BRPI0608895A2 - transmissão piloto e estimação de canal para um sistema de comunicação utilizando multiplexação por divisão de freqüência - Google Patents
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Abstract
TRANSMISSãO DE PILOTO E ESTIMAçãO DE CANAL PARA UM SISTEMA DE COMUNICAçãO UTILIZANDO MULTIPLEXAçãO POR DIVISãO DE FREQüêNCIA. Um transmissor gera um piloto tendo um envelope de domínio de tempo constante e um espectro de freqUência plana com base em uma seqUência polifásica. Para gerar um símbolo TEDMA piloto, uma primeira seqUência de simbolos piloto é formada com base na seqUência polifásica e replicada múltiplas vezes para obter uma segunda seqUência de simbolos piloto. Uma rampa de fase é aplicada na segunda seqUência de simbolos piloto para obter uma terceira seqUência de simbolos de saída. Um prefixo cíclico é apenso à terceira seqUência de simbolos de saída para obter um símbolo IPDMA, que e transmitido no domínio de tempo através de um canal de comunicação. Os simbolos piloto podem ser multíplexados com simbolos de dados utilizando TDM e/ou CDM. Um símbolo LFDMA piloto pode ser também gerado com uma seqUência polifásica e multiplexado utilizando TDM ou CDM. Um receptor deriva uma estimativa de canal com base em simbolos piloto recebidos e utilizando técnica de erro médio quadrático mínimo, quadrados mínimos, ou alguma outra técnica de estimação de canal.
Description
TRANSMISSÃO DE PILOTO E ESTIMAÇÃO DE CANAL PARA UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO UTILIZANDO MULTIPLEXAÇAO POR DIVISÃO DE
FREQÜÊNCIA
FUNDAMENTOSReivindicação de prioridade de acordo com 35
U.S.C. §119
0 presente pedido para patente reivindica prioridade ao Pedido provisional número 60/659.526 intitulado "Estimation for pilot design and channel 10 interleaved frequency division multiple access
communication", depositado em 7 de março de 2005, e cedida à cessionária do presente e pela presente expressamente incorporada a titulo de referência aqui.
I. Campo
A presente invenção refere-se genericamente à
comunicação e mais especificamente à transmissão de piloto e estimação de canal para um sistema de comunicações.
II. Fundamento
Multiplexagem por divisão de freqüência ortogonal 20 (OFDM) é uma técnica de modulação de multiportadoras que
particiona a largura de banda de sistema geral em múltiplas sub-bandas ortogonais (K). Essas sub-bandas são também denominadas tons, subportadoras e depósitos de freqüência. Com OFDM, cada sub-banda é associada a uma subportadora 2 5 respectiva que pode ser modulada com dados.
OFDM tem certas características desejáveis como elevada eficiência espectral e robustez contra, efeitos de multipercurso. Entretanto, uma principal desvantagem com OFDM é uma elevada relação de potência pico/média (PAPR), 30 que significa que a razão da potência de pico para a
energia média de uma forma de onda de OFDM pode ser elevada. A PAPR elevada para a forma de onda de OFDMresulta da possível adição em fase (ou coerente) de todas as subportadoras quando elas são independentemente moduladas com dados. Na realidade, pode ser mostrado que a potência de pico pode ser até K vezes maior do que a potência média para OFDM.
A PAPR elevada para a forma de onda de OFDM é indesejável e pode degradar o desempenho. Por exemplo, grandes picos na forma de onda de OFDM podem fazer com que um amplificador de potência opere em uma região altamente não linear ou possivelmente ceife, o que causaria então
distorção de intermodulação e outros artefatos que podem degradar a qualidade do sinal. A qualidade de sinal degradada pode afetar adversamente o desempenho para estimação de canal, detecção de dados, e assim por diante.
Há portanto necessidade na arte por técnicas que
possam diminuir os efeitos prejudiciais de elevada PAPR em modulação de multiportadora.
SUMÁRIO
Técnicas de transmissão de piloto que podem evitar elevada PAPR e técnicas de estimação de canal são
descritas aqui. Um piloto pode ser gerado com base em seqüência polifásica e utilizando acesso múltiplo por divisão de freqüência de portadora única (SC-FDMA). Uma seqüência polifásica é uma seqüência que tem boas características temporais (por exemplo, um envelope de
dominio de tempo constante) e boas características espectrais (por exemplo, um espectro de freqüência plano). SC-FDMA inclui (1) FDMA intercalado (IFDMA) que transmite dados e/ou piloto em sub-bandas que são uniformemente 30 separadas através de K sub-bandas totais e (2) FDMA
localizada (LFDMA) que transmite dados e/ou piloto tipicamente em sub-bandas adjacentes entre as K sub-bandastotais. IFDMA também é denominado FDMA distribuído, e LFDMA também é denominado FDMA de banda estreita.
Em uma modalidade para transmissão de piloto utilizando IFDMA, uma primeira seqüência de símbolos piloto 5 é formada em uma seqüência polifásica e é replicada
múltiplas vezes para obter uma segunda seqüência de símbolos piloto. Uma rampa de fase pode ser aplicada à segunda seqüência de símbolos piloto para obter uma terceira seqüência de símbolos de saida. Um prefixo ciclico é apenso à terceira seqüência de símbolos de saida
para formar um símbolo IFDMA, que é transmitido no domínio de tempo através de um canal de comunicação. Os símbolos piloto podem ser multiplexados com símbolos de dados utilizando multiplexagem por divisão de tempo (TDM), multiplexagem por divisão de código (CDM) e/ou algum outro
esquema de multiplexagem.
Em uma modalidade para transmissão de piloto utilizando LFDMA, uma primeira seqüência de símbolos piloto é formada com base em uma seqüência polifásica e é transformada no dominio de freqüência para obter uma
segunda seqüência de símbolos de dominio-freqüência. Uma terceira seqüência de símbolos é formada com a segunda seqüência de símbolos de dominio-freqüência mapeados sobre um grupo de sub-bandas utilizadas para transmissão de piloto e símbolos zero mapeados sobre as sub-bandas
restantes. A terceira seqüência de símbolos é transformada no dominio de tempo para obter uma quarta seqüência de símbolos de saida. Um prefixo ciclico é apenso à quarta seqüência de símbolos de saida para formar um símbolo
30 LFDMA, que é transmitido no dominio de tempo através de um
canal de comunicação.
Em uma modalidade para estimação de canais, pelo menos um símbolo SC-FDMA é recebido através do canal decomunicação e processado (por exemplo, desmultiplexado para um piloto TDM ou descanalizado para um piloto CDM) para obter símbolos piloto recebidos. Um simbolo SC-FDMA pode ser um simbolo IFDMA ou um simbolo LFDMA. Uma estimativa de canal é derivada com base nos simbolos piloto recebidos
e utilizando uma técnica de erro médio quadrático minimo (MMSE), uma técnica de quadrados minimos (LS), ou alguma outra técnica de estimação de canais. Filtração, limitação, truncamento e/ou seleção de derivação podem ser
executados para obter uma estimativa aperfeiçoada de
canais. A estimativa de canais pode ser também
aperfeiçoada pela execução de estimação de canal iterativa ou estimação de canal auxiliada por dados.
Vários aspectos e modalidades da invenção são
descritos em detalhes adicionais abaixo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
As características e natureza da presente invenção tornar-se-ão mais evidentes a partir da descrição detalhada exposta abaixo quando tomada em combinação com os desenhos nos quais caracteres de referência similares
identificam de forma correspondente do principio ao fim.
A figura 1 mostra uma estrutura de sub-bandas de intercalação para um sistema de comunicação.
A figura 2 mostra a geração de um simbolo IFDMA para um conjunto de N sub-bandas.
A figura 3 mostra uma estrutura de sub-banda de banda estreita.
A figura 4 mostra a geração de um simbolo LFDMA para um grupo de N sub-bandas.
As figuras 5A e 5B mostram dois esquemas piloto
de TDM com piloto e dados sendo multiplexados através de períodos de simbolo e períodos de amostra, respectivamente.As figuras 5C e 5D mostram dois esquemas piloto CDM com piloto e dados sendo combinados através de períodos de símbolos e períodos de amostra, respectivamente.
A figura 6 mostra uma divisão de tempo piloto de banda larga multiplexada com dados.
A figura 7 A mostra um processo para gerar um simbolo de IFDMA piloto.
A figura 7B mostra um processo para gerar um simbolo de LFDMA piloto.
A figura 8 mostra um processo para executar
estimação de canal.
A figura 9 mostra um diagrama de blocos de um transmissor e um receptor.
As figuras 10A e 10B mostram dados de transmissão (TX) e processadores piloto para os esquemas piloto de TDM
e esquemas piloto CDM, respectivamente.
As figuras 11A e 11B mostram moduladores de IFDMA e LFDMA, respectivamente.
As figuras 12A e 12B mostram desmoduladores de IFDMA para pilotos TDM e CDM, respectivamente.
As figuras 13A e 13B mostram desmoduladores de LFDMA para pilotos TDM e CDM, respectivamente.
DESCRIÇÃO DETALHADA
A palavra "exemplar" é utilizada aqui para significar "servir como exemplo, instância ou ilustração."
Qualquer modalidade ou desenho descrito aqui como "exemplar" não deve se necessariamente interpretada como preferida ou vantajosa em relação a outras modalidades ou desenhos.
As técnicas de transmissão de piloto e estimaçãode canais, descritas aqui, podem ser utilizadas para vários sistemas de comunicação que utilizam modulação de multiportadoras ou executam multiplexagem por divisão defreqüência. Por exemplo, essas técnicas podem ser
utilizadas para um sistema de acesso múltiplo por divisão de freqüência (FDMA), um sistema de acesso múltiplo por divisão de freqüência ortogonal (OFDMA), um sistema SC-5 FDMA, um sistema IFDMA, um sistema LFDMA, um sistema à base
de OFDM, e assim por diante. Essas técnicas podem ser também utilizadas para o link direto (ou downlink) e o link inverso (ou uplink).
A figura 1 mostra uma estrutura de sub-banda exemplar 100 que pode ser utilizada para um sistema de
comunicação. O sistema tem uma largura de banda geral de BW MHz, que é particionada em K sub-bandas ortogonais que recebem Índices de 1 até K. O espaçamento entre sub-bandas adjacentes é BW / K MHz. Em um sistema de formato espectral, algumas sub-bandas nas duas extremidades. da
largura de banda do sistema não são utilizadas para transmissão piloto/dados e servem como sub-bandas de proteção para permitir que o sistema atenda exigências de máscara espectral. Alternativamente, as sub-bandas K podem ser definidas sobre a porção utilizável da largura de banda
do sistema. Para simplicidade, a seguinte descrição assume que todas as sub-bandas totais K podem ser utilizadas para transmissão de piloto/dados.
Para estrutura de sub-banda 100, as sub-bandas
25 totais K são dispostas em conjuntos de sub-bandas separados
S, que são também denominadas intercalações. Os conjuntos K são separados ou em não sobreposição'em que cada uma das sub-bandas K pertence somente a um conjunto. Cada conjunto contém sub-bandas N que são distribuídas uniformemente
30 através das sub-bandas totais K de tal modo que sub-bandas
consecutivas no conjunto sejam separadas por sub-bandas S, onde K = S . N. Desse modo, o conjunto u contém sub-bandas u, S + u, 2S + u, (N-l).S + u, onde u é o índice doconjunto e ue {1,...,S}. 0 Índice u também é um deslocamento de sub-banda que indica a primeira sub-banda no conj unto. As sub-bandas N em cada conj unto são intercaladas com as sub-bandas N em cada um dos outros conjuntos S-l.
