MX2007000268A - Calculo eficiente de matrices de filtro espacial para dirigir diversidad de transmision en un sistema de comunicacion mimo. - Google Patents

Abstract

Se describen tecnicas para calcular de manera eficiente matrices de filtro espacial. Las matrices de respuesta de canal para un canal MIMO pueden estar altamente correlacionadas si el canal es relativamente estatico sobre un intervalo de instante de transmision. En este caso, puede derivarse una matriz de filtro espacial inicial sobre la base de una matriz de respuesta de canal, y puede ser calculada una matriz de filtro espacial por cada instante de transmision sobre la base de la matriz de filtro espacial inicial y una matriz de direccion usada para los instantes de transmision. Las matrices de respuesta de canal pueden correlacionarse parcialmente si el canal MIMO no es estatico sino que cambia abruptamente. En este caso, puede ser derivada una matriz de filtro espacial para un instante de transmision y usado para derivar una matriz de filtro espacial inicial para otro instante de transmision m. Una matriz de filtro espacial para el instante de transmision m puede ser calculado sobre la base de la matriz del filtro espacial inicial, por ejemplo, usando un procedimiento iterativo.

Description

CALCULO EFICIENTE DE MATRICES DE FILTRO ESPACIAL PARA DIRIGIR DIVERSIDAD DE TRANSMISIÓN EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN MIMO I . Campo de la Invención La presente invención se relaciona de manera general con la comunicación, y de manera más especifica al procesamiento espacial de la transmisión de datos en un sistema de comunicación de entrada múltiple-salida múltiple (MIMO) .

II . Antecedentes Un sistema MIMO emplea múltiples (Nt) antenas de transmisión en una entidad transmisora, y múltiples (NR) antenas de recepción en una entidad receptora para la transmisión de datos. Un canal MIMO formado por las antenas de transmisión Nt y las antenas de recepción NR puede ser descompuesto en Ns canales espaciales, donde Ns < min {N , NR} . Los Ns canales espaciales pueden ser usados para transmitir datos en paralelo para lograr un mayor rendimiento y/o lograr redundantemente mayor confiabilidad. Cada canal espacial puede experimentar varias condiciones de canal dañinas como, por ejemplo, desvanecimiento, multitrayectoria y efectos de interferencia. Los Ns canales espaciales también pueden experimentar diferentes condiciones de canal y pueden lograr diferentes relaciones de señal a ruido e interferencia (S?R) . Las S?R de cada canal espacial determinan su capacidad de transmisión, la cual es cuantificada típicamente por una velocidad de datos - particular que puede ser transmitida de manera confiable sobre el canal espacial. Para un canal inalámbrico que varía con el tiempo, las condiciones del canal cambian con el tiempo y la S?R de cada canal espacial también cambia con el tiempo. Para mejorar el desempeño, el sistema MIMO puede utilizar alguna forma de retroalimentación, por lo que la entidad receptora evalúa los canales espaciales y proporciona información de retroalimentación que indica la condición del canal o la capacidad de transmisión de cada canal espacial. La entidad transmisora puede entonces ajustar la transmisión de datos sobre cada canal espacial sobre la base de la información de retroalimentación. Sin embargo, esta información de retroalimentación puede no estar disponible por varias razones. Por ejemplo, el sistema puede no soportar la transmisión de retroalimentación de la entidad receptora, o el canal inalámbrico puede cambiar más rápidamente que la velocidad a la cual la entidad receptora puede estimar el canal inalámbrico y/o enviar de regreso la información de retroalimentación. En cualquier caso, si la entidad transmisora no conoce la condición del canal, puede entonces necesitar transmitir datos a una baja velocidad, de modo que la transmisión de datos pueda ser descodificada de manera confiable por la entidad receptora aún en las peores condiciones del canal. El desempeño de ese sistema estarla dictado por las peores condiciones de canal esperadas, lo cual es altamente indeseable. Para mejorar el desempeño (por ejemplo, cuando la información de retroalimentación no esté disponible) , la entidad transmisora puede efectuar el procesamiento espacial, de modo que la transmisión de datos no observe las peores condiciones de canal durante un periodo de tiempo prolongado, como se describe más adelante. Entonces puede ser usada una velocidad de datos más alta para la transmisión de datos. Sin embargo, este procesamiento espacial representa complejidad adicional para ambas entidades transmisora y receptora. Por lo tanto existe la necesidad en la técnica de métodos para efectuar el procesamiento espacial eficientemente para mejorar el desempeño en un sistema MIMO.

SUMARIO Las técnicas para calcular eficientemente matrices de filtro espacial usadas para el procesamiento espacial con una entidad receptora son descritas aquí. Una entidad transmisora puede transmitir datos vía un canal MIMO usando la información de estado de canal completa ("CSI completa") o la transmisión de "CSI parcial", como se describe más adelante. La entidad transmisora también puede utilizar la diversidad de transmisión de direccionamiento (STD) para mejorar el desempeño. Con la STD, la entidad transmisora efectúa el procesamiento espacial con diferentes matrices de direccionamiento, de modo que los datos observen un montaje de canales efectivo y no una obstrucción "mala" sobre la realización de un canal durante un periodo de tiempo prolongado. La entidad receptora efectúa el procesamiento espacial del receptor complementario por la transmisión CSI completa o CSI parcial y la diversidad de transmisión de direccionamiento. Las matrices de filtro espacial usadas para el procesamiento espacial del receptor pueden ser calculadas de manera eficiente si el canal MIMO es relativamente estático o no cambia abruptamente . Si el canal MIMO está relativamente estático durante un intervalo de lapsos de transmisión (por ejemplo, un intervalo de periodos de símbolo o subbandas de frecuencia) , entonces las matrices de respuesta del canal para el canal MIMO sobre esos datos de trasmisión pueden estar altamente correlacionadas. En este caso, puede ser derivada una matriz de filtro espacial inicial sobre la base de la matriz de respuesta de canal y una técnica de procesamiento del receptor seleccionada, como se describe más adelante. Entonces puede ser calculada una matriz de filtro espacial por cada lapso de transmisión dentro del intervalo estático sobre la base de la matriz de filtro espacial inicial y la matriz de direccionamiento usada para ese lapso de transmisión. Si el canal MIMO no está estático pero no cambia abruptamente, entonces las matrices de respuesta de canal para los diferentes lapsos de transmisión pueden ser correlacionadas parcialmente. En este caso, puede ser derivada una matriz de filtro espacial M? ( £ ) para un lapso de transmisión i dado y usada para derivar una matriz de filtro espacial inicial para otro lapso de transmisión m . Una matriz de filtro espacial Mx(m) para el lapso de transmisión m puede entonces ser calculada sobre la base de la matriz de filtro espacial inicial, usando un procedimiento iterativo. El mismo proceso puede ser repetido durante un intervalo de lapsos de transmisión de interés de modo que cada matriz de filtro espacial recién derivada pueda ser usada para calcular otra matriz de filtro espacial para otro lapso de transmisión.

Las matrices de direccionamiento pueden ser definidas de modo que el cálculo de las matrices de filtro espacial puede ser simplificado. Varios aspectos y modalidades de la invención se describen con mayor detalle más adelante.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra una entidad transmisora y una entidad receptora en un sistema MIMO; La Figura 2 muestra un modelo para la transmisión de datos con diversidad de transmisión de direccionamiento; Las Figuras 3A y 3B muestran la transmisión de datos en un sistema MIMO de un solo portador y un sistema MIMO multiportador, respectivamente; Las Figuras 4 y 5 muestran procesos para calcular matrices de filtro espacial para matrices de respuesta de canal total y parcialmente correlacionadas, respectivamente; La Figura 6 muestra un diagrama de bloques de un punto de acceso y una terminal de usuario; y La Figura 7 muestra un diagrama de bloques de un procesador para el cálculo de la matriz del filtro espacial.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La palabra "ejemplar" se usa aquí con el significado de "servir como un ejemplo, caso o ilustración". Cualquier modalidad descrita aquí, "ejemplar" no necesariamente constituirá una preferida o ventajosa sobre otras modalidades. La Figura 1 muestra un diagrama de bloques simple de una entidad transmisora 110 y una entidad receptora 150 en un sistema MIMO 100. La entidad transmisora 110, un procesador espacial de transmisión (TX) 120 efectúa el procesamiento espacial sobre símbolos de datos (denotado por un vector S(J?) ) para generar símbolos de transmisión (denotados por un vector x(m)).

