ES2275747T3

ES2275747T3 - Metodo y dispositivo para proporcionar proteccion de bits optima frente a errores de transmision.

Info

Publication number: ES2275747T3
Application number: ES01980579T
Authority: ES
Inventors: Hannu J. Mikkola; Janne Vainio; Jani Rotola-Pukkila
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2007-06-16
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: US7027518B2; US20020075966A1; KR20030044065A; BRPI0113893B1; FI20002399A; EP1330887A1; EP1330887B1; ATE349825T1; DE60125571T2; JP2004513561A; CA2427425C; HK1083575A1; WO2002037741A9; AU2002212393A8; WO2002037741A1; AU2002212393A1; CN100359833C; FI115178B; CA2427425A1; KR100567863B1

Abstract

Método para procesar tramas de información digital en un transmisor antes de transmitirlas a un receptor a través de una conexión de comunicación inalámbrica, comprendiendo la etapa consistente en: - codificar por convolución y perforar (112) una determinada secuencia de bits de cada trama de información digital antes de transmitir dicha trama a través de una conexión de comunicación inalámbrica; caracterizado por que comprende la etapa consistente en: - reordenar (411) la secuencia de bits de cada trama de información digital a codificar por convolución y perforar, antes de su codificación por convolución y perforación (112), en un orden que se ha encontrado que produce, durante el curso de la codificación convolucional con un determinado código convolucional y perforar con un determinado patrón de perforación, una secuencia codificada por convolución y perforada en la que la probabilidad estadística de error de transmisión muestra un comportamiento predefinido (701), mediante el reordenamiento de los bits menos importantes dentro de un rango de bits de una trama en posiciones para las cuales la probabilidad de error binario es la mayor.

Description

Método y disposición para proporcionar protección de bits óptima frente a errores de transmisión.

La invención concierne en general a la tecnología de protección de bits frente a error de transmisión en un sistema digital de comunicaciones inalámbricas. Especialmente la invención concierne a la tarea de asegurar que el grado de protección que disfruta cada bit en una unidad de información digital a transmitir es acorde a su importancia relativa dentro de dicha unidad de información digital.

Transmisores de información digital, tales como los transmisores radioeléctricos utilizados en las estaciones móviles de sistemas celulares radioeléctricos, manejan información digital en unidades independientes a las que normalmente se refiere como tramas. En un caso ejemplar en el que la información digital a transmitir representa una señal vocal, una trama contiene toda la información que necesita una estación receptora para reproducir un intervalo corto de tiempo de voz. Una longitud típica de tal intervalo es 20 milisegundos.

Los bits de una trama tienen diferente importancia en relación a la calidad vocal subjetiva que puede reproducirse. Puede haber tales bits o secuencias de bits sin la forma correcta lo que hace completamente imposible reproducir el intervalo de tiempo corto de voz en una forma inteligible. Por otro lado, la trama también puede contener tales bits o secuencias de bits que son ciertamente necesarios para reproducir completamente el intervalo de tiempo corto de voz con alta fidelidad, no obstante, de modo que un error en estos bits o secuencias de bits solo causa una pequeña distorsión en la calidad vocal subjetiva que experimenta un oyente humano.

Se sabe de la técnica anterior reconocer las diferentes importancias de diferentes bits y proporcionar diferentes grados de protección frente a errores de transmisión dependiendo de la importancia relativa de los bits. La figura 1 es un diagrama esquemático parcial de un transmisor digital de la técnica anterior en el que un codificador de fuente 101 genera un tren de bits codificados de fuente. Si se utiliza el transmisor de la figura 1 para digitalizar y transmitir voz, el codificador de fuente 101 es un codificador vocal que lleva a cabo algún algoritmo como codificación de predicción lineal para convertir una señal vocal en un tren de bits codificados de fuente. Este tren de bits va al codificador de canal 102 que le introduce redundancia. El propósito de la codificación de canal es proteger la información digital frente a errores de transmisión, es decir, permitir a la estación receptora reproducir los valores de bits originales de forma tan fiable como sea posible y detectar, al menos, y también posiblemente corregir cualquier error de transmisión dentro del canal de transmisión. Un bloque de intercalado, modulador y formador de ráfagas 103 coge la información de canal digital codificada y la convierte en ráfagas de frecuencia radioeléctrica que pueden transmitirse por el aire.

Dentro del bloque codificador de canal conocido 102 de la figura 1 hay primero una entidad de reordenamiento 110, la tarea de la cual es reordenar los bits que van a constituir los contenidos de una trama. El orden producido por la entidad 110 es tal que se ha considerado como óptimo en relación al grado de protección frente a errores de transmisión y dependiendo de la importancia relativa de los bits. En el ejemplo de la figura 1 la entidad de reordenamiento 110 distribuye los bits de una trama en tres clases de acuerdo a importancia decreciente: clase 1a, clase 1b y clase 2. De estas, los bits pertenecientes a la clase 1a son tan importantes que deben ser protegidos con un código de Verificación de Redundancia Cíclica (CRC). Un bloque de cálculo CRC 111 calcula una suma de verificación CRC sobre los bits de clase 1a. Esta suma de verificación se introduce como información de entrada en un bloque de codificación convolucional y perforación 112 junto con los bits de clase 1a y los propios bits de clase 1b. El codificador convolucional 112 codifica la entrada de bits a él con un determinado código convolucional y utiliza perforación, es decir, borra determinados bits codificados convolucionalmente de acuerdo con un patrón de bits determinado, con el fin de producir un resultado de codificación en el que el número de bits por unidad de tiempo es igual a una determinada tasa bruta de bits predefinida.

