DE60101304T2

DE60101304T2 - Diversity mit offenem Regelkreis für Systeme mit vier Sendeantenne

Info

Publication number: DE60101304T2
Application number: DE60101304T
Authority: DE
Inventors: Gerard J. Sayrerville Foschini; Constantinos B. Westfield Papadias
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: US20020118770A1; US7050510B2; DE60101304D1; EP1223702A1; EP1223702B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Verwendung in einem Sender, der dafür ausgelegt ist, vier Sendeelemente zu verwenden, und solche Sender.
Es ist in der Technik bekannt, daß Systeme, die im Sender mehrere Antennen und eine oder mehrere Antennen im Empfänger verwenden, im Vergleich zu Einzelsenderantennensystemen eine drastisch verbesserte Kapazität, d. h. die maximalen Bit/Sekunde/Hertz mit fehlerfreier Kommunikation, erzielen können. Außerdem ist in der Technik bekannt, daß, wenn eine Kanalschätzung oder auf der Kanalschätzung basierende Kanalstatistiken in den Sender zurückgekoppelt werden, der Durchsatz des Kanals in bezug auf ein identisch konfiguriertes System, aber ohne Rückkopplung, verbessert werden kann. Da in Systemen mit mehreren Senderantennen der Gesamtkanal tatsächlich aus mehreren Kanälen zusammengesetzt ist, und zwar mit einem Kanal für jede Paarung von Sende- und Empfangsantenne, erfordert eine solche Rückkopplung jedoch eine beträchtliche Bandbreite, und es ist unerwünscht, der Rückkopplung so viel Bandbreite zuzuteilen. Außerdem kommt bei sich schnell ändernden drahtlosen Kanälen die Rückkopplung möglicherweise nicht mit einer ausreichenden Rate an, um nützlich zu sein.
Um die maximale Kapazität in offener Schleife eines Mehrsendeantennensystems zu erzielen, ist es notwendig, Kanalcodierung zu verwenden. Der neueste Stand der Technik der Kanalcodierung, z. B. Turbocodes, Trelliscodes und dergleichen, ist in der Regel räumlich eindimensional, d. h. sie sind nur für eine einzige Sendeantenne ausgelegt. Im allgemeinen ist es nicht unmittelbar offensichtlich, wie man eine solche Codierung in einem räumlich multidimensionalen System, z. B. einem System mit mehreren Sendeantennen, verwenden könnte. Im Fall zweier Sendeantennen und einer Empfangsantenne wurde festgestellt, daß jeder der Datenteilströme unter Verwendung bekannter Kanalcodierungstechniken unabhängig codiert werden könnte, um maximale Kapazität zu erzielen, wenn die sogenannte „Raumzeitspreizung" verwendet würde. Siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 6452916.
WO-A-0014921 lehrt die Verbesserung der Leistungsfähigkeit durch Kombinieren von Kanalcodierung mit Raum-Zeit-Codierungsprinzipien durch Verwendung eines verketteten Codierungsschemas, bei dem der innere Code ein Raum-Zeit-Blockcode und der äußere Code ein herkömmlicher Kanalfehlerkorrekturcode ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sender nach Anspruch 8 bereitgestellt.
Die Verfasser haben festgestellt, daß es möglich ist, bei Verwendung von vier Sendeantennen eine herkömmliche Kanalcodierung zu verwenden, indem für jeden einer Anzahl L von Datenteilströmen, die aus dem Gesamtquellenbitstrom abgeleitet werden, ein entkoppelter Raumzeitcodierungsansatz verwendet wird. Zu diesem Zweck werden Symbole, die Abtastwerte der Datenteilströme nach etwaiger Codierung sind, so verarbeitet, daß resultierende Ableitungen davon, wozu mindestens die komplexe Konjugation eines der Symbole gehört, gruppiert werden, um vier Sendezeitsequenzen zu bilden, die jeweils L Symbolperioden überspannen. Die vier Zeitsequenzen können als eine Übertragungsmatrix H bildend betrachtet werden. Jede Zeile der Matrix entspricht einem Sendeelement, z. B. einer Antenne, und die Elemente jeder Zeile repräsentieren die Abtastwerte einer zeitlichen Sequenz, die durch die Antenne in L Symbolperioden emittiert wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl von Datenteilströmen L gleich vier, die Anzahl von Antennen. Die Gesamtsymbolrate für jede Antenne ist dieselbe wie die Symbolrate des ursprünglichen Gesamtquellenbitstroms.
