DE102005017080B4 - Transmission method in a radio system with multiple transmission / reception branches in the base station - Google Patents
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Abstract
Übertragungsverfahren
für die
Anwendung in einem Funkkommunikationssystem, umfassend eine Basisstation
(1) mit einer Mehrzahl von n, mindestens aber zwei unabhängigen Sende-/Empfangszweigen,
einem Airinterface (3) und eine Vielzahl von Teilnehmerstationen
(4), welches Funkkommunikationssystem im Airinterface mit DS CDM/CDMA
und einem eingebetteten TDM/TDMA und TDD arbeitet und bei welchem
die durch das TDM/TDMA in den Codekanälen gebildeten Slots mit Präambelsymbolen
eingeleitet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation
im Downlink datentypabhängig
unterschiedliche Transmit-Diversity-Verfahren
für die Übertragung
zu den Teilnehmerstationen benutzt, wobei
– für Präambelsymbole, welche mit Codesequenzen
gespreizt werden, die nicht mit den Codesequenzen für die nachfolgend
zu übertragenden
Daten übereinstimmen müssen, OTD
(Orthogonal Transmit Diversity) zur Anwendung kommt und
• in einem
ersten Verfahrensschritt die Präambelsymbole über einen
Splitter mehreren Spreizungseinrichtungen, deren Anzahl der Anzahl
n der Sendezweige entspricht, zugeführt werden,
• in einem
zweiten Verfahrensschritt die Präambelsymbole mit
zueinander orthogonalen Codes gespreizt, und
• in einem...Transmission method for use in a radio communication system, comprising a base station (1) having a plurality of n, but at least two independent transmission / reception branches, an air interface (3) and a multiplicity of subscriber stations (4), which radio communication system in the air interface with DS CDM / CDMA and an embedded TDM / TDMA and TDD and in which the slots formed by the TDM / TDMA in the code channels are initiated with preamble symbols,
characterized in that the base station in the downlink data type dependent uses different transmit diversity method for transmission to the subscriber stations, wherein
For preamble symbols which are spread with code sequences that do not have to match the code sequences for the data to be subsequently transmitted, OTD (Orthogonal Transmit Diversity), and
In a first method step, the preamble symbols are supplied via a splitter to a plurality of spreading devices whose number corresponds to the number n of the transmission branches;
In a second method step, the preamble symbols are spread with mutually orthogonal codes, and
• in a ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Einrichtungen und Verfahren, die stationären Teilnehmern den drahtlosen Zugang zum Internet und zum PSTN ermöglichen, speziell der Art, daß sowohl der Zugang zum Internet als auch der Zugang zum PSTN direkte Zugänge sind, und ein Teilnehmer beide Zugänge simultan und unabhängig voneinander nutzen kann. Im Detail betrifft die Erfindung die Verfahren zur Realisierung des Airinterface, insbesondere des Transmit- und Receive-Diversity in der Basisstation eines derartigen Funksystems sowie der aufwandsgünstigen Lösung des Problems.The The present invention relates to the field of devices and Method, the stationary Provide subscribers with wireless access to the Internet and the PSTN, specifically of the kind that both access to the internet as well as access to the PSTN are direct accesses, and one participant both accesses simultaneously and independent can use each other. In detail, the invention relates to the methods for the realization of the air interface, in particular the Transmit- and Receive diversity in the base station of such a radio system and the low-cost solution of the problem.
Drahtlose lokale Zugangsnetze zum PSTN haben sich im letzten Jahrzehnt immer mehr durchgesetzt und sind inzwischen landläufig unter dem Begriff WLL (Wireless Local Loop) eingeführt. Diese Zugangsnetze sind unter dem Aspekt entwickelt, daß sie dem Teilnehmer die telekommunikative Grundversorgung als POTS (Plain Old Telephone Service) oder ISDN (Integrated Services Digital Network) und im Zuge der neuesten Entwicklungen den Zugang zum Internet mit hohen Datenraten bieten. Sie unterscheiden sich insofern von den Mobilfunknetzen, die das Merkmal der Mobilität zusätzlich zu einer anderweitig bereits vorhandenen Grundversorgung realisieren, ohne diese ersetzen zu wollen oder ersetzen zu können. Ein daraus resultierendes unterscheidendes Merkmal ist, daß bei WLL die Teilnehmerstationen keine Endgeräte darstellen, sondern Schnittstellen für den Anschluß von Endgeräten nach Wahl des Teilnehmers aufweisen, während bei Mobilfunknetzen die Teilnehmerstationen Endgerätefunktion besitzen.wireless Local access networks to the PSTN have always been in the last decade enforced more and are now commonly referred to as WLL (Wireless Local Loop). These access networks have been developed in such a way that they correspond to the Participants the basic telecommunication supply as POTS (Plain Old Telephone Service) or ISDN (Integrated Services Digital Network) and in the wake of the latest developments, access to the Internet offer high data rates. They differ in this respect from the mobile networks, the feature of mobility additionally to realize an already existing basic service, without being able to replace or replace them. A resulting distinguishing feature is that at WLL the subscriber stations no terminals represent, but interfaces for the connection of terminals after Dialing of the subscriber, while in mobile networks the Subscriber stations terminal function have.
Stand der Technikwas standing of the technique
Ein typischer Vertreter der ersten Generation von WLL sind die in [1] beschriebenen Einrichtungen und Verfahren. Für heutige Bedingungen sind diese Einrichtungen inclusive der erfolgten Weiterentwicklungen nicht ausreichend. Der Zugang zum Internet ist inzwischen ein unverzichtbares Telekommunikationsangebot. Die existierenden WLL erlauben zwar den Zugang zum Internet mittels Modem über das PSTN, jedoch ist dies auf Grund der geringen Bandbreiten/Datenraten, die der Sprachübertragung im Airinterface von WLL der bisherigen Art zur Verfügung gestellt werden, uneffektiv. Zudem ist der Zugang zum PSTN über WLL meist die einzige Kommunikationsverbindung des Teilnehmers und die Belegung durch einen Internetzugriff lästig und behindernd und der Akzeptanz von WLL abträglich.One typical representatives of the first generation of WLL are those in [1] described devices and methods. For today's conditions are these facilities, including the developments carried out not sufficient. Access to the Internet has become indispensable Telecommunications offer. The existing WLL allow the Internet access via modem via the PSTN, but this is on Reason for the low bandwidths / data rates, the voice transmission provided in the air interface of WLL of the previous kind become ineffective. In addition, access to the PSTN is via WLL usually the only communication connection of the participant and the Assignment by an Internet access annoying and obstructing and the Acceptance of WLL detrimental.
Inzwischen sind vielfältige Weiterentwicklungen erfolgt, die vor allem den Übergang von der analogen zur digitalen Übertragung im Airinterface, die Steigerung der Datenraten für Modem- und Faxübertragungen und die Erweiterung des Diensteangebotes, inclusive des breitbandigen Zugangs zum Internet, beinhalten. Ein typischer Vertreter einer solchen zweiten Generation von WLL sind die in [2] beschriebenen Einrichtungen und Verfahren.meanwhile are diverse Further developments took place, especially the transition from analogue to digital transmission in the airinterface, increasing the data rates for modem and fax transmissions and the expansion of the service offer, including the broadband Access to the Internet, include. A typical representative of one such second generation of WLL are those described in [2] Facilities and procedures.
Derzeit sind vielerorts Bestrebungen im Gange, die Grenzen der bestehenden Einrichtungen durch neue Lösungsansätze zu überwinden. Beispiele sind in den nachfolgenden Ausführungen beschrieben.Currently In many places aspirations are underway, the limits of existing ones Overcome facilities with new solutions. Examples are described in the following.
Die Anwendung von mehreren parallelen Sende- und Empfangszweigen in Funksystemen, mit der Möglichkeit, die Informationen über eine Vielzahl von Funkkanäle zu transportieren, wird zunehmend als aussichtsreiches Verfahren zur Steigerung der Übertragungskapazität und/oder zur Erhöhung der Übertragungssicherheit vorgeschlagen und praktisch eingesetzt. Das Ziel dieser Diversität besteht darin, die Unabhängigkeit der Schwundprozesse in unterschiedlichen Funkkanälen für die Verbesserung des Signal-Stör-Abstandes auszunutzen. Mit parallelen Sende- und Empfangseinheiten ist prinzipiell eine Steigerung der Übertragungsrate in Abhängigkeit von der Anzahl der Zweige und der konkreten Funkkanalbedingungen möglich.The Application of several parallel transmission and reception branches in Radio systems, with the possibility the information about a variety of radio channels Transporting is increasingly becoming a promising process to increase the transmission capacity and / or to increase the transmission security proposed and put to practical use. The goal of this diversity is in it, the independence of Exploit fading processes in different radio channels for the improvement of the signal-to-noise ratio. With parallel transmitting and receiving units is in principle a Increase the transmission rate dependent on on the number of branches and the specific radio channel conditions possible.