El orden en el que se realiza la codificación convolucional y perforación normalmente es tal que los bits de clase 1a son codificados primero, los bits de la suma de verificación CRC inmediatamente después y los bits de clase 1b sólo después de los bits de la suma de verificación CRC. El rango de bits que incluye los bits de clase 1a y los bits de la suma de verificación CRC es codificado normalmente en el bloque de codificación convolucional y perforación 112 de modo que se consigue un rendimiento de la protección de error igual para todas las posiciones de bits dentro de ese rango. Esto es porque se ha descubierto que la detección de error basada en CRC es más efectiva cuando el rendimiento de la protección de error es igual para todas las posiciones de bits que cuando algunas posiciones dentro del rango de bits relacionados con CRC disfrutan de mejor rendimiento de protección que algunos otros, siendo conseguida tal mejor protección a expensas del empeoramiento del rendimiento de protección de algunos otros bits en ese
rango.

Los resultados de la codificación van al bloque de intercalado, formación de ráfagas y modulación 103 junto con los bits de clase 2 que no estaban sujetos a ningún cálculo CRC o codificación convolucional en absoluto. La combinación de los bits codificados convolucionalmente y/o protegidos por CRC con los bits de clase 2 no codificados se representa esquemáticamente en la figura 1 por el multiplexador 113. El orden en el que los bits de varias partes de la trama se manejan internamente en el bloque 102 se muestra en la parte inferior de la figura 1: los bits de clase 1a codificados convolucionalmente 120 viene primero, luego los bits de la suma de verificación CRC codificados convolucionalmente 121, luego los bits de clase 1b codificados convolucionalmente y perforados y luego los bits de clase 2. También dentro de cada clase, los bits de esa clase se encuentran en el orden determinado por su importancia decreciente con relación a la calidad vocal subjetiva.

La figura 2 es un diagrama esquemático parcial de un receptor de la técnica anterior que se utiliza para recibir las transmisiones procedentes del transmisor de la figura 1. Las transmisiones recibidas son demoduladas y descompuestas a partir de su formato de ráfagas intercaladas en un formato de tramas en el bloque 201. Un decodificador de canal 202 elimina la codificación de canal de cada trama y reenvía las tramas decodificadas de canal a un decodificador de fuente 203. El decodificador de fuente 203 es la contrapartida del codificador de fuente 101 en el transmisor; por ejemplo, en relación a la transmisión vocal convierte la señal vocal codificada en un tren de muestras digitales que está listo para conversión D/A y la reproducción acústica en un altavoz. Con el fin de permitir los efectos inversos de la codificación de canal, el decodificador de canal 202 comprende un demultiplexador 210 que separa los bits de clase 2 no codificados y envía el resto de los bits a un bloque de decodificación de Viterbi y de anulación de perforación 211 para la eliminación del código convolucional. Existen otros métodos de decodificación diferentes al algoritmo de decodificación de Viterbi, pero la amplia aplicabilidad de los algoritmos de Viterbi ha hecho habitual referirse a la decodificación de códigos convolucionales como decodificación de Viterbi. La salida del bloque de decodificación de Viterbi y de anulación de perforación 211 comprende los bits de la suma de verificación CRC, bits de clase 1a y los bits de la clase 1b. De estos los dos primeros son tenidos en cuenta en un bloque de recálculo CRC 212 que verifica si la suma de verificación CRC calculada de los bits de clase 1a recibidos coincide con aquellos recibidos junto con ellos dentro de la trama. Una falta de coincidencia provoca el bloque de recálculo CRC 212 informe al decodificador de fuente acerca del error detectado con una llamada bandera CRC. Los bits de clase 1a, de clase 1b y de clase 2, de los cuales, los dos primeros han sido decodificados, van todos en un bloque 213, el propósito del cual es cancelar el reordenamiento conseguido en la entidad de reordenamiento 110 del transmisor.

