ES2718448T3

ES2718448T3 - Multiplexación para un sistema de comunicación celular de múltiples portadoras

Info

Publication number: ES2718448T3
Application number: ES12177785T
Authority: ES
Inventors: Avneesh Agrawal; Arak Sutivong
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2019-07-02
Anticipated expiration: 2025-06-14
Also published as: US7724777B2; JP2008503935A; HUE042336T2; HK1104703A1; AU2005264977C1; CA2571106A1; US20050281242A1; EP2518930A2; US8228949B2; IL180123A0; NZ552150A; JP5175317B2; AU2005264977B2; JP2010252347A; IL180123A; MY145503A; WO2006009715A1; NO342522B1; RU2357364C2; EP1769602A1

Description

DESCRIPCIÓN

Multiplexación para un sistema de comunicación celular de múltiples portadoras

ANTECEDENTES

I. Campo

[0001] La presente divulgación se refiere en general a la comunicación de datos y, más específicamente, a la transmisión de datos en un sistema de comunicación de acceso múltiple y múltiples portadoras.

II. Antecedentes

[0002] Un sistema de acceso múltiple puede soportar simultáneamente la comunicación para múltiples terminales en los enlaces de avance y retroceso. El enlace directo (o enlace descendente) se refiere al enlace de comunicación desde las estaciones base hasta los terminales, y el enlace inverso (o enlace ascendente) se refiere al enlace de comunicación desde los terminales hasta las estaciones base. Múltiples terminales pueden transmitir simultáneamente datos en el enlace inverso y/o recibir datos en el enlace directo. Esto se puede lograr multiplexando las transmisiones de datos múltiples en cada enlace para que sean ortogonales entre sí en el dominio del tiempo, la frecuencia y/o el código. La ortogonalidad completa típicamente no se logra en la mayoría de los casos debido a diversos factores, como las condiciones del canal, las imperfecciones del receptor, etc. Sin embargo, la multiplexación ortogonal garantiza que la transmisión de datos para cada terminal interfiera de manera mínima con las transmisiones de datos para los otros terminales.

[0003] Un sistema de comunicación de múltiples portadoras utiliza múltiples portadoras para transmisión de datos. Las múltiples portadoras pueden proporcionarse mediante la Multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), múltiples tonos discretos (DMT), otras técnicas de modulación de múltiples portadoras, o algún otro concepto. OFDM divide eficazmente el ancho de banda global del sistema en múltiples (K) subbandas de frecuencia ortogonales. Estas subbandas también se denominan tonos, subportadoras, bins, canales de frecuencia etc. Cada subbanda se asocia con una subportadora respectiva que puede modularse con datos.

[0004] Un sistema de acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA) es un sistema de acceso múltiple que utiliza OFDM. Un sistema OFDMA puede utilizar multiplexación por división de tiempo y/o frecuencia para conseguir la ortogonalidad entre múltiples transmisiones de datos para múltiples terminales. Por ejemplo, a diferentes terminales se les pueden asignar diferentes subbandas, y la transmisión de datos para cada terminal puede enviarse en la(s) subbanda(s) asignada(s) al terminal. Utilizando subbandas separadas o no superpuestas para diferentes terminales, se puede evitar o reducir la interferencia entre los múltiples terminales, y se puede lograr un mejor rendimiento.

[0005] El número de subbandas disponibles para la transmisión de datos está limitado (a K) por la estructura OFDM utilizada para el sistema OFDMA. El número limitado de subbandas coloca un límite superior en el número de terminales que pueden transmitir simultáneamente sin interferir entre sí. En ciertos casos, puede ser deseable permitir que más terminales transmitan simultáneamente, por ejemplo, para utilizar mejor la capacidad disponible del sistema. Por lo tanto, existe una necesidad en la técnica de disponer de técnicas para soportar simultáneamente más terminales en un sistema OFDMA.

[0006] El documento US 2004/082356 A1 divulga un sistema MIMO WLAN de acceso múltiple que emplea MIMO, OFDM y TDD. El sistema (1) utiliza una estructura de canales con una serie de canales de transporte configurables, (2) soporta múltiples velocidades y modos de transmisión, que se pueden configurar basándose en las condiciones del canal y las capacidades del terminal de usuario, (3) emplea una estructura piloto con varios tipos de piloto (p. ej., baliza, MIMO, referencia guiada y pilotos de portadora) para diferentes funciones, (4) implementa los bucles de control de velocidad, sincronización y potencia para el funcionamiento correcto del sistema, y (5) emplea acceso aleatorio para el acceso del sistema por parte de los terminales de usuario, reconocimiento rápido y asignaciones de recursos rápidas. La calibración se puede realizar para tener en cuenta las diferencias en las respuestas de frecuencia de las cadenas de transmisión/recepción en el punto de acceso y los terminales de usuario. El procesamiento espacial puede entonces simplificarse aprovechando la naturaleza recíproca del enlace descendente y el enlace ascendente y la calibración.

[0007] El documento EP 1086536 A1 divulga un sistema de comunicación por radio que utiliza un espectro de frecuencia disponible que se divide en una pluralidad de canales para ser utilizados por el sistema de comunicación por radio que funciona de acuerdo con una estrategia de salto de frecuencia que permite a un usuario utilizar simultáneamente más de un canal durante cada período de salto, en el que está permitido, pero no es obligatorio, que al menos uno de los canales utilizados por el usuario durante un primer período de salto vuelva a ser utilizado por el usuario durante un segundo período de salto inmediatamente posterior, siempre que al menos uno de los canales utilizados por el usuario durante el segundo período de salto sea diferente de todos los canales utilizados por el usuario durante el primer período de salto.

[0008] El documento EP 0914727 A1 proporciona un sistema de comunicación de radio inalámbrica de corto alcance que puede transportar datos, voz o tráfico de datos y voz simultáneamente. La banda se divide en una pluralidad de canales o saltos, y una ráfaga compuesta por información de voz, información de datos o una combinación de datos e información de voz se transmite durante uno de los saltos. El sistema funciona preferentemente en modo símplex, pero también se puede emplear el funcionamiento dúplex completo. El sistema actual también se puede hacer funcionar en un sistema celular, TDMA. Se emplea un procedimiento de ranura de tiempo múltiple mediante el cual una ranura de tiempo puede llevar datos y otra ranura de tiempo puede llevar información de voz.

[0009] El documento EARNSHAW et al.; Un análisis de error de la formación de haces de la correlación de retroalimentación para el enlace inverso IS-95. En: Conferencia Internacional de Comunicaciones IEEE, 1998, ICC'98, 7-11 de junio de 1998, Atlanta, Georgia, Estados Unidos, Registro de la Conferencia, DOI: 10.1109/ICC.1998.685171 investiga la aplicación de un procedimiento de estimación de ponderación de formación de haces existente al enlace inverso IS-95 y propone una extensión del algoritmo. Un análisis de error presenta los parámetros estadísticos de los diversos estimadores. Esto incluye un análisis de perturbación del vector propio y la obtención del límite inferior de Cramer-Rao para esta situación. En el enlace inverso IS-95, se supone que las llamadas de voz se transmiten a 9600 bps. Los datos se dividen en tramas con 50 tramas por segundo. Cada trama contiene 184 bits de datos (establecidos aleatoriamente en 0 o 1) y 8 bits de cola (se supone que son o). Estos bits se pasan a través de un codificador convolucional de 1/3 de velocidad que produce 576 bits codificados que se pasan a un intercalador de bloques utilizando una matriz de 32 x 18. Los bits se agrupan en conjuntos de 6, y los valores binarios resultantes se utilizan para seleccionar 1 de las 64 funciones Walsh ortogonales, cada una de las cuales corresponde a una secuencia de 64 chips Walsh. La secuencia de chips Walsh resultante se propaga luego por un factor de 4 utilizando una secuencia de código largo PN (pseudo-ruido) que es única para cada móvil en el sistema. Finalmente, las señales en fase y en cuadratura se multiplican por secuencias PN de código corto separadas.

