DE10156822A1

DE10156822A1 - Efficient quadrature amplitude modulation involves controling quadrant group signal amplitudes so intervals between groups can be increased/decreased depending on bit priorities

Info

Publication number: DE10156822A1
Application number: DE2001156822
Authority: DE
Inventors: Maik Bienas; Hyung-Nam Choi; Thomas Gottschalk; Frank Kowalewski; Holger Schmidt; Norbert Schwagmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2003-05-28

Abstract

The method involves distributing different modulation symbols (SY110,..) in the quadrants of a complex signal space in four quadrant groups (QG1,..) and marking them with different amplitude and phase values, associating each data bit sequence for transmission with a symbol, controling the signal amplitude of each quadrant group so the intervals between groups can be increased or decreased depending on the relative priorities of transmitted bits. Independent claims are also included for the following: a radio communications device for implementing the inventive method, a network component of a radio communications system, a modulator unit and a radio communications system.

Description

Funkkommunikationssysteme der dritten und vierten Generation stellen immer höhere Anforderungen an die zu übertragenden Datenraten zwischen ihren Teilnehmergeräten, insbesondere mobilen Funkkommunikationsgeräten, und fest im Funknetzwerk installierten Netzkomponenten, insbesondere Basisstationen. Auch zwischen mehreren Funkkommunikationsgeräten selbst wird eine schnelle und effiziente Datenübertragung in der Praxis immer wünschenswerter. Dabei werden in der Regel Daten über mindestens eine Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Funkkommunikationsgerät und mindestens einer Netzwerkkomponente bzw. zwischen mindestens zwei miteinander kommunizierenden Funkkommunikationsgeräten übertragen. - Insbesondere ist im sogenannten UMTS-Funkkommunikations-Standard (UMTS = Universal Mobile Telecommunications System) gemäß 3GPP TR 25.848 V4.0.0 (2001-03): "Physical Layer Aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access" eine Hochgeschwindigkeits- Packetdatenübertragung über die Luftschnittstelle zwischen mindestens einem Funkkommunikationsgerät und mindestens einer Basisstation vorgesehen, die dort mit HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) bezeichnet ist, und einer Datenübertragung mit verbesserter Datenrate dient. Für dieses HSDPA- Verfahren sind neben der QPSK-Modulation (Quadrature Phase Shift Keying) auch höherratige Modulationen wie 8PSK, 16QAM (16 Quadraturamplitudenmodulation), sowie 64QAM vorgesehen. Third and fourth generation radio communication systems place ever increasing demands on those to be transmitted Data rates between their subscriber devices, in particular mobile radio communication devices, and fixed in the radio network installed network components, especially base stations. Also between multiple radio communication devices themselves fast and efficient data transmission in practice more and more desirable. As a rule, data about at least one air interface between each Radio communication device and at least one Network component or between at least two with each other communicating radio communication devices. - In particular is in the so-called UMTS radio communication standard (UMTS = Universal Mobile Telecommunications System) according to 3GPP TR 25.848 V4.0.0 (2001-03): "Physical Layer Aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access "a high speed Packet data transmission over the air interface between at least one radio communication device and at least one Base station provided, which there with HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) and one Data transmission with improved data rate is used. For this HSDPA In addition to QPSK modulation (Quadrature Phase Shift Keying) also higher rate modulations like 8PSK, 16QAM (16 quadrature amplitude modulation) and 64QAM are provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung mittels Quadraturamplitudenmodulation noch effizienter gemacht werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit Hilfe folgenden Verfahrens gelöst:
Verfahren zur effizienten Quadraturamplitudenmodulation für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen, wobei verschiedene Modulationssymbole in den vier verschiedenen Quadranten eines komplexen Signalraums in vier Quadrantengruppen verteilt und jeweils durch unterschiedliche Amplituden- und Phasenwerte gekennzeichnet werden, wobei jeweils eine zu übertragende Datenbitfolge aus mehreren Bits jeweils einem Modulationssymbol zugeordnet wird, wobei die Signalamplitude jeder Quadrantengruppe derart gesteuert wird, daß die Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander gegenüber den Abständen der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe selbst bei der Übertragung unterschiedlich priorisierter Bits innerhalb der jeweilig zu übertragenden Datenbitfolge vergrößert oder bei der Übertragung gleichgewichteter Bits innerhalb der jeweiligen Datenbitfolge verkleinert werden können. The object of the invention is to show a way in which high-speed data transmission can be made even more efficient by means of quadrature amplitude modulation. This object is achieved according to the invention using the following method:
Method for efficient quadrature amplitude modulation for high-speed data transmissions, wherein different modulation symbols in the four different quadrants of a complex signal space are distributed in four quadrant groups and are each characterized by different amplitude and phase values, whereby a data bit sequence to be transmitted from several bits is assigned to a modulation symbol, whereby the Signal amplitude of each quadrant group is controlled in such a way that the distances between the quadrant groups relative to one another can be increased compared to the distances of the modulation symbols within the respective quadrant group even when bits of different priorities are transmitted within the respective data bit sequence to be transmitted, or reduced when transmitting equally weighted bits within the respective data bit sequence ,

Dadurch, daß im komplexen Signalraum der Quadraturamplitudenmodulation die Abstände der Quadrantengruppen beispielsweise je nach verwendetem Codetyp zur Codierung der zu übertragenden Datenbits, insbesondere Priorisierungsschema oder Gleichgewichtung der zu übertragenden Datenbits (, die jeweils einem Modulationssymbol zugeordnet sind,) für unterschiedliche- Coderaten, Kanalübertragungsqualitäten, sowie sonstigen Sendeparametern vergrößert oder verkleinert werden können, läßt sich durch diese Anpassung der Signalamplituden jeder Quadrantengruppe eine weitere Effizienzsteigerung hinsichtlich der Datenrate der zu übertragenden Datenbits erzielen. The fact that in the complex signal space Quadrature amplitude modulation, for example, the distances between the quadrant groups depending on the code type used to encode the transmitting data bits, in particular prioritization scheme or Equal weighting of the data bits to be transmitted (each are assigned to a modulation symbol) for different Code rates, channel transmission qualities, as well as other Transmission parameters can be enlarged or reduced, lets each other by adjusting the signal amplitudes Quadrant group another efficiency increase in terms the data rate of the data bits to be transmitted.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Funkkommunikationsgerät sowie eine Netzkomponente, insbesondere Basisstation, das bzw. die entsprechend zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sind. The invention further relates to a radio communication device and a network component, in particular base station, the or the correspondingly for performing the invention Process are trained.

Die Erfindung betrifft auch eine Modulatoreinheit, die derart ausgebildet ist, daß sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren steuerbar ist. The invention also relates to a modulator unit that is designed that they according to the inventive method is controllable.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Funkkommunikationssystem, das mindestens ein solches Funkkommunikationsgerät, und/oder mindestens eine Netzkomponente, und/oder mindestens einen solchen Modulator zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. The invention further relates to Radio communication system that has at least one Radio communication device, and / or at least one network component, and / or at least one such modulator for performing the has the inventive method.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben. Other developments of the invention are in the Sub-claims reproduced.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. The invention and its developments are as follows explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Konstellation von Modulationssymbolen im komplexen Signalraum bei einer QPSK-Modulation (Quadrature Phase Shift Keying), Fig. 1 shows a schematic representation of the constellation of modulation symbols in the complex signal space in a QPSK modulation (Quadrature Phase Shift Keying),

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Verteilung bzw. Konstellation von Modulationssymbolen im komplexen Signalraum bei einer 8PSK, Fig. 2 shows a schematic representation of the distribution or constellation of modulation symbols in the complex signal space, 8PSK,

Fig. 3 in schematischer Darstellung die Verteilung von Modulationssymbolen in den vier Quadranten des komplexen Signalraums einer 16QAM (Quadraturamplitudenmodulation), bei der die vier Quadrantengruppen sowie die Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe jeweils äquidistante Abstände entlang der Realteil- sowie Imaginärteilachse aufweisen, Fig. 3 shows a schematic representation of the distribution of modulation symbols in the four quadrants of the complex signal space a 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation), in which comprise the four quadrant groups and the modulation symbols within the respective quadrant group respectively equidistant distances along the real part and Imaginärteilachse,

Fig. 4 in schematischer Darstellung die äquidistante Verteilung von Modulationssymbolen im komplexen Signalraum einer 64QAM Fig. 4 shows a schematic representation of the equidistant distribution of modulation symbols in the complex signal space a 64QAM

Fig. 5 in schematischer Darstellung die Verteilung von 4 Quadrantengruppen von Modulationssymbolen nach einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens im komplexen Signalraum einer 16QAM, Fig. 5 is a schematic representation of the distribution of 4 quadrant groups of modulation symbols according to a first variant of the inventive method in the complex signal space of 16QAM,

Fig. 6 eine beispielhafte Signalraumkonstellation von Modulationssymbolen einer 16QAM nach der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens von Fig. 5, Fig. 6 shows an exemplary signal space constellation of modulation symbols of a 16 QAM according to the first variant of the method of FIG. 5,

Fig. 9 in schematischer Darstellung die Verteilung von Modulationssymbolen aufgeteilt in vier Quadrantengruppen nach einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens im komplexen Signalraum einer 16QAM; Fig. 9 is a schematic representation of the distribution of modulation symbols divided into four quadrant groups according to a second variant of the inventive method in the complex signal space of 16QAM;

Fig. 7, 8 jeweils schematisch die Verteilung von Modulationssymbolen aufgeteilt in vier Quadrantengruppen im komplexen Signalraum einer 64QAM in analoger Anwendung der beiden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens einer 16QAM nach den Fig. 5, 6, 9, Fig. 7, 8 each schematically the distribution of modulation symbols divided into four quadrant groups in the complex signal space of a 64QAM in an analogous application of the two variants of the method according to the invention a 16 QAM of FIGS. 5, 6, 9,

Fig. 10 in schematischer Darstellung eine Funktionsstruktur zur Übertragung von Datenbits nach dem HSDPA- Protokoll (High Speed Downlink Packet Access) in UMTS. Fig. 10 a schematic representation of a functional structure for transmission of data bits according to the HSDPA protocol (High Speed Downlink Packet Access) in UMTS.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 mit 10 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Elements with the same function and mode of operation are provided with the same reference numerals in FIG. 1 at 10.

