DE19810813A1 - Data transmission method for radio communication system - Google Patents

Abstract

The method involves providing a radio interface for a signal connection between a base station (BS) and at least one mobile station (MS). A first carrier frequency (fup1..n) is used for data transmission in upward direction and a second carrier frequency (fdw1..n) is used for data transmission in downward direction. Both frequencies have a predetermined ratio. The first carrier frequency is used for a connection before the second carrier frequency is used. Preferably, both carrier frequencies are changed cyclically or pseudo randomly. The first carrier frequency is changed before the second carrier frequency is changed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Funk-Kommunika­ tionssystem zur Datenübertragung über eine Funkschnittstelle, insbesondere für eine Funkschnittstelle mit adaptiver Strahl­ formung in Abwärtsrichtung oder andere die Abwärtsrichtung betreffende Maßnahmen.The invention relates to a method and a radio communication tion system for data transmission via a radio interface, especially for a radio interface with adaptive beam formation in the downward direction or other the downward direction measures concerned.

In Funk-Kommunikationssystemen werden Nachrichten (beispiels­ weise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Funkstation (Basisstation bzw. Mobilstation) übertragen. Das Abstrahlen der elektro­ magnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Beim GSM (Global System for Mobile Communication) liegen die Trägerfrequenzen im Bereich von 900, 1800 bzw. 1900 MHz. Für zukünftige Mobilfunknetze mit CDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren über die Funkschnittstelle, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen.In radio communication systems, messages (for example wise language, image information or other data) with the help of electromagnetic waves via a radio interface between transmitting and receiving radio station (base station or mobile station). The blasting of the electro magnetic waves occur at carrier frequencies that in the frequency band provided for the respective system lie. With GSM (Global System for Mobile Communication) are the carrier frequencies in the range of 900, 1800 or 1900 MHz. For future cellular networks with CDMA or TD / CDMA transmission method via the radio interface, for example UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) or other 3rd generation systems are frequencies provided in the frequency band of approx. 2000 MHz.

Signale unterliegen bei ihrer Ausbreitung in einem Ausbrei­ tungsmedium Störungen durch Rauschen. Durch Beugungen und Reflexionen durchlaufen Signalkomponenten verschiedene Aus­ breitungswege und überlagern sich beim Empfänger und führen dort zu Auslöschungseffekten. Zum weiteren kommt es bei meh­ reren Signalquellen zu Überlagerungen dieser Signale. Fre­ quenzmultiplex (FDMA), Zeitlagenmultiplex (TDMA) oder als Codemultiplex (CDMA) bekannte Verfahren dienen zur Unter­ scheidung der Signalquellen und damit zur Trennung der Sig­ nale. When spread, signals are subject to spread medium due to noise. Through diffraction and Reflections pass through signal components differently ways and overlap at the recipient and lead there to obliteration effects. It also comes to meh Other signal sources to superimpose these signals. Fre quenzmultiplex (FDMA), time slot multiplex (TDMA) or as Methods known as code division multiplexing (CDMA) are used for sub Separation of the signal sources and thus the separation of the Sig nale.  

Das gegenwärtig existierende GSM-Mobilfunksystem ist ein Funk-Kommunikationssystem mit einer TDMA-Komponente zur Teil­ nehmerseparierung (Time Division Multiple Access). Gemäß einer Rahmenstruktur werden Nutzinformationen der Teilnehmer­ verbindungen in Zeitschlitzen übertragen. Ein Senden in Ab­ wärtsrichtung erfolgt drei Zeitschlitze vor einem Senden in Aufwärtsrichtung.The currently existing GSM mobile radio system is a Radio communication system with a TDMA component in part subscriber separation (Time Division Multiple Access). According to A frame structure is useful information of the participants Transfer connections in time slots. Sending in Ab forward direction occurs three time slots before sending in Upward direction.

Aus DE 195 49 148 ist ein Mobil-Kommunikationssystem bekannt, das eine TDMA/CDMA-Teilnehmerseparierung (CDMA code division multiple access) nutzt und empfangsseitig ein JD-Verfahren (joint detection) anwendet, um unter Kenntnis von Spreizkodes mehrerer Teilnehmer eine verbesserte Detektion der übertra­ genen Nutzinformationen vorzunehmen. In einer Frequenz/Zeit­ schutzkombination werden gleichzeitig Informationen mehrerer Nutzdatenverbindungen übertragen, die durch ihren Spreizkode unterscheidbar sind.A mobile communication system is known from DE 195 49 148, which is a TDMA / CDMA subscriber separation (CDMA code division multiple access) uses and on the receiving side a JD procedure (joint detection) applies to knowledge of spreading codes several participants improved detection of the transmitted carry out useful information. In one frequency / time protection combination are information of several at the same time User data connections transmitted by their spreading code are distinguishable.

Aus DE 197 12 549 ist es bekannt, adaptive Antennen (smart antennas) zu nutzen, um die Übertragungskapazität in Auf­ wärtsrichtung zu erhöhen. Die mit Hilfe der intelligenten Antennen durchführbare Strahlformung erfordert jedoch aktuelle Informationen über die Kanalbedingungen. Diese aktuellen Informationen erhält die Basisstation im GSM-Mobil­ funksystem jedoch erst nachdem die Datenübertragung in Abwärtsrichtung bereits stattgefunden hat.From DE 197 12 549 it is known to use adaptive antennas (smart antennas) to use the transmission capacity in up to increase downward. With the help of intelligent Antenna feasible beamforming, however, requires current information about the channel conditions. This The base station receives current information in the GSM mobile radio system only after the data transmission in Downward direction has already taken place.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Datenübertra­ gung in Funk-Kommunikationssystemen zu verbessern, falls eine adaptive Strahlformung oder andere die Abwärtsrichtung be­ treffende Maßnahmen eingesetzt werden sollen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Datenübertragung nach Anspruch 1 ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs durch die kenn­ zeichnenden Merkmale gelöst. Es ist ebenso ein Funk-Kommuni­ kationssystem angegeben, das das Verfahren zur Datenübertra­ gung umsetzt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen. The invention has for its object the data transfer improvement in radio communication systems, if one adaptive beamforming or other be the downward direction appropriate measures are to be used. This task is by the method for data transmission according to claim 1 based on the characteristics of the generic term by the kenn drawing features solved. It is also a radio communication cation system specified that the process for data transfer implementation. Advantageous further developments are the Unteran to take sayings.  

