMO y, por lo tanto, experimenta las condiciones del canal de cada uno de los canales MIMO durante una cuarta parte del tiempo.

[0042] Teniendo en cuenta el ejemplo anterior en el que las SNR de los diferentes canales variaron de [+15] dB a [-15] dB, la transmision de cada flujo de datos por todos estos cuatro canales darla como resultado una SNR media de entre [+15] dB y [-15] dB. Por ejemplo, la SNR podrla ser [+5] dB. Si bien las SNR de los diferentes flujos de datos probablemente no sean exactamente las mismas, deberlan ser aproximadamente equivalentes, y ciertamente se comportaran muy bien en comparacion con las variaciones de sNr en un sistema MIMO tlpico.

[0043] Debe observarse que, ademas de proporcionar la ventaja de igualar las SNR asociadas con los diferentes flujos de datos, la transmision de cada uno de los flujos de datos por todos los canales flsicos MIMO puede tener ventajas adicionales. Por ejemplo, existe la ventaja de utilizar diferentes rutas de senal para la transmision de un flujo de datos, ya que la diversidad proporciona un canal mas robusto.

[0044] Si cada uno de los flujos de datos va a transmitirse a traves de multiples canales flsicos, es necesario determinar como se mezclaran los diferentes flujos de datos en los canales. En otras palabras, es necesario determinar que flujo de datos se transmitira por que antena en cualquier momento particular. En algunos modos de realizacion, puede ser posible simplemente girar los flujos de datos a traves de las diferentes antenas. Por ejemplo, si hay cuatro canales, las antenas 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, etc., pueden transmitir bloques sucesivos de un flujo de datos.

[0045] Si bien puede haber ventajas al usar un giro simple como este, se contempla que un mejor rendimiento, en terminos tanto de la ecualizacion de las SNR asociadas con los flujos de datos como de las ventajas de

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diversidad, probablemente se lograra si se usa un patron pseudoaleatorio que incluya una permutacion completa de las posibles combinaciones de flujos de datos y canales fisicos. Una permutacion "completa" de combinaciones, como se usa en el presente documento, se refiere a todas las ordenes posibles de combinaciones de los flujos de datos y canales fisicos. Un ejemplo se muestra en la FIGURA 5.

[0046] Con referencia a la FIGURA 5, se muestra una tabla que ilustra todas las posibles permutaciones de cuatro flujos de datos transmitidos a traves de cuatro canales MiMO. Los bloques de datos correspondientes a un flujo de datos particular se identifican con la misma letra. Por ejemplo, todos los bloques de datos de un primero de los flujos de datos se identifican con la letra "A". Los bloques de datos de los flujos de datos segundo, tercero y cuarto se identifican con las letras "B", "C" y "D", respectivamente. Cada fila de la tabla corresponde a un canal MIMO particular. Cada columna de la tabla corresponde a bloques de datos sucesivos que se transmiten en el canal MiMO.

[0047] Se puede ver que, en cada punto del tiempo (es decir, en cada columna de la tabla), se transmite un bloque de datos desde cada uno de los cuatro flujos de datos. En la primera columna (extremo izquierdo), los bloques de datos de los flujos de datos A, B, C y D se transmiten en los canales MIMO 1,2, 3 y 4, respectivamente. En la siguiente columna, los flujos de datos (o canales MIMO) se giran, de modo que los bloques de datos de los flujos de datos A, B, C y D se transmiten en los canales MIMO 2, 3, 4 y 1, respectivamente. Los flujos de datos se giran a mas veces con los bloques de datos en este orden.

[0048] En la quinta columna, los flujos de datos en el orden original se volverian a girar a la combinacion original de flujos de datos y canales MIMO (es decir, flujos de datos A, B, C y D en los canales MIMO 1, 2, 3 y 4, respectivamente.) En lugar de repetir esta combinacion, los flujos de datos se permutan de manera que los flujos de datos A, B, C y D se transmiten en los canales MIMO 1, 2, 4 y 3, respectivamente. Los flujos de datos se giran en este orden hasta que se haya transmitido nuevamente un bloque de cada flujo de datos en cada uno de los canales MIMO.

[0049] Este proceso se repite para cada permutacion de las combinaciones de flujos de datos y canales MIMO. Los cuatro flujos de datos se pueden ordenar en seis permutaciones diferentes: A-B-C-D; A-B-D-C; A-C-B-D; A-C- D-B; A-D-B-C; y A-D-C-B. Cada uno de estos ordenamientos de los flujos de datos puede a continuacion girarse a traves de cuatro canales MIMO diferentes. Por ejemplo, ABCD se puede transmitir en los canales 1-2-3-4, 4-1-23, 3-4-1-2 o 2-3-4-1. En consecuencia, hay 24 (4 factorial, jo 4!) diferentes combinaciones de los cuatro flujos de datos y los cuatro canales MIMO. La transmision de los flujos de datos a traves de los canales MIMO usando todas estas combinaciones diferentes se denomina a los propositos de la divulgacion como una permutacion completa de las combinaciones.

