ES2329677T3 - Diversidad en transmision por bloques de espacio-tiempo simples usando codigos de extension multiples. - Google Patents
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Abstract
Estación base que comprende una primera antena (15) para transmitir una primera ráfaga de comunicación y una segunda antena (16) para transmitir una segunda ráfaga de comunicación, dicha estación base comprendiendo un primer medio (8) para extender datos proporcionados usando un primer código de canalización que produce primeros datos de extensión y un segundo medio (9) para extender los mismos datos proporcionados usando un segundo código de canalización que produce segundos datos de extensión, donde los datos comprenden dos campos de datos, el primer código de canalización siendo diferente al segundo código de canalización, la estación base estando caracterizada por el hecho de que comprende: medios para la aleatorización de los primeros y los segundos datos de extensión por un único código de aleatorización asociado a la estación base, un medio (12) para introducir una primera secuencia de aprendizaje como un sincronizador intermedio entre los dos campos de datos de los primeros datos de extensión aleatorizados produciendo dicha primera ráfaga de comunicación; y un medio (13) para introducir una segunda secuencia de aprendizaje como sincronizador intermedio entre los dos campos de los segundos datos de extensión aleatorizados produciendo dicha segunda ráfaga de comunicación, donde cada antena para transmitir la primera o la segunda ráfaga de comunicación tiene su propio código de canalización y sincronizador intermedio asociado.
Description
Diversidad en transmisión por bloques de
espacio-tiempo simples usando códigos de extensión
múltiples.
La presente invención se refiere a sistemas de
comunicaciones que requieren técnicas de acceso múltiple por
división de códigos (CDMA). Más particularmente, la presente
invención se refiere a un esquema de diversidad en transmisiones
que puede ser aplicado a un sistema de comunicación de CDMA.
Se ha propuesto la diversidad espacial para el
soporte de usuarios con un nivel de datos muy alto en los sistemas
de acceso múltiple por división de códigos de banda ancha de
tercera generación tales como CDMA. Usando múltiples antenas, los
sistemas consiguen mejores ganancias y calidad de conexión,
generando una mayor capacidad del sistema. Tradicionalmente, la
diversidad ha sido aprovechada usando bien el direccionamiento de
haces o bien combinando la diversidad.
Más recientemente, se ha comprendido que puede
conseguirse el uso coordinado de diversidad usando códigos de
espacio-tiempo. Tales sistemas pueden aumentar
teóricamente la capacidad en hasta un factor que iguale el número
de antenas de transmisión y recepción en la red de antenas. Los
códigos de bloque espacio-tiempo trabajan en un
bloque de símbolos de entrada que producen una salida matricial por
las antenas y tiempo.
En el pasado, los sistemas de diversidad de
transmisión espacio-tiempo han transmitido símbolos
consecutivos simultáneamente con su conjugados complejos. No
obstante, este tipo de sistema puede suponer la superposición de
símbolos en el extremo del receptor, con la cantidad de
superposición dependiendo de la longitud de la respuesta de impulso
del canal de propagación. En el modo dúplex por división de tiempo
(TDD), esta superposición de símbolos tendrá que ser especificada
en el receptor de detección de conexión. El detector de conexión
tendrá que estimar los símbolos transmitidos y sus conjugados,
dando como resultado una mayor complejidad en la detección de
conexión.
Para aliviar este aumento en la detección de
conexión, se han creado sistemas que transmiten dos campos de datos
similares pero diferentes. El primer campo de datos, que tiene una
primera parte, D_{1}, y una segunda parte, D_{2}, es
transmitido por la primera antena. Un segundo campo de datos es
producido modificando el primer campo de datos. La negación del
conjugado de D2, -D2*, es la primera parte del segundo campo de
datos y el conjugado de D1, D1*, es la segunda parte. El segundo
campo de datos es simultáneamente transmitido por la segunda
antena. Este tipo de sistema genera la detección de conexión
implementada en el receptor, necesitando estimar solamente la misma
cantidad de símbolos como en el caso de una única antena de
transmisión. En la figura 1 se ilustra un diagrama de bloques de
este sistema. Aunque el sistema indicado arriba reduce la
complejidad de la detección de conexión para un único bloque de
datos, la detección de conexión requiere el uso de dos detectores
de conexión en el receptor en un sistema que emplee dos antenas de
diversidad en transmisión. Cada dispositivo de detección de
conexión estima los datos de una de las antenas. Los datos estimados
son combinados para producir los datos originales. En consecuencia,
el receptor en tal sistema tiene una alta complejidad dando como
resultado un coste más elevado del receptor.