Beim Verfahren zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunika­ tionssystem besteht zwischen einer Basisstation und zumindest einer weiteren Funkstation eine Funkschnittstelle für Signale einer Verbindung, wobei zur Datenübertragung in Aufwärtsrich­ tung eine erste Trägerfrequenz und Abwärtsrichtung eine zwei­ te Trägerfrequenz benutzt wird, die in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen. Erfindungsgemäß wird die erste Trägerfrequenz vor der zweiten Trägerfrequenz für die Verbin­ dung benutzt. Damit können zuerst die Kanalbedingungen in Aufwärtsrichtung bestimmt werden, bevor ein Senden in Ab­ wärtsrichtung erfolgt. Die Informationen über die Kanalbe­ dingungen sind damit stets aktuell. Besonders wichtig ist dies in Szenarios, in den sich die Übertragungsbedingungen, d. h. die die Verbindung störenden weiteren Verbindungen in der gleichen oder in Nachbarzellen bzw. Störeinflüssen außer­ halb des Funk-Kommunikationssytems, ständig ändern. Die Über­ tragungsbedingungen können sich aktiv, d. h. für die eigene Verbindung, oder passiv, d. h. aus der Umgebung heraus, än­ dern.In the process of data transmission in a radio communication tion system exists between a base station and at least another radio station a radio interface for signals a connection, whereby for data transmission in upward direction tion a first carrier frequency and downward direction a two te carrier frequency is used, which is in a predetermined Stand in relation to each other. According to the first Carrier frequency before the second carrier frequency for the connector used. This allows the channel conditions in Upward direction can be determined before sending in Ab downward direction. The information about the Kanalbe conditions are always up to date. Is particularly important this in scenarios in which the transmission conditions, d. H. the further interfering connections in the same or in neighboring cells or interference half of the radio communication system, constantly changing. The About wearing conditions can be active, d. H. for your own Connection, or passive, d. H. from the environment, än other.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung werden die erste und zweite Trägerfrequenz zyklisch oder pseudo-zufallsgesteuert verändert und die Veränderung der ersten Trägerfrequenz vor der Veränderung der zweiten Träger­ frequenz vorgenommen. Die zyklische oder pseudo-zufallsge­ steuerte Veränderung der Trägerfrequenz wird beispielsweise beim Frequenzspringen (frequency hopping) benutzt, um eine größere Dekorrelation der Kanalbedingungen über der Zeit zu erreichen. Wird eine neue Trägerfrequenz zuerst in Auf­ wärtsrichtung benutzt, können für die Abwärtsrichtung äqui­ valente Kanalbedingungen abgeschätzt werden, wenn das vor­ bestimmte Verhältnis beider Trägerfrequenzen beachtet wird. Das Frequenzspringen kann dabei für die Verbindung und/oder für störende Einflüsse anderer Verbindungen auftreten. Alter­ nativ oder zusätzlich zum Frequenzspringen kann sich von Rahmen zu Rahmen die Zuordnung von Verbindungen zu Zeit­ schlitzen ändern. Auch dadurch ergibt sich eine neue Inter­ ferenzsituation, die erfindungsgemäß schnell erfaßt wird.According to an advantageous further development of the invention the first and second carrier frequencies are cyclical or changed pseudo-randomly and changing the first carrier frequency before changing the second carrier frequency made. The cyclic or pseudo-random Controlled change in carrier frequency, for example used in frequency hopping to make a greater decorrelation of channel conditions over time to reach. If a new carrier frequency is first in up used in the downward direction, can be equi for the downward direction valent channel conditions can be estimated if that before certain ratio of the two carrier frequencies is observed. The frequency hopping can be used for the connection and / or occur for interfering influences of other connections. Dude native or in addition to frequency hopping can differ from Frame to frame the assignment of connections to time  slits change. This also results in a new inter Reference situation, which is quickly detected according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise für TDD (time division duplex)-Übertragungssysteme eingesetzt werden, bei denen in Aufwärts- und Abwärtsrichtung jeweils die gleiche Trägerfrequenz benutzt werden. Es ist jedoch auch für FDD (frequency division duplex)-Übertragungssysteme nutz­ bar, bei denen für Aufwärts- und Abwärtsrichtung unterschied­ liche Trägerfrequenzen benutzt werden, die einem festen Fre­ quenzabstand (z. B. Duplex-Abstand) haben. Bei FDD-Übertra­ gungssystemen kann auch vorgesehen sein, daß das vorbestimmte Verhältnis von erster Trägerfrequenz zu zweiter Trägerfre­ quenz einstellbar ist. Je schmalbandiger die Bandbreite eines Kanals der Funkschnittstelle und/oder je größer die Hopping- Bandbreite ist, um so wirkungsvoller ist die Dekorrelation mittels Frequenzspringen. Aber auch ein länger wirkender Übergang auf eine neue Interferenzsituation, z. B. bei DTX oder einer Paketdatenübertragung (GPRS), sollte zuerst in Aufwärtsrichtung erfolgen.The method according to the invention can advantageously be used for TDD (time division duplex) transmission systems used in the up and down directions the same carrier frequency can be used. However, it is also for FDD (frequency division duplex) transmission systems bar, where there is a difference for upward and downward direction Liche carrier frequencies are used that a fixed Fre spacing (e.g. duplex spacing). With FDD transmissions systems can also be provided that the predetermined Ratio of first carrier frequency to second carrier frequency is adjustable. The narrower the bandwidth of one Channel of the radio interface and / or the larger the hopping Bandwidth is, the more effective is the decorrelation by means of frequency hopping. But also a longer acting one Transition to a new interference situation, e.g. B. at DTX or a packet data transmission (GPRS), should first in Upward direction.

Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, daß die Funk­ schnittstelle eine TDMA-Komponente hat und eine Numerierung von Zeitschlitzen in Aufwärtsrichtung von der in Abwärtsrich­ tung abgeleitet wird. Damit können sich die weiteren Funk­ stationen auf die Rahmennumerierung der Basisstation syn­ chronisieren. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, daß die Funkschnittstelle eine CDMA-Komponente hat und die Si­ gnale in logischen Rahmen übertragen werden. Auch hierbei ist es notwendig, daß zuerst die Aufwärtsrichtung ausgewertet wer­ den kann, bevor die Sendesignale für die Abwärtsrichtung ge­ formt werden.It is also within the scope of the invention that the radio interface has a TDMA component and a numbering of time slots in the upward direction from those in the downward direction tion is derived. This allows the other radio stations on the frame numbering of the base station syn chronize. Alternatively or additionally, it is possible that the radio interface has a CDMA component and the Si signals are transmitted in logical frames. Here too is it is necessary that the upward direction is evaluated first the can before the transmission signals for the downward direction be shaped.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Gestaltung der Funkschnittstelle, falls aus den in Aufwärtsrichtung über­ tragenen Signalen räumliche Kanaleigenschaften für eine Ver­ bindung bestimmt werden, die in Abwärtsrichtung zu einer Strahlformung für diese Verbindung benutzt werden. Damit werden die aktuellen Kanalbedingungen nicht nur zur Kanal­ schätzung u.ä. ausgewertet, sondern auch zur Strahlformung benutzt. Die Strahlformung bringt eine weitere Kapazitäts­ steigerung mit sich, da zwei oder mehrere Teilnehmersignale auch bei gleicher Trägerfrequenz, gleichem Zeitschlitz und/oder gleichem CDMA-Kode durch unterschiedliche räumliche Kanaleigenschaften trennbar sind.The design according to the invention is particularly advantageous Radio interface, if from the upward direction transmitted signals spatial channel properties for a ver be determined in the downward direction to a bond  Beamforming can be used for this connection. In order to the current channel conditions are not just the channel estimation etc. evaluated, but also for beam shaping used. The beam shaping brings additional capacity increase with itself, since two or more subscriber signals even with the same carrier frequency, same time slot and / or the same CDMA code by different spatial Channel properties are separable.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher er­ läutert.In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment referring to graphic representations, he closer purifies.

Dabei zeigenShow

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Mobilfunknetzes, Fig. 1 is a block diagram of a mobile radio network,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Rahmenstruktur der Funkübertragung mit TD/CDMA-Funkschnittstelle, Fig. 2 is a schematic representation of the frame structure of the radio transmission with TD / CDMA radio interface,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Rahmenstruktur der Funkübertragung mit W-CDMA-Funkschnittstelle, Fig. 3 is a schematic representation of the frame structure of the radio communication with the W-CDMA radio interface,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Frequenzspringens für TDD-Systeme, Fig. 4 is a schematic representation of the frequency hopping for TDD systems,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Frequenzspringens für FDD-Systeme, Fig. 5 is a schematic representation of the frequency hopping for FDD systems,

Fig. 6 Blockschaltbilder einer Basisstation und eine Mobil­ station, Fig. 6 are block diagrams of a base station and a mobile station,

Fig. 7 ein Blockschaltbild der Antenneneinrichtung und der Basisstation bezüglich einer Auswertung der räum­ lichen Kanaleigenschaften, Fig. 7 is a block diagram of the antenna device and the base station with respect to an evaluation of the spa- tial channel characteristics,

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Strahlformungsnetzwerks, und Fig. 8 is a block diagram of a beam forming network, and

Fig. 9 ein Ablaufdiagramm für die Datenübertragung. Fig. 9 is a flow chart for data transmission.

Das in Fig. 1 dargestellte Funk-Kommunikationssystem ent­ spricht in seiner Struktur einem bekannten GSM-Mobilfunknetz, das aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC besteht, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobil­ vermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einer Einrich­ tung zum Funkschnittstellenmanagement RNC verbunden. Jede dieser Einrichtungen RNC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS. Eine solche Basisstation BS kann über eine Funkschnittstelle eine Verbindung zu wei­ teren Funkstationen aufbauen, z. B. zu Mobilstationen MS oder anderen Endgeräten. Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Funkschnittstellenmanagement RNC kann auch in einer Basis­ station BS realisiert werden.The radio communication system shown in FIG. 1 corresponds in structure to a known GSM mobile radio network which consists of a multiplicity of mobile switching centers MSC which are networked with one another and which provide access to a fixed network PSTN. Furthermore, these mobile switching centers MSC are each connected to at least one device for radio interface management RNC. Each of these devices RNC in turn enables a connection to at least one base station BS. Such a base station BS can establish a connection to other radio stations via a radio interface, e.g. B. to mobile stations MS or other terminals. The device for radio interface management RNC according to the invention can also be implemented in a base station BS.