Las disposiciones de codificación de canal y reordenamiento de la técnica anterior persiguen hacer la probabilidad estadística de un error binario en una determinada posición de bit una función que aumenta, de manera monótona, del número ordinario de la posición de bit dentro de la trama. No obstante, la figura 3 muestra que la disposición de la técnica anterior mostrada en la figura 1 falla en alcanzar este objetivo. La curva 301 en la figura 1 ilustra la probabilidad estadística de un error de bit en cada posición de bit para una trama vocal de 140 posiciones de bit que fue observada cuando 6812 tramas vocales seleccionadas aleatoriamente eran llevadas a través de un canal radioeléctrico inductor de error simulado. Estas tramas ejemplares comprendían bits de clase 1a en las posiciones 1 a 52, bits de la suma de verificación CRC en las posiciones 53 a 62 y bits de clase 1b en las posiciones 63 a 140. En las tramas no se incluían bits de clase 2. La figura 3 muestra que la tendencia general es correcta: la curva 301 muestra una probabilidad de error generalmente creciente hacia el final de la trama. No obstante, la función representada por la curva 301 no crece de forma monótona. Incluso hay grandes desviaciones locales del comportamiento pretendido de la curva, que se ven como picos distintivos hacia arriba y hacia abajo en determinados puntos en la mitad derecha de la curva.

Los documentos de la técnica anterior WO-A-99/39442, WO-A-00/35136 y Ju Mi Lee et al: "A rate adaptive convolutional coding method for multicarrier DS/CDMA systems", MTLCOM 2000 PROCEEDINGS 22 Octubre 2000 - 25 Octubre 2000, páginas 932-936, describen características conocidas de perforación y codificación convolu-
cional.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un método y una disposición para optimizar la relación entre la importancia relativa de los bits y el nivel de protección que disfrutan los bits dentro de una estructura de trama.

Los objetos de la invención se consiguen reordenando esos bits, las representaciones codificadas convolucionalmente de los cuales serán sometidas a perforación.

Un primer aspecto de la invención es un método para procesar tramas de información digital en un transmisor antes de transmitirlas a un receptor a través de una conexión de comunicación inalámbrica. El método de acuerdo a este aspecto de la invención se caracteriza por lo que se describe en la parte de caracterización de la reivindicación independiente dirigida a tal método.

Adicionalmente, la invención se aplica a un método para generar tablas de reordenamiento y reordenamiento inverso con el propósito de optimizar la distribución de probabilidad de error de transmisión en la transmisión de tramas de información digital a través de una conexión de comunicación inalámbrica entre un transmisor y un receptor. El método de acuerdo a este aspecto de la invención se caracteriza por lo que se describe en la parte de caracterización de la reivindicación independiente dirigida a tal método.

La invención también se aplica a un transmisor y un receptor que se caracterizan por lo que se describe en la parte de caracterización de las reivindicaciones independientes dirigidas a un transmisor y un receptor, respectivamente.

En el trabajo de investigación que llevó a la presente invención se descubrió que la perforación tiene tendencia de provocar desviaciones de un comportamiento esperado de la curva de probabilidad de error que representa la probabilidad estadística de error binario en cada posición de bit de una trama. Aparentemente la perforación provoca alguna acumulación estadística de error en y alrededor de determinadas posiciones de bits. El mecanismo no es, teóricamente, fácil de comprender. No obstante, en la presente invención se encontró que, al menos, la experiencia práctica puede utilizarse para predecir y controlar el efecto inductor de error de la perforación.

De acuerdo con la invención, un determinado rango de bits de una trama está reordenado de modo que los bits menos importantes dentro de ese rango se sitúan en aquellas posiciones para las cuales la probabilidad de error binario es la mayor. El rango de bits para los cuales se cumple tal operación es de forma más ventajosa el rango que abarca aquellos bits que van a ser sometidos a codificación convolucional y perforación pero no al cálculo de la suma de verificación CRC. En el leguaje de la descripción de la técnica anterior esto se refiere a los bits de clase 1b.

Las tablas de reordenamiento de acuerdo a las cuales se hace el reordenamiento son determinadas, de forma más ventajosa, mediante experimentación y/o simulación. Un receptor debe conocer la tabla de reordenamiento que utiliza un transmisor. Esto significa que sólo hay una tabla de reordenamiento específica para cada disposición de codificación de canal, de modo que después de que las partes comunicantes hayan acordado directa o indirectamente la elección de la codificación de canal estarán automáticamente informadas también de la tabla de reordenamiento aplicable, o existen algunos medios para que el transmisor y el receptor acuerden separadamente una tabla de reordenamiento que utilizarán. Naturalmente el receptor también debe incluir una entidad de procesamiento que está dispuesta para cancelar el efecto de tal reordenamiento.

Las nuevas características que se consideran como características de la invención se establecen, en particular, en las reivindicaciones adjuntas. La invención en si misma, no obstante, su construcción y su método de operación, junto con los objetos adicionales y las ventajas de ellos, se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción de realizaciones específicas cuando se leen en relación con los dibujos adjuntos.

Figura 1 ilustra un transmisor inalámbrico conocido,

Figura 2 ilustra un receptor inalámbrico conocido,

Figura 3 ilustra determinadas probabilidades de error observadas en una disposición de transmisión conocida,

Figura 4 ilustra el principio de un transmisor de acuerdo a una realización de la invención,

Figura 5 ilustra la generación de tablas de reordenamiento y reordenamiento inverso de acuerdo con la invención,

Figura 6 ilustra el principio de un receptor de acuerdo a una realización de la invención y,

Figura 7 ilustra ciertas probabilidades de error observadas en una disposición de transmisión de acuerdo con la invención.