Como se usa aquí "símbolo de datos" es un símbolo de modulación para datos, un "símbolo piloto" es un símbolo de modulación para un piloto (el cual es datos que son conocidos a priori por ambas entidades transmisora y receptora) , un "símbolo de transmisión" es un símbolo para ser enviado desde una antena de transmisión, un "símbolo recibido" es un símbolo obtenido de una antena receptora, y un símbolo de modulación es un valor complejo para un punto en una constelación de señales usado por un esquema de modulación (por ejemplo, M-PSK, M-QAM, y así sucesivamente) . El procesamiento espacial es efectuado sobre la base de matrices de direccionamiento V ( ) y posiblemente otras matrices. Los símbolos de transmisión son acondicionados adicionalmente por una unidad transmisora (TMTR) 122 para generar Nt señales moduladas, las cuales son transmitidas desde Nt antenas de transmisión 124 y vía una canal MIMO. En la entidad receptora 150, las señales moduladas transmitidas son recibidas por NR antenas receptoras 152 y las NR señales recibidas son acondicionadas por una unidad receptora (RCVR) 154 para obtener símbolos recibidos (denotados por un vector r(m)). Un procesador espacial de recepción (RX) 160 efectúa entonces el procesamiento espacial del receptor (o filtración adaptada espacial) sobre los símbolos recibidos con matrices de filtro espacial (denotadas por MX(J?)) para obtener símbolos de datos "detectados" (denotados por un vector £ m) ) . Los símbolos de datos detectados son estimados de los símbolos de datos enviados por la entidad transmisora 110. El procesamiento espacial en las entidades transmisora y receptora se describe más adelante. Las técnicas de cálculo de la matriz de filtro espacial descritas aquí pueden ser usadas para un sistema MIMO de un solo portador así como un sistema MIMO multiportador . Los portadores múltiples pueden ser obtenidos con multiplexión por división de frecuencia ortogonal (OFDM) , multitono discreto (DMT) , algunas otras técnicas de modulación multiportador, o alguno otro constructo. La OFDM reparte efectivamente el ancho de banda total del sistema en múltiples (NF) subbandas ortogonales, las cuales también son referidas como tonos, subportadores, bandejas y canales de frecuencia. Con la OFDM, cada subbanda es asociada con un subportador respectivo que puede ser modulado con datos. En el sistema MIMO 100, el canal MIMO formado por las Nt antenas de transmisión en la entidad transmisora 110 y las NR antenas de recepción en la entidad receptora 150 pueden ser caracterizadas por una matriz de respuesta de canal de NR x Nt H(m), la cual puede ser dada como: donde la entrada h±rj (m) , para i=l ... NR y '=l ... Nt, denota en el acoplamiento o ganancia del canal complejo entre la antena de transmisión j y la antena de recepción i para m lapsos de transmisión. Un lapso de transmisión puede cubrir dimensiones de tiempo y/o frecuencia. Por ejemplo, en un sistema MIMO de un solo portador, un lapso de transmisión puede corresponder a un periodo de símbolo, el cual es un intervalo de tiempo para transmitir un símbolo de datos. En un sistema MIMO multiportador, un lapso de transmisión puede corresponder a una subbanda en un periodo de símbolos. Un lapso de transmisión también puede cubrir múltiples periodos del símbolo y/o subbandas múltiples. Por simplicidad, se asumió que el canal MIMO es de rango completo con Ns = Nt < NR. El sistema MIMO puede soportar la transmisión de datos usando uno o más modos de operación como, por ejemplo, un modo "calibrado" y un modo "no calibrado". El modo calibrado puede emplear la transmisión CSI completa por lo que los datos son transmitidos sobre canales espaciales ortogonales (o "modos propios") del canal MIMO. El modo no calibrado puede emplear la transmisión CSI parcial por lo que los datos son transmitidos sobre canales espaciales del canal MIMO, por ejemplo, de antenas de transmisión individuales. El sistema MIMO también puede emplear la diversidad de transmisión de direccionamiento (STD) para mejorar el desempeño. Con la STD, la entidad transmisora efectúa el procesamiento espacial con matrices de direccionamiento, de modo que una transmisión de datos observe un montaje de canales efectivos y no un obstáculo sobre una sola realización de canal malo durante un periodo de tiempo prolongado. En consecuencia, el desempeño no es dictado por las peores condiciones del canal . 1. Transmisión de CSI Completa - Modo Calibrado Para la transmisión de la CSI completa, la descomposición del valor propio puede ser efectuada sobre una matriz de correlación de H(m) para obtener Ns modos propios de H(m), como sigue: R(m) = H (m) • H(m) = E(m)•?( )• E (m), Ec (2) donde R(/n) es una matriz de correlación de Nt x Nt de (m) ; E(jn) es una matriz unitaria de Nt x Nt cuyas columnas son vectores propios de R(m); (m) es una matriz diagonal de Nt x Nt con valores propios de R(m) ; y "H" denota una transpuesta conjugada. Una matriz unitaria U se caracteriza por la propiedad UH . U = I, donde I es la matriz identidad. Las columnas de una matriz unitaria son ortogonales entre sí, y cada columna tiene una potencia unitaria. La matriz E {m) puede ser usada para el procesamiento espacial por la entidad transmisora para transmitir datos sobre los Ns modos propios de H(m) . Los modos propios pueden ser vistos como canales espaciales ortogonales obtenidos a través de la descomposición. Las entradas diagonales de ?(I?) son valores propios de R(m), los cuales representan las ganancias de potencia para los Ns modos propios. La descomposición del valor singular puede ser efectuada para obtener matrices de vectores propios izquierdo y derecho, los cuales pueden ser usados para la transmisión de la CSI completa. La entidad transmisora efectúa el procesamiento espacial para la transmisión de la CSI completa con la diversidad de transmisión de direccionamiento, como sigue: xf (m) = E(m) • V(m) • s(m\ Ec { 3 ] donde s (m) es un vector de Nt x 1 con hasta Ns símbolos de datos para ser enviados en el lapso de transmisión m; V(J?) es una matriz de direccionamiento de Nt x Nt para el lapso de transmisión m; E (m) es la matriz de vectores propios para el lapso de transmisión in; y Xf(m) es un vector de Nt x 1 con Nt símbolos de transmisión para ser enviados desde las Nt antenas de transmisión en el lapso de transmisión m . Como se muestra en la ecuación (3) , cada símbolo de datos en s (m) se propaga espacialmente de manera efectiva con una columna respectiva de V(m) . Si Ns < Nt, entonces Ns símbolos de datos en s (m) son propagados espacialmente con una matriz de N? x Ns, V(m) para obtener Ns símbolos "propagados". Cada símbolo propagado incluye un componente de cada uno de los Ns símbolos de datos. Los Ns símbolos propagados de la propagación espacial son entonces enviados sobre los Ns modos propios de H (m) . Cada matriz de direccionamiento V (m) es una matriz unitaria y puede ser generada como se describe más adelante. La entidad receptora obtiene los símbolos recibidos de las NR antenas receptoras, lo cual puede ser expresado como: / (m) = HXrrí) • Xj (ni) + n(m) - K(m) • E(m) • V (m) • s{m) + n(?ri), Ec ( 4 ) = £L/_cff (ni) • s_(m) + n(m) donde rf(jO) es un vector de NR x 1 con NR símbolos recibidos obtenidos vía las NR antenas receptoras en el lapso de transmisión m; n (m) es un vector de ruido para un lapso de transmisión m; y Hf eff (M) es una matriz de respuesta de canal MIMO "efectiva" de NR x Nt observada por el vector de datos s (m) para la transmisión de la CSI completa con diversidad de transmisión de direccionamiento, la cual es : Kf_eff (m) = H(m) - E(m) - V(m) - EC (5) Por simplicidad, se asumió que el ruido es ruido Gaussiano blanco aditivo (AWGN) con un vector medio de cero y una matriz de covarianza de ^ = o2 • I, donde o2 es la varianza del ruido e I es la matriz identidad. La entidad receptora puede recuperar los símbolos de datos en s{m) usando varias técnicas de procesamiento del receptor. Las técnicas aplicables para la transmisión de la CSI completa incluyen una técnica de CSI completa y una técnica de error cuadrático medio mínimo (MMSE) . Para la técnica de CSI completa, la entidad receptora puede derivar una matriz de filtro espacial Mcsi (ÍT?) como sigue: Mfcsi{m) Ec (6) La entidad receptora puede efectuar el procesamiento espacial de receptor usando Mfcsi(m) , como sigue: lfcsi(m) = Mfcüim) • f(m), = VH(m)-A~ m)-EH(m)-HH(m)-[H(m)-E(m)-V(m)-s(m) + n(m)], Ec (7) = s(n?) + nf (ni), donde £fCS?(m) es un vector de Nt x 1 con Ns símbolos de datos detectados; y nf(íO) es el ruido posterior a la detección después del procesamiento espacial del receptor.

