PT2232726T

PT2232726T - Repetição cíclica de pré-codificador de circuito aberto em comunicações mimo

Info

Publication number: PT2232726T
Application number: PT87671418T
Authority: PT
Inventors: Jöngren George; Hammarwall David; Svedman Patrick
Original assignee: ERICSSON TELEFON AB L M (publ)
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2017-05-02
Also published as: JP5269098B2; RU2452129C2; US20100284484A1; EP3169001B1; CA2713349C; DK2232726T3; ZA201003248B; EP2232726A4; EP2232726B1; RU2010133993A; CA2713349A1; CN101911525A; EP3169001A1; PL2232726T3; US8537924B2; WO2009091307A1; ES2624635T3; EP2232726A1; CN101911525B; JP2011512062A

Description

DESCRIÇÃO "Repetição cíclica de pré-codificador de circuito aberto em comunicações mimo"

REQUERIMENTO DE PRIORIDADE É reivindicada prioridade do pedido de patente provisória EUA, número de série 61/020.948, apresentado a 14 de janeiro de 2008, cuja apresentação é incorporada aqui por referência.

CAMPO TÉCNICO O campo técnico refere-se a comunicações rádio e, em particular, a comunicações rádio que utilizam técnicas de múltiplas entradas, múltiplas saídas (MIMO).

ANTECEDENTES

Num sistema de comunicações rádio típico, terminais de comunicações de utilizador referidos como unidades de equipamento de utilizador (UE) comunicam através de uma rede de acesso rádio (RAN) com outras redes como a internet. A rede de acesso rádio (RAN) cobre uma área geográfica que está dividida em áreas de célula, com cada área de célula a ser servida por uma estação base, por exemplo, uma estação base rádio (RBS) , que em algumas redes é também designada por um "NodeB" ou Nó B melhorado. Uma célula é uma área geográfica onde é facultada cobertura de rádio pelo equipamento de estação base rádio num sítio de estação base.

Sistemas rádio celular de terceira geração (3G), como o Sistema universal de telecomunicações móveis (UMTS), que funcionam em acesso múltiplo por divisão de código de banda larga (WCDMA) utilizam diferentes tipos de canais rádio incluindo canais rádio não agendados e canais rádio agendados. Os sistemas 3G combinados de voz/dados, circuitos/pacotes comutados evoluíram de sistemas de segunda geração (2G) de circuitos comutados, centrados em voz. Canais não agendados, algumas vezes designados canais dedicados, são habitualmente atribuídos apenas a um utilizador durante a duração de uma ligação que transporta informação apenas associada com aquele utilizador. Canais agendados são canais de pacotes comutados sobre os quais são transportados pacotes para ligações de múltiplos utilizadores. Os sistemas de quarta geração (4G) , como os de evolução de longo prazo (LTE) de UMTS e interoperabilidade global para acesso por micro-onda (WiMAX), concebem a interface rádio com base em dados em pacotes. Canais de tráfego dedicados são eliminados em favor de canais rádio agendados a fim de simplificar o sistema. 0 controlo de acesso ao meio está, deste modo, a migrar em direção a um paradigma de pedido de recurso-concessão de recurso. Em resposta a pedidos reais para transmitir dados de e/ou para um equipamento de utilizador (UE) na ligação ascendente e/ou ligação descendente, o elemento de agendamento na estação base atribui de forma dinâmica recursos rádio para satisfazer a qualidade de requisitos de serviço associados com o tipo de tráfego de dados a transmitir e, ao mesmo tempo, experimenta otimizar a capacidade de sistema. A Fig. 1 ilustra um exemplo de um sistema 10 de comunicações móveis do tipo LTE. Uma E-UTRAN 12 inclui NodeB E-UTRAN (eNB) 18 que facultam terminais de protocolo de plano de controlo e plano de utilizador E-UTRA para os terminais 20 de equipamento de utilizador (UE) através de uma interface rádio. Um eNB é algumas vezes referido, de forma mais geral, como uma estação base e um UE é algumas vezes referido como um terminal rádio móvel ou uma estação móvel. Como mostrado na Fig. 1, as estações base são interligadas entre si por uma interface X2. As estações base são também ligadas por uma interface SI a um núcleo de pacotes evoluído (EPC) 14 que inclui uma entidade de gestão de mobilidade (MME) e a um dispositivo de interligação de evolução de arquitetura de sistema (SAE). O dispositivo de interligação MME/SAE é mostrado como um nó único 22 neste exemplo e é análogo de muitas formas a um dispositivo de interligação SGSN/GGSN em UMTS e em GSM/EDGE. A interface Sl permite uma relação de muitos para muitos entre dispositivos de interligação MME/SAE e eNB. A E-UTRAN 12 e EPC 14 juntos formam uma rede móvel terrestre pública (PLMN). Os dispositivos de interligação 22 MME/SAE estão ligados diretamente ou indiretamente à internet 16 e a outras redes. O grupo de trabalho IEEE 802.16 sobre normas de acesso sem fios de banda larga desenvolve especificações formais para a instalação global de redes de área metropolitana (MAN) sem fios, de banda larga. Apesar da família 802.16 de normas ser oficialmente designada MAN sem fios, é muitas vezes referida como WiMAX. Como LTE, WiMAX/IEEE 802.16e utiliza múltiplo acesso por divisão de frequência ortogonal (OFDMA), escalável, para permitir grandes larguras de banda de canal, por exemplo, entre 1,25 MHz e 20 MHz com até 2048 subportadoras para WiMAX. Outra caracteristica de nível físico importante é permitir antenas de múltipla entrada-múltipla saída (MIMO) a fim de facultar boas características NLOS (sem linha de vista) (ou maior largura de banda). As técnicas multi-antena podem aumentar de forma significativa as velocidades de dados e a fiabilidade de um sistema de comunicação sem fios. O desempenho é, em particular, melhorado se tanto o transmissor como o recetor utilizarem múltiplas antenas o que resulta num canal de comunicação de múltipla entrada, múltipla saída (MIMO). Sistemas deste tipo e/ou técnicas relacionadas são habitualmente referidos como MIMO.

Um pressuposto de trabalho em LTE relativo a MIMO é permitir um modo de multiplexagem espacial com pré-cifra em função do canal (circuito fechado). Um pré-codificador mapeia símbolos de dados a transmitir em todas as antenas de múltipla transmissão. Diferentes pré-codificadores mapeiam os símbolos em diferentes combinações para cada antena. O modo de multiplexagem espacial consegue velocidades de dados maiores em condições de canal favoráveis. A LTE também pode permitir um modo de multiplexagem espacial com pré-cifra independente de canal (circuito aberto) na forma de repetição cíclica de pré-codificador. Uma ilustração exemplificativa de um modelo de comunicação MIMO que utiliza repetição cíclica de pré-codificador é mostrada na Fig. 2. Aqui, o transmissor circula através de quatro pré-codificadores Wi a W4 para pré-cifrar diferentes conjuntos de quatro vetores de símbolo de banda base a transmitir, por exemplo si a S4, S5 a ss, e assim por diante. Os pré-codificadores, Wi a W4, mapeiam os vetores de símbolos, si a S4, S5 a ss, e assim por diante, para vetores de símbolos de banda base pré-cifrados, xi a X4, xs a xs, e assim por diante, através de uma operação de multiplicação matriz-vetor, por exemplo, xi= Wisi. Os elementos de um símbolo de banda base pré-cifrados têm uma correspondência unívoca com os portos de antenas de transmissão. Cada vetor de símbolos de banda base pré-cifrado é, de seguida, transmitido através de um dos canais MIMO efetivos, Hi a H4, H5 a He, e assim por diante. Um "canal MIMO efetivo" modela o canal físico de comunicações rádio em conjunto com as antenas físicas, suporte físico de rádio e processamento de sinal de banda base utilizado para comunicar através daquele canal. Deste modo, várias técnicas de comunicação diferentes, por exemplo, OFDM e CDMA estão ilustradas como exemplos nas Fig. 8 e 9 como explicado abaixo, podem ser representadas com utilização deste mesmo modelo de canal efetivo.

