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DESCRIPCION
Procedimientos de direccion de haz adaptativa para maximizar el presupuesto del enlace inalambrico y reducir la propagacion de retardo utilizando multiples antenas de transmision y recepcion
ANTECEDENTES DE LA INVENClON
[0001] En la mayorfa de los sistemas de comunicacion inalambrica, el enlace aereo consiste en el canal de propagacion entre una antena de transmision y una antena de recepcion. Sin embargo, se ha establecido que el uso de multiples antenas en el transmisor y el receptor puede aumentar significativamente el presupuesto del enlace y, en consecuencia, la capacidad del enlace. El inconveniente de este enfoque es que la complejidad del sistema tambien puede aumentar dramaticamente. Los sistemas con multiples antenas de transmision y recepcion se denominan sistemas MIMO (multiples entradas y multiples salidas) inalambricos.
[0002] Para los sistemas MIMO, el aumento en el presupuesto del enlace o la capacidad de enlace se logra mediante uno de los siguientes enfoques: aumento de la diversidad, multiplexacion y formacion de haces. Cuando se utiliza un enfoque que aumenta la diversidad, las replicas similares de la senal son transmitidas y recibidas por multiples antenas. Estas transmisiones multiples estan separadas (no correlacionadas) en el tiempo mediante la utilizacion de distintos retardos, o en la frecuencia mediante la utilizacion de compensaciones de frecuencias distintas, o en el espacio de codigo mediante el uso de permutaciones y/ o codificacion especffica. Las recepciones multiples se combinan usando el receptor optimo de combinacion de relacion maxima (MRC). Este enfoque no requiere el conocimiento de la funcion de transferencia de canal en el lado del transmisor. En algunos enfoques, sin embargo, se requiere que partes significativas de la ruta de datos de transmision y recepcion (interfaz analogica y digital) sean replicadas para cada antena.
[0003] La mayor parte de los sistemas MIMO actuales siguen el primer enfoque (diversidad) mencionado anteriormente. El presupuesto del enlace producido por este enfoque es aproximadamente N veces menor que el resultante de la formacion de haces, donde N es el numero de antenas. Ademas, en la mayorfa de los casos, las implementaciones existentes requieren sistemas complejos en los que partes enteras de interfaces analogicas y digitales de la ruta de datos se replican por antena. En un esquema de multiplexacion, el conocimiento exacto de la funcion de transferencia de canal se utiliza para conformar la funcion de transferencia de transmision a recepcion global en enlaces de transmision separados (ortogonales), por los cuales los datos se multiplexan utilizando una codificacion y distribucion de potencia apropiadas basadas en el principio de llenado con agua (mas potencia y datos por enlaces mas potentes). Como se ha mencionado, este enfoque requiere algun conocimiento de la funcion de transferencia de canal en el lado del transmisor. Tambien requiere que partes significativas de la ruta de datos de transmision y recepcion (analogica y digital) sean replicadas para cada antena. Sin embargo, si esta disenado de forma optima, puede proporcionar la maxima capacidad.
[0004] Existen implementaciones basadas en el enfoque de multiplexacion, pero su complejidad es bastante prohibitiva para aplicaciones inalambricas de consumidores y moviles, a menos que la dimension del sistema MIMO, es decir, el numero de antenas, sea limitada, lo cual a su vez limita el aumento de presupuesto de enlace maximo alcanzable. En un enfoque de formacion de haces, el conocimiento exacto de la funcion de transferencia de canal se utiliza para enfocar la transmision a traves del subespacio mas intensa, denominado autovector, del canal global de transmision a recepcion. La senal se transmite entonces por ese subespacio. Esto se logra mediante un ajuste apropiado de la fase de la senal, y posiblemente de la ganancia, para cada antena de transmision y recepcion por separado. Este esquema requiere claramente un cierto conocimiento de la funcion de transferencia de canal en el lado del transmisor. Sin embargo, se puede implementar idealmente con replicar solo un subconjunto de la ruta de datos analogica, y por lo tanto puede requerir una implementacion mucho mas sencilla, y/ o permitir que se use un mayor numero de antenas. Tambien proporciona un presupuesto de enlace mejor que el enfoque de diversidad creciente descrito anteriormente y para canales que estan altamente correlacionados puede aproximarse a la capacidad del procedimiento de multiplexacion descrito anteriormente. Este procedimiento requiere que el ancho de banda de transmision sea una pequena fraccion de la frecuencia portadora. Observese que la multiplexacion puede realizarse mediante la formacion de haces paralelos a lo largo de los diversos vectores propios del canal de transmision a recepcion.
[0005] Las implementaciones de formacion de haces se pueden encontrar principalmente en aplicaciones de radar, donde en primer lugar las unidades transmisora y receptora son las mismas, y en segundo lugar el objetivo de formacion de haces es completamente diferente del presupuesto de enlace o de la maximizacion de capacidad de enlace. Otras propuestas de formacion de haces utilizan tecnicas directas de Decomposicion de Valor Singular que dan como resultado implementaciones muy complejas que no son adecuadas para aplicaciones inalambricas de consumidores y moviles y por consiguiente ponen lfmites a la dimension del sistema MIMO, es decir, el numero de antenas y, de ahf, al aumento de presupuesto de enlace maximo alcanzable.
[0006] El documento US 2004/209579 A1 divulga calculos de ponderacion de transmision para comunicacion por radio de formacion de haces de vectores, en los que se calcula una disposicion de transmision a partir de senales recibidas en una pluralidad de antenas.
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SUMARIO DE LA INVENCION
[0007] Se divulga un procedimiento y un aparato para la direccion de haz adaptativa. En un modo de realizacion, el procedimiento comprende realizar una direccion de haz adaptativa usando multiples antenas de transmision y recepcion, incluyendo realizar iterativamente un par de secuencias de entrenamiento, en el que el par de secuencias de entrenamiento incluye estimar un vector de ponderacion de disposicion de antenas de transmisor y un vector de ponderacion de disposicion de antenas de receptor.
BREVE DESCRIPClON DE LOS DIBUJOS
[0008] La presente invencion se comprendera mas completamente a partir de la descripcion detallada que se da a continuacion y de los dibujos adjuntos de varios modos de realizacion de la invencion, los cuales, sin embargo, no deben ser considerados como limitativos de la invencion a los modos de realizacion especfficos, sino que solo sirven para explicacion y comprension.
La figura 1 es un diagrama de bloques de un modo de realizacion de un sistema de comunicacion.
La figura 2 es un diagrama de bloques de un modo de realizacion de un dispositivo integrado.
Las figuras 3A y 3B ilustran las diversas etapas de busqueda de haces.
La figura 4 ilustra un modo de realizacion de una maquina de estado de direccion de haz.
La figura 5 ilustra etapas de un modo de realizacion del proceso de busqueda de haces.
La figura 6 ilustra una formacion de haces particular que se obtuvo como resultado del proceso de busqueda de haces de la figura 5.
La figura 7 ilustra un modo de realizacion de un diagrama de busqueda y seguimiento de haz en la fuente / transmisor y en el destino / receptor respectivamente.
La figura 8 es un ejemplo de una disposicion de Hadamard.
La figura 9 es un diagrama de flujo de un modo de realizacion del proceso de seguimiento de haz.
La figura 10 ilustra un modo de realizacion alternativa de un proceso de busqueda de haces.
La figura 11 ilustra la nocion de un canal de propagacion agrupado.
descripciOn detallada de la presente invenciOn
[0009] Una tecnica eficiente y adaptativa para realizar la formacion de haces para canales de propagacion que varfan en el tiempo con una complejidad reducida y potencialmente minima y una ganancia aumentada y potencialmente maxima. A diferencia de las soluciones existentes, la formacion de haces se realiza sin realizar directamente la Decomposicion de Valor Singular (SVD), que es muy compleja de implementar. En su lugar, el autovector, o subespacio, de canal optimo se obtiene a traves de un esquema iterativo adaptativo.
[0010] Un efecto secundario de la formacion de haces es que el canal formado por haz resultante tendria normalmente una propagacion de retardo mas corta, lo cual significa que la ventana de Interferencia Entre Simbolos (ISI) tambien sera mas corta.
[0011] En la siguiente descripcion, se exponen numerosos detalles para proporcionar una explicacion mas completa de la presente invencion. Sin embargo, a los expertos en la tecnica les resultara evidente que la presente invencion puede predecirse sin estos detalles especfficos. En algunos ejemplos, se muestran estructuras y dispositivos bien conocidos en forma de diagrama de bloques, en lugar que de forma detallada, para evitar oscurecer la presente invencion.
[0012] Algunas partes de las descripciones detalladas que siguen se presentan en terminos de algoritmos y representaciones simbolicas de operaciones sobre bits de datos dentro de una memoria de ordenador o dispositivo de calculo electronico equivalente. Estas descripciones y representaciones algoritmicas son los medios utilizados por los expertos en las tecnicas de procesamiento de datos para transmitir de forma mas eficaz la sustancia de su trabajo a los expertos en la tecnica. Un algoritmo esta aqui, y generalmente, concebido para ser una secuencia auto- consistente de pasos que conducen a un resultado deseado. Los pasos son aquellos que requieren manipulaciones fisicas de cantidades fisicas. Normalmente, aunque no necesariamente, estas cantidades toman la forma de senales electricas o magneticas capaces de ser almacenadas, transferidas, combinadas, comparadas y manipuladas de otra
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manera. Se ha demostrado que es conveniente a veces, principalmente por razones de uso comun, referirse a estas senales como bits, valores, elementos, sfmbolos, caracteres, terminos, numeros o similares.
[0013] Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que todos estos terminos y similares deben asociarse con las cantidades ffsicas apropiadas y son simplemente etiquetas convenientes aplicadas a estas cantidades. A menos que se indique especfficamente lo contrario como se desprende del siguiente analisis, se apreciara que a lo largo de la descripcion, los analisis que utilizan terminos tales como "procesamiento" o "computacion" o "calculo" o "determinacion" o "visualizacion" o similares, se refieren a la accion y procesos de un sistema informatico o un dispositivo de calculo electronico similar que manipula y transforma datos representados como cantidades ffsicas (electronicas) dentro de los registros y memorias del sistema informatico en otros datos representados de manera similar como cantidades ffsicas dentro de las memorias o registros del sistema informatico u otros dispositivos de almacenamiento, transmision o visualizacion de informacion de este tipo.
[0014] La presente invencion tambien se refiere a un aparato para llevar a cabo las operaciones del presente documento. Este aparato puede estar especialmente construido para los fines requeridos utilizando componentes digitales, o puede comprender un ordenador de proposito general selectivamente activado o reconfigurado por un programa informatico almacenado en el ordenador. Dicho programa informatico puede almacenarse en un medio de almacenamiento legible por ordenador, tal como, pero sin estar limitado a, cualquier tipo de disco incluyendo discos flexibles, discos opticos, CD-ROM, y discos magneticos opticos, memorias de solo lectura (ROM), memorias de acceso aleatorio (RAM), EPROM, EEPROM, tarjetas magneticas u opticas o cualquier tipo de medios adecuados para almacenar instrucciones electronicas, y cada uno acoplado a un bus de sistema informatico.