SUMARIO

[0010] La presente invención está definida en las reivindicaciones independientes. Las técnicas que pueden soportar la transmisión simultánea para más terminales que el número de unidades de transmisión ortogonales (o dimensiones ortogonales) disponibles en el sistema se describen en el presente documento. Bach, tal "unidad de transmisión" puede corresponder a un grupo de una o más subbandas en uno o más períodos de símbolo, y es ortogonal a todas las demás unidades de transmisión en frecuencia y tiempo. Estas técnicas se denominan "multiplexación cuasiortogonal" y se pueden usar para utilizar más completamente la capacidad adicional que se puede crear en una dimensión espacial al emplear múltiples antenas en una estación base. Estas técnicas también pueden reducir la cantidad de interferencia observada por cada terminal, lo cual puede mejorar el rendimiento.

[0011] En un modo de realización de multiplexación cuasi-ortogonal que es adecuada para un sistema OFDMA, se definen múltiples (M) conjuntos de canales de tráfico para cada estación base en el sistema. Cada conjunto contiene múltiples (N) canales de tráfico, por ejemplo, un canal de tráfico para cada unidad de transmisión ortogonal disponible en el sistema. Cada canal de tráfico está asociado con la unidad de transmisión ortogonal particular (por ejemplo, las subbandas particulares) a usar para cada intervalo de transmisión. Para un sistema OFDMA de salto de frecuencia (FH-OFDMA), cada canal de tráfico puede estar asociado con una secuencia de FH que selecciona de forma pseudoaleatoria diferentes subbandas en diferentes intervalos de transmisión o períodos de salto. Los canales de tráfico en cada conjunto son ortogonales entre sí y pueden ser pseudoaleatorios con respecto a los canales de tráfico en cada uno de los otros conjuntos M-1. Un total de M-N canales de tráfico están disponibles para su uso en el sistema. El número mínimo de conjuntos de canales de tráfico (L) se puede usar para soportar un número dado de terminales (U) seleccionados para la transmisión de datos. A cada terminal se le puede asignar un canal de tráfico seleccionado de los L conjuntos de canales de tráfico.

[0012] Cada terminal transmite símbolos de datos (que son símbolos de modulación para datos) en su canal de tráfico. Cada terminal también transmite símbolos piloto (que son símbolos de modulación para un piloto) en su canal de tráfico para permitir que una estación base estime la respuesta del canal inalámbrico entre el terminal y la estación base. Los terminales U pueden transmitir simultáneamente en sus canales de tráfico asignados.

[0013] La estación base recibe transmisiones de datos desde los terminales U y obtiene un vector de símbolos recibidos para cada subbanda en cada período de símbolo. La estación base puede obtener una matriz de filtro espacial para cada subbanda basándose en las estimaciones de respuesta de canal obtenidas para todos los terminales que transmiten en esa subbanda. La estación base puede realizar el procesamiento espacial del receptor en el vector de símbolos recibido para cada subbanda con la matriz de filtro espacial para esa subbanda para obtener símbolos de datos detectados, que son estimaciones de los símbolos de datos enviados por los terminales que usan la subbanda.

[0014] A continuación se describen en más detalle diversos aspectos y modos de realización de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0015] Las características y la naturaleza de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la descripción detallada expuesta a continuación cuando se toma junto con los dibujos, en los que los mismos caracteres de referencia identifican los mismos componentes, y en los que:

La FIG. 1 muestra múltiples terminales y una estación base en un sistema OFDMA;

la FIG. 2 ilustra el salto de frecuencia en el sistema OFDMA;

la FIG. 3 muestra M conjuntos de secuencias de FH para multiplexación cuasi-ortogonal;

la FIG. 4 muestra un proceso para asignar secuencias de FH a terminales U;

la FIG. 5 muestra un diagrama de bloques de un terminal de antena única y un terminal de múltiples antenas; y

la FIG. 6 muestra un diagrama de bloques de la estación base.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0016] El término "a modo de ejemplo" se usa en el presente documento para indicar que "sirve de ejemplo, caso o ilustración". No debe considerarse necesariamente que cualquier modo de realización o diseño descritos en el presente documento como "a modo de ejemplo" sean preferidos o ventajosos con respecto a otros modos de realización o diseños.

[0017] Las técnicas de multiplexación cuasi-ortogonales descritas en el presente documento pueden usarse para varios sistemas de comunicación de múltiples portadoras, por ejemplo, un sistema basado en OFDM, como un sistema OFDMA. Estas técnicas también se pueden utilizar para sistemas de antena única y de múltiples antenas. Un sistema de antena única utiliza una antena para la transmisión y recepción de datos. Un sistema de múltiples antenas utiliza una o varias antenas para la transmisión de datos y múltiples antenas para la recepción de datos. Estas técnicas también se pueden utilizar para sistemas dúplex por división de tiempo (TDD) y dúplex por división de frecuencia (FDD), para los enlaces de avance y retroceso, y con o sin salto de frecuencia. Para mayor claridad, la multiplexación cuasi-ortogonal se describe a continuación para el enlace inverso de un sistema FH-OFDMA de múltiples antenas.

[0018] La FIG. 1 muestra múltiples terminales 110a a 110u y una estación base 120 en un sistema OFDMA 100. Una estación base es, en general, una estación fija que se comunica con los terminales, y que puede denominarse también un punto de acceso o alguna otra terminología. Un terminal puede ser fijo o móvil y puede denominarse también estación móvil, dispositivo inalámbrico o con alguna otra terminología. Los términos "terminal" y "usuario" también pueden intercambiarse en el presente documento. La estación base 120 está equipada con múltiples antenas (R) para la transmisión y recepción de datos. Un terminal puede estar equipado con una antena (por ejemplo, el terminal 110a) o múltiples antenas (por ejemplo, el terminal 110u) para la transmisión y recepción de datos. Las antenas R en la estación base 120 representan las múltiples entradas (MI) para las transmisiones en el enlace directo y las múltiples salidas (MO) para las transmisiones en el enlace inverso. Si se seleccionan múltiples terminales para la transmisión simultánea, entonces las múltiples antenas para estos terminales seleccionados representan colectivamente las múltiples salidas para las transmisiones de enlace directo y las múltiples entradas para las transmisiones de enlace inverso.

[0019] La FIG.2 ilustra el esquema de transmisión de salto de frecuencia (FH) 200 que se puede usar para el sistema OFDMA. El salto de frecuencia puede proporcionar diversidad de frecuencia contra los efectos perjudiciales de la trayectoria y la aleatorización de la interferencia. Con el salto de frecuencia, a cada terminal/usuario se le puede asignar una secuencia de FH diferente que indica la(s) subbanda(s) particular(es) a usar en cada período de "salto". Una secuencia de FH también se puede llamar patrón de salto o alguna otra terminología. Un período de salto es la cantidad de tiempo que se pasa en una subbanda determinada, puede abarcar uno o varios períodos de símbolos, y también puede denominarse un intervalo de transmisión o alguna otra terminología. Cada secuencia de FH puede seleccionar subbandas de forma pseudoaleatoria para el terminal. La diversidad de frecuencia se logra al seleccionar diferentes subbandas a través de las K subbandas totales en diferentes períodos de salto. Las secuencias de FH y los canales de tráfico pueden considerarse formas convenientes de expresar la asignación de subbandas.

