BRPI9909975B1

BRPI9909975B1 - processo de transmitir informação, sistema de transmissão de diversidade para transmitir informação, processo de receber informação, e, terminal de usuário para receber informação

Info

Publication number: BRPI9909975B1
Application number: BRPI9909975A
Authority: BR
Inventors: Ali S Khayrallah; Kambiz C Zangi; Rajaram Ramesh
Original assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2015-09-29
Also published as: US6198775B1; BR9909975A; CN1307760A; DE69900644T2; DE69900644D1; EP1075736A1; EE200000632A; AU3370399A; WO1999056406A1; EP1075736B1

Abstract

"processo de transmitir informação, sistema de transmissão de diversidade para transmitir informação, processo de receber informação, e, terminal de usuário para receber informação" um processo de transmitir informação compreende as etapas de mapear uma palavra de informação a primeira e segunda palavras de código usando primeira e segunda funções de mapeamento, e transmitir a primeira e segunda palavras de código. a palavra de informação é selecionada de um conjunto de palavras de informação com cada uma das palavras de informação no conjunto de palavra de informação tendo um primeiro comprimento predeterminado, e a primeira palavra de código é selecionada de um conjunto de palavras de código com cada uma das palavras de código no conjunto de palavra de código tendo um segundo comprimento predeterminado maior que o primeiro comprimento predeterminado. a segunda palavra de código é selecionada do conjunto de palavra de código, e a primeira e segundo funções de mapeamento são definidas tal que cada uma das palavras de informação do conjunto de palavra de informação é mapeada a duas palavras de código diferentes do conjunto de palavra de código. sistemas e terminais relacionados também são discutidos.

Description

“PROCESSO DE TRANSMITIR INFORMAÇÃO, SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE DIVERSIDADE PARA TRANSMITIR INFORMAÇÃO, PROCESSO DE RECEBER INFORMAÇÃO, E, TERMINAL DE USUÁRIO PARA RECEBER INFORMAÇÃO” Campo da Invenção A presente invenção relaciona-se ao campo de comunicações e mais particularmente a sistemas e processos de transmissão de diversidade.

Fundamentos da Invenção Sistemas de comunicações celulares são comumente empregados para prover comunicações de voz e dados para uma pluralidade de unidades móveis ou assinantes. Sistemas celulares analógicos, como designados AMPS, ETACS, NMT-450, e NMT-900, foram desenvolvidos bem sucedidamente por todo o mundo. Mais recentemente, sistemas celulares digitais como designados IS-54B e IS-136 na América do Norte e o sistema de GSM pan-europeu foram introduzidos. Estes sistemas, e outros, são descritos, por exemplo, no livro intitulado "Cellular Radio Systems" por Balston, e outros, publicado por Artech House, Norwood, MA., 1993.

Reutilização de freqüência e comumente empregada em tecnologia celular em que quadros de ífeqüências são alocados para uso em regiões de cobertura geográfica limitada conhecidas como células. Células contendo quadros equivalentes de ífeqüências são geograficamente separadas para permitir unidades móveis em células diferentes usarem simultaneamente a mesma frequência sem interferir entre si. Fazendo assim, muitos milhares, de assinantes podem ser servidos por um sistema de somente várias centenas de freqüências.

Nos Estados Unidos, por exemplo, autoridades Federais alocaram para comunicações celulares um bloco do espectro de freqüência de UHF adicionalmente subdividido em pares de bandas de freqüência estreitas chamadas canais. Pareamento de canal resulta do arranjo duplex de freqüência em que as freqüências de transmissão e recepção em cada par estão deslocadas por 45 MHz. No momento há 832 canais de radio de 30 kHz de largura alocados para comunicações móveis celulares nos Estados Unidos. Para tratar as limitações de capacidade deste sistema analógico, um padrão de transmissão digital foi provido, designado IS-54B, em que estes canais de freqüência são adicionalmente subdivididos em intervalos de tempo. A divisão de uma freqüência em uma pluralidade de intervalos de tempo em que um canal é definido por uma freqüência e um intervalo de tempo é conhecido como acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA).

Como ilustrado em Figura 1, um sistema de comunicação celular 20 como na técnica anterior compreende uma ou mais estações móveis ou unidades 21, uma ou mais estações base 23 e uma central de comutação de telefone móvel (MTSO) 25. Embora só três células 36 estejam mostradas em Figura 1, uma rede celular típica pode compreender centenas de estações base, milhares de estações móveis e mais do que uma MTSO. Cada célula terá alocado para ela um ou mais canais de controle dedicados e um ou mais canis de voz. Uma célula típica pode Ter, por exemplo, um canal de controle e 21 canais de voz/dados ou tráfego. O canal de controle é um canal dedicado usado para transmitir identificação de célula e informação de rádio localização. Os canais de tráfego levam a informação de voz e dados. A MTSO 25 é o elemento de coordenação central da rede celular global 20. Ela tipicamente compreende um processador de celular 28, um comutador de celular 29 e também provê a interface para a rede de telefone comutada pública (PSTN) 30. Pela rede celular 20, uma ligação de comunicação de rádio duplex 32 pode ser efetuada entre duas estações móveis 21 ou, entre uma estação móvel 21 e um usuário de telefone de linha terrestre 33. A função da estação base 23 é comumente operar a comunicação de rádio com a estação móvel 21. Nesta capacidade, a estação base 23 funciona principalmente como uma estação de retransmissão para sinais de dados e voz. A estação base 23 também supervisiona a qualidade da ligação 32 e monitora a intensidade de sinal recebido da estação móvel 21.

Em um sistema de comunicação móvel, desempenho de sinal pode ser reduzido devido a desvanecimento de sinal que acontece como resultado de interferência física e movimento do terminal de usuário móvel. Desvanecimento pode ser reduzido, por exemplo, aumentando potência de transmissor, tamanho de antena, e altura de antena. Estas soluções porém, podem ser inviáveis e/ou caras.