[0015] Los algoritmos y visualizaciones presentados en el presente documento no estan inherentemente relacionados con ningun ordenador u otro aparato en particular. Se pueden usar diversos sistemas de uso general con programas de acuerdo con las ensenanzas del presente documento, o puede resultar conveniente construir un aparato mas especializado para llevar a cabo los pasos del procedimiento requerido. La estructura requerida para una variedad de estos sistemas aparecera a partir de la siguiente descripcion. Ademas, la presente invencion no se describe con referencia a ningun lenguaje de programacion particular. Se apreciara que se pueden usar una diversidad de lenguajes de programacion, o diseno digital, para implementar las ensenanzas de la invencion descrita en el presente documento.
[0016] Un medio legible por maquina incluye cualquier mecanismo para almacenar o transmitir informacion en una forma legible por una maquina (por ejemplo, un ordenador). Por ejemplo, entre los medios legibles por maquina se incluye una memoria de solo lectura ("ROM"), memoria de acceso aleatorio ("RAM"), medios de almacenamiento en disco magnetico; medios de almacenamiento optico, dispositivos de memoria flash; senales electricas, opticas, acusticas u otra forma de senales propagadas (por ejemplo, ondas portadoras, senales infrarrojas, senales digitales, etc.); etc.
Un sistema de comunicacion a modo de ejemplo
[0017] La figura 1 es un diagrama de bloques de un modo de realizacion de un sistema de comunicacion. Con referencia a la figura 1, el sistema comprende un receptor multimedia 100, una interfaz de receptor multimedia 102, un dispositivo de transmision 140, un dispositivo de recepcion 141, una interfaz de reproductor multimedia 113, un reproductor multimedia 114 y una pantalla 115.
[0018] El receptor multimedia 100 recibe contenido de una fuente (no mostrada). En un modo de realizacion, el receptor multimedia 100 comprende un descodificador. El contenido puede comprender video digital de banda base, tal como, por ejemplo, pero no limitado a, contenido que cumple las normas HDMI o DVI. En tal caso, el receptor multimedia 100 puede incluir un transmisor (por ejemplo, un transmisor HDMI) para enviar el contenido recibido.
[0019] El receptor multimedia 101 envfa el contenido 101 al dispositivo transmisor 140 a traves de la interfaz de receptor multimedia 102. En un modo de realizacion, la interfaz de receptor multimedia 102 incluye una logica que convierte el contenido 101 en contenido HDMI. En tal caso, la interfaz de receptor multimedia 102 puede comprender un conector HDMI y el contenido 101 se envfa a traves de una conexion por cable; sin embargo, la transferencia podrfa ocurrir a traves de una conexion inalambrica. En otro modo de realizacion, el contenido 101 comprende contenido DVI.
[0020] En un modo de realizacion, la transferencia de contenido 101 entre la interfaz de receptor multimedia 102 y el dispositivo transmisor 140 se produce sobre una conexion cableada; sin embargo, la transferencia podrfa ocurrir a traves de una conexion inalambrica.
[0021] El dispositivo transmisor 140 transfiere de manera inalambrica informacion al dispositivo receptor 141 utilizando dos conexiones inalambricas. Una de las conexiones inalambricas es a traves de una antena en disposicion de fase con formacion de haces adaptativa. La otra conexion inalambrica es a traves del canal de comunicaciones inalambrico 107, denominado en el presente documento canal posterior. En un modo de realizacion, el canal de comunicaciones inalambricas 107 es unidireccional. En un modo de realizacion alternativo, el canal de
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comunicaciones inalambricas 107 es bidireccional. En un modo de realizacion, el canal posterior puede usar algunas o todas las mismas antenas que el canal formado por haz delantero (parte de 105). En otro modo de realizacion, los dos conjuntos de antenas estan disgregados.
[0022] El dispositivo receptor 141 transfiere el contenido recibido del dispositivo transmisor 140 al reproductor multimedia 114 a traves de una interfaz tal como una interfaz de reproductor multimedia 113. En un modo de realizacion, la transferencia del contenido entre el dispositivo receptor 141 y la interfaz de reproductor multimedia 113 se produce a traves de una conexion por cable; Sin embargo, la transferencia podrfa ocurrir a traves de una conexion inalambrica. En un modo de realizacion, la interfaz de reproductor multimedia 113 comprende un conector HDMI. De forma similar, la transferencia del contenido entre la interfaz del reproductor multimedia 113 y el reproductor multimedia 114 se produce a traves de una conexion por cable; sin embargo, la transferencia podrfa producirse a traves de una conexion inalambrica. La transferencia tambien podrfa producirse a traves de una interfaz de datos cableada o inalambrica que no fuera una interfaz de reproductor multimedia.
[0023] El reproductor multimedia 114 hace que el contenido se reproduzca en la pantalla 115. En un modo de realizacion, el contenido es contenido HDMI y el reproductor multimedia 114 transfiere el contenido multimedia para mostrarlo a traves de una conexion por cable; sin embargo, la transferencia podrfa ocurrir a traves de una conexion inalambrica. La pantalla 115 puede comprender una pantalla de plasma, una pantalla LCD, una CRT, etc.
[0024] Observese que el sistema de la figura 1 puede alterarse para incluir un reproductor / grabador de DVD en lugar de un reproductor / grabador de DVD para recibir y reproducir y/ o grabar el contenido. Las mismas tecnicas tambien se pueden utilizar en aplicaciones de datos no multimedia.
[0025] En un modo de realizacion, el transmisor 140 y la interfaz de receptor multimedia 102 son parte del receptor multimedia 100. De forma similar, en un modo de realizacion, el receptor 140, la interfaz de reproductor multimedia 113 y el reproductor multimedia 114 son todos parte del mismo dispositivo. En un modo de realizacion alternativo, el receptor 140, la interfaz de reproductor multimedia 113, el reproductor multimedia 114 y la pantalla 115 forman parte de la pantalla. Se muestra un ejemplo de un dispositivo de este tipo en la figura 2.
[0026] En un modo de realizacion, el dispositivo transmisor 140 comprende un procesador 103, un componente de procesamiento de banda base opcional 104, una antena en disposicion de fase 105 y una interfaz de canal de comunicacion inalambrica 106. La antena de agrupamiento en fase 105 comprende un transmisor de radiofrecuencia (RF) que tiene una antena en disposicion de fase controlada digitalmente acoplada y controlada por el procesador 103 para transmitir contenido al dispositivo receptor 141 usando formacion de haces adaptativa.
[0027] En un modo de realizacion, el dispositivo receptor 141 comprende un procesador 112, un componente de procesamiento de banda base opcional 111, una antena en disposicion de fase 110 y una interfaz de canal de comunicacion inalambrica 109. La antena en disposicion de fase 110 comprende un transmisor de radiofrecuencia (RF) que tiene una antena en disposicion de fase controlada digitalmente acoplada y controlada por el procesador 112 para recibir contenido desde el dispositivo transmisor 140 usando formacion de haces adaptativa.
[0028] En un modo de realizacion, el procesador 103 genera senales de banda base que son procesadas por el procesamiento de senal de banda base 104 antes de ser transmitidas de forma inalambrica por una antena en disposicion de fase 105. En tal caso, el dispositivo receptor 141 incluye procesamiento de senal en banda base para convertir senales analogicas recibidas por la antena en disposicion de fase 110 en senales de banda base para su procesamiento mediante el procesador 112. En un modo de realizacion, las senales en banda base son senales de multiplexacion por division de frecuencia ortogonal (OFDM).
[0029] En un modo de realizacion, el dispositivo transmisor 140 y/ o el dispositivo receptor 141 son parte de transceptores separados.
[0030] El dispositivo transmisor 140 y el dispositivo receptor 141 realizan comunicacion inalambrica utilizando una antena en disposicion de fase con formacion de haces adaptativa que permite la direccion del haz. La formacion de haces es bien conocida en la tecnica. En un modo de realizacion, el procesador 103 envfa informacion de control digital a una antena en disposicion de fase 105 para indicar una cantidad para desplazar uno o mas desplazadores de fase en una antena en disposicion de fase 105 para dirigir un haz formado por ella de una manera bien conocida en la tecnica. El procesador 112 tambien utiliza informacion de control digital para controlar la antena en disposicion de fase 110. La informacion de control digital se envfa usando el canal de control 121 en el dispositivo transmisor 140 y el canal de control 122 en el dispositivo receptor 141. En un modo de realizacion, la informacion de control digital comprende un conjunto de coeficientes. En un modo de realizacion, cada uno de los procesadores 103 y 112 comprende un procesador de senal digital.
[0031] La interfaz de enlace de comunicacion inalambrica 106 esta acoplada al procesador 103 y proporciona una interfaz entre el enlace de comunicacion inalambrica 107 y el procesador 103 para comunicar informacion de antena relacionada con el uso de la antena en disposicion de fase y para comunicar informacion para facilitar la reproduccion del contenido en la otra ubicacion. En un modo de realizacion, la informacion transferida entre el
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dispositivo transmisor 140 y el dispositivo receptor 141 para facilitar la reproduccion del contenido incluye claves de cifrado enviadas desde el procesador 103 al procesador 112 del dispositivo receptor 141 y una o mas confirmaciones del procesador 112 del dispositivo receptor 141 al procesador 103 del dispositivo transmisor 140.
[0032] El enlace de comunicacion inalambrica 107 tambien transfiere informacion de antena entre el dispositivo transmisor 140 y el dispositivo receptor 141. Durante la inicializacion o afinacion de las antenas en disposicion de fase 105 y 110, el enlace de comunicacion inalambrica 107 transfiere informacion para permitir que el procesador 103 seleccione una direccion para la antena en disposicion de fase 105. En un modo de realizacion, la informacion incluye, pero no se limita a, informacion de localizacion de antena e informacion de rendimiento correspondiente a la ubicacion de antena, tal como uno o mas pares de datos que incluyen la posicion de la antena en disposicion de fase 110 y la intensidad de senal del canal para esa posicion de la antena. En otro modo de realizacion, la informacion incluye, pero no se limita a, la informacion enviada por el procesador 112 al procesador 103 para permitir que el procesador 103 determine que partes de la antena en disposicion de fase 105 se usan para transferir contenido.
