ES2643145T3

ES2643145T3 - Procedimiento y sistema de reducción de sobrecarga de prefijo cíclico para habilitar la cancelación de interferencias entre símbolos y entre portadoras en redes de comunicación inalámbrica de OFDM

Info

Publication number: ES2643145T3
Application number: ES14382377.1T
Authority: ES
Inventors: Javier LORCA HERNANDO
Original assignee: Telefonica SA
Current assignee: Telefonica SA
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2017-11-21
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: EP3002920B1; EP3002920A1; US20160099824A1; US9780915B2

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento y sistema de reduccion de sobrecarga de prefijo dclico para habilitar la cancelacion de interferencias entre sfmbolos y entre portadoras en redes de comunicacion inalambrica de OFDM.

Campo de la invencion

La presente invencion tiene su aplicacion dentro del sector de las telecomunicaciones y, especialmente, trata del campo de la cancelacion de interferencias en sistemas de comunicacion inalambrica de Acceso Multiple por Division Ortogonal de Frecuencia (OFDMA).

Mas espedficamente, la presente invencion propone un sistema y un procedimiento para cancelar la interferencia entre sfmbolos (ISI) y la interferencia entre portadoras (ICI) en redes de Multiplexado por Division Ortogonal de Frecuencia (OFDM) (p. ej., en redes de Evolucion a Largo Plazo, LTE), reduciendo a la vez la sobrecarga debida al prefijo dclico (CP) del OFDM.

Antecedentes de la invencion

El Acceso Multiple por Division Ortogonal de Frecuencia (OFDMA) es una tecnica de acceso comprobada para el multiplexado eficaz de usuarios y datos en el dominio de la frecuencia. Un ejemplo de un sistema que emplea el Multiplexado por Division Ortogonal de Frecuencia (OFDM) es la Evolucion a Largo Plazo (LTE). LTE es la siguiente etapa en los sistemas celulares de Tercera Generacion (3G), que representa basicamente una evolucion de anteriores estandares de comunicaciones moviles, tales como el Sistema Universal de Telecomunicacion Movil (UMTS) y el Sistema Global para Comunicaciones Moviles (GSM). Es un estandar del Proyecto de Colaboracion de Tercera Generacion (3GPP) que proporciona caudales de hasta 50 Mbps en el enlace ascendente y de hasta 100 Mbps en el enlace descendente. Usa un ancho de banda ajustable a escala, entre 1,4 y 20 MHz, a fin de adaptarse a las necesidades de operadores de redes que tienen distintas asignaciones de ancho de banda. Tambien se espera que la LTE mejore la eficacia espectral en las redes, permitiendo a las portadoras proporcionar mas servicios de datos y de voz sobre un ancho de banda dado. Otros estandares inalambricos como WiFi (IEEE 802.11) o WiMAX (IEEE 802.16) tambien emplean el OFDM.

Los sistemas inalambricos de OFDM transmiten una secuencia de sfmbolos de OFDM que comprenden un intervalo de transmision temporal (TTI). Una ventaja del OFDM es la capacidad de realizar la ecualizacion del dominio de la frecuencia de los sfmbolos, que puede ser realizada facilmente en tiempo real con el uso de Transformadas Rapidas de Fourier (FFT). Sin embargo, una cuestion abierta en el OFDM es como tratar la interferencia entre sfmbolos (ISI) y la interferencia entre portadoras (ICI) de manera eficaz, sin afectar las capacidades de ecualizacion del dominio de la frecuencia que lo hacen tan atractivo. La manera mas comun de tratar la ISI y la ICI es reservar un cierto numero de muestras al comienzo de cada sfmbolo que contenga una repeticion de la ultima parte del sfmbolo, a fin de preservar el caracter dclico de la senal y absorber los ecos causados por el multitrayecto. El prefijo dclico (CP) no contiene ninguna informacion util y, por tanto, introduce una perdida en la eficacia que se torna mas importante cuando se reduce la longitud del sfmbolo.

Las tecnologfas existentes anaden este prefijo dclico al comienzo de cada sfmbolo de OFDM. El Prefijo Cfclico (CP) debe ser anadido a cada Sfmbolo de OFDM antes de la transmision, para asimilar la propagacion temporal de las sub-portadoras de OFDM, debida a la propagacion de la fibra. El CP asegura que las sub-portadoras se mantienen periodicas dentro de la ventana de la Transformada de Fourier del receptor, para eliminar la Interferencia Entre Portadoras (ICI) causada por discontinuidades de fase dentro de una ventana. El CP anade una sobrecarga a la transmision, requiriendo ancho adicional de banda optica y reduciendo la sensibilidad del receptor.

El primer sfmbolo de OFDM en el TTI contiene usualmente informacion cntica de control para la descodificacion exitosa del resto de los sfmbolos, tal como informacion de planificacion, senales piloto para la estimacion de canal y otros datos de control importantes. La descodificacion fiable de este primer sfmbolo es, por lo tanto, cntica y un prefijo dclico dedicado, adosado al comienzo de este primer sfmbolo, no debena ser evitado, a fin de absorber los ecos causados por el canal, hasta una maxima propagacion dada del retardo, permitiendo por tanto la deteccion facil.

La tendencia actual en las comunicaciones moviles inalambricas es reducir las latencias de extremo a extremo, a fin de hacer que el sistema global sea mas sensible, y esto implica, en general, una reduccion en la duracion de sfmbolos.

Las reducciones de latencia en el OFDM se traducen directamente en reducciones en las longitudes de sfmbolos de OFDM. El prefijo dclico debe ser lo bastante ancho como para asimilar la mas grande propagacion del retardo hallado en el escenario, y esto pone un lfmite inferior para el tamano del CP. Por tanto, si la longitud de sfmbolos se reduce significativamente, la sobrecarga causada por el CP podna ser inaceptable.

Hay alternativas al uso del prefijo dclico (CP), basadas en la insercion de un cierto numero de ceros al comienzo y al final de la informacion, a fin de absorber la ISI (“Senales de OFDM propagadas por OFT con cola de ceros”, G. Berardinelli et al., Anales de 2013 de la Conferencia de Comunicaciones Globales del IEEE, 2013), pero son

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aplicables solamente al OFDM propagado por DFT (DFT-s-OFDM).

Otras soluciones implican estimar la respuesta del impulso de canal e intentar cancelar la ISI con un procedimiento iterativo (“Supresion del Prefijo Cfclico en sistemas del tipo LTE de enlace descendente, para aumentar la capacidad”, C. del Amo y M. Fernandez-Getino, Anales de la Conferencia de 2013 de Tecnologfa Vehicular del IEEE, 2013), pero se apoyan en procedimientos complejos de estimacion de canal que deben ser vinculados con los algoritmos efectivos de cancelacion de interferencia de ISI.

Otra solucion de la tecnica anterior (“Cancelacion residual de ISI para el OFDM con aplicaciones a la Difusion de Television de Alta Definicion”, D. Kim et al., Revista del IEEE de Areas Seleccionadas en Comunicaciones, vol. 16 (8), 1998) cancela la ISI y la ICI mediante un proceso iterativo sobre todos los sfmbolos de OFDM, produciendo por lo tanto una alta complejidad y apoyandose tambien en secuencias de entrenamiento para la estimacion de canal en el dominio del tiempo. Estas secuencias de entrenamiento no senan aplicables en sistemas como, p. ej., LTE, donde se usan en cambio las senales piloto para la estimacion de canal en el dominio de la frecuencia.

Otro ejemplo de los enfoques existentes esta descrito en el documento US7606138, que propone una disposicion espedfica de sfmbolos de OFDM en una trama, insertando un unico prefijo dclico antes de la misma, aumentando por ello la eficacia espectral. Sin embargo, el procedimiento de descodificacion implica multiples Transformadas de Fourier, directas e inversas, para recuperar las muestras originales, asf como complejos procedimientos de estimacion de canal y de deteccion de desplazamiento de frecuencias. Tales procedimientos se apoyan en secuencias espedficas de entrenamiento del dominio del tiempo, empotradas en la senal, y pueden no ser aplicables a sistemas como, p. ej., la LTE, donde las senales piloto del dominio de la frecuencia estan dedicadas a la estimacion de canal, o al menos implicar una mayor complejidad de calculo en el receptor.

Por lo tanto, existe la necesidad en el estado de la tecnica de maneras mas eficaces de tratar la ISI y la ICI en el OFDM, que permitan significativas reducciones de sfmbolos en sistemas de comunicacion inalambrica, sin comprometer la eficacia global del sistema.

Sumario de la invencion

La presente invencion resuelve los problemas precitados y supera las limitaciones anteriormente explicadas del estado de la tecnica, reduciendo la sobrecarga que es causada por la presencia del prefijo dclico en las ondas de senales del dominio del tiempo, para las comunicaciones inalambricas de OFDM. De tal modo, la presente invencion permite la cancelacion de interferencias entre sfmbolos y entre portadoras de una manera mas sencilla, en comparacion con la tecnica anterior.

En el contexto de esta invencion, un intervalo de transmision temporal (TTI) es el mmimo intervalo temporal fundamental, donde la informacion hacia / desde un usuario dado ha de ser enviada / recibida en sistemas inalambricos de OFDM y, en la practica, el TTI corresponde a un intervalo temporal predefinido, espedfico para cada tecnologfa (p. ej., en la LTE el TTI corresponde a 1 ms).

La presente invencion introduce un cambio en la forma en que es transmitida (y recibida) una secuencia de sfmbolos que comprenden un TTI en una red inalambrica de OFDM. Mas espedficamente, esta invencion propone eliminar el prefijo dclico de los sfmbolos de OFDM, excepto el primero, en el TTI, aumentando asf la eficacia en comparacion con la tecnica anterior.

En el sector transmisor, la presente invencion genera una senal del dominio del tiempo, en donde:

- La primera parte del TTI comprende el primer sfmbolo de OFDM y su CP asociado. Las muestras del dominio del tiempo del primer sfmbolo (excluyendo el CP) son obtenidas, como en las tecnicas de la tecnologfa anterior, por medio de una Transformada Rapida de Fourier (FFT) inversa de las sub-portadoras complejas que llevan la informacion, con una longitud igual a un sfmbolo de OFDM.

- Las muestras del dominio del tiempo de dicho primer sfmbolo de OFDM son concatenadas con una segunda parte del TTI. Las (restantes) muestras de la segunda parte son obtenidas por medio de una FFT inversa, mas larga, de las sub-portadoras concatenadas en el dominio de la frecuencia, que comprenden los sfmbolos de OFDM originales en la tecnica anterior, como si comprendieran un sfmbolo equivalente de OFDM mas grande. Esta segunda parte del TTI no tiene ningun CP adosado, por lo que puede aumentarse la eficacia.

- La concatenacion entera de las muestras del dominio del tiempo comprende el TTI en el dominio del tiempo.

El sfmbolo equivalente de OFDM, mas grande, da como resultado una menor diversidad de frecuencias.

