BRPI0702899A2 - comunicações de dados por canal de voz com diversidade temporal - Google Patents
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Abstract
COMUNICAçõES DE DADOS POR CANAL DE VOZ COM DIVERSIDADE TEMPORAL Trata-se de um receptor (330) com um componente de combinação de diversidade temporal (360) que recupera um sinal de dados digital (29) transmitido por um canal de voz de uma rede de telecomunicações digital sem fio. Um módulo de extração de atributos (340) recebe uma forma de onda de audiofreqúência que codifica o sinal de dados digital, e gera um vetor de atributos (405) que representa o sinal de dados digital. Um módulo de estimativa de seqUência de bits (350) analisa o vetor de atributos e gera uma seqUência de bits estimada (410), cor- respondendo ao sinal de dados digital. Uma memória (225) armazena o vetor de atributos (435) caso a seqUência de bits estimada contenha erros (415) . Um componente de combinação de diversidade temporal (360) gera uma segunda seqUência de bits estimada (450) analisando o primeiro vetor de atributos, em combinação com um ou mais vetores de atributos armazenados na memória. FIG.5 430-FIM
Description
"COMUNICAÇÕES DE DOADOS POR CANAL DE VOZ COM DI-VERSIDADE TEMPORAL"
PEDIDO RELACIONADO
O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido dePatente US Provisório N2 60/790.225, intitulado "Time DiversityVoice Channel Data Communications" e depositado em 7 de abrilde 2006, cuja revelação é incorporada na integra ao presentedocumento para fins de referência.
CAMPO TÉCNICO
O presente pedido refere-se a comunicações sem fio,e, mais especificamente, à combinação de diversidade temporalde dados digitais transmitidos pelo canal digital de voz de umarede de telecomunicações sem fio.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Muitos componentes de telecomunicações usados emredes de telefones celulares e de linhas fixas são projetadospara transmitir de forma eficaz sinais de voz através de canaisde comunicação de voz; por exemplo, os codificadores de vozdigital (vocoder) usam técnicas de codificação preditiva linearpara representar sinais de voz. Esses codificadores preditivoslineares filtram o ruido (sinais que não são voz), enquantocompactam e estimam os componentes de freqüência dos sinais devoz antes destes serem transmitidos pelo canal de voz.
Algumas vezes, é desejável transmitir tanto sinais deáudio como dados digitais através de uma rede de telecomu-nicações sem fio. Por exemplo, quando um usuário de telefonecelular liga para um número de emergência (por exemplo, 190),o usuário pode desejar enviar dados de localização digital parauma central de atendimento pelo mesmo canal usado para explicarverbalmente as condições de emergência ao operador humano.Entretanto, pode ser difícil transmitir sinais de dados digitaispelo canal de voz de uma rede sem fio, pois os sinais estãosujeitos a vários tipos de distorções.
Por exemplo, um sinal de dados digital percorrendo ocanal de voz de uma rede sem fio pode ser distorcido pelos efeitosdo codificador de voz, gerados pelo algoritmo de compactação devoz. Além disso, pode ocorrer de os sinais de dados digitaisserem distorcidos por efeitos da rede, causados por má condiçõesde RF e/ou tráfego de rede intenso. Essas distorções geram errosde bits que podem ser resolvidos com o uso de técnicas como acorreção antecipada de erros (FEC) e a transmissão repetida deseqüências de bits.
Por haver muitos tipos de codificadores de voz (porexemplo, EVRC, AMR, etc.) e numerosas condições possíveis paraa rede, é difícil prever a qualidade do canal de voz e a taxade erro de bits associada com antecedência. Além disso, aqualidade de um canal de voz pode variar rapidamente ao longodo tempo. Portanto, é difícil projetar um esquema FEC eficienteque minimize o número de bits redundantes necessário para acorreção de erros, e que ao mesmo tempo ofereça desempenho detransmissão aceitável em um ambiente de canal de baixa qualidade,
Por exemplo, um esquema FEC com pouquíssimos bits redundantesde correção de erros pode oferecer desempenho aceitável em umcanal de alta qualidade com poucos erros a serem corrigidos, masse a qualidade do canal piorar, o número de erros de bit podeaumentar até um nível que exige muitas retransmissões re-dundantes para que uma seqüência de informações em particularseja transmitida com êxito, sem erros.
SUMÁRIO
As desvantagens supracitadas, associadas aos sis-temas existentes, são abordadas pelas concretizações dopresente pedido, que será entendido pela leitura e estudo dorelatório descritivo a seguir.