Die diesen Systemen zugrunde liegende räumliche Diversität durch getrennte Antennen und die Möglichkeit zur Implementierung sogenannter MIMO-Systeme (Multiple-Input-Multiple-Output) sind gegenwärtiger Stand der Technik. Diese werden insbesondere auch für Punkt-zu-Mehrpunkt-Funksysteme vorgeschlagen, die aus einer zentralen Basisstation und einer Vielzahl von Außen- bzw. Teilnehmerstationen bestehen. Dazu gehören beispielsweise alle Mobilfunksysteme wie GSM, CDMA2000 und UMTS, ebenso wie viele WLAN-Systeme und Systeme des ortsfesten Funkdienstes wie Wireless Local Loop oder entsprechende Datenübertragungssysteme (Wireless Internet Access).The spatial diversity underlying these systems separate antennas and the possibility for the implementation of so-called MIMO systems (Multiple-Input-Multiple-Output) are current status of the technique. These are also proposed in particular for point-to-multipoint radio systems, which from a central base station and a plurality of external or Subscriber stations exist. These include, for example, all mobile radio systems like GSM, CDMA2000 and UMTS, as well as many WLAN systems and systems the fixed radio service such as wireless local loop or equivalent Data transmission systems (Wireless Internet Access).
Aus Aufwandsgründen konzentrieren sich viele Implementierungen darauf, Diversität durch eine Mehrzahl paralleler Sende- und Empfangszweige nur in der Basisstation zu realisieren, während die Teilnehmerstationen nur über je einen Sende- und Empfangszweig verfügen. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich ausschließlich auf diesen Fall.Out cost considerations Many implementations focus on diversity through a plurality of parallel transmission and reception branches only in the base station to realize while the subscriber stations only over each have a send and receive branch. The following remarks relate exclusively on this case.
Als Diversitätsverfahren kommen zur Anwendung
- – Antennendiversität, bei der die Nachricht wie beschrieben über unterschiedliche Antennen übertragen wird,
- – Polarisationsdiversität, bei der das Informationssignal über Antennenelemente mit unterschiedlicher Polarisation übertragen wird.
- Antenna diversity, where the message is transmitted via different antennas as described,
- - Polarization diversity, in which the information signal is transmitted via antenna elements with different polarization.
Diese Verfahren werden zusätzlich in Kombinationen mit Zeit- und/oder Frequenzdiversität eingesetzt. Bei Zeitdiversität wird die gleiche Nachricht in genügend weit auseinander liegenden Zeitabschnitten beziehungsweise bei Frequenzdiversität über unterschiedliche Frequenzen übertragen.These Procedures are additional used in combinations with time and / or frequency diversity. at time diversity the same message will be in sufficiently far apart Periods or at frequency diversity over different Transmit frequencies.
Die beschriebenen Prinzipien können sowohl für die Senderichtung (Transmit Diversity) als auch für die Empfangsrichtung (Receive Diversity) genutzt werden.The described principles as well as the transmit direction (transmit diversity) as well as the receive direction (Receive Diversity).
In Bezug auf die Empfangsdiversität gibt es eine Vielzahl von Verfahren, die geeignet sind, die von einer Quelle ausgesandten und parallel in n Empfangszweigen eintreffenden Signale im Empfänger auszuwerten bzw. zu kombinieren. Das Ziel dieser Strategien besteht in einer Signalrekonstruktion mit höherer Genauigkeit gegenüber dem Empfang mit einem einzigen Empfangszweig. Die wichtigsten Kombinationsstrategien sind dabei:
- – Maximum-Ratio-Combining, bei dem alle n parallel empfangenen gleichartigen Signale mit dem jeweils geschätzten Fadingfaktor gewichtet und phasenrichtig addiert werden,
- – Equal-Gain-Combining, wobei alle n Empfangssignale ungewichtet und phasenrichtig addiert werden,
- – Selective-Combining, bei dem das jeweils leistungsstärkste der n Empfangsignale ausgewählt wird,
- – Switched-Combining, bei welchem ein über einem Mindestpegel liegendes Empfangssignal ausgewählt und im Weiteren dann auf einen anderen Empfangszweig umgeschaltet wird, wenn der Mindestpegel des Empfangssignals unterschritten wird.
- Maximum ratio combining, in which all n equal signals received in parallel are weighted with the respective estimated fading factor and added in the correct phase,
- Equal gain combining, where all n receive signals are added unweighted and in phase,
- - Selective-Combining, in which the most powerful of the n receive signals is selected,
- Switched combining, in which a received signal lying above a minimum level is selected and subsequently switched to another receiving branch when the minimum level of the received signal is undershot.
Die benannten Verfahren unterscheiden sich in dieser Reihenfolge beträchtlich hinsichtlich ihres Implementierungsaufwandes, wobei Maximum-Ratio-Combining am aufwendigsten zu implementieren ist. Die erreichbaren Diversitätsgewinne der unterschiedlichen Verfahren hängen naturgemäß von den konkreten Eigenschaften der betrachteten Funkkanäle ab, stehen aber grundsätzlich entgegengesetzt zum Implementierungsaufwand, so dass mit Maximum-Ratio-Combining prinzipiell der größte Diversitätsgewinn erzielt werden kann.The Named methods differ considerably in this order in terms of their implementation effort, with maximum ratio combining most complex to implement. The achievable diversity gains Of course, the different methods depend on the concrete properties of the considered radio channels, but are fundamentally opposite to the implementation effort, so with maximum ratio combining in principle, the biggest gain in diversity can be achieved.
Sendediversität bei mehreren Sendeantennen setzt eine Signalcodierung voraus, die dem Empfänger a priori bekannt ist, und die möglichst eine einfache einkanalige Ausführung des Empfängers gestattet. Die bekanntesten Prinzipien basieren auf:
- – Space-Time Transmit Diversity (STTD) auf der Basis von • Blockcodes (Space-Time Block Codes), die systematisch Sendezweig und zu sendendes Symbol in festen Blöcken verknüpfen oder • Trelliscodes (Space-Time Trellis Codes), die diese Verknüpfung zwischen Sendeantenne und zu sendendem Symbol in rekursiver Weise realisieren.
- – Orthogonal Transmit Diversity (OTD) durch Spreizung der n Sendesignale mit unterschiedlichen, zueinander orthogonalen Codesequenzen
- – andere orthogonale Signalräume, z.B. Frequenz, Polarisation u.a.
- Space-Time Transmit Diversity (STTD) based on: • Space-Time Block Codes (block-time block codes) that systematically link the transmission branch and the symbol to be transmitted in fixed blocks or • Trellis codes (Space-Time Trellis Codes) that link this between the transmitting antenna and to recieve a symbol to be sent in a recursive manner.
- Orthogonal Transmit Diversity (OTD) by spreading the n transmit signals with different, mutually orthogonal code sequences
- - other orthogonal signal spaces, eg frequency, polarization and others
Bei den Kodierungsverfahren wird durch die Kombination mit der Zeitdiversität ein höherer Diversitätsgewinn als bei OTD erreicht, da bei OTD nur die Raumdiversität genutzt wird. Außerdem ist zu beachten, dass bei Spreizcodes der Länge k maximal k verschiedene, zueinander orthogonale Sequenzen existieren, so dass bei Anwendung von OTD die theoretisch zur Verfügung stehende Übertragungskapazität um den Faktor N der parallelen Sendezweige reduziert wird.at The encoding process, by combining with time diversity, will have a greater diversity gain achieved with OTD, since OTD uses only space diversity becomes. Furthermore it should be noted that for spreading codes of length k, a maximum of k different, mutually orthogonal sequences exist, so that in use theoretically available from OTD standing transmission capacity around the Factor N of the parallel transmission branches is reduced.
Bei den Space-Time Verfahren sind Blockcodes am einfachsten zu implementieren. Trelliscodes sind aufwändiger zu implementieren, mit ihnen kann aber im Vergleich zu Blockcodes ein höherer Diversitätsgewinn erzielt werden. Die mit Space-Time Verfahren, die auf Blockcodes basieren, erzielbaren Vorteile sind detailliert in [3] dargestellt.at The space-time method is the easiest way to implement block codes. Trelliscodes are more elaborate to implement with them but can be compared to block codes a higher one diversity gain be achieved. The with space-time method, based on block codes The achievable benefits are detailed in [3].