[0020] Las secuencias de FH para diferentes usuarios que se comunican con la misma estación base son típicamente ortogonales entre sí, por lo que no hay dos usuarios que utilicen la misma subbanda en un período de salto determinado. Esto evita la interferencia "intracelular" o "intrasectorial" entre los terminales que se comunican con la misma estación base (suponiendo que la ortogonalidad no es destruida por ningún otro factor). Las secuencias de FH para cada estación base pueden ser pseudoaleatorias con respecto a las secuencias de FH para las estaciones base cercanas. La interferencia entre dos usuarios que se comunican con dos estaciones base diferentes ocurre cuando las secuencias de FH para estos usuarios seleccionan la misma subbanda en el mismo período de salto. Sin embargo, esta interferencia "intercelular" o "intersectorial" es aleatoria debido a la naturaleza pseudoaleatoria de las secuencias de FH.

[0021] Para el modo de realización mostrado en la FIG. 2, las subbandas utilizables para la transmisión de datos se organizan en N grupos. Cada grupo contiene S subbandas, donde en general N> 1, S>1 y N-S<K. Las subbandas en cada grupo pueden ser contiguas, como se muestra en la FIG. 2. Las subbandas en cada grupo también pueden ser no contiguas, por ejemplo, distribuidas uniformemente a través de las subbandas totales K y separadas uniformemente por las S subbandas. A cada usuario se le puede asignar un grupo de S subbandas en cada período de salto. Los símbolos de datos pueden ser multiplexados por división de tiempo con símbolos piloto, que son conocidos a priori tanto por el terminal como por la estación base, como se muestra en la FIG. 2.

[0022] La interferencia puede evitarse o reducirse entre todos los usuarios que se comunican con la misma estación base si sus secuencias de FH son ortogonales entre sí. En este caso, a los usuarios se les asignan grupos de subbandas que no se superponen o, de manera equivalente, una subbanda solo la utiliza un máximo de un usuario en un momento dado. La ortogonalidad completa en general no se logra debido a las condiciones del canal, las imperfecciones del receptor, la sincronización no sincronizada en los terminales, etc. La pérdida de ortogonalidad puede causar interferencia entre portadoras (ICI) e interferencia entre símbolos (ISI). Sin embargo, el ICI y el ISI pueden ser pequeños en comparación con la interferencia que se observaría si a los usuarios no se les asignaran secuencias de FH ortogonales.

[0023] El número de grupos de subbandas disponibles para la transmisión de datos está limitado, por ejemplo, a N para el modo de realización mostrado en la FIG. 2. Si se asigna un grupo de subbandas a cada usuario, entonces pueden soportarse más de N usuarios mediante multiplexación por división de tiempo (TDM) de los usuarios y permitiendo que diferentes grupos de hasta N usuarios transmitan hasta N grupos de subbandas en diferentes períodos de salto. Así, se pueden crear más de N unidades de transmisión ortogonales en los dominios de frecuencia y tiempo, donde cada unidad de transmisión es ortogonal a todas las demás unidades de transmisión en frecuencia y tiempo. Las unidades de transmisión también pueden verse como dimensiones ortogonales. La multiplexación por división de tiempo de los usuarios puede ser indeseable ya que reduce la cantidad de tiempo disponible para la transmisión de datos, lo cual puede a continuación limitar las velocidades de datos que pueden alcanzar los usuarios.

[0024] En ciertos casos, puede ser deseable soportar más usuarios que el número de unidades de transmisión ortogonales disponibles. Por ejemplo, se puede crear capacidad adicional en la dimensión espacial empleando múltiples antenas en la estación base. La estación base puede entonces ser capaz de soportar más usuarios con la capacidad adicional. Sin embargo, el número de unidades de transmisión ortogonales disponibles en el sistema OFDMA está determinado por el diseño del sistema y típicamente es limitado y finito para un ancho de banda de sistema determinado y una duración de tiempo determinada. Para simplificar, la siguiente descripción supone que la multiplexación por división de tiempo no se utiliza y que en el sistema hay N unidades de transmisión ortogonales disponibles, aunque esto no es un requisito para la multiplexación cuasi-ortogonal. Una vez que todas las unidades de transmisión disponibles se han asignado a los usuarios, ya no es posible soportar usuarios adicionales mientras se mantiene la ortogonalidad entre todos los usuarios.

[0025] La multiplexación cuasi-ortogonal puede permitir que más usuarios se comuniquen simultáneamente en el enlace inverso, por ejemplo, para utilizar más plenamente la capacidad adicional creada por las múltiples antenas en la estación base. En un modo de realización, se definen múltiples (M) conjuntos de secuencias de FH para cada estación base. Cada conjunto contiene N secuencias de FH, o una secuencia de FH para cada unidad de transmisión ortogonal disponible en el sistema. A continuación, un total de M-N secuencias de FH están disponibles para su uso en el sistema.

[0026] La FIG. 3 muestra M conjuntos de secuencias de FH que pueden usarse para la multiplexación cuasiortogonal. La primera secuencia de FH en cada conjunto está indicada por las casillas oscuras en un plano de frecuencia-tiempo para ese conjunto. Las N-1 secuencias de FH restantes en cada conjunto pueden ser versiones desplazadas vertical y circular de la primera secuencia de FH en el conjunto. Las N secuencias de FH en cada conjunto son ortogonales entre sí. Por lo tanto, no se observa interferencia entre N transmisiones de datos enviadas simultáneamente por N usuarios asignados con las N secuencias FH en cualquier conjunto dado (suponiendo que no haya pérdida de ortogonalidad debido a otros factores). Las secuencias de FH en cada conjunto también pueden ser pseudoaleatorias con respecto a las secuencias de FH para cada uno de los otros conjuntos M-1. En este caso, las transmisiones de datos enviadas simultáneamente usando las secuencias de FH en cualquier conjunto observarán la interferencia aleatoria de las transmisiones de datos enviadas usando las secuencias de FH en los otros M-1 conjuntos. Los M conjuntos de N secuencias de FH pueden generarse de varias maneras.

[0027] En un modo de realización, las N secuencias de FH para cada conjunto se obtienen basándose en un código de número pseudoaleatorio (PN) asignado a ese conjunto. Por ejemplo, se pueden usar los códigos PN cortos de 15 bits definidos por IS-95 e IS-2000. El código PN puede implementarse con un registro de desplazamiento de retroalimentación lineal (LFSR). Para cada período de salto, el LFSR se actualiza y el contenido del LFSR se utiliza para seleccionar las subbandas para las N secuencias de FH en el conjunto. Por ejemplo, un número binario correspondiente a los B bits menos significativos (LSB) en el LFSR se puede denotar como PNi(t), donde B = log²(N), l es un índice de los M conjuntos de secuencias de FH, y t es un índice para el período de salto. Las N secuencias de FH en el conjunto l pueden entonces definirse como:

donde i es un índice para las N secuencias de FH en cada conjunto; y

secuencia de FH en el conjunto l.

El 1 en la ecuación (1) representa un esquema de indexación que comienza con "1" en lugar de "0". La secuencia de FH fi,(t) indica la(s) subbanda(s) particular(es) a usar para cada período de salto t.

[0028] Para simplificar la implementación, los M códigos PN utilizados para los M conjuntos de secuencias de FH pueden definirse como diferentes turnos de un código PN común. En este caso, a cada conjunto se le asigna un turno único, y el código de PN para ese conjunto puede identificarse mediante el turno asignado. El código PN común se puede denotar como PN(t), el turno asignado para establecer l se puede denotar como ATt, y el número binario en el LFSR para establecer l se puede denotar como PN(t+ATi). Las N secuencias de FH en el conjunto l pueden entonces definirse como:

[0029] En otro modo de realización, los M conjuntos de secuencias de FH se definen basándose en M diferentes tablas de asignación, una tabla para cada conjunto. Cada tabla de asignación puede implementar una permutación aleatoria de una entrada. Cada tabla de asignación recibe un índice i para la i-ésima secuencia de FH en el conjunto asociado con la tabla y proporciona la(s) subbanda(s) para usar para esta secuencia de FH en cada período de salto t. Cada tabla de asignación puede definirse como pseudoaleatoria con respecto a las otras M-1 tablas de asignación.