Repetição cíclica é conseguida por pré-cifra de um símbolo sl com a matriz pré-codificadora Wi, símbolo S2 com a matriz pré-codificadora W2, símbolo S3 com a matriz pré-codificadora W3 e símbolo S4 com a matriz pré-codificadora W4 e então com utilização de Wi a W4 para pré-cifrar os quatro símbolos seguintes e assim por diante. 0 recetor recebe sinais paralelos yi a Y4, ys a ys, e assim por diante, e filtra os mesmos em filtros respetivos fi a f4, fs a fs, e assim por diante, modelados com base nos quatro pré-codificadores Wi a W4 para produzir estimativas a S4, §5 a §8í e assim por diante, dos símbolos si a S4, Ss a ss, e assim por diante, transmitidos originalmente. Em alternativa, o recetor deteta as sequências de bit representadas pelos símbolos Si a S4, S5 a Ss, e assim por diante, diretamente dos sinais paralelos recebidos yi a y4, Ys a ys, e assim por diante, com utilização de decifra de máxima verosimilhança (ou alguma outra métrica de decifra).

Uma ilustração exemplificativa de uma estrutura 30 de transmissão para implementação de um modo de multiplexagem espacial, pré-cifrado, é facultado na Fig. 3. Uma sequência de dados corresponde a um "nível" MIMO 12 e cada nível 12 faculta um símbolo s de cada vez a um pré-codificador 34. A saída de símbolo paralela de todos os níveis MIMO corresponde a um vetor de símbolo s, que é multiplicado no pré-codificador 34 por uma matriz pré-codificadora, WNrXr, Nixr, que serve para distribuir a energia transmitida substancialmente num subespaço do espaço vetor A7t dimensional, onde Ni ê o número de antenas de transmissão. Se a matriz pré-codificadora 34 estiver confinada a ter colunas ortonormais, então a conceção de um livro de códigos de matrizes pré-codificadoras corresponde a um problema de empacotamento de subespaço de Grassmannian. Cada um dos r símbolos no vetor de símbolos s corresponde a um nível MIMO erê referido como a "classificação de transmissão". Multiplexagem espacial é conseguida por transmissão das saídas de pré-codificador através de transformadas rápidas inversas de Fourier (IFFT) 36 utilizadas em transmissões multiplexadas por divisão de frequência ortogonal (OFDM), onde múltiplos símbolos são transmitidos em simultâneo através do mesmo elemento de recurso de transmissão (RE). As saídas de IFFT 36 são transmitidas através dos portos 38 de Λ/τ antenas. No caso de OFDM, o mesmo RE corresponde à mesma subportadora de frequência ou "bin". 0 número r de símbolos paralelos pode ser adaptado para as propriedades de canal de comunicações atuais.

Com base no modelo na Fig. 2, um vetor, yk, NRxl recebido para um certo elemento de recurso na subportadora k de frequência (ou, em alternativa, número k de RE de dados), assumindo inexistência de interferência inter-célula, é representado para cada subportadora k, por:

Vk ^ k^NTxrsk &k (^-) onde Hk representa o canal de comunicações MIMO efetivo, WNj.xr é uma matriz pré-codificadora Aírxr, Sk é um vetor de símbolo rxl e e* é um vetor de ruído obtido, por exemplo, como concretizações de um processo aleatório. A matriz pré-codificadora 34 pode ser escolhida para corresponder às características do canal H MIMO NrxA/t global (constituído de múltiplos canais MIMO individuais Hi a Hs, e assim por diante) , o que dá origem à designada pré-cifra em função de canal. Isto é também habitualmente referido como pré-cifra de circuito fechado e, no essencial, visa focar a energia transmitida para um subespaço que transporta muita da energia transmitida para o UE, em vez de "desperdiçar" a transmissão do sinal em áreas onde o UE não está localizado. Além disso, a matriz pré-codificadora também pode ser selecionada para ortogonalizar o canal, o que significa que depois de equalização linear no recetor de UE, a interferência inter-nível (interferência entre diferentes níveis MIMO) é reduzida.

Em pré-cifra de circuito fechado, o UE transmite um sinal de retorno, com base em medidas de canal na ligação descendente, com recomendações para a estação base de um pré-codificador a utilizar que está bem ajustado às medidas de canal atual. Um único pré-codificador que é suposto cobrir uma grande largura de banda (pré-cifra de banda larga) pode ser realimentado. Também pode ser benéfico fazer corresponder as variações de frequência do canal e em alternativa retornar um relatório de pré-cifra seletivo à frequência, por exemplo, vários pré-codificadores, um por sub-banda. Subespaço refere-se a dimensões espaciais e largura de banda a frequência que pode ser dividida em sub-bandas. 0 pré-codificador adequado, tipicamente, varia com a frequência (sub-banda). Deste modo, com um pré-codificador por sub-banda em vez de um para todas as sub-bandas (banda larga) habilita-se melhor adaptação de pré-codificador.

Um problema com pré-cifra de circuito fechado é que a mesma leva tempo a transportar o relatório de pré-codificador do UE para a estação base e, durante aquele tempo, o canal pode ter mudado (por exemplo, desvanecido) de forma significativa tornando o relatório obsoleto na altura em que a estação base tiver a oportunidade de o aplicar. Deste modo, pré-cifra de circuito fechado é mais adequada para cenários de baixa mobilidade onde as variações de canal são lentas. Uma exceção para isto é se o canal exibir propriedades de longo prazo que podem ser exploradas mesmo apesar da mobilidade ser elevada. Correlação espacial no lado da estação base é um exemplo de uma propriedade deste tipo que é relativamente estável apesar de velocidades de UE elevadas.

Em LTE, os bits cifrados originados no mesmo bloco de bits de informação são referidos como uma "palavra de cifra" (CW) . Uma palavra de cifra é também a terminologia utilizada para descrever a saida de um processo ARQ híbrido único (HARQ) que serve um bloco de transporte particular e compreende turbo cifra, correspondência de velocidade, entrelaçamento, e assim por diante. A palavra de cifra é então modulada e distribuída através de antenas de transmissão múltipla. Em transmissão de múltiplas palavras de cifra, os dados podem ser transmitidos a partir de várias palavras de cifra ao mesmo tempo. A primeira palavra de cifra (modulada) pode, por exemplo, ser mapeada para as primeiras duas antenas e a segunda palavra de cifra pode ser mapeada para as duas antenas restantes num sistema de quatro antena de transmissão. Mas no contexto de pré-cifra, as palavras de cifra são mapeadas para níveis e o pré-codificador mapeia os níveis para as antenas.

Para transmissão de múltipla antena, de alta velocidade, uma característica importante das condições de canal é a classificação de canal (que é diferente da classificação de transmissão). Em termos gerais, a classificação de canal pode variar de um até ao número mínimo de antenas de transmissão e receção. Considerando um sistema "4x2" como um exemplo, isto é, um sistema com quatro antenas de transmissão e duas antenas de receção, a classificação de canal máxima é dois. A classificação de canal varia no tempo já que desvanecimento rápido altera as condições de canal. Além disso, classificação de canal determina quantas sequências de dados/níveis MIMO e, em última análise, quantas palavras de cifra, podem ser transmitidas em simultâneo com sucesso. Deste modo, se a classificação de canal for "um" quando duas palavras de cifra mapeiam dois níveis MIMO separados que estão a ser transmitidos, existe uma forte probabilidade de que aqueles dois sinais que correspondem às palavras de cifra interfiram de modo que ambas as palavras de cifra sejam detetadas de forma errada no recetor.

