-
Erfindungsgebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kommunikationssysteme und
insbesondere Mehrfachantennensysteme.
-
Stand der
Technik
-
Eine
Grundanordnung für
Kommunikationssysteme besteht darin, daß mindestens ein Strom Signale über einen
Kommunikationskanal zu mindestens einem Empfänger überträgt. Ein Hauptziel ist bei Kommunikationssystemen,
die am Sender und Empfänger
verfügbaren
Ressourcen wirkungsvoll zu verwalten. Bezüglich des Stroms ist es wünschenswert,
die Kommunikationssignale mit einer Datenrate zu übertragen,
die so hoch ist, wie das System zuläßt. Gewöhnlich ist der die Übertragungsrate
begrenzende Faktor der Betrag an Sendeleistung, der dem Sender zugeteilt
ist. Und da der Kommunikationskanal nicht ideal ist, werden in die Signale
bei ihrer Fortpflanzung durch den Kommunikationskanal Fehler eingeführt. Der
Kommunikationskanal ist typischerweise ein dynamisch zeitlich veränderliches
System, das Kommunikationsignale zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedlich
beeinflußt.
Bezüglich
des Empfängers,
ist es wünschenswert,
die Signale mit dem geringstmöglichen
Fehler zu empfangen. Um die Fehler soviel wie möglich zu reduzieren, ist der
Empfänger oft
so ausgelegt, daß er
Rückmeldeinformationen
zum Sender sendet, die den Kommunikationskanal kennzeichnen. Vom
Sender werden die Rückmeldungsinformationen
zum Abändern
seiner Sendesignale benutzt, um ihre Anfälligkeit für die Abnormalitäten des
Kommunikationskanals zu verringern. Die vom Empfänger übertragenen Rückmeldungsinformationen
bedeuten jedoch zusätzliche
Bandbreite (noch eine Systemressource), die vom System manchmal
zum Steigern seines Wirkungsgrades benutzt wird. Kommunikationssystemkonstrukteure
haben entdeckt, daß,
wenn sie die Eigenschaft des Kanals aus der Sicht des Senders bestimmen können, sie
dem Sender den zutreffenden Betrag an Datenrate oder Bandbreite
und Leistung zuteilen können. Ein
Sender, der eine gewisse Kanaleigenschaft 'sieht', kann eine 'gewisse Datenrate' handhaben. Es besteht ein direktes
Verhältnis
zwischen der Kanaleigenschaft und dem zutreffenden Betrag an Ressourcenzuteilung (z.
B. Datenrate), die von einer derartigen Kanaleigenschaft gehandhabt
werden kann. So wird durch Zuteilen einer höheren Datenrate als der 'gewissen Datenrate' zu diesem Sender
bewirkt, daß ein
Anteil der durch diesen Sender übertragenen
Daten verloren geht, da der Kanal auf Basis der Kanaleigenschaft
die zusätzliche Datenrate
nicht handhaben kann. Da während
dieser Zeit keine Daten richtig empfangen werden könnten, wird die
Durchschnittsdatenrate (definiert als die gesamten richtig empfangenen
Daten geteilt durch die Gesamt-Sendezeit)
geringer, wodurch der Wirkungsgrad des Kommunikationssystems vermindert
wird. Wenn umgekehrt dem Sender eine niedrigere Datenrate als die
Rate, die er handhaben kann, zugeteilt wird, würde der Sender nicht wirkungsvoll
funktionieren, da er mehr Informationen übertragen kann, als richtig
empfangen werden können;
das ist nicht eine wirkungsvolle Verwendung der verfügbaren Datenrate
oder Bandbreite. Wenn jedoch die Kanaleigenschaft aus der Sicht
des Senders bestimmt werden kann, dann kann dem Sender der zutreffende
Betrag an Bandbreite und Leistung (oder anderer Ressourcen) zugewiesen
werden, wodurch er wirkungsvoll arbeiten kann. Die Kanaleigenschaft
stellt dar, wie der Kanal die Parameter (z. B. Amplitude, Phase,
Frequenz) eines übertragenen
Signals beeinflußt.
