ES2558580T3 - Constelaciones multi-dimensionales rotadas para diversidad mejorada en canales de desvanecimiento - Google Patents
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Abstract
Un aparato de transmisión para transmitir un bloque de datos a través de una pluralidad de canales de transmisión, comprendiendo el aparato de transmisión: un modulador que opera para obtener N componentes de constelación de acuerdo con el bloque de datos a transmitir; y un transmisor que opera para transmitir cada uno de los N componentes de constelación obtenidos, en donde los N componentes de constelación se obtienen usando una transformación ortogonal, N es cuatro, y la transformación ortogonal tiene uno de (i) una representación R matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero, y (ii) una representación matricial obtenida permutando filas y/o columnas en la representación R matricial N-por-N,**Fórmula** a y b indican parámetros reales,**Fórmula** cada valor de signo si,j satisface y los parámetros reales a y b satisfacen a 2 + (N-1)b2 >=1.
Description
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DESCRIPCION
Constelaciones multi-dimensionales rotadas para diversidad mejorada en canales de desvanecimiento Campo tecnico
La presente invencion se refiere a la comunicacion de datos digital, en particular a metodos para generar constelaciones multi-dimensionales para modulacion de datos digital, metodos para modular y transmitir datos basandose en constelaciones multi-dimensionales y a un aparato correspondiente.
Antecedentes de la tecnica
El desvanecimiento es uno de los principales problemas en los sistemas de comunicacion. Representa fluctuaciones aleatorias en la amplitud de la senal recibida debido a la propagacion multi-trayectoria. Si el ensanchamiento de retardo del canal es mayor que el periodo de simbolo de la senal, el desvanecimiento es tambien selectivo en frecuencia. La amplitud del desvanecimiento se aproxima normalmente mediante una distribucion de Rayleigh. Tal desvanecimiento se denomina como desvanecimiento de Rayleigh.
En sistemas de comunicacion digital, la informacion se codifica como una secuencia de simbolos que pertenecen a un alfabeto discreto, denominado como una constelacion. Una constelacion de este tipo tiene N dimensiones y codifica B bits de informacion por dimension. El numero de posibles valores, tambien denominados como puntos de constelacion, es por lo tanto 2N B. El numero de bits por dimension B determina directamente la eficacia espectral de la transmision, dada en bits/Hz. El numero de dimensiones N no tiene efecto en la eficacia espectral. Una constelacion de ejemplo con N = 2 y B = 1 se ilustra en la Figura 1A.
Tradicionalmente, por ejemplo en una constelacion de modulacion por amplitud en cuadratura (QAM) mostrada en la Figura 1A, cada bit transmitido afecta unicamente a una dimension. Haciendo referencia a la Figura 1A, “br de cada punto de constelacion “b^” (= “00”, “01”, “10” y “11”) afecta unicamente a la dimension representada mediante el eje horizontal, mientras que “b2” de cada punto de constelacion “b^” afecta unicamente a la dimension representada mediante el eje vertical. Si la dimension afectada mediante los bits transmitidos experimenta un desvanecimiento profundo, todos los bits que modulan esta dimension seran extremadamente no fiables, que aumenta la probabilidad de error. Este efecto se ilustra mediante los errores en la Figura 1A. Por ejemplo, si el canal representado mediante el eje vertical se desvanece, los puntos de constelacion “00”, “01”, “10” y “11” se acercaran al eje horizontal (a lo largo de las flechas continuas de la Figura 1A). Como resultado, los puntos de constelacion “00” y “01 ”, asi como los puntos de constelacion “10” y “11 ”, seran imperceptibles.
Si la constelacion se modifica de manera que cada bit afecte a todas las dimensiones, la resistencia a desvanecimiento se aumenta. Un desvanecimiento profundo en una de las dimensiones afectara a todos los bits de la constelacion; sin embargo, este efecto no seria tan perjudicial como en el caso convencional, de modo que por termino medio, la probabilidad de error se reduce. Esto se denomina en la bibliograffa como diversidad de modulacion.
Constelaciones rotadas
Una manera para conseguir diversidad de modulacion es rotar una constelacion (hiper-cubica) para ensanchar el efecto de un desvanecimiento de canal a traves de todas sus dimensiones. Esto se ilustra en la Figura 1B para el caso donde N = 2 y B = 1. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 1B, si el canal representado mediante el eje vertical se desvanece, los puntos de constelacion “00”, “01”, “10” y “11” se acercaran al eje horizontal (a lo largo de las flechas continuas de la Figura 1B). Sin embargo, estos puntos de constelacion seran aun perceptibles aun en la dimension representada mediante el eje horizontal. Como tal, los puntos de constelacion “00”, “01”, “10” y “11” permanecen perceptibles incluso despues de un desvanecimiento profundo del canal representado mediante el eje vertical.
Puede conseguirse una rotacion multi-dimensional multiplicando el vector de senal de N elementos por una matriz cuadrada de N*N. La condicion necesaria y suficiente para que una matriz cuadrada sea una matriz de rotacion (o una matriz de reflexion) es para que sea ortogonal, es decir, para satisfacer la ecuacion del siguiente Calculo 1.
[Calculo 1]
RR =1
Observese que en el Calculo 1 anterior, la matriz R
es una matriz cuadrada, la matriz R
T
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es una matriz transpuesta de la matriz R
, y la matriz I
es una matriz unitaria.
Esto significa que con respecto al Calculo 1 anterior, los vectores de fila/columna deben ser vectores unitarios ortogonales, es decir, satisfacer la ecuacion del siguiente Calculo 2.
[Calculo 2]
n
Evut =5i,k
i=1
Observese que en el Calculo 2,
Sj* =1
si
> y
Sj, = 0
si
j*k
Esto conserva la distancia euclfdea entre dos puntos cualquiera de la constelacion, y asegura que el rendimiento en los canales con ruido gaussiano blanco aditivo (canales de AWGN) no se vea afectado.
Evidentemente, no todas las rotaciones producen el efecto de diversidad de modulacion mejorada. A partir de la Bibliograffa Distinta de Patente 1, se conoce que el angulo de rotacion optimo 0
para 16-QAM satisface la ecuacion mostrada en el siguiente Calculo 3. La matriz de rotacion en 2-D (bidimensional)
correspondiente
R
satisface la ecuacion mostrada en el siguiente Calculo 4.
[Calculo 3]
0 - 7118
[Calculo 4]
^cos<9 ^sen 0
- sen cos 6j
Hallar la rotacion optima para las constelaciones de mas de dos dimensiones es mas complicado, puesto que no hay parametro de optimizacion unico tal como el que pertenece al angulo de rotacion en una constelacion en 2-D. En el caso de una constelacion en 4-D (de cuatro dimensiones), por ejemplo, hay seis angulos de rotacion independientes, cada uno con su propia matriz de rotacion parcial. Los angulos de rotacion parciales se denominan tambien angulos de Givens en la Bibliograffa Distinta de Patente 2. La matriz de rotacion en 4-D final se obtiene multiplicando las seis matrices de rotacion de Givens, en concreto las seis matrices mostradas en el siguiente Calculo 5.
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[Calculo 5]
A partir de la Bibliograffa Distinta de Patente 2, se conoce que la optimizacion puede llevarse a cabo a traves del vector que tiene los seis elementos mostrados en el siguiente Calculo 6.
[Calculo 6]
® = (^1,2 > ^1,3 > ^1,4 > ^2,3 ’ ^2,4 ’ ^3,4 )
De acuerdo con la Bibliograffa Distinta de Patente 2, los angulos de rotacion optimos resultantes para una constelacion en 4-D con dos bits por dimension tienen los valores mostrados en el siguiente Calculo 7.
[Calculo 7]
'exl = 39°
- 25°
0.,4 = 43°
02.3 = 53°
02,4=41°
03.4 = 23°
La desventaja de este metodo es el numero de parametros, especfficamente para un gran numero de dimensiones. Para N dimensiones, el numero de angulos de rotacion parciales es igual al numero de posibles combinaciones de dos a partir de un conjunto de N, es decir, el valor dado mediante el siguiente Calculo 8.
[Calculo 8]
v2 J ~ 2\(N — 2)\ ~2
Por lo tanto, el numero de angulos de rotacion aumenta con el cuadrado del numero de dimensiones, por lo que el problema de optimizacion se hace muy diffcil cuando el numero de dimensiones es grande.
La Bibliograffa Distinta de Patente 3 desvela dos enfoques diferentes, que se basan en el uso de la teorfa de numeros algebraicos, que tiene la ventaja de un numero reducido de parametros.
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El primer enfoque permite la construccion de matrices de rotacion aplicando el “embebido canonico” a un campo de numero algebraico. Se proponen dos metodos. El primer metodo produce mallas con diversidad L = N/2 para el numero de dimensiones N = 2e23e3, con e2, e3 = 0, 1, 2, .... Diversidad significa el minimo numero de diferentes valores en los componentes de dos puntos distintos cualquiera de la constelacion. El segundo metodo produce mallas con diversidad L = N. Los posibles valores de N son muy limitados, tales como 3, 5, 9, 11, y 15.
Una variante de este metodo para generar constelaciones rotadas N-dimensionales se conoce tambien a partir de la Bibliografia Distinta de Patente 3. La matriz de rotacion R
se expresa mediante el siguiente Calculo 9.
[Calculo 9]
R=Jlco{£[4x[u’-^]-i]r[2x[u-’Ar]-1])
Observese que la letra superindice “T” indica la transpuesta de una matriz.
Para N = 4, el valor de la matriz de rotacion R
se proporciona mediante el siguiente Calculo 10.
