BRPI0714001A2

BRPI0714001A2 - Método para corrigir erros em sistema de antenas múltiplas usando uma pluralidade de sub-portadores

Info

Publication number: BRPI0714001A2
Application number: BRPI0714001-0A
Authority: BR
Inventors: Moon Il Lee; Bin Chul Ihm; Jin Young Chun
Original assignee: Lg Electronics Inc
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2013-10-15
Also published as: RU2009103901A; RU2404515C2

Abstract

MÉTODO PARA CORRIGIR ERROS EM SISTEMA DE ANTENAS MÚLTIPLAS USANDO UMA PLURALIDADE DE SUB-PORTADORAS Um método para corrigir erros em um sistema de antenas múltiplas baseado em uma pluralidade de sub-portadoras e um aparelho de transmissão/recepção que suporta o mesmo e divulgado. O método inclui determinar uma matriz de pré-codificação com base em mudança de fase mudada em um ângulo de fase predeterminado, transmitir inicialmente cada símbolo de sub-portadora a um receptor em uma unidade de pacote usando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase, reconstruir a matriz de pré-codificação com base em mudança para reduzir uma taxa de multiplexação espacial se um reconhecimento negativo de recepção (NACK) for recebido pelo receptor, e retransmitir o símbolo de sub-portadora inicialmente transmitido usando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase reconstruída ou mudando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase usando informação de desvio realimentada do receptor ou informação de desvio aleatória.

Description

<ί i i

!ί Ss

ir

5

t

10

15

20

25

30

35

1/33

MÉTODO PARA CORRIGIR ERROS EM SISTEMA DE ANTENAS MÚLTIPLAS USANDO UMA PLURALIDADE DE SUB-PORTADORAS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um método para corrigir erros em um sistema de antenas múltiplas com base em uma pluralidade de sub-portadoras para executar um esquema de pedido automático de repetição e um aparelho transmissor e receptor que suporta os mesmos.

TÉCNICA RELACIONADA

Nos últimos anos, com a popularização dos serviços de comunicação e informação, surgiu uma variedade de serviços de multimídia, e serviços de alta qualidade, e a demanda para um serviço de comunicação sem fio está aumentando rapidamente. A fim de lidar ativamente com essa tendência, é necessário aumentar a capacidade do sistema de comunicação e aumentar a confiabilidade na transmissão de dados. Um método para aperfeiçoar a capacidade de um sistema de comunicação em um ambiente de comunicação sem fio pode incluir um método de busca de uma nova faixa de freqüência disponível e um método de aumento da eficiência de um recurso restrito. Assim como o último método, essas tecnologias de transmissão/recepção por antenas múltiplas para montagem de uma pluralidade de antenas em um transceptor asseguram também um espaço para uso de um recurso, obtendo assim, um ganho de diversidade ou transmissão de dados por cada uma das antenas dispostas paralelamente para aumentar a capacidade da transmissão. Esse tipo de tecnologia está atraindo muita atenção e está sendo desenvolvida ativamente.

Entre essas tecnologias de transmissão/recepção por antenas múltiplas, está uma estrutura geral de um sistema de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) com base em uma multiplexação por divisão de freqüência ortogonal (OFDM) que será descrita a seguir com referência à FIG. 1.

Em um transmissor, o codificador de canal 101 adiciona bits redundantes aos bits de dados de transmissão para reduzir a influência de um canal ou ruído, um mapeador 103 converte a informação do bit de dados em informações do símbolo de dados, um conversor serial/paralelo 105 converte os símbolos de dados em símbolos de dados paralelos a serem carregados por uma pluralidade de sub-portadoras, e um codificador de antenas múltiplas 107 converte os símbolos paralelos de dados em sinais de espaço-tempo. UO decodificador de antenas múltiplas 109, o conversor serial/paralelo 111, o desmapeador 113, e o decodificador de canal 115, que estão incluídos no receptor, executam as funções inversas às do codificador de antenas múltiplas 107, do conversor serial/paralelo '105, do mapeador 103, e do codificador de canal 101, respectivamente.

Em um sistema OFMD para antenas múltiplas, é necessária uma variedade de tecnologias de confiabilidade crescente para a transmissão de dados. Alguns exemplos dessas tecnologias incluem código de espaço-tempo (STC)1 diversidade de retardo cíclico (CDD), seleção de antena (AS), variação de antena (AH), multiplexação espacial (SM), formação de feixe (BF) e pré-codificação. Em seguida, serão descritas as principais tecnologias de forma mais detalhada.

através da transmissão sucessiva dos mesmos sinais por antenas diferentes em um ambiente de antenas múltiplas. O seguinte determinante representa um símbolo básico de tempo-espaço usado em um sistema que possui duas antenas transmissoras.

representam a faixa de tempo. A diversidade de retardo cíclico serve para obter um ganho de diversidade de freqüência em um receptor ao permitir que todas as antenas transmitam sinais OFDM em valores diferentes de retardo ou em tamanhos diferentes, quando um sistema que possui uma pluralidade de antenas transmissoras transmite sinais OFDM. A FIG. 2 ilustra um transmissor de um sistema de antenas múltiplas que usa um esquema de diversidade de retardo cíclico (CDD).

Depois que os símbolos de OFDM são transmitidos separadamente a cada uma das antenas por meio de um conversor serial/paralelo e de um codificador de antenas múltiplas, eles são adicionados a um prefixo cíclico que impede a interferência de intercanais e então são transmitidos ao receptor. Nesse momento, uma seqüência de dados transmitida para a primeira antena é transmitida ao receptor como tal, mas uma seqüência de dados transmitida para a antena seguinte é ciclicamente retardada por um determinado bit e transmitida então ao receptor.

Entretanto, se o esquema de diversidade de retardo cíclico acima mencionado for implementado em um domínio de freqüência, o retardo cíclico pode ser expresso pelo produto da seqüência de fase. Ou seja, como mostra a FIG. 3, as seqüências de dados no domínio de freqüência são multiplicadas pelas

O STC é um esquema para obtenção de ganho de diversidade espacial

15

No determinante acima, as linhas representam as antenas e as colunas seqüências de fase diferentes predeterminadas (seqüência de fase 1 para seqüência de fase M) que são ajustadas diferentemente de acordo com as antenas, e estão sujeitas a uma transformada de Fourier rápida inversa (IFFT)1 desse modo, sendo transmitido ao receptor. Isto é chamado um esquema de diversidade de mudança de fase.

De acordo com o esquema de diversidade de mudança de fase, um canal com desvanecimento plano pode ser mudado para um canal seletivo em freqüência, e o ganho de diversidade de freqüência ou o ganho de programação de freqüência pode ser obtido por meio da codificação de canal. Em outras palavras, como mostra a FIG. 4, se uma seqüência de fase é gerada a partir de um retardo cíclico de grande valor no esquema de diversidade de mudança de fase, já que o período seletivo em freqüência torna-se curto, a seletividade da freqüência torna-se maior, e no final, o ganho de diversidade de freqüência pode ser obtido por meio da codificação de canal. Isto é usado principalmente em um sistema de circuito aberto.

Além disso, se uma seqüência de fase é gerada a partir de um retardo cíclico de valor baixo no esquema de diversidade de mudança de fase, já que o período seletivo de freqüência tornou-se longo, um sistema de circuito fechado aloca um recurso para a melhor área do canal a fim de obter um ganho de -programação de freqüência. Ou seja, como mostrado na FIG. 4, se uma seqüência de fase é gerada a partir de um retardo cíclico de valor baixo no esquema de diversidade de mudança de fase, uma determinada área da sub- portadora de um canal de desvanecimento plano que possui um tamanho grande de canal e outras áreas da sub-portadoras terá um tamanho pequeno de canal. Neste caso, se um sistema de acesso múltiplo por divisão de freqüência ortogonal (OFDMA) que permite que uma pluralidade de usuários transmite um sinal por meio da sub-portadora que tem um tamanho grande de canal para cada usuário, a relação sinal-ruído (SNR) pode aumentar.

Entretanto, o esquema de pré-codificação inclui um esquema de pré- codificação com base em livro-código que é usado quando as informações de realimentação forem finitas em um sistema de circuito fechado e um esquema para quantificação e realimentação das informações de canal. No esquema de pré-codificação com base em livro-código, um índice de uma matriz de pré- codificação conhecido previamente por um transmissor/receptor é realimentado ao transmissor a fim de obter ganho de SNR.

A FIG. 5 ilustra a configuração de um transmissor/receptor de um sistema tr

de antenas múltiplas que usa o esquema de pré-codificação com base em Iivro- código. O transmissor e o receptor possuem matrizes de pré-codificação finitas P1 a PL. O receptor realimenta um índice I de matriz de pré-codificação ótimo ao transmissor usando as informações de canal, e o transmissor aplica a matriz de pré-codificação que corresponde ao índice de realimentação aos dados de v transmissão X1 a XMt. A Tabela 1 ilustra um exemplo de livro-código que é

aplicável quando as informações de realimentação de 3 bits são usadas em um sistema IEEE 802.16e que suporta uma taxa de multiplexação espacial de 2 e tenha duas antenas de transmissão.