Die Kanaleigenschaft wird typischerweise aus Messung von Signalen
nach ihrer Fortpflanzung durch den Kanal erhalten. Da die Parameter
des Signals vor ihrer Übertragung
durch den Kanal bekannt sind und weiterhin da die Parameter der
Signale nach ihrer Fortpflanzung durch den Kanal gemessen werden
können,
können
die Auswirkungen des Kanals auf die Signale leicht am Empfänger bestimmt
werden und diese Informationen können
zum Sender zurückübermittelt
werden.
-
Bei
Mehrfachsender-Kommunikationssystemen mit einem oder mehreren Sendern
könnte
es eine Mehrzahl von (hiernach als Strom bezeichneten) Datenströmen geben,
die gleichzeitig übertragen
werden. Die Ströme
können
Teil eines übertragenen
Signals oder eine Mehrzahl von übertragenen
Signalen von den Sendern sein. Das Ziel bleibt, die von jedem Strom
gesehene Kanaleigenschaft zu bestimmen, sodaß jedem Strom der richtige
Betrag von einer oder mehreren Ressourcen zugeteilt werden kann.
Systemkonstrukteure benutzen ein bestimmtes wohlbekanntes Filter
am Empfänger
mit der Bezeichnung MMSE-Filter (Minimum Mean Squared Error – Minimum
der mittleren Fehlerquadrate) und bestimmen die Kanalgüte am Ausgang
des MMSE-Filters, damit sie die Kanaleigenschaft aus der Sicht jedes
Stroms bestimmen und dann jedem Strom den richtigen Betrag einer
oder mehrerer Ressourcen auf Grundlage der bestimmten Kanaleigenschaft
zuteilen können.
Der Empfänger
weist eine oder mehrere Empfangsvorrichtungen (z. B. Antennen) zum
Empfangen der Signale aus den Strömen auf. Das empfangene Signal
wird nach dem MMSE-Verfahren verarbeitet, um die Eigenschaft jedes
der Ströme
zu bestimmen. Obwohl jedoch das MMSE-Verfahren die Bestimmung der Kanaleigenschaft
jedes der Ströme
ermöglicht,
bietet der MMSE-Empfänger
im Vergleich mit einem APP-Empfänger
(A Posteriori Probability – Rückschlußwahrscheinlichkeit)
keine verhältnismäßig gute
Leistung. APP-Empfänger
bieten eine bessere Leistung als MMSE-Empfänger, indem sie in der Lage
sind, Informationen mit relativ niedrigerer Fehlerrate als MMSE-Empfänger zu
empfangen. Ungleich MMSE ist jedoch die Bestimmung der durch jeden
Sender gesehenen Kanaleigenschaft ein schwieriges Problem für APP-Empfänger gewesen
und ist nicht zuvor angesprochen worden.
-
In
WO-A-01 69795 ist ein Codierungsverfahren offenbart, das mindestens
zwei elementare Codierungsschritte umfaßt, die entsprechenden Punktierungsschritten
zugeordnet und in Reihe verkettet sind, wobei zwischen aufeinanderfolgenden
elementaren Codierungsschritten ein Verschachtelungsschritt vorkommt. Auch
umfaßt
das Verfahren einen Beobachtungsschritt für Übertragungsbedingungen zum
Bestimmen von mindestens einer Parametereigenschaft der Übertragungsbedingungen,
einen Redundanzverteilungsauswählschritt
zum Auswählen
als Funktion des besagten mindestens einen Parameters einer Verteilung
der elementaren Codierungsschrittredundanzen unter einer Mehrzahl
von Verteilungen der elementaren Codierungsschrittredundanzen, für die der
globale Wirkungsgrad der gleiche ist, und einen Codierungsverfahrensanpassungsschritt
zum Anpassen des Codierungsverfahrens als Funktion der ausgewählten Redundanzverteilung.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
entspricht dem Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen entsprechen den
abhängigen
Ansprüchen.