A figura 1 mostra uma estrutura de sub-banda especifica. Em geral, uma estrutura de sub-banda pode incluir qualquer número de conjuntos de sub-bandas, e cada conj unto pode incluir qualquer número de sub-bandas. Os
conjuntos podem incluir números iguais ou diferentes de
sub-bandas. Por exemplo, alguns conjuntos podem incluir sub-bandas N enquanto outros conjuntos podem incluir 2N, 4N ou algum outro número de sub-bandas. As sub-bandas em cada conjunto são distribuídas uniformemente (isto é, igualmente
espaçadas) através das sub-bandas totais K para obter os
benefícios descritos abaixo. Para simplicidade, a seguinte descrição assume o uso de estrutura de sub-banda 100 na figura 1.
Os conjuntos de sub-banda S podem ser vistos como canais S que podem ser utilizados para transmissão de
piloto e de dados. Por exemplo, cada usuário pode ser atribuído um conjunto de sub-banda, e dados e piloto para cada usuário podem ser enviados no conjunto de sub-banda atribuído. Usuários S podem simultaneamente transmitir dados/piloto nos conjuntos de sub-banda S através do link
inverso para uma estação base. A estação base pode também transmitir simultaneamente dados/piloto nos conjuntos de sub-banda S através do link direto para usuários S. Para cada link, até N símbolos de modulação podem ser enviados 30 em cada periodo de símbolo (em tempo ou freqüência) nas
sub-bandas N em cada conjunto sem causar interferência nos outros conjuntos de sub-banda. Um simbolo de modulação é um valor complexo para um ponto em uma constelação desinais (por exemplo, para M-PSK, M-QAM, e assim por diante).
Para OFDM, símbolos de modulação são transmitidos no dominio de freqüência. Para cada conjunto de sub-bandas, símbolos de modulação N podem ser transmitidos nas sub-bandas N em cada periodo de símbolo. Na descrição a seguir, um periodo de simbolo é a duração de tempo de um símbolo OFDM, um simbolo IFDMA, ou um simbolo LFDMA. Um simbolo de modulação é mapeado para cada uma das sub-bandas N utilizadas para transmissão, e um simbolo zero (que é um valor de sinal de zero) é mapeado para cada uma das sub-bandas K - N não usadas. Os símbolos zero e de modulação K são transformados a partir do dominio de freqüência para o dominio de tempo pela execução de uma transformada de Fourier rápida inversa (IFFT) de ponto-K nos símbolos zero e modulação K para obter amostras de dominio-tempo K. As amostras de dominio-tempo podem ter elevada PAPR.
A figura 2 mostra a geração de um simbolo IFDMA para um conjunto de sub-bandas N. Uma seqüência original de símbolos de modulação N a ser transmitida em um periodo de simbolo nas sub-bandas N no conjunto u é indicada como {di, d2, d3, dN} (bloco 210). A seqüência original de
símbolos de modulação N é replicada S vezes para obter uma seqüência estendida de símbolos de modulação K (bloco 212). Os símbolos de modulação N são enviados no dominio de tempo e ocupam coletivamente sub-bandas N no dominio de freqüência. As cópias S da seqüência original resultam nas sub-bandas ocupadas N sendo separadas por sub-bandas S, com sub-bandas S - 1 de potência zero separando sub-bandas ocupadas adjacentes. A seqüência estendida tem um espectro de freqüência semelhante a pente que ocupa o conjunto de sub-banda 1 na figura 1.A seqüência estendida é multiplicada com uma rampa de fase para obter uma seqüência traduzida em freqüência de símbolos de saldas (bloco 214). Cada simbolo de salda na seqüência traduzida em freqüência pode ser 5 gerado como a seguir:
X =d • g-'2*^-1**-!)/* 9 para n = 1, . . ., K, Eq (1)
onde dn é o n° simbolo de modulação na seqüência estendida e xn o n° simbolo de saida na seqüência traduzida
em freqüência. A rampa de fase e~j271' {n~1]'(u_1) /K tem uma inclinação de fase de 2n. (u-1) /K, que é determinada pela primeira sub-banda no conjunto u. Os termos "n-1" e "u-1" no expoente da rampa de fase são devidos a Índices n e u iniciando com "1" em vez de "0". A multiplicação com a
rampa de fase no. domínio de tempo traduz o espectro de freqüência semelhante a pente da seqüência estendida para cima em freqüência de modo que a seqüência traduzida em freqüência ocupa o conjunto de sub-banda u no dominio de freqüência.
Os últimos símbolos de saída C ' da seqüência traduzida em freqüência são copiados para o início da seqüência traduzida em freqüência para formar um símbolo IFDMA que contém símbolos de saída K + C (bloco 216) . Os símbolos de saída copiados C são freqüentemente denominados
um prefixo cíclico ou um intervalo de proteção, e C é o comprimento de prefixo cíclico. O prefixo cíclico é utilizado para combater interferência intersímbolos (ISI) causada por desvanecimento seletivo de freqüência, que éuma resposta de freqüência que varia através da largura de
banda de sistema. Os símbolos de saída K + C no símbolo IFDMA são transmitidos em períodos de amostra K + C, um símbolo de saída em cada período de amostra. Um período desimbolo para IFDMA é a duração de um símbolo IFDMA e é igual a períodos de amostra K + C. Um período de amostra também é freqüentemente denominado um período de chip.
Uma vez que o símbolo IFDMA é periódico no 5 domínio de tempo (exceto para a rampa de fase), o símbolo
IFDMA ocupa um conjunto de sub-bandas igualmente espaçadas N iniciando com a sub-banda u. Usuários com deslocamentos de sub-banda diferentes ocupam conjuntos de sub-bandas diferentes e são ortogonais entre si, similar ao OFDMA.
A figura 3 mostra uma estrutura de sub-banda de
banda estreita, exemplar, 300 que pode ser utilizada para um sistema de comunicação. Para estrutura de sub-banda 300, as sub-bandas totais K são dispostas em grupos de não sobreposição S. Cada grupo contém N sub-bandas que são adjacentes entre si. Em geral, N >1, S >1, e K = S. N,
onde N e S para estrutura de sub-banda de banda estreita 300 podem ser iguais ou diferentes a partir de N e S para estrutura de sub-banda de intercalação 100 na figura 1. O grupo v contém sub-bandas (v-l).N + 1, (v-1). N+2, v.N, onde v é o índice de grupo e ve (1,...,S}. Em geral,
uma estrutura de sub-banda pode incluir qualquer número de grupos, cada grupo pode conter qualquer número de sub-bandas, e os grupos podem conter números iguais ou diferentes de sub-bandas.
A figura 4 mostra a geração de um símbolo LFDMA
para um grupo de N sub-bandas. Uma seqüência original de símbolos de modulação N a serem transmitidos em um período de símbolo no grupo de sub-banda é indicada como {di, d2, d3, dN} (bloco 410). A seqüência original de símbolosde modulação N é transformada em domínio de freqüência com
uma transformação Fourier rápida de ponto N (FFT) para obter uma seqüência de símbolos de domínio de freqüência N (bloco 412). Os símbolos de domínio de freqüência N sãomapeados sobre as sub-bandas N utilizadas para transmissão e símbolos zero K - N são mapeados sobre as sub-bandas K -N restantes para gerar uma seqüência de símbolos K (bloco 414). As sub-bandas N utilizadas para transmissão têm índices de k+1 até k+N, onde l<k< (K-N) . A seqüência de símbolos K é então transformada no domínio de tempo com um IFFT de ponto K para obter uma seqüência de símbolos de saída de domínio de tempo K (bloco 416) . Os últimos símbolos de saída C da seqüência são copiados para o início da seqüência a fim de formar um símbolo LFDMA que contém símbolos de saída K+C (bloco 418) .
0 símbolo LFDMA é gerado de tal modo que ocupe um grupo de sub-bandas adjacentes N iniciando com a sub-banda k+1. Os usuários podem ser atribuídos com grupos de sub-banda de não sobreposição diferentes e são então ortogonais entre si, similar a OFDMA. Cada usuário pode ser atribuído grupos de sub-banda diferentes em períodos de símbolo diferentes para obter diversidade de freqüência. Os grupos de sub-banda para cada usuário podem ser selecionados, por exemplo, com base em um padrão de salto de freqüência.
SC-FDMA tem certas características desejáveis como elevada eficiência espectral e robustez contra efeitos de multipercurso, similar a OFDMA. Além disso, SC-FDMA não tem uma elevada PAPR uma vez que os símbolos de modulação são enviados no domínio de tempo. A PAPR de uma forma de onda de SC-FDMA é determinada pelos pontos de sinais na constelação de sinais selecionados para uso (por exemplo, M-PSK, M-QAM, e assim por diante). Entretanto, os símbolos de modulação de domínio de tempo em SC-FDMA são propensos à interferência intersímbolos devido a um canal de comunicação não plano. A equalização pode ser executada nos símbolos de modulação recebidos para diminuir os efeitos prejudiciais de interferência intersímbolos. Aequalização requer uma estimativa de canal relativamente precisa para o canal de comunicação, que pode ser obtida utilizando as técnicas descritas aqui.
Um transmissor pode transmitir um piloto para facilitar estimação de canal por um receptor. Um piloto é uma transmissão de símbolos que são conhecidos a priori tanto pelo transmissor como pelo receptor. Como utilizado aqui, um simbolo de dados é um simbolo de modulação para dados, e um simbolo piloto é um simbolo de modulação para piloto. Os símbolos de dados e símbolos piloto podem ser derivados de constelações de sinais iguais ou diferentes. 0 piloto pode ser transmitido de vários modos, como descrito abaixo.
A figura 5A mostra um esquema piloto de TDM 500 com piloto e dados sendo multiplexados através de períodos de símbolos. Por exemplo, dados podem ser enviados em períodos de simbolo Di, a seguir piloto pode ser enviado nos períodos de simbolo Pi seguintes, então dados podem ser enviados nos períodos de simbolo Di seguintes, e assim por diante. Em geral, Dj > 1 e > 1. Para o exemplo mostrado na figura 5A, Di > 1 e Pi = 1. Uma seqüência de símbolos de dados N pode ser enviada em um grupo/conjunto de sub-bandas em cada periodo de símbolos utilizado para transmissão de dados. Uma seqüência de símbolos piloto N pode ser enviada em um grupo/conjunto de sub-banda em cada periodo de símbolos utilizado para transmissão de piloto. Para cada periodo de simbolo, uma seqüência de símbolos piloto ou dados N pode ser convertida em um simbolo IFDMA ou um simbolo LFDMA como descrito acima para as figuras 2 e 4, respectivamente. Um simbolo SC-FDMA pode ser um simbolo IFDMA ou um simbolo LFDMA. Um simbolo SC-FDMA contendo somente piloto é denominado um simbolo SC-FDMA piloto, que pode ser um simbolo IFDMA piloto ou um simbolo LFDMApiloto. Um símbolo SC-FDMA contendo somente dados é denominado um símbolo SC-FDMA de dados, que pode ser um símbolo IFDMA de dados ou um símbolo LFDMA de dados.
A figura 5B mostra um esquema piloto de TDM 510 5 com piloto e dados sendo multiplexados através de períodos
de amostra. Para essa modalidade, dados e piloto são multiplexados no mesmo símbolo de SC-FDMA. Por exemplo, símbolos de dados podem ser enviados em períodos de amostra D2, a seguir símbolos piloto podem se enviados nos períodos 10 de amostra P2 seguintes, então símbolos de dados são
enviados nos períodos de amostra D2 seguintes, e assim por
diante. Em geral, D2 > 1 e P2 > 1. Para o exemplo mostrado na figura 5B, Di = 1 e P2 = 1. Uma seqüência de símbolos piloto e de dados N pode ser enviada em um grupo/conjunto de sub-banda em cada período de símbolo e
pode ser convertida em um símbolo de SC-FDMA como descrito acima para as figuras 2 e 4.