[0033] Cuando las antenas en disposicion de fase 105 y 110 estan funcionando en un modo durante el cual pueden transferir contenido (por ejemplo, contenido HDMI), el enlace de comunicacion inalambrica 107 transfiere una indicacion del estado de la ruta de comunicacion desde el procesador 112 del dispositivo receptor 141. La indicacion del estado de comunicacion comprende una indicacion del procesador 112 que solicita al procesador 103 que dirija el haz en otra direccion (por ejemplo, a otro canal). Tal solicitud puede ocurrir en respuesta a la interferencia con la transmision de partes del contenido. La informacion puede especificar uno o mas canales alternativos que el procesador 103 puede usar.
[0034] En un modo de realizacion, la informacion de antena comprende la informacion enviada por el procesador 112 para especificar una ubicacion a la que el dispositivo receptor 141 va a dirigir la antena en disposicion de fase 110. Esto puede ser util durante la inicializacion cuando el dispositivo transmisor 140 indica al dispositivo receptor 141 donde colocar su antena de manera que se puedan realizar mediciones de la calidad de la senal para identificar los mejores canales. La posicion especificada puede ser una localizacion exacta o puede ser una localizacion relativa tal como, por ejemplo, la siguiente ubicacion en un orden de ubicacion predeterminado seguido por el dispositivo transmisor 140 y el dispositivo receptor 141.
[0035] En un modo de realizacion, el enlace de comunicaciones inalambricas 107 transfiere informacion desde el dispositivo receptor 141 al dispositivo transmisor 140 que especifica las caracterfsticas de antena de la antena 110 en disposicion de fase, o viceversa. En un modo de realizacion, el enlace de comunicaciones 107 transfiere informacion desde el dispositivo receptor 141 al dispositivo transmisor 140 que puede usarse para controlar la antena 105 en disposicion de fase.
Un ejemplo de una arquitectura de transceptor
[0036] A continuacion se describe un modo de realizacion de un transceptor. El transceptor incluye rutas de transmision y recepcion para un transmisor y un receptor, respectivamente. En un modo de realizacion, el transmisor, para uso en comunicacion con un receptor, comprende un procesador y una antena de formacion de haces en disposicion de fase. El procesador controla la antena para realizar la direccion de haz adaptativa usando multiples antenas de transmision conjuntamente con antenas de recepcion del receptor realizando iterativamente un conjunto de operaciones de entrenamiento. Una de las operaciones de entrenamiento comprende el procesador que hace que la antena de formacion de haces en disposicion de fase transmita una primera secuencia de entrenamiento mientras se establece un vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion del receptor y un vector de ponderacion de disposicion de antenas de transmisor cambia entre vectores de ponderacion con un conjunto de vectores de ponderacion. Otra de las operaciones de entrenamiento comprende el procesador que hace que la antena de formacion de haces en disposicion de fase transmita una segunda secuencia de entrenamiento mientras que un vector de ponderacion de disposicion de antenas de transmisor se establece como parte de un proceso para calcular el vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion.
[0037] En un modo de realizacion, el receptor, para su uso en comunicacion con un transmisor, comprende un procesador y una antena de formacion de haces en disposicion de fase. El procesador controla la antena para realizar la direccion de haz adaptativa usando multiples antenas de recepcion en conjuncion con antenas de transmision del transmisor realizando iterativamente un conjunto de operaciones de entrenamiento. Una de las operaciones de entrenamiento comprende el procesador que establece un vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion durante un proceso para estimar un vector de ponderacion de disposicion de antenas de transmision haciendo que el transmisor transmita una primera secuencia de entrenamiento mientras se establece el vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion. Otra de las operaciones de entrenamiento comprende que el procesador calcule el vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion cuando el transmisor transmite una segunda secuencia de entrenamiento mientras se establece el vector de ponderacion de disposicion de antenas del transmisor.
[0038] Las figuras 3A y 3B son diagramas de bloques de un modo de realizacion de un dispositivo transmisor y un
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dispositivo receptor, respectivamente, que forman parte de un sistema de radio de antena multiple de formacion de haces adaptativa que contiene la figura 1. El transceptor 300 incluye multiples cadenas de transmision y recepcion independientes y realiza la formacion de haces en disposicion de fase mediante una disposicion de fase que toma una senal de RF identica y desplaza la fase para uno o mas elementos de antena en la disposicion para conseguir la direccion del haz.
[0039] Haciendo referencia a la figura 3A, el modulo de procesamiento de banda base digital (por ejemplo, Digital Signal Processor (DSP)) 301 formatea el contenido y genera senales de banda base en tiempo real. El modulo de procesamiento de banda base digital 301 puede proporcionar modulacion, codificacion FEC, ensamblaje de paquetes, intercalado y control de ganancia automatico.
[0040] El modulo de procesamiento de banda base digital 301 envfa entonces las senales de banda base para ser moduladas y enviadas a la parte de RF del transmisor. En un modo de realizacion, el contenido se modula en senales OFDm de una manera bien conocida en la tecnica.
[0041] El convertidor digital-analogico (DAC) 302 recibe la salida de senales digitales emitidas desde el modulo de procesamiento de banda base digital 301 y las convierte en senales analogicas. En un modo de realizacion, las salidas de senal de DAC 302 estan entre 0-1,7 GHz. La interfaz analogica 303 recibe las senales analogicas y las filtra con un filtro de rechazo de imagen de paso bajo apropiado y las amplifica de la forma correspondiente. El modulo IF 304 recibe la salida de la interfaz analogica 303 y la convierte a la frecuencia IF. En un modo de realizacion, la frecuencia IF esta entre 2 - 15 GHz.
[0042] El mezclador de RF 305 recibe las senales emitidas desde el amplificador IF 304 y las combina con una senal procedente de un oscilador local (LO) (no mostrado) de una manera bien conocida en la tecnica. Las senales emitidas desde el mezclador 305 estan a una frecuencia intermedia. En un modo de realizacion, la frecuencia intermedia esta entre 2 - 15 GHz.
[0043] El multiplexor 306 esta acoplado para recibir la salida desde el mezclador 305 para controlar que desplazadores de fase 307 1-n reciben las senales. En un modo de realizacion, los desplazadores de fase 3071-n son desplazadores de fase cuantificados. En un modo de realizacion alternativo, los desplazadores de fase 307 1-n pueden ser reemplazados por amplificadores de IF o RF con ganancia y fase controlables. En un modo de realizacion, el modulo de procesamiento de banda base digital 201 controla tambien, a traves del canal de control 360, la fase y la magnitud de las corrientes en cada uno de los elementos de antena en antena en disposicion de fase para producir un patron de haz deseado de una manera bien conocida en la tecnica. En otras palabras, el modulo de procesamiento de banda base digital 201 controla los desplazadores de fase 307 1-n de antena en disposicion de fase para producir el patron deseado.
[0044] Cada uno de los desplazadores de fase 307 1-k produce una salida que es enviada a uno de los amplificadores de potencia 308 1-n, que amplifican la senal. Las senales amplificadas se envfan a una disposicion de antenas que tiene multiples elementos de antena 309 1-n. En un modo de realizacion, las senales transmitidas desde las antenas 309 1-n son senales de radiofrecuencia entre 56-64 GHz. De este modo, se emiten multiples haces desde la antena en disposicion de fase.
[0045] Con respecto al receptor, las antenas 310 1-n reciben las transmisiones inalambricas de las antenas 309 1-nk y las proporcionan a los desplazadores de fase 312 1-n, a traves de amplificadores de bajo ruido 311 1-n, respectivamente. Como se ha expuesto anteriormente, en un modo de realizacion, los desplazadores de fase 312 1-n comprenden desplazadores de fase cuantificados. De forma alternativa, los desplazadores de fase 312 1-n pueden ser reemplazados por multiplicadores complejos. Los desplazadores de fase 312 1-n reciben las senales de las antenas 310 1-n, que se combinan mediante el combinador de RF 313 para formar una salida de alimentacion de lfnea unica. En un modo de realizacion, se utiliza un multiplexor para combinar las senales de los diferentes elementos y dar salida a la unica lfnea de alimentacion. La salida del combinador de RF 313 se introduce en el mezclador de RF 314.
[0046] El mezclador 314 recibe la salida del combinador de RF 313 y la combina con una senal de un LO (no mostrado) de una manera bien conocida en la tecnica. En un modo de realizacion, la salida del mezclador 314 es una senal con la frecuencia portadora IF de 2-15 GHz. El modulo IF transforma a continuacion la senal IF en la frecuencia de la banda base. En un modo de realizacion, hay senales I y Q, que estan entre 0-1,7 GHz.
[0047] El convertidor analogico-digital (ADC) 316 recibe la salida de IF 315 y la convierte en forma digital. La salida digital del ADC 316 es recibida por el modulo de procesamiento de banda base digital (por ejemplo, DSP) 318. El modulo de procesamiento de banda base digital 318 restaura la amplitud y la fase de la senal. El modulo de procesamiento de banda base digital 318 puede proporcionar demodulacion, desensamblado de paquetes, desentrelazado y ganancia automatico.
[0048] En un modo de realizacion, cada uno de los transceptores incluye un microprocesador de control que establece informacion de control para el modulo de procesamiento de banda base digital (por ejemplo, DSP). El
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microprocesador de control puede estar en la misma matriz que el modulo de procesamiento de banda base digital (por ejemplo, DSP).
Formacion de haces adaptativa controlada por DSP
[0049] En un modo de realizacion, las DSP implementan un algoritmo adaptativo con las ponderaciones de formacion de haces que se implementan en hardware. Es decir, el transmisor y el receptor trabajan juntos para realizar la formacion de haces en frecuencia RF usando desplazadores de fase analogicos controlados digitalmente; sin embargo, en un modo de realizacion alternativo, la formacion de haces se realiza en IF. Los desplazadores de fase 307 i-n y 312 i-n son controlados a traves del canal de control 360 y el canal de control 370, respectivamente, a traves de sus respectivos DSPs de una manera bien conocida en la tecnica. Por ejemplo, el modulo de procesamiento de banda base digital (por ejemplo, DSP) 301 controla los desplazadores de fase 307i-n para que el transmisor realice la formacion de haces adaptativa para dirigir el haz mientras el modulo de procesamiento de banda base digital (por ejemplo DSP) 318 controla los desplazadores de fase 312%n para dirigir los elementos de antena para recibir la transmision inalambrica de elementos de antena y combinar las senales de diferentes elementos para formar una salida de alimentacion de lfnea unica. En un modo de realizacion, se utiliza un multiplexor para combinar las senales de los diferentes elementos y dar salida a la unica lfnea de alimentacion. Observese que los procesadores (por ejemplo, DSP) que controlan los modulos de procesamiento de banda base digital, tal como se muestra en los transmisores y receptores de la figura 1, podrfan acoplarse para controlar los canales de control 360 y 370, respectivamente, y podrfan utilizarse para controlar los desplazadores de fase 307 1- n y 3121-n.