Um receptor com um componente de combinação dediversidade temporal recupera um sinal de dados digitaltransmitido por um canal de voz de uma rede de telecomunicaçõesdigital sem fio. Um módulo de extração de atributos recebe umaforma de onda de audiofreqüência codificando o sinal de dadosdigital, e gera um vetor de atributos que representa o sinal dedados digital. Um módulo de estimativa de seqüência de bitsanalisa o vetor de atributos e gera uma seqüência de bitsestimada, correspondendo ao sinal de dados digital. Uma memóriaarmazena o vetor de atributos caso a seqüência de bits estimadacontenha erros. Um componente de combinação de diversidadetemporal gera uma segunda seqüência de bits estimada analisandoo primeiro vetor de atributos, em combinação com um ou maisvetores de atributos armazenados na memória.
Os aspectos e vantagens da invenção apresentadosacima, e outros, tornar-se-ão mais visíveis na descriçãodetalhada seguinte das concretizações preferidas da invenção,que prossegue com referência aos desenhos em anexo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Números de referência e designações parecidas nosvários desenhos indicam elementos similares.A FIG. 1 é um diagrama que ilustra uma rede decomunicações sem fio que proporciona sinalização dentro da banda (IBS).
A FIG. 2 é um diagrama esquemático de tons de dadosdigitais emitidos por um modem IBS.
A FIG. 3 ilustra um processo para transmissão de dadosdigitais através da rede de comunicações sem fio.
A FIG. 4A é um diagrama de um receptor convencionalpara a recepção de dados digitais transmitidos através da redede comunicações sem fio.
A FIG. 4B é um diagrama de um receptor com umcomponente de combinação de diversidade temporal.
A FIG. 5 é um fluxograma que demonstra a operação doreceptor apresentado na FIG. 4B.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Na descrição detalhada seguinte, é feita referênciaaos desenhos em anexo, que formam uma parte deste documento, enos quais são ilustradas, a titulo exemplificativo, váriasconcretizações em que a invenção pode ser praticada. Essasconcretizações são descritas em detalhes suficientes para queos versados na técnica possam praticar a invenção, e deve-secompreender que outras concretizações podem ser utilizadas e quevárias modificações podem ser feitas sem divergir do espiritoe âmbito da presente invenção. Portanto, a descrição detalhadaa seguir não deve ser interpretada num sentido restritivo.
Referindo-se à FIG. 1, uma rede de comunicações semfio 12 inclui um telefone celular 14, que recebe sinais de voza partir de um usuário 23. Um codificador de voz (vocoder)18 no telefone celular 14 codifica os sinais de voz 22 em sinaisde voz digital codificados 31 que são então transmitidos por umcana 1 de voz digital 34 (chamada do celular). O telefone celular14 transmite os sinais de voz codificados 31 para um local decomunicações celulares (local celular) 36, que retransmite achamada do celular para um Sistema de Comutação de Teleco-municações Celulares (CTSS) 38.
O CTSS 38 ou conecta a chamada do celular a outrotelefone celular ou, na rede celular sem fio 12, a um telefonede linha fixa em uma rede PSTN 42 como uma chamada comutada porcircuito, ou roteia a chamada do celular por uma rede deProtocolo da Internet (IP) comutada por pacotes 46 como umachamada de Voz via IP (VOIP) . A chamada do celular também podeser roteada da rede PSTN 42 de volta para a rede celular 12, ouda rede PSTN 42 para a rede IP 4 6, ou vice versa. A chamada docelular chega, por fim, a um telefone 44 que corresponde a umnúmero de telefone de destino, informado originalmente notelefone celular 14.