La figura 4 es un diagrama esquemático parcial de un transmisor inalámbrico de acuerdo a una realización de la invención. La estructura global del transmisor se parece mucho a la de un transmisor conocido: un codificador de fuente 101 genera un tren de bits de fuente codificados que va al codificador de canal 402 para añadirle redundancia. Un bloque de modulación, formador de ráfagas y de intercalado 103 coge la información de canal digital codificada y la convierte en ráfagas de frecuencia radioeléctrica que pueden transmitirse por el aire. Incluso dentro del bloque codificador de canal 402 de la figura 4 hay, primero, la conocida entidad de reordenamiento 110, la tarea de la cual es reordenar los bits que van a constituir los contenidos de una trama. La entidad 110 es igual a la parte correspondiente conocida en el ejemplo de la figura 1: distribuye los bits de una trama en tres clases de acuerdo a importancia decreciente: clase 1a, clase 1b y clase 2. Además, las características de utilización de un bloque de cálculo CRC 111 para calcular una suma de verificación CRC sobre los bits de clase 1a e introducir esta suma como información de entrada en un bloque de codificación convolucional y perforación 112 junto con los bits de clase 1a son las mismas que en la figura 1.

No obstante, de acuerdo con la invención los bits de clase 1b no son introducidos directamente desde la entidad de reordenamiento 110 en el bloque de codificación convolucional y perforación 112. En vez de esto hay, al menos conceptualmente, un bloque adicional de reordenamiento 411 que coge los bits de clase 1b en su orden conocido producido por la entidad de reordenamiento 110 y los reordena de nuevo en un orden que será especificado en detalle más adelante. Los bits de clase 1b reordenados luego son introducidos en el bloque de codificación convolucional y perforación 112.

De nuevo de acuerdo con tecnología que es conocida como tal, el bloque de codificación convolucional y perforación 112 codifica además la entrada de bits con un determinado código convolucional y utiliza perforación con el fin de producir un resultado de codificación en el que el número de bits por unidad de tiempo es igual a una determinada tasa de bits bruta predefinida. De forma similar, de acuerdo con tecnología que es conocida como tal, los bits de clase 2 que no sometidos a codificación de canal en absoluto van directamente desde la entidad de reordenamiento 110 a un multiplexador 113 que proporciona como salida una trama de bits en la forma que se ilustra en la porción inferior de la figura 4. Aquí la diferencia con la trama conocida vista en la figura 1 es que el campo 422 que contiene la representación de los bits de clase 1b los representa como un resultado de reordenamiento
adicional.

Ahora podemos analizar en más detalle el orden de los bits generados por el elemento adicional de reordenamiento 411. Previamente indicamos que el aumento no monótono de la probabilidad de error binario por posición de bit hacia el final de la trama es un resultado de la perforación, si bien la conexión entre un determinado patrón de perforación y un determinado comportamiento observado de la probabilidad de error de bits no es, desde el punto de vista teórico, completamente entendido. De acuerdo con la invención tampoco necesita ser completamente comprendido. Es suficiente utilizar una base de datos de tramas codificadas de fuente típicas relativamente grande y asumir que los errores que ocurren en ellos en su trayecto a través de un canal inductor de error representa bastante bien las regularidades que, en general, aparecerán.

En el diagrama de flujo de la figura 5, la etapa 501 representa coger tal base de datos de tramas y simular su camino a través de un transmisor conocido del tipo mostrado en la figura 1 y a través de un canal inductor de error. Las tramas podrían igualmente bien ser transmitidas a través de un canal radioeléctrico real entre un transmisor real y un receptor real, pero es más simple y más conveniente utilizar un simulador. La etapa 502 representa observar y almacenar la probabilidad estadística de error binario por cada posición de bit. Posteriormente resulta fácil disponer, en la etapa 503, las posiciones de bits en esa parte de la trama que contienen bits de clase 1b en un orden de probabilidad observada ascendente de error binario. La única etapa consistente en procedimiento adicional que se necesita para proporcionar una implementación de la unidad de reordenamiento adicional 411 es configurar, en la etapa 504, una tabla de reordenamiento que incluya una correlación sin ambigüedad entre cada posición de bit individual en el conjunto de bits de clase 1b procedentes de la unidad de reordenamiento conocida 110 y otra posición de bit en el conjunto de bits de clase 1b reordenados. De acuerdo con esta tabla de reordenamiento el primer bit de clase 1b (o más generalmente: el bit que tiene la mayor importancia para la calidad subjetiva de la señal a reproducir) establece correspondencia con la posición en la que la probabilidad estadística observada de errores binario es la más baja entre la clase 1b, el siguiente bit de clase 1b (el bit que tiene la siguiente importancia mayor para la calidad subjetiva de la señal a reproducir) establece correspondencia con la posición en la que la probabilidad estadística observada de error binario es la siguiente más baja entre la clase 1b y así sucesivamente hasta que el bit que tiene la menor importancia para la calidad subjetiva de la señal a reproducir establece correspondencia con la posición en la que la probabilidad estadística observada de error binario es la más alta entre la clase 1b.

