BRPI0621788B1

BRPI0621788B1 - método para reduzir uma quantidade de informações de retorno de pré-codificação em um sistema de comunicação mimo, unidade de recepção e unidade de transmissão

Info

Publication number: BRPI0621788B1
Application number: BRPI0621788A
Authority: BR
Inventors: Jaap Van De Beek; Mattias Wennstrom
Original assignee: Huawei Tech Co Ltd
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2016-05-31
Also published as: PT2157707E; ATE453969T1; DE602006011514D1; EP2033335A1; WO2008009157A1; CA2655757C; CN101273548A; EP2157707A1; CA2655757A1; EP2033335A4; ES2339277T3; EP2033335B1; US20090147880A1; JP2009542052A; BRPI0621788A2; PL2157707T3; US7817739B2; EP2157707B1; JP5032569B2; ES2495423T3

Abstract

método para reduzir uma quantidade de informações de retorno de pré-codificação em um sistema de comunicação mimo, unidade de recepção e unidade de transmissão. a presente invenção refere-se a um método aperfeiçoado para reduzir uma quantidade de informações de retorno de pré-codificação em um sistema de comunicação múltiplas entradas múltiplas saídas (mimo) de múltiplas portadoras que utiliza uma pré-codificação. na extremidade de recepção, o método seleciona juntamente, enquanto considerando a qualidade de transmissão para cada combinação relevante de sub-bandas e de matrizes, um número limitado de p indices de livro de códigos e um número limitado de k' sub-bandas a serem incluídas em um subconjunto <sym> (m~ 1~, ..., m~ k~`) de um conjunto <87> de sub-bandas permitidas. k' é aqui ajustado para um valor k' < k e p é ajustado para um valor p<243> k'. os p índices de livro de códigos e as informações que identificam o subconjunto <87> são então transportados para a extremidade de transmissão.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA REDUZIR UMA QUANTIDADE DE INFORMAÇÕES DE RETORNO DE PRÉ-CODIFICAÇÃO EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO MIMO, UNIDADE DE RECEPÇÃO E UNIDADE DE TRANSMISSÃO".

Campo da Invenção [0001] A presente invenção refere-se ao campo das tecnologias de comunicações e, em particular, a um método, uma unidade de recepção e uma unidade de transmissão para reduzir a quantidade de informações de retorno de pré-codificação em uma extremidade de recepção e/ou de transmissão de um sistema de comunicação.

Descrição da Técnica Anterior [0002] Nos sistemas de comunicação sem fio que utilizam múltiplas antenas, tanto no transmissor quanto no receptor, com um ente conhecidos como sistemas de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO), é bem conhecido na técnica fundamental que o desempenho é grandemente melhorado se uma pré-codificação de MIMO linear puder ser utilizada no lado de transmissão. Tal pré-codificação linear foi implementada no Padrão IEEE 802.16-2005 e é também sugerida para 3GPP E-UTRA.

[0003] A Multiplexação de Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM), combinada com o MIMO, permite uma extensão da pré-codificação de MIMO para os canais de MIMO seletivos de frequência. Em MIMO-OFDM, um canal de banda larga é convertido em múltiplos canais de banda estreita que correspondem a subportadoras de OFDM, Cada canal de banda estreita pode ser assumido como de desvanecimento uniforme.

[0004] Mais ainda, grupos de mesmo tamanho de subportadoras de OFDM adjacentes são formados para obter as sub-bandas de OFDM. Um valor comum, utilizado em 3GPP E-UTRA, é de 25 subportadoras de OFDM adjacentes as quais formam uma sub-banda de OFDM. Com isto, a largura de banda total é dividida em K sub-bandas. A largura de cada sub-banda é escolhida de modo que o canal seja de desvanecimento aproximadamente uniforme dentro de cada sub-banda. Isto implica que a mesma melhor matriz de pré-codificação é aproximadamente válida para todas as subportadoras dentro de uma sub-banda, [0005] Um problema que surge em MIMO-OFDM é que, devido à programação seletiva de frequência, o excesso de retorno aumenta considerando que a qualidade de canal torna-se uma função de um número de sub-bandas de OFDM. Além disso, quando uma pré-codificação de MIMO linear baseada em livro de códigos é aplicada, o receptor precisa indicar o índice de matriz de pré-codificação (PMI) para o livro de códigos para cada sub-banda de OFDM também. Isto significa que a carga de excesso de sinalização torna-se significativa e métodos devem ser encontrados para reduzir este excesso.

[0006] Para o MIMO-OFDM pré-codificado baseado em livro de códigos, algumas técnicas anteriores existem, todas as quais exploram a correlação de matrizes de pré-codificação ótimas sobre subportadoras ou sub-bandas adjacentes para reduzir o retorno de informações de pré-codificação.

[0007] No final do relatório descritivo deste pedido de patente, pode ser encontrada uma lista de documentos do estado da técnica.

[0008] No documento "[6] 3GPP R1-061441, "Feedback Reduction for Rank-1 Pre-coding for E-UTRA Downlink", Texas Instruments, Shanghai, May 2006" e no documento "[7] 3GPP R1-061439, "Evaluation of Codebook-based Precoding for LTE MIMO Systems", Texas Instruments, Shanghai, May 2006)", uma proposta de grupo está descrita onde o retorno de informação de pré-codificação é reduzido criando grupos maiores de subportadoras adjacentes e encontrando uma matriz de pré-codificação a qual seja válida na média para este grupo maior. Por exemplo, é recomendado no documento [6] que um índice de matriz de pré-codificação para cada segunda sub-banda de OFDM é suficiente com somente uma pequena degradação em desempenho comparado com o retorno de um índice de matriz de pré-codificação para cada sub-banda de OFDM. Deste modo, o excesso de retorno para a matriz de pré-codificação é dividido ao meio.