Die Matrix B ist folgendermaßen angeordnet:
wobei b₁, b₂, b₃ und b₄ die Symbole sind, die codierte Abtastwerte sein können, die aus den Datenteilströmen 1, 2, 3, bzw. 4 abgeleitet werden, und * die komplexe Konjugation bedeutet. Wie angegeben, repräsentieren die Zeilen der Matrix die verschiedenen Antennen, während die Spalten verschiedene Symbolperioden (T_i, i = 1... 4) repräsentieren.
Dieser Ansatz kann in Systemen verwendet werden, die Direktsequenzspreizung verwenden, z. B. in CDMA-Systemen (Code Division Multiple Access). In solchen Systemen wird jeder Eintrag der Matrix durch eine orthogonale Spreizcodesequenz moduliert, d. h. multipliziert, die durch einen der horizontalen Vektoren c_l, l = 1..., L, repräsentiert wird, die jeweils eine Symbolperiode überspannen und N Chips enthalten, wobei N der Spreizfaktor ist.
In einem Empfänger wird das empfangene Signal zunächst an eine Bank von L Korrelatoren angelegt, in der im Fall eines Spreizspektrumsignals eine Entspreizung oder andernfalls die einfachere Version davon, zeitliche Unterabtastung, durchgeführt wird, wodurch L vorverarbeitete Sequenzen produziert werden. Die vorverarbeiteten Sequenzen werden entweder zusammen oder einzeln weiterverarbeitet, um letztendlich eine rekonstruierte Version des Quellenbitstroms zu entwickeln.
Vorteilhafterweise können unter Verwendung dieser Methodologie die Abtastwerte der Datenteilströme vor ihrer Integration in die Matrix wie angegeben unter Verwendung herkömmlicher Codierungstechniken, z. B. Turbocodierung, codiert werden, und die Vorteile einer solchen Codierung können im Empfänger ausgenutzt werden. Als weiterer Vorteil ist die Codierung jedes der Datenteilströme unabhängig von der Codierung aller anderen Datenströme, d. h. von diesen entkoppelt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigt:
1 einen beispielhaften Sender, der die Erfindung verwendet, und
2 eine beispielhafte Ausführungsform eines Empfängers.
Ausführliche Beschreibung
Für Fachleute ist erkennbar, daß alle hier angegebenen Blockschaltbilder Konzeptansichten von beispielhaften Schaltkreisen darstellen, die die Prinzipien der Erfindung realisieren. Ähnlich versteht es sich, daß sämtliche Ablaufdiagramme, Flußdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, sämtlicher Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im wesentlichen in computerlesbarem Medium repräsentiert und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, gleichgültig, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist oder nicht.
