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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE69837595 T2
Publication typeGrant
Application numberDE1998637595
PCT numberPCT/US1998/002250
Publication date3 Jan 2008
Filing date3 Feb 1998
Priority date6 Feb 1997
Also published asCA2278852A1, CA2278852C, DE69837595D1, DE69841701D1, EP0951763A2, EP0951763B1, EP1786137A1, EP1786137B1, EP1791288A1, EP1791288B1, EP2271022A1, EP2271022B1, US5933421, US6560209, US6853629, US7450542, US7983217, US8305990, US8693432, US9088388, US20030156570, US20050180349, US20080298339, US20110222526, US20130051291, US20140219075, WO1998035463A2, WO1998035463A3
Publication number1998637595, 98637595, DE 69837595 T2, DE 69837595T2, DE-T2-69837595, DE1998637595, DE69837595 T2, DE69837595T2, DE98637595, PCT/1998/2250, PCT/US/1998/002250, PCT/US/1998/02250, PCT/US/98/002250, PCT/US/98/02250, PCT/US1998/002250, PCT/US1998/02250, PCT/US1998002250, PCT/US199802250, PCT/US98/002250, PCT/US98/02250, PCT/US98002250, PCT/US9802250
InventorsSiavash Kirkland King County ALAMOUTI, Eduardo F. Vancouver CASAS, Michael Redmond King County HIRANO, Elliott Redmond King County HOOLE, Mary Issaquah King County JESSE, David G. B.C. Can. MICHELSON, Patrick Lamtin POON, Gregory J. King County VEINTIMILLA, Hongliang Redmond King County ZHANG
ApplicantCingular Wireless Ii Llc.
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Verfahren für kommunikation kombiniert aus fdd, tdd, tdma, ofdm, polarisations- und raumdiversität Procedures for communication combined from fdd, tdd, TDMA, ofdm, polarization diversity and space translated from German
DE 69837595 T2
Abstract  available in
Claims(8)  translated from German
  1. Ein hochgradig bandbreitenwirksames Kommunikationsverfahren, das folgende Schritte umfasst: Empfang, an der Basisstation, eines ersten eingehenden Funksignals, das eine Vielzahl erster diskreter Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in einem ersten Frequenzband, von einer ersten Remote-Station während eines ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(Time Division Multiple Access, TDMA)-Intervalls; A highly bandwidth-efficient communications method, comprising the steps of: receiving, at the base station a first incoming wireless signal comprising a plurality of first discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in a first frequency band from a first remote station during a first time division multiple access (Time Division Multiple Access, TDMA) -interval; Empfang, an der Basisstation, eines zweiten eingehenden Funksignals, das eine Vielzahl zweiter diskreter Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem ersten Frequenzband von einer zweiten Remote-Station während des ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Receiving, at the base station a second incoming wireless signal comprising a plurality of second discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, in the first frequency band from a second remote station during said first time division multiple access, TDMA, interval; Unterscheiden zwischen dem ersten und dem zweiten eingehenden Signal, die an der Basisstation empfangen werden, durch Erfassung ihrer Polarisations- und räumlichen Diversity; Distinguish between the first and second incoming signal received at the base station, by detecting their polarization and spatial diversity; Empfang an der Basisstation eines dritten eingehenden Funksignals, das eine Vielzahl der ersten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem ersten Frequenzband von einer dritten Remote-Station während eines zweiten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Receiving at the base station a third incoming wireless signal comprising a plurality of first discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in the first frequency band from a third remote station during a second time division multiple access, TDMA, interval ; Empfang, an der Basisstation, eines vierten eingehenden Funksignals, das eine Vielzahl der zweiten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem ersten Frequenzband von einer vierten Remote-Station während des zweiten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Receiving, at the base station a fourth incoming wireless signal comprising a plurality of said second discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in the first frequency band from a fourth remote station during said second time division multiple access, TDMA , interval; Unterscheiden zwischen dem dritten und dem vierten eingehenden Signal, die an der Basisstation empfangen werden, durch Erfassung ihrer Polarisations- und räumlichen Diversity; Distinguish between the third and fourth incoming signal received at the base station, by detecting their polarization and spatial diversity; Bilden eines ersten und eines zweiten ausgehenden Funksignals an der Basisstation durch ihre Diversifizierung gemäß der Polarisations- bzw. räumlichen Diversity der ersten und der zweiten Remote-Station; Forming a first and a second outgoing wireless signal to the base station by their diversification according to the polarization or spatial diversity of the first and the second remote station; Übertragen, an der Basisstation, des ersten ausgehenden Funksignals, welches eine Vielzahl dritter diskreter Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in einem zweiten Frequenzband an die erste Remote-Station während eines dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Transmitting, at the base station, the first outgoing wireless signal comprising a plurality of third discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM,,, in a second frequency band to the first remote station during a third time division multiple access, TDMA interval; Übertragen, an der Basisstation, des zweiten ausgehenden Funksignals, welches eine Vielzahl vierter diskreter Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem zweiten Frequenzband an die zweite Remote-Station während des dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Transmitting, at the base station, the second outgoing wireless signal comprising a plurality of fourth discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM,,, in the second frequency band to the second remote station during said third time division multiple access, TDMA interval; Bilden eines dritten und eines vierten ausgehenden Funksignals an der Basisstation durch ihre Diversifizierung gemäß der Polarisations- bzw. räumlichen Diversity der dritten und der vierten Remote-Station; Forming a third and a fourth outgoing wireless signal to the base station by their diversification according to the polarization or spatial diversity of the third and the fourth remote station; Übertragen, an der Basisstation, des dritten ausgehenden Funksignals, welches die Vielzahl der dritten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem zweiten Frequenzband an die dritte Remote-Station während eines vierten Zeitvielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Transmitting, at the base station, the third outgoing wireless signal comprising said plurality of third discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in the second frequency band to said third remote station during a fourth time division multiple access, TDMA, interval ; und Übertragen, an der Basisstation, des vierten ausgehenden Funksignals, welches die Vielzahl der vierten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem zweiten Frequenzband an die vierte Remote-Station während des vierten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls. and transmitting, at the base station said fourth outgoing wireless signal comprising said plurality of fourth discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in the second frequency band to said fourth remote station during said fourth time division multiple access, TDMA - interval.
  2. Das hochgradig bandbreitenwirksame Kommunikationsverfahren von Anspruch 1, worin das erste und das zweite Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervall Teil eines TDMA-Rahmen-Intervalls sind, wobei das Verfahren die Kommunikationskapazität von der ersten Remote-Station an die Basisstation erhöht, weiter folgenden Schritt umfassend: Empfang, an der Basisstation, eines fünften eingehenden Funksignals, das eine Vielzahl der ersten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem ersten Frequenzband von der ersten Remote-Station während eines zusätzlichen Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls in dem TDMA-Rahmen-Intervall. The highly bandwidth-efficient communications method of claim 1, wherein the first and second time division multiple access, TDMA, interval are part of a TDMA frame interval, the method increasing communications capacity from said first remote station to the base station, further comprising the step comprising: receiving, at the base station, a fifth incoming wireless signal comprising a plurality of first discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in the first frequency band from said first remote station during an additional time division multiple access , TDMA, interval in the TDMA frame interval.
  3. Das hochgradig bandbreitenwirksame Kommunikationsverfahren von Anspruch 1, worin das dritte und das vierte Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TMDA-, Intervall Teil eines TDMA-Rahmen-Intervalls sind, wobei das Verfahren die Kommunikationskapazität von der Basis an die erste Remote-Station erhöht, weiter folgenden Schritt umfassend: Übertragen an der Basisstation eines fünften ausgehenden Funksignals, welches eine Vielzahl der dritten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem zweiten Frequenzband an die erste Remote-Station während eines zusätzlichen Zeitvielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls. The highly bandwidth-efficient communications method of claim 1, wherein the third and fourth time division multiple access, TMDA-, interval are part of a TDMA frame interval, the method increasing communications capacity from said base to said first remote station, further comprising the comprising the step of: transmitting at the base station a fifth outgoing wireless signal comprising a plurality of said third discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, in the second frequency band to the first remote station during an additional time division multiple access, TDMA, interval.
  4. Ein hochgradig bandbreitenwirksames Kommunikationsverfahren, das folgende Schritte umfasst: Empfangen, an der Basisstation, eines ersten eingehenden Funksignals, das eine Vielzahl von ersten diskreten Frequenztönen umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in einem ersten Frequenzband von einer ersten Remote-Station in einer ersten geographischen Position während eines ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; A highly bandwidth-efficient communications method, comprising the steps of: receiving at said base station a first incoming wireless signal comprising a plurality of first discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in a first frequency band from a first remote station in a first geographic location during a first time division multiple access, TDMA, interval; Empfangen, an der Basisstation, eines zweiten eingehenden Funksignals, welches eine Vielzahl der ersten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem ersten Frequenzband von einer zweiten Remote-Station in einer zweiten geographischen Position während des ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Receiving at said base station a second incoming wireless signal comprising a plurality of first discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in the first frequency band from a second remote station at a second geographic location during said first time division multiplexing multiple access, TDMA, interval; Unterscheiden zwischen dem ersten und dem zweiten eingehenden Signal, die an der Basisstation empfangen werden, durch Erfassung ihrer Polarisations- und räumlichen Diversitiy; Distinguish between the first and second incoming signal received at the base station, by detecting their polarization and spatial Diversitiy; räumliches Entspreizen des ersten und des zweiten eingehenden Signals, die an der Basisstation empfangen werden, durch Verwendung räumlicher Entspreizungs-Wichtungen; spatial despreading of the first and second incoming signal received at the base station, by using spatial despreading weights; Empfangen, an der Basisstation, eines dritten eingehenden Funksignals, das eine Vielzahl zweiter diskreter Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem ersten Frequenzband von einer dritten Remote-Station während des ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Receiving at said base station a third incoming wireless signal comprising a plurality of second discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM,,, in the first frequency band from a third remote station during said first time division multiple access, TDMA interval; Empfangen, an der Basisstation, eines vierten eingehenden Funksignals, das eine Vielzahl der zweiten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem ersten Frequenzband von einer vierten Remote-Station während des zweiten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Receiving at said base station a fourth incoming wireless signal comprising a plurality of said second discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in the first frequency band from a fourth remote station during said second time division multiple access, TDMA , interval; Unterscheiden zwischen dem dritten und dem vierten eingehenden Signal, die an der Basisstation empfangen werden, durch Erfassung ihrer Polarisations- und räumlichen Diversity; Distinguish between the third and fourth incoming signal received at the base station, by detecting their polarization and spatial diversity; räumliches Spreizen eines ersten und eines zweiten ausgehenden Funksignals an der Basisstation, durch Verwendung räumlicher Spreizungs-Wichtungen; spatial spreading a first and a second outgoing radio signal to the base station by using spatial spreading weights; Senden, an der Basisstation, des ersten ausgehenden Funksignals, welches eine Vielzahl dritter diskreter Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in einem zweiten Frequenzband an die erste Remote-Station in der ersten geographischen Position während eines dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Sending, at the base station, the first outgoing wireless signal comprising a plurality of third discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in a second frequency band to the first remote station at the first geographic location during a third time division multiple access -, TDMA, interval; Senden, an der Basisstation, des zweiten ausgehenden Funksignals, das eine Vielzahl der dritten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem zweiten Frequenzband an die zweite Remote-Station in der zweiten geographischen Position während des dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Sending, at the base station, the second outgoing wireless signal comprising a plurality of said third discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in the second frequency band to the second remote station in the second geographic location during the third time division multiplexed multiple access, TDMA, interval; Senden, an der Basisstation, eines dritten ausgehenden Funksignals, welches die Vielzahl der dritten diskreten Fre quenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem zweiten Frequenzband an eine dritte Remote-Station während eines vierten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls; Transmitting, to the base station a third outgoing wireless signal comprising said plurality of third discrete Fre quenztöne, the Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, are, in the second frequency band to a third remote station during a fourth time division multiple access, TDMA - interval; und Senden, an der Basisstation, eines vierten ausgehenden Funksignals, welches die Vielzahl der vierten diskreten Frequenztöne umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDM, sind, in dem zweiten Frequenzband an die vierte Remote-Station während des vierten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-, TDMA-, Intervalls. and transmitting, to the base station a fourth outgoing wireless signal comprising said plurality of fourth discrete frequency tones that are orthogonal frequency division multiplexed, OFDM, are, in the second frequency band to said fourth remote station during said fourth time division multiple access, TDMA - interval.