[0009] A mesma proposta básica é feita no documento "[3] J. Choi, R.W. Heath Jr., Interpolation Based Unitary Precoding for Spatial Multiplexing MIMO-OFDM with Limited Feedback, IEEE Globecom Conference 2004, Dallas, USA, November 2004, page 214-218)" e no documento "[4] (J. Choi, R.W. Heath Jr., Interpolation Based Transmit Beamforming for MIMO-OFDM with Limited Feedback, IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 53, N° 11, November 2005, page 4125-4135". Os autores aqui sugerem reportar os índices de matriz de pré-codificação para cada uma das L subportadoras de OFDM, uniformemente amostrada ao longo de toda a largura de banda. No transmissor, uma reconstrução dos índices de matriz de pré-codificação intermediária é executada utilizando interpolação. O documento US 2006/093065 A1 revela um método para comunicar uma pluralidade de fluxos de dados entre um dispositivo de transmissão com múltiplas antenas de transmissão e um dispositivo de recepção. O método compreende determinar um conjunto de ponderações de potência, que quantifica eficientemente as ponderações de potência, e fornecer o conjunto de ponderações de potência para o dispositivo de transmissão. Outro aspecto dessa técnica anterior compreende o transmissor sinalizar implicitamente o número de fluxos de dados para os quais o receptor deve realimentar informações através da quantidade de retorno solicitada. Um aspecto adicional da invenção é um meio de determinar os melhores pesos de livro de códigos combinando os critérios de potência máxima e capacidade máxima.

[00010] No documento "[5] B. Mondahl, R.W. Heath Jr., Algorithms for Quantized Precoding in MIMO-OFDM Beamforming Systems, Proceedings of the SPIE, Volume 5847, pp. 80-87, 2005", uma proposta alternativa é sugerida, onde a informação de canal (informações de matriz de pré-codificação) é quantizadas no domínio de tempo, ao invés do domínio de frequência, onde a transformada descorrelaciona as informações de canal. A ideia é descorrelacionar as informações de matriz de pré-codificação antes da quantização. O desempenho deste método é mostrado ser similar à proposta de grupo no documento [4].

[00011] Os métodos de redução de sinalização de retorno de índice de matriz de pré-codificação da técnica anterior todos tem a desvantagem que estes frequentemente retornam informações que não são utilizadas em uma extremidade de transmissão do sistema. As soluções da técnica anterior para reduzir o excesso de retorno de índice de matriz de pré-codificação não levam em consideração que algumas informações são mais valorizáveis do que outras informações na extremidade de transmissão.

[00012] Existe assim uma necessidade para um método que escolha inteligentemente quais informações retornar de modo a reduzir adicionalmente a quantidade de excesso de sinalização de retorno de índice de matriz de pré-codificação.

Sumário da Invenção [00013] É um objeto da presente invenção proporcionar métodos, uma unidade de recepção e uma unidade de transmissão para reduzir a quantidade de informação de retorno de pré-codificação nas extremidades de recepção e de transmissão de um sistema de comunicação.

[00014] Especificamente, é um objeto da presente invenção proporcionar métodos, uma unidade de recepção e uma unidade de transmissão que reduzam a quantidade de sinalização de retorno de índice de matriz mais do que os métodos conhecidos do estado da técnica.

[00015] É também um objetivo da presente invenção proporcionar métodos, uma unidade de recepção e uma unidade de transmissão que limitem a sinalização de retorno de índice de matriz para as informações que serão úteis no sistema.

[00016] Estes objetivos são conseguidos pelos métodos de redução de informações de retomo de pré-codificação e pelas unidades de recepção e de transmissão de redução de informações de retorno de pré-codificação conforme será descrito a seguir.

[00017] Estes objetivos são alcançados pelas unidades de transmissão e redução de informações de retorno de pré-codificação desta invenção.

[00018] Os métodos, a unidade de recepção e a unidade de transmissão de acordo com a invenção tornam possível, na extremidade de recepção, decidir efetivamente quais informações serão necessárias na extremidade de transmissão e então retornar estas informações.

[00019] Isto é conseguido pelos métodos, pela unidade de recepção, e pela unidade de transmissão de acordo com a invenção já que estes não desperdiçam os recursos de comunicação nas informações de sinalização referentes a sub-bandas que tem uma má qualidade.

[00020] Devido a isto, os métodos, a unidade de recepção, e a unidade de transmissão de acordo com a invenção limitam as informações de retorno para somente incluir as informações referentes a sub-bandas que são prováveis serem programadas para a transmissão. A quantidade de informações de retorno pode por meio disto ser reduzida.

[00021] A invenção apresenta uma solução que tem um bom equilíbrio entre o rendimento e a redução de retorno.

[00022] Em uma modalidade da presente invenção, uma adaptação de classificação pode ser executada, isto é, um número de fluxos pode também ser selecionado juntamente com um subconjunto e um vetor de índices de livro de códigos de pré-codificação. Isto pode ser vantajoso para maximizar o rendimento de uma conexão.

[00023] Em uma modalidade da presente invenção, o número de elementos em um vetor de índices de livro de códigos de pré-codificação pode ser ajustado para um valor muito baixo, por exemplo o valor um. Esta é uma alternativa muito eficiente para reduzir a sinalização de retorno. Esta modalidade é também vantajosa para as situações onde o desempenho das matrizes de pré-codificação está altamente correlacionado ao longo das sub-bandas de OFDM.

[00024] Em uma modalidade da presente invenção, um índice de matriz de pré-codificação pode ser alimentado de volta para um subconjunto complementar que consiste nas sub-bandas não selecionadas pelo método. Como uma alternativa, a matriz de pré-codificação utilizada para o subconjunto complementar pode ser fixa. Isto tem a vantagem de que muito pouca informação precisa ser alimentada de volta se o programador decidir programar uma sub-banda dentro do subconjunto complementar para transmissão.

[00025] Em uma modalidade da presente invenção, um mapa de bits é utilizado para identificar os subconjuntos selecionados. A representação de mapa de bits é um método de compressão eficiente que reduz adicionalmente a quantidade de informação de retorno transmitida.