Insbesondere das sogenannte UMTS-Funkkommunikationssystem (Universal Mobile Telecommunications System) beinhaltet nach seinem Standard Release 4 (Stand 09/2001) drei Funkübertragungstechnologien: den FDD-Mode (Frequency Division Duplex), den 3,84 Mcps TDD-Mode (Time Division Duplex) und den 1,28 Mcps TDD-Mode. Beim FDD-Mode erfolgt dabei die Datenübertragung von Up- und Downlink auf unterschiedlichen Frequenzen per Frequenzmultiplex, während bei den beiden TDD-Modes die Datenübertragung von Up- und Downlink auf der gleichen Frequenz per Zeitmultiplex erfolgt. Unter Uplink wird die Übertragung von Datensignalen vom jeweiligen Funkkommunikationsgerät, insbesondere von der jeweiligen Mobilfunkstation wie z. B. Handy oder dergleichen, zur Basisstation verstanden. Im UMTS-Standard wird dabei das jeweilige Funkkommunikationsgerät als UE (User Equipment), sowie die Basisstation als NodeB bezeichnet. Entsprechend zum Uplink wird unter Downlink die Übertragungsrichtung von Datensignalen von der jeweiligen Nodeß zum jeweiligen Funkkommunikationsgerät in dessen jeweilig zugeordneter Funkzelle verstanden. In particular the so-called UMTS radio communication system (Universal Mobile Telecommunications System) includes after its Standard Release 4 (as of 09/2001) three Radio transmission technologies: FDD mode (Frequency Division Duplex), the 3.84 Mcps TDD mode (Time Division Duplex) and the 1.28 Mcps TDD mode. With FDD mode, this takes place Data transmission from uplink and downlink on different frequencies by frequency division multiplex, while in the two TDD modes Data transmission from uplink and downlink on the same Frequency is time division multiplexed. Under uplink the Transmission of data signals from the respective Radio communication device, in particular from the respective mobile radio station such as z. B. cell phone or the like understood the base station. in the The UMTS standard becomes the respective one Radio communication device as UE (User Equipment), and the base station as NodeB designated. Corresponding to the uplink, the downlink is the Direction of transmission of data signals from the respective Nodeß to the respective radio communication device in its respective assigned radio cell understood.

Derzeit sind im aktuellen UMTS-Standard Release 4 für die Downlink-Richtung maximale Packetdatenübertragungsraten bis 2 Mbps möglich. Die darauf folgende Version jedoch, die als Release 5 bezeichnet wird, fordert maximale Datenraten bis zu 10,8 Mbps in Downlink-Richtung. Diese Hochgeschwindigkeits- Packetdatenanwendung wird in UMTS als HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) bezeichnet. Dafür werden verschiedene Techniken angewendet, welche die höheren Datenraten ermöglichen wie z. B. HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request). Bei HARQ handelt es sich um ein spezielles Fehlerschutzprotokoll, mit dem in vorteilhafter Weise sichergestellt wird, daß insbesondere Datenpakete von einem Sender zum Empfänger erfolgreich (im Sinne von möglichst fehlerfrei) übertragen werden. Der jeweilige Sender und/oder Empfänger ist in einem solchen Funkkommunikationssystem in der Regel durch das jeweilige Funkkommunikationsgerät sowie der Basisstation in dessen jeweiliger Aufenthalts-Funkzelle gebildet. Das Fehlerschutzprotokoll HARQ ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die Datenübertragung über mindestens einen Mobilfunkkanal, d. h. über mindestens - eine Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Funkkommunikationsgerät und der jeweilig zugeordneten Basisstation (und umgekehrt) stattfindet. Ein Mobilfunkkanal ist aber in der Praxis zeitvariant und nichtlinear, d. h. aufgrund dessen Eigenschaften können die vorzugsweise in Form von Datenpaketen zu übertragenden Informationen trotz Codierung verändert bzw. verfälscht werden. The current UMTS standard release 4 for the Downlink direction maximum packet data transfer rates up to 2 Mbps possible. The subsequent version, however, as Release 5 is called, demands maximum data rates up to 10.8 Mbps in the downlink direction. This high-speed Packet data application is in UMTS as HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). For this, different ones Techniques applied that the higher data rates enable such. B. HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request). at HARQ is a special error protection protocol, with which it is ensured in an advantageous manner that especially data packets from a sender to a receiver successfully (in the sense of as error-free as possible). The respective transmitter and / or receiver is in one Radio communication system usually by the respective Radio communication device and the base station in it respective residence radio cell formed. The Error protection protocol HARQ is particularly advantageous because the Data transmission over at least one mobile radio channel, d. H. over at least - an air interface between the respective radio communication device and the respectively assigned Base station (and vice versa) takes place. A cellular channel is, however, time-variant and non-linear in practice, i.e. H. due to its properties, they can preferably be in the form of data packets to be transmitted despite Coding can be changed or falsified.

Bei einem solchen Fehlerschutzverfahren überprüft deshalb der jeweilige Empfänger zweckmäßigerweise alle empfangenen Datenpakete auf mögliche Übertragungsfehler und gibt dem jeweiligen Sender das zugehörige Prüfergebnis bekannt. Dies geschieht dadurch, daß der jeweilige Empfänger dem jeweils zugeordneten Sender für jedes fehlerfrei empfangene Datenpaket eine positive Bestätigung (ACK = Acknowledgement) über mindestens einen Rückkanal überträgt. Entsprechend überträgt der jeweilige Empfänger für jedes fehlerhaft empfangene Datenpaket eine negative Bestätigung (NACK = Negative Acknowledgement) über mindestens einen Rückkanal an den jeweils zugeordneten Sender. Reicht dem Sender die Mitteilung, daß ein bestimmtes Datenpaket fehlerhaft übertragen worden ist, so leitet das HARQ-Protokoll eine Wiederholung der Übertragung (= Retransmission) für das jeweilig fehlerhaft gesendete Datenpaket ein. Reicht dem Sender die Mitteilung, daß ein bestimmtes Datenpaket fehlerfrei übertragen worden ist, so setzt das HARQ-Protokoll die Übertragung von neuen Datenpaketen fort. Die eindeutige Identifizierung der verschiedenen Datenpakete erfolgt in der Regel in der Form von Paketnummern, die zusammen mit den Nutzdaten im jeweiligen Datenpaket übertragen werden. In such an error protection procedure, the respective recipient expediently all received Data packets for possible transmission errors and gives that the relevant test result is known to the respective sender. This happens in that the respective recipient assigned transmitter for each error-free received data packet a positive confirmation (ACK = Acknowledgment) transmits at least one return channel. The transmits accordingly respective recipients for each incorrectly received Data packet a negative confirmation (NACK = negative Acknowledgment) via at least one return channel to the respective assigned transmitter. Submits to the broadcaster that a certain data packet has been transmitted incorrectly, so the HARQ protocol directs a retransmission of the transmission (= Retransmission) for the incorrectly sent Data packet. Submits to the broadcaster that a certain data packet has been transmitted without errors, so that sets HARQ protocol continues the transmission of new data packets. The unique identification of the different data packets usually takes the form of package numbers transmitted together with the user data in the respective data packet become.

Eine weitere Technik, welche für HSDPA angewendet wird, ist die sogenannte adaptive Codierung und Modulation. In Bezug auf die Codierung werden beispielsweise die Coderaten R, S und x betrachtet. Die Coderate von beispielsweise R bedeutet dabei, daß R der übertragenen codierten Datenbits den eigentlichen zu übertragenden Informationsbits zugeordnet sind, während der restliche x-Anteil der Anzahl von codierten Datenbits durch Redundanzbits wie z. B. Paritätsbits gebildet ist. In Bezug auf die Modulation werden vorzugsweise digitale Modulationsarten wie z. B. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK, 16QAM (Quadraturamplitudenmodulation) und 64QAM betrachtet. Die Adaption der Codierung und Modulation wird dabei vorzugsweise anhand des jeweiligen Zustandes des Übertragungskanals durchgeführt. Beispielsweise bei gutem Kanalzustand, d. h. wenig Störung, kann hierdurch eine hochstufige Modulation mit einer hohen Coderate zur Datenübertragung verwendet werden, wie z. B. 64QAM mit einer Coderate x. Bei verschlechtertem Kanalzustand hingegen, d. h. viel Störung auf dem jeweiligen Mobilfunkkanal über die Luftschnittstelle zwischem dem jeweiligen Funkkommunikationsgerät und der Basisstation (und umgekehrt) in dessen Auefnethaltsfunkzelle ist vorzugsweise eine niedrigstufigere Modulation mit einer ebenfalls niedrigeren Coderate zur Datenübertragung zweckmäßig, wie z. B. QPSK mit einer Coderate von R. Another technique used for HSDPA is the so-called adaptive coding and modulation. In relation for example, the code rates R, S and considered x. The code rate of, for example, R means thereby that R of the transmitted coded data bits are assigned to the actual information bits to be transmitted, while the remaining x portion of the number of encoded Data bits through redundancy bits such as e.g. B. parity bits formed is. In terms of modulation, digital are preferred Modulation types such as B. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK, 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) and 64QAM considered. The adaptation of coding and modulation is preferably based on the respective state of the Transmission channel carried out. For example with good Channel state, d. H. little disruption, this can result in a high level Modulation with a high code rate for data transmission used, such as. B. 64QAM with a code rate x. at deteriorated channel condition, however. H. a lot of interference the respective mobile radio channel via the air interface between the respective radio communication device and the Base station (and vice versa) is in its stay radio cell preferably a lower level modulation with a lower code rate for data transmission is also advisable, such as B. QPSK with a code rate of R.

Fig. 10 zeigt schematisch eine für das HSDPA-Verfahren zweckmäßige Physical-Layer-Struktur, d. h. die Verarbeitung von zu verarbeitenden Datenbits zum Versenden über die Luftschnittstelle. Ein Datenstrom von N Transportblöcken NTB wird um sogenannte Tail bits (Ergänzungsbits) in einer Einheit TB erweitert. Um welche Tail bits es sich hierbei genau handelt und ob diese pro Transportblock oder pro N Transportblöcke angehängt werden, dst dabei derzeit noch nicht abschließend spezifiziert. Danach erfolgt eine Turbocodierung mittels eines Turbocodierers TC. Ein Ratematching-Filter RM sorgt anschließend dafür, daß der ankommende Bitdatenstrom in eine vorgegebene, definierte Blocklänge eingepaßt wird, d. h. in der Regel wird der ankommende Datenbitstrom entweder gekürzt oder gestreckt bzw. verlängert. Dies kann typischerweise dadurch vorgenommen werden, daß einzelne Bits des Datenstromes weggelassen oder aber wiederholt werden. Die Outputbits, d. h. verarbeiteten Bits am Ausgang des Ratematching-Blocks RM werden dann in einem sogenannten Interleaver-Block IL verwürfelt. Dieser derart aufbereitete Datenbitstrom wird nun auf Symbole des komplexen Basisbands mit Hilfe eines Modulators MOD verteilt. Ein nachfolgender Demultiplexer DEMUX verteilt dann die Symbole auf ein oder mehrere Spreizcodes (channelisation Codes). Eine Steuereinheit AMCS (Adaptive Modulation and Coding Schemes) steuert dabei die Coderate des Codierers TC, die Modulationsart bzw. Auswahl des Modulationstyps des Modulatorblocks MOD, und/oder die Auswahl der Spreizcodes mittels des Demultiplexers DEMUX. Bei HSDPA handelt es sich um eine Technik, die keine Circuit-Switched-Verbindung (leitungsgebundene Verbindungen) unterstützt, sondern nur Packet- Switched-Verbindungen (packetvermittelte Verbindungen). Insbesondere HARQ findet Anwendung, d. h. das mobile Terminal sendet ein Acknowledgement-Signal oder Negative- Acknowledgement-Signal zur Basisstation zurück, um den korrekten Empfang des jeweiligen Datenpakets zu bestätigen oder nicht zu bestätigen. Basierend auf dieser Rückmeldung wird dann gegebenenfalls eine Wiederholung dieses nicht korrekt empfangenen Pakets gesendet. Mit Hilfe des Demodulators DEMUX werden die aus dem Modulatorblock MOD gelieferten Symbole mit Spreizcodes SC1 bis SCm beaufschlagt und zu einem sequentiellen Datenstrom SQ zusammengeführt, und anschließend mittels einer Hochfrequenzbaugruppe HF über die Luftschnittstelle AI geschickt. Fig. 10 shows schematically a convenient method for the HSDPA physical layer structure, the processing that is to be processed for sending data bits on the air interface. A data stream of N transport blocks NTB is expanded by so-called tail bits (supplementary bits) in a unit TB. Exactly what tail bits are involved and whether they are appended per transport block or per N transport blocks has not yet been finally specified. This is followed by turbo coding using a turbo encoder TC. A rate matching filter RM then ensures that the incoming bit data stream is fitted into a predetermined, defined block length, ie the incoming data bit stream is usually either shortened or stretched or lengthened. This can typically be done by omitting individual bits of the data stream or by repeating them. The output bits, ie processed bits at the output of the rate matching block RM, are then scrambled in a so-called interleaver block IL. This data bit stream prepared in this way is now distributed to symbols of the complex baseband with the aid of a modulator MOD. A subsequent demultiplexer DEMUX then distributes the symbols to one or more spreading codes (channelization codes). A control unit AMCS (Adaptive Modulation and Coding Schemes) controls the code rate of the encoder TC, the type of modulation or selection of the modulation type of the modulator block MOD, and / or the selection of the spreading codes by means of the demultiplexer DEMUX. HSDPA is a technology that does not support a circuit-switched connection (wired connections), but only packet-switched connections (packet-switched connections). HARQ is used in particular, ie the mobile terminal sends an acknowledgment signal or negative acknowledgment signal back to the base station in order to confirm or not to confirm the correct receipt of the respective data packet. Based on this feedback, a repetition of this incorrectly received packet may then be sent. With the help of the demodulator DEMUX, the symbols supplied from the modulator block MOD are supplied with spreading codes SC1 to SCm and combined to form a sequential data stream SQ, and then sent via the air interface AI by means of a high-frequency module HF.