Em conjugação com pré-cifra, a adaptação da transmissão à classificação de canal envolve a utilização de tantos níveis de sequência de dados quantos os canais MIMO podem suportar. No caso mais simples, cada nível MIMO corresponde a uma antena particular. Mas o número de palavras de cifra pode diferir do número de níveis/sequência de dados, como é o caso em LTE. A questão então surge de como mapear as palavras de cifra para os níveis de sequência de dados. Considerando quatro antenas de transmissão como um exemplo, o número máximo de palavras de cifra é dois enquanto que podem ser transmitidos até quatro níveis.

Uma classificação fixa em função do mapeamento de palavra de cifra para nível com pré-cifra para este exemplo não limitativo é mostrada na Fig. 4. Palavras de cifra podem ser facultadas de um codificador de correção de erro tal como um turbo codificador. Para classificação de canal 1, correspondente a um nível ou uma sequência de dados representada como uma palavra de cifra (CW 1), o pré-codificador 40 mapeia a única palavra de cifra CW 1 para as quatro antenas de transmissão. Para classificação de canal 2, correspondente a dois níveis ou duas sequências de dados representadas como duas palavras de cifra (CW 1 e CW 2), o pré-codificador mapeia as duas palavras de cifra para as quatro antenas de transmissão. Para classificação de canal 3, existem duas palavras de cifra (CW 1 e CW 2) e a segunda palavra de cifra CW 2 é dividida através de um conversor série para paralelo (S/P) 42 em dois níveis/sequências de dados. Portanto o pré-codificador 40 mapeia os três níveis/sequências de dados gerados das duas palavras de cifra para as quatro antenas de transmissão. A segunda palavra de cifra não necessita de ter

0 mesmo comprimento que a primeira palavra de cifra e pode, por exemplo, ter duas vezes o comprimento de CW 1. Para a classificação de canal 4, existem duas palavras de cifra (CW 1 e CW 2) e ambas são divididas através de uma série correspondente ao conversor paralelo (S/P) 42 em dois níveis/sequências de dados. Portanto, o pré-codificador 40 mapeia os quatro níveis/sequências de dados das duas palavras de cifra para as quatro antenas de transmissão.

Uma vez que pré-cifra de circuito fechado muitas vezes não é adequada para cenários de elevada mobilidade onde ao canal faltam propriedades significativas de longo prazo e está rapidamente a mudar, uma alternativa é selecionar um esquema de transmissão que seja independente das concretizações de canal. Esta transmissão independente de canal é também conhecida como transmissão de circuito aberto e é mais adequada para situações de mobilidade mais elevada. Um esquema de transmissão de circuito aberto exemplificativo para duas antenas de transmissão é um código Alamouti, que tem uma contraparte no domínio da frequência designada uma cifra de bloco de espaço de frequência (SFBC) . SFBC assume dois símbolos Sk e Sk+i num instante como entrada e distribui estes símbolos através da frequência e espaço como descrito pela matriz de palavra de cifra:

(2) onde as linhas correspondem aos diferentes portos de antena, as colunas correspondem à dimensão de subportadora e ()c designa o complexo conjugado. Tipicamente duas subportadoras consecutivas são escolhidas e, sem perda de generalidade, tal será assumido abaixo. Portanto dois símbolos potencialmente complexos são transmitidos com utilização de duas subportadoras/RE. A velocidade de símbolo por RE é então 1 o que corresponde a uma classificação de transmissão de um e, deste modo, adequado para classificar um tipo de canais. 0 código acima pertence à classe de códigos de bloco espaço-tempo ortogonal (OSTBC). A dimensão tempo pode ser intermutada com outra dimensão, por exemplo frequência, como é muitas vezes o caso em OFDM. Apesar disso, códigos deste tipo são referidos aqui como OSTBC mesmo apesar dos mesmos poderem utilizar uma dimensão diferente de tempo. Códigos OSTBC existem também para mais do que duas antenas de transmissão, mas os mesmos são tipicamente limitados na velocidade de símbolo atingindo velocidades de símbolo (por RE) de um. Para 4 antenas de transmissão, LTE adotou uma combinação de SFBC e comutação de antena, correspondente a um código de bloco com a seguinte matriz de palavra de cifra:

(3)

Mesmo apesar do código acima não ser um código OSTBC num sentido estrito, este código tem uma velocidade de símbolo de um e, deste modo, é adequado para classificar um tipo de canais.

Pré-cifra de circuito aberto que utilize uma classificação de transmissão superior a um também é possível. Mas devido a não existir informação precisa sobre o canal, o pré-codificador não pode ser feito corresponder ao canal. Deste modo, é benéfico experimentar e conseguir diversidade de pré-cifra para garantir, em geral, desempenho aceitável de pré-codificador sobre um amplo intervalo de diferentes condições de canal.

Outro modo de introduzir transmissão de pré-cifra de circuito aberto é reutilizar a estrutura de pré-cifra puramente espacial, onde um pré-codificador multiplica um vetor de símbolo único, que é equivalente a cada símbolo que é multiplicado pelo vetor coluna correspondente na matriz pré-codificadora. A fim de conseguir diversidade de pré-cifra, é importante evitar a utilização de apenas um único pré-codificador uma vez que uma transmissão deste tipo apenas se adequa a um conjunto limitado de concretizações de canal. Em conformidade, uma única palavra de cifra pode ser transmitida desta forma de modo que são utilizados múltiplos pré-codificadores, onde os pré-codificadores são variados em alguma forma determinística conhecida tanto do transmissor como do recetor. Por exemplo, o pré-codificador pode ser fixo para uma ou várias subportadoras e, então, alterado para uma subportadora(s) seguinte. Isto distribui a energia de forma espacial numa forma mais isotrópica (isto é, mais em direção a uma distribuição de energia uniforme em todas as direções), o que faculta diversidade reduzindo, deste modo, a tendência para desfasar o desempenho para um conjunto particular de concretizações de canal. De preferência, deverá existir uma variação de pré-cifra substancial através da menor unidade de atribuição, por exemplo, um bloco de recurso (B), devido a uma palavra de cifra poder potencialmente apenas abranger um pequeno conjunto de RE.

Isto pode ser conseguido com utilização de "repetição cíclica de pré-codificador", como ilustrado na Fig. 2, onde o pré-codificador varia de um conjunto consecutivo de subportadoras para o seguinte. Os pré-codificadores que são repetidos de forma cíclica são predeterminados ou configurados pelo transmissor. Para UE que também tenham uma implementação de um esquema de pré-codificador de circuito fechado, é vantajoso reutilizar os pré-codificadores no livro de código de pré-codificador de circuito fechado no esquema de circuito aberto devido a então partes significativas da implementação de UE poderem ser reutilizadas para o esquema de pré-cifra de circuito aberto.

Um problema com repetição cíclica de pré-codificador configurável, de circuito aberto, é que o recetor não conhece e não pode predizer com precisão a interferência que o mesmo necessita rejeitar num instante particular. Como o número de pré-codificadores de repetição cíclica aumenta num sistema de circuito aberto, torna-se crescentemente difícil para o recetor conhecer ou predizer qual dos pré-codificadores está, no momento, a ser utilizado nas transmissões de interferência. Consequentemente, o recetor não está certo das alterações de interferência através de um bloco rádio e, deste modo, não suprime de forma satisfatória aquela interferência. Outro problema refere-se à complexidade indesejável no recetor (por exemplo, um UE). A utilização de muitos pré-codificadores diferentes na repetição cíclica de pré-codificador tem a desvantagem de uma alta complexidade de implementação (e, deste modo, maior consumo de energia) tanto no transmissor como no recetor devido à operação do pré-codificador e à operação de filtragem de receção ter de ser implementada e feita corresponder a cada pré-codificador utilizado. Também, ter um número configurável de matrizes pré-codificadoras para repetição cíclica significa que o transmissor e recetor têm de ser implementados para lidarem com o cenário computacionalmente mais exigente.