[00026] As modalidades exemplares detalhadas e as vantagens dos métodos, da unidade de recepção, e da unidade de transmissão para reduzir a quantidade de sinalização de retorno de índice de matriz de acordo com a presente invenção serão agora descritos com referência aos desenhos anexos que ilustram algumas modalidades preferidas.

Breve Descrição dos Desenhos [00027] Figura 1 mostra a seleção de um subconjunto ω de um conjunto de todas as sub-bandas Ω disponíveis e identificando o subconjunto ω utilizando um mapa de bits B.

[00028] Figura 2 mostra a seleção de um subconjunto ω de um conjunto de todas as sub-bandas Ω disponíveis e então, em (a) e (b) utilizando as propostas de grupo para o subconjunto ω.

[00029] Figura 3 mostra um exemplo de um gráfico de SNR para as matrizes de pré-codificação e as sub-bandas no espectro de sub-banda de OFDM.

[00030] Figura 4 mostra outro exemplo de um gráfico de SNR para as matrizes de pré-codificação e as sub-bandas no espectro de sub-banda de OFDM, Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas [00031] Em um sistema de MIMO não pré-codificado, de desvanecimento uniforme com Nt antenas de transmissor e Nr antenas de receptor, a relação de entrada - saída pode ser descrita como v = Hx + n (1) [00032] Na equação (1), x é o Nt x 1 vetor de símbolos transmitidos, y, n são os Nr x 1 vetores de símbolos recebidos e ruído respectivamente e H é a Nr x Nt matriz de coeficientes de canal, Os símbolos de transmissor são assim Nt vezes espacialmente multiplexados sobre o canal de MIMO H, ou em outras palavras, NT fluxos são transmitidos em paralelo, levando a um aumento teórico de NT vezes em eficiência espectral.

[00033] A pré-codificação linear implica que uma NT x NS matriz de pré-codificação W é introduzida em (1) para pré-codificar os símbolos no vetor x. A dimensão de coluna NS pode ser selecionada para ser menor do que NT em cujo caso x é modificado para a dimensão NS x 1. Com isto, NS fluxos são transmitidos em paralelo, o que é conhecido como uma adaptação de classificação e implica em que menos símbolos são espacialmente multiplexados sobre o canal. A adaptação de classificação é útil já que a probabilidade de erro de símbolo é diminuída, apesar de menos símbolos serem espacialmente multiplexados. A relação de entrada - saída para o MIMO pré-codificado é assim descrita como y = HWx + n (2) [00034] Para selecionar a melhor matriz de pré-codificador W em (2), um conhecimento sobre o canal H e as estatísticas de ruído de receptor é necessário. Portanto, a seleção é de preferência feita no receptor já que estas informações estão prontamente ali disponíveis. O pré-codificador W selecionado é então sinalizado para o transmissor, o qual implementa a pré-codificação de acordo com a preferência do receptor. Para reduzir a carga de sinalização entre o receptor e o transmissor, é comumente assumido que a matriz de pré-codificação W pertence a um conjunto fixo de matrizes de pré-codificação, conhecido como o livro de códigos de pré-codificação. Se o livro de códigos tiver N elementos, N = Tlog2 (N)l bits são necessários para indicar um elemento no livro de códigos e assim somente o índice de matriz de pré-codificação (PMI) precisa ser sinalizado do receptor para o transmissor.

[00035] A Multiplexação de Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM) combinada com MIMO permite uma extensão da pré-codificação de MIMO para os canais de MIMO seletivos de frequência. Em MIMO-OFDM, um canal de banda larga é convertido em múltiplos canais de banda estreita que correspondem às subportadoras de OFDM. Cada canal de banda estreita pode ser assumido como de desvanecimento uniforme. Utilizando OFDM, as equações (1) e (2) são assim válidas para cada tal canal de banda estreita.

[00036] Mais ainda, grupos de tamanhos iguais de subportadoras de OFDM adjacentes são formados para obter as sub-bandas de OFDM. Um valor comum, utilizado em 3GPP E-UTRA, é de 25 subportadoras de OFDM adjacentes as quais formam uma sub-banda de OFDM. Com isto, a largura de banda total é dividida em K sub-bandas. A largura de cada sub-banda é escolhida de modo que o canal seja de desvanecimento aproximadamente uniforme dentro de cada sub-banda. Isto implica em que a mesma melhor matriz de pré-codificação W em (2) é aproximadamente válida para todas as subportadoras dentro de uma sub-banda. Com isto a granularidade necessária mínima no retorno de PMI é uma sub-banda e é somente necessário alimentar de volta um PMI por sub-banda.

[00037] Nos sistemas de OFDM, uma programação seletiva de frequência é executada. Como a qualidade de canal, tal como a razão de sinal para interferência, varia ao longo da largura de banda de transmissão, uma programação seletiva de frequência e uma programação de múltiplos usuários são aplicadas, por exemplo, em sistemas tais como E-UTRA e IEEE 802.16.

[00038] Para executar uma programação seletiva de frequência, um receptor indica sobre um canal de retorno qual Q sub-bandas nas K sub-bandas de OFDM são mais aplicáveis para receber os dados, e também indicam os indicadores de qualidade para estas Q sub-bandas. Uma escolha natural para o receptor é indicar as Q sub-bandas as quais tem a razão de sinal para interferência mais alta entre as K sub-bandas de OFDM. Isto está mostrado no documento da técnica anterior "[1] 3GPP R1-061246, Unified uplink CQI signalling by efficient labeling, Huawei, Shanghai, May 2006".

[00039] O documento da técnica anterior "[2] PCT/CN/2006/004, Method for sub-band indicator signalling, Huawei, Patent application, March 2006" mostra adicionalmente um método eficiente para sinalizar o subconjunto de Q sub-bandas das K sub-bandas disponíveis.

[00040] Na presente invenção, uma proposta é feita a qual combina o comportamento de camada física de pré-codificação com as ações da camada de programação. Com isto, uma proposta de camada cruzada é feita.

