ES3064068T3

ES3064068T3 - Reporting of channel state information

Info

Publication number: ES3064068T3
Application number: ES20178661T
Authority: ES
Inventors: Mattias Frenne; Jianghua Liu
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2026-04-22
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: EP2522094A1; BR112012016812A2; CN104202128A; US11159216B2; US9876550B2; US8837607B2; BR112012016812A8; CN104202128B; ES2539227T3; EP3468082B1; CN102870362B; CN104301014B; EP3726738C0; EP2522094B1; EP2860898B1; PL3726738T3; EP3726738A1; US8983001B2; BR122018016482B1; US20150229378A1

Abstract

Se divulga la información del estado del canal (CSI) entre un nodo transmisor (TN) y un nodo receptor (RN) en comunicaciones inalámbricas. Para un TN configurado para transmisiones de múltiples antenas transmisoras y la CSI representada por K matriz/matrices, Wi, de un libro de códigos, C, que comprende una pluralidad de matrices; donde cada matriz en dicho libro de códigos, C, representa un estado para el canal de múltiples antenas desde el TN al RN, K >= 1 e i = 0.. K -1; se informa un primer subíndice, k1 , y al menos un segundo subíndice, k2 , para cada una de las K matriz/matrices, Wi, donde cada una de las K matriz/matrices, Wi, está indexada por el primer y segundo subíndice, y el primer y segundo subíndice tienen diferente granularidad de informe tiempo-frecuencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Comunicación de información de estado de canal

[0003] CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0004] La presente invención se refiere a un método y aparato para comunicar información de estado de canal en una comunicación inalámbrica. Más en particular, se refiere a un método y aparato de comunicación de dicha información de estado de canales que tiene un libro de códigos representativo.

[0005] ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0006] Es bien conocido en esta técnica que se mejora, en gran medida, el rendimiento si se puede utilizar una precodificación lineal en un lado de transmisor en sistemas de comunicaciones inalámbricas que soportan transmisiones de múltiples antenas. Dicha precodificación lineal se ha puesto en práctica, a modo de ejemplo, en la norma IEEE 802.16-2005 y en la norma 3GPP Rel.8 de Evolución a Largo Plazo (LTE).

[0007] Como soporte a la precodificación en el lado del transmisor, el receptor, a veces también conocido como un equipo de usuario (UE) en el Enlace descendente (DL) necesita realimentar Información de Estado de Canal (CSI) sobre el canal de múltiples antenas entre antenas transmisoras y receptoras. La información CSI puede consistir en una representación del canal de múltiples antenas real o, como alternativa, un vector/matriz de precodificación preferida que el equipo de usuario UE ha determinado sobre la base de las mediciones realizadas en el canal de múltiples antenas. En este último caso, la información CSI se suele referir como un Indicador de Matriz de Precodificación (PMI). Para reducir la sobrecarga de realimentación operativa cuando se señalizan informes de CSI, se requiere una cuantización con el fin de representar la CSI en un número finito de bits. A modo de ejemplo: la norma 3GPP LTE Rel.

[0008] 8 utiliza un libro de códigos de matriz de precodificación constituido por 64 matrices y el equipo de usuario UE realimenta la matriz de precodificación preferida utilizando 6 bits de información.

[0009] Según se indicó con anterioridad, un libro de códigos de un número finito de matrices se suele utilizar para la cuantización de la CSI, en cuyo caso la realimentación de CSI es un índice para un libro de códigos que señala la matriz en el libro de códigos que mejor representa a la CSI. El índice se comunica luego al nodo de transmisión utilizando, a modo de ejemplo, una cadena de bits binarios.

[0010] Puesto que el canal es selectivo y de frecuencia y de tiempo por su propia naturaleza, un informe de CSI solamente es válido con exactitud razonable hasta algún ancho de banda máximo y para algún tiempo máximo. Si el sistema de comunicación requiere el soporte de anchos de banda de transmisión utilizando la precodificación lineal para un ancho de banda mayor de este ancho de banda máximo, la realimentación de múltiples informes de CSI se necesita a este respecto y además, estos informes de CSI necesitan repetirse en el tiempo con intervalos adecuados.

[0011] El ancho de banda y el intervalo de tiempo de cada uno de estos informes de CSI se indican como granularidad de tiempo-frecuencia de la CSI y si se utiliza un libro de códigos de matrices para la cuantización de la CSI, se comunica una sola matriz por intervalo de tiempo y ancho de banda de frecuencias.

[0012] Para cumplir los requisitos estrictos sobre el rendimiento de transmisión de datos en los futuros sistemas de comunicaciones inalámbricas, tales como el sistema de 3GPP LTE-Avanzada, se contempla la posibilidad de un número todavía mayor de antenas transmisoras y receptoras. Puesto que, de este modo, aumentan las dimensiones del canal de múltiples antenas, la sobrecarga de realimentación informativa de CSI requerida aumentará todavía más, con lo que se dificulta el aumento del rendimiento deseado.

[0013] Además, cuando el número de antenas (o de elementos de antena) se aumenta, las dimensiones físicas del transmisor y de los receptores también aumentará, lo que es indeseable debido al mayor área de p.e., una estación base (BS) que le hará más vulnerable a los efectos medioambientales tales como fuertes vientos. Además, el impacto arquitectónico (visible) sobre los edificios y el efecto sobre el paisajismo o ambiente urbano no debe olvidarse dentro de este contexto. Para resolver, en parte, el problema de mayores conjuntos de antenas se suele asumir elementos de antena polarizados duales, puesto que utilizando dos polarizaciones ortogonales del campo electromagnético, se pueden tener efectivamente dos antenas en una sola. De este modo, utilizando antenas polarizadas, la dimensión total de los conjuntos matriciales de antenas se reduce aproximadamente a la mitad.