Para la técnica MMSE, la entidad receptora puede derivar una matriz de filtro espacial Mf_mmSe(m) como sigue: Kf_mmSe (m) = [Hf_eff (m) • Hf_eff (m) + s2 • I]-1 • HfH_eJT (m), Ec ( 8 ) La matriz de filtro espacial (.ra) minimiza el error cuadrático medio entre los estimados de símbolos del filtro espacial y los símbolos de datos en s (m) . La entidad receptora puede efectuar el procesamiento espacial en MMSE, como sigue: £/_« (m) = DXf_mmse (m) - Mf_mmse (m) • rf (m), = D _mi (m) • Mf_mmse (m) - Hf a/j ( ) • s(m) + ü{m)], Ec ( 9 ) = DXf_mmse (m) • Mf_mmse (vi) • [ f_eß- (m) • s(m) + nf_mmse ( i), donde Of-mmse (m) es una matriz diagonal que contiene los elementos diagonales de Mf_mm.AM) - f_eff (m),oDf_„w Am) = (m)];y üf mmsYn ) es el ruido filtrado en MMSE. Los estimados de símbolo para el filtro espacial Mf 1^3,2(212) son estimados no normalizados de los símbolos de datos. La multiplicación con la matriz de escalamiento Df mmse im) proporciona los estimados normalizados de los símbolos de datos. La transmisión de la CSI completa intenta enviar los datos sobre los modos propios de H (m) . Sin embargo, una transmisión de datos de CSI completa puede no ser completamente ortogonal debido a, por ejemplo, una estimación imperfecta de H(m), error en la descomposición del valor propio, precisión aritmética finita, y así sucesivamente. La técnica MMSE puede considerar (o "limpiar") cualquier pérdida de ortogonalidad en la transmisión de datos de CSI completa. La Tabla 1 resume el procesamiento espacial en las entidades transmisora y receptora para la transmisión de la CSI completa con diversidad de transmisión de direccionamiento .

Tabla 1 2. Transmisión de CSI Parcial en Modo no Calibrado Para la transmisión de la CSI parcial con la diversidad de transmisión de direccionamiento, la entidad transmisora efectúa el procesamiento espacial como sigue: xp (m) = V(m) - s(m), Ec(10) donde xP(.m) es el vector de datos de transmisión para el lapso de transmisión m . Como se muestra en la ecuación (10), cada símbolo de datos en s (m) es propagado espacialmente con una columna respectiva de V (m) . Los Nt símbolos propagados resultantes de la multiplicación con V(ÍT¡) son transmitidos entonces desde las Nt antenas transmisoras. La entidad receptora obtiene los símbolos recibidos, los cuales pueden ser expresados como: r ,, (TH) = H(m) -x,, (TZ)+ n(m) = H(m) • V(m)• s(m) + n(m), Ec (11) = H P_ejf (m) • s_(m) + n(m), donde ?¡, ( ) es el vector de símbolo recibido para el lapso de transmisión m; y ?p_eff(ra) es un matriz de respuesta de canal MIMO efectiva de NR x Nt observada por S(JI?) para la transmisión de CSI parcial con diversidad de transmisión de direccionamiento, la cual es: Hp eff (m) = K(m) - V(m), EC(12) La entidad receptora puede recuperar los símbolos de datos en s (m) usando varias técnicas del procesamiento del receptor. Las técnicas aplicables para la transmisión de CSI parcial incluyen una técnica de inversión de matriz de correlación de canal (CCMI) (la cual también es llamada de manera común una técnica de forzar a 0, la técnica MMSE, y una técnica de cancelación de interferencia sucesiva (SIC) . Para la técnica CCMI, la entidad receptora puede derivar una matriz de filtro espacial Mccmi(m), como sigue: M ccm¡ (m ) = [HHp eff (m ) • E_p_eff (m )\l • KpH_eff (rn ) = EX^ (m ) • HpH eff (m ). Ec ( 13 ) La entidad receptora puede efectuar el procesamiento espacial CCMI, como sigue: Iccmi (n ) = ccm? (m ) -rp (m ), EC (14) = s_(m) + nccml(m), donde nccmi(.m) es el ruido filtrado CCMI . Debido a la estructura de Rp-eff(m) , la técnica CCMI puede amplificar el ruido. Para la técnica MMSE, la entidad receptora puede derivar una matriz de filtro espacial Mp_Itl?nSe (m) , como sigue: Mp ?m,?m) = [HpH ajf(m)-KP_aaf(m)+sYL?XHHp_eff(m) Ec (15) La ecuación (15) para la transmisión de CSI parcial tiene la misma forma que la ecuación (8) para la transmisión de CSI completa. Sin embargo, se usa Ep_eff(m) (en lugar de Hf_eff(m)) en la ecuación (15) para la transmisión de CSI parcial. La entidad receptora puede efectuar un procesador de MMSE espacial, como sigue: p_mm«. O ) = H~p_mme O ) ' MLp_mmß (»» ) • ZLp (W ), = (m)-Kp_eß- (m)-s_(m) + Rp_mmsu (m), Ec (16) donde Op_mmSe ^) = diag [^p_mmSe W -Hp_eíf (m) ] y np_?ranse (m) es el ruido filtrado MMSE para la transmisión de CSI parcial. Para la técnica SIC, la entidad receptora recupera los símbolos de datos en s (m) en etapas sucesivas. Por claridad, la siguiente descripción asume que cada elemento de S(J?) y cada elemento de rp (m) corresponde a un flujo de símbolo de datos. La entidad receptora procesa los NR flujos de símbolos recibidos en rp(t?) en N? etapas sucesivas para recuperar los Ns flujos de símbolos de datos en s (m) . Típicamente, el procesamiento SIC es tal que un paquete es recuperado por un flujo, y entonces otro paquete es recuperado por otro flujo, y así sucesivamente. Por simplicidad, la siguiente descripción asume Ns = Nt. Para cada etapa i , donde =1...NS, la entidad receptora efectúa el procesamiento espacial del receptor sobre NR flujos de símbolo de entrada p (m) para esa etapa. Los flujos de símbolo de entrada para la primera etapa ( £ =1 ) son los flujos de símbolo recibidos, o p (m ) = r_ (m). Los flujos de símbolo de entrada para cada etapa subsecuente ( =2...NS) son flujos de símbolo modificados de una etapa precedente. El procesamiento espacial del receptor para la etapa l se basa en una matriz de filtro espacial M x (m) , la cual puede ser derivada sobre la base de una matriz de respuesta de canal efectiva reducida H_p eff (m) y además de acuerdo con CCMI, MMSE, o alguna otra técnica. íLp l¡ff (m) contiene Ns- ¿ +1 columnas en ELp_eff (m) que corresponde a Ns- +l flujos de símbolos de datos aún no recuperados en la etapa i . La entidad receptora tiene un flujo de símbolos de datos detectados {it} para la etapa £ y procesa además (por ejemplo, desmodula, desintercala y descodifica) este flujo para obtener un flujo de datos descodificado correspondiente {de} . La entidad receptora estima a continuación la interferencia que causa ese flujo de símbolos de datos {se} a los otros flujos de símbolos de datos no recuperados aún. Para estimar la interferencia, la entidad receptora procesa (por ejemplo, recodifica, intercala y traza los símbolos) el flujo de datos descodificado {de} de la misma forma efectuada por la entidad transmisora para este flujo y obtiene un flujo de "símbolos remodulados" {S*e} , la cual es una estimación del flujo de símbolos de datos {st} recién recuperados. La entidad receptora efectúa entonces el procesamiento espacial sobre el flujo de símbolos remodulados con matrices de direccionamiento V (m) y multiplica además el resultado con las matrices de respuesta de canal (m) para obtener NR componentes de interferencia i í (m) causada por el flujo {se} . La entidad receptora sustrae entonces los NR componentes de interferencia i (m) de los NR flujos de símbolo de entrada r_? (m) para la etapa actual £ para obtener NR flujos de símbolo de entrada para la siguiente etapa, o rpe+1(m) = rpe (m) - i (m) . Los flujos de símbolos de entrada Ap ?(m) representan los flujos que la entidad receptora habría recibido en el flujo de símbolos de datos {st} que no han sido transmitidos, asumiendo que la cancelación de la interferencia fue efectuada de manera efectiva. La entidad receptora repite entonces el mismo procesamiento sobre los NR flujos de símbolos de entrada Ap ?(m) para recuperar otro flujo de datos. Sin embargo, la matriz de respuesta de canal efectiva H_pf jj- (m) para la siguiente etapa £ +1 se reduce en una columna correspondiendo al flujo de símbolos de datos {se} recuperado en la etapa £ . Para la técnica SIC, la SNR de cada flujo de símbolos de datos depende de (1) la técnica de procesamiento del receptor (por ejemplo, CCMI o MMSE) usada para cada etapa, (2) la etapa específica en la cual se recuperó el flujo de símbolos de datos, y (3) la cantidad de interferencia debido a los flujos de símbolos de datos recuperados en etapas posteriores. En general, la SNR mejora progresivamente para flujos de símbolos de datos recuperados en etapas posteriores debido a que la interferencia de flujos de símbolos de datos recuperados en etapas anteriores es cancelada. Este puede entonces permitir que sean usadas velocidades más altas para flujos de símbolos de datos recuperados en etapas posteriores. La Tabla 2 resume el procesamiento espacial en las entidades transmisora y receptora para la transmisión de CSI parcial con diversidad de transmisión de direccionamiento. Por simplicidad, la técnica SIC no es mostrada en la Tabla 2. Tabla 2 La Figura 2 muestra un modelo de transmisión de datos con diversidad de transmisión de direccionamiento. La entidad transmisora 110 efectúa el procesamiento espacial (o propagación espacial) por diversidad de transmisión de direccionamiento (bloque 220) y procesamiento espacial para la transmisión de CSI completa o CSI parcial (bloque 230) . La entidad receptora 150 efectúa el procesamiento espacial del receptor para la transmisión de CSI completa o CSI parcial (bloque 260) y el procesamiento espacial del receptor (o compensación por propagación espacial) por diversidad de transmisión de direccionamiento (bloque 270). Como se muestra en la Figura 2, la entidad transmisora efectúa la propagación espacial por diversidad de transmisión de díreccíonamiento antes del procesamiento espacial (si lo hay) por la transmisión de CSI completa o CSI parcial. La entidad receptora puede efectuar el procesamiento espacial del receptor complementario o por la transmisión CSI completa o CSI parcial seguida por una compensación por propagación espacial por diversidad de transmisión de direccionamiento. 3. Cálculo de la Matriz de Filtro Espacial Con la diversidad de transmisión de direccionamiento, pueden ser usadas diferentes matrices de direccionamiento V(m) para diferentes lapsos de transmisión para aleatorizar el canal MIMO efectivo observado por una transmisión de datos. Esto puede entonces mejorar el desempeño puesto que la transmisión de datos no observa una realización de canal MIMO "mala" durante un periodo de tiempo prolongado. El lapso de transmisión puede corresponder a periodos de símbolo para un sistema MIMO de un solo portador o subbandas para un sistema MIMO multiportador . La Figura 3A muestra una transmisión de CSI parcial con diversidad de transmisión de direccionamiento para un sistema MIMO de un solo portador. Para este sistema, el índice m del lapso de transmisión puede ser igual a un índice n del periodo de símbolos (o m=n) . Un vector s (n) de símbolos de datos puede ser transmitido en cada periodo de símbolo n y propagado espacialmente con una matriz de direccionamiento V (n) seleccionada para ese periodo de símbolos. Cada vector de símbolo de datos s (n) observa una respuesta de canal MIMO efectiva de Hp eff(n)=H (n) -V(n) y es recuperado usando una matriz de filtro espacial Mx(r¡). La Figura 3B muestra una transmisión de CSI parcial con diversidad de transmisión de direccionamiento en un sistema MIMO multiportador. Para este sistema, el índice m del lapso de transmisión puede ser igual a un índice en k de subbanda (o m=k) . Para cada periodo de símbolo, un vector s (k) de símbolos de datos puede ser transmitido en cada subbanda k y propagado espacialmente con una matriz de direccionamiento V (k) seleccionada para esa subbanda. Cada vector de símbolo de datos s (k) observa una respuesta de canal MIMO efectiva de Hp_ef-:W=H (k) -V ik) y se recupera usando una matriz de filtro espacial líx (k) . El vector s (k) y las matrices V (k) , (k) y Mx (k) también son función del periodo de símbolo n, pero no se muestra por simplicidad. Como se muestra en las FIGURAS 3A Y 3B, sin son usadas diferentes matrices de direccionamiento para los diferentes lapsos de transmisión, entonces las matrices de filtro espacial usadas por la entidad receptora son función del índice m del lapso de transmisión. Esto es cierto aún si la matriz de respuesta de canal H(I?) es fija o constante sobre el intervalo de lapsos de transmisión. Por ejemplo, en un sistema MIMO mutiportador, H(ic) puede ser fijada a través de un conjunto de subbandas por un canal MIMO de desvanecimiento plano con una respuesta de frecuencia plana. Como otro ejemplo, en un sistema MIMO de un solo portador, H (n) puede ser fijada sobre un intervalo de tiempo dado por un canal MIMO sin desvanecimiento temporal. Este intervalo de tiempo puede corresponder a toda o a una porción de la duración temporal usada para transmitir un bloque de símbolos de datos que sea codificado y descodificado como un bloque. Existe un grado de correlación típica entre las matrices de respuesta de canal para lapsos de transmisión adyacentes, por ejemplo, entre H(m) y H(I?±1) . Esta correlación puede ser explotada para simplificar el cálculo de las matrices de filtro espacial en la entidad receptora. El cálculo es descrito más adelante para dos casos -correlación total y correlación parcial.