Em conseqüência, múltiplas antenas de transmissão foram usadas para prover diversidade de transmissão como discutido por exemplo na referência por Guey e outros, intitulada "Signal Design for Transmission Diversity Wireless Communication Systems Over Raleigh Fading Channels" (Procedimentos IEEE VTC, 1996). Se as antenas são colocadas longe separadamente, cada sinal experimentará desvanecimento independente. Esta diversidade pode ser feita acessível ao receptor comutando entre os transmissores em momentos de tempo diferentes. A relação de pico para potência média do sinal transmitido pode ser grandemente aumentada, porém, o projeto de amplificador de saída pode ser complicado.

Outras técnicas de diversidade de transmissão que não comutam entre transmissores são as usando um deslocamento de tempo intencional ou deslocamento de ffeqüência, excursão de fase, salto de ffeqüência e/ou diversidade de modulação. A maioria destas técnicas usa modulação de fase ou ffeqüência de cada portadora de transmissor para induzir desvanecimento variante em tempo intencional no receptor. Em adição, esquemas de modulação codificada foram propostos para acessar a diversidade de um sistema de transmissor múltiplo sem usar um intercalador. A publicação internacional de número WO 97/41670 segue-se a página 3a intitulada “Method And Apparatus For Data Transmission Using Multiple Transmit Antennas” discute um processo e um aparelho para aumentar a taxa de dados e prover diversidade de antenas usando múltiplas antenas de transmissão. (Pedido internacional de número PCT/US97/07010, publicado em 6 de novembro de 1997). A referência de Ali S. Khayrallah intitulada “Precoding For Convolutional Codes” discute relações distantes entre as sequências de entrada e as seqüências de código em códigos convolucionais. (IEEE International Conference On Communications, Converging Technologies For Tomorrow’s Applications, Dallas, 23 de Junho de 1996, páginas 118 a 121, XP000625653).

Apesar das técnicas de diversidade de transmissão discutidas segue-se a página 4 acima, continua a existir uma necessidade na técnica por processos, sistemas e terminais de diversidade melhorados.

Sumário da Invenção É portanto um objetivo da presente invenção prover processos, sistemas e terminais de comunicações melhorados. r E um outro objetivo da presente invenção prover processos, sistemas, e terminais tendo transmissão e recepção melhoradas.

Estes e outros objetivos são providos de acordo com a presente invenção por processos e sistemas em que uma palavra de informação de um conjunto de palavra de informação é mapeada a primeira a segunda palavras códigos e transmitidas. Mais particularmente, a palavra dé informação é mapeada usando primeira e segunda funções de mapeamento definidas tal que cada uma das palavras de informação do conjunto de palavra de informação é mapeada a duas diferentes palavras de código, assim provendo diversidade de transmissão por embaralhamento. As duas diferentes palavras de código podem então ser recebidas e decodificadas conjuntamente para prover uma estimativa da palavra de informação. A diversidade de transmissão por embaralhamento de acordo com a presente invenção assim provê que todas as palavras de informação sejam embaralhadas em duas distintas palavras de código do conjunto de palavra de código. Transmissão e recepção intensificadas são assim providas para todas as palavras de informação. Usando diversidade de transmissão por embaralhamento de acordo com a presente invenção em um sistema de comunicações com terminais de usuário móveis como um sistema de comunicações celulares, a maioria da funcionalidade adicional pode ser somada nos transmissores de estação base. Em conseqüência, pequena funcionalidade adicional é requerida nos terminais móveis onde considerações de classificam segundo o tamanho e considerações de tamanho e potência podem ser mais obrigatórias.

Um processo de acordo com a presente invenção provê que uma palavra de informação seja mapeada a primeiro e segunda palavras de código usando primeira e segunda funções de mapeamento. Em particular, a palavra de informação é selecionada de um conjunto de palavras de informação com cada uma das palavras de informação no conjunto de palavra de informação tendo um primeiro comprimento predeterminado. Além disso, a primeira e segunda palavras de código são selecionadas de um conjunto de palavra de código com cada uma das palavras de código no conjunto tendo um segundo comprimento predeterminado maior que o primeiro comprimento predeterminado. A primeira e segunda funções de mapeamento são definidas tal que cada uma das palavras de informação do conjunto de palavra de informação seja mapeada a duas diferentes palavras de código do conjunto de palavra de código. A primeira e segunda palavras de código são então transmitidas.

Mais particularmente, a primeira e segunda palavras de código podem ser transmitidas de primeira e segunda antenas espaçadas separadamente. A primeira e segunda palavras de código podem ser transmitidas concorrentemente sobre uma ffeqüência comum. Em conseqüência, a primeira e segunda palavras de código podem ser transmitidas sem influenciar a capacidade de transmissão. A primeira função de mapeamento pode compreender uma primeira matriz geradora em que a primeira palavra de código é igual à primeira matriz geradora vezes a palavra de informação, e a segunda função de mapeamento pode compreender uma segunda matriz geradora de forma que a segunda palavra de código é igual à segunda matriz geradora vezes a palavra de informação. A primeira e segunda matrizes geradoras podem ser relacionadas por um pré-codificador tal que a primeira matriz geradora seja igual ao pré-codificador vezes a segunda matriz geradora. Além disso, o pré-codifícador pode ser construído das saídas de um gerador de m seqüências lineares.

Mais particularmente, várias palavras de informação no conjunto de palavra de informação podem ser iguais a várias palavras de código no conjunto de palavra de código. A palavra de informação também pode ser mapeada a uma terceira palavra de código usando uma terceira função de mapeamento em que a terceira palavra de código é selecionada do conjunto de palavra de código. Além disso, a primeira, segunda e terceira funções de mapeamento são definidas tal que cada uma das palavras de informação do conjunto de palavra de informação sejam mapeadas a três diferentes palavras de código do conjunto de palavra de código, e em que a etapa de transmissão compreende transmitir a primeira, segunda, e terceira palavras de código.