Tabelai

Ind ma (bin ceda Wz ária) Coluna 1 Coluna 2 índice da matriz fhinárÍAl Coluna 1 Coluna 2 <m 1 « í» M938 ■ jU.MS? 0 1 0,<SMB*JÍ>.d!S8S •Ú.T941 001 G.7W0 ■ftSSO) -j«,1sts !M Cí.MáS -0.5E01 -0.7W9 C.66M + jHEMO -9.3Ϊ8? ais D.3M8 a,0s7ó-jo.sí)si 110 0.SU2 o.osfs+to.easi -Q.7940 C.4754 - jC.7160 «1U Otl 0.79« -0,29?? +jO.SJM: !H 0.3289 •3.8779» »3461 ■Λ33ΤΪ 29S -».79*1 -0.177». jO-KSSI -0.3239

Entretanto, alguns exemplos para o aumento da confiabilidade na transmissão de dados em um ambiente de comunicação sem fio incluem um esquema de pedido automático de recepção (ARQ) e um esquema ARQ híbrido (HARQ). Estes esquemas serão descritos abaixo detalhadamente.

Um sistema de multiplexação por divisão de freqüência ortogonal e seu sistema similar definem os blocos de recursos definidos em um domínio de frequência-tempo e usam os blocos de recurso como uma unidade única. Em um enlace descendente, uma estação base aloca pelo menos um bloco de recurso ao equipamento específico do usuário de acordo com uma dada regra de programação e transmite dados através de um bloco de recurso correspondente. Da mesma forma, em um enlace ascendente, se a estação base seleciona um equipamento específico do usuário de acordo com uma dada regra de programação e aloca um bloco de recurso ao equipamento correspondente do usuário, o equipamento do usuário correspondente transmite dados à estação de base através do bloco de recurso alocado. Neste momento, se houver perda ou dano de nos dados transmitidos ao enlace descendente ou ascendente, o ARQ ou HARQ é usado para corrigir os erros correspondentes.

Alguns exemplos do esquema HARQ incluem HARQ adaptativo ao canal/ HARQ não-adaptativo ao canal e esquema de combinação de acompanhamento e esquema de redundância incrementai. No HARQ não-adaptativo ao canal, a modulação de quadro ou o número de blocos de recurso disponíveis para a retransmissão é executada conforme seja determinada durante a transmissão inicial. O HARQ adaptativo ao canal pode variar os parâmetros acima dependendo do status atual do canal. Por exemplo, de acordo com o HARQ de canal não adaptável, se um lado transmissor transmite dados a partir de oito blocos de recurso no caso da transmissão inicial, o lado transmissor retransmite os dados a partir de oito blocos de recurso mesmo no caso de retransmissão. De acordo com o HARQ de canal adaptável, mesmo que o lado transmissor transmita dados a partir de oito blocos de recurso no caso de transmissão inicial, o lado transmissor retransmite os dados a partir de blocos de recurso inferiores ou superiores a oito blocos de recurso dependendo do status de canal.

Além disso, o esquema HARQ pode ser classificado em esquema de combinação de acompanhamento e um esquema de redundância incrementai dependendo de qual pacote é transmitido durante a retransmissão. De acordo com o esquema de combinação de acompanhamento, como mostrado na FIG. 6, o lado transmissor retransmite um pacote tendo o mesmo formato que aquele usado para a transmissão inicial ou os mesmos símbolos de dados em formatos diferentes durante a segunda ou terceira transmissão se ocorrem erros no pacote usado para a transmissão inicial. O esquema HARQ é similar ao esquema ARQ porque o lado receptor transmite a mensagem NCK para o lado transmissor se o lado receptor não puder demodular um pacote. Entretanto, o esquema HARQ é diferente do esquema ARQ, já que o lado receptor armazena um quadro previamente recebido em uma área de armazenamento temporário por um determinado período e se um quadro correspondente é retransmitido, combina o quadro retransmitido com o quadro previamente recebido para aumentar a taxa de êxito de recepção. O esquema de redundância incrementai é diferente do esquema de combinação de acompanhamento porque um pacote possui um formato diferente daquele do pacote usado para a transmissão inicial para que possa ser retransmitido. Ou seja, como mostrado na FIG. 7, a parte adicional de paridade de um código de canal somente é retransmitida durante a segunda ou terceira retransmissão para a redução da taxa de codificação de canal, desse modo corrigindo erros do pacote.

Além disso, o esquema HARQ pode ser classificado em HARQ sincrônico e HARQ assincrônico, dependendo se a retransmissão executada após a falha de transmissão de dados iniciais é executada de acordo com um dado sincronismo.

Já que o esquema relativo às antenas múltiplas acima mencionado e o esquema relativo ao ARQ foram desenvolvidos independentemente, não foi obtido o efeito de sinergia de acordo com a combinação dos esquemas. Em relação a este fato, foi sugerido um HARQ com base em um símbolo de tempo-espaço. O HARQ com base em um símbolo de tempo-espaço é usado em um sistema de antenas múltiplas. De acordo com o HARQ com base em um símbolo de tempo- espaço, como mostrado na FIG.8, a taxa de transmissão de dados aumenta por meio de um esquema de camadas espaço-temporais da Bell Labs (BLAST) durante a transmissão inicial, e se ocorrerem erros nos símbolos Sl e S2 de uma faixa de tempo específica, um símbolo de tempo-espaço será aplicado aos símbolos da faixa de tempo correspondente e a retransmissão será então executada para aumentar a confiabilidade da transmissão.

Entretanto, o HARQ com base no símbolo de tempo-espaço acima mencionado apresenta diversos problemas. Primeiro, o HARQ com base η símbolo de tempo-espaço possui restrições por ser baseado em um canal de desvanecimento plano cuja velocidade de mudança é relativamente lenta. Segundo, se as múltiplas palavras-código forem usadas, será ineficaz, pois será necessária a retransmissão de todas as palavras-códigos mesmo que ocorram erros somente em algumas das palavras-códigos. Em- terceiro lugar, a flexibilidade é deteriorada porque a transmissão inicial deve ser executada por um esquema de multiplexação espacial tal como BLAST. Finalmente, já que o ARQ adaptativo tal como a redundância incrementai não podem ser usadas no HARQ com base no tempo-espaço, a correção de erros eficiente não pode ser executada.

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO

Dessa forma, a presente invenção se refere a um método para correção de erros em um sistema de antenas múltiplas com base em uma pluralidade de sub- portadoras e o instrumento transmissor/receptor que suporta os mesmos, que previnem substancialmente um ou mais problemas devido às restrições e às desvantagens da técnica relacionada.

Um objetivo da presente invenção é fornecer um método para correção de erros em um sistema de antenas múltiplas com base em uma pluralidade de sub- portadoras e o aparelho transmissor/receptor que suporta os mesmos, em que um esquema relacionado às antenas múltiplas é combinado com um esquema de pedido automático de repetição para aumentar simultaneamente a velocidade e a confiabilidade na transmissão de dados.

Para conseguir estes objetivos e outras vantagens e de acordo com a finalidade da invenção, como exemplificada e descrita amplamente aqui, um método para correção de erros em um sistema de antenas múltiplas com base em uma pluralidade de sub-portadoras inclui a determinação de uma matriz de pré- codificação com base em mudança de fase mudada em fase em um ângulo de fase predeterminado, a transmissão inicial de cada símbolo da sub-portadora a um receptor em uma unidade de pacote utilizando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase, a reconstrução da matriz de pré-codificação com base em mudança de fase para reduzir a taxa de multiplexação espacial se um reconhecimento negativo de recepção (NACK) é recebido do receptor, e a retransmissão do símbolo inicialmente transmitido da sub-portadora utilizando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase reconstruída. O método pode ainda incluir a aplicação da informação de desvio realimentada do receptor para a matriz de pré-codificação.

Em outro aspecto da presente invenção, um aparelho transmissor e receptor que suporte um método de correção de erros em um sistema de antenas múltiplas com base em uma pluralidade de sub-portadoras inclui um módulo de determinação da matriz de pré-codificação que determina uma matriz de pré- codificação mudada em fase em um ângulo de fase predeterminado, um módulo de reconstrução de matriz de pré-codificação para a redução da taxa de multiplexação espacial se um reconhecimento negativo de recepção (NACK) é recebido de um receptor, e um módulo de pré-codificação pré-codificando cada símbolo da sub-portadora através da matriz de pré-codificação. O aparelho transmissor e receptor pode ainda incluir um módulo de aplicação de desvio que aplica a informação de desvio realimentada do receptor à matriz de pré- codificação.