Um esquema piloto de TDM pode também multiplexar piloto e dados através tanto dos períodos de símbolo comodos períodos de amostra. Por exemplo, símbolos piloto e
dados podem ser enviados em alguns períodos de símbolo, somente símbolos de dados podem ser enviados em alguns outros períodos de símbolo, e somente símbolos piloto podem ser enviados em certos períodos de símbolo. A figura 5C mostra um esquema piloto de CDM 530
com piloto e dados sendo combinados através de períodos de símbolo. Para essa modalidade, uma seqüência de símbolos de dados N é multiplicada com uma primeira seqüência ortogonal de M-chip {wd} para obter M seqüências desímbolos de dados dimensionados, onde M > 1. Cada
seqüência de símbolos de dados dimensionados é obtida multiplicando a seqüência original de símbolos de dados com um chip da seqüência ortogonal {wd} . Similarmente, umaseqüência de símbolos piloto N é multiplicada com uma segunda seqüência ortogonal M-chip {wp} para obter M seqüências de símbolos piloto dimensionados. Cada seqüência de símbolos de dados dimensionados é então adicionada com uma seqüência correspondente de símbolos
piloto dimensionados para obter uma seqüência de símbolos combinados. M seqüências de símbolos combinados são obtidas pela adição das seqüências M de símbolos de dados dimensionados com as seqüências M de símbolos pilotos
dimensionados. Cada seqüência de símbolos combinados é
convertida em um símbolo SC-FDMA.
As seqüências ortogonais podem ser seqüências Walsh, seqüências OVSF, e assim por diante. Para o exemplo mostrado na figura 5C, M = 2, a primeira seqüência ortogonal é {wd} = {+1 +1}, e a segunda seqüência ortogonal
é {wp} = {+1 -1}. Os símbolos de dados N são multiplicados por +1 por período de simbolo t e também por +1 por período de simbolo t+1. Os símbolos piloto N são multiplicados por +1 por período de simbolo t e por -1 por periodo de simbolo t+1. Para cada periodo de simbolo, os símbolos de dados
dimensionados N são adicionados com os símbolos pilotos dimensionados N para obter símbolos combinados N para aquele periodo de simbolo.
A figura 5D mostra um esquema piloto CDM 540 com
piloto e dados sendo combinados através de períodos de
amostra. Para essa modalidade, uma seqüência de símbolos de dados N/M é multiplicada com a seqüência ortogonal M-chip {wd} para obter uma seqüência de símbolos de dados dimensionados N. Em particular, o primeiro simbolo de dados di (t) na seqüência original é multiplicado com a
seqüência ortogonal {wd} para obter os primeiros símbolos de dados dimensionados M, o simbolo de dados seguinte d2(t) é multiplicado com a seqüência ortogonal {wd} para obter ossímbolos de dados dimensionados M seguintes, e assim por diante, e o último símbolo de dados dN/M(t) na seqüência original é multiplicado com a seqüência ortogonal {wd} para obter os últimos símbolos de dados dimensionados M. Similarmente, uma seqüência de símbolos piloto N/M é multiplicada com a seqüência ortogonal M-chip {wp} para obter uma seqüência de símbolos piloto dimensionados N. A seqüência de símbolos de dados dimensionados N é adicionada com a seqüência de símbolos pilotos dimensionados N para obter uma seqüência de símbolos combinados N, que é convertida em um símbolo SC-FDMA.
Para o exemplo mostrado na figura 5D, M = 2, a seqüência ortogonal para dados é {wd} = {+1 +1}, e a seqüência ortogonal para piloto é {wp} = {+1 -1}. Uma seqüência de símbolos de dados N/2 é multiplicada com a seqüência ortogonal {+1 +1} para obter uma seqüência de símbolos de dados dimensionados N. Similarmente, uma seqüência de símbolos piloto N/2 é multiplicada com a seqüência ortogonal {+1 -1} para obter uma seqüência de símbolos piloto dimensionados N. Para cada período de símbolos, os símbolos de dados dimensionados N são adicionados com os símbolos pilotos dimensionados N para obter símbolos combinados N para aquele período de símbolos.
Um piloto CDM pode ser enviado em cada período de símbolo, como mostrado nas figuras 5C e 5D. Um piloto CDM pode ser também enviado somente em certos períodos de símbolo. Um esquema piloto pode utilizar também uma combinação de TDM e CDM. Por exemplo, um piloto CDM pode ser enviado em alguns períodos de símbolo e um piloto TDM pode ser enviado em outros períodos de símbolo, Um piloto multiplexado por divisão de freqüência (FDM) também podeser enviado em um conjunto designado de sub-bandas, por exemplo, para o downlink.
Para as modalidades mostradas nas figuras 5A até 5 D, um piloto TDM ou CDM é enviado nas sub-bandas N utilizadas para transmissão de dados. Em geral, as sub-bandas utilizadas para transmissão de piloto (ou simplesmente, as sub-bandas piloto) podem ser iguais ou diferentes das sub-bandas utilizadas para transmissão de dados (ou simplesmente, as sub-bandas de dados). 0 piloto pode ser também enviado em um número menor ou maior de sub-bandas do que os dados. As sub-bandas de dados e piloto podem ser estáticas para uma transmissão inteira. Alternativamente, as sub-bandas de dados e piloto podem saltar através de freqüência em diferentes partições de tempo para obter diversidade de freqüência. Por exemplo, um canal fisico pode ser associado a um padrão de salto de freqüência (FH) que indica um ou mais conjuntos ou grupos de sub-bandas específicos para uso para o canal fisico em cada partição de tempo. Uma partição de tempo pode cobrir um ou múltiplos períodos de símbolos.
A figura 6 mostra um esquema piloto de banda larga 600, que pode ser mais aplicável para o link inverso. Para essa modalidade, cada usuário transmite um piloto de banda larga, que é um piloto que é enviado em todas ou na maior parte das sub-bandas totais K, por exemplo, todas as sub-bandas utilizáveis para transmissão. 0 piloto de banda larga pode ser gerado no dominio de tempo (por exemplo, com uma seqüência de número pseudo-aleatório (PN) ou no dominio de freqüência (por exemplo, utilizando OFDM)). 0 piloto de banda larga para cada usuário pode ser multiplexado por divisão com a transmissão de dados a partir daquele usuário, que pode ser gerado utilizando LFDMA (como mostrado na figura 6) ou IFDMA (não mostrado na figura 6).Os pilotos de banda larga a partir de todos os usuários podem ser transmitidos nos mesmos periodos de simbolo, que podem evitar interferência de dados para piloto para estimação de canal. 0 piloto de banda larga a partir de cada usuário pode ser multiplexado por divisão de código (por exemplo, pseudo-aleatório) com relação aos pilotos de banda larga a partir de outros usuários. Isso pode ser obtido atribuindo a cada usuário uma seqüência PN diferente, 0 piloto de banda larga para cada usuário tem razão baixa de potência pico/média (PAPR) e cobre toda a largura de banda do sistema, o que permite a um receptor derivar uma estimativa de canal de banda larga^ para o usuário. Para a modalidade mostrada na figura 6, as sub-bandas de dados saltam através de freqüência em diferentes partições de tempo. Para cada partição de tempo, uma estimativa de canal pode ser derivada para as sub-bandas de dados com base no piloto de banda larga.
As figuras 5A até 6 mostram esquemas exemplares de transmissão de dados e piloto. 0 piloto e dados também podem ser transmitidos em outros modos utilizando qualquer combinação de TDM, CDM e/ou alguns outros esquemas de multiplexagem.
Os pilotos CDM e TDM podem ser gerados de várias maneiras. Em uma modalidade, os símbolos piloto utilizados para gerar os pilotos CDM e TDM são símbolos de modulação a partir de uma constelação de sinais conhecida como QPSK. Uma seqüência de símbolos de modulação N pode ser utilizada para o esquema piloto TDM mostrado na figura 5A e o esquema piloto CDM mostrado na figura 5C. Uma seqüência de símbolos de modulação N/M pode ser utilizada para o esquema piloto TDM mostrado na figura 5B e o esquema piloto CDM mostrado na figura 5D. A seqüência de símbolos de modulação N e a seqüência de símbolos de modulação N/M podem serindividualmente selecionadas para ter (1) um espectro de freqüência que é tão plano quanto possivel e (2) um envelope temporal que varia o minimo possivel. O espectro de freqüência plano assegura que todas as sub-bandas utilizadas para transmissão de piloto têm potência suficiente para permitir que o receptor estime adequadamente os ganhos de canal para essas sub-bandas. 0 envelope constante evita distorção por blocos de circuito como um amplificador de potência.
Em outra modalidade, os símbolos piloto utilizados para gerar os pilotos TDM e CDM são formados com base em uma seqüência polifásica que tem boas características temporal e espectral. Por exemplo, os símbolos piloto podem ser gerados como a seguir:
pn=ejÇn , Para n = 1, N, Eq (2)
onae a fase <pn pode ser derivada com base em qualquer um dos seguintes:
<Pn =*-(*-l)-n , Eq(3) <Pn =x<n-l)z , Eq^)
(pn=n*[(n-1).(n-N-1)] , Eq^)
#-(«-l)2-Q/N Para N p*r' , 9« = 1 Eq (6)
^•(«-1)-?|'Q/N para N ímpar
Na equação (6), Q e N são relativamente primos. A equação (3) é para uma seqüência Golomb, a equação (4) é para uma seqüência P3, a equação (5) é para uma seqüência P4, e a equação (6) é para uma seqüência Chu. As seqüências P3, P4 e Chu podem ter qualquer comprimento arbitrário.Os símbolos piloto também podem ser gerados como
a seguir:
Pti-w+m = Pt» = «M* . Pa" l = 1. -. T e m = l,T, Eq (7)
Onde a fase cpn pode ser derivada com base em qualquer uma das seguintes:
^=2ff-(M).(m-l)/T, Eq(8)
ft^=-(ír/T).(T-2/ + l)-[(í-l)-T + (m-l)] , Eq(9)
pata T par
(^■/T).(T-2^+l)-[(T-l)/2-(m-l)] ^ (x/T) • (T - 2£+1) • [(T - 2)/2 - (/ti -1)] p»» T
Eq(10)
A Equação (8) é para uma seqüência Frank, a
equação (9) é para uma seqüência PI, e a equação (10) é para uma seqüência Px. Os comprimentos para as seqüências Frank, PI e Px são limitados para ser N = T2, onde T é um número inteiro positivo.
Uma seqüência de símbolos piloto gerados com base
em qualquer uma das seqüências polifásicas descritas acima, tem tanto um espectro de freqüência plano como um envelope de domínio de tempo constante. Outras seqüências
polifásicas tendo boas características espectrais (por
exemplo, um espectro de freqüência plana ou conhecida) e
boas características temporais (por exemplo, um envelope de domínio de tempo constante ou conhecido) também podem ser utilizadas. Um piloto TDM ou CDM gerado com essa seqüência de símbolo piloto teria então (1) uma baixa PAPR, que evita
distorção por elementos de circuito como amplificador de
potência, e (2) um espectro de freqüência plana, que permite ao receptor estimar precisamente os ganhos de canalpara todas as sub-bandas utilizadas para transmissão de piloto.
A figura 7A mostra um processo 700 para gerar um símbolo IFDMA piloto. Uma primeira seqüência de símbolos piloto é formada com base em uma seqüência polifásica, que pode ser qualquer uma das seqüências polifásicas descritas acima ou alguma outra seqüência polifásica (bloco 710). A primeira seqüência de simbolos piloto é replicada múltiplas vezes para obter uma segunda seqüência de simbolos piloto (bloco 712) . Uma rampa de fase é aplicada na segunda seqüência de simbolos piloto para obter uma terceira seqüência de simbolos de saida (bloco 714). A rampa de fase pode ser aplicada digitalmente nos simbolos piloto ou considerada pelo processo de conversão ascendente de freqüência. Um prefixo cíclico é apenso à terceira seqüência de simbolos de saida para obter uma quarta seqüência de simbolos de saida, que é um símbolo IFDMA piloto (bloco 716) . O símbolo IFDMA piloto é transmitido no domínio de tempo através de um canal de comunicação (bloco 718) . Embora não mostrado na figura 7A por simplicidade, os simbolos piloto podem ser multiplexados com simbolos de dados utilizando TDM e/ou CDM, por exemplo, como descrito acima para as figuras 5A até 5D.
