MXPA02006668A

MXPA02006668A - Determinacion de canal para sistemas de comunicacion duplex con division de tiempo.

Info

Publication number: MXPA02006668A
Application number: MXPA02006668A
Authority: MX
Inventors: Ariela Zeira
Original assignee: Interdigital Tech Corp
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2002-09-30
Also published as: DK1635525T3; US20080019426A1; HK1048715A1; DE60115723D1; US6985513B2; NO20023119L; ES2218370T3; US7280584B2; JP2003520499A; US7474689B2; WO2001052489A1; KR100671868B1; ATE368996T1; KR20040084958A; HK1065202A1; US7103092B2; KR20060018928A; JP2005245004A; DE60103495T2; JP3809377B2

Abstract

Un transmisor unico transmite K descargas de comunicacion en un espectro compartido en un intervalo de tiempo de un sistema de comunicacion duplex de division de tiempo. El sistema se asocia con N secuencias de paso medio. Cada descarga tiene una secuencia de paso medio asociada. Un receptor recibe un vector que corresponde a las secuencias de paso medio transmitidas de las K descargas de comunicacion. Se construye una matriz que tiene N bloques de matriz circulantes rectos identicos en base, en parte en las N secuencias de paso medio conocidas. El canal inalambrico entre el transmisor y el recetor se determina en base, en parte, en uno de los N bloques y el vector recibido.