SUMÁRIO São transmitidos dados através de vários canais de múltipla entrada, múltipla saída (MIMO). Várias sequências de bit são moduladas para múltiplos vetores de símbolos de dados. Cada vetor tem uma classificação de transmissão com um vetor para cada canal MIMO. A classificação de transmissão é o número de elementos num vetor de símbolos de dados que corresponde ao número de sequências de dados que são transmitidas em paralelo através de cada canal MIMO. Os múltiplos vetores de símbolos de dados são pré-cifrados em múltiplos vetores de símbolos pré-cifrados com utilização de um de vários conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador, um conjunto para cada classificação de transmissão, incluindo múltiplos pré-codificadores diferentes. Os pré-codificadores em cada conjunto de repetição cíclica de pré-codificador estão substancialmente separados em relação a várias medidas de distância. A pré-cifra inclui pré-cifra de cada vetor de símbolos de dados de uma classificação de transmissão com um pré-codificador que pertence ao conjunto de repetição cíclica de pré-codificador daquela classificação de transmissão. Os vetores de símbolos pré-cifrados são, então, transmitidos através da pluralidade de canais MIMO. Numa concretização exemplificativa não limitativa, os canais MIMO correspondem a subportadoras obtidas com a utilização de multiplexagem por divisão de frequência ortogonal (OFDM) como utilizado em LTE e outros sistemas de comunicações sem fios.

Um livro de códigos fonte está munido com múltiplos índices de livro de códigos, estando cada índice de livro de códigos associado com um pré-codificador para cada classificação de transmissão. 0 transmissor armazena um livro de códigos de repetição cíclica correspondente a um subconjunto dos índices de livro de códigos no livro de códigos fonte de modo que um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de uma classif icação de transmissão é o conjunto de pré-codificadores com a classificação de transmissão correspondente que estão associados com os índices de livro de códigos no livro de códigos de repetição cíclica. Os pré-codificadores associados com o mesmo índice de livro de códigos podem partilhar uma ou mais das mesmas colunas.

Numa concretização exemplificativa não limitativa, um número de classificações de transmissão é quatro. Os quatro pré-codificadores associados com um índice de livro de códigos têm a propriedade de um primeiro pré-codificador para uma primeira classificação de transmissão estar incluído como uma coluna num segundo pré-codificador para uma segunda classificação de transmissão, as colunas do primeiro e do segundo pré-codificadores estão incluídas como colunas num terceiro pré-codificador para uma terceira classificação de transmissão e as colunas do primeiro, segundo e terceiro pré-codificadores estão incluídas como colunas num quarto pré-codificador para uma quarta classificação de transmissão para cada conjunto de pré-codificadores associados com um índice no livro de códigos.

Um ou mais tipos diferentes de medidas de distância definem uma ou mais distâncias entre pré-codificadores da mesma classificação de transmissão. Medidas de múltipla distância exemplificativas incluem distância de corda, distância de norma dois de projeção e distância de Fubini-Study. 0 livro de códigos de repetição cíclica tem a propriedade de que não existe livro de códigos de repetição cíclica alternativo cujos conjuntos de repetição cíclica de pré-cifra associados, um conjunto para cada classificação de transmissão, tenham melhores propriedades de distância de pré-codificador do que os conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador associados com o livro de códigos de repetição cíclica para todas as classificações de transmissão. De preferência, os conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador associados do livro de códigos de repetição cíclica têm as propriedades de distância estritamente melhor para cada classificação de transmissão do que os conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador associados com qualquer outro livro de códigos de repetição cíclica.

Num exemplo não limitativo, o livro de códigos fonte é um livro de códigos especificado pela norma LTE definida para transmissão em quatro portos de antena e o livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador selecionado é um conjunto de quatro índices de livro de códigos dados pelos quatro índices no livro de códigos. Todos os pré-codificadores no livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador são reais e antipodais. Cada pré-codificador no livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador é um subconjunto de coluna de uma matriz de blocos diagonais transformada de forma unitária, onde um subconjunto de colunas de uma matriz A é uma matriz para a qual cada coluna é também uma coluna em A. A maior classificação de transmissão iguala 4 e uma matriz de transformação unitária (escalada) é dada por:

ou uma permuta de coluna e linha da mesma e é aplicada por multiplicação a partir da esquerda de cada matriz pré-codificadora no conjunto de repetição cíclica de pré-codificador [ou livro de códigos?] com a transposta conjugada da matriz de transformação.

Os dados que são transmitidos como descrito acima podem ser recebidos por um recetor configurado com base na repetição cíclica de pré-codificador feita no transmissor. São recebidos múltiplos vetores de símbolos de receção, um para cada canal MIMO. A pluralidade de sequências de bit transmitidas é, então, detetada a partir dos vetores de símbolos recebidos. Por exemplo, cada vetor de símbolos recebido pode ser filtrado com um filtro que é calculado com base no pré-codificador correspondente que foi utilizado para pré-cifra dos dados transmitidos através do canal MIMO correspondente. Os vetores de símbolos recebidos filtrados são, então, decifrados na pluralidade de sequências de bit transmitidas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Fig. 1 é um diagrama de blocos funcional de um sistema de comunicação rádio móvel LTE exemplificativo; A Fig. 2 ilustra um modelo de comunicações que utiliza repetição cíclica de pré-codificador; A Fig. 3 ilustra uma estrutura de transmissão de um modo de multiplexagem espacial pré-cifrado; A Fig. 4 é um diagrama que ilustra um mapeamento de palavra de cifra para nível para um transmissor de quatro antenas; A Fig. 5 é um fluxograma que ilustra procedimentos exemplificativos, não limitativos, para determinação de um grupo ótimo de pré-codificadores de repetição cíclica para comunicações MIMO; A Fig. 6 é um diagrama de blocos de função exemplificativo, não limitativo, de um transmissor que utiliza repetição cíclica de pré-codificador assumindo quatro pré-codificadores; A Fig. 7 é um diagrama de blocos de função exemplificativo, não limitativo, de um recetor para receção de transmissões do transmissor na Fig. 6; A Fig. 8 ilustra um canal efetivo para um sistema OFDM; A Fig. 9 ilustra um canal efetivo para um sistema WCDMA; e A Fig. 10 é um fluxograma que ilustra procedimentos exemplificativos, não limitativos, para transmissão MIMO com repetição cíclica de pré-codificador.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Na descrição seguinte, para propósitos de explicação e não limitação, são definidos detalhes específicos, tais como nós particulares, entidades funcionais, técnicas, protocolos, normas e, assim por diante, a fim de facultar uma compreensão da tecnologia descrita. Noutros exemplos, descrições detalhadas de métodos bem conhecidos, dispositivos, técnicas e, assim por diante, são omitidos de modo a não dificultar a descrição com detalhe desnecessário. Blocos funcionais individuais são mostrados nas figuras. Quem for perito na especialidade notará que as funções daqueles blocos podem ser implementadas com utilização de circuitos individuais de suporte físico, com utilização de programas de suporte lógico e dados em conjugação com um microprocessador programado adequado ou computador de objetivos gerais, com utilização de circuitos integrados específicos de aplicações (ASIC), grupos de lógica programável e/ou com utilização de um ou mais processadores de sinal digital (DSP). É evidente para quem for perito na especialidade que outras concretizações podem ser concretizadas para além dos detalhes específicos apresentados abaixo. A tecnologia é descrita no contexto de um sistema LTE a fim de facultar um exemplo e contexto não limitativo para explanação. Mas esta tecnologia pode ser utilizada em qualquer sistema de comunicações celular, moderno, e não está limitada a LTE ou WiMAX.