[Calculo 10]
^+0,5879 _ +0,1379 ~ -0,3928 0,6935
-0,1379 -0,3928 + 0,6935 -0,5879
-0,6935 + 0,5879 -0,1379 -0,3928
-0,3928^
-0,6935
-0,5879
-0,1379y
Aunque la matriz de rotacion resultante es una matriz de rotacion que es ortogonal para cualquier N, la diversidad de modulacion completa se consigue unicamente cuando N es una potencia de dos.
Cada uno de estos dos metodos puede garantizar un cierto grado de diversidad. Sin embargo, la matriz de rotacion resultante es fija, no teniendo parametro que permita la optimizacion para diferentes tamanos de constelacion. Por lo tanto, una desventaja grave de estos metodos es que el efecto de diversidad de modulacion no puede maximizarse de acuerdo con diferentes tamanos de constelacion.
El segundo enfoque construye en primer lugar matrices de rotacion con dos y tres dimensiones, que pueden usarse como matrices de base para construir matrices con mas dimensiones usando una expansion apilada similar a Hadamard mostrada en el siguiente Calculo 11.
[Calculo 11]
+ R,
V+R2
+rJ
Las matrices de rotacion en 2-D y en 3-D (tridimensionales) de base tienen un unico parametro independiente que se elige de modo que se maximiza la distancia de producto de la constelacion. Se construye una matriz de rotacion en 4-D a partir de dos matrices de rotacion en 2-D de acuerdo con el Calculo 11 anterior. Debido a la dimension pequena relativa, es posible hallar una relacion algebraica entre parametros de las dos matrices de rotacion en 2-D, de modo que se maximiza la distancia de producto. Para dimensiones mayores, una optimizacion de este tipo se hace intratable, que es la principal desventaja del segundo enfoque.
Mapear componentes de constelacion para asegurar desvanecimiento independiente
Otro aspecto se refiere a la separacion y mapeo de las N dimensiones de la constelacion rotada de modo que experimenten desvanecimiento independiente. Esto es un aspecto clave necesario para conseguir el rendimiento de diversidad esperado.
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Los N componentes de constelacion, que se obtienen separando la constelacion rotada N-dimensional en una base por dimension, pueden transmitirse a traves de diferentes intervalos de tiempo, frecuencias, antenas de transmisor o combinaciones de los mismos. Es posible procesamiento de senal adicional antes de la transmision. El aspecto critico es que el desvanecimiento experimentado por cada una de las N dimensiones debe ser diferente de, o idealmente no correlacionados con, el desvanecimiento experimentado por cualquier otra de las N dimensiones.
El ensanchamiento de las N dimensiones a traves de diferentes intervalos de tiempo, frecuencias y antenas puede conseguirse por ejemplo a traves de intercalacion y mapeo apropiados.
Mapear componentes de constelacion a celdas complejas transmitidas
Otro aspecto se refiere al mapeo de las N dimensiones reales de la constelacion rotada a simbolos complejos para transmision. Para asegurar la diversidad deseada, las N dimensiones deben mapearse a diferentes simbolos complejos. Los simbolos complejos se ensanchan a continuacion como se ha descrito anteriormente, por ejemplo a traves de intercalacion y mapeo, de modo que en la recepcion, el desvanecimiento experimentado por cada una de las N dimensiones no esta correlacionado con el desvanecimiento de cualquier otra de las N dimensiones.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de un aparato de transmision.
El aparato de transmision esta compuesto de un codificador de FEC 210, un intercalador de bits 220, un mapeador de constelacion rotada 230, un mapeador de simbolos complejos 240, un intercalador/mapeador de simbolos 250, cadenas de modulacion 260-1 a 260-M, y antenas de transmisor 270-1 a 270-M.
El codificador de FEC 210 realiza correccion de errores en recepcion (FEC) que codifica en la entrada al mismo. Observese que los mejores codigos de FEC conocidos hasta ahora, que son tambien los mas usados en las nuevas normas, son los turbo codigos y los codigos de comprobacion de paridad de baja densidad (LDPC).
El intercalador de bits 220 realiza intercalacion de bits en la entrada desde el codificador de FEC 210. En este punto, la intercalacion de bits puede ser intercalacion de bloques o intercalacion convolucional.
El mapeador de constelacion rotada 230 mapea la entrada desde el intercalador de bits 220 a la constelacion rotada.
En general, la entrada al mapeador de constelacion rotada 230 es la salida del codificador de FEC 210 mediante el intercalador de bits 220 que realiza intercalacion de bits opcional. La intercalacion de bits normalmente se requiere cuando hay mas de un bit por dimension (B > 1). La codificacion de FEC realizada mediante el codificador de FEC 210 introduce bits redundantes de una manera controlada, de modo que los errores de propagacion pueden corregirse en el aparato de recepcion. Aunque la eficacia espectral global disminuye, la transmision se hace en general mas robusta, es decir, la tasa de errores de bits (BER) cae mucho mas rapido con la relacion de senal a ruido (SNR).
Observese que con respecto al mapeo original de los bits de informacion en las constelaciones hiper-cubicas no rotadas, cada dimension se modula por separado en B bits, usando mapeo binario o de Gray, por lo que el numero de valores discretos es 2B y el numero de puntos de constelacion es 2B N.
El mapeador de simbolos complejos 240 mapea cada uno de los N componentes de constelacion, que representan simbolos de constelacion rotada N-dimensionales introducidos desde el mapeador de constelacion rotada 230, a uno diferente de los simbolos complejos.
Hay multiples posibilidades para el mapeo realizado mediante el mapeador de simbolos complejos 240, es decir, el mapeo de cada uno de los N componentes de constelacion, que representan simbolos de constelacion rotada N- dimensionales, a uno diferente de los simbolos complejos. Algunas de tales posibilidades se ilustran en la Figura 3. La funcion esencial del mapeador de simbolos complejos 240 es mapear cada uno de los N componentes de constelacion de un simbolo de constelacion rotada a uno diferente de simbolos complejos.
A modo de ejemplo, la Figura 3 muestra el caso de cuatro dimensiones. Haciendo referencia a la Figura 3, los recuadros que muestran el mismo numero (por ejemplo, “1”) representan un grupo de simbolos de constelacion rotada en 4-D. El numero mostrado mediante cada recuadro indica el numero de grupo del grupo correspondiente. Tambien, cada recuadro indica un componente de constelacion de una dimension.
Mostrado a continuacion “simbolos de constelacion” en la Figura 3 hay un estado donde se alinean seis grupos de simbolos de constelacion rotada en 4-D. Mostrado a continuacion “simbolos complejos” en la Figura 3 hay doce simbolos complejos, que se obtienen redisponiendo los seis grupos de simbolos de constelacion rotada en 4-D mostrados a continuacion “simbolos de constelacion” en la Figura 3. Observese que la Figura 3 muestra tres formas de “simbolos complejos” como ejemplos. En el momento de transmision real, un par de dos componentes de constelacion que estan alineados verticalmente a continuacion “simbolos complejos” (el resultado de la redisposicion) se modula y transmite como un simbolo complejo.
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El intercalador/mapeador de simbolos 250 realiza intercalacion de simbolos en la entrada de simbolos complejos desde el mapeador de simbolos complejos 240, y posteriormente mapea los simbolos complejos a diferentes intervalos de tiempo, frecuencias, antenas de transmisor o combinaciones de los mismos. En este punto, la intercalacion de simbolos puede ser intercalacion de bloques o intercalacion convolutiva.
Las cadenas de modulacion 260-1 a 260-M se proporcionan en una correspondencia uno a uno con las antenas de transmisor 270-1 a 270-M. Cada una de las cadenas de modulacion 260-1 a 260-M inserta pilotos para estimar los coeficientes de desvanecimiento en la entrada correspondiente desde el intercalador/mapeador de simbolos 250, y realiza tambien diverso procesamiento, tal como conversion en el dominio de tiempo, conversion de digital a analogico (D/A), filtrado de transmision y modulacion ortogonal, en la entrada correspondiente. A continuacion, cada una de las cadenas de modulacion 260-1 a 260-M transmite la senal de transmision mediante una correspondiente de las antenas de transmisor 270-1 a 270-M.
Lado de receptor
En el lado de receptor, deben realizarse las etapas inversas exactas de las etapas realizadas mediante el aparato de transmision. La Figura 4 muestra un diagrama de bloques de un aparato de recepcion que corresponde al aparato de transmision cuyo diagrama de bloques se muestra en la Figura 2.
El aparato de recepcion esta compuesto de antenas de receptor 410-1 a 410-M, cadenas de demodulacion 420-1 a 420-M, un desmapeador/desintercalador de simbolos 430, un desmapeador de simbolos complejos 440, un desmapeador de constelacion rotada 450, un desintercalador de bits 460, y un decodificador de FEC 470.
Las cadenas de demodulacion 420-1 a 420-M se proporcionan en una correspondencia uno a uno con las antenas de receptor 410-1 a 410-M. Cada una de las cadenas de demodulacion 420-1 a 420-M realiza procesamiento tal como conversion de A/D, filtrado de recepcion y demodulacion ortogonal en la senal transmitida mediante el aparato de transmision de la Figura 2 y se recibe mediante una correspondiente de las antenas de receptor 410-1 a 410-M. A continuacion, las cadenas de demodulacion 420-1 a 420-M estiman (i) los valores de amplitud (coeficientes de desvanecimiento) de las caracteristicas de canal usando los pilotos y (ii) variacion de ruido, y emiten los valores de amplitud estimados y variacion de ruido junto con la senal recibida corregida en fase.
El desmapeador/desintercalador de simbolos 430 realiza el procesamiento inverso del procesamiento realizado mediante el intercalador/mapeador de simbolos 230 en el aparato de transmision en las entradas desde las cadenas de demodulacion 420-1 a 420-M.