Description

DETERMINACIÓN DE CANAL PARA SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DÚPLEX CON DIVISIÓN DE TIEMPO ANTECEDENTES La invención se relaciona generalmente con sistemas inalámbricos de comunicación. En particular, la invención se relaciona con determinación de canal en un sistema inalámbrico de comunicación. La figura 1 es una ilustración de un sistema 10 inalámbrico de comunicación. El sistema 10 de comunicación tiene estaciones de base 12x a 125 que se comunican con equipos del usuario (EU) 14x a 143. Cada estación de base 12x tiene un área operacional asociada en donde se comunica con las EU 14-,^ a 143 en su área operacional . En algunos sistemas de comunicación, tal como el acceso múltiple de división de código (AMDC) y el dúplex de división de tiempo utilizando acceso múltiple de división de código (DDT/AMDC) , las comunicaciones múltiples se envían sobre el mismo espectro de frecuencia. Estas comunicaciones habitualmente se diferencian por sus secuencias de código de intervalo de transición. Para un uso más eficiente del espectro de frecuencia, los sistemas de comunicación DDT/AMDC utilizan marcos repetidos divididos en intervalos de tiempo para comunicación. Una comunicación enviada en tal sistema tendrá uno o una multiplicidad de códigos de intervalo de transición asociados e intervalos de tiempo asignados al mismo, en base en el ancho de banda de la comunicación. Dado que se pueden enviar comunicaciones múltiples en el mismo espectro de frecuencia y al mismo tiempo, un receptor en tal sistema debe diferenciar entre las múltiples comunicaciones. Una solución para detectar tales señales es la detección de un solo usuario. En la detección de un solo usuario, un receptor detecta únicamente las comunicaciones de un transmisor deseado utilizando un código asociado con el transmisor deseado y trata a las señales de los otros transmisores como interferencia. Otra solución se denomina como detección conjunta. En la detección conjunta se detectan simultáneamente comunicaciones múltiples. Para utilizar estas técnicas de detección, es deseable tener una determinación del canal inalámbrico en el cual se desplaza cada comunicación. En un sistema típico DDT, la determinación de canal se realiza utilizando secuencias de paso medio en descargas de comunicación. Una descarga 16 de comunicación típica tiene un paso medio 20, un período 18 de protección y dos descargas 22, 24 de datos, como se muestra en la figura 2. El paso medio 20 separa las dos descargas 22, 24 de datos y el período 18 de protección separa las descargas 16 de comunicación para permitir la diferencia en los tiempos de llegada de las descargas 16 transmitidas desde transmisoras diferentes. Las dos de cargas 22, 24 de datos contienen los datos de descarga de comunicación. El paso medio 20 contiene una secuencia de entrenamiento para uso en la determinación de canal . Después de que un receptor recibe una descarga 16 de comunicación, determina el canal utilizando la secuencia de paso medio recibida. Cuando un receptor recibe descargas 16 múltiples en un intervalo de tiempo, habitualmente determina el canal de cada descarga 16. Una solución para tal determinación de canal para las descargas 16 de comunicación enviadas a través de canales múltiples es un determinador de canal Steiner. La determinación de canal Steiner habitualmente se utiliza para comunicaciones ascendentes para los EU múltiples, 14x a 143, en donde el determinador de canal necesita determinar canales múltiples. El documento "Optimum and Suboptimum Channel Estimation for the Uplink of CDMA Mobile Radio Systerns with Joint and Detection", (determinación óptima y subóptima de canal para el enlace ascendente de sistemas de radio móviles AMDC con unión y detección) , por Steiner y Jung describe una solución para la determinación de canal. Una solución utiliza un correlacionador cíclico único. Utilizando las secuencias de paso medio transmitidas conocidas, se construye una matriz M. El vector e de paso medio recibido se multiplica por la primera columna de M. La multiplicación se realiza por el correlacionador cíclico sobre P valores y por desplazamiento de los valores 2P-1 veces. P es un período de los códigos de paso medio. En algunas situaciones, las descargas 16 múltiples experimentan el mismo canal inalámbrico. Un caso es un servicio de alta velocidad de datos, tal como un servicio de 2 megabitios por segundo (Mbps) . En tal sistema, un transmisor puede transmitir descargas múltiples en un solo intervalo de tiempo. Se puede aplicar la determinación de Steiner en un caso tal que promedie las respuestas de canal determinadas para la totalidad de las descargas 16. Sin embargo., esta solución tiene una elevada complejidad. En consecuencia, es deseable tener soluciones alternativas a la determinación de canal.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN Un transmisor único transmite K descargas de comunicación en un espectro compartido en un intervalo de tiempo de un sistema de comunicación dúplex de división de tiempo. El sistema se asocia con N secuencias de paso medio. Cada descarga tiene una secuencia de paso medio asociada. Un receptor recibe un vector que corresponde a las secuencias de paso medio transmitidas de la K descargas de comunicación. Se construye una matriz que tiene N bloques de matriz circulantes rectos idénticos en base, en parte, en las secuencias de paso medio N conocidas. El canal inalámbrico entre el transmisor y el receptor se determina en base, en parte, en uno de los bloques N y el vector recibido.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un sistema inalámbrico de comunicación. La figura 2 es una ilustración de una descarga de comunicación . La figura 3 es un transmisor y receptor simplificado de descarga múltiple. La figura 4 es un diagrama de flujo de una determinación de canal de descarga múltiple.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La figura 3 ilustra un transmisor 26 de código múltiple simplificado y un receptor 28 en un sistema de comunicación DDT/AMDC. En una aplicación preferida, tal como un servicio de enlace descendente de 2 Mb, el receptor 28 es un EU 14x y el transmisor 26 es una estación de base 12j_, aunque el receptor 28 y el transmisor 26 se pueden utilizar en otras aplicaciones. El transmisor 26 envía datos sobre un canal 30 de radio inalámbrico. Los datos se envían en K descargas de comunicación. Los generadores de datos 32x a 32? en el transmisor 26 generan datos que se van a comunicar al receptor 28. La modulación/difusión y los dispositivos de inserción de secuencia de entrenamiento 34x a 34? difunden los datos y hacen que la referencia difundida de tiempo de dato multiplexada con la secuencia de entrenamiento de paso medio en el intervalo de tiempo asignado apropiado y codifican para la difusión de los datos, produciendo las K descargas de comunicación. Los valores típicos para K para una estación de base 12x que transmite descargas de enlace descendente son de 1 a 16. Las descargas de comunicación se combinan por un combinador 48 y se modulan por un modulador 36 a una radiofrecuencia (RF) . Una antena 38 irradia la señal de RF a través de un canal 30 de radio inalámbrico a una antena 40 del receptor 28. El tipo de modulación utilizado para la comunicación transmitida puede ser cualquiera de los conocidos por los expertos en la técnica, tales como el establecimiento de clave de desplazamiento de fase vinaria (BPSK, pos sus siglas en inglés) o el establecimiento de claves de desplazamiento de fase de cuadratura (QPSK, por sus siglas en inglés) . La antena 40 del receptor 28 recibe diversas señales de radiofrecuencia. Las señales recibidas son desmoduladas por un desmodulador 42 para producir una señal de banda de base. La señal de banda de base es procesada, por ejemplo por un dispositivo 44 de determinación de canal y un dispositivo 46 de detección de datos, en el intervalo de tiempo y con los códigos apropiados asignados a las descargas de comunicación transmitidas. El dispositivo 46 de detección de datos puede ser un detector de usuario múltiple o un detector de un solo usuario. El dispositivo 44 de determinación de canal utiliza el componente de secuencia de entrenamiento de paso medio en la señal de banda de base para proporcionar información de canal, tal como las respuestas de impulso de canal . La información de canal se utiliza por el dispositivo 46 de detección de datos para determinar los datos transmitidos de las descargas de comunicación recibidas como símbolos duros. Para ilustrar una implementación de una determinación de canal de descarga múltiple, se utiliza el siguiente tipo de paso medio siguiente, aunque la determinación de canal de descarga múltiple es aplicable a otros tipos de paso medio. Los códigos de paso medio K, m{k) en donde k = 1.._. K, se derivan como versiones desplazadas en tiempo de un código de paso medio básico único período, m o períodos de P intervalos de transición. La longitud de cada código de paso medio es L_ = P + W - 1. es la longitud de la respuesta de impulso de canal de usuario. Los valores habituales para L_ son 256 y 512 intervalos de transición. es la longitud de la respuesta de impulso de canal de usuario. Aunque la siguiente discusión se basa en cada descarga que tiene un código de paso medio diferente, algunos pasos medios pueden tener el mismo código. Como resultado, el análisis se basa en N códigos de paso medio, N < K. Adicionalmente, el sistema puede tener un número máximo de códigos N de paso medio aceptables. El receptor 28 en tal sistema puede determinar el canal para el número de códigos máximo N, incluso si es menos que los códigos N que se transmiten. Los elementos de m toman los valores del número entero establecido {l,-l}. La secuencia m primer se convierte a una secuencia compleja - j' • m [i] , en donde i = 1 . . . P. El m (k) se obtiene al tomar K subsecuencias de longitud ___ para 2P de secuencia larga formada con concatenar 2 períodos de m . El pésimo e?emento de m(k) se relaciona con m por la ecuación 1. m¡k) = mp [{K - k)W+ i], para 1 < i <. P - (K - k) W = m ,[/ - p+ (?- k)w], para P - (K - k) W < i < P + W -1 Ecuación 1 Por lo tanto, el punto de inicio de n k) , k = 1... K se desplaza a la derecha por intervalos de transición conforme k aumenta de 1 a K. Las secuencias de paso medio recibidas combinadas son una superposición de J_ convoluciones. La convolución jésim representa la convolución de m (*) con h ,<*> h (A) es la respuesta de canal del usuario késlmo . El campo de datos precedente en la descarga corrompe los primeros intervalos de transición ( W - 1) del paso medio recibido. Por lo tanto, para propósito de determinación de canal, únicamente se utiliza el último P de los intervalos de transición L_ para determinar el canal . La determinación de canal de descarga múltiple se explicará junto con el diagrama de flujo de la figura 4. Para resolver las respuestas de canal individuales /z( } , se utiliza la ecuación 2. 2 m?w-\ Ecuación 2 rw. . . r son los intervalos de transición combinados recibidos de las secuencias de paso medio. Los m valores son los elementos de mp . La ecuación 2 también se puede reescribir brevemente, como la ecuación 3.