Inicialmente, um conjunto opcional de pré-codificadores de repetição cíclica (referido como um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador) pode ser determinado para utilização em comunicações MIMO que tenham uma ou mais propriedades de distância desejadas. A Fig. 5 é um fluxograma que ilustra procedimentos exemplificativos, não limitativos, para determinação de um grupo de pré-codificadores de repetição cíclica, deste tipo, para comunicações MIMO. É facultada (passo

Sl) uma fonte de pré-codificadores associados com um livro de códigos. Existem diferentes fontes e livros de códigos que podem ser utilizados. É descrito abaixo um exemplo não limitativo. 0 livro de códigos de pré-codificador é organizado com utilização de indices de livro de códigos; estando cada valor de índice inteiro associado com um conjunto de pré-codificadores, um pré-codificador para cada classificação de transmissão. Como definido acima, classificação de transmissão corresponde a um número de sequências de dados MIMO a transmitir em paralelo com utilização de múltiplas antenas. Deste modo, um índice do livro de códigos em conjunto com uma classificação de transmissão, identifica de forma unívoca uma matriz pré-codificadora. São identificados (passo S2) um ou mais tipos diferentes de medidas de distância que definem uma ou mais distâncias entre pré-codificadores da mesma classificação de transmissão. Uma ou mais propriedades de distância entre os pré-codificadores da mesma classificação de transmissão no livro de códigos fonte são então calculadas com utilização da medida(s) de distância (passo S3). Um livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador, que corresponde a um subconjunto do livro de códigos de pré-codificador fonte, é então selecionado (passo S4). 0 conjunto de repetição cíclica de pré-codificador, de uma classificação de transmissão, é o conjunto de pré-codificadores no livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador selecionado com a classificação de transmissão correspondente. Os pré-codificadores associados com o mesmo índice do livro de códigos podem partilhar uma ou mais das mesmas colunas. 0 livro de códigos de repetição cíclica tem a propriedade de não existir livro de códigos de repetição cíclica alternativo, também correspondente a um subconjunto do livro de códigos de pré-codificador fonte, cujos conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador associados, um conjunto para cada classificação de transmissão, têm melhores propriedades de distância de pré-codificador do que os conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador associados com o livro de códigos de repetição cíclica para todas as classificações de transmissão. De preferência, os conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador associado do livro de códigos têm estritamente melhores propriedades de distância para cada classificação de transmissão do que os conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador associados com qualquer outro livro de códigos de repetição cíclica, também correspondente a um subconjunto do livro de códigos de pré-codificador fonte. Os pré-codificadores selecionados são então utilizados para repetição cíclica de pré-codificador de circuito aberto nas comunicações MIMO entre o transmissor e o recetor (passo S5). 0 pressuposto no exemplo não limitativo é que a classificação de transmissão pode ser 1, 2, 3 e 4; deste modo, cada índice do livro de códigos está associado com quatro pré-codificadores, um para cada classificação de transmissão. De preferência, os pré-codificadores associados com um índice do livro de códigos, com uma classificação de transmissão diferente, partilham uma ou mais das mesmas colunas. Nesse caso, um primeiro pré-codificador para uma primeira classificação de transmissão está incluído num segundo pré-codificador para uma segunda classificação de transmissão, o primeiro e o segundo pré-codificadores estão incluídos num terceiro pré-codificador para uma terceira classificação de transmissão e o primeiro, segundo e terceiro pré-codificadores estão incluídos num quarto pré-codificador para uma quarta classificação de transmissão para cada conjunto de pré-codificadores associado com um índice do livro de códigos.

No exemplo LTE não limitativo, o livro de códigos é um livro de códigos de pré-codificação de circuito fechado especificado pela norma LTE definida para transmissão sobre quatro portos de antenas de acordo com a seguinte tabela onde fs) uma quantidade representa uma matriz pre-codificadora definida por colunas dadas pelo conjunto {s} da expressão Wn = / — 2unit^/it^un onde / é uma matriz identidade 4x4 e o vetor un é definido para cada um dos índices do livro de códigos abaixo:

Tabela 1: Livro de códigos de pré-cifra de circuito fechado.

Como indicado, a Tabela 1 é retirada de um livro de códigos de pré-cifra de circuito fechado proposto para utilização em LTE tal que módulos de implementação do modo de circuito fechado possam ser reutilizados também na implementação de repetição cíclica de pré-codificador. Cada classificação de transmissão corresponde a uma coluna na Tabela 1. Por exemplo, classificação de transmissão 1 inclui pré-codificadores W0{1}-. Um conjunto de repetição cíclica de pré-codificadores de uma classificação de transmissão é, assim, um subconjunto dos pré-codificadores na coluna de classificação de transmissão correspondente. Cada linha do livro de códigos na Tabela 1 corresponde a um índice do livro de códigos. Por exemplo, o índice 12 inclui os seguintes pré-codificadores Wj21}, M^{212i/V2,

Wj2123}/V3 e Mj21234}/2, que são de diferentes classificações de transmissão. Como pode ser visto deste exemplo, todos os pré-codificadores associados com o mesmo índice 12 do livro de códigos partilham a matriz pré-codificadora I4j21}. 0 pré- codificador de classificação de transmissão 4 para índice 12 partilha as matrizes pré-codificadoras para os outros três pré-codificadores Wj{21}, I4j{212}/V2, I4j{2123}/V3.

Os inventores, com utilização de uma variedade de medidas de distância, determinaram um livro de códigos de repetição ciclica ótimo correspondente a um subconjunto do livro de códigos fonte na Tabela 1 que inclui os conjuntos de quatro pré-codificadores definidos pelos indices 12, 13, 14 e 15 do livro de códigos na Tabela 1. Cada um dos conjuntos de repetição ciclica de pré-codificador, um para cada classificação de transmissão, contém, assim, quatro pré-codificadores. 0 número de quatro pré-codificadores de repetição ciclica foi selecionado devido ao mesmo ser o número minimo de pré-codificadores, de classificação de transmissão um, necessário para excitar todas as quatro dimensões das quatro antenas de transmissão neste exemplo não limitativo. É vantajoso repetir de forma ciclica pré-codificadores que abranjam bem o espaço da matriz de canal. Devido a uma única palavra de cifra ser transmitida com utilização de quatro pré-codificadores diferentes correspondentes à classificação de transmissão para a comunicação MIMO, a diversidade de pré-cifra é inferior quando as diferentes matrizes de pré-cifra são semelhantes ou mais próximas em distância. Por outro lado, a diversidade de pré-cifra é superior se os quatro pré-codificadores forem substancialmente diferentes ou mais afastados do que a distância recomendada. Idealmente, apesar de não ser necessário, os quatro pré-codificadores na mesma classificação de transmissão deverão estar separados de forma maximizada com utilização de uma ou mais medidas de distância. Isto diminui a probabilidade de que todos os quatro pré-codificadores não sejam adequados para a concretização de canal e que uma palavra de cifra seja decifrada de forma errada no recetor.

Foram utilizadas múltiplas medidas de distância incluindo distância de corda, distância de norma dois de projeção e distância de Fubini-Study para avaliar a distância entre pré-codificadores da mesma classificação de transmissão. Para classificação de transmissão r, as colunas das matrizes de pré-cifra abrangem subespaços r-dimensionais no espaço de vetor complexo Ni dimensional (A7f = 4 no livro de códigos definido na Tabela 1). 0 objetivo é maximizar as distâncias entre todos os subespaços. A distância de corda pode ser definida por:

a distância de norma dois de projeção por:

e a distância de Fubini-Study: dFS(wi,Wj) = arccos |det(Mã*W))|.