[00041] Os inventores da presente invenção fizeram uma observação que um usuário não será programado nas suas sub-bandas de OFDM onde a sua qualidade de canal é ruim devido a, por exemplo, competição de outros usuários.

[00042] Os inventores da presente invenção adicionalmente descobriram que os índices de matriz de pré-codificação para as sub-bandas de OFDM com as mais altas qualidades de canal estão correlacionados. Isto significa que uma matriz de pré-codificação que funciona bem para uma sub-banda que tem uma alta qualidade é provável também funcionar bem para outra sub-banda que tem uma alta qualidade. Os inventores então perceberam que esta descoberta podería ser utilizada para reduzir o número de matrizes de pré-codificação utilizadas.

[00043] Portanto, não existe nenhum ganho em alimentar de volta as informações de matriz de pré-codificação para todas as sub-bandas de OFDM, já que estas informações não serão utilizadas pelo transmissor, a menos que todas as sub-bandas sejam programadas para o usuário em cujo caso nenhum ganho de programação de frequência é obtido.

[00044] Com isto, a presente invenção difere dos documentos da técnica [3], [4], [5], [6] e [7] pelo fato de que nenhuma tentativa de descrever totalmente o índice de matriz de pré-codificação para toda a largura de banda é feita. Ao contrário, a invenção descreve somente os índices de matriz de pré-codificação para aquelas sub-bandas de OFDM onde a transmissão é provável acontecer devido à alta qualidade de canal.

[00045] As bandas que o receptor deseja que sejam programadas poderíam eficientemente ser sinalizadas utilizando a técnica de identificação do documento "3GPP R1 -061246, Unified uplink CQI signalling by efficient labeling, Huawei, Shanghai, May 2006" e a sinalização de indicador de matriz de pré-codificação poderia de preferência coincidir com a sinalização das informações de qualidade de canal.

[00046] A largura de banda de OFDM pode ser dividida em sub-bandas de largura de banda de frequência iguais entre as quais K são permitidas e disponíveis para a programação. Este conjunto de K sub-bandas é denotado Ω. Um receptor decide gerar um relatório de índice de matriz de pré-codificação para um menor subconjunto ω que consiste em K' do total de K sub-bandas em Ω.

[00047] Uma identificação que define unicamente o conjunto ω pode ser gerada utilizando um mapa de bits B. Isto está mostrado na Figura 1, em que a largura de banda está dividida em K (K=12) sub-bandas de frequência. K' (K-4) sub-bandas são selecionadas e podem ser identificadas pela máscara de mapa de bits B. Um método de compressão de mapa de bits eficiente pode também ser utilizado, tal com descrito nas técnicas anteriores "3GPP R1-061246, Unified uplink CQI signalling by efficient labeling, Huawei, Shanghai, May 2006" e PCT/CN/2006/004.

[00048] O relatório de índice de matriz de pré-codificação pode agora ser gerado para o subconjunto ω de sub-bandas de OFDM. Isto está mostrado na Figura 2 em que uma compressão eficiente de informações de pré-codificação que utilizam o subconjunto ω de K' (K-4) sub-bandas é executada. As informações de matriz de pré-codificação em ω podem adicionalmente ser comprimidas utilizando, por exemplo, uma proposta de grupo (a) ou um índice de matriz de pré-codificação único para todo o subconjunto ω como mostrado no exemplo (b).

[00049] De acordo com a presente invenção, para a seleção do subconjunto ω de K' sub-bandas um critério de otimização é utilizado (3) onde Π é um vetor que contém os índices de matriz de pré-codificação para as sub-bandas correspondentes no vetor ω, cujos elementos são selecionados de Ω, que constitui o conjunto total de sub-bandas de frequência permitidas. Mais ainda, Ns é a classificação da transmissão, isto é, o número de fluxos transmitidos. A função / é uma métrica escalar que mapeia múltiplos fluxos e múltiplas medidas de sub-banda em um único número real.

[00050] Em uma modalidade da presente invenção, as K' melhores bandas são encontradas, o que maximiza a métrica / como na equação (3), onde cada banda está utilizando o seu melhor índice de matriz de pré-codificação e onde K' é um número dado. Neste documento, Π contém um número de elementos P que pode ser até o número de sub-bandas K' selecionadas. Podem assim nesta modalidade ser escolhidos diferentes índices de matriz de pré-codificação para cada uma das K' sub-bandas selecionadas para ω. Até P (P = K') índices de matriz de pré-codificação e um conjunto de K' sub-bandas no vetor ω são juntamente encontrados, o que resolve a equação (3) nesta modalidade.

[00051] Em uma modalidade alternativa, para adicionalmente reduzir o retorno, o vetor Π de índices de matriz de pré-codificação é escolhido para ter menos elementos do que o vetor de sub-banda ω correspondente. Um exemplo é agrupar as sub-bandas no vetor ω e reportar um índice de matriz de pré- codificação para cada grupo de sub-bandas. Com isto um método de grupo similar àquele no documento da técnica anterior [6] é utilizado apesar de que aqui o grupo é executado sobre as sub-bandas co selecionadas e não sobre o conjunto total de sub-bandas Ω. Nesta modalidade, Π contém um número de elementos P que é menor do que o número de sub-bandas K' selecionadas. Até um número P < K' índices de matriz de pré-codificação e um conjunto de K' sub-bandas no vetor ω são juntamente encontrados, o que resolve a equação (3) nesta modalidade. Ver o exemplo (a) na Figura 2, onde P é ajustado para dois, ou seja, P = 2.

[00052] Em uma modalidade alternativa da presente invenção, o vetor Π de índices de matriz de pré-codificação tem um único elemento. Nesta modalidade, Π contém um número de elementos P sendo igual a 1. Com isto, um único índice de matriz de pré-codificação e um conjunto de K' sub-bandas no vetor ω são juntamente encontrados o que resolve a equação (3). Ver o exemplo (b) na Figura 2.

