DE10156822A1 - Verfahren zur effizienten Quadraturamplitudenmodulation, Funkkommunikationsgerät, Netzkomponente, Modulator sowie Funkkommunikationssystem - Google Patents

Abstract

Zur effizienten Quadraturamplitudenmodulation für Hochgeschwindigkeitsübertragungen wird die Signalamplitude (a1, a2) jeder Quadrantengruppe (QG1, QG2, QG3, QG4) derart gesteuert, daß die Abstände (D12, D23, D34, D41) der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) relativ zueinander gegenüber den Abständen (SA1, SA2) der Modulationssymbole (SY100, SY101) innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe (QG1) selbst vergrößert oder verkleinert werden können.

Description

• Funkkommunikationssysteme der dritten und vierten Generation stellen immer höhere Anforderungen an die zu übertragenden Datenraten zwischen ihren Teilnehmergeräten, insbesondere mobilen Funkkommunikationsgeräten, und fest im Funknetzwerk installierten Netzkomponenten, insbesondere Basisstationen. Auch zwischen mehreren Funkkommunikationsgeräten selbst wird eine schnelle und effiziente Datenübertragung in der Praxis immer wünschenswerter. Dabei werden in der Regel Daten über mindestens eine Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Funkkommunikationsgerät und mindestens einer Netzwerkkomponente bzw. zwischen mindestens zwei miteinander kommunizierenden Funkkommunikationsgeräten übertragen. - Insbesondere ist im sogenannten UMTS-Funkkommunikations-Standard (UMTS = Universal Mobile Telecommunications System) gemäß 3GPP TR 25.848 V4.0.0 (2001-03): "Physical Layer Aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access" eine Hochgeschwindigkeits- Packetdatenübertragung über die Luftschnittstelle zwischen mindestens einem Funkkommunikationsgerät und mindestens einer Basisstation vorgesehen, die dort mit HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) bezeichnet ist, und einer Datenübertragung mit verbesserter Datenrate dient. Für dieses HSDPA- Verfahren sind neben der QPSK-Modulation (Quadrature Phase Shift Keying) auch höherratige Modulationen wie 8PSK, 16QAM (16 Quadraturamplitudenmodulation), sowie 64QAM vorgesehen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung mittels Quadraturamplitudenmodulation noch effizienter gemacht werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit Hilfe folgenden Verfahrens gelöst:
  Verfahren zur effizienten Quadraturamplitudenmodulation für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen, wobei verschiedene Modulationssymbole in den vier verschiedenen Quadranten eines komplexen Signalraums in vier Quadrantengruppen verteilt und jeweils durch unterschiedliche Amplituden- und Phasenwerte gekennzeichnet werden, wobei jeweils eine zu übertragende Datenbitfolge aus mehreren Bits jeweils einem Modulationssymbol zugeordnet wird, wobei die Signalamplitude jeder Quadrantengruppe derart gesteuert wird, daß die Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander gegenüber den Abständen der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe selbst bei der Übertragung unterschiedlich priorisierter Bits innerhalb der jeweilig zu übertragenden Datenbitfolge vergrößert oder bei der Übertragung gleichgewichteter Bits innerhalb der jeweiligen Datenbitfolge verkleinert werden können.
• Dadurch, daß im komplexen Signalraum der Quadraturamplitudenmodulation die Abstände der Quadrantengruppen beispielsweise je nach verwendetem Codetyp zur Codierung der zu übertragenden Datenbits, insbesondere Priorisierungsschema oder Gleichgewichtung der zu übertragenden Datenbits (, die jeweils einem Modulationssymbol zugeordnet sind,) für unterschiedliche- Coderaten, Kanalübertragungsqualitäten, sowie sonstigen Sendeparametern vergrößert oder verkleinert werden können, läßt sich durch diese Anpassung der Signalamplituden jeder Quadrantengruppe eine weitere Effizienzsteigerung hinsichtlich der Datenrate der zu übertragenden Datenbits erzielen.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Funkkommunikationsgerät sowie eine Netzkomponente, insbesondere Basisstation, das bzw. die entsprechend zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sind.
• Die Erfindung betrifft auch eine Modulatoreinheit, die derart ausgebildet ist, daß sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren steuerbar ist.
• Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Funkkommunikationssystem, das mindestens ein solches Funkkommunikationsgerät, und/oder mindestens eine Netzkomponente, und/oder mindestens einen solchen Modulator zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
• Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
• Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1 in schematischer Darstellung die Konstellation von Modulationssymbolen im komplexen Signalraum bei einer QPSK-Modulation (Quadrature Phase Shift Keying),
• Fig. 2 in schematischer Darstellung die Verteilung bzw. Konstellation von Modulationssymbolen im komplexen Signalraum bei einer 8PSK,
• Fig. 3 in schematischer Darstellung die Verteilung von Modulationssymbolen in den vier Quadranten des komplexen Signalraums einer 16QAM (Quadraturamplitudenmodulation), bei der die vier Quadrantengruppen sowie die Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe jeweils äquidistante Abstände entlang der Realteil- sowie Imaginärteilachse aufweisen,
• Fig. 4 in schematischer Darstellung die äquidistante Verteilung von Modulationssymbolen im komplexen Signalraum einer 64QAM
• Fig. 5 in schematischer Darstellung die Verteilung von 4 Quadrantengruppen von Modulationssymbolen nach einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens im komplexen Signalraum einer 16QAM,
• Fig. 6 eine beispielhafte Signalraumkonstellation von Modulationssymbolen einer 16QAM nach der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens von Fig. 5,
• Fig. 9 in schematischer Darstellung die Verteilung von Modulationssymbolen aufgeteilt in vier Quadrantengruppen nach einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens im komplexen Signalraum einer 16QAM;
• Fig. 7, 8 jeweils schematisch die Verteilung von Modulationssymbolen aufgeteilt in vier Quadrantengruppen im komplexen Signalraum einer 64QAM in analoger Anwendung der beiden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens einer 16QAM nach den Fig. 5, 6, 9,
• Fig. 10 in schematischer Darstellung eine Funktionsstruktur zur Übertragung von Datenbits nach dem HSDPA- Protokoll (High Speed Downlink Packet Access) in UMTS.
• Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 mit 10 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
• Insbesondere das sogenannte UMTS-Funkkommunikationssystem (Universal Mobile Telecommunications System) beinhaltet nach seinem Standard Release 4 (Stand 09/2001) drei Funkübertragungstechnologien: den FDD-Mode (Frequency Division Duplex), den 3,84 Mcps TDD-Mode (Time Division Duplex) und den 1,28 Mcps TDD-Mode. Beim FDD-Mode erfolgt dabei die Datenübertragung von Up- und Downlink auf unterschiedlichen Frequenzen per Frequenzmultiplex, während bei den beiden TDD-Modes die Datenübertragung von Up- und Downlink auf der gleichen Frequenz per Zeitmultiplex erfolgt. Unter Uplink wird die Übertragung von Datensignalen vom jeweiligen Funkkommunikationsgerät, insbesondere von der jeweiligen Mobilfunkstation wie z. B. Handy oder dergleichen, zur Basisstation verstanden. Im UMTS-Standard wird dabei das jeweilige Funkkommunikationsgerät als UE (User Equipment), sowie die Basisstation als NodeB bezeichnet. Entsprechend zum Uplink wird unter Downlink die Übertragungsrichtung von Datensignalen von der jeweiligen Nodeß zum jeweiligen Funkkommunikationsgerät in dessen jeweilig zugeordneter Funkzelle verstanden.
• Derzeit sind im aktuellen UMTS-Standard Release 4 für die Downlink-Richtung maximale Packetdatenübertragungsraten bis 2 Mbps möglich. Die darauf folgende Version jedoch, die als Release 5 bezeichnet wird, fordert maximale Datenraten bis zu 10,8 Mbps in Downlink-Richtung. Diese Hochgeschwindigkeits- Packetdatenanwendung wird in UMTS als HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) bezeichnet. Dafür werden verschiedene Techniken angewendet, welche die höheren Datenraten ermöglichen wie z. B. HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request). Bei HARQ handelt es sich um ein spezielles Fehlerschutzprotokoll, mit dem in vorteilhafter Weise sichergestellt wird, daß insbesondere Datenpakete von einem Sender zum Empfänger erfolgreich (im Sinne von möglichst fehlerfrei) übertragen werden. Der jeweilige Sender und/oder Empfänger ist in einem solchen Funkkommunikationssystem in der Regel durch das jeweilige Funkkommunikationsgerät sowie der Basisstation in dessen jeweiliger Aufenthalts-Funkzelle gebildet. Das Fehlerschutzprotokoll HARQ ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die Datenübertragung über mindestens einen Mobilfunkkanal, d. h. über mindestens - eine Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Funkkommunikationsgerät und der jeweilig zugeordneten Basisstation (und umgekehrt) stattfindet. Ein Mobilfunkkanal ist aber in der Praxis zeitvariant und nichtlinear, d. h. aufgrund dessen Eigenschaften können die vorzugsweise in Form von Datenpaketen zu übertragenden Informationen trotz Codierung verändert bzw. verfälscht werden.
• Bei einem solchen Fehlerschutzverfahren überprüft deshalb der jeweilige Empfänger zweckmäßigerweise alle empfangenen Datenpakete auf mögliche Übertragungsfehler und gibt dem jeweiligen Sender das zugehörige Prüfergebnis bekannt. Dies geschieht dadurch, daß der jeweilige Empfänger dem jeweils zugeordneten Sender für jedes fehlerfrei empfangene Datenpaket eine positive Bestätigung (ACK = Acknowledgement) über mindestens einen Rückkanal überträgt. Entsprechend überträgt der jeweilige Empfänger für jedes fehlerhaft empfangene Datenpaket eine negative Bestätigung (NACK = Negative Acknowledgement) über mindestens einen Rückkanal an den jeweils zugeordneten Sender. Reicht dem Sender die Mitteilung, daß ein bestimmtes Datenpaket fehlerhaft übertragen worden ist, so leitet das HARQ-Protokoll eine Wiederholung der Übertragung (= Retransmission) für das jeweilig fehlerhaft gesendete Datenpaket ein. Reicht dem Sender die Mitteilung, daß ein bestimmtes Datenpaket fehlerfrei übertragen worden ist, so setzt das HARQ-Protokoll die Übertragung von neuen Datenpaketen fort. Die eindeutige Identifizierung der verschiedenen Datenpakete erfolgt in der Regel in der Form von Paketnummern, die zusammen mit den Nutzdaten im jeweiligen Datenpaket übertragen werden.
• Eine weitere Technik, welche für HSDPA angewendet wird, ist die sogenannte adaptive Codierung und Modulation. In Bezug auf die Codierung werden beispielsweise die Coderaten R, S und x betrachtet. Die Coderate von beispielsweise R bedeutet dabei, daß R der übertragenen codierten Datenbits den eigentlichen zu übertragenden Informationsbits zugeordnet sind, während der restliche x-Anteil der Anzahl von codierten Datenbits durch Redundanzbits wie z. B. Paritätsbits gebildet ist. In Bezug auf die Modulation werden vorzugsweise digitale Modulationsarten wie z. B. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK, 16QAM (Quadraturamplitudenmodulation) und 64QAM betrachtet. Die Adaption der Codierung und Modulation wird dabei vorzugsweise anhand des jeweiligen Zustandes des Übertragungskanals durchgeführt. Beispielsweise bei gutem Kanalzustand, d. h. wenig Störung, kann hierdurch eine hochstufige Modulation mit einer hohen Coderate zur Datenübertragung verwendet werden, wie z. B. 64QAM mit einer Coderate x. Bei verschlechtertem Kanalzustand hingegen, d. h. viel Störung auf dem jeweiligen Mobilfunkkanal über die Luftschnittstelle zwischem dem jeweiligen Funkkommunikationsgerät und der Basisstation (und umgekehrt) in dessen Auefnethaltsfunkzelle ist vorzugsweise eine niedrigstufigere Modulation mit einer ebenfalls niedrigeren Coderate zur Datenübertragung zweckmäßig, wie z. B. QPSK mit einer Coderate von R.