Um modem de Sinalização Dentro da Banda (UBS) 28permite que o telefone celular 14 transmita dados digitais 29de uma fonte de dados 30, pelo canal de voz digital 34 da redecelular 12. O modem IBS 28 modula os dados digitais 29 em tonsde dados digitais sintetizados 26. O termo "tons de dadosdigitais", conforme usado neste documento, refere-se a tons deáudio que são modulados para codificar bits de dados digitais.Os tons de dados digitais 2 6 impedem que os componentes decodificação na rede celular 12, como o codificador de voz 18,corrompam excessivamente os dados digitais. O esquema decodificação e modulação usado no modem IBS 28 permite que osdados digitais 29 sejam transmitidos pelo mesmo codificador devoz 18 usado no telefone celular 14 para codificar os sinais devoz 22. 0 modem IBS 28 permite que os sinais de voz 22 e os dadosdigitais 29 sejam transmitidos pelo mesmo canal de voz digitalusando o mesmo sistema de circuitos do telefone celular. Issoevita que o usuário tenha de transmitir dados digitais usandoum modem sem fio separado, e permite que o usuário do telefonecelular fale e envie dados durante a mesma chamada digital semfio. Os dados digitais 29 são modulados em um sinal de áudio nafaixa de voz. Isso impede que o codificador de voz 18 do telefonecelular filtre ou corrompa excessivamente os valores bináriosassociados aos dados digitais 29. 0 mesmo transceptor e sistemade circuitos de codificação do telefone celular é usado para atransmissão e recepção tanto dos sinais de voz como dos dadosdigitais. Isso permite que o modem IBS 28 seja muito menor, menoscomplexo e mais eficiente em termos de consumo de energia do queum modem sem fio independente. Em algumas concretizações, omodem IBS 28 é implementado totalmente em software usando apenasos componentes de hardware já existentes no telefone celular 14.
Um ou mais servidores 40 estão localizados em qualqueruma das várias localizações na rede sem fio 12, na rede PSTN 42ou na rede IP 46. Cada servidor 40 inclui um ou mais modems IBS28 que codificam, detectam e decodificam os dados digitais 29transmitidos e recebidos pelo canal de voz digital 34. Os tonsde áudio digitais decodificados 26 são ou processados noservidor 40 ou roteados para outro computador, como o computador 50.A FIG. 2 ilustra uma concretização exemplificativados tons de dados digitais sintetizados 26 que são transmitidose recebidos por um modem IBS 28. Na concretização ilustrada, omodem IBS 28 utiliza um esquema de modulação de chaveamento pordeslocamento de freqüência (FSK) binário, em que cada bit dosdados digitais 29 é convertido em um dentre dois tons diferentes.Em outras concretizações, é possível empregar uma variedade deesquemas de modulação adequados diferentes. Por exemplo, o modemIBS 28 poderia empregar um esquema FSK de 4 tons, em que umafreqüência sinusóide diferente é designada a cada um dos quatrosvalores quaternários possíveis (representados por seqüências dedois bits: "00", "01", "10" e "11"). Como alternativa, po-der-se-ia empregar um esquema de modulação chaveamento pordeslocamento de fase (PSK) binário, em que um binário "0" érepresentado por um período de um sinusóide de uma freqüênciaespecífica com uma fase de 0 graus, e um binário "1" é re-presentado por um período de um sinusóide da mesma freqüência,mas possuindo uma fase de 90 graus..
Referindo-se novamente ao exemplo de FSK binárioapresentado na FIG. 2, um primeiro tom é gerado em uma freqüênciafi e representa um valor "1" binário, e um segundo tom é geradoem uma freqüência fo e representa um valor "0" binário. Para cadabit na seqüência de transmissão, o transmissor envia um si-nusóide de freqüência fi (para "1") ou fo (para "0") pela duraçãodo intervalo de um bit. Em algumas concretizações, as fre-qüências fi e fo enquadram-se na faixa de cerca de 200 Hertz (Hz)a cerca de 3500 Hertz, que demonstrou ser uma faixa de freqüênciaeficaz para gerar os tons de dados 26 que representam os valoresde bits binários. Por exemplo, em uma concretização, a fre-qüência fi é de cerca de 500 Hertz, e a freqüência f0 é de cercade 900 Hertz. Em outra concretização, a freqüência fi é de cercade 2100 Hertz, e a freqüência f0 é de cerca de 2500 Hertz. O modemIBS 28 inclui tabelas de Senos e Co-senos que são usados paragerar os valores digitais que representam os diferentes valoresde fase e amplitude para as freqüências fi e f0.
Em algumas concretizações, os dados digitais sãotransmitidos, no canal de voz digital 34, a uma taxa detransmissão dentro da faixa de cerca de 100 bits/segundo a cercade 500 bits/segundo, que demonstrou ser uma faixa eficaz de taxasde transmissão para impedir o corrompimento dos dados de áudiodigital por uma grande variedade de diferentes codificadores devoz de telefone celular. Por exemplo, em uma concretização, osdados digitais são transmitidos no canal de voz digital 34 a umavelocidade de transmissão de 400 bits/segundo. Nesta con-cretização, as ondas senoidais para cada tom fi e f0 começam eterminam em um ponto de amplitude zero e continuam por umaduração de cerca de 2, 5 milissegundos. A uma taxa de amostragemde 8000 amostras por segundo, 20 amostras são geradas para cadatom de dados digitais 26.
