DE19851309C1 - Data transmission method for radio communication system - Google Patents
Data transmission method for radio communication systemInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem über eine Funkschnittstelle zwischen einer Basisstation und Teilnehmerstationen und ein derartig ausgebildetes Funk-Kommunikationssystem.The invention relates to a method for data transmission in a radio communication system via a radio interface between a base station and subscriber stations and a such designed radio communication system.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Daten (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle über tragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbin dung zwischen einer Basisstation und Teilnehmerstationen, wobei die Teilnehmerstationen Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagne tischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Für zukünftige Funk-Kommunikationssysteme, 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, data (for example Language, image information or other data) with the help of electromagnetic waves via a radio interface wear. The radio interface relates to a verbin between a base station and subscriber stations, the subscriber stations being mobile stations or fixed Can be radio stations. The radiation of the electromagnetic table waves takes place with carrier frequencies in the intended frequency band for the respective system. For future radio communication systems, for example that UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) or others 3rd generation systems are frequencies in the frequency band of approximately 2000 MHz.
Dabei wird für die Mobilfunksysteme der 3. Generation ein TDD (time division duplex) Modus insbesondere für Datendienste mit asymmetrischen Datenraten benötigt. Für den TDD-Modus soll in einem ersten Frequenzband für die Auf- und Abwärts richtung eine Kombination aus TDMA (time division multiple access) und CDMA (code division multiple access) Teilnehmer separierungsverfahren zum Einsatz kommen, wobei innerhalb der Zeitschlitze für beide Übertragungsrichtungen eine burst artige Übertragung mit zwischenzeitlicher Abschaltung bzw. starker Sendeleistungsreduzierung benutzt wird. Wie aus DE 196 03 443 C1, EP 0 722 230 A2 und "Draft ITU System descrip tion for the UTRA TDD component", ETSI SMG2 UMTS-L1, Tdoc SMG2 UMTS-L1 104/98, Siemens AG, Bocholt, 18.5.98, S. 1-9, hervorgeht, ist es im TDD-Modus vorgesehen, in beiden Übertragungsrichtungen Funkblöcke zu senden, die eine Kanalmeßsequenz (Mittambel) zur Kanalschätzung inmitten von zwei Datenanteilen enthalten.A TDD is used for the 3rd generation mobile radio systems (time division duplex) mode especially for data services with asymmetrical data rates required. For TDD mode should be in a first frequency band for the up and down direction a combination of TDMA (time division multiple access) and CDMA (code division multiple access) participants separation processes are used, whereby within the Time slots for both directions of transmission a burst like transmission with interim shutdown or strong transmission power reduction is used. As from DE 196 03 443 C1, EP 0 722 230 A2 and "Draft ITU system descrip tion for the UTRA TDD component ", ETSI SMG2 UMTS-L1, Tdoc SMG2 UMTS-L1 104/98, Siemens AG, Bocholt, May 18, 1998, pp. 1-9, emerges, it is intended in TDD mode, in both Transmission directions to send radio blocks, the one Channel measurement sequence (midamble) for channel estimation in the middle of contain two data parts.
Bei den angestrebten Diensten mit asymmetrischen Datenraten soll vor allem die Abwärtsrichtung höhere Datenraten zulas sen. Dies ist für Dienste wie Video-on-Demand oder Internet- Abfragen eine Toraussetzung, da auf kurze Abfragen jeweils große Datenmengen zur Teilnehmerstation zu übertragen sind. Die Übertragungskapazität in Abwärtsrichtung ist also der Flaschenhals und begrenzt die Leistungsfähigkeit des Funk- Kommunikationssystems.For the targeted services with asymmetrical data rates Above all, the downward direction should allow higher data rates sen. This is for services like video on demand or internet Queries a goal suspension, since short queries each large amounts of data are to be transmitted to the subscriber station. The transmission capacity in the downward direction is therefore the Bottleneck and limits the performance of the radio Communication system.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Funk-Kommunikationssystem zur Datenübertragung anzugeben, die eine höhere Übertragungs kapazität in Abwärtsrichtung erreichen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Funk-Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran sprüchen zu entnehmen.The invention is therefore based on the object of a method and a radio communication system to indicate data transmission which is a higher transmission reach capacity in downward direction. This task will by the method with the features of claim 1 or by a radio communication system with the features of claim 11 solved. Advantageous developments of the invention are the Unteran to take sayings.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, für die Datenübertragung über eine Funkschnittstelle zwischen einer Basisstation und Teilnehmerstationen im TDD-Übertragungsverfahren für Auf- und Abwärtsrichtungen unterschiedliche Übertragungsverfahren ein zusetzen. So soll in Abwärtsrichtung eine Übertragung konti nuierlich durchgeführt werden, wobei sich Datenanteile und Kanalmeßsequenzen in zyklischer Folge abwechseln, und in Auf wärtsrichtung eine Übertragung diskontinuierlich in durch Schutzabständen getrennten Zeitschlitzen durchgeführt werden. Durch den Wegfall der Schutzabstände in Abwärtsrichtung wird die Kapazität der Übertragung in Abwärtsrichtung erhöht.According to the invention, it is proposed for data transmission via a radio interface between a base station and Subscriber stations in the TDD transmission method for Auf- and Downward directions different transmission methods clog. This is how a transfer is to be made in the downward direction be carried out slowly, with data shares and Alternate channel measurement sequences in cyclical order and in open downward a transmission discontinuously in through Separation of time slots are carried out. By eliminating the protective distances in the downward direction the capacity of the transmission in the downward direction increases.