Para cada livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador candidato de pré-codificadores associados com quatro índices do livro de códigos, existem quatro conjuntos de repetição cíclica de pré-cifra associados, um para cada classificação de transmissão; cada um destes conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador contém quatro matrizes pré-codificadores (uma para cada índice do livro de códigos) da classificação de transmissão correspondente, (isto é, um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador é um subconjunto de quatro elementos de uma coluna na Tabela 1) . Para um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de quatro pré-codificadores, existem seis distâncias mútuas. Considere-se que {dlt ...,d6} representa o conjunto ordenado de distâncias, isto é, d1<··· < d6. Para o iésimo livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador candidato (assumindo que todos os conjuntos possíveis de quatro índices foram ordenados), considere-se que w[ = [d1...d6]T representa o vetor de distâncias para o conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de classificação de transmissão r. Considere-se que a relação de vetor w[ <wj~ representa wf(fc) < wj{k) Vfc, isto é, cada elemento em wj é maior ou igual ao elemento correspondente em wf. 0 conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de classificação de transmissão r que está associado com um livro de códigos j de repetição cíclica de pré-codificador tem melhores ou iguais propriedades de distância que o conjunto de repetição cíclica de pré-codificador, da mesma classe de transmissão r, que está associado com outro livro de códigos i de repetição cíclica candidato, se w[ <wj .

Das 16 linhas da Tabela 1 que correspondem aos indices (linhas) 0 a 15 do livro de códigos, existem 1820 modos de construir grupos de quatro. Com base nas três medidas de distância e na relação <, um subconjunto ótimo de linhas (isto é, um livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador ótimo) inclui as linhas 12, 13, 14 e 15 neste exemplo não limitativo. Pode ser mostrado que este livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador é apenas aquele que satisfaz: w[ < w[ 1 < r < 4, 2 < i < 1820 para todas as três medidas de distância definidas acima, onde este livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador ótimo corresponde ao primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador candidato (isto é, i=l) . Isto significa que todos os outros livros de códigos de repetição cíclica de pré-codificador candidatos (de índices do livro de códigos) têm estritamente piores propriedades de distância do que o livro de códigos de repetição cíclica ótimo para, pelo menos, uma classificação de transmissão e uma medida de distância. Deste modo, o livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador ótimo pode ser determinado com utilização de distância de subconjunto de repetição cíclica intra-pré-codificador. A distância entre matrizes pré-codificadoras é uma medida de quão bem as matrizes abrangem o espaço do canal MIMO, que também indica quão espacialmente isotrópica é distribuída a energia transmitida. A utilização de pré-codificadores dos índices 12, 13, 14 e 15 do livro de códigos da Tabela 1 para a repetição cíclica de pré-codificador tem vários outros aspetos atrativos. Um é que os elementos das matrizes de repetição cíclica de pré-codificador são reais e antipodais de modo que todos os elementos na matriz pré-codificadora têm igual amplitude, mas possivelmente um sinal diferente. Esta estrutura real e antipodal é particularmente adequada para implementações de suporte físico (e suporte lógico) devido à multiplicação matriz-vetor do pré-codificador, W, e do vetor de símbolos, s, poder ser implementada sem multiplicações (excluindo uma escala de energia dos símbolos pré-cifrados, x) com utilização apenas de adições e subtrações. Adições e subtrações são computacionalmente muito menos intensivas do que multiplicações. 0 subconjunto de repetição cíclica de pré-codificador ótimo é, também, particularmente adequado para uma configuração cruzada-polarizada onde duas antenas de transmissão têm uma direção de polarização e outras duas antenas de transmissão têm a polarização ortogonal. Por exemplo, considere-se o caso com as antenas que têm polarizações de +-45 graus no transmissor. Para visualizar a estrutura do subconjunto de repetição cíclica de pré-codificador ótimo neste cenário de polarização, a estrutura pode ser rodada (pré-multiplicada) com a transformação unitária correspondente a:

De forma mais especifica, sem perda de generalidade, pode ser assumido que os pré-codificadores no conjunto de repetição cíclica de pré-cifra são todos multiplicados a partir da esquerda com U*, isto é, a transposta conjugada de U. Os pré-codificadores rodados resultantes do subconjunto ótimo que correspondem aos índices 12, 13, 14 e 15 do livro de códigos são, na ordem correspondente, como se segue:

onde é visto que depois da aplicação adequada de permutas de linha e coluna, (por exemplo, trocar as colunas 2 e 3 e depois trocar as linhas 2 e 4), é obtida uma estrutura de de blocos diagonais como se segue:

com blocos de dimensão 2x2. Permutas de linha podem, alternativamente, ser executadas por permuta das colunas de U. É de salientar que os blocos estão sobre uma das duas diagonais. Para ver porque uma estrutura de blocos diagonais deste tipo pode ser benéfica, considerar um cenário em que o transmissor está a utilizar um grupo de antenas de polarização cruzada onde as duas primeiras antenas estão co-polarizadas e as duas últimas têm uma direção de polarização ortogonal ao primeiro par. Os pré-codificadores no conjunto de repetição cíclica de pré-cifra ótimo podem então ser escritos como onde (Wfc)*!_12 executa pré-cifra sobre algumas antenas virtuais e as antenas virtuais são então transformadas na dimensão de antena física (ou com a terminologia LTE, nos portos de antena) por multiplicação com U. Estas antenas virtuais são então polarizadas de forma cruzada adequada aos pares e U pode ser interpretada como rodando 45 graus as direções de polarização virtual. Deste modo, as primeiras duas linhas e as últimas duas linhas das matrizes KC12 correspondem ao primeiro e ao segundo par de antenas co-polarizadas, respetivamente. A reordenação das linhas (bem como das colunas) resulta em ]Wk\ , o que significa que as

Jk=12 primeiras duas linhas correspondem a um par de antenas virtuais com polarização cruzada e as duas últimas linhas ao outro par de antenas virtuais com polarização cruzada. A estrutura de blocos diagonais da {WjÀ em conjunto com os pesos de