Bei der Modulation mit Hilfe des Modulators MOD wird dabei ein hochfrequentes Trägersignal in Abhängigkeit von den zu übertragenden Datensymbolen verändert. Bei der QPSK- und 8PSK-Modulation (Quadrature und 8 Phase Shift Keying) folgt dies in bekannter Weise durch eine reine Phasenumtastung. Für die QPSK ist die Konstellation im komplexen Signalraum schematisch in der Fig. 1 dargestellt. Die Abszisse ist dabei mit RE, die Ordinate mit IM bezeichnet. Entlang der Abszisse RE ist der Realteil, entlang der Ordinaten IM der Imaginärteil des jeweiligen Symbols im komplexen Signalraum am Ausgang des Modulators MOD aufgetragen. Bei der QPSK sind vier Modulationssymbole SY1, SY2, SY3, SY4 jeweils einzeln in den vier Quadranten des komplexen Signalraums verteilt. Ihnen ist jeweils derselbe, konstante Realteil- und Imaginärteilwert, hier jeweils der normierte Wert 1 zugeordnet. Sie sitzen damit in den Ecken eines gedachten Quadrats und auf einem Kreis mit dem Radius "Wurzel 2" und weisen entlang der Abszisse und Ordinaten betrachtet jeweils voneinander äquidistante Abstände auf. Jedem Modulationssymbol SY1, SY2, SY3, SY4 ist im komplexen Signalraum SR1 jeweils eine Datenbitsequenz von zwei Einzelbits zugeordnet und zwar im Einzelnen dem Modulationssymbol SY1 die codierte Bitfolge 00, dem Modulationssymbol SY2 die codierte Bitfolge 01, dem Modulationssymbol SY3 die codierte Bitfolge 11 sowie dem Modulationssymbol SY4 die codierte Bitfolge 10. Bei der QPSK werden somit den codierten Datenbitfolgen 00, 01, 11, 10 Modulationssymbole SY1, SY2, SY3, SY4 und damit in eindeutiger Weise die Phasenwerte 45°, 135°, 225°, 315° zugeordnet. Sie können deshalb aus dem hochfrequenten Modulationssignal mit Hilfe eines entsprechenden Demodulators in eindeutiger Weise zurückgewonnen werden. When modulating with the aid of the modulator MOD, a high-frequency carrier signal is changed depending on the data symbols to be transmitted. With QPSK and 8PSK modulation (quadrature and 8 phase shift keying), this is done in a known manner by pure phase shift keying. For the QPSK, the constellation in the complex signal space is shown schematically in FIG. 1. The abscissa is RE, the ordinate IM. The real part is plotted along the abscissa RE, and the imaginary part of the respective symbol is plotted along the ordinate IM in the complex signal space at the output of the modulator MOD. In the QPSK, four modulation symbols SY1, SY2, SY3, SY4 are each individually distributed in the four quadrants of the complex signal space. They are each assigned the same, constant real part and imaginary part value, here the normalized value 1. They thus sit in the corners of an imaginary square and on a circle with the radius "root 2" and, viewed along the abscissa and ordinate, are at equidistant distances from each other. A data bit sequence of two individual bits is assigned to each modulation symbol SY1, SY2, SY3, SY4 in the complex signal space SR1, specifically the coded bit sequence 00 to the modulation symbol SY1, the coded bit sequence 01 to the modulation symbol SY2, the coded bit sequence 11 to the modulation symbol SY3 and the Modulation symbol SY4 is the coded bit sequence 10. With QPSK, the coded data bit sequences 00, 01, 11, 10 are thus assigned modulation symbols SY1, SY2, SY3, SY4 and thus the phase values 45 °, 135 °, 225 °, 315 °. They can therefore be recovered from the high-frequency modulation signal with the help of an appropriate demodulator in a unique manner.

Im Fall von 8PSK werden jeweils 3 Datenbits pro Modulationssymbol übertragen. Die zugehörige Konstellation der Modulationssymbole ist dabei im komplexen Signalraum SR2 in der Fig. 2 schematisch dargestellt. Die acht Modulationssymbole SY1 mit SY8 der 8PSK-Modulation sind wie bei der QPSK ebenfalls auf einem Kreis, vorzugsweise normierten Einheitskreis, EK um den Ursprung des Koordinatensystems RE, IM in äquidistanten Winkelabständen voneinander verteilt angeordnet. Die acht Modulationssymbole SY1 mit SY8 sind dabei jeweils um einen Winkel von 45° auf diesem Kreis EK relativ zueinander versetzt, d. h. die auf sie abgebildeten codierten Datenbitfolgen aus je 3 Bits 000, 001, 011, 010, 110, 111, 101, 100 können durch Zuordnung eines bestimmten Phasenwertes in eindeutiger Weise identifiziert werden. In the case of 8PSK, 3 data bits are transmitted per modulation symbol. The associated constellation of the modulation symbols is shown schematically in the complex signal space SR2 in FIG. 2. The eight modulation symbols SY1 with SY8 of the 8PSK modulation are, as in the case of the QPSK, likewise arranged on a circle, preferably normalized unit circle, EK distributed around the origin of the coordinate system RE, IM at equidistant angular distances from one another. The eight modulation symbols SY1 with SY8 are each offset by an angle of 45 ° on this circle EK relative to one another, ie the coded data bit sequences of 3 bits 000, 001, 011, 010, 110, 111, 101, 100 depicted on them can can be clearly identified by assigning a specific phase value.

Wird nun die Phasenumtastung der QPSK bzw. 8PSK zusätzlich mit einer Amplitudenmodulation beaufschlagt, so können durch die spezifische Zuordnung von je einem Phasen- und Amplitudenwert pro Modulationssymbol noch mehr Datensymbole im komplexen Signalraum eingeführt und diesen zu übertragende, codierte Bitfolgen in eindeutiger Weise zugeordnet werden. Im Falle einer 16QAM (Quadraturamplitudenmodulation) werden auf diese Weise pro Datensymbol bzw. Modulationssymbol 4 Datenbits zuordenbar und damit im hochfrequenten Modulationssignal übertragbar. Die zugehörige Verteilung der Modulationssymbole ist schematisch in der Fig. 3 im komplexen Signalraum SR3 dargestellt. Jeweils eine Gruppe von vier Modulationssymbolen ist jedem der vier Quadranten des komplexen Signalraums SR3 zugeordnet. Innerhalb jeder Quadrantengruppe QG1, QG2, QG3, QG4 sind jeweils vier Modulationssymbole wie z. B. SY111, SY101, SY100, SY110/SY211, SY210, SY200, SY201/SY310, SY311, SY301, SY300/SY400, SY401, SY411, SY410 bezüglich ihres Realteils und Imaginärteils jeweils in äquidistanten Abständen voneinander angeordnet. Auch die Quadrantengruppen QG1, QG2, QG3, QG4 weisen voneinander jeweils dieselben Quer- und Längsabstände entlang der Realteil- und Imaginärteilachse RE, IM wie ihre Modulationssymbole im Inneren der jeweiligen Quadrantengruppe selbst auf. Insgesamt betrachtet ergibt sich somit eine Konstellation von Modulationssymbolen im Signalraum SR3 einer 16QAM, bei denen die Modulationssymbole der vier Quadrantengruppen QG1 mit QG4 schachbrettartig, d. h. in Form eines äquidistant gerasterten Quadrats verteilt sind. Während bei der PSK und 8PSK entsprechend den Fig. 1 und 2 den Modulationssymbolen jeweils derselbe Amplitudenwert zugeordnet ist, werden hier bei der 16QAM die Modulationssymbole jeder Quadrantengruppe nochmals durch vier zugeordnete, unterschiedliche Amplitudenbetragswerte (ausgehend vom Ursprung des Koordinatensystems RE, IM) in eindeutiger Weise gekennzeichnet. If the phase shift keying of the QPSK or 8PSK is additionally subjected to an amplitude modulation, more specific data symbols can be introduced in the complex signal space by the specific assignment of one phase and amplitude value per modulation symbol and the coded bit sequences to be transmitted can be assigned in a unique manner. In the case of a 16QAM (quadrature amplitude modulation), 4 data bits can be assigned per data symbol or modulation symbol and thus transmitted in the high-frequency modulation signal. The associated distribution of the modulation symbols is shown schematically in FIG. 3 in the complex signal space SR3. A group of four modulation symbols is assigned to each of the four quadrants of the complex signal space SR3. Within each quadrant group QG1, QG2, QG3, QG4 there are four modulation symbols such as e.g. B. SY111, SY101, SY100, SY110 / SY211, SY210, SY200, SY201 / SY310, SY311, SY301, SY300 / SY400, SY401, SY411, SY410 with respect to their real part and imaginary part each arranged at equidistant distances from each other. The quadrant groups QG1, QG2, QG3, QG4 also have the same transverse and longitudinal distances from one another along the real part and imaginary part axes RE, IM as their modulation symbols in the interior of the respective quadrant group itself. All in all, this results in a constellation of modulation symbols in the signal space SR3 of a 16QAM, in which the modulation symbols of the four quadrant groups QG1 with QG4 are distributed like a checkerboard, ie in the form of an equidistant grid. While the modulation symbols associated with the PSC and 8PSK corresponding to FIGS. 1 and 2 respectively, the same amplitude value, the modulation symbols, each quadrant group again by four associated, different amplitude magnitude values are shown (starting from the origin of the coordinate system RE, IM) in the 16QAM unambiguously characterized.