A FIG. 3 ilustra um processo para transmitir um pacotede dados digital 70 pelo canal de voz digital 34 da rede decomunicações sem fio 12, que implementa combinação de di-versidade temporal de acordo com as concretizações do presentepedido. Na concretização ilustrada, o pacote de dados digitais70 compreende uma seqüência de K bits, que pode representar umúnico pacote ou quadro de uma carga útil de mensagem maior. Acarga útil de mensagem pode ser subdividida em pacotes de váriostamanhos e formatos usando uma grande variedade de técnicasapropriadas, como por exemplo, as descritas na Patente US N-6.690.681, intitulada "In-Band Signaling For Data Communi-cations Over Digital Wireless Telecommunications Network" eexpedida em 10 de fevereiro de 2004, incorporada ao presentedocumento para fins de referência. Em algumas concretizações,cada pacote de dados 70 compreende cerca de 100 bits de dados(isto é, K « 100) , que pode incluir um número de bits de cabeçalho,bits de padrão de sincronização, bits de soma de verificação,bits de sincronização final de pacote, etc., dependendo doprotocolo de geração de pacotes selecionado.
O bloco 200 adiciona bits redundantes de detecção deerros, tal como um código de verificação cíclica de redundância(CRC) , ao pacote de dados digital 70 a ser transmitido. Isso criauma seqüência de dados contendo M bits, onde (Μ - K) representao número de bits redundantes de detecção de erros. Em algumasconcretizações, o bloco 200 adiciona cerca de 16 bits re-dundantes de detecção de erros (isto é, M - K « 16) . O bloco 205adiciona bits redundantes de correção de erros à seqüência dedados de M bits, como por exemplo, um código de Bo-se-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH), código de Reed-Solomon oucódigo de correção de erros convolucional. Isso cria umaseqüência de transmissão completa contendo N bits, onde (Ν - M)representa o número de bits redundantes de detecção de erros.Em algumas concretizações, uma seqüência de transmissãocompleta inclui um total de cerca de 186 bits (isto é, N « 186)e cerca de 70 bits redundantes de correção de erros (isto é, N- M « 70).
O bloco 210 modula a seqüência de dados de N bits emtons de dados digitais sintetizados 26, compreendendo um sinalde áudio de faixa de voz adequado para transmissão pelo canalde voz digital 34 da rede de telecomunicações sem fio 12,conforme descrito acima. Após a transmissão, o bloco 215demodula os tons de dados digitais 26 e gera um vetor de atributos,que é usado para criar uma estimativa da seqüência de dadostransmitida. Conforme descrito em mais detalhes abaixo, se ovetor de atributos contiver erros, o bloco 220 pode efetuar acombinação de diversidade temporal do vetor de atributos com osvetores de atributos anteriores 225 da mesma seqüência de dadosde N bits (se houver) que foram transmitidos anteriormente.
O bloco 230 efetua a correção de erros da seqüênciade dados de N bits demodulada, e o bloco 235 efetua a detecçãode erros da seqüência de dados estimada de M bits resultante.
A correção de erros e a detecção de erros do sinal de dadosdemodulado podem ser realizadas usando uma grande variedade detécnicas adequadas bem conhecidas pelos versados na técnica.
Caso não sejam detectados erros, então a seqüência de dadosdigital de K bits é distribuída para seu receptor destinado. Casocontrário, o pacote de dados digital 70 é retransmitido pelocanal de voz digital 34 da rede de telecomunicações sem fio 12.
A FIG. 4A ilustra um receptor convencional 300, quecompreende um módulo de. extração de atributos 310 e um módulode estimativa de seqüência de bits 320. O termo "módulo",conforme usado neste documento, refere-se a qualquer combinaçãode software, firmware ou hardware usados para efetuar a funçãoou funções especificadas. Contempla-se que as funções rea-lizadas pelos módulos descritos no presente documento podem serconcretizadas com um número de módulos maior ou menor do que odescrito no texto concomitante. Por exemplo, uma única funçãopode ser efetuada pela operação de vários módulos, ou mais deuma função pode ser efetuada pelo mesmo módulo. Além disso, osmódulos descritos podem residir em uma única localização ou emdiferentes localizações conectadas por uma rede de teleco-municações com ou sem fio.