Nos aspectos acima, o número de colunas que correspondem à taxa reduzida de multiplexação espacial é selecionado da matriz de pré-codificação com base na mudança de fase determinada de modo que a matriz de pré- codificação seja reconstruída para somente consistir de colunas selecionadas.

Além disso, se os erros ocorrerem somente em alguns dos pacotes inicialmente transmitidos, a etapa de retransmissão inclui a retransmissão de alguns pacotes onde os erros ocorrem, mas não transmite um novo pacote até que a retransmissão esteja terminada. A etapa de retransmissão também pode incluir a retransmissão de alguns pacotes onde os erros ocorrem e a transmissão de um pacote novo. Em ambos os casos, a etapa de retransmissão é feita por meio de antenas diferentes daquelas que transmitem os pacotes onde os erros ocorrem. A etapa de retransmissão também pode incluir a seleção das antenas que têm o status de canal excelente.

Além disso, a etapa de transmissão inicial inclui transmitir símbolos

diferentes da sub-portadora a cada antena, e se ocorrerem erros em todos os pacotes inicialmente transmitidos, a etapa de retransmissão será executada a fim de permitir que os símbolos da sub-portadora de cada antena tenham ortogonalidade.

E com relação ainda a outro aspecto da presente invenção, o método para

correção de erros em um sistema de antenas múltiplas com base em uma pluralidade de sub-portadoras inclui a determinação de uma matriz de pré- codificação com base em mudança de fase mudada em fase em um ângulo de fase predeterminado, transmitindo inicialmente cada símbolo da sub-portadora a um receptor em uma unidade de pacote usando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase, aplicando a informação de desvio predeterminada à matriz de pré-codificação se um reconhecimento negativo de recepção (NACK) é recebido do receptor, e retransmitindo o símbolo inicialmente transmitido da sub- portadora usando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase na qual a informação de desvio foi aplicada.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, um instrumento transmissor e receptor que suporte um método para corrigir erros em um sistema de antenas múltiplas com base em uma pluralidade de sub-portadoras inclui um módulo de determinação da matriz de pré-codificação que determina a matriz de pré- codificação mudada em fase em um ângulo de fase predeterminado, um módulo de aplicação de desvio que aplica a informação de desvio realimentada do receptor à matriz de pré-codificação, e um módulo de pré-codificação que pré- codifica cada símbolo da sub-portadora através da matriz de pré-codificação.

A informação de desvio inclui pelo menos uma informação de desvio do índice da sub-portadora e da informação de desvio de valor de fase ou ambas. Da mesma forma, a informação de desvio é a informação de desvio do índice da sub- portadora aplicada a todas as sub-portadoras, e a informação de desvio da sub- portadora é um valor fixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIG. 1 é um diagrama de bloco que ilustra um sistema de multiplexação

por divisão de freqüência ortogonal tendo antenas múltiplas para transmissão/ recepção;

A FIG. 2 é uma vista esquemática que ilustra um transmissor de um sistema de antenas múltiplas com base em um esquema de diversidade de retardo cíclico da técnica relacionada;

A FIG. 3 é uma vista esquemática que ilustra um transmissor de um

sistema de antenas múltiplas com base em um esquema de diversidade de mudança de fase da técnica relacionada;

A FIG. 4 ilustra gráficos de dois exemplos de um esquema de diversidade de mudança de fase da técnica relacionada; A FIG. 5 é uma vista esquemática que ilustra um transmissor/receptor de

um sistema de antenas múltiplas com base em um esquema de pré-codificação da técnica relacionada;

A FIG. 6 ilustra um conceito de esquema de combinação de acompanhamento de HARQ; A FIG. 7 ilustra um conceito de um esquema de redundância incrementai

de HARQ;

A FIG. 8 ilustra um conceito de um esquema HARQ com base em símbolo de tempo-espaço;

A FIG. 9 ilustra um procedimento de execução de um esquema de diversidade de mudança de fase da técnica relacionada da em um sistema que tem quatro antenas e uma taxa de multiplexação espacial de 2;

A FIG. 10 ilustra um procedimento de execução de um esquema de pré- codificação com base em mudança de fase de acordo com a presente invenção no sistema da FIG. 9;

A FIG. 11 é uma matriz de pré-codificação usada para um esquema de pré-

codificação com base em mudança de fase de acordo com a presente invenção no sistema da FIG. 10;

A FIG. 12 ilustra matrizes de pré-codificação para a transmissão inicial e a retransmissão usadas se os erros ocorrem em toda a pluralidade de pacotes que são transmitidos simultaneamente em uma estrutura de palavra-código múltipla;

A FIG. 13 ilustra as matrizes de pré-codificação usadas em uma modalidade de um esquema ARQ de diversidade de mudança de fase para o caso em que os erros ocorrem em alguns dos pacotes que são transmitidos simultaneamente em uma estrutura MCW; A FIG. 14 ilustra as matrizes de pré-codificação usadas em outra

modalidade de um esquema ARQ de diversidade de mudança de fase para o caso em que os erros ocorrem em alguns dos pacotes que são transmitidos simultaneamente em uma estrutura MCW;

A FIG. 15 ilustra as matrizes de pré-codificação usadas em uma modalidade de um esquema ARQ híbrido para o caso em que os erros ocorrem em alguns dos pacotes que são transmitidos simultaneamente em uma estrutura MCW;

A FIG. 16 ilustra as matrizes de pré-codificação usadas em uma modalidade de um esquema ARQ de mudança de antena para o caso em que os erros ocorrem em alguns dos pacotes que são transmitidos simultaneamente em uma estrutura MCW;

A FIG. 17 ilustra as matrizes de pré-codificação usadas em outra modalidade de esquema ARQ de diversidade de mudança de fase para o caso em que os erros ocorrem em alguns dos pacotes que são transmitidos simultaneamente em uma estrutura MCW; A FIG. 18 é um diagrama de bloco que ilustra o aparelho

transmissor/receptor que suporta um esquema ARQ híbrido com base em um sistema de antenas múltiplas de acordo com a presente invenção;

A FIG. 19 é um diagrama de bloco que ilustra um transmissor de SCW OFDM que constitui um módulo de comunicação sem fio da FIG. 18; A FIG. 20 é um diagrama de bloco que ilustra um transmissor de MCW

OFDM que constitui um módulo de comunicação sem fio da FIG. 18;

As FIG. 21A e FIG. 21B ilustram um conceito de esquema de pré- codificação com base em mudança de fase em que o desvio do índice de sub- portadora é realimentada de acordo com a presente invenção; As FIG. 22A e FIG. 22B ilustram um conceito de esquema de pré-

codificação com base em mudança de fase em que um desvio do valor de fase é realimentada de acordo com a presente invenção; e

As FIG 23 A e FIG. 23B ilustram um conceito de esquema de pré- codificação com base em mudança de fase em que um desvio do índice de sub- portadora e um desvio do valor de fase são realimentados de acordo com a presente invenção.

MODALIDADE PREFERIDA PARA EXECUÇÃO DA INVENÇÃO

Abaixo será feita referência em detalhes sobre as modalidades preferidas da presente invenção, cujos exemplos são ilustrados nos desenhos anexos. A presente invenção se refere a um método para corrigir erros em um

sistema de antenas múltiplas e o aparelho transmissor/receptor que suporta o mesmo, que podem ser aplicados a um canal seletivo em freqüência cuja mudança é freqüente, além de um canal de desvanecimento plano, pode ser aplicada a uma estrutura de palavra-código simples e a uma estrutura de palavra- código múltipla, à qual pode ser aplicado um ARQ adaptativo. Para este fim, na presente invenção, será usado um esquema de pré-codificação com base em mudança de fase, que pode reconstruir ou mudar uma matriz de pré-codificação dependendo da taxa de multiplexação espacial e dos diferentes tipos de informação de desvio, e se o sinal NACK chega de um receptor devido a erros de transmissão, são sugeridos um primeiro método para executar a retransmissão após ter reconstruído uma matriz de pré-codificação para a redução da taxa de :multiplexação espacial e um segundo método para executar a retransmissão após ter mudado uma matriz de pré-codificação usando informação de desvio predeterminada realimentada de um receptor.

Conforme descrito acima, a diversidade de retardo cíclico ou a diversidade de mudança de fase são vantajosas, pois podem ser aplicadas a um sistema de circuito aberto e a um sistema de circuito fechado dependendo do valor de retardo cíclico e pode ser facilmente implementada. Entretanto, pode ocorrer um problema porque a taxa de transmissão de dados é reduzida devido a uma taxa de multiplexação espacial de 1. Além disso, embora a pré-codificação com base em livro-código seja vantajosa já que a transmissão de dados eficiente pode ser executada pela realimentação do índice, podem ocorrer problemas porque a pré- codificação com base em livro-código não é adequada para um ambiente móvel em que a mudança de canal é freqüente e o uso da memória aumenta já que um livro-código deve ser fornecido em ambos os lados do transmissor/receptor. Dessa forma, a presente invenção sugere um método de pré-codificação com base em mudança de fase, que pode facilmente mudar as matrizes de pré- codificação dependendo das circunstâncias e possui vantagens em relação à diversidade de mudança de fase e pré-codificação, e um método para corrigir erros, que inclui o esquema ARQ.