? M(k h (k ) = r k-\ Ecuación 3 Cada M(k> es una matriz de KW por W. r son las respuestas de intervalo de transición de paso medio recibidas. Cuando la totalidad de las descargas se desplazan a través del mismo canal, h' .../z( } se pueden sustituir por h como en la ecuación 4,50.

Ecuación 4 G está definida por la ecuación 5.

G= [M(X),..., M(k ..., M(K)) Ecuación 5 Como un resultado, G es una matriz de KW por KW. Dado que G es una matriz circulante recta, la ecuación 4 se puede reescribir utilizando K bloques B de matriz circulantes rectos idénticos, como en la ecuación 6, 52.

Ecuación 6 B es una matriz circulante recta de W por W. El número de bloques B es K. Utilizando la ecuación 6, se puede reescribir la ecuación 4 como la ecuación 7.

Dh = r Ecuación 7 La ecuación 7 describe un sistema sobredeterminado con dimensiones KW por W. Una solución para resolver la ecuación 7 es la solución 54 de mínimos cuadrados. La solución de mínimos cuadrados de la ecuación 7 está proporcionada por la ecuación 8. h = (D HD)~l D»? Ecuación 8 D" es la hermitiana de D. Al aplicar la ecuación 6 a la ecuación 8, se obtiene la ecuación 9, -i (_>"_>)- =¿(_•"_•) Ecuación 9 El vector recibido r de dimensión KW se puede descomponer como se indica en la ecuación 10. r2 r = Ecuación 10 rk La dimensión de rk es W. Al sustituir las ecuaciones 9 y 10 en la ecuación 8, se obtiene la solución de mínimos cuadrados para los coeficientes de canal para la ecuación 11.