[0050] El modulo de procesamiento de banda base digital (por ejemplo, DSP) 301 realiza la direccion del haz pulsando o activando, el desplazador de fase apropiado conectado a cada elemento de antena. El algoritmo pulsante bajo el modulo de procesamiento de banda base digital (por ejemplo, DSP) 301 controla la fase y la ganancia de cada elemento. La realizacion de formacion de haces en disposicion de fase controlada por DSP es bien conocida en la tecnica.
[0051] La antena de formacion de haces adaptativa se utiliza para evitar obstrucciones de interferencia. Mediante la adaptacion de la formacion de haces y la direccion del haz, la comunicacion puede producirse evitando las obstrucciones que pueden impedir o interferir con las transmisiones inalambricas entre el transmisor y el receptor.
[0052] En un modo de realizacion, con respecto a las antenas de formacion de haces adaptativas, tienen tres fases de operaciones. Las tres fases de las operaciones son la fase de entrenamiento, una fase de busqueda y una fase de seguimiento. La fase de entrenamiento y la fase de busqueda ocurren durante la inicializacion. La fase de entrenamiento determina el perfil del canal con secuencias predeterminadas de patrones espaciales {A ,} y {B ;}. La fase de busqueda calcula una lista de patrones espaciales candidatos W, t®? y selecciona un candidato principal {Ar ,Bo} para su uso en la transmision de datos entre el transmisor de un transceptor y el receptor de otro. La fase de seguimiento controla la intensidad de la lista de candidatos. Cuando el primer candidato esta obstruido, el siguiente par de patrones espaciales se selecciona para su uso.
[0053] En un modo de realizacion, durante la fase de entrenamiento, el transmisor envfa una secuencia de patrones espaciales {A ,}. Para cada patron espacial {A ,}, el receptor proyecta la senal recibida en otra secuencia de patrones {Bj}. Como resultado de la proyeccion, se obtiene un perfil de canal sobre el par {A,}, {Bj}.
[0054] En un modo de realizacion, se realiza un entrenamiento exhaustivo entre el transmisor y el receptor en el que la antena del receptor esta posicionada en todas las ubicaciones y el transmisor envfa multiples patrones espaciales. El entrenamiento exhaustivo es bien conocido en la tecnica. En este caso, M patrones espaciales de transmision son transmitidos por el transmisor y N patrones espaciales recibidos son recibidos por el receptor para formar una disposicion de canal de N por M. De este modo, el transmisor pasa por un patron de sectores de transmision y el receptor busca para encontrar la senal mas intensa para esa transmision. Entonces el transmisor se mueve al siguiente sector. Al final del exhaustivo proceso de busqueda, se ha obtenido una clasificacion de todas las posiciones del transmisor y del receptor y las intensidades de las senales del canal en esas posiciones. La informacion se mantiene como pares de posiciones de donde las antenas estan senaladas y las intensidades de senal de los canales. La lista se puede utilizar para dirigir el haz de antena en caso de interferencia.
[0055] En un modo de realizacion alternativo, se utiliza entrenamiento subespacial en el que el espacio se divide en secciones sucesivamente estrechas con patrones de antena ortogonales que se envfan para obtener un perfil de canal.
[0056] Suponiendo que el modulo de procesamiento de banda base digital 301 (DSP) esta en un estado estable y la direccion en que la antena debe apuntar ya esta determinada. En el estado nominal, el DSP tendra un conjunto de coeficientes que envfa a los desplazadores de fase. Los coeficientes indican la cantidad de fase que el desplazador de fase tiene que desplazar la senal para sus correspondientes antenas. Por ejemplo, el modulo de procesamiento de banda base digital 301 (DSP) envfa una informacion de control digital establecida a los desplazadores de fase que indican que los diferentes desplazadores de fase tienen que desplazar diferentes cantidades, por ejemplo,
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desplazamiento de 30 grados, desplazamiento de 45 grados, desplazamiento de 90 grados, desplazamiento de 180 grados, etc. De este modo, la senal que va a ese elemento de antena sera desplazada un cierto numero de grados de fase. El resultado final del desplazamiento, por ejemplo, 16, 32, 36, 64 elementos en la disposicion en diferentes cantidades, permite que la antena sea dirigida en una direccion que proporcione el lugar de recepcion mas sensible para la antena receptora. Es decir, el conjunto compuesto de desplazamientos sobre toda la antena proporciona la capacidad de dirigir, donde el punto mas sensible de la antena esta apuntando sobre el hemisferio.
[0057] Observese que en un modo de realizacion, la conexion apropiada entre el transmisor y el receptor puede no ser una ruta directa desde el transmisor al receptor. Por ejemplo, la ruta mas apropiada puede ser rebotar del techo.
El canal posterior
[0058] En un modo de realizacion, el sistema de comunicacion inalambrica incluye un canal posterior 320, o enlace, para transmitir informacion entre dispositivos de comunicacion inalambrica (por ejemplo, un transmisor y receptor, un par de transceptores, etc.). La informacion esta relacionada con las antenas de formacion de haces y permite que uno o ambos dispositivos de comunicacion inalambrica adapten el conjunto de elementos de antena para dirigir mejor los elementos de antena de un transmisor a los elementos de antena del dispositivo receptor juntos. La informacion tambien incluye informacion para facilitar el uso del contenido que se transfiere inalambricamente entre los elementos de antena del transmisor y el receptor.
[0059] En las figuras 3A y 3B, el canal posterior 320 esta acoplado entre el modulo de procesamiento de banda base digital (DSP) 318 y el modulo de procesamiento de banda base digital (DSP) 301 para permitir que el modulo de procesamiento de banda base digital (DSP) 318 envfe informacion de seguimiento y control al modulo de procesamiento de banda base digital (DSP) 301. En un modo de realizacion, el canal posterior 320 funciona como un enlace descendente de alta velocidad y un canal de confirmacion.
[0060] En un modo de realizacion, el canal posterior tambien se utiliza para transferir informacion correspondiente a la aplicacion para la que se esta produciendo la comunicacion inalambrica (por ejemplo, video inalambrico). Dicha informacion incluye informacion de proteccion de contenido. Por ejemplo, en un modo de realizacion, el canal posterior se utiliza para transferir informacion de cifrado (por ejemplo, claves de cifrado y confirmaciones de claves de cifrado) cuando los transceptores estan transfiriendo datos de HDMI. En tal caso, el canal posterior se utiliza para comunicaciones de proteccion de contenido.
[0061] Mas especificamente, en HDMI, se utiliza cifrado para validar que el colector de datos es un dispositivo permitido (por ejemplo, una visualizacion permitida). Hay un flujo continuo de nuevas claves de cifrado que se transfieren al transferir el flujo de datos de HDMI para validar que el dispositivo permitido no ha cambiado. Los bloques de tramas para los datos de HD TV se cifran con diferentes claves y entonces esas claves tienen que ser confirmadas de nuevo en el canal posterior 320 para validar el reproductor. El canal posterior 220 transfiere las claves de cifrado en la direccion hacia delante al receptor y las confirmaciones de recepciones de clave desde el receptor en la direccion de retorno. De este modo, la informacion cifrada se envia en ambas direcciones.
[0062] El uso del canal posterior para comunicaciones de proteccion de contenido es beneficioso porque evita tener que completar un proceso de reciclaje largo cuando dichas comunicaciones se envian junto con el contenido. Por ejemplo, si se envia una clave desde un transmisor junto con el contenido que fluye a traves del enlace principal y que rompe el enlace primario, forzara un prolongado reciclaje de 2-3 segundos para un sistema HDMI / HDCP tfpico. En un modo de realizacion, este enlace bidireccional separado tiene mayor fiabilidad que el enlace direccional primario dado su orientacion omnidireccional. Mediante el uso de este canal posterior para la comunicacion de las claves HDCP y la correspondiente confirmacion desde el dispositivo receptor, se puede evitar el lento reciclaje, incluso en el caso de la obstruccion mas impactante.
[0063] En el modo activo, cuando las antenas de formacion de haces estan transfiriendo contenido, el canal posterior se utiliza para permitir que el receptor notifique al transmisor sobre el estado del canal. Por ejemplo, mientras que el canal entre las antenas de formacion de haces es de calidad suficiente, el receptor envia informacion por el canal posterior para indicar que el canal es aceptable. El canal posterior tambien puede ser utilizado por el receptor para enviar la informacion cuantificable del transmisor indicando la calidad del canal que se esta utilizando. Si se produce algun tipo de interferencia (por ejemplo, una obstruccion) que degrada la calidad del canal por debajo de un nivel aceptable o impide transmisiones completamente entre las antenas de formacion de haces, el receptor puede indicar que el canal ya no es aceptable y/ o puede solicitar un cambio en el canal sobre el canal posterior. El receptor puede solicitar un cambio al siguiente canal en un conjunto predeterminado de canales o puede especificar un canal especffico para que el transmisor lo utilice.
[0064] En un modo de realizacion, el canal posterior es bidireccional. En tal caso, en un modo de realizacion, el transmisor utiliza el canal de retorno para enviar informacion al receptor. Dicha informacion puede incluir informacion que instruya al receptor para que posicione sus elementos de antena en diferentes lugares fijos que el transmisor explorarfa durante la inicializacion. El transmisor puede especificar esto designando especificamente la ubicacion o indicando que el receptor debe proceder a la siguiente ubicacion designada en un orden o lista predeterminado a
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traves del cual tanto el transmisor como el receptor estan procediendo.
[0065] En un modo de realizacion, el canal posterior es utilizado por el transmisor y/o el receptor para notificar al otro informacion especffica de caracterizacion de antena. Por ejemplo, la informacion de caracterizacion de antena puede especificar que la antena es capaz de una resolucion de hasta 6 grados de radio y que la antena tiene un cierto numero de elementos (por ejemplo, 32 elementos, 64 elementos, etc.).
[0066] En un modo de realizacion, la comunicacion en el canal posterior se realiza de forma inalambrica utilizando unidades de interfaz. Se puede utilizar cualquier forma de comunicacion inalambrica. En un modo de realizacion, OFDM se utiliza para transferir informacion por el canal posterior. En otro modo de realizacion, CPM se utiliza para transferir informacion por el canal posterior.
Vision general de formacion de haces
[0067] En un modo de realizacion, el sistema de comunicacion implementa la formacion de haces con los siguientes elementos: un proceso de busqueda de haces; un proceso de seguimiento de haz; y una maquina de estado de direccion de haz. La busqueda del haz y el seguimiento del haz se utilizan para compensar la variacion de tiempo del canal inalambrico y la posible obstruccion de los haces estrechos. Cuando se realiza, el proceso de busqueda de haces encuentra la direccion del haz que maximiza el presupuesto del enlace. La direccion del haz obtenida se utiliza entonces para formar el haz. Despues de que el proceso de busqueda de haces ha dado como resultado una formacion de haces optima, el proceso de seguimiento de haz sigue el haz en comparacion con pequenas variaciones de tiempo en la funcion de transferencia de canal. La maquina de estado de direccion de haz utiliza un mecanismo arbitrario de deteccion de enlace malo (que puede basarse en los resultados la carga util o seguimiento de haz) para detectar si la relacion senal / ruido del enlace actual esta por debajo de un umbral deseado. Para los fines del presente documento, un enlace defectuoso significa que la direccion del haz actual esta obstruida, y posteriormente se programa una nueva busqueda de haces para encontrar la siguiente mejor direccion de haz.
