ES2710485T3

ES2710485T3 - Sistemas y procedimientos para la formación de haces distribuidos basados en la portadora y la interferencia causada

Info

Publication number: ES2710485T3
Application number: ES09711375T
Authority: ES
Inventors: Navid Hassanpour Ghady; Joseph B Soriaga; John Edward Smee; Jilei Hou
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2029-02-09
Also published as: CN101911526B; JP2011512752A; EP2255459B1; JP5566913B2; WO2009102662A2; US8259599B2; EP2255459A2; TW200947913A; CN101911526A; KR101173771B1; US20090201903A1; WO2009102662A3; KR20100117667A

Abstract

Un procedimiento (800) para la formación de haces distribuidos basándose en la portadora y en la interferencia causada, el procedimiento que se implementa por una estación base de una pluralidad de estaciones base, cada estación base que sirve a un solo usuario, el procedimiento que comprende: recibir (802) información de estado de canal desde los usuarios; determinar (804) un vector de formación de haz de transmisión basándose en la maximización de una función de utilidad M(wi) que comprende una relación de la señal a interferencia causada más ruido, en el que cada estación base determina por separado el vector de formación del haz de transmisión para su usuario; y utilizar (806) el vector de formación de haz de transmisión para formación de haz; y en el que la interferencia causada a cada usuario se escala por uno o más factores de ponderación α, en el que la escala se produce como:**Fórmula** en el que wi indica el vector de formación de haz de transmisión, hii, hij indican coeficientes de canal, Pi indica la restricción de potencia para la estación base i.

Description

DESCRIPCION

Sistemas y procedimientos para la formacion de haces distribuidos basados en la portadora y la interferencia causada

CAMPO TECNICO

[0001] La presente divulgacion se refiere en general a los sistemas de comunicacion inalambrica. Mas especificamente, la presente divulgacion se refiere a sistemas y procedimientos para la formacion de haces distribuidos basados en la portadora y la interferencia causada.

ANTECEDENTES

[0002] Los dispositivos de comunicacion inalambrica se han ido reduciendo en tamano y volviendose mas potentes con el fin de satisfacer las necesidades de los consumidores y mejorar la portabilidad y la comodidad. Los consumidores se han tornado dependientes de dispositivos de comunicacion inalambrica, tales como telefonos celulares, asistentes digitales personales (PDA), ordenadores portatiles y similares. Los consumidores han llegado a esperar un servicio fiable, areas de cobertura ampliadas y una funcionalidad acrecentada. Los dispositivos de comunicacion inalambrica pueden denominarse como estaciones moviles, estaciones, terminales de acceso, terminales de usuario, terminales, unidades de abonado, equipo de usuario, etc.

[0003] Un sistema de comunicacion inalambrica puede prestar soporte simultaneamente a la comunicacion para multiples dispositivos de comunicacion inalambrica. Un dispositivo de comunicacion inalambrica puede comunicarse con una o mas estaciones base (que, alternativamente, pueden denominarse puntos de acceso, Nodos B, etc.) a traves de las transmisiones en el enlace ascendente y el enlace descendente. El enlace ascendente (o enlace inverso) se refiere al enlace de comunicacion desde los dispositivos de comunicacion inalambrica hasta las estaciones base, y el enlace descendente (o enlace directo) se refiere al enlace de comunicacion desde las estaciones base hasta los dispositivos de comunicacion inalambrica.

[0004] Los sistemas de comunicacion inalambrica pueden ser sistemas de acceso multiple capaces de prestar soporte a la comunicacion con multiples usuarios compartiendo los recursos disponibles del sistema (por ejemplo, ancho de banda y potencia de transmision). Entre los ejemplos de dichos sistemas de acceso multiple se incluyen sistemas de acceso multiple por division de codigo (CDMA), sistemas de acceso multiple por division de tiempo (TDMA), sistemas de acceso multiple por division de frecuencia (FDMA) y sistemas de acceso multiple por division ortogonal de frecuencia (OFDMA).

Se llama la atencion sobre el documento US 2007/280116 A1, que proporciona un sistema y una metodologia para la transmision eficiente de multiples usuarios en una comunicacion inalambrica con retroalimentacion limitada. Se describe un esquema de transmision multiusuario no cooperativo basado en retroalimentacion, en el que los usuarios en un sistema de comunicacion inalambrica pueden comunicar independientemente retroalimentacion de informacion del canal seleccionado a la estacion base. La estacion base puede entonces elegir ponderaciones de codificacion previa adecuadas en funcion de la informacion de canal recibida. Tambien se describe un enfoque de retroalimentacion basado en el umbral adaptativo para la transmision multiusuario, en el que la calidad de la retroalimentacion para cada usuario puede ser cuantificada por un umbral especial por el sistema antes de participar en la comunicacion multiusuario.

Se presta tambien atencion al documento EP-A-1 821 444, que proporciona un aparato y un procedimiento para la transmision y la recepcion en un sistema de comunicacion multiusuario de multiples entradas y multiples salidas (MIMO). En un transmisor, una porcion de filtro recibe informacion cuantificada del estado del canal (CSI) e informacion de la calidad del canal (CQI) desde un receptor, calcula el valor del filtro de transmision utilizando el CSI cuantificado y el CQI, determina un nivel apropiado de codificacion y modulacion adaptativa (AMC) para el receptor, y envia una senal piloto que incluye el valor del filtro de transmision e informacion sobre el nivel determinado de AMC en las subportadoras en uno de los simbolos de preambulo y datos. Se utiliza una antena para enviar la salida de la porcion de filtro y recibe datos desde el receptor.

