DE602004001576T2

DE602004001576T2 - Verfahren zum Übertragen von Daten in einem Telekommunikationssystem mit wenigstens einem Sender

Info

Publication number: DE602004001576T2
Application number: DE602004001576T
Authority: DE
Inventors: Mitsubishi Electricite Damien Castelain; Mitsubishi Electricite Loic Brunel
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Information Technology Corp; Mitsubishi Electric Information Technology Center Europe BV Nederlands
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Information Technology Corp; Mitsubishi Electric R&D Centre Europe BV Netherlands
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: EP1585232A1; DE602004001576D1; JP4812323B2; JP5318038B2; EP1585232B1; CN101854200A; JP2005304031A; US20100220802A1; US7756210B2; CN1681223A; US20050226313A1; CN1681223B; US8265187B2; JP2010220261A; ATE333724T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einem Telekommunikationssystem mit wenigstens einem Sender, der mit wenigstens zwei Sendeantennen versehen ist, und wenigstens einem Empfänger, der mit wenigstens einer Empfangsantenne versehen ist, welches Verfahren einen Symbol-Codierschritt zum Erzeugen von Symbolen enthält, die über Kommunikationskanäle zu übertragen sind, die zwischen den Sende- und Empfangsantennen eingerichtet sind.
Telekommunikationssysteme, bei welchen eine Vielzahl von Antennen am Empfängerende und/oder am Senderende einer drahtlosen Verbindung verwendet wird, werden Vielfacheingabe-, Vielfachausgabe-Systeme (die im weiteren MIMO-Systeme genannt werden) genannt. MIMO-Systeme sind gezeigt worden, um große Übertragungskapazitäten im Vergleich mit denjenigen anzubieten, die durch Einzelantennensysteme angeboten werden. Insbesondere erhöht sich eine MIMO-Kapazität linear mit der Anzahl von Sende- oder Empfangsantennen, welche auch immer die kleinste ist, für ein gegebenes Signalzu-Rausch-Verhältnis und unter vorteilhaften unkorrelierten Kanalbedingungen.
MIMO-Techniken sind somit wahrscheinlich bei zukünftigen drahtlosen Systemen zu verwenden, die zum Bereitstellen großer spektraler Effizienzen beabsichtigt sind, oder alternativ zum Reduzieren der Sendeleistung, die zum Erhalten einer spektralen Effizienz erforderlich ist, die äquivalent zu derjenigen ist, die bei gegenwärtigen tele1ssystemen erhalten wird. Solche MIMO-Techniken werden sehr wahrscheinlich mit Mehrbetreiber-Modulationstechniken kombiniert werden, wie OFDM-(was für orthogonale Frequenzmultiplex-) und MC-CDMA-(was für Mehrbetreiber-Codemultiplex-Vielfachzugriffs- steht)Techniken, deren Verwendung in zukünftigen drahtlosen Systemen auch berücksichtigt wird.
Ein bestimmter Typ von MIMO-Systemen verwendet eine bitverschachtelte codierte Modulationstechnik, die im weiteren BICM genannt wird, gemäß welcher der Sender einen Kanalcodierer enthält, der zum Anwenden einer Codierung z.B. mittels eines Faltungscodes oder eines Turbocodes auf uncodierte Datenbits und zum Liefern eines binären Stroms zu einem Verschachteler beabsichtigt ist. Dieser Verschachteler wird dann permutierte Bits liefern, die in Wortsequenzen aufzuteilen sind, die dazu beabsichtigt sind, in eine Reihe von codierten Symbolen transformiert zu werden, die jeweils die Eigenschaft einer Vielzahl von realen oder komplexen Komponenten haben, wobei die Komponenten eines selben Symbols dazu beabsichtigt sind, während eines selben Zeitschnipsels durch jeweilige Sendeantennen gesendet zu werden. Es sollte hier beachtet werden, dass Information entsprechend zweier unterschiedlicher Zeitschnipsel zu zwei unterschiedlichen Zeitmomenten gesendet werden können, aber auch bei einem selben Moment durch zwei unterschiedliche Trägersignale mit geeigneten unterschiedlichen Frequenzen gesendet werden können, wie beispielsweise zu dem Zwecke eines Spreizens der Symbole im Spektralbereich, wie es in OFDM-Telekommunikationssystemen durchgeführt werden kann.
Gesendete Symbole sind am Empfängerende zu decodieren, was in MIMO-Systemen vom BICM-Typ mittels eines iterativen Raum-Zeit-Decodierers durchgeführt werden kann, welcher Decodierer dazu beabsichtigt ist, Schätzungen von codierten Bits zu erzeugen, die die gesendeten Symbole bilden. Die durch die Verwendung von mehreren Sende- und Empfangsantennen induzierte räumliche Verschiedenheit vereinfacht ein solches Decodieren, da diese Verschiedenheit eine größere Menge an Information als diejenige zur Verfügung stellt, die durch ein einziges Signal zur Verfügung gestellt werden würde, das durch einen einzelnen Kommunikationskanal gesendet wird.
Die Erfinder haben beobachtet, dass ein Erhöhen der Verschiedenheit bzw. der Diversity von Eingangsdaten, die durch einen Vorstufendetektor wahrgenommen werden, der in einem Raum-Zeit-Decodierer enthalten ist, ermöglicht, dass der Decodierer schneller in Richtung zu zuverlässigen Schätzungen der codierten Bits konvergiert, auf deren Basis die Daten erzeugt worden sind. Dies kann derart analysiert werden, dass durch Zuführen von Daten mit einer höheren Qualität, d.h. einem reicheren Inhalt, zum Codierer eine bessere Decodierleistungsfähigkeit erhalten wird.
Die durch die Empfangsantennen wahrgenommene räumliche Diversity, welche unter Verwendung von mehreren Kommunikationskanälen erhalten wird, ist, obwohl die oben angegebenen Vorteile erzeugt werden, durch die Anzahl von Empfangsantennen beschränkt, was infolge davon die Leistungsfähigkeit des Raum-Zeit-Decodierers beschränkt.
Die Erfinder haben auch beobachtet, dass, während die Verwendung von mehreren Sende- und/oder Empfangsantennen ermöglicht, eine größere Menge an Information zu senden, und somit den Durchsatz des Telekommunikationssystems zu erhöhen, der Durchsatz ungünstige Kommunikationsbedingungen berücksichtigen sollte, die die Kommunikationskanäle beeinflussen, die zwischen irgendeinem gegebenen Sender und irgendeinem gegebenen Empfänger gebildet sind. Solche ungünstigen Bedingungen könnten veranlassen, dass gesendete Daten während ihrer Übertragung auf eine solche Weise abgeändert werden, dass die Daten durch den Empfänger nicht sicher ausgelesen werden könnten, in welchem Fall ein gewisses Maß an Redundanz vorzugsweise zwischen dem Symbol-Codierschritt und der tatsächlichen Übertragung der Symbole eingeführt werden sollte.