[0014] Otro método obvio para hacer que el equipo con numerosos elementos de antena sea físicamente más pequeño es reducir el espacio comprendido entre los elementos de antena. Lo que antecede hará que las señales recibidas y transmitidas estén más en correlación (si tienen la misma polarización) y es bien conocido que se reducirá la ganancia de multiplexación espacial de múltiples antenas prevista. Sin embargo, es también conocido que las señales correlacionadas proporcionan haces estrechos y muy adecuados y entonces, podría utilizarse la multiplexación espacial de múltiples antenas para la transmisión a usuarios que estén espacialmente separados. Lo que antecede se denomina, a veces, Acceso Múltiple por División Espacial (SDMA) o MIMO Multiusuario (MU-MIMO). De este modo, el inconveniente de más bajo rendimiento por usuario cuando se utilizan elementos de antena estrechamente espaciados puede compensarse transmitiendo a múltiples usuarios simultáneamente, lo que aumentará el rendimiento celular total (esto es, la suma del rendimiento de todos los usuarios en la célula).

[0015] Además, es una propiedad física conocida que el canal que emana de antenas con polarizaciones ortogonales están próximos a un desvanecimiento independiente. Además, es conocido que los canales que emanan de elementos de antena igualmente polarizados y estrechamente espaciados tienen un desvanecimiento correlacionado. En consecuencia, para espesores y receptores de múltiples antenas, que tengan un gran número de elementos de antena, se prefiere los conjuntos matriciales de antenas compactos que utilizan también la dimensión de polarización. En este caso, se observa que entre los elementos de antena, es alta la correlación entre los canales de radio entre algunos pares de los elementos de antena, mientras que la correlación para los canales de radio entre algunos otros pares de los elementos de antena es baja o incluso despreciable. Se suele afirmar que el hecho de que dos antenas estén correlacionadas significa que el canal desde las dos antenas a cualquier antena de receptor está en correlación. Este convenio se utiliza a través de toda la descripción de la presente invención.

[0016] En la especificación TS 36.211 de la norma 3GPP LTE, se define un libro de códigos de 16 matrices que facilita la realimentación operativa de conjuntos matriciales de antenas polarizadas duales. Cada matriz está indexada, de este modo, con un índice de 4 bits único. La realimentación operativa puede ser por sub-banda que es una parte limitada del ancho de banda disponible total o banda ancha que es el ancho de banda disponible completo, esto es, la suma de todas las sub-bandas. En consecuencia, en conformidad con dicha especificación, se realimenta una información PMI de 4 bits para cada uno de las N sub-bandas o para el caso de banda ancha. Por lo tanto, se necesitan4*Nbits de realimentación cuando se utiliza el método en la especificación TS 36.211.

[0017] El documento WO 2009/087198 A2 da a conocer que, para reducir la cantidad de sobrecarga de señalización necesaria para la realimentación, se han propuesto diferentes sistemas de compresión junto con el método de precodificación. Solamente se envía el desplazamiento del índice de la matriz de precodificación en lugar del índice mismo. El desplazamiento se calcula a partir del subconjunto de matrices de precodificación que están altamente correlacionadas con la matriz de precodificación inicial. En este método, el receptor selecciona una primera matriz de precodificación de un conjunto predeterminado de matrices de precodificación para transmitir desde el transmisor al receptor en un primer intervalo de frecuencia; y para cada intervalo de frecuencia sucesivo de la serie: el receptor retroalimenta un índice de esa matriz de precodificación respectiva desde el receptor al transmisor utilizando un sistema de codificación diferencial, por lo que el índice respectivo se indica en relación con dicho subconjunto preferido. El documento US 2009/046569 A1 describe procesos, circuitos y sistemas de realimentación de matrices de precodificación. Una forma de método de la invención implica un método de funcionamiento de un dispositivo de comunicación, que incluye la generación de un vector de índice de matriz de precodificación (PMI) asociado con una pluralidad de sub-bandas configuradas, la generación de un vector PMI comprimido a partir de dicho vector PMI, en donde dicho vector PMI comprimido incluye un PMI de referencia y al menos un PMI de sub-banda diferencial definido en relación con el PMI de referencia, y el inicio de la transmisión de una señal que comunica el vector PMI comprimido. El documento US 2009/116570 A1 se refiere a un método y un aparato para generar un indicador de calidad de canal, un indicador de matriz de precodificación e información de rango. El CQI diferencial se utiliza para proporcionar información precisa sobre la calidad de los canales, al tiempo que se reduce la sobrecarga de realimentación de la información CQI. El CQI es una medida de la calidad del canal y se calcula para una sub-banda, en donde una subbanda se define como un conjunto contiguo de sub-bandas en un símbolo OFDM. Un CQI puede ser un valor único que representa la calidad del canal para todas las sub-bandas, o puede ser diferente para cada sub-banda. Si es un valor único, se puede denominar CQI promedio o de banda ancha. Como alternativa, la selectividad de frecuencia del canal no se puede ignorar y puede haber un valor CQI independiente para una parte determinada de la banda de frecuencia, lo que da como resultado una representación más precisa del canal.