De acuerdo con la presente invencion, un procedimiento para la formacion de haces distribuidos basados en la portadora y la interferencia causada, siendo implementado el procedimiento por una estacion base, como se expone en la reivindicacion 1, y un aparato para formacion de haces distribuidos basados en la portadora y la interferencia causada, como se establece en la reivindicacion 11, y se proporciona un producto de programa informatico para la formacion de haces distribuidos basados en la portadora y la interferencia causada, como se establece en la reivindicacion 15. Los modos de realizacion preferidos de la invencion se divulgan en las reivindicaciones dependientes.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

[0005]

La figura 1 ilustra estaciones base que comparten un libro de codigos y que eligen por separado una palabra de codigo (vector de formacion de haz) del libro de codigos;

La figura 2 ilustra como una estacion base puede seleccionar una palabra de codigo al maximizar una funcion de utilidad que se basa en la relacion senal a interferencia mas ruido, donde la funcion de utilidad puede tomar diferentes formas dependiendo de la informacion de estado del canal que se recibe;

La figura 3 ilustra un ejemplo de informacion de estado de canal que puede ser devuelta desde un usuario a una estacion base;

La figura 4 ilustra otro ejemplo de informacion de estado de canal que puede ser devuelta desde un usuario a una estacion base;

La figura 5 ilustra otro ejemplo de informacion de estado de canal que puede ser devuelta desde un usuario a una estacion base;

La figura 6 muestra ciertos parametros que pueden tomarse en consideracion cuando se genera un libro de codigos;

La figura 7 ilustra la interaccion entre una estacion base y una estacion movil que tiene multiples antenas;

La figura 8 ilustra un procedimiento para la formacion de haces distribuidos en base a la portadora y la interferencia causada;

La figura 9 ilustra bloques de medios mas funcion, correspondientes al procedimiento de la figura 8; y

La figura 10 ilustra diversos componentes que pueden usarse en un dispositivo inalambrico.

DESCRIPCION DETALLADA

[0006] Se divulga un procedimiento para la formacion de haces distribuidos en base a la portadora y la interferencia causada. De acuerdo con el procedimiento, la informacion del estado del canal puede ser recibida desde los usuarios. Un vector de formacion de haz de transmision puede determinarse basandose en la maximizacion de una funcion de utilidad que comprende una relacion de senal a interferencia causada mas ruido. El vector de formacion de haz de transmision se puede utilizar para la formacion del haz.

[0007] Tambien se describe una estacion base configurada para la formacion de haces distribuidos en base a la portadora y la interferencia causada. La estacion base comprende un procesador, una memoria en comunicacion electronica con el procesador e instrucciones almacenadas en la memoria. Las instrucciones pueden ser ejecutables para recibir informacion del estado del canal desde los usuarios. Las instrucciones tambien pueden ser ejecutables para determinar un vector de formacion de haz de transmision basado en la maximizacion de una funcion de utilidad que comprende una relacion de senal a interferencia causada mas ruido. Las instrucciones tambien pueden ser ejecutables para usar el vector de formacion de haz de transmision para la formacion del haz.

[0008] Tambien se divulga un aparato para la formacion de haces distribuidos en base a la portadora y la interferencia causada. El aparato puede comprender medios para recibir informacion de estado de canal desde los usuarios. El aparato tambien puede comprender medios para determinar un vector de formacion de haz de transmision basado en la maximizacion de una funcion de utilidad que comprende una relacion de senal a interferencia causada mas ruido. El aparato tambien puede comprender medios para usar el vector de formacion de haz de transmision para la conformacion del haz.

[0009] Tambien se divulga un producto de programa informatico para la formacion de haces distribuidos en base a la portadora y la interferencia causada. El producto de programa informatico comprende un medio legible por ordenador que tiene instrucciones en el mismo. Las instrucciones pueden comprender codigo para recibir informacion de estado de canal desde los usuarios. Las instrucciones tambien pueden comprender codigo para determinar un vector de formacion de haz de transmision basado en la maximizacion de una funcion de utilidad que comprende una relacion de senal a interferencia causada mas ruido. Las instrucciones tambien pueden comprender codigo para usar el vector de formacion de haz de transmision para la conformacion del haz.

[0010] Un sistema de comunicacion inalambrica puede proporcionar comunicacion para un cierto numero de celulas, cada una de las cuales puede estar servida por una estacion base. Una estacion base puede ser una estacion fija que se comunica con terminales de acceso. Una estacion base puede denominarse, de forma alternativa, punto de acceso, Nodo B o con alguna otra terminologia.

[0011] Los terminales de acceso pueden ser fijos (es decir, estacionarios) o moviles. Los terminales de acceso tambien pueden denominarse terminales de usuario, terminales, unidades de abonado, estaciones remotas, estaciones moviles, estaciones, etc. Los terminales de acceso pueden ser dispositivos inalambricos, telefonos celulares, asistentes digitales personales (PDA), dispositivos de mano, modems inalambricos, ordenadores portatiles, ordenadores personales, etc. Se puede usar una variedad de algoritmos y procedimientos para las transmisiones en un sistema de comunicacion inalambrica entre las estaciones base y los terminales de acceso.