A. Correlación Total Con la correlación total, la matriz de respuesta del canal para el canal MIMO es fijada sobre un intervalo de índices de lapso de transmisión de interés, por ejemplo, para m = 1 ... M, donde M puede ser cualquier valor entero mayor de uno. De este modo H(l)= H (2 )=...= H(M)=H. Para la técnica de CSI completa, la matriz de filtro espacial Mfcsi (ai) con matrices de respuesta de canal completamente correlacionadas puede expresarse como: M osi (m) = VH (m) •?"1 • EH H H : Ec (17) La matriz de filtro espacial MfCSi (m) puede entonces ser calculada como: Mßs¡(m) = VH(m) - MßsiJ,ase, para J?=1...M, Ec (18) donde Mfcsi_base = ?_1-EH-HH es una matriz de filtro espacial base, la cual es la matriz de filtro espacial para la técnica de CSI completa sin diversidad de transmisión de direccionamiento. La matriz de filtro espacial base Mfcs± base no es función del lapso de transmisión m debido a que la matriz de respuesta de canal H es fija. La ecuación (18) indica que la matriz de filtro espacial MfCSi (m) para cada lapso de transmisión .ra puede ser obtenida pre ultiplicando la matriz de filtro espacial base Mfcsi_base con la matriz de direccionamiento VH(2i?) usada para ese lapso de transmisión. De manera alternativa, la matriz de filtro espacial MfCsi(Bi) puede ser calculada como: Mfcsi(m) = W?(m) -MfcsiQ , para m=2...M, Ec (19) donde Mfcsi (1)=VH (1) •?"1-EH-HH y Wi (m) =VH (m) -V(l) . La ecuación (19) indica que la matriz de filtro espacial Mfcsi (*p) para cada lapso de transmisión m puede ser obtenida premultiplicando la matriz de filtro espacial Mccmi(l) por el lapso de transmisión 1 con la matriz W?(m).

