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Verfahren zur Übertragung von Daten nach dem MIMO-Verfahren im Mehrfachnutzer-Modus.
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Die Erfindung ist auf alle Funksysteme anwendbar, die allgemein Mehrfach-Eingabe Mehrfach-Ausgabe (MIMO) im Mehrfachnutzer-Modus (MU-MIMO) verwenden und Daten in Transportblöcken variabler Größe übertragen. MIMO ist ein Leistungsmerkmal sowohl zur Erzielung höherer Datenraten für einzelne Mobilstationen (UEs), als auch zur Steigerung der Zellkapazität in mobilen Kommunikationssystemen.
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In den Mobilfunksystemen der dritten Generation werden zum Zwecke der Fehlererkennung die Daten in Transportblöcken mit zusätzlicher, redundanter Information über die Luftschnittstelle übertragen. Abhängig von der Übertragungsqualität kann die Größe der Transportblöcke variieren. Damit auf der Empfangsseite die empfangenen Daten korrekt empfangen werden können, signalisiert die Sendeseite der Empfangsseite die Größe des jeweilig zur Übertragung anstehenden Transportblocks. Stimmt aus irgendeinem Grund die Größe des tatsächlich übermittelten Transportblocks nicht mit der signalisierten Transportblockgröße (TBS) überein, dann erkennt die Empfangsseite diesen Fehler und wird in der Regel die empfangenen Daten nicht oder negativ quittieren, da sie nicht in der Lage ist, den Fehler selbst zu beheben. Es ist bekannt, dass der TBS-Wert nicht immer die Größe des Transportblocks angeben muss, sondern er kann zum Beispiel eine Redundanzversion anzeigen. Die Mobilstation kann den Wert dann dynamisch interpretieren. Zum Beispiel kann bei der wiederholten Übertragung eines Transportblocks mit schrittweise steigender Redundanzinformation der TBS-Wert die Redundanzversion angeben, während er bei der erstmaligen Übertragung noch die Transportblockgröße anzeigt (
WO 2009/155358 ). Es ist auch bekannt, dass in einem MIMO-System der TBS-Wert von der Sendeseite abweichend von der Größe des Transportblocks gesetzt werden kann, zum Beispiel um die Interpretation von Kontrollinformationsbits in einem Vorkodierungsinformationsfeld zu bestimmen. So kann zum Beispiel bei der gleichzeitigen Übertragung von mehreren Transportblöcken durch die Wahl des TBS-Wertes angegeben werden, ob ein bestimmter Transportblock deaktiviert oder gesperrt ist (
WO 2009/123522 ).
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Die derzeitigen Weitband-Codemultiplex-Vielfachzugriff (WCDMA) Spezifikationen erlauben die Übertragung von bis zu zwei Datenströmen (Einzel- und Zweifachstram-Übertragung) zu einer Mobilstation in einem Ressourcenblock. Der erste Strom wird von beiden Antennen der Basisstation unter Verwendung von zwei Phasenverschiebungsgewichten w1 und w2 übertragen. Der zweite Strom wird von beiden Antennen der Basisstation unter Verwendung zweier weiterer Phasenverschiebungsgewichten w3 und w4. Die Gewichte auf den beiden Strömen werden in jedem Übertragungszeitintervall (TTI) angepasst, stehen aber miteinander in Beziehung da w1 = w2 und w3 = –w4. Neben den High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) Strömen werden Kontrolldaten und ein Pilot von der ersten Antenne der Basisstation übertragen, und ein weiterer Pilot wird von der zweiten Antenne der Basisstation übertragen. Beim Empfänger ist dem Entzerrer der Mobilfunkstation die Übertragung der zwei Ströme und die auf die zwei Ströme angewendeten Gewichte bekannt und so angelegt, dass der mittlere quadratische Fehler minimiert wird, wenn die Datensymbole auf jedem Strom unter Berücksichtigung der Kreuzinterferenz der beiden Ströme geschätzt werden. Moderne Empfänger können auch Verfahren zur Unterdrückung der Interferenz zwischen den Strömen anwenden. Allgemein erfährt der erste Strom ein maximales Signal-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnis (SINR) und wird Primärstrom genannt. Die Gewichte angewendet auf den zweiten Strom zielen darauf ab, die Kreuzinterferenz der beiden Ströme zu verringern, sind aber nicht darauf ausgerichtet, das SINR zu maximieren, und deshalb erfährt der zweite Strom ein geringeres SINR, so dass im Mittel der Durchsatz auf dem zweiten Strom niedriger ist als der auf dem ersten.