Das bekannteste und grundlegendste auf Blockcodes basierende Verfahren ist das in [4] von Alamouti/Tarokh beschriebene Prinzip. Hier werden für ein Transmit Diversity mit zwei Sendezweigen unterschiedliche Empfangskonzepte sowohl bei zwei Empfangszweigen (MIMO) als auch bei nur einem Empfangszweig beschrieben.The best known and most basic block code based method is the principle described in [4] by Alamouti / Tarokh. Be here for a Transmit diversity with two transmission branches different reception concepts both at two reception branches (MIMO) and at only one reception branch described.
Nachfolgende Veröffentlichungen beinhalten vor allem die Erweiterung auf größere Anzahlen von Sendezweigen oder/und spezielle Ausführungen der Codematrizen. So wird in [5] eine Lösung für 4 Sendezweige und angepaßte Codematrizen vorgestellt. Die in [6] beschriebene Lösung stellt bezüglich der vorgenannten eine Weiterentwicklung dar, indem unterschiedliche Phasen- oder/und Amplitudenkomponenten in die Übertragung der codierten Signale mit eingebracht werden.subsequent Publications mainly include the extension to larger numbers of sender branches and / or special designs the code matrices. Thus, in [5] a solution for 4 transmission branches and adapted code matrices presented. The solution described in [6] represents with respect to the above an evolution by different Phase or / and amplitude components in the transmission of the coded signals be brought in with.
Eine reine Lösung auf der Basis von Trelliscodes wird in [7] beschrieben. Mehrheitlich werden jedoch Lösungen beschrieben, bei welchen ein Trelliscoder mit einem Blockcoder kaskadiert beziehungsweise kombiniert wird, wie dies beispielsweise in [8], [9] und [10] der Fall ist. In [11] wird eine Lösung beschrieben, bei welcher ein Turbo-Produkt-Coder mit einem Trelliscoder kaskadiert ist. In [12] wird zusätzlich zu einer Lösung auf der Basis eines Trelliscoders noch Frequenzdiversität angewandt.A pure solution on the basis of trellis codes is described in [7]. majority but solutions become in which a trellis coder cascades with a block coder or combined, as shown for example in [8], [9] and [10] is the case. In [11] a solution is described in which a turbo product coder is cascaded with a trellis encoder. In [12] will be additional to a solution the basis of a trellis coder nor frequency diversity applied.
OTD wird nur in seltenen Fällen in reiner Form angewandt, wie dies zum Beispiel in [13] zutrifft.OTD is only in rare cases used in pure form, as for example in [13].
In [14] wird eine Lösung beschrieben, die wahlweise die Verwendung von OTD oder STTD erlaubt. In gleicher Weise trifft dies auf [15] zu, hier wird jedoch zusätzlich die Umschaltbarkeit der Einrichtung zwischen den beiden Verfahren beansprucht.In [14] becomes a solution described, which optionally allows the use of OTD or STTD. In the same way, this applies to [15], but here is the additional Switchability of the device between the two methods claimed.
In einer Vielzahl von Fällen erfolgt jedoch eine Kombination mit anderen Verfahren. So beinhalten die in [16] und [17] beschriebenen Lösungen ebenfalls die wahlweise Anwendung von OTD oder STTD, in beiden Fällen jedoch kombiniert mit einem Phase Sweep Transmit Diversity. In [18] wird OTD kaskadiert mit einem Trelliscoder angewandt.In a variety of cases However, a combination with other methods. So include the solutions described in [16] and [17] are also optional Use of OTD or STTD, in both cases combined with a phase sweep transmit diversity. In [18] OTD is cascaded applied with a Trelliscoder.
In [19] wird eine Einrichtung beschrieben, die universell alle Verfahren der Sendediversity anzuwenden gestattet. Grundprinzip ist, daß die für die Modulation aufbereiteten Daten einem "TX-Diversity-Prozessor" übergeben werden, welcher durch eine Einrichtung "Transmission Mode Control" auf das jeweilige Diversityverfahren eingestellt wird. Die Diversitykanäle werden unabhängig vom Diversityverfahren mittels OFDM für die Aussendung aufbereitet. Als mögliche Diversityverfahren sind Frequency transmit diversity, Walsh transmit diversity, STTD, Walsh STTD, Frequency STTD, Frequency Walsh diversity und Frequency Walsh STTD benannt.In [19] describes a device that universally handles all procedures the broadcast diversity allowed. Basic principle is that for the modulation processed data is passed to a "TX diversity processor", which by a device "Transmission Mode Control " the respective diversity method is set. The diversity channels will be independently prepared by the diversity method using OFDM for the broadcast. As possible Diversity techniques are Frequency Transmit Diversity, Walsh Transmit Diversity, STTD, Walsh STTD, Frequency STTD, Frequency Walsh diversity and Frequency Walsh STTD named.
Spezifische Lösungen für die Anwendung in CDMA-Systemen sind in [20] und [21] beschrieben.specific solutions for the Application in CDMA systems are described in [20] and [21].
In [22] wird eine modifizierte Methode und Einrichtung für ein Mobilfunksystem beschrieben, bei welchem nur die Pilotkanäle mit einer derartigen orthogonalen Sendediversität übertragen werden, während alle übrigen Verkehrskanäle nach herkömmlicher Art und Weise gesendet werden.In [22] becomes a modified method and device for a mobile radio system described in which only the pilot channels with such an orthogonal Transmit diversity be while the rest traffic channels after conventional Way to be sent.
Alle vorgestellten Diversitäts- bzw. MIMO-Prinzipien können grundsätzlich unabhängig von einer konkreten Signalstruktur wie Modulationsverfahren, Zugriffsverfahren, Duplexschemata u.ä. angewendet werden. Jedoch müssen die spezifischen Randbedingungen und Anforderungen der Signalstrukturen berücksichtigt werden, um aufwandsgünstige Verfahren und Sende- bzw. Empfängerstrukturen zu bestimmen sowie um eine an die Bedingungen des konkreten Funkkanals angepasste Leistungsfähigkeit erreichen zu können.All presented diversity or MIMO principles can in principle independently from a concrete signal structure such as modulation methods, access methods, Duplex schemes and the like be applied. However, you have to the specific boundary conditions and requirements of the signal structures be taken into account at low cost Method and transmission or receiver structures to determine as well as to the conditions of the specific radio channel adapted performance to reach.
In diesem Kontext konzentrieren sich die nachfolgenden Betrachtungen auf ein CDMA-basiertes Funksystem. CDMA-Systeme mit Direktsequenz-Bandspreizung werden in vielen Mobilfunk- und WLL-Systemen eingesetzt (z.B. UMTS, CDMA2000). CDMA-Systeme werden häufig dort eingesetzt, wo mit erheblichen Einflüssen durch Mehrwegeausbreitung und infolge dessen frequenzselektiven Funkkanälen zu rechnen ist. Die CDMA-Systeme zeichnen sich durch eine hohe Resistenz gegenüber derartigen Störungen durch Mehrwegeausbreitung aus, da etwaige Signalechos um den sogenannten Prozessgewinn, das Verhältnis der Übertragungsrate des gespreizten Signals (Chiprate) zur Rate des ungespreizten Signals (Symbol- bzw. Bitrate), unterdrückt werden.In The following considerations concentrate on this context to a CDMA-based radio system. CDMA systems with direct sequence band spreading are used in many mobile and WLL systems (e.g., UMTS, CDMA2000). CDMA systems become common used where, with considerable influences through multipath propagation and as a result of this frequency-selective radio channels is to be expected. The CDMA systems are characterized by a high resistance to such disturbances Multipath propagation, since any signal echoes to the so-called Process gain, the ratio the transmission rate of the spread signal (chip rate) at the rate of the unspread signal (Symbol or bitrate), suppressed become.