Por lo tanto, en una posible realizacion de la invencion, tambien se propone un intercalador (interleaver, en ingles) adicional de los bits codificados, antes de la correlacion con las sub-portadoras en el dominio de la frecuencia. Este intercalador mejora la diversidad de frecuencias, evitando que los bits adyacentes se sometan a respuestas de canal muy similares.

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Las sub-portadoras en el dominio de la frecuencia de la segunda parte del TTI tienen un cierto numero de s^bolos piloto para la estimacion de canal, que estan dispuestos de una manera especial, en comparacion con las tecnicas de la tecnologfa anterior. Las sub-portadoras piloto cubren el ancho de banda entero del sistema, sobre el sfmbolo “ampliado” obtenido por la concatenacion de las sub-portadoras en la segunda parte, teniendo tambien en cuenta el mmimo ancho de banda de coherencia de canal al que dan soporte. En una posible realizacion de la invencion, tambien se proporcionan bandas de guarda adecuadas antes y despues del conjunto de sub-portadoras moduladas no nulas para la segunda parte del TTI, impidiendo asf la filtracion de las senales de OFDM a bandas adyacentes.

La estructura propuesta del TTI tiene varias implicaciones. Por una parte, admite la debida deteccion del primer sfmbolo de OFDM, asf como la estimacion de canal en los dominios del tiempo y de la frecuencia, gracias al CP. Por otra parte, con la ayuda del primer sfmbolo descodificado es posible cancelar la interferencia entre sfmbolos (ISI) y la interferencia entre portadoras (ICI) para la parte restante del TTI, incluso en caso de ausencia del CP en esa parte. Adicionalmente, la deteccion y la cancelacion de la ICI para esta segunda parte pueden ser realizadas mas eficazmente para el bloque entero de muestras, en lugar de tener que operar sfmbolo por sfmbolo, como en las tecnicas de la tecnologfa anterior, sin comprometer el maximo desplazamiento de frecuencia de portadora que dispone de soporte. La estructura modificada de transmision para la segunda parte del TTI es una manera mas comoda de procesar informacion a fin de facilitar la deteccion y reducir la complejidad del algoritmo de cancelacion de la ISI y la ICI, apoyandose solamente en la estimacion de canal en el primer sfmbolo de OFDM, que se beneficia de una estimacion idealmente perfecta, gracias al CP.

En el sector receptor, la presente invencion puede cancelar la interferencia entre sfmbolos (ISI) y la interferencia entre portadoras (ICI) por medio del siguiente procedimiento:

a) la deteccion libre de ISI y libre de ICI del primer sfmbolo de OFDM lleva a la debida descodificacion de informacion de control, asf como a la estimacion de canal y, por lo tanto, tanto la respuesta de frecuencia de canal como la respuesta de impulso de canal pueden ser estimadas en este sfmbolo.

b) A partir de la respuesta de impulso de canal, el receptor puede extraer los componentes significativos del multitrayecto del canal, identificando los maximos mas significativos y detectando sus amplitudes, fases y retardos asociados.

c) El receptor realiza la ecualizacion de canal en el ancho de banda entero del sistema, y no solamente en las sub- portadoras planificadas para el usuario, a fin de recuperar la informacion contenida en todas las sub-portadoras del primer sfmbolo de OFDM. La posterior descodificacion y Transformada inversa de Fourier permite la recuperacion de las muestras originales transmitidas del dominio del tiempo, del primer sfmbolo de OFDM (excluyendo el prefijo dclico).

d) Con la ayuda de los componentes de multitrayecto identificados en la respuesta de impulso de canal, el receptor puede reconstruir las replicas del primer sfmbolo de OFDM que ingresan en la segunda parte del TTI, en forma de ISI. El receptor puede luego restar estos componentes de las muestras del dominio del tiempo de la segunda parte, eliminando efectivamente la ISI.

e) la ICI tambien aparece en la segunda parte del TTI, debido a los efectos del multitrayecto y a la perdida asociada del caracter dclico. Se propone un algoritmo que reconstruye los ecos que habnan ingresado al comienzo de la segunda parte del TTI si se hubiera empleado un CP adecuado. A diferencia de tecnicas de la tecnologfa anterior, el algoritmo propuesto considera las muestras restantes como un todo y restaura el caracter dclico para la parte entera, en lugar de tratar la ICI para cada uno de los sfmbolos de OFDM en serie, reduciendo por ello la complejidad.

f) Tambien se aplica una operacion de des-intercalacion o des-entrelazado (de-interleaving, en ingles) que restaura las muestras originales codificadas y compensa la perdida en la diversidad de frecuencias, creada por la FFT ampliada en la segunda parte del TTI.

g) Despues de la aplicacion del procedimiento anterior, la informacion original contenida en el TTI puede ser recuperada despues de la descodificacion de la Correccion Anticipada de Errores (FEC).

De acuerdo a un primer aspecto de la presente invencion, se revela un procedimiento de reduccion de sobrecarga de prefijos dclicos, para habilitar la cancelacion de la interferencia entre sfmbolos (ISI) y la interferencia entre portadoras (ICI) en redes de OFDM, y que comprende las siguientes etapas para reducir la sobrecarga causada por la presencia del prefijo dclico en redes inalambricas de OFDM (comprendiendo la red inalambrica de OFDM un transmisor de OFDM, un receptor de OFDM y un canal inalambrico, dispuesto dicho transmisor de OFDM a enviar informacion a dicho receptor de OFDM en forma de un conjunto de muestras complejas del dominio del tiempo, indicado como un Intervalo de Transmision Temporal, o TTI, comprendiendo dicho TTI un cierto numero de sfmbolos de OFDM, indicado por Ns,-m):

* En el sector transmisor, generar una senal del dominio del tiempo, que comprende:

- una primera parte del TTI que comprende el primer sfmbolo de OFDM obtenido en el dominio del tiempo, mediante

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una Transformada inversa de Fourier de los s^bolos de informacion complejos, a ser transportados por un cierto numero de sub-portadoras en el dominio de la frecuencia, teniendo dicha Transformada inversa de Fourier una longitud igual a dicho numero de sub-portadoras, e indicada por Nofdm, comprendiendo dichas sub-portadoras tanto sub-portadoras de datos como sub-portadoras piloto para la estimacion de canal;

- un prefijo cfclico adosado al comienzo de dicho primer sfmbolo de OFDM, que contiene una replica de las ultimas muestras de dicho primer sfmbolo de OFDM, con una longitud dada por la mayor propagacion de retardo esperada de dicho canal inalambrico;

- una operacion de codificacion de Correccion Anticipada de Errores de los bits de informacion a transmitir, seguida por una operacion de intercalacion seudo-aleatoria, antes de correlacionar los bits codificados con recursos de la frecuencia del tiempo, a fin de evitar que los bits adyacentes sean correlacionados con sub-portadoras adyacentes en el dominio de la frecuencia;

- un conjunto de (Ns,-m-1) • Nofdm sub-portadoras complejas en el dominio de la frecuencia, que corresponden a la informacion a transmitir en una segunda parte del TTI, que comprende la concatenacion de las sub-portadoras correspondientes a los restantes (Ns,-m-1) sfmbolos de OFDm del TTI, comprendiendo dichas sub-portadoras tanto sub-portadoras de datos como sub-portadoras piloto para la estimacion de canal;

- una Transformada inversa de Fourier con longitud (Ns,-m-1) • Nofdm de dicho conjunto concatenado de sub- portadoras, que producen las (Ns,-m-1) • Nofdm muestras complejas del dominio del tiempo a transmitir en la segunda parte del TTI, sin adosar ningun prefijo dclico anterior a la misma; y

- una concatenacion de las muestras del dominio del tiempo de dicho primer sfmbolo de OFDM y dicha segunda parte del TTI que comprenden el TTI en el dominio del tiempo.

Adicionalmente, el procedimiento comprende ademas las siguientes etapas en el sector del receptor:

* en el sector del receptor, recuperar la informacion contenida en el TTI por medio del siguiente procedimiento:

- separar una primera parte del TTI, que contiene el primer sfmbolo de OFDM, y excluir el prefijo dclico adosado, de una segunda parte del TTI, que contiene los restantes sfmbolos de OFDM, siendo respectivamente indicadas dichas partes primera y segunda por raTTI[n] y rJTI[n];

- recuperar la informacion contenida en dicha primera parte del TTI, por medio del siguiente procedimiento:

- estimar el desplazamiento de frecuencia portadora, CFO, con ayuda de dicho primer sfmbolo de OFDM que incluye el CP, y compensar el efecto del CFO tanto en el primer sfmbolo de OFDM como en la segunda parte del TTI;

- realizar una Transformada de Fourier de dicho primer sfmbolo de OFDM despues de corregir el CFO y de descartar el CP, a fin de estimar la respuesta de frecuencia de canal por medio de las sub-portadoras piloto;

- recuperar la informacion transmitida en dicho primer sfmbolo de OFDM, mediante la ecualizacion de canal y la descodificacion de sfmbolos; y

- reconstruir la senal transmitida del dominio del tiempo, correspondiente a dicho primer sfmbolo de OFDM (excluyendo el prefijo dclico), aplicando una FFT inversa de los sfmbolos descodificados con longitud Nofdm, indicada por SaTTl[n];

- eliminar, en el sector del receptor, la interferencia entre sfmbolos, o ISI, de la segunda parte del TTI, por medio del siguiente procedimiento:

- realizar una Transformada inversa de Fourier de la respuesta de frecuencia de canal estimada en el primer sfmbolo de OFDM, a fin de obtener la respuesta de impulso de canal, o CIR, indicada como h[n];

- identificar los maximos, o tomas, mas significativas, de la CIR, indicados como Ntomas, siendo por tanto dicha CIR escrita en la forma:

N -1

1 v tomas 1

h[n] = ^aS[n-Tj],

j=0

donde Ntomas indica dicho numero de tomas mas significativas, aj es la amplitud compleja de la j-esima toma, Tj es el retardo discreto asociado a la j-esima toma y S (•) representa la funcion delta discreta;

vtti ri

- eliminar la interferencia entre sfmbolos, o ISI, de rb [n] por medio de la siguiente ecuacion:

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* • tomas * i- -|

C, [n] = rf1' [n] - 2a,S,m [n - T + Nfm ]

j=0

donde On] indica la senal de la segunda parte del TTI despues de la eliminacion de la ISI, n es el mdice del tiempo, que puede tomar los valores n = 0, ..., (Ns,m -1) ■ Nofdm -1, y Sa[n] es igual a Sa[n] para

0 < n < nofdm y cero en el resto:

~ TTI Ja

[ n\

Sa [n], 0 < n < NOFDM .