[0068] La figura 4 ilustra un modo de realizacion de una maquina de estado de direccion de haz. Haciendo referencia a la figura 4, la maquina de estado 400 incluye un estado de adquisicion (inicial / inactivo) 401, un estado de busqueda de haces 402 y un estado de estado estable, o estado de transferencia de datos, 403. El proceso de direccion del haz comienza en el estado de adquisicion 401. En un modo de realizacion, solo se entra en el estado de adquisicion 401 una vez durante la configuracion de enlace. Despues de la adquisicion inicial, la maquina de estado 400 pasa al estado de busqueda de haces 402 para realizar la busqueda de haces. Tambien se accede al estado de busqueda de haces 402 tan pronto como una fuente (por ejemplo, un transmisor) o un destino (por ejemplo, un receptor) determina que un canal se considera malo (por ejemplo obstruido por haz) (basandose en una o mas metricas). Observese que en un modo de realizacion, la busqueda de haces se programa periodicamente (por ejemplo, cada 0,5-2 seg) durante el estado de transferencia de datos 403. Esto puede ser util basandose en el bloqueo del haz.
[0069] Despues de que la busqueda de haces sea exitosa, la maquina de estado 400 pasa en estado estacionario 403 donde se realizan operaciones de transferencia de datos. En un modo de realizacion, esto incluye el seguimiento del haz a intervalos predeterminados (por ejemplo, cada 1-2 mseg). En un modo de realizacion, el seguimiento de haz es una version abreviada del proceso de busqueda de haces. Estos pueden ser programados o basados en la solicitud.
[0070] Si hay un fallo de enlace que se produce cuando la maquina de estado de direccion de haz 400 esta en cualquiera de los estados de busqueda de haces 402 o de transferencia de datos 403, entonces la maquina de estado de direccion de haz 400 pasa al estado de adquisicion 401.
[0071] En un modo de realizacion, la formacion de haces en el transmisor se realiza girando la fase de la senal modulada RF individualmente para cada conjunto de amplificador de potencia de RF y antena de transmision, donde la rotacion de fase se describe mediante la siguiente ecuacion:
imagen1
y el angulo de rotacion 9 se cuantifica a 2-4 bits. Esto se puede lograr usando desplazadores de fase cuantificados.
[0072] De forma similar, en un modo de realizacion, la formacion de haces en el receptor se realiza girando la fase de la senal RF modulada recibida despues de que cada antena de recepcion y el conjunto de amplificador de bajo nivel de ruido (LNA) se establezcan, y luego combinando las senales giradas en fase.
[0073] Debe observarse que en un modo de realizacion, las antenas de recepcion estan acopladas a una o mas rutas de digitalizacion, y el numero de rutas de digitalizacion es menor que el numero de antenas de recepcion. Ademas, en un modo de realizacion, las antenas de transmision estan acopladas a una o mas rutas de generacion de senales de transmision, y el numero de rutas de generacion de senales de transmision es menor que el numero de antenas de transmision.
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Un ejemplo de un proceso de busqueda de haces
[0074] En un modo de realizacion, el proceso de busqueda de haces consta de dos etapas: recuperacion de temporizacion y busqueda de haces iterativa. En la etapa de recuperacion de temporizacion, se estima el tiempo de llegada (retardo) del haz / rayo con ganancia maxima. En un modo de realizacion, la estimacion de retardo se realiza transmitiendo una secuencia de sfmbolos conocida por el aire y haciendo coincidir dicha secuencia en el receptor a traves de un filtro adaptado. Para maximizar la relacion senal-ruido, las fases de la antena de transmision se establecen igual a las columnas de la disposicion NxN Hadamard,H, una columna cada vez, donde H tiene las siguientes propiedades:
HtH = N lNxN
donde H T es transposicion de H , I nxn es la disposicion de identidad NxN. Las fases de la antena de transmision se barren a traves de N columnas de H (establecidas iguales a de una en una) P (por ejemplo, 3) veces, en donde cada vez se usa un patron de fase de antena de recepcion diferente. Los patrones de fase de la antena de recepcion se seleccionan de manera que los haces correspondientes cubran todo el espacio. El filtro adaptado al receptor correlaciona la senal recibida, r (k), con la secuencia transmitida, x (k), como se describe en la siguiente ecuacion, donde el patron tiene L sfmbolos de longitud:
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[0075] El retardo de tiempo que da como resultado una energfa de salida del filtro adaptado maximo, despues de que se suma sobre todos los patrones de fase de antena de transmision y recepcion, se selecciona como el retardo de tiempo del haz / rayo de ganancia maxima. Ademas, tambien se selecciona el patron de fase de antena de recepcion, para el cual la salida de filtro adaptado en el retardo seleccionado tiene energfa maxima, despues de que se suma sobre todos los patrones de fase de antena de transmision.
[0076] En la siguiente etapa, se utiliza un proceso iterativo de busqueda de haces que, en un modo de realizacion, cambia de forma alternativa los patrones de fase de transmision y recepcion para un total de 2 M numero (par) (por ejemplo, 4, 6, 8 o 10) de etapas. En casi todos los casos, los patrones de fase de transmision y recepcion convergen hacia los valores optimos correspondientes a la direccion del haz de ganancia maxima. En algunos casos aislados, los patrones de fase de transmision y recepcion pueden fluctuar entre diferentes patrones de fase que corresponden a ganancias similares de formacion de haces.
[0077] Para la primera iteracion, el patron de fase de recepcion se ajusta a uno de los patrones de fase P que se selecciono al final de la ultima etapa de recuperacion de temporizacion. En otras palabras, los desplazamientos de fase del receptor se ajustan a un i-esimo valor inicial (para i = 1, 2, 3, etc.). En un modo de realizacion, los desplazamientos de fase de recepcion se establecen ajustando valores de un vector de ponderacion de disposicion de antenas (AWV). El patron de transmision, por otra parte, se establece igual a N columnas de la disposicion Hadamard H, de una en una. Se da un ejemplo de la disposicion 36 x 36 Hadamard en la figura 8. Observese que para un cierto numero de antenas, podrfa utilizarse otra disposicion unitaria. Ademas, tenga en cuenta que en un modo de realizacion, los vectores de ponderacion de disposicion de antenas (AWV) para el receptor y el transmisor son vectores de ponderacion complejos que pueden tener informacion de magnitud y/ o fase. En un modo de realizacion, los vectores de ponderacion son vectores de desplazamiento de fase cuantificados.
[0078] El transmisor transmite una secuencia de sfmbolos conocida por el aire, que se utiliza para estimar las funciones de transferencia de canal de una unica entrada y una unica salida (SISO) resultantes de la senal modulada RF antes de N rotaciones de fase de antena de transmision a la senal combinada despues de N rotaciones de fase de antena de recepcion. Durante esta etapa, la antena en disposicion de fase de transmisor conmuta entre los vectores de fase derivados de las columnas de la disposicion H, que abarcan todo el espacio. En un modo de realizacion, el vector de ponderacion de disposicion de antenas de transmisor (AWV) incluye 36 vectores de ponderacion. Para cada patron de fase de transmision, la senal recibida esta correlacionada con la secuencia de sfmbolos transmitida en el retardo optimo seleccionado. La salida del correlacionador de valor complejo, h = Ae j<p, se utiliza entonces como la estimacion de la funcion de transferencia de canal correspondiente. Por lo tanto, las ganancias de canal N-Tx por 1-Rx por cada retardo correspondiente a los desplazamientos de fase del receptor se miden secuencialmente y se selecciona el retardo de maxima energfa (por ejemplo, conjunto) para el mejor valor inicial.
[0079] A continuacion, el vector de N estimaciones de canal con valores complejos tiene una conjugacion compleja y es multiplicado por la disposicion H. Los angulos de los elementos de valor complejo de este vector se cuantifican entonces en 2-4 bits, formando un vector de fases cuantificadas. Este vector se denomina aquf el vector de desplazamiento de fase cuantificado (QPS) por transmisor basado en MRC (es decir, el transmisor AWV) y es
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devuelto al transmisor a traves de un canal inalambrico inverso tal como el canal posterior descrito anteriormente, donde se usa como el patron de fase de transmision fija para la siguiente parte de la primera iteracion. En un modo de realizacion, el fndice del transmisor AWV que produce la senal mas intensa en el receptor se envfa tambien de vuelta al transmisor a traves del canal inverso.
[0080] Para la siguiente parte de la primera iteracion, el patron de fase de transmision se establece igual al vector de fase cuantificado calculado al final de la ultima iteracion. Es decir, los desplazamientos de fase del transmisor se ajustan a los valores calculados en la primera parte de la iteracion que es para la sintonizacion del transmisor AWV. El patron de fase de recepcion, por otra parte, se establece igual a las N columnas de H, de una en una. Transmitiendo la misma secuencia de sfmbolos y utilizando el mismo procedimiento de correlacion, se calculan las funciones de transferencia de canal SISO para cada patron de fase de recepcion. En otras palabras, las ganancias de canal 1-Tx por N-Rx se miden secuencialmente en el receptor para el retardo de maxima energfa y una estimacion para el canal IxM equivalente.
[0081] De forma similar, el vector de N estimaciones de canales con valores complejos se conjuga de forma compleja y multiplica por H. Los angulos de los elementos de valor complejo de este vector se cuantifican entonces en 2-4 bits, formando un vector de fases cuantificadas. Este vector se denomina vector de desplazamiento de fase (QPS) cuantificado de receptor basado en MRC (es decir, el receptor AWV). Este vector AWV se utiliza en el receptor como el patron de fase de recepcion fija para la siguiente iteracion. Es decir, los desplazamientos (ponderaciones) de fase del receptor se ajustan a estos valores calculados.
[0082] De este modo, se repiten las mismas etapas varias veces (por ejemplo, 3, 4, etc.), donde de forma alternativa se establecen patrones de fase de transmision o recepcion iguales a los vectores de fase cuantificados calculados a partir de la iteracion anterior, mientras que los patrones para la operacion opuesta, es decir, patrones de recepcion o transmision, se fijan igual a N columnas de H, de una en una.
[0083] Al final de las iteraciones, los vectores de fase de transmision y recepcion calculados se utilizan para formar un haz en la direccion optima.
[0084] En un modo de realizacion, la senal de busqueda de haces (y seguimiento de haz) es una senal OQPSK a la frecuencia de muestreo Fs/2, donde Fs es la velocidad de muestreo OFDM.