Die Funktionen der verschiedenen in den Figuren gezeigten Elemente, darunter als „Prozessoren" bezeichnete Funktionsblöcke, können durch Verwendung spezieller Hardware bereitgestellt werden sowie durch Hardware, die Software ausführen kann, in Verbindung mit entsprechender Software. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzigen fest zugeordneten Prozessor, durch einen einzigen gemeinsam benutzten Prozessor oder durch mehrere einzelne Prozessoren, von denen ein Teil gemeinsam benutzt werden kann, bereitgestellt werden. Außerdem sollte die explizite Verwendung des Begriffs "Prozessor" oder „Steuerung" nicht als sich ausschließlich auf Hardware, die Software ausführen kann, beziehend aufgefaßt werden und kann implizit ohne Einschränkung Hardware für digitale Signalverarbeitung (DSP), Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM) und nichtflüchtige Speicherung umfassen. Außerdem kann andere Hardware, herkömmlich und/oder angepaßt, verwendet werden. Ähnlich sind sämtliche in den Figuren gezeigten Schalter nur ein Konzept. Ihre Funktion kann durch den Betrieb von Programmlogik, durch spezielle Logik, durch die Wechselwirkung von Programmsteuerung und spezieller Logik oder sogar manuell ausgeführt werden, wobei die konkrete Technik vom Implementierer so wählbar ist, wie es aus dem Kontext spezifischer hervorgeht.
In den vorliegenden Ansprüchen soll jedes als Mittel zur Durchführung einer spezifizierten Funktion ausgedrückte Element jede beliebige Art der Durchführung dieser Funktion umfassen, darunter zum Beispiel a) eine Kombination von Schaltungselementen, die diese Funktion durchführt, oder b) Software in beliebiger Form, darunter deshalb Firmware, Mikrocode oder dergleichen, kombiniert mit entsprechenden Schaltkreisen zur Ausführung dieser Software, um die Funktion durchzuführen. Die durch diese Ansprüche definierte Erfindung ist in dem Umstand verankert, daß die durch die verschiedenen angeführten Mittel bereitgestellten Funktionalitäten so kombiniert und zusammengebracht werden können, wie es die Ansprüche vorschreiben. Die Anmelderin betrachtet also jedes Mittel, das diese Funktionalitäten bereitstellen kann, als den hier gezeigten Äquivalent.
Sofern es nicht ausdrücklich anders angegeben wird, sind die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu.
1 zeigt einen beispielhaften Sender, der die Erfindung realisiert. Der Sender von 1 verwendet einen entkoppelten Raumzeitcodierungsansatz für jedes einer Anzahl L von Datenströmen, die aus einem Quellenbitstrom abgeleitet werden. Die L Datenteilströme werden so verarbeitet, daß sie über vier Sendeantennen gesendet werden können. Vorteilhafterweise verwendet jeder Datenteilstrom herkömmliche Kanalcodierung.
1 zeigt a) einen Demultiplexer (DEMUX) 101; b) Codierer 103, darunter die Codierer 103-1 bis 103-L; c) einen Raumzeitmultiplexer 105; d) Hochfrequenzeinheiten (HF-Einheiten) 107, darunter die HF-Einheiten 107-1 bis 107-4; und e) Antennen 109, darunter die Antennen 109-1 bis 109-4.
Der Demultiplexer 101 teilt den von ihm als eine Eingabe empfangenen Quellenbitstrom in L Datenteilströme auf. Jeder der L Datenteilströme, der als eine Ausgabe durch den Demultiplexer 101 geliefert wird, wird wahlweise durch einen jeweiligen der optionalen Codierer 103 codiert, um codierte Datenteilströme zu erzeugen. Vorteilhafterweise können die Codierer 103 eine herkömmliche Kanalcodierung, wie zum Beispiel Turbocodierung, verwenden. Die Codierer 103 können auch eine digitale Modulation durchführen, z. B. die Abtastwerte vor der Durchführung der eigentlichen Codierung auf ein diskretes Alphabet abbilden. Die codierten Datenteilströme werden dem Raumzeitmultiplexer 104 zugeführt.
Jeder Abtastwert, der als eine Ausgabe durch einen der Codierer 103 geliefert wird oder durch den Demultiplexer 101, falls die Codierer 103 weggelassen werden, wird hier als ein Symbol bezeichnet. Die Zeitdauer eines Symbols wird als eine Symbolperiode bezeichnet.
