DE60308381T2 - Verfahren, sender und system zum senden eines stroms von datensymbolen in einem drahtlosen kommunikationssystem mit mehreren eingängen und mehreren ausgängen, das m-paare von sendeantennen enthält - Google Patents
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Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Funkkommunikationen und insbesondere auf Funkkommunikationen und insbesondere auf Funkkommunikationssysteme mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen mit Codierung mit variabler Rate.
- Stand der Technik
- In einem Funkkommunikationssystem wie einem Funksystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) der dritten Generation (3G) ist es erwünscht, gleichzeitig mehrere Serviceleistungen und mehrere Datenraten für mehrere Benutzer in einem Kanal mit fester Bandbreite vorzusehen. Ein Schema verwendet adaptiven Modulation und Codierung (AMC), um vor der Übertragung Benutzerdatensymbole zu modulieren und zu codieren.
- Um die Kapazität eines Funkkommunikationssystem im Umfeld von Kanälen mit Fading zu erhöhen, wird eine Übertragungsdiversity in weitem Maße verwendet. In 3G-Systemen verwendet eine Lösung mit offener Schleife zwei Antennen zum Senden und eine einzige Antenne zum Empfangen. In einem derartigen System wird weiterhin jedes zweite Symbol der gesendeten Daten durch einen Raum-Zeit-Übertragungsdiversity (STTD)-Codierer codiert, um vier codierte Signale zu erzeugen, zwei Symbole für jede Antenne. Jede Antenne sendet verschiedene Symbolströme durch den Kanal, um Diversitygewinne zu erreichen.
- Um Echtzeit-Multimediadienste in einem Kanal mit fester Bandbreite vorzusehen, wurden Systeme mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen (MIMO) für Übertragung mit hoher Datenrate in Funkkommunikationssystemen entwickelt, wie Hochgeschwindigkeits-Abwärtsstrecken-Paketzugriff (HSDPA) in WCDMA-Systemen. In einem MIMO-System werden mehrere Antennen in dem Sender und dem Empfänger verwendet, um die Kapazität des Systems zu erhöhen.
- Im Allgemeinen wird die Systemkapazität verbessert, wenn die Dimension der Diversity, d.h., die Antennen zunimmt. Für Übertragungen mit sehr hoher Geschwindigkeit kann eine große Anzahl von Antennen erforderlich sein, um das Zielleistungsvermögen zu erreichen. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, das gegenwärtige STTD-System auf MIMO-Konfigurationen zu erweitern. In einem derartigen System muss die Kompatibilität mit dem gegenwärtigen STTD erhalten bleiben, um das gegenwärtigen STTD-System für Übertragungen mit niedriger Datenrate zu verwenden, wie Sprachdienste, während die Systemkapazität aufgrund von MIMO-Konfigurationen verbessert wird.
- EP-A-1 207 645 offenbart ein MIMO-System mit mehreren Sendeantennen. Bevan d.D.N. et al., "The application of feedforward transmit diversity to a system with adaptive modulation and coding", VTC Fall 2001, IEEE 54th Vehicular Technology Conference, Proceedings, Atlantic City, New York, NY: IEEE, US, Band 1 von 4. Conf. 54, 7. Oktober 2001 (2001-10-07), Seiten 438–441, offenbart einen Sender in einem Funksystem, das adaptive Modulationscodierung verwendet. Es wird die Implementierung einer speziellen Verarbeitung, die eine Parallelität in dem MIMO-Kanal ausnutzt als ein Raum-Zeit-Codierschema vorgeschlagen.
- Offenbarung der Erfindung
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sender, ein Übertragungsverfahren und ein Übertragungssystem für Funkkommunikationssysteme mit mehreren Eingängen/mehreren Ausgängen (MIMO) vorzusehen. Dieses Problem wird durch das Übertragungsverfahren nach Anspruch 1, dem Sender nach Anspruch 6 und das Übertragungssystem nach Anspruch 10 gelöst. Weitere Verbesserungen des Übertragungsverfahrens und des Senders sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen vorgesehen. Die vorliegende Erfindung kompatibel mit Raum-Zeit-Übertragungsdiversity (STTD), die in weitem Umfang in 3G-Funkkommunikationssystem angewendet wird, wie W-CDMA-Systemen für den 3GPP-Standard und CDMA2000-Systemen für den 3GPP2-Standard.
