MXPA06010214A - Receptor ecualizador/lanzador hibrido para sistemas de amplio espectro - Google Patents

Abstract

Se proporciona un receptor ecualizador/lanzador híbrido para correlacionar una distribución de retraso en un sistema de amplio espectro. El receptor ecualizador/lanzador incluye una pluralidad de ecualizadores adaptables, cada uno para filtrar diferentes regiones de la distribución de retraso que tiene un nivel de energía diferente sobre un umbral predeterminado para proporcionar, respectivamente, las secuencias de microcircuito descifradas-ecualizadas para su correlación. Los coeficientes del ecualizador, respectivamente correspondientes a la pluralidad de ecualizadores adaptables se actualizan en forma individual.

Description

RECEPTOR ECUALIZADOR/LANZADOR HÍBRIDO PARA SISTEMAS DE AMPLIO ESPECTRO CAMPO DE LA INVENCIÓN La preseníe invención se relaciona en general con sisíemas de amplio especíro y, en paríicular, con un recepíor ecualizador/lanzador híbrido para un sisíema de amplio especíro.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En sisíemas de comunicación inalámbrica, las señales se propagan por írayecforias múlíiples desde el íransmisor hasía el recepíor. La diversidad de reíraso ocurre en sisíemas de radio cuando la diferencia en el íiempo de llegada de la señal eníre la írayecíoria más coría y la írayecíoria más larga, excede la duración del símbolo. La diversidad de reíraso lleva a iníerferencia eníre símbolos (1SI) en sisfemas de comunicaciones clásicos, lo que degrada el desempeño. Los sisíemas de amplio especíro íoman veníaja de la diversidad de retraso con el aprendizaje del canal, la desextensión y combinación de energía de las trayecforias de resolución. Se diseñan códigos para minimizar el efecío de iníerferencia enfre microcircuifos (ICI) ocasionado por la diversidad de retraso. Sin embargo, cuando el flujo de datos múltiples de enlace descendente se multiplexan y se transmiíen por medio de códigos orígonales, la diversidad de reíraso desíruye la ortogonalidad, lo que crea una grave interferencia de acceso múltiple (MAl). El canal varia con el fiempo, lo que requiere de un proceso de aprendizaje adapíable. Con frecuencia, la disíribución de reíraso en sisíemas de amplio especíro es muy larga en comparación con la duración del microcircuiío, por ejemplo, hasía 100 microcircuiíos. Además, la disíribución de reíraso es parcial, es decir que la disfribución de reíraso se caracíeriza por pocas regiones de energía, separadas por ceros. Unidades móviles íípicas en sisíemas de acceso múlíiple por diferenciación de código (CDMA) emplean un recepíor lanzador, es decir, un filtro que concuerde con el canal, para tomar ventaja de la diversidad de retraso parcial. Un receptor lanzador de complejidad reducida combina energía de algunas trayecíorias más fuertes, sin considerar la reducción de MAl. Recientemeníe, un ecualizador de nivel de microcircuilo ha sido propuesío para resíaurar la oríogonalidad, y así reducir MAl en las esíimaciones de biís. Desaforíunadameníe, ecualizar en forma adapíable iodo el canal de disíribución de reíraso con un solo ecualizador de respuesía a pulsos finiíos (FIR) requiere de una complejidad mayor a los recursos de las unidades móviles acfuales. De conformidad, es deseable y altamente ventajoso tener un receptor ecualizador/lanzador híbrido para un sistema de amplio espectro que supere los problemas antes descritos en la técnica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los problemas antes mencionados, al igual que otros problemas relacionados con el arte, son resueltos por la presente invención, un receptor ecualizador/lanzador híbrido para un sistema de amplio espectro. De conformidad con un aspecto de la presente invención, se proporciona un receptor ecualizador/lanzador híbrido para la correlación de la distribución de retraso en un sistema de amplio espectro. El receptor ecualizador/lanzador híbrido incluye una pluralidad de ecualizadores adaptables, cada uno para filtrar distinías regiones de la disíribución de reíraso con un nivel de energía mayor a un umbral previamente especificado, para proporcionar respectivamente secuencias de microcircuito ecualizadas/ordenadas para su correlación. Los coeficientes de ecualización que corresponden respectivamente a la pluralidad de ecualizadores adaptables, se actualizan individualmente. De conformidad con otro aspecto de la presente invención, en un receptor de amplio espectro, se proporciona un método para la correlación de la distribución de retraso. El método incluye el paso de asignar respectivamente cada uno de una pluralidad de ecualizadores adaptables a diferentes regiones en la distribución de retraso que exceda un umbral de nivel de energía previamente especificado para filtrar las distinías regiones y así proporcionar secuencias de microcircuiío ecualizadas/ordenadas. El méíodo además ¡ncluye el paso de actualizar de forma individual los coeficientes de ecualización que corresponden respectivamente a la pluralidad de ecualizadores adaptables. Estos y otros aspectos, caracterísíicas y veníajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de modalidades preferidas, y que debe leerse junto con los dibujos anexos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama que ilustra un receptor 100 ecualizador/lanzador para un sistema de Acceso Múltiple de Código de División de Banda ancha (WCDMA), de conformidad con una modalidad ilustrativa de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama que ilustra un receptor 200 ecualizador/lanzador separado en fracciones para un sistema de Acceso Múltiple de Código de División de Banda ancha (WCDMA), de conformidad con otra modalidad ilustrativa de la presente invención.