[0018] El documento US 2009/080549 A1 se refiere a un sistema eficiente de realimentación de precodificación MIMO. Se proporciona al transmisor como realimentación un PMI de banda ancha que es válido o adecuado para todas las subbandas, además de un indicador delta-PMI por sub-banda. El PMI de banda ancha indica el índice de entrada del libro de códigos dentro de todo el libro de códigos. Para cada entrada del libro de códigos, se define un conjunto de entradas del libro de códigos. El delta-PMI relativo indica el PMI, es decir, el índice de la entrada del libro de códigos, en relación con el conjunto definido. En un ejemplo de PMI de banda ancha y conjunto delta-PMI relativo para una entrada del libro de códigos que tiene un índice PMI de banda ancha de 7, se definen tres entradas del libro de códigos delta-PMI que tienen índices del libro de códigos de 2, 11 y 15. Lo que antecede representa un conjunto de cuatro entradas del libro de códigos, incluyendo la entrada del libro de códigos PMI de banda ancha con un índice de 7 y las tres entradas del libro de códigos con índices de 2, 11 y 15, respectivamente. A continuación, se requieren 2 bits para indicar el delta-PMI por sub-banda.

[0019] SUMARIO DE LA INVENCIÓN

[0020] Un aspecto de la idea inventiva de la presente invención es dar a conocer un método para informar de CSI con una sobrecarga reducida en comparación con las soluciones de la técnica anterior. Además, un aspecto de la idea inventiva es dar a conocer un método de información de CSI con exactitud mejorada. La invención se define en las reivindicaciones adjuntas. A continuación, las partes de la descripción y los dibujos que se refieren a formas de realización que no están cubiertas por las reivindicaciones, no son formas de realización de la invención, sino ejemplos de utilidad para su comprensión.

[0021] Las formas de realización a modo de ejemplo de la invención proporcionan información sobre el estado del canal (CSI) mediante una representación del libro de códigos que comprende una serie de una o más matrices dispuestas según dos o más sub-índices entre un nodo de transmisión (TN) y un nodo de recepción (RN) en un sistema de comunicación inalámbrica dispuesto para proporcionar o procesar los sub-índices con una granularidad de informe de tiempofrecuencia específica del índice, tal como se describe con más detalle en la descripción detallada que antecede. De este modo, puede reducirse la sobrecarga de informes de CSI y facilitar el aumento del rendimiento de la transmisión de datos de enlace ascendente. Asimismo, puede mejorarse la exactitud de los informes de CSI y, a modo de ejemplo, ello da lugar a un aumento del rendimiento del usuario de enlace descendente y a un aumento del rendimiento celular de enlace descendente.

[0022] Además, se reduce la complejidad del receptor requerida en conformidad con las formas de realización preferidas, en donde el primer sub-índice es común a todas las sub-bandas y la selección del primer sub-índice no necesita repetirse para cada sub-banda. No obstante, otra ventaja de una forma de realización, a modo de ejemplo, de la invención, es que el libro de códigos puede estar estructurado en una manera adecuada para beneficiarse de la transferencia de informes de CSI en función de las características de los conjuntos matriciales de antenas polarizados duales de frecuente uso.

[0023] BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0024] Los dibujos adjuntos están previstos para servir de aclaración y explicación de las diferentes formas de realización de la presente invención, en donde:

[0025] - La Figura 1 ilustra, a modo de ejemplo, un conjunto matricial de antenas polarizadas duales con seis elementos de antena V1, V2, V3, H1, H2 y H3·, en donde los elementos V1, V2 y V3 tienen la misma polarización, que es ortogonal a la polarización de elementos de antena H1, H2 y H3;

[0026] - La Figura 2 ilustra una realización, a modo de ejemplo, en donde un ancho de banda completo se divide en cuatro sub-bandas y en donde se selecciona e informa para cada sub-banda con respecto a una matriz de precodificación preferida. El primer sub-índice es el mismo para todas las sub-bandas en esta realización, a modo de ejemplo, pero el segundo sub-índice puede ser diferente para cada sub-banda;

[0027] - La Figura 3 ilustra un diagrama de flujo de cómo un nodo de recepción puede seleccionar un índice matricial por sub-banda y transmitir un informe de CSI;

[0028] - La Figura 4 ilustra un diagrama de flujo de cómo una CSI por sub-banda puede reconstruirse mediante un nodo de transmisión de un informe de CSI recibido desde un nodo de recepción;

[0029] - La Figura 5 ilustra, a modo de ejemplo, el uso de los informes de realimentación informativa de CSI de banda ancha y los informes de realimentación informativa de CSI por sub-banda;

[0030] - La Figura 6 ilustra, a modo de ejemplo, la transmisión entre un nodo de transmisión (TN) y un nodo de recepción (RN) en un sistema de comunicación inalámbrica; y

[0031] - La Figura 7 ilustra la representación de tiempo-frecuencia de un canal en un sistema de comunicación de múltiples portadoras, en donde cada rectángulo representa la granularidad de tiempo-frecuencia por ancho de banda de frecuenciasFy duración temporalT.

[0032] DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0033] En las comunicaciones basadas en la información del estado de canal, CSI, recuperada en circuitos adaptados en consecuencia y comunicada/realimentada desde un nodo de recepción (RN) a un nodo de transmisión (TN) en un sistema de comunicación inalámbrica según se ilustra en la Figura 6, el nodo de transmisión comprende preferentemente circuitos de procesamiento adaptados para aplicar esta información sobre el estado del canal de radio para mejorar la posterior transmisión por múltiples antenas de datos al nodo de recepción.