[0050] Debe observarse que el sistema descrito aqui pretende ser ilustrativo, y que los modos de realizacion alternativos pueden tener diferentes numeros de flujos de datos y/o canales MIMO. Para modos de realizacion en los que el numero de flujos de datos es igual al numero de canales MIMO, el numero de combinaciones diferentes de los flujos de datos y canales MIMO viene dado por n! (n factorial,) donde n es el numero de flujos de datos/canales MIMO. Por lo tanto, por ejemplo, un sistema que tenga tres flujos de datos y tres canales MIMO tendra 3!, o 6, combinaciones diferentes en una permutacion completa. Un sistema que tenga cinco flujos de datos y cinco canales MIMO tendra 5!, o 120, combinaciones diferentes en una permutacion completa.

[0051] Dado que los bloques de cada uno de los flujos de datos se han transmitido a traves de todos los canales MIMO y experimentan esencialmente las mismas condiciones de canal, las SNR de los diferentes flujos de datos se comportan bien. Idealmente, las SNR de los flujos de datos son equivalentes. Por lo tanto, puede ser posible proporcionar retroalimentacion al transmisor en forma de una unica SNR que represente todas los flujos de datos. Sin embargo, es posible que esto no proporcione el mayor rendimiento para los flujos de datos.

[0052] En un modo de realizacion, el receptor MIMO es un receptor lineal sin cancelacion de interferencia no lineal.

[0053] Si no hay una operacion de cancelacion de interferencia sucesiva en el receptor, se puede lograr la velocidad de datos mas alta con solo una retroalimentacion SNR unica aplicando la permutacion de antena pseudoaleatoria descrita anteriormente. Cuando el vector recibido del sistema de N*N MIMO en el tiempo de simbolo k se denota mediante y(k) de tal manera que

(k) = H (k)

XNX1 (*) + nNxl (*)

= x(1) (k)hZ (*) + x(2) {k)hZ (*) + ■•■ + *w (*)/C (*) + (k) ’

la SNR del /-esimo flujo en el receptor de error cuadratico medio minimo (MMSE) lineal se vuelve

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SNRln(k)=^hZ

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donde la matriz de covarianza de ruido /-esima esta representada por

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En(1 )-(3), H»*» (*) = (*)■ C <*>’'' • ■ C (*)f

‘/Vxi denota la matriz del canal, XN*-\(k) = [xm(k),x<-2>(k),---,xw(k)]r denota el vector de senal normalizado, y m*i(k) denota el vector de ruido de fondo recibido por las N antenas de recepcion cuya varianza es a2 por dimension. Aunque el sistema MIMO considerado aqul tiene N flujos de datos, N antenas de transmision y N antenas de recepcion, el numero de transmisiones MIMO no necesita ser igual al numero de antenas de transmision ni al numero de antenas de recepcion. El numero de antenas de transmision y el de las antenas de recepcion tampoco tiene que ser el mismo.

[0054] En general, diferentes flujos veran diferentes valores de SNR ya que hay diferentes vectores de canal de recepcion para diferentes antenas de transmision. Cuando el numero de slmbolos en el bloque de codificacion y el ancho de banda del sistema se denotan por Ky W, la velocidad de datos alcanzable (bits por segundo) para el flujo i-esimo del sistema PARC se puede calcular en un canal cuasiestatico mediante el uso de la asignacion (o mediante cualquier otra formula de asignacion de tasa SNR adecuadamente disenada) de

W K

J?(0 = — X I°g(! + SNR®) = W log(l + SNRm). R t-i

z=l,2,.,.,Ar

(4)

[0055] Cabe senalar que el Indice de tiempo k se ha omitido deliberadamente al representar la SNR, ya que se supone un canal cuasiestatico. Estas N velocidades de datos solicitadas se retroalimentan y se utilizan para codificar la siguiente trama de datos de flujo N. La velocidad total de datos que se puede lograr mediante la codificacion independiente de flujo viene dada por

R = J Rw = W J log(l + SNRW).

(5)

[0056] Ahora bien, si se aplica la permutacion de antena pseudoaleatoria como en las Figuras 3-4, se puede ver que las velocidades de los N flujos tienen el mismo valor. Mas especlficamente, cuando el Indice de antena permutada del /-esimo flujo en el tiempo k se denota por n(/,k), la velocidad de datos alcanzable del /-esimo flujo es

W K w KIN N W N

R® = V £ Iogfl + SIM™ (k)) - ^ £ log(l + SNRU>) = ■^ £ log(l + SNR(r>),

R i=l R r':=l H A j=1

i=l,2,...,N, (6)

y todos los R(/> tienen el mismo valor. La velocidad de datos total alcanzable sigue viniendo dada por (5) si el tamano de la trama codificada es grande y se usa una codificacion de tipo aleatorio tal como la codificacion turbo. Las relaciones entre PARC y permutacion de antena pseudoaleatoria son similares, incluso cuando se supone un receptor lineal de forzamiento a cero (ZF) o de filtro combinado (MF), en lugar de un receptor MMSE. Cabe senalar que solo se necesitan operaciones de ciclado de antena y una unica respuesta de SNR para lograr la velocidad de datos maxima en el caso del receptor lineal en lugar de tomar todas las permutaciones.