  5. Das hochgradig bandbreitenwirksame Kommunikationsverfahren von Anspruch 4, worin der Schritt des räumlichen Spreizens weiter folgende Schritte umfasst: Liefern einer Binärsequenz von N Datenbits in einem TDMA-Intervall an die Basisstation von einer Binärquelle; The highly bandwidth-efficient communications method of claim 4, wherein the step of spatial spreading further comprises the steps of: providing a binary sequence of N bits of data in one TDMA interval to the base station from a binary source; Umwandeln der Binärsequenz in eine Sequenz von M-Bit Symbolen; Converting the binary sequence into a sequence of M-bit symbols; Umwandeln der Symbolsequenz in einen Vektor mit einer Vielzahl von P Elementen; Converting the symbol sequence into a vector having a plurality of P elements; Hinzufügen eines Symbols aus einem Link Control Channel, LCC, um einen resultierenden Vektor einer Vielzahl von P + 1 Elementen zu bilden; Adding one symbol from a Link Control Channel LCC to form a resultant vector of a plurality of P + 1 elements; Trelliscodieren des resultierenden Vektors und Ausgeben eines codierten Vektors einer Vielzahl von P + 1 Elementen, worin jedes Element davon ein Signal in dem Satz von (P + L)QAM Konstellations-Signalen ist; Trelliscodieren of the resultant vector and outputting an encoded vector of a plurality of P + 1 elements, where each element is a signal within the set of (P + L) QAM constellation signals thereof; Hinzufügen eines bekannten Pilot-Symbols, um einen Ausgabevektor einer Vielzahl von P + 2 Elementen zu bilden; Adding a known pilot symbol to form an output vector of a plurality of P + 2 elements; Gewichten der Elemente des Ausgabevektors mit Spreizungs-Wichtungen gemäß einer aus einer Vielzahl von Q Antennen, durch welche der Ausgabevektor übertragen werden soll; Weights of the elements of the output vector with spreading weights according to one of a plurality of Q antennas through which the output vector is to be transferred; Platzieren der Elemente des Ausgabevektors, die für jede der Antennen bestimmt sind, in umgekehrte DFT-Frequenzbereiche, wo sie in Zeitbereich-Symbole umgewandelt werden; Placing the elements of the output vector which are determined for each of the antennas in reverse DFT frequency bins where they are converted into time-domain symbols; Abbilden der Zeitbereich-Symbole auf diskrete Frequenz-Ausgabetöne; Mapping the time domain symbols on discrete frequency output tones; und Senden der diskreten Frequenz-Ausgabetöne von der Basisstation. and transmitting the discrete frequency output tones from the base station.
  6. Das hochgradig bandbreitenwirksame Kommunikationsverfahren von Anspruch 5, das weiter folgende Schritte umfasst: Wiederholen der Schritte des räumlichen Spreizens bei einer nächsten Binärsequenz von N Datenbits in einem darauf folgenden TDMA-Intervall. The highly bandwidth-efficient communications method of claim 5, further comprising the steps of: repeating the steps of spatial spreading for a next binary sequence of N bits of data in a succeeding TDMA interval.
  7. Das hochgradig bandbreitenwirksame Kommunikationsverfahren von Anspruch 4, worin der Schritt des räumlichen Entspreizens weiter folgende Schritte umfasst: Empfangen von Signalen an der Basisstation an allen aus der Vielzahl von Antennen, digitales Abtasten der Signale und Umwandeln derselben in einen Frequenzbereich; The highly bandwidth-efficient communications method of claim 4, wherein the step of spatial despreading further comprises the steps of: receiving signals at the base station to all of the plurality of antennas, digitally sampling the signals and converting the same into a frequency domain; Entspreizen der umgewandelten Signale und räumliches Entspreizen derselben mit Hilfe von Entspreizungs-Wichtungen; Despreading the converted signals and spatial despreading them using despreading weights; Hinzufügen der entspreizten Signale von den Antennen und Bilden eines resultierenden P + 2 Elementenvektors; Adding the despread signals from the antennas and forming a resulting P + 2 element vector; Multiplizieren jedes Elements des Vektors mit einem Phasenausgleichsfaktor und Entfernen eines Pilot-Symbols vom Vektor, sodass ein restlicher Vektor gebildet wird; Multiplying each element of the vector by a phase correction factor, and removing a pilot symbol from the vector, so that a residual vector is formed; und Trellisdecodieren des restlichen Vektors, um P Symbole von Verkehrsdaten und 1 Symbol von LCC-Daten zu bilden. to form Trellisdecodieren and the remaining vector to P symbols of traffic data, and 1 symbol of LCC data.
  8. Das hochgradig bandbreitenwirksame Kommunikationsverfahren von Anspruch 7, das weiter folgende Schritte umfasst: Wiederholen der Schritte des räumlichen Entspreizens in einem darauf folgenden TDMA-Intervall. The highly bandwidth-efficient communications method of claim 7, further comprising the steps of: repeating the steps of spatial despreading in a succeeding TDMA interval.
Description  translated from German
  • Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
  • Gebiet der Erfindung Field of the Invention
  • [0001] [0001]
    Diese Erfindung betrifft Verbesserungen von Kommunikationssystemen und -verfahren in einem drahtlosen Frequenzduplex-Kommunikationssystem (Frequency Division Duplex-Kommunikationssystem). This invention relates to improvements in communication systems and methods in a wireless frequency division duplex communication system (frequency division duplex communication system).
  • Beschreibung des Standes der Technik Description of the Prior Art
  • [0002] [0002]
    Drahtlose Kommunikationssysteme, wie Mobilfunk- und Personalkommunikationssysteme, arbeiten über begrenzte Spektral-Bandbreiten. Wireless communication systems such as cellular and personal communications systems, operate over limited spectral bandwidths. Sie müssen die spärlichen Bandbreiten-Ressourcen hocheffizient nutzen, um einer großen Gruppe von Nutzern gute Dienste bereitzustellen. You must use the scarce bandwidth resources very efficiently to provide good services a large group of users. Beispiele für solche Kommunikationssysteme, die mit hoher Benutzer-Nachfrage und knappen Bandbreiten-Ressourcen arbeiten, sind drahtlose Kommunikationssysteme, wie Mobilfunk- und Personalkommunikationssysteme. Examples of such communication systems that operate with high user demand and scarce bandwidth resources are wireless communication systems such as cellular and personal communications systems.
  • [0003] [0003]
    Für solche Systeme sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um die Bandbreiteneffizienz, die Menge an Informationen, die innerhalb einer bestimmten Spektral-Bandbreite übertragen werden können, zu erhöhen. For such systems, various methods have been proposed in order to increase the bandwidth efficiency, the amount of information that can be transmitted within a given spectral bandwidth. Viele dieser Verfahren beinhalten die erneute Benutzung derselben Kommunikationsressourcen für mehrere Benutzer bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Identität der Nachricht jedes Benutzers. Many of these methods involve the re-use of the same communication resources for multiple users while maintaining the identity of the message of each user. Diese Verfahren werden allgemein als Vielfachzugriff-Protokolle bezeichnet. These methods are commonly referred to as multiple access protocols. Zu diesen Vielfachzugriff-Protokollen gehören Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (Time Division Multiple Access, TDMA), Codemultiplex-Vielfachzugriff (Code Division Multiple Access, CDMA), Raummultiplex-Vielfachzugriff (Space Division Multiple Access, SDMA) und Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (Frequency Division Multiple Access, FDMA). These multiple access protocols include time division multiple access (Time Division Multiple Access TDMA), code division multiple access (Code Division Multiple Access, CDMA), space division multiple access (Space Division Multiple Access, SDMA) and frequency division multiple access (Frequency Division Multiple Access FDMA). Die technischen Grundlagen dieser Vielfachzugriff-Protokolle werden in dem kürzlich erschienenen Buch von Rappaport mit dem Titel "Wireless Communications Principles and Practice", Prentice Hall, 1996, erörtert. The technical basis of this multiple access protocols are discussed in the recent book by Rappaport entitled "Wireless Communications Principles and Practice", Prentice Hall, 1996, discussed.
  • [0004] [0004]
    Das Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(Time Division Multiple Access, TDMA)-Protokoll sendet Informationen von einer Vielzahl von Anwendern auf einer zugewiesenen Frequenzbandbreite durch Zeitmultiplexing der Informationen von den unterschiedlichen Anwendern. The time division multiple access (Time Division Multiple Access, TDMA) protocol sends information from a multiplicity of users on one assigned frequency bandwidth by time division multiplexing the information of the different users. In diesem Multiplexing-Schema sind bestimmte Zeitfenster für bestimmte Anwender reserviert. In this multiplexing scheme specific time frame for specific users are reserved. Die Kenntnis des Zeitfensters, während dem bestimmte Informationen übertragen werden, ermöglicht die Trennung und Rekonstruktion der Nachrichten jedes Anwenders auf der Empfangsseite des Nachrichtenkanals. The knowledge of the time window are transmitted during the specified information, allows the separation and reconstruction of each user's message at the receiving end of the communication channel.
  • [0005] [0005]
    Das Codemultiplex-Vielfachzugriff-(Code Division Multiple Access, CDMA)-Protokoll verwendet einen spezifischen Code, um das Datensignal jedes Anwenders von den Datensignalen anderer Anwender zu unterscheiden. The code division multiple access (Code Division Multiple Access, CDMA) protocol uses a unique code to distinguish each user's data signal from the data signals of other users. Die Kenntnis des spezifischen Codes, mit dem spezifische Informationen übertragen werden, ermöglicht die Trennung und Rekonstruktion der Nachrichten jedes Anwenders auf der Empfangsseite des Nachrichtenkanals. Knowledge of the specific codes are transmitted with the specific information that allows the separation and reconstruction of messages each user on the receiving end of the communication channel. Es gibt vier Arten von CDMA-Protokollen, die nach Modulation klassifiziert werden: Direktsequenz (oder pseudozufällig), Frequenzsprungverfahren, Zeitsprungverfahren und Hybridsysteme. There are four types of CDMA protocols, which are classified according to modulation: direct sequence (or pseudo-randomly), frequency hopping, time hopping and hybrid systems. Die technischen Grundlagen für CDMA-Protokolle werden in dem kürzlich erschienenen Buch von Prasad mit dem Titel "CDMA for Wireless Personal Communications", Artech House, 1996, behandelt. The technical basis for CDMA protocols are discussed in the recent book by Prasad entitled "CDMA for Wireless Personal Communications", Artech House, 1996, treated.