En WO 00/64073 se describe un sistema de
diversidad en transmisión de la técnica anterior. En el sistema
allí descrito, se extienden símbolos alternos usando diferentes
códigos Walsh y respectivos propagadores PN antes de la transmisión
desde las antenas respectivas. En EP 0 957 604 A1 y US 6,115,406 se
describen otros sistemas de transmisión.
Por consiguiente, existe una demanda de un
sistema de diversidad en transmisión que requiera menos complejidad
y coste del receptor.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención provee una estación base
que comprende una primera antena para transmitir una primera ráfaga
de comunicación y una segunda antena para transmitir una segunda
ráfaga de comunicación según la reivindicación 1. En las
reivindicaciones dependientes se indican otros aspectos preferidos
de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de comunicación de la técnica anterior utilizando
diversidad en transmisión espacio-tiempo.
La figura 2 es un diagrama de bloques de un
transmisor y receptor en un sistema de comunicación según la forma
de realización preferida de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de flujo del sistema
de diversidad de transmisión de la presente invención.
La figura 4 es un gráfico del funcionamiento del
sistema de diversidad en transmisión de la presente invención.
La figura 5 es un diagrama de bloques de un
transmisor y receptor en un sistema de comunicación según una forma
de realización alternativa de la presente invención.
La figura 6 es un diagrama de flujo de un
sistema de diversidad en transmisión alternativa de la presente
invención.
La figura 2 es un diagrama de bloques de un
transmisor 10, preferiblemente localizado en una estación base, y
un receptor 20, preferiblemente localizado en un equipo de usuario
(UE), en un sistema de comunicación de CDMA según la forma de
realización preferida de la presente invención. Aunque es
preferible tener el transmisor localizado en una estación base y el
receptor localizado en el UE, el receptor y transmisor pueden
cambiar los lugares y la presente invención funcionar con una
comunicación de transmisión por satélite. El transmisor 10
comprende un codificador de bloque 11, una pluralidad de
dispositivos de canalización 8, 9, una pluralidad de dispositivos
de inserción de secuencias de extensión 12, 13, y una pluralidad de
antenas 15, 16. Aunque la figura 1 ilustra un transmisor
comprendiendo dos (2) antenas, los expertos en la técnica deducirán
que se pueden usar más de dos (2) antenas, tal como N antenas.
Una ráfaga de comunicación típica tiene dos
campos de datos separados por una secuencia de sincronizaciónn
intermedia. Preferiblemente se realiza el mismo procedimiento de
codificación, como se explica a continuación, para un campo de
datos en el otro campo de datos. Los datos para ser transmitidos
por el transmisor 10 son producidos por un generador de datos (no
mostrado). Los símbolos de datos resultantes (S_{1}, S_{2},
...S_{N/2}), (S_{N/2+1}, S_{N/2+2}, .., S_{N}) del primer
campo de datos, que puede ser representado por campos de subdatos
D_{1} y D_{2}, son introducidos en el codificador de bloque 11,
preferiblemente un codificador de diversidad en transmisión de
bloques en espacio-tiempo (BSTTD). El codificador
de bloque 11 codifica los símbolos de entrada y genera el conjugado
complejo de D_{1} y la negación del conjugado de D_{2}: D_{1}
*, - D_{2} *. El codificador 11 también cambia el orden de los
símbolos de modo que -D_{2} * esté delante de D_{1} *.
Preferiblemente también se realiza una codificación análoga del
segundo campo de datos.
Según la forma de realización preferida de la
presente invención, los campos de datos, D_{1}, D_{2} y
-D_{2} *, D_{1} son enviados a un primer y segundo dispositivo
de canalización 8, 9, respectivamente. El primer dispositivo de
canalización 8 extiende los bloques de datos D_{1}, D_{2} por un
primer código de canalización, y -D_{2} *, D_{1} * por el
segundo dispositivo de canalización 9 usando un segundo código de
canalización diferente. Cada uno de los bloques de datos de
extensión del primer y segundo dispositivo de canalización 8, 9 son
luego aleatorizados por el código de aleatorización asociado al
transmisor 10.
Una vez los símbolos D_{1}, D_{2}, - D_{2}
*, D_{1} * han sido aleatorizados, son mezclados con un primer y
segundo sincronizador intermedio a través de dispositivos de
inserción de secuencias de aprendizaje 12, 13, que producen dos
ráfagas de comunicación 17, 18. Las dos ráfagas 17, 18 son moduladas
y simultáneamente transmitidas al receptor 20 por la antena 15 y la
antena de diversidad 16, respectivamente.