Conforme ilustrado na FIG. 4A, no tempo ti, um primeirosinal demodulado é recebido pelo módulo de extração de atributos310. Esse sinal demodulado compreende uma forma de onda si-nusoidal subdividida em uma série de intervalos de bits se-qüenciais . O módulo de extração de atributos 310 processa a formade ondas em cada intervalo de bit independentemente e emseqüência para gerar um primeiro vetor de atributos X. Ge-ralmente, um vetor de atributos compreende um conjunto demedidas efetuadas no sinal demodulado com o objetivo de estimara seqüência de bits transmitida.
Por exemplo, em concretizações que implementam umesquema de modulação FSK binário, conforme apresentado na FIG.2, o vetor de atributos compreende uma seqüência de grandezasde Fourier. Para cada intervalo de bit (por exemplo, 2,5milissegundos a uma taxa de transmissão de 400 bits/segundo),o módulo de extração de atributos 310 calcula uma grandeza deFourier para cada uma das seqüências fi e fo· Essas duas grandezassão indicadas por S(fi) e S(f0), respectivamente. A quantidadeS (fi) - S (fo) é então gravada como Χι, o "valor temporário" parao enésimo intervalo de bit. A seqüência de N valores temporários(Χχ, X2, X3,....... , Xn) representa o vetor de atributos da seqüênciade dados de N bits.
Em outras concretizações, os vetores de atributospodem compreender uma variedade de medições adequadas dife-rentes. Por exemplo, em concretizações que implementam umesquema de modulação PSK binário, o vetor de atributos com-preende uma seqüência de valores de correlação cruzada. Paracada intervalo de bit, o módulo de extração de atributos 310calcula um valor de correlação cruzada entre a forma de ondarecebida e cada um de dois sinusóides: um com uma fase de 0 grause outro com uma fase de 90 graus. Esses dois valores de correlaçãosão indicados por Sq e S1, respectivamente. A quantidade Sq - Sié então gravada como Xi, o "valor temporário" para o enésimointervalo de bit.
O vetor de atributos X é submetido ao módulo deestimativa de seqüência de bits 320, que analisa o vetor deatributos X e gera uma seqüência de bits estimada correspondente.
No exemplo do FSK binário descrito acima, a grandeza de S(fx)para cada intervalo de bit é proporcional à probabilidade de queo bit correspondente é um binário "1", e a grandeza de S (f0)é proporcional à probabilidade de que o bit correspondente é umbinário "0". Portanto, se Χχ ou S(fx) - S(f0) for positivo, entãoo módulo de estimativa de seqüência de bits 320 designa o enésimobit da seqüência de bits estimada como um valor "1" binário; casocontrário, o enésimo bit é designado como um valor "0" binário.
0 objetivo do módulo de estimativa de seqüência debits 320 é estimar a seqüência mais provável de bits representadapelo vetor de atributos X. Em algumas concretizações, o módulode estimativa de seqüência de bits 320 aplica uma regra dedecisão em um bit por vez, conforme descrito acima. Em outrasconcretizações, diferentes técnicas de estimativa de seqüênciade bits podem ser utilizadas. Por exemplo, ao decodificar umcódigo convolucional, cada decisão de bit individual é in-fluenciada pelas observações feitas nos períodos dos bitsadjacentes.
Em alguns casos, a seqüência de bits estimada geradapelo módulo de estimativa de seqüência de bits 320 inclui erros,e a seqüência falha na verificação de detecção de errossubseqüente. Em tais casos, o receptor convencional 300 a-presentado na FIG. 4A descarta o primeiro vetor de atributos X,e aguarda a retransmissão da seqüência de dados de N bits.
No tempo t2, o módulo de extração de atributos 310recebe um segundo sinal demodulado, que compreende umatransmissão repetida da seqüência de dados de N bits original.O módulo de extração de atributos 310 gera então um segundo vetorde atributos Y. Visto que o receptor convencional 300 descartouo primeiro vetor de atributos X, o módulo de estimativa deseqüência de bits 320 analisa o segundo vetor de atributos Yindependentemente do primeiro vetor de atributos X. Se a segundaseqüência de bits estimada também tiver erros, o processo serárepetido até que uma cópia livre de erros da seqüência de dadosde N bits possa ser recebida pela rede sem fio 12 ou a transmissãoatingir o tempo limite.