• Fig. 10 zeigt schematisch eine für das HSDPA-Verfahren zweckmäßige Physical-Layer-Struktur, d. h. die Verarbeitung von zu verarbeitenden Datenbits zum Versenden über die Luftschnittstelle. Ein Datenstrom von N Transportblöcken NTB wird um sogenannte Tail bits (Ergänzungsbits) in einer Einheit TB erweitert. Um welche Tail bits es sich hierbei genau handelt und ob diese pro Transportblock oder pro N Transportblöcke angehängt werden, dst dabei derzeit noch nicht abschließend spezifiziert. Danach erfolgt eine Turbocodierung mittels eines Turbocodierers TC. Ein Ratematching-Filter RM sorgt anschließend dafür, daß der ankommende Bitdatenstrom in eine vorgegebene, definierte Blocklänge eingepaßt wird, d. h. in der Regel wird der ankommende Datenbitstrom entweder gekürzt oder gestreckt bzw. verlängert. Dies kann typischerweise dadurch vorgenommen werden, daß einzelne Bits des Datenstromes weggelassen oder aber wiederholt werden. Die Outputbits, d. h. verarbeiteten Bits am Ausgang des Ratematching-Blocks RM werden dann in einem sogenannten Interleaver-Block IL verwürfelt. Dieser derart aufbereitete Datenbitstrom wird nun auf Symbole des komplexen Basisbands mit Hilfe eines Modulators MOD verteilt. Ein nachfolgender Demultiplexer DEMUX verteilt dann die Symbole auf ein oder mehrere Spreizcodes (channelisation Codes). Eine Steuereinheit AMCS (Adaptive Modulation and Coding Schemes) steuert dabei die Coderate des Codierers TC, die Modulationsart bzw. Auswahl des Modulationstyps des Modulatorblocks MOD, und/oder die Auswahl der Spreizcodes mittels des Demultiplexers DEMUX. Bei HSDPA handelt es sich um eine Technik, die keine Circuit-Switched-Verbindung (leitungsgebundene Verbindungen) unterstützt, sondern nur Packet- Switched-Verbindungen (packetvermittelte Verbindungen). Insbesondere HARQ findet Anwendung, d. h. das mobile Terminal sendet ein Acknowledgement-Signal oder Negative- Acknowledgement-Signal zur Basisstation zurück, um den korrekten Empfang des jeweiligen Datenpakets zu bestätigen oder nicht zu bestätigen. Basierend auf dieser Rückmeldung wird dann gegebenenfalls eine Wiederholung dieses nicht korrekt empfangenen Pakets gesendet. Mit Hilfe des Demodulators DEMUX werden die aus dem Modulatorblock MOD gelieferten Symbole mit Spreizcodes SC1 bis SCm beaufschlagt und zu einem sequentiellen Datenstrom SQ zusammengeführt, und anschließend mittels einer Hochfrequenzbaugruppe HF über die Luftschnittstelle AI geschickt.
• Bei der Modulation mit Hilfe des Modulators MOD wird dabei ein hochfrequentes Trägersignal in Abhängigkeit von den zu übertragenden Datensymbolen verändert. Bei der QPSK- und 8PSK-Modulation (Quadrature und 8 Phase Shift Keying) folgt dies in bekannter Weise durch eine reine Phasenumtastung. Für die QPSK ist die Konstellation im komplexen Signalraum schematisch in der Fig. 1 dargestellt. Die Abszisse ist dabei mit RE, die Ordinate mit IM bezeichnet. Entlang der Abszisse RE ist der Realteil, entlang der Ordinaten IM der Imaginärteil des jeweiligen Symbols im komplexen Signalraum am Ausgang des Modulators MOD aufgetragen. Bei der QPSK sind vier Modulationssymbole SY1, SY2, SY3, SY4 jeweils einzeln in den vier Quadranten des komplexen Signalraums verteilt. Ihnen ist jeweils derselbe, konstante Realteil- und Imaginärteilwert, hier jeweils der normierte Wert 1 zugeordnet. Sie sitzen damit in den Ecken eines gedachten Quadrats und auf einem Kreis mit dem Radius "Wurzel 2" und weisen entlang der Abszisse und Ordinaten betrachtet jeweils voneinander äquidistante Abstände auf. Jedem Modulationssymbol SY1, SY2, SY3, SY4 ist im komplexen Signalraum SR1 jeweils eine Datenbitsequenz von zwei Einzelbits zugeordnet und zwar im Einzelnen dem Modulationssymbol SY1 die codierte Bitfolge 00, dem Modulationssymbol SY2 die codierte Bitfolge 01, dem Modulationssymbol SY3 die codierte Bitfolge 11 sowie dem Modulationssymbol SY4 die codierte Bitfolge 10. Bei der QPSK werden somit den codierten Datenbitfolgen 00, 01, 11, 10 Modulationssymbole SY1, SY2, SY3, SY4 und damit in eindeutiger Weise die Phasenwerte 45°, 135°, 225°, 315° zugeordnet. Sie können deshalb aus dem hochfrequenten Modulationssignal mit Hilfe eines entsprechenden Demodulators in eindeutiger Weise zurückgewonnen werden.
• Im Fall von 8PSK werden jeweils 3 Datenbits pro Modulationssymbol übertragen. Die zugehörige Konstellation der Modulationssymbole ist dabei im komplexen Signalraum SR2 in der Fig. 2 schematisch dargestellt. Die acht Modulationssymbole SY1 mit SY8 der 8PSK-Modulation sind wie bei der QPSK ebenfalls auf einem Kreis, vorzugsweise normierten Einheitskreis, EK um den Ursprung des Koordinatensystems RE, IM in äquidistanten Winkelabständen voneinander verteilt angeordnet. Die acht Modulationssymbole SY1 mit SY8 sind dabei jeweils um einen Winkel von 45° auf diesem Kreis EK relativ zueinander versetzt, d. h. die auf sie abgebildeten codierten Datenbitfolgen aus je 3 Bits 000, 001, 011, 010, 110, 111, 101, 100 können durch Zuordnung eines bestimmten Phasenwertes in eindeutiger Weise identifiziert werden.
• Wird nun die Phasenumtastung der QPSK bzw. 8PSK zusätzlich mit einer Amplitudenmodulation beaufschlagt, so können durch die spezifische Zuordnung von je einem Phasen- und Amplitudenwert pro Modulationssymbol noch mehr Datensymbole im komplexen Signalraum eingeführt und diesen zu übertragende, codierte Bitfolgen in eindeutiger Weise zugeordnet werden. Im Falle einer 16QAM (Quadraturamplitudenmodulation) werden auf diese Weise pro Datensymbol bzw. Modulationssymbol 4 Datenbits zuordenbar und damit im hochfrequenten Modulationssignal übertragbar. Die zugehörige Verteilung der Modulationssymbole ist schematisch in der Fig. 3 im komplexen Signalraum SR3 dargestellt. Jeweils eine Gruppe von vier Modulationssymbolen ist jedem der vier Quadranten des komplexen Signalraums SR3 zugeordnet. Innerhalb jeder Quadrantengruppe QG1, QG2, QG3, QG4 sind jeweils vier Modulationssymbole wie z. B. SY111, SY101, SY100, SY110/SY211, SY210, SY200, SY201/SY310, SY311, SY301, SY300/SY400, SY401, SY411, SY410 bezüglich ihres Realteils und Imaginärteils jeweils in äquidistanten Abständen voneinander angeordnet. Auch die Quadrantengruppen QG1, QG2, QG3, QG4 weisen voneinander jeweils dieselben Quer- und Längsabstände entlang der Realteil- und Imaginärteilachse RE, IM wie ihre Modulationssymbole im Inneren der jeweiligen Quadrantengruppe selbst auf. Insgesamt betrachtet ergibt sich somit eine Konstellation von Modulationssymbolen im Signalraum SR3 einer 16QAM, bei denen die Modulationssymbole der vier Quadrantengruppen QG1 mit QG4 schachbrettartig, d. h. in Form eines äquidistant gerasterten Quadrats verteilt sind. Während bei der PSK und 8PSK entsprechend den Fig. 1 und 2 den Modulationssymbolen jeweils derselbe Amplitudenwert zugeordnet ist, werden hier bei der 16QAM die Modulationssymbole jeder Quadrantengruppe nochmals durch vier zugeordnete, unterschiedliche Amplitudenbetragswerte (ausgehend vom Ursprung des Koordinatensystems RE, IM) in eindeutiger Weise gekennzeichnet.