El receptor 20 comprende un dispositivo de
detección de conexión (JD) 24, un decodificador BSTTD 22, un
dispositivo de estimación de canal 23 y una antena 26. La antena 26
del UE recibe varias señales RF incluyendo las ráfagas de
comunicación 17, 18 del transmisor 10. Las señales RF son luego
demoduladas para producir una señal de banda base.
La señal de banda base es luego enviada al
dispositivo de detección de conexión 24 y el dispositivo de
estimación de canal 23. Como saben los expertos en la técnica, el
dispositivo de estimación de canal 23 proporciona información de
canal, tal como respuestas de impulso de canal al dispositivo de
detección de conexión 24.
El dispositivo de detección de conexión 24,
acoplado al dispositivo de estimación de canal 23 y decodificador
BSTTD 22, utiliza la información de canal y los códigos de
canalización para detectar los símbolos de datos no verificados
d_{1}, d_{2}, - d_{2} *, d_{1} * en la señal recibida. La
respuesta de impulso de canal para cada ráfaga es determinada
usando esa secuencia del sincronizador intermedio de la ráfaga.
Puesto que cada ráfaga fue transmitida usando un código de
extensión diferente, el dispositivo de detección de conexión 24
trata cada ráfaga como siendo transmitida por un usuario diferente.
Como resultado, cualquier dispositivo de detección de conexión que
pueda recuperar datos de distintos sitios de transmisión puede ser
usado. Tales dispositivos de detección de conexión incluyen
ecualizadores lineales de bloque forzadores de cero, dispositivos
de detección usando descomposición de Cholesky o un aproximado de
descomposición de Cholesky, así como muchos otros. El dispositivo
de detección de conexión 24 estima los símbolos de datos de cada
una de las ráfagas 17, 18 emitida por las antenas de transmisión
15, 16 y envía las estimaciones al decodificador BSTTD 22.
El decodificador BSTTD 22, acoplado al
dispositivo de detección de conexión 24, recibe los símbolos de
datos no verificados estimados d_{1}, d_{2} y -d_{2} *,
d_{1} * correspondientes a las antenas 15, 16 y decodifica los
símbolos para producir símbolos sin verificar de un único campo de
datos dSTTD.
El diagrama de flujo de la presente invención es
ilustrado en la figura 3. Un generador de datos genera datos para
ser transmitidos al receptor 20 (fase 301). Cada campo de datos es
separado en dos campos de subdatos D_{1}, D_{2} (fase 302). Los
campos de subdatos D_{1}, D_{2} son enviados al codificador de
bloque 11 y el primer dispositivo de canalización 8 (fase 303). Los
campos de subdatos enviados al codificador de bloque 11 son
codificados (fase 304) y enviados al segundo dispositivo de
canalización 9 (fase 305). Cada dispositivo de canalización 8, 9
extiende su entrada de datos respectiva usando un código de
canalización separado asociado a una antena respectiva 15, 16 (fase
306). Las dos señales de extensión son luego aleatorizadas, usando
el código de aleatorización asociado a la estación base (fase 307)
y transmitidas al receptor 20 por las antenas de diversidad 15, 16
(fase 308).
El receptor 20 recibe una señal de comunicación
RF incluyendo las dos señales de extensión de las antenas de
diversidad 15, 16 (fase 309), demodula la señal y envía la señal
demodulada al dispositivo de estimación de canal 23 y dispositivo
de detección de conexión 24 (fase 310). La señal recibida es
procesada por el dispositivo de estimación de canal 23 (fase 311) y
la información de canal aplicada por el dispositivo de detección de
conexión 24 con los códigos de canalización para estimar los
símbolos de transmisión de las antenas de diversidad 15, 16 (fase
312). Los campos de subdatos detectados, correspondientes a cada
antena de diversidad 15, 16, son enviados al decodificador BSTTD
(fase 313), que decodifica los subcampos de símbolos no verificados
para producir símbolos sin verificar de un único campo de datos
^{d}STTD (fase 314).
De forma similar a la forma de realización
preferida descrita arriba, la figura 5 es un diagrama de bloques de
un transmisor alternativo 40, preferiblemente localizado en una
estación base, y un receptor 50, preferiblemente localizado en un
equipo de usuario (UE) en un sistema de comunicación. El transmisor
40 comprende una pluralidad de dispositivos de canalización 48, 49,
una pluralidad de dispositivos de inserción de secuencias de
extensión 42, 43, y una pluralidad de antenas 45, 46.