[0034] En un sistema de comunicaciones multiportadora, tal como LTE o LTE-A, el canal subyacente para una subportadora dada entre un nodo de transmisión y un nodo de recepción se representa preferentemente por una matrizW, del tipoNrfilas yNtcolumnas, en dondeNtes el número de antenas transmisoras yNres el número de antenas receptoras, respectivamente. Por lo tanto, la realimentación informativa de CSI puede ser una cuantización de la matrizW, de tipoNrfilas yNtcolumnas, utilizando un libro de códigosCde matrices oWpuede ser también una matriz de precodificación preferida que tenga las dimensiones deNtfilas yRcolumnas, en donde1<R<min(Nr,Nt)es el rango de transmisión preferido. El rango operativo de transmisión, también conocido como el número de capas, determinado el grado de multiplexación espacial en una transmisión.

[0035] Puesto que el canal de radio tiene un desvanecimiento operativo en el dominio de la frecuencia y del tiempo, la matriz seleccionada o, de forma equivalente, la información CSI solamente será válida para algún ancho de banda de frecuenciasFe intervalo temporalT, que de este modo, se indicará como la granularidad de tiempo-frecuencia de un informe de realimentación informativa de CSI.

[0036] La Figura 7 ilustra la granularidad de tiempo-frecuencia para un sistema de comunicaciones de múltiples portadoras, en donde cada rectángulo representa un ancho de banda de frecuencias y una duración temporal para la que la información CSI puede considerarse constante o similar y por lo tanto, un solo informe de CSI se requiere para cada uno de los rectángulos ilustrados en la Figura 7 para describir, con exactitud, la información CSI para el ancho de banda de transmisión total durante el intervalo de tiempoT.

[0037] De este modo, para informar de la CSI para un ancho de banda que seaKveces mayor queF, un informe de CSI estará constituido por un númeroKde CSIs, en donde cada uno de los informes de CSI refleja el estado del canal en un ancho de banda de frecuencias correspondienteFy en un intervalo de tiempoT.En consecuencia, un informe de realimentación contiene un númeroKde matricesWiprocedentes de un libro de códigosC,en dondeK >1 ei = 0…K-1.

[0038] Se ha hecho constar, además, por los inventores que las antenas correlacionadas o el canal desde un grupo de antenas correlacionadas tienen un mayor ancho de banda de coherencia de la correlación espacial y un tiempo de coherencia más largo en comparación con las antenas, o entre grupos de antenas con más baja correlación, y por lo tanto, podría tener una más baja granularidad en su realimentación informativa. Por lo tanto, aun cuando una matriz de realimentaciónWide CSI tenga una granularidad de tiempo-frecuencia con un ancho de banda de frecuenciasFy un intervalo temporalT, es posible estructurar la matrizWide tal manera que diferentes subpartes de esta estructura matricial tenga una más baja granularidad de tiempo-frecuencia, esto es,F’y/oT’o de forma equivalenteF’>FyT’>T.Diferentes estructuras de una matrizWide CSI están cubiertas por diferentes formas de realización de la presente invención.

[0039] La utilización de la correlación, en un informe de CSI, se consigue introduciendo una estructura especial de las matrices pertenecientes al libro de códigosC,lo que permite indexar las matrices en el libro de códigosCmediante un númeroPde sub-índices, en dondeP>1. Además, utilizando múltiples sub-índices, según la invención, cada uno de los subíndices puede tener su propia granularidad de tiempo-frecuencia. Éste es un modo efectivo de baja complejidad que reduce el número total de bits requeridos para comunicar la información CSI y por lo tanto, resulta ventajosa en comparación con la técnica anterior.

[0040] En consecuencia, la presente invención se refiere a un método para comunicar la información CSI entre un nodo de transmisión y un nodo de recepción en un sistema de comunicación inalámbrica. El nodo de transmisión está adaptado para transmisiones de antenas transmisoras múltiples y la información CSI está representada por el númeroKde matricesWiprocedentes de un libro de códigosCque comprende una pluralidad de matrices, en donde cada matriz en el libro de códigosCrepresenta un estado o una matriz de precodificación preferida, para el canal de múltiples antenas dese el nodo de transmisión al nodo de recepción,K > 1ei = 0…K-1. El método comprende las etapas de: informar de un primer sub-índicek1e informar de al menos un segundo sub-índice adicionalk2para cada una del númeroKde matricesWi, en donde cada uno del númeroKde matricesWiestá indexado por los primeros sub-índicesk1y los segundos sub-índicesk2y los primerosk1y segundosk2sub-índices tienen diferente granularidad de informes de tiempo-frecuencia.

[0041] Por lo tanto, la invención puede entenderse como que el primer sub-índice k<1>indica una matriz , procedente de un primer sub-libro de códigosC1y que el al menos un segundo sub-índicek2adicional indica una matriz procedente de un segundo sub-libro de códigosC2,

de modo que cada una del númeroKde matrizWien el libro de códigosCse generan a partir de las primeras y segundas matrices, que son indexadas por el primer sub-índice k<1>y al menos un segundo sub-índicek2adicional, respectivamente.