Bei den vorwiegend verwendeten asynchronen CDMA-Verfahren treten jedoch beträchtliche Multiuser-Interferenzen, bedingt durch Übersprechen zwischen nicht perfekt orthogonalen Spreizungscodes, auf. Hierfür kann folgende vereinfachte Formel für den erreichbaren Signal-Stör-Abstand Eb/No angegeben werden: However, in the predominantly used asynchronous CDMA methods, there are considerable multiuser interferences due to crosstalk between not perfectly orthogonal spreading codes. For this purpose, the following simplified formula for the achievable signal-to-noise ratio Eb / No can be specified:
Dabei bedeuten:
- Sav
- – Empfangsleistung pro Codesequenz (Nutzer),
- Rb
- – Symbol- bzw. Bitrate
- W
- – Übertragungsrate des gespreizten Signals (Chiprate)
- M
- – Anzahl der parallelen Codesequenzen (Nutzer)
- η
- – Rauschleistung des Empfängers
- S av
- - receive power per code sequence (user),
- R b
- - Symbol or bitrate
- W
- - transmission rate of the spread signal (chip rate)
- M
- - Number of parallel code sequences (users)
- η
- - Noise power of the receiver
Unter Nutzung von Formel (1) kann die maximale Anzahl der Nutzer abgeschätzt werden, die gleichzeitig in einem Frequenzband parallel aktiv sein können: Using formula (1), the maximum number of users that can simultaneously operate in a frequency band simultaneously can be estimated:
Dabei bedeutet die Bodenklammer die größte ganze Zahl, die nicht größer als der eingeklammerte Wert ist und W/Rb den Spreizungsfaktor oder Spreizgewinn.Here, the bottom bracket means the largest integer, which is not greater than the parenthesized value and W / R b, the spreading factor or Spreizgewinn.
So können bei einem erforderlichen Eb/No von 8 dB und einem Spreizgewinn von 64 maximal M = 11 parallele Datensendungen in einem bestimmten Frequenzband übertragen werden. Bei M = 22 parallelen Datensendungen würde sich der Störabstand Eb/No auf 5 dB reduzieren. Verbesserungen werden durch Einsatz sogenannter Multiuser-Detektoren oder Interference-Canceller erzielt, bei welchen es sich jedoch um aufwendige Verfahren handelt, die eine sehr leistungsfähige und teuere Signalverarbeitungsbasis erfordern.So can at a required Eb / No of 8 dB and a spread gain of 64 maximum M = 11 transmitted parallel data transmissions in a certain frequency band become. With M = 22 parallel data transmissions, the signal-to-noise ratio would be Reduce Eb / No to 5 dB. Improvements are made by using so-called Multi-user detectors or interference-Canceller achieved in which However, these are complex procedures that are very powerful and require expensive signal processing base.
Eine andere Möglichkeit besteht in der Nutzung von Spreizsequenzen aus einer Familie zueinander orthogonaler Codes. Dieser spezielle Ansatz eines DS-CDMA (Direct Sequence CDMA) erfordert eine exakte zeitliche Synchronisierung aller Übertragungen, da die Orthogonalitätsbedingung nur für eine bestimmte Codephase gilt, die exakt eingehalten werden muß. In einem Punkt-zu-Mehrpunkt-System muß deshalb insbesondere in der Übertragungsrichtung von den Außenstationen zur Basisstation ein hoher Synchronisationsaufwand betrieben werden, da hier untereinander unabhängige Quellen senden. Es kann jedoch auch bei idealer Synchronisation in der Praxis grundsätzlich keine vollständige Code-Orthogonalität im Empfänger gesichert werden, da Orthogonalitätsverluste auch infolge weiterer Effekte wie Mehrwegeausbreitung, Bandbegrenzung u.ä. auftreten. Trotzdem kann eine größere Zahl von Nutzkanälen im Vergleich zu der durch Formel (2) für asynchrones CDMA ermittelten maximalen Zahl zugelassen werden.A different possibility consists in the use of spreading sequences from a family orthogonal to each other Codes. This special approach of a DS-CDMA (Direct Sequence CDMA) requires an exact time synchronization of all transmissions, since the orthogonality condition only for a certain code phase applies, which must be exactly adhered to. In one Therefore, point-to-multipoint system must especially in the transfer direction from the outstations to the base station a high synchronization effort are operated, because here each other independent Sending sources. However, it can be synonymous with ideal synchronization in practice basically no full code orthogonality is saved in the receiver, because orthogonality losses also as a result of further effects such as multipath propagation, band limitation and the like. occur. Nevertheless, a larger number of traffic channels compared to that determined by formula (2) for asynchronous CDMA maximum number are allowed.
Bei der Kombination eines CDMA-Verfahrens mit räumlicher Sendediversität über mehrere Antennen potenzieren sich diese Multiuserinterferenz-Effekte, so dass eine Anwendung wenig aussichtsreich erscheint und bisher auch noch wenig wissenschaftlich untersucht wurde. Beschreibungen diesbezüglicher Verfahren und Anordnungen, die durch die entsprechende Anzahl paralleler Sende- und Empfangszüge extrem aufwendig sind, findet man beispielsweise in US2004105489. Dort wird eine Anwendung von DS-CDMA-Übertragungsverfahren in einem MIMO-System beschrieben. Zum Stand der Technik wird auch auf [23] verwiesen.at the combination of a CDMA method with spatial transmit diversity over several Antennas potentiate these multiuser interference effects, so that an application seems less promising and so far little research has been done yet. Descriptions in this regard Procedures and arrangements by the appropriate number of parallel Transmitting and receiving trains are extremely expensive, can be found for example in US2004105489. There is an application of DS-CDMA transmission method in one MIMO system described. The prior art is also referred to [23]. directed.
Aufgabenstellungtask
Das Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht dann, in einem stationären Funksystem mit Punkt-zu-Mehrpunkt-Struktur und DS-CDMA-Zugriffsverfahren räumliche Diversitätsverfahren einzusetzen. Diese sollen als Transmit- und Receive Diversity im Bereich der Basisstation implementiert werden und sich durch folgende weitere Eigenschaften auszeichnen:
- – geringe Multiuserinterferenzen,
- – hohe Übertragungskapazität,
- – geringer Implementierungsaufwand.
- Low multiuser interference,
- - high transmission capacity,
- - low implementation effort.
Die möglichst hohe Übertragungskapazität bei gegebener Funkkanalbandbreite soll in erster Linie nur durch die Anzahl der zur Verfügung stehenden orthogonalen Spreizungscodes begrenzt werden und die Übertragungssicherheit soll gegenüber einem äquivalenten Verfahren ohne Raumdiversität erhöht sein. Die Lösung der Aufgabe erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Ein wesentlicher Aspekt ist, daß unterschiedliche und abgestufte räumliche Diversitätsprinzipien zum Einsatz kommen. Je nach Art, Quelle und Senke der vorgesehenen Informationsübertragung wird die Diversität als Orthogonale Transmit Diversity, Space-Time Coding oder geschalteter selektiver Sendung über einen Sendezweig ausgeführt.The preferably high transmission capacity given Radio channel bandwidth should primarily only by the number of to disposal standing orthogonal spreading codes are limited and the transmission security should be opposite an equivalent Method without spatial diversity elevated be. The solution of Task is carried out according to the inventive method accordingly the features of the claims 1 and 9. An essential aspect is that different and graduated spatial diversity principles be used. Depending on the type, source and sink of the intended information transfer becomes diversity as orthogonal transmit diversity, space-time coding or switched selective broadcast over executed a transmission branch.
Das bedeutet, daß Präambeln, Broadcast-Kanäle (BCH – Bradcast Channel) und Verkehrs-Kanäle (TCH – Traffic Channel) bezüglich der Sendediversität unterschiedlich implementiert werden.The means that preambles, Broadcast channels (BCH - Bradcast Channel) and traffic channels (TCH traffic Channel) the broadcasting diversity be implemented differently.
Die Präambeln werden von der Basisstation mittels OTD über alle Sendezweige übertragen. Die Spreizungssequenzen müssen nicht mit den Codesequenzen für BCH und TCH übereinstimmen. Die Aussendung erfolgt in allen Sendezweigen mit identischer Bezugsträgerphase Null und gleicher Sendeleistung, wobei die Symbolenergie größer als die von BCH und TCH gewählt ist, jedoch kleiner als die Summe der Symbolenergien aller TCH.The preambles are transmitted by the base station via OTD over all transmission branches. The spreading sequences must not with the code sequences for BCH and TCH match. The transmission takes place in all transmission branches with identical reference carrier phase Zero and equal transmission power, the symbol energy being greater than those chosen by BCH and TCH is less than the sum of the symbol energies of all TCHs.