0, en el resto

- eliminar, en el sector del receptor, la interferencia entre portadoras, o ICI, de la segunda parte del TTI, por medio del algoritmo de cancelacion de la ICI descrito por las siguientes etapas:

TTI+1 rn

- tomar la senal recibida del primer sfmbolo de OFDM en el siguiente TTI, indicada como ra [n\ y realizar una

Transformada de Fourier de dicho primer sfmbolo de OFDM despues de descartar el CP, a fin de estimar la respuesta de frecuencia de canal por medio de las sub-portadoras piloto;

- recuperar la informacion transmitida en dicho primer sfmbolo de OFDM del siguiente TTI, mediante la ecualizacion de canal y la descodificacion de sfmbolos;

- reconstruir la senal transmitida del dominio del tiempo, correspondiente a dicho primer sfmbolo de OFDM en el siguiente TTI (excluyendo el prefijo dclico), aplicando una FFT inversa de los sfmbolos descodificados con longitud

Nofdm, indicada por I+l[n\;

eliminar la ICI de la segunda parte del TTI actual, por medio de la siguiente ecuacion:

' b, ISI ,ICI I

N\ -1

tomas

[n] = rTT'sn[n] + r^'W- 2a', sf" +1 [Nofdm -Ncp + n-T,]

j=0

TTI

donde rjT'TTsnCI[n] indica la segunda parte recibida del TTI actual, despues de eliminar los componentes de ISI e

ICI; Ntomas, a, y T, se refieren a los componentes de tomas de canal estimados en el primer sfmbolo de OFDM del siguiente TTI;

n = 0,...(Nsm ') " NOFDM 1; y:

~ TTI +1 Sa

[ n ]

TTI +1 S a

[n], NOFDM

N CP < n < N OFDM

0, en el resto

- realizar la estimacion de canal en la segunda parte del TTI despues de la eliminacion de la ISI / ICI, y realizar la ecualizacion de canal y la descodificacion de sfmbolos con la ayuda de la estimacion de canal;

- realizar una operacion de des-intercalacion (“de-interleaving) de los sfmbolos complejos; y

- realizar la descodificacion de FEC de los sfmbolos des-intercalados, a fin de obtener el bloque de informacion recibida.

En un segundo aspecto de la presente invencion, se revela un sistema para reducir la sobrecarga causada por la presencia del prefijo dclico al habilitar la cancelacion de la ISI y la ICI en redes de comunicacion inalambrica de OFDM. El sistema comprende un transmisor de OFDM y al menos un receptor de OFDM conectado con el transmisor de OFDM mediante una interfaz inalambrica (p. ej., en una red de LTE), comprendiendo el transmisor de OFDM y dicho al menos un receptor de OFDM medios para implementar el procedimiento respectivamente descrito anteriormente en el sector del transmisor y en el sector del receptor.

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Otro aspecto de la presente invencion se refiere a un transmisor de OFDM segun lo descrito en el sistema definido anteriormente para implementar el procedimiento descrito en el sector del transmisor.

Otro aspecto de la presente invencion se refiere a un receptor de OFDM segun lo descrito en el sistema definido anteriormente para implementar el procedimiento descrito en el sector del receptor.

En un ultimo aspecto de la presente invencion, se revela un programa de ordenador, que comprende medios de codigo de programa de ordenador, adaptados para realizar las etapas del procedimiento descrito, cuando dicho programa es ejecutado en medios de procesamiento de una entidad de red (estacion base o terminal de usuario) de una red de OFDMA, siendo dichos medios de procesamiento un ordenador, un procesador de senales digitales, una formacion de compuertas programables en el terreno (FPGA), un circuito integrado espedfico de la aplicacion (ASIC), un micro-procesador, un micro-controlador o cualquier otra forma de hardware programable.

El procedimiento de acuerdo a los aspectos descritos anteriormente de la invencion tiene un cierto numero de ventajas con respecto a la tecnica anterior, que pueden ser resumidas de la siguiente manera:

* La estructura de TTI propuesta difiere de la propuesta en el documento US7606138. En la presente propuesta, el CP prefijado es una replica de las ultimas muestras del primer sfmbolo de OFDM que permanece sin cambios con respecto a tecnicas de la tecnologfa anterior. En el documento US7606138, por el contrario, el CP es una replica de las ultimas muestras de la trama, conduciendo de tal modo a un unico sfmbolo de OFDM ampliado y, por lo tanto, la ecualizacion y la estimacion de canal deben ser realizadas sobre el bloque entero de muestras, complicando asf el esquema de deteccion.

* La presente invencion simplifica esta disposicion de sfmbolos de OFDM asignando distintos papeles a los sfmbolos de OFDM, primero y subsiguientes: el primer sfmbolo proporciona capacidades sencillas de estimacion de canal y de compensacion de desplazamiento de frecuencia, mientras que la parte restante del TTI se beneficia de un sencillo procedimiento de cancelacion de la ISI y la ICI (con la ayuda de la respuesta de impulso de canal estimada en el primer sfmbolo), mejorando a la vez la eficacia espectral.

* La invencion propuesta admite una significativa reduccion en la sobrecarga incurrida por el prefijo dclico, reduciendo tambien a la vez la complejidad asociada al proceso de recepcion. La asignacion de un unico CP al comienzo de un intervalo de transmision permite al receptor disfrutar de los beneficios de una recepcion libre de ISI del primer sfmbolo, permitiendo tambien la compensacion sencilla del desplazamiento de frecuencia de portadora (CFO) y la estimacion de canal. La parte restante del TTI tambien puede ser detectada mediante un procedimiento propuesto que elimina la interferencia entre sfmbolos y entre portadoras, explotando una nueva manera de empaquetar la informacion, asf como las sub-portadoras piloto, al generar la senal de OFDM del dominio del tiempo. La presencia del CP en el primer sfmbolo de OFDM admite la compensacion del desplazamiento de frecuencia de portadora (CFO) hasta la mitad del ancho de sub-portadora, como en las tecnicas de la tecnologfa anterior, mientras que los sfmbolos restantes pueden disfrutar de una deteccion mas sencilla mediante un proceso mas largo de FFT / IFFT, sin comprometer el maximo CFO que dispone de soporte. La FFT / IFFT mas larga asociada a la segunda parte del TTI no implica una reduccion en el maximo CFO admitido. Por tanto, el CFO puede ser compensado para el TTI entero, independientemente del menor ancho de sub-portadora que resulta al considerar la segunda parte del TTI como un sfmbolo de OFDM “ampliado”. La estimacion de canal esta desacoplada de la cancelacion de ISI / ICI, mejorando asf el proceso de deteccion, y la eliminacion exitosa de la ISI y la ICI solamente se apoya en la debida estimacion de canal de los primeros sfmbolos de OFDM, que puede ser idealmente realizada con la ayuda del CP preservado. Todas estas caractensticas permiten significativas reducciones en la longitud de sfmbolos, manteniendo a la vez la sobrecarga del prefijo dclico significativamente menor que en las tecnicas de la tecnologfa anterior, a un menor coste de calculo.

* La presente invencion solamente requiere que se adose un CP al comienzo del primer sfmbolo en un TTI, llevando asf a un significativo aumento de eficacia, en comparacion con el caso en que distintos CP deben ser adosados antes de cada sfmbolo de OFDM. Dejar el CP al comienzo del primer sfmbolo tiene la ventaja anadida de permitir a los receptores “dormir” en intervalos de acuerdo al procedimiento de recepcion discontinua (DRX), porque el primer sfmbolo puede ser facilmente detectado con tecnicas estandar, aumentando por ello la vida de las batenas. *

* La invencion propuesta introduce una simplificacion en comparacion con las tecnicas de la tecnologfa anterior, para la cancelacion de la ISI y la ICI, donde, tradicionalmente, todos los sfmbolos de OFDM deben ser procesados en serie y los errores pueden ser propagados. En cambio, esta invencion propone un procedimiento para eliminar la ISI y la iCi para la mayor parte del TTI, sin padecer impedimentos por propagacion de errores, y a un coste de calculo inferior.

Estas y otras ventajas seran evidentes a la luz de la descripcion detallada de la invencion.

Descripcion de los dibujos

Con el fin de asistir en la comprension de las caractensticas de la invencion, de acuerdo a una realizacion practica preferida de la misma, y a fin de complementar esta descripcion, se anexan las siguientes figuras como parte integral de la misma, con un caracter ilustrativo y no limitador:

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la Figura 1 muestra una estructura de trama de OFDM en un intervalo de transmision temporal, segun se conoce en la tecnica anterior.

La Figura 2 muestra una estructura de trama de OFDM en un intervalo de transmision temporal, de acuerdo a una realizacion preferida de la invencion.

La Figura 3 muestra un proceso para generar las dos partes de un intervalo de transmision temporal, de acuerdo a una posible realizacion de la invencion.

La Figura 4 muestra un proceso para correlacionar los sfmbolos complejos con recursos de tiempo y frecuencia, para las dos partes del intervalo de transmision temporal, de acuerdo a una posible realizacion de la invencion.

La Figura 5 muestra un proceso para asignar sub-portadoras piloto de OFDM en la estructura de la trama, segun se conoce en la tecnica anterior.

La Figura 6 muestra un proceso para asignar sub-portadoras piloto de OFDM en la estructura de la trama, de acuerdo a una posible realizacion de la invencion.

La Figura 7 muestra un diagrama esquematico de un escenario en red para un posible caso de aplicacion de la invencion en la realizacion de la cancelacion de la interferencia entre sfmbolos y entre portadoras.

La Figura 8 muestra un diagrama de la respuesta de impulso de canal y su respuesta asociada de frecuencia de canal.

La Figura 9 muestra un diagrama de bloques de la arquitectura de un transmisor de OFDM, de acuerdo a una posible realizacion de la invencion.

La Figura 10 muestra un diagrama de bloques de la arquitectura de un receptor de OFDM, de acuerdo a una posible realizacion de la invencion.

La Figura 11 muestra un diagrama de bloques de la arquitectura de un sistema que comprende el transmisor de OFDM y el receptor de OFDM descritos en las Figuras 9 y 10, de acuerdo a una realizacion preferida de la invencion.

Realizacion preferida de la invencion

Las cuestiones definidas en esta descripcion detallada se proporcionan para asistir en una comprension exhaustiva de la invencion. En consecuencia, los medianamente expertos en la tecnica reconoceran que pueden hacerse variaciones, cambios y modificaciones de las realizaciones descritas en la presente memoria, sin apartarse del alcance y esprntu de la invencion. Ademas, la descripcion de funciones y elementos bien conocidos se omite para mayor claridad y concision.

Por supuesto, las realizaciones de la invencion pueden ser implementadas en una gran variedad de plataformas arquitectonicas, sistemas operativos y servidores, dispositivos, sistemas o aplicaciones. Cualquier diseno arquitectonico o implementacion espedfica presentada en la presente memoria se proporciona con fines de ilustracion y exhaustividad solamente, y no esta concebido para limitar aspectos de la invencion.

Es dentro de este contexto que se presentan ahora diversas realizaciones de la invencion, con referencia a las FIGs. 1 a 11.