La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un método para el procesamiento ecualizador/lanzador híbrido de una distribución de retraso de Acceso Múltiple de Código de División de Banda ancha (WCDMA), de conformidad con una modalidad ilustrativa de la presente invención. La Figura 4 es un esquema 400 que ilustra la realización de un canal que corresponde a una simulación de la presente invención.

La Figura 5 es un esquema 500 que ilusíra el desempeño de la Tasa de Error en los Bits (BER) de un ecualizador/lanzador híbrido que corresponde a una simulación de la presente invención y a un receptor lanzador de 3 dedos de conformidad con la técnica previa; y La Figura 6 es un esquema 600 que ¡lustra la Relación Señal/Interferencia más Ruido de un ecualizador/lanzador híbrido que corresponde a la simulación de la presente invención y a la de un receptor lanzador de 3 dedos de conformidad con la técnica previa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCÍON La presente invención se encuentra dirigida a un receptor ecualizador/lanzador híbrido para mejorar el desempeño del receptor lanzador en los receptores de amplio espectro. Ventajosameníe, la preseníe invención aplica un ecualizador adaptable a cada dedo de un receptor ecualizador para crear el receptor ecualizador/lanzador híbrido. Por lo tanto, la distribución de retraso se ecualiza parcialmente en la región que rodea el dedo lanzador. Se pueden utilizar algunos ecualizadores cortos (uno para cada dedo del lanzador) en lugar de un ecualizador muy largo con varias tomas. Se debe apreciar que mientras la presente invención sea aquí descrita con respecto a receptores de Acceso Múltiple de Código de División de Banda ancha (WCDMA) para propósitos ilustrativos, la presente ¡nvención se puede utilizar con cualquier tipo de receptor de amplio espectro. Esto quiere decir, que dadas las enseñanzas de la presente invención aquí proporcionadas, el ecualizador/lanzador híbrido de la presente invención puede ser utilizado con respecto a oíros recepíores de amplio especíro además de los receptores WCDMA, mientras se mantiene el espíritu y el alcance de la presente invención. Se debe entender que la presente invención puede ser implementada en distinías formas de hardware, sofíware, firmware, procesadores de propósiíos especiales, o una combinación de los mismos. Es preferible, que la preseníe invención se implemente como una combinación de hardware y software. Además, el software de preferencia, se implementa como un programa de aplicación incorporado tangiblemente en un dispositivo de almacenamiento de programa. El programa de aplicación se puede cargar a, y ser ejecutado por, una máquina que comprenda cualquier arquitectura adecuada. Es preferible que la máquina se implemente en una plataforma de computadora que contenga hardware tal como una o más unidades centrales de procesamiento (CPU), una memoria de acceso aleatorio (RAM), una interfaz/iníerfaces de enírada/salida (l/O). La plaíaforma de compuíadora fambién incluye un sisíema operaíivo y un código de microinsíruccíón . Los diversos procesos y funciones aquí descriíos pueden ser paríe del código de microinstrucción o parte del programa de aplicación (o una combinación de los mismos) que se ejecuta por medio del sistema operativo. Adicionalmente, se pueden conectar diversos dispositivos periféricos a la plataforma de computadora tales como un dispositivo de almacenamiento de datos o un dispositivo de impresión adicional. Se debe además comprender que debido a que algunos de los componentes constiíuyentes del sistema y pasos del método ¡lustrados en las Figuras anexas son implementados de forma preferente en software, las conexiones actuales entre los componentes del sistema (o los pasos del proceso) pueden diferir según la forma en que se programe la presente invención. Dadas las enseñanzas aquí contenidas, las personas experimentadas en la técnica podrán contemplar estas y similares implementaciones o configuraciones de la presente invención. La Figura 1 es un diagrama que ilustra un receptor 100 ecualizador/lanzador para un sistema de Acceso Múltiple de Código de División de Banda ancha (WCDMA), de conformidad con una modalidad ilustraíiva de la presente invención. El receptor 100 ecualizador/lanzador incluye un módulo 110 buscador, una línea 120 de retardo con tomas, un primer ecualizador 130 adaptable, un segundo ecualizador 140 adaptable, un tercer ecualizador 150 adaptable, y un módulo 160 de correlación, ponderación y suma (aquí también descrito como "módulo de correlación"). El módulo 110 buscador se correlaciona con la señal piloto a lo largo de distintos retrasos (tomas) para encontrar regiones de alta energía en la distribución de retraso. Como se utiliza aquí, la frase "distribución de retraso" se refiere a las múltiples señales que se reciben por un receptor WCDMA en diferentes íiempos debido a las frayecíorias