A figura 7B mostra um processo 750 para gerar um simbolo LFDMA piloto. Uma primeira seqüência de simbolos piloto é formada com base em uma seqüência polifásica, que pode ser qualquer uma das seqüências polifásicas descritas acima ou alguma outra seqüência polifásica (bloco 7 60). A primeira seqüência de simbolos piloto N é transformada no domínio de freqüência com um FFT de ponto-N para obter uma segunda seqüência de simbolos de domínio de freqüência N (bloco 7 62) . Os simbolos de dominio de freqüência N são então mapeados sobre sub-bandas N utilizadas paratransmissão de piloto e simbolos zero são mapeados para assub-bandas K - N restantes a fim de obter uma terceiraseqüência de simbolos K (bloco 764). A terceira seqüênciade simbolos K é transformada no dominio de tempo com umIFFT de ponto K para obter uma quarta seqüência de simbolos
de saida de dominio de tempo K (bloco 7 66). Um prefixociclico é apenso à quarta seqüência de simbolos de saidapara obter uma quinta seqüência de simbolos de saida K + C,que é um simbolo LFDMA piloto (bloco 768). 0 simbolo LFDMA piloto é transmitido no dominio de tempo através de um
canal de comunicação (bloco 770) . Embora não mostrado nafigura 7B para simplicidade, os simbolos piloto podem sermultiplexados com simbolos de dados utilizando TDM e/ouCDM, por exemplo, como descrito acima para as figuras 5Aaté 5D.
Para ambos IFDMA e LFDMA, o número de sub-bandas
i
utilizadas para transmissão de piloto pode ser igual oudiferente do número de sub-bandas utilizadas paratransmissão de dados. Por exemplo, um usuário pode seratribuído 16 sub-bandas para transmissão de dados e oito
sub-bandas para transmissão de piloto. As outras oito sub-bandas podem ser atribuídas a outro usuário paratransmissão de piloto/dados. Múltiplos usuários podemcompartilhar o mesmo conjunto de sub-banda para estrutura de sub-banda de intercalação 100 na figura 1 ou o mesmo
grupo de sub-banda para estrutura de sub-banda de bandaestreita 300 na figura 3.
Para estrutura de sub-banda de intercalação 100na figura 1, um piloto FDM pode ser transmitido em um oumais conjuntos de sub-banda para permitir ao receptor
executar várias funções como, por exemplo, estimação decanal, rastreamento de freqüência, rastreamento de tempo, eassim por diante. Em um primeiro piloto FDM escalonado,símbolos IFDMA piloto são transmitido no conjunto de sub-banda p em alguns períodos de símbolo e no conjunto de sub-banda p+S/2 em outros períodos de símbolo. Por exemplo, seS = 8, então símbolos IFDMA piloto podem ser transmitidosutilizando um padrão de escalonamento de {3, 7}, de modoque símbolos IFDMA piloto são enviados no conjunto de sub-banda 3, a seguir no conjunto de sub-banda 7, então noconjunto de sub-banda 3, e assim por diante. Em um segundopiloto FDM escalonado, símbolos IFDMA piloto sãotransmitidos no conjunto de sub-banda p(t) = [p(t-l)+Àp]mod S+l em período de símbolo t, onde Ap é a diferençaentre índices de conjunto de sub-banda para dois períodosde símbolo consecutivos, e +1 é para um esquema de indexarque inicia com 1 em vez de 0. Por exemplo, se S = 8 e Ap =3, então símbolos IFDMA piloto podem ser transmitidosutilizando um padrão de escalonamento de {1, 4, 7, 2, 5, 8,
3, 6}, de modo que símbolos IFDMA piloto são enviados noconjunto de sub-banda 1, a seguir no conjunto de sub-banda
4, então no conjunto de sub-banda 7, e assim por diante.Outros padrões de escalonamento podem ser tambémutilizados. Um piloto FDM escalonado permite ao receptorobter estimativas de ganho de canal para mais sub-bandas, oque pode melhorar o desempenho de detecção e estimação decanal.
A figura 8 mostra um processo 800 executado porum receptor para estimar a resposta do canal de comunicaçãocom base em um piloto TDM ou um piloto CDM enviado pelotransmissor. O receptor obtém um símbolo SC-FDMA para cadaperíodo de símbolo e remove o prefixo cíclico no símboloSC-FDMA recebido (bloco 810). Para IFDMA, o receptor removea rampa de fase no símbolo SC-FDMA recebido. Para ambosIFDMA e LFDMA, o receptor obtém símbolos piloto/dadosrecebidos K para o símbolo SC-FDMA.
0 receptor então desfaz TDM ou CDM executado nopiloto (bloco 812) . Para o esquema piloto TDM mostrado nafigura 5A, símbolos piloto recebidos K, rp(n) para n = 1,K, são obtidos para cada simbolo SC-FDMA piloto. Parao esquema piloto TDM mostrado na figura 5B, múltiplossímbolos piloto recebidos são obtidos para cada simbolo SC-FDMA contendo o piloto TDM.
Para o esquema piloto CDM mostrado na figura 5C,símbolos SC-FDMA recebidos M contendo o piloto CDM sãoprocessados para recuperar os símbolos piloto, como aseguir:
M
rp(n) = £wpi(r(r,,n) , n = l,...,K, Eq (11)
(=i
onde r(ti,n) é uma amostra recebida para o período de
amostra n no periodo de simbolo ti;
wp,i é o i° chip da seqüência ortogonal para o
piloto; e
rp(n) é um simbolo piloto recebido para o periodode amostra n.
A Equação (11) assume que o piloto CDM étransmitido em períodos de simbolo ti até tM, onde M é ocomprimento da seqüência ortogonal. Símbolos piloto
recebidos K são obtidos a partir da equação (11) para opiloto CDM.
Para o esquema piloto CDM mostrado na figura 5D,cada simbolo SC-FDMA recebido contendo o piloto CDM éprocessado para recuperar os símbolos piloto, como aseguir:
<formula>formula see original document page 24</formula>^(n) = £^,,-K(»-l)-M + 0 , Pâ" «=1,...,K/M,
Eq(12)Onde r( (n-1) .M +i) é uma amostra recebida para- operíodo de amostra (n-1).M +i no símbolo SC-FDMA recebidocom o piloto CDM. Símbolos piloto recebidos K/M sãoobtidos da equação (12) para o piloto CDM.
Um canal de comunicação seletiva de freqüênciacausa interferência intersimbolos (ISI)- Entretanto, a ISIé restrita a um único simbolo SC-FDMA devido ao prefixociclico. Além disso, devido ao prefixo cíclico, umaoperação de convolução linear devido à resposta de impulsode canal se torna efetivamente uma convolução circular,similar a OFDMA. Portanto, é possível executar estimaçãode canal, equalização e outras operações no domínio defreqüência quando os símbolos piloto e símbolos de dadosnão são enviados no mesmo simbolo SC-FDMA.
Para o esquema TDM mostrado na figura 5A eesquema CDM mostrado na figura 5C, o receptor obtémsímbolos piloto recebidos K para cada transmissão depiloto. Um FFT de ponto K pode ser executado nos símbolospilotos recebidos K, rp(n) para n = 1, K, para obter
valores piloto recebidos K no domínio de freqüência, Rp(k)para k = 1, ..., K (bloco 814). Os valores piloto recebidospodem ser dados como:
Rp(k) = H(k)-P{k) + N(k) , p.» * = i,...,K , Bq(13)
onde P(k) é o valor piloto transmitido para a sub-
banda k;
H (k) é o ganho complexo para o canal decomunicação para a sub-banda k;
Rp(k) são os valores pilotos recebidos para asub-banda k; e
N(k) é o ruído para a sub-banda k.
0 FFT de ponto-K prove valores piloto recebidos Kpara as sub-bandas totais K. Somente valores pilotorecebidos N para as sub-bandas N utilizadas paratransmissão de piloto (que são denominadas sub-bandaspiloto) são retidos, e os valores piloto recebidos K - Nrestantes são descartados (bloco 816) . Sub-bandas pilotodiferentes são utilizadas para IFDMA e LFDMA econseqüentemente valores piloto recebidos diferentes sãoretidos para IFDMA e LFDMA. Os valores piloto retidos sãoindicados como Rp(k) para k = 1, . .., N. Para simplicidade,o ruido pode ser assumido como sendo ruido Gaussiano brancoaditivo (AWGN) com média zero e uma variância de N0.
0 receptor pode estimar a resposta de freqüênciade canal utilizando várias técnicas de estimação de canalcomo uma técnica MMSE, uma técnica de quadrados mínimos(LS) e assim por diante. 0 receptor deriva estimativas deganho de canal para as sub-bandas piloto N com base nosvalores piloto recebidos N e utilizando a técnica MMSE ouLS (bloco 818) . Para a técnica MMSE, uma estimativa deresposta de freqüência inicial para o canal de comunicaçãopode ser derivada com base nos valores piloto recebidos,como a seguir:
H™ik)ss\P(ji)\*+N ' 4a5l—N • Bq(14)
Onde Hmmse(k) é uma estimativa de ganho de canalpara a sub-banda k e indica um conjugado complexo. A
estimativa de resposta de freqüência inicial contém ganhosde canal N para as sub-bandas piloto N. A seqüência desímbolo piloto pode ser gerada com base em uma seqüênciapolifásica tendo uma resposta de freqüência plana. Nessecaso, |P(k)| = 1 para todos os valores de k, e a equação(14) pode ser expressa como:
<formula>formula see original document page 26</formula>O fator de constante 1/ (1+N0) pode ser removidopara fornecer uma estimativa de resposta de freqüência MMSEnão polarizada, que pode ser expressa como:
H^ík^R^kyPW , >■» * = 1,....N . Eq(16)
Para a técnica LS, uma estimativa de respostas defreqüência inicial pode ser derivada com base nos valorespiloto recebidos, como a seguir:
A resposta de impulso do canal de comunicaçãopode ser caracterizada por derivações L, onde L pode serbem menor do que N. Isso é, se um impulso for aplicado nocanal de comunicação pelo transmissor, então amostras dedominio de tempo L (na taxa de amostra de BW MHz) seriamsuficientes para caracterizar a resposta do canal decomunicação com base nesse estimulo de impulso. 0 númerode derivações (L) para a resposta de impulso de canaldepende do espalhamento de retardo do sistema, que é adiferença de tempo entre as instâncias de sinais de chegadamais cedo e mais tarde de energia suficiente no receptor.Um espalhamento de retardo mais longo corresponde a umvalor maior para L e vice-versa.
Uma estimativa de resposta de impulso de canalpode ser derivada com base nas estimativas de ganho decanal N e utilizando a técnica LS ou MMSE (bloco 820). Umaestimativa de resposta de impulso de canal de quadrados
minimos com derivações L, hjs{n) para n = 1, L, pode
ser derivada com base na estimativa de resposta defreqüência inicial, como a seguir:
íL = (W^W^rW^H^ , Eq (18)onde H'm é um vetor N x 1 contendo Hls(k) ou Hmmse(k)
para k=l, - - -,N;
WNXl é uma sub-matriz de uma matriz Fourier WKXk;
é um vetor Lxl contendo hh{ri) para n = 1,
L; e
XXH" indica uma transposição conjugada.A matriz Fourier WKxK é definida de tal modo que(u, v)-a entrada, fU/V, é dado como:
_.2^-D(v-l)
fUtV=e K , u = l,...,K and v = l,...,K, Eq(19)
Onde u é um indice de linha e v é um índice decoluna. WNxL contém N linhas de WKxk correspondendo às sub-bandas piloto N. Cada linha de WNxL contém os primeiros
elementos L da linha correspondente de WKxK. contém as
derivações L da estimativa de resposta de impulso de canalde quadrados mínimos.