[0057] En un modo de realizacion, el receptor MIMO emplea una metodologla de cancelacion de interferencia sucesiva (SIC) para descodificar los flujos de datos. El receptor SIC logra valores de SNR mejorados para algunos de los flujos de datos descodificando primero una de los flujos de datos, y luego usando esta informacion para cancelar parte de la interferencia en los flujos de datos restantes. Mas especlficamente, el primer flujo de datos descodificados se usa para regenerar la interferencia que creo durante la transmision. Esta interferencia puede a continuacion cancelarse de la superposicion de flujos de datos recibida. A continuacion se descodificarla un segundo de los flujos de datos. Debido a que la interferencia en este flujo de datos se reduce como resultado de la cancelacion de la interferencia del primer flujo de datos, la SNR del segundo flujo de datos descodificados es mayor que la SNR del primer flujo de datos descodificados. El segundo flujo de datos descodificados se usa entonces de la misma manera que el primer flujo de datos para cancelar parte de la interferencia en los flujos de datos restantes. Este proceso se repite para cada uno de los flujos de datos restantes.

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[0058] Cuando se utiliza esta metodologla SIC, la SNR asociada a un flujo de datos particular corresponde al orden en que se descodifico el flujo de datos, con el primer flujo de datos a descodificar que tiene la SNR mas baja y el ultimo flujo de datos a descodificar con el mayor SNR. Debido a que las SNR de las diferentes flujos de datos no son las mismas, los flujos de datos pueden soportar (es decir, estar codificadas a) velocidades de datos diferentes. El flujo de datos que tiene la SNR mas baja soporta la velocidad de datos mas baja, mientras que el flujo de datos que tiene la SNR mas alta soporta la velocidad de datos mas alta. Si el receptor proporciona un unico valor de SNR como retroalimentacion y el transmisor lo usa como base para seleccionar una velocidad de datos para codificar cada flujo de datos, no se lograra el rendimiento maximo posible en los flujos de datos que tienen las SNR mas altas. Por lo tanto, es util en este modo de realizacion proporcionar alguna indicacion de la diferencia entre las SNR de los diferentes flujos de datos, de modo que se puedan seleccionar velocidades de datos apropiadas para cada uno de los flujos de datos.

[0059] Cuando se usa un descodificador MMSE-SIC o ZF-SIC en el receptor, la velocidad de datos maxima no se puede lograr en un sentido estricto a menos que se proporcionen N valores de SNR como retroalimentacion. Sin embargo, la mayor parte de la velocidad de datos maxima se puede lograr en un sentido practico con la SNR condensada (o retroalimentacion reducida) aplicando una formula de aproximacion apropiada, como se describe en el presente documento.

[0060] Por otro lado, cuando se usa un descodificador MF-SIC incorporado con la permutacion de antena pseudoaleatoria, los valores de SNR de los otros flujos de datos pueden calcularse mas exactamente en el transmisor utilizando la SNR del primer flujo de datos y un factor de correlacion de canal media entre los flujos. La SNR instantanea del primer flujo a la salida de la MF (o combinador ponderado por piloto) esta representada por

11/ ||4 pjN

SNRV'm^-t------------W ”11 ---------------- (7)

xrrnsp pw+nnsr

1=2

donde P, N y a 2 indican respectivamente la energla de la senal, el numero de flujos de datos y la varianza del ruido de fondo. Una forma simple (aunque no es optima en terminos de velocidad de datos alcanzable) para calcular la SNR media de una trama de codificacion es tomar la relacion de la potencia de senal media (o mas especlficamente, la media aritmetica) a la potencia de interferencia y ruido media (media aritmetica)) tal que

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donde el factor de correlacion de canal medio es calculado por

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[0061] De la misma manera, se puede calcular la SNR media de una trama de codificacion del flujo i-esimo, que se descodifica despues de la cancelacion de los primeros /-1 flujos. Debido a la estructura simetrica de la permutacion de antena pseudoaleatoria, se obtiene un resultado de SNR similar al del 1.er flujo con una discrepancia del numero efectivo de senales de interferencia, que se representa mediante

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[0062] De (8) y (10), se puede obtener una relacion de la SNR entre el 1.er flujo y el i-esimo flujo de modo que sea

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o, de manera equivalente, la relacion SNR puede reescribirse para ser

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a traves de la SNR del ultimo flujo. Por lo tanto, si esta disponible la SNR del 1 .er flujo descodificado (o la ultima o cualquier otro flujo descodificado) y el factor de correlacion de canal medio, los valores de SNR de las otros flujos del sistema de permutacion de antena pseudoaleatoria incorporados con el receptor MF-SIC se pueden predecir con precision. Las formulas (11 )-(12), sin embargo, presentan solo un ejemplo de como se puede restaurar el conjunto completo de valores de SNR de todos los flujos de datos cuando solo estan disponibles un valor de SNR y un parametro de correlacion. Cabe senalar que la SNR efectiva mas sofisticada basada en (6) se debe proporcionar como retroalimentacion en lugar de la SNR media basada en la media aritmetica en (10) para hacer una seleccion de frecuencia mas pertinente y optimizada. Por lo tanto, en la implementacion real, cualquier otra formula que represente eficazmente las relaciones SNR de los flujos en un sistema MIMO dado, puede usarse con la SNR de referencia y uno o una serie de parametros auxiliares. El parametro auxiliar puede ser el factor de correlacion de canal medio, ASNR o cualquier otro.