Processos e terminais também são providos para receber informação transmitida usando palavras de código como discutido acima. Em particular, a primeira e segunda palavras de código são recebidas e decodificadas para estimar a palavra de informação, e a primeira e segunda palavras de código podem ser decodificadas simultaneamente. Além disso, uma primeira seqüência de sincronização pode ser transmitida com a primeira palavra de código e uma segunda seqüência de sincronização pode ser transmitida com a segunda palavra de código, é a primeira e segunda palavras de código podem ser transmitidas sobre primeiro e segundo trajetos. Em conseqüência, o desvanecimento do primeiro e segundo trajetos pode ser resolvido usando a primeira e segunda seqüências de sincronização. A primeira e segunda palavras de código podem ser transmitidas concorrentemente e recebidas concorrentemente, e a primeira e segunda palavras de código podem ser transmitidas sobre uma ffeqüência comum. Além disso, a palavra de informação pode ser mapeada a uma terceira palavra de código selecionada do conjunto de palavra de código, e a terceira palavra de código pode ser transmitida. Em conseqüência, a etapa de recepção pode compreender receber a primeira, segunda e terceira palavras de código, e a etapa de decodificação pode compreender decodificar a primeira, segunda, e terceira palavras de código para estimar a palavra de informação.

Os processos, sistemas, e terminais de diversidade por embaralhamento da presente invenção assim provêem comunicações de rádio melhoradas sobre canais de comunicação de desvanecimento. Em particular, transmissão de diversidade por embaralhamento pode ser implementada em uma estação base de um sistema de comunicações móveis tal como um sistema de comunicações celulares para prover comunicações melhoradas. Adicionando a maioria da funcionalidade na estação base, as comunicações melhoradas podem ser providas sem requerer adições significantes ao terminal móvel onde considerações de tamanho e potência podem ser mais obrigatórias. Adicionar a funcionalidade na estação base também tem a vantagem que há tipicamente menos estações base do que terminais móveis.

Breve Descrição dos Desenhos Figura 1 é um diagrama de bloco esquemático que ilustra componentes de um sistema de comunicações celulares de acordo com a técnica anterior.

Figura 2 é um diagrama de bloco de um sistema de transmissão de diversidade de acordo com a presente invenção.

Figura 3 é um gráfico que ilustra as taxas de erro de bit (BERs) e taxas de erro de quadro (FERs) para transmissões (8, 8; 1) (não codificadas) usando diversidade de transmissão por embaralhamento de duas antenas 2TXS, diversidade de repetição de linha básica de duas antenas 2TXR, e diversidade de recepção de duas antenas 2RX.

Figura 4 é um gráfico que ilustra as taxas de erro de bit (BERs) e taxas de erro de quadro (FERs) para transmissões (7,4; 3) usando diversidade de transmissão por embaralhamento de duas antenas 2TXS, diversidade de repetição de linha básica de duas antenas 2TXR, e diversidade de recepção de duas antenas 2RX.

Figure 5 é um gráfico que ilustra as taxas de erro de bit (BERs) e taxas de erro de quadro (FERs) para transmissões (15, 5; 7) usando diversidade de transmissão por embaralhamento de duas antenas 2TXS, diversidade de repetição de linha básica de duas antenas 2TXR, e diversidade de recepção de duas antenas 2RX.

Figure 6 é um gráfico que ilustra as taxas de erro de bit (BERs) e taxas de erro de quadro (FERs) para transmissões (15, 7; 5) usando diversidade de transmissão por embaralhamento de duas antenas 2TXS, diversidade de repetição de linha básica de duas antenas 2TXR, e diversidade de recepção de duas antenas 2RX.

Figure 7 é um gráfico que ilustra as taxas de erro de bit (BERs) e taxas de erro de quadro (FERs) para transmissões (15, 11; 3) usando diversidade de transmissão por embaralhamento de duas antenas 2TXS, diversidade de repetição de linha básica de duas antenas 2TXR, e diversidade de recepção de duas antenas 2RX.

Figure 8 é um gráfico que ilustra as taxas de erro de bit (BERs) e taxas de erro de quadro (FERs) para transmissões (24, 12; 8) usando diversidade de transmissão por embaralhamento de duas antenas 2TXS, diversidade de repetição de linha básica de duas antenas 2TXR, e diversidade de recepção de duas antenas 2RX.

Descrição Detalhada A invenção presente será descrita agora mais completamente em seguida com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais concretizações preferidas da invenção são mostradas. Esta invenção pode, porém, ser concretizada de muitas formas diferentes e não deveria ser interpretada como limitada às concretizações publicadas aqui. Preferivelmente, estas concretizações são providas de forma que esta exposição será total e completa, e transmitirá completamente o escopo da invenção àqueles qualificados na técnica. Mesmos números se referem a mesmos elementos por toda a parte.

Em um sistema de comunicações de acordo com a presente invenção, códigos de controle de erro são usados para prover diversidade de transmissão. Em um sistema de comunicações celulares, diversidade de transmissão pode ser usada para transmitir de uma estação base de forma que a maioria da funcionalidade adicional precisada para suportar a diversidade de transmissão pode ser somada na estação base . Porque os terminais de usuário móveis podem ser mais limitados em termos de tamanho físico, e fonte de alimentação, e porque há tipicamente muito mais terminais de usuário do que estações base, há vantagens para reduzir a funcionalidade adicional somada no terminal de usuário.