[0012] Un enlace de comunicacion que facilita la transmision desde una estacion base a un terminal de acceso puede denominarse como un enlace directo, y un enlace de comunicacion que facilita la transmision desde un terminal de acceso a una estacion base puede denominarse como un enlace inverso. De forma alternativa, un enlace directo se puede denominarse enlace descendente o canal directo, y un enlace inverso se puede denominar enlace ascendente o canal inverso.

[0013] Una celula puede dividirse en multiples sectores. Un sector es un area de cobertura ffsica dentro de una celula. Las estaciones base dentro de un sistema de comunicacion inalambrica pueden utilizar antenas que concentran el flujo de energfa dentro de un sector particular de la celula. Dichas antenas pueden denominarse antenas direccionales.

[0014] La presente divulgacion propone un procedimiento de conformacion de haces distribuidos que utiliza una metrica de seleccion de haces novedosa basada en la portadora y la interferencia causada (C/CI). Este procedimiento puede dar como resultado una mejora significativa del rendimiento con respecto a los procedimientos conocidos (por ejemplo, en terminos de la tasa de suma). La presente divulgacion tambien introduce extensiones del procedimiento de conformacion de haces distribuidos para niveles variables de informacion de estado de canal (CSI) y multiples antenas de recepcion. Los libros de codigos de formacion de haz con variaciones de potencia a traves de antenas tambien se presentan en el presente documento.

[0015] La presente divulgacion propone un procedimiento de formacion de haces distribuidos para la maximizacion de una utilidad agregada a traves de una red celular inalambrica. La presente divulgacion propone un esquema que selecciona el haz que maximiza la relacion entre la potencia de la senal y el ruido mas la interferencia causada por el haz en cuestion en sectores adyacentes o los sectores en el conjunto activo. De acuerdo con este esquema, la seleccion del haz se puede hacer en la estacion base en lugar de la estacion movil. Utilizando informacion adicional del estado del canal (CSI), la estacion base puede evitar causar interferencias en sectores adyacentes y puede mejorar considerablemente el rendimiento del sistema.

[0016] Las tecnicas descritas en este documento pueden aplicarse en un sistema en el que existen K estaciones base, cada una con N antenas de transmision. Se puede suponer que cada estacion base esta sirviendo a un solo usuario con M antenas de recepcion. Tambien se puede suponer que estos usuarios se asignan de forma biyectiva a las estaciones base de antemano. Tambien se puede suponer que cada estacion base utiliza un vector N x 1 w i, i = 1, ..., K para la formacion de haz a su usuario asignado. Por lo tanto, el canal puede ser modelado como:

donde yⁱ y nⁱ son M x 1 vectores, H^ji es la matriz de canales M x N entre el usuario i y la estacion base j, w ⁱ es el vector de formacion de haz N x 1, y los terminos x, son sfmbolos de datos con restricciones de potencia para cada estacion

base

[0017] Si se supone que M = 1, entonces ni~ N(0, Ni) y los terminos yi seran escalares. Los terminos H^ji son vectores h^ji. La relacion de senal a interferencia mas ruido (SINR) se puede definir como:

[0018] En la practica, algunos de los coeficientes de canal hji pueden ser despreciables. Por lo tanto, el numero de terminos de interferencia puede ser igual al numero de usuarios en el conjunto activo del usuario i, que suele ser menor que el numero total de usuarios en la red, K.

[0019] El objetivo puede ser maximizar una funcion de utilidad basada en SINR utilizando un algoritmo distribuido.

Por ejemplo, esto puede significar maximizar

en base a encontrar

^{M (W i)} donde M(wi) es una funcion metrica cuya optimizacion se realiza unicamente sobre el vector de formacion de haz wi en la estacion base i. En otras palabras, el proceso de optimizacion puede ser distribuido; es decir, cada estacion base puede elegir por separado su propia wi.

[0020] La presente divulgacion propone una metrica basada en la portadora y la "interferencia causada". Esta metrica puede expresarse como:

[0021] La "interferencia causada" a cada usuario puede escalarse por varios factores de ponderacion posibles antes de sumarse, como se muestra en la ecuacion (4A):

donde aj es un factor de ponderacion que puede estar basado en la utilidad de reducir la interferencia al usuario j.

[0022] Con referencia a la figura 1, multiples estaciones base 102a, 102b, 102k pueden compartir un libro de codigos 104 de palabras de codigo 106. Cada palabra de codigo 106 puede corresponder a un vector de formacion de haz que puede seleccionarse. En otras palabras, las palabras de codigo 106 pueden representar posibles selecciones para w i.

[0023] Cada estacion base 102a, 102b, 102k puede elegir por separado su propia w i. Por lo tanto, cada estacion base 102a, 102b, 102k se muestra con un componente de seleccion de palabras en clave 108a, 108b, 108k.