También debe generarse una tabla de reordenamiento inverso en la etapa 504, debido a que el receptor debe ser capaz de cancelar el efecto del reordenamiento y esto no es posible a menos que el receptor tenga acceso a la tabla de reordenamiento inverso o de "anulación de correspondencia" correcta. A continuación describiremos un receptor de acuerdo con una realización ventajosa de la invención que puede utilizarse para recibir y decodificar transmisiones procedentes de un transmisor de acuerdo con la figura 4.

En un caso ejemplar los inventores de la presente invención produjeron una tabla de reordenamiento para tramas que tenía 293 bits de clase 1b. Tales tramas se encuentran, por ejemplo, en uno de los modos de mayor rendimiento del codificador-decodificador vocal W-AMR (Banda ancha de velocidad múltiple adaptable) que ha sido aprobado, en fecha de prioridad de esta patente, propuestos para ser un elemento estándar de los teléfonos celulares digitales relacionados con el 3GPP (Proyecto de Asociación de 3ª Generación). El esquema de codificación convolucional y perforación en este caso es tal que un bloque de 368 bits {u(0)... u(367)}, consistente en bits de clase 1a, bits de la suma de verificación CRC y bits de clase 1b, es codificado con el código convolucional a ½ de velocidad definido por los siguientes polinomios:

G0/G0: = 1

G1/G0: = 1 + D + D^{3} + D^{4}/1 + D^{3} + D^{4}

resultando en 736 bits codificados, {C(0)... C(735)} definidos por:

r(k): = u(k) + r(k-3) + r(k-4)

C(2k): = u(k)

C(2k+1): = r(k) + r(k-1) + r(k-3) + r(k-4) para k = 0, 1, ..., 367; r(k) = 0 para k<0

y (para la finalización del codificador):

r(k): = 0

C(2k): = r(k-3) + r(k-4)

C(2k+1): = r(k) + r(k-1) + r(k-3) + r(k-4) para k = 368, 369, ..., 371.

El código es perforado de forma tal que no se transmiten los siguientes 296 bits codificados: C(1), C(5), C(7),
C(9), C(11), C(17), C(19), C(21), C(23), C(25), C(33), C(35), C(37), C(39), C(41), C(43), C(49), C(51), C(53),
C(55), C(57), C(65), C(67), C(69), C(71), C(73), C(75), C(81), C(83), C(85), C(87), C(89), C(97), C(99), C(101),
C(103), C(105), C(107), C(113), C(115), C(117), C(119), C(121), C(129), C(131), C(133), C(135), C(137), C(139),
C(145), C(147), C(149), C(151), C(153), C(161), C(163), C(165), C(167), C(169), C(171), C(177), C(179), C(181),
C(183), C(185), C(193), C(195), C(197), C(199), C(201), C(203), C(209), C(211), C(213), C(215), C(217), C(225),
C(227), C(229), C(231), C(233), C(235), C(241), C(243), C(245), C(247), C(249), C(251), C(257), C(259), C(261),
C(263), C(265), C(267), C(273), C(275), C(277), C(279), C(281), C(283), C(289), C(291), C(293), C(295), C(297),
C(299), C(301), C(305), C(307), C(309), C(311), C(313), C(315), C(321), C(323), C(325), C(327), C(329), C(331),
C(333), C(337), C(339), C(341), C(343), C(345), C(347), C(349), C(353), C(355), C(357), C(359), C(361), C(363),
C(365), C(369), C(371), C(373), C(375), C(377), C(379), C(385), C(387), C(389), C(391), C(393), C(395), C(397),
C(401), C(403), C(405), C(407), C(409), C(411), C(413), C(417), C(419), C(421), C(423), C(425), C(427), C(429),
C(433), C(435), C(437), C(439), C(441), C(443), C(445), C(449), C(451), C(453), C(457), C(459), C(465), C(467),
C(469), C(471), C(473), C(475), C(477), C(481), C(483), C(485), C(487), C(489), C(491), C(493), C(497), C(499),
C(501), C(503), C(505), C(507), C(509), C(513), C(515), C(517), C(519), C(521), C(523), C(525), C(529), C(531),
C(533), C(535), C(537), C(539), C(545), C(547), C(549), C(551), C(553), C(555), C(557), C(561), C(563), C(565),
C(567), C(569), C(571), C(573), C(577), C(579), C(581), C(583), C(585), C(587), C(589), C(593), C(595), C(597),
C(599), C(601), C(603), C(605), C(609), C(611), C(613), C(615), C(617), C(619), C(625), C(627), C(629), C(631),
C(633), C(635), C(637), C(641), C(643), C(645), C(647), C(649), C(651), C(653), C(657), C(659), C(661), C(663),
C(665), C(667), C(669), C(673), C(675), C(677), C(679), C(681), C(683), C(685), C(689), C(691), C(693), C(695),
C(697), C(699), C(701), C(705), C(707), C(709), C(711), C(713), C(715), C(717), C(721), C(723), C(725), C(727),
C(729), C(731), C(733), C(735), C(737), C(739), C(741), C(743).