-
Die
vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren zur wirkungsvollen Zuteilung
von einer oder mehreren Ressourcen zu mindestens einem Strom eines
Kommunikationssystems durch Durchführung eines APP-Decodierungsverfahrens
an einem Empfänger
des Kommunikationssystems, der in der Lage ist, Signale aus den Strömen über einen
Kommunikationskanal zu empfangen. Es wird ein Verfahren zum Bestimmen
der von jedem Strom gesehenen Kanaleigenschaft beschrieben, wodurch
der richtige Betrag von einer oder mehreren Ressourcen jedem Strom
des Kommunikationssystems zugeteilt werden kann. Die Erfindung bestimmt
die Kanaleigenschaft für
jeden Strom durch Verwendung von modifizierten Vereinigungsgrenzen
(Modified Union Bounds).
-
Eine
modifizierte Vereinigungsgrenze für jeden Strom wird bestimmt,
wobei jede modifizierte Vereinigungsgrenze eine Funktion der folgenden
drei Parameter ist: (1) der Kanalmatrix aus der Sicht des Empfängers; (2)
der Sendeleistung der Signale aus dem Strom und (3) der Varianz
des Rauschens im Kommunikationskanal unter Annahme, daß das Rauschen
Gaußschen
Statistiken folgt und einen Mittelwert Null aufweist. Zur Bestimmung
der modifizierten Vereinigungsgrenzen wird eine Funktion Q(x) benutzt,
wobei x eine Kombination der drei Parameter darstellt. Modifizierte
Vereinigungsgrenzen bieten einen Obergrenzen-Pe-Wert (probability
of error – Fehlerwahrscheinlichkeit)
eines bestimmten für
einen bestimmten Strom übertragenen
Symbols. Modifizierte Vereinigungsgrenzen beruhen auf Vereinigungsgrenzen,
ein wohlbekanntes Verfahren, das in Kommunikationssystemen zum Bestimmen
einer Obergrenze der Fehlerwahrscheinlichkeit für die gleichzeitig in den Strömen übertragene
Sammlung von Symbolen benutzt wird. Ein übertragenes Symbol eines beliebigen
bestimmten Stroms wird einer Konstellation von Symbolen entzogen.
Für die
Symbolkonstellation eines bestimmten Stroms wird unter Annahme eines
AWGN-Kanals (Additive White Gaussian Noise – additives weißes Gaußschen Rauschen)
eine Kurve von Symbolfehlerwahrscheinlichkeit über SNR (Signal to noise ratio – Signal-Rausch-Verhältnis) erzeugt.
SNR ist das Verhältnis
der Signalleistung zur Rauschleistung. Kurven von Fehlerwahrscheinlichkeit über SNR
können
durch wohlbekannte numerische Verfahren und/oder Statistiken erhalten
werden. Der berechnete Obergrenzen- Fehlerwahrscheinlichkeitswert (Pe) unter Verwendung modifizierter Vereinigungsgrenzen
wird an die Kurve von Symbolfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
angelegt, um einen SNR-Wert zu erhalten. Dieser SNR-Wert wird zur
Bestimmung einer richtigen Datenrate für diesen Strom benutzt, wobei
die Datenrate eine oder mehrere Ressourcen darstellt, die wünschenswerterweise
wirkungsvoll den Strömen
zuzuteilen sind. Das System kann sich entscheiden, unter Verwendung
einer Menge von Symbolen gemäß einem
beliebigen verschiedener Mitglieder einer Modulations- und Codierungsmenge
(MCS – Modulation
and Coding Set) zu übertragen.
Jedem Mitglied der MCS ist eine Modulationsanordnung und eine fehlerkorrigierende
Codierungsanordnung zugeordnet. Im wesentlichen definiert jedes
Mitglied der MCS eine bestimmte Datenrate. Weiterhin ist jedes Mitglied
der MCS mit einer bestimmten Menge von codierten Symbolen oder Codeworten
verbunden oder kann diese erzeugen. Eine Kurve von Codewortfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
für einen
AWGN-Kanal wird erzeugt, die einen Satz solcher Kurven ergibt. Der
aus der Kurve von Symbolfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
berechnete SNR-Wert
wird an den Satz Kurven (Codewortfehlerwahrscheinlichkeit über SNR)
angelegt und die MCS, die die höchste
Datenrate ergibt und dabei die Fehlerwahrscheinlichkeit klein hält, wird
für diesen
bestimmten Strom ausgewählt.