[0042] Por lo tanto, la presente invención puede reducir la sobrecarga de realimentación informativa de CSI o, como alternativa, manteniendo la misma sobrecarga de realimentación informativa, es posible mejorar la exactitud informativa de la realimentación de CSI puesto que cada uno de los bits realimentados se utilizará con mayor eficiencia. Lo que antecede se consigue beneficiándose operativamente de las correlaciones del canal de radio, que son las mismas para las configuraciones de antenas comunes en la técnica, tales como un conjunto matricial de elementos de antena estrechamente espaciados con elementos de antena polarizados duales.

[0043] A modo de ejemplo de una forma de puesta en práctica de la invención: se supone un libro de códigosCcon 32 matrices, de modo que se requieran 5 bits para indexar una matrizWiperteneciente a dicho libro de códigosC.Si la matrizWiestá indexada por al menos dos sub-índicesk1, k2,

en donde un primer sub-índicek1es un índice de tres bits y un segundo sub-índicek2es un índice de dos bits. De este modo, para representar una matriz, se necesitan ambos sub-índicesk1, k2y se utilizan 5 bits en total. Según se indicó con anterioridad, los diferentes sub-índicesk1yk2realimentan con diferente granularidad en tiempo y/o frecuencia. Lo que antecede tiene ventajas con respecto a la sobrecarga informativa. A modo de ejemplo, el primer sub-índicek1puede informarse cada 10 milisegundos mientras que el segundo sub-índicek2se informa cada 1 milisegundo. El receptor del mensaje de realimentación actualiza, de este modo, el primer sub-índicek1en el par de índicesk1, k2con menos frecuencia que el segundo sub-índicek2. Las ventajas en la sobrecarga de esta disposición es evidente; en lugar de realimentar 5 bits por milisegundo o 5 kbits/s, la sobrecarga se ha reducido para realimentar efectivamente (3+2*10)/10 = 2.3 bits por milisegundo o de forma equivalente, 2.3 kbits/s.

[0045] El mismo principio puede aplicarse para reducir la sobrecarga cuando se informa de CSI para múltiples sub-bandas en frecuencia, en donde la selección del primer sub-índicek1puede ser válida para un ancho de banda de 300 subportadoras y mientras que la selección del segundo sub-índicek2es válida para un ancho de banda de sub-bandas de 30 subportadoras. De este modo, si el ancho de banda total es 300 subportadoras, un primer sub-índicek1y diez segundos sub-índicesk2deben informarse para indicar la matrizWide cada sub-banda. La sobrecarga de realimentación informativa para soportar la realimentación de CSI por sub-banda se reduce, de este modo, desde 50 bits (si se comunican 5 bits para cada una de las 10 sub-bandas) a 23 bits (si se utilizan 3 bits para el primer subíndicek1y 2 bits para cada uno de los segundo sub-índicesk2).

[0047] Este principio puede utilizarse también para mejorar la exactitud del informe de CSI, en donde la selección del primer sub-índicek1puede ser válida para un ancho de banda de 300 subportadoras, mientras que la selección del segundo sub-índicek2es válida para un ancho de banda de sub-banda de 15 subportadoras, que es menos que las 30 subportadoras en la realización anterior, a modo de ejemplo. Debido al sub-ancho de banda reducido, cada informe de CSI representará la CSI para un pequeño ancho de banda de frecuencias y por lo tanto, estará mejor adaptado para el canal de radio, esto es, tendrá mejor exactitud. En consecuencia, suponiendo que el ancho de banda total incluye 300 subportadoras, un primer sub-índicek1y veinte segundos sub-índicesk2deben informarse para indicar la matrizWipara cada sub-banda. La sobrecarga de realimentación informativa para soportar la realimentación de CSI por sub-banda es, por lo tanto, de 43 bits (si 3 bits se utilizan para el primer sub-índicek1y 2 bits para cada uno de los segundo sub-índicesk2).

[0049] Una forma alternativa para mejorar la exactitud del informe de CSI es aumentar la magnitud del libro de códigos. Suponiendo que la selección del primer sub-índicek1es válida para un ancho de banda de 300 subportadoras, mientras que la selección del segundo sub-índicek2es válida para un ancho de banda de sub-banda de 30 subportadoras. En consecuencia, si el ancho de banda total es de 300 subportadoras, un primer sub-índicek1y diez segundos sub-índicesk2deben informarse para indicar la matrizWipara cada sub-banda. La sobrecarga de realimentación informativa para soportar la realimentación de CSI por sub-banda es de nuevo 43 bits, pero con un mayor libro de códigos (si 3 bits se utilizan para el primer sub-índicek1y 4 bits para cada uno de los sub-índicesk2).

[0050] Una forma de realización, a modo de ejemplo, adicional de la realimentación informativa de CSI por sub-banda se ilustra en la Figura 2, en donde el ancho de banda completo está dividido en cuatro sub-bandas y se ha utilizado una matriz procedente de un libro de códigos conP=2, en dondePindica el número de sub-índices utilizado para indexar cada matrizWien el libro de códigosC.El primer sub-índice para cada matrizWies común para todas las sub-bandas y por ello, necesita informarse solamente una vez, mientras que el segundo sub-índice depende del número de subbandas.