Die Präambeln dienen der Teilnehmerstation neben der Synchronisation aller Empfängerkomponenten der Ermittlung des optimalen Empfangsbezugs für die Außenstation und die Schätzung der Impulsantwort der Funkkanäle. Da die Verknüpfung von Sendezweig und Codesequenz a-priori allen Außenstationen bekannt ist, können die Außenstationen die individuellen Funkkanalschätzungen jedem Sendezweig der Basisstation eindeutig zuordnen. Die auftretenden Multiuserinterferenzen sind erheblich eingeschränkt, weil nur Präambeln entsprechend der Anzahl der parallelen Sendezüge gesendet werden, die in der Praxis meist die Zahl vier nicht überschreitet.The preambles serve the subscriber station in addition to the synchronization of all receiver components the determination of the optimal reception reference for the outstations and the estimation of the impulse response of the Radio channels. Because the linkage of transmission branch and code sequence a-priori all outstations is known, the outstations the individual radio channel estimates uniquely assign each transmit branch of the base station. The occurring Multiuser interferences are significantly limited because only preambles correspond the number of parallel transmission trains usually not more than four in practice.
Die Schätzung der Impulsantwort der Funkkanäle wird wie folgt genutzt:
- – Die ermittelten Werte werden an den Space-Time Decoder übergeben, welcher die BCH-Signale dekodiert.
- – Die ermittelten Werte dienen dazu, den für die Übertragung der TCH-Signale optimalen Sendezweig der Basisstation kontinuierlich aktuell zu bestimmen. Nachfolgend wird im Uplink an die Basisstation eine Information über den für die TCH-Übertragung zu verwendenden Sendezweig übertragen.
- The determined values are transferred to the space-time decoder, which decodes the BCH signals.
- The values determined serve to continuously determine the transmission branch of the base station which is optimal for the transmission of the TCH signals. Subsequently, information about the transmission branch to be used for the TCH transmission is transmitted in the uplink to the base station.
Die BCH-Signale werden in der Basisstation Space-Time codiert und die Ausgangssignale des Space-Time Coder parallel mit einer gleichen Codesequenz aus der Menge der für die TCH zur Verfügung stehenden Codesequenzen gespreizt und parallel über alle Sendezweige übertragen. Es können mehr als ein BCH genutzt werden. Die Spreizungscodes für den/die BCH werden in den Zeiten der Downlinkperiode ohne BCH-Übertragung für TCH genutzt.The BCH signals are encoded in the base station Space-Time and the Output signals of the space-time Coder in parallel with a same code sequence from the set of for the TCH available standing code sequences spread and transmitted in parallel over all transmission branches. It can more than one BCH can be used. The spreading codes for the / BCH will be in the downlink period without BCH transmission for TCH used.
In der Teilnehmerstation werden die Space-Time codierten BCH-Signale nach Entspreizung einem Space-Time Decoder zugeführt. Der Space-Time Decoder nutzt die aus dem Präambelempfang resultierende Schätzung der Impulsantwort der Funkkanäle für die Dekodierung. Für die Space-Time Dekodierung ist dies eine wesentliche Eingangsgröße. Andere bekannte Systeme, wie zum Beispiel in [4], leiten die Schätzung der Impulsantwort der Funkkanäle aus dem Space-Time codierten Empfangssignal ab. Unterschiedliche Anordnungen und Konfigurationen eines Kanalschätzers sind in der benannten und auch anderen Schriften beschrieben. Die entsprechend vorliegender Erfindung aus dem Präambelempfang ermittelten Werten haben jedoch eine höhere Genauigkeit als eine Kanalschätzung aus einem Space-Time codierten Signal, so daß derart die Dekodierung der BCH-Signale sicherer wird. Gleichzeitig tritt eine Aufwandsverringerung ein, da die Kanalschätzung an Hand der Präambeln einfacher zu realisieren ist als die Kanalschätzung an Hand eines Space-Time codierten Signals.In the subscriber station become the space-time coded BCH signals after despreading fed to a space-time decoder. The space-time decoder uses those from the preamble reception resulting estimate the impulse response of the radio channels for the Decoding. For Space-time decoding is an essential input. Other known systems, such as in [4], guide the estimation of the impulse response the radio channels from the space-time coded received signal. different Arrangements and configurations of a channel estimator are named in the and also other writings. The corresponding present Invention from the preamble reception however, have a higher accuracy than a channel estimate a space-time coded signal, so that the decoding of the BCH signals more secure becomes. At the same time, an effort reduction occurs because of the channel estimation Hand of the preambles easier to implement than the channel estimation based on a space-time coded signal.
Die TCH werden von der Basisstation nur in jeweils einem Sendezweig übertragen. Der zu benutzende Sendezweig wird entsprechend obigen Ausführungen durch die Teilnehmerstation bestimmt. Liegt eine Meldung der Teilnehmerstation dazu nicht oder noch nicht vor, so wählt die Basisstation, von der Annahme der Reziprozität ausgehend, den Sendezweig derjenigen RF-Baugruppe, die den besten Empfang der Präambelsendungen der Teilnehmerstation liefert. Das Verfahren sichert einen deutlichen Diversitätsgewinn und vermeidet die Erhöhung der Multiuser-Interferenzen, wie sie entsprechend obigen Ausführungen bei Aussendung der TCH in allen Sendezweigen auftreten würde. Es kann im statistischen Mittel sogar von einer Verringerung der Multiuser-Interferenzen ausgegangen werden, wenn eine Gleichverteilung der aktiven Teilnehmerstationen und damit TCH auf die Sendezweige der Basisstation erfolgt und die Teilnehmerstation die von ihr nicht ausgewählten Sendezweige mit deutlich verringerter Eingangsleistung empfängt.The TCHs are transmitted by the base station only in one transmission branch at a time. The transmission branch to be used is as described above determined by the subscriber station. If there is a message from the subscriber station not or not yet, so chooses the base station, from the Acceptance of reciprocity starting, the transmitting branch of that RF module, the best Reception of preamble broadcasts the subscriber station delivers. The procedure ensures a clear diversity gain and avoids the increase the multiuser interference, as described above would occur when transmitting the TCH in all transmission branches. It can even statistically average a reduction in multiuser interference be assumed if an equal distribution of active subscriber stations and so that TCH takes place on the transmission branches of the base station and the subscriber station those not selected by her Transmission branches with significantly reduced input power receives.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Reduzierung des Power-Backoffs und damit der Leistungsklasse, Größe, Preis und Leistungsumsatzes der Verstärker der Basisstation, da typischerweise die Anzahl der parallel zu sendenden Codekanäle pro Sendezweig kleiner als deren Gesamtzahl ist.One Another advantage of the method according to the invention is the reduction the power backoff and thus the performance class, size, price and power turnover of the amplifiers the base station, since typically the number of parallel to send code channels per transmit branch is less than their total number.
In der Basisstation werden in der Empfangsrichtung ebenfalls abgestufte Diversitätsverfahren implementiert.In the base station are also stepped in the receive direction diversity method implemented.
Der Empfang des Random Access Channel (RACH) erfolgt in allen Empfangszweigen und es wird
- – zur Dekodierung des Inhalts als Diversitätsverfahren Maximum-Ratio-Combining angewandt, welches den höchsten Diversitätsgewinn bietet, das heißt, die Symbolentscheidung wird an Hand der phasenkorrigierten Addition aller Empfangswerte durchgeführt (Maximum-Likelihood-Prinzip). Der im Verhältnis zu anderen oben genannten Verfahren höchste Aufwand relativiert sich, da die Anwendung sich auf einen Codekanal eines Zeitschlitzes der Uplinkperiode beschränkt.
- – der für die Übertragung von der jeweiligen Teilnehmerstation optimale Empfangszweig bestimmt, wofür als Kriterium die einfache Detektion und Vergleich der Leistung in den Empfangszweigen dient.
- - Maximum factor ratio combining applied for decoding the content as a diversity method, which means that the symbol decision is performed on the basis of the phase-corrected addition of all received values (maximum likelihood principle). The highest effort in relation to other methods mentioned above is relative, since the application is limited to a code channel of a time slot of the uplink period.
- - Determines the optimum for the transmission of the respective subscriber station reception branch, for which the simple detection and comparison of the power in the reception branches serves as a criterion.