Das obige Verfahren kann für jeden
der Ströme
wiederholt werden, wodurch die Datenrate für jeden Strom mit der APP-Decodierung
berechnet werden kann. Die zutreffende Datenrate (bzw. andere Ressource)
für jeden
Strom kann daher einzeln bestimmt werden, was eine wirkungsvolle
Verwendung der Kommunikationssystemressourcen ermöglicht.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
ein Flußdiagramm
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
-
2 zeigt
eine Kurve von Codewortfehlerwahrscheinlichkeit über SNR für vier Mitglieder einer MCS, die
von einem Kommunikationssystem benutzt wird, bei dem das Verfahren
der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren zur wirkungsvollen Zuteilung
von einer oder mehreren Ressourcen zu mindestens einem Strom eines
Kommunikationssystems durch Durchführen eines APP-Decodierungsverfahrens
an einem Empfänger
des Kommunikationssystems, der zum Empfangen von Signalen aus den
Strömen über einen
Kommunikationskanal in der Lage ist. Es wird ein Verfahren zum Bestimmen
der von jedem Strom gesehenen Kanaleigenschaft beschrieben, wodurch
jedem Strom des Kommunikationssystems der richtige Betrag von einer
oder mehreren Ressourcen zugeteilt werden kann. Die Erfindung bestimmt
die Kanaleigenschaft pro Strom durch Verwendung von modifizierten
Vereinigungsgrenzen.
-
Es
wird eine modifizierte Vereinigungsgrenze für jeden Strom bestimmt, wobei
jede modifizierte Vereinigungsgrenze eine Funktion der folgenden
drei Parameter ist: (1) der vom Empfänger gesehenen Kanalmatrix;
(2) der Sendeleistung der Signale aus dem Strom und (3) der Varianz
des Rauschens im Kommunikationskanal unter der Annahme, daß das Rauschen
Gaußschen
Statistiken folgt und einen Mittelwert Null aufweist. Zur Bestimmung
der modifizierten Vereinigungsgrenzen wird eine Funktion Q(x) benutzt,
wobei x eine Kombination der drei Parameter darstellt. Modifizierte
Vereinigungsgrenzen bieten einen Obergrenzen-Pe-Wert (probability
of error – Fehlerwahrscheinlichkeit)
(Pe) eines bestimmten für
einen bestimmten Strom übertragenen
Symbols. Modifizierte Vereinigungsgrenzen beruhen auf Vereinigungsgrenzen,
ein wohlbekanntes Verfahren, das in Kommunikationssystemen zum Bestimmen
einer Obergrenze der Fehlerwahrscheinlichkeit für die gleichzeitig in den Strömen übertragene
Sammlung von Symbolen benutzt wird. Ein übertragenes Symbol eines beliebigen
bestimmten Stroms wird einer Konstellation von Symbolen entzogen.
Für die
Symbolkonstellation eines bestimmten Stroms wird unter Annahme eines
AWGN-Kanals (Additive
White Gaussian Noise – additives
weißes
Gaußschen
Rauschen) eine Kurve von Symbolfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
(Signal to noise ratio – Signal-Rausch-Verhältnis) erzeugt.
SNR ist das Verhältnis
der Signalleistung zur Rauschleistung. Kurven von Fehlerwahrscheinlichkeit über SNR
können
durch wohlbekannte numerische Verfahren und/oder Statistiken erhalten
werden. Der berechnete Obergrenzen-Fehlerwahrscheinlichkeitswert (Pe) unter Verwendung modifizierter Vereinigungsgrenzen
wird an die Kurve von Symbolfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
angelegt, um einen SNR-Wert zu erhalten. Dieser SNR-Wert wird zur Bestimmung
einer richtigen Datenrate für
diesen Strom benutzt, wobei die Datenrate eine oder mehrere Ressourcen
darstellt, die wünschenswerterweise
wirkungsvoll den Strömen
zuzuteilen sind. Das System kann sich entscheiden, unter Verwendung
einer Menge von Symbolen gemäß einem
beliebigen verschiedener Mitglieder einer Modulations- und Codierungsmenge
(MCS – Modulation
and Coding Set) zu übertragen.