Das Dokument US 2003/0235147 offenbart einen Technik zum Übertragen von Daten, wobei eine feste Anzahl von Symbolen über einige Zeitschnipsel gespreizt wird, bevor sie übertragen werden.
Die Erfindung zielt auf ein Lösen der vorgenannten Probleme ab, indem ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einem MIMO-System zur Verfügung gestellt wird, welches Verfahren ein Codierschema enthält, das ermöglicht, eine hohe Datendiversity bzw. Datenverschiedenheit in Bezug auf sowohl Raum als auch Zeit zur Verfügung zu stellen, wie sie durch wenigstens eine Empfangsantenne am Empfängerende eines solchen Telekommunikationssystems wahrgenommen wird, wobei das Verfahren weiterhin einen zusätzlichen Freiheitsgrad zum Einstellen des Datendurchsatzes zwischen irgendeinem gegebenen Sender und irgendeinem gegebenen Empfänger zur Verfügung stellt, um ein Abstimmen des Durchsatzes zuzulassen, welches Abstimmen vorzugsweise in Bezug auf Kommunikationsbedingungen zwischen dem Sender und dem Empfänger durchgeführt werden wird.
Tatsächlich ist ein Verfahren gemäß dem einleitenden Absatz gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Symbol-Spreizschritt enthält, in dessen Verlauf eine abstimmbare ganze Zahl K von aufeinander folgenden Symbolen über mehrere Zeitschnipsel zu spreizen ist, bevor sie über die Kommunikationskanäle übertragen werden, wobei die abstimmbare Zahl K in Bezug auf physikalische Eigenschaften der Kommunikationskanäle eingestellt wird.
Die Erfindung ermöglicht, die räumliche Diversity, die durch die Verwendung von mehrere Kommunikationskanälen erhalten wird, die zwischen den Sende- und Empfangsantennen gebildet sind, mit einer Diversity in Bezug auf eine Zeit von den Daten, die durch die Empfangsantennen wahrgenommen werden, zusammenzusetzen. Die Auswahl, die mittels der Erfindung angeboten wird, von dem Wert der Anzahl K von aufeinander folgenden Symbolen, die über mehrere Zeitschnipsel zu spreizen sind, ermöglicht ein Abstimmen des Kommunikationsdurchsatzes zwischen dem Sender und dem Empfänger.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die abstimmbare ganze Zahl K aufeinander folgender Symbole, die über mehrere Zeitschnipsel zu spreizen sind, durch den Sender auf der Basis von Rückkoppelinformation dynamisch eingestellt, die durch den Empfänger gesendet wird und die Qualität von Kommunikationsbedingungen zwischen dem Sender und dem Empfänger darstellt.
Die Rückkoppelinformation kann aus einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis oder aus einem Signal-zu-Interferenz-Verhältnis, das durch den Empfänger in Echtzeit berechnet ist, bestehen, kann aber auch durch einen Wert gebildet werden, der durch den Empfänger für die abstimmbare ganze Zahl K als Funktion von solchen Signal-zu-Rausch- oder Signal-zu-Interferenz-Verhältnissen berechnet wird.
Gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Symbol-Spreizschritt durch Berechnen einer Vielzahl von Linearkombinationen der K aufeinander folgenden Symbole durchgeführt, welche Linearkombinationen dafür beabsichtigt sind, mittels der Sendeantennen über eine vorbestimmte Anzahl von Zeitschnipseln gesendet zu werden.
Die über die mehreren Kommunikationskanäle zu irgendeinem gegebenen Moment übertragenen Daten werden somit kein Einzelsymbol darstellen, wie es der Fall in den meisten bekannten MIMO-Systemen ist, sondern werden eine Mischung zwischen aufeinander folgenden Symbolen darstellen, die somit eine Diversity in Bezug auf die Zeit einführt, wobei eine mögliche Datenredundanz, die für einen Offset von schwierigen Kommunikationsbedingungen beabsichtigt sind, durch die Einstellung der abstimmbaren Anzahl K zur Verfügung gestellt wird, die mittels der Erfindung zugelassen ist.
Gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Symbol-Spreizschritt durch Multiplizieren eines Vektors, der durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole gebildet ist, einerseits, mit einer vordefinierten Spreizmatrix andererseits durchgeführt.
Dieses spezifische Ausführungsbeispiel der Erfindung ist sehr einfach zu implementieren und ermöglicht somit eine erhöhte Diversity mit relativ niedrigen Kosten in Bezug auf Berechnungsbetriebsmittel und eine Verarbeitungsleistung, die am Senderende erforderlich ist, zu erhalten, was ein wichtiger Punkt auf dem Gebiet von mobilen Kommunikationen ist, wobei der Sender durch ein mobiles Endgerät gebildet sein kann, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, das so klein wie möglich sein muss und durch eine Batterie mit einer beschränkten Energiespeicherkapazität mit Energie versorgt werden wird.
Im Fall eines Unterschieds zwischen der Größe des Vektors, der durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole gebildet ist, einerseits, und einer Anzahl von Spalten der Spreizmatrix andererseits, d.h. dann, wenn die abstimmbare ganze Zahl K so gewählt ist, dass eine Datenredundanz tatsächlich erhalten werden wird, kann der durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole gebildete Vektor mit einer Anzahl von Null Komponenten gleich der Differenz beendet werden, um die oben beschriebene Matrizenmultiplikation durchzuführen.
Alternativ kann eine Dimension der Spreizmatrix durch Unterdrücken einer Anzahl von Spalten oder Zeilen gleich der Differenz reduziert werden, um die Multiplikation durchzuführen.
Die Art der vordefinierten Spreizmatrix kann auf der Basis eines bekannten Wissens gewählt werden oder auf der Basis von Annahmen, die zu den Kommunikationskanälen gehören, die zwischen den Sende- und Empfangsantennen einzurichten sind.
Gemäß einer ersten Variante des oben beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiels ist die Spreizmatrix auf eine derartige Weise aufgebaut, dass jede ihrer Zeilen durch aufeinander folgende Stücke, die jeweils eine Größe entsprechend der Anzahl von Sendeantennen haben, wobei alle Stücke irgendeiner gegebenen Zeile jeweilige Vektoren bilden, die alle eine selbe Norm haben.
Eine Spreizmatrix gemäß dieser ersten Variante ermöglicht eine im Wesentlichen homogene Verteilung über einer Zeit einer Energie, die durch die Symbole getragen wird, die durch ergodische Kommunikationskanäle übertragen werden, und stellt eine optimale Erfassbarkeit von Änderungen bezüglich der Kommunikationsbedingungen von einem Zeitschnipsel zu einem anderen sicher. Dies ermöglicht wiederum, eine hohe Diversity in Bezug auf Zeit und Raum der Daten zur Verfügung zu, stellen, wie sie durch Empfangsantennen am Empfängerende von solchen ergodischen Kommunikationskanälen wahrgenommen werden.