Da in Abwärtsrichtung die Signale von einer Funkstation, der Basisstation, ausgehen, so können sich die einzelnen Signal teile nicht über die Mehrwegeverzögerung hinaus überlagern. Wenn die Datenanteile der einzelnen Zeitschlitze darüber hinaus durch Kanalmeßsequenzen getrennt sind, so ist eine zeitliche Auflösung der Signale leicht möglich. Since the signals from a radio station, the Base station, so each signal can go out do not overlap parts beyond the multiple-path delay. If the data shares of the individual time slots above it are separated by channel measurement sequences, so is temporal resolution of the signals easily possible.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Zeitintervall für einen willkürlichen Zugriff der Teilneh merstationen nahe dem Umschaltpunkt angeordnet ist. Der Um schaltpunkt gibt immer einen Schutzabstand an, den man zur Wahl des Zeitintervalls für einen willkürlichen Zugriff mit benutzen kann ohne daß weitere Ressourcen blockiert werden.According to an advantageous development of the invention, a Time interval for an arbitrary access of the participants merstations is arranged near the switchover point. The order switching point always specifies a protective distance that you have to Selection of the time interval for an arbitrary access with can be used without blocking additional resources.
Der Basisstation ist es möglich, die Kanalmeßsequenzen mit maximaler Sendeleistung und ohne Überlagerung mit Datenan teilen zu senden. Intersymbolinterferenzen bleiben dadurch unbedeutend und die Kanalschätzung bei den Teilnehmersta tionen wird durch die hohe Sendeleistung der Kanalmeßsequen zen erleichtert. Um die Kanalschätzung weiter zu verbessern, werden bei einer Kanalschätzung in einer Teilnehmerstation Auswertungen mehrerer Kanalmeßsequenzen interpoliert bzw. extrapoliert. Damit können auch die Übertragungskanäle zu sich schnell bewegenden Teilnehmerstationen genauer geschätzt werden.The base station is able to use the channel measurement sequences maximum transmission power and without overlay with data share send. This keeps intersymbol interference insignificant and the channel estimate at the participant sta tion is due to the high transmission power of the channel measurement sequences zen relieved. To further improve channel estimation, are used for channel estimation in a subscriber station Interpolated evaluations of several channel measurement sequences or extrapolated. This also allows the transmission channels to be closed fast moving subscriber stations more accurately estimated become.
Zur Vereinfachung der Auswertung der Kanalmeßsequenzen und zur bestmöglichen Nutzung der Ressourcen zur Synchronisation ist es vorteilhaft, daß mehrere Teilnehmerstationen gleich zeitig eine gleiche Kanalmeßsequenz verwenden und die Kanal meßsequenz von den Teilnehmerstationen mit unterschiedlichen Kodephasen gesendet werden. Damit müssen weniger Kanalmeß sequenzen definiert werden bzw. läßt sich ein Satz von vor handenen Kanalmeßsequenzen, dessen Teile sich möglichst stark unterscheiden sollen, effektiv nutzen. Im letzteren Fall wird die Netzplanung erleichtert. Weiterhin sind derartige Kanal meßsequenzen mit unterschiedlicher Kodephase orthogonal, eine gewisse zeitliche Synchronisation der Basisstationen voraus gesetzt.To simplify the evaluation of the channel measurement sequences and for the best possible use of the resources for synchronization it is advantageous that several subscriber stations are the same use the same channel measurement sequence in time and the channel measurement sequence from the subscriber stations with different Code phases are sent. So less channel measurement sequences can be defined or a sentence from before existing channel measurement sequences, the parts of which are as strong as possible distinguish, use effectively. In the latter case network planning easier. Such channels are also measurement sequences with different code phases orthogonal, one certain time synchronization of the base stations ahead set.