[0030] Los M conjuntos de N secuencias de FH también pueden definirse y generarse de otras maneras, y esto está dentro del alcance de la invención.

[0031] Las secuencias de FH pueden asignarse a los usuarios de una manera que reduzca la cantidad de interferencia dentro de la célula observada por todos los usuarios. Para simplificar, la siguiente descripción supone que se asigna una unidad de transmisión ortogonal a cada usuario seleccionado para la transmisión. Si el número de usuarios seleccionados para la transmisión de datos (U) es menor o igual que el número de unidades de transmisión ortogonales (o U < N), entonces a los U usuarios se les puede asignar secuencias de FH ortogonales en un conjunto. Si el número de usuarios es mayor que el número de unidades de transmisión ortogonales (o U> N), entonces se pueden usar secuencias de FH adicionales de uno o más conjuntos. Dado que las secuencias de FH de diferentes conjuntos no son ortogonales entre sí y, por lo tanto, dan como resultado interferencia intracelular, debe usarse el número más pequeño de conjuntos en un momento dado. El número mínimo de conjuntos (L) necesarios para soportar U usuarios se puede expresar como:

donde " |-x-|" denota un operador de techo que proporciona un valor entero que es igual o mayor que x.

[0032] Si se utilizan L conjuntos de secuencias de FH para U usuarios, entonces cada usuario observará la interferencia de como máximo otros L-1 usuarios en cualquier momento dado y será ortogonal al menos a U-(L-1) otros usuarios. Si U es mucho más grande que L, que típicamente es el caso, entonces cada usuario observa la interferencia de un pequeño número de usuarios en un momento dado. Los U usuarios pueden ser vistos como algo ortogonales, o "cuasi-ortogonales", uno con el otro.

[0033] La FIG. 4 muestra un diagrama de flujo de un proceso 400 para asignar secuencias de FH a usuarios con multiplexación cuasi-ortogonal. Inicialmente, se determina el número de usuarios seleccionados para la transmisión de datos (U) (bloque 412). A continuación se determina el número mínimo de conjuntos de secuencias de FH (L) necesarias para soportar a todos los usuarios seleccionados (bloque 414). Si a cada usuario seleccionado se le asigna una secuencia de FH y si cada conjunto contiene N secuencias de FH, el número mínimo de conjuntos se puede determinar como se muestra en la ecuación (3). Los conjuntos L de secuencias de FH se seleccionan a continuación entre los conjuntos M de secuencias de FH disponibles para su uso (bloque 416). A cada usuario seleccionado se le asigna una (o posiblemente múltiples) secuencias de FH de los L conjuntos de secuencias de FH (bloque 418).

[0034] A los usuarios seleccionados de U se les pueden asignar secuencias de FH de los conjuntos de L de varias maneras. En un modo de realización, a los usuarios con cualidades de señal recibidas similares se les asignan secuencias de FH en el mismo conjunto. La calidad de la señal recibida se puede cuantificar mediante una relación señal/interferencia y ruido (SINR) o alguna otra medición. Para este modo de realización, los U usuarios pueden clasificarse basándose en sus SINR, por ejemplo, desde la SINR más alta hasta la SINR más baja. Se puede procesar un usuario a la vez, en orden secuencial basándose en la clasificación, y asignarle una secuencia de Fh de un primer conjunto de secuencias de FH. Se utiliza otro conjunto de secuencias de FH cuando se asignan todas las secuencias ^deFh ^{en el primer conjunto. Este modo de realización puede asignar usuarios con condiciones de canal similares al}mismo conjunto de secuencias de FH. Por ejemplo, los usuarios ubicados más cerca de la estación base pueden lograr mayores SINR y se les puede asignar secuencias de FH en un conjunto. Los usuarios que se encuentran más alejados de la estación base (o usuarios "de sector") pueden lograr SINR más bajos y se les puede asignar secuencias de FH en otro conjunto. Este modo de realización también puede facilitar el control de potencia de los usuarios. Por ejemplo, los usuarios del sector pueden causar más interferencia a los usuarios en otros sectores y pueden ser dirigidos a transmitir a niveles de potencia más bajos.

[0035] En otro modo de realización, a los usuarios con diferentes SINR recibidas se les asignan secuencias de FH en el mismo conjunto. Este modo de realización puede mejorar el rendimiento de detección para los usuarios que transmiten simultáneamente utilizando secuencias de FH en el mismo conjunto. En otro modo de realización más, los usuarios se clasifican basándose en sus "márgenes". El margen es la diferencia entre la SINR recibida y la SINR requerida para una tasa dada y captura la SINR en exceso disponible para esa tasa. Es más probable que los usuarios con márgenes más grandes se descodifiquen correctamente que los usuarios con márgenes más bajos. A los usuarios con diferentes márgenes se les pueden asignar secuencias de FH en diferentes conjuntos, lo cual puede mejorar la probabilidad de separar a los usuarios. Por ejemplo, los usuarios con grandes márgenes pueden detectarse y descodificarse primero, la interferencia causada por estos usuarios puede estimarse y cancelarse, y luego los usuarios con márgenes más bajos pueden detectarse y descodificarse a continuación, y así sucesivamente. En otro modo de realización más, los usuarios se multiplexan basándose en sus firmas espaciales. Los usuarios con firmas no correlacionadas pueden separarse más fácilmente mediante el procesamiento espacial del receptor, como se describe a continuación, aunque estos usuarios pueden colisionar en el tiempo y la frecuencia. Se pueden evaluar varias combinaciones de firmas espaciales para diferentes grupos de usuarios para identificar firmas no correlacionadas. Los usuarios también pueden ser categorizados y multiplexados de otras maneras.

[0036] La multiplexación cuasi-ortogonal se puede usar con o sin control de potencia. El control de potencia puede implementarse de varias maneras. En un esquema de control de potencia, la potencia de transmisión de cada usuario se ajusta de manera tal que la SINR recibida para el usuario, medida en la estación base, se mantenga en o cerca de una SINR objetivo. La SINR objetivo puede, a su vez, ajustarse para alcanzar un nivel particular de rendimiento, por ejemplo, una tasa de error de paquete (PER) del 1 %. Este esquema de control de potencia ajusta la cantidad de potencia de transmisión utilizada para una transmisión de datos determinada, de modo que la interferencia se minimiza al mismo tiempo que se alcanza el nivel de rendimiento deseado. En otro esquema de control de potencia, la SINR recibida para cada usuario se mantiene dentro de un rango de SINR. En otro esquema de control de potencia, la potencia de la señal recibida para cada usuario se mantiene cerca de un valor objetivo o dentro de un rango de valores.

[0037] El acceso múltiple por división de frecuencia cuasi-ortogonal de salto de frecuencia (FH-QOFDMA) es un esquema de acceso múltiple que utiliza multiplexación cuasi-ortogonal (o M conjuntos de N secuencias FH) para soportar U usuarios simultáneamente, donde U puede ser mayor que N. La FH-QOFDMA tiene algunas ventajas sobre la FH-OFDMA convencional, que utiliza solo un conjunto de N secuencias de FH para todos los usuarios. Para un pequeño número de usuarios con U < N, solo se necesita un conjunto de secuencias de FH, y el FH-QOFDMA se degenera y es idéntico al FH-OFDMA convencional. Sin embargo, FH-OFDMA está limitado a solo un conjunto de secuencias de FH y es posible que no pueda utilizar más completamente la capacidad adicional creada en la dimensión espacial mediante el uso de múltiples antenas en la estación base. En contraste, FH-QOFDMA puede utilizar varios conjuntos de secuencias de FH para que más usuarios puedan aprovechar la capacidad adicional. Aunque los U usuarios no son estrictamente ortogonales entre sí en los dominios de frecuencia y tiempo con FH-QOFDMA cuando U > N, se pueden usar varias técnicas para reducir los efectos perjudiciales de la interferencia intracelular, como se describe a continuación.