Las matrices Wi (zn) , para m=2...M, son matrices unitarias, cada una de las cuales se obtiene multiplicando dos matrices de direccionamiento unitarias V(m) y V(l) . Las matrices Wx (m) puede ser precalculadas y almacenadas en una memoria. Para la técnica MMSE para la transmisión de CSI completa, la matriz de filtro espacial ^j^se (222) con matrices de respuesta de canal completamente correlacionadas puede ser expresada como: M. f_mn.se (»í) = Kf" _eff (»*) ' Hf_eff (l?) + 1 - /]"' • Kf_eff 0"), = VH(m)-EH -HH -H-E-V(m) + sYi?XVH(m)-EN - HH , Ec (20) = VH(m)-[EH -HH -H-E + s2 -I]'1 -EH -HH , La Ecuación (20) es derivada usando las propiedades: (A-B)"1 = B^-A-1 y V-VH=I . El término dentro de los corchetes en la segunda igualdad de la ecuación (20) puede ser expresado como: VH -EH -ÍLH -K-E-V + s2-L] = [VH(EH -HH -H-E + s2 -V-L-VH)-YA = [VH(EH HH -K-E + s'-D-V], donde "(222)" se ha omitido por claridad. La inversa del término en la segunda igualdad anterior puede entonces ser expresada como: W" -EH -HH -H-E + s2 -L]-VY1 =[VH (EH - HH -H-E + s2 •/)-' -V], donde VH = V"1. La matriz de filtro espacial Itf pmseipi) puede ser calculada como: Mf_mmse(m) = VH(m)-Mf_mmsej!ase, para m=l...M, Ec (21) donde Mf_JMSe_¿ase= [EH-HH-H-E+s2-I] -:L-EH-HH. De manera similar a la técnica de CSI completa, la matriz de filtro espacial Mf_mmse(m) para el lapso de transmisión zn puede ser obtenido premultiplicando la matriz de filtro espacial base Mf mmse_pase con la matriz de direccionamiento VH(22¡). La matriz de filtro espacial Mf^se (ip) también puede ser calculada como: Mf_mmse(m) = Wl(m)-Mf_mmseQ.), para m=2...M, Ec (22) donde M^^e ( 1 ) =VH ( 1 ) • [EH-HH-H-E+s2-I] _1-EH-HH . Para la técnica CCMI, la matriz de filtro espacial Mcc (zn) con matrices de respuesta de canal completamente correlacionadas puede ser expresada como: M n» (rn) = [H"_eff O) • H-p-0 O)]"' • H!a_# (m), [VH (m)-HH -&• V(m)Yl • VH (m) • HH , Ec (23) [V H (m)- R Vm)?XVH m)' = Z (ni) • RlX[YX_(m)?? • E (m) • K , VH(rn)- XX -RH .. donde [V (zn)]" = V(m) debido a que V(m) es una matriz unitaria. La matriz de filtro espacial Mccmi(zn) puede ser calculada como: Mccmi(m) = VH ' {m)-Kcomi_base, para m=l...M, Ec (24) donde Mcomi_base=R~1-H.H- La matriz de filtro espacial Mcomi(2n) también puede ser calculada como: Kccmi{m) = W?{m)-__lcom(l)* para m=2...M, Ec (25) donde Mcomi (1) =VH ( 1 ) -R"1-^. Para la técnica MMSE para la transmisión de CSI parcial, la matriz de filtro espacial Mp_mmse(m) con matrices de respuesta de canal completamente correlacionadas puede ser expresada como: !,_»» (m) = [H"p_eff (m) • Hp_eff (ni) + s2 • I]'1 • HpHf_eff (m), = {VH(m)-HH -H-V(m) + s2-i?XVH(m)-HH, Ec (26) = [VH(m)-[H" -H + s2 -i?: -HH .

La Ecuación (26) puede ser derivada de manera similar a la ecuación (20) anterior. La matriz de filtro espacial Mp_mmse(m) puede ser calculada como: M,P_mmse(m) = (m) • M p _mmse _base , para m=l...M, Ec (27) donde Mp_?n?r?se_baSe3== L[«HH-H+s2-I]_1-HH. La matriz de filtro espacial Mp_pTOse(zn) puede ser calculada como: KP_mmse {m) = W? (m) - P_mmse , para m=2...M, Ec (28) donde Up_mmse ( 1 ) =VH ( 1 ) • [HH+H+s2-I] -1-HH . La Tabla 3 resume el cálculo de las matrices de filtro espacial para transmisiones de CSI completa y CSI parcial con matrices de respuesta de canal completamente correlacionadas sobre los lapsos de transmisión zn=l...M.

Tabla 3 - Matrices de Filtro Espacial con Correlación Total En general, la matriz de filtro espacial para el lapso de transmisión m puede ser calculada como Mx(2n) =VH (zn) -Mx baser donde el subíndice "x" denota la técnica de procesamiento del receptor y puede ser "fcsi" , "f_znznse", ^ ccmi" , o "p_zn2nse" . Una matriz de punto espacial base Mx_¿asß puede ser calculada como si no se usará diversidad de transmisión de direccionamiento. La Figura 4 muestra un diagrama de flujo del proceso 400 para calcular matrices de filtro espacial con matrices de respuesta de canal completamente correlacionadas sobre los lapsos de transmisión m=l...M. Primero se calcula una matriz de filtro espacial inicial Mx_nic (bloque 412) . Esta matriz de filtro espacial inicial puede ser una matriz de filtro espacial base Mx base que se deriva sobre la base de (1) la matriz de respuesta de canal H y (2) la técnica de procesamiento del receptor seleccionada para usarse (por ejemplo, CSI completa, MMSE para CSI completa, CCMI o MMSE para CSI parcial) . De manera alternativa, la matriz de filtro espacial inicial puede ser la matriz de filtro espacial Mx(l) para el lapso de transmisión 212=1, la cual puede ser derivada sobre la base de H y V(l) . El índice de lapso de transmisión zn se fija entonces en 1 si Mx iniC = Mx_base (como se muestra en la Figura 4) o se fija en 2 si Mx inic = Mx(l) (bloque 414) . La matriz de filtro espacial Mx(zn) para el lapso de transmisión zn es calculado entonces sobre la base de la matriz del filtro espacial inicial MX_¿?ÍC y la matriz de direccionamiento V(zn) usada para el lapso de transmisión zzi (bloque 416) . En particular, Mx(zn) puede ser calculada sobre la base de Mx base y V(zn) o Mx(l) y i (zn) , como se describió anteriormente. Entonces se hace una determinación de si zn < M (bloque 420) . Si la respuesta es "si", entonces el índice zn se incrementa (bloque 422) , y el proceso regresa al bloque 416 para calcular la matriz de filtro espacial para otro lapso de transmisión. De otro modo, si m = M en el bloque 420, entonces las matrices de filtro espacial Mx(l) hasta MX(M) son usadas para un procesamiento espacial del receptor de los vectores de símbolos recibidos rx(l) hasta rx(M), respectivamente (bloque 424) . Aunque no se muestra en la Figura 4 por simplicidad, cada matriz de filtro espacial puede ser usada para el procesamiento espacial del receptor tan pronto como se generen ambas de la matriz de filtro espacial Mx(zn) y se obtenga el vector de símbolos recibidos rx(zn). Para la transmisión de CSI completa, el procesamiento espacial en la entidad transmisora también puede ser simplificado como: x^(zz¡)=E-V(z2i) • s (zzi) . Una matriz E-V(zn) puede ser calculada por cada lapso de transmisión zn sobre la base de la matriz de direccionamiento ~V (m) para ese lapso de transmisión y la matriz E, la cual no es función del lapso de transmisión para el caso de correlación total. B. Correlación Parcial Con la correlación parcial, las matrices de respuesta del canal para el canal MIMO están menos completamente correlacionadas a través de un intervalo de índices del lapso de transmisión de interés. En este caso, una matriz de filtro espacial calculada para un lapso de transmisión £ puede ser usada para facilitar el cálculo de una matriz de filtro espacial para otro lapso de transmisión m. En una modalidad, se obtiene una matriz de filtro espacial base Mx_baSe ( £ ) para el lapso de transmisión £ a partir de la matriz de filtro espacial Mx ( £ ) calculada para el lapso de transmisión £ removiendo la matriz de direccionamiento V { £ ) usada por el lapso de transmisión £ , como se muestra: La matriz de filtro espacial base Mx baSe ( ) es entonces usada para derivar una matriz de filtro espacial base Mx baSe (m) para el lapso de transmisión m (por ejemplo, m=ü+l) . Mx_be?Se {m) puede ser calculada, por ejemplo, usando un procedimiento o algoritmo iterativo que efectúe iterativamente un conjunto de cálculos sobre Mx_base ( £ ) para obtener una solución final para Mx_base (zn) . Los procedimientos iterativos para calcular una solución MMSE (por ejemplo, algoritmos MMSE adaptables, algoritmo de gradientes, algoritmos de retícula y así sucesivamente) son conocidos en la técnica y no se describen aquí. La matriz de filtro espacial Mx(zn) para el lapso de transmisión m puede ser calculada como: Mx(zn)=VH(zn) - Mx_base (zn) Ec (30) El orden de procesamiento para esta modalidad puede de este modo darse como : Mx ( £ ) ?Mx_base ( £ ) (™) ?MX(2?) , donde "?" denota un cálculo directo y "=>" denota el posible cálculo iterativo. Las matrices de filtro espacial base Mx_base(^) y Mx_base(iO) no contienen matrices de direccionamiento, mientras que las matrices de filtro espacial Mx( ) y Mx (m) contienen matrices de direccionamiento V { £ ) y V(zn) usadas para los lapsos de transmisión £ y zn, respectivamente. En otra modalidad, la matriz de filtro espacial Mx(zn) para el lapso de transmisión zn se calcula usando un procedimiento iterativo que efectúa iterativamente un conjunto de cálculos sobre una incógnita inicial ffl x (m ) .