Werden von mehreren Teilnehmerstationen gleiche Kanalmeßse quenzen aber unterschiedliche Kodephasen benutzt, so ist es vorteilhaft, daß bei einer Kanalschätzung in der Basisstation eine zyklische Korrelation zur Kanalschätzung von Übertra gungskanälen von mehreren Teilnehmerstationen eingesetzt wird. Die Ergebnisse zur den einzelnen Teilnehmerstationen sind damit durch unterschiedliche Meßfenster leicht zu tren nen. Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit können auch mehrere Kanalmeßsequenzen einer Teilnehmerstation zur Bestimmung des Korrekturwertes verwendet werden. Gleiches gilt für die umge kehrte Übertragungsrichtung.Are the same channel measurements from several subscriber stations but use different code phases, so it is advantageous that with a channel estimation in the base station a cyclic correlation to channel estimation of transmissions used by several subscriber stations becomes. The results for the individual subscriber stations are easy to separate through different measurement windows nen. To increase the measuring accuracy, several can Channel measurement sequences of a subscriber station for determining the Correction value can be used. The same applies to the reverse reversed direction of transmission.
Zur Interferenzunterdrückung wird vorgeschlagen, bei einer Detektion von zeitgleich übertragenen Daten eine gemeinsame Detektion (joint detection) nach DE 41 21 356 A1 oder eine Transversalfilterung nach DE 197 47 454 C1 mit Eliminierung der stärksten Störsignale einzusetzen. Für in beiden Modi be treibbaren Teilnehmerstationen wird vorteilhafterweise ein gemeinsamer Detektionsalgorithmus für den TDD- und FDD-Über tragungsverfahren benutzt. Durch die bessere Harmonisierung beider Übertragungsmodi ist eine weitgehend identische Sig nalverarbeitung in den Teilnehmerstationen möglich. Dazu wird für beide Modi eine gleiche Zeitschlitzlänge verwendet.For interference suppression, it is proposed that a Detection of simultaneously transmitted data a common Detection (joint detection) according to DE 41 21 356 A1 or a Transversal filtering according to DE 197 47 454 C1 with elimination of the strongest interference signals. For be in both modes drivable subscriber stations is advantageously a common detection algorithm for TDD and FDD over transfer method used. Through better harmonization both transmission modes is a largely identical sig nal processing possible in the subscriber stations. This will the same time slot length is used for both modes.
Um die Vorteile der flexiblen Kapazitätserhöhung (soft capa city) durch Zuweisung zusätzlicher Kodes oder eine Verände rung des Spreizfaktors zu nutzen, sind die Frequenzbänder breitbandig und die Datenanteile sind mit einem teilnehmer- bzw. kanalindividuellen Spreizkode gespreizt.To take advantage of the flexible capacity increase (soft capa city) by assigning additional codes or changes The frequency bands are to be used for the spreading factor broadband and the data shares are with a subscriber or channel-specific spreading code spread.
Die Empfänger für Teilnehmerstationen, die in sowohl im TDD- als auch im FDD (frequency division multiplex) betrieben werden sollem, werden vereinfacht, wenn in beiden Modi glei che Zeitschlitzlängen verwendet werden. Dabei werden mehrere Zeitschlitze zu einem Rahmen zusammengefaßt, wobei die Rah menlängen im TDD- und FDD-Übertragungsverfahren in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen.The receivers for subscriber stations operating in both the TDD as well as in the FDD (frequency division multiplex) should be simplified if the same in both modes che timeslot lengths are used. Thereby several Time slots combined into a frame, the frame length in the TDD and FDD transmission process in one integer relationship.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beilie genden Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are based on the enclosed ing drawings explained in more detail.