• In Erweiterung dazu werden bei einer 64QAM pro Datensymbol bzw. Modulationssymbol 6 Datenbits in entsprechender Weise übertragen. Die Verteilung der Modulationssymbole und ihrer zugeordneten Datenbitfolgen sind dabei in der Fig. 4 im komplexen Signalraum SR4 schematisch dargestellt. Die Modulationssymbole sind jeweils in vier Quadrantengruppen QG1*, QG2*, QG3* sowie QG4* zu je sechzehn Modulationssymbolen angeordnet. Innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1* sind die Modulationssymbole jeweils bezüglich ihres Real- und Imaginärteils in äquidistanten Abständen voneinander positioniert. Denselben Abstand wie die Modulationssymbole selbst pro Quadrantengruppe weisen auch die Quadrantengruppen jeweils entlang der Abszisse RE und Ordinaten IM voneinander auf. Dies bedeutet, daß die sich bezüglich der Abszisse RE und Ordinaten IM benachbart gegenüberliegenden Modulationssymbole dieselbe betragsmäßige Distanz voneinander aufweisen wie je zwei benachbarte Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe.
• Im jeweiligen Empfänger (bei einem Mobilfunksystem gebildet durch die Basisstation oder durch das jeweilige Funkkommunikationsgerät) werden die über die Luftschnittstelle gesendeten Datensymbole entsprechend dem verwendeten Modulationsverfahren demoduliert. Aufgrund der Datenübertragung über einen Mobilfunkkanal können aber die empfangenen Datensymbole Störungen enthalten, so daß Modulationssymbole nicht mehr ari den Positionen der gesendeten Symbole empfangen werden, sondern im komplexen Signalraum gegenüber ihren ursprünglichen Sende- Positionen versetzt bzw. verstreut sind. Aufgabe des jeweiligen Empfängers bei der Demodulation ist es folglich insbesondere, in Abhängigkeit vom Empfangssymbol auf das gesendete Datensymbol zuschließen und dieses zu schätzen. Hierzu vergleicht der jeweilige Empfänger jedes Empfangssymbol mit allen möglich gesendeten Modulationssymbolen und entscheidet sich dann für dasjenige empfangene Modulationssymbol im Signalraum, das mit maximalster Wahrscheinlichkeit gesendet worden ist. Dazu wird in der Regel um das jeweilige Modulationssymbol im Sendesignalraum ein äußerer Rahmen als tolerierbarer Fehlerbereich gezogen. Liegt das empfangene Modulationssymbol innerhalb dieses Toleranzbereiches, so wird es der Phase und Amplitude desjenigen gesendeten Modulationssymbols zugeordnet, um den dieser Toleranzbereich im komplexen Sendesignalraum herumgelegt worden ist. In der Fig. 3 ist beispielsweise dem Sende-Modulationssymbol SY111 in der ersten Quadrantengruppe QG1 der Fehlertoleranzbereich ES111 zugeordnet. Er ist strichpunktiert in Form eines Quadrats eingezeichnet. Vorzugsweise werden die Fehlertoleranzbereiche der Modulationssymbole derart um die äquidistant voneinander positionierten Modulationssymbole verteilt, daß die Fehlertoleranzbereiche wiederum gleichmäßig verteilt sind. Jeweils zwei benachbarte Fehlertoleranzbereiche treffen sich somit etwa in der Mitte der Distanz zwischen zwei benachbarten Modulationssymbolen bei Betrachtung entlang der Realteil- und Imaginärteilachse RE, IM. Mit anderen Worten betrachtet sitzen die Modulationssymbole jeweils im Zentrum von einem quadratischen Fehlertoleranzbereich. Aneinandergesetzt bilden die Fehlertoleranzbereiche insgesamt betrachtet eine schachbrettartig ausgebildete Fläche aus quadratischen Teilflächen um die Modulationssymbole herum. Die Gesamtfläche aus diesen Fehlertoleranz-Teilflächen ist in der Fig. 3 strichpunktiert angedeutet und mit SRF1 bezeichnet. Diese Fläche SRF1 ist dabei ein Maß für die bei der 16QAM aufgewendeten Gesamt- Signalleistung in Summe über alle Modulationszustände der sechzehn verschiedenen Modulationssymbole betrachtet.
• Bei der 16QAM und entsprechend dazu bei der 64QAM werden die zu übertragenden Bitfolgen den Modulationssymbolen zweckmäßigerweise derart zugeordnet, daß die pro Modulationssymbol übertragenen Bits unterschiedliche Prioritäten aufweisen. Bei beiden Modulationsarten haben jeweils vorzugsweise die ersten zwei Bits jeder zugeordneten Bitfolge pro Modulationssymbol eine hohe Priorität, während die restlichen zwei Bits bei der 16QAM bzw. restlichen 4 Bits bei der 64QAM eine niedrigere Priorität aufweisen. Die höhere Priorität der ersten beiden Bits der jedem Modulationssymbol zugeordneten Bitfolge ergibt sich vorzugsweise dadurch, daß mit den ersten zwei Bits jeweils der Quadrant des komplexen Signalraums festgelegt wird. Im Einzelnen wird bei der 16QAM beispielsweise mit den beiden ersten Bits 00 der erste Quadrant bzw. die erste Quadrantengruppe QG1 identifizierbar gemacht. In der Fig. 3 weisen beispielsweise die vier zu übertragenden, codierten Bitfolgen 0011, 0001, 0000, 0010, die den Symbolen SY111, SY101, SY100, SY110 der ersten Quadrantengruppe QG1 zugeordnet sind, jeweils als Anfangsbits zwei Nullen auf. Diese beiden Nullen kennzeichnen dabei den ersten Quadranten und sind gegenüber den restlichen beiden Bits jeder Bitfolge höher priorisiert. Die höhere Priorisierung der ersten beiden Bits jeder Bitfolge, die den Modulationssymbolen der ersten Quadrantengruppe QG1 zugeordnet sind, sind dabei in der Fig. 3 strichpunktiert eingerahmt gezeichnet und mit dem Bezugszeichen HB versehen. In entsprechender Weise werden die den Modulationssymbolen der zweiten Quadrantengruppe QG2 zugewiesenen Bitfolgen jeweils durch die beiden Anfangsbits 10 gekennzeichnet. Die Bitfolgen, die den Modulationssymbolen der dritten Quadrantengruppe QG3 zugeordnet sind, werden durch die beiden Anfangsbits 11 charakterisiert. Die den Modulationssymbolen der vierten Quadrantengruppe QG4 zugeordneten codierten Bitfolgen weisen jeweils als Anfangsbits die gleiche Bitfolge 01 auf. Solange der jeweilige Empfänger aus dem über die Luftschnittstelle übermittelten hochfrequenten Nachrichtensignalen nach deren Demodulation die Zuordnung der Modulationssymbole in eindeutiger Weise zu einem bestimmten Quadranten des komplexen Signalraums ermöglicht, können zumindest die beiden Anfangsbits der jedem übermittelten Modulationssymbol zugeordneten Bitfolge in eindeutiger Weise rekonstruiert werden. Die Priorisierung der beiden Anfangsbits jeder zu übertragenden Bitfolge zur Kennzeichnung des jeweils zugeordneten Quadranten im komplexen Signalraum kann in vorteilhafter Weise bei der Zuordnung der codierten Datenbits zu den einzelnen Symbolen dahingehend genutzt werden, daß beispielsweise systematische Bits, d. h. Bits, die die eigentlich zu übertragenden Informationsbits darstellen, nur in den Positionen der codierten Datenbitfolgen mit höherer Priorität übertragen werden, während die hinteren restlichen Bits jeder Datenbitfolge lediglich Redundanzbits wie z. B. Paritätsbits in den Positionen mit niedrigerer Priorität beinhalten. Auf diese Weise werden alle Symbole mit identischen systematischen Bits immer im gleichen Quadranten des Signalraums abgebildet. Dadurch wird die Demodulation in vorteilhafter Weise effizienter, da bereits mit der korrekten Entscheidung bzw. Auswahl des Quadranten im Empfänger die systematischen Bits korrekt detektiert werden können. Mögliche Fehlentscheidungen bezüglich der Positionen der empfangenen Modulationssymbole innerhalb des jeweiligen Quadranten wirken sich dann auf diese systematischen Bits nicht relevant aus.