[0063] La formula de prediccion de SNR en (11) o (12), que es una calculadora precisa de los valores de SNR en el caso del receptor MF-SIC, se puede utilizar como un llmite inferior de SNR de un receptor MMSE-SIC. De hecho, la SNR del ultimo flujo descodificado sera la misma entre MF-SIC y MMSE-SIC si el ruido de fondo es blanco, y la brecha de SNR (es decir, MMSE SNR - MF SNR) entre los otros flujos dependera en gran medida en el factor de correlacion de canal medio. Cuando el factor de correlacion de canal medio es pequeno (o, la mayorla de las firmas espaciales son casi ortogonales entre si), la brecha sera casi cero incluso para las otras flujos (y los valores de SNR a traves de diferentes flujos casi seran los mismos); de lo contrario, puede volverse grande. Suponiendo que la MS devuelve la SNR del ultimo flujo descodificado y el factor de correlacion de canal medio de (9), la estacion base puede elegir las velocidades de forma conservadora sobre la base de (12) para que los ultimos flujos puedan descodificarse casi con seguridad una vez que el primer flujo se descodifica. Por otro lado, la estacion base puede descontar el factor de correlacion de canal medio comunicado a un valor mas pequeno en consideration de la capacidad del receptor avanzado (es decir, MMSE-SIC): El factor de correlacion de canal medio comunicado en (9) puede disminuirse mas agresivamente si es grande, mientras que se mantiene casi intacto si es pequeno.

[0064] De forma alternativa, la estacion movil puede generar realmente todos los valores medios de SNR de los N flujos en el paso de descodificacion y estimar el factor de correlacion de canal medio efect/vo optimo de modo que la curva en (12) (u otra curva disenada adecuadamente para el MMSE- SIC o ZF-SIC) es lo mas cercano posible a los valores de SNR generados. A continuation, se retroalimentan la SNR del ultimo flujo y el factor de correlacion de canal medio efect/vo para que la estacion base pueda elegir las velocidades de acuerdo con (12).

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[0065] En la practica, es posible obtener una relacion SNR aproximada mejor que (12) en el caso del receptor MMSE-SIC o ZF-SIC en terminos de simplicidad, description efectiva de las relaciones SNR, etc. Por ejemplo, puede ser posible tomar una relacion SNR aditiva

tJI¥'IV/rame,iivs

-f(i\SNRZ^s,P)

(13)

o una relacion SNR multiplicativa

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para un parametro auxiliar seleccionado correctamentep y unafuncion de recursion La funcion de recursion

puede tomar un valor constante, por ejemplo, J v frames* ’ para una implementation simple.

[0066] En un modo de realization, la retroalimentacion proporcionada por el receptor consiste en un valor de SNR de referencia y un valor de ASNR. Debido a que la calidad del canal experimentada por cada uno de los flujos de datos es esencialmente la misma, la diferencia en las SNR para cada uno de los flujos de datos es resultado de la cancelation de la interferencia cuando se descodifican flujos de datos sucesivos. Debido a que el efecto de SIC en la SNR de flujos de datos sucesivos se comporta bien y se entiende bien, las SNR de los flujos de datos pueden aproximarse razonablemente mediante un valor de SNR de referencia y un valor de ASNR, donde el valor de SNR de referencia es la SNR real para el primer canal descodificado (o el ultimo canal descodificado o cualquier otro canal especificado previamente que depende del diseno del sistema) y el valor ASNR es la mejora (o degradation que depende del diseno del sistema) en la SNR para cada canal descodificado sucesivamente. Por ejemplo, la SNR del primer canal descodificado es igual a la SNR de referencia, la SNR del segundo canal descodificado es igual a la SNR de referencia mas ASNR, la SNR del tercer canal descodificado es igual a la SNR de referencia mas dos veces ASNR, y as! sucesivamente. Debe observarse que se supone que la estacion base conoce el orden en que la estacion movil descodifica los flujos de datos y, por lo tanto, puede aplicar las SNR (SNR de referencia mas multiplo de ASNR) a los flujos de datos apropiados. El calculo y la operation mas de ASNR pueden realizarse en la escala lineal o en la escala de decibelios (dB). Como la operacion mas en la escala de dB corresponde a la operacion de multiplication en la escala lineal, las operaciones mas de escala lineal y escala de dB son respectivamente equivalentes a usar (13) y (14) con

f(i)(SNR

frame,av g

,p )- ASNR(linear - scaled - value).