  • [0006] [0006]
    Das Direktsequenz-CDMA-(DS-CDMA)-Protokoll spreizt das Datensignal eines Anwenders über einen großen Abschnitt des Frequenzspektrums durch Modulation des Datensignals mit einem spezifischen Codesignal, das eine größere Bandbreite hat als das Datensignal. The direct sequence CDMA (DS-CDMA) protocol spreads a user's data signal over a wide portion of the frequency spectrum by modulating the data signal with a specific code signal indicative of a greater bandwidth than the data signal. Die Frequenz des Codesignals wird so ausgewählt, dass sie viel höher ist als die Frequenz des Datensignals. The frequency of the code signal is chosen so that it is much higher than the frequency of the data signal. Das Datensignal wird direkt von dem Codesignal moduliert, und das resultierende codierte Datensignal moduliert einen einzelnen Breitbandträger, der kontinuierlich einen großen Frequenzbereich abdeckt. The data signal is directly modulated by the code signal and the resulting encoded data signal modulates a single wideband carrier that continuously covers a wide frequency range. Nach Übertragung des DS-CDMA-modulierten Trägersignals nutzt der Empfänger eine lokal erzeugte Version des spezifischen Codesignals des Anwenders, um das empfangene Signal zu demodulieren und ein rekonstruiertes Datensignal zu erhalten. After transmission of the DS-CDMA modulated carrier signal, the receiver uses a locally generated version of the user-specific code signal to demodulate the received signal and obtain a reconstructed data signal. So kann der Empfänger das Datensignal des Anwenders aus einem modulierten Träger extrahieren, der die Datensignale vieler anderer Anwender trägt. Thus, the receiver can extract the data signal of the user from a modulated carrier that bears many other users' data signals.
  • [0007] [0007]
    Das Frequenzsprung-(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS)-Protokoll verwendet einen spezifischen Code, um einen Wert der Schmalband-Trägerfrequenz für aufeinander folgende Bündel des Datensignals des Anwenders zu verändern. The frequency hopping (Frequency Hopping Spread Spectrum FHSS) protocol uses a specific code to change a value of narrowband carrier frequency for successive bundles of the data signal of the user. Der Wert der Trägerfrequenz variiert im Laufe der Zeit über eine große Bandbreite des Frequenzspektrums gemäß dem spezifischen Code. The value of the carrier frequency varies in time over a large bandwidth of the frequency spectrum in accordance with the specific code. Der Begriff "Streuspektrum-Vielfachzugriff" (Spread Spectrum Multiple Access, SSMA) wird ebenfalls für CDMA-Protokolle wie DS-CDMA und FHSS verwendet, die einen relativ großen Frequenzbereich nutzen, über den ein relativ schmalbandiges Datensignal verteilt wird. The term "spread-spectrum multiple access" (Spread Spectrum Multiple Access, SSMA) is also used for CDMA protocols such as DS-CDMA and FHSS that use a relatively wide frequency range over a relatively narrow-band data signal is distributed.
  • [0008] [0008]
    Das Zeitsprung-(Time Hopping)-CDMA-(TH-CDMA)-Protokoll nutzt eine einzelne, schmalbandige Trägerfrequenz, um Daten-Bündel der Daten des Anwenders in Intervallen zu senden, die durch den spezifischen Code des Anwenders bestimmt werden. The Zeitsprung- (Time Hopping) -CDMA- (TH-CDMA) protocol uses a single narrowband carrier frequency to transmit data bundle the data of the user at intervals determined by the specific code of the user. Hybrid-CDMA-Systeme schließen alle CDMA-Systeme ein, die eine Kombination von zwei oder mehr CDMA-Protokollen verwenden, wie z. B. Direktsequenz/Frequenzsprung (DS/FH), Direktsequenz/Zeitsprung (DS/TH), Frequenzsprung/Zeitsprung (FH/TH) und Direktsequenz/Frequenzsprung/Zeitsprung (DS/FH/TH). Hybrid CDMA systems include all CDMA systems that use a combination of two or more CDMA protocols such. As direct sequence / frequency-hopping (DS / FH), direct sequence / time hopping (DS / TH), frequency hopping / time jump (FH / TH) and direct sequence / frequency-hopping / time hopping (DS / FH / TH).
  • [0009] [0009]
    Das Raummultiplex-Vielfachzugriff-(SDMA)-Übertragungsprotokoll bildet gerichtete Energiestrahlen, deren Strahlungsmuster sich nicht räumlich überlagern, um mit Anwendern an verschiedenen Orten zu kommunizieren. The space division multiple access (SDMA) transmission protocol forms directed beams of energy whose radiation patterns do not overlap spatially to communicate with users at different locations. Adaptive Antennen-Felder können in Phasencharakteristika angesteuert werden, um Energie gleichzeitig in die Richtung ausgewählter Empfänger zu lenken. Adaptive antenna arrays can be driven in phase characteristics, to direct energy at the same time in the direction of selected receivers. Bei einem solchen Übertragungsverfahren können auch die anderen Multiplexingschemata in jedem der separat ausgerichteten Strahlen verwendet werden. In such a transfer method, the other multiplexing schemes can be used in each of the separately aligned beams. Zum Beispiel können die in CDMA verwendeten spezifischen Codes in zwei verschiedenen Strahlen übertragen werden. For example, the specific codes used in CDMA can be transmitted in two different rays. Dementsprechend kann unterschiedlichen Anwendern, wenn die Strahlen sich nicht überlappen, derselbe Code zugewiesen werden, vorausgesetzt, dass sie nicht denselben Strahl empfangen. Accordingly, the same code can different users when the beams do not overlap, be assigned, provided that they do not receive the same beam.
  • [0010] [0010]
    Das Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff-(FDMA-)-Protokoll bedient eine Vielzahl von Benutzern über ein Frequenzband durch Reservierung bestimmter Frequenzfenster für bestimmte Benutzer, dh durch Frequenzmultiplexing der Informationen, die mit unterschiedlichen Anwendern verknüpft sind. The frequency division multiple access (FDMA -) - protocol serving a plurality of users over one frequency band by means of reservation of certain frequency window for particular users, that is, by frequency division multiplexing the information associated with different users. Die Kenntnis des Frequenzfensters, in dem sich bestimmte Informationen befinden, ermöglicht eine Rekonstruktion der Informationen jedes Anwenders auf der Empfangsseite des Nachrichtenkanals. Knowledge of the frequency window, which contains certain information that allows a reconstruction of the information of each user on the receiving end of the communication channel.
  • [0011] [0011]
    Orthogonaler Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) befasst sich mit einem Problem, das z. B. auftritt, wenn gepulste Signale in einem FDMA-Format übertragen werden. Orthogonal frequency division multiple access (Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM) deals with a problem that z. B. occurs when pulsed signals are transmitted in an FDMA format. Gemäß Grundsätzen, die in den Kommunikationswissenschaften gut bekannt sind, verbreitert die begrenzte Dauer solcher Signale inhärent die Bandbreite des Signals im Frequenzraum. According to principles that are well known in the communication sciences, the limited duration of such signals inherently broadens the bandwidth of the signal in the frequency domain. Daher können sich verschiedene Frequenzkanäle erheblich überlappen, was die Nutzung von Frequenz als einem den Anwender kennzeichnenden Parameter, das Prinzip, auf dem FDMA basiert, außer Kraft setzt. Therefore, different frequency channels may significantly overlap, which the use of frequency as a user characteristic parameters, the principle is based on the FDMA, overrides. Gepulste Informationen, die auf bestimmten Frequenzen gesendet werden, können jedoch gemäß OFDM-Grundlagen getrennt werden, obwohl sich die Frequenzkanäle aufgrund der begrenzten Dauer der Signale überlagern. Pulsed information that is transmitted on specific frequencies, however, may be separated in accordance with OFDM principles, despite the fact that the frequency channels overlap due to the limited duration of the signals. OFDM erfordert eine spezifische Beziehung zwischen der Datenübertragungsgeschwindigkeit und den Trägerfrequenzen. OFDM requires a specific relationship between the data transmission rate and carrier frequencies. Im Speziellen ist das gesamte Signalfrequenzband in N Frequenz-Subkanäle unterteilt, von denen jeder dieselbe Datenübertragungsgeschwindigkeit 1/T hat. Specifically, the total signal frequency band is divided into N frequency sub-channels, each of which has the same data rate 1 / T. Diese Datenströme werden dann auf eine Vielzahl von Trägern multiplexiert, deren Frequenzen durch 1/T getrennt werden. These data streams are then multiplexed to a plurality of carriers whose frequencies are separated by 1 / T. Das Multiplexen von Signalen unter diesen Beschränkungen führt dazu, dass jeder Träger einen Frequenzgang mit Nullen bei Vielfachen von 1/T hat. The multiplexing signals under these constraints results in each carrier has a frequency response with nulls at multiples of 1 / T. Daher besteht keine Interferenz zwischen den verschiedenen Trägerstromkanälen, obwohl die Kanäle sich aufgrund der Verbreiterung im Zusammenhang mit der Datenübertragungsgeschwindigkeit überlagern. Therefore, there is no interference between the various carrier flow channels, although the channels overlap due to the broadening associated with the data transmission speed. OFDM wird z. B. von Chang in Bell Sys. OFDM is z. B. Chang in Bell Sys. Tech. Tech. Jour., Band 45, S. 1775–1796, Dez. 1966, und im Jour., Vol 45, pp 1775-1796, December 1966 and in US-Patent Nr. 4,488,445 US Pat. No. 4,488,445 offenbart. disclosed.
  • [0012] [0012]
    Paralleldatenübertragung ist eine Technik, die mit FDMA verwandt ist. Parallel data transmission is a technology that is related to FDMA. Sie wird auch als Mehrton-Übertragung (Multitone Transmission, MT), Diskrete Mehrton-Übertragung (Discrete Multitone Transmission, DMT) oder Mehrband-Übertragung (Multi-Carrier Transmission, MCT) bezeichnet. It is also referred to as Multitone Transmission (Multitone Transmission, MT), Discrete Multitone Transmission (Discrete Multitone Transmission, DMT) or multi-band transmission (multi-carrier transmission, MCT). Paralleldatenübertragung hat entscheidende rechnerische Vorteile gegenüber einfachem FDMA. Parallel data transmission has significant computational advantages over simple FDMA. Bei diesem Verfahren werden die Informationen jedes Anwenders aufgeteilt und über verschiedene Frequenzen, oder "Töne", übertragen, anstatt über eine einzige Frequenz, wie in Standard-FDMA. In this method, the information of each user are divided and transmitted over different frequencies, or "tones", rather than over a single frequency, as in standard FDMA. In einem Beispiel für dieses Verfahren werden Eingangsdaten mit NF Bit pro Sekunde in Blöcke von N Bit mit einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von F Bit pro Sekunde gruppiert. In one example of this method input data with NF bits per second are grouped into blocks of N bits at a data rate of F bits per second. N Träger oder "Töne" werden dann benutzt, um diese Bits zu übertragen, wobei jeder Träger F Bit pro Sekunde überträgt. N carriers or "tones" are then used to transmit these bits, each carrier transmitting F bits per second. Die Träger können gemäß den Grundsätzen von OFDM beabstandet werden. The carrier can be spaced according to the principles of OFDM.
  • [0013] [0013]
    Sowohl die Phase als auch die Amplitude des Trägers können variiert werden, um das Signal in Mehrton-Übertragung darzustellen. Both the phase and the amplitude of the carrier can be varied to represent the signal in multitone transmission. Dementsprechend kann Mehrton-Übertragung mit M-ären digitalen Modulationsschemata implementiert werden. Accordingly, multitone transmission can be implemented with M-ary digital modulation schemes. In einem M-ären Modulationsschema können zwei oder mehr Bit zusammengruppiert werden, um Symbole zu bilden, und eines der M möglichen Signale wird während jeder Symbolperiode übertragen. In an M-ary modulation scheme, two or more bits may be grouped together to form symbols and one of the M possible signals is transmitted during each symbol period. Beispiele für M-äre digitale Modulationsschemata schließen Phasenumtastung (Phase Shift Keying, PSK), Frequenzumtastung (Frequency Shift Keying, FSK) und höherwertige Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) ein. Examples of M-ary digital modulation schemes include Phase Shift Keying (phase shift keying, PSK), frequency shift keying (Frequency Shift Keying FSK) and high-order quadrature amplitude modulation (QAM) a. In QAM wird ein Signal durch die Phase und Amplitude einer Trägerwelle dargestellt. In QAM a signal is represented by the phase and amplitude of a carrier wave. In hochwertiger QAM kann eine Vielzahl von Punkten auf einem Amplituden/Phasen-Graphen unterschieden werden. In high QAM, a plurality of points on a amplitude / phase graphs are distinguished. Bei 64-ärer QAM z. B. können 64 solcher Punkte unterschieden werden. In 64-ary QAM z. B. can be distinguished 64 such points. Da es für sechs Bit mit Nullen und Einsen 64 verschiedene Kombinationen gibt, kann eine Sechs-Bit-Sequenz von Datensymbolen z. B. in 64-ärer QAM auf einen Träger modu liert werden, indem nur eine Wertemenge der Phase und Amplitude aus den 64 möglichen Mengen dieser Art übertragen wird. Since there are six bits with zeros and ones 64 different combinations, a six-bit sequence of data symbols z. B. 64-ary QAM on a support modu profiled can, by using only one set of values of the phase and amplitude of the 64 possible sets of this type is transmitted.