Uma estimativa de resposta de impulso de canal
MMSE com L derivações, hmmse(n) para n= 1,..., L, pode ser
derivada com base na estimativa de resposta de freqüênciainicial, como a seguir:
h7 = (<WN^N^rW^ , Eq(20)
Onde NLXl é uma matriz de auto-covariância LxL deruído e interferência. Para ruído Gaussiano branco aditivo(AWGN), a matriz de auto-covariância pode ser dada como NLXL
= cr^J, onde ai é a variância de ruído. Um IFFT de ponto N
também pode ser executado na estimativa de resposta defreqüência inicial para obter uma estimativa de resposta deimpulso de canal com derivações N.A filtração e/ou pós-processamento pode serexecutado na estimativa de resposta de freqüência iniciale/ou a estimativa de resposta de impulso de canal paramelhorar a qualidade da estimativa de canal, como descritoabaixo (bloco 822). Uma estimativa de resposta de
freqüência final para todas as sub-bandas K pode ser obtidapor (1) enchimento de zero da estimativa de resposta deimpulso de canal de derivação L ou derivação N para ocomprimento K e (2) execução de um FFT de ponto K naestimativa de resposta de impulso estendido (bloco 824) .
Uma estimativa de resposta de freqüência final para todasas sub-bandas K também pode ser obtida por (1) interpolaçãodas estimativas de ganho de canal N, (2) execução daaproximação de quadrados minimos nas estimativas de ganhode canal N, ou (3) uso de outras técnicas de aproximação.
Um receptor pode derivar uma estimativa deresposta de impulso de canal mais longo com base em umpiloto FDM escalonado. Em geral, uma estimativa de respostade impulso de canal com derivações LT pode ser obtida com base em símbolos IFDMA piloto enviados em sub-bandas LT
diferentes em um ou mais periodos de símbolos. Porexemplo, se LT = 2N, então uma estimativa de resposta deimpulso com 2N derivações pode ser obtida com base em doisou mais símbolos IFDMA piloto enviados em dois ou maisconjuntos de sub-banda em dois ou mais períodos de
símbolos. Uma estimativa de resposta de impulso decomprimento total com derivações K pode ser obtida se opiloto for transmitido em todos os conjuntos de sub-banda Sutilizando um padrão de escalonamento completo.
O receptor pode derivar uma estimativa de
resposta de impulso mais longo de comprimento LT pelafiltração de estimativas de resposta de impulso inicial decomprimento N para um número suficiente de conjuntos desub-banda diferentes. Cada estimativa de resposta deimpulso inicial pode ser derivada com base em um símboloIFDMA piloto para um conjunto de sub-banda. Se o pilotofor transmitido em um conjunto de sub-banda diferente em cada periodo de simbolo, então a filtração pode ser
executada sobre um número suficiente de periodos desimbolos para obter a estimativa de resposta de impulsomais longa.
Para SC-FDMA, a filtração pode ser executada emestimativas de resposta de freqüência iniciais, estimativas
de resposta de impulso de canal MMSE ou quadrados minimos,e/ou estimativas de resposta de freqüência finais obtidaspara diferentes periodos de simbolos a fim de melhorar aqualidade da estimativa de canal. A filtragem pode ser baseada em um filtro de resposta ao impulso finita (FIR),
um filtro de resposta ao impulso infinita (IIR), ou algumoutro tipo de filtro. Os coeficientes de filtro podem serselecionados para obter a quantidade desejada de filtração,que pode ser selecionada com base em um equilíbrio entre vários fatores como, por exemplo, a qualidade desejada de
estimativa de canal, a capacidade de rastrear alteraçõesrápidas no canal, complexidade de filtro, e assim pordiante.
Uma estimativa de resposta de freqüência e/ou umaestimativa de resposta de impulso de canal para o canal de
comunicação também pode ser obtida em outros modosutilizando outras técnicas de estimação de canal.
Várias operações pós-processamento podem serexecutadas para melhorar a qualidade da estimativa decanal. Em certos ambientes operacionais, como ambiente de
desvanecimento de multipercursos, o canal de comunicaçãotem somente um número pequeno de derivações no dominio detempo. A estimação de canal escrita acima pode forneceruma estimativa de resposta de impulso de canal tendo umgrande número de derivações devido a ruido. O pós-processamento tenta remover derivações que resultam deruido e reter derivações que resultam do canal efetivo.
Em um esquema de pós-processamento, quedenominado truncamento, somente as primeiras derivações Lda estimativa de resposta de impulso de canal são retidas,e as derivações restantes são substituídas com zeros. Emoutro esquema de pós-processamento, que é denominadolimitação, derivações com baixa energia são substituídoscom zeros. Em uma modalidade, a limitação é executada comoa seguir:
h(n) =
0 |«i.)1*<*. _A.
fa^JJ^ ^e OUtr° m0C*0/
onde h{rí) é a na derivação da estimativa de resposta
A A
de impulso de canal, que pode ser igual a hmmse(n) ou hls(n); ehth é o limite utilizado para zerar derivações debaixa energia.
O limite hth pode ser computado com base naenergia de todas as derivações K ou apenas nas primeirasderivações L da estimativa de resposta de impulso de canal.O mesmo limite pode ser utilizado para todas as derivações.Alternativamente, limites diferentes podem ser utilizadospara derivações diferentes. Por exemplo, um primeirolimite pode ser utilizado para as primeiras derivações L, eum segundo limite (que pode ser mais baixo do que oprimeiro limite) pode ser utilizado para as derivaçõesrestantes.
Ainda em outro esquema de pós-processamento, queé denominado seleção de derivação, as melhores derivações Bda estimativa de resposta de impulso de canal são retidas,onde B > 1, e as derivações restantes são definidas emzeros. 0 número de derivações para reter (indicado como B)pode ser um valor fixo ou variável. B pode ser selecionadocom base em uma razão recebida de sinal-para-ruido e interferência (SNR) para a transmissão de dados/piloto, a
eficiência espectral de um pacote de dados para o qual aestimativa de canal é utilizada, e/ou algum outroparâmetro. Por exemplo, duas melhores derivações podem serretidas se o SNR recebido estiver compreendido em uma primeira faixa .(por exemplo, de 0 a 5 decibéis (dB)), três
melhores derivações podem ser retidas se a SNR recebidaestiver compreendida em uma segunda faixa (por exemplo, de5 a 10 dB), quatro melhores derivações podem ser retidas sea SNR recebida estiver compreendida em uma terceira faixa(por exemplo, de 10 a 15 dB), e assim por diante.
A estimação de canal pode ser executada nodomínio de tempo para o esquema piloto TDM mostrado nafigura 5B, o esquema piloto CDM mostrado na figura 5D, eoutros esquemas piloto nos quais simbolos piloto e de dadossão enviados no mesmo simbolo SC-FDMA. Um estimador de
rake pode ser utilizado para identificar percursos desinais fortes, por exemplo, por (1) correlacionar ossimbolos recebidos com a seqüência piloto transmitida emdiferentes deslocamentos de tempo e (2) identificar deslocamentos de tempo que fornecem resultados de
correlação elevada. A estimação de canal de dominio detempo prove um conjunto de derivações para uma estimativade resposta de impulso de canal para o canal decomunicação.
Para todos os esquemas de piloto, a estimação decanal prove uma estimativa de resposta de impulso de canale/ou uma estimativa de resposta de freqüência que pode serutilizada para equalização dos simbolos de dados recebidos.Uma seqüência de símbolos de dados recebidos K é obtidapara cada símbolo SC-FDMA de dados para o esquema pilotoTDM mostrado na figura 5A e para cada conjunto de símbolosSC-FDMA recebidos M para o esquema de piloto CDM mostradona figura 5C. A seqüência de símbolos de dados recebidos Kpode ser igualada no domínio de tempo ou domínio defreqüência.
A equalização de domínio de freqüência pode serexecutada como a seguir. Um FFT de ponto K é primeiramenteexecutado nos símbolos de dados recebidos K, rd(n) para n =1, K, para obter valores de dados recebidos de domínio
de freqüência K, Rd(k) para k = 1, K. Somente valores
de dados recebidos N para as sub-bandas N utilizadas paratransmissão de dados são retidos, e os valores de dadosrecebidos K - N restantes são descartados. Os valores dedados retidos são indicados como Rd(k) para k = 1, N.
A equalização pode ser executada no domínio defreqüência nos valores de dados recebidos N utilizando atécnica MMSE, como a seguir:
onde Rd(k) é o valor de dados recebido para a sub-
banda k;
H(k) é a estimativa de ganho de canal para a sub-banda k, que pode ser igual a Hmmse{k) ou H,s(k); e
Zd(k) é o valor de dados equalizado para a sub-
banda k.
A equalização também pode ser executada nodomínio de freqüência nos valores de dados recebidos Nutilizando a técnica de forçar-zero, como a seguir:Tanto para MMSE como para equalização de forçar-zero, os valores de dados equalizados N, Zd(k) para k = 1,N, podem ser transformados de volta ao domínio detempo para obter uma seqüência de estimativas de símbolosde dados N, d(n) para n = 1, . N, que são estimativasdos símbolos de dados N na seqüência original.
A equalização também pode ser executada nodominio de tempo na seqüência de símbolos de dadosrecebidos K, como a seguir:
zAn) = rd(n)®g(n) , Eq (24)
onde r<* (n) indica a seqüência de símbolos de dados
recebidos K;
g(n)indica uma resposta de impulso de umequalizador de dominio de tempo;
Zd (n) indica uma seqüência de símbolos de dadosequalizados k;
® indica uma operação de convolução circular.
A resposta de freqüência do equalizador pode ser
A A
derivada com base na técnica MMSE como: i/*(k)/(|H (k)|+N0) , para k = 1, . . . , N. A resposta de freqüência doequalizador pode ser também derivada com base na técnica de
A
forçar-zero como: G(k) = 1/H{k), para k = 1,..., N. Aresposta de freqüência de equalizador pode ser transformadapara o dominio de tempo para obter a resposta de impulso deequalizador, g(n) para n = 1, ..., N, que é utilizado paraa equalização de dominio de tempo na equação (24).
A seqüência de símbolos de dados equalizados K apartir da equação (24) contém S cópias dos símbolos dedados transmitidos. As cópias S podem ser acumuladas emuma base de símbolo de dados por símbolo de dados paraobter estimativas de símbolos de dados N, como a seguir:
d(n) = (i• N + n) , ---« n = 1.....N. Eq (25)
Alternativamente, a acumulação não é executada, esímbolos de dados equalizados N para somente uma cópia dosdados transmitidos são fornecidos como as estimativas desímbolos de dados N. O receptor também pode estimar interferência com
base nos valores piloto recebidos e estimativa de canal.Por exemplo, a interferência para cada sub-banda pode serestimada como a seguir:
nk) = \H(k)'P(k)-Rp(k)\\ P3ra * = 1,...,N , Eq(26)
Onde I(k) é a estimativa de interferência para asub-banda k. A estimativa de interferência I(k) pode sertomada em média sobre todas as sub-bandas N para cadasímbolo SC-FDMA a fim de obter uma estimativa de
interferência a curto prazo, que pode ser utilizado para
desmodulação de dados e/ou outras finalidades. A estimativade interferência a curto prazo pode ser tomada em médiasobre símbolos SC-FDMA múltiplos para obter uma estimativade interferência a longo prazo, que pode ser utilizada para estimar condições operacionais e/ou para outras
finalidades,
Outras técnicas também podem ser utilizadas paramelhorar a qualidade da estimativa de canal derivada de umpiloto TDM ou um piloto CDM. Essas técnicas incluem uma técnica de estimação de canal iterativa e uma técnica de
estimação de canal auxiliada por dados.