Elementos de uma estação base de comunicações celulares e um terminal de usuário de acordo com a invenção presente são ilustrados em Figura 2. Como mostrado, a estação base compreende um processador 101, uma pluralidade de codificadores E, até Ez, e uma pluralidade respectiva de antenas A! até Az. Enquanto até "Z" codificadores e antenas são mostrados, a invenção pode ser implementada com dois codificadores e antenas. Cada uma das antenas A, até Az transmite para o terminal de usuário 103 através de um respectivo trajeto de transmissão Pj atpe Pz. Como mostrado, o terminal de usuário 103 compreende um transceptor 105 e um processador 107. Em geral, o transceptor recebe transmissão das antenas de estação base, e o processador processa as transmissões recebidas. O terminal de usuário pode ser um rádio-telefone móvel, um computador pessoal, um assistente digital pessoal ou qualquer outro dispositivo eletrônico adaptado para comunicações com a estação base.

Em um sistema de comunicações digitais, o processador de estação base 101 gera palavras de informação para serem transmitidas à estação móvel. Em particular, cada uma das palavras de informação é escolhida de um conjunto de palavras de informação em que cada uma das palavras de informação no conjunto tem um comprimento predeterminado. Em outras palavras, cada uma das palavras de informação tem um número predeterminado de bits k, tal que uma palavra de informação pode ser representada como x = (xl, x2....xk) e tal que há 2k palavras de informação no conjunto de palavra de informação.

Uma palavra de informação é provida pelo processador 101a cada um dos codificadores. Como mostrado, a estação base pode compreender até "Z" codificadores onde Z = 2k com k sendo o comprimento de palavra de informação. Transmissão de diversidade de acordo a presente invenção pode ser alcançada, porém, usando dois codificadores e antenas. Cada codificador mapea a palavra de informação recebida a uma palavra de código diferente escolhida de um conjunto de palavra de código em que cada palavra de código no conjunto tem um segundo comprimento predeterminado maior que o comprimento da palavra de informação. Em outras palavras, cada uma das palavras de código tem um número predeterminado de bits n tal que uma palavra de código pode ser representada como y = (yl, y2,... yn) em que n é maior que k.

Uma pluralidade de palavras de código diferentes são então transmitidas de antenas respectivas para o terminal de usuário em resposta a uma única palavra de informação. Porque cada palavra de código é transmitida de uma antena diferente, cada palavra de código tem um trajeto diferente para o terminal de usuário e assim experimentará características de desvanecimento diferentes. As palavras de código são recebidas no transceptor de terminal de usuário 105 e providas ao processador de terminal de usuário 107 em que as palavras de código são decodificadas para prover uma estimativa da palavra de informação original.

Mais particularmente, cada uma das palavras de código pode ser transmitida com uma seqüência de sincronização única para o codificador. Em conseqüência, cada palavra de código gerada responsiva a uma palavra de informação é transmitida com uma diferente seqüência de sincronização através de um trajeto diferente. O processador de terminal de usuário 107 pode assim usar as seqüências de sincronização para solucionar o desvanecimento ao longo de cada um dos trajetos de transmissão e por esse meio determinar qual palavra de código veio de qual codificador.

As palavras de código correspondendo à palavra de informação provida aos codificadores são transmitidas concorrentemente das antenas respectivas através de uma ffeqüência comum. Em conseqüência, a capacidade do sistema não é reduzida como a duração da transmissão não é aumentada e o uso de ffeqüência não é aumentado. Além disso, o processador pode decodificar simultaneamente as palavras de código para estimar a palavra de informação original.

Cada um dos codificadores E, até Ez mapea a palavra de informação a uma palavra de código diferente dentro do conjunto de palavra de código baseado em uma matriz de geração diferente G! até Gz. Em outras palavras, yl = xGls y2 = xG2, e yz = xGz. Além disso, as matrizes geradoras são escolhidas tal que o número de palavras de código no conjunto de palavra de código seja igual ao número de palavras de informação no conjunto de palavra de informação, de forma que cada palavra de informação no conjunto de palavra de informação, cada matriz de geração mapea a palavra de informação a uma diferente das palavras de código. Em outras palavras, palavras de código transmitidas em antenas diferentes são sempre distintas, e esta propriedade é referida como diversidade de embaralhamento. As propriedades matemáticas e derivações das matrizes de geração de diversidade de transmissão da presente invenção agora serão discutidas em maior detalhe. Em um sistema de diversidade de duas antenas, um código de bloco linear binário (n, k; d) é definido, onde n é o comprimento de palavra de código, k é o comprimento de palavra de informação, e d é a distancia-de Hamming mínima, e cada palavra de informação é provida a dois codificadores E, e 1¼. O codificador E, mapea a palavra de informação a uma primeira palavra de código de acordo com a matriz geradora G„ e o codificador E2 mapea a palavra de informação a uma segunda palavra de código de acordo com a matriz geradora G2, e as matrizes geradoras Gj e G2 são distintas. Uma palavra de informação x é assim mapeada a duas palavras de código: As palavras de código yj e y2 são então transmitidas concorrentemente de antenas respectivas A! e A2.

As matrizes geradoras para os codificadores são escolhidas de forma que duas palavras de código distintas são geradas para cada uma das palavras de informação providas a eles. Em outras palavras, as matrizes geradoras são escolhidas preferivelmente para manter a propriedade de embaralhamento discutido abaixo. As matrizes geradoras podem ser relacionadas usando um precodificador F tal que: G2=FGj.

Porque matrizes geradoras úteis G, e G2 são não singulares, F também é não singular. O precodificador F tem a propriedade de embaralhamento se: xF*x quando x *0, ou equivalentemente se: y,*y2 quando x*0. A propriedade de embaralhamento provê que duas palavras de código distintas são geradas para cada palavra de informação. Em outras palavras, o par de palavra de código não se esvaziará para qualquer palavra de informação não zero. O precodificador F que provê a propriedade de embaralhamento pode ser obtido por pesquisa. Altemativamente, a matriz de precodificador pode ser construída como discutido abaixo. Como será entendido por aqueles tendo habilidade na técnica, um circuito linear pode ser usado para gerar uma seqüência m com m = k. Este circuito linear compreende um registrador de deslocamento em que os conteúdos do registrador de deslocamento mudam a todo ciclo de referência de tempo. Além disso, se o registrador de deslocamento é inicializado com um múltiplo de m não zero, o registrador entrará em ciclo através de todos os 2m — 1 múltiplos m não zeros distintos antes de retomar ao valor original. Os conteúdos de registro atuais podem ser assim tratados como a entrada, e os conteúdos de registro durante o ciclo de referência de tempo seguinte podem ser a saída. Uma matriz de embaralhamento F pode assim ser gerada tendo a forma: onde h, a são as derivações do circuito.