[0038] Si la estación base está equipada con múltiples antenas para la recepción de datos, entonces las transmisiones de datos de los U usuarios se pueden separar utilizando varias técnicas de procesamiento espacial del receptor; refiriéndose de nuevo a la FIG. 1, se forma un canal de entrada única y múltiples salidas (SIMO) entre el terminal de antena única 110a y la estación base de múltiples antenas 120. El canal SIMO para el terminal 110a puede caracterizarse por un vector de respuesta de canal Rx1 h^a(k,t) para cada subbanda, lo cual puede expresarse como:

'V ⁱ⁽ M ^)'

ha( M ) V ' (M) _{para k = 1... K}Ec. (4)

- V ^r( M ) .

donde k es un índice para subbanda, y ha,(k,t), para i = 1... R, es el acoplamiento o ganancia de canal complejo entre la antena única en el terminal 110a y las antenas R en la estación base 120 para la subbanda k en el período de salto t.

[0039] Se forma un canal de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) entre el terminal de múltiples antenas 110u y la estación base de múltiples antenas 120. El canal MIMO para el terminal 110u se puede caracterizar por una matriz de respuesta de canal RxT Hu(k,t) para cada subbanda, que se puede expresar como:

Hu(fc,t) = [h., &(k, t) hU,2(k, t) ... hU,T(k, t)],para k = 1... K, Ec. (5)

donde h^u,^j(k,t), para j = 1... T, es el vector de respuesta del canal entre la antena j en el terminal 110u y las antenas R en la estación base 120 para la subbanda k en el período de salto t. Cada vector de respuesta de canal h^u,/k,t) contiene elementos R y tiene la forma mostrada en la ecuación (4).

[0040] En general, cada terminal puede estar equipado con una o varias antenas y se le pueden asignar S subbandas en cada período de salto, donde S > 1. Cada terminal tendría entonces un conjunto de vectores de respuesta de canal para cada antena, y cada conjunto de vectores contendría vectores de respuesta de canal S para las S subbandas asignadas al terminal para el período de salto t. Por ejemplo, si el terminal m se asignan S subbandas con índices k a k+S-1 en el período de salto t, y a continuación el conjunto de vectores para cada antena j del terminal m contendría los vectores de respuesta del canal S h^m,^j(k,t) a h^m,^j(k+S-1,t) para las subbandas k a k+S-1, respectivamente. Estos vectores de respuesta del canal S son indicativos de la respuesta del canal entre la antena j en el terminal m y las antenas R en la estación base para las S subbandas asignadas al terminal m. El índice de subbanda k para el terminal m cambia en cada período de salto y se determina por la secuencia de FH asignada al terminal m.

[0041] Los vectores de respuesta de canal para los terminales U seleccionados para la transmisión simultánea de datos son típicamente diferentes entre sí y pueden verse como "firmas espaciales" para estos terminales U. La estación base puede estimar los vectores de respuesta de canal para cada terminal basándose en los símbolos piloto recibidos desde el terminal, que puede multiplexarse por división de tiempo con símbolos de datos como se muestra en la FIG.

2.

[0042] Para simplificar, la siguiente descripción supone que los terminales de antena única m¹a mL de L=U/N y L se asignan a cada grupo de subbandas en cada período de salto. Se puede formar una matriz de respuesta de canal RxL H(k,t) para cada subbanda k en cada período de salto t basándose en los vectores de respuesta de canal L para los terminales L que utilizan la subbanda k en el período de salto t, de la forma siguiente:

H(k,t) = [hmi(k ,t)h m2(k ,t) ... hmi(k ,t)] ,

^3i,l(k, t) ^m2,l(k' t) *** ^mL,l(k, t)

^m1,2(k,t) fcrn2,2(k,t) - ^mL,2(k,t) , para k = 1... K, Ec. (6)

.^ mi,R(k, t) '^32,R(k' t) *** ^3;,R(k' t)-

donde hirn(k,t), para l = 1... L, es el vector de respuesta del canal para el terminal l-ésimo que utiliza la subbanda k en el período de salto t. La matriz de respuesta del canal H(k,t) para cada subbanda en cada período de salto depende del conjunto específico de terminales asignados a esa subbanda y período de salto.

[0043] Los símbolos "recibidos" en la estación base para cada subbanda k en cada período de símbolo n de cada período de salto t pueden expresarse como:

r(k, t, ^b) = H(k, t) • x(k, t, ^b) + n(k, t, ^b) , para ^k = 1... K, Ec. (7)

donde x(k,t,n) es un vector con L símbolos de "transmisión" enviados por los terminales L en la subbanda k en el período de símbolo n del período de salto t,

r(k,t,n) es un vector con R símbolos recibidos obtenidos a través de las R antenas en la estación base para la subbanda k en el período de símbolos n del período de salto t, y

n(k,t,n) es un vector de ruido para la subbanda k en el período de símbolo n del período de salto t.

Por simplicidad, se supone que la matriz de respuesta del canal H(k,t) es constante durante todo un período de salto y no es una función del período de símbolo n. También por simplicidad, se puede suponer que el ruido es un ruido gaussiano blanco aditivo (AWGN) con un vector medio cero y una matriz de covarianza de fcnn = o 2-l, donde o2 es la varianza del ruido e I es la matriz de identidad.

[0044] K transmite vectores de símbolos, x(k,t,n) para k = 1... K, se forman para las subbandas K en cada período de símbolo de cada período de salto. Debido a que diferentes conjuntos de terminales pueden asignarse a diferentes subbandas en un período de salto dado, según lo determinado por sus secuencias de Fh , los K vectores de símbolos de transmisión x(k,t,n) para cada período de símbolos de cada período de salto pueden estar formados por diferentes conjuntos de terminales. Cada vector x(k,t,n) contiene L símbolos de transmisión enviados por los terminales L que utilizan la subbanda k en el período de símbolo n del período de salto t. En general, cada símbolo de transmisión puede ser un símbolo de datos, un símbolo piloto o un símbolo de "cero" (que es un valor de señal de cero).

[0045] K vectores de símbolos recibidos, r(k,t,n) para k = 1... K, se obtienen para las K subbandas en cada período de símbolo de cada período de salto. Cada vector r(k,t,n) contiene R símbolos recibidos obtenidos a través de las R antenas en la estación base para una subbanda en un período de símbolo. Para una subbanda k determinada, el período de símbolo n y el período de salto t, el símbolo de transmisión j-ésimo en el vector x(k,t,n) se multiplica por el vector/columna j-ésimo de la matriz de respuesta de canal H(k,t) para generar un vector rj(k,t,n). Los símbolos de transmisión L en x(k,t,n), que son enviados por L terminales diferentes, se multiplican por las columnas L de H(k,t) para generar los L vectores xj(k,t,n) a ri_(/c,f,n), un vector rj(k,t,n) para cada terminal. El vector r(k,t,n) obtenido por la

- -

-

estación base es L compuesto de los L vectores ri(/c,í,n) a ri_(/c,f,n), o Cada símbolo recibido en r(k,t,n) contiene por lo tanto un componente de cada uno de los L símbolos de transmisión en x(k,t,n). Los símbolos de transmisión L enviados simultáneamente por los terminales L en cada subbanda k en cada período de símbolo n de cada período de salto t interfieren entre sí en la estación base.

