BRPI0617902A2 - transmissão de sinal piloto para um sistema de comunicação sem fio de divisão de frequência ortogonal - Google Patents
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Abstract
<B>TRANSMISSãO DE SINAL PILOTO PARA UM SISTEMA DE COMUNICAçãO SEM FIO DE DIVISãO DE FREQUêNCIA ORTOGONAL.<D> Uma pluralidade de padrões de transmissão é fornecida para sistemas de piloto transmitidos a partir de uma estação móvel ou estação base. Dependendo da seletividade em frequência e/ou seletividade em tempo do canal entre a estação móvel e a estação base, um padrão apropriado é selecionado. O padrão selecionado permite recepção aperfeiçoada dos simbolos piloto. Além disso, códigos de embaralhamento podem ser aplicados aos padrões para reduzir interferência e/ou polarização das diferentes estações móveis sobre as mesmas frequências e nas mesmas partições.
Description
"TRANSMISSÃO DE SINAL PILOTO PARA UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃOSEM PIO DE DIVISÃO DE FREQÜÊNCIA ORTOGONAL".
Campo da Invenção
0 presente documento refere-se geralmente acomunicação sem fio e entre outras coisas a transmissão deinformação piloto em um sistema de comunicação sem fio comdivisão de freqüência ortogonal.
Descrição da Técnica Anterior
Um sistema de acesso múltiplo por divisão defreqüência ortogonal (OFDMA) utiliza multiplexação dedivisão de freqüência ortogonal (OFDM). OFDM é uma técnicade modulação de multi-portadoras que divide a largura debanda de sistema geral em múltiplas subportadoras defreqüência ortogonal (N). Essas subportadoras também podemser denominadas tons, faixas, e canais de freqüência. Cadasubportadora pode ser modulada com dados. Até N símbolos demodulação podem ser enviados nas N subportadoras totais emcada período de símbolo OFDM. Esses símbolos de modulaçãosão convertidos no domínio do tempo com uma TransformadaRápida de Fourier Inversa (IFFT) de ponto-N para gerar umsímbolo transformado que contém N amostras ou chips nodomínio do tempo.
Em um sistema de comunicação de salto defreqüência, dados são transmitidos em diferentessubportadoras de freqüência em diferentes intervalos detempo, que podem ser mencionados como "períodos de salto."Essas subportadoras de freqüência podem ser fornecidas pormultiplexação de divisão de freqüência ortogonal, outrastécnicas de modulação de multi-portadoras, ou algumasoutras construções. Com salto de freqüência, a transmissãode dados salta de subportadora para subportadora em um modopseudo-aleatório. Esse salto provê diversidade defreqüência e permite que a transmissão de dados resistamelhor a efeitos de percurso prejudiciais comointerferência de banda estreita, bloqueio, desvanecimento,e assim por diante.
Um sistema OFDMA pode suportar múltiplas estaçõesmóveis simultaneamente. Para um sistema OFDMA de salto defreqüência, uma transmissão de dados para uma dada estaçãomóvel pode ser enviada em um canal de "tráfego" que éassociado a uma seqüência de salto de freqüência (FH)especifica. Essa seqüência de FH indica a subportadoraespecifica a utilizar para a transmissão de dados em cadaperíodo de salto. Múltiplas transmissões de dados paramúltiplas estações móveis podem ser enviadassimultaneamente em múltiplos canais de tráfego que sãoassociados a diferentes seqüências de FH. Essas seqüênciasde FH podem ser definidas para serem ortogonais entre si demodo que somente um canal de tráfego, e desse modo somenteuma transmissão de dados, utilize cada subportadora em cadaperíodo de salto. Pelo uso de seqüências de FH ortogonais,as múltiplas transmissões de dados geralmente nãointerferem uma na outra enquanto desfrutam dos benefíciosde diversidade de freqüência.
Uma estimativa precisa de um canal sem fio entreum transmissor e um receptor, é normalmente necessária pararecuperar dados enviados através do canal sem fio. Aestimação de canal é tipicamente realizada pelo envio de umpiloto a partir do transmissor e medindo o piloto noreceptor. 0 sinal piloto é composto de símbolos piloto quesão conhecidos a priori tanto pelo transmissor quanto peloreceptor. 0 receptor pode assim estimar a resposta de canalcom base nos símbolos recebidos e os símbolos conhecidos.
Parte de cada transmissão a partir de qualquerestação móvel específica para a estação base,freqüentemente mencionada como uma transmissão de "linkreverso", durante um período de salto é alocada paratransmissão de símbolos piloto. Geralmente, o número desímbolos piloto determina a qualidade de estimação decanal, e conseqüentemente o desempenho de taxa de erro depacote. Entretanto, o uso de símbolos piloto causa umaredução na taxa efetiva de dados de transmissão que podeser obtida. Isto é, à medida que mais largura de banda éatribuída a informações piloto, menos largura de banda setorna disponível para transmissão de dados.
Um tipo de sistema FH-OFDMA é um sistema de saltobloqueado onde múltiplas estações móveis são atribuídas aum grupo contíguo de freqüências e períodos de símbolos. Emtal sistema, é importante que informações piloto sejamrecebidas de forma segura a partir da estação móvel,enquanto ao mesmo tempo reduz a largura de banda que éalocada a informações piloto, uma vez que o bloco tem umaquantidade limitada de símbolos e tons disponíveis paraserem utilizados para transmissão tanto de piloto quanto dedados.
Resumo da Invenção
Em uma modalidade, padrões de símbolo piloto sãofornecidos para símbolos piloto transmitidos a partir deuma estação móvel ou uma estação base. 0 padrão permiterecebimento e demodulação aperfeiçoados dos símbolos pilototransmitidos. A seleção dos padrões de pilotos pode serbaseada em uma seletividade em freqüência do usuário e umlimite seletivo em freqüência.
Em modalidades adicionais, são fornecidosesquemas para melhorar a capacidade de multiplexar símbolospiloto sem interferência e/ou polarização de estaçõesmóveis diferentes em um mesmo setor de uma estação baseatravés das mesmas freqüências e nas mesmas partições detempo em um sistema OFDM.Em modalidades adicionais, são fornecidosesquemas para reduzir a polarização ou interferência, emsímbolos piloto transmitidos a partir de estações móveisdiferentes em células vizinhas através das mesmasfreqüências e nas mesmas partições de tempo em um sistemaOFDM.
Em outras modalidades, são fornecidos métodospara alterar padrões de símbolo piloto. Além disso, emoutras modalidades adicionais são fornecidos métodos paragerar símbolos piloto.
Breve Descrição das Figuras
As características, natureza e vantagens daspresentes modalidades podem se tornar mais evidentes apartir da descrição detalhada exposta abaixo quando tomadaem combinação com os desenhos nos quais caracteres dereferência similares identificam de forma correspondente doinício ao fim e em que:
Figura 1 - ilustra um sistema de comunicação semfio de acesso múltiplo de acordo com uma modalidade;
Figura 2 - ilustra um esquema de alocação deespectro para um sistema de comunicação sem fio de acessomúltiplo de acordo com uma modalidade;
Figura 3A - ilustra um diagrama em blocos de umesquema de atribuição de piloto de acordo com umamodalidade;
Figura 3B - ilustra um diagrama em blocos de umesquema de atribuição de piloto de acordo com outramodalidade;
Figuras 3C-3E ilustram diagramas de blocos deesquemas de atribuição de piloto de acordo com modalidadesadicionais;
Figura 4A - ilustra um esquema de embaralhamentode símbolos piloto de acordo com uma modalidade;Figura 4B - ilustra um esquema de embaralhamentode símbolos piloto de acordo com outra modalidade;
Figura 5 - ilustra uma estação base com múltiplossetores em um sistema de comunicação sem fio de acesso múltiplo de acordo com uma modalidade;
Figura 6 - ilustra um sistema de comunicação semfio de acesso múltiplo de acordo com outra modalidade;
Figura 7 - ilustra um diagrama em blocos de umamodalidade de um sistema transmissor e um sistema receptor em um sistema de comunicação sem fio de acesso múltiplo demúltiplas entradas e múltiplas saídas;
Figura 8 - ilustra um fluxograma de um método degeração de símbolos piloto de acordo com uma modalidade;
Figura 9 - ilustra um fluxograma de um método de alterar padrões de símbolos piloto de acordo com umamodalidade; e
Figura 10 - ilustra um fluxograma de um método deseleção de padrão de piloto.