La Figura 1 muestra la estructura 100 de trama de una secuencia de sfmbolos estandar de OFDM, SSi, SS2, ... SSn, en un intervalo de transmision temporal, TTI. Cada sfmbolo de OFDM, SSi, SS2, ... SSn comprende un prefijo dclico, CP, al comienzo de cada sfmbolo en el TTI, que es seguido por una parte util, UPi, UP2, ... UPn, que contiene datos de control o datos de usuario.

La Figura 2 presenta la estructura 200 de trama de una secuencia de sfmbolos de OFDM, So, Si, SNsim-i, de acuerdo a una realizacion preferida de la invencion, en un intervalo de transmision temporal, TTI. A fin de reducir la sobrecarga causada por el prefijo dclico, CP, la estructura de trama 200 propuesta esta construida de acuerdo a las siguientes caractensticas:

- Dejar solamente el primer CP al comienzo del primer sfmbolo S0 en cada TTI. De tal modo, la estructura de trama 200 lleva sobrecarga asociada a solamente un unico CP situado al comienzo de la primera parte 201 del TTI. El prefijo dclico CP contiene una replica de las ultimas muestras del primer sfmbolo S0 de OFDM.

- Introducir una operacion adicional de intercalacion despues de la codificacion de la Correccion Anticipada de Errores (FEC) y antes de correlacionar los recursos de tiempo y frecuencia para la parte restante 202 del TTI, a fin de aumentar la diversidad de frecuencias.

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- Cambiar la distribucion de las sub-portadoras piloto a lo largo del dominio de la frecuencia de la parte restante 202 del TTI, a fin de habilitar la estimacion de canal.

- Cambiar la manera en que las muestras del dominio del tiempo para la parte restante 202 del TTI son generadas a partir de las correspondientes sub-portadoras en el dominio de la frecuencia, de modo que la cancelacion de la ISI y de la ICI pueda ser realizada en el sector del receptor para el total de la parte restante 202 del TTI (y no sfmbolo a sfmbolo), sin comprometer el maximo desplazamiento de frecuencia de portadora (CFO) con soporte.

El prefijo dclico CP introduce una perdida en la eficacia que puede ser cuantificada por la expresion:

1 =

N

CP

NCP + Nofdm

donde 1 es la perdida de eficacia, -Np es la longitud del prefijo dclico CP y Nofdm es la longitud de la parte util

UPi del primer sfmbolo So, es decir, la longitud del sfmbolo de OFDM, excluyendo la longitud del CP, (tanto Ncp

como Nofdm estan dados como un numero de muestras). Esta perdida de eficacia se traduce directamente en una perdida en el caudal, en comparacion con la cota de Shannon.

Los sfmbolos segundo y posteriores en la parte restante 202 del TTI no tienen ningun CP adosado, reduciendo por ello la perdida en la eficacia a:

1 =

n,

cp

Ncp

+ Nsm ' NOFDM

<1 ,

donde 1 ' es la perdida de eficacia despues de la aplicacion de la invencion propuesta y Nslm es el numero de sfmbolos de OFDM en el TTI.

La manera de transformar las sub-portadoras 30, 30' de OFDM en el dominio de la frecuencia (f) en muestras del dominio del tiempo (t), a fin de obtener la estructura 300 de trama propuesta, esta ilustrada en la Figura 3. Dos partes de un TTI pueden ser identificadas en la Figura 3: la primera parte 301 que comprende el primer sfmbolo de OFDM, incluyendo el CP, y la segunda parte (restante) 302 del TTI sin ningun CP. Los conjuntos de muestras del dominio del tiempo de la primera parte 301 y la parte restante 302 del TTI estan indicados, respectivamente, como VTTI r i TTI r n VTTI r i

ra lnJ y 'b lnJ, donde ra [n] comprende la parte util del primer sfmbolo S0 de OFDM despues del CP y

rTbTI[n]

comprende las muestras restantes del TTI (comenzando con mdice cero).

La Figura 3 ilustra las operaciones de FFT Inversa, IFFT, requeridas para generar 310 los conjuntos de muestras del

TTI TTI

dominio del tiempo ra [n] y ' [n] de las propuestas primera parte 301 y segunda parte 302 del TTI en el

dominio del tiempo, y la concatenacion 320 de las muestras resultantes para obtener la senal recibida r[n] en el TTI dado.

El primer sfmbolo S0 contiene un CP normal con una longitud Ncp dada por la maxima propagacion del retardo con soporte por parte del sistema de OFDM, evitando asf la ISI y la ICI. La parte restante 302 del TTI, sin embargo, carece de todo CP, a fin de aumentar la eficacia, y los procedimientos de transmision y recepcion deben ser cambiados para esta parte restante 302, a fin de superar las ISI e ICI resultantes.

La Figura 4 ilustra el proceso de correlacion de sfmbolos complejos de OFDM con recursos de tiempo y frecuencia. Las muestras del dominio del tiempo de cada sfmbolo son obtenidas de manera distinta para ambas partes del TTI. Para el primer sfmbolo de OFDM, las muestras se obtienen 400 usando tecnicas estandar, mediante la aplicacion de una FFT inversa de las sub-portadoras complejas que llevan la informacion, asf como los sfmbolos piloto para la estimacion de canal. Sin embargo, la parte restante 402 del TTI se obtiene a partir de una FFT inversa mas larga del conjunto concatenado de sub-portadoras correspondientes a los (Ns,m - 1) sfmbolos originales restantes de OFDM. Como el ancho de banda BW del sistema no esta cambiado, las sub-portadoras estan mas densamente “empaquetadas” en la segunda parte del TTI, en un factor de (Nsm - 1), segun se muestra en la Figura 4. De tal modo, todas las muestras estan correlacionadas 410 con un sfmbolo de OFDM ampliado. La longitud de la segunda parte 402 en el dominio del tiempo tambien crece en el mismo factor, manteniendo por ello sin cambios la frecuencia de muestreo, y por tanto se incluye la misma cantidad de informacion por TTI. Tambien deben ser respetadas las

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60

bandas de guarda adecuadas, dejando un cierto numero de sub-portadoras no moduladas antes y despues del conjunto de sub-portadoras no nulas, antes de la operacion de la IFFT. La longitud de la banda de guarda en el dominio de la frecuencia esta aumentada en un factor (Ns,m - 1), en comparacion con las tecnicas de la tecnologfa anterior; sin embargo, la resolucion de la frecuencia tambien esta aumentada en el mismo factor, produciendo por lo tanto la misma sobrecarga de bandas de guarda que en las tecnicas de la tecnologfa anterior.

Ha de observarse que esta forma de traducir informacion desde el dominio f de la frecuencia al dominio t del tiempo es completamente distinta a las de las tecnicas de la tecnologfa anterior. La concatenacion de las amplitudes de sub-portadoras en la segunda parte 402 del TTI lleva a una senal del dominio del tiempo que es completamente distinta a la obtenida usando tecnicas estandar, donde una cascada de FFT inversas proporciona los sfmbolos en serie (despues de la inclusion del CP). De hecho, el numero original de sub-portadoras por cada sfmbolo de OFDM en las tecnicas de la tecnologfa anterior es reemplazado ahora por un numero proporcionalmente mayor de sub- portadoras para la parte restante del TTI. El ancho de banda BW ocupado no esta cambiado, ya que comprende la misma informacion sobre el mismo intervalo temporal, pero las muestras son obtenidas a partir de una unica IFFT de la concatenacion de todas las sub-portadoras despues del primer sfmbolo de OFDM, aumentando asf la resolucion de la frecuencia en un factor (Nsm - 1), en comparacion con la tecnica anterior. La principal ventaja de esta disposicion es una manera mas eficaz de tratar la ISI y la ICI, sin afectar a la vez el maximo CFO con soporte que este determinado por el primer sfmbolo de OFDM. Ademas, el algoritmo de cancelacion de la ISI y la ICI solamente depende de una adecuada estimacion de canal en el primer sfmbolo de OFDM, mejorando asf la fiabilidad gracias al CP preservado.

A fin de realizar la estimacion de canal sobre la segunda parte del TTI para una descodificacion exitosa, las sub- portadoras piloto deben ser dispuestas a fin de cubrir el ancho de banda del sistema con una separacion de frecuencias dada por el mmimo ancho de banda de coherencia de canal que dispondra de soporte (vease la figura 5). Aunque la figura no refleja exactamente la resolucion aumentada de frecuencias en la segunda parte del TTI, la separacion entre las sub-portadoras piloto en el dominio de la frecuencia debena estar aumentada en un factor de (NSfm - 1), en comparacion con la del primer sfmbolo, habiendo un mayor numero de sub-portadoras de datos entre cada par de sub-portadoras piloto. La precision de la estimacion de canal, sin embargo, no es afectada, ya que el ancho de banda de coherencia de canal tambien se extiende sobre (NSfm - 1) veces las sub-portadoras implicadas en el primer sfmbolo de OFDM, llevando por tanto a las mismas capacidades de estimacion de canal.

La Figura 5 muestra la asignacion de las sub-portadoras piloto PS para la estimacion de canal de acuerdo a las soluciones de la tecnica anterior. La Figura 6 muestra la asignacion de las sub-portadoras piloto PS para la estimacion de canal de acuerdo a una realizacion propuesta de la invencion.

Una diferencia fundamental de la estructura de trama propuesta con respecto a la tecnica anterior descansa sobre las capacidades de compensacion del CFO. Podna argumentarse que la estructura propuesta es esencialmente similar a tener un unico sfmbolo de OFDM, mas largo, con la duracion de un TTI y un prefijo dclico adosado al mismo, permitiendo por ello la deteccion de las muestras con una unica FFT / IFFT. Sin embargo, con solamente un sfmbolo de OFDM en el TTI, el maximo CFO permitido sena reducido de la misma manera en que lo hana el ancho de las sub-portadoras, debido al sfmbolo de OFDM mas largo. En la estructura de trama propuesta, el maximo CFO con soporte, sin embargo, queda sin cambios, segun lo determinado por el primer sfmbolo de OFDM, mientras que la segunda parte del TTI puede recoger efectivamente las muestras de los restantes sfmbolos originales de OFDm para una eliminacion mas sencilla de la ISI / ICI, sin afectar al CFO maximo. La estructura propuesta tambien tiene ventajas en terminos de un proceso de descodificacion mas sencillo de las senales de control en el primer sfmbolo de OFDM, que es un aspecto clave a fin de reducir el consumo de batenas en el dispositivo del usuario, proporcionar una robusta senalizacion de control y permitir la recepcion discontinua (DRX). La disposicion propuesta de sub-portadoras en el dominio de la frecuencia de la segunda parte del TTI, segun se muestra en la Figura 6, tambien tiene implicaciones en cuanto a la forma en que los usuarios son planificados por una estacion base. Los sistemas de OFDM de la tecnica anterior (tales como, p. ej., la LTE) asignan partes del espectro a los usuarios sobre un cierto numero de sfmbolos de OFDM, mientras que en esta invencion los usuarios son capaces de contener un mayor numero de sub-portadoras sobre un unico sfmbolo “ampliado” que incluye la parte restante del TTI. En la practica, el planificador de la estacion base tiene que tratar con un cierto numero de sub-portadoras que podnan, en general, experimentar distintas respuestas de frecuencia, mientras que en las tecnicas de la tecnologfa anterior, las sub-portadoras correspondientes a distintos sfmbolos de OFDM se someten a condiciones de canal aproximadamente similares (al menos para velocidades moderadas del UE). La consecuencia de esta caractenstica es una mayor granularidad en el dominio de la frecuencia, admitiendo asf una asignacion mas precisa de recursos. Sin embargo, la mayor resolucion de frecuencias da como resultado una menor diversidad de frecuencias para las muestras complejas, porque las sub-portadoras adyacentes podnan experimentar menores variaciones de canal en el dominio de la frecuencia que en la tecnica anterior, perjudicando de tal modo el proceso de descodificacion de FEC. Para compensar este efecto indeseado, un intercalador adicional, anterior a la correlacion de sub-portadoras, puede aumentar efectivamente la diversidad de frecuencias y mejorar asf el proceso de descodificacion de FEC.