Gemäß einer zweiten Variante des oben beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiels ist die Spreizmatrix auf eine solche Weise konstruiert, dass jede ihrer Zeilen durch aufeinander folgende Stücke ausgebildet ist, die jeweils eine Größe entsprechend der Anzahl von Sendeantennen haben, wobei alle Stücke von irgendeiner gegebenen Zeile jeweilige Vektoren bilden, die alle eine selbe Norm haben und orthogonal zueinander sind.
Dank der Orthogonalität zwischen Stücken ermöglicht eine Spreizmatrix gemäß dieser zweiten Variante, eine Ergodizität zu im Wesentlichen invarianten Kanälen während des Zeit- und/oder Frequenzintervalls hinzuzufügen, welches zum Übertragen der Linearkombinationen der abstimmbaren ganzen Zahl K von aufeinander folgenden Symbolen nötig ist, und stellt zusätzlich eine im Wesentlichen homogene Verteilung über diesem Zeit- und/oder Frequenzintervall der Energie zur Verfügung, die durch die Symbole getragen wird, die durch die Kommunikationskanäle übertragen werden, was eine optimale Erfassbarkeit von Änderungen bezüglich der Kommunikationsbedingungen von einem Zeitschnipsel zu einem anderen sicherstellt. Dies ermöglicht wiederum, eine hohe Diversity in Bezug auf Zeit und Raum der Daten zur Verfügung zu stellen, wie sie durch Empfangsantennen am Empfängerende von solchen im Wesentlichen invarianten Kommunikationskanälen wahrgenommen werden.
Gemäß einer dritten Variante des oben beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiels ist die Spreizmatrix auf eine solche Weise konstruiert, dass jede ihrer Zeilen durch eine Vielzahl von Segmenten gebildet ist, die jeweilige Vektoren bilden, die alle eine selbe Norm haben, wobei jedes Segment aufeinander folgende Stücke enthält, die jeweils eine Größe entsprechend der Anzahl von Sendeantennen haben, wobei alle Stücke von irgendeinem gegebenen Segment jeweilige Vektoren bilden, die alle eine selbe Norm haben und orthogonal zueinander sind.
Eine Spreizmatrix gemäß dieser dritten Variante ist insbesondere gut geeignet für so genannte Blockschwund-Kommunikationskanäle, für welche erwartet wird, dass sie die Eigenschaft von C aufeinander folgenden Gruppen von Kommunikationsbedingungen über die gesamte Dauer der Übertragung einer vorbestimmten Anzahl S von aufeinander folgenden Symbolen haben, wobei jede Gruppe von Kommunikationsbedingungen der Blockschwund-Kanäle während S/C Zeitschnipsel somit im Wesentlichen invariant sind.
Die Orthogonalität zwischen allen Stücken eines selben Segments ermöglicht, eine Ergodizität zu den Blockschwund-Kanälen während jeder Periode einer Invarianz hinzuzufügen, die durch diese S/C Zeitschnipsel definiert ist, wobei die Gleichheit der Normen der Stücke zusätzlich eine im Wesentlichen homogene Verteilung über jeder Periode einer Invarianz der Energie zur Verfügung stellt, die durch die Symbole getragen wird, die während der Periode einer Invarianz durch die Blockschwund-Kanäle übertragen werden. Da die Kommunikationsbedingungen innerhalb von solchen Blockschwund-Kanälen sich von einer Periode einer Invarianz zu einer anderen ändern, können Blockschwund-Kanäle auf der Skala der Perioden einer Invarianz als ergodisch angesehen werden, so dass die zusätzliche Gleichheit der Normen der Segmente jeder Zeile der Spreizmatrix ausreichend ist, um eine im Wesentlichen homogene Verteilung über alle aufeinander folgenden Perioden einer Invarianz der Energie sicherzustellen, die durch die Symbole getragen wird, die durch die Blockschwund-Kanäle übertragen werden. Dies ermöglicht wiederum, eine hohe Diversity in Bezug auf Zeit und Raum der Daten zur Verfügung zu stellen, wie sie durch Empfangsantennen am Empfängerende von solchen Blockschwund-Kommunikationskanälen wahrgenommen werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen ersten, zweiten oder dritten Variante wird die Spreizmatrix zusätzlich die Eigenschaften einer Rotationsmatrix haben, d.h. eine solche Spreizmatrix wird durch Zeilen gebildet sein, die orthogonal zueinander sind und die dieselbe Norm haben.
Die Verwendung einer Rotationsmatrix zum Berechnen der Vielzahl von Linearkombinationen von aufeinander folgenden Symbolen am Senderende ermöglicht, eine globale Leistungsfähigkeit des iterativen Raum-Zeit-Decodierers zu optimieren, der zum Verarbeiten der Symbole am Empfängerende beabsichtigt ist, indem die Leistungsfähigkeit des ersten iterativen Schritts verstärkt wird, der durch den Decodierer durchgeführt wird.
Gemäß einem ihrer auf die Hardware bezogenen Aspekte betrifft die Erfindung auch ein Telekommunikationssystem mit wenigstens einem Sender, der mit wenigstens zwei Sendeantennen versehen ist, und mit wenigstens einem Empfänger, der mit wenigstens einer Empfangsantenne versehen ist, welcher Sender eine Symbol-Codiereinrichtung zum Erzeugen von Symbolen enthält, die über Kommunikationskanäle zu übertragen sind, die zwischen den Sende- und Empfangsantennen gebildet sind,
wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sender weiterhin eine Symbol-Spreizeinrichtung zum Spreizen über mehrere Zeitschnipsel einer abstimmbaren ganzen Zahl K von aufeinander folgenden Symbolen vor einer Übertragung der Symbole über die Kommunikationskanäle enthält, wobei das System weiterhin eine Abstimmeinrichtung zum Einstellen der abstimmbaren Zahl K in Bezug auf physikalische Eigenschaften der Kommunikationskanäle enthält.
Gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel dieses hardwarebezogenen Aspekts ist die Symbol-Spreizeinrichtung zum Berechnen einer Vielzahl von Linearkombinationen der K aufeinander folgenden Symbole beabsichtigt, welche Linearkombinationen dazu beabsichtigt sind, mittels der Sendeantennen über einer vorbestimmten Anzahl von Zeitschnipseln übertragen zu werden.
Gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel des oben beschriebenen hardwarebezogenen Aspekts ist die Symbol-Spreizeinrichtung dazu beabsichtigt, einen durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole gebildeten Vektor einerseits mit einer vordefinierten Spreizmatrix andererseits zu multiplizieren.
Gemäß einem weiteren ihrer hardwarebezogenen Aspekte betrifft die Erfindung auch eine Kommunikationsvorrichtung, die mit wenigstens zwei Sendeantennen versehen ist und eine Symbol-Codiereinrichtung zum Erzeugen von Symbolen enthält, die über die Sendeantennen zu senden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Symbol-Spreizeinrichtung zum Spreizen über mehrere Zeitschnipsel einer abstimmbaren ganzen Zahl K von aufeinander folgenden Symbolen vor einer Übertragung der Symbole über die Sendeantennen enthält.