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 Datenübertragung, Fig. 2 is a schematic representation of the data transmission,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des CDMA-Übertra gungsverfahrens, Fig. 3 is a schematic representation of the CDMA Übertra off procedure,
Fig. 4 ein Blockschaltbild des Senders, Fig. 4 is a block diagram of the transmitter,
Fig. 5 ein Blockschaltbild des Empfängers, Fig. 5 is a block diagram of the receiver,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Übertragung in Abwärtsrichtung, und Fig. 6 is a schematic representation of the transmission in the downward direction, and
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Kanalstruktur des TDD- und FDD-Übertragungsverfahrens. Fig. 7 is a schematic representation of the channel structure of the TDD and FDD transmission method.
Das in Fig. 1 dargestellte Funk-Kommunikationssystem ent spricht in seiner Struktur einem bekannten GSM-Mobilfunknetz, das aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC be steht, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobil vermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einem Basis stationscontroller BSC verbunden. Jeder Basisstationscon troller BSC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS. Eine solche Basisstation BS ist eine Funkstation, die über eine Funkschnittstelle eine Funkverbin dung zu Teilnehmerstationen, z. B. Mobilstationen MS aufbauen kann.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 or provide access to a fixed network PSTN. Furthermore, these mobile switching centers MSC are each connected to at least one base station controller BSC. Each base station controller BSC in turn enables a connection to at least one base station BS. Such a base station BS is a radio station, the radio connection via a radio interface to subscriber stations, for. B. can build MS mobile stations.
In Fig. 1 sind beispielhaft drei Funkverbindungen zur Übertra gung von Nutzinformationen und Signalisierungsinformationen zwischen drei Mobilstationen MS und einer Basisstation BS dargestellt, wobei einer Mobilstation MS zwei Datenkanäle DK1 und DK2 und den anderen Mobilstationen MS jeweils ein Daten kanal DK3 bzw. DK4 zugeteilt sind. Jeder Datenkanal DK1..DK4 repräsentiert ein Teilnehmersignal.In Fig. 1, three radio connections for transmission of useful information and signaling information between three mobile stations MS and a base station BS are shown as an example, with one mobile station MS being assigned two data channels DK1 and DK2 and the other mobile stations MS each having a data channel DK3 and DK4. Each data channel DK1..DK4 represents a subscriber signal.
Ein Operations- und Wartungszentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunknetz bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur wird vom Funk-Kom munikationssystem nach der Erfindung genutzt sie ist jedoch auch auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfindung zum Einsatz kommen kann.An operation and maintenance center OMC realizes control and maintenance functions for the mobile network or for parts from that. The functionality of this structure is controlled by the radio comm Communication system used according to the invention, however, it is also transferable to other radio communication systems, in which the invention can be used.
Wird nur die Funkschnittstelle zwischen Mobilstation MS und Basisstation BS betrachtet, dann kann dieses Übertragungs system mit Fig. 2 dargestellt werden. Ein Sender überträgt modulierte Grundimpulse über einen Üertragungskanal zu einem Empfänger, der Systemgrundimpulsantworten bestimmt und wei terhin in einer Signalverarbeitung die in der Modulation enthaltenen Daten detektiert. Sender und Empfänger können jeweils in der Mobilstation MS und der Basisstation BS reali siert werden.If only the radio interface between the mobile station MS and the base station BS is considered, then this transmission system can be illustrated with FIG. 2. A transmitter transmits modulated basic impulses via a transmission channel to a receiver, which determines system basic impulse responses and further detects the data contained in the modulation in signal processing. Transmitter and receiver can each be realized in the mobile station MS and the base station BS.
Nach Fig. 3 werden mehrere Grundimpulse zu einem Symbol zusam mengefaßt. Die Grundimpulse werden mit unterschiedlichen Pha sen für die Bildung unterschiedlicher Symbole beaufschlagt. Ein Übertragungskanal wird durch eine Folge von identischen Symbolen, dem Spreizkode gebildet. Ein bestimmtes Symbol wird für einen Übertragungskanal verwendet und ist damit kanal individuell. Ein Übertragungskanal wird weiterhin durch eine Trägerfrequenz und zusätzlich durch einen Zeitschlitz be zeichnet. Die zu übertragende Information wird durch eine Modulation der Symbole kodiert. Durch Amplituden- und/oder Phasenwechsel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Symbolen eines Kanals werden die Daten übertragen. Bei einem digitalen System sind dies mindestens zwei vereinbarte Wechselmöglich keiten.According to Fig. 3, several basic impulses are summarized to form a symbol. The basic impulses are applied with different phases for the formation of different symbols. A transmission channel is formed by a sequence of identical symbols, the spreading code. A specific symbol is used for a transmission channel and is therefore channel-specific. A transmission channel is also characterized by a carrier frequency and additionally by a time slot. The information to be transmitted is encoded by modulating the symbols. The data is transmitted by changing the amplitude and / or phase between two successive symbols of a channel. In the case of a digital system, these are at least two agreed exchange options.