In Fig. 1 sind beispielhaft Verbindungen V1, V2, Vk zur Über­ tragung von Nutzinformationen und Signalisierungsinforma­ tionen zwischen Mobilstationen MS1, MS2, MSk, MSn und einer Basisstation BS dargestellt. Ein Operations- und Wartungs­ zentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunknetz bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfindung zum Einsatz kommen kann, insbesondere für Teilnehmerzugangsnetze mit drahtlosem Teil­ nehmeranschluß. Bei solchen Teilnehmerzugangsnetzen sind die weiteren Funkstationen stationär.In Fig. 1 compounds V1, V2, Vk are exemplary zur MS2, MSk, MSn and a base station BS transmission of user information and signaling Informa tion between mobile stations MS1, is shown. An operation and maintenance center OMC implements control and maintenance functions for the cellular network or for parts of it. The functionality of this structure can be transferred to other radio communication systems in which the invention can be used, in particular for subscriber access networks with a wireless subscriber connection. In such subscriber access networks, the other radio stations are stationary.

Die Rahmenstruktur der Funkübertragung ist aus Fig. 2 er­ sichtlich. Gemäß einer TDMA-Komponente ist eine Aufteilung eines breitbandigen Frequenzbereiches, beispielsweise der Bandbreite B = 1,2 MHz in mehrere Zeitschlitze ts, beispiels­ weise 8 Zeitschlitze ts0 bis ts7 vorgesehen. Jeder Zeit­ schlitz ts innerhalb des Frequenzbereiches B bildet eine Fre­ quenz/Zeitschlitzkombination. Ein Teil der Zeitschlitze ts0 bis ts2 werden in Aufwärtsrichtung und ein Teil der Zeit­ schlitze ts3 bis ts7 werden in Abwärtsrichtung benutzt. Die Übertragung in Aufwärtsrichtung erfolgt vor der Übertragung in Abwärtsrichtung. Bei diesem TDD-Übertragungsverfahren ist eine erste Trägerfrequenz fup1 für die Aufwärtsrichtung gleich einer zweiten Trägerfrequenz fdw1 für die Abwärts­ richtung. Gleiches wiederholt sich für weitere Trägerfre­ quenzen fup2 . . . fupn und fdw2 . . . fdwn.The frame structure of the radio transmission is evident from FIG. 2. According to a TDMA component, a division of a broadband frequency range, for example the bandwidth B = 1.2 MHz, into a plurality of time slots ts, for example 8 time slots ts0 to ts7, is provided. Each time slot ts within the frequency range B forms a frequency / time slot combination. Part of the time slots ts0 to ts2 are used in the upward direction and part of the time slots ts3 to ts7 are used in the downward direction. The uplink transmission takes place before the downlink transmission. In this TDD transmission method, a first carrier frequency fup1 for the upward direction is equal to a second carrier frequency fdw1 for the downward direction. The same is repeated for other carrier frequencies fup2. . . fupn and fdw2. . . fdwn.

Innerhalb der Frequenz/Zeitschlitzkombination, die allein zur Nutzdatenübertragung vorgesehen sind, werden Informationen mehrerer Verbindungen in Funkblöcken übertragen. Diese Funk­ blöcke zur Nutzdatenübertragung bestehen aus Abschnitten mit Daten d, in denen Abschnitte mit empfangsseitig bekannten Trainingssequenzen tseq1 bis tseqn eingebettet sind. Die Da­ ten d sind verbindungsindividuell mit einer Feinstruktur, einem Teilnehmerkode c, gespreizt, so daß empfangsseitig bei­ spielsweise n Verbindungen durch diese CDMA-Komponente sepa­ rierbar sind.Within the frequency / time slot combination that is used only for User data transmission are provided, information multiple connections in radio blocks. This funk Blocks for user data transmission consist of sections with Data d, in which sections with known at the receiving end Training sequences tseq1 to tseqn are embedded. The Da ten d are connection-specific with a fine structure, a subscriber code c, spread, so that at the receiving end for example n connections through this CDMA component sepa can be generated.

Die Spreizung von einzelnen Symbolen der Daten d bewirkt, daß innerhalb der Symboldauer T_sym Q Chips der Dauer T_chip über­ tragen werden. Die Q Chips bilden dabei den verbindungsindi­ viduellen Teilnehmerkode c. Weiterhin ist innerhalb des Zeit­ schlitzes ts eine Schutzzeit gp zur Kompensation unter­ schiedlicher Signalaufzeiten der Verbindungen vorgesehen.The spreading of individual symbols of the data d causes T _sym Q chips of the duration T _chip to be transmitted within the symbol duration. The Q chips form the connection-individual subscriber code c. Furthermore, a protection time gp is provided within the time slot ts for compensation under different signal propagation times of the connections.

Innerhalb eines breitbandigen Frequenzbereiches B werden die aufeinanderfolgenden Zeitschlitze ts nach einer Rahmenstruk­ tur gegliedert. So werden acht Zeitschlitze ts zu einem Rah­ men zusammengefaßt, wobei beispielsweise ein Zeitschlitz ts3 eine Frequenz/Zeitschlitzkombination zur Nutzdatenübertragung bildet, wobei letztere wiederkehrend von einer Gruppe von Verbindungen genutzt wird.Within a broadband frequency range B the successive time slots ts according to a frame structure structure. In this way, eight time slots ts become one frame men summarized, for example, a time slot ts3 a frequency / time slot combination for user data transmission forms, the latter recurring from a group of Connections is used.