A seguir, o método de pré-codificação com base em mudança de fase e o esquema ARQ do primeiro método baseado no método de pré-codificação com base em mudança de fase será descrito. A seguir, será descrito o aparelho transmissor/receptor que suporta o esquema ARQ do primeiro método.

Método de pré-codificação com base em mudança de fase

Uma matriz P de pré-codificaçao com base em mudança de fase sugerida na presente invenção pode ser generalizada e expressada como se segue.

Equação 1

onde, Wkij (i=l,..., NT) j=l,..., R) denota um valor complexo ponderado

determinado por um índice k da sub-portadora, Nt denota o número de antenas transmissoras ou de antenas virtuais (valor igual a uma taxa de multiplexação espacial, Nt=R), e R denota uma taxa de multiplexação espacial. O valor complexo ponderado pode variar dependendo dos símbolos OFDM que são multiplicados pelas antenas e pelo índice da sub-portadora correspondente.

Entretanto, a matriz de pré-codificação P da equação 1 é projetada

preferivelmente por uma matriz unitária a fim de reduzir a perda de capacidade de canal em um sistema de antenas múltiplas. A fim de verificar uma condição para a configuração da matriz unitária, a capacidade do canal com sistema de antenas múltiplas é expressa pela Equação 2.

Equação 2

onde, H denota uma matriz de canal com antenas múltiplas de tamanho NrxNt e Nr denota o número de antenas receptoras. A equação 3 é obtida aplicando a matriz P de pré-codificação com base em mudança de fase à equação 2.

Equação 3

Como pode ser visto na equação 3, para eliminar a perda da capacidade do canal, PPH deve se tornar uma matriz de identidade. Consequentemente, a matriz P de pré-codificação com base em mudança de fase deve satisfazer a equação 4.

equação 4

α

Iqgi (desfia +

10

Aí fim de permitir que a matriz P de pré-codificação com base em mudança ,dè fase se torne uma matriz unitária, devem ser satisfeitas simultaneamente dois tipos*de condições, isto é, uma condição de restrição de potência e uma condição de restrição de ortogonalidade. A condição de restrição de potência permite que o nível de cada coluna da matriz fique em 1, e a condição de restrição de ortogonalidade permite que as respectivas colunas da matriz tenham características ortogonais. Estas são expressas respectivamente pelas Equações e 6.

Equação 5

i<f+Kf+*~+HUf-ι·

KiM^f+-+Huf-i.

Κ*Γ+Κ*Γ+·"+Κ^Γ5=1

Equação 6 «£>í» * ■ ■" += 0,

15

20

25

Em seguida, é fornecido um exemplo de equação generalizada de uma matriz de pré-codificação com base em mudança de fase 2x2, e as equações para satisfazer as duas condições de limitação são obtidas como se segue. A equação 7 mostra uma equação generalizada da matriz de pré-codificação com base em mudança de fase quando o número de antenas transmissoras é 2 e a taxa de muftiplexação espacial é 2. equação 7

C____JM f\ Jk^ N

PL =

αχ€

,m

onde, a, e β, (i=l, 2) são números reais, Θ, (i=l, 2, 3, 4) denota um valor de fase, e k denota um índice da sub-portadora de um sinal de OFDM. A fim de implementar a matriz de pré-codificação com a matriz unitária, devem ser satisfeitas as condições de restrição de potência da equação 8 e de restrição de ortogonalidade da equação 9. Equação 8

,3

Equação 9

éfStM^I

5

10'

15

20

25

onde, uma marca * denota um número complexo conjugado. Um exemplo de uma matriz de pré-codificação com base em mudança de fase 2x2 que satisfaz as equações 7 9 é: Equação 10

onde, O2 e O3 têm uma relação expressa pela Equação 11 de acordo com a restrição da ortogonalidade.

Equação 11

kQj = -W2 + π

A matriz de pré-codificação pode ser armazenada nas memórias do transmissor e do receptor em um formato de livro-código, e o livro-código pode incluir uma variedade de matrizes de pré-codificação gerada a partir dos valores finitos diferentes de O2. Os valores O2 são corretamente ajustados dependendo do status do canal e a presença das informações de realimentação. Se forem usadas informações de realimentação, os valores O2 serão ajustados em valores menores, e, se não forem usadas informações de realimentação, os valores O2 serão ajustados em valores maiores, por onde um ganho de diversidade de alta freqüência pode ser obtido.

Entretanto, a taxa de multiplexação espacial pode ser ajustada em um número menor do que o número de antenas dependendo do status do canal mesmo que a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase seja gerada de acordo com as indicações da equação 7. Neste caso, a matriz de pré- codificação com base em mudança de fase gerada pode ser novamente reconstruída por meio da seleção de um número de colunas específicas que correspondem à taxa atual de multiplexação espacial (taxa reduzida de multiplexação espacial) da matriz de pré-codificação com base em mudança de fase gerada. Ou seja, uma nova matriz de pré-codificação aplicada a um sistema correspondente não é gerada sempre que a taxa de multiplexação espacial variar, mas a matriz original de pré-codificação com base em mudança de fase é usada como tal, quando uma coluna específica da matriz de pré-codificação correspondente é selecionada para a reconstrução da matriz de pré-codificação.

Por exemplo, a matriz de pré-codificação da equação 10 estabelece a taxa

de multiplexação espacial de 2 em um sistema de antenas múltiplas que possui duas antenas transmissoras. Entretanto, a taxa de multiplexação espacial pode ser reduzida para 1 por qualquer motivo. Neste caso, uma coluna específica da matriz mostrada na equação 10 é selecionada para executara pré-codificação. Se a segunda coluna for selecionada, a matriz de pré-codificação com base em mudança deiase será igual à equação 12 abaixo, que terá o mesmo formato que o esquema de diversidade de retardo cíclico de duas antenas transmissoras de acordo com a técnica relacionada.

Equação 12

15

* _ 1

/

2x1

€

1

Embora seja descrito o exemplo do sistema que possui duas antenas transmissoras, a aplicação da presente invenção pode ser expandida para um sistema que possui quatro antenas transmissoras. Ou seja, após a matriz de pré- codificação com base em mudança de fase ser gerada no sistema que possui quatro antenas transmissoras, uma coluna específica pode ser selecionada dependendo da taxa variável de multiplexação espacial para a execução da pré- codificação. Por exemplo, a FIG. 9 mostra que a diversidade de retardo cíclico e a multiplexação espacial da técnica relacionada são aplicadas a um sistema de antenas múltiplas que possui quatro antenas transmissoras e a uma taxa de multiplexação espacial de 2, e a FIG. 10 mostra que a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase da equação 10 é aplicada ao sistema de antenas múltiplas acima.

Com referência à FIG. 9, a primeira seqüência S1 e a segunda seqüência S2 são transferidas para a primeira antena e a terceira antena e a primeira seqüência Jtl

S1 e

e a segunda seqüência J*l

S2 *

que são mudados em fase em um nível predeterminado são transferidas a

uma segunda antena e a uma quarta antena. Dessa forma, nota-se que a taxa de

multiplexação espacial passa a ser 2. Por contraste, com referência à FIG. 10,

Jk*i

s J -H S 2 e

é transferida para a primeira antena, j

Sjê + S 2

para a segunda antena,

jk% #( S1-M2)

2 *

para a terceira antena, e

jk( @»+e3) . Jkit Si e + S2 e

para a quarta antena. Consequentemente, já que o sistema da FIG.10 tem a vantagem do esquema de diversidade de retardo cíclico junto com a vantagem do esquema de pré-codificação como retardo cíclico (ou mudança de fase) é executado pelas quatro antenas usando uma única matriz de pré-codificação.

A matriz de pré-codificação com base em mudança de fase acima

mencionada para cada taxa de multiplexação espacial para um sistema de duas

antenas e um sistema de quatro antenas é expressa a seguir.

