DE602004006583T2

DE602004006583T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Unterdrückung von Interferenzsignalen in einem System mit mehreren Antennen

Info

Publication number: DE602004006583T2
Application number: DE602004006583T
Authority: DE
Inventors: Chan-Soo Samsung Elec Suwon-si Hwang; Kee-Bong Samsung Elec Suwon-si Song; Dong-Jun Samsung Elec Suwon-si Lee
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2024-11-06
Also published as: CN1630284A; DE602004006583D1; US20050152266A1; JP4008915B2; EP1530312B1; KR100584439B1; EP1530312A1; KR20050043297A; JP2005143116A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein MIMO(Multi-Input Multi-Output)-Mehrantennen-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)-Mobilkommunikationssystem und im Besonderen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbessern der Leistung eines Fehlerkorrekturkodes zum Korrigieren von Fehlern, die aus den Wirkungen von Fehlerfortpflanzung resultieren.
Ein Signal, das auf einem Funksignal gesendet wird, erfährt Mehrwegeinterferenz auf Grund einer Vielfalt von Hindernissen zwischen einem Sender und einem Empfänger. Die Eigenschaften des Mehrwegfunkkanals werden durch eine maximale Laufzeitdispersion (Delay Spread) und Signalsendeperiode bestimmt. Wenn die Sendeperiode länger ist als die maximale Laufzeitdispersion, tritt keine Interferenz zwischen sukzessiven Signalen auf und der Funkkanal wird in der Frequenzdomäne als ein nichtfrequenzselektiver Schwundkanal charakterisiert. Die Sendeperiode ist jedoch beim Breitband-Hochgeschwindigkeits-Senden kürzer als die maximale Laufzeitdispersion. Als Folge tritt Interferenz zwischen sukzessiven Signalen auf und ein empfangenes Signal unterliegt Intersymbol-Interferenz (ISI). Der Funkkanal wird in der Frequenzdomäne als ein frequenzselektiver Schwundkanal charakterisiert. Bei Einzelträgersendung unter Verwendung kohärenter Modulation ist ein Entzerrer erforderlich, um die ISI zu beseitigen. Außerdem steigt mit steigender Datenrate die durch ISI hervorgerufene Verzerrung und es steigt wiederum die Komplexität des Entzerrers. Um das Entzerrungsproblem bei dem Einzelträgersendeschema zu lösen, wurde OFDM vorgeschlagen.
Im Allgemeinen wird OFDM als ein zweidimensionales Zugriffsschema aus kombiniertem Zugriff mit Zeitteilung und Zugriff mit Frequenzteilung definiert. Ein OFDM-Symbol wird über Teilträger in einer vorgegebenen Zahl von Unterkanälen verteilt gesendet.
Bei OFDM überlappen die Spektren von Unterkanälen einander orthogonal, was eine positive Wirkung auf die spektrale Effizienz hat. Außerdem ermöglicht die Implementierung von OFDM-Modulation/Demodulation durch IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) und FFT (Fast Fourier Transform) effiziente digitale Verwirklichung eines Modulators/ Demodulators. OFDM ist gegenüber frequenzselektivem Schwund oder Schmalbandinterferenz robust, was OFDM als ein Sendeschema für europäischen digitalen Rundfunk und für Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung wirksam werden lässt, die als die Standards für großvolumige drahtlose Kommunikationssysteme, wie IEEE 802.11a, IEEE 802.16a und IEEE 802.16b, übernommen wurden.
OFDM ist ein Spezialfall von MCM (Multi-Carrier Modulation), bei der eine eingegebene serielle Symbolsequenz vor dem Senden zu parallelen Symbolsequenzen umgewandelt und zu mehreren orthogonalen Teilträgern moduliert wird.
Die ersten MCM-Systeme erschienen in den späten 50er Jahren des 20. Jahrhunderts für militärische Hochfrequenz(HF)-Funkkommunikation und OFDM mit überlappenden orthogonalen Teilträgern wurde anfänglich in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelt. Im Hinblick auf orthogonale Modulation zwischen mehreren Trägern weist OFDM Beschränkungen bei der tatsächlichen Implementierung für Systeme auf. 1971 schlugen Weinstein u. a. ein OFDM-Schema vor, dass DFT (Discrete Fourier Transform) auf parallele Datenübertragung als einen effizienten Modulations-/Demodulationsprozess anwendet, was eine treibende Kraft hinter der Entwicklung von OFDM war. Außerdem mildert die Einführung eines Schutzintervalls und eines zyklischen Präfixes als das Schutzintervall negative Effekte von Mehrwegfortpflanzung und Laufzeitdispersion auf Systeme weiter ab. Als Folge wurde OFDM weithin für digitale Datenkommunikationen, wie digitalen Hörfunk (DAB), digitalen Fernsehfunk, drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) und drahtlosen asynchronen Übertragungsmodus (WATM), genutzt. Auch wenn Hardware-Komplexität ein Hindernis für die breite Verwendung von OFDM war, ermöglichen jüngste Fortschritte bei digitaler Signalverarbeitungstechnologie einschließlich FFT und IFFT das Implementieren von OFDM. OFDM rühmt sich, ähnlich wie FDM (Frequency Division Multiplexing), optimaler Übertragungseffizienz bei Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, da es Daten auf Teilträgern sendet, wobei Orthogonalität zwischen ihnen gewahrt bleibt. Die optimale Sendeeffizienz wird des Weiteren guter Frequenzverwendung zugeschrieben, die zu Effizienz und Robustheit gegenüber Mehrwegeschwund bei OFDM führt. Im Besonderen führen überlappende Frequenzspektren zu effizienter Frequenzverwendung und Robustheit gegenüber frequenzselektivem Schwund und Mehrwegeschwund. OFDM verringert die Effekte von ISI durch Verwendung von Schutzintervallen und erleichtert die Konstruktion einer einfachen Entzerrer- Hardware-Struktur. Da OFDM gegenüber Impulsgeräusch robust ist, ist es des Weiteren zunehmend populär bei Kommunikationssystemen.