Die Charakteristiken der oben angegebenen Erfindung, sowie andere, werden bei einem Lesen der folgenden Beschreibung deutlicher hervorgehen, die in Bezug auf die beigefügten Figuren angegeben ist, unter welchen:
1 ein Blockdiagramm ist, das ein stark vereinfachtes MIMO-Telekommunikationssystem zeigt;
2 ein Blockdiagramm ist, das einen Raum-Zeit-Codierer zeigt, der in einem Sender enthalten ist, der in einem MIMO-Telekommunikationssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
3 ein Diagramm ist, das zeigt, wie ein Spreizschritt gemäß der Erfindung innerhalb eines solchen Raum-Zeit-Codierers durchgeführt werden kann;
4 ein Blockdiagramm ist, das einen Raum-Zeit-Codierer zeigt, der in einem Sender enthalten ist, der in einem MIMO-Telekommunikationssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
5 ein Diagramm ist, das zeigt, wie ein Spreizschritt gemäß der Erfindung innerhalb eines solchen Raum-Zeit-Codierers durchgeführt werden kann;
6 ein Diagramm ist, das eine Kanalmatrix zeigt, die zu ergodischen Kommunikationskanälen gehört;
7 ein Diagramm ist, das eine Spreizmatrix zeigt, die für solche ergodischen Kanäle geeignet ist;
8 ein Diagramm ist, das eine Kanalmatrix zeigt, die zu Blockschwund-Kommunikationskanälen gehört;
9 ein Diagramm ist, das eine Spreizmatrix zeigt, die für solche Blockschwund-Kanäle geeignet ist; und
10 und 11 Diagramme sind, die zeigen, wie eine Spreizmatrix, die für Blockschwund-Kommunikationskanäle geeignet ist, aufgebaut sein kann.
1 zeigt diagrammmäßig ein Telekommunikationssystem mit wenigstens einem Sender TR und einem Empfänger REC, die zum Austauschen von Signalen durch mehrere Kommunikationskanäle CHNL beabsichtigt sind, die zwischen Nt Sende- und Nr Empfangsantennen (ta1, ta2, ..., TaNt) bzw. (ra1, ra2, ..., raNr) gebildet sind.
Der bei dem hier gezeigten Beispiel gezeigte Sender TR enthält einen Kanalcodierer CHENC, der zum Anwenden einer Codierung, z.B. mittels eines Faltungscodes oder eines Turbocodes, auf uncodierte Datenbits Uncb beabsichtigt ist, und zum Liefern eines Binärstroms Tb, der zu übertragen ist. Der Sender TR enthält einen Verschachteler INTL, der zum Erzeugen von permutierten Bits Pb beabsichtigt ist, wobei eine solche Verschachtelung nützlich für eine spätere Verarbeitung auf der Empfängerseite ist, da sie zulassen wird, unkorrelierte Daten zu erhalten. Die permutierten Bits Pb werden dann in Worte von wenigstens jeweils einem Bit aufgeteilt, welche Worte dann durch ein Abbildungs- und Modulationsmodul MAPMD in eine Reihe von codierten Symbolen Zi abgebildet, d.h. transformiert, werden. Aufeinander folgende Symbole Zi werden dann zu einer Symbol-Codiereinrichtung zugeführt, die im Wesentlichen durch einen Raum-Zeit-Codierer SPTENC gebildet ist, der eine Verarbeitung der Symbole Zi vor ihrer Übertragung durchführt.
Im bekannten Stand der Technik sind die Komponenten von jedem Symbol Zi normalerweise dafür beabsichtigt, während eines selben Zeitschnipsels durch jeweilige Sendeantennen gesendet zu werden.
Der bei dem hier gezeigten Beispiel gezeigte Empfänger REC enthält einen Raum-Zeit-Decodierer SPTDEC, der zum Erzeugen von decodierten Datenbits Decb beabsichtigt ist, die letztlich den ursprünglich uncodierten Datenbits Uncb entsprechen sollten. Dieser Raum-Zeit-Decodierer SPTDEC enthält einen Raum-Zeit-Detektor DET, der zum Verarbeiten von Daten beabsichtigt ist, die durch Signale getragen werden, die mittels der Empfangsantennen (ra1, ra2, ..., raNr) empfangen werden, und zum Erzeugen von realen oder näherungsweise Wahrscheinlichkeitswerten Rib in Bezug auf Schätzungen der gesendeten bzw. übertragenen permutierten Bits Pb, welche Wahrscheinlichkeitswerte dafür beabsichtigt sind, durch einen Entschachteler DINTL entschachtelt zu werden, der zum Ausgeben von weichen Wahrscheinlichkeitswerten Rb in Bezug auf Schätzungen von Bits dient, die in dem Binärstrom Tb enthalten sind. Ein Bit-Decodierer, der im Empfänger REC enthalten ist, der weiterhin als Kanaldecodierer CHDEC bezeichnet ist, ist zum Erzeugen der decodierten Datenbits Decb auf der Basis der Wahrscheinlichkeitswerte Rb beabsichtigt.
Gemäß einer Schleifenstruktur, die allgemein im Stand der Technik verwendet wird, wird der Raum-Zeit-Detektor DET vorzugsweise eine a-priori-Information Pra verwenden, die im Verlauf von vorherigen Decodierschritten erzeugt ist, und die in der Form von extrinsischer Information Exd durch den Kanaldecodierer CHDEC über einen Verschachteler INTR ausgegeben ist, welcher Verschachteler identisch zu dem Verschachteler INTL ist, der im Sender TR enthalten ist.
Die Erfinder haben beobachtet, dass ein Erhöhen der Diversity der Daten, die durch den Raum-Zeit-Detektor DET wahrgenommen werden, ermöglicht, dass der Decodierer schneller in Richtung zu zuverlässigen Schätzungen der codierten Bits konvertiert, auf deren Basis die Daten erzeugt worden sind. Die Erfinder haben somit auf ein Erhöhen der Diversity der durch die Empfangsantennen (ra1, ra2, ..., raNr) empfangenen Daten abgezielt, indem die räumliche Diversity, die durch die Verwendung von mehreren Kommunikationskanälen CHNL erhalten wird, die zwischen den Sende- und Empfangsantennen (ta1, ta2, ..., taNt) und (ra1, ra2, ..., raNr) gebildet sind, mit einer Diversity in Bezug auf eine Zeit der Daten, wie sie durch Empfangsantennen am Empfängerende der Kanäle wahrgenommen werden, zusammengesetzt werden.
Dafür dient gemäß der Erfindung der Raum-Zeit-Codierer SPTENC zum Spreizen einer abstimmbaren ganzen Zahl K von aufeinander folgenden Symbolen Zi über mehrere Zeitschnipsel vor einem Übertragen der Symbole über Kommunikationskanäle CHNL, wobei die abstimmbare Zahl K in Bezug auf physikalische Eigenschaften der Kommunikationskanäle CHNL eingestellt wird.