Für den Spezialfall eines CDMA-Übertragungsverfahren ist ein Chip ein Grundimpuls. Die zwei unterschiedlichen Grundimpulse werden bei einer BPSK-Modulation durch 180° Phasenwechsel einer Chipform gestaltet. So werden beispielsweise 16 solcher Chips zu einem Symbol zusammengefaßt, wobei die Wahl und Ab folge der Chips einen Spreizkode angibt. For the special case of a CDMA transmission method is a Chip a basic pulse. The two different basic impulses are with BPSK modulation by 180 ° phase change designed in a chip shape. For example, 16 of them Chips combined into a symbol, the choice and Ab follow the chips indicating a spreading code.
Eine alternative Möglichkeit besteht darin, z. B. 4 Chips zu einem Symbol zusammenzufassen. Dies entspricht dem minimalen Spreizfaktor beim W-CDMA Übertragungsverfahren. Damit sind zwar weniger Kanäle unterscheidbar, doch sind auch weniger Abtastung zur Unterscheidung der Kanäle nötig. Durch den geringeren Symboltakt ergibt sich eine geringere Komplexität bei der Gestaltung der Sender und Empfänger.An alternative possibility is e.g. B. 4 chips too summarize a symbol. This corresponds to the minimum Spreading factor in the W-CDMA transmission method. With that Although fewer channels can be distinguished, there are fewer Scanning necessary to differentiate the channels. By the lower symbol clock results in less complexity in the design of the transmitter and receiver.
Der Sender nach Fig. 4 besteht aus einem Codierer, einem Grundimpulsgenerator, einem Leistungsverstärker und einer Ankopplung an das Übertragungsmedium. Der Sender erzeugt in dem Grundimpulsfolgetaktgenerator Grundimpulse, die über den Leistungsverstärker an die Ankopplung (Antenne oder Schall geber) weitergegeben werden. Im Codierer wird abhängig von den zu übertragenden Daten ausgewählt, welcher Grundimpuls, aus einem Vorrat von insgesamt verfügbaren Grundimpulsen ausgesandt wird und mit welchem, im allgemeinen komplexen Modulationsfaktor dieser Grundimpuls modifiziert wird.The transmitter of FIG. 4 is composed of an encoder, a basic pulse generator, a power amplifier and a coupling to the transmission medium. The transmitter generates basic pulses in the basic pulse sequence clock generator, which are passed on to the coupling (antenna or sound generator) via the power amplifier. Depending on the data to be transmitted, the encoder selects which basic pulse is emitted from a supply of total available basic pulses and with which, generally complex modulation factor, this basic pulse is modified.
Unterschiedliche Übertragungsverfahren unterscheiden sich im Vorrat an Grundimpulsen. Es können dabei ein, mehrere oder eine größere Anzahl von Grundimpulsen verwendet werden. Diese Grundimpulse können in ihrer zeitlichen Ausdehnung beliebig sein und sind nicht auf die Zeitdauer des Grundimpulsfolge taktes festgelegt. Bei Grundimpulsen, die länger als eine Periode des Grundimpulsfolgetaktes sind, ergibt sich eine Überlagerung der Grundimpulse bereits im Sender.Different transmission methods differ in Stock of basic impulses. One, several or a larger number of basic pulses can be used. This The basic impulses can be of any length be and are not on the duration of the basic pulse train timed. For basic impulses that are longer than one Period of the basic pulse sequence clock, there is a Superposition of the basic impulses already in the transmitter.