[0024] De acuerdo con la presente divulgacion, los usuarios pueden enviar informacion de canal de enlace descendente a todas las estaciones base en su conjunto activo o todas las estaciones base que causan una interferencia significativa. Por lo tanto, cada estacion base puede recibir informacion de estado de canal (CSI) realimentada por su(s) propio(s) usuario(s) mas el(los) usuario(s) afectado(s) por su transmision.

[0025] Con referencia a la figura 2, se muestra una estacion base 202 que recibe informacion de estado de canal 210a de uno o mas usuarios asignados 212a. Ademas, la estacion base 202 se muestra recibiendo informacion de estado de canal 210b de uno o mas usuarios 212b que pueden verse afectados por las transmisiones de la estacion base 202.

[0026] La estacion base 202 puede maximizar una funcion de utilidad M(Wi) 214 que se basa en SINR. Dicho de otra * manera, la estacion base 202 puede elegir una palabra de codigo 206 (es decir, un vector de formacion de haz w- 1 ) que maximiza la relacion de senal a interferencia causada mas ruido. Un componente de seleccion de palabras de codigo 208 se muestra en la figura 2 para proporcionar esta funcionalidad.

[0027] Como se indico anteriormente, la optimizacion de M(w i) 214 puede realizarse unicamente sobre el vector de formacion de haz w i en la estacion base i. Como se describira con mayor detalle a continuacion, la funcion de utilidad M(w i) 214 puede tener diferentes formas dependiendo de la informacion de estado del canal 210 que se recibe. Los ejemplos de la funcion de utilidad M(w i) 214 se proporcionaron anteriormente en las ecuaciones (3) y (4).

[0028] Una vez que se ha seleccionado una palabra de codigo particular 206a (es decir, el vector de formacion de haz w i), la palabra de codigo seleccionada 206a puede usarse para la formacion de haz. Un componente de formacion de haz 216 se muestra en la figura 2 para proporcionar esta funcionalidad.

[0029] Son posibles diferentes niveles de retroalimentacion de la informacion del estado del canal. Ahora se describiran algunos ejemplos de los diferentes niveles de retroalimentacion. En esta descripcion, se asumira que cada usuario tiene una antena de recepcion (es decir, M = 1).

[0030] La retroalimentacion completa de la informacion del estado del canal puede ser practica cuando el desvanecimiento es lento y solo se retroalimentan los cambios (innovaciones) en el valor del canal. En este caso, cada W;

estacion base i puede encontrar el * que se maximiza:

[0031] Esta busqueda se puede hacer en el espacio restringido cuantificado donde solo hay 2" palabras clave disponibles o en el espacio continuo. La palabra de codigo optima en el espacio cuantificado se puede encontrar buscando entre 2" candidatos. La solucion de maximizacion en el espacio continuo puede ser la solucion de error de B = Z h ? h ^ / j V

J ’ W-media cuadratica minima (MMSE). Asumiendo j * i el optimo 1 se puede expresar como:

[0032] Cuando no es posible retroalimentar toda la informacion del canal a las estaciones base en el conjunto activo, la direccion cuantificada mas la amplitud puede servir como un reemplazo para la retroalimentacion completa. En este caso, cada uno de los usuarios puede retroalimentar una version cuantificada del canal (esta version cuantificada puede ser un elemento en el libro de codigos fijo) mas la amplitud del canal a las estaciones base correspondientes. Los vectores que representan la direccion del canal cuantificado se pueden elegir en cada usuario de la siguiente

W; = argmaxIhijWil ,

manera, wi / = 1, ..., K. La informacion de amplitud |hn|2 / = 1, ..., K tambien puede retroalimentarse. En este caso:

[0033] Cuando los usuarios tienen capacidades limitadas en cuanto a la retroalimentacion de informacion del canal, es posible considerar un escenario en el que solo una version cuantificada de la direccion del canal se retroalimenta a las estaciones base en el conjunto activo. Las estaciones base pueden usar esta informacion de canal cuantificada *

w

para estimar la optima 1 en base a la portador y la interferencia causada. En este caso:

o

[0034] En las metricas anteriores es posible volver a escribir las ecuaciones omitiendo los terminos N. Tal omision puede ser relevante, especialmente en SNR altas. Por ejemplo:

o asumiendo restricciones de potencia similares a traves de la red

[0035] En las figuras 3 a 5 se ilustran diferentes niveles de retroalimentacion de informacion del estado del canal. Con referencia a la figura 3, cuando la informacion de estado del canal completo 310 recibe informacion de los usuarios, un componente de seleccion de palabras de codigo 308 puede seleccionar una palabra de codigo de un libro de codigos 304 maximizando una funcion de utilidad M(w i) 314 como la proporcionada anteriormente en la ecuacion (5).

[0036] Refiriendose a la figura 4, cuando la informacion de estado del canal 410 devuelta por los usuarios solo incluye una version cuantificada de la direccion del canal 418 y la amplitud 420 del canal, un componente de seleccion de palabras de codigo 408 puede seleccionar una palabra de codigo de un libro de codigos 404 maximizando una funcion de utilidad M(w i) 414, como la proporcionada anteriormente en la ecuacion (7).

[0037] Con referencia a la figura 5, cuando la informacion de estado del canal 510 devuelta por los usuarios solo incluye una version cuantificada de la direccion del canal 518, un componente de seleccion de palabras de codigo 508 puede seleccionar una palabra de codigo de un libro de codigos 504 maximizando una funcion de utilidad M(w i) 514 tal como el proporcionado anteriormente en la ecuacion (8) o el proporcionado anteriormente en la ecuacion (9).