[0067] Con referencia a la FIGURA 6, se muestra un diagrama de bloques funcional que ilustra la estructura de un sistema que utiliza la permutation de antena pseudoaleatoria y la cancelacion de interferencia sucesiva de acuerdo con un modo de realizacion. En este modo de realizacion, el sistema consiste en un transmisor 610 y un receptor 620. En un modo de realizacion, el transmisor 610 se implementa en una estacion base inalambrica y el receptor 620 se implementa en una estacion movil inalambrica para formar un enlace descendente de comunicacion. La estacion movil tambien incluye un transmisor y la estacion base incluye un receptor para formar un enlace ascendente de comunicacion correspondiente.

[0068] El transmisor 610 y el receptor 620 son dispositivos MIMO que estan configurados para transmitir y recibir cuatro canales. El transmisor 610 esta configurado para procesar cuatro flujos de datos y transmitir flujos de datos codificados correspondientes sobre combinaciones pseudoaleatorias de los cuatro canales MIMO flsicos. El receptor 620 esta configurado para recibir los datos en los cuatro canales MIMO, reconstruir los flujos de datos codificados y procesar estos datos para regenerar los flujos de datos originales.

[0069] Con referencia al transmisor 610, los cuatro codificadores de datos originales son recibidos por los codificadores 630. Cada uno de los codificadores codifica el flujo de datos correspondiente a una velocidad de datos que se selecciona para ese flujo de datos particular. Los slmbolos de datos codificados son intercalados por los intercaladores 635 y asignados por los asignadores 640 a slmbolos de modulation. A continuation, los slmbolos de modulacion se asignan mediante la unidad de permutacion 645 a las antenas 650. Los slmbolos de modulacion son luego transmitidos por antenas 650 de acuerdo con el esquema de permutacion implementado por la unidad de permutacion 645.

[0070] Con referencia al receptor 620, los slmbolos transmitidos son recibidos por las antenas 655 y son enviados a un primer ecualizador 660. Este primer ecualizador calcula la SNR para un primero de los flujos de datos y envla la senal a un primero de los desasignadores 665. Los slmbolos codificados son luego desintercalados por el primero de los desintercaladores 670 y descodificados por el primero de los descodificadores 675. Los datos descodificados se proporcionan a un primero de canceladores de interferencias 680, que regenera la interferencia correspondiente al primer flujo de datos y cancela esta interferencia de la senal recibida. Se proporciona una ruta de procesamiento similar para las senales correspondientes a cada uno de los flujos de datos restantes.

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[0071] Despues de que se hayan descodificado los cuatro flujos de datos, se han determinado las SNR para cada uno de los flujos de datos. Como se describio anteriormente, las SNR de los flujos de datos se ecualizan transmitiendolas a traves de todos los canales MIMO, de modo que las diferencias en las SNR determinadas para cada uno de los flujos de datos surgen de las sucesivas cancelaciones de interferencia. Por lo tanto, el receptor puede calcular una metrica de SNR condensada para el conjunto de SNR de buen comportamiento correspondiente a los cuatro flujos de datos. En un modo de realizacion, esta metrica condensada consiste en un valor de SNR de referencia y un valor de ASNR, donde el valor de ASNR es la diferencia entre las SNR de los flujos de datos sucesivos en escala lineal o en escala de dB. Esta metrica condensada se proporciona luego como retroalimentacion al transmisor, que puede ajustar las velocidades de datos a las que se codifican los diferentes flujos de datos basandose en las SNR correspondientes, como se determina a partir de la metrica de SNR condensada.

[0072] El funcionamiento de este sistema se puede resumir como se muestra en la FIGURA 7. La FIGURA 7 es un diagrama de flujo que ilustra el procesamiento y transmision de multiples flujos de datos en un sistema de comunicacion MIMO, as! como la determinacion de una metrica condensada que se proporcionara como retroalimentacion para el control de las velocidades de datos en el procesamiento de los flujos de datos de acuerdo con un modo de realizacion.

[0073] Como se muestra en la FIGURA 7, un conjunto de n flujos de datos iniciales es el primer proceso para producir un conjunto correspondiente de flujos de datos codificados (700). Este procesamiento corresponde a la codificacion, intercalado y asignacion/modulacion de una trama de datos completa realizada por los componentes 630, 635 y 640 del transmisor 610. Las porciones sucesivas (por ejemplo, bloques) en una trama de cada uno de los flujos de datos codificados se transmiten luego en los alternativos de una pluralidad de canales MIMO (705). Como se indico anteriormente, la transmision en canales alternativos de los canales MIMO puede, por ejemplo, seguir un patron pseudoaleatorio. En un modo de realizacion, el patron pseudoaleatorio incluye todas las permutaciones posibles de las combinaciones de flujos de datos y canales MIMo. La mezcla y transmision de los flujos de datos codificados corresponde a los componentes 645 y 650 del transmisor 610.