  • [0014] [0014]
    Es sind Vorschläge zur Kombination einiger der oben genannten temporalen und spektralen Multiplexing-Verfahren gemacht worden. It Proposals have been made to combine some of the above temporal and spectral multiplexing method. Zum Beispiel wird im For example, in US-Patent 5,260,967 US Patent 5,260,967 , erteilt an Schilling, die Kombination aus TDMA und CDMA offenbart. Issued to Schilling, discloses the combination of TDMA and CDMA. Im In the US-Patent 5,291,475 US Patent 5,291,475 , erteilt an Bruckert, und im Issued to Bruckert, and in US-Patent 5,319,634 US Patent 5,319,634 , erteilt an Bartholomew, wird die Kombination aus TDMA, FDMA und CDMA vorgeschlagen. Issued to Bartholomew, the combination of TDMA, FDMA and CDMA is proposed.
  • [0015] [0015]
    Es sind weitere Vorschläge gemacht worden, verschiedene temporale und spektrale Vielfachzugriff-Techniken mit räumlichen Vielfachzugriff-Techniken zu kombinieren. There are other proposals have been made to combine different temporal and spectral multiple-access techniques with spatial multiple access techniques. Zum Beispiel schlägt im For example, suggests the US-Patent 5,515,378 US Patent 5,515,378 , eingereicht am 12. Dez. 1991, Roy "separating multiple messages in the same frequency, code, or time channel using the fact that they are in different spatial channels" ("Trennung mehrerer Nachrichten in demselben Frequenz-, Code- oder Zeitkanal unter Ausnutzung der Tatsache, dass sie sich in verschiedenen räumlichen Kanälen befinden") vor. Filed on December 12, 1991, Roy "separating multiple messages in the same frequency, code, or time channel using the fact thatthey are in different spatial channels" ("separation of multiple messages in the same frequency, code or time channel under advantage of the fact that they are located in different spatial channels ") before. Roy schlägt die spezielle Anwendung seines Verfahrens auf Kommunikation per Autotelefon mit Hilfe eines "Antennen-Feldes" vor. Roy proposes the specific application of his method on communication by using a car phone "antenna array" before. Ähnliche Vorschläge wurden von Swales ua in IEEE Trans. Veh. Similar proposals were of Swales, inter alia, in IEEE Trans. Veh. Technol. Technol. Band 39. Nr. 1 Februar 1990 und von Davies ua in ATR, Band 22, Nr. 1, 1988 und in Telecom Australia, Rev. Act., 1985/86 S. 41–43 gemacht. Band 39. no. 1 February 1990 and by Davies, inter alia, in ATR, Vol. 22, No. 1, 1988 and in Telecom Australia, Rev. Act., 1985-86 pp 41-43 made.
  • [0016] [0016]
    Gardner und Schell schlagen im Gardner and Schell beat in US-Patent 5,260,968 US Patent 5,260,968 , eingereicht am 23. Juni 1992, die Verwendung von Nachrichtenkanälen, die "spektral getrennt" sind, in Verbindung mit "räumlich trennbaren" Strahlungsmustern vor. , Filed June 23, 1992, the use of communication channels that are "spectrally separated", available in conjunction with "spatially separable" radiation patterns. Die Strahlungsmuster werden bestimmt durch Wiederherstellung der "Selbstkohärenz"-Eigenschaften des Signals mit Hilfe eines adaptiven Antennen-Feldes. The radiation patterns are determined by restoring "self coherence" properties of the signal using an adaptive antenna array. "[A]n adaptive antenna array at a base station is used in conjunction with signal processing through self coherence restoral to separate the temporally and spectrally overlapping signals of users that arrive from different specific locations." "[A] n adaptive antenna array at a base station is used in Conjunction with signal processing through self coherence rest orally to separate the tempo rally and Spectrally overlapping signals of users did arrive from different specific locations." ("Ein adaptives Antennen-Feld an einer Basisstation wird in Verbindung mit Signalverarbeitung durch Wiederherstellung der Selbstkohärenz verwendet, um die temporal und spektral sich überlappenden Signale von Anwendern, die von verschiedenen spezifischen Orten eingehen, zu trennen." (Siehe die Zusammenfassung der Erfindung.) In diesem Patent werden jedoch adaptive Analyse und Wiederherstellung der Selbstkohärenz nur verwendet, um das optimale Strahlungsmuster zu bestimmen; "...conventional spectral filters...[are used]...to separate spatially inseparable filters." ("herkömmliche Spektralfilter ...[werden verwendet]..., um räumlich untrennbare Filter zu trennen." ("An adaptive antenna array at a base station is used in conjunction with signal processing by restoring self-consistency to separate the temporal and spectral overlapping signals of users that are received from various specific places." (See the summary of the invention. ), however, adaptive analysis and recovery of self coherence in this patent only used to determine the optimal radiation pattern; "... Conventional spectral filters ... [are used] ... to separate Spatially filters inseparable." ("conventional spectral ... [used] ... to separate spatially inseparable filter. "
  • [0017] [0017]
    Im In the US-Patent 5,481,570 US Patent 5,481,570 , eingereicht am 20. Okt. 1993, Spalte 1, Zeilen 66–67, und Spalte 2, Zeilen 14–16, schlägt Winters "adaptive array processing" ("adaptive Feldverarbeitung") vor, worin "[t]he frequency domain data from a plurality of antennas are...combined for channel separation and conversion to the time domain for demodulation" ("die Frequenzbereichs-Daten von einer Vielzahl von Antennen ... zur Kanaltrennung und Umwandlung in den Zeitbereich für die Demodulation kombiniert werden"). Filed on October 20, 1993, column 1, lines 66-67, and column 2, lines 14-16, suggests winter "adaptive array processing" ("adaptive array processing") in front, where "[t] he frequency domain data from a Plurality of antennas are ... combined for channel separation and conversion to the time domain for demodulation "(" the frequency domain data is ... combined from a plurality of antennas for channel separation and conversion into the time domain for demodulation ") ,
  • [0018] [0018]
    Agee hat gezeigt, dass "the use of an M-element multiport antenna array at the base station of any communication network can increase the frequency reuse of the network by a factor of M and greatly broaden the range of input SINRs required for adequate demodulation..." ("die Verwendung eines Mehrkanal-Antennen-Feldes mit M Elementen an der Basisstation eines beliebigen Kommunikationsnetzwerks die Frequenzwiederverwendung des Netzwerks um einen Faktor von M erhöhen und die Bandbreite an Eingabe-SINRs, die zur korrekten Demodulation erforderlich sind, stark erhöhen kann...") ("Wireless Personal Communications: Trends and Challenges", Rappaport, Woerner and Reed, Hrsg., Kluwer Academic Publishers, 1994, S. 69–80, S. 69. Siehe auch Proc. Virginia Tech. Third Symposium an Wireless Personal Communications, Juni 1993, S. 15–1 bis 15–12.) Agee has shown that "the use of in M-element multi-port antenna array at the base station of any communication network can increase the frequency reuse of the network by a factor of M and greatly broaden the range of input SINRs required for adequate demodulation. .. '(' can by a factor of M to increase the use of a multi-channel antenna array with M elements at the base station of any communication network, the frequency reuse of the network and, greatly increase the range of input SINRs required for correct demodulation ... ") (" Wireless Personal Communications:... Trends and Challenges, "Rappaport, Woerner and Reed, eds, Kluwer Academic Publishers, 1994, pp 69-80, 69. See also Proc Virginia Tech Third Symposium on Wireless Personal Communications, June 1993, pp 15-1 to 15-12.)
  • [0019] [0019]
    Gardner und Schell schlagen im Gardner and Schell beat in US-Patent 5,260,968 US Patent 5,260,968 , eingereicht am 23. Juni 1992, auch "time division multiplexing of the signal from the base station and the users" ("Zeitmultiplexing des Signals von der Basisstation und den Anwendern")...vor, "[i]n order to use the same frequency for duplex communications..." ("um dieselbe Frequenz für Duplexkommunikation zu nutzen...") "[R]eception at the base station from all mobile units is temporally separated from transmission from the base station to all mobile units." , Filed June 23, 1992, as "time division multiplexing of the signal from the base station and the users" ("Time multiplexing of the signal from the base station and the users") ... before, "[i] n order to use "(" to the same frequency to be used for duplex communication ... ")" the same frequency for duplex communications ... [R] eception at the base station from all mobile units is fast rally separated from transmission from the base station to all mobile units ". ("Empfang von allen mobilen Einheiten an der Basisstation wird zeitlich von Übertragung von der Basisstation an alle mobilen Einheiten getrennt.") Spalte 5, Zeilen 44ff. ("Reception of all mobile units at the base station is separated in time from transmission from the base station to all mobile units.") Column 5, lines 44ff. Ähnlich wird im Similarly, in US-Patent 4,383,332 US Patent 4,383,332 ein drahtloses Mehrfachelement-adaptives Antennen-Feld-SDMA-System offenbart, worin alle erforderliche adaptive Signalverarbeitung auf Basisband an der Basisstation durch die Nutzung von "Zeitteilverfahren-Neuübertragungs-Techniken" durchgeführt wird. a wireless multi-element adaptive antenna array SDMA system is disclosed wherein all the required adaptive signal processing based band at the base station through the use of "time-part process retransmission techniques" is performed.
  • [0020] [0020]
    Fazel, "Narrow-Band Interference Rejection in Orthogonal Multi-Carrier Spread-Spectrum Communications", Record, 1994, Third Annual International Conference an Universal Personal Communications, IEEE, 1994, S. 46–50, beschreibt ein Übertragungsschema, das auf einer Kombination von Streuspektrum und OFDM beruht. Fazel, "Narrow-band Interference Rejection in Orthogonal Multi-Carrier Spread Spectrum Communications", Record, 1994, Third Annual International Conference on Universal Personal Communications, IEEE, 1994, pp 46-50, describes a transmission scheme based on a combination based spread spectrum and OFDM. Einer Vielzahl von Zwischenträgerfrequenzen sind Komponenten des gespreizten Vektors zugewiesen, um für Frequenzdiversity auf der Empfängerseite zu sorgen. A plurality of subcarrier frequencies have components of the spreaded vector assigned to provide frequency diversity on the receiver side. Das Schema nutzt Frequenzbereichsanalyse, um die Interferenz zu bewerten, die verwendet wird, um jeden empfangenen Zwischenträger vor der Entspreizung zu Wichten. The scheme uses frequency domain analysis to assess the interference, which is used to each received subcarrier before despreading to be weighted. Dies führt dazu, dass diejenigen Zwischenträger abgeschaltet werden, welche die Interferenz enthalten. As a result, that those intermediate carrier are switched off, which contain the interference.
  • [0021] [0021]
    WO 94/19877A WO 94 / 19877A von Ericsson Telefon AB offenbart eine Kombination aus TDD, FDD und TDMA in einem Mobilkommunikations-Netzwerk. Ericsson Telefon AB discloses a combination of TDD, FDD and TDMA in a mobile communication network. Es behandelt das Problem einer besseren Nutzung des verfügbaren Frequenzspektrums im drahtlosen Kommunikationssystem. It deals with the problem of better utilization of the available frequency spectrum in wireless communication system.