1 ist ein Blockdiagramm eines typischen OFDM-Mobilkommunikationssystem. Mit Bezugnahme auf 1 kodiert eine Kodiereinrichtung 100 binäre Eingabebits und gibt kodierte Bitströme aus. Ein Interleaver 102 führt Interleaving der seriellen kodierten Bitströme durch und ein Modulator 104 bildet die Interleaving unterzogenen Bitströme auf Symbole auf einer Signalkonstellation ab. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK (8ary Phase Shift Keying), 16QAM (16ary Quadrature Amplitude Modulation) oder 64QAM (64ary QAM) wurden als Modulationsschema bei dem Modulator 104 angenommen. Die Anzahl von Bits in einem Symbol wird entsprechend dem verwendeten Modulationsschema bestimmt. Ein QPSK-Modulationssymbol enthält 2 Bits, ein 8PSK-Modulationssymbol 3 Bits, ein 16QAM-Modulationssymbol 4 Bits und ein 64QAM-Modulationsschema 6 Bits. Ein IFFT-Prozessor 106 verarbeitet die modulierten Symbole mittels IFFT und sendet das IFFT-Signal über eine Sendeantenne 108.
Eine Empfangsantenne 110 empfängt die Symbole von der Sendeantenne 108. Ein FFT-Prozessor 112 verarbeitet das empfangene Signal mittels FFT und ein Demodulator 114, der dieselbe Signalkonstellation aufweist, die bei dem Modulator 104 verwendet wird, wandelt entspreizte Symbole in binäre Symbole in einem Demodulationsschema um. Das Demodulationsschema wird entsprechend dem Modulationsschema bestimmt. Ein Deinterleaver 116 führt Deinterleaving der demodulierten binären Bitströme in einem Deinterleaving-Verfahren entsprechend dem Interleaving-Verfahren des Interleavers 102 durch. Eine Dekodiereinrichtung 118 dekodiert die Interleaving unterzogenen binären Bitströme.
2 ist ein Blockdiagramm eines OFDM-Mobilkommunikationssystems unter Verwendung mehrerer Sende-/Empfangsantennen für Datenübertragung/-empfang. Mit Bezugnahme auf 2 kodiert eine Kodiereinrichtung 200 binäre Eingabebits und gibt einen kodierten Bitstrom aus. Ein Seriell-Parallel(S/P)-Wandler 202 wandelt den seriellen kodierten Bitstrom in parallele kodierte Bitströme um, die später mit Bezugnahme auf 4 beschrieben werden. Die parallelen Bitströme werden für Interleaver 204 bis 206 bereitgestellt. Die Interleaver 204 bis 206, Modulatoren 208 bis 210, IFFT 212 bis 214 und Sendeantennen 216 bis 218 arbeiten auf die gleiche Weise wie ihre in 1 dargestell ten jeweiligen Gegenspieler 102, 104, 106 und 108, außer dass auf Grund der Verwendung mehrerer Sendeantennen die jedem IFFT zugewiesene Anzahl von Teilträgern geringer ist als die Anzahl von Teilträgern, die dem in 1 dargestellten IFFT 106 zugewiesen wird.
Empfangsantennen 220 bis 222 empfangen Symbole von den Sendeantennen 216 bis 218. FFT 224 bis 226 verarbeiten das empfangene Signal mittels FFT und geben FFT-Signale an einen Empfänger 228 für sukzessive Interferenz-Beseitigung aus. Der Betrieb des Empfängers 228 für sukzessive Interferenz-Beseitigung wird mit Bezugnahme auf 3 beschrieben. Der Ausgang des Empfängers 228 für sukzessive Interferenz-Beseitigung wird auf eine Neuordnungseinrichtung 230 angewendet. Der Empfänger 228 für sukzessive Interferenz-Beseitigung erfasst zuerst einen Strom in einem guten Empfangszustand und erfasst dann einen anderen Strom unter Verwendung des erfassten Stroms. Da der Empfänger 228 für sukzessive Interferenz-Beseitigung bestimmt, welcher Strom in einem besseren Empfangszustand ist, unterscheidet sich eine Erfassungsreihenfolge von der Reihenfolge gesendeter Signale. Daher ordnet die Neuordnungseinrichtung 230 die gesendeten Signale nach ihren Empfangszuständen neu. Demodulatoren 232 bis 234 und Deinterleaver 236 bis 238 verarbeiten die neugeordneten Symbole auf die gleiche Weise wie der Demodulator 114 und der Deinterleaver 116, die in 1 dargestellt werden. Ein Parallel-Seriell(P/S)-Wandler 240 wandelt die parallelen Deinterleaving unterzogenen Bitströme in einen seriellen binären Bitstrom um, der mit Bezugnahme auf 4 beschrieben wird. Eine Dekodiereinrichtung 242 dekodiert den binären Bitstrom.