In Fig. 3 ist ein FDD-Übertragungsverfahren gezeigt, daß keine TDMA-Komponente enthält. Bei diesem FDD-Übertragungsverfahren stehen in Auf- und Abwärtsrichtung Frequenzkanäle zur Ver­ fügung, wobei die ersten Trägerfrequenzen fup1, fup2, fupn in Aufwärtsrichtung durch einen festen Duplex-Abstand von den zweiten Trägerfrequenzen fdw1, fdw2, fdwn in Abwärtsrichtung getrennt sind. Die Bandbreite B ist dabei bespielsweise 5 MHz, so daß in jedem Frequenzkanal Signale mehrerer Verbin­ dungen V1, V2, Vn übertragen werden. Die Signale der Ver­ bindungen V1, V2, Vn sind durch einen individuellen Spreiz­ kode unterscheidbar. Die Datenübertragung erfolgt in logi­ schen Rahmen. Die Benutzung der ersten Trägerfrequenz fdup1 für die Aufwärtsrichtung erfolgt dabei vor der korrespondie­ renden, d. h. über den Duplex-Abstand getrennten, zweiten Trä­ gerfrequenz fdw1 für die Abwärtsrichtung.In Fig. 3, an FDD transmission method is shown that does not contain a TDMA component. In this FDD transmission method, frequency channels are available in the upward and downward direction, the first carrier frequencies fup1, fup2, fupn in the upward direction being separated from the second carrier frequencies fdw1, fdw2, fdwn in the downward direction by a fixed duplex distance. The bandwidth B is, for example, 5 MHz, so that signals from several connections V1, V2, Vn are transmitted in each frequency channel. The signals of the connections V1, V2, Vn can be distinguished by an individual spreading code. The data transmission takes place in a logical frame. The use of the first carrier frequency fdup1 for the upward direction takes place before the corresponding carrier frequency fdw1 for the downward direction, ie separated by the duplex distance.

Aus den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, daß bei Einsatz eines Frequenzspringens (frequency hopping) durch die Basisstation BS zuerst Kanalmessungen auf der neuen ersten Trägerfrequenz in Aufwärtsrichtung durchgeführt werden, bevor in Abwärts­ richtung auf der neuen zweiten Trägerfrequenz ein Senden in Abwärtsrichtung erfolgt. Dies gilt insbesondere für TDD-Sy­ steme nach Fig. 4, aber auch für FDD-Systeme nach Fig. 5. Die Übertragung in Aufwärtsrichtung ist dabei schraffiert ge­ zeichnet. Die Kenntnis der Kanalbedingungen für die Abwärts­ richtung ist insbesondere für eine adaptive Strahlformung bedeutsam, wie sie mit adaptiven Antennen (smart antennas) durchgeführt wird. Dies wird infolge anhand der Fig. 7 bis 9 erläutert.From FIGS. 4 and 5 it can be seen that when frequency hopping is used by the base station BS, channel measurements are first carried out on the new first carrier frequency in the upward direction before sending in the downward direction on the new second carrier frequency. This applies in particular to TDD systems according to FIG. 4, but also to FDD systems according to FIG. 5. The transmission in the upward direction is hatched. Knowing the channel conditions for the downward direction is particularly important for adaptive beam shaping, as is carried out with adaptive antennas (smart antennas). This is explained as a result of FIGS. 7 to 9.

Fig. 6 zeigt die Funkübertragung in Abwärtsrichtung von der Basisstation BS zu Mobilstationen MS1 bis MSn. Die Mobilsta­ tionen MS1 bis MSn bestimmen zuerst einen oder mehrere Fre­ quenzbereiche mit einer ausreichend hohen oder maximalen Empfangsleistung. Dies sind die Frequenzbereiche der nächst­ liegenden Basisstation BS, in deren Zelle sich die Mobil­ station MS momentan befindet. Somit entsteht die Zuordnung von Basisstation MS und Mobilstation MSk. Fig. 6 shows the radio transmission in the downlink direction from the base station BS to mobile stations MS1 to MSn. The mobile stations MS1 to MSn first determine one or more frequency ranges with a sufficiently high or maximum reception power. These are the frequency ranges of the nearest base station BS, in whose cell the mobile station MS is currently. This results in the assignment of base station MS and mobile station MSk.

Die Basisstation BS enthält eine Sende/Empfangseinrichtung TX/RX, die abzustrahlende Sendesignale digital/analog wan­ delt, vom Basisband in den Frequenzbereich B der Abstahlung umsetzt und die Sendesignale moduliert und verstärkt. Eine Signalerzeugungseinrichtung SA hat zuvor die Sendesignale in Funkblöcken zusammengestellt und dem entsprechenden Frequenz­ kanal zugeordnet. Eine Signalverarbeitungseinrichtung DSP wertet über die Sende/Empfangseinrichtung TX/RX empfangene Empfangssignale aus und führt eine Kanalschätzung durch.The base station BS contains a transceiver TX / RX, the digital / analogue transmission signals to be emitted delt, from the baseband to the frequency range B of the radiation implements and modulates and amplifies the transmission signals. A Signal generating device SA previously had the transmission signals in Radio blocks compiled and the corresponding frequency  channel assigned. A signal processing device DSP evaluates received via the transceiver TX / RX Receive signals and performs a channel estimation.

Zur Signalverarbeitung werden die Empfangssignale in Symbole mit diskretem Wertevorrat umgewandelt, beispielsweise digita­ lisiert. Eine Signalverarbeitungseinrichtung DSP, die als digitaler Signalprozessor einen JD-Prozessor zum Detektieren der Nutzinformationen und der Signalisierungsinformationen nach dem JD-CDMA-Verfahren (joint detection) enthält, wertet auch die Datenteile d aus. Das Zusammenwirken der Komponenten wird durch eine Steuereinrichtung SE gesteuert. Die zur räumlichen Teilnehmerseparierung mittels der zugeordneten Antenneneinrichtung AE benötigten Daten werden in einer Spei­ chereinrichtung SP gespeichert.The received signals are converted into symbols for signal processing converted with a discrete set of values, for example digita lized. A signal processing device DSP, which as digital signal processor to detect a JD processor the useful information and the signaling information contains according to the JD-CDMA method (joint detection) also the data parts d. The interaction of the components is controlled by a control device SE. The for spatial participant separation using the assigned Data required for antenna device AE are stored in a memory chereinrichtung SP saved.