La Figura 7 muestra un escenario muy simplificado para la aplicacion de la estructura de trama propuesta, en una posible realizacion de la invencion, que proporciona un sistema para la reduccion de la sobrecarga causada por la presencia del prefijo dclico, habilitando a la vez la cancelacion de la interferencia entre sfmbolos (ISI) y la interferencia entre portadoras (ICI). El sistema comprende un transmisor 701 de OFDM y al menos un receptor 702

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de OFDM, estando tanto el transmisor 701 de OFDM como cada receptor 702 de OFDM conectados a traves de un canal 700 de radio inalambrico que introduce un cierto numero de impedimentos 710, principalmente ruido (en forma de ruido Gaussiano y otros tipos de interferencia) y multitrayecto. Este ultimo introduce unas significativas interferencias entre sfmbolos (ISI) e interferencias entre portadoras (ICI), que deben ser canceladas en el sector receptor antes de la descodificacion exitosa de los sfmbolos, que contienen informacion 740 que padece de ISI e ICI, recibida por el receptor 702 de OFDM. El transmisor 701 de OFDM envfa los bloques 730 de informacion a transmitir en el TTI de acuerdo a la estructura de trama propuesta.

Indiquemos con

rTT1[n]

la senal recibida en un TTI dado, recibido por el receptor 702 de OFDM, y las dos partes

del TTI recibido son indicadas como r^ TI[n] y rbTI[n] , respectivamente, donde r^ T1[n] se refiere al primer

sfmbolo de OFDM (excluyendo el CP) y r£ T1[n] se refiere a los restantes (Nsim -1) sfmbolos de OFDM originales. Para facilitar la notacion, los indices del tiempo avanzan desde el cero en ambas partes, asf

rIT1[n] = rTT1[n + NCP],n = 0,...Nofdm-1 rTT1[n] = /TI[n+Ncp + N0FDM],n = 0,...lKm-1) ■ Nofdm-1.

TTI TTI

ra [n] comprende la parte util del primer sfmbolo de OFDM despues del CP, y r, [n] comprende las muestras

TTI

restantes del TTI (comenzando con mdice cero). De la primera parte ra [n] es posible detectar la informacion transmitida mediante tecnicas estandar de deteccion de OFDM, incluyendo la estimacion de la respuesta de frecuencia de canal H[ f ], mostrada en la Figura 8, con la ayuda de sub-portadoras PS piloto adecuadas o senales de entrenamiento. La senal transmitida del dominio del tiempo, correspondiente al primer sfmbolo de OFDM

TTI

(excluyendo el prefijo dclico), indicado aqu por Sa [n], puede ser reconstruida mediante la ecualizacion,

demodulacion y aplicacion adecuadas de una FFT inversa. Ha de observarse que la ecualizacion y la deteccion no estan limitadas a las sub-portadoras planificadas para el usuario, sino que son realizadas sobre todo el ancho de banda del sistema, incluyendo a otros usuarios y canales de control. Esto se requiere a fin de poder reconstruir el primer sfmbolo completo de OFDM del dominio del tiempo que produce interferencia entre sfmbolos hacia los siguientes sfmbolos. El usuario podna detectar toda la informacion de control incluida en el primer sfmbolo (realizando la descodificacion de FEC de toda la informacion de control), pero esto puede implicar una senalizacion adicional desde la red a fin de ayudar en el proceso de descodificacion. En cambio, el usuario puede realizar una descodificacion mas sencilla, de decision dura, de los sfmbolos modulados complejos, estimando asf los sfmbolos de constelacion que esten mas cercanos a los sfmbolos ecualizados para cada una de las sub-portadoras. Este procedimiento es adecuado para modulaciones de bajo orden (como QPSK), como las empleadas habitualmente

TTI

para la informacion de control. La parte restante r, [n] de muestras en el TTI padece de ISI e ICI debido a la

ausencia del prefijo dclico. En el receptor 702 de OFDM, un objetivo es eliminar efectivamente la ISI y la ICI de acuerdo al procedimiento explicado mas adelante.

La Figura 8 ilustra una respuesta de impulso de canal (CIR) ejemplar y su respuesta de frecuencia de canal asociada. La respuesta de impulso de canal (CIR) del dominio del tiempo en el primer sfmbolo de OFDM puede ser obtenida realizando una FFT inversa de la respuesta de frecuencia de canal estimada en el primer sfmbolo de OFDM, es decir, la CIR puede ser escrita con la expresion h[n] = 1FFT {H[f ]}. La CIR, en general, comprende un cierto numero de funciones delta discretas retardadas, que representan los componentes de multitrayecto del canal de radio (comunmente conocidas como tomas), teniendo cada una distintas amplitudes, fases y retardos asociados, segun se muestra en la Figura 8). El receptor 702 puede luego extraer los componentes de multitrayecto mas significativos de la CIR. La identificacion de los maximos o tomas de la CIR y sus respectivos retardos To, ti, ..., tNtomas-i (Ntomas indica el numero de tomas significativas) puede basarse en un umbral adecuado para las amplitudes de la CIR, por debajo del cual la influencia de la toma puede ser considerada despreciable, pero cualquier otro procedimiento es tambien valido para el fin de la presente invencion.

Despues de la identificacion de las tomas mas significativas o mas potentes, la CIR en el primer sfmbolo de OFDM puede ser escrita en la forma:

N, -1

1 v tomas 1

h[n] = ^ aj5[n -xi]

j=0

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15

20

25

30

donde Ntomas es el numero de tomas significativas, aj es la amplitud compleja de la j-esima toma, T, es el retardo asociado a la j-esima toma y S (•) representa la funcion delta discreta.

VTT1 rn

El componente de ISI hacia la segunda parte (restante) rb [H\ del TTI puede luego ser escrito en la forma:

N tomas 1 i- -|

1S1 = 2 aj ~aTTI [n ~Tj + NOFDM 1° — n — Tm

j=0

_ ~TT1p i TT1 pi

donde n es el mdice del tiempo, Tmax es el valor maximo de los retardos de canal y sa [H\ es igual a sa [H\

para 0 < n < Nofdm y cero en el resto:

~ TT1 Ja

[ n\

Sa [H\, 0 — n < NOFDM

0, en el resto

wTT1p n TT1 p i

El componente de ISI puede ser restado de rb [n\, produciendo asf la senal rb1S1[n\ con ninguna ISI, idealmente, proveniente del primer sfmbolo de OFDM:

TT1

* • tomas * r -|

[Hj. rTT1 [n\ - 1S1 = r?' [n\ - 2a,[« -T, + Nofdm ]

j=0

donde el mdice n en esta ecuacion puede tomar los valores H = 0,...(Nsim — 1)• Nofdm — 1. r^^n sera asf

TT1

una version “limpia” de la segunda parte ^ [H\ del TTI despues de la eliminacion de la ISI.

Antes de realizar la ecualizacion del dominio de la frecuencia, tambien es necesario restaurar el caracter dclico de la senal de OFDM, es decir, cancelar la ICI. El caracter dclico se pierde porque, como consecuencia de los componentes de multitrayecto, las replicas retardadas de la senal no aparecen como desplazamientos dclicos (como ocurrina con un CP adecuado). Las muestras de OFDM que se “pierden” a la derecha del TTI son luego introducidas por la izquierda como en un registro de desplazamiento circular, despues de ser afectadas por las amplitudes complejas y los retardos de los componentes de multitrayecto.

Las muestras a reconstruir son, en principio, desconocidas, pero pueden ser halladas en forma de ISI hacia el primer sfmbolo de OFDM del proximo TTI. Este componente de ISI puede a su vez ser obtenido restando las replicas retardadas del prefijo dclico reconstruido al comienzo del primer sfmbolo en el proximo TTI. Indicando con

TT1+1 p i TT1+1 pi

ra [H\ la senal recibida del primer sfmbolo en el proximo TTI, y con sa [H\ las correspondientes muestras

reconstruidas en el dominio del tiempo despues de la ecualizacion, la demodulacion y la FFT inversa, tenemos:

1S1TT1+1[n\ = r

TT1 +1

M - 2

j=0

a, ~TT11

[No

- Nrp + n -

T j 1° — n < Nc

N

-1

donde 1ST>\ representa el componente de ISI del TTI actual que se extiende hacia el primer sfmbolo del

proximo TTI; Ntomas, a, y T, se refieren a los componentes de toma de canal estimados en el primer sfmbolo de OFDM del proximo TTI; y:

~ TT1 +1 Sa

[ n \

TT1 +1 s a

[H\, NOFDM N CP — H < N OFDM

0, en el resto

La ecuacion explota el hecho de que el CP esta presente al final del primer sfmbolo de OFDM reconstruido, que puede, por lo tanto, ser restado de la senal recibida a fin de obtener el termino de ISI. Este componente es

TT1

exactamente el mismo termino que se anade al comienzo de la segunda parte rb [H\ del TTI actual a fin de

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25

30

35

40

eliminar la ICI. Indicando con rbISIICI[n] la segunda parte recibida del TTI despues de eliminar los componentes de ISI e ICI, podemos escribir:

iii

* • tomas * r 1

■[«] = Ci[n] + r™"[n]- £a't s™+1[nofdm -NcP + n-t\,]

para n = 0>...lNsm-t) ' NOFDM— 1

j=0

III r I

La senal resultante en la segunda parte r, [n] del TTI, idealmente, no tiene ninguna ISI ni ICI a partir de la

ausencia del CP. El unico requisito es que el receptor descodifique adicionalmente el primer sfmbolo de OFDM del TTI siguiente al que ha de ser detectado. Sin embargo, esto no es un problema grave, ya que los receptores normalmente tienen que descodificar ese primer sfmbolo, excepto en la modalidad de DRX, a fin de obtener importante informacion de control, tal como la planificacion y la paginacion.