El desmapeador de simbolos complejos 440 realiza el procesamiento inverso del procesamiento realizado mediante el mapeador de simbolos complejos 240 en el aparato de transmision en la entrada desde el desmapeador/desintercalador de simbolos 430. A traves de este procesamiento, pueden obtenerse simbolos de constelacion rotada N-dimensionales.
El desmapeador de constelacion rotada 450 realiza procesamiento de desmapeo en los simbolos de constelacion rotada N-dimensionales, y emite un resultado de decision de cada bit incluido en la constelacion rotada N- dimensional.
El desintercalador de bits 460 realiza el procesamiento inverso del procesamiento realizado mediante el intercalador de bits 220 en el aparato de transmision en la entrada desde el desmapeador de constelacion rotada 450.
El decodificador de FEC 470 realiza decodificacion de FEC en la entrada desde el desintercalador de bits 470.
A continuacion, se proporcionan explicaciones adicionales del desmapeador de constelacion rotada 450.
El desmapeador de constelacion rotada 450 puede realizar el procesamiento para desmapear simbolos de constelacion rotada N-dimensionales de las siguientes dos maneras (i) y (ii).
(i) En primer lugar des-rotar la constelacion, a continuacion extraer los bits para cada dimension por separado.
(ii) Decodificar los bits de todas las dimensiones en una etapa.
Aunque la primera solucion (la anterior (i)) es la mas sencilla, su rendimiento es suboptimo e incluso pero para constelaciones rotadas que para constelaciones no rotadas. Debido a su simplicidad, esta solucion puede usarse en algunos aparatos de recepcion de bajo coste.
Aunque la segunda solucion (la anterior (ii)) es mas compleja, ofrece mucho mejor rendimiento en terminos de BER a una SNR dada. A continuacion, se describira la segunda solucion en mayor detalle.
Como con el aparato de transmision, una realizacion preferida del aparato de recepcion incluye el decodificador de FEC 470 despues del desmapeador de constelacion rotada 450, con el desintercalador de bits 460 opcional en el
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medio, como se muestra en la Figura 4. Mas exactamente, el desmapeador de constelacion rotada 450, que realiza
el desmapeo de constelacion rotada, recibe vectores de sfmbolos N-dimensionales (y1....yN) y los vectores de
coeficiente de desvanecimiento estimados (hi, ..., hN), y extrae datos de N*B bits (bi, ..., bN*B) desde cada sumbolo, como se muestra en la Figura 5.
Cuando se usa la decodificacion de FEC, el procesamiento para desmapear los sfmbolos de constelacion rotada N- dimensionales ya no puede realizarse por medio de una decision definitiva, puesto que el rendimiento de la correccion de errores sena suboptimo. En su lugar, deben usarse “bits flexibles”, en forma de probabilidades o en forma de relaciones de probabilidad logantmica (LLR). Se prefiere la representation de LLR puesto que las multiplicaciones de probabilidad pueden expresarse convenientemente como sumas. Por definition, la LLR de un bit bk se muestra en el siguiente Calculo 12.
son las probabilidades a priori que bk = 0 y bk = 1 se transmitieron cuando se recibio el vector de sfmbolo y. De acuerdo con la teoria conocida, la LLR de un bit bk de una constelacion tiene la expresion exacta mostrada en el siguiente Calculo 13.
Observese que en el Calculo 13, k es el mdice de bits,
y
es el vector de sumbolo recibido,
H
es la matriz diagonal que tiene los coeficientes de desvanecimiento asociados (estimados) como elementos en la diagonal principal,
S
es un vector de punto de constelacion,
ii ii2
es la norma al cuadrado, y o2
es la variation de ruido.
Para una constelacion N-dimensional, la norma al cuadrado representa la distancia euclfdea cuadrada desde el vector de sfmbolo recibido
y
al vector de sumbolo de constelacion desvanecido
Hs
en el espacio N-dimensional. La norma al cuadrado puede expresarse mediante el siguiente Calculo 14.
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Cada bit bk divide la constelacion en dos particiones de igual tamano, Sk 0 y Sk 1, que corresponden a aquellos puntos para los que bk es 0 y 1, respectivamente. Se muestran ejemplos en las Figuras 6a y 6B para una constelacion 16-QAM clasica con codificacion de Gray. La Figura 6A muestra la codificacion de constelacion y la Figura 6B muestra las dos particiones para cada bit bk.
La expresion exacta para la LLR (el Calculo 13 anterior) es dificil de calcular debido a los exponenciales, divisiones y al logaritmo. En la practica, se realiza la aproximacion mostrada en el siguiente Calculo 15, denominada max-log, que introduce errores despreciables.
[Calculo 15]
\n(ea +e"2) * max^, a2) -»\n(e~a' + e~ai)« min^, a2)
Usando el Calculo 15 anterior, el Calculo 13 anterior conduce a una expresion mucho mas sencilla para la LLR, que se muestra en el siguiente Calculo 16.
Para cada vector de simbolo recibido
, deben calcularse las distancias a todos los 2B N para cada particion.
puntos de constelacion, y se determina la minima correspondiente
La Figura 7 muestra una implementacion de hardware preferida de un desmapeador de LLR (un ejemplo del desmapeador de constelacion rotada 450 mostrado en la Figura 4) para una constelacion rotada 16-QAM (N = 2, B = 2).
El desmapeador LLR esta compuesto de un contador 710, un mapeador de constelacion rotada 720, un calculador de distancia euclidea cuadrada 730, minimizadores 740-1 a 740-4, y sumadores 750-1 a 750-4.
Para cada vector de simbolo recibido
y , 4
el contador 710 genera repetitivamente todos los 24 = 16 puntos de constelacion, y emite cuatro bits b1, b2, b3 y b4 que indican los puntos de constelacion al mapeador de constelacion rotada 720.
El mapeador de constelacion rotada 720 selecciona el punto de constelacion rotada en 2-D desde una tabla de consulta usando los valores de contador proporcionados mediante el contador 710 como unos indices, y emite dos componentes de constelacion s1 y s2 obtenidos a traves de esta seleccion al calculador de distancia euclidea cuadrada 730.
El calculador de distancia euclidea cuadrada 730 calcula las distancias euclideas cuadradas (vease la Figura 8).
Para cada bit, los minimizadores 740-1 a 410-4 mantienen las minimas distancias euclideas cuadradas correspondientes para las dos particiones (vease la Figura 9). Las dos particiones de constelacion para cada bit se indican de manera sencilla mediante el bit correspondiente del contador 710.
Cada uno de los sumadores 750-1 a 750-4 resta la salida de min1 (que corresponde al bit 1) desde la salida de min0 (que corresponde al bit 0), proporcionandose min1 y min0 en cada uno de los minimizadores 740-1 a 740-4. Posteriormente, los sumadores 750-1 a 750-4 emiten los resultados de la resta como L(b1) a L(b4), respectivamente.
La Figura 8 es un diagrama de circuito de un calculador de distancia euclidea cuadrada que calcula una distancia euclidea cuadrada N-dimensional. Observese que la estructura de circuito del calculador de distancia euclidea cuadrada 730 se ha modificado a partir de la mostrada en la Figura 8 para que satisfaga N = 2.
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El calculador de distancia euclidea cuadrada esta compuesto de los multiplicadores 810-1 a 810-N, sumadores 8201 a 820-N, multiplicadores 830-1 a 830-N, un sumador 840, y un multiplicador 850.
Los multiplicadores 810-1 a 810-N multiplican h a hN por s1 a sn, respectivamente. Los sumadores 820-1 a 820-N restan hHs1 a hNsN desde y1 a yN, respectivamente. Los multiplicadores 830-1 a 830-N multiplican (y1 - hns^ a (yN - hNsN) por (y1 - h1s1) a (yN - hNsN), respectivamente.
El sumador 840 suma juntas las salidas de los multiplicadores 830-1 a 830-N. El multiplicador 850 multiplica la salida
del sumador 840 por
1/(2o2)
La salida del multiplicador 850 es la distancia euclidea cuadrada N-dimensional.
La Figura 9 es un diagrama de circuito de los minimizadores 740-1 a 740-4 que cada uno calcula las minimas distancias euclideas cuadradas para cada bit. La entrada del subconjunto de 1 bit (o particion) indica la posicion actual.
Cada uno de los minimizadores 740-1 a 740-4 esta compuesto de un comparador 910, un selector 920, un inversor 930, biestables D 940-0 y 940-1, y un selector 950.
Lo siguiente describe las operaciones a realizarse en la situacion de la Figura 9 cuando el valor de subconjunto (el valor introducido desde el contador 710) es “0”.
De entre la salida del biestable D 940-0 y la salida del biestable D 940-1, el selector 950 selecciona y emite el primero.
El comparador 910 compara din (A), que indica la distancia euclidea cuadrada calculada mediante el calculador de distancia euclidea cuadrada 730, con la salida (B) del selector 950. En un caso donde B sea mas pequeno que A, el comparador 910 emite “0”. En este caso, de entre din y la salida del selector 950, el selector 920 selecciona y emite lo ultimo basandose en “0” recibido desde el comparador 910. Por otro lado, en un caso donde A sea mas pequeno que B, el comparador 910 emite “1”. En este caso, de entre din y la salida del selector 950, el selector 920 selecciona y emite el primero basandose en “1” recibido desde el comparador 910. Observese que en un caso donde A sea igual a B, se obtendra el mismo resultado si el selector 920 selecciona din o la salida del selector 950. Por consiguiente, en este caso, el comparador 910 puede emitir uno cualquiera de “0” y “1”.
El inversor 930 invierte el valor de subconjunto “0”. Por lo tanto, se introduce “1” al terminal activo del biestable D 940-0. Ya que el biestable D 940-0 esta activado, cierra la salida del selector 920. Mientras, se introduce “0” al terminal activo del biestable D 940-1. Ya que el biestable D 940-1 esta desactivado, no cierra la salida del selector 920.