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Die Absicht von MU-MIMO ist es, zwei Datenströme an zwei Mobilstationen zu senden, jeweils einen Datenstrom an eine Mobilstation. Die wesentliche Übertragungsstruktur ist genau die gleiche wie in 1. Der Scheduler muss Mobilstationen auswählen, die in folgendem Sinne gepaart werden können: Die Mobilstation, die den ersten Strom empfängt, berichtet, welche Übertragungsgewichte (w1 und w2) ihr Empfangs-SINK maximieren würde, während die Mobilstation, die den zweiten Strom empfängt, ihrerseits berichtet, welche Gewichte (w3 und w4) ihr Empfangs-SINR maximieren würde. Somit wird beim MU-MIMO im Gegensatz zum Einzelnutzer-MIMO das Empfangs-SINR an den jeweiligen Empfängern der Mobilstationen auf beiden Strömen maximiert, und damit ist der mittlere Durchsatz vergleichsweise höher.
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MU-MIMO wurde 2010 bei 3GPP diskutiert und wird als mögliches Mittel zum Ausbau der Systemkapazität betrachtet. Um MU-MIMO zu erleichtern, können Änderungen an den Standards vorgenommen werden, aber diese sind nicht wesentlich. Mit der erfindungsgemäßen Methode soll es möglich sein, die Notwendigkeit für Änderungen an den Standards zur Abwärtssignalisierung für MU-MIMO vermeiden zu können.
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Damit ein MIMO-Empfänger an der Mobilstation optimal arbeiten kann, ist es wesentlich, dass die Mobilstation die Kovarianz aller übertragenen Signale kennt, also die beider Ströme. Mit MU-MIMO hängt also die Leistung des Empfangs in der Mobilstation vom ausführlichen Wissen über die Vorkodierungsinformation ab, die auf die Ressource-Blöcke angewendet wird. Falls der Entzerrer in der Mobilstation nur Einzelstrom-MIMO erwartet, aber ein zweiter orthogonaler Strom für eine andere Mobilstation (MU-MIMO) von der Basisstation übertragen wird, dann wird durch die Anwendung inkonsistenter Vorkodierungsinformation die Leistung des Empfängers leiden. Diese Einschränkung kann dadurch aufgehoben werden, dass die Mobilstation über den MU-MIMO-Modus vollständig informiert wird, einschließlich aller Vorkodierungsvektoren angewendet auf alle Mobilstationen. Eine derartige Implementierung würde Änderungen in den 3GPP-Standards erfordern. Falls die Standards dahingehend geändert werden, wäre wenigstens anfänglich die Anzahl der Mobilstationen, die gepaart und zur Übertragung im MU-MIMO-Modus eingeteilt werden können, gering und damit auch der allgemeine Gewinn. Deshalb ist ein Mittel erforderlich, das auch älteren MIMO-Mobilstationen den korrekten Empfang im MU-MIMO-Modus erlaubt.
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Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, MIMO-Mobilstationen, die den Mehrfachnutzer-Modus nicht unterstützen, eine optimale Empfangsleistung basierend auf vollständiger Vorkodierungsinformation zu ermöglichen.
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Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst, und zwar dadurch, dass bei einer Datenübertragung in zwei Strömen die zu einer ersten Mobilstation signalisierte Transportblockgröße des für eine zweite Mobilstation bestimmten Transportblocks im zweiten Strom nicht mit der Größe des tatsächlich übermittelten Transportblocks im zweiten Strom übereinstimmt, und die zur zweiten Mobilstation signalisierte Transportblockgröße des für die erste Mobilstation bestimmten Transportblocks im ersten Strom nicht mit der Größe des tatsächlich übermittelten Transportblocks im ersten Strom übereinstimmt. Auf diese Weise empfangen die Mobilstationen jeweils Daten in zwei Strömen, wobei aber die Empfänger die Daten in jeweils einem Strom, der nicht für die jeweilige Mobilstation bestimmt ist, in bekannter Weise als fehlerhaft erkennen und verwerfen oder jedenfalls nicht an höhere Protokollebenen weiterleiten, während die Signale im jeweils anderen Strom mit vollständiger Vorkodierungsinformation empfangen werden können.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, dass die Basisstation die Übermittlung derjenigen Transportblöcke, für die die signalisierte Transportblockgröße nicht mit der Größe des tatsächlich übermittelten Transportblocks übereinstimmt, nicht wiederholt, da der Basisstation bekannt ist, dass solcherart übermittelte Transportblöcke bei der jeweiligen Mobilstation zu einer Fehlererkennung führt, da aber die Daten dieses Transportblocks nicht für diese Mobilstation bestimmt waren, kann die Basisstation fehlende oder negative Quittierungen bezüglich dieses Transportblocks ignorieren.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen
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1 ein Blockdiagram eines Sendeverfahrens mit Übertragungs-Diversität im MIMO-Modus mit zwei Datenströmen nach dem Stand der Technik,
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2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens,
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3 die für die Erfindung relevanten Kontrollinformationen.