Los datos para ser transmitidos por el
transmisor 40 son producidos por un generador de datos (no
mostrado). Los símbolos de datos resultantes (S_{1}, S_{2},
...S_{N/2}), (S_{N/2} +1, S_{N/2} +2, .., S_{N}) del primer
campo de datos, que puede ser representado por campos de subdatos
D_{1} y D_{2}, son introducidos en un primer y segundo
dispositivo de canalización 48, 49, respectivamente. El primer
dispositivo de canalización 8 extiende los bloques de datos D_{1},
D_{2} por un primer código de canalización y el segundo
dispositivo de canalización 49 extiende los bloques de datos
D_{1}, D_{2} por un segundo código do canalización diferente.
Cada uno de los bloques de datos de extensión del primer y segundo
dispositivo de canalización 48, 49 son aleatorizados por el código
de aleatorización asociado al transmisor 40.
Una vez los símbolos han sido aleatorizados, son
mezclados con un primer y segundo sincronizador intermedio a través
de dispositivos de inserción de secuencias de aprendizaje 42, 43,
que producen dos ráfagas de comunicación 44, 45. Las dos ráfagas
44, 45 son moduladas y simultáneamente transmitidas al receptor 50
por la antena 46 y la antena de diversidad 47, respectivamente.
El receptor 50 comprende un dispositivo de
detección de conexión (JD) 54, un decodificador 22, un dispositivo
de estimación de canal 53 y una antena 51. La antena 51 del UE
recibe varias señales RF incluyendo las ráfagas de comunicación 44,
45 del transmisor 40. Las señales RF son luego demoduladas para
producir una señal de banda base.
La señal de banda base es luego enviada al
dispositivo de detección de conexión 54 y el dispositivo de
estimación de canal 53. El dispositivo de detección de conexión 54,
acoplado al dispositivo de estimación de canal 53 y decodificador
52, utiliza la información de canal y los códigos de canalización
para detectar los símbolos de datos no verificados d_{1}, d_{2},
en la señal recibida. La respuesta de impulso del canal para cada
ráfaga es determinada usando esa secuencia del sincronizador
intermedio de la ráfaga. Puesto que cada ráfaga fue transmitida
usando un código de extensión diferente, el dispositivo de
detección de conexión 54 trata cada ráfaga como siendo transmitida
por un usuario diferente. El dispositivo de detección de conexión
54 estima los símbolos de datos de cada una de las señales 44, 45
emitida por las antenas de transmisión 46, 47 y envía las
estimaciones al decodificador 52.
El decodificador 52, acoplado al dispositivo de
detección de conexión 54, recibe los símbolos de datos no
verificados estimados d_{1}, d_{2} correspondientes a las
antenas 46, 47 y decodifica los símbolos para producir símbolos sin
verificar de un único campo de datos, d.
El diagrama de flujo de la forma de realización
alternativa es ilustrado en la figura 6. Un generador de datos
genera datos para ser transmitidos al receptor 40 (fase 601). Cada
campo de datos es separado en dos campos de subdatos D_{1},
D_{2} (fase 602). Los campos de subdatos D_{1}, D_{2} son
enviados al primer dispositivo de canalización 48 y al segundo
dispositivo de canalización 49 (fase 603). Cada dispositivo de
canalización 48, 49 extiende sus entrada de datos respectivas
usando un código de canalización separado asociado a cada antena
46, 47 (fase 604). Las dos señales de extensión son luego
aleatorizadas, usando el código de aleatorización asociado a la
estación base (fase 605) y transmitida al receptor 50 por las
antenas de diversidad 46, 47 (fase 606).
El receptor 50 recibe una señal de comunicación
RF incluyendo las dos señales de extensión de las antenas de
diversidad 46, 47 (fase 607), demodula la señal y envía la señal
demodulada al dispositivo de estimación de canal 53 y dispositivo
de detección de conexión 54 (fase 608). La señal recibida es
procesada por el dispositivo de estimación de canal 53 (fase 609) y
la información de canal aplicada por el dispositivo de detección de
conexión 54 con los códigos de canalización para estimar los
símbolos de transmisión de las antenas de diversidad 46, 47 (fase
610). Los campos de subdatos detectados, correspondientes a cada
antena de diversidad 46, 47, son enviadas al decodificador 52 (fase
611), que decodifica los subcampos de símbolos sin verificar para
producir símbolos sin verificar de un único campo de datos
^{d}STTD (fase 612).
Usando códigos de canalización adicionales, se
pueden aplicar los procedimientos indicados arriba para una red de
antenas que tenga cualquier número de antenas. Cada antena tiene su
propio código de canalización y sincronizador intermedio asociado.