Im Empfänger erfolgt die folgende Signalverarbeitung in einer Einrichtung zur Signalvorverarbeitung: Verstärkung, Frequenz umsetzung, analoge Filterung, A/D-Umsetzung und digitale Fil terung. Insbesondere die Gesamtfiltercharakteristik des Empfängers verändert die bereits durch den Übertragungskanal modifizierten Grundimpulse weiter. Am Ausgang der digitalen Filterung ergibt sich eine Folge von Systemgrundimpulsant worten im Takt des Grundimpulsfolgetaktes. Diese Folge über lagerter Systemgrundimpulsantworten wird der Signalverarbei tung und Detektion zugeführt.The following signal processing takes place in one in the receiver Device for signal preprocessing: amplification, frequency implementation, analog filtering, A / D conversion and digital fil ture. In particular the overall filter characteristic of the Receiver already changes through the transmission channel modified basic impulses. At the output of the digital Filtering results from a sequence of basic system impulses words in time with the basic pulse sequence. This episode about stored system basic impulse responses is the signal processing tion and detection fed.
Die empfangsseitige Signalverarbeitung ist schematisch in Fig. 5 gezeigt. Sie umfaßt die Bestimmung der Systemgrundimpuls antworten, die Bestimmung der Filterkoeffizienten für zumin dest ein Transversalfilter während der Auswertung von Meß sequenzen, die Detektion von datentragenden Teilen der Ab tastwerte in einem ein- oder mehrstufigen Transversalfilter und die Dekodierung der Ergebnisse des Ausgangs des Transver salfilters. Alternativ zum Transversalfilter kann auch eine digitale Signalverarbeitung für eine gemeinsame Detektion, wie in DE 197 33 860 A1 benutzt werden. Ausgestaltungen für die Wahl der Grundimpulse und des Transversalfilters können der deutschen Patentschrift DE 197 47 454 C1 entnommen werden. Diese Art der Signaldetektion kann in beiden Übertragungsrichtungen verwendet werden.The reception-side signal processing is shown schematically in FIG. 5. It includes the determination of the basic system impulse responses, the determination of the filter coefficients for at least one transversal filter during the evaluation of measurement sequences, the detection of data-bearing parts of the sample values in a one- or multi-stage transversal filter and the decoding of the results of the output of the transversal filter. As an alternative to the transversal filter, digital signal processing can also be used for common detection, as in DE 197 33 860 A1. Refinements for the selection of the basic pulses and the transversal filter can be found in German patent DE 197 47 454 C1. This type of signal detection can be used in both transmission directions.
Fig. 6 und 7 zeigt die Funkschnittstelle zwischen Basisstation BS und Mobilstation MS in beiden Übertragungsverfahren. Die Übertragung in den unterschiedlichen Frequenzbänder FB1, FB2, FB3 ist untereinander synchronisiert. Dabei werden breitban dige Frequenzbänder mit z. B. B = 1,6 MHz genutzt. FIGS. 6 and 7 shows the radio interface between base station BS and mobile station MS in both transmission methods. The transmission in the different frequency bands FB1, FB2, FB3 is synchronized with one another. Here are broadband frequency bands with z. B. B = 1.6 MHz used.
Beim TDD-Übertragungsverfahren nach Fig. 6 wird ein erstes Frequenzband FB1 sowohl für die Abwärtsrichtung DL (von der Basisstation BS zur Mobilstation MS) als auch für die Auf wärtsrichtung UL (von der Mobilstation MS zur Basisstation BS) genutzt, wobei ein Umschaltpunkt die Übertragungsrich tungen trennt. Beim TDD-Übertragungsverfahren nach Fig. 6 wird in Abwärtsrichtung DL kontinuierlich, d. h. nicht burstartig, gesendet. Auf eine Kanalmeßsequenz ma folgt ein Datenanteil da. Die Kanalmeßsequenzen ma können zur Kanalschätzung von allen Mobilstationen MS verwendet werden, währenddessen die Datenanteile da den einzelnen Mobilstationen MS individuell zugewiesen werden. In the TDD transmission method according to FIG. 6, a first frequency band FB1 is used both for the downward direction DL (from the base station BS to the mobile station MS) and for the upward direction UL (from the mobile station MS to the base station BS), a switching point being the transmission direction separates. The TDD transmission method according to Fig. 6 in the downlink DL continuously, ie, not bursty transmitted. A data portion follows a channel measurement sequence ma. The channel measurement sequences ma can be used for channel estimation by all mobile stations MS, during which the data portions are individually assigned to the individual mobile stations MS.