Signale, die von den unterschiedlichen Sendeantennen gesendet werden, werden linear überlappt an den Empfangsantennen in dem Mehrantennensystem empfangen. Wenn die Anzahl der Sende-/Empfangsantennen zunimmt, steigt folglich die Dekodierkomplexität. Der Empfänger für sukzessive Interferenz-Beseitigung verwendet wiederholt lineare Empfänger mit geringer Berechnung, um die Dekodierkomplexität zu verringern. Der Empfänger für sukzessive Interferenz-Beseitigung erreicht schrittweise verbesserte Leistung durch Beseitigung von Interferenz bei einem zuvor dekodierten Signal. Allerdings weist das Schema sukzessiver Interferenz-Beseitigung insofern eine deutliche Unzulänglichkeit auf, als Fehler, die in dem zuvor bestimmten Signal erzeugt wurden, in der aktuellen Phase vergrößert werden. Mit Bezugnahme auf 3 wird die Struktur des Empfängers für sukzessive Interferenz-Beseitigung beschrieben. Der Empfänger für sukzessive Interferenz-Beseitigung empfängt Signale beispielsweise über zwei Empfangsantennen. In 3 sind die über die zwei Empfangsantennen empfangenen Signale y₁ und y₂, wie in Gleichung (1) dargelegt: y1 = x1h11 + x2h12 + z1 y2 = x1h21 + x2h22 + z2 (1)
Wie anhand von Gleichung (1) festzustellen ist, senden zwei Sendeantennen Signale. In Gleichung (1) sind x₁ und x₂ Signale, die von der ersten bzw. zweiten Sendeantenne gesendet werden, und h₁₁ und h₁₂ sind ein Kanalkoeffizient zwischen der ersten Sendeantenne und einer ersten Empfangsantenne bzw. ein Kanalkoeffizient zwischen der zweiten Sendeantenne und der ersten Empfangsantenne, h₂₁ und h₂₂ sind ein Kanalkoeffizient zwischen der ersten Sendeantenne und einer zweiten Empfangsantenne bzw. ein Kanalkoeffizient zwischen der zweiten Sendeantenne und der zweiten Empfangsantenne und z₁ und z₂ sind Geräusch auf Funkkanälen.
Ein MMSE(Minimum Mean Square Error)-Empfänger 300 schätzt x₁ und x₂ anhand von y₁ und y₂. Wie zuvor beschrieben wurde, schätzt der Empfänger 228 für sukzessive Phasen gesendet werden. Der Empfänger für sukzessive Interferenz-Beseitigung schätzt zuerst ein Signal, das von einer Sendeantenne (der ersten Sendeantenne) gesendet wird, und dann ein Signal, das von der anderen Sendeantenne (der zweiten Sendeantenne) gesendet wird, unter Verwendung des geschätzten Signals. Bei drei Sendeantennen schätzt der Empfänger für sukzessive Interferenz-Beseitigung des Weiteren ein Signal, das von einer dritten Sendeantenne gesendet wird, unter Verwendung der Schätzungen der gesendeten Signale von der ersten und der zweiten Sendeantenne. Die Signale, die an dem MMSE-Empfänger von der ersten und der zweiten Sendeantenne empfangen werden, werden in Gleichung (2) gezeigt: y1 = x1h11 + z3 y2 = x1h21 + z4 (2)
Wie anhand von Gleichung (2) festzustellen ist, schätzt der MMSE-Empfänger 300 das Signal, das von der zweiten Antenne gesendet wird, als Geräusch. Durch Gleichung (1) und Gleichung (2) wird Gleichung (3) wie folgt abgeleitet: z3 = x2h12 + z1 z4 = x2h22 + z2 (3)
Auch wenn das gesendete Signal von der zweiten Sendeantenne in Gleichung (2) als Geräusch geschätzt wird, kann stattdessen das gesendete Signal von der ersten Sendeantenne als Geräusch geschätzt werden. In diesem Fall gilt, wie in Gleichung (4) gezeigt, y1 = x2h12 + z5 y2 = x2h22 + z6 (4)
Der MMSE-Empfänger 300 schätzt das gesendete Signal x₁ unter Verwendung von Gleichung (2) gemäß Gleichung (5): E = |Ay – x1|2 (5)wobei y die Summe von y₁ und y₂ ist. Unter Verwendung von Gleichung (5) wird x₁ mit einem Mindestwert E ermittelt. Daher wird die Schätzung x ~₁ von x₁ gemäß Gleichung (6) berechnet: x ~1 = Ay (6)
Auf die gleiche Weise kann x₂ geschätzt werden. Eine Stromordnungseinrichtung 302 priorisiert die Schätzungen von x₁ und x₂ gemäß ihren MMSE-Werten. Das heißt, sie bestimmt ein empfangenes Signal mit Minimalfehlern auf einem Funkkanal auf Basis der MMSE-Werte. In dem in 3 dargestellten Fall weist x₁ weniger Fehler als x₂ auf.
Die Stromordnungseinrichtung 302 stellt x ~₁ für die in 2 dargestellte Neuordnungseinrichtung und eine Entscheidungseinrichtung 304 bereit. Die Entscheidungseinrichtung 304 entscheidet die Werte der geschätzten Bits. Da der MMSE-Empfänger 300 die gesendeten Signale einfach auf Basis von mathematischer Berechnung schätzt, können die Schätzungen Werte sein, die zum Senden nicht verfügbar sein können. Daher entscheidet die Entscheidungseinrichtung 304 einen verfügbaren Wert zum Senden in dem Sender unter Verwendung der empfangenen Schätzung und gibt den Wert an eine Einfügeeinrichtung 306 aus. Wenn keine Fehler auf dem Funkkanal auftreten, ist die Schätzung mit dem entschiedenen Wert identisch. Die Einfügeeinrichtung 306 stellt das entschiedene x ~₁ für Berechnungseinrichtungen 308 und 310 bereit. Die Berechnungseinrichtungen 308 und 310 schätzen die empfangenen Signale y₁ und y₂ gemäß Gleichung (7): y 1 = x ^1h12 + x2h12 + z1 y 2 = x ^1h21 + x2h22 + z2 (7)
Ein MMSE-Empfänger 312 schätzt das von der zweiten Sendeantenne gesendete Signal unter Verwendung der geschätzten empfangenen Signale gemäß Gleichung (8): E = |By ~ – x2|2 (8)wobei y ~ die Summe von y ~₁ und y ~₂ ist. Durch Gleichung (8) wird x₂ ermittelt, das in einem Mindestwert E resultiert. Somit wird eine Schätzung x ~₂ von x₂ gemäß Gleichung (9) berechnet: x ~2 = By ~ (9)und x₂ wird für die in 2 dargestellte Neuordnungseinrichtung 230 bereitgestellt.