Si se usa un codificador de bloque, el campo de datos transmitido
por cada una de las antenas tiene una única codificación,
permitiendo el uso de un único detector de conexión en el
receptor.
El transmisor BSTTD con dos códigos de
canalización de la presente invención permite el uso de un método
más barato y más simple de diversidad en transmisión. El uso de
diferentes códigos de canalización por antena de transmisión
requiere sólo un dispositivo de detección de conexión en el
receptor dando como resultado un sistema receptor menos complejo que
aquellos del estado de la técnica anterior. La figura 4 es un
gráfico que muestra el BER sin tratar de varios decodificadores
STTD de bloque. El modelo se basa en todos los receptores que usan
un ecualizador lineal de bloque (BLE) basado en el enfoque de JD.
NTD significa el caso de una única antena, es decir, sin diversidad
en transmisión. STTD con código 1 es el bloque tradicional STTD JD.
STTD con código 2 es el transmisor STTD de bloque descrito. STTD
simple con código 2 es el sistema de transmisión descrito en la
forma de realización alternativa como está ilustrado, el beneficio
de 2 códigos para STTD puede ser resumido como sigue: 1) hay una
ganancia de hasta 0.5 dB con un índice de error de Bit sin procesar
de 0.01 por el STTD de código 1; y 2) eliminando el bloque de
codificación en STTD simple con código 2, la degradación de
rendimiento es sólo 0.2 dB con un BER sin procesar de 0.1 y ninguna
degradación con un BER sin procesar de 0.01, siendo además la mejora
de rendimiento sobre NTD de 1.0 dB y 2.7 dB con un BER sin procesar
de 0.1 y 0.01.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos relacionados por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea.
Aquella ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u
omisiones.
- - WO 0064073 A [0006]
- - US 6115406 A [0006]
- EP 0957604 A1 [0006]
Claims (3)
1. Estación base que comprende una primera
antena (15) para transmitir una primera ráfaga de comunicación y
una segunda antena (16) para transmitir una segunda ráfaga de
comunicación, dicha estación base comprendiendo un primer medio (8)
para extender datos proporcionados usando un primer código de
canalización que produce primeros datos de extensión y un segundo
medio (9) para extender los mismos datos proporcionados usando un
segundo código de canalización que produce segundos datos de
extensión, donde los datos comprenden dos campos de datos, el
primer código de canalización siendo diferente al segundo código de
canalización, la estación base estando caracterizada por el
hecho de que comprende:
- medios para la aleatorización de los primeros y los segundos datos de extensión por un único código de aleatorización asociado a la estación base,
- un medio (12) para introducir una primera secuencia de aprendizaje como un sincronizador intermedio entre los dos campos de datos de los primeros datos de extensión aleatorizados produciendo dicha primera ráfaga de comunicación; y
- un medio (13) para introducir una segunda secuencia de aprendizaje como sincronizador intermedio entre los dos campos de los segundos datos de extensión aleatorizados produciendo dicha segunda ráfaga de comunicación,
donde cada antena para transmitir
la primera o la segunda ráfaga de comunicación tiene su propio
código de canalización y sincronizador intermedio
asociado.
2. Estación base según la reivindicación 1 donde
el primer medio (8) comprende un dispositivo de extensión, el
segundo medio (9) comprende un dispositivo de extensión, el medio
(12) para introducir la primera secuencia de aprendizaje comprende
un dispositivo de inserción de secuencia de aprendizaje y el medio
(13) para introducir la segunda secuencia de aprendizaje comprende
un dispositivo de inserción de secuencia de aprendizaje.
3. Estación base según las reivindicaciones 1 ó
2 donde el medio de aleatorización de los primeros y los segundos
datos de extensión comprende un primer y segundo dispositivo de
aleatorización para respectivamente aleatorizar los primeros y los
segundos datos de extensión.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US25401300P | 2000-12-07 | 2000-12-07 | |
| US254013P | 2000-12-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=22962586
Family Applications (3)
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| ES09006756.2T Expired - Lifetime ES2501915T3 (es) | 2000-12-07 | 2001-12-05 | Diversidad en transmisión por bloque de espacio-tiempo simples usando códigos de extensión múltiples |
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Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES09006756.2T Expired - Lifetime ES2501915T3 (es) | 2000-12-07 | 2001-12-05 | Diversidad en transmisión por bloque de espacio-tiempo simples usando códigos de extensión múltiples |
| ES01996123T Expired - Lifetime ES2230393T3 (es) | 2000-12-07 | 2001-12-05 | Diversidad de transmision para bloque espacio-tiempo simple que utiliza codig0s ensanchados multiples. |
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