Para a técnica de estimação de canal iterativa,uma estimativa inicial do canal de comunicação éprimeiramente derivado com base nos símbolos pilotorecebidos, por exemplo utilizando a técnica MMSE ouquadrados mínimos. A estimativa de canal inicial éutilizada para derivar estimativas de símbolos de dados,como descrito acima. Em uma modalidade, a interferênciadevido aos símbolos de dados nos símbolos piloto é estimada
com base nas estimativas de símbolos de dados d(ri) e aestimativa de canal inicial h(ri) , por exemplo, como
A A /V r,
i(ri) = d(ri)®h(ri), onde i(n) indica a estimativa deinterferência. Em outra modalidade, as estimativas desimbolo de dados são processadas para obter dadosdecodificados. Os dados decodificados são então processadosdo mesmo modo executado no transmissor para obter símbolosde dados remodulados, que são envolvidos com a estimativade canal inicial para obter a estimativa de interferência.Para as duas modalidades, a estimativa de interferência ésubtraída dos símbolos piloto recebidos para obter símbolos
piloto de interferência cancelada, r'p (ri) = rp(ri)-i(ri), que são
então utilizados para derivar uma estimativa aperfeiçoadade canal. 0 processo pode ser repetido para qualquer númerode iterações a fim de obter estimativas de canalprogressivamente melhores. A técnica de estimação de canaliterativa é mais adequada para o esquema piloto TDMmostrado na figura 5B, os esquemas piloto CDM mostrados nasfiguras 5C e 5D, e outros esquemas piloto nos quais ossímbolos de dados podem causar interferência intersímbolosnos símbolos piloto.
Para a técnica de estimação de canal auxiliadapor dados,[ - os símbolos de dados recebidos são utilizadosjuntamente com os símbolos piloto recebidos para estimaçãode canal. Uma primeira estimativa de canal é derivada combase nos símbolos piloto recebidos e utilizada para obterestimativas de símbolos de dados. Uma segunda estimativa de
canal é então derivada com base nos símbolos de dados
recebidos e estimativas de simbolo de dados. Em uma
modalidade, os símbolos de dados recebidos rd(n) são
convertidos para valores de dados de domínio de freqüência
a
Rd(k), e as estimativas de símbolos de dados d(n) sãoconvertidas em valores de dados de domínio de freqüênciaD(k) . A segunda estimativa de canal pode ser obtida pela
a
substituição de Rd (k) por Rp (k) e D(k) por P (k) nasequações (14) até (18). Em outra modalidade, as estimativasde simbolo de dados são processadas para obter dadosdecodificados, e os dados decodificados são processadospara obter símbolos de dados remodulados Drm (k) . A segundaestimativa de canal pode ser obtida substituindo Rd(k) porRp(k) e Drm(k) por P(k) nas equações (14) até (18).
As duas estimativas de canal obtidas com ossímbolos piloto recebidos e os símbolos, de dados recebidossão combinados para obter uma estimativa de canal geralmelhorada. Essa combinação pode ser executada, por exemplo,como a seguir:
Ho™n&) = Hpa*&)'Cp(k) + Hdaa(k)Cd(k) , * = N , Eq (27)
onde H piht(k) é a estimativa de canal obtida baseada
nos símbolos piloto recebidos;
a
Hdata(k) é a estimativa de canal obtida com basenos símbolos de dados recebidos;
Cp (k) e Cd (k) são fatores de ponderação parapiloto e dados, respectivamente; e
H0veraii(k) © a estimativa geral de canal.A
Em geral, Hoverall(k) pode ser derivado baseado em
A A
qualquer função de Hpiht(k\ Hdaía{k\ a confiança na segurança
das estimativas de símbolos de dados, e/ou outros fatores.0 processo descrito acima pode ser executado em um modo
A
iterativo. Para cada iteração, Hoverail{k) é atualizado combase na estimativa de canal obtida a partir das estimativas
A
de símbolos de dados, e a HoveraU(k) atualizada é utilizada
para derivar novas estimativas de símbolos de dados. Atécnica de estimação de canal auxiliada por dados pode serutilizada para todos os esquemas de piloto, incluindo osesquemas piloto CDM e TDM mostrados nas figuras 5A até 5D.
A figura 9 mostra um diagrama de blocos de umtransmissor 910 e um receptor 950. Para o link direto, otransmissor 910 faz parte de uma estação base e receptor950 faz parte de um dispositivo sem fio. Para o linkinverso, o transmissor 910 faz parte de um dispositivo semfio e o receptor 950 faz parte de uma estação base. Umaestação base é genericamente uma estação fixa e pode tambémser denominado um sistema de transceptor de base (BTS), umponto de acesso, ou alguma outra terminologia. Umdispositivo sem fio pode ser fixo ou móvel e pode tambémser denominado um terminal de usuário, uma estação móvel oualguma outra terminologia.
No transmissor 910, um processador piloto e dedados TX 92 0 processa dados de tráfego para obter símbolosde dados, gera símbolos piloto, e prove os símbolos dedados e símbolos piloto. Um modulador SC-FDMA 930multiplexa os símbolos de dados e símbolos pilotoutilizando TDM e/ou CDM e executa modulação SC-FDMA (porexemplo, para IFDMA, LFDMA e assim por diante) para gerarsímbolos SC-FDMA. Uma unidade transmissora (TMTR) 932processa (por exemplo, converte em analógico, amplifica,filtra, e converte ascendentemente em freqüência) ossímbolos SC-FDMA e gera um sinal modulado porradiofreqüência (RF), que é transmitido através de uma antena 934.
No receptor 950, uma antena 952 recebe o sinaltransmitido e prove um sinal recebido. Uma unidadereceptora (RCVR) 954 condiciona (por exemplo, filtra,amplifica, converte descendentemente em freqüência e
digitaliza) o sinal recebido para gerar um fluxo de
amostras recebidas. Um desmodulador de SC-FDMA 960 processaas amostras recebidas e obtém símbolos de dados recebidos esimbolos piloto recebidos. Um estimador/processador decanal 980 deriva uma estimativa de canal com base nos
simbolos piloto recebidos. O desmodulador SC-FDMA 960
executa equalização nos simbolos de dados recebidos com aestimativa de canal e prove estimativas de simbolo dedados. Um processador de dados de recepção (RX) 970desmapeia em simbolos, desintercala e decodifica as
estimativas de simbolos de dados e prove dados
decodificados. Em geral, o processamento por desmoduladorde SC-FDMA 960 e processador de dados RX 970 é complementarao processamento por modulador de SC-FDMA 930 e processadorde dados e piloto TX 920, respectivamente, no transmissor
910.
Os controladores 940 e 990 orientam a operação devárias unidades de processamento no transmissor 910 ereceptor 950, respectivamente. Unidades de memória 942 e992 armazenam códigos de programa e dados utilizados pelos controladores 940 e 990, respectivamente.
A figura 10A mostra um diagrama de blocos de umprocessador piloto e dados TX 920a, que é uma modalidade doprocessador 920 na figura 9 e pode ser utilizado para osesquemas piloto TDM. No processador 920a, dados de tráfegosão codificados por um codificador 1012, intercalados porum intercalador 1014, e mapeados em símbolos de dados porum mapeador de símbolos 1016. Um gerador piloto 1020 gerasímbolos piloto, por exemplo, baseado em uma seqüência
polifásica. Um multiplexor (Mux) 1022 recebe e multiplexaos símbolos de dados com os símbolos piloto com base em umcontrole TDM e prove um fluxo de símbolos piloto e de dadosmultiplexados.A figura 10B mostra um diagrama de bloco de um
processador piloto e dados TX 920b, que é outra modalidadedo processador 920 na figura 9 e pode ser utilizado para osesquemas piloto CDM. No processador 920b, dados de tráfegosão codificados pelo codificador 1012, intercalados pelointercalador 1014, e mapeados em símbolos de dados pelo
mapeador de símbolos 1016. Um multiplicador 1024amultiplica cada símbolo de dados com os chips M daseqüência ortogonal {Wd} para dados e prove M símbolos dedados dimensionados. Similarmente, um multiplicador 1024b multiplica cada símbolo piloto com os chips M da seqüência
ortogonal {Wp} para piloto e prove M símbolos pilotodimensionados. Um somador 102 6 soma os símbolos de dadosdimensionados com os símbolos pilotos dimensionados, porexemplo, como mostrado na figura 5C ou 5D, e prove símbolos combinados.
A figura 11A mostra um modulador SC-FDMA 930apara IFDMA, que é uma modalidade do modulador SC-FDMA 930na figura 9. No modulador 930a, uma unidade de repetição1112 repete uma seqüência original de símbolos dedados/piloto S vezes para obter uma seqüência estendida de
símbolos K. Uma unidade de rampa de fase 1114 aplica umarampa de fase à seqüência de símbolo estendida para geraruma seqüência traduzida em freqüência de símbolos de salda.A rampa de fase é determinada pelo conjunto de sub-banda uutilizado para transmissão. Um gerador de prefixo ciclico1116 anexa um prefixo ciclico à seqüência de símbolostraduzidos em freqüência para gerar um simbolo IFDMA. A figura 11B mostra um modulador SC-FDMA 930b
para LFDMA, que é outra modalidade do modulador SC-FDMA 930na figura 9. No modulador 930b, uma unidade FFT 1122executa um FFT de ponto N em uma seqüência original desimbolos de dados/piloto para obter uma seqüência de simbolos de dominio de freqüência N. Um mapeador de simbolo
para sub-banda 1124 mapeia os simbolos de dominio defreqüência N sobre as sub-bandas N utilizadas paratransmissão e mapeia simbolos K - N zero sobre as sub-bandas K - N restantes. Uma unidade IFFT 1126 executa umIFFT de ponto-K nos simbolos K a partir do mapeador 1124 e
prove uma seqüência de simbolos de saida de dominio detempo K. Um gerador de prefixo ciclico 1128 anexa umprefixo ciclico à seqüência de simbolo de saida para gerarum simbolo LFDMA.
A figura 12A mostra um diagrama de blocos de um
desmodulador de SC-FDMA 960a, que é uma modalidade dodesmodulador 960 na figura 9 e pode ser utilizado para osesquemas piloto IFDMA TDM. No desmodulador SC-FDMA 960a,uma unidade de remoção de prefixo ciclico 1212 remove o prefixo ciclico para cada simbolo IFDMA recebido. Uma
unidade de remoção de rampa de fase 1214 remove a rampa defase em cada simbolo IFDMA recebido. A remoção de rampa defase pode ser também executada pela conversão descendentede freqüência a partir de RF para banda base. Um desmultiplexor (Demux) 1220 recebe a saida da unidade 1214,
e prove simbolos de dados recebidos para um equalizador1230, e prove simbolos piloto recebidos para o estimador decanal 980. O estimador de canal 980 deriva uma estimativade canal com base nos símbolos piloto recebidos, porexemplo, utilizando a técnica MMSE ou quadrados minimos. 0equalizador 1230 executa equalização nos símbolos de dadosrecebidos com a estimativa de canal no dominio de tempo ou dominio de freqüência e prove símbolos de dados
equalizados. Um acumulador 1232 acumula símbolos de dadosequalizados correspondendo a múltiplas cópias do mesmosimbolo de dados transmitido e prove estimativas desímbolos de dados.
A figura 12B mostra um diagrama de blocos de um
desmodulador de SC-FDMA 960b, que é outra modalidade dodesmodulador 960 na figura 9 e pode ser utilizado para osesquemas piloto IFDMA CDM. 0 desmodulador SC-FDMA 960binclui um canalizador de dados que recupera os símbolos de dados transmitidos e um canalizador piloto que recupera os
símbolos piloto transmitidos. Para o canalizador de dados,um multiplicador 1224a multiplica a saida da unidade 1214com os M chips da seqüência ortogonal de dados {wd} e provesímbolos de dados dimensionados. Um acumulador 1226a acumula M símbolos de dados dimensionados para cada simbolo
de dados transmitido e prove um simbolo de dados recebido.Para o canalizador piloto, um multiplicador 1224bmultiplica a saida da unidade 1214 com os M chips daseqüência ortogonal piloto {wp} e prove M símbolos piloto dimensionados para cada símbolo piloto transmitido, que são
acumulados por um acumulador 122 6b para obter um símbolopiloto recebido para o símbolo piloto transmitido. 0processamento por unidades subseqüentes no desmodulador SC-FDMA 960b é como descrito acima para o desmodulador SC-FDMA 960a.