Esta estrutura para a matriz F provê até 2k matrizes geradoras para 2k codificadores que transmitem de 2k antenas. Por exemplo, um primeiro codificador pode operar de acordo com matriz geradora Gb um segundo codificador pode operar de acordo com matriz geradora G2 = FG,, um terceiro codificador pode operar de acordo com matriz geradora G3 = F2G„ e um i-ésimo codificador pode operar de acordo com matriz geradora Gj = F1'1 onde i<2k.

Simulações indicam que as técnicas de diversidade de transmissão de acordo com a invenção presente podem ser usadas para um código (15, 5, 7) à 1% de taxa de erro de bit (BER) para prover diversidade de transmissão de duas antenas com um melhoramento de 6,4 dB em desempenho sobre nenhuma diversidade, e só uma redução de 3 dB em desempenho quando comparada com diversidade de recepção de duas antenas.

Transmissão de diversidade, recepção, e decodificação serão agora discutidas em maior detalhe para um código de bloco linear binário (n,k;d) como discutido acima. Novamente, uma matriz geradora G é usada para mapear uma palavra de informação x = (X[... xk) a uma palavra de código Υ = (yi,·.. yn) tal que y = xG em que a palavra de informação x e a palavra de código y tem componentes binários (0,1). O peso de Hamming de y é denotado w(y). Para conveniência, uma palavra de código y pode ser tratada como um vetor bipolar (±1), que pode ser denotado Y, com componentes Y, = l-2y.

Em um sistema de diversidade de transmissão de duas antenas, a estação base compreende primeiro e segundo codificadores Ej e E2 operando de acordo com respectivas matrizes geradoras Gj e G2 como mostradas em Figura 1. A palavra de informação x é mapeada a duas palavras de código y, ey2 como mostrado abaixo: As palavras de código e y2 são então transmitidas em respectivas primeira e segunda antenas Al e A2.

Os trajetos de transmissão PI e P2 são assumidos seguirem um modelo de desvanecimento em que cada palavra de código é combinada por um desvanecimento de Rayleigh constante e em que desvanecimentos são independentes de palavra de código para palavra código e por antenas. O vetor recebido é assim: onde v é um vetor de ruído Gaussiano. Também é assumido que al e a2 são conhecidos no receptor. Em prática, al e a2 podem ser estimados de seqüências de sincronização ortogonal (trem) vinculadas a Y1 e Υ2. A regra de decodifícação de probabilidade máxima é para achar o par (yb y2) correspondendo a alguma palavra de informação x que reduz a norma do vetor de erro: Onde Z é o vetor recebido sintetizado dado por: O vetor de erro pode ser escrito assim como: Porque o código é linear, o caso será considerado onde x = 0 é transmitido com correspondentes palavras de código yt = 0 e y2 = 0, ou equivalentemente Yl=+leY2 = +1.0 vetor de erro resultante se toma: onde 0 é um vetor de zeros, e 1 é um vetor de uns . Para simplicidade de notação, o vetor de ruído v será suprimido da equação para E. Além disso, u denotará o número de índices i onde yH = 1 e y2i = 1; vt denotará o número de índices i onde yH = 1 e y2i = 0; e v2 denotará o número de índices i onde yu = 0 e y2j = 1. Em consequência, (v2 + v2) é o número de lugares onde yn Φ y2i Segue que: A norma quadrada e de E pode ser escrito agora como: (Ver equação pagina 12 linhas 29 e 30) A expansão (5) de e pode ser usada para derivar algumas propriedades de u, vl5 e v2 dependendo da relação entre G, e G2.

No evento que um erro acontece, x*0. Como uma linha base, diversidade de repetição será considerada em que G, = G2. Em conseqüência, Alem disso, onde a desigualdade segue de equação (2). Note que sob as suposições de modelo de canal, diversidade de repetição é equivalente a um / transmissor com nenhuma diversidade. E assim um caso degenerado de diversidade de transmissão onde a vantagem de diversidade não é usada.

As matrizes geradoras G, e G2 usadas nos codificadores deveríam exibir a propriedade de embaralhamento discutida acima para prover as vantagens completas de diversidade de transmissão. Como previamente discutido, Gt e G2 podem ser relacionados usando um precodificador F tal que: Porque matrizes geradoras úteis G, e G2 são não singulares, F é também não singular. O precodificador F assim tem a propriedade de embaralhamento se ele satisfaz: ou equivalentemente se: No lado de decodificador, esta propriedade provê que : e segue de equação (4) que: A relação de equação (8) provê um fundamento para diversidade de embaralhamento. O canal de desvanecimento (al, a2) será discutido agora para três casos de interesse para análise de desempenho de código. Desempenho atual dependerá das estatísticas de (al, a2) e v. Caso 1 acontece quando a, = +1, α2 = +1. Neste caso, para diversidade de embaralhamento. onde a última desigualdade segue de equações (2) e (3), e para diversidade de repetição onde a desigualdade segue de equação (7).

Caso 2 acontece quando = +1, a2 = 0. Neste caso, para diversidade de embaralhamento: onde a última desigualdade segue de equação (2), e para diversidade de repetição onde a desigualdade segue de equação (7). O caso onde a, = 0, a2 = +1 é similar ao caso acima e não necessita ser considerado separadamente.