[0074] Los datos transmitidos son luego recibidos por el receptor (710). El receptor es un receptor MIMO que puede distinguir espacialmente los diferentes canales MIMO. Las porciones mezcladas de los flujos de datos no se mezclan y los flujos de datos codificados se reconstruyen (715). Despues de reconstruir los flujos de datos codificados, se determina una SNR para cada uno de los flujos de datos codificados, y los flujos de datos codificados se descodifican a los flujos de datos iniciales (720, 725). Como se describio anteriormente, en el modo de realizacion de la FIGURA 6, los flujos de datos se descodifican secuencialmente y se usan para regenerar y luego cancelar la interferencia correspondiente a los flujos de datos descodificados.

[0075] Cuando se han determinado las SNR para cada uno de los flujos de datos, se calcula una metrica de SNR condensada a partir de estos valores (730). Como se analizo anteriormente, la metrica condensada en un modo de realizacion comprende un valor de SNR de referencia y un valor de ASRN. La metrica de SNR condensada se envla a continuacion de vuelta al transmisor (735). Como se indico previamente, el transmisor 610 y el receptor 620 forman el enlace descendente de un sistema de comunicacion inalambrica que tambien incluye un transmisor y receptor de enlace ascendente (no mostrado en la FIGURA 6) que se utilizan para transmitir la metrica de SNR condensada como retroalimentacion. Cuando se recibe la metrica de SNR condensada, se reconstruyen las SNR para cada uno de los flujos de datos (740), y las velocidades de datos a las que se codifican cada uno de los flujos de datos se ajustan basandose en estos valores de SNR (745). Si el receptor no utiliza la cancelacion de interferencia sucesiva, el ASNR se establece en 0 en el caso de escala lineal y en 0dB en el caso de escala de dB.

[0076] En un modo de realizacion, el receptor puede retroalimentar adicionalmente la informacion que solicita el apagado de algunas de las antenas de transmision. Entonces, la permutacion de antena pseudoaleatoria presentada y la retroalimentacion SNR condensada se aplicaran solo a las antenas de transmision activas que en realidad estan transmitiendo flujos de datos.

[0077] En otro modo de realizacion, el numero de flujos de datos activos (Ns) puede ser menor que el numero de antenas de transmision (Nt). Entonces, las antenas de transmision Nt - Ns pueden no transmitir ninguna senal en un momento dado. Incluso en este caso, la permutacion de antena pseudoaleatoria y la retroalimentacion de SNR condensada pueden aplicarse considerando que hay Nt - Ns mas flujos de datos, todos los cuales tienen potencia de transmision cero.

[0078] Como se indico anteriormente, los modos de realizacion anteriores son ilustrativos de la invencion, en lugar de limitativos. Los modos de realizacion alternativos pueden tener numerosas variaciones de los sistemas y procedimientos descritos anteriormente. Por ejemplo, los modos de realizacion alternativos pueden usar una metrica de retroalimentacion condensada que comprende un valor distinto de un valor de SNR de referencia y un valor de ASRN. De hecho, la metrica puede comprender valores distintos a las SNR, tales como tasas de error en los flujos de datos descodificados recibidos. Los modos de realizacion alternativos tambien pueden tener diferentes tipos de receptores (por ejemplo, no SIC), diferentes numeros de canales y otras variaciones.

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[0079] Aunque no se ha analizado en detalle anteriormente, debe observarse que la funcionalidad descrita anteriormente puede implementarse en estaciones moviles y estaciones base de un sistema de comunicacion inalambrica proporcionando programas adecuados que se ejecutan en los respectivos subsistemas de procesamiento de estos dispositivos. Los subsistemas de procesamiento controlan entonces el procesamiento de los datos y la transmision/recepcion de los datos mediante los respectivos subsistemas transceptores de las estaciones moviles y las estaciones base.

[0080] Las instrucciones del programa estan tlpicamente incorporadas en un medio de almacenamiento que es legible por los respectivos subsistemas de procesamiento. Los medios de almacenamiento a modo de ejemplo pueden incluir memoria RAM, memoria flash, memoria ROM, memoria EPROM, memoria EEPROM, registros, disco duro, un disco extralble, un CD-ROM o cualquier otra forma de medio de almacenamiento conocido en la tecnica. Tal medio de almacenamiento que incorpora instrucciones del programa para implementar la funcionalidad descrita anteriormente comprende un modo de realizacion alternativo de la invencion.

[0081] Los expertos en la tecnica entenderan que la information y las senales pueden representarse usando cualquiera de varias tecnologlas y tecnicas diferentes. Por ejemplo, los datos, las instrucciones, los comandos, la informacion, las senales, los bits, los slmbolos y los chips que puedan haberse mencionado a lo largo de la description anterior pueden representarse mediante tensiones, flujos, ondas electromagneticas, campos o partlculas magneticos, campos o partlculas opticos o cualquier combination de los mismos.