A figura 13A mostra um diagrama de blocos de umdesmodulador SC-FDMA 960c, que é ainda outra modalidade dodesmodulador 960 na figura 9 e pode ser utilizado para osesquemas piloto LFDMA TDM. No desmodulador SC-FDMA 960c,uma unidade de remoção de prefixo cíclico 1312 remove oprefixo cíclico para cada símbolo LFDMA recebido. Umaunidade FFT 1314 executa um FFT de ponto K em um símboloLFDMA após remoção do prefixo cíclico e prove valores dedomínio de freqüência K. Um desmapeador de sub-banda parasímbolo 1316 recebe os valores de domínio de freqüência K,prove valores de domínio de freqüência N para as sub-bandasn utilizadas para transmissão, e descarta os valores dedomínio de freqüência restantes. Uma unidade IFFT 1318executa um FFT de ponto N nos valores de domínio defreqüência N a partir do desmapeador 1316 e prove símbolosrecebidos N. Um desmultiplexor 1320 recebe a saída daunidade 1318, prove símbolos de dados recebidos para umequalizador 1330, e prove símbolos piloto recebidos para oestimador de canal 980. O equalizador 1330 executaequalização nos símbolos de dados recebidos no domínio detempo ou o domínio de freqüência com uma estimativa decanal a partir doe estimador de canal 980 e proveestimativas de símbolo de dados.
A figura 13B mostra um diagrama de blocos de umdesmodulador SC-FDMA 960d, que é ainda outra modalidade dodesmodulador 960 na figura 9 e pode ser utilizado paraesquemas piloto LFDMA CDM. O desmodulador SC-FDMA 960dinclui um canalizador de dados que recupera os símbolos dedados transmitidos e um canalizador piloto que recupera ossímbolos piloto transmitidos. Para o canalizador de dados,um multiplicador 1324a multiplica a saída da unidade IFFT1318 com os M chips da seqüência ortogonal de dados {wd} eprove símbolos de dados dimensionados. Um acumulador 1326aacumula M símbolos de dados dimensionados para cada símbolode dados transmitido e prove um símbolo de dados recebido.Para o canalizador piloto, um multiplicador 1324bmultiplica a saida da unidade IFFT 1318 com os M chips daseqüência ortogonal piloto {wp} e prove M simbolos pilotodimensionados para cada simbolo piloto transmitido, que sãoacumulados por um acumulador 132 6b para obter um simbolopiloto recebido para o simbolo piloto transmitido. 0processamento por unidades subseqüentes no desmodulador SC-FDMA 960d é como descrito acima para o desmodulador SC-FDMA960c.
As técnicas de transmissão de piloto e estimaçãode canal, descritas aqui, podem ser implementadas porvários meios. Por exemplo, essas técnicas podem serimplementadas em hardware, software, ou uma combinação dosmesmos. Para uma implementação de hardware, as unidades deprocessamento utilizadas para gerar e transmitir um pilotoem um transmissor (por exemplo, cada uma das unidades deprocessamento mostradas nas figuras 9 até 13B, ou umacombinação das unidades de processamento) podem serimplementadas em um ou mais circuitos integrados deaplicação especifica (ASICs), processadores digitais desinais (DSPs), dispositivos de processamento de sinaisdigitais (DSPDs), dispositivos de lógica programável(PLDs), disposições de porta programável em campo (FPGAs),processadores, controladores, microcontroladores,
microprocessadores, dispositivos eletrônicos, outrasunidades eletrônicas projetadas para executar as funçõesdescritas aqui, ou uma combinação dos mesmos. As unidadesde processamento utilizadas para executar estimação decanal em um receptor podem ser também implementadas em umou mais ASICs, DSPs, dispositivos eletrônicos e assim pordiante.
Para uma implementação de software, as técnicaspodem ser implementadas com módulos (por exemplo,procedimentos, funções, e assim por diante) que executam asfunções descritas aqui. Os códigos de software podem serarmazenados em uma unidade de memória (por exemplo, unidadede memória 942 ou 992 na figura 9) e executados por umprocessador (por exemplo, controlador 940 ou 990). Aunidade de memória pode ser implementada no processador ouexterno ao processador.
A descrição anterior das modalidades reveladas éfornecida para permitir que qualquer pessoa versada natécnica faça ou utilize a presente invenção. Váriasmodificações nessas modalidades serão prontamente evidentespara aqueles versados na técnica, e os princípios genéricosdefinidos aqui podem ser aplicados em outras modalidadessem se afastar do espirito ou escopo da invenção. Dessemodo, a presente invenção não pretende ser limitada àsmodalidades mostradas aqui porém deve ser acordada o escopomais amplo compatível com os princípios e aspectos novosaqui revelados.
Claims (59)
1. Equipamento compreendendo:um processador operativo para formar uma primeiraseqüência de simbolos piloto com base em uma seqüência polifásica; eum modulador operativo para replicar a primeiraseqüência de simbolos piloto múltiplas vezes para obter umasegunda seqüência de simbolos piloto para transmissãoatravés de um canal de comunicação.
2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,em que o modulador é operativo para aplicar uma rampa defase na segunda seqüência de simbolos piloto para obter umaterceira seqüência de simbolos de saida.
3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 2, em que o modulador é adicionalmente operativo para utilizarpelo menos duas inclinações de fase diferentes para a rampade fase em pelo menos dois períodos de simbolo diferentespara transmitir a primeira seqüência de simbolos piloto empelo menos dois conjuntos diferentes de sub-bandas defreqüência.
4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,em que o modulador é operativo para anexar um prefixociclico à segunda seqüência de simbolos piloto para obteruma terceira seqüência de simbolos de saida apropriados para transmissão em dominio de tempo através do canal decomunicação.
5. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,em que a seqüência polifásica tem um envelope constante emdominio de tempo e uma resposta espectral plana em dominio de freqüência.
6. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,em que o processador é operativo para formar uma primeiraseqüência de simbolos de dados, multiplexar a primeiraseqüência de símbolos de dados em um primeiro periodo desímbolos e multiplexar a primeira seqüência de símbolospiloto em um segundo periodo de símbolos.
7. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,em que o processador é operativo para formar uma primeiraseqüência de símbolos de dados, multiplexar a primeiraseqüência de símbolos piloto com a primeira seqüência desímbolos de dados, e fornecer uma seqüência de símbolospiloto e de dados multiplexados.
8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,em que o processador é operativo para formar uma primeiraseqüência de símbolos de dados, multiplicar a primeiraseqüência de símbolos de dados com uma primeira seqüênciaortogonal a fim de obter uma pluralidade de seqüências desímbolos de dados dimensionados, multiplicar a primeiraseqüência de símbolos piloto com uma segunda seqüênciaortogonal para obter uma pluralidade de seqüências desímbolos piloto dimensionados, e combinar a pluralidade deseqüências de símbolos de dados dimensionados com apluralidade de seqüências de símbolos piloto dimensionadospara obter uma pluralidade de seqüências de símboloscombinados.
9. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,em que o processador é operativo para formar uma primeiraseqüência de símbolos de dados, multiplicar a primeiraseqüência de símbolos de dados com uma primeira seqüênciaortogonal para obter uma seqüência de símbolos de dadosdimensionados, multiplicar a primeira seqüência de símbolospiloto com uma segunda seqüência ortogonal para obter umaseqüência de símbolos piloto dimensionados, e combinar aseqüência de símbolos de dados dimensionados com aseqüência de símbolos piloto dimensionados para obter umaseqüência de símbolos combinados.
10. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,em que a primeira seqüência de símbolos piloto é enviada emum primeiro conjunto de sub-bandas de freqüência e em quesímbolos de dados são enviados em um segundo conjunto desub-bandas de freqüência contendo mais sub-bandas defreqüência do que o primeiro conjunto.
11. Método de gerar um piloto em um sistema decomunicação, compreendendo:formar uma primeira seqüência de símbolos pilotocom base em uma seqüência polifásica; ereplicar a primeira seqüência de símbolos pilotomúltiplas vezes para obter uma segunda seqüência desímbolos piloto para transmissão através de um canal decomunicação.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11,compreendendo ainda:aplicar uma rampa de fase à segunda seqüência desímbolos piloto para obter uma terceira seqüência desímbolos de saida.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11,compreendendo ainda:anexar um prefixo ciclico à segunda seqüência desímbolos piloto para obter uma terceira seqüência desímbolos de saida; etransmitir a terceira seqüência de símbolos desaida em domínio de tempo através do canal de comunicação.
14. Equipamento compreendendo:meio para formar uma primeira seqüência desímbolos piloto com base em uma seqüência polifásica; emeio para replicar a primeira seqüência desímbolos piloto múltiplas vezes para obter uma segundaseqüência de símbolos piloto apropriados para transmissãoatravés de um canal de comunicação.
15. Equipamento, de acordo com a reivindicação 14, compreendendo ainda:meio para aplicar uma rampa de fase à segundaseqüência de símbolos piloto para obter uma terceiraseqüência de símbolos de saída.
16. Equipamento, de acordo com a reivindicação 14, compreendendo ainda:meio para anexar um prefixo cíclico à segundaseqüência de símbolos piloto para obter uma terceiraseqüência de símbolos de saída; emeio para transmitir a terceira seqüência desímbolos de saída em domínio de tempo através do canal decomunicação -
17. Equipamento compreendendo:um processador operativo para formar uma primeiraseqüência de símbolos piloto com base em uma seqüênciapolifásica; e um modulador operativo para transformar aprimeira seqüência de símbolos piloto em domínio defreqüência a fim de obter uma segunda seqüência de símbolosde domínio de freqüência, formar uma terceira seqüência desímbolos com a segunda seqüência de símbolos de domínio defreqüência mapeados sobre um grupo de sub-bandas defreqüência utilizadas para transmissão de piloto, etransformar a terceira seqüência de símbolos em domínio detempo para obter uma quarta seqüência de símbolos de saídapara transmissão através de um canal de comunicação.
18. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, em que o modulador é operativo para anexar um prefixocíclico à quarta seqüência de símbolos piloto para obteruma quinta seqüência de símbolos de saída apropriados paratransmissão em domínio de tempo através do canal decomunicação.
19. Equipamento, de acordo com a reivindicação17, em que a seqüência polifásica tem um envelope constanteno domínio de tempo e uma resposta espectral plana nodomínio de freqüência.
20. Equipamento, de acordo com a reivindicação17, em que os símbolos de dados são enviados em um segundogrupo de sub-bandas de freqüência contendo mais sub-bandasde freqüência do que o grupo de sub-bandas de freqüênciautilizadas para transmissão de piloto.
21. Equipamento compreendendo:um processador operativo para formar umaseqüência de símbolos piloto, formar uma seqüência desímbolos de dados, e multiplexar por divisão de tempo aseqüência de símbolos de dados e a seqüência de símbolos＝piloto; eum modulador operativo para gerar pelo menos umsímbolo de acesso múltiplo por divisão de freqüência deportadora única (SC-FDMA) baseado nos símbolos de dadosmultiplexados por divisão de tempo e símbolos piloto.
22. Equipamento, de acordo com a reivindicação21, em que o processador é operativo para multiplexar aseqüência de símbolos de dados em um primeiro período desímbolo e multiplexar a seqüência de símbolos piloto em umsegundo período de símbolos, e em que o modulador é operativo para gerar um primeiro símbolo SC-FDMA para aseqüência de símbolos de dados no primeiro período desímbolo e gerar um segundo símbolo SC-FDMA para a seqüênciade símbolos piloto no segundo período de símbolos.
23. Equipamento, de acordo com a reivindicação21, em que o processador é operativo para multiplexar aseqüência de símbolos de dados e a seqüência de símbolospiloto em períodos de amostra diferentes de um período desímbolos, e em que o modulador é operativo para gerar umsímbolo SC-FDMA para os símbolos de dados e pilotomultiplexados para o período de símbolos,
24. Equipamento compreendendo:meio para formar uma seqüência de símbolospiloto;dados;meio para formar uma seqüência de símbolos demeio para multiplexar por divisão de tempo aseqüência de símbolos de dados e a seqüência de símbolos10 piloto; emeio para gerar pelo menos um símbolo de acessomúltiplo por divisão de freqüência de portadora única (SC-FDMA) com base nos símbolos de dados multiplexados pordivisão de tempo e símbolos piloto.