• Um nun für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen die Quadraturamplitudenmodulation noch effizienter zu machen, wird die Signalamplitude jeder Quadrantengruppe zusätzlich derart gesteuert, daß die Abstände der Quadrantengruppen wie z. B. QG1, QG2, QG3, QG4 bei 16QAM relativ zueinander entlang der Realteil- und Imaginärteilachse betrachtet gegenüber den Abständen der Modulationssymbole innerhalb jeder Quadrantengruppe selbst vergrößert wird. Insbesondere werden die Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander gegenüber der Signalraumkonstellation einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole vergrößert. Fig. 5 veranschaulicht schematisch im komplexen Signalraum SR5 diese Vergrößerung der Abstände der Quadrantengruppen QG1, QG2, QG3, QG4 relativ zueinander, d. h. im Einzelnen die Vergrößerung der Distanz D12* zwischen der ersten und zweiten Quadrantengruppe, der Distanz D23* zwischen der zweiten und dritten Quadrantengruppe, der Distanz D34* zwischen der dritten und vierten Quadrantengruppe sowie der Distanz D41* zwischen der ersten und vierten Quadrantengruppe, gegenüber den Distanzen D12, D23, D34, D41 der Quadrantengruppen QG1, QG2, QG3, QG4 bei der normalen 16QAM entsprechend der Fig. 3, wo die vier Quadrantengruppen QG1 mit QG4 entlang der Realteilachse RE sowie Imaginärteilachse IM dieselben Distanzen wie die Vielzahl von Modulationssymbolen innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe selbst aufweisen. Die vier Quadrantengruppen QG1 mit QG4 von Fig. 5 werden gegenüber der Verteilung der Quadrantengruppen entsprechend der Fig. 3 dadurch weiter auseinander geschoben, d. h. voneinander weiter entfernt, indem die beiden, jeweils näher an der Realteilachse sitzenden Modulationssymbole der jeweiligen Quadrantengruppe mit einer Signalamplitude a1* (entlang der Realteilachse RE sowie der Imaginärteilachse IM betrachtet) moduliert werden, die gegenüber der ursprünglichen Signalamplitude a1 bei der Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole - wie in Fig. 3 dargestellt - vergrößert ist. Es gilt also a1* > a1. In entsprechender Weise werden jeweils die beiden von der Realteilachse sowie Imaginärteilachse jeder Quadrantengruppe weiter außen positionierten Modulationssymbole wie z. B. SY101, SY111 mit einer Signalamplitude a2* moduliert, die ebenfalls gegenüber der ursprünglichen Signalamplitude a2 bei der Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole entsprechend Fig. 3 vergrößert ist. Es gilt also a2* > a2. Die Abstände SA1* der Modulationssymbole entlang der Realteil- und Imaginärteilachse betrachtet sind in der Fig. 5 innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 konstant gehalten, d. h. sie entsprechen den Abstandsverhältnissen innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 bei der Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole von Fig. 3.
• Durch die Expansion, d. h. Verschiebung der Quadrantengruppen voneinander weg wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß höher priorisierte Bits wie z. B. HB in der ersten Quadrantengruppe QG1 von Fig. 3 gegenüber Kanalstörungen besser geschützt sind, da eine Fehlzuordnung durch die vergrößerten Abstände der Modulationssymbole je zweier benachbarter Quadrantengruppen unwahrscheinlicher wird. Gegebenenfalls kann es sogar zweckmäßig sein, die Modulationssymbole innerhalb jeder Quadrantengruppe weiter zusammenzurücken gegenüber dem Fall der normalen Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole, d. h. die Querabstände der Modulationssymbole (entlang der Realteil- und Imaginärteilachse betrachtet) innerhalb jeder Quadrantengruppe zu verkleinern, wenn codierte Bitdatenströme mittels Quadraturamplitudenmodulation über die Luftschnittstelle übertragen werden sollen, die jeweils eine Priorisierung bestimmter Bits enthalten. Bei einer Priorisierung z. B. der ersten beiden Bits jeder zu übertragenden, codierten Bitfolge, die jeweils einem Modulationssymbol zugeordnet wird, dahingehend, daß mit diesen beiden ersten Bits jeweils der Quadrant bzw. die Quadrantengruppe eindeutig identifiziert wird, kann nämlich eine eventuelle Fehlzuordnung eines empfangenen Modulationssymbols zur Position des ursprünglich gesendeten Modulationssymbols innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe betrachtet in Kauf genommen werden. Denn die übrigen, restlichen Bits jeder Bitfolge enthalten ja nur Redundanzbits wie z. B. Paritätsbits zur zusätzlichen Sicherheit.
• Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise eine Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander hierarchisch abgestuft durch den verwendeten Codetypus zur Codierung der zu übertragenden Datenbits, durch die dabei verwendete Coderate, und/oder Kanalübertragungsqualität, und/oder sonstige Übertragungsparameter eingestellt werden. Dadurch ist ein adaptiver Fehlerschutz vorzugsweise bei der Übertragung von priorisierten Bits innerhalb eines Modulationssymbols insbesondere im Falle der Quadraturamplitudenmodulation mit 16QAM und 64QAM ermöglicht. Auf diese Weise können insbesondere Hochgeschwindigkeits- Paketdatenanwendungen in UMTS-Mobilfunksystemen auf effiziente Weise realisiert werden. Zur Hochgeschwindigkeits- Datenübertragung, insbesondere Hochgeschwindigkeits- Paketdatenübertragung zwischen einer Mobilfunkstation und einer Basisstation, die vorzugsweise kompatibel zu UMTS Release 4 und Release 5 ausgebildet ist, ist folgende adaptive Steuerung der Signalamplitude zweckmäßig:
  Die Basisstation überträgt Paketdaten im Downlink zur Mobilfunkstation. Je nach Datenmenge und Kanalzustand können die Daten mit einer bestimmten Rate - wie z. B. in den Modulen TC, RM entsprechend Fig. 10 - codiert und mit QPSK, 8PSK, 16QAM oder 64QAM moduliert übertragen werden. Dabei werden im Falle QPSK und 8PSK die Signalraumkonstellationen vorzugsweise entsprechend den Fig. 1 und 2 angenommen. Im Falle von 16 QAM und 64QAM werden vorzugsweise die Signalraumkonstellationen mit variablen Signalamplituden entsprechend den Fig. 5 und 6 verwendet. Für 16QAM wird dabei insbesondere die Zuordnung der Datenbits der zu übertragenden Bitfolgen zu den einzelnen Symbolen wie in Fig. 3 dargestellt ausgewählt. Entsprechend wird für 64 QAM die Zuordnung der Datenbits zu den einzelnen Modulationssymbolen wie in Fig. 4 dargestellt zweckmäßigerweise vorgenommen.
• Sendet nun beispielsweise die Basisstation ein Datenpaket, welches mit der Rate S codiert und mittels 16QAM moduliert ist, über den Mobilfunkkanal zur Mobilfunkstation, so kann beipielsweise zunächst die normale Quadraturamplitudenmodulation gemäß 16QAM mit Modulationssymbolen, die alle äquidistant voneinander im Signalraum angeordnet sind, verwendet werden. Bei der Modulation sind also zunächst z. B. die Signalamplituden a1 = 0,3162 und a2 = 0,9487 (normiert auf 1) entsprechend der Fig. 3 für den Modulator MOD von Fig. 10 eingestellt, so daß die Modulationssymbole im Signalraum äquidistant angeordnet sind. Vorzugsweise werden innerhalb eines Modulationssymbols die systematischen Bits (die zu übertragenden Informationsbits) nur in den Positionen mit hoher Priorität übertragen, und die Redundanzbits wie z. B. Paritätsbits nur in den Positionen mit niedrigerer Priorität übertragen. Die Mobilfunkstation empfängt das Paket und prüft dieses auf mögliche Übertragungsfehler. Wird nun ein Paket aufgrund der Kanaleigenschaften von der Mobilstation fehlerhaft empfangen, so überträgt diese als Prüfergebnis ein NACK (Negative Acknowledgement) zur Basisstation zurück. Nach Empfang des Negative Acknowledgement weiß die Basisstation, daß sie dieses Datenpaket zum nächstmöglichen Zeitpunkt nochmal zur Mobilfunkstation übertragen soll. Hierbei besteht zum einen die Möglichkeit, daß das Datenpaket diesmal mit einem Modulationsverfahren niedrigerer Wertigkeit mit einer ebenfalls niedrigeren Coderate als ursprünglich gesendet wird, so z. B. mit einer Coderate von 1/3 und 8PSK. Dies würde jedoch eine Verlangsamung der Übertragung verursachen, was unerwünscht ist. Eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung läßt sich jedoch in vorteilhafter Weise dadurch weiterhin weitgehend sicherstellen, daß das Datenpaket bei der Retransmission unverändert mit der ursprünglichen, gleichen Coderate S und 16QAM gesendet wird, aber bezüglich der Modulation mit vergrößerten, d. h. veränderten Signalamplituden gegenüber den Verhältnissen bei einer 16QAM mit äquidistant voneinander angeordneten Modulationssymbolen und Quadrantengruppen. Auf diese Weise können die Informationsbits in den hochpriorisierten Bitpositionen innerhalb des jeweiligen 16QAM-Symbols robuster gegenüber Kanalstörungen übertragen werden. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Basisstation sich für diese erfindungsgemäße Variante entscheidet und nun dasselbe Datenpaket zur Mobilfunkstation sendet, jedoch diesmal mit einer modifizierten Signalraumkonstellation mit vergrößerten Signalamplituden wie z. B. a1* = 4, a2* = 6, die zu einer Vergrößerung der Symbolabstände zweier benachbarter Quadranten führt, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist. Die Quadrantengruppen QG1, QG2, QG3, QG4 weisen entlang der Realteilachse RE betrachtet Querabstände D12* = D34* sowie entlang der Imaginärteilachse Längsabstände D23* = D41* auf, wobei D12* = D23* = D41* = D34* > D12 = D23 = D34 = D41 bei der Anordnung im Signalraum entsprechend der Fig. 3 ist. Die Querabstände SA1* der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 sind dabei im wesentlichen dieselben wie bei der Signalraumkonstellation von Fig. 3, d. h. die örtliche Verteilung bzw. Positionierung der einzelnen Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe und deren Relativbeziehung zueinander ist im wesentlichen wie in der Fig. 3 gewählt und damit konstant beibehalten worden.
• Auf den Fall einer 64QAM können die zur 16QAM getroffenen Aussagen in analoger Weise übertragen werden. Da bei einer 64QAM - wie z. B. in Fig. 7 dargestellt - insgesamt sechzehn Modulationssymbole pro Quadrantengruppe wie z. B. QG1* in vier Reihen sowie vier Spalten in Form eines rasterförmigen Quadrats angeordnet sind, können den vier Modulationssymbolen jeder Reihe sowie Spalte entlang der Realteilachse RE sowie der Imaginärteilachse IM betrachtet vier verschiedene Signalamplituden all, a21, a31, a41 spezifisch zugeordnet werden. Diese Signalamplituden all mit a41 können variabel dahingehend gesteuert werden, daß sie gegenüber den Signalamplituden bei einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole im Signalraum vergrößert werden. Dadurch können die Quadrantengruppen QG1*, QG2*, QG3*, QG4* variabel auseinander geschoben, d. h. weiter vom Ursprung des komplexen Signalraums entsprechend der Fig. 7 weggeschoben werden. Dadurch ist es ermöglicht, empfangene Modulationssymbole verbessert einer Quadrantengruppe zuzuordnen, insbesondere bei Kanalstörungen. Mit anderen Worten heißt das, daß Fehlzuordnungen insbesondere von solchen empfangenen Modulationssymbolen weitgehend vermieden werden, die in der Nachbarschaft, d. h. im angrenzenden Signalraumbereich zwischen zwei Quadrantengruppen liegen.