[0085] En un modo de realizacion, se utilizan hasta tres vectores QPS de receptor iniciales diferentes para mejorar el rendimiento de la estimacion del tiempo de muestreo optima. Ademas, en un modo de realizacion, la estimacion de canal secuencial se realiza fijando el vector de ponderacion del transmisor (y receptor) a N columnas de la disposicion H, de una en una, y midiendo N estimaciones de canal escalar correspondientes secuencialmente. Cada etapa de estimacion de canal consta de N intervalos de estimacion tales que si V es el vector de estimacion 1xN (Nx1) resultante, entonces la estimacion de canal es VH* (H*V)
[0086] La senal recibida no debe estar saturada ni sobre-atenuada durante cada etapa de recuperacion de temporizacion o iteracion, donde los patrones de fase de transmision o recepcion se barren a traves de columnas de H. Por lo tanto, se realiza un procedimiento de control de ganancia automatico (AGC) antes de cada paso. En un modo de realizacion, en este procedimiento AGC, se transmite una secuencia de sfmbolos arbitraria que cubre el mismo ancho de banda por el aire, mientras que los patrones de fase de transmision y recepcion se cambian de la misma manera que la etapa subsiguiente. Se mide la energfa de la senal recibida y, en consecuencia, la ganancia del receptor se ajusta a un valor tal que la senal recibida no esta saturada ni sobre atenuada para todos los patrones de fase de transmision y recepcion. Si es necesario, este procedimiento se repetira varias veces (hasta 3) hasta que se encuentre una ganancia adecuada.
[0087] La figura 5 ilustra etapas de un modo de realizacion del procedimiento de busqueda de haces descrito anteriormente. Haciendo referencia a la figura 5, las etapas 501 - 503 representan etapas de recuperacion de temporizacion. Durante estas etapas, se seleccionan los vectores de desplazamiento de fase inicial del receptor y el retardo optimo. En un modo de realizacion, durante las etapas 501 y 502, la energfa de transmision es fija.
[0088] Despues de la etapa 503, se realizan una serie de iteraciones. Cada iteracion consta de tres bloques, con las etapas 504-506 representando un ejemplo de una iteracion. La etapa 504 es una etapa de estimacion de canal de transmision que utiliza un patron de fase de recepcion fija en el que se seleccionan y utilizan los vectores receptores que proporcionan la mejor energfa para estimar el canal. Como se muestra, la etapa 504 incluye un control de ganancia automatico 504 1 junto con un bloque en el que el receptor genera una estimacion de canal Nx1 usando vectores recibidos y calcula el vector de desplazamiento de fase de transmision en la subetapa 504 2. Las operaciones de la subetapa 504 2 se representan en forma de bloque mostrado como una version expandida de la subetapa 520 2 (puesto que todos los bloques son iguales). Inicialmente, el vector de desplazamiento de fase de transmision se cambia a H1 (subetapa 5501), con un intervalo de proteccion (subetapa 5502) insertado para compensar la latencia de desplazamiento de fase. Para un cambio en los vectores de ponderacion de transmision, el intervalo de proteccion es mayor que la propagacion de retardo global menos la propagacion de retardo de filtro de transmision. Entonces se mide el primer canal (Ch1) (bloque 550 3). Despues de medir el canal, el vector de
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desplazamiento de fase de transmision se cambia a H2 (subetapa 5504), con un intervalo de proteccion (subetapa 5505). A continuacion se mide el segundo canal (Ch2) (subetapa 550 6). Esto continua hasta que se mide el ultimo canal, ChN. Despues de que se han transmitido todos los vectores de desplazamiento de fase de transmision y se han estimado los canales, se calculan y cambian los vectores de desplazamiento de fase de transmision (en preparacion para estimar el canal receptor). En un modo de realizacion, el vector de ponderacion de la antena del transmisor que produce la senal recibida mas intensa en el receptor se repite mas de una vez durante esta etapa para permitir al receptor compensar las diversas inexactitudes de fase inherentes a los circuitos analogicos del transmisor y del receptor.
[0089] Despues de calcular el vector de desplazamiento de fase de transmision, el receptor lo envfa de nuevo al transmisor en la etapa 505. En un modo de realizacion, el receptor devuelve adicionalmente el fndice del vector de ponderacion del transmisor que produce la senal recibida mas intensa que se utilizara durante las siguientes iteraciones. Esto se puede realizar utilizando el canal posterior
[0090] A continuacion, la etapa de estimacion de canal de recepcion 506 se realiza usando el vector de desplazamiento de fase de transmision fijo. La etapa de estimacion de canal de recepcion (etapa 506), asf como cada una de las otras etapas de estimacion de canal de recepcion, comprende una subetapa de control de ganancia automatico (subetapa 5061) y una etapa de calculo de vector de desplazamiento de fase de recepcion y estimacion de canal 1xN (subetapa 5062). El bloque AGC 506i se representa como tres bloques AGC 531, numeros 1-3, que son todos iguales. Uno de ellos se muestra con mas detalle a modo de ejemplo de los otros. En primer lugar, el vector de desplazamiento de fase de recepcion se cambia a H1 (subetapa 5311) y se realiza AGC en dicho vector de desplazamiento de fase (bloque 5312). A continuacion, el vector de desplazamiento de fase de recepcion se cambia a H2 (subetapa 5313) y se realiza AGC en ese vector de desplazamiento de fase (subetapa 5314). Esto continua para todos los N vectores de desplazamiento de fase de recepcion.
[0091] Despues de la subetapa de AGC 506 1, el calculo del vector de desplazamiento de fase de estimacion y recepcion de canal se produce en la subetapa 5062. Las operaciones de la subetapa 5062 se representan en forma de bloques y son las mismas para todos los bloques de la figura 5. Inicialmente, el vector de desplazamiento de fase de recepcion se cambia a H1 (subetapa 5601), con un intervalo de proteccion (subetapa 5602) insertado para compensar la latencia de desplazamiento de fase. Para un cambio en los vectores de ponderacion de recepcion, el intervalo de proteccion es mayor que la propagacion de retardo global menos la propagacion de retardo de filtro de recepcion. Entonces se mide el primer canal (Ch1) (subetapa 5603). Despues de medir el canal, el vector de desplazamiento de fase de recepcion se cambia a H2 (subetapa 5604), con un intervalo de proteccion (subetapa 5605). A continuacion se mide el segundo canal (Ch2) (subetapa 560 6). Esto continua hasta que se mide el ultimo canal, ChN. Despues de que se han transmitido todos los vectores de desplazamiento de fase de recepcion y se han estimado los canales, se calculan y cambian los vectores de desplazamiento de fase de recepcion. En un modo de realizacion, con cuatro iteraciones, hay catorce etapas.
Control de ganancia automatico
[0092] La senal enviada durante los intervalos de sintonizacion AGC utiliza la misma modulacion pero no lleva ninguna informacion.
[0093] La ganancia AGC debe ser constante durante cada etapa de estimacion de canal. Durante cada etapa, se cambian los vectores de ponderacion de transmision o de recepcion (barriendo a traves de N columnas), lo cual da como resultado una fluctuacion de RSSI. En este caso, el AGC se ejecuta para todos los N posibles vectores de ponderacion, el nivel de AGC se fija al valor mfnimo obtenido, y luego se realizan las estimaciones de N canales.
[0094] La figura 6 ilustra una formacion de haces particular que se obtuvo como resultado del proceso de busqueda de haces de la figura 5.
[0095] La figura 7 ilustra un modo de realizacion de un diagrama de busqueda y seguimiento de haz en la fuente / transmisor. Haciendo referencia a la figura 7, un patron de busqueda de haces BPSK 701 que esta a una frecuencia de Fs/2 se filtra utilizando un filtro 702 de formacion de sobremuestreo, o produce el patron de busqueda de haces con una frecuencia fs. Este patron se envfa a continuacion a la asignacion OQPSK 703, que asigna los sfmbolos BPSK -1 y 1 a sfmbolos QPSk complejos -1-jy 1 + j respectivamente, y retarda el componente Q por medio de una muestra con respecto al componente I. La salida de asignacion OQPSK 703 se convierte en analogica usando dack 704 y despues se filtra utilizando el filtro analogico 705 antes de la transmision.
Un ejemplo de un algoritmo de seguimiento de haz
[0096] En un modo de realizacion, el algoritmo de seguimiento de haz consiste en dos iteraciones del proceso de busqueda de haces iterativa, por ejemplo las 2 y 3 iteraciones, descritas anteriormente. La figura 9 es un diagrama de flujo de un modo de realizacion del proceso de seguimiento de haz. Haciendo referencia a la figura 9, en la primera iteracion (mostrada como bloque 901), el patron de fase de transmision se establece igual al vector de fase de transmision correspondiente al haz actual (es decir, los desplazamientos de fase de transmision se ajustan a las
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estimaciones actuales), mientras que el patron de fase de recepcion se barre a traves de N columnas de H para el retardo actual. A partir de esta operacion, se calcula el vector de desplazamiento de fase cuantificado por recepcion basado en MRC. El vector de fase cuantificado calculado se utiliza entonces como patron de fase de recepcion fija para la segunda iteracion (mostrado como bloque 902), mientras que el patron de fase de transmision es barrido a traves de N columnas de H y se calculan los vectores de desplazamiento de fase cuantificados de transmision basados en MRC. En un modo de realizacion, el patron de fase del transmisor que produce la senal recibida mas intensa en el receptor se repite mas de una vez durante esta etapa para permitir que el receptor compense diversas inexactitudes de fase inherentes a los circuitos analogicos del transmisor y del receptor. En cada iteracion, las funciones de transferencia de canal se calculan para el mismo retardo de tiempo que se derivo en la etapa de recuperacion de temporizacion del proceso de busqueda de haces. Los vectores de fase cuantificados del transmisor calculados en estas iteraciones son entonces realimentados (903) para ser utilizados como patrones de fase de transmision. En un modo de realizacion, el fndice del vector de ponderacion que produce la senal recibida mas intensa se realimenta adicionalmente para ser utilizado durante la siguiente instancia de seguimiento de haz. Observese que los bloques 901 y 902 se describen con mas detalle de la misma manera que la figura 5 anterior.
[0097] El mismo procedimiento AGC que se ha descrito anteriormente en el proceso de busqueda de haces se lleva a cabo antes de cada iteracion con el fin de asegurar que la senal recibida no este saturada ni sobresaturada durante la operacion subsiguiente. Estos se muestran en la figura 9, con el ejemplo de ajuste AGC sintonizando para un canal, que es el mismo que los demas, mostrandose en detalle.