[0046] La estación base puede usar varias técnicas de procesamiento espacial del receptor para separar las transmisiones de datos enviadas simultáneamente por los L terminales en cada subbanda en cada período de símbolo. Estas técnicas de procesamiento espacial del receptor incluyen una técnica de forzamiento cero (ZF), una técnica de error cuadrático medio mínimo (MMSE), una técnica de combinación de relación máxima (MRC), etc.

[0047] Para la técnica de forzado de cero, la estación base puede obtener una matriz de filtro espacial Mz(k,t) para cada subbanda k en cada período de salto t, de la forma siguiente:

donde "H " denota una transposición conjugada. La estación base estima la matriz de respuesta del canal H(k,t) para cada subbanda, por ejemplo, basándose en los pilotos transmitidos por los terminales. La estación base a continuación usa la matriz de respuesta de canal estimada H(k,t) para obtener la matriz de filtro espacial. Para mayor claridad, la siguiente descripción supone que no hay ningún error de estimación, por lo que H(k,t) = H(k,t). Debido a que se supone que H(k,t) es constante a lo largo del período de salto t, se puede usar la misma matriz de filtro espacial Mzf(k,t) para todos los períodos de símbolo en el período de salto t.

[0048] La estación base puede realizar un procesamiento de forzado cero para cada subbanda k en cada período de símbolo n de cada período de salto t, de la forma siguiente:

donde Xzf(k,t,n) es un vector con L símbolos de datos "detectados" para la subbanda k en el período de símbolo n del período de salto t; y

nzf(k,t,n) es el ruido después del procesamiento de forzado de cero.

Un símbolo de datos detectado es una estimación de un símbolo de datos enviado por un terminal.

[0049] Para la técnica MMSE, la estación base puede obtener una matriz de filtro espacial Mmmse(k,t) para cada subbanda k en cada período de salto t, de la forma siguiente:

Si se conoce la matriz de covarianza £nn del ruido, entonces se puede usar esta matriz de covarianza en lugar de o2-] en la ecuación (10).

[0050] La estación base puede realizar el procesamiento MMSE para cada subbanda k en cada período de símbolo n de cada período de salto t, de la forma siguiente:

donde Dmmse(k,t) es un vector diagonal que contiene los elementos diagonales de una matriz [M mmse(k,t)-H(k,t)], o Dmmse g[M mmse (k,t)-H(k,t)]; y

Qmmse{k,t,n) es el ruido después del procesamiento MMSE.

Las estimaciones de símbolos del filtro espacial Mmmse (k,t) son estimaciones no normalizadas de los símbolos de

transmisión en \{k,t,n). La multiplicación con la matriz de escala. QmmsAk>0 proporciona estimaciones normalizadas de los símbolos de transmisión.

[0051] Para la técnica MRC, la estación base puede obtener una matriz de filtro espacial Mmrc(k,t) para cada subbanda k en cada período de salto t, de la forma siguiente:

[0052] La estación base puede realizar el procesamiento MRC para cada subbanda k en cada período de símbolo n de cada período de salto t, de la forma siguiente:

donde Dmrc(k,t) es un vector diagonal que contiene los elementos diagonales de una matriz [HH(k,t)-H(k,t)], o Dmrc(k,t) = diag [HH(k,t)-H(k,t)]; y

nmrc(k,t,n) es el ruido después del procesamiento MRC.

[0053] En general, se pueden asignar diferentes conjuntos de terminales a diferentes grupos de subbandas en un período de salto dado, según lo determinado por sus secuencias de FH. Los conjuntos de terminales N para los grupos de subbandas N en un período de salto dado pueden contener números iguales o diferentes de terminales. Además, cada conjunto de terminales puede contener terminales de antena única, terminales de múltiples antenas o una combinación de ambos. También se pueden asignar diferentes conjuntos de terminales (que pueden contener nuevamente números iguales o diferentes de terminales) a una subbanda determinada en diferentes períodos de salto. La matriz de respuesta del canal H(k,t) para cada subbanda en cada período de salto está determinada por el conjunto de terminales que usan esa subbanda en ese período de salto y contiene uno o más vectores/columnas para cada terminal que transmite en esa subbanda en ese período de salto. La matriz H(k,t) puede contener múltiples vectores para un terminal que usa múltiples antenas para transmitir diferentes símbolos de datos a la estación base.

[0054] Como se muestra arriba, las transmisiones de datos múltiples enviadas simultáneamente desde hasta L terminales en cada subbanda k en cada período de símbolo n de cada período de salto t pueden estar separadas por la estación base basándose en sus firmas espaciales no correlacionadas, que vienen dadas por su respuesta de canal Vectores hmi(k,t). Esto permite que FH-QOFDMA disfrute de una mayor capacidad cuando aumenta el número de antenas utilizadas para la recepción de datos. Además, FH-QOFDMA reduce la cantidad de interferencia dentro de la célula observada en cada subbanda en cada período de salto para que se pueda lograr una mejor utilización de la capacidad adicional creada en la dimensión espacial.

[0055] La FIG. 5 muestra un diagrama de bloques de un modo de realización del terminal de antena única 110a y el terminal de múltiples antenas 110u. En el terminal de antena única 110a, un codificador/modulador 514a recibe datos de tráfico/paquete (denotados como {da}) de una fuente de datos 512a y posiblemente datos de señalización/sobrecarga de un controlador 540a, procesa (por ejemplo, codifica, intercala y asigna símbolos) los datos basados en uno o más esquemas de codificación y modulación seleccionados para el terminal 110a, y proporciona símbolos de datos (denotados como {xa}) al terminal 110a. Cada símbolo de datos es un símbolo de modulación, que es un valor complejo para un punto en una constelación de señales para un esquema de modulación (por ejemplo, M-PSK o M-QAM).

[0056] Un asignador de símbolos a subbandas 520a recibe los símbolos de datos y los símbolos piloto y proporciona estos símbolos en la(s) subbanda(s) adecuada(s) en cada período de símbolos de cada período de salto, según lo determinado por un control de FH de un generador de FH 522a. El generador de FH 522a puede generar el control de FH basándose en una secuencia de FH o en un canal de tráfico asignado al terminal 110a. El generador de FH 522a puede implementarse con tablas de consulta, generadores de PN, etc. El asignador 520a también proporciona un símbolo de cero para cada subbanda que no se utiliza para la transmisión de datos o piloto. Para cada período de símbolos, el asignador 520a genera K símbolos de transmisión para las K subbandas totales, donde cada símbolo de transmisión puede ser un símbolo de datos, un símbolo piloto o un símbolo de cero.

[0057] Un modulador OFDM 530a recibe K símbolos de transmisión para cada período de símbolos y genera un símbolo OFDM correspondiente para ese período de símbolos. El modulador OFDM 530a incluye una unidad de transformada de Fourier rápida inversa (IFFT) 532 y un generador de prefijo cíclico 534. Para cada período de símbolo, la unidad IFFT 532 transforma K símbolos de transmisión al dominio de tiempo utilizando un IFFt de punto K para obtener un símbolo "transformado" que contiene K muestras de dominio de tiempo. Cada muestra es un valor complejo que se transmitirá en un período de muestra. El generador de prefijos cíclicos 534 repite una parte de cada símbolo transformado para formar un símbolo OFDM que contiene muestras de N C, donde C es el número de muestras que se repiten. La parte repetida se denomina a menudo un prefijo cíclico y se utiliza para combatir la ISI causada por la atenuación selectiva de la frecuencia. Un período de símbolo OFDM (o simplemente, un período de símbolo) es la duración de un símbolo OFDM y es igual a N+C períodos de muestra. El modulador OFDM 530a proporciona un flujo de símbolos OFDM a una unidad transmisora (TMTR) 536a. La unidad transmisora 536a procesa (por ejemplo, convierte a analógico, filtra, amplifica y aumenta en frecuencia) el flujo de símbolos OFDM para generar una señal modulada, que se transmite desde una antena 538a.