• Besonders zweckmäßig kann es sein, die Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe enger aneinander zu positionieren, d. h. deren Abstände SA1* (entlang der Realteil- sowie Imaginärteilachse betrachtet) zu verkleinern, wenn die Quadrantengruppenabstände vergrößert werden. Dadurch ist es durch entsprechende Wahl der Signalamplituden wie z. B. a1*, a2* bei einer 16QAM ermöglicht, mit der Gesamtheit der Modulationssymbole sowie deren zugeordneten Fehlertoleranzbereiche jeweils dieselbe Signalraumfläche wie bei einer gewöhnlichen 16QAM mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole zu belegen. Der Energieaufwand zur Übertragung von Modulationssignalen kann somit im wesentlichen konstant gehalten werden. Dadurch ist ein besonders einfacher und effizienter Betrieb des hinsichtlich verschiedener Modulationsverfahren umschaltbaren Modulators wie z. B. MOD von Fig. 10 ermöglicht.
• Wird allen Bits, die einem Modulationssymbol zugeordnet werden, jeweils dieselbe Priorität zugeordnet, d. h. alle Bits gleichgewichtet pro Modulationssymbol, so kann es insbesondere zweckmäßig sein, die Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander gegenüber den Abständen der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe zu verkleinern. Innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe können dabei die Abstände der Modulationssymbole relativ zueinander vorzugsweise konstant gehalten oder insbesondere vergrößert werden (im Vergleich zur Signalraumkonstellation einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole). Fig. 9 veranschaulicht dazu die Anordnung der Modulationssymbole im komplexen Signalraum SR9 einer 16QAM. Die vier Quadrantengruppen QG1 mit QG4 weisen entlang der Realteilachse RE sowie der Imaginärteilachse IM die Distanzen D12**, D23**, D34**, D41** auf. Diese Distanzen sind gegenüber den Entfernungen der Quadrantengruppen bei einer 16QAM mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole gemäß Fig. 3 verkleinert, d. h. die Quadrantengruppen sind jetzt in der Fig. 9 weiter auf den Ursprung zu verschoben im Vergleich zu den Verhältnissen der ursprünglichen QAM von Fig. 3. Dagegen sind innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 die einzelnen Modulationssymbole weiter voneinander entfernt, d. h. der Abstand je zweier benachbarter Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe wie z. B. QG1 ist jetzt entlang der Realteilachse RE sowie der Imaginärteilachse IM gegenüber den Verhältnissen der 16QAM von Fig. 3 vergrößert, so daß gilt SA1** > SA1. Eine Verschiebung der Quadrantengruppen wie z. B. QG1 mit QG4 bei einer 16QAM aufeinander zu ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn gleichgewichtete Bits pro Modulationssymbol übertragen werden. Denn dann ist es vorteilhaft, die einzelnen empfangenen Modulationssymbole besser von den Positionen benachbarter Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe im Empfangssignalraum detektieren und somit den zugeordneten, ursprünglichen Positionen der gesendeten Modulationssymbole zuordnen zu können. Die Modulationssymbole werden also innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe auseinandergespreizt, wodurch ein Auseinanderhalten, d. h. die Separierung der empfangenen Modulationssymbole verbessert wird.
• Sendet beispielsweise die Basisstation ein Datenpaket mit einer Coderate von x und einer 64QAM über den Mobilfunkkanal zur Mobilfunkstation, so werden aufgrund der Coderate von x mehr systematische Bits übertragen als Paritätsbits. Entsprechend der Fig. 8 für eine 64QAM werden beispielsweise für die Modulation die unterschiedlichen Signalamplituden a11 = 1, a21 = 4, a31 = 7, a41 = 10 für die Modulationssymbole entsprechend den Reihen 1 mit 4 entlang der Imaginärteilachse IM betrachtet sowie den Spalten 1 mit 4 entlang der Realteilachse RE betrachtet pro Quadrantengruppe verwendet. Auf diese Weise weisen die Quadrantengruppen entlang der Realteil- und Imaginärteilachse betrachtet jeweils einen Abstand von 2 auf, während die Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe einen Abstand von 3 entlang der Imaginärteilachse sowie Realteilachse betrachtet aufweisen. Allgemein ausgedrückt sind die Modulationssymbole im komplexen Signalraum SR8 von Fig. 8 mit unterschiedlichen Abständen voneinander angeordnet. Und zwar sind die Symbolabstände zweier benachbarter Quadranten verkleinert, während demgegenüber die Symbolabstände innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe vergrößert worden sind. Auf diese Weise werden alle Bits innerhalbeines 64QAM-Symbols mit gleicher Priorität übertragen, so daß die Zuordnung der systematischen Bits und der Paritätsbits auf bestimmte Bitpositionen innerhalb eines Modulationssymbols entfallen kann. Die Mobilfunkstation empfängt nun ein derart moduliert übertragenes Datenpaket und prüft dieses auf mögliche Übertragungsfehler. In Abhängigkeit vom Überprüfungsergebnis leitet das HARQ-Protokoll gemäß UMTS eine Wiederholung der Übertragung (Retransmission) für das etwaig fehlerhaft gesendete Paket ein oder es setzt die Übertragung von neuen Datenpaketen fort.
• Zweckmäßig kann es insbesondere sein, bei der Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander z. B. mit Hilfe des Modulators MOD von Fig. 10 die jeweils belegte Signalraumfläche, die von allen Modulationssymbolen insgesamt belegt wird, im wesentlichen konstant zu halten. Dadurch läßt sich eine weitgehend einfache und effektive Aussteuerung des jeweilig für die Amplitudenmodulation verwendeten Verstärkers erreichen.
• Zusammenfassend betrachtet sind insbesondere folgende Vorgehensweisen zweckmäßig:
  
• 1. Es werden zwei variable Signalamplituden a1*, a2* für 16QAM definiert, mit der die Symbolabstände je zweier benachbarter Quadrantengruppen des Signalraums sowie die Symbolabstände innerhalb eines Quadranten flexibel eingestellt werden können (vgl. Fig. 6). Die Zuordnung der zu übertragenden Datenbits zu den einzelnen Symbolen entspricht dabei der Konstellation bei einer 16QAM mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole entsprechend der Fig. 3.
• 2. Es werden vier variable Signalamplituden all mit a41 für 64QAM definiert, mit der Symbolabstände je zweier benachbarter Quadrantengruppen des Signalraums sowie die Symbolabstände innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe eingestellt werden können. Die Verhältnisse sind dabei in der Fig. 7 schematisch dargestellt. Die Zuordnung der Datenbits zu den einzelnen Modulationssymbolen entspricht dabei im wesentlichen den Verhältnissen bei einer 64QAM mit äquidistanter Anordnung aller Modulationssymbole, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist.