Jedem Mitglied der MCS ist eine Modulationsanordnung und eine fehlerkorrigierende
Codierungsanordnung zugeordnet. Im wesentlichen definiert jedes
Mitglied der MCS eine bestimmte Datenrate. Weiterhin ist jedes Mitglied
der MCS mit einer bestimmten Menge von codierten Symbolen oder Codeworten
verbunden oder kann diese erzeugen. Eine Kurve von Codewortfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
für einen
AWGN-Kanal wird erzeugt, die einen Satz solcher Kurven ergibt. Der
aus der Kurve von Symbolfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
berechnete SNR-Wert
wird an den Satz Kurven (Codewortfehlerwahr scheinlichkeit über SNR)
angelegt und die MCS, die die höchste
Datenrate ergibt und dabei die Fehlerwahrscheinlichkeit klein hält, wird
für diesen
bestimmten Strom ausgewählt. Das
obige Verfahren kann für
jeden der Ströme
wiederholt werden, wodurch die Datenrate für jeden Strom mit der APP-Decodierung
berechnet werden kann. Die zutreffende Datenrate (bzw. andere Ressource)
für jeden Strom
kann daher einzeln bestimmt werden, was eine wirkungsvolle Verwendung
der Kommunikationssystemressourcen ermöglicht.
-
Um
die Besprechung zu erleichtern wird das Verfahren der vorliegenden
Erfindung im Zusammenhang mit einem 2 × 2-Antennensystem besprochen,
wo zwei Sendeantennen über
einen Kommunikationskanal mit einer Kanalmatrix H zu zwei Empfangsantennen
senden. Die Kanalmatrix ist ein wohlbekannter Parameter, der den
Gesamtkanal zwischen einem Sender und Empfänger kennzeichnet. Es ist jedoch
zu beachten, daß das Verfahren
der vorliegenden Erfindung nicht auf Antennen oder irgendeine besondere
Art von Sendervorrichtung begrenzt ist. Weiterhin ist das Verfahren
der vorliegenden Erfindung im wesentlichen ein Ratenregelungsverfahren
pro Strom, bei dem der Ursprung eines Signalstroms belanglos ist
und die Art von Kommunikationssystem, in dem sich der Strom ausbreitet,
belanglos ist. Typischerweise besteht der Strom aus codierten Symbolen,
die durch die Codierung von Kanalbit in Symbole durch digitale Modulation
gebildet werden, und die Kanalbit werden durch Kanalcodierung aus
der Codierung von Informationsbit gebildet. Im allgemeinen werden
die Ströme
durch mehrere Sender (z. B. Antennen) über einen Kommunikationskanal
mit einer Kanalmatrix H übertragen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist sowohl auf Kanäle mit gleichmäßigem Schwund
als auch frequenzselektive Kanäle
anwendbar.
-
Die
Ströme
werden dann weiterhin durch einen linearen oder nichtlinearen Raumzeit-Blockcode
codiert. Der Raumzeit-Blockcode überträgt codierte
Symbole oder Codeworte von Sendeantennen durch Kombinieren codierter
Symbole aus einem oder mehreren Strömen zu einer gegebenen Zeit.
Die Kombinieroperation könnte
linear oder nichtlinear sein. Ein Sonderfall eines linearen Raumzeit-Blockcodes
wäre die Übertragung
jedes Stroms von einer anderen Sendeantenne, wenn die Anzahl von
Strömen
gleich der Anzahl von Sendeantennen ist. In den meisten Fällen ist
es möglich,
die Wirkung eines linearen Raumzeit-Blockcodes und einer Kanalmatrix
durch eine zutreffende Matrix darzustellen, die von den Strömen effektiv
als die Kanalmatrix gesehen würde,
bevor sie den Empfänger
erreichen.
-
Bezugnehmend
auf
1 ist dort ein Flußdiagramm des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Im Schritt
100 wird
für einen
Strom eine Obergrenze für
die Fehlerwahrscheinlichkeit durch Berechnen einer modifizierten
Vereinigungsgrenze für
einen Strom wie folgt berechnet: im allgemeinen gibt es für ein Antennensystem
mit M Sende- und N Empfangsantennen eine entsprechende N × M-Kanalmatrix.