[0038] La metrica de la portadora y la interferencia causada es uno de los posibles candidatos para decisiones de formacion de haces distribuidos en estaciones base. Se ha elegido esta metrica porque puede lograr una solucion optima globalmente a traves de un formato de decision distribuido en SNR altas (que suele ser el caso en las nuevas generaciones de sistemas celulares inalambricos). Otras funciones metricas que disminuyen monotonamente con la interferencia causada y que aumentan monotonamente con la potencia de la senal pueden reemplazar la metrica propuesta y, segun los meritos de cada una, pueden tener caracterfsticas de rendimiento similares.

[0039] El tamano del libro de codigos se puede expresar como 2n. El tamano del libro de codigos puede ser un parametro de optimizacion. Para SNR altas, aumentar el tamano del libro de codigos puede mejorar el rendimiento del sistema.

[0040] Los sistemas existentes pueden asumir que la potencia transmitida desde cada antena de transmision en la estacion base es la misma. Puede ser posible asumir una restriccion de potencia de transmision total que se traduce en vectores de formacion de haz con la norma de la unidad y las variaciones de potencia a traves de diferentes antenas.

[0041] Una de las razones para fijar la potencia transmitida desde cada antena puede ser evitar dificultades derivadas de un amplio rango de transmision de potencia a traves de antenas identicas. Para alcanzar un compromiso entre las limitaciones de la implementacion y la necesidad de capturar las variaciones de desvanecimiento en diferentes antenas, puede ser beneficioso disenar libros de codigos que no asuman la misma potencia de transmision por antena. Estos libros de codigos pueden permitir variaciones de potencia predeterminadas a traves de las antenas. Por ejemplo, puede haber dos niveles de potencia diferentes para cada antena de transmision.

[0042] En los sistemas existentes, primero se puede generar una matriz de fase aleatoria diagonal y se puede multiplicar por una matriz de transformada de Fourier discreta (DFT). Los terminos w ⁱ se pueden elegir como la columna del producto de las matrices de fase aleatoria DFT y diagonal, es decir, Q .

Las entradas de los terminos w i son todas de norma constante.

[0043] La restriccion de la norma por unidad de entrada se puede relajar a la norma de la unidad para todo el vector. En este caso, los terminos w i pueden ser una columna de Q , donde [Q, S, V] = SVD(G) y G es una matriz con entradas complejas aleatorias con una distribucion de Gauss compleja de norma de unidad. Por lo tanto, aunque existen variaciones de potencia a traves de las antenas, las palabras en clave (es decir, los terminos w i) pueden ser la norma de unidad.

[0044] La presente divulgacion tambien propone un esquema que permite variaciones de potencia fijas en las entradas de libros de codigos. Puede suponerse que se permiten L niveles de potencia para cada antena.

donde • es el producto de Hadamard (por pares) y w i es la palabra en clave. Por lo tanto, este esquema puede agregar otra dimension al libro de codigos existente al agregar mas bits log²(L) de informacion a la estructura de cada palabra de codigo. Si el numero total de bits es fijo, existe un compromiso entre el numero de bits asignado a la retroalimentacion de amplitud (por ejemplo, bits log²(L)), en contraste con la retroalimentacion de direccion (n bits; donde el tamano del libro de codigos w i es 2n).

[0045] La figura 6 muestra ciertos parametros que pueden tomarse en consideracion cuando se genera un libro de codigos 604. El libro de codigos 604 se muestra con varias palabras de codigo 606a, 606b, 606nn (por ejemplo, 2n).

[0046] Como se indico anteriormente, el tamano 624 del libro de codigos 604 puede ser un parametro de optimizacion. Aumentar el tamano del libro de codigos puede mejorar el rendimiento del sistema, particularmente para SNR altas.

[0047] Ademas, los parametros de variacion de potencia 626 pueden tomarse en consideracion cuando se genera un libro de codigos 604. Los parametros de variacion de potencia 626 pueden indicar, por ejemplo, si el libro de codigos 604 permite variaciones de potencia a traves de antenas, si las palabras de codigo 606 dentro del libro de codigos 604 son una norma de unidad, si las variaciones de potencia son fijas, etc.

[0048] En la descripcion anterior, se asumio que cada usuario tiene una antena de recepcion (es decir, M = 1). Sin embargo, al menos algunos de los usuarios pueden tener multiples antenas de recepcion (es decir, M > 2). En este caso, puede existir un vector de combinacion u en el receptor. En el caso de M = 2, SINR/ y M(w i) se pueden expresar como:

[0049] Se pueden aplicar procedimientos similares a los descritos anteriormente cuando al menos algunos de los usuarios tienen multiples antenas de recepcion. Una diferencia puede ser que puede haber dos variables de optimizacion, los terminos u y w . Si bien la estacion base puede dar por sentado u y encontrar el vector de formacion de haz optimo w, el receptor puede encontrar el filtro de recepcion optimo u. El filtro de recepcion u se puede adoptar como un filtro coincidente o como un filtro de recepcion de error cuadratico mfnimo (MMSE).