[00053] A Figura 3 mostra um exemplo de um gráfico de SNR (Razão de Sinal Para Ruído) para as matrizes de pré-codificação e as sub-bandas no espectro de sub-banda de OFDM. O gráfico na Figura 3 será daqui em diante utilizado para ilustrar como as combinações de índice de matriz de pré-codificação e sub-bandas podem ser juntamente selecionados de acordo com a presente invenção.

[00054] Em um primeiro exemplo de acordo com a invenção, com referência à Figura 3, o número de elementos P em Π é ajustado para um, ou seja, P = 1, e o número de sub-bandas a serem selecionadas K' é ajustado para quatro, ou seja, K' = 4. O método de acordo com a presente invenção então pesquisa através de todas as possíveis combinações de índices e de sub-bandas, neste caso específico pesquisa por uma matriz que forneça a melhor qualidade de transmissão quando sendo utilizada para quatro sub-bandas, e para qual conjunto de quatro sub-bandas esta matriz deve ser utilizada. Aqui, a matriz 3 e as sub-bandas 4, 5, 6 e 12 são selecionadas.

[00055] Em um segundo exemplo de acordo com a presente invenção, com referência à Figura 3, P e K' são ajustados para P = 2 e K' = 4. A seleção neste exemplo difere da seleção no exemplo anterior pelo fato de que a sub- banda 7 e a matriz 1 serão escolhidas ao invés da sub-banda 12. Isto é apropriado já que dois índices de matriz podem ser selecionados e a matriz 1 tem uma SNR mais alta na sub-banda 7 do que a matriz 3 tem na sub-banda 12.

[00056] Os métodos da técnica anterior para reduzir a sinalização de índice de matriz de pré-codificação tiveram soluções que enviam os índices de matriz de pré-codificação para um subconjunto fixo de sub-bandas, por exemplo a cada segunda sub-banda. Isto podería ter o efeito que muita da sinalização de índice de matriz de pré-codificação é feita para as sub-bandas que tem tal má qualidade que estas não deveriam ser programadas pelo programador. Os métodos da técnica anterior são, portanto, sub-ótimos.

[00057] No exemplo na Figura 3, um método da técnica anterior que utiliza cada segunda sub-banda poderia, por exemplo, utilizar um subconjunto fixo de sub-bandas 1, 3, 5, 7, 9, e 11. O método da técnica anterior teria então escolhido a melhor matriz de pré-codificação possível para cada uma destas sub-bandas e teria transferido a sinalização de índice de matriz de pré-codificação para as matrizes de pré-codificação encontradas em cada sub-banda. As sub-bandas 1, 3 e 11 tem, como pode ser visto na Figura 3, uma SNR muito ruim para todas as matrizes, especialmente a sub-banda 3, e provavelmente não seria programada de qualquer modo. A sinalização referente a estas sub-bandas nas soluções da técnica anterior teria, portanto, sido um desperdício em recursos de comunicações.

[00058] Quando os índices de matriz de pré-codificação e um conjunto de K' sub-bandas são selecionados de acordo com a presente invenção, isto é, pela utilização da equação (3) para encontrar juntamente os índices de matriz de pré-codificação e um conjunto de K' sub-bandas dado o número de índices de matriz de pré-codificação disponíveis e o número K', as melhores combinações possíveis de sub-bandas e índices de matriz de pré-codificação para utilizar nestas sub-bandas são selecionados.

[00059] Esta equação (3) passa por todas as combinações possíveis de sub-bandas e de índices de matriz de pré-codificação disponíveis e seleciona as combinações que maximizam a função /. A função / fornece uma medida de qualidade de transmissão. A equação (3) assim seleciona as combinações que resultam nas qualidades de transmissão mais altas possíveis. A equação (3) portanto também seleciona as combinações que são prováveis serem programadas por um programador. A função / será adicionalmente abaixo descrita.

[00060] A Figura 4 mostra outro gráfico de SNR (Razão de Sinal Para Ruído) para as matrizes de pré-codificação e as sub-bandas no espectro de sub-banda de OFDM. Como pode ser visto na Figura 4, algumas vezes algumas das matrizes de pré-codificação são geralmente melhores do que as outras. Em uma situação como esta, a modalidade da presente invenção na qual o vetor Π de índices de matriz de pré-codificação tem um único elemento, P = 1, pode ser especialmente vantajosa. Como uma matriz de pré-codificação específica é a melhor matriz sobre mais ou menos toda a largura de banda, o método de acordo com a presente invenção, onde P = 1, é então mais ou menos simplificado para uma escolha de sub-banda.

[00061] A seleção de sub-bandas e de matrizes de pré-codificação pode também ser estendida para a adaptação de classificação, onde a classificação, isto é, o número de fluxos Ns é selecionado como (4) [00062] Quando a equação (4) é utilizada, os índices de matriz de pré-codificação, um conjunto de K' sub-bandas no vetor ω e o número de fluxos Ns são juntamente encontrados o que resolve a equação (4). Isto pode, no mesmo modo que para a equação (3), ser feito para diferentes números P de elementos em Π. Quando a equação (4) é utilizada, as decisões de adaptação de classificação são feitas na extremidade de recepção. Isto pode ser vantajoso referente às possibilidades de maximizar o rendimento para uma conexão. Quando a equação (3) é utilizada, NS é determinado no BTS/Nó B.

[00063] A função métrica / nas equações (3) e (4) acima é uma função das sub-bandas no vetor ω, seu comprimento K' correspondente e o índice/índices de matriz de pré-codificação em Π. Esta pode ser implementada em vários modos. Uma modalidade é utilizar o mapeamento de SIR exponencial efetivo (EESM) no documento "[8] (3GPP R1-031304, System- levei evaluation of OFDM - initial evaluation, Ericsson, Nov. 17-21, 2003" para cada fluxo, assumindo um certo conjunto de sub-bandas ω e um vetor de PMI ou um único PMI utilizado para todas as sub-bandas em ω, e então utilizar a seguinte expressão para /: (5) onde Ns é o número de fluxos e EESMs (Π, ω, Ns) é o EESM para o fluxo s assumindo Ns fluxos e a utilização de matrizes de pré-codificadores com índices no vetor Π e as sub-bandas ω. O EESM é também uma função da matriz de canal H e a matriz de covariância da interferência, mas este foi omitido na notação aqui para clareza.