In dem spezifischen besprochenen Beispiel sei M = N = 2 und der
lineare Raumzeit-Blockcode der oben besprochene Sonderfall, wo die
zwei Ströme
direkt von den Sendeantennen übertragen
werden. Es gäbe
insgesamt L getrennte Vektorsymbole, die vom Strom zu jeder gegebenen
Zeit benutzt werden können.
Für M Ströme ist ein
Vektorsymbol ein aus den Symbolen der M Ströme zu einer gegebenen Zeit
bestehender Vektor. Diese Zahl L ist eine Funktion von durch die
Sendeantennen benutzten Modulationen. Wenn beispielsweise QPSK (Quadrature Phase
Shift Keying) und 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) für Ströme 1 bzw.
2 in einem 2-Sendeantennensystem benutzt werden, dann ist L 64.
Die Vereinigungsgrenze ermöglicht
die Berechnung einer Obergrenze für die Fehlerwahrscheinlichkeit
durch Verwendung von paarweiser Fehlerwahrscheinlichkeit, für die in
der Tat analytische Ausdrücke
zur Verfügung
stehen. Der Ausdruck zur Berechnung der Fehlerwahrscheinlichkeit
eines von dem j-ten (j = 1, 2 ..., M) Strom übertragenen Symbols ist gegeben
als
wobei die Summierung über alle
Vektorsymbole s und c stattfindet. P(c, s) bezeichnet die Fehlerwahrscheinlichkeit,
wenn Vektorsymbol s übertragen
wird und fehlerhaft als Vektorsymbol c decodiert wird, angenommen es
gibt nur zwei mögliche
Vektorsymbole c und s, die übertragen
werden können.
Vektorsymbole c
j und s
j bezeichnen
die j-ten Elemente von c bzw. s. In der obigen Gleichung kann man
für ein
beliebiges s nur mit wenigen Vektorsymbolen c anstatt von allen
arbeiten, die eine hohe P(c, s) aufweisen. Der Ausdruck für die paarweise
Fehlerwahrscheinlichkeit wird leicht erhalten als
wobei Λ eine reale Diagonalmatrix anzeigt,
sodaß das
Quadrat der Summe ihre Diagonalelemente der Gesamtsendeleistung
der Ströme
gleich ist, H eine 2 × 2-Kanalmatrix ist und
Q eine wohlbekannte mathematische Funktion ist, die gewöhnlich in
der Kommunikationstheorie benutzt wird. Die Funktion Q ist gegeben durch:
-
-
In
dem obigen Ausdruck wird mich angenommen, daß das Rauschen an jeder Empfangsantenne Gaußsches IID-Rauschen (Independent
and identically distributed – unabhängig und
identisch verteilt) mit einem Mittelwert Null und Varianz N0 ist. Wenn das Rauschen nicht gaußsch und
IID ist, könnte
man grundsätzlich
immer noch modifizierte Vereinigungsgrenzen berechnen, um durch
Verwendung der statistischen Eigenschaften des Rauschens eine Obergrenze
für die
Wahrscheinlichkeit pro Strom zu erhalten.
-
Es
ist möglich,
daß die
wie oben durch das modifizierte Vereinigungsgrenzenverfahren berechnete Wahrscheinlichkeit
von Symbolfehler größer als
1 ist. In dieser Lage wird die berechnete Fehlerwahrscheinlichkeit
auf einen Wert weniger gleich 1 beschnitten (bzw. begrenzt). Die
Q-Funktion kann als eine Nachschlagetabelle mit einer Mehrzahl von
Q(x) Werten für
eine Mehrzahl von x Werten implementiert werden.
-
Im
Schritt 102 wird der Fehlerwahrscheinlichkeits-Obergrenzenwert an
eine Kurve von Symbolwahrscheinlichkeit über SNR angelegt, die aus einem
Gesamt-Durchschnittswert der gesamten Konstellation der durch den
Strom übertragenen
Symbole erzeugt wird. Bei der Erzeugung dieser Kurve wird angenommen,
daß der
Kanal ein AWGN-Kanal ist (Additive White Gaussian Noise – Additives
weißes
Gaußsches
Rauschen; Gewinn 1, nicht veränderlich
und das Rauschen wird als Gaußsches
angenommen und zwei zu unterschiedlichen Zeiten entnommene Rauschproben
sind unabhängig).