A diferencia de tecnicas de la tecnologfa anterior, el algoritmo no opera sobre cada uno de los sfmbolos de OFDM para la cancelacion de la ICI, sino que, en cambio, cancela la ICI sobre la parte restante entera del TTI despues del primer sfmbolo, llevando asf a una complejidad significativamente inferior. Ademas, no se apoya en complejos procedimientos iterativos que puedan padecer de errores de estimacion encadenados. El primer sfmbolo de OfDm puede ser estimado con una muy baja probabilidad de error, dado que es normalmente modulado por QPSK para una deteccion robusta, lo que mejora la fiabilidad del algoritmo de cancelacion de la ISI y la ICI.

iii rn

La estimacion de canal en la segunda parte r, [n] del TTI actual puede luego ser realizada con la ayuda de las

sub-portadoras piloto PS, dispuestas como en la Figura 6, despues de la cancelacion de la ISI y la ICI.

Una ventaja anadida de la invencion propuesta es que el algoritmo de cancelacion de la ISI y la ICI se apoya solamente en una estimacion precisa de canal en el primer sfmbolo de OFDM, tanto del TTI actual como del siguiente, lo que puede ser realizado casi idealmente con la ayuda del CP.

iii r n

Despues de la cancelacion de la ISI y la ICI, la segunda parte r, [n] del TTI puede ser detectada por medio de

una FFT de longitud (Nsim — 1)' Nofdm, seguida por la ecualizacion estandar de canal y la demodulacion, de

acuerdo a las tecnicas de la tecnologfa anterior. Se supone que la respuesta de frecuencia de canal permanece

iii r n

valida sobre toda la segunda parte r, [n] del TTI (ya que hay solamente un conjunto de sub-portadoras piloto PS

para la estimacion de canal), es decir, el tiempo de coherencia de canal es mayor que la duracion de la segunda ,.III r,.n

parte t [n] del TTI.

La principal diferencia fundamental de este procedimiento con respecto a las tecnicas de la tecnologfa anterior es

iii r n

que puede ser aplicado sobre toda la segunda parte r, [n] del TTI despues del primer sfmbolo de OFDM, en

lugar de tener que cancelar la ISI y la ICI sucesivamente para cada uno de los sfmbolos. El procedimiento de cancelacion de la ICI se beneficia especialmente de esto, ya que comprende un algoritmo iterativo relativamente complejo. Disponer la informacion despues del primer sfmbolo con una FFT mas larga admite una cancelacion mas sencilla de la ISI y la ICI, reteniendo al mismo tiempo las propiedades deseables de la robustez del CFO y de la estimacion de canal, gracias a la presencia del primer sfmbolo de OFDM. Al mismo tiempo, el procedimiento propuesto de cancelacion de la ISI y la ICI se apoya en la reconstruccion del primer sfmbolo de OFDM, tanto del TTI actual como del siguiente, que, por definicion, estan libres de ISI y de ICI.

El maximo CFO que dispone de soporte no cambia con respecto a las soluciones de la tecnica anterior, ya que el primer sfmbolo admite la estimacion del CFO hasta la mitad del ancho de sub-portadora. Esto puede ser explotado para la compensacion del CFO en el TTI entero, a pesar de la mayor longitud de la FFT requerida para la segunda parte del TTI, lo que da auge a sub-portadoras mas estrechas.

La aplicabilidad de este algoritmo se apoya en la invariancia de la respuesta de impulso de canal a lo largo de la

segunda parte TI[n] del TTI. El tiempo Ic de coherencia de canal debena ser mayor que la duracion de la

iii r n

segunda parte r, [n] del TTI, de acuerdo a la formula:

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15

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25

30

35

0,423 0,423c

fd vfc

donde J es la frecuencia de Doppler, c es la velocidad de la luz, v es la velocidad del usuario y Jc es la frecuencia portadora. La comparacion de Tc con la duracion de la segunda parte del TTI producina un Kmite

practico maximo para la velocidad del usuario. Si la segunda parte rbTI[n] es lo bastante pequena (a fin de

mantener la latencia de extremo a extremo del sistema en un valor bajo), entonces esta hipotesis tambien es valida para una gama significativa de velocidades de usuario.

La Figura 9 ilustra en detalle las etapas del proceso de transmision a seguir por parte del transmisor 701 de OFDM del sistema propuesto, para reducir la sobrecarga causada por el prefijo cfclico y facilitar la cancelacion de la ISI y la ICI (los bloques con borde discontinuo representan etapas de procesamiento ya presentes en tecnicas de la tecnologfa anterior, mientras que los bloques de borde continuo representan nuevos procedimientos, segun lo descrito en esta invencion):

TTI

a) En un primer trayecto para obtener la primera parte ra [n] del TTI, incluir la parte util del primer sfmbolo So de OFDM y el prefijo dclico CP:

- Primero, generar 711 la necesaria informacion de control a correlacionar (siguiente etapa) con el primer sfmbolo So de OFDM en el TTI.

TTI

- Correlacionar sub-portadoras 712 con recursos de tiempo y frecuencia en la primera parte ra [n] del TTI.

- Realizar una FFT inversa 713 para generar las correspondientes muestras del dominio del tiempo,

- Introduccion del CP 714.

TTI

b) En un segundo trayecto para obtener la parte restante rb [n] de muestras en el TTI:

- Codificacion de FEC 715 del bloque de informacion 70.

- Intercalacion 716 de los bits codificados. El intercalador puede estar basado en una matriz intercaladora, un polinomio de permutacion o cualquier otro procedimiento adecuado que evite que los bits adyacentes sean correlacionados con sub-portadoras adyacentes en el dominio de la frecuencia, aumentando por lo tanto la diversidad de la frecuencia.

- Correlacion 717 con recursos de tiempo y frecuencia en la segunda parte rbTI[n] del TTI. Observese que la intercalacion 716 se realiza antes de esta correlacion.

- Generacion 718 de sfmbolos piloto adecuados, a correlacionar con recursos de tiempo y frecuencia para la

TTI

estimacion de canal en la segunda parte rb [n] del TTI.

- Realizar una FFT inversa “ampliada” 719 para generar las muestras del dominio del tiempo, correspondientes

TTI

a la segunda parte rb [n] del TTI (sin el agregado del CP).

TTI TTI

c) Finalmente, concatenacion 720 de las dos partes de muestras, ra [n] y rb [n], que comprenden la senal completa r[n] a transmitir en el TTI al nivel de la banda base.

La Figura 10 ilustra en detalle las etapas del proceso de recepcion a seguir por parte del receptor de OFDM 702 del sistema propuesto para habilitar la cancelacion de la ISI y la ICI (los bloques de borde discontinuo representan etapas de procesamiento ya presentes en tecnicas de la tecnologfa anterior, mientras que los bloques de borde continuo representan nuevos procedimientos, segun lo descrito en esta invencion):

- El TTI actual, TTI i, es analizado primero a fin de estimar 811 el eventual desplazamiento de frecuencia portadora, CFO, con la ayuda del primer sfmbolo de OFDM y su prefijo dclico asociado. El CFO es adicionalmente compensado 812 para el TTI entero, usando tecnicas estandar.

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- Tambien la CIR es estimada 813 en el primer sfmbolo de OFDM del TTI actual, TTI i, a partir de la senal compensada en el CFO. La estimacion 813 de la CIR implica obtener la respuesta de frecuencia de canal, asf como identificar los componentes de multitrayecto mas significativos de la misma.

- La primera parte del TTI, es decir, el primer sfmbolo de OFDM, es detectada 814 mediante la adecuada ecualizacion de canal y la demodulacion.

- De los sfmbolos de OFDM que comprenden la segunda parte del TTI, se elimina 815 la ISI con la ayuda del primer sfmbolo de OFDM detectado en la etapa 814, y su CIR estimada en la etapa 813.

- Para el proximo (subsiguiente) TTI, TTI i+1, la estimacion 816 de la CIR es realizada para el primer sfmbolo de OFDM en dicho TTI subsiguiente, TTI i+1.

- Usando la CIR estimada 816 en el TTI subsiguiente, TTI i+1, el receptor realiza la cancelacion de la ICI 817.

- Una estimacion adicional de la CIR 818 es luego realizada para la segunda parte del TTI actual, TTI i, que comprende el sfmbolo de OFDM “ampliado”.

- La segunda parte del TTI, con la parte restante del sfmbolo de OFDM “ampliado”, es detectada 819. El receptor realiza la ecualizacion y la deteccion de esta parte restante antes de la des-intercalacion 820.

- Los bits de informacion recibidos son des-intercalados 820 antes de la descodificacion de FEC, a fin de aumentar la diversidad de la frecuencia.

- Finalmente, la descodificacion de FEC 821 es realizada para permitir al receptor recuperar el bloque de informacion original 80.

La Figura 11 muestra una realizacion detallada ejemplar del transmisor de OFDM 701 y del receptor de OFDM 702 del sistema propuesto, de acuerdo a los procesos descritos anteriormente. Un transmisor de OFDM 701 esta dispuesto para transmitir un bloque de informacion en forma de un conjunto de sfmbolos modulados complejos 91, que son primero codificados con FEC e intercalados 911, y luego correlacionados con sub-portadoras 912. Simultaneamente, la informacion de control 91 se somete a una primera FFT inversa 913 (de un sfmbolo de OFDM

VTT1 rn

de longitud), y se adosa 915 un prefijo dclico para obtener la primera parte ra \n\ del TTI. La segunda parte

TT1

r \n\ del TTI se completa primero con un cierto numero de sub-portadoras piloto en el bloque de insercion de

piloto 914. Una segunda FFT inversa 916 es realizada luego (con una longitud igual a la suma de las longitudes de

TT1

los restantes sfmbolos de OFDM). Un sumador 917 suma entre sf las partes primera y segunda del TTI, ra \n\ y

TT1

r |n\, construyendo de tal modo la senal r[n] a transmitir 900. La senal r[n] llega 900' a un receptor de OFDM

702, a traves de la interfaz aerea 90, despues de padecer los impedimentos de la interfaz aerea 90. En el receptor de OFDM 702, el primer sfmbolo de OFDM es detectado 921 explotando la presencia del prefijo dclico. El receptor de OFDM 702 realiza una FFT del primer sfmbolo OFDM despues de corregir el CFO y descartar el CP, a fin de estimar la respuesta de frecuencia de canal por medio de las sub-portadoras piloto. La cancelacion de la ISI es realizada 922 a partir de la parte restante del TTI, de acuerdo al proceso propuesto anteriormente. El receptor de OFDM 702 tambien elimina la ICI 923 a partir de la parte restante del TTI y, finalmente, las operaciones de des- intercalacion y descodificacion de FEC son realizadas 924 para suministrar los bits de informacion recuperados 93.

Las realizaciones propuestas pueden ser implementadas como una coleccion de elementos de software, elementos de hardware, elementos de firmware o cualquier combinacion adecuada de ellos.