[0050] En tal configuracion, el receptor puede asumir que los usuarios estan utilizando vectores propios dominantes o filtros coincidentes como sus filtros de receptor. (Suponiendo que el filtro del receptor MMSE se aplique al usuario, puede necesitar el conocimiento de los canales entre ese usuario y sus otras estaciones base interferentes. Devolver esta informacion puede ser poco practico). Despues de asumir el filtro de recepcion, la estacion base puede encontrar

*

la solucion MMSE que maximiza la metrica anterior. Este ^w1 ^•puede ser utilizado para la transmision al usuario /'. El usuario puede aplicar un filtro de recepcion MMSE para maximizar su SINR (que se muestra arriba), que proporciona

[0051] Este proceso puede continuarse de manera iterativa. La proxima vez que el usuario devuelva el canal *

w

equivalente Ujhij a la estacion base /'. Por lo tanto, la estacion base puede encontrar el 1 con precision. Despues de la siguiente transmision, el usuario vuelve a encontrar la u optima; en base al canal de enlace descendente equivalente. Este proceso puede repetirse hasta que converja a un estado estable.

[0052] La figura 7 muestra una estacion base 702 con multiples antenas 734a, 734b y un usuario (estacion movil) 728 con multiples antenas 732a, 732b. Un componente de seleccion de palabras de codigo 708 en la estacion base

702 puede asumir el filtro de recepcion y encontrar la solucion MMSE que maximice la metrica anterior. Este > puede utilizarse para la transmision al usuario 728. Un componente de calculo de filtro de recepcion 730 en el usuario 728 puede entonces aplicar un filtro de recepcion MMSE para maximizar su SINR (que se muestra arriba), que proporciona *

' ' Entonces, el usuario puede retroalimentar el canal equivalente 736 a la estacion base 702. Como se indico anteriormente, este proceso se puede repetir hasta que converja en un estado estable.

[0053] La figura 8 ilustra un procedimiento 800 para la formacion de haces distribuidos en base a la portadora y la interferencia causada. De acuerdo con el procedimiento 800, la informacion del estado del canal puede ser recibida 802 desde los usuarios. La informacion del estado del canal puede ser informacion completa del estado del canal. Alternativamente, la informacion del estado del canal puede consistir en una version cuantificada del canal y de la amplitud del canal. De manera alternativa, la informacion del estado del canal puede consistir en la version cuantificada del canal.

[0054] Un vector de formacion de haz de transmision (wi) puede determinarse 804 basandose en la maximizacion de una funcion de utilidad M(w ⁱ ) que incluye una relacion de interferencia a la senal mas el ruido. Como se menciono anteriormente, la funcion de utilidad M(w ⁱ ) puede tener diferentes formas dependiendo de la informacion de estado del canal que se recibe.

[0055] Hay varias formas en que el vector de formacion de haz de transmision puede determinarse 804. Por ejemplo, el vector de formacion de haz de transmision puede determinarse seleccionando una palabra de codigo de un libro de codigos. Alternativamente, se puede calcular el vector de formacion de haz de transmision (porejemplo, en base a la resolucion de la ecuacion (6) anterior). Una vez que se ha determinado un vector de formacion de haz de transmision 804 particular, el vector de formacion de haz de transmision se puede usar 806 para formacion de haz.

[0056] El procedimiento 800 de la figura 8, descrito anteriormente, puede realizarse mediante diversos componentes y/o modulos de hardware y/o software, correspondientes a los bloques de medios mas funcion 900 ilustrados en la figura 9. En otras palabras, los bloques 802 a 806 ilustrados en la figura 8 corresponden a los bloques de medios mas funcion 902 a 906 ilustrados en la figura 9.

[0057] La figura 10 ilustra diversos componentes que pueden utilizarse en un dispositivo inalambrico 1002. El dispositivo inalambrico 1002 es un ejemplo de dispositivo que puede estar configurado para implementar los diversos procedimientos descritos en el presente documento. El dispositivo inalambrico 1002 puede ser una estacion base o una estacion movil.

[0058] El dispositivo inalambrico 1002 puede incluir un procesador 1004 que controle el funcionamiento del dispositivo inalambrico 1002. El procesador 1004 se puede denominar tambien unidad central de procesamiento (CPU). La memoria 1006, que puede incluir tanto memoria de solo lectura (ROM) como memoria de acceso aleatorio (RAM), proporciona instrucciones y datos al procesador 1004. Una porcion de la memoria 1006 tambien puede incluir memoria de acceso aleatorio no volatil (NVRAM). El procesador 1004 realiza habitualmente operaciones logicas y aritmeticas basandose en instrucciones de programa almacenadas dentro de la memoria 1006. Las instrucciones en la memoria 1006 pueden ser ejecutables para implementar los procedimientos descritos en el presente documento.

[0059] El dispositivo inalambrico 1002 puede incluir tambien un alojamiento 1008 que puede incluir un transmisor 1010 y un receptor 1012 para permitir la transmision y la recepcion de datos entre el dispositivo inalambrico 1002 y una ubicacion remota. El transmisor 1010 y el receptor 1012 se pueden combinar en un transceptor 1014. Una antena 1016 puede unirse a la carcasa 1008 y acoplarse electricamente al transceptor 1014. El dispositivo inalambrico 1002 tambien puede incluir multiples transmisores, multiples receptores, multiples transceptores y/o multiples antenas (no mostrados).