Tabela 2

Sistema com duas antenas Sistema com quatro antenas Taxa de multiplexação espacial de 1 Taxa de multiplexação espacial de 2 Taxa de multiplexação espacial de 1 Taxa de multiplexação espacial de 2 Xp ) ι ri M-* Γ J i : V4 ri ^ e*' K.e 1 M fi e>*\

Na tabela 2, Oi (i = 1, 2, 3) denota um ângulo de fase de acordo com um valor de retardo cíclico,e K é um índice da sub-portadora de OFDM. Na tabela 2, cada um dos quatro tipos das matrizes de pré-codificação pode ser obtido por 10

15

uma parte específica de uma matriz de pré-codificação para o sistema de antenas múltiplas que tem quatro antenas transmissoras e uma taxa de multiplexação espacial de 2 conforme mostrado na FIG. 11. Consequentemente, já que o Iivro- código não precisa de cada matriz de pré-codificação para os quatro tipos, a capacidade de memória do transmissor e receptor pode ser conservada. A matriz de pré-codificação com base em mudança de fase acima mencionada pode ser expandida a um sistema tendo um número M de antenas (M é um número natural maior que 2) e uma taxa de multiplexação espacial de N (N é um número natural maior que 1) pelo mesmo princípio.

Embora o procedimento de configuração da matriz de pré-codificação com base em mudança de fase que possui quatro antenas transmissoras e uma taxa de multiplexação espacial de 2 ter sido descrita acima, a pré-codificação com base em mudança de fase pode ser generalizada pela Equação 13 abaixo para um sistema tendo o número Nt de antenas (Nt é um número natural maior que 2) e uma taxa de multiplexação espacial de R (R é um número natural maior que 1). Em seguida, a pré-codificação com base em mudança de fase será mencionada como diversidade generalizada de mudança de fase (GPSD).

Equação 13

í ejo,k

ryk

J NtX

\

e

U

{ 0 0

e

U\

M χ Ji

J,

onde χ It denota uma matriz GPSD para a k-ésima sub-portadora de

um sinal MIMO- OFDM tendo um número Nt de antenas transmissoras e uma taxa de multiplexação espacial de R,

e J%X-M q uma matriz unitária (segunda matriz) que satisfaz

ZTjfj" χ rr = ir

jvt χ se Jsrf χ μ x-ji: xi?eé usada para permitir que uma matriz de

mudança de fase (primeira matriz) passe a ser uma matriz unitária. Na Equação

13, o ângulo de fase 0j(t), i=l,..., Nt pode ser obtido como se segue de acordo com

um valor de retardo de Ti(t), i=l,..., Nt.

Equação 14 onde, Nfft denota o número de sub-portadoras de um sinal de OFDM. Abaixo, um exemplo de uma equação de geração de uma matriz GPSD quando o número de antenas transmissoras é 2 e um livro-código de 1 bit é usado.

Equação 15

Na equação 15, já que um valor β é facilmente determinado quando um valor α está determinado, a informação do valor α é obtida de forma que dois tipos de valores α sejam determinados e sua informação seja realimentada por um índice do livro-código. Por exemplo, o valor α é previamente determinado entre o transmissor e o receptor sendo α igual a 0,2, se um índice de realimentação é 0, enquanto que α é igual a 0,8, se o índice de realimentação é 1.

Pode ser usada como um exemplo da segunda matriz, uma matriz de pré- codificação predeterminada para obtenção de ganho de SNR. Quando o código Walsh é usado como a matriz de pré-codificação, uma equação de geração de matriz P de pré-codificação com base em mudança de fase é como se segue.

Equação 16

A equação 16 é baseada em um sistema que possui quatro antenas transmissoras e uma taxa de multiplexação espacial 4. Neste caso, a segunda matriz é reconstruída corretamente para a seleção de uma antena transmissora específica ou para o ajuste da taxa de multiplexação espacial.

A equação 17 mostra que a segunda matriz é reconstruída para a seleção de duas antenas em um sistema que possui quatro antenas transmissoras.

Equação 17

^ = a2 + 0*=1

v*—F

TAXA DE TAXA DE

MULTIPLEXAÇÃO =1 MULTIPLEXAÇÃO =2 O O o 0 )

/

A tabela 3 também mostra um método para reconstrução da segunda matriz adequada para uma taxa de multiplexação espacial quando a taxa de multiplexação espacial varia dependendo do tempo ou do status do canal. Equação 18

Embora a equação 18 mostre que a primeira coluna, primeira e segunda colunas, e da primeira a quarta colunas da segunda matriz foram selecionadas dependendo da taxa de multiplexação, a primeira, segunda, terceira ou quarta colunas podem ser selecionadas, se a taxa de multiplexação for 1, enquanto que duas dentre a primeira, segunda, terceira e quarta colunas podem ser selecionadas se a taxa de multiplexação for 2.

Entretanto, a segunda matriz pode ser fornecida no transmissor e receptor no formato de livro-código. Neste caso, a informação de índice do livro-código é realimentada do receptor ao transmissor, e o transmissor seleciona uma matriz unitária (última metade da matriz) do índice correspondente de seu livro-código e constrói então a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase utilizando a equação 13 acima.

Além disso, a segunda matriz pode ser mudada periodicamente de modo que as portadoras transmitidas a uma determinada faixa de tempo tenham matrizes de pré-codificação diferentes para cada faixa de freqüência.

Entretanto, um valor de atraso cíclico para pré-codificação com base de mudança de fase poderia ser um valor determinado previamente no transmissor e no receptor ou um valor transmitido do receptor ao transmissor por meio da

TAXADE

MULTIPLEXAÇÃO 1

TAXADE MULTIPLEXAÇÃO λ

TAXADE

MULTIPLEXAÇÃO 2 10

15

20

25

30

realimentação. Além disso, embora a taxa R da multiplexação espacial possa ser um valor determinado previamente no transmissor e no receptor, o receptor pode calcular a taxa de multiplexação espacial verificando o status de canal e realimentando o valor calculado ao transmissor. Alternativamente, o transmissor pode calcular e alterar a taxa de multiplexação espacial utilizando a informação de canal realimentada do receptor.

O tipo expandido da pré-codificação com base de mudança de fase acima mencionada pode ser expresso como se segue.

Equação 19

A

o

0

0 O Oe-

0 0 0

A*

(^,χλ)

o o

o

OOe

0

0 0

(Üj?^)

D,

Na equação 19 acima, D1 é usado para r um canal, e D2 é usado Dara

\Άί

equalizar um canal entre fluxos respectivos. Da mesma forma, M>e 1^fes denotam matrizes unitárias.

Neste momento, será descrito um procedimento de execução de ARQ para correção de erros usando pré-codificação com base em mudança de fase acima mencionado. Admite-se que a transmissão inicial seja executada usando uma matriz de pré-codificação que possui duas antenas transmissoras e uma taxa de multiplexação espacial de 2 em uma estrutura de palavra-código múltipla. Entretanto, como descrito acima, uma matriz de pré-codificação para um sistema que possui um número M de antenas (M é um número natural maior que 2) e uma taxa de multiplexação espacial de N (N é um número natural maior que 1) pode ser usada, e uma estrutura de palavra-código única pode ser usada.

Na estrutura de palavra-código múltipla, pode ser transmitida uma pluralidade de pacotes simultaneamente por meio da multiplexação espacial. A transmissão do pacote pode ser executada por dois tipos de casos. Isto é, o caso anterior corresponde ao caso onde ocorrem erros em todos os pacotes mesmo que um número i de pacotes (i é um número natural maior que 2) seja transmitido, e o último caso corresponde ao caso em que os erros ocorrem em um número j de pacotes (j é um número natural menor que i) mesmo que um número i de pacotes seja transmitido. Para começar, será descrito o primeiro caso . Como mostra a FIG.12, a matriz de pré-codificação que possui uma taxa de multiplexação espacial de 2 é usada durante a transmissão inicial, e se o sinal NACK chega do receptor devido aos erros do pacote de transmissão, a matriz de pré-codificação é reconstruída tal que a primeira coluna ou a segunda coluna é selecionada da matriz de pré-codificação durante a transmissão inicial para a obtenção da taxa de multiplexação espacial de 1. Então, o ARQ é executado. Se a taxa de multiplexação espacial for reduzida, a potência da transmissão pode ser aumentada, de forma que confiabilidade da transmissão pode ser aumentada também. Neste momento, as antenas transmissoras usadas para a retransmissão podem ser selecionadas como aquelas que têm status de canal excelente referente à informação de qualidade do canal transmitida do receptor.

Em seguida, se ocorrem erros em alguns dos pacotes transmitidos como no último caso, dois tipos de esquemas ARQ podem ser considerados. No caso do primeiro tipo, somente os pacotes em que ocorrem erros são retransmitidos, e um recurso espacial para pacotes normais não é usado para a retransmissão. Este tipo é chamado de método de anulação. De acordo com o método de anulação, um novo pacote não é transmitido até que um número j de pacotes onde ocorrem erros sejam restaurados por ARQ. No caso do segundo tipo, um número j de pacotes é retransmitido e um novo pacote é transmitido ao mesmo tempo através de um recurso espacial para os outros pacotes. Este tipo é chamado um método de não-anulação.