- Die Erfindung wendet adaptive Modulation und Codierung (AMC) auf jede Untergruppe des Antennensystems an, um unterschiedliche Kanalbedingungen an erforderliche Serviceleistungen anzupassen und die maximalen Systemkapazitäten zu erreichen. Insbesondere ist die Erfindung geeignet für die Übertragung hoher Datenra ten für MIMO-Systeme, während die Kompatibilität der bestehenden STTD-Schemen verbleibt. Die Erfindung kann für die Übertragung mit hoher Datenrate sowie für Übertragungen mit geringerer Rate wie Sprachdienstleistungen verwendet werden, um die gesamte Anzahl der aktiven Benutzer innerhalb einer Zelle zu erhöhen.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist ein Blockschaltbild für einen Sender in einem Funkkommunikationssystem mit mehreren Eingängen/mehreren Ausgängen gemäß der Erfindung. - Beste Art der Ausführung der Erfindung
-
1 zeigt einen Sender100 für ein Funkkommunikationssystem mit mehreren Eingängen/mehreren Ausgängen (MIMO) gemäß der Erfindung. Der Sender100 enthält einen Demultiplexer110 , der mit mehreren (M) adaptiven Modulations- und Codierungs-(AMC)-Blöcken120 gekoppelt ist. Der Ausgang jedes AMC-Blocks ist mit einem Raum-Zeit-Übertragungsdiversity (STTD)-Codierer130 gekoppelt. Die Ausgänge der STTD-Codierer sind mit N Antennen140 gekoppelt, wobei jeder Codierer mit zwei Antennen gekoppelt ist. - Das System
100 enthält auch eine Ratenauswahlvorrichtung150 , die von nicht gezeigten Empfängern Kanalbedingungen160 empfangen. Die Kanalbedingungen können den empfangenen Rauschabstand (SNR) für jeden Übertragungskanal enthalten. Die Kanalbedingungen160 können periodisch oder nach Bedarf aktualisiert werden. - Während des Betriebs des Systems
100 wird zuerst ein Strom101 au Datensymbolen X in M Subströme111 demultiplexiert110 , wobei M die Hälfte der Gesamtzahl N von Antennen140 ist. Die M Subströme werden durch die M AMCe120 bei M Datenraten codiert. - Die M Datenraten werden durch die Kanalbedingungs- Rückführungen
160 von den Empfängern bestimmt. Demgemäß codiert jeder AMC den Substrom mit einer maximalen Datenrate, um ein vorbestimmtes Serviceleistungsvermögen für den zugeordneten Kanal zu erzielen. Im Wesentlichen ist das Serviceleistungsvermögen ein Maß für die Fehlerrate, beispielsweise Bitfehlerrate (BER), Rahmenfehlerrat (FER) oder SNR. - Die AMCe
120 verwenden vorbestimmte Kombinationen von Modulationen, z.B. QPSK, 8-PSk, 16-QAM usw., und Kanalcodierungen wie konvolutionelle Codierung und Turbocodierung mit verschiedenen Codierraten, die die Informationsraten oder die Kapazität für jeden Substrom bestimmen. Hier bedeutet eine bessere Kanalbedingung, dass eine höhere Datenrate mit einem vorbestimmten Serviceleistungsvermögen unter einer derartigen Kanalbedingung erzielbar ist. - Für jeden Substrom
111 gibt der entsprechende AMC-Block120 die Informationssymbole Xi1 oder Xi2 für i = 1, 2, ..., M aus, die zu dem STTD-Codiererblock130 geführt werden, wie in1 gezeigt ist. Der STTD130 codiert die eingegebenen Informationssymbole und die Ausgangssignale sind gegeben durch worin * den komplexkonjugierten Wert darstellt. Jede Reihe der STTD-Ausgangsmatrix in Gleichung (1) stellt das Ausgangssignal zu einer bestimmten Sendeantenne140 dar. Es gibt zwei Sendeantennen für jeden Substrom111 und daher gibt es insgesamt N = 2M Antennen140 . - Um jedem Substrom
111 adaptiv unterschiedliche Datenraten zuzuweisen, ist es erforderlich, dass der Empfänger Kanal- oder SNR-Schätzungen für das von jeder Sendeantenne empfangene Signal durchführt und dieses dem Sender zurück als die Kanalbedingung160 mitteilt. - Die Rückführungsinformation kann für die Übertragung codiert und moduliert werden, um Fehler in der Rückführungsinformation zu verringern. Die Kanalbedingungs-Rückführungen können periodisch durch die Empfänger aktualisiert werden. Im Allgemeinen ist eine höhere Aktualisierungsfrequenz günstig, um der Kanalbedingung eng zu folgen, wodurch eine höhere Systemkapazität erhalten wird. Um die Rückführungsinformationsmenge in einer vernünftigen Größe zu behalten, ist die Anzahl von Modulations- und Kanalcodierungskombinationen so klein so möglich.