Dem Umschaltpunkt folgt ein Zeitintervall, der von den Mobil stationen MS willkürlich als Zugriffskanal für eine Anfordung einer Ressourcenzuteilung genutzt wird. Die Länge des Zeit intervalls entspricht entspricht einem Zeitschlitz in Auf wärtsrichtung. Im Aufwärtsrichtung UL kommt eine burstartige Übertragung in Zeitschlitzen zum Einsatz, wobei ein von einer Mobilstation MS gesendeter Funkblock jeweils eine Kanalmeß sequenz ma inmitten zweier Datenanteile da umfaßt. Zwischen den Funkblöcken sind Übertragungspausen als Schutzabstände zur besseren Trennbarkeit der empfangenen Signale vorgesehen.The switchover point is followed by a time interval which is determined by the mobile MS stations arbitrarily as an access channel for a request a resource allocation is used. The length of time intervals corresponds to a time slot in up downward direction. In the upward direction UL comes a burst-like Transmission in time slots is used, one of one Mobile station MS sent radio block each a channel measurement sequence ma in the middle of two data components. Between the radio blocks are transmission breaks as protective distances provided for better separability of the received signals.
Im FDD-Übertragungsverfahren sind die Frequenzbänder für die zwei Übertragungsrichtungen getrennt. So wird ein zweites Frequenzband für die Abwärtsrichtung DL und ein drittes Fre quenzband FB3 für die Aufwärtsrichtung UL genutzt.In the FDD transmission process, the frequency bands for the two directions of transmission separated. So a second one Frequency band for the downward direction DL and a third Fre quenzband FB3 used for the upward direction UL.
Beide Übertragungsverfahren, siehe Fig. 7, teilen die zu über tragenden Daten in Rahmen fr gleicher Länge ein. Alternativ kann die Rahmenlänge des einen Übertragungsverfahren auch ein Vielfaches der anderen Rahmenlänge sein. Innerhalb eines Rah mens fr wechseln sich bei beiden Übertragungsverfahren Kanal meßsequenzen ma und Datenanteile da ab. Dabei sind insbeson dere die Kanalstrukturen in Abwärtsrichtung DL aufeinander abgestimmt.Both transmission methods, see Fig. 7, divide the data to be transmitted in frames for the same length. Alternatively, the frame length of one transmission method can also be a multiple of the other frame length. With both transmission methods, channel measurement sequences ma and data components alternate within a frame fr. In particular, the channel structures in the downward direction DL are coordinated with one another.
Beim FDD-Übertragungsverfahren, siehe Fig. 7, sind Auf- und Abwärtsrichtung UL, DL gleichartig und entsprechend der Ab wärtsrichtung DL des TDD-Übertragungsverfahrens strukturiert. Während einer kontinuierlichen Übertragung wechseln sich zyklisch Kanalmeßsequenzen ma und Datenanteile da ab. Pro Datenanteil da stehen damit zwei Kanalmeßsequenzen ma zur Kanalschätzung zur Verfügung.In the FDD transmission method, see FIG. 7, the upward and downward direction UL, DL are similar and structured in accordance with the downward direction DL of the TDD transmission method. During a continuous transmission, channel measurement sequences ma and data components alternate cyclically. There are therefore two channel measurement sequences ma per channel for data estimation.
Für beide Übertragungsverfahren und beide Übertragungsrich tungen werden die Signale mehrerer Teilnehmer gleichzeitig in einem Frequenzband FB1, FB2, FB3 übertragen, wobei eine Unterscheidung anhand von individuellen Spreizkodes erfolgt. For both transmission methods and both transmission systems the signals of several participants are simultaneously in a frequency band FB1, FB2, FB3 transmitted, one Differentiation is made on the basis of individual spreading codes.
Es wird folglich ein CDMA (code division multiple access) Teilnehmerseparierungsverfahren eingesetzt, das einfache Anpassung der Datenrate einer Verbindung zwischen Basis station BS und Mobilstation MS durch Zuordnung eines oder mehrerer Spreizkodes oder Änderung des Spreizfaktors ermög licht.A CDMA (code division multiple access) Participant separation process used, the simple Adaptation of the data rate of a connection between base station BS and mobile station MS by assigning one or multiple spreading codes or changing the spreading factor possible light.