Lo siguiente describe las operaciones a realizarse en la situacion de la Figura 9 cuando el valor de subconjunto es “1”.
De entre la salida del biestable D 940-0 y la salida del biestable D 940-1, el selector 950 selecciona y emite la ultima.
El comparador 910 compara din (A) con la salida (B) desde el selector 950. En un caso donde B sea mas pequeno que A, el comparador 910 emite “0”. En este caso, de entre din y la salida del selector 950, el selector 920 selecciona y emite el ultimo basandose en “0” recibido desde el comparador 910. Por otro lado, en un caso donde A sea mas pequeno que B, el comparador 910 emite “1”. En este caso, de entre din y la salida del selector 950, el selector 920 selecciona y emite el primero basandose en “1” recibido desde el comparador 910. Observese que en un caso donde A sea igual a B, se obtendra el mismo resultado si el selector 920 selecciona din o la salida del selector 950. Por consiguiente, en este caso, el comparador 910 puede emitir uno cualquiera de “0” y “1 ”.
Se introduce “1” al terminal activo del biestable D 940-1. Ya que el biestable D 940-1 esta activo, cierra la salida del selector 920. Mientras tanto, el inversor 930 invierto el valor de subconjunto “1”. Por lo tanto, se introduce “0” al terminal activo del biestable D 940-0. Ya que el biestable D 940-0 esta desactivado, no cierra la salida del selector 920.
Puede conseguirse una mejora significativa en rendimiento del aparato de recepcion usando decodificacion iterativa. Como se muestra en la Figura 10, el aparato de recepcion configurado para utilizar tal decodificacion iterativa esta compuesto de un desmapeador de constelacion rotada 1010, un desintercalador de bits 1020, un decodificador de FEC 1030, un sumador 1040, y un intercalador de bits 1050. En este punto, el desmapeador de constelacion rotada 1010 y el decodificador de FEC 1030 estan conectados en un bucle.
El desmapeador de constelacion rotada 1010 realiza procesamiento de desmapeo en simbolos de constelacion rotada N-dimensionales, y emite L (vease la Figura 11). El desintercalador de bits 1020 realiza el procesamiento inverso del procesamiento realizado mediante el intercalador de bits 220 en el aparato de transmision en la entrada
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desde el desmapeador de constelacion rotada 1010. El decodificador de FEC 1030 realiza decodificacion de FEC en la entrada desde el desintercalador de bits 1020.
El sumador 1040 resta la entrada desde el decodificador de FEC 1030 desde la salida del decodificador de FEC 1030. El intercalador de bits 1050 realiza el mismo procesamiento que el procesamiento realizado mediante el intercalador de bits 220 en el aparato de transmision en la salida del sumador 1040, y a continuacion emite Le. Le, tambien denominado como informacion extrinseca, se realimenta al desmapeador de constelacion rotada 1010 para ayudar al procesamiento de desmapeo realizado mediante el desmapeador de constelacion rotada 1010, es decir, el procesamiento para desmapear los simbolos de constelacion rotada N-dimensionales. En este caso es esencial que la decodificacion de FEC produzca bits flexibles, por ejemplo en forma de LLR.
Como se conoce en la bibliografia, la formula para calcular la LLR para el bit bk se proporciona mediante el siguiente Calculo 17.
[Calculo 17]
En el Calculo 17,
X
representa los K = N*B bits asociados con cada punto de constelacion, y Xk 0 y Xk 1 representan las dos particiones de constelacion asociadas con el bit k, representandose cada punto de constelacion mediante los N*B bits en lugar de los N bits de las coordenadas enteras. Adicionalmente,
S
se expresa como S(X)
y representa la funcion de mapeo de constelacion.
Por ejemplo, X3 0 y X3 1 se muestran en el siguiente Calculo 18.
[Calculo 18]
x3° x3'
0000 0100
0001 0101
0010 0110
0011 0111
1000 1100
1001 1101
1010 1110
1011 1111
La Figura 11 muestra un ejemplo de la estructura del desmapeador de constelacion rotada 1010 para decodificacion iterativa. Observese que el desmapeador de constelacion rotada 1010 para decodificacion iterativa es similar a un desmapeador de constelacion rotada para decodificacion no iterativa. A continuacion, los elementos que son los
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mismos que aquellos anteriormente descritos se asignan los mismos numeros de referencia entre ellos, y se omite una descripcion detallada de los mismos.
El desmapeador de constelacion rotada 1010 esta compuesto de un contador 710, un mapeador de constelacion rotada 720, un calculador de distancia euclidea cuadrada 730, minimizadores 740-1 a 740-4, sumadores 750-1 a 750-4, operadores Y logicos 1110-1 a 1110-4, un sumador 1120, sumadores 1130-1 a 1130-4, y sumadores 1140-1 a 1140-4. Los operadores Y logicos 1110-1 a 1110-4 realizan operaciones Y logicas en las salidas del intercalador de bits 1050, en concreto Le(M) a LE(b4), y en las salidas del contador 710, en concreto b1 a b4. El sumador 1120 anade juntas las salidas de los operadores Y logicos 1110-1 a 1110-4. Cada uno de los sumadores 1130-1 a 1130-4 resta, desde la salida del sumador 1120, la salida de uno correspondiente de los operadores Y logicos 1110-1 a 1110-4. Cada uno de los sumadores 1140-1 a 1140-4 resta, desde la salida del calculador de distancia euclidea cuadrada 730, la salida de uno correspondiente de los sumadores 1130-1 a 1130-4. A continuacion, cada uno de los sumadores 1140-1 a 1140-4 emite el valor obtenido a traves de la resta a din de uno correspondiente de los minimizadores 740-1 a 740-4.
Lista de citas
Bibliografia no de patente
Bibliografia no de Patente 1: K. Boulle y J. C. Belfiore. “Modulation Scheme Designed for the Rayleigh Fading Channel.” Presentado en CISS 1992.
Bibliografia no de Patente 2: B. D. Jelicic y S. Roy. “Design of Trellis Coded QAM for Flat Fading y AWGN Channels.” IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 44. Febrero de 1995.
Bibliografia Distinta de Patente 3: J. Boutros y E. Viterbo. “Signal Space Diversity: A Power- and Bandwidth- Efficient Diversity Technique for the Rayleigh Fading Channel.” IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 44. Julio de 1998.
Bibliografia no de Patente 4: M. O. Damen, K. Abed-Meraim, y J.C. Belfiore. “Diagonal Algebraic Space-Time Block Codes.” IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 48. Marzo de 2002.
Sumario de la invencion
Problema tecnico
Como se ha descrito anteriormente, aunque se han realizado una amplia variedad de propuestas con respecto a matrices de rotacion para rotar una constelacion, las propuestas que se han realizado hasta ahora no proporcionan ningun metodo eficaz para generar una constelacion rotada multi-dimensional (una matriz de rotacion multidimensional) para modulacion digital con un alto grado de diversidad de modulacion con respecto a diversos tamanos de constelacion.
La Bibliografia Distinta de Patente 2 introduce un enfoque que hace uso de una rotacion de Givens. El problema con este enfoque es que el numero de parametros para generar una constelacion rotada multi-dimensional optima aumenta en el orden del cuadrado del numero de dimensiones en la constelacion.
La Bibliografia Distinta de Patente 3 introduce dos enfoques. El primer enfoque hace uso de embebido canonico. De acuerdo con este enfoque, el metodo para generar una matriz de rotacion multi-dimensional se determina unicamente basandose en el numero de dimensiones, y no tiene un parametro que posibilite la optimizacion para diferentes tamanos de constelacion. Por lo tanto, el problema con este enfoque es que no permite maximizar el efecto de diversidad de modulacion para diferentes tamanos de constelacion.
El segundo enfoque introducido por la Bibliografia Distinta de Patente 3 genera una matriz de rotacion multidimensional que tiene un mayor numero de dimensiones usando expansion apilada donde se apilan matrices de rotacion en 2-D y en 3-D. El problema con este enfoque es que las relaciones algebraicas entre las matrices de rotacion algebraicas se hacen mas complicadas a medida que el numero de dimensiones aumenta, representando la optimizacion dificil.
Es el objeto de la presente invencion proporcionar un metodo eficaz para generar una constelacion rotada multidimensional (una matriz de rotacion multi-dimensional) para transmision digital con un alto grado de diversidad de modulacion con respecto a diversos tamanos de constelacion. Es tambien el objeto de la presente invencion proporcionar un aparato de transmision y un metodo de transmision para transmitir datos basandose en la constelacion rotada multi-dimensional obtenida usando el metodo anterior, y un aparato de recepcion y un metodo de recepcion para recibir datos basandose en la constelacion rotada multi-dimensional obtenida usando el metodo anterior.
Solucion al problema
Un aparato de transmision de la presente invencion transmite un bloque de datos a traves de una pluralidad de
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canales de transmision. El aparato de transmision comprende: un modulador que opera para seleccionar uno de una pluralidad de puntos de constelacion de acuerdo con el bloque de datos a transmitir, teniendo cada uno de la pluralidad de puntos de constelacion una pluralidad de componentes; y un transmisor que opera para transmitir cada componente del punto de constelacion seleccionado a traves de uno diferente de la pluralidad de canales de transmision, en el que (i) la pluralidad de puntos de constelacion estan definidos mediante posiciones de los mismos en un espacio N-dimensional, obteniendose las posiciones aplicando una transformacion ortogonal a un subconjunto
de , que es una malla de enteros N-dimensional, (ii) N es un multiplo de cuatro, y (iii) la transformacion
ortogonal tiene una representacion matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor, y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero.