La incógnita inicial puede ser derivada de la matriz de filtro espacial Mx ( £ ) derivada para el lapso de transmisión £ , como sigue: iAAm ^W_l m) -M_ ^ Ec {31) donde Wj (m) =VR (m) -V( i ) . El orden de procesamiento para esta modalidad puede ser dado como: j (/) - J^, (w) => j (m). Las matrices de filtro espacial ffl_x (m) y Mx(2n) contienen ambas la matriz de direccionamiento V(m) para el lapso de transmisión zn. Para las modalidades anteriores, Mx base ( l ) y M_x (m) pueden ser vistas como las matrices de filtro espacial iniciales usadas para derivar la matriz de filtro espacial Mx(2n) para un nuevo lapso de transmisión zn. En general, la cantidad de correlación entre Mx ( £ ) y Mx(zn) depende de la cantidad de correlación entre Mx_base(O y Mx_base(zn), lo cual depende de la cantidad de correlación entre H(-t?) y H(zn) para los lapsos de transmisión £ y zn. Un mayor grado de correlación puede dar como resultado una convergencia más rápida hacia la solución final para Mx ( £ ) . La FIGURA 5 muestra un diagrama de flujo de un proceso 500 para calcular las matrices de filtro espacial con matrices de respuesta de canal correlacionadas parcialmente para lapsos de transmisión m=l...M. Los índices para los lapsos de transmisión actual y siguiente son inicializados como £-1 y zn=2 (bloque 512) . Se calcula una matriz de filtro espacial ?AX ( £ ) para el lapso de transmisión 1 de acuerdo con la técnica de procesamiento del receptor seleccionada para ser usada (bloque 514) . Entonces se calcula una matriz de filtro espacial inicial Mx_inic para el lapso de transmisión zn sobre la base de la matriz de filtro espacial M? ( £ ) y la matriz/matrices de direccionamiento apropiadas V ( £ ) y V(m) , por ejemplo, como se muestra en la ecuación (29) o (31) (bloque 516) . La matriz de filtro espacial Mx(zn) para el lapso de transmisión 221 puede entonces ser calculada sobre la base de la matriz de filtro espacial inicial Mx_iniC por ejemplo, usando un procedimiento iterativo (bloque 518). Entonces se hace una determinación de si zn < M (bloque 520) . Si la respuesta es "si", entonces los índices 1 y m son actualizados, por ejemplo, como £ = m y zn=Z2i+l (bloque 522) . El proceso regresa entonces al bloque 516 para calcular una matriz de filtro espacial para otro lapso de transmisión. De otro modo, si todas las matrices de filtro espacial han sido calculadas, de acuerdo a lo determinado en el bloque 520, entonces las matrices de filtro espacial Mx(l) hasta MX(M) son usadas para el procesamiento espacial del receptor de los vectores de símbolos recibidos rx(l) hasta rx(M), respectivamente (bloque 524) . Por simplicidad, la FIGURA 5 muestra el cálculo de las matrices de filtro espacial M para M lapsos de transmisión consecutivos m = 1...M. Los lapsos de transmisión no necesitan ser contiguos. En general, una matriz de filtro espacial derivada de un lapso de transmisión 1 es usada para obtener una incógnita inicial de una matriz de filtro espacial para otro lapso de transmisión zn, donde £ y pueden ser cualquier valor del índice . 4. Matrices de Direccionamiento Puede generarse un conjunto de matrices de direccionamiento (o matrices de transmisión) y ser usadas para la diversidad de transmisión de direccionamiento. Esas matrices de direccionamiento pueden ser denotadas como {V}, o V(i) para 1=1...L, donde L puede ser cualquier número entero mayor de uno. Cada matriz de direccionamiento V(i) deberá ser una matriz unitaria. Esta condición asegura que los Nt símbolos de datos transmitidos simultáneamente usando V(i) tengan la misma potencia y sean ortogonales entre sí después de la propagación espacial con V(i) .

El conjunto de L matrices de direccionamiento puede ser generado de varias maneras. Por ejemplo, las L matrices de direccionamiento pueden ser generadas sobre la base de una matriz base unitaria y un conjunto de escalares. La matriz base puede ser usada como una de las L matrices de direccionamiento. Las otras L -1 matrices de direccionamiento pueden ser generadas multiplicando las hileras de la matriz base con diferentes combinaciones de escalares. Cada escalar puede ser un valor real o complejo. Los escalares son seleccionados de modo que tengan una magnitud unitaria, de modo que las matrices de direccionamiento generadas con esos escalares sean matrices unitarias. La matriz base puede ser una matriz de Walsh. Una matriz de Walsh de 2x2 W2x2 y una matriz de Walsh de tamaño más grande W2N 2N puede ser expresada como: 1 1 w -NNXmN w NXN W 2 2 y w_ 1 -1 2Nx 2N w_ NXN w NXN J Ec ( 32 ) Las matrices de Walsh tienen dimensiones que son potencias de dos (por ejemplo 2, 4, 8 y así sucesivamente) . La matriz base también puede ser una matriz de Fourier. Para una matriz de Fourier NXN DNXN, el elemento dn,m en la zi-ésima hilera y la zn-ésima columna de DNXN puede ser expresado como : (n-l)(m i) Ec ( 33 ) dnjm =e N , paran = {l..N} jµ m = {l..N}.

Pueden formarse matrices de Fourier de cualquier dimensión cuadrada (por ejemplo, 2, 3, 4, 5 y así sucesivamente) . También pueden ser usadas otras matrices como la matriz base. Para la matriz base de ? x ?, cada una de las hileras 2 hasta ? de la matriz base pueden ser multiplicadas independientemente con uno de K diferentes escalares posibles. Pueden obtenerse K11"1 matrices de direccionamiento diferentes a partir de K1"1 permutaciones diferentes de los K escalares para ?-l hileras. Por ejemplo, cada una de las hileras 2 hasta ? puede ser multiplicada independientemente con un escalar de +1, -1, +j , o -j . Para ?=4 y K=4 pueden ser generadas 64 matrices de direccionamiento diferentes a partir de una matriz base de 4 x 4 con 4 escalares diferentes. En general, cada hilera de la matriz base puede ser multiplicada con cualquier escalar que tenga la forma ej?, donde ? puede ser cualquier valor de fase. Cada elemento de una matriz base de ? x ? multiplicada por un escalar es escalado además por 1/V? para obtener una matriz de direccionamiento de ? x ? que tiene una potencia unitaria para cada columna.