  • [0022] [0022]
    EP-A-0 641 096 EP-A-0641096 von France Telecom offenbart eine Kombination aus TDD, TDMA und OFDM in einem Mobilkommunikations-Netzwerk. France Telecom discloses a combination of TDD, TDMA and OFDM in a mobile communication network. Es behandelt das Problem einer besseren Nutzung des verfügbaren Frequenzspektrums im drahtlosen Kommunikationssystem. It deals with the problem of better utilization of the available frequency spectrum in wireless communication system.
  • [0023] [0023]
    Trotz der Vorschläge aus dem Stand der Technik zur Kombination bestimmter Vielfachzugriff-Protokolle, um die Band breiteneffizienz zu verbessern, war der Versuch, solche Kombinationen zu implementieren, wenig erfolgreich. Despite the proposals in the prior art for the combination of certain multiple access protocols to improve the band width efficiency, was an attempt to implement such combinations, with little success. Es wird schwieriger, optimale Betriebsparameter zu berechnen, wenn mehrere Protokolle kombiniert werden. It becomes more difficult to calculate optimum operating parameters, when a plurality of protocols are combined. Die Netzwerke, die kombinierte Vielfachzugriff-Protokolle implementieren, werden komplexer und teurer. The networks implementing combined multiple access protocols become more complex and more expensive. Daher bleibt die Implementierung von Kommunikation mit hoher Bandbreiteneffizienz unter Verwendung einer Kombination von Vielfachzugriff-Protokollen auch weiterhin eine Herausforderung. Therefore, the implementation of communication with high bandwidth efficiency using a combination of multiple access protocols remains a challenge.
  • Zusammenfassung der Erfindung Summary of the Invention
  • [0024] [0024]
    Die Erfindung ermöglicht PCS-Kommunikation in hoher Qualität in Umgebungen, in denen benachbarte PCS-Betriebsfrequenzbänder mit Außerband-Oberwellen arbeiten, die ansonsten den Betrieb des Systems stören würden. The invention enables PCS communication with high quality in environments where adjacent PCS frequency bands of operation work with out of band harmonics that would otherwise interfere with the operation of the system. Das hochgradig bandbreitenwirksame Kommunikationsverfahren verbindet eine Form von Zeitduplex (Time Division Duplex – TDD), Frequenzduplex (nachstehend auch Frequency Division Duplex – FDD), Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (nachstehend auch Time Division Multiple Access – TDMA), Orthogonalem Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (nachstehend auch Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM), räumlicher Diversity und Polarisationsdiversity in verschiedenen speziellen Kombinationen. The highly bandwidth-efficient communications method combines a form of time division duplex (Time Division Duplex - TDD), frequency division duplex (hereinafter also referred to Frequency Division Duplex - FDD), time division multiple access (hereinafter also referred to Time Division Multiple Access - TDMA), orthogonal frequency division multiple access (hereinafter also Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM), spatial diversity and polarization diversity in different specific combinations. Die Erfindung sorgt für hervorragende Schwundresistenz. The invention provides excellent resistance to fading. Die Erfindung ermöglicht die Änderung der verfügbaren Bandbreite eines Anwenders bei Bedarf durch Zuweisung zusätzlicher TDMA-Fenster während der Sitzung des Anwenders. The invention makes it possible to change the available bandwidth of a user if required by allocating additional TDMA slot during the session of the user.
  • [0025] [0025]
    Anspruch 1 definiert ein erstes Verfahren gemäß der Erfindung. Claim 1 defines a first method according to the invention.
  • [0026] [0026]
    Der unabhängige Anspruch 4 definiert ein zweites Verfahren gemäß der Erfindung. Independent claim 4 defines a second method according to the invention.
  • [0027] [0027]
    In der Erfindung werden TDD, FDD, TDMA, OFDM, räumliche Diversity und Polarisationsdiversity kombiniert, um es einer Basisstation zu ermöglichen, effizient mit vielen Gegenstellen zu kommunizieren. In the invention, TDD, FDD, TDMA, OFDM, spatial diversity, and polarization diversity are combined to enable a base station to efficiently communicate with many remote stations. Die resultierende Erfindung sorgt für eine hocheffiziente Nutzung knapper Bandbreiten-Ressourcen, um einer großen Gruppe von Anwendern guten Service bereitzustellen. The resulting invention makes highly efficient use of scarce bandwidth resources to a large group of users to provide good service. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden durch die Unteransprüche definiert. Preferred embodiments of the invention are defined by the dependent claims.
  • [0028] [0028]
    Zurzeit gibt es für die Erfindung vorteilhafte Anwendungen auf dem Gebiet der drahtlosen Kommunikation, wie z. B. Mobilkommunikation oder Personalkommunikation, worin die Bandbreite im Vergleich zur Anzahl der Benutzer und ihren Bedürfnissen knapp ist. There are currently for the invention advantageous applications in the field of wireless communications such. Mobile communications or personal communications, where the bandwidth compared to the number of users and their needs is scarce. Solche Anwendungen können in mobilen, festen oder minimal mobilen Systemen umgesetzt werden. Such applications can be implemented in mobile, fixed or minimally mobile systems. Die Erfindung kann jedoch auch vorteilhaft auf andere, nicht drahtlose Kommunikationssysteme angewandt werden. However, the invention can also be advantageously applied to other, non-wireless communication systems.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings
  • [0029] [0029]
    In den Zeichnungen ist: In the drawings:
  • [0030] [0030]
    1 1 eine Strukturzeichnung des PWAN FDD-Systems einschließlich Gegenstellen, die mit einer Basisstation kommunizieren. a structural drawing of PWAN FDD system including remote stations that communicate with a base station.
  • [0031] [0031]
    1.1 1.1 ein Diagramm der PWAN-Airlink-HF-Band-Organisation. a diagram of the PWAN Airlink RF band organization.
  • [0032] [0032]
    1.2 1.2 ein Diagramm der physikalischen Kanäle. a diagram of the physical channels.
  • [0033] [0033]
    1.3 1.3 ein Diagramm der Rahmenstruktur der PWAN-Bitübertragungsschicht. a diagram of the frame structure of the PWAN physical layer.
  • [0034] [0034]
    1.4 1.4 ein Diagramm von Einzelheiten der TDMA-Fenster-Parameter. a diagram of details of the TDMA slot parameters.
  • [0035] [0035]
    1.5 1.5 ein Diagramm eines PWAN-Datenkanals mit 64 Kbit/s. a diagram of PWAN data channel with 64 kbit / s.
  • [0036] [0036]
    1.6 1.6 ein Funktionsbaustein-Diagramm eines Basissenders für einen einzigen Verkehrskanal mit der Rate ¾ im 16 QAM-Modus. a functional block diagram of a base station for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • [0037] [0037]
    1.7 1.7 das Blockdiagramm für Basis-CLC/BRC-Übertragungen. The block diagram for Base CLC / BRC transmissions.
  • [0038] [0038]
    1.8 1.8 ein Diagramm der Gray-Code-Abbildung für die QPSK-Modulation auf dem CLC/BRC-Kanal. a diagram of Gray code mapping for the QPSK modulation on the CLC / BRC channel.
  • [0039] [0039]
    1.9 1.9 ein Diagramm des Multiplexings einer CLC/BRC-Nachricht auf zwei aufeinander folgenden TDMA-Rahmen. a diagram of multiplexing of a CLC / BRC message on two consequent TDMA frames.
  • [0040] [0040]
    1.10 1.10 das Funktionsbaustein-Diagramm des Basisempfängers für einen einzigen Verkehrskanal mit der Rate ¾ im 16 QAM-Modus. The Functional Block Diagram of Base receiver for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • [0041] [0041]
    1.11 1.11 das Funktionsbaustein-Diagramm des Basisempfängers für einen CAC. The Functional Block Diagram of Base receiver for a CAC.
  • [0042] [0042]
    1.12 1.12 das Funktionsbaustein-Diagramm des RU-Senders für einen einzigen Verkehrskanal mit der Rate ¾ im 16 QAM-Modus. The Functional Block Diagram of RU-transmitter for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • [0043] [0043]
    1.13 1.13 das Blockdiagramm für RU CAC-Übertragungen. the block diagram for RU CAC transmissions.
  • [0044] [0044]
    1.14 1.14 ein Diagramm des Demultiplexings einer CAC-Nachricht auf zwei aufeinander folgenden TDMA-Rahmen. a diagram of the demultiplexing of a CAC message on two consequent TDMA frames.
  • [0045] [0045]
    1.15 1.15 das Funktionsbaustein-Diagramm des RU-Empfängers für einen einzigen Verkehrskanal mit der Rate ¾ im 16 QAM-Modus. The Functional Block Diagram of RU receiver for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • [0046] [0046]
    1.16 1.16 ein Diagramm der Basisband-Darstellung des RU CLC/BRC-Empfängers. a diagram of the baseband representation of the RU CLC / BRC receiver.
  • [0047] [0047]
    2.1 2.1 das Funktionsbaustein-Diagramm des Basis-Senders für einen einzigen Verkehrskanal mit der Rate ¾ im 16 QAM-Modus. The Functional Block Diagram of Base transmitter for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • [0048] [0048]
    2.2 2.2 das Funktionsbaustein-Diagramm des Basis-Empfängers für einen einzigen Verkehrskanal mit der Rate ¾ im 16 QAM-Modus. The Functional Block Diagram of Base receiver for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • [0049] [0049]
    3.1 3.1 eine Zeichnung des Vorwärts-Strahlungsmusters und seiner Auswirkung auf RU RSSI. a drawing of the forward radiation pattern and its effect on RU RSSI.
  • [0050] [0050]
    3.2 3.2 eine Zeichnung des Vorwärts-Strahlungsmusters, geändert, um Platz für eingehende RU zu schaffen. a drawing of the forward radiation pattern changed in order to make room for incoming RU.
  • [0051] [0051]
    4.1 4.1 ein Verarbeitungsdiagramm. a processing graph.
  • [0052] [0052]
    4.2 4.2 ein Diagramm der Signale, wie von der Basisstation aus gesehen. a diagram of the signals, as seen from the base station.
  • [0053] [0053]
    4.3 4.3 ein Diagramm der Laufzeit-Kompensation in Aktion. a diagram of Delay Compensation in action.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Description of Preferred Embodiment
  • [0054] [0054]
    1 1 ist eine Strukturzeichnung des Frequenzduplex (nachstehend auch Frequency Division Duplex – FDD) – privates Funkzugrifsnetzwerk (nachstehend auch Personal Wireless Access Network – PWAN)-Systems gemäß der Erfindung. is a structural diagram of frequency division duplex (hereinafter also referred Frequency Division Duplex - FDD) - private Funkzugrifsnetzwerk (hereinafter also referred Personal Wireless Access Network - PWAN) system according to the invention. Das System verwendet das Verfahren der Erfindung, das Zeitduplex (nachstehend auch Time Division Duplex – TDD), Frequenzduplex (nachstehend auch Frequency Division Duplex (FDD), Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (nachstehend auch Time Division Multiple Access – TDMA), orthogonales Frequenzmultiplexen (nachstehend auch Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM), räumliche Diversity und Polarisationsdiversity in verschiedenen speziellen Kombinationen miteinander verbindet. The system uses the method of the invention the time division duplex (hereinafter also Time Division Duplex - TDD), frequency division duplex (hereinafter also Frequency Division Duplex (FDD), time division multiple access (hereinafter also Time Division Multiple Access - TDMA), orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter, also Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM), spatial diversity, and polarization diversity in various specific combinations with each other.