Efectos ventajosos de la invencion
El aparato de transmision anterior permite generar de manera eficaz una constelacion rotada multi-dimensional (una matriz de rotacion multi-dimensional) para transmision digital con un alto grado de diversidad de modulacion con respecto a diversos tamanos de constelacion. Debido a la constelacion rotada multi-dimensional obtenida usando la matriz de rotacion multi-dimensional generada, el aparato de transmision anterior posibilita tambien transmision de datos que produce el efecto de un alto grado de diversidad de modulacion.
Breve descripcion de los dibujos
[Figura 1A] La Figura 1A ilustra una constelacion de ejemplo en 2D y el efecto de desvanecimiento.
[Figura 1B] La Figura 1B ilustra una constelacion de ejemplo en 2D que se obtiene rotando la constelacion de la Figura 1A y el efecto de desvanecimiento.
[Figura 2] La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de un aparato de transmision convencional.
[Figura 3] La Figura 3 es un dibujo esquematico que ilustra el mapeo de simbolos de constelacion a simbolos complejos.
[Figura 4] La Figura 4 es un diagrama de bloques de un aparato de recepcion convencional.
[Figura 5] La Figura 5 es una ilustracion de las entradas a y las salidas de un desmapeador de constelacion rotada.
[Figura 6A] La Figura 6A muestra un ejemplo de una constelacion 16-QAM convencional con codificacion de Gray.
[Figura 6B] La Figura 6B ilustra las dos particiones para cada bit de la constelacion de la Figura 6A.
[Figura 7] La Figura 7 muestra una implementacion de hardware de ejemplo de un desmapeador de LLR para una constelacion rotada 16-QAM.
[Figura 8] La Figura 8 muestra una implementacion de hardware de ejemplo para un calculador de distancia euclidea cuadrada que calcula la distancia euclidea cuadrada N-dimensional.
[Figura 9] La Figura 9 muestra una implementacion de hardware de ejemplo para un minimizador que calcula las distancias euclideas minimas cuadradas.
[Figura 10] La Figura 10 muestra un diagrama de bloques de un circuito que realiza decodificacion iterativa. [Figura 11] La Figura 11 muestra una implementacion de hardware de ejemplo del desmapeador de constelacion rotada para decodificacion iterativa.
[Figura 12] La Figura 12 muestra un diagrama de bloques de un aparato de transmision de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
[Figura 13] La Figura 13 muestra un diagrama de bloques de un aparato de recepcion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
[Figura 14] La Figura 14 es un diagrama de bloques del desmapeador de constelacion rotada mostrado en la Figura 13.
Descripcion de las realizaciones
La presente invencion proporciona un primer aparato de transmision para transmitir un bloque de datos a traves de una pluralidad de canales de transmision, comprendiendo el primer aparato de transmision: un modulador que opera para seleccionar uno de una pluralidad de puntos de constelacion de acuerdo con el bloque de datos a transmitir, teniendo cada uno de la pluralidad de puntos de constelacion una pluralidad de componentes; y un transmisor que opera para transmitir cada componente del punto de constelacion seleccionado a traves de uno diferente de la pluralidad de canales de transmision, en el que (i) la pluralidad de puntos de constelacion estan definidos mediante posiciones de los mismos con un espacio N-dimensional, obteniendose las posiciones aplicando una transformacion
ortogonal a un subconjunto de 4— , que es una malla de enteros N-dimensional, (ii) N es un multiplo de cuatro, y
(iii) la transformacion ortogonal tiene una representacion matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor, y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero.
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La presente invencion proporciona tambien un primer metodo de transmision para transmitir un bloque de datos a traves de una pluralidad de canales de transmision, comprendiendo el primer metodo de transmision las etapas de: seleccionar uno de una pluralidad de puntos de constelacion de acuerdo con el bloque de datos a transmitir, teniendo cada uno de la pluralidad de puntos de constelacion una pluralidad de componentes; y transmitir cada componente del punto de constelacion seleccionado a traves de uno diferente de la pluralidad de canales de transmision, en el que (i) la pluralidad de puntos de constelacion estan definidos mediante posiciones de los mismos en un espacio N-dimensional, obteniendose las posiciones aplicando una transformacion ortogonal a un subconjunto
, que es una malla de enteros N-dimensional, (ii) N es un multiplo de cuatro, y (iii) la transformacion
ortogonal tiene una representacion matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor, y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero.
El aparato de transmision y metodo de transmision anteriores permiten generar de manera eficaz una constelacion rotada multi-dimensional (una matriz de rotacion multi-dimensional) para transmision digital con un alto grado de diversidad de modulacion con respecto a diversos tamanos de constelacion. Debido a la constelacion rotada multidimensional obtenida usando la matriz de rotacion multi-dimensional generada, el aparato de transmision y metodo de transmision anteriores posibilitan tambien transmision de datos que produce el efecto de un alto grado de diversidad de modulacion.
La presente invencion proporciona tambien un segundo aparato de transmision y un segundo metodo de transmision, que son el primer aparato de transmision y el segundo aparato de transmision, respectivamente, en el que en lugar de la representacion matricial N-por-N, la transformacion ortogonal tiene una representacion matricial obtenida permutando filas y/o columnas en la representacion matricial N-por-N.
La estructura anterior produce el mismo efecto que el efecto producido mediante la representacion matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en la diagonal principal iguales a un primer valor, y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero.
La presente invencion proporciona tambien un tercer aparato de transmision, que es el primer aparato de transmision que comprende adicionalmente un mapeador que opera para mapear cada componente del punto de constelacion seleccionado al uno correspondiente de la pluralidad de canales de transmision a traves de los que el componente se ha de transmitir, de manera que el desvanecimiento de cada uno de la pluralidad de canales de transmision no esta correlacionado con el desvanecimiento de cualquier otro de la pluralidad de canales de transmision.
La presente invencion proporciona tambien un tercer metodo de transmision, que es el primer metodo de transmision que comprende adicionalmente la etapa de mapear cada componente del punto de constelacion seleccionado al uno correspondiente de la pluralidad de canales de transmision a traves de los que el componente se ha de transmitir, de manera que el desvanecimiento de cada uno de la pluralidad de canales de transmision no esta correlacionado con el desvanecimiento de cualquier otro de la pluralidad de canales de transmision.
La estructura anterior puede optimizar el rendimiento de transmision, incluso en presencia de desvanecimiento.
La presente invencion proporciona tambien un cuarto aparato de transmision, que es el primer aparato de transmision en el que el transmisor esta adaptado para transmitir cada componente del punto de constelacion seleccionado a traves de uno diferente de una pluralidad de intervalos de tiempo, frecuencias, antenas de transmisor, o combinaciones de los mismos.
La presente invencion proporciona tambien un quinto aparato de transmision y un cuarto metodo de transmision, que son el primer aparato de transmision y el primer metodo de transmision, respectivamente, en el que la pluralidad de canales de transmision comprende una pluralidad de diferentes portadoras en un esquema de multiplexacion por division de frecuencia ortogonal.
La presente invencion proporciona tambien un sexto aparato de transmision y un quinto metodo de transmision, que son el primer aparato de transmision y el primer metodo de transmision, respectivamente, en el que la pluralidad de canales de transmision comprende una pluralidad de diferentes simbolos en un esquema de multiplexacion por division de frecuencia ortogonal.
La presente invencion proporciona tambien un primer aparato de recepcion para recibir un bloque de datos a traves de una pluralidad de canales de transmision, comprendiendo el primer aparato de recepcion: un receptor que opera para recibir una pluralidad de senales de componente a traves de la pluralidad de canales de transmision; y un demodulador que opera para seleccionar uno de una pluralidad de puntos de constelacion de acuerdo con la pluralidad de senales de componente recibidas, en el que (i) la pluralidad de puntos de constelacion estan definidos mediante posiciones de los mismos en un espacio N-dimensional, obteniendose las posiciones aplicando una
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transformacion ortogonal a un subconjunto de
, que es una malla de enteros N-dimensional, (ii) N es un
multiplo de cuatro, y (iii) la transformacion ortogonal tiene una representacion matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor, y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero.
La presente invencion proporciona tambien un primer metodo de recepcion para recibir un bloque de datos a traves de una pluralidad de canales de transmision, comprendiendo el primer metodo de recepcion las etapas de: recibir una pluralidad de senales de componente a traves de la pluralidad de canales de transmision; y seleccionar uno de una pluralidad de puntos de constelacion de acuerdo con la pluralidad de senales de componente recibidas, en el que (i) la pluralidad de puntos de constelacion estan definidos mediante posiciones de los mismos en un espacio N-
dimensional, obteniendose las posiciones aplicando una transformacion ortogonal a un subconjunto de
, que
es una malla de enteros N-dimensional, (ii) N es un multiplo de cuatro, y (iii) la transformacion ortogonal tiene una representacion matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor, y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero.
El aparato de recepcion y metodo de recepcion anteriores permiten generar de manera eficaz una constelacion rotada multi-dimensional (una matriz de rotacion multi-dimensional) para transmision digital con un alto grado de diversidad de modulacion con respecto a diversos tamanos de constelacion. Debido a la constelacion rotada multidimensional obtenida usando la matriz de rotacion multi-dimensional generada, el aparato de recepcion y el metodo de recepcion anteriores posibilitan tambien recepcion de datos que produce el efecto de un alto grado de diversidad de modulacion.
La presente invencion proporciona tambien un segundo aparato de recepcion y un segundo metodo de recepcion, que son el primer aparato de recepcion y el primer metodo de recepcion, respectivamente, en el que en lugar de la representacion matricial N-por-N, la transformacion ortogonal tiene una representacion matricial obtenida permutando filas y/o columnas en la representacion matricial N-por-N.
La estructura anterior produce el mismo efecto que el efecto producido mediante la representacion matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en la diagonal principal iguales a un primer valor, y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero.