In jeder Symbolperiode verarbeitet der Raumzeitmultiplexer 105 die Symbole jedes der durch die Codierer 103 gelieferten codierten Datenteilströme, um so vier Sendezeitsequenzen zu bilden, wobei jede Zeitsequenz mindestens L Symbolperioden überspannt. Jedes der Symbole wird verarbeitet, um seine komplexe Konjugation zu entwickeln. Bei einer Ausführungsform der Erfindung mit L = 4 werden die vier Symbole, ihre komplexen Konjugierten, das Negative der Symbole und das Negative der komplexen Konjugierten durch den Raumzeitmultiplexer 105 angeordnet, um eine Matrix B zu bilden. Jede Zeile der Matrix B entspricht einer der Antennen 109. Genauer gesagt repräsentieren die Elemente jeder Zeile die Abtastwerte einer Zeitsequenz, die von der entsprechenden der Antennen 109 in L Symbolperioden emittiert werden, sofern keine Direktsequenzspreizung verwendet wird, wie später beschrieben wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Matrix B folgendermaßen angeordnet:
wobei b₁, b₂, b₃ und b₄ die Symbole aus den codierten Datenteilströmen sind, die als Ausgaben aus den Codierern 103-1, 103-2, 103-3 bzw. 103-4 geliefert werden, und * die komplexe Konjugation bedeutet. Wie bereits erwähnt, repräsentieren die Zeilen der Matrix B die verschiedenen Antennen, während die Spalten verschiedene Symbolperioden (Ti, i = 1... 4) repräsentieren.
Falls die erfindungsgemäße Technik in einem System eingesetzt wird, das Direktsequenzspreizung verwendet, z. B. in einem CDMA-System (Code Division Multiple Access), multipliziert der Raumzeitmultiplexer 105 außerdem jedes Element der l-ten Spalte, l = 1... L, einer ungespreizten Matrix B mit einer Spreizcodesequenz, die durch c_l repräsentiert wird, eine Symbolperiode überspannt und N Chips enthält, wobei N der Spreizfaktor ist. Die Menge c_l, l = 1... L kann orthogonal sein. Die gesendete gespreizte Matrix B wird also zu
Jede der durch den Raumzeitmultiplexer 105 entwickelten Zeitsequenzen wird als eine Eingabe jeweils einer der Hochfrequenzeinheiten (HF-Einheiten) 107 zugeführt, von denen jede alle notwendige Verarbeitung zum Umsetzen ihrer jeweiligen Eingabe von einem Basisband- in ein hochfrequenzmoduliertes Signal durchführt. Jedes der durch jede der HF-Einheiten 107 entwickelten hochfrequenzmodulierten Signale wird jeweils einer der Antennen 109 zugeführt und von dort aus gesendet.
Obwohl in 1 Antennen gezeigt sind, ist zu beachten, daß jede beliebige Art von Sendeelement verwendet werden kann, z. B. eine Lichtquelle. Obwohl in 1 Hochfrequenzeinheiten gezeigt sind, ist außerdem zu beachten, daß bei anderen Ausführungsformen der Erfindung, z. B. solchen, die zur Übermittlung des gesendeten Signals Licht verwenden, verschiedene Modulatoren verwendet werden können.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Empfängers.
2 zeigt a) die Antenne 201; b) die Hochfrequenzeinheiten (HF-Einheiten) 203; c) den Demultiplexer 202; d) die Korrelatoren 205-1 bis 205-L; e) den selektiven Konjugator 206; f) den Matrixmultiplizierer 207; g) die Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209; h) optionale Dekodierer 211, darunter Dekodierer 211-1 bis 211-L; und i) den Multiplexer 213.
Die Antenne 201 empfängt die von allen Antennen 109 (1) gesendeten Signale und liefert eine elektrische Version davon an die HF-Einheit 203 ( 2). Die HF-Einheit 203 setzt das ihr durch die Antenne 201 zugeführte Hochfrequenzsignal in eine Basisbandversion davon um.