Ecuación 11 Vk representa el promedio del segmento de r . Dado que B es una matriz cuadrada, la ecuación 11 se vuelve la ecuación 12. h= B~?rk Ecuación 12 Dado que B es una matriz circulante recta y el inverso de una matriz circulante recta también es una circulante recta, el determinador de canal se puede implementar por un correlacionador cíclico único de dimensión 57 o por una solución transformada de Fourier discreta (DFT) . Un método de W que apunta a DFT es como sigue. Dado que B es circulante recta, se puede utilizar la ecuación 13.

B= Dwl - K c - Dw Ecuación 13 Dw es la matriz de W punto DFT como se indica por la ecuación 14.

Ecuación 14 ?c es la matriz diagonal cuya diagonal principal es el DFT de la primera columna de B, como se indica por la ecuación 15.

A c = diag(Dlv(£(:,!))) Ecuación 15 W- e J . Por lo tanto, Dw es el operador DFT de manera que D„x representa el W punto DFT del vector X- Al sustituir la D * ecuación 13 en la ecuación 12 y al utilizar Dw = - - - . resulta en la ecuación 16.

Ecuación 16 D*v es el conjugado del complejo de elemento por elemento de Dw. De manera alternativa, una forma equivalente que expresa fa en términos de ?R en vez de ?c se puede derivar. ?R es una matriz diagonal cuya diagonal principal es el DFT de la primera hilera de B por la ecuación 17.

A R = diag(Dw{B(l,- )) Ecuación 17 Dado que la transposición de B, Bt también es circular recta y esto es la primera columna es la primera hilera de B, Bt se puede expresar por la ecuación 18.

BT = D~}-AR-DH/ Ecuación 18 Utilizando la ecuación 18 y además sabiendo que Dw = Dlv,AR = AR y que para cualquier matriz invertible A, A ) = A~ j , B se puede expresar como la ecuación 19.

B=DW-AR-D-} Ecuación 19 Al sustituir la ecuación 19 en la ecuación 12 y en D* donde D 'wu/ =— resulta en la ecuación 20. W . h = ^•?-,1-^ ) Ecuación 20 Se pueden utilizar las ecuaciones 16 a 20 para resolver para J¡ . Dado que todos los DFT son de longitud W, se reduce notablemente la complejidad al resolver las ecuaciones. Una solución utilizando un correlacionador de ciclo único es como sigue. Dado que B'1 es el inverso de una matriz circulante recta, se puede escribir como la ecuación 21.

B~ T = Ecuación 21 La primera hilera de la matriz T es igual al inverso de DFT de la primera diagonal de A~R . Por lo tanto, la matriz T se determina completamente por A~R . Las cotas superiores del canal de respuesta h se obtienen sucesivamente por un producto interno de hileras sucesiva de T con un promedio de segmentos de longitud W del vector recibido r . Las hileras sucesiva de T son versiones desplazadas a la derecha circularmente de hileras previas. Utilizando los registros para generar el producto interno, el primer registro mantiene los segmentos promediados de r , y el segundo registro es un registro de desplazamiento que mantiene la primera hilera de la matriz T. El segundo registro se desplaza circularmente a cierta velocidad de reloj . En cada ciclo del reloj , se determina un elemento nuevo de h por el producto interno de los vectores almacenados en los dos registros. Es ventajoso desplazar la primera hilera de la matriz T en vez de los pasos medios recibidos. Como un resultado, no se requiere un almacenamiento adicional para los pasos medios. Los pasos medios continúan residiendo en la memoria intermedia recibida que mantiene la totalidad de la descarga. Dado que la longitud del correlacionador es únicamente W, se obtiene una reducción significativa en la complejidad de la determinación del canal.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para determinar un canal inalámbrico en un sistema de comunicación dúplex de división de tiempo utilizando acceso múltiple de división de código, el sistema está asociado con N secuencias de paso medio, el canal inalámbrico existe entre un solo transmisor y un solo receptor, el único transmisor transmite K descargas de comunicación en un espectro compartido en un intervalo de tiempo, cada descarga tiene una secuencia de paso medio asociada de las N secuencias, el receptor conoce las N secuencias de paso medio y recibe un vector que corresponde a las secuencias de paso medio transmitidas de las K descargas de comunicación en un solo receptor. El método está caracterizado por: construir una matriz que tiene N bloques de matriz circulantes rectos idénticos en base, en parte, en las secuencias de paso medio N conocidas; y calcular el canal inalámbrico en base, en parte, en uno de los N bloques y el vector recibido.

2. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque la determinación de canal inalámbrico se realiza utilizando una solución de mínimos cuadrados.

3. El método como se describe en la reivindicación 2, caracterizado además porque la solución de mínimos cuadrados se implementa utilizando un correlacionador cíclico único.

4. El método como se describe en la reivindicación 2, caracterizado además porque la solución de mínimos cuadrados simplemente utilizando una solución transformada de Fourier discreta.

5. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque N es el número máximo de códigos de paso medio asociados con el sistema.

6. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque N es un número de pasos medios diferentes transmitidos en las K descargas.

7. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque una dimensión de la determinación es una longitud de la respuesta de canal al canal inalámbrico.

8. Un receptor para uso en un sistema de comunicación dúplex de división de tiempo inalámbrico que utiliza acceso múltiple de división de código, el sistema se asocia con N secuencias de paso medio, un transmisor único en el sistema transmite K descargas de comunicación en un espectro compartido en un intervalo de tiempo, cada descarga tiene una secuencia de paso medio asociada de N secuencias, el receptor conoce las N secuencias de paso medio, el receptor comprende una antena para recibir las K descargas de comunicación que incluyen un vector que corresponde a las secuencias de paso medio transmitidas de las descargas, el receptor está caracterizado por: un determinador de canal para construir una matriz que tiene N bloques de matriz circulantes rectas idénticas en base, en parte, en las N secuencias de paso medio conocidas y determinación del canal inalámbrico entre el receptor y el transmisor único en base, en parte, en uno de los N bloques y el vector recibido; y un detector de datos para recuperar datos a partir de las descargas de comunicación recibidas utilizando el canal inalámbrico determinado.

9. El receptor, como se describe en la reivindicación 8, caracterizado además porque el detector de datos es un detector de usuarios múltiples.

10. El receptor, como se describe en la reivindicación 8, caracterizado además porque el detector de datos es un detector de usuario único.

11. El receptor, como se describe en la reivindicación 8, caracterizado además porque la determinación de canal inalámbrico se realiza utilizando una solución de mínimos cuadrados .

12. El receptor, como se describe en la reivindicación 11, caracterizado además porque se implementa la solución de mínimos cuadrados utilizando una solución de transformada de Fourier discreta.

13. El receptor, como se describe en la reivindicación 11, caracterizado además porque se implementa la solución de mínimos cuadrados utilizando un correlacionador cíclico único.

14. Un sistema de comunicación de espectro de difusión inalámbrico que utiliza acceso múltiple de división de código asociado con N secuencias de paso medio, el sistema de comunicación utiliza descargas de comunicación, cada descarga tiene una secuencia de paso medio asociada, una estación de base que comprende: un generador de datos para generar datos; una pluralidad de dispositivos de modulación/difusión para formatear los datos generados en K descargas de comunicación multiplexadas en tiempo para estar en el mismo intervalo de tiempo y en un espectro compartido; y una antena para radiar las K descargas de comunicación; y un equipo de usuario que comprende: una antena para recibir las K descargas de comunicación que incluyen un vector que corresponde a las secuencias de paso medio transmitidas de las descargas, el sistema está caracterizado porque el equipo del usuario comprende : un determinador de canal para construir una matriz que tiene N bloques de matriz circulantes rectos idénticos basados, en parte, en las N secuencias de paso medio y determinar el canal inalámbrico entre la estación de base y el equipo de usuario en base, en parte, en las N matrices de bloque y el vector recibido; y un detector de datos para recuperar datos de las descargas de comunicación recibidas utilizando el canal inalámbrico determinado.

15. El sistema, como se describe en la reivindicación 14, caracterizado además porque el detector de datos es un detector de usuario múltiple.

16. El sistema, como se describe en la reivindicación 14, caracterizado además porque el detector de datos es una pluralidad de detectores de usuario único.

17. El sistema, como se describe en la reivindicación 14, caracterizado además porque la determinación del canal inalámbrico se realiza utilizando una solución de mínimos cuadrados .

18. El sistema, como se describe en la reivindicación 17, caracterizado además porque la solución de mínimos cuadrados simplemente utilizando una solución de transformada de Fourier discreta.

19. El sistema, como se describe en la reivindicación 17, caracterizado además porque la solución de mínimos cuadrados se implementa utilizando un correlacionador cíclico único.

20. El sistema, como se describe en la reivindicación 14, caracterizado además porque la estación de base transmite efectivamente datos a una velocidad de datos de 2 Mbps al equipo del usuario.