[0052] En la Figura 1, se ilustra un conjunto matricial de antenas polarizadas duales con seis elementos de antena. Cada una de las dos polarizaciones crea un conjunto matricial de antenas lineal con tres elementos de antena. Los elementos de antena con la misma polarización (p.e., V1 y V2) tendrán una alta correlación (esto es, generarán canales con alta correlación) si están situados con un espaciado estrecho pero la correlación entre elementos de antena con distinta correlación (p.e., V1 y H1) tendrán por lo general, una correlación baja o despreciable. Esta estructura matricial de antenas polarizada dual es una configuración de antenas preferida cuando numerosos elementos de antena, en el transmisor, es deseable debido al tamaño compacto obtenido utilizando dos antenas de polarización. El tamaño del conjunto matricial de antenas puede reducirse todavía más seleccionando una pequeña separación entre elementos de antena que tengan la misma polarización.

[0054] Por lo tanto, según una forma de realización de la invención, las propiedades de correlación antes citadas de conjuntos matriciales de antenas polarizados duales resultan ventajosas puesto que es conocido que las antenas con estrecho espaciamiento con la misma polarización tienen una alta correlación, mientras que las antenas con polarizaciones ortogonales tienen una correlación baja. Si un primer grupo de elementos de antenas están numerados de 1 aNt/2y están dispuestos de modo que tengan la misma polarización y un segundo grupo de elementos de antena están numeradosNt/2+1 aNttienen la misma polarización, pero ortogonal, con respecto al primer grupo. En tal caso, un libro de códigos de matrizCconP=2índices puede estructurarse como:

[0055]

[0058] en donde las matrices

se toman a partir de un primero y de un segundo sub-libro de códigosC1yC2,

indexados por las primeras y segundas sub-matrices, respectivamente. La matriz refleja, entonces, la matriz de precodificación para elementos de antena correlacionados y puede optimizarse luego para este entorno operativo utilizando, a modo de ejemplo, las matrices denominadas de Transformada de Fourier Discreta (DFT). La matriz , que puede ser una matriz diagonal, refleja entonces la relación de fase y de amplitud entre las dos polarizaciones. De este modo, la matrizW1es indexada por dos sub-índicesk1, k2,

en donde el primer sub-índicek1puede retroinformarse con más baja granularidad en frecuencia y/o tiempo, puesto que este sub-índice corresponde al subconjunto correlacionado de elementos de antena, mientras que el segundo sub-índicek2puede retroinformarse con más alta granularidad en frecuencia y/o tiempo (p.e., más alta tasa de muestreo en frecuencia y/o tiempo), puesto que el segundo sub-índice corresponde a la relación entre las dos diferentes direcciones de polarización.

[0059] En otra forma de realización de la invención, una matrizWiprocedente del libro de códigosCque se deriva por dos matrices desde los sub-libro de códigosC1yC2por la ecuación (1) puede expresarse también como:

[0061]

[0062] en donde un producto de dos matrices, cada una con diferentes índices describe la estructura de matriz subyacente. Por lo tanto, en la ecuación (2) se utiliza una granularidad de tiempo-frecuencia diferente para informar del índice a las dos matrices

, respectivamente.

[0063] En otra forma de realización de la invención, las matricesWien el libro de códigosCconP=2sub-índices puede estructurarse como:

[0066]

[0069] en donde es el producto de Kronecker y las matrices

se obtienen a partir de los sub-libro de códigosC1yC2,

respectivamente. La granularidad de tiempo-frecuencia del informe de la matriz puede ser más alta o más baja que para la matriz .

[0070] En otra forma de realización, las matricesWien el libro de códigosCconP=2sub-índices puede estructurarse como:

[0072]

[0073] que es una estructura general en donde una de las matrices es la representación de banda ancha y la otra matriz es la representación de realimentación informativa por sub-banda.

[0074] En otra forma de realización de la invención, las matricesWien el libro de códigosCse estructuran como:

[0076]

[0079] en donde

escalar.

[0080] En otra forma de realización, el número de sub-índices esP=3y las matricesWien el libro de códigosCson indexadas por tres sub-índices (k1,k2yk3, respectivamente) y pueden estructurarse como:

[0083]

[0084] en donde

reflejan las matrices de precodificación para antenas correlacionadas, por lo quek1, k3se retroinforman con más baja granularidad de tiempo-frecuencia que el segundo sub-índicek2para la matriz , lo que refleja la relación entre las polarizaciones y por ello, se realimenta con más alta granularidad en frecuencia y/o tiempo.

[0085] En conformidad con las normas 3GPP LTE y LTE-Avanzada, existen dos posibilidades de informes de realimentación, esto es, utilizando el Canal de Control de Enlace descendente Físico (PUCCH) y el Canal Compartido de Enlace ascendente Físico (PUSCH). El canal PUCCH está configurado para transmitir menos bits (carga útil baja) periódicamente, mientras que el canal PUSCH puede incluir un mayor número de bits y es un recurso aperiódico planificado. Además, una propiedad útil de la realimentación informativa de CSI es que cada informe es autónomo, lo que significa que no debe basarse en múltiples informes realimentados en diferentes instantes de tiempo para calcular el valor de CSI para una sub-banda dada. Por lo tanto, el canal PUCCH es adecuado para la realimentación de banda ancha lo que significa que el canal PUCCH contiene alguna información de CSI media para el ancho de banda de realimentación total. El canal PUSCH, por el contrario, que tiene menos limitación sobre la carga útil, y por lo tanto, puede transmitir más bits, es más adecuado para la información CSI por sub-banda detallada. Una realización, a modo de ejemplo, de esta estructura de realimentación informativa se ilustra en la Figura 5. En esta Figura, la altura de las barras, en cada instante de información, ilustra el número de bits comunicados en ese informe de CSI. El informe de canal PUCCH es periódico, mientras que el informe de canal PUSCH puede ser aperiódico, lo que significa que el nodo transmisor demanda un informe de canal PUSCH. Sin embargo, es también posible configurar un informe de canal PUSCH periódico con alguna otra periodicidad que el informe del canal PUCCH, lo que es bien entendido por los expertos en esta técnica.