Die Auswahl, die mittels der Erfindung angeboten wird, von dem Wert der Zahl K von aufeinander folgenden Symbolen Zi, deren Komponenten über mehrere Zeitschnipsel zu spreizen sind, ermöglicht ein Abstimmen des Kommunikationsdurchsatzes zwischen dem Sender TR und dem Empfänger REC.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Wert der abstimmbaren ganzen Zahl K von aufeinander folgenden Symbolen Zi, deren Komponenten über mehrere Zeitschnipsel zu spreizen sind, durch eine Abstimmeinrichtung TUM dynamisch einzustellen, die im Sender enthalten ist, und zwar auf der Basis von Rückkoppelinformation Fbi, die durch den Empfänger REC gesendet wird und die die Qualität von Kommunikationsbedingungen zwischen dem Sender TR und dem Empfänger REC darstellt.
Eine solche Rückkoppelinformation Fbi kann mit lokal verfügbarer Information innerhalb des Senders TR kombiniert werden. Die Rückkoppelinformation kann beispielsweise einen maximalen Datendurchsatzwert in Bezug auf die Kommunikationsbedingungen definieren, wohingegen lokal verfügbare Information anzeigen kann, dass ein noch niedrigerer Datendurchsatz für die laufende Kommunikation ausreichend sein würde, was ermöglichen könnte, Sendebetriebsmittel und Energie einzusparen.
Die Rückkoppelinformation Fbi kann aus einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis oder aus einem Signal-Zu-Interferenz-Verhältnis bestehen, das durch den Empfänger REC in Echtzeit berechnet ist, aber sie kann auch durch einen maximalen Wert von K, der durch den Empfänger REC selbst berechnet ist, als Funktion von solchen Signal-zu-Rausch- oder Signal-zu-Interferenz-Verhältnissen gebildet sein, in welchem Fall die Abstimmeinrichtung TUM nur die Aufgabe haben kann, den Wert K zum Raum-Zeit-Codierer SPTENC weiterzuleiten.
2 zeigt diagrammmäßig einen Raum-Zeit-Codierer SPTENC gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem hier gezeigten Beispiel enthält der Raum-Zeit-Codierer SPTENC einen Seriell/Parallel-Wandler S/P, der zum aufeinander folgenden Empfangen von Gruppen von K aufeinander folgenden Symbolen Zi (für i = 1 bis K) und zum Liefern eines Vektors, der durch K verkette aufeinander folgende Symbole [Z1 ... ZK] zu der Symbol-Spreizeinrichtung SPMD beabsichtigt ist, wobei der Vektor dazu beabsichtigt ist, mit einer Spreizmatrix SM innerhalb der Symbol-Spreizeinrichtung SPMD multipliziert zu werden.
Bei dem hier gezeigten Beispiel ermöglicht ein Unterschied zwischen der Größe des Vektors, der durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole [Z1 ... ZK] gebildet ist, einerseits, und einer Anzahl von Spalten der Spreizmatrix SM andererseits, eine Datenredundanz zu erreichen, wobei der Vektor [Z1 ... ZK], der durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole gebildet ist, mit einer Anzahl von Null-Komponenten gleich dem Unterschied beendet wird, um die oben beschriebene Matrizenmultiplikation durchzuführen, was in einem Vektor Z resultiert, der hierin nachfolgend gezeigt und beschrieben wird.
Die Symbol-Spreizeinrichtung SPMD ist wiederum dazu beabsichtigt, Ns = S.Nt Linearkombinationen der Komponenten Zi (für i = 1 bis K) des Symbolvektors Z zu berechnen, wobei die Linearkombinationen dazu beabsichtigt sind, in eine vorbestimmte Anzahl S von aufeinander folgenden Gruppen von Nt Komponenten durch eine Serialisierungs- bzw. Sequentialisierungseinrichtung SQM serialisiert bzw. sequentialisiert zu werden, bevor sie durch die Nt Sendeantennen (ta1, ta2, ..., taNt) über S Zeitschnipsel übertragen werden. Die abstimmbare Zahl K kann somit von 1 bis Ns reichen.
Die zu irgendeinem gegebenen Moment über die mehreren Kommunikationskanäle, die zwischen den Sendeantennen (ta1, ta2, ..., taNt) und den oben beschriebenen Empfangsantennen gebildet sind, übertragenen Daten werden somit kein einzelnes Symbol Zi (für i = 1 bis K) darstellen, wie es normalerweise bei bekannten MIMO-Systemen der Fall ist, sondern werden eine Mischung zwischen K aufeinander folgenden Symbolen darstellen, was somit eine optimale Datendiversity einführt, wie sie am Empfängerende wahrgenommen wird, und zwar in Bezug auf vorliegende Kommunikationsbedingungen.
3 zeigt, wie Linearkombinationen der Symbole Zi (für i = 1 bis K) durch die oben beschriebene Spreizeinrichtung berechnet werden können. Gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Vektor Z durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole Zi mit einer geeigneten Anzahl von Null-Komponenten gebildet. Dieser Vektor Z wird dann mit einer vorde finierten Spreizmatrix SM multipliziert, die bei diesem Beispiel eine Größe von Ns × Ns hat, wobei Ns = S.Nt gilt, was ermöglicht, Ns separate Linearkombinationen von allen Komponenten Zi (für i = 1 bis K) des Symbolvektors Z zu erzeugen, welche Linearkombinationen während S aufeinander folgender Zeitschnipsel über Nt Sendeantennen zu senden sind, und zwar mit einer Redundanz, die um so wichtiger werden wird, wenn der Unterschied zwischen K und Ns wichtig werden wird.
4 zeigt diagrammmäßig einen Raum-Zeit-Codierer SPTENC gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem hier gezeigten Beispiel enthält der Raum-Zeit-Codierer SPTENC einen Seriell/Parallel-Wandler S/P, der zum aufeinander folgenden Empfangen von Gruppen von K aufeinander folgenden Symbolen Zi (für i = 1 bis K) und zum Liefern eines Vektors Z, der durch K verkettete aufeinander folgende Symbole [Z1 ... ZK] gebildet ist, zu der Symbol-Spreizeinrichtung SPMD beabsichtigt ist, wobei der Vektor Z dazu beabsichtigt ist, innerhalb der Symbol-Spreizeinrichtung SPMD mit einer Spreizmatrix multipliziert zu werden.
Bei dem hier gezeigten Beispiel ermöglicht ein Unterschied zwischen der Größe des Vektors Z, der durch die Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole [Z1 ... ZK] gebildet ist, einerseits, und einer Anzahl von Spalten einer ursprünglichen Spreizmatrix, andererseits, eine Datenredundanz zu erreichen, erfordert aber, dass eine Dimension der ursprünglichen Spreizmatrix durch Unterdrücken einer Anzahl von Spalten oder Zeilen gleich dem Unterschied auf K reduziert wird, was in einer reduzierten Spreizmatrix SMr resultiert, die die oben beschriebene Matrizenmultiplikation durchführen kann, wie es hierin nachfolgend gezeigt und beschrieben wird.