La presente invencion proporciona tambien un tercer aparato de recepcion y un tercer metodo de recepcion, que son el primer aparato de recepcion y el primer metodo de recepcion, respectivamente, en el que la pluralidad de canales de transmision comprende una pluralidad de diferentes portadoras en un esquema de multiplexacion por division de frecuencia ortogonal.
La presente invencion proporciona tambien un cuarto aparato de recepcion y un cuarto metodo de recepcion, que son el primer aparato de recepcion y el primer metodo de recepcion, respectivamente, en el que la pluralidad de canales de transmision comprende una pluralidad de diferentes simbolos en un esquema de multiplexacion por division de frecuencia ortogonal.
La presente invencion proporciona tambien un primer metodo de generacion para generar una constelacion multidimensional para un esquema de modulacion digital en un sistema de comunicacion de datos, comprendiendo el primer metodo de generacion las etapas de: recibir una pluralidad de vectores de un espacio vectorial multidimensional; y obtener puntos de constelacion de la constelacion multi-dimensional aplicando una transformacion ortogonal a la pluralidad de vectores recibidos, en el que (i) la transformacion ortogonal esta adaptada para aumentar un numero minimo de diferentes valores en componentes de dos puntos de constelacion multi-dimensional distintos cualquiera con relacion a un numero minimo de diferentes valores en componentes de dos vectores distintos recibidos cualquiera, y (ii) la transformacion ortogonal tiene una representacion matricial N-por-N, siendo N un multiplo de cuatro, con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor, y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero.
El metodo de generacion anterior permite generar de manera eficaz una constelacion rotada multi-dimensional (una matriz de rotacion multi-dimensional) para transmision digital con un alto grado de diversidad de modulacion con respecto a diversos tamanos de constelacion.
La presente invencion proporciona tambien un segundo metodo de generacion para generar una constelacion multidimensional, siendo el segundo metodo de generacion el primer metodo de generacion en el que en lugar de la representacion matricial N-por-N, la transformacion ortogonal tiene una representacion matricial obtenida permutando filas y/o columnas en la representacion matricial N-por-N.
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La estructura anterior produce el mismo efecto que el efecto producido mediante la representacion matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en la diagonal principal iguales a un primer valor, y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero.
La presente invencion proporciona tambien un tercer metodo de generacion para generar una constelacion multidimensional, siendo el tercer metodo de generacion el primer metodo de generacion que comprende adicionalmente las etapas de: seleccionar un factor de rotacion r como un numero real entre 0 y 1; calcular el primer valor, a, evaluando una expresion
; calcular el segundo valor, b, evaluando una expresion
; y determinando la transformacion ortogonal seleccionando un valor de signo si.j para cada elemento (i, j) de una representacion matricial
- shla
- sl2b • • •
- si,\b
- s22ci :
- \
- * ■ 5n-i,n^
- svlb
- "* 5n,n-i^ sn,na
, de manera que la representacion matricial sea ortogonal.
Con la estructura anterior, la transformacion ortogonal puede determinarse facilmente.
La presente invencion proporciona tambien un cuarto metodo de generacion para generar una constelacion multidimensional, siendo el cuarto metodo de generacion el tercer metodo de generacion en el que el factor de rotacion seleccionado r maximiza el numero mfnimo de diferentes valores en los componentes de dos puntos de constelacion multi-dimensional distintos cualquiera.
La estructura anterior hace posible conseguir un alto grado de diversidad de modulacion y con ello robustez aumentada en presencia de desvanecimiento, mientras conserva la eficacia espectral.
La presente invencion proporciona tambien un quinto metodo de generacion para generar una constelacion multidimensional, siendo el quinto elemento de generacion el primer metodo de generacion en el que la pluralidad de
vectores recibidos representan un subconjunto de // , que es una malla de enteros N-dimensional.
La estructura anterior es util en una implementation numerica directa.
Lo siguiente describe una realization de la presente invencion con referencia a los dibujos.
En primer lugar, se proporciona ahora una description de las matrices de rotacion multi-dimensionales propuestas.
Las matrices de rotacion multi-dimensionales tienen un parametro independiente unico y una estructura que es tan regular como sea posible. El parametro puede configurarse para minimizar la probabilidad de errores para diversos tamanos de constelacion. Especfficamente, se imponen las siguientes dos condiciones (i) y (ii) en la matriz de rotacion multi-dimensional empleada para obtener una constelacion rotada multi-dimensional.
(i) Cada salida debe tener una entrada dominante.
(ii) Las entradas restantes deben tener pesos iguales.
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Las condiciones anteriores (i) y (ii) se cumplen si la matriz de rotacion multi-dimensional es de la forma mostrada en el siguiente Calculo 19 (para N = 4), o mas generalmente, de la forma mostrada en el siguiente Calculo 20. Observese que la matriz de rotacion multi-dimensional mostrada en el Calculo 20 es una matriz N-por-N.
[Calculo 19]
- 'sua
- siab Sl,3^
- s2,\b
- S22a S2,3^ s24b
- s3lb
- ssab S33a s34b
- A4,ib
- s41b s4Sb SAAa
[Calculo 20]
- slla sl2b
- ••• An*
- $2 \b S2 2@
- •
- ' *
- •Vi* •••
En este punto, a y b indican parametros reales, satisfaciendo cada valor de signo si,j
si.j e {- L+i}
Observese que los valores de los parametros a y b que cumplen las condiciones anteriores (i) y (ii) satisfacen una expresion relacional a > b > 0.
Evidentemente, pueden conseguirse las mismas ventajas permutando filas y/o columnas de la matriz de rotacion multi-dimensional mostrada en el Calculo 20 anterior. Por lo tanto, la matriz mostrada en el Calculo 20 puede usarse como la matriz de rotacion multi-dimensional. Como alternativa, es posible tambien usar una matriz obtenida permutando filas y/o columnas de la matriz mostrada en el Calculo 20 como la matriz de rotacion multi-dimensional. La matriz mostrada en el Calculo 20 y la matriz obtenida permutando filas y/o columnas de la matriz mostrada en el Calculo 20 tienen las siguientes caracteristicas: (i) cada fila contiene un elemento que tiene un parametro real a; (ii) cada columna contiene un elemento que tiene un parametro real a; y (iii) el resto de los elementos en cada fila/columna tienen un parametro real b.
Lo siguiente describe la normalization de la matriz de rotacion multi-dimensional mostrada en el Calculo 20 anterior. Observese que puede realizarse normalizacion similar en una matriz (una matriz de rotacion multi-dimensional) obtenida permutando filas y/o columnas de la matriz mostrada en el Calculo 20.
La condition de normalizacion establece la relation mostrada en el siguiente Calculo 21 entre los parametros a y b.
[Calculo 21]
a2 +(N-l)b2 =1
Por lo tanto, la matriz de rotacion multi-dimensional tiene unicamente un parametro independiente. En el siguiente Calculo 22, definimos un “factor de rotacion” r entre 0 y 1. [Calculo 22]
• Notation: r = 0 ^ b=0, a=1
• Maxima rotacion:
Por lo tanto, los parametros a y b pueden expresarse en terminos del “factor de rotacion” r como se muestra en el
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siguiente Calculo 23.
[Calculo 23]
La ventaja de usar el “factor de rotacion” r es que el intervalo es siempre de 0 a 1 independientemente del numero de dimensiones. El valor optimo para el “factor de rotacion” r depende del tamano de constelacion, es decir, el numero de dimensiones N y el numero de bits B por dimension para constelaciones cuadradas/cubicas. Observese que el valor de r que satisface las condiciones (i) y (ii) anteriores es mayor que 0 y menor que 1.
La matriz de rotacion multi-dimensional para rotar una constelacion multi-dimensional puede estar normalizada o no normalizada.
El unico asunto pendiente es que valores deberia tomar la matriz de signo S.
La matriz de signo
S se define mediante el siguiente Calculo 24.
[Calculo 24]
S1,N
SN,N
\SN,l
Una condicion necesaria, que sin embargo no es suficiente, es que la matriz de signo S
debe ser ortogonal, hasta un factor de escalado. Tales matrices se conocen en la bibliografia como las matrices de Hadamard. Puesto que a y b en la matriz de rotacion multi-dimensional R son diferentes, debe imponerse la condicion adicional mostrada en el siguiente Calculo 25.
[Calculo 25]
Vu = para todo i * j
Esta condicion asegura que cualquier producto a*b se anula con el producto b*a correspondiente.
Si todos los elementos en la diagonal principal tienen el mismo signo, y cada par de elementos que son simetricos con respecto a la diagonal principal tienen signos opuestos, esta condicion se cumple. Ejemplos de tales matrices de signo particularmente preferidas para los casos de 4-D y 8-D (ocho dimensiones) se muestran en el siguiente Calculo 26 y Calculo 27, respectivamente.
rCfllmlo 261
[Calculo 27]
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s =
- +1
- -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
- +1
- +1
- -1 +1 -1 +1 -1 4-1
- +1
- +1
- +1
- -1 -1 -1 4-1 . +1
- +1
- -1 +1 +1 -1 4-1 + 1 -1
- +1
- +1
- +1
- +1
- +1
- -1 -1 -1
- +1
- -1 +1 -1 +1 4-1 -1 4-1
- +1
- +1
- -1 -1 +1 + 1 + 1 ~1
- +1
- -1 -1 +1 +1 -1 4-1 4-1
Se ha de observar que las matrices de Hadamard son unicamente posibles para tamanos que son multiplos de cuatro. Por lo tanto, las matrices de rotacion multi-dimensional existen unicamente para numeros de dimensiones que son multiplos de cuatro. Por lo tanto, el numero de dimensiones de una constelacion de acuerdo con la presente invencion es preferentemente un multiplo de cuatro (por ejemplo, 4, 8, 12 y 16).