múltiples. Cuando se encuentra una región de alta energía en la distribución de retraso, un dedo es asignado y se toman muestras de entrada de la línea 120 de retardo con tomas. Los ecualizadores 130, 140 y 150 adaptables filtran la corriente de muestra. De forma típica, los ecualizadores 130, 140 y 150 adaptables derivan sus señales de error de las señales piloto coníinuameníe íransmiíidas, íal derivación requiere el conocimienío del código de revoltura. Los microcircuitos ecualizados/ordenados (salidas de los ecualizadores 130, 140 y 150 adaptables) son enviados al módulo 160 de correlación, ponderación y suma, el cual correlaciona el código de corta distribución del flujo de bits deseado. Las salidas de correlación son ponderadas de acuerdo con la cantidad de energía que hubo en la distribución de retraso de sus regiones respectivas, de este modo, las regiones de menor energía son proporcionadas con una menor ponderación. El receptor también puede emplear una ponderación trivial (es decir, multiplicar por uno). Las salidas de correlación ponderadas se suman por medio del módulo 160 de correlación, ponderación y suma para producir una estimación de bits. Con el propósito abreviar, no se proporciona una implementación exacta de los ecualizadores adaptables. Sin embargo, para mayores detalles en el área de ecualización adaptable de frecuencia de microcircuitos, consultar, por ejemplo, P. Schniter y A.R. Margetis, "Adaptive Chip-Rate Equalization of Downlink Multirate Wideband CDMA", Proc. Asilomar Conf. en Señales, Sistemas y Computadoras (Pacific Grove, CA), noviembre 2002, el cual se incorpora aquí como referencia. La Figura 2 es un diagrama que ilustra un receptor 200 ecualizador/lanzador separado en fracciones para un sistema de Acceso Múltiple de Código de División de Banda ancha (WCDMA), de conformidad con otra modalidad ilustrativa de la presente invención. El receptor 200 ecualizador /lanzador incluye un módulo 210 buscador, una línea 220 de retardo con tomas, un primer ecualizador 230 adaptable, un segundo ecualizador 240 adaptable, un tercer ecualizador 250 adaptable, y un módulo 260 de correlación, ponderación y suma (aquí también descrito como "módulo de correlación"). Nc es el número de muestras por microcircuito, f0* y f-,* son tomas del ecualizador adaptable, A(z) es un filtro de error (promediador), gamma es una referencia que corresponde al bit piloto, y s(i) es el código de revoltura. Cada uno de los filtros 230, 240 y 250 adaptables también ¡ncluye un primer sumador 299, un segundo sumador 298, y un multiplicador 297. Las actualizaciones a los coeficientes de ecualización ocurren a la velocidad del microcircuito. El algoritmo de actualización del ecualizador de frecuencia del microcircuito para cada ecualizador adaptable es el siguiente: a(i) = (1-p)r(i)s*(¡) + pa (i-1) e(i) = (i-p)(y(i)- ?) + pe(¡-1) f(i-1) = f(i) - µa(i)d*(i) a(i) es un promediador de filtro de error e(i) es el error de salida r(i) es un vector de muestras recibidas de la línea de retardo con tomas s(¡) es la secuencia de aleatorización y(i) es la salida del ecualizador separado en fracciones f(i) es el ecualizador adaptable µ es el tamaño de paso de ecualizador p es el polo de filtro promediador ? es el sesgo deseado Estas variables y parámetros se encueníran definidas, por ejemplo, en la referencia aníerior íiíulada "Adapíive Chip-Raíe Equalizaíion of Downlink Multirate Wideband CDMA". Se debe apreciar que la preseníe invención no se limiía a algún algorifmo de ecualizador adapíable en paríicular lo que incluye al algoritmo antes mencionado y, por lo tanfo, cualquier algoriímo ecualizador adapíable puede ser uíilizado, lo que incluye al algoriímo para los mínimos cuadrados recursivos. La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilusíra un méíodo para el procesamienío ecualizador/lanzador híbrido de una disíribución de reíraso de Acceso Múlíiple de Código de División de Banda ancha (WCDMA), de conformidad con una modalidad ilusíraíiva de la preseníe invención. Para propósiíos ilusíraíivos, el méíodo de la Figura 3 es descriío con respecto al receptor 100 ecualizador/lanzador de la Figura 1. Sin embargo, se debe apreciar que el método de la Figura 3 también puede ser utilizado con respecto al receptor 200 ecualizador/lanzador de la Figura 2. Los picos de energía en la distribución de retraso son identificados por el módulo 110 buscador (paso 310). Es preferible que el módulo 110 buscador opere de forma continua para realizar tales identificaciones. Típicamente, el módulo 110 buscador proporciona cálculos gruesos de la amplitud y tiempo de llegada de los componentes de varias trayectorias más fuertes de la señal de la estación móvil. Los ecualizadores 130, 140 y 150 adaptables son asignados en cualquiera de los picos de energía, identificados por el módulo 110 buscador, que excedan un umbral de nivel de energía previamente especificado para filtrar