• Die adaptive Einstellung der variablen Signalamplituden wird dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von der Codierungsrate, vom verwendeten Codetyp (systematischer oder nicht systematischer Code), und/oder von den jeweiligen Kanaleigenschaften, und/oder sonstigen Übertragungsparametern durchgeführt.
• Vorteilhaft ist insbesondere, daß die Übertragung priorisierter Bits innerhalb eines 16- bzw. 64QAM-Symbols in Abhängigkeit von der Codierungsrate, Codetyp und/oder den Kanaleigenschaften effizienter durchgeführt werden kann. Hierbei gibt es zwei vorteilhafte, grundsätzliche Varianten:
  
• 1. Mit Hilfe der variablen Signalamplituden können die Symbolabstände im Signalraum verändert werden, so daß die Übertragung der höher priorisierten Bits innerhalb eines QAM-Symbols stärker gegen Kanalstörungen geschützt werden kann, indem beispielsweise die Symbolabstände zweier benachbarter Quadrantengruppen vergrößert werden.
• 2. Weiterhin können die Symbolabstände dahingehend verändert werden, daß alle Bits innerhalb eines 16- oder 64QAM- Symbols mit gleicher Priorität übertragen werden. Dazu werden beispielsweise die Symbolabstände je zweier benachbarter Quadrantengruppen verkleinert und insbesondere gleichzeitig die Abstände der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe vergrößert.
• Allgemein ausgedrückt können also die Signalamplituden bei einem Modulator, der nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitet, variabel eingestellt werden, derart, daß die Modulationssymbole im komplexen Signalraum mit unterschiedlichen Abständen voneinander anordenbar sind. Dabei kann je nach Kanalzustand, Codetyp, Coderate sowie sonstiger Übertragungsparameter eine Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen relativ zueinander vorgenommen werden. Zusätzlich oder unabhängig hiervon kann der Abstand der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe selbst verkleinert oder vergrößert werden.
• Auf diese Weise ist ein hierarchisch durchstufbarer Modulator bereitgestellt, mit dem sich auch bei wechselnden, zeitvarianten sowie nichtlinearen Übertragungsparametern eine Optimierung der Übertragungsgeschwindigkeit erzielen läßt. Diese flexible Anpassung durch Variation der Signalamplitude für die Quadrantengruppenabstände und/oder der Modulationssymbole innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe ermöglicht somit eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, die gegenüber einer rein starren äquidistanten Anordnung der Modulationssymbole innerhalb des Signalraums bei Quadraturamplitudenmodulation verbessert ist.
• Selbstverständlich lassen sich die zum HSDPA-Verfahren von UMTS getroffenen Aussagen auch auf andere Funkkommunikations- Standards sowie Übertragungstechnologien übertragen, die mit dem Prinzip der Quadraturamplitudenmodulation arbeiten.
• Im Rahmen der Erfindung werden insbesondere folgende Abkürzungen verwendet, die im Mobilfunk einschlägig als Fachsprache verwendet werden und z. B. im Standard 3GPP TR 25.848 V4.0.0 (2001-03): "Physical Layer Aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access" definiert sind:
  ACK: Acknowledgement
  DL: Downlink
  FDD: Frequency Division Duplex
  HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request
  HSDPA: High Speed Downlink Packet Access
  Mbps: Mega bits per second
  Mcps: Mega chips per second
  NACK: Negative Acknowledgement
  QAM: Quadrature Amplitude Modulation
  QPSK: Quaternary Phase Shift Keying
  PSK: Phase Shift Keying
  TDD: Time Division Duplex
  UE: User Equipment
  UL: Uplink
  UMTS: Universal Mobile Telecommunications System

Claims (10)

1. Verfahren zur effizienten Quadraturamplitudenmodulation (z. B. 16 QAM) für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen, wobei verschiedene Modulationssymbole (z. B. SY110, SY111, SY101, SY100) in den vier verschiedenen Quadranten eines komplexen Signalraums (SR3) in vier Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) verteilt und jeweils durch unterschiedliche Amplituden- und Phasenwerte gekennzeichnet werden,
wobei jeweils eine zu übertragende Datenbitfolge (z. B. 0010) aus mehreren Bits jeweils einem Modulationssymbol (z. B. SY110) zugeordnet wird,
wobei die Signalamplitude (a1*, a2*) jeder Quadrantengruppe (QG1, QG2, QG3, QG4) derart gesteuert wird, daß die Abstände (D12*, D23*, D34*, D41*) der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) relativ zueinander gegenüber den Abständen (SA1*, SA2*) der Modulationssymbole (SY100, SY101) innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe (QG1) selbst bei der Übertragung unterschiedlich priorisierter Bits innerhalb der jeweilig zu übertragenden Datenbitfolge vergrößert oder bei der Übertragung gleichgewichteter Bits innerhalb der jeweiligen Datenbitfolge verkleinert werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vergrößerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) relativ zueinander die Abstände (SA1*, SA2*) der Modulationssymbole (SY110, SY111, SY101, SY100) innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe (QG1) im Vergleich zur Signalraumkonstellation einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole konstant gehalten oder verkleinert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) relativ zueinander die Abstände (SA1**, SA2**) der Modulationssymbole (SY110, SY111, SY101, SY100) innerhalb der jeweiligen Quadrantengruppe (QG1) im Vergleich zur Signalraumkonstellation einer Quadraturamplitudenmodulation mit äquidistanten Abständen aller Modulationssymbole konstant gehalten oder vergrößert werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) relativ zueinander bei der Quadraturamplitudenmodulation zur Geschwindigkeitspaketdatenübertragung nach dem HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)-Protokoll in UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) hierarchisch abgestuft durch den verwendeten Codetypus zur Kodierung der zu übertragenden Datenbits, durch die Coderate, Kanalübertragungsqualität, und/oder sonstige Übertragungsparameter eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Abstände der Quadrantengruppen (QG1, QG2, QG3, QG4) die Signalraumfläche (SRF1), die von den Modulationssymbolen belegt wird, im wesentlichen konstant gehalten wird.

7. Funkkommunikationsgerät, das zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

8. Netzkomponente eines Funkkommunikationssystems, insbesondere Basisstation, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

9. Modulatoreinheit (MOD), die derart ausgebildet ist, daß sie nach einem der Ansprüche 1 mit 7 steuerbar ist.

10. Funkkommunikationssystem, das mindestens ein Funkkommunikationsgerät nach Anspruch 7, mindestens eine Netzkomponente nach Anspruch 8, und/oder mindestens eine Modulatoreinheit nach Fig. 9 aufweist.