Descrição Detalhada da Invenção Com referência à Figura 1, é ilustrado um sistema
de comunicação sem fio de acesso múltiplo de acordo com umamodalidade. Uma estação base 100 inclui múltiplos grupos deantenas 102, 104 e 106 cada um incluindo uma ou maisantenas. Na Figura 1, somente uma antena é mostrada para cada grupo de antenas 102, 104 e 106, entretanto, múltiplasantenas podem ser utilizadas para cada grupo de antenas quecorresponde a um setor de estação base 100. A estação móvel108 está em comunicação com a antena 104, onde a antena 104transmite informações para a estação móvel 108 através do link direto 114 e recebe informações a partir da estaçãomóvel 108 através do link reverso 112. A estação móvel 110está em comunicação com a antena 106, onde a antena 106transmite informações para a estação móvel 110 através dolink direto 118 e recebe informações a partir da estaçãomóvel 110 através do link reverso 116.
Cada grupo de antenas 102, 104 e 106 e/ou a áreana qual são projetados para se comunicar é freqüentementemencionada como um setor da estação base. Na modalidade,grupos de antena 102, 104 e 106 são individualmenteprojetados para se comunicar com estações móveis em umsetor, setores 120, 122 e 124 respectivamente, das áreascobertas pela estação base 100.
Uma estação base pode ser uma estação fixautilizada para comunicar com os terminais e também pode sermencionada como um ponto de acesso, um Nó B, ou algumaoutra terminologia. Uma estação móvel pode ser denominadatambém uma estação móvel, um equipamento de usuário (UE) ,um dispositivo de comunicação sem fio, terminal, terminalde acesso ou alguma outra terminologia.
Com referência à Figura 2, é ilustrado um esquemade alocação de espectro para um sistema de comunicação semfio de acesso múltiplo. Uma pluralidade de símbolos OFDM200 é alocada através de T períodos de símbolo e Ssubportadoras de freqüência. Cada símbolo OFDM 200compreende um período de símbolo dos T períodos de símboloe um tom ou subportadora de freqüência das S subportadoras.
Em um sistema de salto de freqüência OFDM, um oumais símbolos 200 pode ser atribuído a uma dada estaçãomóvel. Em uma modalidade de um esquema de alocação, comomostrado na Figura 2, uma ou mais regiões de salto, porexemplo, região de salto 202 de símbolos para um grupo deestações móveis para comunicação através de um linkreverso. Dentro de cada região de salto, a atribuição desímbolos pode ser aleatória para reduzir interferênciapotencial e prover diversidade de freqüência contra efeitosde percurso prejudiciais.Cada região de salto 202 inclui símbolos 204 quesão atribuídos a uma ou mais estações móveis que estão emcomunicação com o setor da estação base e atribuídos àregião de salto. Em outras modalidades, cada região desalto é atribuída a uma ou mais estações móveis. Durantecada período de salto, ou quadro, a localização da regiãode salto 202 dentro dos T símbolos de símbolo e Ssubportadoras varia de acordo com uma seqüência de salto.Além disso, a atribuição de símbolos 204 para as estaçõesmóveis individuais dentro da região de salto 202 podevariar para cada período de salto.
A seqüência de salto pode selecionar de formapseudo-aleatória, aleatória, ou de acordo com uma seqüênciapredeterminada, a localização da região de salto 202 paracada período de salto. As seqüências de salto paradiferentes setores da mesma estação base são projetadaspara serem ortogonais entre si para evitar interferência"intracelular" entre as estações móveis que se comunicamcom a mesma estação base. Além disso, seqüências de saltopara cada estação base podem ser pseudo-aleatórias comrelação às seqüências de salto para estações base próximas.Isso pode ajudar a tornar aleatória a interferência"intercelular" entre as estações móveis em comunicação comdiferentes estações base.
No caso de uma comunicação de link reverso,alguns dos símbolos 204 de uma região de salto 202 sãoatribuídos a símbolos piloto que são transmitidos a partirdas estações móveis para a estação base. A atribuição desímbolos piloto aos símbolos 204 deve suportarpreferivelmente acesso múltiplo por divisão de espaço(SDMA), onde sinais de estações móveis diferentessobrepondo a mesma região de salto podem ser separadosdevido a múltiplas antenas de recepção em um setor ouestação base, desde que haja diferença suficiente deassinaturas espaciais correspondendo a diferentes estaçõesmóveis. Para extrair de forma mais precisa e demodularsinais de diferentes estações móveis, os respectivos canais de link reverso devem ser estimados de forma precisa.Portanto, pode ser desejado que símbolos piloto no linkreverso permitam a separação de assinaturas piloto dediferentes estações móveis em cada antena de recepçãodentro do setor para aplicar subseqüentemente processamento de múltiplas antenas para os símbolos piloto recebidos dediferentes estações móveis.
Salto de blocos pode ser utilizado tanto para olink direto quanto para o link reverso, ou apenas para olink reverso dependendo do sistema. Deve ser observado que embora a Figura 2 represente a região de salto 200 tendo umcomprimento de sete períodos de símbolos, o comprimento daregião de salto 200 pode ser qualquer quantidade desejada,pode variar em tamanho entre períodos de salto, ou entrediferentes regiões de salto em um dado período de salto.
Deve ser observado que embora a modalidade da
Figura 2 seja descrita com relação à utilização de salto deblocos, a localização do bloco não necessita ser alteradaentre períodos de salto consecutivos ou de forma alguma.
Com referência às Figuras 3A e 3B, são ilustrados diagramas de blocos de esquemas de atribuição de piloto deacordo com várias modalidades. Regiões de salto 300 e 320são definidas por T períodos de símbolo por S subportadorasou tons. A região de salto 300 inclui símbolos piloto 302 ea região de salto 320 inclui símbolos piloto 322, com os períodos de símbolos restantes e combinações de tomdisponíveis para símbolos de dados e outros símbolos. Emuma modalidade, locais de símbolo piloto para cada regiãode salto, isto é, um grupo de Ns tons contíguos sobre Ntsímbolos OFDM consecutivos, devem ter tons pilotoslocalizados próximos às bordas da região de salto. Isso égeralmente porque canais típicos em aplicações sem fio sãofunções de tempo e freqüência relativamente lentas de modoque uma aproximação de primeira ordem do canal, porexemplo, uma expansão de Taylor de primeira ordem, atravésda região de salto em tempo e freqüência provê informaçõesreferentes a condições de canal que são suficientes paraestimar o canal para uma dada estação móvel. Como tal,prefere-se estimar um par de parâmetros de canal pararecepção adequada e demodulação de símbolos a partir dasestações móveis, a saber, o componente constante do canal,um termo de ordem zero de uma expansão de Taylor, e ocomponente linear, uma expansão de Taylor de termo deprimeira ordem, do canal através da abrangência defreqüência e tempo do canal. Geralmente a precisão deestimação do componente constante é independente decolocação de piloto. A precisão de estimação do componentelinear é preferivelmente obtida geralmente com tons pilotoslocalizados nas bordas da região de salto.
Os símbolos piloto 302 e 322 são dispostos emagrupamentos de símbolos piloto contíguos 304, 306, 308 e310 (Figura 3A) e 324, 326, 328 e 330 (Figura 3b) . Em umamodalidade, cada agrupamento 304, 306, 308 e 310 (Figura3A) e 324, 326, 328 e 330 (Figura 3b) dentro de uma regiãode salto, tem um número fixo, e freqüentemente o mesmonúmero, de símbolos piloto dentro de uma determinada regiãode salto. A utilizações de agrupamentos 304, 306, 308 e 310(Figura 3A) e 324, 326, 328 e 330 (Figura 3B) de símbolospiloto contíguos pode, em uma modalidade, levar emconsideração o efeito de uma interferência de multiusuárioscausada por interferência inter-portadora que resulta deDoppler elevado e/ou espalhamentos de retardo de símbolos.Adicionalmente, se símbolos piloto a partir de estaçõesmóveis programados em uma mesma região de salto foremrecebidos em níveis de potência substancialmentediferentes, sinais de uma estação móvel mais forte podemcriar uma quantidade significativa de interferência parauma estação móvel mais fraca. A quantidade de interferênciaé mais elevada nas bordas, por exemplo, subportadora 1 esubportadora S, da região de salto e também nos símbolosOFDM de borda, por exemplo, períodos de símbolo 1 e T7quando a dispersão é causada por espalhamento de retardo emexcesso, isto é, quando a parte de energia de canalconcentrada nas derivações que excedem o prefixo cíclicodos símbolos OFDM se torna significativa. Portanto, sesímbolos piloto são localizados unicamente nas bordas deuma região de salto pode haver degradação em precisão deestimação de canal e uma polarização em estimação deinterferência. Conseqüentemente, como representado nasFiguras 3A e 3B símbolos piloto são colocados próximo àsbordas da região de salto, entretanto, evitando a situaçãoonde todos os símbolos piloto estão nas bordas da região desalto.