Una vez que se ha fijado la matriz de signo S
, la matriz de rotacion multi-dimensional resultante R
puede optimizarse para un cierto tamano de constelacion, es decir, el numero de bits o puntos de constelacion por dimension, realizando las siguientes etapas: seleccionar el “factor de rotacion” r en consecuencia; y calcular parametros a y b sustituyendo el “factor de rotacion” r seleccionado en el Calculo 23 anterior. Para este fin, puede emplearse cualquier algoritmo de optimizacion adecuado. Como un objetivo de optimizacion, puede emplearse el numero minimo de diferentes valores en los componentes de dos puntos de constelacion rotada multi-dimensional distintos cualquiera. Pueden usarse otros objetivos de optimizacion tambien. De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, se define una funcion de coste que tiene en cuenta las minimas diferencias absolutas entre componentes correspondientes de dos puntos de constelacion rotada multi-dimensional distintos cualquiera. Un ejemplo de una funcion de coste de este tipo calcula el minimo a traves de todas las N diferencias absolutas entre componentes correspondientes de dos puntos de constelacion rotada multi-dimensional y suma estos valores minimos, o sus cuadrados a traves de todos los pares de puntos de constelacion rotada multidimensional.
La constelacion rotada multi-dimensional puede ya ser util si el numero minimo de diferentes valores en los componentes de cualquiera de dos puntos de constelacion rotada multi-dimensional distintos cualquiera es mayor que la que pertenece a la constelacion sin rotar multi-dimensional. Tambien, la constelacion rotada multi-dimensional puede ya ser util si la minima diferencia absoluta de dos componentes correspondientes de dos puntos de constelacion rotada multi-dimensional distintos cualquiera es mayor que la que pertenece a la constelacion sin rotar multi-dimensional.
En una realizacion preferida de la presente invencion, todo el proceso de transmision incluyendo el canal de transmision y el decodificador se simula para determinar la tasa de errores de bits. El “factor de rotacion” r puede a continuacion adaptarse para minimizar la tasa de errores de bits determinada.
Por lo tanto, la presente invencion permite generar una constelacion rotada multi-dimensional que puede usarse para modular y transmitir datos a traves de una pluralidad de (sub-) canales de desvanecimiento o intervalos a una eficacia espectral optima. Para este fin, se establece una constelacion hiper-cubica convencional con el numero deseado de dimensiones N y el numero deseado de bits por dimension (es decir, el numero de puntos de
constelacion por direccion), por ejemplo, seleccionando un subconjunto apropiado de
que es la malla de
enteros N-dimensional. En este punto,
es el conjunto de todos los puntos del espacio N-dimensional que
tienen coordenadas enteras. La constelacion hiper-cubica puede ser, por ejemplo, una generalizacion de una constelacion QAM regular convencional a N dimensiones. Sin embargo, pueden usarse otras constelaciones iniciales, tales como generalizaciones de constelacion circular a N dimensiones, y asi sucesivamente.
Una vez que se fija la constelacion inicial, puede someterse a una rotacion aplicando la matriz de rotacion multidimensional anteriormente definida R
a cada uno de los puntos de constelacion iniciales para obtener un conjunto rotado de puntos de constelacion, es
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decir, una constelacion rotada multi-dimensional. La constelacion rotada multi-dimensional puede ser mas favorable que la constelacion inicial en terminos del grado de diversidad de modulacion proporcionado, dependiendo de la eleccion particular del “factor de rotacion” r. El “factor de rotacion” r, y con ello la constelacion rotada, pueden variarse, como se ha descrito anteriormente, para obtener una constelacion que proporciona maxima diversidad de modulacion, o al menos un cierto grado minimo de diversidad de modulacion, segun se requiera mediante la aplicacion especifica.
La presente invencion proporciona tambien un metodo y un aparato para transmitir y recibir datos de manera eficaz a traves de una pluralidad de (sub-) canales de desvanecimiento o intervalos basandose en un esquema de modulacion que emplea una constelacion rotada multi-dimensional segun se obtiene mediante el metodo anteriormente descrito. El metodo o aparato inventivos pueden realizar el metodo anteriormente descrito para obtener la constelacion rotada multi-dimensional deseada, o usar un conjunto de puntos de constelacion predefinidos y prealmacenados de la constelacion rotada multi-dimensional que se han calculado usando el metodo anteriormente descrito. En el ultimo caso, el metodo o aparato inventivos pueden acceder a un medio de almacenamiento, en el que se almacena la informacion que indica las posiciones de al menos algunos de los puntos de constelacion.
Otro aspecto de la presente invencion se refiere a la separacion y mapeo de las N dimensiones de la constelacion rotada N-dimensional de modo que experimentan desvanecimiento independiente durante transmision. Esto es un aspecto clave necesario para conseguir el rendimiento de diversidad esperado.
En general, esto puede conseguirse transmitiendo cada uno de los N componentes de un punto de constelacion de una constelacion rotada N-dimensional a traves de uno diferente de una pluralidad de canales de transmision, con la condicion de que el desvanecimiento de cada uno de estos canales de transmision no este correlacionado con el desvanecimiento de cualquier otro de los canales de transmision. En este punto, la frase “uno diferente de una pluralidad de canales de transmision” puede referirse a uno diferente de una pluralidad de intervalos de tiempo, frecuencias, antenas de transmisor, o combinaciones de los mismos. En el contexto de multiplexacion por division de frecuencia ortogonal (OFDM), la frase “uno diferente de una pluralidad de canales de transmision” puede referirse en particular a uno diferente de una pluralidad de portadoras activas, simbolos de OFDM, o combinaciones de los mismos. En el contexto de un unico sistema de portadora, la frase “uno diferente de una pluralidad de canales de transmision” puede referirse en particular a uno diferente de una pluralidad de simbolos o intervalos de tiempo.
El procesamiento de senal adicional es posible antes de transmision. El aspecto critico es que el desvanecimiento experimentado por cada una de las N dimensiones debe ser diferente de, o idealmente no correlacionado con, el desvanecimiento experimentado por cualquier otra de las N dimensiones.
El ensanchamiento de las N dimensiones a traves de diferentes intervalos de tiempo, frecuencias y antenas de transmisor puede conseguirse por ejemplo a traves de intercalacion y mapeo apropiados.
Otro aspecto de la presente invencion se refiere al mapeo de las N dimensiones reales de la constelacion rotada N- dimensional a simbolos complejos para transmision. Puesto que el desvanecimiento del componente en-fase y el componente en cuadratura de un canal dado es normalmente identico, un simbolo complejo puede no estar compuesto de dos componentes diferentes del mismo punto de constelacion. En su lugar, los N componentes de un punto de constelacion deben mapearse a diferentes simbolos complejos para asegurar la diversidad deseada.
Los simbolos complejos generados de esta manera se ensanchan a continuacion de una manera convencional a traves de los intervalos de tiempo, frecuencias y/o antenas disponibles, por ejemplo a traves de intercalacion y mapeo, de modo que el desvanecimiento experimentado por cada una de las N dimensiones no esta correlacionado con el desvanecimiento experimentado por cualquier otra de las N dimensiones.
Lo siguiente describe un flujo de ejemplo de un metodo para generar una constelacion multi-dimensional para un esquema de modulacion digital en transmision de datos. Este flujo se consigue mediante, por ejemplo, un sistema informatico. Cada una de las siguientes etapas se ejecuta mediante una unidad de procesamiento central (CPU).
(Etapa 1) Se recibe una pluralidad de vectores de un espacio vectorial N-dimensional. Observese, por ejemplo, la
—jr N
pluralidad de vectores recibidos representa un subconjunto de , que es una malla de enteros N-dimensional.
(Etapa 2) Se determinan los valores de signo s^ de la matriz de signo mostrada en el Calculo 24 anterior, de manera que la matriz de rotacion N-dimensional R
mostrada en el Calculo 20 anterior es ortogonal.
(Etapa 3) Se selecciona un “factor de rotacion” r como un numero real entre 0 y 1. Deberia observarse que el “factor de rotacion” r, por ejemplo, se selecciona de modo que maximiza el numero minimo de diferentes valores en los
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componentes de dos puntos de constelacion multi-dimensional distintos cualquiera. Sin embargo, la presente invencion no esta limitada a esto. Como alternativa, el “factor de rotacion” r puede seleccionarse de modo que aumenta un numero minimo de diferentes valores en componentes de dos puntos de constelacion rotada N- dimensional distintos cualquiera con relacion a un numero minimo de diferentes valores en componentes de dos vectores distintos cualquiera recibidos en la Etapa 1.
(Etapa 4) Se calculan los valores de los parametros a y b sustituyendo el valor del “factor de rotacion” r, que se ha seleccionado en la Etapa 3, en el Calculo 23 anterior.
(Etapa 5) Se determina la matriz de rotacion N-dimensional R
a partir del Calculo 20 anterior usando (i) la matriz de signo S
que tiene los valores de signo su determinaos en la Etapa 2, y (ii) los valores de los parametros a y b calculados en la Etapa 4.
(Etapa 6) Se obtiene un punto de constelacion de la constelacion rotada N-dimensional aplicando la matriz de rotacion N-dimensional R
determinada en la Etapa 5 a la pluralidad de vectores del espacio vectorial multi-dimensional, que se ha recibido en la Etapa 1.
La Figura 12 es un diagrama de bloques de un aparato de transmision de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, que es similar al mostrado en la Figura 2. Los elementos que son los mismos que aquellos anteriormente descritos se asignan los mismos numeros de referencia entre ellos, y se omite una explicacion detallada de los mismos.