In Erweiterung dazu werden bei einer 64QAM pro Datensymbol bzw. Modulationssymbol 6 Datenbits in entsprechender Weise übertragen. Die Verteilung der Modulationssymbole und ihrer zugeordneten Datenbitfolgen sind dabei in der Fig. 4 im komplexen Signalraum SR4 schematisch dargestellt. Die Modulationssymbole sind jeweils in vier Quadrantengruppen QG1*, QG2*, QG3* sowie QG4* zu je sechzehn Modulationssymbolen angeordnet. Innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1* sind die Modulationssymbole jeweils bezüglich ihres Real- und Imaginärteils in äquidistanten Abständen voneinander positioniert. Denselben Abstand wie die Modulationssymbole selbst pro Quadrantengruppe weisen auch die Quadrantengruppen jeweils entlang der Abszisse RE und Ordinaten IM voneinander auf. Dies bedeutet, daß die sich bezüglich der Abszisse RE und Ordinaten IM benachbart gegenüberliegenden Modulationssymbole dieselbe betragsmäßige Distanz voneinander aufweisen wie je zwei benachbarte Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe. In addition to this, 6 data bits are transmitted in a corresponding manner for a 64QAM per data symbol or modulation symbol. The distribution of the modulation symbols and their assigned data bit sequences are shown schematically in FIG. 4 in the complex signal space SR4. The modulation symbols are each arranged in four quadrant groups QG1 *, QG2 *, QG3 * and QG4 *, each with sixteen modulation symbols. Within the respective quadrant group such as B. QG1 *, the modulation symbols are each positioned at equidistant intervals with respect to their real and imaginary parts. The quadrant groups also have the same distance from one another along the abscissa RE and ordinate IM as the modulation symbols themselves per quadrant group. This means that the modulation symbols located opposite one another with respect to the abscissa RE and ordinate IM have the same absolute distance from one another as two adjacent modulation symbols within the respective quadrant group.

Im jeweiligen Empfänger (bei einem Mobilfunksystem gebildet durch die Basisstation oder durch das jeweilige Funkkommunikationsgerät) werden die über die Luftschnittstelle gesendeten Datensymbole entsprechend dem verwendeten Modulationsverfahren demoduliert. Aufgrund der Datenübertragung über einen Mobilfunkkanal können aber die empfangenen Datensymbole Störungen enthalten, so daß Modulationssymbole nicht mehr ari den Positionen der gesendeten Symbole empfangen werden, sondern im komplexen Signalraum gegenüber ihren ursprünglichen Sende- Positionen versetzt bzw. verstreut sind. Aufgabe des jeweiligen Empfängers bei der Demodulation ist es folglich insbesondere, in Abhängigkeit vom Empfangssymbol auf das gesendete Datensymbol zuschließen und dieses zu schätzen. Hierzu vergleicht der jeweilige Empfänger jedes Empfangssymbol mit allen möglich gesendeten Modulationssymbolen und entscheidet sich dann für dasjenige empfangene Modulationssymbol im Signalraum, das mit maximalster Wahrscheinlichkeit gesendet worden ist. Dazu wird in der Regel um das jeweilige Modulationssymbol im Sendesignalraum ein äußerer Rahmen als tolerierbarer Fehlerbereich gezogen. Liegt das empfangene Modulationssymbol innerhalb dieses Toleranzbereiches, so wird es der Phase und Amplitude desjenigen gesendeten Modulationssymbols zugeordnet, um den dieser Toleranzbereich im komplexen Sendesignalraum herumgelegt worden ist. In der Fig. 3 ist beispielsweise dem Sende-Modulationssymbol SY111 in der ersten Quadrantengruppe QG1 der Fehlertoleranzbereich ES111 zugeordnet. Er ist strichpunktiert in Form eines Quadrats eingezeichnet. Vorzugsweise werden die Fehlertoleranzbereiche der Modulationssymbole derart um die äquidistant voneinander positionierten Modulationssymbole verteilt, daß die Fehlertoleranzbereiche wiederum gleichmäßig verteilt sind. Jeweils zwei benachbarte Fehlertoleranzbereiche treffen sich somit etwa in der Mitte der Distanz zwischen zwei benachbarten Modulationssymbolen bei Betrachtung entlang der Realteil- und Imaginärteilachse RE, IM. Mit anderen Worten betrachtet sitzen die Modulationssymbole jeweils im Zentrum von einem quadratischen Fehlertoleranzbereich. Aneinandergesetzt bilden die Fehlertoleranzbereiche insgesamt betrachtet eine schachbrettartig ausgebildete Fläche aus quadratischen Teilflächen um die Modulationssymbole herum. Die Gesamtfläche aus diesen Fehlertoleranz-Teilflächen ist in der Fig. 3 strichpunktiert angedeutet und mit SRF1 bezeichnet. Diese Fläche SRF1 ist dabei ein Maß für die bei der 16QAM aufgewendeten Gesamt- Signalleistung in Summe über alle Modulationszustände der sechzehn verschiedenen Modulationssymbole betrachtet. In the respective receiver (in the case of a mobile radio system formed by the base station or by the respective radio communication device), the data symbols sent via the air interface are demodulated in accordance with the modulation method used. Due to the data transmission over a mobile radio channel, however, the received data symbols may contain interference, so that modulation symbols are no longer received ari the positions of the transmitted symbols, but are offset or scattered in the complex signal space relative to their original transmission positions. It is consequently the task of the respective receiver in the demodulation, in particular, to infer the transmitted data symbol as a function of the reception symbol and to estimate it. For this purpose, the respective receiver compares each received symbol with all possible modulation symbols sent and then decides for the received modulation symbol in the signal space that has been transmitted with the highest probability. For this purpose, an outer frame is usually drawn around the respective modulation symbol in the transmission signal space as a tolerable error range. If the received modulation symbol lies within this tolerance range, it is assigned to the phase and amplitude of the transmitted modulation symbol around which this tolerance range has been placed in the complex transmission signal space. In Fig. 3, for example, the transmit modulation symbol SY111 in the first quadrant group QG1 is assigned the fault tolerance range ES111. It is drawn in dash-dotted lines in the form of a square. The error tolerance ranges of the modulation symbols are preferably distributed around the modulation symbols positioned equidistantly from one another in such a way that the error tolerance ranges are in turn evenly distributed. Two adjacent fault tolerance ranges thus meet approximately in the middle of the distance between two adjacent modulation symbols when viewed along the real part and imaginary part axes RE, IM. In other words, the modulation symbols are each located in the center of a square fault tolerance area. When put together, the fault tolerance areas as a whole form a checkerboard-like area made up of square partial areas around the modulation symbols. The total area from these fault tolerance partial areas is indicated by dash-dotted lines in FIG. 3 and is designated by SRF1. This area SRF1 is a measure of the total signal power used in the 16QAM in total across all modulation states of the sixteen different modulation symbols.

Bei der 16QAM und entsprechend dazu bei der 64QAM werden die zu übertragenden Bitfolgen den Modulationssymbolen zweckmäßigerweise derart zugeordnet, daß die pro Modulationssymbol übertragenen Bits unterschiedliche Prioritäten aufweisen. Bei beiden Modulationsarten haben jeweils vorzugsweise die ersten zwei Bits jeder zugeordneten Bitfolge pro Modulationssymbol eine hohe Priorität, während die restlichen zwei Bits bei der 16QAM bzw. restlichen 4 Bits bei der 64QAM eine niedrigere Priorität aufweisen. Die höhere Priorität der ersten beiden Bits der jedem Modulationssymbol zugeordneten Bitfolge ergibt sich vorzugsweise dadurch, daß mit den ersten zwei Bits jeweils der Quadrant des komplexen Signalraums festgelegt wird. Im Einzelnen wird bei der 16QAM beispielsweise mit den beiden ersten Bits 00 der erste Quadrant bzw. die erste Quadrantengruppe QG1 identifizierbar gemacht. In der Fig. 3 weisen beispielsweise die vier zu übertragenden, codierten Bitfolgen 0011, 0001, 0000, 0010, die den Symbolen SY111, SY101, SY100, SY110 der ersten Quadrantengruppe QG1 zugeordnet sind, jeweils als Anfangsbits zwei Nullen auf. Diese beiden Nullen kennzeichnen dabei den ersten Quadranten und sind gegenüber den restlichen beiden Bits jeder Bitfolge höher priorisiert. Die höhere Priorisierung der ersten beiden Bits jeder Bitfolge, die den Modulationssymbolen der ersten Quadrantengruppe QG1 zugeordnet sind, sind dabei in der Fig. 3 strichpunktiert eingerahmt gezeichnet und mit dem Bezugszeichen HB versehen. In entsprechender Weise werden die den Modulationssymbolen der zweiten Quadrantengruppe QG2 zugewiesenen Bitfolgen jeweils durch die beiden Anfangsbits 10 gekennzeichnet. Die Bitfolgen, die den Modulationssymbolen der dritten Quadrantengruppe QG3 zugeordnet sind, werden durch die beiden Anfangsbits 11 charakterisiert. Die den Modulationssymbolen der vierten Quadrantengruppe QG4 zugeordneten codierten Bitfolgen weisen jeweils als Anfangsbits die gleiche Bitfolge 01 auf. Solange der jeweilige Empfänger aus dem über die Luftschnittstelle übermittelten hochfrequenten Nachrichtensignalen nach deren Demodulation die Zuordnung der Modulationssymbole in eindeutiger Weise zu einem bestimmten Quadranten des komplexen Signalraums ermöglicht, können zumindest die beiden Anfangsbits der jedem übermittelten Modulationssymbol zugeordneten Bitfolge in eindeutiger Weise rekonstruiert werden. Die Priorisierung der beiden Anfangsbits jeder zu übertragenden Bitfolge zur Kennzeichnung des jeweils zugeordneten Quadranten im komplexen Signalraum kann in vorteilhafter Weise bei der Zuordnung der codierten Datenbits zu den einzelnen Symbolen dahingehend genutzt werden, daß beispielsweise systematische Bits, d. h. Bits, die die eigentlich zu übertragenden Informationsbits darstellen, nur in den Positionen der codierten Datenbitfolgen mit höherer Priorität übertragen werden, während die hinteren restlichen Bits jeder Datenbitfolge lediglich Redundanzbits wie z. B. Paritätsbits in den Positionen mit niedrigerer Priorität beinhalten. Auf diese Weise werden alle Symbole mit identischen systematischen Bits immer im gleichen Quadranten des Signalraums abgebildet. Dadurch wird die Demodulation in vorteilhafter Weise effizienter, da bereits mit der korrekten Entscheidung bzw. Auswahl des Quadranten im Empfänger die systematischen Bits korrekt detektiert werden können. Mögliche Fehlentscheidungen bezüglich der Positionen der empfangenen Modulationssymbole innerhalb des jeweiligen Quadranten wirken sich dann auf diese systematischen Bits nicht relevant aus. In the 16QAM and correspondingly in the 64QAM, the bit sequences to be transmitted are expediently assigned to the modulation symbols in such a way that the bits transmitted per modulation symbol have different priorities. In both types of modulation, the first two bits of each assigned bit sequence per modulation symbol preferably have a high priority, while the remaining two bits have a lower priority for the 16QAM and the remaining 4 bits for the 64QAM. The higher priority of the first two bits of the bit sequence assigned to each modulation symbol preferably results from the fact that the quadrant of the complex signal space is defined with the first two bits. Specifically, in the 16QAM, for example, the first quadrant or the first quadrant group QG1 is made identifiable with the two first bits 00. In FIG. 3, for example, the four coded bit sequences 0011, 0001, 0000, 0010 to be transmitted, which are assigned to the symbols SY111, SY101, SY100, SY110 of the first quadrant group QG1, each have two zeros as start bits. These two zeros identify the first quadrant and have a higher priority than the remaining two bits of each bit sequence. The higher prioritization of the first two bits of each bit sequence, which are assigned to the modulation symbols of the first quadrant group QG1, are shown in dash-dotted lines in FIG. 3 and provided with the reference symbol HB. In a corresponding manner, the bit sequences assigned to the modulation symbols of the second quadrant group QG2 are each identified by the two start bits 10 . The bit sequences which are assigned to the modulation symbols of the third quadrant group QG3 are characterized by the two start bits 11 . The coded bit sequences assigned to the modulation symbols of the fourth quadrant group QG4 each have the same bit sequence 01 as start bits. As long as the respective receiver enables the assignment of the modulation symbols in a unique manner to a specific quadrant of the complex signal space from the high-frequency message signals transmitted via the air interface after their demodulation, at least the two start bits of the bit sequence assigned to each transmitted modulation symbol can be reconstructed in a unique manner. The prioritization of the two start bits of each bit sequence to be transmitted for identifying the respectively assigned quadrant in the complex signal space can advantageously be used when assigning the coded data bits to the individual symbols in such a way that, for example, systematic bits, that is to say bits which contain the information bits actually to be transmitted represent, are only transmitted in the positions of the coded data bit sequences with higher priority, while the rear remaining bits of each data bit sequence only redundancy bits such. B. Include parity bits in the lower priority positions. In this way, all symbols with identical systematic bits are always mapped in the same quadrant of the signal space. This advantageously makes demodulation more efficient, since the correct decision or selection of the quadrant in the receiver can be used to correctly detect the systematic bits. Possible wrong decisions regarding the positions of the received modulation symbols within the respective quadrant then have no relevant effect on these systematic bits.