Modos de realizacion alternativos de un algoritmo de busqueda de haces
[0098] En la figura 10 se muestra un segundo modo de realizacion alternativo de un proceso de busqueda de haces. Haciendo referencia a la figura 10, en primer lugar, se transmite una secuencia de sfmbolos conocida por el aire, utilizandose para estimar el canal. A continuacion, el patron de fase de transmision se establece igual a N columnas de H, de una en una. Para cada uno de tales patrones de fase de transmision, el patron de fase de recepcion se establece entonces igual a N columnas de H de una en una, dando como resultado NxN diferentes combinaciones de patrones de fase de transmision y recepcion.
[0099] Posteriormente, se estiman las funciones de transferencia de canal SISO correspondientes a NxN haciendo coincidir la senal recibida con la secuencia de sfmbolos dada en el retardo de tiempo optimo (el procedimiento de recuperacion de temporizacion es similar al primer modo de realizacion del proceso de busqueda de haces excepto que se utilizaran todas las combinaciones de patrones de antena de transmision y de recepcion). Las estimaciones NxN se utilizan para formar una disposicion NxN; a continuacion , r.r se multiplica por H y se transpone de H como en la siguiente ecuacion:
G = H r H T
donde G es la estimacion de la funcion de transferencia del canal MIMO.
[0100]La siguiente iteracion se realiza entonces para k = 1,..., M:
- z=conj {GTuk_f),
- vk = quant ([□ z2,.. .,0zN]]
- w=conj (Gvk_t),
- uk = quant ([Qvn.Owj,.
donde p 0 es el patron de fase de recepcion inicial arbitrario.
[0101] La fase de estimacion anterior esta precedida por un procedimiento AGC similar al procedimiento AGC descrito anteriormente. Este procedimiento AGC, que mide la energfa de la senal recibida para todas las combinaciones de patrones de transmision y de fase, y puede repetirse unas cuantas veces segun sea necesario, garantiza que la senal recibida no este saturada ni sobreatenuada durante la estimacion.
Aplicaciones
[0102] En un modo de realizacion, los esquemas de formacion de haces anteriores se aplican a un sistema que funciona en la banda no autorizada de 57 a 64 GHZ. En comparacion con otras bandas no autorizadas de frecuencia mas baja, como 2,4 GHz y 5 GHz, la banda de 60 GHz permite el uso de antenas mucho mas pequenas con ganancias de antena similares. Idealmente, las antenas de 60 GHz pueden ser 12 veces mas pequenas que las antenas de 5 GHz con la misma ganancia. Esto significa que se puede utilizar un numero mucho mayor de antenas sin aumentar sustancialmente las dimensiones del sistema inalambrico y, por tanto, el coste.
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[0103] Ademas, las mediciones muestran que el canal de propagacion de banda de 60 GHz esta mas agrupado que las bandas de 2,4 y 5 GHz. Esto equivale a decir que para esta banda las rutas de propagacion pueden agruparse en conjuntos distintos. La figura 11 muestra la nocion de un canal de propagacion agrupado. El proceso de formacion de haces descrito anteriormente es entonces idealmente equivalente a la propagacion de enfoque dentro del grupo con ganancia maxima. Se puede mostrar para tales canales agrupados que la capacidad de canal bajo el esquema de formacion de haces descrito en el presente documento es a menudo muy proxima a la capacidad maxima del canal MIMO (alcanzable mediante multiplexacion como se menciona en la Seccion de Antecedentes). Ademas, la propagacion de enfoque dentro de un conjunto significa que la propagacion de retardo de propagacion sera igual a la propagacion de retardo del conjunto, que puede ser significativamente menor que la propagacion de retardo del canal global.
[0104] Por lo tanto, el procedimiento de formacion de haces propuesto es muy adecuado para aplicaciones inalambricas en la banda de 60 GHz.
[0105] Aunque muchas alteraciones y modificaciones de la presente invencion se pondran sin duda de manifiesto para una persona con conocimientos ordinarios en la tecnica despues de haber lefdo la descripcion anterior, debe entenderse que cualquier modo de realizacion particular mostrado y descrito a modo de ilustracion no pretende de ningun modo ser considerado limitante. Por lo tanto, las referencias a los detalles de diversos modos de realizacion no pretenden limitar el alcance de las reivindicaciones que en si mismas enumeran solamente las caracterfsticas consideradas esenciales para la invencion.
Otros ejemplos se describiran a continuacion:
1. Un procedimiento que comprende:
realizar una direccion de haz adaptativa usando multiples antenas de transmision y recepcion, incluyendo realizar de manera iterativa un par de secuencias de entrenamiento, en el que el par de secuencias de entrenamiento incluye estimar un vector de ponderacion de disposicion de antenas de transmisor y un vector de ponderacion de disposicion de antenas de receptor.
2. El procedimiento definido en la Clausula 1, en el que las antenas de recepcion estan acopladas a una o mas rutas de digitalizacion, y en el que el una o mas rutas de digitalizacion son menores en numero que el numero de antenas de recepcion.
3. El procedimiento definido en la Clausula 1, en el que las antenas de transmision estan acopladas a una o mas rutas de generacion de senales de transmision, y en el que una o mas rutas de generacion de senales de transmision son menores en numero que el numero de antenas de transmision.
4. El procedimiento definido en la Clausula 1, en el que la realizacion de la direccion de haz adaptativa comprende:
realizando una formacion de haces adaptativa que incluye un proceso de busqueda de haces para identificar una direccion de haz; y
realizando un proceso de seguimiento de haz para realizar un seguimiento del haz durante una fase de transferencia de datos.
5. El procedimiento definido en la Clausula 1, en el que los procesos de busqueda de haces y de seguimiento de haz se realizan ya sea por solicitud del transmisor o del receptor o a intervalos regulares.
6. El procedimiento definido en la Clausula 4, en el que realizar el proceso de seguimiento de haz comprende realizar una unica iteracion del par de secuencias de entrenamiento.
7. El procedimiento definido en la Clausula 1 en la que el par de secuencias de entrenamiento se produce sobre el mismo canal de multiples entradas y multiples salidas (MIMO).
8. El procedimiento definido en la Clausula 1, en el que la estimacion de un vector de ponderacion de disposicion de antenas del transmisor y un vector de ponderacion de disposicion de antenas del receptor se realizan en el receptor.
9. El procedimiento definido en la Clausula 8, que comprende ademas volver a alimentar al transmisor el vector de ponderacion de disposicion de la antena del transmisor estimado.
10. El procedimiento definido en la Clausula 1 en el que las ponderaciones en los vectores de ponderacion de disposicion de antenas estan limitados a los desplazamientos de fase, y la activacion y desactivacion solamente las antenas.
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11. El procedimiento definido en la Clausula 1 en el que el vector de ponderacion de recepcion se establece mientras se estima el vector de ponderacion de disposicion de antenas del transmisor y el vector de ponderacion de transmision se establece mientras se estima el vector de ponderacion de disposicion de antenas del receptor.
12. El procedimiento definido en la Clausula 1 en el que la realizacion de la direccion de haz adaptativa utilizando multiples antenas de transmision y recepcion comprende realizar de forma iterativa un conjunto de operaciones, incluyendo el conjunto de operaciones
(a) establecer un vector de ponderacion de recepcion para antenas de recepcion basandose en un vector de ponderacion inicial o de desplazamiento de fase;
(b) medir secuencialmente las ganancias de canal correspondientes a cada fase para formar un primer conjunto de ganancias de canal;
(c) calcular un segundo vector de ponderacion basandose en el primer conjunto de ganancias de canal;
(d) establecer desplazamientos de fase de transmision para antenas de transmision basandose en el segundo vector de ponderacion;
(e) medir secuencialmente ganancias de canal en el receptor correspondiente a cada fase r para formar un segundo conjunto de ganancias de canal; y
(f) calcular un tercer vector de ponderacion basandose en el segundo conjunto de ganancias de canal medidas.
13. El procedimiento definido en la clausula 12, que comprende ademas:
estimar un primer canal a partir del primer conjunto de ganancias de canal, en el que el calculo del segundo vector de desplazamiento de fase se basa en la estimacion del primer canal; y
estimar un segundo canal a partir del segundo conjunto de ganancias de canal, en el que el calculo del tercer vector de desplazamiento de fase se basa en la estimacion del segundo canal.
14. El procedimiento definido en la Clausula 13, en el que la estimacion del primer canal comprende estimar elementos de vector de canal de uno en uno, en el que un numero de ranuras de estimacion secuenciales se establece en un numero.
15. El procedimiento definido en la Clausula 13, en el que la estimacion del primer canal comprende el uso de una disposicion unitaria como disposicion de transferencia, de modo que el vector de ponderacion de antena de transmision se establece en una columna de la disposicion unitaria.
16. El procedimiento definido en la Clausula 13. en el que la estimacion del primer canal comprende el uso de una disposicion de tipo Hadamard como disposicion de transferencia, de manera que el vector de ponderacion de antena de transmision se establece en una columna de la disposicion de tipo Hadamard.
17. El procedimiento definido en la Clausula 14 en el que el numero de estimaciones secuenciales y el numero de vectores de ponderacion de antena de transmision diferentes son equivalentes.
18. El procedimiento definido en la Clausula 14 en la que el numero es 36.
19. El procedimiento definido en la Clausula 14 en el que el numero de estimaciones secuenciales es mayor que el numero de vectores de ponderacion de antena de transmision diferentes y el vector de ponderacion de antena de transmisor que produce la senal recibida mas intensa en el receptor se repite mas de una vez.
20. El procedimiento definido en la Clausula 14 en el que el numero de estimaciones secuenciales es 36 y el vector de ponderacion de la antena del transmisor que produce la senal recibida mas intensa en el receptor se repite 10 veces.
21. El procedimiento definido en la Clausula 12 en el que la secuencia de operaciones comprende ademas transmitir una secuencia de entrenamiento conocida al receptor.
22. El procedimiento definido en la Clausula 12, en el que el conjunto de operaciones comprende ademas utilizar el tercer vector de desplazamiento de fase en lugar del primer vector de desplazamiento de fase cuando se establecen desplazamientos de fase de recepcion para las antenas de recepcion para una siguiente iteracion, y luego repetir las operaciones (a) a (f).
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23. El procedimiento definido en la Clausula 12 en la que el primer, el segundo y el tercer vectores de desplazamiento de fase son vectores de ponderacion de disposiciones de antenas.
24. El procedimiento definido en la Clausula 12 comprende ademas enviar el segundo vector de desplazamiento de fase desde el receptor al transmisor usando un canal inverso.
25. El procedimiento definido en la Clausula 24, en el que el canal tiene una velocidad de transferencia menor que el canal resultante de la formacion de haces.
26. El procedimiento definido en la Clausula 12 comprende ademas enviar adicionalmente el fndice del vector de fase del transmisor que produce la senal recibida mas intensa en el receptor durante la estimacion secuencial del primer canal.