25. Equipamento, de acordo com a reivindicação 24, em que o meio para multiplexar por divisão de tempo aseqüência de símbolos de dados e a seqüência de símbolospiloto compreendemeio para multiplexar a seqüência de símbolos de20 dados em um primeiro periodo de símbolo, emeio para multiplexar a seqüência de símbolospiloto em um segundo periodo de símbolos.
26. Equipamento, de acordo com a reivindicação24, em que o meio para multiplexar por ■ divisão de tempo a seqüência de símbolos de dados e a seqüência de símbolospiloto compreendemeio para multiplexar a seqüência de símbolos dedados e a seqüência de símbolos piloto em diferentesperíodos de amostra de um periodo de símbolo.
27. Equipamento compreendendo:um processador operativo para formar umaseqüência de símbolos piloto e formar uma seqüência desímbolos de dados; eum modulador operativo para gerar um piloto debanda larga com base na seqüência de simbolos piloto, gerarpelo menos um símbolo de acesso múltiplo por divisão defreqüência de portadora única (SC-FDMA) com base na seqüência de simbolos de dados, e multiplexar por divisãode tempo o piloto de banda larga e pelo menos um simboloSC-FDMA.
28. Equipamento, de acordo com a reivindicação27, em que o processador é operativo para formar a seqüência de simbolos piloto com base em uma seqüência denúmero pseudo-aleatório (PN).
29. Equipamento, de acordo com a reivindicação27, em que o modulador é operativo para gerar pelo menos umsimbolo FDMA intercalado (IFDMA) ou pelo menos um simbolo FDMA localizado (LFDMA) para a seqüência de simbolos dedados.
30. Equipamento, de acordo com a reivindicação27, em que o piloto de banda larga é pseudo-aleatório comrelação a pelo menos um outro piloto de banda larga a partir de pelo menos um outro transmissor.
31. Equipamento, de acordo com a reivindicação27, em que o piloto de banda larga é alinhado em tempo compelo menos um outro piloto de banda larga a partir de pelomenos um outro transmissor.
32. Equipamento compreendendo:um desmodulador operativo para receber pelo menosum simbolo de acesso múltiplo por divisão de freqüência deportadora única (SC-FDMA) através de um canal decomunicação e processar pelo menos um simbolo SC-FDMA para obter simbolos piloto recebidos de domínio de tempo; eum processador operativo para transformar ossimbolos piloto recebidos para obter valores piloto dedominio de freqüência e derivar uma estimativa de respostade freqüência para o canal de comunicação com base nosvalores piloto de dominio de freqüência e utilizar umatécnica de erro médio quadrático minimo (MMSE) ou umatécnica de quadrados minimos (LS) .
33, Equipamento, de acordo com a reivindicação32, em que o processador é operativo para derivar umaestimativa de resposta de impulso de canal para o canal decomunicação com base na estimativa de resposta defreqüência.
34. Equipamento, de acordo com a reivindicação32, em que o processador é operativo para filtrar aestimativa de resposta de freqüência.
35.. Equipamento, de acordo com a reivindicação33, em que o processador é operativo para filtrar aestimativa de resposta de impulso de canal.
36. Equipamento, de acordo com a reivindicação32, em que o processador é operativo para derivarestimativas de resposta de freqüência para simbolos SC-FDMAenviados em pelo menos dois conjuntos de sub-bandas defreqüência, derivar estimativas de resposta de impulso decanal com base nas estimativas de resposta de freqüência, efiltrar as estimativas de resposta de impulso de canal paraobter uma estimativa de resposta de impulso de canalestendida tendo mais derivações do que cada uma dasestimativas de resposta de impulso de canal.
37. Equipamento, de acordo com a reivindicação33, em que o processador é operativo para reter um númeropredeterminado de derivações na estimativa de resposta deimpulso de canal e definir derivações restantes naestimativa de resposta de impulso de canal em zeros.
38. Equipamento, de acordo com a reivindicação37, em que o processador é operativo para selecionar onúmero predeterminado de derivações com base em uma razãode sinal para ruido e interferência (SNR) ou uma eficiênciaespectral para uma transmissão de dados através do canal decomunicação.
39. Equipamento, de acordo com a reivindicação 33, em que o processador é operativo para reter derivaçõesna estimativa de resposta de impulso de canal que excedemum limite predeterminado e definir derivações restantes naestimativa de resposta de impulso de canal em zeros.
40. Equipamento, de acordo com a reivindicação 33, em que o processador é operativo para reter primeirasderivações L na estimativa de resposta de impulso de canale definir derivações restantes na estimativa de resposta deimpulso de canal em zeros, onde L é um número inteiro um oumaior.
41. Equipamento, de acordo com a reivindicação 32, em que o desmodulador é operativo para desmultiplexarsímbolos recebidos pelo menos em um simbolo SC-FDMA emsímbolos de dados recebidos e símbolos pilotos recebidos.
42. Equipamento, de acordo com a reivindicação 32, em que o desmodulador é operativo para processar pelomenos um simbolo SC-FDMA com uma seqüência ortogonal parapiloto para obter os símbolos piloto recebidos.
43. Equipamento, de acordo com a reivindicação 32, compreendendo ainda:um equalizador operativo para equalizar símbolosde dados recebidos com base na estimativa de resposta defreqüência.
44. Equipamento compreendendo:meio para processar pelo menos um simbolo deacesso múltiplo por divisão de freqüência de portadoraúnica (SC-FDMA) recebido através de um canal de comunicaçãopara obter símbolos piloto recebidos;meio para transformar os símbolos pilotorecebidos para obter valores piloto de domínio defreqüência; emeio para derivar uma estimativa de resposta de freqüência para o canal de comunicação com base nos valorespiloto de domínio de freqüência e utilizando uma técnica deerro médio quadrático mínimo (MMSE) ou uma técnica dequadrados mínimos (LS).
45. Equipamento, de acordo com a reivindicação 4 4, compreendendo ainda:meio para derivar uma estimativa de resposta deimpulso de canal para o canal de comunicação com base naestimativa de resposta de freqüência; emeio para definir pelo menos uma derivação da estimativa de resposta de impulso de canal em zero.
46. Equipamento, de acordo com a reivindicação4 4, compreendendo ainda:meio para filtrar pelo menos duas estimativas deresposta de freqüência derivadas de pelo menos dois20 símbolos SC-FDMA para pelo menos dois períodos de símbolos.
47. Equipamento, compreendendo:um desmodulador operativo para receber um pilotocompreendido de múltiplas cópias de uma seqüência desímbolos pilotos gerados com uma seqüência polifásica e processar o piloto recebido para obter símbolos pilotorecebidos; eum processador operativo para acumular símbolospilotos recebidos correspondendo a múltiplas cópias daseqüência de símbolos piloto.
48. Equipamento compreendendo:um desmodulador operativo para receber pelo menosum símbolo de acesso múltiplo por divisão de freqüência deportadora única (SC-FDMA) através de um canal decomunicação e para desmultiplexar por divisão de temposímbolos recebidos pelo menos em um símbolo SC-FDMA emsímbolos de dados recebidos e símbolos piloto recebidos; eum processador operativo para derivar uma estimativa de canal para o canal de comunicação com basenos símbolos piloto recebidos.
49. Equipamento compreendendo:um desmodulador operativo para receber pelo menosum simbolo de acesso múltiplo por divisão de freqüência de portadora única (SC-FDMA) através de um canal decomunicação e processar pelo menos um simbolo SC-FDMA paraobter símbolos piloto recebidos; eum processador operativo para derivar umaestimativa de canal para o canal de comunicação com base nos símbolos piloto recebidos e utilizando uma técnica dequadrados mínimos (LS).
50. Equipamento compreendendo:um desmodulador operativo para receber pelo menosum simbolo de acesso múltiplo por divisão de freqüência de portadora única (SC-FDMA) através de um canal decomunicação e processar pelo menos um simbolo SC-FDMA paraobter símbolos piloto recebidos de domínio de tempo; eum processador operativo para identificar pelomenos uma derivação de uma estimativa de resposta de impulso de canal para o canal de comunicação por correlaçãodos símbolos piloto recebidos com símbolos pilototransmitidos em diferentes deslocamentos de tempo.
51. Equipamento, de acordo com a reivindicação 50, em que pelo menos um simbolo SC-FDMA compreende símbolos piloto e símbolos de dados multiplexados atravésde períodos de amostra, e em que o desmodulador é operativopara desmultiplexar os símbolos pilotos recebidos esímbolos de dados recebidos pelo menos em um símbolo SC-FDMA.
52. Equipamento compreendendo:um desmodulador operativo para receber pelo menosum símbolo de acesso múltiplo por divisão de freqüência deportadora única (SC-FDMA) através de um canal decomunicação, processar pelo menos um símbolo SC-FDMA paraobter símbolos piloto recebidos e símbolos de dadosrecebidos, e processar os símbolos de dados recebidos comuma primeira estimativa de canal para o canal decomunicação para obter estimativas de símbolos de dados; eum primeiro processador operativo para derivar aprimeira estimativa de canal com base nos símbolos pilotorecebidos, estimar interferência devido aos símbolos dedados recebidos com base na primeira estimativa de canal eestimativas de símbolos de dados, derivar símbolos pilotocom interferência cancelada com base nos símbolos pilotorecebidos e interferência estimada, e derivar uma segundaestimativa de canal com base nos símbolos piloto deinterferência cancelada.
53. Equipamento, de acordo com a reivindicação 52, compreendendo ainda:um segundo processador operativo para processaras estimativas de símbolos de dados para obter dadosdecodificados e processar os dados decodificados para obtersímbolos de dados remodulados, e em que o primeiroprocessador é operativo para estimar a interferência combase nos símbolos de dados remodulados.
54. Equipamento, de acordo com a reivindicação 52, em que o desmodulador e primeiro processador sãooperativos para derivar as estimativas de símbolos dedados, estimar a interferência, derivar os símbolos pilotode interferência cancelada, e derivar a segunda estimativade canal para uma pluralidade de iterações.
55. Equipamento compreendendo:um desmodulador operativo para receber pelo menosum símbolo de acesso múltiplo por divisão de freqüência deportadora única (SC-FDMA) através de um canal decomunicação e processar pelo menos um simbolo SC-FDMA paraobter simbolos piloto recebidos e simbolos de dadosrecebidos; eum primeiro processador operativo para derivaruma primeira estimativa de canal para o canal decomunicação com base nos simbolos piloto recebidos, derivaruma segunda estimativa de canal com base nos simbolos dedados recebidos, e derivar uma terceira estimativa de canalcom base nas primeira e segunda estimativas de canal.
56. Equipamento, de acordo com a reivindicação55, em que o desmodulador é operativo para processar ossimbolos de dados recebidos com a primeira estimativa decanal para obter estimativas de simbolos de dados.
57. Equipamento, de acordo com a reivindicação5 6, em que o primeiro processador é operativo para derivara segunda estimativa de canal com base nos simbolos dedados recebidos e estimativas de simbolos de dados.
58. Equipamento, de acordo com a reivindicação56, compreendendo ainda:um segundo processador operativo para processaras estimativas de simbolos de dados para obter dadosdecodificados e processar os dados decodificados a fim deobter simbolos de dados remodulados, e em que o primeiroprocessador é operativo para derivar a segunda estimativade canal com base nos simbolos de dados recebidos esimbolos de dados remodulados.
59. Equipamento, de acordo com a reivindicação55, em que o primeiro processador é operativo para derivara terceira estimativa de canal com base em uma função daprimeira estimativa de canal, segunda estimativa de canal,e uma indicação de confiança em segurança das estimativasde símbolos de dados.
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