Es wird ein SNR-Wert erhalten, wenn der Fehlerwahrscheinlichkeitsobergrenzenwert
an die Kurve angelegt wird.
-
Im
Schritt 104 wird der vom Schritt 102 erhaltene
SNR-Wert auf einen
Satz Kurven von Codewortfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
für einen
AWGN-Kanal angewandt. Jeder Strom wird wie über ein ausgewähltes Mitglied
der MCS übertragen.
Die Codewortfehlerwahrscheinlichkeitskurve wird auf wohlbekannte
Weise aus einer MCS-Menge (Modulation Coding Set) erhalten. Der
Kanal wird wiederum als AWGN-Kanal
angenommen. Ein Beispiel einer MCS-Menge ist unten dargestellt:
-
-
Die
MCS definiert im wesentlichen bestimmten Modulationsanordnungen
und Codierungsanordnungen zugeordnete Datenraten. Codierung ist
ein Verfahren, bei dem Redundanz in einen Informationsstrom eingeführt wird,
um die Informationen vor Rauschen zu schützen. Wenn ein Symbol aus einem
Informationsstrom über
die Modulation und Codierung eines Mitglieds einer MCS übertragen
wird, ergibt sich ein Codewort. Die Kurve Codewortfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
ist daher ein gesamter Durchschnittswert der Gesamtmenge möglicher
Codeworte der MCS-Mitglieder. Bezug nehmend auf 2 nehme
man an, daß der
aus Schritt 102 erhaltene SNR-Wert SNR0 ist:
unter Verwendung der Kurven von Codewortfehlerwahrscheinlichkeit über SNR
werden die entsprechenden Fehlerwahrscheinlichkeiten Pe0 und
Pe1 aus den Kurven MCS 3 und MCS 4 erhalten.
Man beachte, daß die
Anzahl von Kurven mit entsprechendem Fehlerwahrscheinlichkeitswert
für SNR
von der Verteilung der verschiedenen Kurven für die MCS bezüglich SNR0 abhängig
ist. Ein MCS-Mitglied wird durch Anwenden des aus Schritt 102 erhaltenen
SNR-Wertes auf eine beliebige und alle der Kurven der MCS und Auswählen der
Kurve, die die höchste
Datenrate ergibt und dabei die Fehlerwahrscheinlichkeit relativ gering
hält (geringer
als ein vorentschiedener Wert), ausgewählt. In dem in 2 gezeigten
Beispiel schneidet der berechnete SNR0-Wert
die Kurven MCS 4, MCS 3 und MCS 2 und ergibt Fehlerwahrscheinlichkeiten
Pe4, Pe3 bzw. Pe2. Obwohl es erscheint, daß die Kurve
MCS 4 eine höhere
Datenrate als die Kurve MCS 3 aufweist, würde wahrscheinlich die Kurve
MCS 3 gewählt
werden, da Pe3 bedeutend geringer als Pe4 zu sein scheint. Obwohl MCS 2 eine noch
geringere Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, würde sie nicht gewählt werden,
da MCS 2 eine kleinere Datenrate als die Datenrate von MCS 3 aufweist.
Das Ziel ist, die Fehlerwahrscheinlichkeit relativ gering zu halten
und dabei die Datenrate so hoch wie möglich zu halten.
-
Bei
einer alternativen Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung durchlaufen die Ströme eine
Matrix G am Sender, nachdem sie raumzeitcodiert worden sind. Die
Matrix G wird aus einer vordefinierten Menge von Matrizen gewählt und
aus dieser Menge wählt
der Empfänger
G und übermittelt
seine Wahl über
einen Rückmeldungskanal
zum Sender. Der effektive Kanal aus der Sicht des Senders wird nunmehr
HG (d. h. Matrix H multipliziert mit Matrix G) und der Empfänger wählt die
G, die die Datenrate maximiert, die verläßlich durch den effektiven
Kanal unterstützt
werden kann. Der vom Sender gesehene Kanal wird daher vorteilhafterweise
geändert,
um die Datenrate zu verbessern, die verläßlich unterstützt werden
kann.