tales picos, con el fin de proporcionar microcircuitos ecualizados/ordenados (paso 320). Los ecualizadores 130, 140 y 150 adaptables se entrenan por una señal piloto (paso 330). Esto es, que los datos incluidos en la señal piloto se utilizan para entrenar a los ecualizadores 130, 140 y 150 adaptables, con respecto al canal de transmisión correspondiente. Los microcircuitos ecualizados/ordenados de salida de los ecualizadores 130, 140 y 150 adaptables se encuentran correlacionados a un código corto específico (paso 340). Esto es, que el flujo de bits deseado es modulado por un código corto específico. Las salidas correlacionadas del ecualizador se ponderan y combinan por el módulo 160 de correlación, ponderación y suma para producir estimaciones de bits de un flujo de no distribución de bits original, correspondiente a la distribución de retraso (paso 350). Las ponderaciones son proporcionales a la cantidad de energía en la región de distribución de retraso correspondiente. A continuación se proporciona una descripción con respecto a las Figuras 4-6 de las simulaciones realizadas de conformidad con una modalidad ilustraíiva de la preseníe invención. Las simulaciones fueron realizadas con un sistema WCDMA con un factor de distribución de 32 y 7 usuarios activos. También se transmiíió una señal piloto con una potencia equivalente a la asignada en un solo usuario. La velocidad del móvil es de 120 km/h y cada toma del canal se desvanece por Rayleigh. El receptor filtra la forma de onda del microcircuito con un filtro de coseno de levantamienío de raíz previameníe a la ecualización. Los ecualizadores son implementados de conformidad con los mostrados en la Figura 2 aquí presente. Se debe apreciar la posibilidad de remover el filtro y permitir que el ecualizador separado en fracciones realice la tarea de filtración. La Figura 4 es un esquema 400 que ilustra la realización de un canal correspondiente a la simulación de la presente invención. Esto es, la Figura 4 es un esquema de magnitud de coeficientes de canal espaciado de 1/z microcircuiío coníra el retraso (en microcircuitos) para un canal WCDMA implementado de conformidad con la presente invención. La Figura 5 es un esquema 500 que ilustra el desempeño de la tasa de error de bits (BER) de un ecualizador/lanzador híbrido que corresponde a la simulación de la preseníe invención y de un receptor lanzador de 3 dedos de conformidad con la técnica previa. Esto es, la Figura 5 es un esquema del BER promedio contra la relación señal/ruido (SNR) por bit para un ecualizador/lanzador híbrido correspondiente a la simulación de la presente invención y a un receptor lanzador de 3 dedos de conformidad con la técnica previa. Ventajosameníe, el ecualizador/lanzador híbrido de conformidad con la presente invención tiene un BER más bajo que el lanzador de 3 dedos de la técnica previa. La Figura 6 es un esquema 600 que ilustra una relación señal/interferencia más ruido de un ecualizador/lanzador híbrido correspondieníe a la simulación de la preseníe invención y a un receptor lanzador de 3 dedos de conformidad con la técnica previa. Esto es, la Figura 6 es un esquema de la relación señal/interferencia más ruido promedio contra la relación señal/ruido (SNR) por bit para un ecualizador/lanzador híbrido correspondiente a la simulación de la presente invención y a un receptor lanzador de 3 dedos de conformidad con la técnica previa. Ventajosameníe, el ecualizador/lanzador híbrido de conformidad con la preseníe invención tiene una relación señal/interferencia más ruido más alta que el lanzador de 3 dedos de la técnica previa. Para mayores detalles sobre el WCDMA, consultar por ejemplo, WCDMA for UMTS, Radio Access for Third Generation Mobile Communications, John Wiley & Sons, Ltd., pubs., Harri Holma and Antti Toskala, eds., 2001, aquí incorporado como referencia en su totalidad. Aunque las modalidades ilustraíivas se han descriío con referencia en los dibujos anexos, se debe enlender que la preseníe invención no se limita a esas precisas modalidades, y que varios cambios y modificaciones pueden ser efectuados por alguien entendido en el arte, sin apartarse del espíritu y el alcance de la invención. Tales cambios y modificaciones se deben estar incluidos deníro del alcance de la ¡nvención según se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un receptor ecualizador/lanzador híbrido para correlacionar una distribución de retraso en un sistema de amplio espectro, caracterizado porque comprende: una pluralidad de ecualizadores adaptables, cada uno para filtrar diferentes regiones de la distribución de retraso con un nivel de energía superior al umbral previamente especificado para proporcionar respectivamente secuencias de microcircuito ecualizadas/ordenadas para correlación, en donde los coeficientes del ecualizador que corresponden respectivameníe a la pluralidad de ecualizadores, se acíualizan de forma individual.