Observese que, en este texto, el termino “comprende” y sus derivados (tales como “comprendiendo”, etc.) no debenan ser entendidos en un sentido excluyente, es decir, estos terminos no debenan ser interpretados como excluyentes de la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir elementos, etapas, etc., adicionales.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de reduccion de la sobrecarga de prefijo dclico, habilitando a la vez la cancelacion de interferencias entre s^bolos y entre portadoras en redes inalambricas de Multiplexado por Division Ortogonal de Frecuencia, OFDM, en el cual la informacion en un conjunto de muestras complejas del dominio del tiempo ha de ser enviada por un transmisor de OFDM (701) a un receptor de OFDM (702), a traves de un canal inalambrico (700) dentro de un Intervalo de Transmision Temporal, TTI, comprendiendo el TTI un cierto numero Ns,m de s^bolos de OFDM, estando el procedimiento caracterizado por comprender:

- una etapa de generacion, por el transmisor de OFDM (701), de una senal del dominio del tiempo que comprende:
-..TTI rn

- una primera parte (201, 301) del TTI para llevar muestras complejas del dominio del tiempo (ra \n\) de un

primer sfmbolo (S0) de OFDM, siendo obtenido el primer sfmbolo (S0) de OFDM en el dominio del tiempo mediante una Transformada de Fourier inversa de las muestras complejas a transportar por un cierto numero de sub- portadoras (30) en el dominio de la frecuencia, teniendo la Transformada de Fourier inversa (713, 913) una longitud Nofdm, igual al numero de sub-portadoras (30), comprendiendo las sub-portadoras (30) tanto sub-portadoras de datos como sub-portadoras piloto para la estimacion de canal;

- un prefijo cfclico (CP) llevado en la primera parte (201, 301) del TTI y adosado (714, 915) al comienzo del primer sfmbolo (S0) de OFDM, que contiene una replica de las ultimas muestras del primer sfmbolo (S0) de OFDM, que tiene una longitud dada por la mayor propagacion de retardo esperada del canal inalambrico (700);

- bits de informacion codificados con Correccion Anticipada de Errores (715) a transmitir, que son intercalados (716) seudo-aleatoriamente antes de una correlacion (717, 912) de los bits de informacion codificados con recursos de tiempo y frecuencia;

- una segunda parte (202, 302) del TTI para llevar (Nsim — 1) • Nofdm muestras complejas del dominio del tiempo

TTI

(r \n\) que resultan de la correlacion (717, 912) con recursos de tiempo y frecuencia de un conjunto de

(Nsim 1) • NOFDM sub-portadoras complejas en el dominio de la frecuencia, correspondientes a la informacion a enviar en la segunda parte (202, 302) del TTI, sin adosar ningun prefijo dclico, comprendiendo el conjunto de

(Nsim —1) • NOFDM sub-portadoras complejas una concatenacion de sub-portadoras (30') correspondientes a los

restantes sfmbolos de OFDM (S1, ... SNsim-1) del TTI, comprendiendo las sub-portadoras concatenadas (30') tanto sub-portadoras de datos como sub-portadoras piloto para la estimacion de canal, y siendo obtenidos los restantes sfmbolos de OFDM (S1, ... SNsim-1) en el dominio del tiempo por medio de una Transformada de Fourier inversa

ampliada (719, 916) con longitud igual al numero (Nsim — 1) • Nofdm de las sub-portadoras concatenadas (30');

y

TTI

- una etapa de concatenacion (720) de las muestras complejas del dominio del tiempo (ra \n\) de la primera parte

(201, 301) del TTI y de las muestras complejas del dominio del tiempo ( rbTI[n\ ) de la segunda parte (202, 302) del

TTI, a enviar por el transmisor de OFDM (701) al receptor de OFDM (702), que realiza la cancelacion de las

TTI

interferencias entre sfmbolos y entre portadoras usando las muestras complejas del dominio del tiempo (ra \n\,

TTI

rb \n\) de la primera parte (201, 301) y de la segunda parte (202, 302) del TTI.
2. El procedimiento de acuerdo a la reivindicacion 1, en el cual las sub-portadoras piloto en la segunda parte (202, 302) del TTI son insertadas (718, 914) y dispuestas en el dominio de la frecuencia para cubrir todo un ancho de

banda (BW) con una separacion de frecuencia entre sub-portadoras piloto igual a (Nsim — 1) veces la separacion de frecuencia entre las sub-portadoras piloto de las sub-portadoras (30) en la primera parte (201, 301) del TTI.
3. El procedimiento de acuerdo a cualquier reivindicacion precedente, en el cual los bits de informacion codificados a transmitir son intercalados seudo-aleatoriamente (716) escribiendo bits de informacion de entrada en elementos de una matriz rectangular por filas, y leyendo los bits de informacion de salida por columnas, despues de reordenar las columnas de la matriz de acuerdo a un patron seudo-aleatorio.
4. El procedimiento de acuerdo a cualquier reivindicacion precedente, que comprende adicionalmente la reserva de bandas de guarda en el dominio de la frecuencia antes y despues de las sub-portadoras (30') correspondientes a la

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5

10

15

20

25

30

informacion a transmitir en la segunda parte (202, 302) del TTI, comprendiendo las bandas de guarda un cierto

numero de sub-portadoras nulas, igual a (Nsim — 1) veces el numero de sub-portadoras de guarda reservadas en la primera parte (201, 301) del TTI.
5. El procedimiento de acuerdo a cualquier reivindicacion precedente, que comprende adicionalmente recuperar informacion (80, 93) contenida en un TTI actual, por la realizacion, por parte del receptor de OFDM (702), de las siguientes etapas:

- detectar (814, 921) el primer sfmbolo (S0) de OFDM, separando las muestras complejas del dominio del tiempo ( vtti ri

ra InJ) de la primera parte (201, 301) del TTI actual, del prefijo cfclico (CP) adosado y de las restantes muestras

VTT1 rn

complejas del dominio del tiempo (rb [n\) de la segunda parte (202, 302) del TTI actual;

- estimar (811) un desplazamiento de frecuencia portadora, CFO, usando el primer sfmbolo (S0) de OFDM detectado y el prefijo dclico (CP) adosado;

- compensar (812) el CFO tanto en la primera parte (201, 301) como en la segunda parte (202, 302) del TTI;

- estimar la respuesta de frecuencia de canal (H[f]) en el primer sfmbolo (S0) de OFDM detectado;

- recuperar informacion en el primer sfmbolo (S0) de OFDM detectado, mediante la ecualizacion de canal y la descodificacion de sfmbolos;

TTI p i

- reconstruir una senal sa [nj transmitida del dominio del tiempo, correspondiente al primer sfmbolo (S0) de OFDM detectado, aplicando una Transformada de Fourier inversa de la informacion recuperada, con longitud Nqfdm;

- obtener (813) la respuesta de impulso de canal, CIR, realizando una Transformada de Fourier inversa de la respuesta de frecuencia de canal (H[f]) estimada en el primer sfmbolo de OFDM, e identificando un cierto numero de tomas de CIR, estando representada la CIR por

N, —1

1 v tomas 1

h[n\ = ZajS[n — Tj J

j=o

donde h[n] indica la CIR en el dominio del tiempo, Ntomas indica el numero de tomas de CIR identificadas, aj es una amplitud compleja de la j-esima toma, T j es un retardo discreto asociado a la j-esima toma, y S (•) representa la funcion delta discreta;

- eliminar la interferencia entre sfmbolos, ISI (815, 922) de las restantes muestras complejas del dominio del tiempo ( VTT1 pi

rb |n\) de la segunda parte (202, 302) del TTI actual, por medio de la siguiente ecuacion:

'b,1S1

N —1

tomas

[n\ = rbTI[n\— Zaj[n — T

' j ^ N qfdm .

TTI

0

donde r^^n] indica una senal de la segunda parte (202, 302) del TTI actual despues de la eliminacion de la ISI, n es un mdice del tiempo que toma valores n = 0,...(Nsim — 1)• Nqfdm —1, y sO[ri\ es igual a Sa[n\ para 0 < n < Nqfdm y cero en el resto:

~ TTI Ja

[ n\

Sa [n\, 0 < n < NQFDM .

0, en el resto

- eliminar la interferencia entre portadoras (817, 923) de las restantes muestras complejas del dominio del tiempo ( VTT1 pi

rb [n\) de la segunda parte (202, 302) del TTI actual, realizando las siguientes etapas:

tti+i rn

- realizar una Transformada de Fourier de una senal recibida ra [n] en una primera parte de un TTI

subsiguiente, que es el proximo al TTI actual y que comprende un primer sfmbolo de OFDM correspondiente a la

TTI+1 rn

senal recibida ra [n], y estimar una respuesta de frecuencia de canal (H[f]) despues de descartar un CP

adosado en la primera parte del TTI subsiguiente;

TTI+1 pi

5 - recuperar informacion transmitida del primer sfmbolo de OFDM de la senal recibida ra [n] en el TTI

subsiguiente, por ecualizacion de canal y descodificacion de sfmbolos;

TTI+1 pi

- reconstruir una subsiguiente senal transmitida del dominio del tiempo sa [n] correspondiente al primer sfmbolo

TTI+1 pi

de OFDM de la senal recibida ra [n] en el TTI subsiguiente, aplicando una Transformada de Fourier inversa de

la informacion recuperada, con longitud Nofdm;

10

- eliminar la interferencia entre portadoras, ICI, de la segunda parte (202, 302) del TTI actual, por medio de la siguiente ecuacion:

'b,ISI,ICI I

[»] = C [»1 + r™ >] - Z

aiSa

-TTI +1

[No

N cp + n . j

].

j=0

N

donde rlTisiici[n] indica una senal recibida en la segunda parte (202, 302) del TTI actual despues de eliminar las interferencias entre portadoras y entre sfmbolos, n = 0,...(Nsim — 1)• Nofdm —1, Ntomas indica el numero de 15 tomas de CIR en el primer sfmbolo de OFDM del TTI subsiguiente, a, es una amplitud compleja de la j-esima toma,

t

T, es un retardo discreto asociado a la j-esima toma, y

~ TTI +1 Sa

[ n ]

TTI +1 S a

[n], NOFDM

N CP — n < N OFDM

0, en el resto

- realizar estimacion de canal, ecualizacion de canal y descodificacion de sfmbolos en la segunda parte (202, 302) del TTI actual despues de eliminar las interferencias entre portadoras y entre sfmbolos; y

20 - descodificar la FEC y des-intercalar (820, 821, 924) los sfmbolos complejos para obtener la informacion (80, 93)

contenida en el TTI actual.
6. El procedimiento de acuerdo a la reivindicacion 5, en el cual la identificacion del numero de tomas de CIR, Ntomas, en el TTI actual y el numero de tomas de CIR, N’tomas, del TTI subsiguiente, por parte del receptor de OFDM (702), comprende una comparacion de la amplitud de CIR absoluta, con un umbral para descartar componentes de canal