Um nun für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen die Quadraturamplitudenmodulation noch effizienter zu machen, wird die Signalamplitude jeder Quadrantengruppe zusätzlich derart gesteuert, daß die Abstände der Quadrantengruppen wie z. B. QG1, QG2, QG3, QG4 bei 16QAM relativ zueinander entlang der Realteil- und Imaginärteilachse betrachtet gegenüber den Abständen der Modulationssymbole innerhalb jeder Quadrantengruppe selbst vergrößert wird. Insbesondere werden die Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander gegenüber der Signalraumkonstellation einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole vergrößert. Fig. 5 veranschaulicht schematisch im komplexen Signalraum SR5 diese Vergrößerung der Abstände der Quadrantengruppen QG1, QG2, QG3, QG4 relativ zueinander, d. h. im Einzelnen die Vergrößerung der Distanz D12* zwischen der ersten und zweiten Quadrantengruppe, der Distanz D23* zwischen der zweiten und dritten Quadrantengruppe, der Distanz D34* zwischen der dritten und vierten Quadrantengruppe sowie der Distanz D41* zwischen der ersten und vierten Quadrantengruppe, gegenüber den Distanzen D12, D23, D34, D41 der Quadrantengruppen QG1, QG2, QG3, QG4 bei der normalen 16QAM entsprechend der Fig. 3, wo die vier Quadrantengruppen QG1 mit QG4 entlang der Realteilachse RE sowie Imaginärteilachse IM dieselben Distanzen wie die Vielzahl von Modulationssymbolen innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe selbst aufweisen. Die vier Quadrantengruppen QG1 mit QG4 von Fig. 5 werden gegenüber der Verteilung der Quadrantengruppen entsprechend der Fig. 3 dadurch weiter auseinander geschoben, d. h. voneinander weiter entfernt, indem die beiden, jeweils näher an der Realteilachse sitzenden Modulationssymbole der jeweiligen Quadrantengruppe mit einer Signalamplitude a1* (entlang der Realteilachse RE sowie der Imaginärteilachse IM betrachtet) moduliert werden, die gegenüber der ursprünglichen Signalamplitude a1 bei der Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole - wie in Fig. 3 dargestellt - vergrößert ist. Es gilt also a1* > a1. In entsprechender Weise werden jeweils die beiden von der Realteilachse sowie Imaginärteilachse jeder Quadrantengruppe weiter außen positionierten Modulationssymbole wie z. B. SY101, SY111 mit einer Signalamplitude a2* moduliert, die ebenfalls gegenüber der ursprünglichen Signalamplitude a2 bei der Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole entsprechend Fig. 3 vergrößert ist. Es gilt also a2* > a2. Die Abstände SA1* der Modulationssymbole entlang der Realteil- und Imaginärteilachse betrachtet sind in der Fig. 5 innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 konstant gehalten, d. h. sie entsprechen den Abstandsverhältnissen innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 bei der Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole von Fig. 3. In order to make the quadrature amplitude modulation even more efficient for high-speed data transmissions, the signal amplitude of each quadrant group is additionally controlled in such a way that the spacing of the quadrant groups, such as. B. QG1, QG2, QG3, QG4 with 16QAM relative to each other along the real part and imaginary part axes viewed compared to the distances of the modulation symbols within each quadrant group itself is enlarged. In particular, the spacings of the quadrant groups relative to one another are increased with respect to the signal space constellation of quadrature amplitude modulation with equidistant spacings of all modulation symbols. Fig. 5 illustrates schematically the complex signal space SR5 this enlargement of the spacing of the quadrant groups QG1, QG2, QG3, QG4 relative to each other, ie, in particular, the enlargement of the distance D12 * between the first and second quadrant group, the distance D23 * between the second and third Quadrant group, the distance D34 * between the third and fourth quadrant group and the distance D41 * between the first and fourth quadrant group, compared to the distances D12, D23, D34, D41 of the quadrant groups QG1, QG2, QG3, QG4 in the normal 16QAM according to the figure where the four quadrant groups have QG1 with QG4 along the real part axis and RE Imaginärteilachse IM same distances as the plurality of modulation symbols within the respective quadrant group itself. 3. The four quadrant groups QG1 with QG4 of FIG. 5 are pushed further apart compared to the distribution of the quadrant groups in accordance with FIG. 3, that is to say they are further apart from one another by the two modulation symbols of the respective quadrant group each sitting closer to the real part axis with a signal amplitude a1 * (viewed along the real part axis RE and the imaginary part axis IM), which is enlarged compared to the original signal amplitude a1 in quadrature amplitude modulation with equidistant intervals of all modulation symbols - as shown in FIG. 3. So we have a1 *> a1. In a corresponding manner, the two modulation symbols positioned further outward from the real part axis and imaginary part axis of each quadrant group, such as e.g. B. SY101, SY111 modulated with a signal amplitude a2 *, which is also enlarged compared to the original signal amplitude a2 in quadrature amplitude modulation with an equidistant arrangement of all modulation symbols according to FIG. 3. So a2 *> a2 applies. The distances SA1 * of the modulation symbols viewed along the real part and imaginary part axes are shown in FIG. 5 within the respective quadrant group, e.g. B. QG1 kept constant, ie they correspond to the spacing within the respective quadrant group such as. B. QG1 in quadrature amplitude modulation with an equidistant arrangement of all modulation symbols from FIG. 3.

Durch die Expansion, d. h. Verschiebung der Quadrantengruppen voneinander weg wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß höher priorisierte Bits wie z. B. HB in der ersten Quadrantengruppe QG1 von Fig. 3 gegenüber Kanalstörungen besser geschützt sind, da eine Fehlzuordnung durch die vergrößerten Abstände der Modulationssymbole je zweier benachbarter Quadrantengruppen unwahrscheinlicher wird. Gegebenenfalls kann es sogar zweckmäßig sein, die Modulationssymbole innerhalb jeder Quadrantengruppe weiter zusammenzurücken gegenüber dem Fall der normalen Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole, d. h. die Querabstände der Modulationssymbole (entlang der Realteil- und Imaginärteilachse betrachtet) innerhalb jeder Quadrantengruppe zu verkleinern, wenn codierte Bitdatenströme mittels Quadraturamplitudenmodulation über die Luftschnittstelle übertragen werden sollen, die jeweils eine Priorisierung bestimmter Bits enthalten. Bei einer Priorisierung z. B. der ersten beiden Bits jeder zu übertragenden, codierten Bitfolge, die jeweils einem Modulationssymbol zugeordnet wird, dahingehend, daß mit diesen beiden ersten Bits jeweils der Quadrant bzw. die Quadrantengruppe eindeutig identifiziert wird, kann nämlich eine eventuelle Fehlzuordnung eines empfangenen Modulationssymbols zur Position des ursprünglich gesendeten Modulationssymbols innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe betrachtet in Kauf genommen werden. Denn die übrigen, restlichen Bits jeder Bitfolge enthalten ja nur Redundanzbits wie z. B. Paritätsbits zur zusätzlichen Sicherheit. The expansion, ie shifting the quadrant groups away from each other, advantageously results in higher-priority bits such as e.g. B. HB in the first quadrant group QG1 of FIG. 3 are better protected against channel interference, since misassignment becomes less likely due to the increased spacing of the modulation symbols of two adjacent quadrant groups. If necessary, it may even be expedient to move the modulation symbols within each quadrant group further apart compared to the case of normal quadrature amplitude modulation with an equidistant arrangement of all modulation symbols, i.e. the transverse spacings of the modulation symbols (viewed along the real part and imaginary part axes) within each quadrant group, if coded bit data streams Quadrature amplitude modulation are to be transmitted via the air interface, each of which contains a prioritization of certain bits. When prioritizing z. B. the first two bits of each coded bit sequence to be transmitted, each of which is assigned a modulation symbol, in that the quadrant or the quadrant group is uniquely identified with these two first bits, namely a possible incorrect assignment of a received modulation symbol to the position of the modulation symbols originally sent within the respective quadrant group can be accepted. Because the remaining, remaining bits of each bit sequence contain only redundancy bits such as. B. Parity bits for additional security.

Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise eine Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander hierarchisch abgestuft durch den verwendeten Codetypus zur Codierung der zu übertragenden Datenbits, durch die dabei verwendete Coderate, und/oder Kanalübertragungsqualität, und/oder sonstige Übertragungsparameter eingestellt werden. Dadurch ist ein adaptiver Fehlerschutz vorzugsweise bei der Übertragung von priorisierten Bits innerhalb eines Modulationssymbols insbesondere im Falle der Quadraturamplitudenmodulation mit 16QAM und 64QAM ermöglicht. Auf diese Weise können insbesondere Hochgeschwindigkeits- Paketdatenanwendungen in UMTS-Mobilfunksystemen auf effiziente Weise realisiert werden. Zur Hochgeschwindigkeits- Datenübertragung, insbesondere Hochgeschwindigkeits- Paketdatenübertragung zwischen einer Mobilfunkstation und einer Basisstation, die vorzugsweise kompatibel zu UMTS Release 4 und Release 5 ausgebildet ist, ist folgende adaptive Steuerung der Signalamplitude zweckmäßig:
Die Basisstation überträgt Paketdaten im Downlink zur Mobilfunkstation. Je nach Datenmenge und Kanalzustand können die Daten mit einer bestimmten Rate - wie z. B. in den Modulen TC, RM entsprechend Fig. 10 - codiert und mit QPSK, 8PSK, 16QAM oder 64QAM moduliert übertragen werden. Dabei werden im Falle QPSK und 8PSK die Signalraumkonstellationen vorzugsweise entsprechend den Fig. 1 und 2 angenommen. Im Falle von 16 QAM und 64QAM werden vorzugsweise die Signalraumkonstellationen mit variablen Signalamplituden entsprechend den Fig. 5 und 6 verwendet. Für 16QAM wird dabei insbesondere die Zuordnung der Datenbits der zu übertragenden Bitfolgen zu den einzelnen Symbolen wie in Fig. 3 dargestellt ausgewählt. Entsprechend wird für 64 QAM die Zuordnung der Datenbits zu den einzelnen Modulationssymbolen wie in Fig. 4 dargestellt zweckmäßigerweise vorgenommen. In this way, an enlargement and / or reduction of the spacing of the quadrant groups relative to one another can be hierarchically graded by the code type used for coding the data bits to be transmitted, by the code rate used and / or channel transmission quality, and / or other transmission parameters , This enables adaptive error protection, preferably in the transmission of prioritized bits within a modulation symbol, in particular in the case of quadrature amplitude modulation with 16QAM and 64QAM. In this way, in particular high-speed packet data applications can be implemented in UMTS mobile radio systems in an efficient manner. The following adaptive control of the signal amplitude is expedient for high-speed data transmission, in particular high-speed packet data transmission between a mobile radio station and a base station, which is preferably designed to be compatible with UMTS Release 4 and Release 5:
The base station transmits packet data in the downlink to the mobile radio station. Depending on the amount of data and the channel status, the data can be sent at a certain rate - such as B. in the modules TC, RM according to FIG. 10 - coded and transmitted modulated with QPSK, 8PSK, 16QAM or 64QAM. In the case of QPSK and 8PSK, the signal space constellations are preferably assumed in accordance with FIGS. 1 and 2. In the case of 16 QAM and 64QAM, the signal space constellations with variable signal amplitudes corresponding to FIGS. 5 and 6 are preferably used. For 16QAM, the assignment of the data bits of the bit sequences to be transmitted to the individual symbols is selected, in particular, as shown in FIG. 3. Correspondingly, the assignment of the data bits to the individual modulation symbols as shown in FIG. 4 is expediently carried out for 64 QAM.

Sendet nun beispielsweise die Basisstation ein Datenpaket, welches mit der Rate S codiert und mittels 16QAM moduliert ist, über den Mobilfunkkanal zur Mobilfunkstation, so kann beipielsweise zunächst die normale Quadraturamplitudenmodulation gemäß 16QAM mit Modulationssymbolen, die alle äquidistant voneinander im Signalraum angeordnet sind, verwendet werden. Bei der Modulation sind also zunächst z. B. die Signalamplituden a1 = 0,3162 und a2 = 0,9487 (normiert auf 1) entsprechend der Fig. 3 für den Modulator MOD von Fig. 10 eingestellt, so daß die Modulationssymbole im Signalraum äquidistant angeordnet sind. Vorzugsweise werden innerhalb eines Modulationssymbols die systematischen Bits (die zu übertragenden Informationsbits) nur in den Positionen mit hoher Priorität übertragen, und die Redundanzbits wie z. B. Paritätsbits nur in den Positionen mit niedrigerer Priorität übertragen. Die Mobilfunkstation empfängt das Paket und prüft dieses auf mögliche Übertragungsfehler. Wird nun ein Paket aufgrund der Kanaleigenschaften von der Mobilstation fehlerhaft empfangen, so überträgt diese als Prüfergebnis ein NACK (Negative Acknowledgement) zur Basisstation zurück. Nach Empfang des Negative Acknowledgement weiß die Basisstation, daß sie dieses Datenpaket zum nächstmöglichen Zeitpunkt nochmal zur Mobilfunkstation übertragen soll. Hierbei besteht zum einen die Möglichkeit, daß das Datenpaket diesmal mit einem Modulationsverfahren niedrigerer Wertigkeit mit einer ebenfalls niedrigeren Coderate als ursprünglich gesendet wird, so z. B. mit einer Coderate von 1/3 und 8PSK. Dies würde jedoch eine Verlangsamung der Übertragung verursachen, was unerwünscht ist. Eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung läßt sich jedoch in vorteilhafter Weise dadurch weiterhin weitgehend sicherstellen, daß das Datenpaket bei der Retransmission unverändert mit der ursprünglichen, gleichen Coderate S und 16QAM gesendet wird, aber bezüglich der Modulation mit vergrößerten, d. h. veränderten Signalamplituden gegenüber den Verhältnissen bei einer 16QAM mit äquidistant voneinander angeordneten Modulationssymbolen und Quadrantengruppen. Auf diese Weise können die Informationsbits in den hochpriorisierten Bitpositionen innerhalb des jeweiligen 16QAM-Symbols robuster gegenüber Kanalstörungen übertragen werden. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Basisstation sich für diese erfindungsgemäße Variante entscheidet und nun dasselbe Datenpaket zur Mobilfunkstation sendet, jedoch diesmal mit einer modifizierten Signalraumkonstellation mit vergrößerten Signalamplituden wie z. B. a1* = 4, a2* = 6, die zu einer Vergrößerung der Symbolabstände zweier benachbarter Quadranten führt, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist. Die Quadrantengruppen QG1, QG2, QG3, QG4 weisen entlang der Realteilachse RE betrachtet Querabstände D12* = D34* sowie entlang der Imaginärteilachse Längsabstände D23* = D41* auf, wobei D12* = D23* = D41* = D34* > D12 = D23 = D34 = D41 bei der Anordnung im Signalraum entsprechend der Fig. 3 ist. Die Querabstände SA1* der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 sind dabei im wesentlichen dieselben wie bei der Signalraumkonstellation von Fig. 3, d. h. die örtliche Verteilung bzw. Positionierung der einzelnen Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe und deren Relativbeziehung zueinander ist im wesentlichen wie in der Fig. 3 gewählt und damit konstant beibehalten worden. If, for example, the base station now sends a data packet, which is coded with the rate S and is modulated by means of 16QAM, via the mobile radio channel to the mobile radio station, then for example first the normal quadrature amplitude modulation according to 16QAM with modulation symbols, which are all arranged equidistantly from one another in the signal space, can be used. In the modulation, z. B. the signal amplitudes a1 = 0.3162 and a2 = 0.9487 (normalized to 1) according to FIG. 3 for the modulator MOD of FIG. 10, so that the modulation symbols are arranged equidistantly in the signal space. Preferably, within a modulation symbol, the systematic bits (the information bits to be transmitted) are only transmitted in the positions with high priority, and the redundancy bits such as e.g. B. Parity bits are only transmitted in the positions with lower priority. The mobile radio station receives the packet and checks it for possible transmission errors. If a packet is now received incorrectly by the mobile station due to the channel properties, the latter transmits a NACK (negative acknowledgment) back to the base station as a test result. After receiving the negative acknowledgment, the base station knows that it should retransmit this data packet to the mobile radio station at the next possible time. On the one hand, there is the possibility that the data packet will be sent this time with a modulation method of lower value with a code rate that is also lower than originally. B. with a code rate of 1/3 and 8PSK. However, this would cause the transmission to slow down, which is undesirable. A high-speed data transmission can, however, advantageously be largely ensured by the fact that the data packet is sent unchanged at the retransmission with the original, same code rate S and 16QAM, but with regard to the modulation with increased, ie changed signal amplitudes compared to the conditions with a 16QAM with equidistantly arranged modulation symbols and quadrant groups. In this way, the information bits in the high-priority bit positions within the respective 16QAM symbol can be transmitted more robustly against channel interference. For the present exemplary embodiment, it is assumed that the base station decides for this variant according to the invention and now sends the same data packet to the mobile radio station, but this time with a modified signal space constellation with enlarged signal amplitudes such as e.g. B. a1 * = 4, a2 * = 6, which leads to an increase in the symbol spacing of two adjacent quadrants, as shown in FIG. 6. The quadrant groups QG1, QG2, QG3, QG4 have transverse distances D12 * = D34 * along the real part axis RE and longitudinal distances D23 * = D41 * along the imaginary part axis, where D12 * = D23 * = D41 * = D34 *> D12 = D23 = D34 = D41 in the arrangement in the signal space corresponding to FIG. 3. The transverse distances SA1 * of the modulation symbols within the respective quadrant group, such as e.g. B. QG1 are essentially the same as in the signal space constellation of FIG. 3, ie the local distribution or positioning of the individual modulation symbols within the respective quadrant group and their relative relationship to one another has been chosen essentially as in FIG. 3 and has thus been kept constant ,

Auf den Fall einer 64QAM können die zur 16QAM getroffenen Aussagen in analoger Weise übertragen werden. Da bei einer 64QAM - wie z. B. in Fig. 7 dargestellt - insgesamt sechzehn Modulationssymbole pro Quadrantengruppe wie z. B. QG1* in vier Reihen sowie vier Spalten in Form eines rasterförmigen Quadrats angeordnet sind, können den vier Modulationssymbolen jeder Reihe sowie Spalte entlang der Realteilachse RE sowie der Imaginärteilachse IM betrachtet vier verschiedene Signalamplituden all, a21, a31, a41 spezifisch zugeordnet werden. Diese Signalamplituden all mit a41 können variabel dahingehend gesteuert werden, daß sie gegenüber den Signalamplituden bei einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole im Signalraum vergrößert werden. Dadurch können die Quadrantengruppen QG1*, QG2*, QG3*, QG4* variabel auseinander geschoben, d. h. weiter vom Ursprung des komplexen Signalraums entsprechend der Fig. 7 weggeschoben werden. Dadurch ist es ermöglicht, empfangene Modulationssymbole verbessert einer Quadrantengruppe zuzuordnen, insbesondere bei Kanalstörungen. Mit anderen Worten heißt das, daß Fehlzuordnungen insbesondere von solchen empfangenen Modulationssymbolen weitgehend vermieden werden, die in der Nachbarschaft, d. h. im angrenzenden Signalraumbereich zwischen zwei Quadrantengruppen liegen. In the case of a 64QAM, the statements made about the 16QAM can be transferred in an analogous manner. As with a 64QAM - such as. As shown in Fig. 7 - a total of sixteen modulation symbols per quadrant group such as. B. QG1 * are arranged in four rows and four columns in the form of a grid-shaped square, four different signal amplitudes all, a21, a31, a41 can be specifically assigned to the four modulation symbols of each row and column along the real part axis RE and the imaginary part axis IM. These signal amplitudes all with a41 can be variably controlled in such a way that they are increased compared to the signal amplitudes in quadrature amplitude modulation with an equidistant arrangement of all modulation symbols in the signal space. As a result, the quadrant groups QG1 *, QG2 *, QG3 *, QG4 * can be variably shifted apart, ie pushed further away from the origin of the complex signal space in accordance with FIG. 7. This enables received modulation symbols to be better assigned to a quadrant group, particularly in the case of channel interference. In other words, this means that incorrect assignments, in particular of such received modulation symbols, are largely avoided which are in the vicinity, ie in the adjacent signal space area, between two quadrant groups.