- Esquema ARQ com base em antenas múltiplas no método de anulação

1. Esquema ARQ para variação de antena

Antenas diferentes das antenas transmissoras usadas para a transmissão inicial são selecionadas para a retransmissão.

2. Esquema ARQ para seleção de antenas

Antenas transmissoras para retransmissão são selecionadas transmitindo informação relacionada com a antena realimentada do receptor. Alternativamente, as antenas transmissoras são selecionadas aleatoriamente através da avaliação direta de canal no transmissor para executar a retransmissão.

3. Esquema da diversidade ARQ de mudança de fase

O esquema de multiplexação espacial ou o esquema de diversidade de mudança de fase são usados durante a transmissão inicial, e o método de pré- codificação com base em mudança de fase que possui uma taxa de multiplexação espacial que corresponde ao número de pacotes em que os erros ocorrem é usado durante a retransmissão. Ou seja, como mostrado na FIG. 13, o esquema de multiplexação espacial que possui uma taxa de multiplexação espacial de 2 é usado durante a transmissão inicial. Sé" os erros ocorrerem nos pacotes da transmissão, a retrànsmissão será executada de forma, que a primeira coluna ou a segunda coluna sejam selecionadas da matriz de pré-codificação com base em mudança de fase do sistema transmissor de duas antenas para a reconstrução da matriz de pré-codificação tendo uma taxa de multiplexação espacial de 1. Além disso, como mostrado na FIG. 14, o esquema de diversidade de mudança de fase tendo uma taxa de multiplexação espacial de 2 é usado durante a transmissão inicial. Se os erros ocorrerem nos pacotes da transmissão, a retrànsmissão será executada de forma gue;a primeira coluna ou a segunda coluna sejam selecionadas da matriz de pré-codificação com base em mudança de fase do sistema transmissor de duas antenas para a reconstrução da matriz de pré-codificação tendo uma taxa de multiplexação espacial de 1. Alternativamente, a retrànsmissão será executada ao trocar as antenas transmissoras mesmo que a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase seja usada.

4. Esquema ARQ híbrido

Se os erros ocorrerem num número j de pacotes, o esquema ARQ de mudança de antena ou o esquema ARQ de diversidade de mudança de fase serão usados. Se os erros ocorrerem em todos os pacotes, será usado o HARQ com base em símbolo de tempo-espaço da FIG. 8. A FIG. 15 ilustra o procedimento de execução de um esquema ARQ de diversidade de mudança de fase quando os erros ocorrem em alguns pacotes e a execução do HARQ com base em símbolo de tempo-espaço quando os erros ocorrem em todos os pacotes.

- Esquema ARQ com base em antenas múltiplas no método de não- anulação

1. Esquema ARQ para variação de antena

Antenas diferentes das antenas transmissoras usadas para a transmissão inicial são selecionadas para executar a retrànsmissão. A FIG. 16 ilustra o procedimento de variação de antenas para a retrànsmissão quando os pacotes são transmitidos com o esquema de diversidade de mudança de fase.

Esquema ARQ para diversidade de mudança de fase

O esquema de multiplexação espacial ou o esquema de diversidade de mudança de fase é usado para a transmissão inicial. O método de pré-codificação com base em mudança de fase é usado para a retrànsmissão, onde a posição de cada coluna na matriz de pré-codificação varia. A FIG. 17 ilustra o procedimento de trocar as respectivas colunas da matriz de pré-codificação com base em mudança de fase durante a retransmissão quando os pacotes são transmitidos com o esquema de diversidade de mudança de fase.

3. Esquema ARQ híbrido

Se os erros ocorrerem num número j de pacotes, serão usados o esquema ARQ para variação de antena ou o esquema ARQ para diversidade de mudança de fase no método de não-anulação. Se os erros ocorrerem em todos os pacotes, será usado o HARQ com base em símbolo de tempo-espaço da FIG. 8 . Pelo menos, qualquer esquema HARQ adaptativo ao canal/HARQ não-

,adaptativo ao canal, esquema de combinação de acompanhamento/esquema de redundância incrementai, e HARQ/assincrônico, HARQ/sincrônico pode ser usado como o esquema ARQ acima mencionado.

Aparelho transmissor e receptor que suporta o primeiro método A FIG. 18 é um diagrama de bloco que ilustra a configuração interna de um

aparelho transmissor e receptor que suporte o primeiro método. O aparelho transmissor e receptor inclui um módulo de entrada 1801 que seleciona a função desejada ou que insere as informações, um módulo de exibição 1803 que exibe diversos tipos de informações para a operação do aparelho transmissor e receptor, um módulo de memória 1805 que armazena vários programas necessários para o funcionamento do aparelho transmissor e receptor e dados a serem transmitidos ao receptor, um módulo de comunicação sem fio 1807 que recebe um sinal externo e transmite os dados ao receptor, um processador de áudio 1809 que converte um sinal de áudio digital em um sinal de áudio analógico, amplificando o sinal e liberando o sinal amplificado por meio de um alto falante SP ou amplificando o sinal de áudio de um microfone MIC e convertendo o sinal em um sinal digital, e um controlador 1811 que controla todo o funcionamento do aparelho transmissor e receptor.

A configuração do módulo de comunicação sem fio 1807 será descrita mais detalhadamente. A FIG. 19 ilustra a configuração de um único transmissor de palavra-código OFDM incluído no módulo de comunicação sem fio 1807, e a FIG. ilustra a configuração de um transmissor MCW OFDM incluído no módulo de comunicação sem fio 1807. Além disso, desde que o receptor que corresponde ao transmissor inclua os módulos que tem funções inversas dos módulos respectivos do transmissor, sua descrição detalhada será omitida.

No transmissor SCW OFDM, um codificador de canal 1910 adiciona bits redundantes aos bits de dados de transmissão para impedir que os bits de transmissão sejam distorcidos em um canal, e executa a codificação do canal usando um código de codificação tal como o código LDPC. Um entrelaçador 1920 executa o entrelaçamento através da análise de bit de código para minimizar a perda devido ao ruído instantâneo na transmissão de dados, e um mapeador 1930 converte os bits de dados entrelaçados em símbolos OFDM. Este mapeamento de símbolos pode ser realizado por meio da modulação de fase tal como QPSK ou modulação de amplitude tal como 16QAM, 8QAM e 4QAM. Depois, os símbolos OFDM são transportados por meio de portadoras de um domínio de tempo através de um pré-codificador 1940, um modulador de subcanal (não mostrado), e um IFFT 1950, seqüencialmente, e então transmitido a um canal de rádio através de um filtro (não mostrado) e um conversor análogo 1960. Entretanto, o transmissor MCW OFDM tem a mesma configuração que aquela do transmissor SCW OFDM com exceção dos símbolos OFDM que são dispostos paralelamente para cada canal e transmitidos então a um codificador de canal 2010 e um entrelaçador 2020.

Os módulos de determinação da matriz de pré-codificação 1941 e 2041 estabelecem a primeira matriz de pré-codificação para sub-portadoras do primeiro índice, e a fase muda a primeira matriz de pré-codificação para a determinação da matrizes de pré-codificação para outras sub-portadoras. Na presente invenção, a pré-codificação é executada usando uma matriz unitária de (número de antenas transmissoras) χ (taxa de multiplexação espacial), onde a matriz unitária é fornecida para cada índice das sub-portadoras. A matriz unitária para o primeiro índice é mudada de fase para obter matrizes unitárias de outros índices. Isto será descrito mais detalhadamente.

Ou seja, os módulos de determinação da matriz de pré-codificação 1941 e 2041 selecionam uma matriz de pré-codificação aleatória em um livro-código armazenado previamente em uma memória (não mostrada) e determinam a matriz de pré-codificação selecionada como uma matriz de pré-codificação (primeira matriz de pré-codificação) para a sub-portadora do primeiro índice. Neste caso, a primeira matriz de pré-codificação também pode ser selecionada dependendo das políticas, do status de canal, etc. predeterminados.

Subseqüentemente, a primeira matriz de pré-codificação é mudada de fase em um tamanho predeterminado para gerar uma segunda matriz de pré- codificação para a sub-portadora do segundo índice. Neste momento, o tamanho da fase mudada pode ser ajustado dependendo do status de canal atual e/ou da presença de informação de realimentação do receptor. A segunda matriz de pré- codificação é mudada de fase em um tamanho predeterminado para gerar uma terceira matriz de pré-codificação para a sub-portadora do terceiro índice. Ou seja, o procedimento de gerar a segunda matriz de pré-codificação é repetido no procedimento de geração da terceira matriz de pré-codificação até a última matriz de pré-codificação.