En este caso ejemplar podemos designar los bits de clase 1b antes del reordenamiento de acuerdo con la invención como una lista ordenada {s(1), s(2),... s(Ks)}, donde Ks es, en este ejemplo, igual a 293. De modo similar podemos designar los bits de clase 1b reordenados como una lista ordenada {d(1), d(2),... d(Kd-1)}, donde Kd es, ahora también, igual a 293. Una representación de pseudo-código para la operación de reordenamiento de acuerdo con la invención es

para j = 0 a Kd-1

\hskip2cm

d(j):=s(tabla(j)+1);

donde la tabla(j) se lee línea a línea, de izquierda a derecha, en la siguiente tabla:

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TABLA 1

100

\vskip1.000000\baselineskip

De acuerdo con la invención hay una unidad adicional de reordenamiento inverso 611 (ver figura 6) que coge los bits de clase 1b decodificados procedentes del bloque de anulación de perforación y decodificación de Viterbi 211 y lleva a cabo una operación de reordenamiento que es la inversa a la realizada en la unidad de reordenamiento 411 del transmisor. Posteriormente los bits de clase 1a, clase 1b y clase 2, de los cuales los dos primeros han sido decodificados y los bits de clase 1b también reordenados inversamente, van todos a un bloque 213, el propósito del cual es cancelar el reordenamiento que se realizó en la entidad de reordenamiento 110 del transmisor.

El efecto de la invención en el comportamiento de la probabilidad de error por posición de bit en una trama se ve claramente en la figura 7, en la que la curva 701 muestra la probabilidad de error observada por posición de bit en una trama cuando una base de datos de 6812 tramas vocales se lleva a través de un sistema simulado consistente en un transmisor de acuerdo a la figura 4, un canal simulado inductor de error y un receptor de acuerdo a la figura 6. En la parte derecha de la curva, que representa los bits de clase 1b afectos por la invención, se ve claramente la monotonía casi perfecta de la curva.

En lo anterior hemos asumido que la probabilidad estadística de error binario siempre debe aumentar monótonamente hacia el final de una trama. Tal modo de pensamiento es una consecuencia del simple hecho de que ha sido lo habitual hacerlo así. No obstante, es posible seleccionar, por ejemplo, un patrón de perforación de modo que la mayoría de la capacidad de corrección de error de la disposición codificadora de canal se concentre en alguna otra parte de una trama (o una clase de una trama) que no sea al principio. La invención se puede aplicar independientemente de que parte de la trama se seleccione para implicar la mejor capacidad de corrección de error de la disposición codificadora de canal.

En lo anterior también hemos presentado la operación de reordenamiento realizada en el transmisor y la operación de reordenamiento inverso realizada en el receptor como algo que se hace independientemente del bloque de operación de reordenamiento 110 en el transmisor o del bloque de cancelación de reordenamiento 213 en el receptor. Si bien esta es la manera más fácil de presentar la invención de modo que se vean más claramente las diferencias entre ella y las disposiciones de la técnica anterior, no es necesario que sea el caso en transmisores y receptores de uso común; puesto que también el bloque de operación de reordenamiento 110 en el transmisor y el bloque de operación de cancelación de reordenamiento 213 en el receptor se pueden utilizar intrínsecamente para alterar el orden de los bits de una trama, es posible reprogramar las unidades de procesamiento que realizan estas operaciones de modo que realicen adicionalmente las operaciones mostradas como unidades independientes de reordenamiento y reordenamiento inverso en las figuras 4 y 6.

No obstante, hay determinados casos en los que resulta ventajoso mantener las unidades de reordenamiento y reordenamiento inverso distintas del bloque de operación de reordenamiento 110 en el transmisor y del bloque de operación de cancelación de reordenamiento 213 en el receptor. El primero de estos casos es aquél en el que ya han sido fijadas las especificaciones del bloque de operación de reordenamiento 110 en el transmisor y del bloque de operación de cancelación de reordenamiento 213 en el receptor. En ese caso no es posible volver a cambiar las operaciones ya fijadas, pero es posible añadir otra operación de procesamiento de señal en ambos, el transmisor y el receptor para adoptar la presente invención. Otro caso es tal en el que la invención ha sido reservada en el uso de propietario de un determinado fabricante. Cuando se establece una conexión de comunicación entre un transmisor y un receptor, estos dispositivos pueden intercambiar información acerca de sus capacidades de comunicación, entre otras la capacidad de llevar a cabo la presente invención. Si parece que ambos dispositivos son capaces de utilizar la presente invención, ambos podrían acoplar en uso una unidad adicional de reordenamiento inverso/reordenamiento, además de la operación de reordenamiento normal en el transmisor y la operación de cancelación de reordenamiento en el receptor.