Com referência à Figura 3A, uma região de salto300 é compreendida de símbolos piloto. 302. No caso decanais com uma seletividade em freqüência acentuada em vezde seletividade no tempo, símbolos piloto 302 sãolocalizados em agrupamentos de símbolos piloto contíguos304, 306, 308 e 310 com cada agrupamento de símbolo piloto304, 306, 308 e 310 cobrindo múltiplos períodos de símbolosum tom de freqüência. 0 tom de freqüência é escolhidopreferivelmente para estar próximo às bordas da faixa defreqüência da região de salto 300, entretanto, nãoexatamente na borda. Na modalidade da Figura 3A, nenhum dossímbolos piloto 302 em um dado agrupamento está nos tons defreqüência de borda e em cada agrupamento somente símbolopiloto pode estar em um período de símbolo de borda.
O raciocínio por trás de um formato "horizontal"dos agrupamentos de símbolos piloto contíguos de símbolospiloto 302 é que, para canais com seletividade mais elevadaem freqüência, o componente de primeira ordem (linear) podeser mais forte no domínio da freqüência do que no domíniodo tempo.
Deve ser observado que um ou mais símbolos pilotoem cada agrupamento, na modalidade da Figura 3A, pode estarem um tom diferente do que um ou mais símbolos piloto em umagrupamento diferente. Por exemplo, o agrupamento 304 podeestar no tom Seo agrupamento 306 pode estar no tom S-I.
Com referência à Figura 3B, no caso de canais comuma seletividade no tempo acentuada em vez de seletividadeem freqüência, símbolos piloto 322 são dispostos emagrupamentos 324, 326, 328 e 330 de símbolos pilotocontíguos que abrangem, individualmente, múltiplos tons defreqüência, porém têm um mesmo período de símbolos deregião de salto 320. Símbolos OFDM nas bordas da região desalto 320, aqueles que têm um tom máximo, por exemplo, tomS ou tom mínimo, por exemplo, tom 1, da faixa de freqüênciaque define as S subportadoras, podem ser incluídos comoparte dos símbolos piloto, uma vez que pode haver símbolospiloto 322 que estão nas bordas da região de salto 320.Entretanto, na modalidade mostrada na Figura 3B, somente umsímbolo piloto em cada agrupamento pode ser atribuído àsubportadora de freqüência máxima ou mínima.
Na modalidade representada na Figura 3B, um canalcom seletividade em tempo mais elevada pode ter um padrãotípico que pode ser obtido por uma rotação de 90° do padrãoescolhido para canais com seletividade em freqüência maiselevada (Figura 3A).Deve ser observado que um ou mais símbolos pilotoem cada agrupamento, na modalidade da Figura 3B, pode seratribuído a um período de símbolo diferente do que um oumais símbolos piloto em um agrupamento diferente. Porexemplo, o agrupamento 324 pode estar em um período T desímbolo diferente do que o agrupamento 326.
Adicionalmente, como representado nas modalidadesdas Figuras 3A e 3B, padrões de pilotos são fornecidos demodo que os agrupamentos 304, 306, 308 e 310 (Figura 3A) e324, 326, 328 e 330 (Figura 3B) , são preferivelmentesimétricos com relação ao centro da região de salto. Asimetria dos agrupamentos com relação ao centro da regiãode salto pode prover estimação simultânea aperfeiçoada docanal com relação a respostas de tempo e freqüência docanal.
Deve ser observado que embora as Figuras 3A e 3Brepresentem quatro agrupamentos de símbolos piloto porregião de salto, uma quantidade menor ou maior deagrupamentos pode ser utilizada em cada região de salto.Adicionalmente, o número de símbolos piloto por agrupamentode símbolo piloto também pode variar. 0 número total desímbolos piloto e agrupamentos de símbolos piloto é umafunção do número de símbolos piloto exigidos pela estaçãobase para demodular com sucesso símbolos de dados recebidosno link reverso e estimar o canal entre a estação base e aestação móvel. Além disso, cada agrupamento não necessitater o mesmo número de símbolos piloto. O número de estaçõesmóveis que pode ser multiplexado sobre uma região de saltoúnica pode, em uma modalidade, ser igual ao número desímbolos piloto em uma região de salto.
Além disso, embora as Figuras 3A e 3B representemagrupamentos de símbolos piloto designados ou para canaistendo seletividade em freqüência ou seletividade no tempo opadrão de piloto pode ser tal que haja agrupamentos para oscanais seletivos em freqüência assim como agrupamentos paracanais seletivos no tempo no mesmo padrão de piloto, porexemplo, alguns agrupamentos dispostos no padrão de agrupamentos 304, 306, 308 ou 310 e alguns agrupamentosdispostos no padrão de agrupamentos 324, 32 6, 328 ou 330.
Em algumas modalidades, o padrão de pilotoescolhido para ser utilizado pode ser baseado nas condiçõespara as quais o canal está sendo otimizado. Por exemplo, para canais que podem ter movimento em alta velocidade, porexemplo, veicular, de estações móveis um padrão de pilotoseletivo no tempo pode ser preferido, ao passo que omovimento de velocidade lenta de estação móvel, porexemplo, pedestres, um padrão de piloto seletivo em freqüência pode ser utilizado. Em outra modalidade, opadrão de piloto pode ser escolhido com base nas condiçõesde canal, uma determinação feita após um númeropredeterminado de períodos de salto.
Com referência às Figuras 3C-3E, padrões de pilotos adicionais são representados. Na Figura 3C, umbloco é representado como tendo um padrão de piloto similaràquele de 3B, exceto que há um número maior deagrupamentos, por exemplo, 9, e o tamanho de bloco mudou.Os pilotos adicionais podem ser utilizados para melhorar as propriedades de estimação de canal. Deve ser observado queo número de agrupamentos e pilotos por agrupamento podevariar dependendo de uma velocidade medida de um usuário,por exemplo, um usuário de velocidade maior pode ter maisagrupamentos, e/ou pilotos por agrupamento, do que um usuário com uma velocidade menor.
Na Figura 3D, um padrão de piloto com pilotosadicionais para condições seletivas em freqüência éincluído. Isso pode ser útil para usuários com canaisaltamente seletivos em freqüência, que podem em certosaspectos, ser detectados com base em estimativas deespalhamento de retardo dos usuários. Além disso,estatísticas de canal em relação a tempo para asinformações de sessão de usuário ou célula ou setor paracalcular um limite específico de usuário, setor ou célulapara comutar para esses padrões com pilotos adicionais. Ospilotos adicionais podem ser bem úteis devido a variaçõesde freqüência e multi-percurso que variará devido adiferentes condições de canal em diferentes freqüências,por exemplo, para usuários móveis ou outros tendo uma maiorseletividade em freqüência.
Na Figura 3E, agrupamentos de piloto paraestações móveis de múltiplas entradas múltiplas saídas(MIMO) que estão transmitindo múltiplas camadas sãorepresentados. Cada antena de transmissão, aqui sendoquatro, inclui símbolos piloto no agrupamento. Portanto, seum número menor do que todas as antenas estiver sendoutilizado então menos pilotos podem ser incluídos em cadaagrupamento.
Com referência às Figuras 4A e 4B, esquemas dealocação de piloto de acordo com modalidades adicionais sãoilustrados. Na Figura 4A, regiões de salto 400 incluemsímbolos piloto Ci,q, C2,q, e C3,q, dispostos no agrupamento402; C^q, Cs,q, e C6,q, dispostos no agrupamento 404; C7,q,Cs,q, e Cg,q, dispostos no agrupamento 408; e Cio,q, Cn,q, eCi2,q, dispostos no agrupamento 406. Em uma modalidade, paramelhorar a diversidade espacial em regiões de salto ondemúltiplas estações móveis provêm símbolos piloto emsobreposição, os símbolos piloto de diferentes estaçõesmóveis devem ser multiplexados de tal modo que sobre omesmo período de símbolos OFDM e tom de modo que ossímbolos piloto sejam substancialmente ortogonais quandorecebidos nas antenas do agrupamento da estação base.