Der Demultiplexer (Demux) 202 führt eine Unterabtastung durch, d. h., er unterteilt das empfangene Basisbandsignal in L zeitliche Teile und liefert jedem einzelnen von L Ausgängen einen Teil, um Datenteilströme zu bilden, die den optionalen Korrelatoren 205 oder direkt jeweiligen Eingängen des selektiven Konjugators 206 zugeführt werden.
Falls die erfindungsgemäße Technik in einem System eingesetzt wird, das Direktsequenzspreizung verwendet, z. B. in einem CDMA-System (Code Division Multiple Access), wird jedem der optionalen Korrelatoren 205 jeweils eine orthogonale Spreizcodesequenz, repräsentiert als horizontaler Vektor c_l, l = 1..., L, zugeführt, wobei jede der orthogonalen Spreizcodesequenzen c_l 1 Symbolperiode überspannt und N Chips enthält, wobei N der Spreizfaktor ist. Somit führen die Korrelatoren 205 eine Entspreizung durch, die die Umkehrung der in dem Raumzeitmultiplexer 105 durchgeführten Spreizung ist, und jeder liefert als eine Ausgabe einen entspreizten Datenteilstrom, der dem selektiven Konjugator 206 zugeführt wird.
Der selektive Konjugator 206 bestimmt die komplexe Konjugation beliebiger der Ausgaben d' des Demul tiplexers 202 oder der optionalen Korrelatoren 205, die sicherstellen muß, daß das System nicht überparametrisiert wird. Anders ausgedrückt, sollte nur eine Form jedes Symbols vorliegen, das in dem System linearer Gleichungen, das die Eingabe für den Matrixinultiplizierer 207 beschreibt, gesucht wird. Dieses System linearer Gleichungen wird im allgemeinen, wenn der Kanal ein Kanal mit flachem Fading ist und bei Abwesenheit von Rauschen, als d = Hb dargestellt. Dabei ist d der vertikale Vektor, der die Ausgabe des selektiven Konjugators 206 ist, H eine Matrix von Ableitungen von Kanalkoeffizienten h₁, h₂, h₃ und h₄ und b ein aus b₁... b_L gebildeter vertikaler Vektor, d. h., wenn das Symbol b_i in b erscheint, sollte b; nicht erscheinen. Dies ist notwendig, damit die Eingaben für den Matrixmultiplizierer 207 nur eine lineare Funktion der Symbole b_i, I = 1... L sind.
Wenn zum Beispiel L = 4 ist und die Matrix B auf die oben beschriebene Weise angeordnet wird, d. h.
dann gilt
es ist also notwendig, d₂ und d₄ komplex zu konjugieren, um d = Hb zu entwickeln.
Der Matrixmultiplizierer 207 wirkt an dem empfangenen vertikalen Vektor d, um L anpassungsgefilterte Ausgaben zu erzeugen. Zu diesem Zweck empfängt der Matrixmultiplizierer 207 außerdem eine L-mal-L-MatrixH^ϯ bzw. leitet diese ab, wobei ϯ transponierte komplexe Konjugation, die auch als hermitische Transponierung bekannt ist, bedeutet. Bei einer Ausführungsform mit L gleich 4 ist wie oben erwähnt H die folgende Matrix:
wobei h_i der komplexe Kanalkoeffizient aus der i-ten Sendeantenne zu der Empfängerantenne ist, unter der Annahme, daß alle Kanäle Kanäle mit flachem Fading sind. Die Matrix H^ϯ multipliziert von links den L-mal-1-Vertikalvektor d, der durch die Ausgaben der Korrelatoren 205 gebildet wird, um einen neuen L-mal-1-Vertikalvektor f zu erzeugen, dessen L Einträge die Eingaben für die Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209 sind, d. h., es gilt f = H^ϯd.