[0087] El uso del canal PUCCH para la realimentación informativa de banda ancha puede soportarse por la presente invención mediante la realimentación informativa del número P de sub-índices y en donde exista solamente una sub-banda que abarca el ancho de banda completo que refleja una CSI de banda ancha en el canal PUCCH. Además, se puede reducir la sobrecarga introduciendo alguna relación entre losPíndices. Este último puede explicarse mediante una realización, a modo de ejemplo. Se supone la estructura matricial:

[0089]

[0091] en donde el primer sub-libro de códigos C<1>para la matriz , viene dado por:

[0094]

[0097] en donde

y el segundo sub-libro de códigosC2contienen escalares dados por:

[0099]

[0101] Por lo tanto, el primer sub-índicek1está representado, en esta realización, a modo de ejemplo, por dos bits, mientras que el segundo sub-índicek2está representado por un bit solamente. Suponiendo que existen 10 sub-bandas en una realimentación informativa por sub-banda adecuada para el canal PUSCH, entonces se retroinforman 2+10*1=12 bits. En una realimentación informativa de banda ancha adecuada para el canal PUCCH, se retroalimentan 2+1=3 bits.

[0102] Según se indicó con anterioridad, es posible reducir todavía más la sobrecarga de realimentación informativa a dos bits introduciendo dependencias entre el númeroPde sub-índices. En un contenedor de realimentación informativa, en donde la carga útil está muy limitada, es posible obtener una tabla de pares “permitidos” de P sub-índices. Una realización, a modo de ejemplo, de esta disposición operativa se ilustra en la tabla 1 siguiente. Aunque el libro de códigos total contiene 8 elementos y requiere tres bits, esta disposición se ha reducido a dos bits en la realización, a modo de ejemplo, ilustrada en la tabla 1. Para seleccionar qué matrices deben incluirse en la tabla, es posible recurrir a diferentes modos de optimización y a modo de ejemplo, se tiene como objetivo maximizar la distancia cordal mínima entre las matrices restantes.

[0103]

[0105] Tabla 1: Realización, a modo de ejemplo, de cómo reducir la sobrecarga de realimentación informativa introduciendo dependencias entre índices del libro de códigos.

[0106] Conviene señalar que las matricesWien el libro de códigosCpueden utilizarse como PMIs, lo que es evidente para un experto en esta técnica.

[0107] Además, la invención se refiere también a un método en un nodo de recepción, un método en un nodo de transmisión y sus dispositivos correspondientes.

[0108] El método en un nodo de transmisión para recibir y procesar información CSI entre el nodo de transmisión y un nodo de recepción, en donde CSI está representada por un númeroKde matricesWiprocedentes de un libro de códigosCque comprende una pluralidad de matrices. El método comprende las etapas de: recepción de un primer sub-índicek1; recepción de al menos un segundo sub-índicek2adicional para cada una del númeroKde matricesWiy la reconstrucción de cada una del númeroKde maticesWique son indexadas por dichos primeros sub-índicesk1y segundos sub-índicesk2, en donde los primeros sub-índicesk1y segundos sub-índices k<2>tienen diferente granularidad de información de tiempo-frecuencia. Un dispositivo de nodo de transmisión es también dado a conocer en la presente solicitud de patente.

[0109] El método en un nodo de recepción para informar de CSI entre un nodo de transmisión y el nodo de recepción, en donde CSI está representada por el númeroKde matices W<i>procedentes de un libro de códigosCque incluye una pluralidad de matrices. El método comprende las etapas de: el nodo de recepción informa de un primer sub-índicek1y el nodo de recepción informa de al menos un segundo sub-índice adicionalk2para cada una del númeroKde matricesWi; en donde cada una del númeroKde matricesWies indexada por el primer sub-índicek1y los segundos sub-índicesk2y dichos primer sub-índicek1y segundos sub-índicesk2tienen diferente granularidad de información de tiempo-frecuencia. Un dispositivo de nodo de recepción se da a conocer también en la presente solicitud de patente. Es también entendido por los expertos en esta técnica que el método en un nodo de transmisión y el método en un nodo de recepción pueden modificarsemutatis mutandis, en función de las diferentes formas de realización del método en un sistema de comunicación inalámbrica en conformidad con la presente invención.

[0110] Además, un diagrama de flujo a modo de ejemplo, de cómo un nodo de recepción, que informa de CSI a un nodo de transmisión, selecciona la matriz por cada del númeroKde sub-bandas (esto es, sub-índicesk1, k2por sub-banda en esta realización particular, a modo de ejemplo) y retroinforma esta información según se ilustra en la Figura 3.

[0111] En la Figura 4 se ilustra un diagrama de flujo, a modo de ejemplo, de cómo un nodo de transmisión reconstruye la CSI para cada una del númeroKde sub-bandas. El nodo de transmisión ha recibido un primer sub-índicek1y un númeroKde segundos sub-índicesk2(uno para cada sub-banda) y utiliza los sub-índices y los primeros y segundos sub-libro de códigosC1yC2para reconstruir la matrizWipara la i-ésima sub-banda. La matrizWirepresenta, por lo tanto, la información CSI para la sub-bandaiy es una matriz en el libro de códigosC.