Die Mobilstation MSk enthält entsprechend adaptiert die für die Basisstation erläuterten Baugruppen und zusätzlich ein Bedienfeld T. Am Bedienfeld T kann der Teilnehmer Eingaben vornehmen, u. a. eine Eingabe zum Aktivieren der Mobilstation MS oder zum Verbindungsaufbau einer Verbindung Vk zur Basis­ station. Die Steuereinrichtung SE wertet in Abwärtsrichtung gesendete und von der Mobilstation MSk empfangene Signale aus, bestimmt die Empfangsleistung bzw. das vorliegende mo­ mentane Signal/Stör-Verhältnis und veranlaßt eine Signali­ sierung zur Basisstation BS in einem Signalisierungskanal ACCH, worauf eine Frequenz/Zeitschlitzkombination für eine Nutzdatenübertragung zugewiesen wird.The mobile station MSk contains the adapts accordingly the base station explained modules and additionally one Control panel T. The control panel T allows the subscriber to make entries make u. a. an entry to activate the mobile station MS or to establish a connection Vk to the base station. The control device SE evaluates in the downward direction signals sent and received by the mobile station MSk off, determines the received power or the present mo mental signal / interference ratio and causes a signal sation to the base station BS in a signaling channel ACCH, whereupon a frequency / time slot combination for one User data transmission is assigned.

In Fig. 7 ist die Basisstation BS mit zugeordneten Antennen­ elementen A1 bis Am der Antenneneinrichtung AE dargestellt. Diese Antenneneinrichtung AE ist der Basisstation BS zuge­ ordnet und empfängt von den sendenden Mobilstationen MS des Mobilfunknetzes Empfangssignale rx bzw. sendet zu den empfan­ genden Mobilstationen MS Sendesignale tx. In Fig. 7, the base station BS with assigned antenna elements A1 to Am of the antenna device AE is shown. This antenna device AE is assigned to the base station BS and receives reception signals rx from the transmitting mobile stations MS of the mobile radio network or sends transmission signals tx to the receiving mobile stations MS.

Die Antennenelemente A1 bis Am bilden eine Antenneneinrich­ tung AE, die als adaptive Antenneneinrichtung ausgebildet ist, d. h. mehrere Antennenelemente A1 bis Am dieser Anten­ neneinrichtung AE empfangen zum gleichen Zeitpunkt Empfangs­ signale rx und senden darauffolgend Sendesignale tx. Bei TDD-Über­ tragungssystemen erfolgt das Senden und Empfangen auf der gleichen Trägerfrequenz fup1, fdw1. Die Signale der Anten­ nenelemente A1 bis Am können empfangsseitig durch entspre­ chende Überlagerung bzw. Auswahl und sendeseitig durch eine Überlagerung in der Luft derartig miteinander kombiniert werden, daß die Übertragungsqualität gegenüber Systemen mit einer Empfangsantenne verbessert wird und eine die Kapazität steigernde räumliche Auflösung möglich ist.The antenna elements A1 to Am form an antenna device device AE, which is designed as an adaptive antenna device is, d. H. several antenna elements A1 to Am this antenna neneinrichtung AE received at the same time reception signals rx and then send transmission signals tx. At TDD-Über transmission systems are sent and received on the same carrier frequency fup1, fdw1. The signals of the antenna NEN elements A1 to AM can be appropriate overlay or selection and on the transmission side by a Overlay in the air combined in such a way be that the transmission quality compared to systems with a receiving antenna is improved and the capacity increasing spatial resolution is possible.

Im Empfangsfall werden aus den Empfangssignalen rx der ersten Trägerfrequenz fup1, z. B. durch eine Übertragung ins Basis­ band und darauffolgende Analog/Digitalwandlung, digitale Signale erzeugt und in der Empfangseinrichtung RX ausgewertet (Schritt 1 in Fig. 9). Es wird im folgenden die Übertragung von Signalen der TD/CDMA-Übertragung nach Fig. 2 gezeigt.In the case of reception, the received signals rx of the first carrier frequency fup1, e.g. B. by a transmission into the base band and subsequent analog / digital conversion, digital signals generated and evaluated in the receiving device RX (step 1 in Fig. 9). The transmission of signals of the TD / CDMA transmission according to FIG. 2 is shown below.

Die Empfangseinrichtung RX umfaßt als Teil der Signalverar­ beitungseinrichtung DSP mehrere Kanalschätzer und einen Da­ tenschätzer, sowie die bereits genannte Steuereinrichtung SE und Speichereinrichtung SP. Zusätzlich liegt in der Empfangs­ einrichtung RX ein a-priori-Wissen über die Anzahl K der Teilnehmer, deren Trainingssequenzen tseq1, . . ., tseqn (K≦n) und deren Teilnehmerkode c vor, ggf. kann auch über Infor­ mationen zu Störsignalen verfügt werden.The receiving device RX comprises part of the signal processing processing device DSP several channel estimators and a da t estimator, and the control device SE already mentioned and storage device SP. In addition lies in the reception establishment RX an a priori knowledge of the number K of Participants whose training sequences tseq1,. . ., tseqn (K ≦ n) and their subscriber code c before, if necessary, can also via Infor interfering signals.

Die durch die Kanalschätzer beispielsweise nach einer Gauß- Markov- oder einer Maximum-Likelihood-Schätzung basierend auf den Trainingssequenzen tseq1 bis tseqn bestimmten Kanalim­ pulsantworten und die empfangenen digitale Datensymbole wer­ den werden den Datenschätzer für eine gemeinsame Detektion zugeführt. Weiterhin erhält die Steuereinrichtung SE die Ka­ nalimpulsantworten und die empfangenen digitalen Datensymbole zur Bestimmung von räumlichen Kanalbedingungen für eine k-te Verbindung Vk (Schritt 2 in Fig. 9).The channel responses determined by the channel estimators, for example according to a Gauss-Markov or a maximum likelihood estimate based on the training sequences tseq1 to tseqn, and the digital data symbols received are supplied to the data estimators for a common detection. Furthermore, the control device SE receives the channel impulse responses and the received digital data symbols for determining spatial channel conditions for a kth connection Vk (step 2 in FIG. 9).