Besonders zweckmäßig kann es sein, die Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe enger aneinander zu positionieren, d. h. deren Abstände SA1* (entlang der Realteil- sowie Imaginärteilachse betrachtet) zu verkleinern, wenn die Quadrantengruppenabstände vergrößert werden. Dadurch ist es durch entsprechende Wahl der Signalamplituden wie z. B. a1*, a2* bei einer 16QAM ermöglicht, mit der Gesamtheit der Modulationssymbole sowie deren zugeordneten Fehlertoleranzbereiche jeweils dieselbe Signalraumfläche wie bei einer gewöhnlichen 16QAM mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole zu belegen. Der Energieaufwand zur Übertragung von Modulationssignalen kann somit im wesentlichen konstant gehalten werden. Dadurch ist ein besonders einfacher und effizienter Betrieb des hinsichtlich verschiedener Modulationsverfahren umschaltbaren Modulators wie z. B. MOD von Fig. 10 ermöglicht. It can be particularly expedient to position the modulation symbols closer to one another within the respective quadrant group, ie to reduce their spacing SA1 * (viewed along the real part and imaginary part axis) when the quadrant group spacings are increased. This makes it possible by appropriate choice of the signal amplitudes such. B. a1 *, a2 * in a 16QAM enables the same signal space area to be occupied with the entirety of the modulation symbols and their associated fault tolerance ranges as with a conventional 16QAM with an equidistant arrangement of all modulation symbols. The energy expenditure for the transmission of modulation signals can thus be kept essentially constant. This makes particularly simple and efficient operation of the modulator switchable with respect to different modulation methods, such as. B. MOD of Fig. 10 allows.

Wird allen Bits, die einem Modulationssymbol zugeordnet werden, jeweils dieselbe Priorität zugeordnet, d. h. alle Bits gleichgewichtet pro Modulationssymbol, so kann es insbesondere zweckmäßig sein, die Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander gegenüber den Abständen der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe zu verkleinern. Innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe können dabei die Abstände der Modulationssymbole relativ zueinander vorzugsweise konstant gehalten oder insbesondere vergrößert werden (im Vergleich zur Signalraumkonstellation einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole). Fig. 9 veranschaulicht dazu die Anordnung der Modulationssymbole im komplexen Signalraum SR9 einer 16QAM. Die vier Quadrantengruppen QG1 mit QG4 weisen entlang der Realteilachse RE sowie der Imaginärteilachse IM die Distanzen D12**, D23**, D34**, D41** auf. Diese Distanzen sind gegenüber den Entfernungen der Quadrantengruppen bei einer 16QAM mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole gemäß Fig. 3 verkleinert, d. h. die Quadrantengruppen sind jetzt in der Fig. 9 weiter auf den Ursprung zu verschoben im Vergleich zu den Verhältnissen der ursprünglichen QAM von Fig. 3. Dagegen sind innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 die einzelnen Modulationssymbole weiter voneinander entfernt, d. h. der Abstand je zweier benachbarter Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 ist jetzt entlang der Realteilachse RE sowie der Imaginärteilachse IM gegenüber den Verhältnissen der 16QAM von Fig. 3 vergrößert, so daß gilt SA1** > SA1. Eine Verschiebung der Quadrantengruppen wie z. B. QG1 mit QG4 bei einer 16QAM aufeinander zu ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn gleichgewichtete Bits pro Modulationssymbol übertragen werden. Denn dann ist es vorteilhaft, die einzelnen empfangenen Modulationssymbole besser von den Positionen benachbarter Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe im Empfangssignalraum detektieren und somit den zugeordneten, ursprünglichen Positionen der gesendeten Modulationssymbole zuordnen zu können. Die Modulationssymbole werden also innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe auseinandergespreizt, wodurch ein Auseinanderhalten, d. h. die Separierung der empfangenen Modulationssymbole verbessert wird. If the same priority is assigned to all bits that are assigned to a modulation symbol, ie all bits are weighted equally per modulation symbol, it can be particularly expedient to reduce the spacing of the quadrant groups relative to one another compared to the spacing of the modulation symbols within the respective quadrant group. Within the respective quadrant group, the spacing of the modulation symbols relative to one another can preferably be kept constant or, in particular, increased (in comparison to the signal space constellation of a quadrature amplitude modulation with equidistant spacings of all modulation symbols). Fig. 9 shows the arrangement of the modulation symbols in the complex signal space SR9 illustrated to 16QAM. The four quadrant groups QG1 with QG4 have the distances D12 **, D23 **, D34 **, D41 ** along the real part axis RE and the imaginary part axis IM. These distances are reduced compared to the distances of the quadrant groups in a 16QAM with an equidistant arrangement of all modulation symbols according to FIG. 3, that is to say the quadrant groups in FIG. 9 are now shifted further to the origin in comparison with the ratios of the original QAM from FIG. 3 In contrast, within the respective quadrant group such as. B. QG1 the individual modulation symbols further apart, that is, the distance between two adjacent modulation symbols within the respective quadrant group such. B. QG1 is now enlarged along the real part axis RE and the imaginary part axis IM compared to the conditions of the 16QAM of FIG. 3, so that SA1 **> SA1 applies. A shift of the quadrant groups such. B. QG1 with QG4 towards each other in a 16QAM is particularly expedient if equally weighted bits are transmitted per modulation symbol. It is then advantageous to be able to better detect the individual received modulation symbols from the positions of adjacent modulation symbols within the respective quadrant group in the received signal space and thus to be able to assign them to the assigned, original positions of the transmitted modulation symbols. The modulation symbols are thus spread apart within the respective quadrant group, as a result of which keeping apart, ie the separation of the received modulation symbols is improved.

Sendet beispielsweise die Basisstation ein Datenpaket mit einer Coderate von x und einer 64QAM über den Mobilfunkkanal zur Mobilfunkstation, so werden aufgrund der Coderate von x mehr systematische Bits übertragen als Paritätsbits. Entsprechend der Fig. 8 für eine 64QAM werden beispielsweise für die Modulation die unterschiedlichen Signalamplituden a11 = 1, a21 = 4, a31 = 7, a41 = 10 für die Modulationssymbole entsprechend den Reihen 1 mit 4 entlang der Imaginärteilachse IM betrachtet sowie den Spalten 1 mit 4 entlang der Realteilachse RE betrachtet pro Quadrantengruppe verwendet. Auf diese Weise weisen die Quadrantengruppen entlang der Realteil- und Imaginärteilachse betrachtet jeweils einen Abstand von 2 auf, während die Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe einen Abstand von 3 entlang der Imaginärteilachse sowie Realteilachse betrachtet aufweisen. Allgemein ausgedrückt sind die Modulationssymbole im komplexen Signalraum SR8 von Fig. 8 mit unterschiedlichen Abständen voneinander angeordnet. Und zwar sind die Symbolabstände zweier benachbarter Quadranten verkleinert, während demgegenüber die Symbolabstände innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe vergrößert worden sind. Auf diese Weise werden alle Bits innerhalbeines 64QAM-Symbols mit gleicher Priorität übertragen, so daß die Zuordnung der systematischen Bits und der Paritätsbits auf bestimmte Bitpositionen innerhalb eines Modulationssymbols entfallen kann. Die Mobilfunkstation empfängt nun ein derart moduliert übertragenes Datenpaket und prüft dieses auf mögliche Übertragungsfehler. In Abhängigkeit vom Überprüfungsergebnis leitet das HARQ-Protokoll gemäß UMTS eine Wiederholung der Übertragung (Retransmission) für das etwaig fehlerhaft gesendete Paket ein oder es setzt die Übertragung von neuen Datenpaketen fort. For example, if the base station sends a data packet with a code rate of x and a 64QAM over the mobile radio channel to the mobile radio station, more systematic bits are transmitted than parity bits due to the code rate of x. According to FIG. 8 for a 64QAM, the different signal amplitudes a11 = 1, a21 = 4, a31 = 7, a41 = 10 for the modulation symbols corresponding to the rows 1 to 4 along the imaginary part axis IM and the columns 1 are considered for the modulation, for example 4 viewed along the real part axis RE used per quadrant group. In this way, the quadrant groups, viewed along the real part and imaginary part axes, are each at a distance of 2, while the modulation symbols within the respective quadrant group are at a distance of 3, along the imaginary part axis and real part axis. In general terms, the modulation symbols in the complex signal space SR8 of FIG. 8 are arranged at different distances from one another. The symbol distances between two adjacent quadrants are reduced, while the symbol distances within the respective quadrant group have been increased. In this way, all bits within a 64QAM symbol are transmitted with the same priority, so that the systematic bits and the parity bits cannot be assigned to specific bit positions within a modulation symbol. The mobile radio station now receives a data packet transmitted in such a modulated manner and checks it for possible transmission errors. Depending on the result of the check, the HARQ protocol initiates a retransmission of the transmission (retransmission) for the possibly incorrectly transmitted packet or continues the transmission of new data packets.

Zweckmäßig kann es insbesondere sein, bei der Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander z. B. mit Hilfe des Modulators MOD von Fig. 10 die jeweils belegte Signalraumfläche, die von allen Modulationssymbolen insgesamt belegt wird, im wesentlichen konstant zu halten. Dadurch läßt sich eine weitgehend einfache und effektive Aussteuerung des jeweilig für die Amplitudenmodulation verwendeten Verstärkers erreichen. It may be particularly useful, for example, when enlarging and / or reducing the spacing of the quadrant groups relative to one another. B. with the help of the modulator MOD of FIG. 10 to keep the occupied signal space area, which is occupied by all modulation symbols overall, substantially constant. A largely simple and effective modulation of the amplifier used in each case for the amplitude modulation can thereby be achieved.

Zusammenfassend betrachtet sind insbesondere folgende Vorgehensweisen zweckmäßig:

1. Es werden zwei variable Signalamplituden a1*, a2* für 16QAM definiert, mit der die Symbolabstände je zweier benachbarter Quadrantengruppen des Signalraums sowie die Symbolabstände innerhalb eines Quadranten flexibel eingestellt werden können (vgl. Fig. 6). Die Zuordnung der zu übertragenden Datenbits zu den einzelnen Symbolen entspricht dabei der Konstellation bei einer 16QAM mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole entsprechend der Fig. 3.
2. Es werden vier variable Signalamplituden all mit a41 für 64QAM definiert, mit der Symbolabstände je zweier benachbarter Quadrantengruppen des Signalraums sowie die Symbolabstände innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe eingestellt werden können. Die Verhältnisse sind dabei in der Fig. 7 schematisch dargestellt. Die Zuordnung der Datenbits zu den einzelnen Modulationssymbolen entspricht dabei im wesentlichen den Verhältnissen bei einer 64QAM mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist.

In summary, the following approaches are particularly useful:

1. Two variable signal amplitudes a1 *, a2 * are defined for 16QAM, with which the symbol spacings of two adjacent quadrant groups in the signal space and the symbol spacings within a quadrant can be set flexibly (cf. FIG. 6). The assignment of the data bits to be transmitted to the individual symbols corresponds to the constellation in a 16QAM with an equidistant arrangement of all modulation symbols according to FIG. 3.
2. Four variable signal amplitudes are all defined with a41 for 64QAM, which can be used to set the symbol distances between two neighboring quadrant groups in the signal space and the symbol distances within the respective quadrant group. The relationships are shown schematically in FIG. 7. The assignment of the data bits to the individual modulation symbols essentially corresponds to the conditions in a 64QAM with an equidistant arrangement of all modulation symbols, as shown in FIG. 4.