Aún otro caso en el que podría resultar ventajoso para mantener las unidades separadas de acuerdo a la invención es tal en el que varios patrones de perforación diferentes se encuentran disponibles para uso en una conexión de comunicación entre un transmisor y un receptor dependiendo, por ejemplo, de las condiciones de comunicación observadas. Es característico de la invención que una determinada pareja de tablas de reordenamiento y reordenamiento inverso solo funcionan de la mejor manera en asociación con un determinado patrón de perforación bien definido. Ambos, el transmisor y el receptor, deben estar informados de qué tabla de reordenamiento (en el transmisor) y qué tabla de reordenamiento inverso (en el receptor) van junto con qué patrón de perforación. Después de haber utilizado algunos medios conocidos para acordar el patrón de perforación a adoptar, ambos dispositivos conocen inmediatamente qué tabla de reordenamiento (en el transmisor) y qué tabla de reordenamiento inverso (en el receptor) deben utilizarse. Conceptualmente, en este caso lo más fácil es mantener constantes la operación de reordenamiento en el transmisor y la operación de cancelación de reordenamiento en el receptor y cambiar sólo la tabla de reordenamiento en el transmisor y la tabla de reordenamiento inverso en el receptor según se necesite.

Las realizaciones ejemplares de la invención presentadas en esta patente no se interpretarán para formular limitaciones a la aplicabilidad de las reivindicaciones adjuntas. Especialmente nos hemos referido únicamente al reordenamiento y reordenamiento inverso de determinados bits de clase 1b; la aplicabilidad de la invención es más amplia en el sentido de que puede utilizarse para optimizar la distribución de probabilidad de error de transmisión en cualquier número de cualquiera de bits sujetos a codificación convolucional y perforación antes de la transmisión y a la correspondiente decodificación y anulación de perforación después de la recepción. El verbo "comprender" se utiliza en esta patente como una limitación abierta que no excluye tampoco la existencia de características no enumeradas.

Claims

1. Método para procesar tramas de información digital en un transmisor antes de transmitirlas a un receptor a través de una conexión de comunicación inalámbrica, comprendiendo la etapa consistente en:

- codificar por convolución y perforar (112) una determinada secuencia de bits de cada trama de información digital antes de transmitir dicha trama a través de una conexión de comunicación inalámbrica;

caracterizado porque comprende la etapa consistente en:

- reordenar (411) la secuencia de bits de cada trama de información digital a codificar por convolución y perforar, antes de su codificación por convolución y perforación (112), en un orden que se ha encontrado que produce, durante el curso de la codificación convolucional con un determinado código convolucional y perforar con un determinado patrón de perforación, una secuencia codificada por convolución y perforada en la que la probabilidad estadística de error de transmisión muestra un comportamiento predefinido (701), mediante el reordenamiento de los bits menos importantes dentro de un rango de bits de una trama en posiciones para las cuales la probabilidad de error binario es la mayor.

2. Método de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque para transmitir tramas de información digital procesadas a través de una conexión de comunicación inalámbrica entre un transmisor y un receptor, comprende las etapas consistentes en:

- en el receptor, anular la perforación y decodificar (211) la secuencia de bits de cada trama de información digital que fue codificada por convolución y perforada, después de recibir la trama a través de una conexión de comunicación inalámbrica, y

- en el receptor, reordenar inversamente (611) la secuencia de bits de cada trama de información digital que fue reordenada así en el transmisor, de modo que el efecto de dicho reordenamiento en el transmisor en el orden mutuo de los bits de la secuencia se cancela, después de anular la perforación y decodificar la secuencia de bits.

3. Método de acuerdo a la reivindicación 2, caracterizado porque comprende las etapas consistentes en:

- en el transmisor, dividir (110) la información digital perteneciente a cada trama en, al menos, dos clases, de las cuales sólo los bits pertenecientes a una clase están sujetos a dicho reordenamiento (411) antes de la codificación convolucional y la perforación (112), y

- en el receptor, combinar (213) la información digital perteneciente a cada trama en, al menos, dos clases, de las cuales sólo los bits pertenecientes a una clase están sujetos a dicho reordenamiento inverso (611) después de la decodificación y la anulación de la perforación (611).

4. Método de acuerdo a la reivindicación 3, caracterizado porque comprende las etapas consistentes en:

- en el transmisor, calcular (111) una suma de verificación de los bits pertenecientes a una clase que no está sujeta a dicho reordenamiento antes de la codificación convolucional y la perforación (112), y añadir dicha suma de verificación (121) a la trama de información digital a transmitir al receptor, y

- en el receptor, recalcular (212) una suma de verificación de los bits pertenecientes a dicha clase que no está sujeta al citado reordenamiento antes de la decodificación y anulación de perforación, y comparar la suma de verificación recalculada con una suma de verificación recibida dentro de la trama de información digital recibida desde el transmisor, con el fin de descubrir si aparecen errores de transmisión entre los bits con los cuales se calculó la suma de verificación.