Os módulos de reconstrução da matriz de pré-codificação 1942 e 2042 são previamente ajustados na memória de cada matriz de pré-codificação gerada nos módulos de geração da matriz de pré-codificação 1941 e 2041 ou reconstroem as matrizes de pré-codificação dependendo da informação relatada por um controlador 1811. Neste caso, a reconstrução das matrizes de pré-codificação pode variar dependendo dos tipos de esquemas ARQ suportados pelo aparelho transmissor e receptor. Ou seja, a reconstrução das matrizes de pré-codificação pode ser executada de forma que uma coluna específica da matriz de pré- codificação seja selecionada para reduzir a taxa de multiplexação espacial ou a posição de cada fila ou coluna da matriz de pré-codificação seja trocada.

Os módulos de pré-codificação 1943 e 2043 executam a pré-codificação ao substituir a seqüência OFDM da sub-portadora correspondente pela matriz de pré-codificação reconstruída.

Além disso, se o aparelho transmissor e receptor suporta qualquer esquema ARQ para variação de antena, esquema ARQ para seleção de antena, esquema ARQ para diversidade de mudança de fase, e esquema ARQ híbrido no método de anulação ou qualquer esquema ARQ para variação de antena, esquema ARQ para diversidade de mudança de fase, e esquema ARQ híbrido no método de não-anulação, e o aparelho transmissor e receptor pode ainda incluir qualquer um ou mais de um módulo de multiplexação espacial (não mostrado), um módulo de diversidade de mudança de fase (não mostrado), e um módulo de símbolo de tempo-espaço (não mostrado).

O controlador 1811 relata diferentes tipos de informações para a mudança ou reconstrução da matriz de pré-codificação dependendo do esquema ARQ suportado pelo aparelho transmissor e receptor para os módulos de reconstrução da matriz de pré-codificação 1942 e 2042 ou atualiza a informação da taxa de multiplexação espacial armazenada na memória, de modo que os módulos de reconstrução da matriz de pré-codificação 1942 e 2042 sejam operados com relação à informação atualizada.

<Segunda modalidade> No primeiro método acima mencionado, uma matriz de pré-codificação correspondente é mudada de modo que o desvio do valor de fase e/ou as informações de desvio do índice da sub-portadora, que é realimentada do receptor ou ajustada aleatoriamente no transmissor, são aplicados à matriz de pré-codificação com base em mudança de fase antes da reconstrução para a redução da taxa de multiplexação espacial, pela qual pode ser obtida a matriz de pré-codificação otimizada para a retransmissão. A seguir, será descrito de acordo com as modalidades o procedimento de mudança da matriz de pré-codificação de forma que o sistema que possui quatro antenas e uma taxa de multiplexação espacial de 2 aplique o desvio do valor de fase e/ou o desvio do índice de sub- ,portadora na matriz de pré-codificação com base em mudança de fase na tabela 2. Neste caso, ficará claro para aquelas pessoas versadas na técnica aos quais se refere a presente invenção que o método aperfeiçoado de pré-codificação com base em mudança de fase da presente invenção não está restrito às seguintes modalidades e pode ser aplicável a um sistema que possui um número M de antenas (M é um número natural maior que 2) e uma taxa de multiplexação espacial de N (N é um número natural maior que 1).

Nesta modalidade, como mostra a FlG. 21 A, o desvio Noffset do índice da sub-portadora é realimentado pelo receptor e então aplicado à matriz de pré- codificação com base em mudança de fase.

Como mostra a FIG. 21B, é possível notar que uma área do canal (área alocada para uma onda senoidal de linha contínua) alocada inicialmente à sub- portadora do índice k é relativamente mais pobre do que as outras áreas. Consequentemente, o receptor verifica o status de canal do recurso alocado à sub-portadora correspondente, estabelece um desvio apropriado N0ffSet, e realimenta o N0ffSet ajustado ao transmissor. O transmissor aplica o desvio realimentado N0ffSet à matriz de pré-codificação com base em mudança de fase existente de modo que a sub-portadora correspondente se mova para a área otimizada de canal (área alocada para uma onda senoidal de linha pontilhada). A seguir é mostrada uma equação da matriz de pré-codificação com base em mudança de fase na qual foi aplicado o N0ffSet desvio do índice realimentado .

Equação 20 /

1

ί + Klim )

Pi (Af+ JW) s^

e

e&t(k+N0ffwt) _ e

ν e

fc + Naffak ) — (fc + -NoJJiSl )

J

Quando a equação 19 é aplicada ao esquema generalizado de diversidade de mudança de fase, a seguinte equação 21 pode ser obtida. Equação 21

pk _ "rN1XR ~

\

0

0 »

0

je^ík+N^,)

\

U

NfxR

Da mesma forma, quando a equação 19 é aplicada ao esquema expandido de diversidade de mudança de fase, a seguinte equação 22 pode ser obtida. Equação 22

1NM

0

0 0 0

D 0

W

\

0 — 0

0 ^ ... 0

: : \ 0

0 0 0 e·'^

jRxR

—SK

A

Nesta modalidade, como mostra a FIG. 22A, um valor de fase θ apropriado ou um desvio do valor de fase θ que é a diferença entre o valor de fase previamente realimentado e o valor de fase otimizado é realimentado do receptor e então aplicado à matriz de pré-codificação com base em mudança de fase. Além disso, um valor determinado previamente dependendo do número de vezes da retransmissão pode ser usado como desvio 90ffSet do valor de fase.

Como mostra a FIG. 22B, nota-se que uma área do canal (área alocada para uma onda senoidal de linha contínua) alocada inicialmente apara a sub- portadora de índice k que possui uma fase de G0 é relativamente mais pobre do que as outras áreas. Consequentemente, o receptor verifica o status do canal de 10

15

20

recurso alocado à sub-portadora correspondente, ajusta um desvio θ apropriado, compara o desvio θ ajustado com o valor de fase de realimentação 60ffSet e realimenta o resultado do desvio e0ffSet que é o valor da diferença para o transmissor. Θ transmissor aplica o desvio de realimentação 60ffset à matriz de pré- codificação com base em mudança de fase existente de modo que a sub- portadora correspondente se mova para uma área do canal (área alocada para uma onda senoidal de linha pontilhada) que seja relativamente melhor do que a anterior. Uma equação de matriz de pré-codificação com base em mudança de fase na qual foi aplicado o desvio de realimentação 60ffSet pode ser expressa como se segue.

1

Equação 23

f

vi, Qtfbct:}'

\

l

— e

J

Entretanto, se o receptor verificar o status do canal alocado para a sub- portadora correspondente, estabelecer um valor de fase θ otimizado, e realimentar diretamente o valor ajustado ao transmissor, o transmissor pode gerar novamente a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase baseada no valor realimentado da fase.

Quando a equação 23 é aplicada ao esquema generalizado de diversidade de mudança de fase, a seguinte equação 24 pode ser obtida.

Equação 24

( m^s

KÍ

0

N1XR

>*

e

\

Q

0

.m+z&ut)* *

0

0 0 0

)*

U

NtaR

Além disso, quando a equação 23 é aplicada ao esquema expandido de diversidade de mudança de fase, a seguinte equação 25 pode ser obtida. Equação 25

25 F* -

rNlXX —

O

O O

O

: \ O O ... /V^rW*

W

N1XR

O

O O

·» O

... ο

\ O O

9 Dt

O desvio Goffeet das equações 24 e 25 pode ser realimentado pelo receptor. Alternativamente, um valòr previamente determinado pode ser usado como desvio Goffset dependendo do número de vezes da retransmissão.

Nesta modalidade, como mostrado na FIG. 23A, um valor de fase G apropriado e um desvio do índice da sub-portadora são realimentados pelo receptor. Alternativamente, um desvio do valor de fase G0ffSet que é a diferença entre o valor de fase de realimentação anteriormente e o valor de fase otimizado e um desvio N0ffSet do índice da sub-portadora são realimentados pelo receptor. Assim, os valores resultantes são aplicados à matriz de pré-codificação com base em mudança de fase.

Como mostra a FIG. 23B, nota-se que uma área do canal (área alocada para uma onda senoidal de linha contínua) alocada inicialmente para a sub- portadora de índice k que possui uma fase GO é relativamente mais pobre do que as outras áreas. Consequentemente, o receptor verifica o status do canal do recurso alocado à sub-portadora correspondente, ajusta um valor de fase G para um status otimizado e um desvio N0ffSetdo índice da sub-portadora, realimenta um valor de desvio N0ffSet que é a diferença entre o valor de fase Geo valor de fase de realimentação G anterior e o desvio N0ffSet do índice da sub-portadora ao transmissor. Então, o transmissor adiciona os valores de desvio G0ffSet e N0ffSet realimentados para a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase existente de modo que a sub-portadora correspondente se mova para a área otimizada do canal (área alocada para uma onda senoidal de linha pontilhada). A seguir, é expressa uma equação de matriz de pré-codificação com base em mudança de fase na qual foram aplicados os valores de desvio de realimentação

Goffset S Noffset-

Equação 26 ί

1

\/4.

e 1 .