[00064] Outra alternativa é mapear o EESM para mútuas informações para cada fluxo assumindo um certo conjunto de sub-bandas ω e um vetor de PMI, ou um único PMI, e então somar os rendimentos ou as informações mútuas para cada fluxo e sub-banda para obter o resultado escalar da função métrica / como (6) [00065] Outra alternativa é considerar / para refletir o rendimento de soma esperado a uma dada taxa de erro de bloco (BLER) (7) onde gBLER(x) é uma função a qual mapeia os valores de EESM para um tamanho de bloco de códigos maior possível (número de bits de informações) o qual fornece uma BLER menor do que um valor desejado prescrito. Com isto, a equação (7) fornece a soma dos tamanhos de blocos de códigos para cada fluxo e este número é proporcional ao rendimento esperado.

[00066] As propostas nas equações (5), (6) e (7) assumem múltiplas palavras de código, onde cada fluxo transmite um bloco de informações separadamente codificado. Outra alternativa é utilizar uma única palavra de código (maior), a qual é intercalada e mapeada sobre todos os fluxos, em cujo caso um único valor de EESM é obtido para toda a palavra de código (8) [00067] Como é compreendido por uma pessoa versada na técnica, esta função métrica / pode ser calculada em um número de modos. Existe um número de diferentes definições para a qualidade de transmissão e também um número de diferentes modos de estimar a qualidade de transmissão. As equações (5) e (8) fornecem uma medição de SNR, a equação (6) fornece uma medição de capacidade e a equação (7) fornece uma medida de rendimento realista. Estas são todas medidas diferentes de qualidade de transmissão, mas existe também um número de outras medidas de qualidade de transmissão conhecidas no campo de comunicações. As equações (5) - (8) acima devem assim ser consideradas como quatro exemplos entre um número de possíveis modos de executar esta estimativa. O escopo da presente invenção não está limitado pelas equações (5) - (8) acima.

[00068] Em uma modalidade, o receptor pode alimentar de volta um índice de matriz de pré-codificação para o conjunto complementar tn de sub-bandas além do índice/índices de matriz de pré-codificação para o subconjunto co, onde ra Y a = Ω. Se o programador decidir transmitir utilizando as sub-bandas no subconjunto τπ este pode utilizar o índice de matriz de pré-codificação para o conjunto complementar de sub-bandas.

[00069] Alternativamente, a matriz de pré-codificação para as sub-bandas em üj poderia ser fixa. Então, nenhuma sinalização é requerida para o índice de matriz de pré-codificação destas sub-bandas. Especificamente, a matriz de pré-codificação fixa neste caso poderia ser a matriz de identidade ou se a matriz de pré-codificação não for quadrada, esta poderia ser colunas selecionadas de uma matriz de identidade.

[00070] Em todas as modalidades acima descritas a compressão das informações de índice de matriz de pré-codificação no subconjunto ω pode ser feita com um método de compressão arbitrário, tal como uma codificação de comprimento corrido médio ou qualquer outro método de compressão conhecido na técnica.

[00071] As sub-bandas em ω podem também ainda ser divididas em múltiplas sub-sub-bandas onde cada sub-sub-banda tem um certo índice de matriz de pré-codificaçâo único. A última proposta também requer uma identificação para destacar como a divisão de ω em sub-sub-bandas é feita.

[00072] Em uma modalidade, a extremidade de transmissão é um BTS/Nó B e a extremidade de recepção é uma estação móvel/UE. Nesta modalidade, a estação móvel/UE conduz o vetor de pré-codificação 11, o subconjunto <o e possivelmente o número de fluxos NS para o BTS/Nó B. O BTS/Nó B aqui considera estas informações transferidas como uma recomendação, mas não precisa seguir esta recomendação estritamente. Nesta modalidade, K' pode ser determinado pelo BTS/Nó B e pode também ser determinado pela estação móvel/UE.

[00073] Em uma modalidade, a extremidade de transmissão é uma estação móvel/UE e a extremidade de recepção é um BTS/Nó B. Nesta modalidade, o BTS/Nó B conduz uma concessão de programação que contém o vetor de pré-codificação Π, o subconjunto ω e possivelmente o número de fluxos NS para a estação móvel/UE. A estação móvel/UE aqui estritamente precisa seguir as informações transferidas.

[00074] Em uma modalidade, o número de elementos P em Π é determinado no padrão de sistema e o valor de P pode possivelmente ser determinado com base em tipos variáveis de dados, tais como a largura de banda de sistema, a estatística de comunicação, ou similares.

[00075] O método de acordo com a invenção é implementado em uma unidade de recepção e/ou em uma unidade de transmissão, tal como uma estação móvel/UE ou um BTS/Nó B, executado em software. De preferência, um DSP (Processador de Sinal Digital) ou qualquer outro processador equivalente é utilizado para executar as diferentes etapas do método.

[00076] Na Tabela 1 uma comparação do retorno requerido para a presente invenção é feita com um retorno total e com o retorno na técnica anterior que utiliza grupos de tamanho L de sub-bandas de OFDM, As últimas duas linhas na Tabela 1 mostram o retorno requerido para a presente invenção.

Tabela 1 - Comparação do excesso de sinalização requerido para alimentar de volta o índice de matriz de pré-codificação. { N é o número de bits necessários para indicar um elemento no livro de códigos) [00077] Uma simulação de computador foi também executada para comparar o desempenho de utilizar o retorno total e o retorno de bandas selecionadas com um único índice de matriz de pré-codificação (exemplo (b) na Figura 3), [00078] Os resultados podem ser vistos na Tabela 2. A perda de rendimento está dentro de poucos % enquanto o retomo é reduzido por aproximadamente um terço o qual demonstra que a compressão de índice de matriz de pré-codificação na invenção é muito eficiente.