Las matrices de direccionamiento derivadas sobre una matriz de Walsh (o una matriz de Fourier de 4 x 4) tienen ciertas propiedades deseables. Si las hileras de la matiz de Walsh son multiplicadas con escalares de ±1 y + j, entonces cada elemento de una matriz de direccionamiento resultante es +1, -1, +j , o -j . En este caso, la multiplicación de un elemento (o "peso") de una matriz de filtro espacial con un elemento de la matriz de direccionamiento puede ser efectuada con la manipulación de un solo bit. Si lo elementos de las L matrices de direccionamiento pertenecen a un conjunto compuesto de {+1, -1, +j , -j } , entonces el cálculo para derivar las matrices de filtro espacial para el caso de una correlación total puede simplificarse en gran medida. 5. Sistema MIMO La Figura 6 muestra un diagrama de bloques de un punto de acceso 610 y una terminal de usuario 650 en un sistema MIMO 600. El punto de acceso 610 está equipado con Nap antenas que pueden ser usados para la transmisión y recepción de datos, y la terminal de usuario 650 está equipada con Nut antenas, donde Nap >1 y Nut >1. Sobre el enlace descendente, en el punto de acceso 610, el procesador de datos TX 620 recibe y procesa (codifica, intercala y traza símbolos) datos de tráfico/paquete y datos de control/sobrecarga y proporciona símbolos de datos. Un procesador espacial TX 630 efectúa el procesamiento espacial sobre los símbolos de datos con las matrices de direccionamiento V(zn) y posiblemente las matrices de vector propio E(J?) para el enlace descendente, por ejemplo, como se muestra en las Tablas 1 y 2. El procesador espacial TX 630 también multiplexa en símbolos piloto, según sea apropiado, y proporciona Nap flujos de símbolos de transmisión a Nap unidades transmisoras 632a hasta 632ap. Cada unidad transmisora 632 recibe y procesa un flujo de símbolos de transmisión respectivo y proporciona una señal modulada por el enlace descendente correspondiente. Las Nap señales moduladas del enlace descendente de las unidades transmisoras 632a hasta 632ap son transmitidas desde Nap antenas 634a hasta 634ap, respectivamente. En la terminal de usuario 650, Nut antenas 652a hasta 652ut reciben las señales moduladas del enlace descendente transmitidas, y cada antena proporciona una señal recibida a una unidad receptora respectiva 654. Cada unidad receptora 654 efectúa un procesamiento complementario al efectuado por la unidad receptora 632 y proporciona símbolos recibidos. Un procesador espacial RX 660 efectúa el procesamiento espacial del receptor sobre los símbolos recibidos para todas las Nut unidades receptoras 654a hasta 654ut, por ejemplo, como se muestra en las Tablas 1 y 2, y proporciona símbolos de datos detectados. Un procesador de datos RX 670 procesa (por ejemplo, deshace el trazo de símbolos, desintercala y descodifica) los símbolos de datos detectados y proporciona datos descodificados por el enlace descendente. El procesamiento para el enlace ascendente puede ser el mismo o diferente para el procesamiento del enlace descendente. Los datos de tráfico y control son procesados (por ejemplo, codificados, intercalados y trazados por símbolos) por un procesador de datos TX 688, procesados espacialmente por un procesador espacial TX 690 con matrices de direccionamiento V(22i) y posiblemente matrices de vector propio E (m) para el enlace ascendente, y multiplexadas con símbolos piloto para generar Nut flujos de símbolos de transmisión. Las Nut unidades transmisoras 654a hasta 654ut acondicionan los Nut flujos de símbolos de transmisión para generar Nut señales moduladas del enlace ascendente, las cuales son transmitidas vía Nut antenas 652a hasta 652ut. En el punto de acceso 610, las señales moduladas del enlace ascendente son recibidas por Nap antenas 634a hasta 634ap y procesadas por Nap unidades receptoras 632a hasta 632ap para obtener los símbolos recibidos por el enlace ascendente. Un procesador espacial RX 644 efectúa el procesamiento espacial del receptor sobre los símbolos recibidos y proporciona los símbolos de datos detectados, los cuales son procesados adicionalmente por un procesador de datos RX 646 para obtener datos descodificados por el enlace ascendente. Los procesadores 638 y 678 efectúan la estimación de canal y el cálculo de la matriz de filtro espacial para el punto de acceso y la terminal de usuario, respectivamente. Los controladores 640 y 680 controlan la operación de varias unidades de procesamiento en el punto de acceso y la terminal de usuario, respectivamente. Las unidades de memoria 642 y 682 almacenan datos y códigos de programa usados por los controladores 630 y 680, respectivamente. La Figura 7 muestra una modalidad del procesador 678, el cual efectúa la estimación de canal y el cálculo de la matriz de filtro espacial para la terminal de usuario 650. Un estimador de canal 712 obtiene los símbolos piloto recibidos y deriva una matriz de respuesta de canal por cada lapso de transmisión en el cual estén disponibles símbolos piloto recibidos. Un filtro 714 puede efectuar filtración en el dominio del tiempo de las matrices de respuesta de canal para los lapsos de transmisión actual y anterior para obtener una matriz de respuesta de canal de alta calidad H(zn) . Una unidad 716 calcula entonces una matriz de filtro espacial inicial Mx_inic. Para H(z?z) completamente correlacionada, la matriz de filtro espacial inicial Mx_±niC puede ser (1) una matriz de filtro espacial base Mx_£,ase calculada sobre la base de H(zn) y la técnica de procesamiento del receptor seleccionada o (2) una matriz de filtro espacial Mx(l) para el lapso de transmisión 1 calculado sobre la base de H(l) , V(l) , y la técnica de procesamiento del receptor seleccionada. Para H(zn) correlacionada parcialmente, la matriz del filtro espacial inicial Mx_iniC puede ser cualquier incógnita inicial Mx_base ( £ ) o ffl x (m) que es obtenida sobre la base de una matriz de filtro espacial Mx ( £ ) calculada para otro lapso de transmisión l . Una unidad 718 calcula la matriz de filtro espacial Mx (zn) para el lapso de transmisión m sobre la base de la matriz de filtro espacial inicial Mx ¿n±c y la matriz de direccionamiento V(zn) usada para ese lapso de transmisión. Para H(zn) correlacionada parcialmente, la unidad 718 puede implementar un procedimiento iterativo para calcular Mx(zn) sobre la base de la matriz del filtro espacial inicial, la cual es una incógnita inicial de Mx(zn). El procesador 638 efectúa la estimación de canal y el cálculo de la matriz de filtro espacial para el punto de acceso 610 y puede ser implementado en una forma similar al procesador 678. Las técnicas de cálculo de la matriz de filtro espacial descritas aquí pueden ser implementadas por varios medios. Por ejemplo, esas técnicas pueden ser implementadas en componentes físicos de computación o hardware, programas y sistemas de programación o software, o una combinación de los mismos. Para una implementación de componentes físicos de computación o hardware, las unidades de procesamiento para el cálculo de la matriz de filtro espacial pueden ser implementadas dentro de uno o más circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC) , procesadores de señales digitales (DSP) , dispositivos de procesamiento de señales digitales (DSPD) , dispositivos lógicos programables (PLD) , arreglos de compuertas programables en el campo (FPGA) , procesadores, controladores, microcontroladores, microprocesadores, otras unidades electrónicas diseñadas para efectuar las funciones descritas aquí, o una combinación de las mismas. Para una implementación de programas y sistemas de programación o software, el cálculo de la matriz del filtro espacial puede ser efectuado con módulos (por ejemplo, procedimientos, funciones, y así sucesivamente) .