A FIG. 4B ilustra um receptor 330 compreendendo ummódulo de extração de atributos 340 e um módulo de estimativade seqüência de bits 350, incluindo um componente de combinaçãode diversidade temporal 360, de acordo com as concretizações dopresente pedido. De maneira similar ao receptor convencional 300,em um tempo ti, um primeiro sinal demodulado é recebido pelomódulo de extração de atributos 340, que gera um primeiro vetorde atributos X representando o sinal demodulado. O vetor deatributos X é então submetido ao módulo de estimativa deseqüência de bits 350, que analisa o vetor de atributos X e gerauma seqüência de bits estimada, conforme descrito acima. Noexemplo apresentado na FIG. 4B, a seqüência de bits estimadainclui erros. Entretanto, o receptor 330 não descarta o vetorde atributos X. Em vez disso, o receptor 330 armazena o primeirovetor de atributos X na memória para uso posterior pelocomponente de combinação de diversidade temporal 360.
No tempo t2, o módulo de extração de atributos 310recebe um segundo sinal demodulado, que compreende umatransmissão repetida da seqüência de dados de N bits original.O módulo de extração de atributos 310 gera então um segundo vetorde atributos Y. Se a seqüência de bits estimada baseada nosegundo vetor de atributos Y contiver erros, o componente decombinação de diversidade temporal 360 pode, de maneiravantajosa, analisar o segundo vetor de atributos Y, em com-binação com o primeiro vetor de atributos X, que está armazenadona memória. Portanto, o módulo de estimativa de seqüência de bits350 pode gerar uma seqüência de bits estimada adicional com basena combinação dos vetores de atributos XeY.
Em algumas concretizações, os vetores de atributos Xe Y são somados ou tem a média calculada para gerar a seqüênciade bits estimada adicional. Por exemplo, no exemplo do FSKbinário descrito acima, se os vetores de atributos XeYcontiverem erros, o componente de combinação de diversidadetemporal 360 pode gerar um terceiro vetor de atributos, V,fazendo a soma dos valores temporários correspondentes, comosegue:
Vi = Xi+Yi, V2 = X2+Y2, ... , Vn = XN+YN.
Em seguida, o módulo de estimativa de seqüência debits 350 pode criar a seqüência de bits estimada aplicando amesma estimativa de seqüência de bits descrita acima: Se Vi forpositivo, então o enésimo bit é designado como um valor "1"binário, caso contrário, o enésimo bit é designado como um valor"0" binário.
Para qualquer taxa de erro de bits constante, o vetorcombinado V terá uma probabilidade maior de produzir umaestimativa de seqüência correta do que o X ou Y por si mesmos.
O vetor combinado V normalmente é mais preciso do que X ou Ysozinho, porque quando duas cópias separadas de um dado sinalsão transmitidas por um canal de baixa qualidade, elas pro-vavelmente experimentarão efeitos de distorção de diversasformas. Portanto, quando utilizados em conjunto, seus vetoresde atributos associados XeY geralmente produzem uma estimativamelhor da seqüência transmitida do que qualquer um delessozinho.
Se o vetor combinado V não produzir uma seqüência debits estimada correta, o primeiro e o segundo vetores deatributos XeY permanecem armazenados na memória. Se o próximovetor de atributos recebido Z (não apresentado) também falhar,então o componente de combinação de diversidade temporal 360pode construir outro vetor novo combinado, W, somando os valorestemporários de todos os três vetores recebidos, como segue:
<formula>formula see original document page 17</formula>
Como alternativa, uma vez que há um número impar devetores de atributos, o valor do enésimo bit poderia serdesignado por um voto majoritário entre Xi, Yi e Zi. O vetorcombinado W tem uma probabilidade ainda maior de produzir umaestimativa correta do que o vetor V. Assim, ao tirar proveitoda diversidade temporal das transmissões repetidas, o receptor-330 pode fazer estimativas cada vez melhores da seqüência dedados transmitida com cada transmissão repetida.
A FIG. 5 ilustra a operação do receptor 330 tendocapacidade de combinação de diversidade temporal. O bloco 400representa o começo do processo quando um dado sinal de dadostiver sido recebido e demodulado por um modem IBS 28. A estaaltura no processo, o modem IBS 28 detectou o sinal de dados erealizou a sincronização e outras etapas necessárias parademodular o sinal. Conforme descrito acima, o sinal de dados podecompreender praticamente qualquer seqüência de bits desejada,como por exemplo, um pacote de dados representando uma parte deuma carga útil da mensagem.