25 de radio que esten por debajo del umbral.
7. El procedimiento de acuerdo a cualquier reivindicacion precedente, en el cual la red inalambrica de OFDM es una red inalambrica de Evolucion a Largo Plazo.
8. Un transmisor de OFDM (701) para reducir la sobrecarga de prefijo dclico, habilitando a la vez la cancelacion de interferencias entre sfmbolos y entre portadoras en un receptor de OFDM (702), al cual el transmisor de OFDM (701)

30 envfa informacion dentro de un TTI, en un conjunto de muestras complejas del dominio del tiempo, a traves de un

canal inalambrico (700) de una red inalambrica de OFDM, comprendiendo el TTI un numero Nsm de sfmbolos de

OFDM, estando el transmisor de OFDM (701) caracterizado por comprender:

- un generador de una senal del dominio del tiempo, para generar la senal del dominio del tiempo que comprende

TTI

una primera parte (201, 301) del TTI para llevar muestras complejas del dominio del tiempo (ra [n]) de un primer

35 sfmbolo (S0) de OFDM, y una segunda parte (202, 302) del TTI para llevar (Nsim — 1) • NoFDMmuestras complejas

TTI

del dominio del tiempo (rb [n]);

- un realizador (713, 913) de Transformadas de Fourier inversas, aplicado a las muestras complejas a ser

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5

10

15

20

25

30

35

40

45

transportadas por un cierto numero de sub-portadoras (30) en el dominio de la frecuencia, para obtener el primer sfmbolo (S0) de OFDM en el dominio del tiempo, teniendo la Transformada de Fourier inversa (713, 913) una longitud Nofdm igual a dicho numero de sub-portadoras (30), comprendiendo las sub-portadoras (30) tanto sub- portadoras de datos como sub-portadoras piloto para la estimacion de canal;

- un sumador de prefijo dclico (CP) para adosar (714, 915) el prefijo dclico (CP) con una longitud dada por la mayor propagacion de retardo esperada del canal inalambrico (700), al comienzo del primer sfmbolo (S0) de OFDM, a ser llevado en la primera parte (201, 301) del TTI que contiene una replica de las ultimas muestras de dicho primer sfmbolo (S0) de OFDM;

- un codificador de Correccion Anticipada de Errores para codificar (715) bits de informacion a transmitir;

- un intercalador seudo-aleatorio para intercalar (716) la informacion codificada antes de una correlacion (717, 912) de los bits de informacion codificados con recursos de tiempo y frecuencia;

- medios para correlacionar (717, 912) la segunda parte (202, 302) del TTI con recursos de tiempo y frecuencia, para

obtener un conjunto de — 1) • N0FDm sub-portadoras complejas en el dominio de la frecuencia, sin adosar

ningun prefijo dclico, comprendiendo el conjunto de (Nsim — 1) • N0FDm sub-portadoras complejas una

concatenacion de sub-portadoras (30') correspondiente a los restantes sfmbolos (S1, ... SNsim-1) de OFDM del TTI, comprendiendo las sub-portadoras concatenadas (30') tanto sub-portadoras de datos como sub-portadoras piloto para la estimacion de canal;

- una Transformada de Fourier inversa ampliada (719, 916) con longitud igual al numero (Nsim — 1) • N0FDm de las

sub-portadoras concatenadas (30'), para obtener los restantes sfmbolos (S1, ... SNsim-1) de OFDM en el dominio del tiempo;
-..tti ri

un concatenador para concatenar (720) las muestras complejas del dominio del tiempo (ra \n\) de la primera

..TTI rn

parte (201, 301) del TTI y las muestras complejas del dominio del tiempo (rb \n\) de la segunda parte (202, 302)

del TTI, a ser enviadas por el transmisor de OFDM (701) al receptor de OFDM (702), que realiza la cancelacion de las interferencias entre sfmbolos y entre portadoras, usando dichas muestras complejas del dominio del tiempo (

-JTTIt^.-\ ..TTI p i

ra M , rb M ).
9. El transmisor de OFDM (701) de acuerdo a la reivindicacion 8, que comprende adicionalmente un medio de insercion de sub-portadoras piloto, para insertar (718, 914) sub-portadoras piloto en la segunda parte (202, 302) del TTI, que estan dispuestas en el dominio de la frecuencia para cubrir todo un ancho de banda (BW) con una separacion de frecuencia entre sub-portadoras piloto igual a (Ns,m - 1) veces la separacion de frecuencia entre sub- portadoras piloto de las sub-portadoras (30) en la primera parte (201, 301) del TTI.
10. Un receptor de OFDM (702) para cancelar interferencias entre sfmbolos y entre portadoras en redes de OFDM,

VTTI pi

que recibe muestras complejas del dominio del tiempo (ra \n\) en una primera parte (201, 301) de un TTI actual,

VTTI pi

y las restantes muestras complejas del dominio del tiempo (^b \n\) en una segunda parte (202, 302) del TTI actual, caracterizado por comprender:

- un detector de sfmbolos para detectar (814, 921) un primer sfmbolo (S0) de OFDM en la primera parte (201, 301)

VTTI pi

del TTI actual, separando muestras complejas del dominio del tiempo (ra \n\) de la primera parte (201, 301) del

TTI actual, de un prefijo dclico (CP) adosado al comienzo de las muestras complejas del dominio del tiempo (

TTI p n VTTI p i

ra \n\) y de las restantes muestras complejas del dominio del tiempo (^b \n\) de la segunda parte (202, 302)

del TTI actual;

- un estimador de desplazamiento de frecuencia portadora, para estimar (811) el desplazamiento de frecuencia portadora, CFO, usando el primer sfmbolo (S0) de OFDM detectado y el prefijo dclico (CP) adosado;

- un corrector de desplazamiento de frecuencia portadora, para compensar (812) el CFO tanto en la primera parte (201, 301) como en la segunda parte (202, 302) del TTI;

- un estimador de respuesta de frecuencia de canal, para estimar la respuesta de frecuencia de canal (H[f]) en el primer sfmbolo (S0) de OFDM detectado;

5

10

15

20

25

30

- un ecualizador de canal y un descodificador de s^bolos para recuperar informacion en el primer sfmbolo (So) de OFDM detectado;

TTI rn

- una Transformada de Fourier inversa con longitud Nofdm para reconstruir una senal transmitida Sa [n\ del dominio del tiempo, correspondiente al primer sfmbolo (So) de OFDM detectado;

- un estimador de respuesta de impulso de canal, para estimar (813) la respuesta de impulso de canal, CIR, realizando una Transformada de Fourier inversa de la respuesta de frecuencia de canal (H[f]) estimada en el primer sfmbolo de OFDM, e identificando un numero de tomas de CIR, estando la CIR representada por

N, -1

1 v tomas 1

h[n\ = Z ajS[n -Tj \

j=0

donde h[n] indica la CIR en el dominio del tiempo, Ntomas indica el numero de tomas de CIR identificadas, aj es una amplitud compleja de la j-esima toma, T j es un retardo discreto asociado a la j-esima toma y S (•) representa la funcion delta discreta;

- medios de cancelacion de interferencia entre sfmbolos, para eliminar la interferencia entre sfmbolos, ISI (815, 922)

TTI

de las restantes muestras complejas del dominio del tiempo (rb [n\) de la segunda parte (202, 302) del TTI actual, por medio de la siguiente ecuacion:

'b,ISI

N -1

tomas

[n] = rbTI[n]- Zaj~TaTIn-T

' j + N OFDM .

TTI

0

donde ^^[n] indica una senal de la segunda parte (202, 302) del TTI actual despues de la eliminacion de la ISI, n es un mdice del tiempo que toma valores n = 0,...(Nsim — 1)• Nofdm —1, y S^in] es igual a Sa[n\ para 0 < n < Nofdm y cero en el resto:

~ TTI Ja

[ n\

Sa [n\, 0 < n < NOFDM .

0, en el resto

- medios de cancelacion de interferencia entre portadoras, para eliminar la interferencia entre portadoras (817, 923)

TTI

de las restantes muestras complejas del dominio del tiempo (^ [n\) de la segunda parte (202, 302) del TTI

actual, realizando las siguientes etapas:

TTI+1 pi

- realizar una Transformada de Fourier de una senal recibida ra [n\ en una primera parte de un TTI

subsiguiente, que es el proximo al TTI actual y que comprende un primer sfmbolo de OFDM, correspondiente a la

TTI+1 pi

senal recibida ra [n\, y estimar una respuesta de frecuencia de canal (H[f]) despues de descartar un CP

adosado en la primera parte del TTI subsiguiente;

TTI+1

- recuperar informacion transmitida del primer sfmbolo de OFDM de la senal recibida ra [n\ en el TTI subsiguiente, por la ecualizacion de canal y la descodificacion de sfmbolos;

TTI+1

- reconstruir una subsiguiente senal transmitida Sa [n\ del dominio del tiempo, correspondiente al primer

TTI+1

sfmbolo de OFDM de la senal recibida ra [n\ en el TTI subsiguiente, aplicando una Transformada de Fourier

inversa de la informacion recuperada, con longitud Nofdm;

- eliminar la interferencia entre portadoras, ICI, de la segunda parte (202, 302) del TTI actual, por medio de la siguiente ecuacion:

'b, 1S1,1C1 I

M = C [n] + rf >] - ^

a js.

-TT1 +1

iNa

Ncp + n . j

t ].

j=0

N

donde rjTTIIS11C1 [n] indica una senal recibida en la segunda parte (202. 302) del TTI actual despues de eliminar las interferencias entre portadoras y entre sfmbolos, n = 0,...(Nsim — 1) • N0FDm _1.

5

N tomas indica el numero de tomas de CIR en el primer sfmbolo de OFDM del TTI subsiguiente, d , es una

t

amplitud compleja de la j-esima toma, T, es un retardo discreto asociado a la j-esima toma, y

~ TT1 +1 Sa

[ n ]

TT1 +1 s a

[n], NOFDM

N CP — n < N OFDM

0, en el resto

- un estimador de canal, un ecualizador de canal y un descodificador de sfmbolos para estimar y ecualizar un canal de radio y descodificar los sfmbolos en la segunda parte (202, 302) del TTI actual, despues de eliminar las interferencias entre portadoras y entre sfmbolos; y

10 - un descodificador de FEC y un des-intercalador (820, 821, 924) de los sfmbolos complejos, para obtener un bloque

de informacion (80, 93) contenido en el TTI actual.
11. Un sistema para cancelar interferencias entre sfmbolos y entre portadoras en redes de OFDM, que comprende un transmisor de OFDM (701) definido de acuerdo a las reivindicaciones 8 a 9 y al menos un receptor de OFDM (702) definido de acuerdo a la reivindicacion 10, y conectado a traves de un canal inalambrico de OFDM (700) con el

15 transmisor de OFDM (701).
12. El sistema de acuerdo a la reivindicacion 11, que es una red inalambrica de la Evolucion a Largo Plazo.
13. Un producto de programa de ordenador que comprende medios de codigo de programa que, cuando son cargados en medios de procesamiento de una entidad de red en una red de OFDM, hacen que dichos medios de codigo de programa ejecuten el procedimiento de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

20