Die L anpassungsgefilterten Ausgaben werden der Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209 zugeführt, um daraus L Datenteilströme zu extrahieren. Bei verschiedenen Ausführungsformen multipliziert in der Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209 eine spezifizierte Matrix W von links den Vertikalvektor f, um einen neuen L-mal-1-Vertikalvektor r zu erzeugen, so daß r = Wf gilt. Bei einer Ausführungsform wird ein Dekorrelationsprozeß, der auch als Null-Erzwingung bekannt ist, verwendet, bei dem die Matrix W = K^–1 berechnet wird, wobei K = H^ϯH ist. Bei einer Ausführungsform gilt W = K^ϯ (KK^ϯ + λK)^–1, wobei λ ein reeller Skalar ist. Genauer gesagt kann λ gleich σ_n ²/σ_b ² sein, wobei σ_n ² die Kanalrauschvarianz und σ_b ² die Varianz eines beliebigen der b_i, mit i = 1... L, ist. Ein solcher Empfänger ist als ein MMSE-Empfänger (Minimum Mean Squared Error) bekannt.
Bei der Durchführung der Multiplikation in der Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209 bei L = 4 für die obigen Ausführungsformen ist es möglich, ohne Verlust an Genauigkeit die Berechnungen zu beschleunigen, indem der Matrixmultiplikationsprozeß in zwei Teile aufgeteilt wird, wobei der erste Teil das erste und dritte Element des vertikalen Vektors f und der zweite Teil das vierte und zweite Element des vertikalen Vektors f, spezifisch in dieser Reihenfolge, verwendet. Eine konkrete 2 × 2-Matrix, die für die Multiplikation von links für beide Teile verwendet wird, wird folgendermaßen abgeleitet. Als erstes leite man eine 2 × 2-Matrix K' ab, die dem Löschen der zweiten und der vierten Zeile und Spalte der 4 × 4-Matrix R entspricht. Als nächstes bestimme man die 2 × 2-Matrix W' unter Verwendung desselben Prozesses, durch den W aus R abgeleitet wird, wobei jedoch K' anstelle von K für die jeweilige gewünschte Verarbeitung, z. B. Null-Erzwingung oder MMSE, verwendet wird.
Bei anderen Ausführungsformen kann die Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209 nichtlineare Verarbeitungstechniken verwenden, wie zum Beispiel nichtlineare Mehrbenutzerdetektion, darunter Maximum-Likelihood-Mehrbenutzerdetektion und Störungsaufhebung. Solche nichtlinearen Verarbeitungstechniken können auch die oben beschriebene Partitionierungstechnik verwenden, um die rechnerische Komplexität zu verringern, ohne Genauigkeit aufzuopfern.
Jeder der L Datenteilströme wird dann wahlweise durch jeweils einen der optionalen Decodierer 211, dem er zugeführt wird, decodiert. Die durch die Decodierer 111 durchgeführte Decodierung ist vorteilhafterweise die Umkehrung der von den Codierern 103 durchgeführten, und dementsprechend können sie auch eine digitale Demodulation durchführen.
Man beachte, daß bei anderen Ausführungsformen der Decodierungsprozeß mit der Verarbeitung der Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209 kombiniert werden kann. Bei solchen Ausführungsformen ist es möglich, eine zusammengefaßte Decodierung durchzuführen, d. h. eine Decodierung unter Verwendung von Informationen aus mehr als einem Datenstrom. Solche Ausführungsformen können besonders für die Verwendung nichtlinearer Verarbeitungstechniken in der Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209 geeignet sein. Weiterhin beachte man, daß die Decodierung völlig beseitigt werden kann, wenn der Sender keine Codierer 103 (1) enthält.
Die decodierten L Datenteilströme werden dann als eine Eingabe dem Multiplexer (MUX) 213 zugeführt (2), der sie in dem umgekehrten Muster des DEMUX 101 verschachtelt, um den Quellenbitstrom zu rekonstruieren.