Caso 3 acontece quando oq = +1, a2 = -1. Neste caso, para diversidade de embaralhamento: onde a última desigualdade segue de equação (4), e para diversidade de repetição (14) onde a desigualdade segue de equação (6). O caso quando a, = -1, a2 = +1 são similares e não precisam ser considerados separadamente.

Como o desempenho médio de um código tende a ser dominado pelo pior caso, diversidade de embaralhamento deveria prover desempenho melhorado porque seu pior caso não é 0. O pior caso para diversidade de repetição, porém, pode ser 0. Em outras palavras, diversidade de embaralhamento provê que o par de palavra de código não esvazia (incluem as mesmas duas palavras de código) como ocorre com a situação de diversidade de repetição de Caso 3. Simulações confirmam este resultado. O sistema de diversidade de transmissão de duas antenas discutido acima foi simulado e os resultados são ilustrados nos gráficos de Figuras 3-8. Em particular, os dados em cada gráfico correspondendo a um sistema de diversidade embaralhada de duas antenas da presente invenção são indicados pela referência 2TXS. Dados que correspondem a um sistema de diversidade de repetição de linha básica (nenhuma diversidade) são indicados pela referência 2TXR, e dados correspondendo a um sistema de diversidade de recepção de duas antenas são indicados pela referência 2RX para comparação. Os dados foram obtidos usando os códigos seguintes: (7, 4; 3), (15, 5; 7), (15, 7; 5), (15, 11; 3), e (24, 12; 8). Além disso, dados foram obtidos para uma transmissão de 8 bit (8,8; 1). A taxa de erro de bit (BER) e a taxa de erro de bloco ou quadro (FER) foram medidas, e os resultados estão plotados nos gráficos de Figuras 3-8. Os resultados estão resumidos em Tabela 1 que mostra os ganhos de 2TXS sobre 2TXR, e a perda de 2TXS com respeito a 2RX à 1% de BER. Por exemplo, para um código (15,5; 7), 2TXS é 6,4 dB melhor do que 2TXR, e 3 dB pior que 2RX. Em geral, os resultados mostram a mesma tendência e favorecem 2TXS no sentido que ele se aproxima de 2RX. Os resultados de simulação resultam assim em confirmar as vantagens da diversidade de embaralhamento da presente invenção. Tabela 1 resume o ganho (dB) de diversidade de transmissão sobre nenhuma diversidade e a perda (dB) de diversidade de transmissão com respeito a diversidade de recepção à 1% de BER.

Tabela 1 0 uso de processos, sistemas e terminais de diversidade de transmissão de acordo com a presente invenção podem ser usados com o protocolo de comunicações celulares D-AMPS + que é uma extensão de processamento mais alta do protocolo de comunicações celulares D-AMPS. As técnicas de diversidade de transmissão da presente invenção também podem ser usadas com outros protocolos de comunicações celulares como também sistemas de comunicações de rádio não celulares.

Embora a codificação da presente invenção tenha sido discutida em termos de uma matriz geradora representando um codificador linear, diversidade de embaralhamento de acordo com a presente invenção também pode ser usada com outros codificadores tais como codificadores não lineares. Por exemplo, se gj (x) = y, representa um primeiro codificador geralmente não linear, então uma matriz de embaralhamento F pode ser usada para obter um segundo codificador g2 (x) = gj (xF) = y2.

Enquanto transmissão de diversidade foi discutida acima com respeito a códigos de bloco binário, transmissão de diversidade de acordo com a presente invenção também pode ser aplicada a outros códigos. Por exemplo, transmissão de diversidade por embaralhamento pode ser aplicada a códigos de convolução binários; códigos de bloco não binários tais como códigos de Reed-Solomon e códigos BCH para a métrica de Lee; e códigos de grade não binários tais como modulação codificada de grade e códigos de K duais.

Muitas modificações e outras concretizações da invenção virão à mente de alguém qualificado na técnica tendo beneficio dos ensinamentos apresentados nas descrições precedentes e nos desenhos associados. Portanto, é parta ser entendido que a invenção não está limitada às concretizações especificas expostas, e que modificações e concretizações são destinadas a serem incluídas dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Processo de transmitir informação, compreendendo as etapas de mapear uma palavra de informação a uma primeira palavra de código usando uma primeira função de mapeamento, mapear dita palavra de informação a uma segunda palavra de código usando uma segunda função de mapeamento, e transmitir ditas primeira e segunda palavras de códigos, dito processo caracterizado pelo fato de que: dita palavra de informação é selecionada de um conjunto de palavras de informação, e dita primeira palavra de código sendo selecionada de um conjunto de palavras de código; dita segunda palavra de código sendo selecionada de dito conjunto de palavra de código, e em que ditas primeira e segunda funções de mapeamento são definidas de modo que cada uma das ditas palavras de informação de dito conjunto de palavras de informação seja mapeada a duas palavras de código diferentes de dito conjunto de palavra de código; e dita primeira função de mapeamento compreendendo uma primeira matriz geradora de modo que dita primeira palavra de código seja igual à dita primeira matriz geradora vezes dita palavra de informação, e dita segunda função de mapeamento compreendendo uma segunda matriz geradora de modo que a segunda palavra de código seja igual à dita segunda matriz geradora vezes dita palavra de informação, em que ditas primeira e segunda matrizes geradoras são relacionadas por um pré-codificador de modo que a primeira matriz geradora seja igual ao pré-codificador vezes a segunda matriz geradora.

2. Processo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma de ditas palavras de informação em dito conjunto de palavra de informação tem um primeiro comprimento predeterminado e em que cada uma de ditas palavras de código em dito conjunto de palavra de código tem um segundo comprimento predeterminado maior que dito primeiro comprimento predeterminado.

3. Processo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita etapa de transmissão compreende transmitir dita primeira palavra de código de uma primeira antena e transmitir dita segunda palavra de código de uma segunda antena.

4. Processo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita primeira e segunda palavras de código são transmitidas concorrentemente.