[0060] El dispositivo inalambrico 1002 tambien puede incluir un detector de senales 1018 que puede usarse para detectar y cuantificar el nivel de senales recibidas por el transceptor 1014. El detector de senales 1018 puede detectar dichas senales como energia total, chips de energia piloto por pseudo-ruido (PN), densidad espectral de potencia, y otras senales. El dispositivo inalambrico 1002 tambien puede incluir un procesador de senales digitales (DSP) 1020 para su uso en el procesamiento de senales.

[0061] Los diversos componentes del dispositivo inalambrico 1002 pueden acoplarse juntos por un sistema de bus 1022 que puede incluir un bus de potencia, un bus de senal de control, y un bus de estado, ademas de un bus de datos. Sin embargo, con fines de claridad, los diversos buses se ilustran en la figura 10 como el sistema de bus 1022.

[0062] Tal como se usa en la presente memoria, el termino "determiner" abarca una amplia variedad de acciones y, por lo tanto, "determinar" puede incluir calcular, computar, procesar, obtener, investigar, consultar (por ejemplo, consultar una tabla, una base de datos u otra estructura de datos), verificar y similares. Ademas, "determinar" puede incluir recibir (por ejemplo, recibir informacion), acceder, (por ejemplo, acceder a datos de una memoria) y similares. Asimismo, "determinar" puede incluir resolver, seleccionar, elegir, establecer y similares.

[0063] La frase "basandose en" no significa "basandose unicamente en", a menos que se especifique expresamente lo contrario. En otras palabras, la frase "basandose en" describe tanto "basandose unicamente en" como "basandose al menos en".

[0064] Los diversos bloques logicos, modulos y circuitos ilustrativos descritos en relacion con la presente divulgacion pueden implementarse o realizarse con un procesador de proposito general, con un procesador de senales digitales (DSP), con un circuito integrado especifico de la aplicacion (ASIC), con una senal de formacion de compuertas programables in situ (FPGA) o con otro dispositivo de logica programable, logica de transistor o de compuertas discretas, componentes de hardware discretos o con cualquier combinacion de los mismos disenada para realizar las funciones descritas en el presente documento. Un procesador de proposito general puede ser un microprocesador pero, de forma alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o maquina de estados disponible en el mercado. 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 configuracion de este tipo.

[0065] Las etapas de un procedimiento o algoritmo descrito en relacion con la presente divulgacion pueden realizarse directamente en hardware, en un modulo de software ejecutado por un procesador o en una combinacion de los dos. Un modulo de software puede residir en cualquier forma de medio de almacenamiento conocido en la tecnica. Algunos ejemplos de medios de almacenamiento que pueden usarse incluyen memoria RAM, memoria flash, memoria ROM, memoria EPROM, memoria EEPROM, registros, un disco duro, un disco extraible, un disco optico, etc. Un modulo de software puede comprender una unica instruccion o muchas instrucciones, y puede distribuirse por varios segmentos de codigo diferentes, entre programas diferentes y a traves de multiples medios de almacenamiento. Un medio de almacenamiento puede estar acoplado a un procesador de manera que el procesador pueda leer informacion de, y escribir informacion en, el medio de almacenamiento. De forma alternativa, el medio de almacenamiento puede estar integrado en el procesador.

[0066] Los procedimientos divulgados en el presente documento comprenden una o mas etapas o acciones para lograr el procedimiento descrito. Las etapas y/o acciones del procedimiento se pueden intercambiar entre si sin apartarse del alcance de las reivindicaciones. En otras palabras, a menos que se especifique un orden especifico de etapas o acciones, el orden y/o el uso de etapas y/o acciones especificas se pueden modificar sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.

[0067] Las funciones descritas pueden implementarse en hardware, software, firmware o en cualquier combinacion de los mismos. Si se implementan en software, las funciones pueden almacenarse como una o mas instrucciones en un medio legible por ordenador. Un medio legible por ordenador puede ser cualquier medio disponible al que pueda accederse mediante un ordenador. A modo de ejemplo, y no de limitacion, un medio legible por ordenador puede comprender RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM u otros dispositivos de almacenamiento en disco optico, almacenamiento en disco magnetico u otros dispositivos de almacenamiento magnetico, o cualquier otro medio que pueda usarse para transportar o almacenar codigo de programa deseado en forma de instrucciones o estructuras de datos y al que pueda accederse mediante un ordenador. Los discos, tal y como se usan en el presente documento, incluyen el disco compacto (CD), el disco de laser, el disco optico, el disco versatil digital (DVD), el disco flexible y el disco Blu-ray®, donde algunos discos habitualmente reproducen datos de manera magnetica, mientras que otros discos reproducen datos de manera optica con laser.

[0068] El software o las instrucciones pueden transmitirse tambien por un medio de transmision. Por ejemplo, si el software se transmite desde una sede de la Red, un servidor u otro origen remoto mediante un cable coaxial, un cable de fibra optica, un par trenzado, una linea de abonado digital (DSL) o tecnologias inalambricas tales como infrarrojos, radio y microondas, entonces el cable coaxial, el cable de fibra optica, el par trenzado, la DSL o las tecnologias inalambricas tales como infrarrojos, radio y microondas se incluyen en la definicion de medio de transmision.