[0058] En el terminal de múltiples antenas 110u, un codificador/modulador 514u recibe datos de tráfico/paquete (denotado como {du}) de una fuente de datos 512u y posiblemente datos de señalización/sobrecarga de un controlador 540u, procesa los datos basándose en uno o más esquemas de modulación y codificación seleccionados para el terminal 110u, y proporciona símbolos de datos (denotados como {xu}) al terminal 110u. Un desmultiplexor (Demux) 516u desmultiplexa los símbolos de datos en flujos T para las T antenas en el terminal 110u, un flujo de símbolos de datos {xu,j} para cada antena, y proporciona cada flujo de símbolos de datos a un asignador de símbolo a subbanda respectivo 520u. Cada asignador 520u recibe los símbolos de datos y los símbolos piloto de su antena y proporciona estos símbolos en la subbanda(s) adecuada(s) en cada período de símbolos de cada período de salto, según lo determinado por un control de FH generado por un generador de FH 522u basado en una secuencia de FH o un canal de tráfico asignado al terminal 110u. Se pueden enviar hasta T diferentes símbolos de datos o símbolos piloto desde las antenas T en cada período de símbolo en cada subbanda asignada al terminal 110u. Cada asignador 520u también proporciona un símbolo de cero para cada subbanda que no se utiliza para la transmisión de datos o piloto y, para cada período de símbolos, las salidas K transmiten símbolos para las K subbandas totales a un modulador OFDM correspondiente 530u.

[0059] Cada modulador OFDM 530u recibe K símbolos de transmisión para cada período de símbolos, realiza la modulación OFDM en los K símbolos de transmisión y genera un símbolo OFDM correspondiente para el período de símbolos. Los T moduladores OFDM 530ua a 530ut proporcionan T flujos de símbolos OFDM a las T unidades transmisoras 536ua a 536ut, respectivamente. Cada unidad transmisora 536u procesa su flujo de símbolos OFDM y genera una señal modulada correspondiente. Las T señales moduladas desde las unidades transmisoras 536ua a 536ut se transmiten desde las T antenas 538ua a 538ut, respectivamente.

[0060] Los controladores 540a y 540u dirigen la operación en los terminales 110a y 110u, respectivamente. Las unidades de memoria 542a y 542u proporcionan almacenaje para los códigos de programación y los datos usados por los controladores 540a y 540u, respectivamente.

[0061] La FIG. 6 muestra un diagrama de bloques de un modo de realización de la estación base 120. Las señales moduladas transmitidas por los U terminales seleccionados para la transmisión de datos son recibidas por R antenas 612a a 612r, y cada antena proporciona una señal recibida a una unidad receptora respectiva (RCVR) 614. Cada unidad receptora 614 procesa (p. ej., filtra, amplifica, reduce la frecuencia y digitaliza) su señal recibida y proporciona un flujo de muestras de entrada a un desmodulador OFDM asociado (Desmod) 620. Cada desmodulador OFDM 620 procesa sus muestras de entrada y proporciona los símbolos recibidos. Cada desmodulador OFDM 620 en general incluye una unidad de eliminación de prefijo cíclico y una unidad de transformada de Fourier (FFT) rápida. La unidad de eliminación de prefijos cíclicos elimina el prefijo cíclico en cada símbolo OFDM recibido para obtener un símbolo transformado recibido. La unidad FFT transforma cada símbolo transformado recibido en el dominio de frecuencia con una FFT de K puntos para obtener K símbolos recibidos para las K subbandas. Para cada período de símbolos, los R desmoduladores OFDM 620a a 620r proporcionan R conjuntos de K símbolos recibidos para las R antenas a un procesador espacial de recepción (RX) 630.

[0062] El procesador espacial de recepción (RX) 630 incluye los K procesadores espaciales de subbanda 632a a 632k para las K subbandas. Dentro del procesador espacial RX 630, los símbolos recibidos de los desmoduladores OFDM 620a a 620r para cada período de símbolos se desmultiplexan en K vectores de símbolos recibidos, r(k,t,n) para k = 1... K, que se proporcionan a los K procesadores espaciales 632. Cada procesador espacial 632 también recibe una matriz de filtro espacial M(k,t) para su subbanda, realiza el procesamiento espacial del receptor en r(k,t,n) con M(k,t) como se ha descrito anteriormente, y proporciona un vector x (k,t,n) de los símbolos de datos detectados. Para cada período de símbolos, K procesadores espaciales 632 a 632k proporcionan K conjuntos de símbolos de datos detectados en K vectores x (k,t,n) para las K subbandas a un desasignador de subbanda a símbolo 640.

[0063] El desasignador 640 obtiene los K conjuntos de símbolos de datos detectados para cada período de símbolos y proporciona símbolos de datos detectados para cada terminal m en un flujo {xm} para ese terminal, donde m e { a... u}. Las subbandas utilizadas por cada terminal están determinadas por un control de FH generado por un generador de FH 642 basado en la secuencia de FH o el canal de tráfico asignado a ese terminal. Un desmodulador/descodificador 650 procesa (por ejemplo, desasigna símbolos, desintercala, y descodifica) los símbolos de datos detectados {xm} para cada terminal y proporciona datos descodificados {óm} para el terminal.

[0064] Un estimador de canal 634 obtiene los símbolos piloto recibidos de los desmoduladores 620a a 620r de OFDM y obtiene un vector de respuesta de canal para cada antena de cada terminal que transmite a la estación base 120 basándose en los símbolos piloto recibidos para el terminal. Una unidad de cálculo de matriz de filtro espacial 636 forma una matriz de respuesta de canal H(k,t) para cada subbanda en cada período de salto basándose en los vectores de respuesta de canal de todos los terminales que utilizan esa subbanda y período de salto. A continuación, la unidad de cálculo 636 obtiene la matriz de filtro espacial M(k,t) para cada subbanda de cada período de salto basándose en la matriz de respuesta del canal H(k,t) para esa subbanda y período de salto y además utiliza la técnica de MMSE de forzado de cero. o MRC, como se ha descrito anteriormente. La unidad de cálculo 636 proporciona K matrices de filtro espacial para las K subbandas en cada período de salto a K procesadores espaciales de subbanda 632a a 632k.

[0065] Un controlador 660 dirige la operación en la estación base 120. Una unidad de memoria 662 proporciona almacenamiento para códigos de programa y datos utilizados por el controlador 660.

[0066] Para mayor claridad, la multiplexación cuasi-ortogonal se ha descrito específicamente para el enlace inverso de un sistema OFDMA de salto de frecuencia. La multiplexación cuasi-ortogonal también se puede usar para otros sistemas de comunicación de múltiples portadoras, donde las múltiples subbandas pueden proporcionarse por otros medios distintos de OFDM.

[0067] También se puede utilizar la multiplexación cuasi-ortogonal para el enlace directo. Por ejemplo, un terminal equipado con múltiples antenas puede recibir transmisión de datos desde múltiples estaciones base (por ejemplo, un símbolo de datos de cada una de las múltiples estaciones base en cada subbanda en cada período de símbolo). Cada estación base puede transmitir al terminal utilizando una secuencia de FH diferente que la estación base asignó al terminal. Las secuencias de FH utilizadas por las diferentes estaciones base para el terminal pueden no ser ortogonales entre sí. Múltiples estaciones base pueden enviar múltiples símbolos de datos en la misma subbanda en el mismo período de símbolos al terminal siempre que estas secuencias de FH colisionen. El terminal puede usar el procesamiento espacial del receptor para separar los múltiples símbolos de datos enviados simultáneamente en la misma subbanda en el mismo período de símbolos por las múltiples estaciones base.