Wie oben beschrieben wird, schätzt der Empfänger 228 für sukzessive Interferenz-Beseitigung ein anderes gesendetes Signal in einer aktuellen Phase unter Verwendung eines gesendeten Signals, das in der vorhergehenden Phase geschätzt wurde. Wenn die gesendeten Signale vor dem Senden Interleaving in demselben Interleaver unterzogen werden und während des Sendens Fehler in einem bestimmten Bit erzeugt werden, bestimmt der Empfänger, dass sowohl dessen benachbarte Bits als auch das bestimmte Bit Fehler aufweisen. Es erfolgt nun mit Bezugnahme auf 4 eine Beschreibung der Fehlererzeugung in einem Signal, das von einem Sender an einem Empfänger empfangen wird.
Mit Bezugnahme auf 4 bezeichnet das Bezugszeichen (A) einen binären Bitstrom, der 20 zu sendende Bits enthält. Der Bitstrom wird Bit für Bit ausgedrückt. Das Bezugszeichen (B) bezeichnet zwei Gruppen von Bits, die durch den S/P-Wandler von dem 20-Bit-Strom getrennt werden. Eine erste Gruppe enthält ungeradzahlige Bits und eine zweite Gruppe enthält geradzahlige Bits. Das Bezugszeichen (C) bezeichnet die zwei Gruppen von Bits, die Interleaving durch die Interleaver unterzogen wurden. Beide Gruppen werden Interleaving in demselben Interleaving-Verfahren unterzogen.
Das Bezugszeichen (D) bezeichnet Bits mit Fehlern, #17, #7 und #3 in der ersten Gruppe während des Sendens, die an dem Empfänger empfangen werden. Da die Bits der zweiten Gruppe unter Verwendung von Schätzungen der Bits der ersten Gruppe geschätzt werden, weist die zweite Gruppe Fehler an denselben Bitpositionen wie bei der ersten Gruppe auf. Somit weisen die Bits #18, #8 und #4 Fehler in der zweiten Gruppe auf.
Das Bezugszeichen (E) bezeichnet Deinterleaving des empfangenen Signals durch die Deinterleaver. Das Bezugszeichen (F) bezeichnet Parallel-Seriell-Umwandlung der Deinterleaving unterzogenen Bitströme. Wie durch (F) angezeigt, sind Fehler in benachbarten Bits aufgetreten. Dies impliziert, dass die Fehlerkorrekturleistung in dem Emp fänger auf Grund der Art des Empfängers für sukzessive Interferenz-Beseitigung verschlechtert wird. Auch wenn die Verwendung unterschiedlicher Interleaving-Muster für unterschiedliche Sendeantennen als Möglichkeit zur Überwindung dieses Problems vorgeschlagen wurde, weist dieses Schema insofern Nachteile auf, als die Interleaving-Zeit für jede Sendeantenne erhöht wird und das Interleaving-Muster jeder Sendeantenne dem Empfänger bekannt sein muss. Daher wird hierin im Folgenden ein Verfahren zum Lösen des Problems besprochen.
Wong, Y. F. M., u. a: „Analysis of wireless multimedia DS/CDMA system with hybrid ARQ, diversity and power control", 18. Mai 1998, Vehicular Technology Conference, 1998, VTC 98, 48. IEEE Ottawa, Ont., Kanada, 18. bis 21. Mai 1998, New York, USA, IEEE, USA, Seiten 2197 bis 2201, bezieht sich auf eine Analyse drahtlosen Multimedia-DS/CDMA-Systems mit Hybrid-ARQ, Diversität und Leistungssteuerung. Das beschriebene System basiert auf unterschiedlichen Fehlerüberwachungsschemen und einem optimalen Leistungssteuerungs-Algorithmus für einen drahtlosen Personenkommunikationsdienst. Das Fehlerkorrekturüberwachungssystem besteht aus Vorwärtsfehlerkorrektur, Diversität und ARQ. Da ein Multimediasystem Dienste mit unterschiedlichen Raten und Dienstgüte (QoS) unterstützen muss, werden unterschiedliche Fehlerüberwachungsschemen verwendet, um die Anforderung unterschiedlicher Medien zu erfüllen. Darüber hinaus stellt das Dokument numerische Ergebnisse über Mehrweg-Raleigh-Schwundkanäle dar, die zeigen, wie Optimierung die Kapazität erhöhen und die Gesamtsendeleistung in einem Multimedia-CDMA-System senken kann.