Jk = 12 transmissão ortogonal [1 1 f e [1 -1 f garante que um nível é sempre transmitido sobre duas polarizações ortogonais enquanto garante que se forem transmitidos níveis múltiplos (classificação de transmissão maior que 1) , são utilizados pesos ortogonais. Isto melhora a diversidade uma vez que polarizações ortogonais tendem a desvanecer de forma bastante independente. Ao mesmo tempo, a interferência inter-nivel é mantida baixa devido aos pesos de transmissão ortogonal 2x1. A estrutura de blocos diagonais é também benéfica por apenas estarem ativas duas antenas para um certo canal utilizar uma vez que as outras duas antenas virtuais não correm então o risco de cancelar o sinal das duas ativas. As duas antenas virtuais ativas tendem a estar adequadamente bem separadas uma vez que as mesmas correspondem a polarizações ortogonais e, deste modo, é mantida baixa a possibilidade de cancelamento de sinais devido a transmissões do par de antenas virtuais ativas. A estrutura de blocos diagonais benéfica é mantida uniforme para classificações de transmissão inferiores uma vez que as mesmas correspondem a um subconjunto de colunas dos pré-codificadores de classificação 4. A Fig. 6 é um diagrama de blocos funcional exemplificativo, não limitativo, de um transmissor que utiliza repetição cíclica de pré-codificador considerando quatro pré-codificadores tais como, mas não limitado, os quatro conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador descritos acima em conjugação com a Tabela 1 (isto é, índices 12 a 15 do livro de códigos) . 0 transmissor 50 inclui uma fonte de dados 52 que faculta bits de dados para um bloco 54 de cifra de controlo de erro, por exemplo, um turbo codificador, que faculta palavras de cifra (CW) para um ou mais blocos de modulação 56 onde os dados são modulados em símbolos representados por Scwi (T) . Se duas palavras de cifra forem utilizadas, tal como para classificações de transmissão 2, 3 ou 4 como mostrado na Fig. 4, então um segundo bloco de modulação 56 e um segundo símbolo de palavra de cifra são gerados e introduzidos num bloco 58 de mapeamento de nível. O bloco 58 de mapeamento de sequências de dados/nível MIMO gera um vetor s(t) de símbolos que é facultado a um bloco 60 de mapeamento de frequência. O bloco 60 de frequência processa o vetor de símbolos e gera saídas de símbolo paralelas. Os quatro pré-codificadores Wi a W4 selecionados para a classificação de transmissão do transmissor MIMO são utilizados na fase 62 de pré-cifra para pré-cifrar os elementos de símbolo gerados pelo elemento mapeador 60 de frequência. Por exemplo, vetores si a S4 de símbolos são pré-cifrados com utilização das matrizes pré-codificadores Wi a W4 para gerar vetores xi a X4 de símbolos pré-cifrados. Os mesmos quatro pré-codificadores são então reciclados para cifrar os quatro vetores Ss a se de símbolos seguintes na saída paralela e, assim por diante. As saídas de símbolo pré-cifradas são facultadas em paralelo a um bloco 64 de transformada de Fourier rápida, inversa, que converte os símbolos do domínio da frequência para o domínio do tempo para gerar um sinal x(t) no domínio do tempo, único, complexo, que é mapeado com as NT antenas 66 e também pode inserir um prefixo cíclico. A Fig. 7 é um diagrama de blocos funcional exemplificativo, não limitativo, de um recetor 70 para receção de transmissões MIMO do transmissor 50 na Fig. 6. NR antenas 71 recebem sinais y(t) respetivos recebidos que são facultados para um bloco 72 de transformada de Fourier rápida (FFT) que, por sua vez, converte os sinais recebidos do domínio do tempo para o domínio da frequência e pode remover um prefixo cíclico se inserido no transmissor. Cada conjunto de quatro saídas paralelas do FFT 72 é facultado a um "banco" de quatro filtros 74 que correspondem aos quatro pré-codificadores utilizados na fase 62 de pré-cifra na Fig. 6. Por exemplo, símbolos yi a y4 recebidos são filtrados por filtros correspondentes (filtroi a filtro4) para gerar sinais % a s4 recebidos aproximados. Se o canal rádio MIMO for suficientemente estático ao longo das sub-frequências 1 a 8 (considerando um sistema do tipo OFDM), então os filtros 1 a 4 podem ser reutilizados para filtros 5 a 8 como mostrado nas Fig. 7. O bloco 7 6 de mapeamento de frequência mapeia os símbolos recebidos aproximados para um sinal de símbolo aproximado combinado no domínio do tempo s(t). O bloco 78 de mapeamento de nível mapeia este sinal aproximado para uma ou duas palavras de cifra de símbolo aproximado. A palavra(s) de cifra de símbolo é processada num bloco 80 de desmodulação e decifra de controlo de erro que produz dados decifrados 82 que, com esperança, correspondem aos que foram transmitidos da fonte de dados 52 no transmissor. A tecnologia neste pedido é aplicável a outros tipos de técnicas de acesso rádio. As Fig. 8 e 9 são dois exemplos diferentes de canais efetivos descritos na seção de antecedentes. No exemplo LTE acima, o sistema é considerado ser um sistema de tipo OFDM tal como o mostrado na Figura 8. A Fig. 9, mostra uma aplicação exemplificativa a um sistema de acessos múltiplos por divisão de código de banda larga (WCDMA).

Aqui, os símbolos x pré-cifrados são convertidos de formato paralelo para série para um sinal x(t) de símbolo pré-cifrado para transmissão através das antenas MIMO. No lado do recetor, sinais y(t) recebidos pela antena são combinados num único sinal recebido, uniformizado num equalizador, e depois convertido para formato paralelo para produzir os símbolos recebidos para filtraqem de pré-codificador. É de salientar, não ser necessário executar operações IFFT/FFT bem como adicionar e remover prefixos cíclicos no caso WCDMA. A Fiq. 10 é um fluxograma que ilustra procedimentos exemplificativos, não limitativos, para transmissão MIMO com repetição cíclica de pré-codificador e é intitulada "Figura de transmissão MIMO com repetição cíclica de pré-codificador". Várias sequências de bit são moduladas em múltiplos vetores (sl a s8) de símbolos de dados, tendo cada vetor uma classificação de transmissão, com um vetor para cada canal MIMO (passo S10) . Como explicado acima, a classificação de transmissão é o número de elementos num vetor de símbolos de dados que corresponde ao número de sequências de dados que são transmitidas em paralelo através de cada canal MIMO. Os múltiplos vetores de símbolos de dados são pré-cifrados em múltiplos vetores de símbolos pré-cifrados com utilização de vários conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador, um conjunto para cada classificação de transmissão incluindo múltiplos pré-codificadores diferentes (passo Sll). Os pré-codificadores em cada conjunto de repetição cíclica de pré-codificador estão substancialmente separados em relação a várias medidas de distância. Cada vetor de símbolos de dados de uma classificação de transmissão é pré-cifrado com um pré-codificador que pertence ao conjunto de repetição cíclica de pré-codificador daquela classificação de transmissão. Os vetores de símbolos pré-cifrados são então transmitidos através dos canais MIMO (passo S12).

Os dados que são transmitidos como descrito acima podem ser recebidos por um recetor configurado com base na repetição cíclica de pré-codificador feita no transmissor. São recebidos múltiplos vetores de símbolos de receção, um para cada canal MIMO. A pluralidade de sequências de bit transmitida é então detetada a partir dos vetores de símbolos recebidos. Por exemplo, cada vetor de símbolos recebido pode ser filtrado com um filtro que é determinado com base no pré-codificador correspondente utilizado para pré-cifrar os dados transmitidos através do canal MIMO correspondente. Os vetores de símbolos recebidos filtrados são então decifrados para a pluralidade de sequências de bit transmitidas.