  • [0055] [0055]
    1 1 zeigt einen Überblick darüber, wie die Erfindung TDD, FDD, TDMA und OFDM kombiniert, um es der Basisstation Z zu ermöglichen, effizient mit vielen Gegenstellen U, V, W und X zu kommunizieren. shows an overview of how the invention TDD, FDD, TDMA and OFDM combined to enable the base station Z to efficiently communicate with many remote stations U, V, W and X. Die Basisstation Z empfängt ein erstes eingehendes Funksignal The base station Z receives a first incoming wireless signal 10 10 , das eine Vielzahl erster diskreter Frequenztöne F2 umfasst, welche Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, in einem ersten Frequenzband von der ersten Gegenstelle U während eines ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of first discrete frequency tones F2 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in a first frequency band from the first remote station U during a first time division multiple access (TDMA) -interval. Die Organisation der TDMA-Intervalle ist in The organization of TDMA intervals in 1.5 1.5 dargestellt, die unten detailliert behandelt wird. shown which is discussed in detail below. Dann empfängt die Basisstation Z ein zweites eingehendes Funksignal Then the base station Z receives a second incoming wireless signal 12 12 , das eine Vielzahl zweiter diskreter Frequenztöne F4 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, in dem ersten Frequenzband von einer zweiten Gegenstelle W während des ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of second discrete frequency tones F4 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the first frequency band from a second remote station W during the first time division multiple access (TDMA) -interval. Die erste und die zweite Stelle U und W haben dementsprechend verschiedene Sätze diskreter Frequenztöne F2 und F4, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed sind. The first and second place U and W are accordingly different sets of discrete frequency tones F2 and F4 that are orthogonal frequency division multiplexed.
  • [0056] [0056]
    Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 empfängt ein drittes eingehendes Funksignal receives a third incoming wireless signal 14 14 , das eine Vielzahl der ersten diskreten Frequenztöne F2 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, im ersten Frequenzband von einer dritten Gegenstelle V während eines zweiten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of first discrete frequency tones F2 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the first frequency band from a third remote station V during a second time division multiple access (TDMA) -interval. Das erste und das zweite TDMA-Intervall gehören zu demselben TDMA-Rahmen, wie in The first and second TDMA intervals are part of the same TDMA frame, as shown in 1.5 1.5 dargestellt. shown. Die erste und die dritte Gegenstelle U und V sind daher Time Division Multiplexed, indem sie denselben Satz diskreter Frequenztöne F2 in verschiedenen TDMA-Intervallen nutzen. The first and third remote station U and V are, therefore, by use Time Division Multiplexed same set of discrete frequency tones F2 at different TDMA intervals.
  • [0057] [0057]
    Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 empfängt ein viertes eingehendes Funksignal receiving a fourth incoming wireless signal 16 16 , das eine Vielzahl der zweiten diskreten Frequenztöne F4 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, im ersten Frequenzband von einer vierten Gegenstelle X während des zweiten Zeitmultiplex- Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of said second discrete frequency tones F4 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the first frequency band from a fourth remote station X during the second time division multiple access (TDMA) -interval. Die zweite und die vierte Gegenstelle W und X sind daher Time Division Multiplexed, indem sie denselben Satz diskreter Frequenztöne F4 in verschiedenen TDMA-Intervallen nutzen. The second and fourth remote station W and X are therefore, by use Time Division Multiplexed same set of discrete frequency tones F4 at different TDMA intervals.
  • [0058] [0058]
    Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 sendet das erste ausgehende Funksignal transmits the first outgoing wireless signal 18 18 , das eine Vielzahl dritter diskreter Frequenztöne F1 umfasst, welche Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, in einem zweiten Frequenzband an die erste Gegenstelle U während eines dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of third discrete frequency tones F1 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in a second frequency band to the first remote station U during a third time division multiple access (TDMA) -interval. Die erste Gegenstelle U und die Basisstation Z sind daher Time Division Duplexed (TDD), da sie ihre jeweiligen Signale The first remote station U and the base station Z accordingly are time division duplexed (TDD) to bring their respective signals 10 10 und and 18 18 in verschiedenen TDMA-Intervallen senden. Send in different TDMA intervals. Das erste, das zweite, dritte und das vierte TDMA-Intervall finden zu jeweils verschiedenen Zeitpunkten statt, wie in The first, second, third and fourth TDMA interval to find respective different points in time instead of, as in 1.5 1.5 dargestellt ist. is shown. Daher sind die erste Gegenstelle U und die Basisstation Z zusätzlich Frequency Division Duplexed (FDD), da sie ihre jeweiligen Signale Therefore, the first remote station U and the base station Z additional frequency division duplexed (FDD) as they their respective signals 10 10 und and 18 18 auf verschiedenen Sätzen diskreter Frequenztöne F2 und F1 in verschiedenen Frequenzbändern senden. transmit on different sets of discrete frequency tones F2 and F1 in different frequency bands.
  • [0059] [0059]
    Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 sendet das zweite ausgehende Funksignal transmits the second outgoing wireless signal 20 20 , das eine Vielzahl vierter diskreter Frequenztöne F3 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, im zweiten Frequenzband an die zweite Gegenstelle W während des dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of fourth discrete frequency tones F3 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the second frequency band to the second remote station W during the third time division multiple access (TDMA) -interval. Daher sind die zweite Gegenstelle W und die Basisstation Z Time Division Duplexed (TDD), da sie ihre jeweiligen Signale Therefore, the second remote station W and the base station Z accordingly are time division duplexed (TDD), as to bring their respective signals 12 12 und and 20 20 in verschiedenen TDMA-Intervallen senden. Send in different TDMA intervals. Außerdem sind die zweite Gegenstelle W und die Basisstation Z Frequency Division Duplexed (FDD), da sie ihre jeweiligen Signale In addition, the second remote station W and the base station Z accordingly are frequency division duplexed (FDD) because they their respective signals 12 12 und and 20 20 auf verschiedenen Sätzen diskreter Frequenztöne F4 und F3 in verschiedenen Frequenzbändern senden. transmit on different sets of discrete frequency tones F4 and F3 in different frequency bands.
  • [0060] [0060]
    Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 sendet das dritte ausgehende Funksignal send the third outgoing wireless signal 22 22 , das die Vielzahl der dritten diskreten Frequenztöne F1 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, im zweiten Frequenzband an die dritte Gegenstelle V während eines vierten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising the plurality of the third discrete frequency tones F1 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the second frequency band to the third remote station V during a fourth time division multiple access (TDMA) -interval. Die dritte Gegenstelle V und die Basisstation Z sind daher Time Division Duplexed (TDD), da sie ihre jeweiligen Signale The third remote station V and the base station Z accordingly are time division duplexed (TDD) to bring their respective signals 14 14 und and 22 22 in verschiedenen TDMA-Intervallen senden. Send in different TDMA intervals. Zusätzlich sind die dritte Gegenstelle V und die Basisstation Z Frequency Division Duplexed (FDD), da sie ihre jeweiligen Signale In addition, the third remote station V and the base station Z frequency division duplexed (FDD) as they their respective signals 14 14 und and 22 22 auf verschiedenen Sätzen diskreter Frequenztöne F2 und F1 in verschiedenen Frequenzbändern senden. transmit on different sets of discrete frequency tones F2 and F1 in different frequency bands.
  • [0061] [0061]
    Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 sendet das vierte ausgehende Funksignal transmits the fourth outgoing wireless signal 24 24 , das die Vielzahl der vierten diskreten Frequenztöne F3 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, im zweiten Frequenzband an die vierte Gegenstelle X während des vierten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising the plurality of the fourth discrete frequency tones F3 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the second frequency band to the fourth remote station X during the fourth time division multiple access (TDMA) -interval. Die vierte Gegenstelle X und die Basisstation Z sind daher Time Division Duplexed (TDD), da sie ihre jeweiligen Signale The fourth remote station X and the base station Z accordingly are time division duplexed (TDD) to bring their respective signals 16 16 und and 24 24 in verschiedenen TDMA-Intervallen senden. Send in different TDMA intervals. Zusätzlich sind die vierte Gegenstelle X und die Basisstation Z Frequency Division Duplexed (FDD), da sie ihre jeweiligen Signale In addition, the fourth remote station X and the base station Z frequency division duplexed (FDD) as they their respective signals 16 16 und and 24 24 auf verschiedenen Sätzen diskreter Frequenztöne F4 und F3 in verschiedenen Frequenzbändern senden. transmit on different sets of discrete frequency tones F4 and F3 in different frequency bands.
  • [0062] [0062]
    1 1 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, worin TDD, FDD, TDMA, OFDM und räumliche Diversity kombiniert werden, um es der Basisstation zu ermöglichen, effizient mit vielen Gegenstellen zu kommunizieren. shows another embodiment of the invention, wherein TDD, FDD, TDMA, OFDM, and space diversity are combined to enable the base station to efficiently communicate with many remote stations. Dies wird möglich durch das Mehrfachelement-Antennen-Feld A, B, C und D an der Basisstation Z, das durch das Entspreizen und Spreizen von Wichtungen gesteuert wird. This is made possible by the A, B, C and D multi-element antenna array at the base station Z that is controlled by despreading and spreading weights. Die Spreizungs-Wichtungen ermöglichen es der Basisstation Z, die Signale, die sie sendet, an die Gegenstellen U und V zu lenken, die ausreichenden räumlichen Abstand voneinander haben. The spreading weights enable the base station Z, the signals it sends to focus on remote stations U and V, have sufficient spatial distance from each other. Die Entspreizungs-Wichtungen ermöglichen es der Basisstation Z, die Empfangsempfindlichkeit der Basisstation auf die Quellen der Signale zu lenken, die von den Gegenstellen U und V gesendet werden, welche ausreichenden räumlichen Abstand voneinander haben. The despreading weights enable the base station Z to steer the receive sensitivity of the base station to the sources of the signals that are sent from the remote stations U and V, which have sufficient spatial distance from each other. Um die Wirksamkeit räumlicher Diversity in dieser Ausführungsform zu demonstrieren, nutzen die Gegenstellen U und V dieselben diskreten Frequenztöne F1 und F2 und dasselbe TDMA-Intervall. To demonstrate the effectiveness of spatial diversity in this embodiment, remote stations U and V share the same discrete frequency tones F1 and F2 and the same TDMA interval.
  • [0063] [0063]
    Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 empfängt ein erstes eingehendes Funksignal receiving a first incoming wireless signal 10 10 , das eine Vielzahl erster diskreter Frequenztöne F2 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, in einem ersten Frequenzband von der ersten Gegenstelle U in einer ersten geographischen Position während eines ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of first discrete frequency tones F2 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in a first frequency band from the first remote station U at a first geographic location during a first time division multiple access (TDMA) -interval. Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 empfängt ein zweites eingehendes Funksignal receives a second incoming wireless signal 14 14 , das eine Vielzahl der ersten diskreten Frequenztöne F2 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, im ersten Frequenzband von der zweiten Gegenstelle V in einer zweiten geographischen Position während desselben ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of first discrete frequency tones F2 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the first frequency band from the second remote station V at a second geographic location during the same first time division multiple access (TDMA) -interval. Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 entspreizt räumlich das erste und das zweite eingehende Signal spatially despreading the first and second incoming signals 10 10 und and 14 14 , die sie empfängt, mit Hilfe räumlicher Entspreizungs-Wichtungen. That it receives, by using spatial despreading weights. Räumliche Diversity wird bereitgestellt, da die Entspreizungs-Wichtungen es der Basisstation Z ermöglichen, die Empfangsemfindlichkeit der Basisstation auf die erste Gegenstelle U bzw. die zweite Gegenstelle V einzustellen. Spatial diversity is provided because the despreading weights enable the base station Z to adjust the Empfangsemfindlichkeit the base station to the first remote station U and the second remote station V.