Bei anderen Ausführungsformen kann die Funktionalität des Matrixinultiplizierers 207 in die durch die Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209 durchgeführte Verarbeitung absorbiert werden. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann die Funktionalität des Matrixmultiplizierers 207 beseitigt werden.
Man beachte, daß die Entscheidungsfunktionalität, die der Teil des Prozesses ist, der den nächstliegenden Konstellationspunkt auswählt, entweder in der Basisband-Signalverarbeitungseinheit 209, in den Decodierern 211 oder über beide verteilt durchgeführt werden kann, wobei dies der Entscheidung des Implementierers auf der Basis der konkreten gewählten Decodierung unterliegt. Außerdem unterliegt der konkrete Algorithmus, der zur Erzielung der Entscheidungsfunktionalität verwendet wird, der Entscheidung des Implementierers.
Vorteilhafterweise können unter Verwendung dieser Methodologie die Abtastwerte der Datenteilströme wie angegeben vor ihrer Integration in die Matrix unter Verwendung herkömmlicher Codierungstechniken, z. B. Turbocodierung, codiert werden, und die Vorteile dieser Codierung können im Empfänger ausgenutzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Codierung jedes der Datenteilströme von der Codierung aller anderen Datenteilströme unabhängig, d. h., entkoppelt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit L = 4 ist die Matrix B folgendermaßen angeordnet:
wobei b₁, b₂, b₃ und b₄ die Symbole aus den codierten Datenteilströmen sind, die als Ausgaben aus den Codierern 103-1 (1), 103-2, 103-3 bzw. 103-4 geliefert werden, und * die komplexe Konjugation bedeutet. Ähnlich kann bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Transponierte der unmittelbar vorausgehenden Matrix B, d. h.
verwendet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit L = 4 ist die Matrix B folgendermaßen angeordnet:
wobei b₁, b₁, b₃ und b₄ die Symbole aus den codierten Datenteilströmen sind, die als Ausgaben aus den Codierern 103-1 (1), 103-2, 103-3 bzw. 103-4 geliefert werden, und die komplexe Konjugation bedeutet.
Für Fachleute ist ohne weiteres erkennbar, daß, anstatt den Prozeß mit der Menge von b₁, b₂, b₃ und b₄ zu starten, jede beliebige andere Menge von Ableitungen von b₁, b₂, b₃ und b₄ durch den Implementierer verwendet werden kann, wobei entsprechende Änderungen im Verlauf des gesamten Prozesses vorgenommen werden. Außerdem unterliegt die Anordnung der Ableitungen der Teilströme ebenfalls ausschließlich dem Implementierer, wobei wiederung im Verlauf des gesamten Prozesses entsprechende Änderungen vorgenommen werden. Somit kann man zum Beispiel wählen, die Menge b₄, b_1' –b₂, b₃ zu verwenden.
Fachleute auf dem Gebiet der Kanäle ohne flachem Fading werden in der Lage sein, die Techniken der Erfindung zur Verwendung mit Kanälen ohne flachem Fading anzuwenden.
Bei einer weiteren Ausführungsform eines Empfängers werden mehrere Empfangselemente verwendet. Die Symbole werden für jeden der in jedem Empfangselement entwickelten Datenteilströme auf die oben beschriebene Weise rekonstruiert. Sie können dann kombiniert werden, um eine verbesserte Schätzung des ursprünglichen Symbols zu entwickeln. Ein solches Kombinieren kann zum Beispiel durch Mitteln von Werten für jedes entsprechende Symbol erzielt werden.