[0068] Diversos medios pueden implementar las técnicas de multiplexación cuasi-ortogonal descritas en el presente documento. Por ejemplo, estas técnicas pueden implementarse en hardware, en software o en una combinación de ambos. Para una implementación en hardware, las unidades de procesamiento usadas para multiplexación cuasiortogonal en una entidad transmisora (por ejemplo, como se muestra en la FIG. 5), pueden implementarse dentro de uno o más circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC), procesadores de señales digitales (DSP), dispositivos de procesamiento de señales digitales (DSPD), dispositivos lógicos programables (PLD), matrices de puertas programables in situ (FPGA), procesadores, controladores, microcontroladores, microprocesadores, otras unidades electrónicas diseñadas para desempeñar las funciones descritas en el presente documento, o una combinación de los mismos. Las unidades de procesamiento utilizadas para la multiplexación cuasi-ortogonal en una entidad receptora (por ejemplo, como se muestra en la FIG. 6) también se pueden implementar dentro de uno o más ASIC, DSP, etc.

[0069] Para una implementación en software, las técnicas de multiplexación cuasi-ortogonal pueden implementarse con módulos (por ejemplo, procedimientos, funciones, etc.) que lleven a cabo las funciones descritas en el presente documento. Los códigos de software pueden almacenarse en una unidad de memoria (por ejemplo, unidad de memoria 542a o 542u en la FIG. 5 o en unidad de memoria 662 en la FIG. 6) y ejecutarse por un procesador (por ejemplo, el controlador 540a o 540u en la FIG. 5 o el controlador 660 en la FIG. 6). La unidad de memoria se puede implementar dentro del procesador o ser externa al procesador.

[0070] La presente invención está definida por las reivindicaciones adjuntas. Todos los modos de realización que no están dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas deben considerarse meramente como ejemplos adecuados para comprender la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de comunicación en un sistema de comunicación de multiplexación por división de frecuencia cuasi-ortogonal inalámbrico (100), que comprende:

asignar una pluralidad de terminales (110a, 110u) con canales de tráfico en una pluralidad de conjuntos de canales de tráfico para una estación base (120), en el que cada conjunto incluye una pluralidad de canales de tráfico que son ortogonales entre sí, en el que los canales de tráfico en cada conjunto no son ortogonales a los canales de tráfico en cada uno de los conjuntos restantes, y en el que cada canal de tráfico está asociado con una o más subportadoras para usar para la transmisión de datos en cada intervalo de transmisión; y

recibir transmisiones de datos enviadas por la pluralidad de terminales (110a, 110u) en los canales de tráfico asignados a la pluralidad de terminales (110a, 110u).

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada canal de tráfico se asigna a una pluralidad de subportadoras contiguas en cada intervalo de transmisión.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la asignación de la pluralidad de terminales (110a, 110u) con canales de tráfico comprende

disponer la pluralidad de terminales (110a, 110u) en una pluralidad de grupos de terminales, un grupo de terminales para cada uno de la pluralidad de conjuntos de canales de tráfico, y

asignar a cada grupo de terminales con canales de tráfico en un conjunto respectivo de canales de tráfico.

4. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además enviar transmisiones de datos a la pluralidad de terminales (110a, 110u) en los canales de tráfico asignados a la pluralidad de terminales.

5. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además:

realizar un procesamiento espacial para separar las transmisiones de datos enviadas por la pluralidad de terminales (110a, 110u).

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que la realización del procesamiento espacial comprende obtener una estimación de canal para cada uno de la pluralidad de terminales (110a, 110u) basándose en los símbolos piloto recibidos de cada terminal (110a; 110u), y

realizar el procesamiento espacial para las transmisiones de datos recibidos basándose en estimaciones de canal para la pluralidad de terminales (110a, 110u).

7. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que la realización del procesamiento espacial comprende formar una matriz de respuesta de canal para cada una de una pluralidad de subportadoras basadas en estimaciones de canal para al menos un terminal que transmite en cada subportadora,

determinar una matriz de filtro espacial para cada una de la pluralidad de subportadoras basándose en la matriz de respuesta de canal para cada subportadora, y

realizar el procesamiento espacial para cada una de la pluralidad de subportadoras con la matriz de filtro espacial para cada subportadora.

8. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además:

ajustar la potencia de transmisión de cada uno de la pluralidad de terminales (110a, 110u) para mantener una calidad de señal recibida objetivo para cada terminal en la estación base.

9. Un aparato para la comunicación inalámbrica para un sistema de comunicación de multiplexación por división de frecuencia cuasi-ortogonal, que comprende:

medios para asignar una pluralidad de terminales (110a, 110u) con canales de tráfico en una pluralidad de conjuntos de canales de tráfico para una estación base (120), en el que cada conjunto incluye una pluralidad de canales de tráfico que son ortogonales entre sí, en el que los canales de tráfico en cada conjunto no son ortogonales a los canales de tráfico en cada uno de los conjuntos restantes, y en el que cada canal de tráfico está asociado con una o más subportadoras para usar para la transmisión de datos en cada intervalo de transmisión; y

medios para recibir transmisiones de datos enviadas por la pluralidad de terminales (110a, 110u) en los canales de tráfico asignados a la pluralidad de terminales (110a, 110u).

10. El aparato de la reivindicación 9, que comprende además:

medios para enviar transmisiones de datos a la pluralidad de terminales (110a, 110u) en los canales de tráfico asignados a la pluralidad de terminales.

11. El aparato de la reivindicación 9, que comprende además:

medios para realizar el procesamiento espacial para separar las transmisiones de datos enviadas por la pluralidad de terminales (110a, 110u).

12. El aparato de la reivindicación 9, que comprende además:

medios para ajustar la potencia de transmisión de cada uno de la pluralidad de terminales (110a; 110u) para mantener una calidad de señal recibida objetivo para cada terminal en la estación base.

13. Un procedimiento de comunicación en un sistema inalámbrico de comunicaciones de multiplexación por división de frecuencia cuasi-ortogonal (100) para ser utilizado en un terminal (110a; 110u), que comprende: obtener un canal de tráfico a usar para la transmisión de datos, en el que el canal de tráfico se selecciona entre una pluralidad de conjuntos de canales de tráfico para una estación base (120), en el que cada conjunto incluye una pluralidad de canales de tráfico que son ortogonales entre sí, en el que los canales de tráfico en cada conjunto no son ortogonales a los canales de tráfico en cada uno de los conjuntos restantes, y en el que el canal de tráfico está asociado con una o más subportadoras a usar para la transmisión de datos en cada intervalo de transmisión; y

enviar datos a la estación base (120) en el canal de tráfico.

14. El procedimiento según la reivindicación 13, que comprende además:

ajustar la potencia de transmisión del terminal (110a; 110u) para mantener una calidad de señal recibida objetivo para el terminal en la estación base.

15. Un aparato para un terminal (110a; 110u) para la comunicación inalámbrica para un sistema de comunicación de multiplexación por división de frecuencia cuasi-ortogonal, que comprende:

medios para obtener un canal de tráfico a usar para la transmisión de datos, en el que el canal de tráfico se selecciona de entre una pluralidad de conjuntos de canales de tráfico para una estación base (120), en el que cada conjunto incluye una pluralidad de canales de tráfico que son ortogonales entre sí, en el que los canales de tráfico en cada conjunto no son ortogonales a los canales de tráfico en cada uno de los conjuntos restantes, y en el que el canal de tráfico está asociado con una o más subportadoras a usar para la transmisión de datos en cada intervalo de transmisión; y

medios para enviar datos a la estación base en el canal de tráfico.

16. El aparato de la reivindicación 15, que comprende además:

medios para ajustar la potencia de transmisión del terminal (110a; 110u) para mantener una calidad de señal recibida objetivo para el terminal en la estación base (120).

17. Un programa informático que comprende instrucciones que, cuando son ejecutadas por un sistema informático, hacen que el sistema informático lleve a cabo el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 o 13 a 14.