Sumariamente, as matrizes pré-codificadoras específicas são selecionadas de um livro de códigos e utilizadas para repetição cíclica de pré-codificador de circuito aberto. Para todas as classificações de canal, as matrizes pré-codificadoras cíclicas são, de preferência, associadas ao mesmo conjunto de índices no livro de códigos (mesmo conjunto de linhas numa representação tabelar). Isto habilita implementação de recetor eficiente devido a, para cada classificação de transmissão, muitas colunas nas matrizes pré-codificadoras serem comuns com as matrizes pré-codificadoras utilizadas para outras classificações. Para todas as classificações de canal, as matrizes pré-codificadoras cíclicas estão, de preferência, separadas de forma máxima (mas, pelo menos, de forma substancial) com utilização de uma ou mais medidas de distância para espalhar de forma isotrópica a energia transmitida. Numa concretização exemplificativa, não limitativa, é considerado um período de repetição cíclica de pré-codificador de quatro, isto é, são utilizadas quatro matrizes pré-codificadoras diferentes em subportadoras diferentes, mas podem ser utilizados outros períodos de repetição cíclica. É preferível, mas não necessário, utilizar as diferentes matrizes pré-codificadoras predeterminadas de igual forma muitas vezes durante uma palavra de cifra. Pode ser utilizado um grupo de repetição cíclica do mesmo número diferente dos quatro pré-codificadores. Para o caso exemplificativo apresentado acima, um grupo ótimo foi fundado com utilização de um conjunto de medidas de distância exemplificativas específicas. Mas noutros casos, vários grupos podem ser equivalentemente ou aproximadamente tão bons. Outros aspetos adicionais podem ser utilizados para escolher um grupo, por exemplo, um grupo com apenas matrizes pré-codificadoras de valores reais. Outras medidas de distância também podem ser utilizadas. 0 desempenho e complexidade de repetição cíclica de pré-codificador beneficia com conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador que sejam concebidos para satisfazer um, algum, ou de preferência, todos os seguintes quatro critérios: o conjunto de repetição cíclica de pré-codificador tem propriedades de distância otimizadas em relação a várias métricas de distância de modo a conseguir diversidade espacial máxima; pré-codificadores de diferentes classificações de transmissão partilham colunas a fim de simplificar a implementação de adaptação de classificação de transmissão; os elementos das matrizes pré-codificadoras são valores reais e antipodais que simplificam a implementação de suporte físico da operação de pré-cifra; e as matrizes pré-codificadoras têm uma estrutura de blocos diagonais de modo a maximizar a utilização das propriedades de configurações de antenas com polarização cruzada. Para um livro de códigos de pré-codificador LTE para quatro antenas de transmissão, os inventores propõem repetição cíclica de pré-codificador com os pré-codificadores representados pelos indices 12, 13, 14 e 15 do livro de códigos na Tabela 1. Este livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador satisfaz todas as quatro destas propriedades desejáveis e os conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador associados estão à distância ótima em relação a todas as medidas de distância consideradas para todas as classificações de transmissão. Apesar das várias concretizações terem sido mostradas e descritas em detalhe, as reivindicações não estão limitadas a qualquer exemplo ou concretização particular. 0 âmbito da matéria reivindicada é definido apenas pelas reivindicações. A extensão de proteção legal é definida pelas palavras expressas nas reivindicações aceites.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Método para transmissão de dados através de vários canais de múltiplas entradas, múltiplas saídas, MIMO, que compreende: a modulação de várias sequências de bit em múltiplos vetores (sl a s8) de símbolos de dados, tendo cada vetor uma classificação de transmissão com um vetor para cada canal MIMO, em que a classificação de transmissão é o número de elementos num vetor de símbolos de dados que corresponde ao número de sequências de dados que são transmitidas em paralelo através de cada canal MIMO; a pré-cifra dos múltiplos vetores de símbolos de dados em múltiplos vetores (xl a x8) de símbolos pré-cifrados com utilização de múltiplos pré-codificadores, em que um pré-codificador é uma matriz que tem várias colunas, que pertencem a um primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador de circuito aberto de pré-codificadores que estão agrupados em conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador, um conjunto para cada classificação de transmissão que inclui múltiplos pré-codificadores diferentes, em que os pré-codificadores em cada conjunto de repetição cíclica de pré-codificador estão separados em relação a várias medidas de distância, em que a pré-cifra inclui pré-cifra de cada vetor de símbolos de dados de uma classificação de transmissão com um pré-codificador que pertence ao conjunto de repetição cíclica de pré-codificador daquela classificação de transmissão; e a transmissão dos vetores de símbolos pré-cifrados através da pluralidade de canais MIMO; e em que o primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador compreende os pré-codificadores associados com índices 12, 13, 14 e 15 do {s} livro de códigos na tabela seguinte onde uma quantidade wn representa uma matriz pré-codificadora definida por colunas dadas pelo conjunto da expressão Wn = / — onde / é uma matriz identidade 4x4 e vetor 1½:
2 - Método de acordo com a reivindicação 1, em que a pluralidade de canais MIMO corresponde a subportadoras obtidas com utilização de multiplexagem por divisão de frequência ortogonal, OFDM.
3 - Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que um pré-codificador partilha uma ou mais das mesmas colunas, independentemente de fatores de normalização, com um pré-codificador num conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de uma classificação de transmissão superior.
4 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, em que um número de classificações de transmissão é quatro.
5 - Método de acordo com a reivindicação 4, em que, independentemente de fatores de normalização, cada pré-codificador que pertence a um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de uma primeira classificação de transmissão, é incluído como uma coluna ou colunas num pré-codificador que pertence a um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de uma segunda classificação de transmissão, em que cada pré-codificador que pertence a um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de uma primeira ou uma segunda classificação de transmissão está incluído como colunas num pré-codificador que pertence a um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de uma terceira classificação de transmissão e, em que cada pré-codificador que pertence ao conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de uma primeira, segunda ou terceira classificação de transmissão está incluído como colunas num pré-codificador que pertence a um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador de uma quarta classificação de transmissão.
6 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, em que: um ou mais tipos diferentes de medidas de distância definem uma ou mais distâncias entre pré-codificadores da mesma classificação de transmissão, o primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador é um subconjunto de um livro de códigos de pré-codificador fonte que inclui múltiplos pré-codificadores de várias classificações de transmissão; e não existe segundo livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador que satisfaça as seguintes condições: 1) o segundo livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador é um subconjunto do livro de códigos de pré-codificador fonte, 2) cada um dos conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador, um para cada classificação de transmissão, associado com o segundo livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador, tem o mesmo número de pré-codificadores que o conjunto de repetição cíclica de pré-codificador correspondente do primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador, 3) cada um dos conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador, um para cada classificação de transmissão, associado com o segundo livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador, tem propriedades de distância iguais ou melhores, em relação a uma ou mais medidas de distância, do que o conjunto de repetição cíclica de pré-codificador correspondente do primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador, e 4) pelo menos um dos conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador associado com o segundo livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador, tem melhores propriedades de distancia, em relação a, pelo menos, uma das medidas de distância, do que o conjunto de repetição cíclica de pré-codificador correspondente com o primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador.
7 - Método de acordo com a reivindicação 6, em que o primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador tem a propriedade adicional que cada um dos conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador tem propriedades de distância iguais ou melhores, em relação a uma ou mais medidas de distância, do que o conjunto de repetição cíclica de pré-codificador correspondente, de qualquer terceiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador alternativo; dado que o número de pré-codificadores em cada um dos conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador do terceiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador é igual ao número de pré-codificadores no conjunto de repetição cíclica de pré-codificador correspondente do primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador.
8 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 6 ou 7, em que o livro de códigos fonte é um livro de códigos especificado pela norma LTE.
9 - Método de acordo com a reivindicação 8, em que o livro de códigos está definido para transmissão sobre quatro portos de antena de acordo com a seguinte tabela onde uma quantidade íl^representa uma matriz pré-codificadora definida por colunas dadas pelo conjunto {s} da expressão Wn=l — 2unu%/UnUn onde / é uma matriz identidade 4x4 e vetor un:
10 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 9, em que múltiplas medidas de distância são utilizadas e incluem a distância de corda, a distância de norma dois de projeção e a distância de Fubini-Study.
11 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, em que todos os pré-codificadores que pertencem a um conjunto de repetição cíclica de pré-codificador são matrizes de valores reais com elementos antipodais ou uma rotação complexa destas matrizes.
12 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, em que um dos conjuntos de repetição cíclica de pré-codificador no primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador de pré-codificadores tem uma estrutura de blocos diagonais que inclui: uma matriz unitária escalada; várias matrizes de blocos diagonais, em que uma matriz de blocos diagonais é uma matriz que tem todos os elementos diferentes de zero em blocos ao longo de uma diagonal; e vários subconjuntos de colunas de várias matrizes de blocos diagonais, em que um subconjunto de colunas de uma primeira matriz é uma segunda matriz formada de várias colunas da primeira matriz ordenada de forma arbitrária, e em que cada pré-codificador num conjunto de repetição cíclica de pré-codificador é um produto matricial da matriz unitária escalada multiplicada por um da pluralidade de subconjuntos de coluna de várias matrizes de blocos diagonais.
13 - Método de acordo com a reivindicação 12, em que todos os conjuntos de repetição cíclica de pré-cifra no primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador de pré-codificadores têm a estrutura de blocos diagonais e em que a matriz unitária escalada e a permuta de coluna são as mesmas para todos dos conjuntos de repetição cíclica de pré-cifra no primeiro livro de códigos de repetição cíclica de pré-codificador de pré-codificadores.
14 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 12 e 13, em que os pré-codificadores têm quatro linhas e a matriz unitária escalada é dada por:

ou uma permuta de linha e/ou de uma coluna da mesma.
15 - Transmissor (50 para transmissão de dados através de uma pluralidade canais de múltiplas entradas, múltiplas saídas, MIMO, de acordo com o método de qualquer uma das reivindicações 1 a 14. Lisboa, 2017-04-20