Claims

Verfahren zur Verwendung in einem Sender, der dafür ausgelegt ist, zum Senden eines Quellenbitstroms vier Sendeelemente zu verwenden, mit den folgenden Schritten: Aufteilen des Quellenbitstroms in L Datenteilströme, L > 2; und Gruppieren von Ableitungen von Symbolen aus jedem der Datenteilströme, um vier Sendezeitsequenzen, eine Sequenz für jedes Sendeelement, zu bilden; wobei die Ableitungen der Symbole Elemente der folgenden Gruppe sind: ein Negatives eines der Symbole, ein Negatives einer komplexen Konjugation eines der Symbole, eines der Symbole, ein Symbol, das durch Codieren mindestens eines Abtastwerts mindestens eines der Datenteilströme entwickelt wird, und ein uncodierter Abtastwert mindestens eines der Datenteilströme; dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zeitsequenzen jeweils L Symbolperioden überspannt und mindestens eine Ableitung mindestens eines Symbols aus jedem der L Datenteilströme enthält; und mindestens eine der Ableitungen der Symbole eine komplexe Konjugation eines der Symbole ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei L = 4 ist und die Zeitsequenzen gemäß einer Matrix angeordnet werden, wobei jede Zeitsequenz eine Zeile der Matrix ist und durch ein jeweiliges der Sendeelemente gesendet wird, wobei die Matrix als eine Matrix der folgenden Menge von Matrizen angeordnet wird:
wobei b₁, b₂, b₃ und b₄ Symbolableitungen aus den Datenteilströmen 1, 2, 3 bzw. 4 sind und * komplexe Konjugation bedeutet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Gruppen von Ableitungen der Symbole Ableitungen von Symbolen aus mehr als einem der Datenteilströme enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Wiederholens der Schritte des Aufteilens und des Gruppierens.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Zeile der Matrix darstellt, was durch ein jeweiliges der Sendelemente gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens eines der Sendelemente eine Antenne ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei L = 4 ist und die Zeitsequenzen gemäß einer Matrix gespreizt und angeordnet werden, wobei jede gespreizte Zeitsequenz eine Zeile der Matrix ist und durch ein jeweiliges der Sendelemente gesendet wird, wobei die Matrix folgendermaßen angeordnet wird:
wobei b₁, b₂, b₃ und b₉ Symbolableitungen aus den Datenteilströmen 1, 2, 3 bzw. 4 sind; * komplexe Konjugation bedeutet; und c _l, 1 = 1, .., L jeweils horizontale Vektoren eines Spreizcodes sind, wobei jeder der horizontalen Vektoren 1 Symbolperiode überspannt und N Chips enthält, wobei N der Spreizfaktor ist.
Sender, der für die Verwendung mit vier Sendeelementen ausgelegt ist, um einen Quellenbitstrom zu senden, umfassend: ein Mittel [101] zum Aufteilen des Quellenbitstroms in L Datenteilströme, L > 2; und ein Mittel [105] zum Gruppieren von Ableitungen von Symbolen aus jedem der Datenteilströme, um vier Sendezeitsequenzen zu bilden, wobei die Ableitungen der Symbole Elemente der folgenden Gruppe sind: ein Negatives eines der Symbole, ein Negatives einer komplexen Konjugation eines der Symbole, eines der Symbole, ein Symbol, das durch Codieren mindestens eines Abtastwerts mindestens einer der Datenteilströme entwickelt wird, und ein uncodierter Abtastwert mindestens einer der Datenteilströme; und ein Mittel [109] zum Gruppieren der Zeitsequenzen zu einer Matrix, wobei jede Zeitsequenz eine Zeile der Matrix ist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß jede der Zeitsequenzen L Symbolperioden überspannt und mindestens eine Ableitung mindestens eines Symbols aus jedem der L Datenteilströme enthält; und mindestens eine der Ableitungen der Symbole eine komplexe Konjugation eines der Symbole ist.
Sender nach Anspruch 8 mit L Mitteln [103] zum Codieren jeder der Datenteilströme, bevor Symbole der Datenteilströme durch das Mittel zum Gruppieren gruppiert werden, so daß die codierten Datenteilströme durch das Mittel zum Gruppieren gruppiert werden.