El aparato de transmision de la Figura 12 se diferencia del de la Figura 2 en que el desmapeador de constelacion rotada 230 se sustituye con un desmapeador de constelacion rotada 1230. El desmapeador de constelacion rotada 1230 realiza procesamiento basandose en una constelacion rotada N-dimensional que tiene una pluralidad de puntos de constelacion definidos mediante posiciones de los mismos en un espacio N-dimensional, obteniendose las posiciones aplicando la matriz de rotacion N-dimensional mostrada en el Calculo 20 anterior, o una matriz de rotacion N-dimensional obtenida permutando filas y/o columnas de la matriz de rotacion N-dimensional mostrada en
el Calculo 20 anterior, a un subconjunto de
, que es la malla de enteros N-dimensional. Para ser mas
especificos, este procesamiento es mapear la salida del intercalador de bits 220 a la constelacion rotada.
La Figura 13 es un diagrama de bloques de un aparato de recepcion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, que es similar al mostrado en la Figura 4. Los elementos que son los mismos que aquellos anteriormente descritos se asignan los mismos numeros de referencia entre ellos, y se omite una explicacion detallada de los mismos.
El aparato de recepcion de la Figura 13 se diferencia del de la Figura 4 en que el desmapeador de constelacion rotada 450 se sustituye con un desmapeador de constelacion rotada 1350. El desmapeador de constelacion rotada 1350 realiza procesamiento basandose en una constelacion rotada N-dimensional que tiene una pluralidad de puntos de constelacion definidos mediante posiciones de los mismos en un espacio N-dimensional, obteniendose las posiciones aplicando la matriz de rotacion N-dimensional mostrada en el Calculo 20 anterior, o una matriz de rotacion N-dimensional obtenida permutando filas y/o columnas de la matriz de rotacion N-dimensional mostrada en
el Calculo 20 anterior, a un subconjunto de
, que
es la malla de enteros N-dimensional.
La Figura 14 muestra una implementacion de hardware de ejemplo para el desmapeador de constelacion rotada 1350 de la Figura 13 para una constelacion rotada 16-QAM (N = 2, B = 2). El desmapeador de constelacion rotada 1350 de la Figura 13 incluye un mapeador de constelacion rotada 1420, en lugar del mapeador de constelacion rotada 720 mostrado en la Figura 7. El mapeador de constelacion rotada 1420 mapea las salidas b1 a b4 desde el contador 710 a una constelacion rotada N-dimensional que tiene una pluralidad de puntos de constelacion definidos mediante posiciones de los mismos en un espacio N-dimensional, obteniendose las posiciones aplicando la matriz de rotacion N-dimensional mostrada en el Calculo 20 anterior, o una matriz de rotacion N-dimensional obtenida permutando filas y/o columnas de la matriz de rotacion N-dimensional mostrada en el Calculo 20 anterior, a un
rotada 1420 emite los componentes de constelacion resultantes s1 a s4 al calculador de distancia euclidea cuadrada
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Deberia observarse que las estructuras del aparato de transmision y del aparato de recepcion no estan limitadas a aquellas anteriormente descritas. Por ejemplo, el aparato de recepcion puede tener una cualquiera de las estructuras mostradas en las Figuras 10 y ll. En este caso, el desmapeador de constelacion rotada 1010 o 720 realiza procesamiento basandose en una constelacion rotada N-dimensional que tiene una pluralidad de puntos de constelacion definidos mediante posiciones de los mismos en un espacio N-dimensional, obteniendose las posiciones aplicando la matriz de rotacion N-dimensional mostrada en el Calculo 20 anterior, o una matriz de rotacion N-dimensional obtenida permutando filas y/o columnas de la matriz de rotacion N-dimensional mostrada en
el Calculo 20 anterior, a un subconjunto de
, que
es la malla de enteros N-dimensional.
La presente invencion se refiere a comunicacion de datos digital y proporciona un metodo eficaz para generar constelaciones multi-dimensionales para modulacion de datos digital con un alto grado de diversidad de modulacion, un metodo para transmitir y recibir datos basandose en tales constelaciones, y un aparato correspondiente. Esto se consigue considerando unicamente matrices de rotacion multi-dimensionales con todos los elementos en la diagonal teniendo el mismo primer valor absoluto y teniendo todos los otros elementos el mismo segundo valor absoluto. De esta manera, las matrices de rotacion multi-dimensionales pueden generarse teniendo un unico parametro independiente y una estructura que es tan regular como sea posible. El parametro independiente puede configurarse para minimizar la probabilidad de errores para diversos tamanos de constelacion.
Aplicabilidad industrial
La presente invencion es aplicable a un aparato de comunicacion que realiza modulacion/demodulacion usando una constelacion.
Lista de signos de referencia
- 210
- codificador de FEC
- 220
- intercalador de bits
- 1230
- mapeador de constelacion rotada
- 240
- mapeador de simbolos complejos
- 250
- intercalador/mapeador de simbolos
- 260-1 a 260-M
- cadena de modulacion
- 270-1 a 270-M
- antena de transmisor
- 410-1 a 410-M
- antena de receptor
- 420-1 a 420-M
- cadena de demodulacion
- 430
- desmapeador/desintercalador de simbolos
- 440
- desmapeador de simbolos complejos
- 1350
- desmapeador de constelacion rotada
- 460
- desintercalador de bits
- 470
- decodificador de FEC
Claims (5)
- 510152025303540REIVINDICACIONES1. Un aparato de transmision para transmitir un bloque de datos a traves de una pluralidad de canales de transmision, comprendiendo el aparato de transmision:un modulador que opera para obtener N componentes de constelacion de acuerdo con el bloque de datos a transmitir; yun transmisor que opera para transmitir cada uno de los N componentes de constelacion obtenidos, en donde los N componentes de constelacion se obtienen usando una transformacion ortogonal,N es cuatro, yla transformacion ortogonal tiene uno de (i) una representacion R matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero, y (ii) una representacion matricial obtenida permutando filas y/o columnas en la representacion R matricial N-por-N,R =
- r slAa
- sl2b sl3b Sl,4b'
- sub
- s22& $2,3b $2,4b
- s3lb
- $3,2b s33a s3Ab
- S4,2b s43b s4Aciy
a y b indican parametros reales,imagen1 '+1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 , V+1 -1 +1 +lyy - 2. Un aparato de recepcion para recibir un bloque de datos a traves de una pluralidad de canales de transmision, comprendiendo el aparato de recepcion:un receptor que opera para recibir una pluralidad de senales de componente; yun demodulador que opera para realizar un procesamiento de desmapeo de N componentes de constelacion deacuerdo con la pluralidad de senales de componente recibidas, en dondelos N componentes de constelacion se obtienen usando una transformacion ortogonal,N es cuatro, yla transformacion ortogonal tiene uno de (i) una representacion R matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero, y (ii) una representacion matricial obtenida permutando filas y/o columnas en la representacion R matricial N-por-N,R =
- Ya
- sU2b sl3b siAb^
- s2,ib
- $2,2^ $2,3b s2Ah
- s3ib
- ^3,2b s33a s3Ab
- yS4,lb
- S4,2b sA3b S4Aa/
a y b indican parametros reales,(\cada valor de signo Sjj satisface^4,1los parametros reales a y b satisfacen a2 + (N-1 )b2 =1•*1,1 sl,2 *sl,3 s174 •*2,1 s2,2 s2,3 s2,4 S3A s3,2 s33 S3A•*4,4,'+1 -1 -1 -Is + 1 +1 -1 +1 + 1 +1 +1 -1 v+l -1 +1 +1,y5101520253035 - 3. Un metodo de transmision para transmitir un bloque de datos a traves de una pluralidad de canales de transmision, comprendiendo el metodo de transmision:obtener N componentes de constelacion de acuerdo con el bloque de datos a transmitir; ytransmitir cada uno de los N componentes de constelacion obtenidos, en dondelos N componentes de constelacion se obtienen usando una transformation ortogonal,N es cuatro, yla transformacion ortogonal tiene uno de (i) una representation R matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero, y (ii) una representacion matricial obtenida permutando filas y/o columnas en la representacion R matricial N-por-N,R =
- rsr ra
- sl2h sub si,4b'
- si,\b
- S22^ $2,3b s2Ab
- s3lb
- $3,2b s33a s3,4b
- yS4,lb
- s42h s43b s4,4aj
imagen2 - 4. Un metodo de reception para recibir un bloque de datos a traves de una pluralidad de canales de transmision, comprendiendo el metodo de recepcion:recibir una pluralidad de senales de componente; yrealizar procesamiento de desmapeo de N componentes de constelacion de acuerdo con la pluralidad de senales de componente recibidas, en dondelos N componentes de constelacion se obtienen usando una transformacion ortogonal,N es cuatro, yla transformacion ortogonal tiene uno de (i) una representacion R matricial N-por-N con valores absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero, y (ii) una representacion matricial obtenida permutando filas y/o columnas en la representacion R matricial N-por-N,R =
- /'sl {a
- Sl,2b Sl,3b
- s1Ab
- $2,2® S2,3b S2,4b
- s3,ib
- S3,2b s33a S3,4b
- yS4,lb
- S4,2b S4,3b S4,4a;
imagen3 - 5. Un metodo de generation para generar una constelacion N-dimensional para un esquema de modulation digital en un sistema de comunicacion de datos, siendo N cuatro, comprendiendo el metodo de generacion:recibir una pluralidad de vectores de un espacio N-dimensional; yobtener puntos de constelacion de la constelacion N-dimensional aplicando una transformacion ortogonal a la pluralidad de vectores recibidos,en donde la transformacion ortogonal tiene uno de (i) una representacion R matricial N-por-N, con valores 5 absolutos de todos los elementos en una diagonal principal iguales a un primer valor y con valores absolutos de todos los elementos no en la diagonal principal iguales a un segundo valor distinto a cero, y (ii) una representacion matricial R obtenida permutando filas y/o columnas en la representacion matricial N-por-N,10
imagen4 imagen5
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