Bei TDD-Systemen können die räumlichen Kanalbedingungen di­ rekt aus den Empfangssignalen rx bestimmt werden. Bei FDD-Sy­ stemen werden die räumlichen Kanalbedingungen der Abwärts­ richtung aus bestimmten dominanten Einfallsrichtungen und den korrespondierenden Amplituden in Aufwärtsrichtung geschätzt.In TDD systems, the spatial channel conditions di can be determined directly from the received signals rx. At FDD-Sy The spatial channel conditions of the downwards are stemen direction from certain dominant directions of incidence and the corresponding amplitudes in the upward direction are estimated.

Alternativ zu der geschilderten TDMA/CDMA-Funkschnittstelle kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf DS (direct se­ quence) CDMA-Übertragungssysteme angewendet werden. Zur Schätzung der räumlichen Kanalbedingungen werden dabei die Kanalimpulsantworten in Aufwärtsrichtung ausgewertet oder 2D-Rake- Empfänger mit MVDR-Verarbeitung (minimum variance dis­ tortionless response) eingesetzt. In einem weiteren Schritt (Schritt 3 in Fig. 9) wird für die k-te Verbindung ein Strahl­ formungsvektor berechnet. Siehe dazu beispielsweise die Pa­ tentschrift DE 198 03 188.As an alternative to the described TDMA / CDMA radio interface, the method according to the invention can also be applied to DS (direct sequence) CDMA transmission systems. To estimate the spatial channel conditions, the channel impulse responses in the upward direction are evaluated or 2D rake receivers with MVDR processing (minimum variance dis tortionless response) are used. In a further step (step 3 in FIG. 9), a beam shaping vector is calculated for the kth connection. See, for example, patent specification DE 198 03 188.

Daraufhin werden Sendesignale für die Verbindung mit dem Strahlformungsvektor gewichtet und den Antennenelementen A1 bis An zur Abstrahlung zugeführt (Schritt 4 in Fig. 9). Im Schritt 5 fällt die Entscheidung, ob ein Wechsel der Träger­ frequenz fup1, fdw1 vorgenommen wird. Ist dies der Fall, so wird dies im Schritt 6 der Mobilstation MS signalisiert oder die Basisstation BS und Mobilstation MS werten eine ihnen be­ kannte Frequenzsprungsequenz mit dem Ergebnis einer Träger­ frequenzänderung aus. Darauf benutzt die Mobilstation MS in Aufwärtsrichtung beispielsweise eine neue erste Trägerfre­ quenz fup2, worauf die Basisstation BS in Abwärtsrichtung mit der neuen zweiten Trägerfrequenz fdw2 folgt. Die Entscheidung nach Schritt 5 fällt in der Einrichtung zum Funkschnitt­ stellenmanagement RNC oder es wird die Frequenzsprungsequenz durch die Einrichtung RNC vorgegeben. Subsequently, transmission signals for the connection to the beam shaping vector are weighted and fed to the antenna elements A1 to An for radiation (step 4 in FIG. 9). In step 5 , the decision is made as to whether the carrier frequency fup1, fdw1 is changed. If this is the case, this is signaled to the mobile station MS in step 6 or the base station BS and mobile station MS evaluate a frequency hopping sequence known to them with the result of a carrier frequency change. Thereupon the mobile station MS uses, for example, a new first carrier frequency fup2 in the upward direction, whereupon the base station BS follows in the downward direction with the new second carrier frequency fdw2. The decision after step 5 is made in the device for radio interface management RNC or the frequency hopping sequence is specified by the device RNC.

Ein Netzwerk zur Strahlformung ist in Fig. 8 beispielhaft für zwei Verbindungen mit Sendesignalen tx1 und tx2 gezeigt. Den Verbindungen sind Strahlformungsvektoren w1 und w2 zugeord­ net, die mit den Sendesignalen tx1 und tx2 multipliziert wer­ den, wobei für jeden Einzelstrahler die gewichteten Sendesi­ gnale tx1 und tx2 überlagert, in einem HF-Teil HF-T in hoch­ frequente Sendesignale umgewandelt und anschließend über M Einzelstrahler abgestrahlt werden. Die Sendesignale tx1 und tx2 werden im gleichen Kanal (gleiche Sendefrequenz, ggf. Zeitschlitz und/oder Code) übertragen und werden lediglich räumlich separiert.A network for beam shaping is shown in FIG. 8 by way of example for two connections with transmission signals tx1 and tx2. The connections are beamforming vectors w1 and w2 assigned, which are multiplied by the transmit signals tx1 and tx2, the weighted transmit signals tx1 and tx2 being superimposed for each individual radiator, converted into high-frequency transmit signals in an HF part HF-T and then via M single radiators can be emitted. The transmission signals tx1 and tx2 are transmitted in the same channel (same transmission frequency, possibly time slot and / or code) and are only spatially separated.

Durch die Anwendung verschiedener Strahlformungsvektoren w1, w2 für die unterschiedlichen Verbindungen wird eine Abstrah­ lungscharakteristik der Antenneneinrichtung AE erzeugt, die einen ungestörten Empfang der Sendesignale tx1, tx2 an den entsprechenden Positionen der Mobilstationen MS1, MSk gewähr­ leistet.By using different beamforming vectors w1, w2 for the different connections is an abstrah Lung characteristics of the antenna device AE generated that an undisturbed reception of the transmission signals tx1, tx2 to the corresponding positions of the mobile stations MS1, MSk granted accomplishes.