Die Symbol-Spreizeinrichtung SPMD wird somit Ns = S.Nt Linearkombinationen der Komponenten [Z1 ... ZK] des Symbolvektors Z berechnen, wobei die Linearkombinationen dazu beabsichtigt sind, durch eine Sequentialisierungseinrichtung SQM in eine vorbestimmte Anzahl S von aufeinander folgenden Gruppen von Nt Komponenten sequentialisiert zu werden, bevor sie durch die Nt Senderantennen (ta1, ta2, ..., taNt) über S Zeitschnipsel gesendet werden. Die abstimmbare Zahl K kann somit von 1 bis Ns reichen.
Die zu irgendeinem gegebenen Moment über die mehreren Kommunikationskanäle, die zwischen den Senderantennen (ta1, ta2, ..., taNt) und die oben beschriebenen Empfangsantennen gebildet sind, übertragenen Daten werden somit kein Einzelsymbol Zi (für i = 1 bis K) darstellen sondern werden eine Mischung zwischen K aufeinander folgenden Symbolen [Z1 ... ZK] darstellen, was somit eine optimale Datendiversity einführt, wie sie am Empfängerende wahrgenommen wird, und zwar in Bezug auf bestehende Kommunikationsbedingungen.
5 zeigt, wie die Linearkombinationen der Komponenten [Z1 ... ZK] des Symbolvektors Z durch die oben beschriebene Spreizeinrichtung berechnet werden können. Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Vektor Z durch eine Verkettung von K aufeinander folgenden Symbolen Zi gebildet. Dieser Vektor Z wird dann mit einer reduzierten Spreizmatrix SMr multipliziert, die bei diesem Beispiel eine Größe von Ns Zeilen und von K Spalten hat, was ermöglicht, Ns = S.Nt separate Linearkombinationen von allen Komponenten Zi (für i = 1 bis K) des Symbolvektors Z zu erzeugen, welche Linearkombinationen über Nt Sendeantennen während S aufeinander folgender Zeitschnipsel zu übertragen sind, und zwar mit einer Redundanz, die um so wichtiger werden wird, wenn der Unterschied zwischen K und Ns wichtig werden wird.
Obwohl bei diesem Beispiel ein gesamter Block einer Größe Ns × (Ns-K) von einer ursprünglichen Spreizmatrix SM der Größe Ns × Ns weggeworfen worden ist, sollte es beachtet werden, dass bei Varianten dieses zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung die (Ns-K) Spalten, die wegzuwerfen sind, individuell ausgewählt werden könnten. Weiterhin könnte bei anderen Varianten der Erfindung der Vektor Z transponiert werden, bevor er mit der reduzierten Matrix SMr multipliziert wird, in welchem Fall die reduzierte Matrix SMr durch Wegwerten von (Ns-K) Zeilen erhalten werden würde, anstelle von (Ns-K) Spalten, wie es hierin zuvor beschrieben ist, und zwar von einer ursprünglichen Spreizmatrix SM.
Die Art der oben angegebenen vordefinierten Spreizmatrizen SM kann auf der Basis von früherem Wissen ausgewählt werden oder auf der Basis von Annah men, die zu den Kommunikationskanälen gehören, die zwischen den Sende- und Empfangsantennen zu bilden sind.
6 stellt eine Kanalmatrix H dar, die eine Situation zeigt, in welcher angenommen wird, dass die Kommunikationskanäle ergodisch sind, d.h. erwartet wird, dass die Kommunikationsbedingungen innerhalb der Kanäle sich für jeden der S Zeitschnipsel ändern, während welcher S aufeinander folgende Gruppen von Nt Linearkombinationen der Symbole Zi (für i = 1 bis K) zu übertragen sind. Dies wird durch S unterschiedliche diagonal angeordnete Blöcke H1 ... Hs modelliert, von welchen jeder eine Größe von Nr × Nt hat.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine hohe Diversity erhalten werden wird, wenn die Größe von Daten, die durch solche ergodischen Kommunikationskanäle getragen werden, im Wesentlichen homogen über der Zeit ist. Dies ermöglicht, Situationen zu verhindern, in welchen eine große Menge an Daten zu einem gegebenen Moment am Ausgang der Kommunikationskanäle vorhanden ist, nach welchem gegebenen Moment nahezu keine Daten am Ausgang vorhanden sein werden, was bedeuten würde, dass zeitbezogene Information zu dem gegebenen Moment auf einfache Weise erfassbar sein wird und danach kaum erfassbar. Eine im Wesentlichen homogene Verteilung über der Zeit der Energie, die durch die Symbole getragen wird, die durch ergodische Kommunikationskanäle übertragen werden, stellt eine optimale Erfassbarkeit von Änderungen bezüglich der Kommunikationsbedingungen von einem Zeitschnipsel zu einem anderen sicher und ermöglicht somit, eine hohe Datendiversity in Bezug auf die Zeit und den Raum zur Verfügung zu stellen, wie es durch Empfangsantennen am Empfängerende von solchen Kommunikationskanälen wahrgenommen wird.
7 zeigt eine Spreizmatrix SM gemäß einer ersten Variante des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, gemäß welchem die Spreizmatrix SM eine Struktur hat, die spezifisch für ergodische Kommunikationskanäle geeignet ist. Bei diesem Beispiel ist die Spreizmatrix SM auf eine solche Weise aufgebaut, dass jede ihrer Zeilen RWk (für k = 1 bis Ns) durch S aufeinander folgende Stücke Chk1, ..., Chks ausgebildet ist, die jeweils eine Größe entsprechend der Anzahl Nt von Sendeantennen haben, wobei alle Stücke von irgendeiner gegebenen Zeile jeweilige Vektoren bilden, die alle diesel be Norm haben, was ermöglicht, die oben beschriebene homogene Verteilung von Energie zu erhalten, die durch die Symbole getragen wird, die über ergodische Kommunikationskanäle übertragen werden.
In Situationen, die nahezu entgegengesetzt zu dem oben beschriebenen ergodischen Fall sind, können die Kommunikationskanäle im Wesentlichen invariant sein, d.h. es wird erwartet, dass die Kommunikationsbedingungen innerhalb der Kanäle für alle S Zeitschnipsel dieselben bleiben, während welcher S aufeinander folgende Gruppen von Nt Linearkombinationen der Symbole Zi (für i = 1 bis K) zu übertragen sind.