2. El recepíor ecualizador/lanzador híbrido de conformidad con la reivindicación 1, caracíerízado porque además comprende un módulo de correlación para correlacionar las secuencias de microcircuito ecualizadas/ordenadas con un código de corta distribución para proporcionar salidas correlacionadas, para ponderar las salidas correlacionadas para producir salidas ponderadas-correladas, y para sumar las salidas ponderadas-correladas y producir una estimación de bits de un flujo de no distribución de bits original, correspondiente a la distribución de retraso.

3. El receptor ecualizador/lanzador híbrido de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el módulo de correlación pondera las salidas correlacionadas de conformidad con la cantidad de energía presente en las diferentes regiones respectivas de la distribución de retraso de forma que las diferentes regiones con un nivel bajo de energía reciban un menor ponderación que las regiones con altos niveles de energía.

4. El receptor ecualizador/lanzador híbrido de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el módulo de correlación realiza la ponderación trivial de las salidas correlacionadas.

5. El receptor ecualizador/lanzador híbrido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de amplio espectro es un sistema de Acceso Múltiple de Código de División de Banda ancha (WCDMA).

6. En un receptor de amplio espectro, un método para correlacionar una distribución de retraso, caracterizado porque comprende los pasos de: asignar respectivamente cada uno de la pluralidad de ecualizadores adaptables a diferentes regiones de distribución de retraso que excedan un umbral previamente especificado de nivel de energía para filtrar las diferentes regiones y proporcionar secuencias de microcircuito ecualizadas/ordenadas de los mismos, y actualizar individualmente los coeficientes del ecualizador que corresponden respectivamenle a la pluralidad de ecualizadores adaptables.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además a los pasos de: correlacionar las secuencias de microcircuito ecualizadas/ordenadas a un código de corta distribución para proporcionar salidas correlacionadas, asignar ponderaciones a la salidas correlacionadas para producir salidas ponderadas-correladas, y sumar las salidas ponderadas-correladas para producir una estimación de bits de un flujo de bits de no distribución original correspondiente a la distribución de retraso.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el paso de asignación, asigna las ponderaciones a las salidas correlacionadas de conformidad con la cantidad de energía presente en porciones correspondientes de la distribución de retraso de forma que las porciones correspondientes con un nivel bajo de energía reciben un menor ponderación que las porciones correspondientes con mayor energía.

9. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el paso de asignación, asigna ponderaciones triviales a las salidas correlacionadas.

10. El méíodo de conformidad con la reivindicación 6, caracíerizado porque el recepíor de amplio especfro es un receptor de Acceso Múltiple de Código de División de Banda ancha (WCDMA).