Die adaptive Einstellung der variablen Signalamplituden wird dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von der Codierungsrate, vom verwendeten Codetyp (systematischer oder nicht systematischer Code), und/oder von den jeweiligen Kanaleigenschaften, und/oder sonstigen Übertragungsparametern durchgeführt. The adaptive setting of the variable signal amplitudes preferably depending on the coding rate, of the code type used (more systematic or not systematic code), and / or the respective channel properties, and / or other transmission parameters carried out.

Vorteilhaft ist insbesondere, daß die Übertragung priorisierter Bits innerhalb eines 16- bzw. 64QAM-Symbols in Abhängigkeit von der Codierungsrate, Codetyp und/oder den Kanaleigenschaften effizienter durchgeführt werden kann. Hierbei gibt es zwei vorteilhafte, grundsätzliche Varianten:

1. Mit Hilfe der variablen Signalamplituden können die Symbolabstände im Signalraum verändert werden, so daß die Übertragung der höher priorisierten Bits innerhalb eines QAM-Symbols stärker gegen Kanalstörungen geschützt werden kann, indem beispielsweise die Symbolabstände zweier benachbarter Quadrantengruppen vergrößert werden.
2. Weiterhin können die Symbolabstände dahingehend verändert werden, daß alle Bits innerhalb eines 16- oder 64QAM- Symbols mit gleicher Priorität übertragen werden. Dazu werden beispielsweise die Symbolabstände je zweier benachbarter Quadrantengruppen verkleinert und insbesondere gleichzeitig die Abstände der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe vergrößert.

It is particularly advantageous that the transmission of prioritized bits within a 16 or 64QAM symbol can be carried out more efficiently depending on the coding rate, code type and / or the channel properties. There are two advantageous, basic variants:

1. With the aid of the variable signal amplitudes, the symbol spacings in the signal space can be changed so that the transmission of the higher priority bits within a QAM symbol can be protected more effectively against channel interference, for example by increasing the symbol spacings of two adjacent quadrant groups.
2. Furthermore, the symbol distances can be changed so that all bits within a 16 or 64QAM symbol are transmitted with the same priority. For this purpose, for example, the symbol distances between two adjacent quadrant groups are reduced and, in particular, the distances between the modulation symbols within the respective quadrant group are increased at the same time.

Allgemein ausgedrückt können also die Signalamplituden bei einem Modulator, der nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitet, variabel eingestellt werden, derart, daß die Modulationssymbole im komplexen Signalraum mit unterschiedlichen Abständen voneinander anordenbar sind. Dabei kann je nach Kanalzustand, Codetyp, Coderate sowie sonstiger Übertragungsparameter eine Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander vorgenommen werden. Zusätzlich oder unabhängig hiervon kann der Abstand der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe selbst verkleinert oder vergrößert werden. In general terms, the signal amplitudes can a modulator based on the principle of the invention works, can be set so that the Modulation symbols in the complex signal space with different Distances from each other can be arranged. It can vary depending Channel status, code type, code rate and others Transmission parameters an enlargement and / or reduction of the distances the quadrant groups are made relative to each other. In addition or independently of this, the distance of the Modulation symbols within the respective quadrant group be reduced or enlarged yourself.

Auf diese Weise ist ein hierarchisch durchstufbarer Modulator bereitgestellt, mit dem sich auch bei wechselnden, zeitvarianten sowie nichtlinearen Übertragungsparametern eine Optimierung der Übertragungsgeschwindigkeit erzielen läßt. Diese flexible Anpassung durch Variation der Signalamplitude für die Quadrantengruppenabstände und/oder der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe ermöglicht somit eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, die gegenüber einer rein starren äquidistanten Anordnung der Modulationssymbole innerhalb des Signalraums bei Quadraturamplitudenmodulation verbessert ist. In this way, a hierarchically stepped modulator with which even with changing, time variants as well as non-linear transmission parameters Optimization of the transmission speed can be achieved. This flexible adjustment by varying the signal amplitude for the quadrant group spacings and / or the modulation symbols within the respective quadrant group a high-speed data transmission, the opposite a purely rigid equidistant arrangement of the Modulation symbols within the signal space at Quadrature amplitude modulation is improved.

Selbstverständlich lassen sich die zum HSDPA-Verfahren von UMTS getroffenen Aussagen auch auf andere Funkkommunikations- Standards sowie Übertragungstechnologien übertragen, die mit dem Prinzip der Quadraturamplitudenmodulation arbeiten. Of course, the HSDPA process can be done by UMTS statements also apply to other radio communication Transfer standards and transmission technologies using work on the principle of quadrature amplitude modulation.

Im Rahmen der Erfindung werden insbesondere folgende Abkürzungen verwendet, die im Mobilfunk einschlägig als Fachsprache verwendet werden und z. B. im Standard 3GPP TR 25.848 V4.0.0 (2001-03): "Physical Layer Aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access" definiert sind:
ACK: Acknowledgement
DL: Downlink
FDD: Frequency Division Duplex
HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request
HSDPA: High Speed Downlink Packet Access
Mbps: Mega bits per second
Mcps: Mega chips per second
NACK: Negative Acknowledgement
QAM: Quadrature Amplitude Modulation
QPSK: Quaternary Phase Shift Keying
PSK: Phase Shift Keying
TDD: Time Division Duplex
UE: User Equipment
UL: Uplink
UMTS: Universal Mobile Telecommunications System In the context of the invention, the following abbreviations are used in particular, which are used in mobile communications as a technical language and z. B. in the standard 3GPP TR 25.848 V4.0.0 (2001-03): "Physical Layer Aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access" are defined:
ACK: Acknowledgment
DL: Downlink
FDD: Frequency Division Duplex
HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request
HSDPA: High Speed Downlink Packet Access
Mbps: Mega bits per second
Mcps: Mega chips per second
NACK: Negative Acknowledgment
QAM: Quadrature Amplitude Modulation
QPSK: Quaternary Phase Shift Keying
PSK: Phase Shift Keying
TDD: Time Division Duplex
UE: User Equipment
UL: uplink
UMTS: Universal Mobile Telecommunications System

Claims

1. Verfahren zur effizienten Quadraturamplitudenmodulation (z. B. 16 QAM) für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen, wobei verschiedene Modulationssymbole (z. B. SY110, SY111, SY101, SY100) in den vier verschiedenen Quadranten eines komplexen Signalraums (SR3) in vier Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) verteilt und jeweils durch unterschiedliche Amplituden- und Phasenwerte gekennzeichnet werden,
wobei jeweils eine zu übertragende Datenbitfolge (z. B. 0010) aus mehreren Bits jeweils einem Modulationssymbol (z. B. SY110) zugeordnet wird,
wobei die Signalamplitude (a1*, a2*) jeder Quadrantengruppe (QG1, QG2, QG3, QG4) derart gesteuert wird, daß die Abstände (D12*, D23*, D34*, D41*) der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) relativ zueinander gegenüber den Abständen (SA1*, SA2*) der Modulationssymbole (SY100, SY101) innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe (QG1) selbst bei der Übertragung unterschiedlich priorisierter Bits innerhalb der jeweilig zu übertragenden Datenbitfolge vergrößert oder bei der Übertragung gleichgewichteter Bits innerhalb der jeweiligen Datenbitfolge verkleinert werden können. 1. Method for efficient quadrature amplitude modulation (e.g. 16 QAM) for high-speed data transmissions, wherein different modulation symbols (e.g. SY110, SY111, SY101, SY100) in the four different quadrants of a complex signal space (SR3) in four quadrant groups (QG1, QG2, QG3, QG4) distributed and each characterized by different amplitude and phase values,
where a data bit sequence to be transmitted (e.g. 0010) consisting of several bits is assigned to a modulation symbol (e.g. SY110),
the signal amplitude (a1 *, a2 *) of each quadrant group (QG1, QG2, QG3, QG4) being controlled such that the distances (D12 *, D23 *, D34 *, D41 *) of the quadrant groups (QG1, QG2, QG3, QG4) relative to one another compared to the distances (SA1 *, SA2 *) of the modulation symbols (SY100, SY101) within the respective quadrant group (QG1) even when transmitting bits of different priorities within the respective data bit sequence to be transmitted or enlarged when transmitting equally weighted bits within the respective data bit sequence can be reduced.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vergrößerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) relativ zueinander die Abstände (SA1*, SA2*) der Modulationssymbole (SY110, SY111, SY101, SY100) innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe (QG1) im Vergleich zur Signalraumkonstellation einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole konstant gehalten oder verkleinert werden. 2. The method according to claim 1, characterized, that when the distances between the Quadrant groups (QG1, QG2, QG3, QG4) relative to each other the distances (SA1 *, SA2 *) of the modulation symbols (SY110, SY111, SY101, SY100) within the respective quadrant group (QG1) in Comparison to the signal space constellation of a Quadrature amplitude modulation with equidistant distances of all Modulation symbols can be kept constant or reduced.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) relativ zueinander die Abstände (SA1**, SA2**) der Modulationssymbole (SY110, SY111, SY101, SY100) innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe (QG1) im Vergleich zur Signalraumkonstellation einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole konstant gehalten oder vergrößert werden. 3. The method according to claim 1, characterized, that when the distances between the Quadrant groups (QG1, QG2, QG3, QG4) relative to each other the distances (SA1 **, SA2 **) of the modulation symbols (SY110, SY111, SY101, SY100) within the respective quadrant group (QG1) compared to the signal space constellation of a Quadrature amplitude modulation with equidistant distances all modulation symbols kept constant or enlarged become.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) relativ zueinander bei der Quadraturamplitudenmodulation zur Geschwindigkeitspaketdatenübertragung nach dem HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)-Protokoll in UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) durchgeführt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the widening and / or reducing the distances of the quadrant groups (QG1, QG2, QG3, QG4) relative to each other in quadrature amplitude modulation Speed packet data transmission according to HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) protocol in UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) is carried out.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) hierarchisch abgestuft durch den verwendeten Codetypus zur Kodierung der zu übertragenden Datenbits, durch die Coderate, Kanalübertragungsqualität, und/oder sonstige Übertragungsparameter eingestellt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the widening and / or reducing the distances of the quadrant groups (QG1, QG2, QG3, QG4) hierarchically graded by the code type used for coding the data bits to be transmitted, through the code rate, Channel transmission quality, and / or other Transmission parameters is set.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) die Signalraumfläche (SRF1), die von den Modulationssymbolen belegt wird, im wesentlichen konstant gehalten wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that when enlarging and / or reducing the Distances of the quadrant groups (QG1, QG2, QG3, QG4) die Signal space area (SRF1) by the modulation symbols is occupied, is kept essentially constant.

7. Funkkommunikationsgerät, das zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. 7. Radio communication device that is used to carry out the Method according to one of the preceding claims is.

8. Netzkomponente eines Funkkommunikationssystems, insbesondere Basisstation, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. 8. network component of a radio communication system, in particular base station that is used to carry out the method is formed according to one of the preceding claims.

9. Modulatoreinheit (MOD), die derart ausgebildet ist, daß sie nach einem der Ansprüche 1 mit 7 steuerbar ist. 9. modulator unit (MOD), which is designed such that it is controllable according to one of claims 1 to 7.

10. Funkkommunikationssystem, das mindestens ein Funkkommunikationsgerät nach Anspruch 7, mindestens eine Netzkomponente nach Anspruch 8, und/oder mindestens eine Modulatoreinheit nach Fig. 9 aufweist. 10. Radio communication system having at least one radio communication device according to claim 7, at least one network component according to claim 8, and / or at least one modulator unit according to FIG. 9.