Na Figura 4A, cada um dos símbolos piloto C1,q/C2,q, C3,q, C4,q, C5,q, C6,q, C7,q, C8,q, C9,q, C10,q, Cn,q, e C12, q é atribuído a múltiplas estações móveis da região de salto400, isto é cada período de símbolo inclui múltiplossímbolos piloto, a partir de um número de estações móveisdiferentes. Cada um dos símbolos piloto em um agrupamentode símbolo piloto, por exemplo, agrupamento 402, 404, 406 e 408, é gerado e transmitido de tal modo que um receptor dossímbolos piloto no agrupamento, por exemplo, estação base,pode receber os mesmos de modo que sejam ortogonais comrelação aos símbolos piloto a partir de cada outra estaçãomóvel no mesmo agrupamento. Isso pode ser feito aplicando- se um deslocamento de fase predeterminado, por exemplo, umafunção escalar para multiplicar, cada uma das amostrasconstituindo os símbolos piloto transmitidos por cada umadas estações móveis. Para prover ortogonalidade, osprodutos internos de vetores representando a seqüência das funções escalares em cada agrupamento para cada estaçãomóvel podem ser zero.
Adicionalmente, em algumas modalidades, prefere-se que os símbolos piloto de cada agrupamento sejamortogonais aos símbolos piloto de cada outro agrupamento da região de salto. Isso pode ser fornecido do mesmo modo quea ortogonalidade é fornecida para os símbolos piloto dentrode cada agrupamento a partir de uma estação móveldiferente, por utilização de uma seqüência diferente defunções escalares para os símbolos piloto de cada estação móvel em cada agrupamento de símbolos piloto. Adeterminação matemática de ortogonalidade pode ser feitapela seleção de uma seqüência de múltiplos escalares paracada um dos símbolos piloto para um agrupamento específicopara a estação móvel específica cujo vetor é ortogonal, porexemplo, cujo produto interno é zero, com relação a umvetor representando a seqüência de múltiplos escalaresutilizados para os símbolos piloto das outras estaçõesmóveis em todos os agrupamentos e a mesma estação móvel nosoutros agrupamentos.
Em uma modalidade o número de estações móveis quepode ser suportado, onde ortogonalidade dos símbolos pilotoatravés de cada um dos agrupamentos é fornecida, é igual aonúmero de símbolos piloto que são fornecidos poragrupamento de símbolo piloto.
Na modalidade das Figuras 4A e 4B, o q-ésimousuário de Q usuários sobrepostos, 1 < q < Q, utiliza aseqüência S de tamanho NP( onde Np é o número total de tonspilotos (nas Figuras 4A e 4B, Np = 12):
<formula>formula see original document page 17</formula>
aqui () indica transposição da matriz contendo asseqüências. Como discutido acima, as seqüências de funçõesescalares, em cada agrupamento de símbolos piloto, devemser diferentes para diferentes estações móveis para seobter estimativas compatíveis dos respectivos canaisatravés da redução de interferência entre símbolos piloto.Além disso, as seqüências devem ser linearmenteindependentes, visto que é preferido que nenhuma seqüênciaou vetor seja uma combinação linear das seqüênciasrestantes. Matematicamente, isso pode ser definido em que amatriz Npχ Q
<formula>formula see original document page 17</formula>é de ordem de coluna total. Deve ser observado na expressão(2) acima matriz Q<Np. Isto é, o número de estações móveissobrepostas não deve exceder o número de símbolos pilotototal na região de salto.
Com base no acima, qualquer conjunto de Qeqüências com um S de ordem total habilita estimação decanal compatível. Entretanto, em outra modalidade, aprecisão de estimação efetiva pode depender daspropriedades de correlação de S. Em uma modalidade, comopode ser determinado utilizando a equação (1), o desempenhopode ser aperfeiçoado quando quaisquer duas seqüências sãomutuamente (quase) ortogonais na presença do canal.Matematicamente, essa condição pode ser definida por
<formula>formula see original document page 18</formula>
onde Hk é um ganho de canal complexo que corresponde ao k-ésimo símbolo piloto, 1 ≤ k ≤ Np. Em uma condição de canalinvariante de tempo e freqüência H1 = H2 = ... = H^p (3) reduzpara a exigência de seqüências mutuamente ortogonais:
<formula>formula see original document page 18</formula>
impor essa condição para qualquer realização de canalpossível a partir de um conjunto típico de canais pode serimpraticável. Na realidade, a expressão (3) pode sersatisfeita quando um canal apresenta seletividade limitadano tempo e na freqüência, que é o caso de canais depedestre com um espalhamento de retardo relativamentepequeno. Entretanto, as condições podem sersubstancialmente diferentes em canais veiculares e/oucanais com um espalhamento de retardo significativo, dessemodo resultando em degradação de desempenho.
Como discutido com relação às Figuras 3A e 3B,padrões de alocação de piloto consistem em algunsagrupamentos de símbolos piloto colocados próximos àsbordas da região de salto, onde cada agrupamento é contíguoem tempo (Figura 3A) e/ou freqüência (Figura 3B) . Uma vezque variações de canal dentro de cada agrupamento sãogeralmente limitadas, devido a natureza contígua dossímbolos piloto em tempo e freqüência e continuidade docanal em tempo e freqüência. Conseqüentemente tornarseqüências diferentes ortogonais sobre cada agrupamentopermite que a condição (3) seja atendida. Uma desvantagempotencial dessa solução é que o número de estações móveissobrepostas que podem ser ortogonais sobre cada agrupamentoé limitado ao tamanho do agrupamento, indicado aqui por Nc.No exemplo mostrado nas Figuras 4A e 4B, Nc = 3, econseqüentemente até Q = 3 estações móveis podem serseparadas ortogonalmente em uma modalidade. Na realidade,um número relativamente pequeno de Q é suficiente emmuitos cenários práticos. Quando Q > Nc1 pode ser difícilmanter todas as estações móveis ortogonais sobre cadaagrupamento, uma vez que pode haver alguma interferênciainter-simbólica. Conseqüentemente, ortogonalidadeaproximada pode ser suficiente, com um pouco de perda dedesempenho de canais de variação de tempo e/ou freqüênciase Q>NC.
Em uma modalidade, um conjunto de parâmetros dedesenho para as seqüências de funções escalares S=[Sl...SQ]pode ser definido por:
* quaisquer duas seqüências são ortogonais sobretodo o conjunto de símbolos piloto, desse modo atendendo<formula>formula see original document page 20</formula>
* grupos subseqüentes de Ne seqüências são tais quequaisquer duas seqüências em um grupo são mutuamenteortogonais sobre qualquer agrupamento de pilotos:
<formula>formula see original document page 20</formula>
* todos os elementos Siliq de todas as seqüências têmvalores absolutos substancialmente iguais, por exemploaproximadamente a mesma potência.onde Mc denota o número total de agrupamentos de tamanhoNc, de modo que o número de pilotos Np=MeNe.
Em uma modalidade, as seqüências S = [Si... SQ] sãocriadas utilizando funções exponenciais de modo que a mesmaenergia por símbolo por símbolo fornecida por cadaseqüência. Além disso, nessa modalidade, os grupos deseqüências Nc podem ser tornados mutuamente ortogonaisdentro de cada agrupamento, independente de tamanho deagrupamento uma vez que expoentes não são limitados amúltiplos específicos, e com as seqüências utilizadas emcada outro agrupamento através de todos os símbolos piloto,por (i) definir seqüências exponenciais dentro de cadaagrupamento; e (ii) povoar as partes intra-agrupamentoatravés de agrupamentos. Isso pode ser visto na equação (7)onde uma base de Transformada de Fourier Discreta NxN (DFT)é definida.<formula>formula see original document page 21</formula>
A expressão acima (7) pode ser escrita em umaforma de bloco compacto como a seguir:
<formula>formula see original document page 21</formula>
onde ^^ indica bloco de matriz abrangendo colunas 1 até Qda matriz original. Uma forma mais geral de S pode ser dadapor:
<formula>formula see original document page 21</formula>
onde U é uma matriz unitária NqxNc arbitrária (U*U = Inp) e Vé uma matriz unitária McxMc arbitrária (U*U = Imc).
Em uma modalidade o número de estações móveis quepodem ser suportadas, onde ortogonalidade dos símbolospiloto através de cada um dos agrupamentos é fornecida, éigual ao número de símbolos piloto que são fornecidos poragrupamento de símbolo piloto.