Der Empfang der Präambelsendung einer Teilnehmerstation erfolgt in allen Empfangszweigen und es wird der für die Übertragung von der jeweiligen Teilnehmerstation optimale Empfangszweig bestimmt, wofür als Kriterium die einfache Detektion und Vergleich der Leistung in den Empfangszweigen dient. Dies ist mit gleicher Präzision wie im RACH möglich, da Präambeln exclusiv immer nur von einer Teilnehmerstation mit etwa gleicher Kanalleistung wie im TCH gesendet werden. Hierzu wird bei k Timeslots pro Uplinkperiode und m Codekanälen ein Überrahmen mit k*m Timeslots gebildet. Innerhalb dieses Überrahmens wird in jedem Timeslot jeweils einem der Codekanäle und damit einer Teilnehmerstation exclusiv die Berechtigung zugeordnet, der Datensendung eine Präambelsendung voranzustellen. Die Zuordnungsvorschrift ist als a-priori-Festlegung im Kommunikationssystem bekannt. Der Empfang des RACH und der Präambelsendungen werden weiterhin in der Basisstation genutzt, um zeitliche Abweichungen der Sendungen der Teilnehmerstation zu erkennen und über Steuerbefehle an die Teilnehmerstation zu korrigieren, wobei der RACH nur in der Phase des Verbindungsaufbaus wirksam ist und die Präambelsendungen während des Bestehens der Verbindung eine kontinuierliche Aktualisierung bewirken.Of the Reception of the preamble broadcast a subscriber station takes place in all reception branches and it becomes the for the transfer determined by the respective subscriber station optimal reception branch, for what Criterion the simple detection and comparison of the performance in the Reception branches serves. This is possible with the same precision as in the RACH since preambles exclusiv always only from a subscriber station with about the same Channel power as in TCH are sent. For this purpose, k timeslots will be used per uplink period and m code channels a superframe formed with k * m timeslots. Within this superframe will be in every timeslot each one of the code channels and thus a subscriber station exclusively assigned the authorization, the Data transmission a preamble broadcast preceded. The assignment rule is as a priori determination in the Communication system known. The reception of the RACH and the preamble broadcasts will continue to be used in the base station to time differences to recognize the broadcasts of the subscriber station and control commands to correct the subscriber station, the RACH only in the Phase of the connection establishment is effective and the preamble shipments while the existence of the connection is a continuous update cause.
Der Empfang der TCH erfolgt jeweils in dem Empfangszweig, der entsprechend obigen Ausführungen beim Empfang von RACH oder Präambelsendungen als optimale für die Übertragung von der jeweiligen Teilnehmerstation bestimmt wurde, wobei ebenfalls gilt, daß der RACH nur in der Phase des Verbindungsaufbaus wirksam ist und die Präambelsendungen während des Bestehens der Verbindung eine kontinuierliche Aktualisierung bewirken.Of the Reception of the TCH takes place respectively in the reception branch, the corresponding the above statements Reception of RACH or preamble broadcasts as optimal for the transfer was determined by the respective subscriber station, where also applies that the RACH is only effective in the connection establishment phase and the Präambelsendungen while the existence of the connection is a continuous update cause.
Es kann im statistischen Mittel von einer Verringerung der Multiuser-Interferenzen ausgegangen werden, wenn eine Gleichverteilung der aktiven Teilnehmerstationen und damit TCH auf die Empfangszweige der Basisstation erfolgt und die Empfangsleistung der TCH in den von ihnen jeweils nicht ausgewählten Empfangszweigen deutlich verringert ist. Das Verfahren bewirkt außerdem, daß jeder TCH nur in einem der Empfangszweige entspreizt und dekodiert wird, so daß der für die Summe aller TCH erforderliche Gesamtaufwand nicht wesentlich größer ist als bei nur einem Empfangszweig ohne Diversität.It can statistically mean a reduction in multiuser interference be assumed if an equal distribution of active subscriber stations and thus TCH takes place on the reception branches of the base station and the reception power of the TCH in each of them not selected reception branches is significantly reduced. The method also causes that everybody TCH is despread and decoded only in one of the reception branches, so that the for the Sum of all TCH required total effort is not significantly greater as with only one reception branch without diversity.
Ausführungsbeispielembodiment
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:One embodiment The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Sowohl die vorausgehenden allgemeinen Beschreibungen als auch die folgende detaillierte Beschreibung besitzen nur Beispielcharakter als mögliche Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und schränken die Ansprüche zur Erfindung nicht ein.Either the previous general descriptions as well as the following detailed description have only exemplary character as possible embodiments the method according to the invention and restrict the requirements not to the invention.
Die
Teilnehmerstationen
Das dargestellte Funkkommunikationssystem arbeitet im Airinterface mit DS CDM/CDMA und einem eingebetteten TDM/TDMA und TDD.The shown radio communication system works in the air interface with DS CDM / CDMA and an embedded TDM / TDMA and TDD.
An
Hand der
Die
Präambelsymbole
werden einem Splitter
An
Hand der
Die
BCH-Daten werden einer Baugruppe für FEC-Codierung und Interleaving
An
Hand der
- – sofern
beim Verbindungsaufbau oder aus anderen Gründen noch keine Anforderung
von der Teilnehmerstation vorliegt, durch die Basisstation durch
Auswertung des Receive Diversity unter Annahme der Reziprozität von Up-
und Downlinkübertragung,
indem für
die Sendung der Sendezweig
10 (5 ) der Sende-/Empfangsbaugruppe2 gewählt wird, die den besten Empfang der Signale der Teilnehmerstation liefert. Die Ermittlung der entsprechenden Sende-/Empfangseinrichtung erfolgt an Hand der Sendung der Teilnehmerstation im RACH oder der Präambelsendungen, indem diese in allen Empfangszweigen parallel dekodiert werden und an Hand der detektierten Leistung die Auswahl nach dem Prinzip des Selective-Combining getroffen wird, oder, - – nach Vorliegen einer Rückinformation der Teilnehmerstation über den zu wählenden Sendezweig entsprechend dieser Anforderung, welche Vorrang vor dem Ergebnis des Receive Diversity der Basisstation besitzt. Die Teilnehmerstation ermittelt den von der Basisstation zu wählenden Sendezweig nach Anspruch 3 aus dem Empfang der Präambeln, indem die Leistung der Präambelsymbole detektiert und als Kriterium für die Auswahl nach dem Prinzip des Selective-Combining benutzt wird.
- - If the connection station or for other reasons no request from the subscriber station is present, by the base station by evaluating the Receive Diversity assuming the Rezip roup of uplink and downlink transmission by sending the transmission branch
10 (5 ) of the transmitting / receiving module2 is chosen, which provides the best reception of the signals of the subscriber station. The determination of the corresponding transceiver takes place on the basis of the transmission of the subscriber station in the RACH or the preamble broadcasts, by decoding them in parallel in all reception branches and selecting on the basis of the detected power selection according to the principle of selective combining, or - - If there is a return information of the subscriber station on the transmission branch to be selected according to this requirement, which takes precedence over the result of the receive diversity of the base station. The subscriber station determines the transmission path to be selected by the base station according to claim 3 from the reception of the preambles by detecting the power of the preamble symbols and using it as a criterion for selection according to the principle of selective combining.
Die
TCH-Daten werden einer Baugruppe für FEC-Codierung und Interleaving
In
- – einem Eingang für Präambeldaten
41 , - – einem
Eingang für
BCH-Daten
42 , - – den
Eingängen
1 bis m für TCH-Daten43 und - – einem
Steuereingang
44 .
- - an input for preamble data
41 . - An input for BCH data
42 . - - the entrances
1 to m for TCH data43 and - - a control input
44 ,
Die
Daten werden von den Baugruppen entsprechend den
Der
Addierer
In
Der RACH als Random Access Channel wird, sofern kein Hazard zweier Teilnehmerstationen vorliegt, in der Basisstation entsprechend Anspruch 9 genutzt, um
- – die Verbindungsanforderung einer Teilnehmerstation zu erkennen, wofür als Receive-Diversity-Verfahren Maximum-Ratio-Combining zur Anwendung kommt,
- – zeitliche Abweichungen der Sendungen der Teilnehmerstation entsprechend Anspruch 12 zu erkennen, wofür als Receive-Diversity-Verfahren Selective-Combining zur Anwendung kommt, und über Steuerbefehle an die Teilnehmerstation zu korrigieren, und
- – den
für den
Empfang der TCH-Sendungen der Teilnehmerstation optimalen Empfangszweig
110 (12 ) zu bestimmen, wofür als Receive-Diversity-Verfahren Selective-Combining zur Anwendung kommt.
- Recognize the connection request of a subscriber station, for which maximum ratio combining is used as the receive diversity method,
- - To detect temporal deviations of the broadcasts of the subscriber station according to claim 12, for which as receive-diversity method Selective-Combining is used, and to correct over control commands to the subscriber station, and
- - The optimum for receiving the TCH transmissions of the subscriber station receiving branch
110 (12 ) to determine what is used as receive diversity method Selective Combining.