27. El procedimiento definido en la Clausula 12 en el que se realiza iterativamente el conjunto de operaciones si el transmisor y el receptor estan en modo inactivo o si un haz formado entre el transmisor y el receptor se obstruye.
28. El procedimiento definido en la Clausula 12, en el que la realizacion iterativa del conjunto de operaciones se realiza de tal manera que el conjunto de operaciones se realiza cuatro veces.
29. El procedimiento definido en la Clausula 12 comprende ademas realizar la recuperacion de temporizacion antes de realizar iterativamente el conjunto de operaciones.
30. El procedimiento definido en la Clausula 12 comprende ademas realizar una estimacion de retardo antes de realizar iterativamente el conjunto de operaciones para determinar el tiempo de llegada del haz con ganancia maxima.
31. El procedimiento definido en la Clausula 30, en el que la realizacion de la estimacion de retardo comprende: transmitir una secuencia de sfmbolos conocida por el aire usando antenas de transmision; y
hacer coincidir la secuencia de sfmbolos conocida en un receptor a traves de un filtro adaptado.
32. Un aparato que comprende:
un transceptor que tiene una primera unidad de procesamiento de banda base digital acoplada a una primera antena en disposicion de fase; y
un receptor que tiene una segunda unidad de procesamiento de banda base digital acoplada a una segunda antena en disposicion de fase, en la que la primera y la segunda unidades de procesamiento de banda base digital cooperan para llevar a cabo una direccion de haz adaptativa, utilizando multiples antenas de transmision y recepcion, realizando iterativamente un par de entrenamientos, en el que un par de entrenamientos incluye estimar un vector de ponderacion de disposicion de antenas del transmisor y un vector de ponderacion de disposicion de antenas del receptor.
33. El aparato definido en la Clausula 32 en el que las antenas de recepcion estan acopladas a una o mas rutas de digitalizacion, y en el que el numero de rutas de digitalizacion es menor en numero que el numero de antenas de recepcion.
34. El procedimiento definido en la Clausula 32, en el que las antenas de transmision estan acopladas a una o mas rutas de generacion de senales de transmision, y en el que el numero de rutas de generacion de senales de transmision es menor en numero que el numero de antenas de transmision.
35. El aparato definido en la Clausula 32, en el que la primera y la segunda unidades de procesamiento de banda base digital cooperan para llevar a cabo una direccion de haz adaptativa
realizando una formacion de haces adaptativa que incluye un proceso de busqueda de haces para identificar una direccion de haz; y
realizando un proceso de seguimiento de haz para realizar un seguimiento del haz durante una fase de transferencia de datos.
36. El aparato definido en la Clausula 35 en el que el proceso de seguimiento de haz comprende realizar una sola iteracion del par de entrenamientos.
37. El aparato definido en la Clausula 32 en el que la estimacion de un vector de ponderacion de disposicion de
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antenas del transmisor y un vector de ponderacion de disposicion de antenas de receptor se realizan en el receptor.
38. El aparato definido en la Clausula 32 comprende ademas un canal de realimentacion para devolver al transmisor el vector de ponderacion de disposicion de antenas del transmisor estimado.
39. El aparato definido en la Clausula 32 en el que el vector de ponderacion de recepcion se establece mientras se estima el vector de ponderacion de disposicion de antenas del transmisor y el vector de ponderacion de transmision se establece mientras se estima el vector de ponderacion de disposicion de antenas de receptor.
40. El aparato definido en la Clausula 32, en el que la primera y la segunda unidades de procesamiento de banda base digital cooperan para realizar una direccion de haz adaptativa utilizando un conjunto de operaciones realizadas iterativamente, incluyendo el conjunto de operaciones
(a) la segunda unidad de procesamiento de banda base digital que establece los desplazamientos de fase de recepcion para antenas de recepcion de la segunda antena en disposicion de fase basandose en un primer vector de ponderacion;
(b) la segunda unidad de procesamiento de banda base digital que hace que las ganancias de canal correspondientes a cada fase se midan secuencialmente y formando un primer conjunto de ganancias de canal;
(c) la segunda unidad de procesamiento de banda base digital que calcula un segundo vector de ponderacion basandose en el primer conjunto de ganancias de canal;
(d) la primera unidad de procesamiento de banda base digital que establece los desplazamientos de fase de transmision para antenas de transmision de la primera antena en disposicion de fase basandose en el segundo vector de ponderacion;
(e) la segunda unidad de procesamiento de banda base digital que provoca que las ganancias de canal correspondientes a cada fase se midan en el receptor y que formen un segundo conjunto de ganancias de canal; y
(f) la segunda unidad de procesamiento de banda base digital que calcula un tercer vector de ponderacion basandose en el segundo conjunto de ganancias de canal medidas.
41. El aparato definido en la Clausula 40 en el que la segunda unidad de procesamiento de banda base digital estima un primer canal a partir del primer conjunto de ganancias de canal y calcula el segundo vector de ponderacion basandose en la estimacion del primer canal, y adicionalmente en el que la primera unidad de procesamiento de banda base digital estima un segundo canal a partir del segundo conjunto de ganancias de canal y calcula el tercer vector de ponderacion basandose en la estimacion del segundo canal.
42. El aparato definido en la Clausula 41 en el que la segunda unidad de procesamiento de banda base digital estima el primer canal estimando los elementos de vector de canal de uno en uno, en el que un numero de ranuras de estimacion secuenciales se establece en un numero.
43. El aparato definido en la Clausula 41 en el que la segunda unidad de procesamiento de banda base digital estima el primer canal utilizando una disposicion unitaria como disposicion de transferencia, de modo que el vector de ponderacion de la antena de transmision se establece en columnas de la disposicion unitaria.
44. El aparato definido en la Clausula 41 en el que la segunda unidad de procesamiento de banda base digital estima el primer canal utilizando una disposicion de tipo Hadamard como una disposicion de transferencia, de modo que el vector de ponderacion de antena de transmision se establece en columnas de la disposicion de tipo Hadamard.
45. El aparato definido en la Clausula 41 en el que el vector de ponderacion de la antena del transmisor que produce la senal recibida mas intensa en el receptor se repite mas de una vez.
46. El aparato definido en la Clausula 40 en el que el conjunto de operaciones comprende ademas la segunda unidad de procesamiento de banda base digital que utiliza el tercer vector de ponderacion en lugar del primer vector de ponderacion cuando se establecen desplazamientos de fase de recepcion para las antenas de recepcion para una siguiente iteracion y luego operaciones repetidas de (a) a (f).
47. El aparato definido en la Clausula 40 comprende ademas un canal de retorno, en el que la segunda unidad de procesamiento de banda base digital envfa el segundo vector de ponderacion desde el receptor al transmisor utilizando el canal de retorno.
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48. El aparato definido en la Clausula 47, en el que la segunda unidad de procesamiento de banda base digital envfa un fndice del vector de desplazamiento de fase de transmision que produjo la senal recibida mas intensa en el receptor durante la estimacion secuencial del primer canal, desde el receptor hasta el transmisor usando el canal posterior.
49. El aparato definido en la Clausula 32, en el que el canal posterior tiene una velocidad de transferencia menor que el canal formado por haz resultante de la formacion de haces.
50. El aparato definido en la Clausula 40, en el que el conjunto de operaciones se realiza iterativamente si el transmisor y el receptor estan en modo inactivo o si un haz formado entre el transmisor y el receptor se obstruye.
51. El aparato definido en la Clausula 40 en el que el conjunto de operaciones se realiza durante cuatro iteraciones.
52. El aparato definido en la Clausula 40 en el que la primera y la segunda unidades de procesamiento de banda base digital cooperan para realizar la recuperacion de temporizacion antes de realizar iterativamente el conjunto de operaciones.
53. El aparato definido en la Clausula 40 en el que la primera y segunda unidades de procesamiento de banda base digital cooperan para realizar la estimacion de retardo antes de realizar iterativamente el conjunto de operaciones para determinar el tiempo de llegada del haz con ganancia maxima.
54. El aparato definido en la Clausula 37, en el que la primera y segunda unidades de procesamiento de banda base digital cooperan para realizar la estimacion de retardo mediante:
la primera unidad de procesamiento de banda base digital que hace que la primera antena en disposicion de fase transmita una secuencia de sfmbolos conocida por el aire; y
la segunda unidad de procesamiento de banda base digital que hace coincidir la secuencia de sfmbolos conocida en el receptor a traves de un filtro adaptado.
55. Un procedimiento que comprende:
realizar una formacion de haces adaptativa que incluye realizar un proceso de busqueda de haces para identificar una direccion de haz y realizar un proceso de seguimiento de haz durante un estado de transferencia de datos para realizar un seguimiento del haz.
56. El procedimiento definido en la Clausula 55 en el que realizar el proceso de seguimiento de haz comprende realizar una sola iteracion de un par de entrenamientos, en el que el par de entrenamientos incluye estimar un vector de ponderacion de disposicion de antenas de transmisor y un vector de ponderacion de disposicion de antenas de receptor.
57. Un transmisor para uso en comunicacion con un receptor, comprendiendo el transmisor:
un procesador; y una antena de formacion de haces en disposicion de fase, en la que el procesador controla la antena para llevar a cabo la direccion de haz adaptativa usando multiples antenas de transmision conjuntamente con antenas de recepcion del receptor realizando iterativamente un conjunto de operaciones de entrenamiento,
en el que una de las operaciones de entrenamiento comprende el procesador que hace que la antena de formacion de haces en disposicion de fase transmita una primera secuencia de entrenamiento mientras se establece un vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion del receptor y un vector de ponderacion de disposicion de antenas de transmisor cambia entre vectores de ponderacion con un conjunto de vectores de ponderacion, y ademas en el que otra de las operaciones de entrenamiento comprende el procesador que hace que la antena de formacion de haces en disposicion de fase transmita una segunda secuencia de entrenamiento mientras que un vector de ponderacion de disposicion de antenas de transmisor se establece como parte de un proceso para calcular el vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion.
58. Un receptor para uso en comunicacion con un transmisor, comprendiendo el receptor: un procesador; y
una antena de formacion de haces en disposicion de fase, en el que el procesador controla la antena para realizar la direccion de haz adaptativa utilizando multiples antenas de recepcion en conjuncion con antenas de transmision del transmisor realizando iterativamente un conjunto de operaciones de entrenamiento, en el que una de las operaciones de entrenamiento comprende el procesador ajustando un vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion durante un proceso para estimar un vector de ponderacion de disposicion
de antenas de transmision haciendo que el transmisor transmita una primera secuencia de entrenamiento mientras se establece el vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion, y ademas en el que otra de las operaciones de entrenamiento comprende el procesador calculando el vector de ponderacion de disposicion de antenas de recepcion cuando el transmisor transmite una segunda secuencia de entrenamiento 5 mientras se establece el vector de ponderacion de disposicion de antenas del transmisor.