Em uma modalidade, as funções exponenciaisutilizadas para multiplicar as amostras dos símbolos pilotosão geradas utilizando uma função de transformada deFourier discreta, que é bem conhecida. Em modalidades ondea função de transformada de Fourier discreta é utilizadapara gerar os símbolos para transmissão, um deslocamento defase extra é aplicado durante formação dos símbolosutilizando a função de transformada de Fourier discreta nageração dos símbolos para transmissão.Nas modalidades das Figuras 4A e 4B, os produtosinternos de vetores que representam a seqüência das funçõesescalares em cada agrupamento para cada estação móvel podemser zero. Entretanto, em outras modalidades esse não é ocaso. Pode ser arranjado de modo que somente semi-ortogonalidade entre as seqüências das funções escalares emcada agrupamento para cada estação móvel é fornecida.
Adicionalmente nessas situações onde o número deestações móveis atribuídas à região de salto é menor do queo número de símbolos piloto atribuídos à região de salto,os deslocamentos escalares podem ser ainda decodificados naestação base para serem utilizados para realizar estimaçãode interferência. Portanto, esses símbolos piloto podem serutilizados para estimação de interferência uma vez que sãoortogonais ou semi-ortogonais com relação a símbolos pilotopelas outras estações móveis atribuídas à região de salto.
As abordagens descritas com relação às Figuras 4Ae 4B podem ser aplicadas ao agrupamento e estruturasrepresentadas nas Figuras 3C-3E. Nesses casos, ocomprimento e número das seqüências podem necessitar variarpara suportar o número de agrupamentos e o número desímbolos piloto por agrupamento.
Com referência à Figura 5, uma estação base commúltiplos setores em um sistema de comunicação sem fio deacesso múltiplo de acordo com uma modalidade é ilustrada.Uma estação base 500 inclui múltiplos grupos de antenas dasantenas 502, 504 e 506. Na Figura 5, somente uma antena émostrada para cada grupo de antenas 502, 504 e 506,entretanto múltiplas antenas podem ser utilizadas. Asmúltiplas antenas de cada grupo de antenas 502, 504 e 506podem ser utilizadas para prover diversidade espacial naestação base para sinais transmitidos a partir de estaçõesmóveis em um setor correspondente, além da diversidadeespacial fornecida para os diferentes locais físicos dasdiferentes estações móveis.
Cada grupo de antenas 502, 504 e 506 da estaçãobase 500 é configurado para comunicar-se com estaçõesmóveis em um setor a ser coberto pela estação base 500. Namodalidade da Figura 5, o grupo de antenas 502 cobre osetor 514, grupo de antena 504 cobre o setor 516, e o grupode antenas 506 cobre o setor 518. Dentro de cada setor,como descrito com relação à Figura 4, os símbolos pilototransmitidos a partir das estações móveis podem serdemodulados de forma precisa e utilizados para estimação decanal, e outra funcionalidade, na estação base devido àortogonalidade ou ortogonalidade aproximada entre todos osagrupamentos de símbolo piloto intersetores.
Entretanto, interferência intra-setorial podeexistir para estações móveis próximo ao limite de um setor,por exemplo, estação móvel 510 que está próxima a um limitede setores 514 e 516. Em tal caso, símbolos piloto a partirda estação móvel 510 podem estar em potências mais baixasdo que os símbolos piloto a partir de outras estaçõesmóveis em ambos os setores 514 e 516. Em tal situação, aestação móvel 510 poderia eventualmente beneficiar-se darecepção em ambas antenas de setor, especialmente quandoseu canal para o setor em serviço, isto é, sinais de setor516 podem desvanecer se a potência for aumentada a partirda antena 504. Para beneficiar-se totalmente da recepção apartir da antena 502 do setor 514, estimativa precisa docanal da estação móvel 510 entre antenas 502 do setor 514deve ser fornecida. Entretanto, se as seqüências iguais ousubstancialmente iguais forem utilizadas para os múltiplosescalares dos símbolos piloto em diferentes setores com opresente projeto de piloto, símbolos piloto transmitidospela estação móvel 510 podem colidir com símbolos pilototransmitidos pela estação móvel 508 que é programada nosetor 514 na mesma região de salto visto que a estaçãomóvel 510 é programada no setor 516. Além disso, em algunscasos dependendo da estratégia de controle de potênciautilizada pela estação base para controlar as estaçõesmóveis, o nivel de potência de símbolos a partir da estaçãomóvel 508 pode exceder substancialmente o nível de sinal daestação móvel 510 no grupo de antenas 502 do setor 514,especialmente quando a estação móvel 508 está próxima àestação base 500.
Para combater a interferência intra-setorial quepode se originar, códigos de embaralhamento podem serutilizados para as estações móveis. O código deembaralhamento pode ser único para estações móveisindividuais ou podem ser iguais para cada uma das estaçõesmóveis que se comunicam com um setor individual. Em umamodalidade, esses códigos de embaralhamento específicospermitem que o grupo de antenas 502 veja um canal compostode estações móveis 508 e 510.
No caso onde uma única estação móvel é atribuídaa uma região de salto inteira, seqüências de embaralhamentoespecíficas de usuário podem ser fornecidas de modo quetoda estação móvel em um dado setor faz uso da mesmaseqüência piloto; a construção dessas seqüências é descritacom relação às Figuras 4A e 4B. No exemplo da Figura 5,estações móveis 508, 510 e 512 podem ter diferentesseqüências de embaralhamento específicas de usuário e,portanto, estimação suficiente de canal pode ser alcançada.
Onde múltiplas estações móveis são ou podem seratribuídas a uma mesma região de salto, duas abordagenspodem ser utilizadas para reduzir interferência intra-agrupamento. Em primeiro lugar, seqüências deembaralhamento específicas de usuário podem ser utilizadasse o tamanho de agrupamento Nc for maior ou igual ao númerode estações móveis sobrepostas em cada setor Q vezes onúmero de setores na célula. Se este for o caso, conjuntosdistintos de Q códigos de embaralhamento específicos deusuário diferentes podem ser atribuídos a diferentessetores.
Entretanto, se o tamanho de agrupamento Nc formenor do que o número de estações móveis em sobreposição emcada setor Q vezes o número de setores na célula, issopode ser importante se um objetivo do projeto do sistemafor manter Nc para manter um overhead de piloto limitado,códigos de embaralhamento específicos de usuário podem nãoser eficazes para reduzir interferência intercelular. Emtais casos, uma seqüência de embaralhamento específica sesetor pode ser utilizada juntamente com a seqüência deembaralhamento específica de usuário.
Uma seqüência de embaralhamento específica desetor é uma seqüência Xs = [X1,2,...,Xnp,s]1 de Np funções complexasque multiplicam os respectivos elementos das seqüências S=[Sl-SQ], para todas as estações móveis em um mesmo setor. Emuma célula que consiste em S setores, um conjunto de Sseqüências de embaralhamento específicas de setor Xl,...,Xpode ser utilizado para multiplicar as seqüências S = [Sl...SQ]das estações móveis. Em tal caso, estações móveis dentro desetores diferentes, por exemplo, setor 514.e 516 que podemter estações móveis que utilizam as mesmas seqüências deembaralhamento específicas de usuário S = [Sl...SQ] podemdiferir devido a diferentes seqüências de embaralhamentoespecíficas de setor Xs1 e Xs2 utilizadas para multiplicara seqüência de embaralhamento específica de usuário.
Similarmente a embaralhamento específico deusuário, prefere-se que todas as entradas de Xl,...,Xs tenhamvalores absolutos aproximadamente iguais para manterpotência aproximadamente igual entre os símbolos piloto. Emoutras modalidades, prefere-se que entradas de Xi,...,Xssejam tais que qualquer par de símbolos piloto em umagrupamento de símbolos piloto, correspondendo a quaisquerduas combinações de seqüências de embaralhamento específicade usuário e específica de setor satisfaça, devemsatisfazer a condição (3). Um modo para abordar a escolhade conteúdo de cada seqüência específica de setor Xj,...,Xsconsiste em uma busca exaustiva de seqüências como oselementos de toda seqüência são tomados da mesmaconstelação de módulo constante (PSK) como QPSK, 8-PSK. Ocritério de seleção pode ser baseado na variância de errode estimação de canal de "pior caso" correspondendo à"pior" combinação de estações móveis a partir de setoresdiferentes e embaralhamentos específicos de usuáriosdiferentes que se baseiam no ambiente de canal potencial. Oerro de estimação de canal pode ser computadoanaliticamente com base em propriedades estatísticas docanal. Especificamente, um traço da matriz de covariânciade uma estimativa de canal que assume estrutura decorrelação de canal baseada em um modelo de desvanecimentoantecipado e parâmetros como velocidade de estação móvel,que define seletividade no tempo, e espalhamento de retardode propagação que define seletividade em freqüência. Asexpressões analíticas para o erro de estimação de canalobtenível mínimo sujeitas a uma da estrutura de correlaçãodo canal verdadeira são conhecidas na técnica. Outroscritérios similares podem ser utilizados para otimizartambém a escolha de X],...,Xs.