Die
Präambeln
werden exclusiv immer nur von einer Teilnehmerstation mit etwa gleicher
oder geringfügig
größerer Kanalleistung
als die Daten im TCH gesendet. Hierzu wird bei k Timeslots pro Uplinkperiode
Die Präambelsendungen werden in der Basisstation entsprechend Anspruch 9 genutzt, um
- – zeitliche Abweichungen der Sendungen der Teilnehmerstation entsprechend Anspruch 12 zu erkennen, wofür als Receive-Diversity-Verfahren Selective-Combining zur Anwendung kommt, und über Steuerbefehle an die Teilnehmerstation zu korrigieren, und
- – den
für den
Empfang der TCH-Sendungen der Teilnehmerstation optimalen Empfangszweig
110 (12 ) zu bestimmen, wofür als Receive-Diversity-Verfahren Selective-Combining zur Anwendung kommt.
- - To detect temporal deviations of the broadcasts of the subscriber station according to claim 12, for which as receive-diversity method Selective-Combining is used, and to correct over control commands to the subscriber station, and
- - The optimum for receiving the TCH transmissions of the subscriber station receiving branch
110 (12 ) to determine what is used as receive-diversity method Selective-Combining.
Das Verfahren der exclusiven Präambelsendungen bewirkt, daß
- – bei niedrigratigen und fehlertoleranten Sprachverbindungen, welche in der Uplinkperiode nur in einem Timeslot einen Codekanal belegen, einmal innerhalb des Überrahmens von k*m Timeslots eine Präambelsendung vorgenommen wird, während
- – bei höherratigen und fehlerkritischen Datenverbindungen, die in allen Timeslots einen oder auch mehrere Codekanäle belegen, entsprechend häufiger Präambelsendungen vorgenommen werden, und somit bei kritischen Verbindungen in kürzeren Abständen Korrekturen der Zeitablage und Sendeleistung vorgenommen werden.
- During low-rate and fault-tolerant speech connections, which in the uplink period only occupy a code channel in a timeslot, a preamble broadcast is performed once within the superframe of k * m timeslots, while
- - in the case of higher-rate and error-critical data connections which occupy one or more code channels in all timeslots, correspondingly frequent preamble transmissions are carried out, and thus corrections of the time deposit and transmission power are made at shorter intervals for critical connections.
In
Die
Detektion der Präambeln
erfolgt in n Entspreizungseinrichtungen
- – an
n Ausgängen
80 die geschätzten komplexen Kanalimpulsantworten an den Space-Time Decoder87 übergibt und - – ein
Receive Diversity nach dem Prinzip des Selective-Combining realisiert
und an einem Ausgang
81 die Information über den Kanal mit der höchsten Empfangsleistung ausgibt, welche Information von der Teilnehmerstation als Rückmeldung an die Basisstation gesendet wird zwecks Bestimmung des Kanals, in welchem die Übertragung der TCH-Daten erfolgen soll.
- - at n outputs
80 the estimated complex channel impulse responses to the space-time decoder87 passes and - - realized a receive diversity according to the principle of selective combining and at an output
81 the information on the channel with the highest received power outputs, which information is sent from the subscriber station as a response to the base station for the purpose of determining the channel in which the transmission of the TCH data is to take place.
Die
Detektion der BCH-Daten umfaßt
die Entspreizungseinrichtung
Eine
Teilnehmerstation kann mehrere Baugruppen für TCH-Empfang
- – übergibt
die Daten an die Baugruppe
98 mit Deinterleaver und FEC-Decoder, welche an ihrem Ausgang99 die TCH-Daten bereitstellt und - – gibt
an einem Ausgang
97 den SIR-Wert aus, auf Grund welchen Wertes die Teilnehmerstation bei Bedarf eine Rückmeldung an die Basisstation sendet zwecks Veränderung der Sendeleistung des Codekanals in der Basisstation.
- - transfers the data to the module
98 with deinterleaver and fec decoder, which at their output99 providing the TCH data and - - indicates at an exit
97 the SIR value on the basis of which value the subscriber station, if necessary sends a feedback to the base station for the purpose of changing the transmission power of the code channel in the base station.
In
- – einen
Ausgang
115 zur Anschaltung der Einrichtung der Basisstation für Detektion des RACH, - – einen
Ausgang
116 zur Anschaltung der Einrichtung der Basisstation für Detektion der Präambeldaten und - – Ausgänge 1 bis
m
117 zur Anschaltung der Einrichtungen der Basisstation für Detektion der TCH- Daten.
- - an exit
115 for connecting the device of the base station for detection of the RACH, - - an exit
116 for connecting the device of the base station for detection of the preamble data and - - outputs 1 to m
117 for connecting the devices of the base station for detecting the TCH data.
In
- – an
eine Einrichtung
118 zur Dekodierung mittels Maximum Ratio Combining (Maximum Likelihood Verfahren) und - – an
eine Einrichtung
135 zur Bestimmung des Delaywertes, der die Ablage des Empfangszeitpunktes der Sendung der Teilnehmerstation vom Optimalwert beinhaltet,
- – der zentralen Steuerung bereitgestellt, welche auf Grund dieser Information realisiert, daß die Detektion der TCH-Daten der betreffenden Teilnehmerstation in dem ausgewählten Empfangszweig erfolgt, und des weiteren
- – der
Speichereinrichtung
136 zur Auswahl des Delaywertes bereitgestellt, welcher in dem als optimal ermittelten Empfangszweig gemessen wurde.
- - to a facility
118 for decoding by means of Maximum Ratio Combining (Maximum Likelihood Method) and - - to a facility
135 for determining the delay value, which includes the storage of the reception time of the transmission of the subscriber station from the optimum value,
- - Provided to the central controller, which realizes on the basis of this information that the detection of the TCH data of the relevant subscriber station in the selected reception branch takes place, and further
- - the storage device
136 for the selection of the delay value, which was measured in the optimally determined reception branch.
Die
Einrichtung
In
- – an
eine Einrichtung
148 übergeben, welche den für die Übertragung von der jeweiligen Teilnehmerstation optimalen Empfangszweig bestimmt, wofür als Kriterium die detektierte Leistung in den Empfangszweigen genutzt wird. und diese Information an einem Ausgang150 ausgibt, sowie - – an
eine Einrichtung
155 zur Bestimmung des Delaywertes übergeben, der die Ablage des Empfangszeitpunktes der Sendung der Teilnehmerstation vom Optimalwert beinhaltet.
- - to a facility
148 passed, which determines the optimum for the transmission of the respective subscriber station reception branch, for which the detected power is used in the reception branches as a criterion. and this information at an exit150 spends as well - - to a facility
155 for the determination of the delay value, which includes the storage of the reception time of the transmission of the subscriber station from the optimum value.
Die
Information am Ausgang
- – der zentralen Steuerung bereitgestellt, welche auf Grund dieser Information realisiert, daß die Detektion der TCH-Daten der betreffenden Teilnehmerstation in dem ausgewählten Empfangszweig erfolgt, und des weiteren
- – der
Speichereinrichtung
156 zur Auswahl des Delaywertes bereitgestellt, welcher in dem als optimal ermittelten Empfangszweig gemessen wurde.
- - Provided to the central controller, which realizes on the basis of this information that the detection of the TCH data of the relevant subscriber station in the selected reception branch takes place, and further
- - the storage device
156 for the selection of the delay value, which was measured in the optimally determined reception branch.
Die
Einrichtung
Die Delaysteuerung durch die Messung im RACH sichert eine Startsynchronisation der Teilnehmerstation, während die Delaysteuerung durch die Messung beim Präambelempfang eine fortlaufende Synchronisation der Teilnehmerstation während des Verbindungszustandes sichert, in beiden Fällen auf der Basis eines Receive Diversity mit Selective-Combining.The Delay control by the measurement in the RACH ensures a start synchronization the subscriber station while the delay control by the measurement at the preamble reception a continuous Synchronization of the subscriber station during the connection state assures, in both cases on the basis of Receive Diversity with Selective Combining.
In
- – übergibt die entschiedenen Symbole
an eine Einrichtung
166 für Deinterleaving und FEC-Dekodierung, an deren Ausgang167 die TCH-Daten ausgegeben werden, und - – führt eine
SIR-Schätzung
durch und gibt das Ergebnis an einem Ausgang
165 aus. Auf Grund dieses Ergebnisses erfolgt von der Basisstation eine Rückinformation zur Steuerung der Sendeleistung der Teilnehmerstation an die jeweilige Teilnehmerstation.
- - Passes the decided symbols to a device
166 for deinterleaving and FEC decoding, at the output167 the TCH data is output, and - - Perform an SIR estimate and return the result to an output
165 out. Based on this result, the base station sends back information for controlling the transmission power of the subscriber station to the respective subscriber station.