Los códigos de programas y sistemas de programación o software pueden ser almacenados en unidades de memoria (por ejemplo, las unidades de memoria 642 y 682 de la FIGURA 6) y ejecutados por los procesadores (por ejemplo, los controladores 640 y 680 en la FIGURA 6) . La unidad de memoria puede ser implementada dentro del procesador o externa al procesador, caso en el cual puede ser acoplada de manera comunicativa al procesador vía varios medios como es sabido en la técnica. Los encabezados se incluyeron aquí como referencia para ayudar a localizar ciertas secciones. Los encabezados no pretende limitar el alcance de los conceptos descritos aquí abajo, y esos conceptos puede tener aplicabilidad en otras secciones a través de toda la especificación. La descripción anterior de las modalidades descritas se proporcionó para permitir a cualquier experto en la técnica hacer o usar la presente invención. Varias modificaciones a esas modalidades serán fácilmente evidentes a aquellos expertos en la técnica, y los principios genéricos definidos aquí pueden ser aplicados a otras modalidades sin apartarse del espíritu o alcance de la invención. De este modo, la presente invención no pretende ser limitada a las modalidades mostradas aquí sino de acuerdo al más amplio alcance consistente con los principios y características novedosas descritas aquí.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Un método para derivar matrices de filtro espacial en un sistema de comunicación de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) , inalámbrico, caracterizado porque comprende: determinar una matriz de filtro espacial inicial; y derivar una pluralidad de matrices de filtro espacial para una pluralidad de lapsos de transmisión sobre la base de la matriz de filtro espacial inicial y una pluralidad de matrices de direccionamiento usadas por la pluralidad de lapsos de transmisión. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la matriz de filtro espacial inicial es determinada sobre la base de una matriz de respuesta de canal para un canal MIMO. 3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la matriz de filtro espacial para cada uno de la pluralidad de lapsos de transmisiones derivadas sobre la base de la matriz de respuesta de canal inicial y una matriz de direccionamiento usada por el lapso de transmisión. . El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la matriz de filtro espacial inicial es determinada además sobre la base de una matriz de direccíonamiento para uno de la pluralidad de lapsos de transmisión. 5. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la matriz de filtro espacial para cada uno de la pluralidad de lapsos de transmisiones derivadas sobre la base de la matriz de respuesta de canal inicial, la matriz de direccionamiento usada para determinar la matriz de filtro espacial inicial, y una matriz de direccionamiento usada por el lapso de transmisión. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los datos son transmitidos sobre canales espaciales ortogonales de un canal MIMO, y donde la matriz de respuesta de canal inicial es determinada de acuerdo con una técnica de información de estado de canal completa (CSI completa) . 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los datos son transmitidos sobre canales espaciales ortogonales de un canal MIMO, y donde la matriz de respuesta de canal inicial es determinada de acuerdo con una técnica de error cuadrático medio mínimo (MMSE) . 8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los datos son transmitidos sobre canales espaciales de un canal MIMO, y donde la matriz de respuesta de canal inicial es determinada de acuerdo con una técnica de inversión de matriz de correlación de canal (CCMI) . 9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los datos son transmitidos sobre canales espaciales de un canal MIMO, y donde la matriz de respuesta de canal inicial es determinada de acuerdo con una técnica de error cuadrático medio mínimo (MMSE) . 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de matrices de direccionamiento son usadas por una entidad transmisora para procesar espacialmente datos para lograr la diversidad de transmisión. 11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de la pluralidad de matrices de direccionamiento son miembros de un conjunto comprendido de +1, -1, +j y -j , donde j es una raíz cuadrada de -1. .12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de lapsos de transmisión corresponde a una pluralidad de periodos de símbolos. 13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de lapsos de transmisión corresponde a una pluralidad de subbandas de frecuencia. 14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: efectuar el procesamiento espacial sobre los símbolos recibidos por la pluralidad de lapsos de transmisión con la pluralidad de matrices de filtro espacial . 15. Un aparato en un sistema de comunicación de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) , inalámbrico, caracterizado porque comprende: un procesador que opera para determinar una matriz de filtro espacial inicial y para derivar una pluralidad de matrices de filtro espacial para una pluralidad de lapsos de transmisión sobre la base de la matriz de filtro espacial inicial y una pluralidad de matrices de direccionamiento usadas por la pluralidad de lapsos de transmisión; y una memoria que opera para almacenar la pluralidad de matrices de direccionamiento. 16. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la matriz de filtro espacial inicial es determinada sobre la base de una matriz de respuesta de canal por un canal MIMO, y donde la matriz de filtro espacial para cada uno de la pluralidad de lapsos de transmisión es derivada sobre la base de la matriz de respuesta de canal inicial y una matriz de direccionamiento usada por el intervalo de transmisión. 17. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la matriz de respuesta de canal inicial es determinada de acuerdo con una técnica de información de estado de canal completa (CSI total) , una técnica de error cuadrático medio mínimo (MMSE) , o una técnica de inversión de matriz de correlación de canal (CCMI) . 18. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque los elementos de la pluralidad de matrices de direccionamiento son miembros de un conjunto comprendido de +1, -1, +j y -j , donde j es una raíz cuadrada de -1. 19. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque comprende además: un procesador espacial que opera para efectuar el procesamiento espacial sobre los símbolos recibidos por la pluralidad de lapsos de transmisión con la pluralidad de matrices de filtro espacial. 20. Un aparato en un sistema de comunicación de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) inalámbrico, caracterizado porque comprende: medios para determinar una matriz de filtro espacial inicial; y medios para derivar una pluralidad de matrices de filtro espacial para una pluralidad de lapsos de transmisión sobre la base de la matriz de filtro espacial inicial y la pluralidad de matrices de direccionamiento usadas por la pluralidad de lapsos de transmisión. 21. El aparato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la matriz de filtro espacial inicial es determinada sobre la base de una matriz de respuesta de canal por un canal MIMO, y donde la matriz de filtro espacial para cada uno de la pluralidad de lapsos de transmisión es derivada sobre la base de la matriz de respuesta de canal inicial y la matriz de direccionamiento usada por el lapso de transmisión. 22. El aparato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la matriz de respuesta de canal inicial es determinada de acuerdo con una técnica de información de estado de canal completa (CSI completa) , una técnica de error cuadrático medio mínimo (MMSE) , o una técnica de inversión de matriz de correlación de canal (CCMI) . 23. El aparato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque los elementos de la pluralidad de matrices de direccionamiento son miembros de un conjunto comprendido de +1, -1, +j y -j , donde j es una raíz cuadrada de -1. 24. El aparato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además: medios para efectuar el procesamiento espacial sobre los símbolos recibidos por la pluralidad de lapsos de transmisión con la pluralidad de matrices de filtro espacial. 25. Un método para derivar matrices de filtro espacial en un sistema de comunicación de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) , inalámbrico, caracterizado porque comprende: derivar una primera matriz de filtro espacial para un primer lapso de transmisión; determinar una primera matriz de filtro espacial inicial para un segundo lapso de transmisión sobre la base de la primera matriz de filtro espacial; y derivar una segunda matriz de filtro espacial para el segundo lapso de transmisión sobre la base de la primera matriz de filtro espacial inicial. 26. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la primera matriz de filtro espacial es derivada sobre la base de una matriz de respuesta de canal obtenida de un canal MIMO en el primer lapso de transmisión y además de acuerdo con una técnica de procesamiento espacial del receptor. 27. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la determinación de la primera matriz de filtro espacial inicial comprende: procesar la primera matriz de filtro espacial inicial para remover una primera matriz de direccionamiento usada por el primer lapso de transmisión, y donde la primera matriz de filtro espacial inicial es igual a la primera matriz de filtro espacial con la primera matriz de direccionamiento removida. 28. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la determinación de la primera matriz de filtro espacial inicial comprende: procesar la primera matriz de filtro espacial para remover una primera matriz de direccionamiento usada por el primer lapso de transmisión e incluir una segunda matriz de direccionamiento usada por el segundo lapso de transmisión y donde la primera matriz de filtro espacial inicial es igual a la primera matriz de filtro espacial con la primera matriz de direccionamiento removida y la segunda matriz de direccionamiento incluida. 29. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la segunda matriz de filtro espacial es derivada usando un procedimiento iterativo que efectúa iterativamente un conjunto de cálculos sobre la primera matriz de filtro espacial inicial para obtener una solución final para la segunda matriz de filtro espacial. 30. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque comprende además: determinar una segunda matriz de filtro inicial espacial para un tercer lapso de transmisión sobre la base de la segunda matriz de filtro espacial; y derivar una tercera matriz de filtro espacial para el tercer lapso de transmisión sobre la base de la segunda matriz de filtro espacial inicial. 31. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el primer y segundo lapsos de transmisión corresponden a dos periodos de símbolo diferentes. 32. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el primer y segundo lapsos de transmisión corresponden a dos subbandas de frecuencia diferentes. 33. Un aparato en un sistema de comunicación de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) , inalámbrico, caracterizado porque comprende: un procesador que opera para derivar una primera matriz de filtro espacial para un primer lapso de transmisión, determinar una primera matriz de filtro espacial inicial para un segundo lapso de transmisión sobre la base de la primera matriz de filtro espacial, y derivar una segunda matriz de filtro espacial para el segundo lapso de transmisión sobre la base de la primera matriz de filtro espacial inicial. 34. El aparato de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque el procesador opera para procesar la primera matriz de filtro espacial para remover una primera matriz de direccionamiento usada por el primer lapso de transmisión, y donde la primera matriz de filtro espacial inicial es igual a la primera matriz de filtro espacial con la primera matriz de direccionamiento removida. 35. El aparato de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque el procesador opera además para determinar la segunda matriz de filtro espacial inicial para un tercer lapso de transmisión sobre la base de la segunda matriz de filtro espacial, y para derivar una tercera matriz de filtro espacial para el tercer lapso de transmisión sobre la base de la segunda matriz de filtro espacial inicial. 36. Un aparato en un sistema de comunicación de entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO) , inalámbrico, caracterizado porque comprende: medios para derivar una primera matriz de filtro espacial para un primer lapso de transmisión; medios para determinar una primera matriz de filtro espacial inicial para un segundo lapso de transmisión sobre la base de la primera matriz de filtro espacial; y medios para derivar una segunda matriz de filtro espacial para el segundo lapso de transmisión sobre la base de la primera matriz de filtro espacial inicial. 37. El aparato de conformidad con la reivindicación 36, caracterízado porque los medios para determinar la primera matriz de filtro espacial inicial comprenden: medios para procesar la primera matriz de filtro espacial para remover una primera matriz de direccionamiento usada por el primer lapso de transmisión, y donde la primera matriz de filtro espacial inicial es igual a la primera matriz de filtro espacial con la primera matriz de direccionamiento removida. 38. El aparato de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque comprende además: medios para determinar una segunda matriz de filtro espacial inicial para un tercer lapso de transmisión sobre la base de la segunda matriz de filtro espacial; y medios para derivar una tercera matriz de filtro espacial para el tercer lapso de transmisión sobre la base de la segunda matriz del filtro espacial inicial.