Em uma modalidade onde Modulação por Amplitude deQuadratura é utilizada como o esquema de modulação, umconjunto de seqüências de embaralhamento específicas desetor X1,...,Xs que podem ser utilizadas é mostrado na Tabela1 abaixo. Cada entrada da tabela especifica componentes I eQ de cada Xk,ss 1 ≤s ≤S e 1 ≤k≤NP com S=3 e Np = 12.
Tabela 1
<table>table see original document page 27</column></row><table>
Em algumas modalidades, cada célula em uma redede comunicação pode utilizar as mesmas seqüências paraseqüências de embaralhamento especificas de setor.
Com referência à Figura 6, um sistema decomunicação sem fio de acesso múltiplo 600, de acordo comoutra modalidade, é ilustrado. No caso em que os mesmosconjuntos de seqüências de embaralhamento especificas deusuário e especificas de setor são utilizados em múltiplascélulas, por exemplo, células 602, 604 e 606, interferênciavinda das células adjacentes podem levar à degradação deprecisão de estimação de canal devido à colisão de símbolospiloto. Por exemplo, uma estimativa de canal dentro dosetor de interesse pode ser polarizada pelo canal de umaestação móvel a partir da célula adjacente cuja estaçãomóvel tenha o mesmo embaralhamento específico de usuário eespecífico de setor. Para evitar tal polarização, umembaralhamento específico de célula pode ser utilizado,além do embaralhamento específico de usuário eembaralhamento específico de setor. Um esquema deembaralhamento específico de célula pode ser definido porYc = [Υ1,c,...c Ynp.s]t que é um vetor de funções escalares quemultiplicam a seqüência respectiva de símbolos piloto paracada estação móvel na célula. As seqüências gerais desímbolos piloto <formula>formula see original document page 28</formula> que correspondem a umaestação móvel com q-ésimo embaralhamento específico deusuário no s-ésimo setor da c-ésima célula podem serdefinidas como a seguir. Se o embaralhamento específico desetor for utilizado:
<formula>formula see original document page 28</formula>
Se embaralhamento específico de setor não for utilizado:
<formula>formula see original document page 28</formula>
Como já mencionado, o uso de embaralhamentoespecífica de setor é recomendado quando Q > 1 e não érecomendado quando Q = 1.
Ao contrário de embaralhamento específico deusuário e específico de setor, nenhuma otimizaçãoespecífica de seqüências de embaralhamento específicas decélula necessita ser utilizada. Os dois parâmetros deprojeto que podem ser utilizados são que:
* todos os elementos de seqüências de embaralhamentoespecíficas de célula tenham módulo igual.
* seqüências de embaralhamento específicas de céluladifiram substancialmente para células diferentes.
Na ausência de atribuição predeterminada deseqüências de embaralhamento específicas de célula sobreuma rede de estações base, uma seqüência de embaralhamentoespecífica de célula (pseudo)-aleatória a partir de algumaconstelação de módulo constante (PSK) como QPSK, 8-PSK podeser utilizado na formação das seqüências específicas decélula Y. Para aumentar ainda mais a aleatorização deembaralhamento específico de célula e evitar combinaçõesconstantes ruins de seqüências de embaralhamento,embaralhamento especifico de célula pode ser alteradoperiodicamente em um modo (pseudo)-aleatório. Em algumasmodalidades, a mudança periódica pode ser a todo quadro,superquadro ou múltiplos quadros ou superquadros.
A Figura 7 é um diagrama de blocos de umamodalidade de um sistema transmissor 710 e um sistemareceptor 750 em um sistema MIMO 700. No sistema transmissor710, dados de tráfego para diversos fluxos de dados sãofornecidos a partir de uma fonte de dados 712 para umprocessador de dados de transmissão (TX) 714. Em umamodalidade, cada fluxo de dados é transmitido através deuma antena de transmissão respectiva. O processador dedados TX 714 formata, codifica, e intercala os dados detráfego para cada fluxo de dados com base em um esquema decodificação especifico selecionado para aquele fluxo dedados para prover dados codificados.
Os dados codificados para cada fluxo de dadospodem ser multiplexados com dados pilotos utilizandotécnicas OFDM. Os dados pilotos são tipicamente um padrãode dados conhecido que é processado em um modo conhecido epode ser utilizado no sistema receptor para estimar aresposta de canal. Os dados codificados e pilotomultiplexados para cada fluxo de dados são então modulados(isto é, mapeados em símbolos) com base em um esquema demodulação específico (por exemplo, BPSK, QSPK, M-PSK ou M-QAM) selecionado para aquele fluxo de dados para proversímbolos de modulação. A taxa de dados, codificação emodulação para cada fluxo de dados podem ser determinadaspor instruções executadas fornecidas pelo controlador 130.
Os símbolos de modulação para todos os fluxos dedados são então fornecidos para um processador TX 720,' quepode processar adicionalmente os símbolos de modulação (Porexemplo, para OFDM). 0 processador TX 720 provê então Ntfluxos de símbolos de modulação para Nt transmissores(TMTR) 722a até 722t. Cada transmissor 722 recebe eprocessa um fluxo de símbolos respectivo para prover um oumais sinais analógicos, e condiciona ainda (por exemplo,amplifica, filtra e converte ascendentemente) os sinaisanalógicos para prover um sinal modulado apropriado paratransmissão através do canal MIMO. Nt sinais modulados apartir dos transmissores 722a até 722t são entãotransmitidos a partir de Nt antenas 124a até 124t,respectivamente.
No sistema receptor 750, os sinais moduladostransmitidos são recebidos por Nr antenas 7 52a até 7 52r e osinal recebido a partir de cada antena 752 é fornecido a umreceptor respectivo (RCVR) 754. Cada receptor 754condiciona (por exemplo, filtra, amplifica e convertedescendentemente) um sinal recebido respectivo, digitalizao sinal condicionado para prover amostras, e processaadicionalmente as amostras para prover um fluxo de símbolos"recebido" correspondente.
Um processador de dados RX 7 60 recebe então eprocessa os Nr fluxos de símbolos recebidos a partir de Nareceptores 754 com base em uma técnica de processamento dereceptor específica para prover Nt fluxos de símbolos"detectados". 0 processamento pelo processador de dados RX760 é descrito em detalhes adicionais abaixo. Cada fluxo desímbolos detectado inclui símbolos que são estimativas dossímbolos de modulação transmitidos para o fluxo de dadoscorrespondente. 0 processador de dados RX 7 60 entãodemodula, deintercala, e decodifica cada fluxo de símbolosdetectado para recuperar os dados de tráfego para o fluxode dados. 0 processamento pelo processador de dados RX 760é complementar àquele executado pelo processador TX 720 eprocessador de dados TX 714 no sistema transmissor 710.
0 processador TX 760 pode derivar uma estimativada resposta de canal entre as Nt antenas de transmissão eNr antenas de recepção, por exemplo, baseada nasinformações piloto multiplexadas com os dados de tráfego. Oprocessador RX 7 60 pode identificar os símbolos piloto deacordo com padrões de piloto armazenados na memória, porexemplo, memória 772, que identificam a subportadora defreqüência e período de símbolos atribuído a cada símbolopiloto. Além disso, as seqüências de embaralhamentoespecíficas de usuário, de setor, e de célula podem serarmazenadas em memória de modo que possam ser utilizadaspelo processador RX 7 60 para multiplicar os símbolosrecebidos de modo que a decodif icação adequada possaocorrer.
A estimativa de resposta de canal gerada peloprocessador RX 760 pode ser utilizada para realizarprocessamento de espaço, espaço/tempo no receptor, ajustarníveis de potência, alterar taxas de modulação ou esquemas,ou outras ações. 0 processador RX 7 60 pode estimaradicionalmente as relações sinal/ruído e interferência(SNRs) dos fluxos de símbolos detectados, e possivelmenteoutras características de canal, e provê essas quantidades para um controlador 770. 0 processador de dados RX 760 oucontrolador 770 pode derivar adicionalmente uma estimativada SNR "operante" para o sistema. O controlador 770 provêentão informações de estado de canal (CSI) , que podemcompreender vários tipos de informações referentes ao linkde comunicação e/ou fluxo de dados recebidos. Por exemplo,a CSI pode compreender somente a SNR em operação. A CSI éentão processada por um processador de dados TX 778, quetambém recebe dados de tráfego para um número de fluxos dedados a partir de uma fonte de dados 77 6, modulada por ummodulador 780, condicionada pelos transmissores 754a até754h, e transmitida de volta para o sistema transmissor710.