5. Processo de acordo com reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que dita primeira e segunda palavras de código são transmitidas sobre uma freqüência comum.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita primeira palavra de código é transmitida com uma primeira seqüência de sincronização e dita segunda palavra de código é transmitida com uma segunda seqüência de sincronização diferente da primeira seqüência de sincronização.

7. Processo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito pré-codificador é construído das saídas de um gerador de seqüência m linear.

8. Processo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente as etapas de: receber ditas primeira e segunda palavras de código em um terminal de usuário; e decodificar ditas primeira e segunda palavras de código em dito terminal de usuário para estimar dita palavra de informação.

9. Processo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um número de palavras de informação em dito conjunto de palavra de informação é igual a um número de palavras de código em dito conjunto de palavra de código.

10. Processo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a etapa de: mapear dita palavra de informação a uma terceira palavra de código usando uma terceira função de mapeamento, em que dita terceira palavra de código é selecionada de dito conjunto de palavra de código, e em que ditas primeira, segunda, e terceira funções de mapeamento são definidas tal que cada uma de ditas palavras de informação de dito conjunto de palavra de informação seja mapeada a três palavras de código diferentes de dito conjunto de palavra de código, e em que dita etapa de transmissão compreende transmitir ditas primeira, segunda, e terceira palavras de código.

11. Processo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ditas primeira e segunda funções de mapeamento incluem funções de mapeamento lineares.

12. Processo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ditas primeira e segunda funções de mapeamento incluem funções de mapeamento não lineares.

13. Sistema de transmissão de diversidade para transmitir informação, dito sistema de transmissão de diversidade compreendendo um primeiro codificador que mapea uma palavra de informação a uma primeira palavra de código usando uma primeira função de mapeamento, um segundo codificador que mapea dita palavra de informação a uma segunda palavra de código usando uma segunda função de mapeamento, e um transmissor que transmite ditas primeira e segunda palavras de códigos, dito sistema caracterizado pelo fato de que: dita palavra de informação é selecionada de um conjunto de palavras de informação, e dita primeira palavra de código sendo selecionada de um conjunto de palavras de código; dita segunda palavra de código sendo selecionada de dito conjunto de palavra de código, e em que ditas primeira e segunda funções de mapeamento são definidas de modo que cada uma de ditas palavras de informação de dito conjunto de palavra de informação seja mapeada a duas palavras de código diferentes de dito conjunto de palavras de código; dita primeira função de mapeamento compreendendo uma primeira matriz geradora de modo que dita primeira palavra de código seja igual à dita primeira matriz geradora vezes dita palavra de informação, e dita segunda função de mapeamento compreendendo uma segunda matriz geradora de modo que a dita segunda palavra de código seja igual à dita segunda matriz geradora vezes dita palavra de informação; e ditas primeira e segundas matrizes geradoras sendo relacionadas por um pré-codificador de modo que a primeira matriz geradora seja igual ao pré-codificador vezes a segunda matriz geradora.

14. Sistema de transmissão de diversidade de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que cada uma de ditas palavras de informação em dito conjunto de palavra de informação tem um primeiro comprimento predeterminado e em que cada uma de ditas palavras de código em dito conjunto de palavra de código tem um segundo comprimento predeterminado maior que dito primeiro comprimento predeterminado.

15. Sistema de transmissão de diversidade de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente primeira e segunda antenas acopladas a dito transmissor em que dita primeira palavra de código é transmitida de dita primeira antena e em que dita segunda palavra de código é transmitida de dita segunda antena.

16. Sistema de transmissão de diversidade de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ditas primeira e segunda palavras de código são transmitidas concorrentemente.

17. Sistema de transmissão de diversidade de acordo com reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ditas primeira e segunda palavras de código são transmitidas sobre uma freqüência comum.

18. Sistema de transmissão de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que dito transmissor transmite dita primeira palavra de código com uma primeira seqüência de sincronização e dita segunda palavra de código com uma segunda seqüência de sincronização diferente da primeira seqüência de sincronização.

19. Sistema de transmissão de diversidade de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que dito pré-codificador é construído das saídas de um gerador de seqüência m linear.

20. Sistema de transmissão de diversidade de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que um número de palavras de informação em dito conjunto de palavra de informação é igual a um número de palavras de código em dito conjunto de palavra de código.

21. Sistema de transmissão de diversidade de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um terceiro codificador que mapea dita palavra de informação a uma terceira palavra de código usando uma terceira função de mapeamento, em que dita terceira palavra de código é selecionada de dito conjunto de palavra de código, e em que ditas primeira, segunda, e terceira funções de mapeamento são definidas tal que cada uma de ditas palavras de informação de dito conjunto de palavra de informação seja mapeada a três palavras de código diferentes de dito conjunto de palavra de código, e em que dito transmissor transmite ditas primeira, segunda, e terceira palavras de código.

22. Sistema de transmissão de diversidade de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ditas primeira e segunda funções de mapeamento incluem funções de mapeamento lineares.

23. Sistema de transmissão de diversidade de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ditas primeira e segunda funções de mapeamento incluem funções de mapeamento não lineares.

24. Processo de receber informação, em que uma palavra de informação é selecionada de um conjunto de palavra de informação, em que a palavra de informação é mapeada a primeira e segunda palavras de código selecionadas de um conjunto de palavra de código, usando respectivas primeira e segunda funções de mapeamento, e em que as primeira e segunda palavras de código são transmitidas, dito processo compreendendo as etapas de receber as primeira e segunda palavras de código, e decodificar as primeira e segunda palavras de código para estimar a palavra de informação, dito processo caracterizado pelo fato de que: dita palavra de informação é selecionada de um conjunto de palavras de informação, e dita primeira palavra de código sendo selecionada de um conjunto de palavras de código; dito segunda palavra de código sendo selecionada de dito conjunto de palavra de código, e em que ditas primeira e segunda funções de mapeamento são definidas de modo que cada uma de ditas palavras de informação de dito conjunto de palavras de informação seja mapeada a duas diferentes palavras de código de dito conjunto de palavras de código; e dita primeira função de mapeamento compreendendo uma primeira matriz geradora de modo que dita primeira palavra de código seja igual à dita primeira matriz geradora vezes dita palavra de informação, e dita segunda função de mapeamento compreendendo uma segunda matriz geradora de modo que dita segunda palavra de código seja igual à dita segunda matriz geradora vezes dita palavra de informação, em que ditas primeira e segunda matrizes geradoras são relacionadas por um pré- codificador de modo que a primeira matriz geradora seja igual ao pré-codificador vezes a segunda matriz geradora.