In einem solchen Fall wird keine Diversity in Bezug auf die Zeit durch die Kommunikationskanäle induziert werden, was innerhalb der Kanalmatrix H durch S identische diagonal angeordnete Blöcke anstelle der S unterschiedlichen Blöcke H1 ..., Hs, die in 6 gezeigt sind modelliert werden kann.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine hohe zeitbezogene Diversity, wie sie durch Empfangsantennen am Empfängerende von solchen im Wesentlichen Invarianten Kanälen wahrgenommen wird, durch Bilden der Spreizmatrix auf eine solche Weise erhalten werden kann, dass jede ihrer Zeilen durch aufeinander folgende Stücke gebildet ist, die jeweils eine Größe entsprechend der Anzahl von Sendeantennen haben, wobei alle Stücke von irgendeiner gegebenen Zeile jeweilige Vektoren bilden, die alle dieselbe Norm haben und orthogonal zueinander sind. Eine Spreizmatrix gemäß einer solchen zweiten Variante des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung kann somit als die in 7 gezeigte Matrix SM dargestellt werden, mit der hinzugefügten Bedingung, dass die Stücke Chk1, ..., Chks von irgendeiner gegebenen Zeile RWk orthogonal in Bezug zueinander sind. Eine solche Orthogonalität ermöglicht, den Effekt zu simulieren, dass ergodische Kommunikationskanäle darauf übertragene Gruppen von Linearkombinationen von aufeinander folgenden Symbolen haben würden, und somit derart konstruiert sein können, dass sie eine künstliche Transformation von im Wesentlichen Invarianten Kanälen in ergodische Kanäle während des Zeitintervalls durchführen, das zum Übertragen von allen Linearkombinationen der aufeinander folgenden Symbole nötig ist. Wie es hierin zuvor erklärt ist, ermöglicht die Tatsache, dass alle Stücke Chk1, ..., Chks von irgendeiner gegebenen Zeile RWk alle dieselbe Norm haben, eine homogene Verteilung über der Zeit der Energie zu erhalten, die durch die Symbole getragen wird, die durch die künstlich transformierten Kommunikationskanäle übertragen werden.
Eine mögliche Art zum Aufbauen einer solchen Spreizmatrix besteht im Auswählen einer gegebenen quadratischen Rotationsmatrix der Dimension Nt × Nt, wobei Nt größer oder gleich S ist, für jede gegebene Zeile dieser Spreizmatrix und im Auswählen von S Zeilen dieser Rotationsmatrix zum Bilden der S aufeinander folgenden Stücke der gegebenen Zeile der Spreizmatrix gemäß dieser zweiten Variante der Erfindung.
8 stellt eine Kanalmatrix H dar, die eine Situation zeigt, in welcher angenommen ist, dass die Kommunikationskanäle so genannte Blockschwundkanäle sind, für welche erwartet wird, dass sie die Eigenschaft von C aufeinander folgenden Gruppen von Kommunikationsbedingungen über die S Zeitschnipsel haben, während welcher S aufeinander folgende Gruppen von Nt Linearkombinationen der Symbole Zi (für i = 1 bis K) zu übertragen sind, wobei jede Gruppe von Kommunikationsbedingungen der Blockschwundkanäle jedoch während S/C aufeinander folgender Zeitschnipsel, die eine Periode einer Invarianz bilden, im Wesentlichen invariant sind.
Die Kanalmatrix H enthält in einem solchen Fall C unterschiedliche diagonal angeordnete Blöcke, die jeweils durch S/C identische diagonal angeordnete Unterblöcke gebildet sind, und zwar jeweils H1 ... Hc mit jeweils einer Größe von Nr × Nt.
9 zeigt eine dritte Variante des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, gemäß welcher die Spreizmatrix SM auf eine derartige Weise aufgebaut ist, dass jede ihrer Zeilen RWk (für k = 1 bis Ns) durch C Segmente Sgkn (für n = 1 bis C) gebildet ist, die jeweilige Vektoren bilden, die alle dieselbe Norm haben, wobei jedes Segment Sgkn aufeinander folgende Stücke Chkn,1, ..., Chkn,s/c enthält, die jeweils eine Größe entsprechend der Anzahl von Sendeantennen haben, wobei alle Stücke Chkn,1, ..., Chkn,s/c von irgendeinem gegebenen Segment jeweilige Vektoren bilden, die alle dieselbe Norm haben und orthogonal zueinander sind.
Die Orthogonalität zwischen allen Stücken Chkn,1 ... Chkn,s/c eines selben Segments Sgkn ermöglicht, eine Ergodizität zu den Blockschwundkanälen während jeder Periode einer Invarianz hinzuzufügen die durch die entsprechenden S/C Zeitschnipsel definiert ist, wobei die Gleichzeit der Normen der Stücke Chkn,1 ... Chkn,s/c zusätzlich eine im Wesentlichen homogene Verteilung über jede relevante Periode einer Invarianz der Energie zur Verfügung stellt, die durch die Symbole getragen wird, die durch die Blockschwundkanäle während der Periode einer Invarianz übertragen werden. Da die Kommunikationsbedingungen innerhalb von Blockschwundkanälen sich von einer Periode einer Invarianz zu einer anderen ändern, können die Kanäle auf der Skala der Perioden einer Invarianz als ergodisch angesehen werden, so dass die zusätzliche Gleichheit der Normen der C Segmente Sgkn (für n = 1 bis C) jeder Zeile RWk (für k = 1 bis Ns) der Spreizmatrix SM ausreichend dafür ist, eine im Wesentlichen homogene Energieverteilung über den S Zeitschnipseln sicherzustellen, während welchen S aufeinander folgende Gruppen von Nt Linearkombinationen der Symbole Zi (für i = 1 bis K) zu übertragen sind. Dies ermöglicht wiederum, eine hohe Diversity in Bezug auf die Zeit und den Raum der Daten zur Verfügung zu stellen, wie es durch Empfangsantennen am Empfängerende von solchen Blockschwund-Kommunikationskanälen wahrgenommen wird.
Die 10 und 11 stellen dar, wie eine Spreizmatrix SM gemäß dieser dritten Variante des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung aufgebaut sein kann.
In einer in 10 gezeigten ersten Stufe sind C Untermatrizen S(w) (für w = 1 bis C) durch Auswählen einer quadratischen zyklotomischen Rotationsmatrix CM der Dimensionen Nt × Nt aufgebaut, wobei Nt größer als oder gleich S/C ist, und durch Auswählen von S/C Zeilen der Matrix CM zum Bilden von S/C aufeinander folgenden diagonalen Stücken der Länge Nt, die zum Bilden einer Diagonale jeder Untermatrix S(W) beabsichtigt sind, wobei alle solchen diagonalen Stücke somit dieselbe Norm haben und orthogonal zueinander sind.
Jede Komponente CM_m,l der zyklotomischen Matrix CM kann ausgedrückt werden als:
wobei Φ eine Eulerfunktion darstellt.
In einer in 11 gezeigten zweiten Stufe wird dann die Spreizmatrix SM durch Multiplizieren einer Matrix der Dimension Ns × Ns, die durch eine diagonale Anordnung von solchen Untermatrizen S(w) (für w = 1 bis C) gebildet ist, mit einer anderen zyklotomischen Rotationsmatrix B der Dimension Ns × Ns, deren Komponenten gegeben sind durch:
Eine Spreizmatrix SM, die aufgebaut ist, wie es oben erklärt ist, wird zusätzlich die Eigenschaft einer Rotationsmatrix haben, d.h. eine solche Spreizmatrix wird durch Zeilen gebildet sein, die orthogonal zueinander sind und die dieselbe Norm haben, was als SM × SM^H = I ausgedrückt werden kann, wobei I die Einheitsmatrix des Rangs Ns × Ns ist und SM^H eine transponierte konjugierte der Matrix SM ist.