No sistema transmissor 710, os sinais modulados apartir do sistema receptor 750 são recebidos pelas antenas724, condicionados pelos receptores 722, demodulados por umdemodulador 740, e processados por um processador de dadosRX 742 para recuperar a CSI relatada pelo sistema receptor.A CSI relatada é então fornecida para o controlador 730 eutilizada para (1) determinar as taxas de dados e esquemasde modulação e codificação a serem utilizados para osfluxos de dados e (2) gerar vários controles para oprocessador de dados TX 714 e processador TX 720.
Os controladores 730 e 770 orientam a operaçãonos sistemas transmissor e receptor, respectivamente.Memórias 732 e 772 provêem armazenamento para códigos deprograma e dados utilizados pelos controladores 730 e 770,respectivamente. As memórias 732 e 772 armazenam os padrõesde pilotos em termos de locais de agrupamento, seqüênciasde embaralhamento especificas de usuário, seqüências deembaralhamento especificas de setor, se utilizadas, eseqüências de embaralhamento especificas de células, seutilizadas. Em algumas modalidades, múltiplos padrões depilotos são armazenados em cada memória de modo que otransmissor possa transmitir e o receptor possa recebertanto padrões de pilotos de freqüência seletiva comopadrões de pilotos de tempo seletivo. Além disso, padrõesde pilotos em combinação tendo agrupamentos equipados paracanais de tempo seletivo e canais de freqüência seletivapodem ser utilizados. Isso permite que um transmissortransmita um padrão especifico com base em um parâmetro,como uma seqüência aleatória, ou em resposta a umainstrução a partir da estação base.
Os processadores 730 e 770 podem então selecionarquais dos padrões de pilotos, seqüências de embaralhamentoespecificas de usuário, seqüências de embaralhamentoespecificas de setor, e seqüências de embaralhamentoespecificas de células devem ser utilizadas na transmissãodos símbolos piloto.
No receptor, várias técnicas de processamentopodem ser utilizadas para processar os N^R sinais recebidospara detectar os Nt fluxos de símbolos transmitidos. Essastécnicas de processamento de receptor podem ser agrupadasem duas categorias principais (i) técnicas de processamentode receptor de tempo-espaço e espacial (que também sãomencionadas como técnicas de equalização); e (ii) técnicade processamento de receptor de "cancelamento deinterferência e equalização/anulação sucessiva" (que tambémé mencionada como técnica de processamento de receptor de"cancelamento de interferência sucessiva" ou "cancelamentosucessivo").
Embora a Figura 7 ilustre um sistema MIMO, omesmo sistema pode ser aplicado a um sistema de múltiplasentradas única saída onde múltiplas antenas de transmissão,por exemplo, aquelas em uma estação base, transmitem um oumais fluxos de símbolos para um dispositivo de antenaúnica, por exemplo, uma estação móvel. Além disso, umsistema de antena de saída única para entrada única podeser utilizado do mesmo modo como descrito com relação àFigura 7.
Com referência à Figura 8, é ilustrado umfluxograma de um método de geração de símbolos piloto deacordo com uma modalidade. Uma pluralidade de agrupamentosde símbolos piloto é selecionada para ser transmitidadurante uma região de salto a partir de uma estação móvelespecífica, bloco 800. Esses agrupamentos de símbolospiloto podem ser todos alinhados para transmissão em umcanal de freqüência seletiva (Figura 3A) , de tempo seletivo(Figura 3B) ou uma combinação de agrupamentos alguns dosquais são alinhados para transmissão em um canal defreqüência seletiva e tempo seletivo. Além disso, osagrupamentos de piloto podem ser selecionados com base emse há um alto grau da mobilidade para o usuário. Isso podeser feito para melhorar a estimação de canal na estaçãobase. Além disso, o número de antenas utilizadas paratransmissão na estação móvel, bem como o número de fluxosde informações sendo transmitidos a partir daquelas antenaspode ser utilizado o número de agrupamentos selecionados eo número de símbolos piloto por agrupamento.
Após seleção dos agrupamentos de símbolos piloto,uma determinação é feita com relação a se o agrupamento daestação base na qual a estação móvel está se comunicaçãosuporta, ou está em comunicação com, múltiplas estaçõesmóveis, bloco 802. Essa determinação pode ser baseada emconhecimento predeterminado da rede na qual a estaçãomóvel. Alternativamente, essa informação pode sertransmitida a partir do setor para a estação base comoparte de suas mensagens de difusão ou informação piloto.
Se o agrupamento não suportar comunicação, ou nãoestiver atualmente em comunicação com múltiplas estaçõesmóveis, então funções escalares são aplicadas aos símbolospiloto que são únicas para o agrupamento com o qual aestação móvel está em comunicação, bloco 804. Em umamodalidade, as funções escalares para cada setor podem serarmazenadas na estação móvel e utilizadas dependendo de umsinal de identificação de setor que é parte de sua parte desuas mensagens de difusão ou informação piloto.Se o agrupamento suportar efetivamentecomunicação com múltiplas estações móveis, então as funçõesescalares são aplicadas nos símbolos piloto que são únicospara a estação móvel, bloco 806. Em algumas modalidades, asfunções escalares para cada estação móvel podem serbaseadas em seu identificador único utilizado para registroou fornecido para o dispositivo no momento de fabricação.
Após as funções escalares, que são únicas ou parao setor com o qual a estação móvel está se comunicando ou aprópria estação móvel, serem aplicadas aos símbolos piloto,outra seqüência de funções escalares é aplicada aossímbolos piloto, bloco 808. A seqüência de funçõesescalares se refere à célula na qual a estação móvel estáse comunicando. Essa função escalar pode variar com otempo, se a cada célula não for especificamente atribuídafunções escalares que são conhecidas por ou providas àsestações móveis. Após essa operação, os símbolos pilotopodem ser transmitidos a partir da estação móvel para aestação base.
As funções escalares discutidas com relação àFigura 8, podem em uma modalidade envolver um deslocamentode fase de cada uma das amostras que constituem os símbolospiloto. Como discutido a respeito das Figuras 4A, 4B, 5 e6, as funções escalares são selecionadas de forma que cadaagrupamento de símbolos piloto seja ortogonal a cada outroconjunto de símbolos piloto a partir da mesma estação baseem outros agrupamentos de símbolos piloto e no mesmo eoutros agrupamentos de símbolos piloto para outras estaçõesmóveis no mesmo setor da estação base.
Além disso, os blocos descritos com relação àFigura 8 podem ser implementados como uma ou maisinstruções em um meio legível por computador, como umamemória, que são implementados por iam processador,controlador, ou outro conjunto de circuitos eletrônicos.
Com referência à Figura 9, é ilustrado umfluxograma de um método de alterar padrões de símbolospiloto de acordo com uma modalidade. As informaçõesreferentes a condições de canal são obtidas, bloco 900. Asinformações podem compreender relações SNR em uma ou maisestações móveis, uma seletividade do canal, o tipo detráfego, pedestre ou veicular, espalhamentos de retardo, ououtras características do canal. Essas informações podemser determinadas pela estação base ou podem ser fornecidascomo informação de realimentação de qualidade de canalfornecida a partir da estação móvel.
As informações são analisadas para determinar ascondições de canal, bloco 902. A análise pode ser umadeterminação de se o canal é seletivo em freqüência, emtempo, ou uma combinação de ambos. A análise é entãoutilizada para determinar um padrão de símbolo piloto quedeve ser transmitido das estações móveis que podem secomunicar com o setor ou estação base, bloco 904. Essesagrupamentos de símbolos piloto podem ser todos alinhadospara transmissão em um canal seletivo em freqüência (Figura3A), seletivo em tempo (Figura 3B) , uma combinação deagrupamentos alguns dos quais são alinhados paratransmissão em um canal seletivo em freqüência e um canalseletivo em tempo, utilizados para tráfego veicular ououtro tráfego móvel (Figura 3D), otimizado para um sistemaMIMO (Figura 3E) ou combinações dos mesmos. O padrão depiloto específico selecionado pode ser então utilizado portodas as estações móveis que se comunicam com a estaçãobase ou setor até tal momento em que o diagnóstico érealizado novamente para a estação base ou setor.Para implementar um padrão de piloto especificoem estações móveis que se comunicam em uma estação base ousetor de estação base, uma instrução pode ser enviada apartir da estação base ou setor para as estações móveiscomo parte da inicialização ou procedimento deconfiguração. Em algumas modalidades, informações como qualpadrão de piloto, seqüência de embaralhamento especifica deusuário, seqüência de embaralhamento especifica de setor,e/ou seqüência de embaralhamento especifica de célula deveser utilizada, podem ser transmitidas em um preâmbulo de umou mais pacotes de dados que são transmitidos a partir deuma estação base para uma estação móvel em intervalosregulares ou durante inicialização ou configuração.