QffseI ■

\ -W.

-K

0fJ*et ι

1

g 3 +1% Ojf^rt Kfe+ l%fm)

y

Quando a equação 26 é aplicada ao esquema generalizado de diversidade de mudança de fase, a seguinte equação 27 pode ser obtida. Equação 27

0

\

0

0 0

0

U

Da mesma forma, quando a equação 28 é aplicada ao esquema expandido de diversidade de mudança de fase, a seguinte equação 28 pode ser obtida. Equação 28

p =

0

0 0

0

> 0

o A

o

• 0

: \ 0

0 0 ϊβ

\

Nesta modalidade, um índice de sub-portadora da matriz de pré- codificação com base em mudança de fase é usado como um desvio N0ffSet do índice de sub-portadora realimentado do receptor.

O receptor verifica o status de canal do recurso alocado para urna sub- portadora aleatória ou a uma sub-portadora predeterminada, ajusta um desvio adequado de N0ffSet> e realimenta o desvio ajustado ao transmissor. Então, o transmissor aplica o valor de desvio de realimentação para matriz de pré- codificação com base em mudança de fase existente para todas as sub- portadoras não importando que tipos de sub-portadoras (ou índice de sub- portadoras), de modo que todas as sub-portadoras se movam para a área do « 1 - 31/33

10

15

20

canal otimizada (área alocada para uma onda senoidal de linha pontilhada ). Ou isejayá que o domínio de freqüência que possui o tamanho de canal maior é ^aplidado igualmente a todas as sub-portadoras, o desempenho do sistema pode ser aperfeiçoado. É expresso a seguir uma equação de matriz de pré-codificação cormbase em mudança de fase na qual o desvio N0ffSet do índice de realimentação foi aplicado .

Equação 29

' 1 -e~* viO ΛίΓ 1 \JA· ^iO2Nm0t __ jí hJ~%im· i -β h j \ C o

Neste caso, o desvio N0ffSet do índice da sub-portadora é um valor fixo, e serve como informação para o maior tamanho de canal no receptor.

Quando a equação 29 é aplicada ao esquema de diversidade de mudança de fase generalizada, a seguinte equação 30 pode ser obtida. Equação 30

/

N1XE.

0

ν

0 0 0

U-

N.xlt

J

0 0 · * · er

Dessa forma, quando a equação 29 é aplicada ao esquema expandido de diversidade de mudança de fase, a seguinte equação 31 pode ser obtida. Equação 31

Pi =

rNiXk

0 4

0

♦

0

0 /

0

0 0

^5Akte

N1-XR

0

o Sk

0 0

... o

D 0

0 e^

u,

A

No segundo método da presente invenção, se o sinal NACK chega do receptor devido aos erros que ocorreram nos pacotes de transmissão, a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase existente será mudada para qualquer uma das matrizes das primeiras a quartas modalidades de realimentação usando os diferentes tipos de informação de desvio realimentados do receptor e a retransmissão de pacote é então executada usando a matriz de pré-codificação mudada. A seguir, a configuração principal do aparelho transmissor e receptor que suporta o segundo método será descrita.

Aparelho transmissor e receptor que suporta o segundo método

Neste aparelho transmissor e receptor, estão incluídos um módulo de entrada, um módulo de exibição, um módulo de memória, um módulo de comunicação sem fio, um alto falante SP, um microfone MIC, um processador de áudio, um controlador, e um codificador de canal, um entrelaçador, um mapeador, um pré-codificador, um modulador de subcanal, um IFFT, um filtro, e um conversor análogo para o módulo de comunicação sem fio, e o módulo de determinação da matriz de pré-codificação e o módulo de pré-codificação que estão incluídos no pré-codificador são os mesmos que aqueles do aparelho transmissor e receptor que suporta o primeiro método. Consequentemente, um módulo de aplicação de desvio (não mostrado) fornecido no pré-codificador no Iugardo módulo de pré-codificação de reconstrução da matriz será descrito agora.

O módulo de aplicação de desvio aplica a informação de desvio do valor de fase realimentada pelo receptor e/ou da informação de desvio do índice da sub- portadora para a matriz de pré-codificação reconstruída pelo módulo de pré- codificação de reconstrução da matriz para finalmente completar qualquer matriz da primeira a quarta modalidades de realimentação se o aparelho transmissor e receptor da presente invenção for operado em um sistema de circuito fechado. Se o aparelho transmissor e receptor da presente invenção for operado em um sistema de circuito aberto, o módulo de aplicação de desvio aplica a informação de desvio de valor de fase e/ou a informação de desvio do índice da sub- portadora, que é fornecida aleatoriamente pelo transmissor.

Entretanto, um assistente digital pessoal, um telefone celular, um telefone de serviço de comunicação pessoal, um telefone GSM, um telefone CDMA de banda larga (WCDMA), ou um telefone do sistema de banda larga móvel (MBS) podem ser usados como aparelho transmissor e receptor da presente invenção.

De acordo com a presente invenção, o esquema relativo às antenas múltiplas é combinado com ao ARQ para aumentar simultaneamente a velocidade e a confiabilidade na transmissão de dados. A presente invenção também pode ser aplicada a um canal seletivo a freqüência, permite o processamento do erro de uma palavra-código múltipla, e pode aplicar ARQ adaptativo sem se limitar ao i 33/33

método específico de transmissão de antenas múltiplas.

Ficará evidente para aquelas pessoas versadas na técnica que a presente invenção pode ser modelada em outros formatos específicos sem se diferenciar do espírito e^das características essenciais da invenção. Assim, as modalidades acima devem ser consideradas como ilustrativas e não restritivas. O escopo da invenção deve ser determinado para interpretação aceitável das reivindicações apensas e toda a mudança dentro do escopo equivalente da invenção será incluída no escopo da invenção.

APLICAÇÃO INDUSTRIAL A presente invenção pode ser aplicada a um sistema de comunicação de

fio tal como Internet sem fio e um sistema de comunicação móvel.

Claims

1. Método para corrigir erros em sistema de antenas múltiplas usando uma pluralidade de sub-portadoras, caracterizado pelo fato de compreender: determinar uma matriz de pré-codificação com base em mudança de fase mudada em fase em um ângulo de fase predeterminado; transmitir inicialmente cada simbolo de sub-portadora para um receptor em uma unidade de pacote usando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase; reconstruir a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase para reduzir uma taxa de multiplexação espacial se um reconhecimento negativo de recepção (NACK) for recebido do receptor; e retransmitir o simbolo de sub-portadora inicialmente transmitido usando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase reconstruída.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de reconstruir a matriz de pré-codificação inclui: selecionar um número de colunas que correspondem à taxa reduzida de multiplexação espacial da matriz de pré- codificação com base em mudança de fase determinada; e reconstruir a matriz de pré-codificação para permitir que a matriz de pré-codificação consista somente nas colunas selecionadas.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que se erros ocorrerem somente em alguns dos pacotes inicialmente transmitidos, a etapa de retransmitir inclui retransmitir alguns pacotes onde erros ocorrem, mas não transmitir um pacote novo até que a retransmissão esteja terminada.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que se erros ocorrerem somente em alguns dos pacotes inicialmente transmitidos, a etapa de retransmitir inclui retransmitir alguns pacotes onde erros ocorrem e transmitir um pacote novo.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de -retransmitir é executada através de antenas diferentes daquelas pelas quais os pacotes onde erros ocorrem são transmitidos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a retransmissão é executada por algumas antenas que têm excelente status de canal.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa inicial de transmitir inclui transmitir símbolos diferentes de sub-portadora para cada antena e se erros ocorrerem em todos os pacotes inicialmente transmitidos, a etapa de retransmitir é executada para permitir que os símbolos de sub-portadora de cada antena tenham ortogonalidade.

8. Método para corrigir erros em sistema de antenas múltiplas usando uma pluralidade de sub-portadoras, caracterizado pelo fato de compreender: determinar uma matriz de pré-codificação com base em mudança de fase mudada em fase em um ângulo de fase predeterminado; transmitir inicialmente cada símbolo de sub-portadora para um receptor em uma unidade de pacote usando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase; aplicar a informação de desvio predeterminada à matriz de pré-codificação se um reconhecimento negativo de recepção (NACK) for recebido do receptor; e retransmitir o símbolo de sub-portadora inicialmente transmitido usando a matriz de pré-codificação com base em mudança de fase à qual a informação de desvio foi aplicada.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a informação de desvio é realimentada pelo receptor.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a informação de desvio é ajustada aleatoriamente em um transmissor.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a informação de desvio inclui pelo menos uma dentre informação de desvio de Índice de sub- portadora e informação de desvio de valor de fase.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a informação de desvio é informação de desvio de índice de sub-portadora aplicada a todas as sub-portadoras, e a informação de desvio de sub- portadora é um valor fixo.