O bloco 405 extrai um vetor de atributos do sinal dedados demodulado. O bloco 410 gera uma seqüência de bits estimadacom base no vetor de atributos extraído. Em algumas concre-tizações, essa estimativa envolve um componente de correção deerros, tal como, por exemplo, um código BCH, código de Re-ed-Solomon ou código de correção de erros convolucional. O blocode decisão 415 determina se a seqüência de bits estimada incluialgum erro. Em algumas concretizações, essa determinação incluium algoritmo de verificação de erro CRC.
Se não for detectado nenhum erro, então o bloco 420exclui vetores de atributos similares (se houver) armazenadosna memória do receptor 330. Geralmente, dois ou mais vetoresde atributos são considerados "similares" se eles corres-ponderem a uma única seqüência de dados. Em algumas concre-tizações, os vetores de atributos correspondendo a diferentesseqüências de dados podem ser armazenados na memória do receptor330 ao mesmo tempo. Nessas concretizações, os vetores deatributos similares podem ser identificados determinando se aporcentagem de bits comuns entre dois dados vetores excede umlimiar selecionado, como por exemplo, 80%. Assim que os vetoresde atributos similares forem identificados e excluídos, o bloco425 envia um sinal de confirmação (ACK) ao transmissor, e oprocesso termina no bloco,430.
Caso sejam detectados erros no bloco de decisão 415,então o bloco 435 armazena o vetor de atributos atual na memóriado receptor 330. O bloco de decisão opcional 440 determina sequaisquer vetores de atributos similares estão armazenados namemória. Conforme descrito acima, essa determinação pode serfeita avaliando se algum dos vetores de atributos armazenadosna memória possui a porcentagem limiar desejada de bits em comumcom o vetor de atributos de interesse. Se não, o sinal de dadosdigital é retransmitido e o controle retorna para o bloco 405,onde o vetor de atributos é extraído do sinal de dados re-transmitido.
Na concretização ilustrada, se o bloco de decisão 440determinar que vetores de atributos similares estão armazenadosna memória, então o bloco 450 gera uma ou mais seqüências de bitsestimadas adicionais com base na combinação dos vetores deatributos similares, conforme descrito acima. Em outrasconcretizações, o bloco 450 gera seqüências de bits estimadasadicionais combinando todos os vetores de atributos armazenadosna memória, independente de se eles são similares. O bloco dedecisão 455 determina se a(s) seqüência(s) de bits estimada(s)adicional (is) inclui (em) algum erro. Se não, então o bloco 420exclui os vetores de atributos similares armazenados na memória,e o método continua conforme descrito acima.
Se forem detectados erros no bloco de decisão 455,então o sinal de dados digital é retransmitido e o controleretorna para o bloco 405, conforme descrito acima. Em algunscasos, o transmissor pode terminar o processo antes de serrecebida uma cópia livre de erros do sinal de dados digital. Porexemplo, o transmissor pode parar de retransmitir o sinal dedados digital após um número determinado de transmissõesrepetidas malsucedidas ou um período de tempo determinado desdea primeira transmissão malsucedida.
Os sistemas e métodos de combinação de diversidadetemporal descritos acima apresentam uma série de vantagensevidentes sobre as abordagens comuns. Por exemplo, armazenandoos vetores de atributos na memória, o receptor 330 com ocomponente de combinação de diversidade temporal 360 podeextrair mais informações de transmissões malsucedidas do que umreceptor convencional 300. Portanto, o receptor 330 podegeralmente produzir uma seqüência de informações livre de errosusando menos transmissões repetidas do que um receptor con-vencional 300. Como alternativa, é possível implementar umesquema FEC mais eficiente, com menos bits redundantes paracorreção de erros do que o exigido pelos sistemas convencionais.
Embora a presente invenção tenha sido descrita comreferência a certas concretizações preferidas, outras con-cretizações evidentes aos versados na técnica, inclusiveconcretizações que não oferecem todos os aspectos e vantagensapresentados neste documento, também se enquadram no âmbito dapresente invenção. Logo, o âmbito da presente invenção édefinido apenas por referência às reivindicações anexas e seusequivalentes.