Die Verwendung einer Rotationsmatrix zum Berechnen einer Vielzahl von Linearkombinationen von aufeinander folgenden Symbolen am Senderende ermöglicht eine Optimierung einer globalen Leistungsfähigkeit des iterativen Raum-Zeit-Decodierers, der zum Verarbeiten der Symbole am Empfängerende beabsichtigt ist, indem die Leistungsfähigkeit des durch den Decodierer durchgeführten ersten iterativen Schritts erhöht wird.
Diese Optimierung der Leistungsfähigkeit ist natürlich auch bei einem nicht iterativen Raum-Zeit-Decodierer von Interesse, bei welchem nur ein einziger Decodierschritt durchgeführt wird, welcher einzige Decodierschritt äquivalent zu dem oben angegebenen ersten iterativen Schritt ist.
Die Auswahl, die mittels der Erfindung angeboten wird, von dem Wert der Zahl K von aufeinander folgenden Symbolen, die über mehrere Zeitschnipsel zu spreizen sind, ermöglicht ein dynamisches Einstellen des Kommunikationsdurchsatzes zwischen dem Sender und dem Empfänger auf Kommunikationsbedingungen, die in Echtzeit ausgewertet werden.

Claims

Verfahren zum Übertragen von Daten in einem Telekommunikationssystem mit wenigstens einem Sender (TR), der mit wenigstens zwei Sendeantennen (ta1, ..., taNt) versehen ist, und wenigstens einem Empfänger (REC), der mit wenigstens einer Empfangsantenne (ra1, ..., raNr) versehen ist, welches Verfahren einen Symbolcodierschritt (SPTENC) zum Erzeugen von über zwischen den Sende- und Empfangsantennen aufgebaute Kommunikationskanäle zu übertragenden Symbolen enthält, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es weiterhin einen Symbol-Spreizschritt enthält, in dessen Verlauf eine abstimmbare ganzzahlige Anzahl K aufeinander folgender Symbole über mehrere Zeitschnipsel zu spreizen ist, bevor sie über die Kommunikationskanäle übertragen werden, wobei die abstimmbare Anzahl K in Bezug auf physikalische Eigenschaften der Kommunikationskanäle eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abstimmbare ganzzahlige Anzahl K von über mehrere Zeitschnipsel zu spreizenden aufeinander folgenden Symbolen durch den Sender auf der Basis von Rückkoppelinformation dynamisch eingestellt wird, die durch den Empfänger gesendet wird und die die Qualität von Kommunikationsbedingungen zwischen dem Sender und dem Empfänger darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Symbol-Spreizschritt durch Berechnen einer Vielzahl von Linearkombinationen der K aufeinander folgenden Symbole durchgeführt wird, welche Linearkombinationen mittels der Sendeantennen über eine vorbestimmten Anzahl von Zeitschnipseln gesendet werden sollen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Symbol-Spreizschritt durch Multiplizieren eines durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole ausgebildeten Vektors einerseits mit einer vordefinierten Spreizmatrix andererseits durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall einer Differenz zwischen der Größe des durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole ausgebildeten Vektors einerseits und einer Anzahl von Spalten der Spreizmatrix andererseits der durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole ausgebildete Vektor mit einer Anzahl von Null-Komponenten gleich der Differenz beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall einer Differenz zwischen der Größe des durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole ausgebildeten Vektors einerseits und einer Anzahl von Spalten der Spreizmatrix andererseits eine Dimension der Spreizmatrix durch Unterdrücken einer Anzahl von Spalten oder Zeilen gleich der Differenz reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizmatrix auf solche Weise aufgebaut ist, dass jede ihrer Zeilen durch aufeinander folgende Stücke gebildet ist, die jeweils eine Größe entsprechend der Anzahl von Sendeantennen haben, wobei alle Stücke irgendeiner gegebenen Zeile jeweilige Vektoren bilden, die alle dieselbe Norm haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizmatrix auf solche Weise aufgebaut ist, dass jede ihrer Zeilen durch aufeinander folgende Stücke gebildet ist, die jeweils eine Größe entsprechend der Anzahl von Sendeantennen haben, wobei alle Stücke irgendeiner gegebenen Zeile jeweilige Vektoren bilden, die alle dieselbe Norm haben und die orthogonal zueinander sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizmatrix auf solche Weise aufgebaut ist, dass jede ihrer Zeilen durch eine Vielzahl von Segmenten gebildet ist, die jeweilige Vektoren bilden, die alle dieselbe Norm haben, wobei jedes Segment aufeinander folgende Stücke enthält, die jeweils eine Größe entsprechend der Anzahl von Sendeantennen haben, wobei alle Stücke irgendeines gegebenen Segments jeweilige Vektoren bilden, die alle dieselbe Norm haben und die orthogonal zueinander sind.
Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizmatrix eine Rotationsmatrix ist.
Telekommunikationssystem mit wenigstens einem Sender (TR), der mit wenigstens zwei Sendeantennen (ta1, ..., taNt) versehen ist, und wenigstens einem Empfänger (REC), der mit wenigstens einer Empfangsantenne (ra1, ..., raNr) versehen ist, welcher Sender eine Symbolcodiereinrichtung (SPTENC) zum Erzeugen von über zwischen den Sende- und Empfangsantennen aufgebaute Kommunikationskanäle zu sendenden Symbolen enthält, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sender weiterhin eine Symbol-Spreizeinrichtung zum Spreizen einer abstimmbaren ganzzahligen Anzahl K aufeinander folgender Symbole über mehrere Zeitschnipsel vor einer Übertragung der Symbole über die Kommunikationskanäle enthält, wobei das System weiterhin eine Abstimmeinrichtung zum Einstellen der abstimmbaren Anzahl K in Bezug auf physikalische Eigenschaften der Kommunikationskanäle enthält.
Telekommunikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Symbol-Spreizeinrichtung eine Vielzahl von Linearkombinationen von K aufeinander folgenden Symbolen berechnen soll, welche Linearkombinationen mittels der Sendeantennen über einer vorbestimmten Anzahl von Zeitschnipseln gesendet werden sollen.
Telekommunikationssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Symbol-Spreizeinrichtung einen durch eine Verkettung der K aufeinander folgenden Symbole ausgebildeten Vektor einerseits mit einer vordefinierten Spreizmatrix andererseits multiplizieren soll.
Kommunikationsvorrichtung, die mit wenigstens zwei Sendeantennen (ta1, ..., taNt) versehen ist und eine Symbolcodiereinrichtung (SPTENC) zum Erzeugen von über die Sendeantennen zu sendenden Symbolen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Symbol-Spreizeinrichtung zum Spreizen einer abstimmbaren ganzzahligen Anzahl K aufeinander folgender Symbole über mehrere Zeitschnipsel vor einem Senden der Symbole über die Sendeantennen enthält.