Claims (11)

1. Verfahren zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunika­ tionssystem, bei dem
zwischen einer Basisstation (BS) und zumindest einer weiteren Funkstation (MS) eine Funkschnittstelle für Signale einer Verbindung besteht,
zur Datenübertragung in Aufwärtsrichtung eine erste Träger­ frequenz (fup1 . . . n) und Abwärtsrichtung eine zweite Träger­ frequenz (fdw1 . . . n) benutzt wird, die in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Verbindung die erste Trägerfrequenz (fup1 . . . n) vor der zweiten Trägerfrequenz (fdw1 . . . n) benutzt wird.1. Method for data transmission in a radio communication system, in which
there is a radio interface for signals of a connection between a base station (BS) and at least one further radio station (MS),
a first carrier frequency (fup1... n) and downward direction a second carrier frequency (fdw1... n) are used for data transmission in the upward direction, which are in a predetermined relationship to one another,
characterized by
that the first carrier frequency (fup1... n) before the second carrier frequency (fdw1... n) is used for the connection. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Trägerfrequenz (fup1 . . . n, fdw1 . . . n) zyklisch oder pseudo-zufallsgesteuert verändert werden und die Veränderung der ersten Trägerfrequenz (fup1 . . . n) vor der Veränderung der zweiten Trägerfrequenz (fdw1 . . . n) erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized, that the first and second carrier frequencies (fup1... n, fdw1... n) be changed cyclically or pseudo-randomly and the change in the first carrier frequency (fup1... n) before the The second carrier frequency (fdw1... N) is changed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Aufwärts- und Abwärtsrichtung jeweils die gleiche Trägerfrequenz (fup1 . . . n, fdw1 . . . n) benutzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the same for upward and downward direction Carrier frequency (fup1... N, fdw1... N) is used. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Aufwärts- und Abwärtsrichtung unterschiedliche Trä­ gerfrequenzen (fup1 . . . n, fdw1 . . . n) benutzt werden, die einen festen Frequenzabstand haben.4. The method according to claim 1 or 2, characterized, that different tears for upward and downward direction frequencies (fup1... n, fdw1... n) are used, some have a fixed frequency spacing. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkschnittstelle eine TDMA-Komponente hat und eine Numerierung von Zeitschlitzen (ts0 bis ts7) in Aufwärts­ richtung von der in Abwärtsrichtung abgeleitet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized,  that the radio interface has a TDMA component and a Numbering of time slots (ts0 to ts7) in upwards direction from which is derived in the downward direction. 6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den in Aufwärtsrichtung übertragenen Signalen räum­ liche Kanaleigenschaften für eine Verbindung bestimmt werden, die in Abwärtsrichtung zu einer Strahlformung für diese Ver­ bindung benutzt werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that space from the signals transmitted in the upward direction channel properties are determined for a connection, down to beamforming for this ver binding can be used. 7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkschnittstelle eine CDMA-Komponente hat und die Signale in logischen Rahmen übertragen werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the radio interface has a CDMA component and the Signals are transmitted in logical frames. 8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Verhältnis von erster Trägerfrequenz (fup1 . . . n) zu zweiter Trägerfrequenz (fdw1 . . . n) einstellbar ist.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the predetermined ratio of the first carrier frequency (fup1... n) adjustable to the second carrier frequency (fdw1... n) is. 9. Funk-Kommunikationssystem zur Datenübertragung,

• - mit einer Basisstation (BS) und mehreren weiteren Funksta­ tionen (MS), die für eine Verbindung über eine Funkschnitt­ stelle verbindbar sind,
• - mit einer Einrichtung (RNC) zum Funkschnittstellenmanage­ ment,
  • - wobei zur Datenübertragung in Aufwärtsrichtung eine erste Trägerfrequenz (fup1 . . . n) und in Abwärtsrichtung eine zweite Trägerfrequenz (fdw1 . . . n) benutzt wird, die in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (RNC) zum Funkschnittstellenmanagement derart ausgebildet ist, daß für die Verbindung die erste Trä­ gerfrequenz (fup1 . . . n) vor der zweiten Trägerfrequenz (fdw1 . . . n) benutzt wird. 9. radio communication system for data transmission,

• - With a base station (BS) and several other radio stations (MS), which can be connected for a connection via a radio interface,
• - with a device (RNC) for radio interface management,
  • a first carrier frequency (fup1... n) and a second carrier frequency (fdw1... n) are used for data transmission in the upward direction, which are in a predetermined relationship to one another,

characterized,
that the device (RNC) for radio interface management is designed such that the first carrier frequency (fup1... n) before the second carrier frequency (fdw1... n) is used for the connection. 10. Funk-Kommunikationssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Basisstation (BS) eine Antenneneinrichtung (AE) mit mehreren Antennenelementen (A1 . . . An) zur Strahlformung und eine Steuereinrichtung (SE) aufweist, und
die Steuereinrichtung (SE) derartig ausgeprägt ist, daß aus den in Aufwärtsrichtung übertragenen Signalen räumliche Ka­ naleigenschaften für eine Verbindung bestimmt werden, die in Abwärtsrichtung zur Strahlformung für diese Verbindung be­ nutzt werden.10. Radio communication system according to claim 9, characterized in
that the base station (BS) has an antenna device (AE) with a plurality of antenna elements (A1... An) for beam shaping and a control device (SE), and
the control device (SE) is designed in such a way that spatial signals for a connection are determined from the signals transmitted in the upward direction, which are used in the downward direction for beam shaping for this connection. 11. Funk-Kommunikationssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (RNC) zum Funkschnittstellenmanagement derart ausgeprägt ist, daß die erste und zweite Trägerfre­ quenz (fup1 . . . n, fdw1 . . . n) zyklisch oder pseudo-zufallsgesteu­ ert verändert werden.11. Radio communication system according to claim 9 or 10, characterized, that the facility (RNC) for radio interface management is so pronounced that the first and second carrier fre quenz (fup1... n, fdw1... n) cyclical or pseudo-random control be changed.