- diese Erfindung ist nicht nur auf die Übertragung mit hoher Datenrate beschränkt, sondern kann auch effektiv für Übertragung mit geringerer Rate wie Sprachdienstleistungen verwendet werden, wodurch die Gesamtzahl der aktiven Benutzer innerhalb einer Zelle erhöht wird.
Claims (10)
- Verfahren zum Senden (
100 ) eines Stroms von Datensymbolen (101 ) in einem Funkkommunikationssystem mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen, enthaltend M Paare von Sendeantennen (140 ), welches Verfahren aufweist: Unterziehen des Stroms von Datensymbolen (101 ) einer Demultiplexverarbeitung (110 ) in M Subströme (111 ); adaptives Modulieren und Codieren (120 ) jedes Substroms (111 ) zu einer maximalen Datenrate, um ein vorbestimmtes Leistungsvermögen auf einem assoziierten Kanal, der zum Senden des Substroms verwendet wird, zu erzielen; und Raum/Zeit-Sende-Diversity-Codieren (130 ) jedes codierten Substroms in zwei Ausgangsströme, einen Ausgangsstrom für jedes von einem Paar von Antennen. - Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin aufweist: Zurückführen (
160 ), von einem Empfänger, von Kanalbedingungen des assoziierten Kanals; und Auswählen der maximalen Datenrate auf der Grundlage der Kanalbedingungen. - Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Kanalbedingungen einen Störabstand messen.
- Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Kanalbedingungen eine Fehlerrate messen.
- Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Kanalbedingungen periodisch aktualisiert werden.
- Sender (
100 ) zum Senden eines Stroms von Datensymbolen (101 ) in einem Funkkommunikationssystem mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen, enthaltend M Paare von Sendeantennen (140 ), welcher Sender aufweist: eine Demultiplexvorrichtung (110 ), die M Subströme aus dem Strom von Daten (101 ) erzeugt; einen adaptiven Modulationscodierer (120 ), der jeden Substrom (111 ) mit einer maximalen Datenrate codiert, um ein vorbestimmtes Leistungsvermögen auf einem assoziierten Kanal, der zum Senden des Substroms verwendet wird, zu erzielen; einen Raum/Zeit-Sende-Diversity-Codierer (130 ), der jeden Substrom in zwei Ausgangsströme codiert; und eine Antenne (140 ) für jeden Ausgangsstrom. - Sender nach Anspruch 6, welcher aufweist: einen Empfänger (
160 ), der Kanalbedingungen der assoziierten Kanäle zurückführt; und eine Ratenauswahlvorrichtung (150 ), die Rateninformationen zu den adaptiven Modulationscodierern (120 ) auf der Grundlage der Kanalbedingungen signalisiert. - Sender nach Anspruch 7, bei dem der Empfänger (
160 ) weiterhin aufweist: Mittel zum Messen eines Störabstands. - Sender nach Anspruch 7, bei dem der Empfänger (
160 ) weiterhin aufweist: Mittel zum Messen einer Fehlerrate. - System zum Senden (
100 ) eines Stroms von Datensymbolen (101 ) in einem Funkkommunikationssystem mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen, enthaltend M Paare von Sendeantennen (140 ), welches System aufweist: eine Demultiplexvorrichtung (110 ), die ausgebildet ist zur Demultiplexverarbeitung des Stroms von Datensymbolen (101 ) in M Subströme (111 ); Mittel (120 ) zum adaptiven Modulieren und Codieren jedes Substroms (111 ) mit einer maximalen Datenrate, um ein vorbestimmtes Leistungsvermögen auf einem assoziierten Kanal, der zum Senden des Substroms verwendet wird, zu erzielen; Mittel zum Raum/Zeit-Sende-Diversity-Codieren (130 ) jedes codierten Substroms in zwei Ausgangsströme, einen Ausgangsstrom für jede Antenne (140 ).
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