US 2003/103584 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und System zum Senden und Empfangen von Signalen in einem Mobilkommunikationssystem, das eine Vielzahl von Antennen verwendet. Das beschriebene Signalsendeverfahren, das ein Signal über eine Vielzahl von Antennen sendet, enthält Trennen nach Schichten und primäres Kodieren von Eingabedaten für eine unabhängige Signalerzeugung, Durchführen von Interleaving der primär kodierten Daten der jeweiligen Schichten nach Raum und Zeit, Empfangen und sekundäres Kodieren der Interleaving unterzogenen Daten und Senden der sekundär kodierten Daten über die Vielzahl von Antennen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Kodieren von Informationsbits zu kodiertem Bitstrom, zum Senden von Signalen über eine Vielzahl von Sendeantennen in einem Mobilkommunikationssystem und das jeweilige Verfahren davon, das das durch das Interleaving verursachte Erhöhen der Verzögerung bei Erhöhen der Antennenzahl minimiert, und zum Verringern einer Leistungsverschlechterung eines Fehlerkorrekturkodes gemäß einer Fehlerfortpflanzung von einem MIMO-Empfänger für sukzessive Interferenz-Beseitigung.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung und im Besonderen durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erfüllt. Bevorzugte Ausführungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, im Wesentlichen wenigstens die vorgenannten Probleme und/oder Nachteile zu lösen und wenigstens die im Folgenden genannten Vorteile bereitzustellen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bit-für-Bit-Interleaving-Muster bereitzustellen, das ausgezeichnete Fehlerkorrekturleistung bietet.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einem System, das Informationen in einer aktuellen Phase unter Verwendung von Informationen, die in einer vorhergehenden Phase erfasst wurden, erfasst, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verringern der Wirkung von Fehlern in den zuvor erfassten Informationen auf die aktuelle Informationserfassung.
Die Aufgabe und Aspekte, die oben genannt werden, werden erfüllt, indem eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Senden/Empfangen von Signalen über eine Vielzahl von Sende-/Empfangsantennen in einem Mobilkommunikationssystem bereitgestellt werden.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bei einer Vorrichtung mit einer Kodiereinrichtung zum Kodieren von Informationsbits zu einem kodierten Bitstrom zum Senden von Signalen über eine Vielzahl von Sendeantennen in einem Mobilkommunikationssystem wandelt ein Seriell-Parallel-Wandler den kodierten Bitstrom in eine Vielzahl kodierter Bitströme gemäß der Anzahl der Sendeantennen um, ein Interleaver führt Interleaving der kodierten Bitströme Strom für Strom durch, eine Vielzahl von Modulatoren moduliert die Interleaving unterzogenen kodierten Bitströme zu einer Vielzahl von Modu lationssymbol-Sequenzen und eine Vielzahl von Verschiebeeinrichtungen verschiebt die Modulationssymbol-Sequenzen in unterschiedlichen Mustern und sendet die verschobenen Modulationssymbol-Sequenzen über die jeweiligen Sendeantennen.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung bei einer Vorrichtung mit einer Dekodiereinrichtung zum Dekodieren eines kodierten Bitstroms zu Informationsbits zum Empfangen von Signalen über eine Vielzahl von Empfangsantennen in einem Mobilkommunikationssystem verschiebt eine Vielzahl von Verschiebeeinrichtungen Modulationssymbol-Sequenzen, die über die Empfangsantennen empfangen werden, in denselben Mustern, die in einer Sendevorrichtung verwendet werden, eine Vielzahl von Demodulatoren demoduliert die verschobenen Modulationssymbol-Sequenzen zu einer Vielzahl kodierter Bitströme, eine Vielzahl von Deinterleavern führt jeweils Deinterleaving der kodierten Bitströme durch und ein Parallel-Seriell-Wandler wandelt die Deinterleaving unterzogenen kodierten Bitströme in einen kodierten Bitstrom um.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei einem Verfahren zum Senden von Signalen über eine Vielzahl von Sendeantennen in einem Mobilkommunikationssystem mit einer Kodiereinrichtung zum Kodieren von Informationsbits zu einem kodierten Bitstrom der kodierte Bitstrom in eine Vielzahl kodierter Bitströme gemäß der Anzahl der Sendeantennen umgewandelt. Die kodierten Bitströme werden Strom für Strom Interleaving unterzogen und zu einer Vielzahl von Modulationssymbol-Sequenzen moduliert. Die Modulationssymbol-Sequenzen werden in unterschiedlichen Mustern verschoben und über die jeweiligen Sendeantennen gesendet.
Nach noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum Empfangen von Signalen über eine Vielzahl von Empfangsantennen in einem Mobilkommunikationssystem mit einer Dekodiereinrichtung zum Dekodieren eines kodierten Bitstroms zu Informationsbits Modulationssymbol-Sequenzen, die über die Empfangsantennen empfangen werden, in den gleichen Mustern, die bei einer Sendevorrichtung verwendet werden, verschoben, zu einer Vielzahl kodierter Bitströme demoduliert, Deinterleaving unterzogen und in einen kodierten Bitstrom umgewandelt.
Die vorgenannten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlicher, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird, bei denen:
1 ein Blockdiagramm eines typischen OFDM-Mobilkommunikationssystems ist;
2 ein Blockdiagramm eines typischen Mehrantennen-OFDM-Mobilkommunikationssystems ist;
3 ein Blockdiagramm eines in 2 dargestellten Empfängers für sukzessive Interferenz-Beseitigung ist;
4 sequenziell Datenübertragung und -empfang in dem typischen Mehrantennen-OFDM-Mobilkommunikationssystem darstellt;
5 ein Blockdiagramm eines Senders in einem Mehrantennen-OFDM-Mobilkommunikationssystem nach der vorliegenden Erfindung ist;
6 ein Blockdiagramm eines Empfängers in dem Mehrantennen-OFDM-Mobilkommunikationssystem nach der vorliegenden Erfindung ist;
7 sequenziell Datenübertragung und -empfang in dem Mehrantennen-OFDM-Mobilkommunikationssystem nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 eine grafische Darstellung ist, die die vorliegende Erfindung mit einem herkömmlichen Verfahren vergleicht; und
9 ist eine andere grafische Darstellung, die die vorliegende Erfindung mit dem herkömmlichen Verfahren vergleicht.
Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird hierin im Folgenden mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden wohlbekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht ausführlich beschrieben, da sie die Erfindung durch unnötige Einzelheiten verschleiern würden.
5 ist ein Blockdiagramm eines Senders in einem Mehrantennen-OFDM-Mobilkommunikationssystem nach der vorliegenden Erfindung. Mit Bezugnahme auf 5 kodiert eine Kodiereinrichtung 500 eingegebene binäre Bits und gibt einen kodierten Bitstrom aus. Ein S/P-Wandler 502 teilt den seriellen kodierten Bitstrom in so viele parallele kodierte Bitströme wie die Anzahl von Sendeantennen 520 bis 522. Interleaver 504 bis 506 führen Interleaving der parallelen kodierten Bitströme durch und Modulatoren 508 bis 510 bilden die Interleaving unterzogenen kodierten Bits auf Modulationssymbole von QPSK, 8PSK, 16QAM oder 64QAM ab. Die Anzahl von Bits pro Symbol wird gemäß dem verwendeten Modulationsschema bestimmt. Ein QPSK-Modulationssymbol hat 2 Bits, ein 8PSK-Modulationssymbol 3 Bits, ein 16QAM-Modulationssymbol 4 Bits und ein 64QAM-Modulationssymbol 6 Bits.
Verschiebeeinrichtungen 512 bis 514 verschieben die Modulationssymbole in unterschiedlichen Mustern gemäß der vorliegenden Erfindung, um Bündelfehler bei den Modulationssymbolen zu verhindern. Das Verschieben der Modulationssymbole wird in Verbindung mit der Anzahl der mehreren Antennen beschrieben, die als ein Beispiel genommen wird. Angesichts zweier Sendeantennen stellt eine Verschiebeeinrichtung ein Empfängermodulationssymbol für einen IFFT ohne Verschieben bereit und eine andere Verschiebeeinrichtung tauscht ein ungeradzahliges Bit gegen ein geradzahliges Bit in der Position aus und sendet die positionsveränderten Bits zu einem IFFT. Die nachfolgende Tabelle 1 demonstriert Bitverschiebung in vier Verschiebeeinrichtungen, wenn vier Sendeantennen verwendet werden.
Tabelle 1
Die Verschiebemuster für die eingegebenen Symbole können gemäß der Benutzerwahl geändert werden, d. h. auf eine Weise, die sich von Tabelle 1 unterscheidet. Die IFFT 516 bis 518 verarbeiten die verschobenen Symbole mittels IFFT und senden sie über die Sendeantennen 520 bis 522.
6 ist ein Blockdiagramm eines Empfängers in dem Mehrantennen-OFDM-Mobilkommunikationssystem nach der vorliegenden Erfindung. Mit Bezugnahme auf 6 werden Symbole, die von Sendeantennen gesendet werden, an Empfangsantennen 600 bis 602 empfangen. FFT 604 bis 606 verarbeiten die empfangenen Symbole mittels FFT. Ein Empfänger 608 für sukzessive Interferenz-Beseitigung arbeitet auf die zuvor beschriebene Weise an den FFT-Symbolen. Eine Neuordnungseinrichtung 610 ordnet den Ausgang des Empfängers 608 für sukzessive Interferenz-Beseitigung neu. Verschiebeeinrichtungen 612 bis 614 verschieben die neu geordneten Symbole auf die folgende Weise.
Die Verschiebeeinrichtungen 612 bis 614 ordnen die Bits, die von den in 5 dargestellten Verschiebeeinrichtungen verschoben werden, in der ursprünglichen Reihenfolge neu an. Die nachfolgende Tabelle 2 stellt einen Betrieb der Verschiebeeinrichtungen 612 bis 614 dar, der dem in Tabelle 1 dargestellten Verschieben entspricht.
Tabelle 2
Die verschobenen Symbole werden auf Demodulatoren 616 bis 618 angewendet. Die Demodulatoren 616 bis 618 wandeln die entspreizten Symbole mit der gleichen Signalkonstellation, die bei den Modulatoren von 5 verwendet werden, in binäre Bits um. Das Demodulationsverfahren hängt von dem Modulationsschema ab, das in dem Sender verwendet wird. Die Deinterleaver 620 bis 622 führen Deinterleaving der demodulierten binären Bitströme in einem Deinterleaving-Verfahren durch, das dem bei den Interleavern von 5 verwendeten Interleaving-Verfahren entspricht. Ein P/S-Wandler 624 wandelt die Deinterleaving unterzogenen Bitströme in einen seriellen Bitstrom um. Eine Dekodiereinrichtung 626 dekodiert den binären Bitstrom und gibt binäre Informationsbits aus.
7 stellt Datensymbolverarbeitung in jeder Komponente des Senders und des Empfängers nach der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung wird mit der in 4 dargestellten herkömmlichen Verarbeitung verglichen.
Mit Bezugnahme auf 7 bezeichnet das Bezugszeichen (F) einen binären Bitstrom, der wie die in 4 dargestellten Sendedaten 20 Bits enthält. Das Bezugszeichen (G) bezeichnet zwei Gruppen von Bits, die durch den S/P-Wandler von dem 20-Bit-Strom getrennt werden. Eine erste Gruppe enthält ungeradzahlige Bits und eine zweite Gruppe enthält geradzahlige Bits. Das Bezugszeichen (H) bezeichnet Durchführen von Interleaving der zwei Gruppen von Bits durch die Interleaver. Beide Gruppen werden Interleaving in demselben Interleaving-Verfahren unterzogen.