25. Processo de acordo com reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda palavras de código são decodificadas concorrentemente.

26. Processo de acordo com reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que uma primeira seqüência de sincronização é transmitida com a primeira palavra de código e uma segunda seqüência de sincronização é transmitida com a segunda palavra de código, e em que as primeira e segunda palavras de código são transmitidas através de primeiro e segundo trajetos, e em que as primeira e segunda seqüências de sincronização são diferentes, dito processo compreendendo as etapas de: receber as primeira e segunda seqüências de sincronização; e solucionar desvanecimento dos primeiro e segundo trajetos usando as primeira e segunda seqüências de sincronização.

27. Processo de acordo com reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda palavras de código são transmitidas concorrentemente, e em que as primeira e segunda palavras de código são recebidas concorrentemente.

28. Processo de acordo com reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda palavras de código são transmitidas sobre uma freqüência comum.

29. Processo de acordo com reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a palavra de informação é mapeada a uma terceira palavra de código selecionada do conjunto de palavra de código e em que a terceira palavra de código é transmitida, em que: dita etapa de recepção compreende receber as primeira, segunda e terceira palavras de código; e dita etapa de decodificaçao compreende decodificar as primeira, segunda e terceira palavras de código para estimar a palavra de informação.

30. Processo de acordo com reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que cada uma das palavras de informação no conjunto de palavra de informação tem um primeiro comprimento predeterminado e em que cada uma das palavras de código no conjunto de palavra de código tem um segundo comprimento predeterminado maior que o primeiro comprimento predeterminado.

31. Processo de acordo com reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a palavra de informação é mapeada às primeira e segunda palavras de código usando funções de mapeamento lineares.

32. Processo de acordo com reivindicação 24, caracterizado pelo fato dc que a palavra de informação é mapeada às primeira e segunda palavras de código usando funções de mapeamento não lineares.

33. Processo de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que dito pré-codificador é construído das saídas de um gerador de sequência m linear.

34. Terminal de usuário para receber informação em que uma palavra de informação é selecionada de um conjunto de palavra de informação, em que a palavra de informação é mapeada a primeira e segunda palavras de código selecionadas de um conjunto de palavra de código, e em que as primeira e segunda palavras de código são transmitidas, dito terminal dc usuário compreendendo um receptor que recebe as primeira e segunda palavras de código, e um processador acoplado a dito receptor, em que dito processador decodifica as primeira e segunda palavras de código para estimar a palavra de informação, dito terminal de usuário caracterizado pelo fato de que: dita palavra de informação é selecionada de um conjunto de palavras de informação, e dita primeira palavra de código sendo selecionada de um conjunto de palavras de código; dita segunda palavra de código sendo selecionada de dito conjunto de palavras de código, e ditas primeira e segunda funções de mapeamento sendo definidas de modo que cada uma de ditas palavras de informação de dito conjunto de palavras de informação seja mapeada a duas diferentes palavras de código de dito conjunto de palavras de código; dita primeira função de mapeamento compreendendo uma primeira matriz geradora de modo que dita primeira palavra de código seja igual à dita primeira matriz geradora vezes dita palavra de informação, e dita segunda função de mapeamento compreendendo uma segunda matriz geradora de modo que dita segunda palavra de código seja igual à dita segunda matriz geradora vezes dita palavra de informação; e ditas primeira e segunda matrizes geradoras sendo relacionadas por um pré-codificador de modo que a primeira matriz geradora seja igual ao pré-codificador vezes a segunda matriz geradora.

35. Terminal de usuário de acordo com reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda palavras de código são decodificadas concorrentemente.

36. Terminal de usuário de acordo com reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que uma primeira seqüência de sincronização é transmitida com a primeira palavra de código e uma segunda seqüência de sincronização é transmitida com a segunda palavra de código, e em que as primeira e segunda seqüências de sincronização são diferentes, em que as primeira e segunda palavras de código são transmitidas através de primeiro e segundo trajetos, em que: dito receptor recebe as primeira e segunda seqüências de sincronização; e dito processador resolve desvanecimento dos primeiro e segundo trajetos usando as primeira e segunda seqüências de sincronização.

37 Terminal de usuário de acordo com reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda palavras de código são transmitidas concorrentemente, e em que: dito receptor recebe as primeira e segunda palavras de código concorrentemente.

38. Terminal de usuário de acordo com reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda palavras de código são transmitidas sobre uma freqüência comum, e em que: dito receptor recebe as primeira e segundo palavras de código sobre a freqüência comum.

39. Terminal de usuário de acordo com reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que cada uma das palavras de informação no conjunto de palavra de informação tem um primeiro comprimento predeterminado e em que cada uma das palavras de código no conjunto de palavra de código tem um segundo comprimento predeterminado maior que o primeiro comprimento predeterminado.

40. Terminal de usuário de acordo com reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que a palavra de informação é mapeada às primeira e segunda palavras de código usando uma função de mapeamento linear.

41. Terminal de usuário de acordo com reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que a palavra de informação é mapeada às primeira e segunda palavras de código usando uma função de mapeamento não linear.

42. Terminal de usuário de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que dito pré-codificador é construído das saídas de um gerador de seqüência m linear.