Deve ser observado que a análise também pode serutilizada para determinar o número de símbolos piloto aserem transmitidos em cada agrupamento de símbolos piloto eagrupamentos de símbolos piloto. Além disso, os blocosdescritos com relação à Figura 9 podem ser individualmenteimplementados como uma ou mais instruções em um meiolegível por computador, como uma memória ou meio removível,que são implementados por um processador, controlador ououtro conjunto de circuitos eletrônicos.
Com referência à Figura 10, um fluxograma de ummétodo de seleção de padrão de piloto é ilustrado. Umadeterminação é feita com relação à seletividade emfreqüência de um dado usuário, bloco 1000. Isso pode serfeito, por exemplo, com base em uma velocidade do usuário,um espalhamento Doppler do usuário, espalhamento de retardodo usuário, ou outras informações de canal que podem serutilizadas, condições de usuário relacionadas à mobilidade.Essas informações podem ser então utilizadas paraselecionar um ou mais dentre uma pluralidade de padrões depilotos para transmissão pelo usuário para a estação base,bloco 1002. A seleção pode incluir, por exemplo, um númerode pilotos para transmitir e o número de pilotos no total epor agrupamento. Além disso, a seleção pode incluirinformações com relação a se o usuário é um usuário MIMObem como a mobilidade de usuários. A seleção pode ser feitadeterminando-se a relação da seletividade em freqüência dousuário e algum limite seletivo em freqüência determinadopor estatísticas de canal para o usuário, setor, ou célulaatravés de um ou mais períodos de tempo. Uma indicação dopadrão de piloto é então transmitida para o usuário, demodo que o usuário possa utilizar o padrão de piloto emtransmissões posteriores para a estação base, bloco 1004.
Deve ser observado que embora a Figura 10 ilustreque a estação base pode fazer a determinação com relação àmobilidade de usuário, a mesma abordagem pode ser utilizadapela estação móvel. Neste caso, o bloco 1000 pode serexecutado com base em pilotos de link direto transmitidospela estação base, e o bloco 1004 pode ser omitido.
As técnicas descritas aqui podem serimplementadas por vários meios. Por exemplo, essas técnicaspodem ser implementadas em hardware, software, ou umacombinação dos mesmos. Para uma implementação de hardware,as unidades de processamento em uma estação base ou umaestação móvel podem ser implementadas em um ou maiscircuitos integrados de aplicação específica (ASICs),processadores de sinais digitais (DSPs), dispositivos deprocessamento de sinais digitais (DSPDs), dispositivos delógica programável (PLDs), matriz de portas programáveis emcampo (FPGAs), processadores, controladores,microcontroladores, microprocessadores, outras unidadeseletrônicas projetadas para executar as funções descritasaqui, ou uma combinação dos mesmos.Para uma implementação de software, as técnicasdescritas aqui podem ser implementadas com módulos (porexemplo, procedimentos, funções, e assim por diante) queexecutam as funções descritas aqui. Os códigos de softwarepodem ser armazenados em unidades de memória e executadospor processadores. A unidade de memória pode serimplementada no processador ou externa ao processador, emcujo caso pode ser acoplada de forma comunicativa aoprocessador através de vários meios como conhecido natécnica.
A descrição anterior das modalidades descritas éfornecida para permitir que qualquer pessoa versada natécnica faça ou utilize a presente invenção. Váriasmodificações nessas modalidades podem ser prontamenteevidentes para aqueles versados na técnica, e os princípiosgenéricos definidos aqui podem ser aplicados a outrasmodalidades sem se afastar do conceito inventivo ou escopoda invenção. Desse modo, a presente invenção não pretendeser limitada às modalidades mostradas aqui, porém deve seracordado o escopo mais amplo compatível com os princípios easpectos novos aqui descritos.
Claims (20)
1. Equipamento de comunicação sem fio,compreendendo:- pelo menos uma antena;- uma memória que armazena uma pluralidade depadrões de símbolos piloto, cada um compreendendo umapluralidade de agrupamentos; e- um processador acoplado à pelo menos uma antenae a memória, o processador configurado para selecionar pelomenos um padrão de pilotos da pluralidade de padrões depilotos para transmissão por um usuário com base em umlimite de seletividade em freqüência.
2. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 1, em que o processador é configuradoadicionalmente para selecionar o pelo menos um padrão depilotos com base em se o dispositivo de comunicação sem fiodeve receber uma transmissão em um modo MIMO.
3. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 1, em que o limite de seletividade emfreqüência é uma função de mobilidade de usuário.
4. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 1, em que o pelo menos um padrão depilotos compreende um padrão de pilotos de freqüênciaseletiva para usuários móveis.
5. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 1, em que a memória compreende umapluralidade de funções escalares e em que o processador éconfigurado adicionalmente para instruir multiplicação dospilotos por pelo menos uma da pluralidade de funçõesescalares.
6. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 5, em que a pluralidade de funçõesescalares compreende vetores de funções escalares e em quecada vetor é ortogonal a cada outro vetor.
7. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 1, em que o equipamento de comunicaçãosem fio recebe sinais utilizando uma pluralidade desubportadoras de freqüência em uma faixa de freqüênciasentre uma freqüência máxima e uma freqüência mínima e emque os agrupamentos de símbolos piloto compreendem,individualmente, uma pluralidade de símbolos piloto de modoque pelo menos um da pluralidade de símbolos piloto de cadada pluralidade de agrupamentos é transmitido utilizando umasubportadora de freqüência diferente da freqüência máximaou freqüência mínima.
8. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 1, em que a faixa de freqüênciacompreende uma faixa de freqüências de um bloco defreqüência e tempo.
9. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 1, em que o processador éadicionalmente configurado para selecionar pelo menos umpadrão de pilotos com base no relacionamento entre umespalhamento de retardo do usuário e o limite deseletividade em freqüência.
10. Equipamento de comunicação sem fio,compreendendo:- uma memória que armazena uma pluralidade depadrões de símbolos piloto, cada um compreendendo umapluralidade de agrupamentos, a ser transmitida a partir dodispositivo de comunicação sem fio; e- mecanismos, acoplados à memória, paraselecionar pelo menos um padrão de pilotos da pluralidadede padrões de pilotos para transmissão por um usuário combase em um limite de seletividade em freqüência.
11. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 10, em que os mecanismos compreendemadicionalmente mecanismos para selecionar pelo menos umpadrão de pilotos com base em se o dispositivo decomunicação sem fio deve receber uma transmissão em um modoMIMO.
12. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 10, em que os mecanismos compreendemadicionalmente mecanismos para selecionar pelo menos umpadrão de pilotos com base em uma velocidade do usuário.
13. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 10, em que o equipamento de comunicaçãosem fio recebe sinais utilizando uma pluralidade desubportadoras de freqüência em uma faixa de freqüênciasentre uma freqüência máxima e uma freqüência mínima e emque os agrupamentos compreendem individualmente umapluralidade de símbolos piloto de modo que pelo menos um dapluralidade de símbolos piloto de cada iam da pluralidade deagrupamentos é transmitido utilizando uma subportadora defreqüência diferente da freqüência máxima ou da freqüênciamínima.
14. Equipamento de comunicação sem fio, de acordocom a reivindicação 13, em que os mecanismos paraselecionar compreendem mecanismos para selecionar com baseem relacionamento entre um espalhamento de retardo dousuário e o limite de seletividade em freqüência.
15. Método para transmitir pilotos em um sistemade comunicação sem fio, compreendendo:- determinar uma seletividade em freqüência de umusuário; e- selecionar um padrão de pilotos para o usuáriocom base em um limite de seletividade em freqüência.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, emque determinar compreende determinar com base em umavelocidade do usuário.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, emque selecionar compreende selecionar com base na velocidadecom relação ao limite de seletividade em freqüência.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, emque selecionar compreende selecionar um número de pilotoscom base na velocidade.
19. Método, de acordo com a reivindicação 15, emque determinar compreende determinar com base em umespalhamento de retardo do usuário.
20. Método, de acordo com a reivindicação 15, emque determinar compreende determinar com base em umespalhamento Doppler.
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