Das Bezugszeichen (I) bezeichnet Verschieben der Bitsymbole von einer der zwei Gruppen. Da bei dem dargestellten Fall Daten über zwei Sendeantennen gesendet werden, werden die Sendedaten in zwei Gruppen geteilt. Wie oben beschrieben wird, unterliegt die andere Gruppe nicht dem Verschieben. Wie durch (I) angezeigt wird, wird das Verschieben auf einer Zwei-Bit-Basis durchgeführt. Das heißt, dass das erste Bit gegen das zweite Bit und das dritte Bit gegen das vierte Bit in der Position ausgetauscht wird. Die anderen Bits werden auf die gleiche Weise verschoben. Da das durch (I) angezeigte Verschieben lediglich zu Darstellungszwecken angegeben wird, kann das Verschieben auf eine unterschiedliche Weise durchgeführt werden.
Das Bezugszeichen (J) bezeichnet Bits mit Fehlern, #17, #7 und #3 in der ersten Gruppe in dem Empfänger. Da die Bits der zweiten Gruppe unter Verwendung von Schätzungen der Bits der ersten Gruppe geschätzt werden, weist die zweite Gruppe Fehler an denselben Bitpositionen wie bei der ersten Gruppe auf. Somit weisen die Bits #6, #10 und #14 Fehler in der zweiten Gruppe auf.
Das Bezugszeichen (K) bezeichnet Verschieben in den Verschiebeeinrichtungen des Empfängers. Das Verschieben wird in umgekehrter Reihenfolge zu dem in dem Sender durchgeführten Verschieben durchgeführt, um dadurch empfangene Symbole vor dem Verschieben in dem Sender in der ursprünglichen Reihenfolge anzuordnen. Das heißt, dass die Symbole durch zweimaliges Verschieben zu ihren ursprünglichen Positionen zurückgeführt werden, wodurch die Wirkung des Verschiebens in dem Sender aufgehoben wird.
Das Bezugszeichen (L) bezeichnet das Durchführen von Deinterleaving des empfangenen Signals durch die Deinterleaver. Das Bezugszeichen (M) bezeichnet Parallel-Seriell-Umwandlung der Deinterleaving unterzogenen Bitströme. Wie durch (M) angezeigt wird, werden Fehler in benachbarten Bits im Vergleich zu dem in 4 dargestellten (E) merklich verringert.
Die 8 und 9 stellen die Wirkungen der vorliegenden Erfindung dar. Im Besonderen stellt 8 die Wirkungen der vorliegenden Erfindung in dem Fall dar, wenn QPSK-Modulationssymbole, die über zwei Sendeantennen gesendet werden, über zwei Empfangsantennen empfangen werden, und 9 stellt die Wirkungen der vorliegenden Erfindung in dem Fall dar, wenn 64QAM-Modulationssymbole, die über zwei Sendeantennen gesendet werden, über zwei Empfangsantennen empfangen werden. Die in den 8 und 9 dargestellten grafischen Darstellungen demonstrieren, dass die vorliegende Erfindung weitaus bessere Leistung bietet als das herkömmliche Verfahren.
Nach der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wird, wird der Einfluss von Fehlern und Interferenz während der Datenübertragung verringert, indem die Wirkungen von Fehlern, die in einer vorhergehenden Phase erzeugt wurden, auf die Datenverarbeitung in einer aktuellen Phase minimiert werden. Außerdem wird, da eine Vielzahl von Interleavern/Deinterleavern Interleaving/Deinterleaving auf die gleiche Weise durchführen, eine bei dem Interleaving/Deinterleaving beinhaltete Zeitverzögerung minimiert.
Auch wenn die Erfindung mit Bezugnahme auf eine bestimmte bevorzugte Ausführung davon gezeigt und beschrieben wurde, versteht sich für Fachleute, dass verschiedene Änderungen an Form und Einzelheiten daran vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der durch die angehängten Ansprüche definierten Erfindung abzuweichen.

Claims

Vorrichtung mit einer Kodiereinrichtung zum Kodieren von Informationsbits zu einem kodierten Bitstrom, zum Senden von Signalen über eine Vielzahl von Sendeantennen in einem Mobilkommunikationssystem, wobei sie umfasst: einen Seriell-Parallel-Wandler (502) zum Umwandeln des kodierten Bitstroms in eine Vielzahl kodierter Bitströme gemäß einer Anzahl von Sendeantennen; einen Interleaver (504 bis 506), der Interleaving jedes der kodierten Bitströme Strom für Strom auf die gleiche Weise durchführt; einen Vielzahl von Modulatoren (508 bis 510) zum Modulieren jedes der Interleaving unterzogenen kodierten Bitströme zu einer Vielzahl von Modulationssymbol-Sequenzen; und eine Vielzahl von Verschiebeeinrichtungen (512 bis 514) zum Verschieben jeder der Modulationssymbol-Sequenzen über Verschiebebits innerhalb der Modulationssymbol-Sequenzen gemäß Mustern, die für die Modulationssymbol-Sequenzen verschieden sind, und zum Senden jeder der verschobenen Modulationssymbol-Sequenzen über jeweilige Sendeantennen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine IFFT-Transformiereinrichtung (516 bis 518) zum Umwandeln jedes der verschobenen Modulationssymbole zu Frequenzdomänen-Signalen umfasst, die auf Teilträgern über einen Funkkanal zu senden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Modulatoren ein Modulationsschema verwenden, bei dem die kodierten Bitströme in Modulationssymbole umgewandelt werden, bei denen die Anzahl von Bits jeweils der der Sendeantennen entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verschiebeeinrichtungen bezüglich der Indexnummern den Sendeantennen entsprechen und die Bits der Modulationssymbole sequenziell Bit für Bit gemäß der Indexnummer der Sendeantenne verschieben.