Die Gleichartigkeit der Kanalstrukturen in Abwärtsrichtung DL von TDD- und FDD-Übertragungsverfahren vereinfacht den Emp fängeraufbau von Mobilstationen MS, die beide Übertragungs verfahren unterstützen und einen gemeinsamen Detektions algorithmus benutzen. Ein besonders wichtiger Teil der emp fangsseitigen Signalauswertung ist die Kanalschätzung. Die Kanalschätzung dient dazu, die Kanaleigenschaftung der Funk schnittstelle zu schätzen und ein Modell die Kanals durch die Wahl individueller Filterkoeffizienten aufzustellen, das bei der Datendetektion zur Entzerrung der im Kanal gestörten Daten beiträgt. Die Kanalschätzung wird basierend auf die Kanalmeßsequenzen ma durchgeführt, deren Signalform im Emp fänger vorbekannt ist.The similarity of the channel structures in the downward direction DL of TDD and FDD transmission methods simplifies the emp catcher structure of mobile stations MS, both transmission support procedures and a common detection use algorithm. A particularly important part of the emp signal evaluation on the upstream side is the channel estimate. The Channel estimation is used to determine the channel characteristics of the radio to appreciate and model the channel through the interface Choosing individual filter coefficients, which at the data detection to equalize those disturbed in the channel Contributes data. The channel estimate is based on the Channel measurement sequences ma performed, the waveform in the Emp catcher is known.
Für das in Fig. 1 gezeigte Mobilfunksystem senden mehrere be nachbarte Basisstationen BS gleiche Kanalmeßsequenzen ma aus, die eine gleiche Chipfolge enthalten. Jedoch sendet jede dieser miteinander synchronisierten Basisstastionen BS die Chipfolge beginnend mit einer unterschiedlichen Kodephase. Die Kodephasen sind äquidistant. Damit ist es empfangsseitig bei den Mobilstationen MS möglich, gleichzeitig die Kanal schätzung zu mehreren Basisstationen BS durchzuführen, indem eine zyklische Korrelation mit der Chipfolge durchgeführt wird. Durch die zyklische Korrelation entsteht für jede Ba sisstation BS ein Meßfenster, das eine getrennte Bestimmung von Filterkoeffizienten ermöglicht.For the mobile radio system shown in FIG. 1, several neighboring base stations BS emit the same channel measurement sequences ma, which contain the same chip sequence. However, each of these base stations BS, which are synchronized with one another, sends the chip sequence starting with a different code phase. The code phases are equidistant. This makes it possible for the mobile stations MS at the receiving end to simultaneously perform the channel estimation to a plurality of base stations BS by performing a cyclical correlation with the chip sequence. The cyclic correlation creates a measurement window for each base station BS, which enables a separate determination of filter coefficients.
Es werden die Auswertungen mehrerer Kanalmeßsequenzen ma interpoliert oder bei einer schneller Auswertung extrapo liert, um die Kanalschätzung besonders für sich schnell bewegende Mobilstationen MS zur verbessern. Von einer Basis station BS werden die Kanalmeßsequenzen ma mit maximaler Sendeleistung und ohne Überlagerung mit Datenanteilen da gesendet, um keine leistungsmäßige Verfälschung der Kanal schätzung zuzulassen.The evaluations of several channel measurement sequences ma interpolated or extrapo for a quick evaluation The channel estimation is especially fast for itself moving mobile stations MS to improve. From a base station BS, the channel measurement sequences ma with maximum Transmission power and there is no overlay with data components sent to avoid any performance corruption of the channel allow estimate.
Bei einem Mischbetrieb von Basisstationen BS, die in Abwärts richtung kontinuierlichen senden, und anderen Basisstationen BS, die in Abwärtsrichtung im herkömmlichen Betrieb burst artig senden, werden aus dem Gesamtvorrat möglichen Kanalmeß sequenzen ma jeweils unterschiedliche Teilmengen für die Betriebsarten verwendet.In the case of a mixed operation of base stations BS operating in downward direction towards continuous transmission, and other base stations BS that burst in the downward direction in conventional operation send like, are from the total stock possible channel measurement sequences ma different subsets for each Operating modes used.
Claims (11)
- - ein erstes Frequenzband (FB1) zur Datenübertragung nach einem TDD-Übertragungsverfahren vorgesehen ist, wobei die Übertragungsrichtungen innerhalb des ersten Frequenzbandes (FB1) durch zumindest einen Umschaltpunkt getrennt sind, wobei in Aufwärtsrichtung (UL) eine Übertragung diskon tinuierlich in durch Schutzabständen getrennten zeit schlitzen durchgeführt wird,
- - A first frequency band (FB1) is provided for data transmission according to a TDD transmission method, the transmission directions within the first frequency band (FB1) being separated by at least one switchover point, with transmission in the upward direction (UL) discontinuously slitting in times separated by guard intervals is carried out,
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