Tabela 2 - Exemplo de simulação. O rendimento e a carga de retorno são comparados entre o retorno total e a presente invenção. Um sistema de OFDM de largura de banda de 5 MHz em um canal TU (Urbano Típico) com um único usuário foi simulado com um tamanho de livro de códigos de 8 elementos [00079] O método, a unidade de recepção e a unidade de transmissão para reduzir uma quantidade de informações de retorno de pré-codificação de acordo com a invenção podem ser modificados por aqueles versados na técnica, se comparados com as modalidades exemplares acima descritas.

[00080] Como é óbvio para uma pessoa versada na técnica, um número de outras implementações, modificações, variações e/ou adições pode ser feito nas modalidades exemplares acima descritas. Deve ser compreendido que a invenção inclui todas tais outras implementações, modificações, variações e/ou adições proporcionadas que caiam dentro do escopo das reivindicações. Listagem de Documentos de Referência [1] 3GPP R1-061246, Unified uplink CQI signaling by efficient labeling, Huawei, Shanghai, May 2006 [2J PCT/CN/2006/0004, Method for sub-band indicator signalling, Huawei, Patent application, March 2006.

[3] J-Choi, R.W.Heath Jr., Iníerpolation Based Unitary Precoding for Spatial Multiplexíng MIMO-OFDM with Limited Feedback, IEEE Globecom Conference 2004, Dallas, USA, November 2004, page 214-218 [4] J.Choi, R.W.Heath Jr., Iníerpolation Based Transmit Beamforming for MIMO-OFDM with Limited Feedback, IEEE Transactions on Signal Processing, Vol.53, No. 11, November 2005, page 4125-4135.

[5] B.Mondahl, R.W.Heath Jr., Algoríthms for Quantized Precoding in MIMO OFDM Beamforming Systems, Proceedings of the SPIE, Volume 5847, pp. 80-87 (2005).

[6| 3GPP R1-061441, Feedback Reduction for Rank-1 pre-coding for E-UTRA downlink, Texas Instruments, Shanghai, May 2006.

[7] 3GPP R1 -061439, Evaluation of Codebook-based Precoding for LTE MIMO Systems, Texas Instruments, Shanghai, May 2006.

[fi] 3GPP R1 -031303, System-level evaluation of OFDM - initial evaluation, Ericsson, Nov. 17-21, 2003.

Claims

1. Método para reduzir uma quantidade de informações de retorno de pré-codificação em um sistema de comunicação de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (MIMO) de múltiplas portadoras, compreendendo: carregar, em uma extremidade de recepção do sistema, informações sobre um número de fluxos Ns usando múltiplas subportadoras sendo agrupadas juntas em um conjunto Ω de K sub-bandas permitidas (η·ι, ..., nK), e caracterizado pelo fato de que compreende: selecionar juntamente, enquanto considerando a qualidade de transmissão para cada combinação relevante de sub-bandas e de matrizes, um número limitado de P índices de livro de códigos e um número limitado de K’ sub-bandas a serem incluídas em um subconjunto ω (ιτη.....mK) do conjunto Ω, em que K' é ajustado para um valor K' < K e P é ajustado para um valor P < K', e conduzir os P índices do livro de códigos e as informações que identificam o subconjunto ω para a extremidade de transmissão.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os P índices de livro de códigos estão incluídos em um vetor Π.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as seleções de índices de livro de códigos e as sub-bandas correspondentes a serem utilizadas para o subconjunto ω são executadas de modo que uma função de qualidade de transmissão seja maximizada.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o subconjunto ω (ith, ..., πίκ·) e os P índices de livro de códigos no vetor Π atendem a equação , onde Π é um vetor que contém P índices de matriz de pré-codificação que correspondem às sub-bandas ou grupos de sub-bandas no subconjunto de sub-bandas ω, ®é uma função de qualidade de transmissão escalar que leva em consideração a qualidade de transmissão sobre as medidas de múltiplos fluxos e de múltiplas sub-bandas, K' é um número dado que define o número de sub-bandas para as quais os índices de livro de códigos devem ser conduzidos, K' < K, e Ns é um número dado de fluxos.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os índices de livro de códigos, as sub-bandas a serem utilizadas para o subconjunto ω e um número de fluxos são juntamente selecionados com relação a uma função de qualidade de transmissão.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os índices de livro de códigos e as sub-bandas a serem utilizadas para o subconjunto ω e um número de fluxos Ns são juntamente selecionados de modo que a função de qualidade de transmissão seja maximizada.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o subconjunto ω (mi, .... mK), os P índices de livro de códigos no vetor Π e o número de fluxos Ns atendem a equação , onde Π é um vetor que contém P índices de matriz de pré-codificação que correspondem às sub-bandas ou grupos de sub-bandas no subconjunto de sub-bandas ω, ®é uma função de qualidade de transmissão escalar que leva em consideração a qualidade de transmissão sobre as medidas de múltiplos fluxos e de múltiplas sub-bandas, K' é um dado número que define o número de sub-bandas para as quais os índices de livro de códigos devem ser conduzidos, K' < K, e Ns é um número de fluxos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 7, caracterizado pelo fato de que a função <8>é definida como: /{π,ω, Ns } = min(EESM1 (Π,ω,Ν,), Λ, EESMNs (Π,ω, Ns)) , onde Π é um vetor que contém P índices de matriz de pré-codificação que correspondem às sub-bandas ou grupos de sub-bandas no subconjunto de sub-bandas ω, Ns é um número de fluxos, e EESM é uma função de mapeamento de SIR exponencial efetiva.

9. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 7, caracterizado pelo fato de que a função ®é definida como , onde Π é um vetor que contém P índices de matriz de pré-codificação que correspondem às sub-bandas ou grupos de sub-bandas no subconjunto de sub-bandas ω, Ns é um número de fluxos, e EESM ê uma função de mapeamento de SIR exponencial efetiva.

10. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 7, caracterizado pelo fato de que a função ®é definida como , onde Π é um vetor que contém P índices de matriz de pré-codificação que correspondem às sub-bandas ou grupos de sub-bandas no subconjunto de sub-bandas to, Ns é um número de fluxos, e EESM é uma função de mapeamento de SIR exponencial efetiva, e áV/:ãCv) é uma função a qual mapeia os vaiores de EESM para um tamanho de bloco de códigos o maior possível correspondente (número de bits de informações) a qual fornece BLER menor do que um valor desejado desejado.

11. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 7, caracterizado pelo fato de que a função ®é definida como , onde Π é um vetor que contém P índices de matriz de pré-codificação que correspondem às sub-bandas ou grupos de sub-bandas no subconjunto de sub-bandas co, Ns é um número de fluxos, e EESM é uma função de mapeamento de SIR exponencial efetiva.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a extremidade de transmissão é um BTS/Nó B e a extremidade de recepção é uma estação móvel/UE, ou a extremidade de transmissão é uma estação móvel/UE e a extremidade de recepção é um BTS/Nó B.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que se a extremidade de transmissão é um BTS/Nó B e a extremidade de recepção é uma estação móvel/UE, o número de sub-bandas K' para as quais os índices de livro de códigos deve ser conduzido é ajustado por um BTS/Nó B, ou o número de sub-bandas K’ para as quais os índices de livro de códigos devem ser conduzidos é ajustado por uma estação móvel/UE.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o número de índices de livro de códigos P é um, P = 1, ou o número de índices de livro de códigos P é ajustado para um valor predeterminado, de preferência dado em um padrão de sistema.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um índice de matriz de pré-codificação para um conjunto complementar td é conduzido para a extremidade transmitida além dos P índices de matriz de pré-codificação para o subconjunto ω, em que ®Υω = ΩθΩέ o conjunto total de sub-bandas permitidas.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um índice de matriz de pré-codificação para um conjunto complementar tb é fixo, em que τυΥω = ΩβΩέο conjunto total de sub-bandas permitidas.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a matriz de pré-codificação fixa é uma matriz de identidade, ou a matriz de pré-codificação fixa inclui colunas selecionadas de uma matriz de identidade.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as informações que identificam o subconjunto estão incluídas em uma representação de mapa de bits.

19. Método para reduzir uma quantidade de informações de retorno de pré-codificação em um sistema de comunicação de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (MIMO) de múltiplas portadoras, em que a informação é carregada sobre um número de fluxos Ns utilizando múltiplas subportadoras sendo agrupadas juntas em um conjunto Ω de K sub-bandas permitidas (n-i, ..., nK), compreendendo: selecionar, em uma extremidade de transmissão, uma matriz de pré-codificação adequada para ser usada a partir de um livro de códigos de pré-codificação com base em índices de livro de códigos alimentados a partir de uma extremidade de recepção, e caracterizado por compreender: receber as informações que identificam um número limitado de K' sub-bandas em um subconjunto ω (m-i, .... m*) do conjunto Ω, e um número limitado de P índices de livro de códigos a serem utilizados para as K’ sub-bandas no subconjunto ω, as informações e o vetor sendo juntamente selecionados, enquanto considerando a qualidade de transmissão para cada combinação relevante de sub-bandas e de matrizes, e sendo alimentados a partir da extremidade de recepção, e transmitir sobre as K’ sub-bandas utilizando os P índices de livro de códigos.

20. Unidade de recepção disposta para reduzir uma quantidade de informações de retorno de pré-codificação em um sistema de comunicação de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (MIMO) de múltiplas portadoras, o sistema sendo disposto para carregar as informações sobre um número de fluxos Ns usando múltiplas subportadoras sendo agrupadas juntas em um conjunto Ω de K sub-bandas permitidas (n-i.... nK), caracterizada pelo fato de que compreende: um meio para selecionar juntamente, enquanto considerando a qualidade de transmissão para cada combinação relevante de sub-bandas e de matrizes, um número limitado de P índices de livro de códigos e um número limitado de K’ sub-bandas a serem incluídas em um subconjunto ω (mi, ..., ητίκΟ do conjunto Ω, em que K' é ajustado para um valor K' < K e P é ajustado para um valor P < K', e um meio para conduzir os índices de livro de códigos P e as informações que identificam o subconjunto ω para a unidade de transmissão.

21. Unidade de recepção, de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a unidade de recepção é uma estação mó-vel/UE ou a unidade de recepção é um BTS/Nó B.

22. Unidade de transmissão disposta para reduzir uma quantidade de informações de retorno de pré-codificação em um sistema de comunicação de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (MIMO) de múltiplas portadoras, em que a informação é carregada sobre um número de fluxos Ns usando múltiplas subportadoras sendo agrupadas juntas em um conjunto Ω de K sub-bandas permitidas (n-i, ..., n«), a unidade de transmissão sendo disposta para selecionar uma matriz de pré-codificação adequada para ser utilizada a partir de um livro de códigos de pré-codificação com base em índices de livro de códigos alimentados a partir de uma extremidade de recepção do sistema, caracterizada pelo fato de que compreende: um meio para receber as informações, alimentadas a partir da extremidade de recepção, que identificam um número limitado de K’ sub-bandas em um subconjunto ω (mi, ..., ην) do conjunto Ω, e um número limitado de P índices de livro de códigos a serem utilizados para as K’ sub-bandas no subconjunto ω, em que K’ é ajustado para um valor K' < K e P é ajustado para um valor P < K', as informações e o vetor sendo juntamente selecionados, enquanto considerando a qualidade de transmissão para cada combinação relevante de sub-bandas e de matrizes, e sendo alimentados a partir da extremidade de recepção, e um meio para transmitir sobre as K' sub-bandas utilizando os P índices de livro de códigos.