Vorrichtung mit einer Dekodiereinrichtung zum Dekodieren eines kodierten Bitstroms in Informationsbits zum Empfangen von Signalen über eine Vielzahl von Empfangsantennen in einem Mobilkommunikationssystem, wobei sie umfasst: eine Vielzahl von Verschiebeeinrichtungen (612 bis 614) zum Verschieben jeder der Modulationssymbol-Sequenzen, die über die Empfangsantennen empfangen werden, über Verschiebebits innerhalb der Modulationssymbol-Sequenzen gemäß Mustern, die für die Modulationssymbol-Sequenzen verschieden sind und Mustern entsprechen, wie sie in einer Sendevorrichtung verwendet werden; eine Vielzahl von Demodulatoren (616 bis 618) zum Demodulieren jeder der verschobenen Modulationssymbol-Sequenzen zu einer Vielzahl kodierter Bitströme; eine Vielzahl von Deinterleavern (620 bis 622), die Deinterleaving jedes der kodierten Bitströme auf die gleiche Weise durchführen; und einen Parallel-Seriell-Wandler (624) zum Umwandeln der Deinterleaving unterzogenen kodierten Bitströme in einen kodierten Bitstrom.
Vorrichtung nach Anspruch 5, die des Weiteren eine FFT-Transformiereinrichtung (604 bis 606) zum Umwandeln von Frequenzdomänen-Signalen, die an den Empfangsantennen auf Teilträgern über einen Funkkanal empfangen werden, in Zeitdomänen-Signale umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die des Weiteren einen Empfänger (608) für sukzessive Interferenz-Beseitigung umfasst, der von dem FFT-Transformer empfangene Symbole gemäß einer vorgegebenen Regel priorisiert, einen Fehler eines Symbols höherer Priorität schätzt und einen Fehler eines Symbols niedrigerer Priorität unter Verwendung des geschützten Fehlers schätzt.
Verfahren zum Senden von Signalen über eine Vielzahl von Sendeantennen in einem Mobilkommunikationssystem mit einer Kodiereinrichtung zum Kodieren von Informationsbits zu einem kodierten Bitstrom, das die folgenden Schritte umfasst: Umwandeln des kodierten Bitstroms in eine Vielzahl kodierter Bitströme gemäß einer Anzahl von Sendeantennen; Durchführen von Interleaving jedes der kodierten Bitströme, Strom für Strom, auf die gleiche Weise; Modulieren jedes der Interleaving unterzogenen kodierten Bitströme zu einer Vielzahl von Modulationssymbol-Sequenzen; Verschieben jeder der Modulationssymbol-Sequenzen über Verschiebebits innerhalb der Modulationssymbol-Sequenzen gemäß Mustern, die für die Modulationssymbol-Sequenzen verschieden sind; und Senden jeder der verschobenen Modulationssymbol-Sequenzen über die jeweiligen Sendeantennen.
Verfahren nach Anspruch 8, das des Weiteren den Schritt des Durchführens von inverser schneller Fourier-Transformation der verschobenen Modulationssymbole zu Frequenzdomänen-Signalen umfasst, die auf Teilträgern über einen Funkkanal zu senden sind.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Modulationsschritt den Schritt des Verwendens eines Modulationsschemas umfasst, bei dem die kodierten Bitströme in Modulationssymbole umgewandelt werden, deren Bitzahl jeweils der Anzahl von Sendeantennen entspricht.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Sendeantennen nummeriert sind und die Bits der Modulationssymbole sequenziell Bit für Bit entsprechend der Nummer von Sendeantennen verschoben werden.
Verfahren zum Empfangen von Signalen über eine Vielzahl von Empfangsantennen in einem Mobilkommunikationssystem mit einer Dekodiereinrichtung zum Dekodieren eines kodierten Bitstroms zu Informationsbits, wobei es die folgenden Schritte umfasst: Verschieben jeder Modulationssymbol-Sequenz, die über die Empfangsantennen empfangen werden, über Verschiebebits innerhalb der Modulationssymbol-Sequenzen gemäß Mustern, die für die Modulationssymbol-Sequenzen verschieden sind und Mustern entsprechen, wie sie in einer Sendevorrichtung verwendet werden; Demodulieren jeder der verschobenen Modulationssymbol-Sequenzen zu einer Vielzahl kodierter Bitströme; Durchführen von Deinterleaving jedes der kodierten Bitströme auf die gleiche Weise; und Umwandeln der Deinterleaving unterzogenen kodierten Bitströme in einen kodierten Bitstrom.
Verfahren nach Anspruch 12, das des Weiteren den Schritt schneller Fourier-Transformation von Frequenzdomänen-Signalen, die an den Empfangsantennen auf Teilträgern über einen Funkkanal empfangen werden, zu Zeitdomänen-Signalen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren den Schritt des Priorisierens von dem FFT-Transformer empfangener Symbole gemäß einer vorgegebenen Regel, des Schätzens eines Fehlers eines Symbols höherer Priorität und des Schätzens eines Fehlers eines Symbols niedrigerer Priorität unter Verwendung des geschätzten Fehlers umfasst.