5. Método de acuerdo a la reivindicación 3, caracterizado porque comprende las etapas consistentes en:

- en el transmisor, producir en dicha etapa consistente en división (110) una determinada clase de bits e insertar los bits (123) pertenecientes a esta clase de bits predefinida en la trama de información digital a transmitir al receptor sin someterlas a reordenamiento, codificación convolucional o perforación y

- en el receptor, combinar (213) la información digital perteneciente a cada trama, también de los bits que no están sujetos a decodificación, anulación de perforación o reordenamiento inverso.

6. Método de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el reordenamiento de la secuencia de bits de cada trama de información digital se hace en un orden que se ha encontrado que produce, durante el curso de la codificación convolucional con un determinado código convolucional y perforar con un cierto patrón de perforación, una secuencia codificada por convolución y perforada en la que la probabilidad estadística de error de transmisión aumenta esencialmente de forma monótona (701) hacia el final de dicha secuencia codificada por convolución y perforada.

7. Método para generar tablas de reordenamiento y de reordenamiento inverso con el propósito de optimizar la distribución de probabilidad de error de transmisión en la transmisión de tramas de información digital a través de una conexión de comunicación inalámbrica entre un transmisor y un receptor, caracterizado porque comprende las etapas consistentes en:

- simular (501) la propagación de un número de tramas de información digital a través de una disposición de un transmisor, un canal inductor de error y un receptor, de modo que en el transmisor una determinada secuencia de bits de cada trama de información digital es codificada por convolución y perforada antes de transmitir la trama a través de una conexión de comunicación inalámbrica y en el receptor la secuencia de bits de cada trama de información digital que fue codificada por convolución y perforada es decodificada y anulada la perforación después de recibir la trama a través de una conexión de comunicación inalámbrica,

- almacenar (502) un resultado de simulación, el cual es la probabilidad estadística de error de transmisión por posición de bit en la secuencia codificada por convolución y perforada producida en el transmisor,

- reordenar (503) las posiciones de bits dentro de dicha determinada secuencia de bits de cada trama de información digital de modo que los bits menos importantes dentro de un rango de bits de una trama irán a posiciones para las que la probabilidad de error binario es la mayor, y

- almacenar (504) la correspondencia entre las posiciones de bits originales y las posiciones de bits reordenadas como tabla de reordenamiento y la correspondencia entre las posiciones de bits reordenadas y las posiciones de bits originales como tabla de reordenamiento inverso.

8. Transmisor para procesar tramas de información digital antes de transmitirlas a un receptor a través de una conexión de comunicación inalámbrica, comprendiendo:

- medios de codificación convolucional y perforación (112) para codificar por convolución y perforar una determinada secuencia de bits de cada trama de información digital antes de transmitir dicha trama a través de una conexión de comunicación inalámbrica;

caracterizado porque comprende:

- medios de reordenamiento (411) para reordenar la secuencia de bits de cada trama de información digital a codificar por convolución y perforar, antes de codificarla convolucionalmente y perforarla (112), en un orden que se encontrado que produce, durante el curso de la codificación convolucional con un determinado código convolucional y perforar con un determinado patrón de perforación, una secuencia codificada por convolución y perforada en la que la probabilidad estadística de error de transmisión muestra un comportamiento predefinido (107), mediante el reordenamiento de los bits menos importantes dentro de un rango de bits de una trama en posiciones para las que la probabilidad de error binario es la mayor.

9. Transmisor de acuerdo a la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de reordenamiento (411) se hacen para reordenar la secuencia de bits de cada trama de información digital a codificar por convolución y perforar, antes de codificarla convolucionalmente y perforarla, en un orden que se encontrado que produce, durante el curso de la codificación convolucional con un determinado código convolucional y perforar con un determinado patrón de perforación, una secuencia codificada por convolución y perforada en la que la probabilidad estadística de error de transmisión aumenta de forma esencialmente monótona (701) hacia el final de dicha secuencia codificada por convolución y perforada.

10. Receptor para recibir tramas de información digital a través de una conexión de comunicación inalámbrica desde un transmisor y procesar las tramas recibidas, comprendiendo:

- medios de anulación de perforación y decodificación (211) para anular la perforación y decodificar secuencias de bits codificadas convolucionalmente y perforadas dentro de tramas de información digital después de la recepción de dichas tramas a través de una conexión de comunicación inalámbrica;

caracterizado porque:

- en el receptor comprende medios de reordenamiento inverso (611) para reordenar inversamente secuencias de bits dentro de tramas de información digital después de la decodificación y anulación de perforación,

- dichos medios de reordenamiento inverso (611) se encuentran adaptados para restaurar una secuencia de bits a partir de un orden que se ha encontrado que produce - durante el curso de la codificación convolucional con un determinado código convolucional y perforar con un determinado patrón de perforación - una secuencia codificada por convolución y perforada, en la que la probabilidad estadística de error de transmisión muestra un comportamiento predefinido (107), y los bits menos importantes dentro de un rango de bits de una trama aparecen en posiciones para las que la probabilidad de error binario es la mayor.