[0069] Ademas, deberia apreciarse que los modulos y/u otros medios adecuados para realizar los procedimientos y las tecnicas descritos en el presente documento, tales como los ilustrados mediante la figura 8, se pueden descargar y/u obtener de otra manera mediante un dispositivo movil y/o estacion base como sea aplicable. Por ejemplo, un dispositivo de este tipo puede estar acoplado a un servidor para facilitar la transferencia de medios para realizar los procedimientos descritos en el presente documento. De forma alternativa, diversos procedimientos descritos en el presente documento pueden proporcionarse mediante medios de almacenamiento (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de solo lectura (ROM), un medio de almacenamiento fisico tal como un disco compacto (CD) o un disco flexible, etc.), de tal manera que un dispositivo movil y/o una estacion base pueda obtener los diversos procedimientos tras acoplarse o proporcionar al dispositivo los medios de almacenamiento. Ademas, se puede utilizar cualquier otra tecnica adecuada para proporcionar a un dispositivo los procedimientos y las tecnicas descritos en el presente documento.

[0070] Se entendera que las reivindicaciones no estan limitadas a la configuracion y a los componentes precisos ilustrados anteriormente. Pueden hacerse diversas modificaciones, cambios y variaciones en la disposicion, el funcionamiento y los detalles de los sistemas, procedimientos y aparatos descritos en el presente documento sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento (800) para la formacion de haces distribuidos basandose en la portadora y en la interferencia causada, el procedimiento que se implementa por una estacion base de una pluralidad de estaciones base, cada estacion base que sirve a un solo usuario, el procedimiento que comprende:

recibir (802) informacion de estado de canal desde los usuarios;

determinar (804) un vector de formacion de haz de transmision basandose en la maximizacion de una funcion de utilidad M(wi) que comprende una relacion de la senal a interferencia causada mas ruido, en el que cada estacion base determina por separado el vector de formacion del haz de transmision para su usuario; y

utilizar (806) el vector de formacion de haz de transmision para formacion de haz; y

en el que la interferencia causada a cada usuario se escala por uno o mas factores de ponderacion a, en el que la escala se produce como:

en el que wi indica el vector de formacion de haz de transmision, hii, hij indican coeficientes de canal, Pi indica la restriccion de potencia para la estacion base i.

2. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que determinar el vector de formacion de haz de transmision comprende seleccionar una palabra de codigo de un libro de codigos.

3. El procedimiento de la reivindicacion 2, en el que el tamano del libro de codigos es un parametro variable.

4. El procedimiento de la reivindicacion 2, en el que el libro de codigos permite variaciones de potencia a traves de antenas.

5. El procedimiento de la reivindicacion 4, en el que las palabras de codigo dentro del libro de codigos son una norma de unidad.

6. El procedimiento de la reivindicacion 4, en el que las variaciones de potencia son fijas.

7. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que determinar el vector de formacion de haz de transmision comprende calcular el vector de formacion de haz de transmision, y en el que el vector de formacion de haz de transmision se calcula preferiblemente basandose en la resolucion de wi* = ((I+B)-1.hii) / ||(I+B)-1.hii|| en el que B se define como I j * i hijH hij.Pi/Nj

en el que hii, hij indican coeficientes de canal, Pi indica la restriccion de potencia para la estacion base i.

8. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que se recibe informacion completa del estado del canal desde los usuarios.

9. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la informacion de estado del canal que se recibe comprende una version cuantificada de la direccion del canal y, preferiblemente, tambien la amplitud del canal.

10. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que al menos algunos de los usuarios tienen multiples antenas de recepcion.

11. Un aparato (202, 900) para la formacion de haces distribuidos basandose en la portadora y en la interferencia causada, el aparato que se implementa por una estacion base de una pluralidad de estaciones base, cada estacion base que sirve a un solo usuario, que comprende:

medios (902) para recibir informacion de estado de canal desde los usuarios;

medios (904) para determinar un vector de formacion de haz de transmision basandose en la maximizacion de una funcion de utilidad que comprende una relacion de la senal a interferencia causada mas ruido, en el que cada estacion base determina por separado el vector de formacion del haz de transmision para su uso; y

medios (906) para usar el vector de formacion de haz de transmision para formacion de haz; y en el que la interferencia causada a cada usuario se escala por uno o mas factores de ponderacion a, en el que la escala se produce como:

en el que w i indica el vector de formacion de haz de transmision, hii, hij indican coeficientes de canal, P indica la restriccion de potencia para la estacion base i.

12. El aparato de la reivindicacion 11, en el que los medios para determinar el vector de formacion de haz de transmision comprenden medios para seleccionar una palabra de codigo de un libro de codigos.

13. El aparato de la reivindicacion 12, en el que el tamano del libro de codigos es un parametro variable.

14. El aparato de la reivindicacion 12. en el que el libro de codigos permite variaciones de potencia a traves de antenas.

15. Un producto de programa informatico para la formacion de haces distribuidos basandose en la portadora y en la interferencia causada, el producto de programa informatico que comprende un medio legible por ordenador que tiene instrucciones en el mismo, las instrucciones que comprenden:

codigo para realizar todas las etapas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, cuando se ejecuta en un ordenador.