Claims (13)
1. Receptor para recuperar um sinal de dados digitaltransmitido por um canal de voz digital de uma rede de te-lecomunicações sem fio, CARACTERIZADO por compreender:um módulo de extração de atributos configurado parareceber uma forma de onda de audiofreqüência que codifica o sinalde dados digital transmitido pelo canal de voz digital da redede telecomunicações sem fio e gerar um primeiro vetor deatributos que descreve a forma de onda de audiofreqüência;uma memória configurada para armazenar um ou maisvetores de atributos; eum módulo de estimativa de seqüência de bits con-figurado para analisar o primeiro vetor de atributos e gerar umaprimeira seqüência de bits estimada que corresponde ao sinal dedados digital,em que o módulo de estimativa de seqüência de bitscompreende um componente de combinação de diversidade temporalconfigurado para gerar uma segunda seqüência de bits estimadaanalisando o primeiro vetor de atributos em combinação com umou mais vetores de atributos armazenados na memória.
2. Receptor, de acordo com a reivindicação 1, CA-RACTERIZADO por adicionalmente compreender um modem de si-nalização dentro da banda configurado para demodular o sinal deáudio.
3. Receptor, de acordo com a reivindicação 1, CA-RACTERIZADO pelo fato de que cada vetor de atributos compreendeuma seqüência de grandezas de Fourier ou uma seqüência de valoresde correlação cruzada.
4. Receptor, de acordo com a reivindicação 1, CA-RACTERIZADO pelo fato de que o um ou mais vetores de atributosarmazenados na memória possuem cerca de 80% ou mais bits em comumcom o primeiro vetor de atributos.
5. Receptor, de acordo com a reivindicação 1, CA-RACTERIZADO por adicionalmente compreender um módulo de de-tecção de erros configurado para verificar erros dentro daprimeira e segunda seqüências de bits estimadas.
6. Receptor para recuperar um sinal de dados digitaltransmitido por um canal de voz digital de uma rede de te-lecomunicações sem fio, CARACTERIZADO por compreender:extrair um primeiro vetor de atributos de uma formade onda de audiofreqüência que codifica o sinal de dados digitaltransmitido pelo canal de voz digital da rede de telecomu-nicações sem fio;gerar uma primeira seqüência de bits estimada com baseno primeiro vetor de atributos;verificar erros dentro da primeira seqüência de bitsestimada;armazenar o primeiro vetor de atributos em um módulode memória caso a primeira seqüência de bits estimada contenhaerros;selecionar um segundo vetor de atributos armazenadono módulo de memória;gerar uma segunda seqüência de bits estimada com baseem uma combinação do primeiro vetor de atributos e do segundovetor de atributos; everificar erros dentro da segunda seqüência de bitsestimada.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CA-RACTERIZADO por adicionalmente compreender:selecionar um ou mais vetores de atributos adicionaisarmazenados no módulo de memória para combinação com o primeiroe segundo vetores de atributos;gerar uma ou mais seqüências de bits estimadasadicionais com base em uma combinação do primeiro vetor deatributos, do segundo vetor de atributos e do um ou mais vetoresde atributos adicionais; everificar erros dentro da uma ou mais seqüências debits estimadas adicionais.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6, CA-RACTERIZADO pelo fato de que selecionar o segundo vetor deatributos compreende determinar se o segundo vetor de atributosé similar ao primeiro vetor de atributos.
9. Método, de acordo com a reivindicação 6, CA-RACTERIZADO por adicionalmente compreender excluir o segundovetor de atributos do módulo de memória se a segunda seqüênciade bits estimada não contiver erros.
10. Método, de acordo com a reivindicação 6, CA-RACTERIZADO pelo fato de que gerar a segunda seqüência de bitsestimada compreende somar ou calcular a média do primeiro vetorde atributos e do segundo vetor de atributos.
11. Método de recuperação de um sinal de dados digitaltransmitido por um canal de voz digital de uma rede de te-lecomunicações sem fio, o método sendo CARACTERIZADO porcompreender receber uma multiplicidade de formas de onda deaudiofreqüência que codificam o referido sinal de dados digital,extrair uma multiplicidade de vetores de atributos das res-pectivas formas de onda de audiofreqüência recebidas, e usar areferida multiplicidade de vetores de atributos juntos paraderivar uma estimativa do referido sinal de dados digital.
12. Aparelho, CARACTERIZADO por ser para a execuçãodo método de qualquer uma das reivindicações 6 a 10.
13. Programa de computador, CARACTERIZADO por serpara a execução do método de qualquer uma das reivindicações 6a 10, ou um meio de armazenamento legível por computadorarmazenando tal programa de computador.
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