  • [0064] [0064]
    Später entspreizt die Basisstation Z in Later, the base station Z despread in 1 1 räumlich ein erstes und ein zweites ausgehendes Funksignal spatially a first and a second outgoing wireless signals 18 18 und and 22 22 an der Basisstation mit Hilfe räumlicher Entspreizungs-Wichtungen. at the base station by using spatial despreading weights. Dann sendet die Basisstation Z in Then, the base station sends in Z 1 1 das erste ausgehende Funksignal the first outgoing wireless signal 18 18 , das eine Vielzahl dritter diskreter Frequenztöne F1 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, in einem zweiten Frequenzband an die erste Gegenstelle U in der ersten geographischen Position während eines dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of third discrete frequency tones F1 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in a second frequency band to the first remote station U at the first geographic location during a third time division multiple access (TDMA) -interval. Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 sendet das zweite ausgehende Funksignal transmits the second outgoing wireless signal 22 22 , das eine Vielzahl der dritten diskreten Frequenztöne F1 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, im zweiten Frequenzband an die zweite Gegenstelle V in der zweiten geographischen Position während desselben dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Comprising a plurality of said third discrete frequency tones F1 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the second frequency band to the second remote station V at the second geographic location during the same third time division multiple access (TDMA) -interval. Räumliche Diversity wird bereitgestellt, weil die Spreizungs-Wichtungen es der Basisstation Z ermöglichen, die Signale, die sie sendet, an die erste bzw. zweite Gegenstelle U und V zu lenken. Spatial diversity is provided because the spreading weights enable the base station Z, the signals that it sends to direct to the first or second remote station U and V.
  • [0065] [0065]
    1 1 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, worin TDD, FDD, TDMA, OFDM und Polarisationsdiversity kombiniert werden, um es der Basisstation Z zu ermöglichen, effizient mit vielen Gegenstellen U, V, W und X zu kommunizieren. shows yet another embodiment of the invention, wherein TDD, FDD, TDMA, OFDM, and polarization diversity are combined to enable the base station Z to efficiently communicate with many remote stations U, V, W and X to communicate. Dies ist möglich, weil die Antenne A, B, C oder D an der Basisstation Z und die Antennen an den Gegenstellen U, V, W und X konstruiert sind, um orthogonal polarisierte Signale zu unterscheiden. This is possible because the antenna A, B, C or D are constructed at the base station Z and the antennas at the remote stations U, V, W and X to distinguish orthogonally polarized signals. Signale, die zwischen der Basisstation Z und einer ersten Gegenstelle U ausgetauscht werden, werden in eine Richtung polarisiert, und Signale, die zwischen der Basisstation Z und einer zweiten Gegenstelle V ausgetauscht werden, werden in eine orthogonale Richtung polarisiert. Signals that are exchanged between the base station Z and a first remote station U are polarized in one direction, and signals exchanged between the base station Z and a second remote station V are polarized in an orthogonal direction. Um die Wirksamkeit der Polarisationsdiversity in dieser Ausführungsform zu demonstrieren, nutzen die Gegenstellen U und V dieselben diskreten Frequenztöne F1 und F2 und dasselbe TDMA-Intervall. To demonstrate the effectiveness of polarization diversity in this embodiment, remote stations U and V share the same discrete frequency tones F1 and F2 and the same TDMA interval.
  • [0066] [0066]
    Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 empfängt ein erstes eingehendes Funksignal receiving a first incoming wireless signal 10 10 , das in einer ersten Polarisierungsrichtung polarisiert ist und eine Vielzahl erster diskreter Frequenztöne F2 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, in einem ersten Frequenzband von der ersten Gegenstelle U während eines ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Which is polarized in a first polarization direction and a plurality of first discrete frequency tones F2 comprises that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in a first frequency band from the first remote station U during a first time division multiple access (TDMA) -interval. Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 empfängt ein zweites eingehendes Funksignal receives a second incoming wireless signal 14 14 , das in einer zweiten Polarisierungsrichtung polarisiert ist und eine Vielzahl der ersten diskreter Frequenztöne F2 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, in dem ersten Frequenzband von einer zweiten Gegenstelle V während des ersten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Which is polarized in a second polarization direction comprising a plurality of first discrete frequency tones F2 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the first frequency band from a second remote station V during the first time division multiple access (TDMA) -interval. Die Basisstation Z in The base station Z in 1 1 unterscheidet zwischen dem ersten und dem zweiten eingehenden Signal differs between the first and the second incoming signal 10 10 und and 14 14 , die an der Basisstation empfangen werden, durch Erfassung der ersten und der zweiten Polarisierungsrichtung. Received at the base station, by detecting the first and the second polarization direction. Polarisationsdiversity wird bereitgestellt, weil Signale, die zwischen der Basisstation Z und der ersten Gegenstelle U ausgetauscht werden, in eine Richtung polarisiert werden und Signale, die zwischen der Basisstation Z und der zweiten Gegenstelle V ausgetauscht werden, in eine orthogonale Richtung polarisiert werden. Polarization diversity is provided because signals exchanged between the base station Z and the first remote station U are polarized in one direction, and signals exchanged between the base station Z and the second remote station V are polarized in an orthogonal direction.
  • [0067] [0067]
    Später bildet die Basisstation Z in Later, the base station Z forms in 1 1 ein erstes und ein zweites ausgehendes Funksignal a first and a second outgoing wireless signals 18 18 und and 22 22 an der Basisstation, indem sie sie in die erste bzw. zweite Polarisierungsrichtung polarisiert. by providing them polarized at the base station in the first and second polarization direction. Dann sendet die Basisstation Z in Then, the base station sends in Z 1 1 das erste ausgehende Funksignal the first outgoing wireless signal 18 18 , das in die erste Polarisierungsrichtung polarisiert ist und eine Vielzahl dritter diskreter Frequenztöne F1 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, in einem zweiten Frequenzband an die erste Gegenstelle U in der ersten geographischen Position während eines dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Which is polarized in the first polarization direction and a plurality of third discrete frequency tones F1 comprises that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in a second frequency band to the first remote station U at the first geographic location during a third time division multiple access (TDMA ) -interval. Dann sendet die Basisstation Z in Then, the base station sends in Z 1 1 das zweite ausgehende Funksignal the second outgoing wireless signal 22 22 , das in die zweite Polarisierungsrichtung polarisiert ist und eine Vielzahl der dritten diskreten Frequenztöne F1 umfasst, die Orthogonal Frequency Division Multiplexed (OFDM) sind, im zweiten Frequenzband an die zweite Gegenstelle V in der zweiten geographischen Position während des dritten Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA)-Intervalls. Which is polarized in the second polarization direction comprising a plurality of said third discrete frequency tones F1 that are orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) in the second frequency band to the second remote station V at the second geographic location during said third time division multiple access (TDMA ) -interval. Polarisationsdiversity wird bereitgestellt, weil Signale, die zwischen der Basisstation Z und der ersten Gegenstelle U ausgetauscht werden, in eine Richtung polarisiert werden und Signale, die zwischen der Basisstation Z und der zweiten Gegenstelle V ausgetauscht werden, in eine orthogonale Richtung polarisiert werden. Polarization diversity is provided because signals exchanged between the base station Z and the first remote station U are polarized in one direction, and signals exchanged between the base station Z and the second remote station V are polarized in an orthogonal direction.
  • [0068] [0068]
    In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden TDD, FDD, TDMA, OFDM, räumliche Diversity und Polarisationsdiversity kombiniert, um es einer Basisstation Z zu ermöglichen, effizient mit vielen Gegenstellen U, V, W und X zu kommunizieren. In yet another embodiment of the invention, TDD, FDD, TDMA, OFDM, spatial diversity and polarization diversity are combined to enable a base station Z to efficiently communicate with many remote stations U, V, W and X. Die resultierende Erfindung sorgt für eine hocheffiziente Nutzung knapper Bandbreiten-Ressourcen, um einer großen Gruppe von Anwendern guten Service bereitzustellen. The resulting invention makes highly efficient use of scarce bandwidth resources to a large group of users to provide good service.
  • [0069] [0069]
    Das PWAN-System hat insgesamt 3200 diskrete Töne (Träger) in gleichen Abständen, in 10 MHz verfügbarer Bandbreite im Bereich von 1850 bis 1990 MHz. The PWAN system has a total of 3200 discrete tones (carriers) equally spaced in 10 MHZ of available bandwidth in the region from 1850 to 1990 MHz. Der Abstand zwischen den Tönen beträgt 3,125 kHz. The spacing between the tones is 3.125 kHz. Der gesamte Satz von Tönen ist fortlaufend von 0 bis 3199 nummeriert, ausgehend vom Ton mit der untersten Frequenz. The entire set of tones is continuously numbered from 0 to 3199 starting from the tone with the lowest frequency. Die Töne werden genutzt, um Datenverkehrsnachrichten und Zusatznachrichten zwischen der Basisstation und der Vielzahl von Gegenstellen zu transportieren. The tones are used to carry traffic messages and additional messages between the base station and the plurality of remote stations.
  • [0070] [0070]
    Außerdem verwendet das PWAN-System Steuertöne, um für Synchronisation zu sorgen und Steuerungsinformationen zwischen der Basisstation und den Gegenstellen auszutauschen. In addition, the PWAN system uses overhead tones to ensure synchronization and to exchange control information between the base station and the remote stations. Ein Common Link Channel (CLC) wird von der Basis benutzt, um Steuerungsinformationen an die Gegenstellen zu senden. A Common Link Channel (CLC) is used by the base to transmit control information to the remote stations. Ein gemeinsamer Zugangskanal (nachstehend auch Common Access Channel – CAC) wird benutzt, um Nachrichten von der Gegenstelle an die Basis zu senden. A common access channel (hereinafter also Common Access Channel - CAC) is used to send messages from the remote station to the base. Jedem Kanal ist eine Gruppe von Tönen zugewiesen. Each channel is assigned to a group of tones. Diese Zusatzkanäle werden von allen Gegenstellen gemeinsam benutzt, wenn sie Steuermeldungen mit der Basisstation austauschen. These additional channels are shared by all peers when exchanging control messages to the base station.
  • [0071] [0071]
    Ausgewählte Töne in jedem Tonsatz werden zu Pilottönen bestimmt, die über das gesamte Frequenzband verteilt sind. Selected notes in any music theory are determined to pilot tones, which are distributed over the entire frequency band. Pilottöne tragen bekannte Datenmuster, die eine genaue Kanalbewertung ermöglichen. Pilot tones carry known data patterns that enable an accurate channel estimation. Die Reihe von Pilottönen, die bekannte Amplituden und Phasen haben, hat einen bekannten Pegel; The series of pilot tones, having known amplitudes and phases, have a known level; der Abstand zwischen den Tönen beträgt ca. 30 kHz, um für eine korrekte Darstellung der Kanalreaktion (dh der Amplituden- und Phasenverzerrung, die von den Eigenschaften des Nachrichtenkanals verursacht werden) über das gesamte Übertragungsband zu sorgen. the spacing between the tones is approximately 30 kHz, in order for a correct representation of the channel response (ie, the amplitude and phase distortion caused by the characteristics of the communication channel) to ensure over the entire transmission band.
  • Abschnitt 1 PWAN FDD-Bitübertragungsschicht Section 1 PWAN FDD physical layer
  • 1.1 Überblick 1.1 Overview
  • [0072] [0072]
    Das PWAN FDD-System nutzt eine TDMA-Struktur, um verschiedene Datenübertragungsgeschwindigkeiten sowie eine FDD/TDD-Hybridtechnik an der Gegenstelle (RU) zu ermöglichen. The PWAN FDD system uses a TDMA structure to allow different data transfer speeds and FDD / TDD hybrid technology on the other unit (RU). FDD wird insofern verwendet, als die Basis und die RU auf zwei separaten Bändern senden und empfangen, und TDD wird verwendet, um anzuzeigen, dass bei einer bestimmten Verbindung sowohl die Basis als auch die RU in verschiedenen TDMA-Fenstern senden und empfangen. FDD is used insofar as the base and the RU transmit and receive on two separate bands, and the TDD is used to indicate that, for a particular compound can send and receive both the base and the RU in different TDMA slots. Dies hat keine Auswirkung auf die System-Gesamtkapazität und ist nur eine Maßnahme zur Vereinfachung der RU-Konstruktion, um dafür zu sorgen, dass kein Duplexer an der RU benötigt wird. This has no effect on the overall system capacity and is a measure for simplifying the RU-construction to ensure that no duplexer on the RU is required.