[0082] Los expertos en la materia apreciaran ademas que los diversos bloques logicos, modulos, circuitos y pasos de algoritmo ilustrativos descritos en relation con los modos de realizacion divulgados en el presente documento pueden implementarse como hardware electronico, software informatico o combinaciones de ambos. Para ilustrar claramente esta intercambiabilidad de hardware y software, anteriormente se han descrito, en general, diversos componentes, bloques, modulos, circuitos y pasos ilustrativos desde el punto de vista de su funcionalidad. Si dicha funcionalidad se implementa como hardware o software depende de la aplicacion y las restricciones de diseno particulares impuestas al sistema global. Tambien debe observarse que los componentes, bloques, modulos, circuitos y pasos ilustrativos se pueden reordenar o reconfigurar de otro modo en modos de realizacion alternativos. Los expertos en la tecnica pueden implementar la funcionalidad descrita de formas diversas para cada aplicacion particular, pero no deberla interpretarse que dichas decisiones de implementation suponen apartarse del alcance de la presente invencion.

[0083] Los diversos bloques logicos, modulos y circuitos ilustrativos descritos en relacion con los modos de realizacion divulgados en el presente documento pueden implementarse o realizarse con un procesador de uso general, con un procesador de senales digitales (DSP), con un circuito integrado especlfico de la aplicacion (ASIC), con una matriz de puertas programables de campo (FPGA) o con otro dispositivo de logica programable, logica de puertas discretas o de transistores, componentes de hardware discretos o con cualquier combinacion de los mismos disenada para realizar las funciones descritas en el presente documento. Un procesador de uso general puede ser un microprocesador pero, de forma alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o maquina de estados convencional. Un procesador tambien puede implementarse como una combinacion de dispositivos informaticos, por ejemplo, una combinacion de un DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o mas microprocesadores junto con un nucleo de DSP o cualquier otra configuration de este tipo.

[0084] La anterior descripcion de los modos de realizacion divulgados se proporciona para permitir que cualquier experto en la tecnica realice o use la presente invencion. Diversas modificaciones de estos modos de realizacion resultaran muy evidentes a los expertos en la materia, y los principios genericos definidos en el presente documento pueden aplicarse a otros modos de realizacion sin apartarse del alcance de la presente invencion. Por lo tanto, la presente invencion no pretende limitarse a los modos de realizacion mostrados en el presente documento, sino que se le concede el alcance mas amplio compatible con los principios y caracterlsticas novedosas divulgados en el presente documento.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un procedimiento implementado en un sistema de comunicacion inalambrica de multiples entradas y multiples salidas, MIMO; que comprende:

   5

   determinar (725) una metrica de calidad para cada una de una pluralidad de flujos de datos en una primera estacion;

   determinar (730) una metrica de calidad condensada en la primera estacion basandose en la metrica de 10 calidad para cada uno de la pluralidad de flujos de datos, con la metrica de calidad condensada que

   comprende una metrica de calidad de referencia y una metrica de calidad delta, en el que la metrica de calidad para cada flujo de datos comprende una relacion de senal a ruido, SNR, en la que la metrica de calidad condensada esta representada por un valor de SNR de referencia y un valor de ASNR, donde el valor de SNR de referencia corresponde a la SNR de un primer flujo de datos descodificados, y el 15 valor de ASNR corresponde a la diferencia entre los valores de SNR de flujos de datos sucesivos;

   transmitir (735) la metrica de calidad condensada desde la primera estacion a una segunda estacion;

   recibir la pluralidad de flujos de datos desde la segunda estacion por una pluralidad de canales MIMO, 20 en el que cada flujo de datos se recibe por toda la pluralidad de canales MIMO y se codifica de acuerdo

   con una velocidad de datos para el flujo de datos determinado basandose en la metrica de calidad condensada; y

   descodificar cada uno de la pluralidad de flujos de datos en la primera estacion de acuerdo con la 25 velocidad de datos para el flujo de datos.
2. 2. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de canales MIMO corresponde a una pluralidad de antenas (441 ... 444) en la segunda estacion.

   30 3. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la primera estacion es una estacion movil y la segunda

   estacion es una estacion base.
3. 4. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de flujos de datos se asignan a la pluralidad de canales MIMO basandose en un patron pseudoaleatorio.

   35
4. 5. El procedimiento segun la reivindicacion 4, en el que el patron pseudoaleatorio comprende una permutacion completa de posibles combinaciones de la pluralidad de flujos de datos y la pluralidad de canales MIMO.
5. 6. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de flujos de datos se giran a traves de la

   40 pluralidad de canales MIMO.
6. 7. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de flujos de datos se descodifican en la primera estacion usando la cancelacion de interferencia sucesiva.