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Es folgt eine Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und Wirkungsweise der dargestellten Erfindung. In der 1 ist schematisch und exemplarisch ein Sendeverfahren im MIMO-Modus mit zwei Datenströmen dargestellt, um die für die Erfindung relevanten Prinzipien der MIMO-Übertragung zu erläutern. Am Sendeeingang liegt das Signal eines ersten Datenstroms 107 und das Signal eines zweiten Datenstroms 108 an. Jedes Eingangssignal wird gleichzeitig an eine erste Sendeantenne 109 und an eine zweite Sendeantenne 110 weitergeleitet. Dabei wird das Signal des ersten Datenstroms 107, das an die erste Sendeantenne 109 weitergeleitet wird, mit einem ersten Gewicht 101 gewichtet. Das Signal des ersten Datenstroms 107, das an die zweite Sendeantenne 110 weitergeleitet wird, wird mit einem zweiten Gewicht 102 gewichtet. Das Signal des zweiten Datenstroms 108, das an die erste Sendeantenne 109 weitergeleitet wird, wird mit einem dritten Gewicht 103 gewichtet. Das Signal des zweiten Datenstroms 108, das an die zweite Sendeantenne 110 weitergeleitet wird, wird mit einem vierten Gewicht 104 gewichtet. Die beiden Signale, die an die erste Antenne weitergeleitet werden, werden nach ihrer Gewichtung zu einem Signal kombiniert 105. Ebenso werden nach ihrer Gewichtung die beiden Signale, die an die zweite Antenne weitergeleitet werden, zu einem Signal kombiniert 106. Beide Antennen 109, 110 übertragen also jeweils beide Datenströme 107, 108, allerdings mit möglicherweise unterschiedlicher Gewichtung der entsprechenden Signale.
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2 zeigt, wie die Daten von der Basisstation 204 im erfindungsgemäßen Verfahren übertragen werden. Die Basisstation 204 wählt eine erste Mobilstation 201 und eine zweite Mobilstation 202 aus einer Gruppe von Mobilstationen 203 für die Übertragung im MU-MIMO-Modus aus. Die Basisstation 204 sendet Kontrollinformationen 300 zur ersten Mobilstation 201, die angeben, dass das erste Gewicht 101 und das zweite Gewicht 102 auf den ersten Datenstrom 107 angewendet werden sollen, sowie die Transportblockgröße 301 für den ersten Datenstrom 107 und eine Transportblockgröße 302 für den zweiten Datenstrom 108, wobei die signalisierte Transportblockgröße 301 für den ersten Datenstrom 107 mit der Größe des tatsächlich zur Übertragung anstehenden Transportblocks im ersten Datenstrom 107 übereinstimmt, während die signalisierte Transportblockgröße 302 für den zweiten Datenstrom 106 von der Basisstation so gewählt wird, dass sie mit der Größe des tatsächlich zur Übertragung anstehenden Transportblocks im zweiten Datenstrom 108 nicht übereinstimmt. Ebenso sendet die Basisstation 204 Kontrollinformationen 400 zur zweiten Mobilstation 202, die angeben, dass das dritte Gewicht 103 und das vierte Gewicht 104 auf den zweiten Datenstrom 108 angewendet werden sollen, sowie die Transportblockgröße 401 für den ersten Datenstrom 107 und eine Transportblockgröße 402 für den zweiten Datenstrom 108, wobei die signalisierte Transportblockgröße 402 für den zweiten Datenstrom 108 mit der Größe des tatsächlich zur Übertragung anstehenden Transportblocks im zweiten Datenstrom 108 übereinstimmt, während die signalisierte Transportblockgröße 401 für den ersten Datenstrom 107 von der Basisstation so gewählt wird, dass sie mit der Größe des tatsächlich zur Übertragung anstehenden Transportblocks im ersten Datenstrom 107 nicht übereinstimmt. Auf diese Weise kann das MU-MIMO-Verfahren auch mit MIMO-Mobilstationen verwendet werden, die das Mehrfach-Nutzer-Verfahren nicht unterstützen. Die Mobilstationen erhalten zwar vollständige Informationen über die zwei Datenströme, können aber den jeweils zweiten Strom, der nicht für sie bestimmt ist, nicht richtig dekodieren. Eine Änderung der existierenden Mobilfunkstandards ist nicht notwendig.
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3 stellt schematisch die für die Erfindung relevanten Kontrollinformationen 300 dar, die der ersten Mobilstation 201 signalisiert werden. Die Kontrollinformationen 300 umfassen die anzuwendenden Vorkodierungs-Gewichte 101, 102, sowie die Transportblockgrößen 301, 302 für den jeweiligen Datenstrom 107, 108. Darüberhinaus sind die Kontrollinformationen 400 dargestellt, die der zweiten Mobilstation 202 signalisiert werden. Die Kontrollinformationen 400 umfassen die anzuwendenden Vorkodierungs-Gewichte 103, 104, sowie die Transportblockgrößen 401, 402 für den jeweiligen Datenstrom 107, 108.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/155358 [0003]
- WO 2009/123522 [0003]