BezugsliteraturlisteReference bibliography
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- 11
- Basisstationbase station
- 22
-
Sende-/Empfangsbaugruppen
der Basisstation
1 Transmit / receive modules of the base station1 - 33
- Airinterfaceair interface
- 44
- Teilnehmerstationsubscriber station
- 55
- Interface der Basisstation zum PSTNinterface the base station to the PSTN
- 66
- Interface der Basisstation zum Internetinterface the base station to the Internet
- 77
- PSTN-Teilnehmerinterface der TeilnehmerstationPSTN subscriber interface the subscriber station
- 88th
- Ethernet-Interface der TeilnehmerstationEthernet Interface the subscriber station
- 1010
-
Sendezweig
der Sende-/Empfangsbaugruppen
2 der BasisstationSending branch of the transmitting / receiving modules2 the base station - 1212
- Splittersplinter
- 1313
-
Eingang
des Splitter
12 Entrance of the splitter12 - 1414
- Spreizungseinrichtungen 1 bis n für Präambelsymbolespreading equipment 1 to n for preamble symbols
- 1515
-
Eingang
für Spreizungscodes
der Spreizungseinrichtungen
14 Input for spreading codes of the spreading devices14 - 2020
- Baugruppe für FEC-Codierung und Interleavingmodule for FEC coding and interleaving
- 2121
- Eingang für BCH-Datenentrance for BCH data
- 2222
- Demultiplexerdemultiplexer
- 2323
- Space Time CoderSpace Time coder
- 2424
- Spreizungseinrichtung für space-time-codierte BCH-Datenspreading device for space-time coded BCH data
- 2525
-
Eingang
für Spreizungscode
für Spreizungseinrichtung
24 Input for spreading code for spreading device24 - 3030
- Baugruppe für FEC-Codierung und Interleavingmodule for FEC coding and interleaving
- 3131
- Eingang für TCH-Datenentrance for TCH data
- 3232
- Spreizungseinrichtung für TCH-Datenspreading device for TCH data
- 3333
-
Eingang
für Spreizungscode
für Spreizungseinrichtung
32 Input for spreading code for spreading device32 - 3434
- Auswahlschalterselector switch
- 3535
-
Steuereingang
für Auswahlschalter
34 Control input for selector switch34 - 4040
-
Addierer
der RF-Baugruppe
2 Adder of the RF module2 - 4141
- Eingang für Präambeldatenentrance for preamble data
- 4242
- Eingang für BCH-Datenentrance for BCH data
- 4343
- Eingänge 1..m für TCH-DatenEntrances 1..m for TCH data
- 4444
-
Steuereingang
für Addierer
40 Control input for adders40 - 4545
- Digital-Analog-WandlerDigital to analog converter
- 4646
- Modulatormodulator
- 4747
- Verstärkeramplifier
- 5050
- DownlinkperiodeDownlink period
- 5151
- Timeslot der DownlinkperiodeTimeslot the downlink period
- 5252
- Präambelpreamble
- 5353
- Broadcast Channelbroadcast channel
- 5555
- Traffic Channeltraffic channel
- 5656
- m überlagerte Codekanälem superimposed code channels
- 6060
- Random Access ChannelRandom Access Channel
- 6161
- Uplinkperiodeuplink period
- 6262
- Timeslot der UplinkperiodeTimeslot the uplink period
- 6363
- Präambelpreamble
- 6464
-
Traffic
Channel, verknüpft
mit Präambel
63 Traffic Channel, linked with preamble63 - 6565
- Präambelpreamble
- 6666
-
Traffic
Channel, verknüpft
mit Präambel
65 Traffic Channel, linked with preamble65 - 6767
- Präambelpreamble
- 6868
-
Traffic
Channel, verknüpft
mit Präambel
67 Traffic Channel, linked with preamble67 - 6969
- m überlagerte Codekanäle der Uplinkperiodem superimposed code channels the uplink period
- 7474
- Analoger Empfangszweig der RF-Baugruppe der Teilnehmerstationanalog Receiving branch of the RF module of the subscriber station
- 7575
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- 7676
- Splittersplinter
- 7777
- Entspreizungseinrichtungen 1 bis n für Präambelempfangdespreaders 1 to n for Präambelempfang
- 7878
-
Eingang
für Spreizungscodes
der Entspreizungseinrichtungen
77 Input for spreading codes of the despreading devices77 - 7979
- Kanalschätzeinrichtung für n KanäleChannel estimator for n channels
- 8080
- Ausgänge 1 bis n für geschätzte komplexe KanalimpulsantwortOutputs 1 to n for estimated complex Channel impulse response
- 8181
- Ausgang für Vergleichsergebnis der Sendezweige der Basisstationoutput for comparison result the transmitting branches of the base station
- 8585
- Entspreizungseinrichtung für BCH-Empfangdespreader for BCH reception
- 8686
-
Eingang
für Spreizungscode
der Entspreizungseinrichtung
85 Input for spreading code of the despreading device85 - 8787
- Space-Time DecoderSpace-Time decoder
- 8888
- Multiplexermultiplexer
- 8989
- Deinterleaver und FEC-Decoderdeinterleaver and FEC decoder
- 9090
- Ausgang für BCH-Datenoutput for BCH data
- 9393
- Baugruppe für TCH-Empfangmodule for TCH reception
- 9494
- Entspreizungseinrichtung für TCH-Empfangdespreader for TCH reception
- 9595
-
Eingang
für Spreizungscode
der Entspreizungseinrichtung
94 Input for spreading code of the despreading device94 - 9696
- Symbolentscheider und SIR-Bewertersymbol decision and SIR evaluator
- 9797
- Ausgang für SIR-Bewertungoutput for SIR rating
- 9898
- Deinterleaver und FEC-Decoderdeinterleaver and FEC decoder
- 9999
- Ausgang für TCH-Datenoutput for TCH data
- 110110
-
Empfangszweig
der Sende-/Empfangsbaugruppen
2 der BasisstationReceiving branch of the transmitting / receiving modules2 the base station - 111111
- Eingangsverstärkerinput amplifier
- 112112
- Demodulatordemodulator
- 113113
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- 114114
- Splittersplinter
- 115115
- Ausgang für Präambeldatenoutput for preamble data
- 116116
- Ausgang für BCH-Datenoutput for BCH data
- 117117
- Ausgänge 1 bis m für TCH-DatenOutputs 1 to m for TCH data
- 118118
- Steuereingangcontrol input
- 122122
- n Entspreizungseinrichtungen für RACHn Despreading devices for RACH
- 123123
- Eingang für Codesequenz des RACHentrance for code sequence of the RACH
- 128128
- Einrichtung für Maximum Ratio Combining (Maximum Likelihood Verfahren)Facility for maximum Ratio Combining (Maximum Likelihood Procedure)
- 129129
- Ausgang für RACH-Datenoutput for RACH data
- 130130
- Ausgang für Signal "bester Empfangszweig"output for signal "best reception branch"
- 135135
- Einrichtung für n parallele DelaymessungenFacility for n parallel delay measurements
- 136136
- Speicher für gemessene DelaywerteStorage for measured delay values
- 137137
- Ausgang für ausgewählten Delaywertoutput for selected delay value
- 142142
- n Entspreizungseinrichtungen für Präambelempfangn Despreading devices for Präambelempfang
- 143143
- Eingang für Präambel-Codesequenzentrance for preamble code sequence
- 148148
- Einrichtung für Selective-CombiningFacility for selective combining
- 150150
- Ausgang für Signal "bester Empfangszweig"output for signal "best reception branch"
- 155155
- Einrichtung für n parallele DelaymessungenFacility for n parallel delay measurements
- 156156
- Speicher für gemessene DelaywerteStorage for measured delay values
- 157157
- Ausgang für ausgewählten Delaywertoutput for selected delay value
- 160160
- Auswahlschalterselector switch
- 161161
-
Steuereingang
für Auswahlschalter
160 Control input for selector switch160 - 162162
- Entspreizungseinrichtung für TCH-Datendespreader for TCH data
- 163163
- Eingang für TCH-Codesequenzentrance for TCH code sequence
- 164164
- Symbolentscheidersymbol decision
- 165165
- Ausgang für SIR-Wertoutput for SIR value
- 166166
- Einrichtung für Deinterleaving und FEC-DekodierungFacility for deinterleaving and FEC decoding
- 167167
- Ausgang für TCH-Datenoutput for TCH data
Claims (12)
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---|---|---|---|
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DE200510017080 DE102005017080B4 (en) | 2005-04-08 | 2005-04-08 | Transmission method in a radio system with multiple transmission / reception branches in the base station |
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