   45 8. Un procedimiento para comunicaciones inalambricas de multiples entradas y multiples salidas, MIMO, que

   comprende:

   recibir una metrica de calidad condensada de una primera estacion en una segunda estacion, con la metrica de calidad condensada que comprende una metrica de calidad de referencia y una metrica de 50 calidad delta;

   determinar una velocidad de datos para cada una de una pluralidad de flujos de datos basandose en la metrica de calidad condensada, en el que la metrica de calidad para cada flujo de datos comprende una relacion senal/ruido, SNR, en el que la metrica de calidad condensada esta representada por un valor 55 de SNR de referencia y un valor ASNR, donde el valor de SNR de referencia corresponde a la SNR de

   un primer flujo de datos descodificados, y el valor de ASNR corresponde a la diferencia entre los valores de SNR de los flujos de datos sucesivos;

   codificar cada uno de la pluralidad de flujos de datos de acuerdo con la velocidad de datos 60 correspondiente para el flujo de datos; y

   transmitir la pluralidad de flujos de datos por una pluralidad de canales MIMO desde la segunda estacion a la primera estacion, en el que cada flujo de datos se transmite por toda la pluralidad de canales MIMO.

   65 9. El procedimiento segun la reivindicacion 8, que comprende ademas:

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   asignacion de la pluralidad de flujos de datos a la pluralidad de canales MIMO basandose en un patron pseudoaleatorio.
7. 10. El procedimiento segun la reivindicacion 9, en el que el patron pseudoaleatorio comprende una permutacion completa de posibles combinaciones de la pluralidad de flujos de datos y la pluralidad de canales MIMO.
8. 11. Una estacion base para un sistema de comunicacion inalambrica de multiples entradas y multiples salidas, MIMO, que comprende:

   medios para recibir una metrica de calidad condensada que comprende una metrica de calidad de referencia y una metrica de calidad delta desde una estacion movil;

   medios para determinar una velocidad de datos para cada una de una pluralidad de flujos de datos basandose en la metrica de calidad condensada, en el que la metrica de calidad para cada flujo de datos comprende una relacion senal/ruido, SNR, en el que la metrica de calidad condensada esta representada por un valor de SNR de referencia y un valor de ASNR, donde el valor de SNR de referencia corresponde a la SNR de un primer flujo de datos descodificados, y el valor de ASNR corresponde a la diferencia entre los valores de SNR de flujos de datos sucesivos;

   medios para codificar cada uno de la pluralidad de flujos de datos de acuerdo con la velocidad de datos para el flujo de datos; y

   medios para transmitir la pluralidad de flujos de datos por una pluralidad de canales MIMO correspondientes a una pluralidad de antenas de transmision (431 ... 434), en el que cada flujo de datos se transmite por toda la pluralidad de canales MIMO.
9. 12. La estacion base, segun la reivindicacion 11, que comprende, ademas:

   medios para asignar la pluralidad de flujos de datos a la pluralidad de canales MIMO basandose en un patron pseudoaleatorio.
10. 13. La estacion base de la reivindicacion 12, en el que el patron pseudoaleatorio comprende una permutacion completa de posibles combinaciones de la pluralidad de flujos de datos y la pluralidad de canales MIMO.
11. 14. Una estacion movil para un sistema de comunicacion inalambrica de multiples entradas y multiples salidas, MIMO, que comprende:

    medios para determinar una metrica de calidad individual correspondiente a cada una de una pluralidad de flujos de datos,

    medios para determinar una metrica de calidad condensada basandose en la metrica de calidad individual correspondiente a cada uno de la pluralidad de flujos de datos, con la metrica de calidad condensada que comprende una metrica de calidad de referencia y una metrica de calidad delta, en el que la metrica de calidad para cada flujo de datos comprende una relacion senal/ruido, SNR, en el que la metrica de calidad condensada esta representada por un valor de SNR de referencia y un valor de ASNR, donde el valor de SNR de referencia corresponde a la SNR de un primer flujo de datos descodificados, y el valor de ASNR corresponde a la diferencia entre los valores de SNR de flujos de datos sucesivos;

    medios para transmitir la metrica de calidad condensada a una estacion base;

    medios para recibir la pluralidad de flujos de datos transmitidos por la estacion base por una pluralidad de canales MIMO, en el que cada flujo de datos se codifica de acuerdo con una velocidad de datos determinada basandose en la metrica de calidad condensada y se recibe por toda la pluralidad de canales MIMO; y

    medios para descodificar cada uno de la pluralidad de flujos de datos de acuerdo con la velocidad de datos para el flujo de datos.
12. 15. La estacion movil de la reivindicacion 14, que comprende ademas:

    medios para asignar inversamente la pluralidad de flujos de datos de acuerdo con un patron pseudoaleatorio.
13. 16. La estacion movil de la reivindicacion 15, en la que el patron pseudoaleatorio comprende una permutacion completa de combinaciones posibles de la pluralidad de flujos de datos y la pluralidad de canales MIMO.
14. 17. La estacion movil de la reivindicacion 14, en la que la pluralidad de canales MIMO corresponde a una pluralidad de antenas en la estacion base.

    5 18. La estacion movil de la reivindicacion 14, en la que los medios para descodificar comprenden medios para

    descodificar la pluralidad de flujos de datos usando la cancelacion de interferencia sucesiva.