[0112] Además según se entiende por los expertos en esta técnica, el método en un nodo de recepción y el método en un nodo de transmisión, en conformidad con la presente invención, pueden ponerse en práctica en un programa informático, que tenga medios de códigos, y luego se ejecuta en un ordenador lo que hace que el ordenador realice las etapas del método. El programa informático está incluido en un soporte legible por ordenador de un producto de programa informático. El soporte legible por ordenador puede consistir en esencialmente cualquier memoria, tal como una memoria ROM (memoria de solamente lectura), una memoria PROM (memoria de solamente lectura programable), un memoria EPROM (PROM borrable), una memoria instantánea Flash, una memoria EEPROM (PROM eléctricamente borrable) o una unidad de disco duro.

[0113] Por último, debe entenderse que la presente invención no está limitada a las formas de realización anteriormente descritas, sino que se refiere también e incorpora todas las formas de realización dentro del alcance de protección de las reivindicaciones independientes adjuntas.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1.Un método para comunicar información de estado del canal (CSI) en un sistema de comunicación inalámbrica, comprendiendo el sistema de comunicación inalámbrica una pluralidad de subportadoras, presentándose la CSI mediante una o más matrices de un libro de códigos que comprende una pluralidad de matrices, en donde cada matriz del libro de códigos representa un estado para un canal de múltiples antenas desde un dispositivo de nodo de transmisión a un dispositivo de nodo de recepción en el sistema de comunicación inalámbrica, comprendiendo el método:

informar de un primer sub-índice, en donde la pluralidad de subportadoras se divide en una pluralidad de subbandas de frecuencia, representándose la CSI para cada sub-banda de frecuencia de la pluralidad de sub-bandas de frecuencia mediante una de las una o más matrices, y siendo el primer sub-índice común para toda la pluralidad de sub-bandas de frecuencia; y

informar de una pluralidad de segundos sub-índices, en donde cada uno de la pluralidad de segundos sub-índices es para una de la una o más matrices, en donde un segundo sub-índice para una de la una o más matrices es específico para una sub-banda de frecuencia;

en donde el primer sub-índice y la pluralidad de segundos sub-índices se comunican utilizando un canal físico compartido de enlace ascendente, PUSCH, y

cada una de las matrices está indexada por el primer sub-índice y un segundo sub-índice de la pluralidad de segundos sub-índices, y

el primer sub-índice y al menos un segundo sub-índice adicional tienen una granularidad de notificación de tiempofrecuencia diferente;

en donde las matrices del libro de códigos están estructuradas como:

en dondeWirepresenta una o más matrices en el libro de códigos, M<k1>representa una primera sub-matriz en el primer sub-libro de códigos,

representa una segunda sub-matriz en el segundo sub-libro de códigos,k1representa un primer sub-índice yk2representa un segundo sub-índice, en dondeies un número entero,i = 0...K - 1, y en dondeK ≥ 1es un número de una o más matricesWi.

2.El método según la reivindicación 1, en donde una o más matrices se utilizan como matriz de precodificación en el sistema de comunicación inalámbrica.

3.Un método para recibir información sobre el estado del canal, CSI, en un sistema de comunicación inalámbrica, comprendiendo el sistema de comunicación inalámbrica una pluralidad de subportadoras, estando la CSI representada por una o más matrices de un libro de códigos que comprende una pluralidad de matrices, en donde cada matriz del libro de códigos representa un estado para un canal de múltiples antenas desde un dispositivo de nodo de transmisión a un dispositivo de nodo de recepción en el sistema de comunicación inalámbrica, comprendiendo el método: recibir un primer sub-índice, en donde la pluralidad de subportadoras se divide en una pluralidad de sub-bandas de frecuencia, representándose la CSI para cada sub-banda de frecuencia en la pluralidad de sub-bandas de frecuencia mediante una de las una o más matrices, y siendo el primer sub-índice común para toda la pluralidad de sub-bandas de frecuencia; y

recibir una pluralidad de segundos sub-índices, en donde cada uno de la pluralidad de segundos sub-índices es para una de la una o más matrices, en donde un segundo sub-índice para una de la una o más matrices es específico para una sub-banda de frecuencia;

construir una o más matrices, cada una de las cuales está indexada por el primer sub-índice y un segundo subíndice de la pluralidad de segundos sub-índices,

en donde el primer sub-índice y la pluralidad de segundos sub-índices se reciben utilizando un canal físico compartido de enlace ascendente, PUSCH, y

el primer sub-índice y al menos un segundo sub-índice adicional tienen una granularidad de informe de tiempofrecuencia diferente;

en donde la una o más matrices del libro de códigos están estructuradas como:

dondeWirepresenta una o más matrices en el libro de códigos, M<k1>representa una primera sub-matriz en el primer sub-libro de códigos,

representa una segunda sub-matriz en el segundo sub-libro de códigos,k1representa un primer sub-índice yk2representa un segundo sub-índice, en dondeies un número entero,i = 0...K - 1, y en dondeK ≥ 1es un número de una o más matrices.

4.El método según la reivindicación 3, en donde la una o más matrices se utilizan como matriz de precodificación en el sistema de comunicación inalámbrica.

5.Un producto de programa informático, que comprende código de programa informático que, cuando es ejecutado por una unidad informática, hará que la unidad informática realice el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6.Un aparato configurado para llevar a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2.

7.Un aparato configurado para llevar a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4.