  • 1.2 Frequenzdefinitionen 1.2 Frequency Definitions
  • [0073] [0073]
    Die gesamte zugewiesene Bandbreite für die Funkverbindung des PWAN-Netzwerks beträgt 10 MHz im PCS-Spektrum, das einen Bereich von 1850 bis 1990 MHz einnimmt. The total bandwidth allocation for the radio connection of the PWAN Network is 10 MHz in the PCS spectrum that occupies a region from 1850 to 1990 MHz. Die gesamte Bandbreite ist in zwei 5-MHz-Bänder, genannt "unteres HF-Band" und "oberes HF-Band", unterteilt. The total bandwidth is divided into two 5 MHz bands called the "RF band lower" and "upper RF band" divided. Der Abstand zwischen der untersten Frequenz im unteren HF-Band und der untersten Frequenz im oberen HF-Band (DF) beträgt 80 MHz. The distance between the lowest frequency in the Lower RF Band and the lowest frequency in the upper RF band (DF) is 80 MHz. Die Basisfrequenz (fbase) für das PWAN-Netzwerk ist definiert als die unterste Frequenz des unteren HF-Bands, die vom spezifischen PCS-Frequenzband abhängt. The base frequency (fbase) for the PWAN Network is defined as the lowest frequency of the Lower RF bands, which depends on the specific PCS frequency band. Wie in How to 1.1 1.1 dargestellt, besteht die PWAN-Frequenzzuteilung aus einem unteren und einem oberen Frequenzband. shown, the PWAN frequency assignment consists of a lower and an upper frequency band.
  • [0074] [0074]
    Es gibt insgesamt 1600 Töne (Träger) mit gleichen Abständen in jedem der 5 MHz verfügbarer Bandbreite. There are a total of 1600 tones (carriers) equally spaced in each of the 5 MHZ of available bandwidth. Der Abstand zwischen den Tönen beträgt 3,125 kHz. The spacing between the tones is 3.125 kHz. Der gesamte Satz von Tönen wird fortlaufend von 0 bis 3199 nummeriert, beginnend mit dem Ton mit niedrigster Frequenz. The entire set of tones is continuously numbered from 0 to 3199 starting with the lowest frequency tone. Ti ist die Frequenz des i-ten Tons: Ti is the frequency of the ith tone: worin fbase die Basisfrequenz, Df 3,125 kHz und DF 80 MHz ist. fbase wherein the base frequency, Df 3.125 kHz and DF is 80 MHz. Gleichwertig kann die Beziehung ausgedrückt werden als: Equivalently, the relationship may be expressed as:
  • [0075] [0075]
    Der Satz von 3200 Tönen ist der Tonraum (Tone Space). The set of 3200 tones of pitch space (Tone Space). Die Töne im Tonraum haben zwei Funktionen: Übertragung von Trägerdaten und Übertragung von Zusatzdaten. The sounds in the pitch space have two functions: transmission of carrier data and transmission of additional data. Die Töne, die zur Übertragung von Trägerdaten verwendet werden, sind die Trägertöne, und die Töne, die für Pilotkanäle reserviert sind, sind die Steuertöne. The tones used for the transmission of bearer data are the carrier tones, and the tones are reserved for pilot channels, the control tones.
  • Trägertöne Carrier tones
  • [0076] [0076]
    Die Trägertöne werden auf 160 physikalische Kanäle aufgeteilt, die aus 80 physikalischen Vorwärtskanälen (nachstehend auch Forward Physical Channels, FPC) und 80 physikalischen Rückkanälen (nachstehend auch Reverse Physical Channels, RPC) bestehen. The carrier tones are divided into 160 physical channels (hereinafter also referred Forward Physical Channels, FPC) and 80 physical return channels (hereinafter also reverse Physical Channels RPC) consist of 80 forward physical channels. Manche dieser Kanäle sind nicht verfügbar, weil sie als Schutzband zwischen PWAN und anderen Diensten in den benachbarten Bändern verwendet werden müssen. Some of these channels are unavailable because they must be used as guard band between PWAN and other services in the neighboring bands. Jeder der physikalischen Kanäle enthält 18 Töne, wie in Each of the physical channels contains 18 sounds, as in 1.2 1.2 dargestellt. shown. Das Abbilden von Tönen auf den i-ten FPCi und den i-ten RPCi ist in Tabelle 1.1 bzw. Tabelle 1.2 dargestellt. The mapping of tones on the ith FPCi and the i-th RPCI is shown in Table 1.1 and Table 1.2.
  • Steuertöne Control tones
  • [0077] [0077]
    Die Steuertöne werden für folgende Kanäle verwendet: The control tones are used for the following channels:
    • – Forward Control Channel: FCC - Forward Control Channel: FCC
    • – Reverse Control Channel: RCC - Reverse Control Channel: RCC
  • [0078] [0078]
    Diese Kanäle können jeden Satz der 160 Steuertöne nutzen. These channels can use each set of 160 control sounds. Die folgende Gleichung zeigt die Abbildung von Steuertönen: The following equation shows the mapping of control tones: FCC(i) = T 10i 0 ≤ i ≤ 159 FCC (i) = T 10i 0 ≤ i ≤ 159 RCC(i) = T 1660+10i 0 ≤ i ≤ 159 RCC (i) = T + 1660 10i 0 ≤ i ≤ 159
  • 1.3 Timing- und Rahmen-Definitionen 1.3 Timing and frame definitions
  • [0079] [0079]
    Die Rahmen-Struktur ist in The frame structure is in 1.3 1.3 dargestellt. shown. Die kleinste in dieser Figur gezeigte Zeiteinheit ist ein TDMA-Fenster. The smallest unit of time shown in this figure is a TDMA Slot. Acht TDMA-Fenster bilden einen TDMA-Rahmen. Eight TDMA slots form a TDMA frame. Sechzehn TDMA-Rahmen bilden einen Multi-Rahmen, und 32 Multi-Rahmens bilden einen Superframe. Sixteen TDMA frames form a multi-frame and multi-frame 32 form a superframe. Die Rahmen-Synchronisierung wird auf Superframe-Ebene durchgeführt. The frame synchronization is performed on super frame level. Die Multi-Rahmen-Grenze wird anhand der Superframe-Grenze bestimmt. The multi-frame boundary is determined by the super frame boundary.
  • [0080] [0080]
    Wie in How to 1.4 1.4 dargestellt, befinden sich in jedem TDMA-Fenster ein Übertragungs-Bündel und eine Sperrzeit (Guard Period). rendered are in each TDMA slot a transmission bundle and a blocking time (guard period). In jedem Bündel werden Daten mit Hilfe mehrerer Töne übertragen. In each burst data transfer using multiple tones. Die Bündel-Dauer beträgt TBurst. The burst duration is TBurst. Nach jedem Bündel wird eine Sperrzeit mit der Dauer Tguard eingefügt. After each burst blocking time of duration Tguard is inserted. Tabelle 1.3 zeigt die Werte der TDMA-Fenster-Parameter. Table 1.3 shows the values of the TDMA slot parameters.
  • 1.4 Trägerkanal-Definitionen 1.4 bearer channel definitions
  • [0081] [0081]
    Ein PWAN-Trägerkanal nutzt einen einzigen physikalischen Kanal mit 18 Tönen, die durch 3,125 kHz getrennt sind. A PWAN bearer channel uses a single physical channel with 18 tones separated by 3.125 kHz. Die Bandbreitenbelegung eines Trägerkanals beträgt daher 56,25 kHz. Therefore, the bandwidth occupancy of a bearer channel is 56.25 kHz. Trägerkanäle können genutzt werden, um Datenverkehrs- oder Steuerungsinformationen (Zugriff und Broadcast) zu übertragen. Support channels can be used to transmit Datenverkehrs- or control information (access and broadcast).
  • [0082] [0082]
    Die PWAN-Verkehrskanäle können zwischen 16 kbit/s und 64 kbit/s an Informationen transportieren, je nach Anzahl der ihnen zugewiesenen TDMA-Fenster. The PWAN traffic channels between 16 kbit / s and 64 kbit / s transport of information, depending on the number of their assigned TDMA slot. Ein 16-kbit/s-PWAN-Verkehrskanal nutzt ein TDMA-Fenster pro TDMA-Rahmen, ein 32-kbit/s-Kanal nutzt 2 TDMA-Fenster pro Rahmen, und ein 64-kbit/s-Kanal nutzt 4 TDMA-Fenster pro TDMA-Rahmen, wie in A 16-kbit / s PWAN traffic channel uses one TDMA slot per TDMA frame, a 32 kbit / s channel uses 2 TDMA slots per frame, and a 64-kbit / s channel uses 4 TDMA slots per TDMA frame, as shown in 1.5 1.5 dargestellt. shown. 1.5 1.5 geht davon aus, dass es keinen Raummultiplex-Vielfachzugriff gibt. assumes that there is no space division multiple access. Es kann jedoch möglich sein, mehrere Anwender in einem bestimmten TDMA-Fenster zu unterstützen, wenn die Anwender räumlich getrennt sind und der Transceiver diese Trennung nutzen kann, um räumliche Strahlen zu bilden. However, it may be possible to support multiple users in a given TDMA slot when users are spatially separated and the transceiver can use this separation to form spatial beams.
  • 1.5 Übertragungsformate 1.5 transmission formats
  • 1.5.1 Verkehrskanal-Modulationsmodi 1.5.1 Transport channel modulation modes
  • [0083] [0083]
    Um die Gesamtkapazität des Systems zu erhöhen und für eine durchführbare Bereitstellung des Systems bei verschiedenen Interferenzpegeln, Ausbreitungsumgebungen und möglichen notwendigen Übertragungsbereichen zu sorgen, kann PWAN verschiedene codierte Modulationsschemata (Raten) nutzen. In order to increase the overall capacity of the system and to ensure a viable deployment of the system at different levels of interference, propagation environments and possible necessary transfer areas can PWAN different coded modulation schemes use (rates). Unter günstigen Kanalbedingungen kann ein effizienter Code mit hoher Rate verwendet werden. Under favorable channel conditions can be used with a high rate of efficient code. Wenn sich die Bedingungen verschlechtern, wird ein niedrigbitratig codiertes Modulationsschema benutzt. If conditions worsen, a niedrigbitratig coded modulation scheme is used. Dies ist besonders wichtig bei Berücksichtigung der hohen Verfügbarkeitsanforderungen an ein System mit drahtloser Anschlussleitung. This is particularly important when considering the high availability requirements for a system with a wireless access line.
  • [0084] [0084]
    Als Beispiel gehen wir von der Verwendung eines 16 QAM-Schemas mit einer bandbreitenwirksamen Rate von ¾ aus. As an example, we assume the use of a 16 QAM scheme with a bandwidth effective rate of ¾. Codes mit niedrigerer Rate können ebenfalls verwendet werden. Lower rate codes can also be used.
  • 1.5.2 Basis-Übertragungsformat 1.5.2 Basic transmission format
  • 1.5.2.1 Basissender-Funktionsbaustein-Diagramm 1.5.2.1 base transmitter function block diagram
  • 1.5.2.1.1 Verkehrskanäle (Beispiel) 1.5.2.1.1 traffic channels (example)
  • [0085] [0085]
    Die Basis sendet Informationen an mehrere RUs in ihrer Zelle. The base transmits information to multiple RUs in her cell. Dieser Abschnitt beschreibt die Übertragungsformate für einen 16-kbit/s-bis-64-kbit/s-Verkehrskanal, gemeinsam mit einem 1-kbit/s-bis-4-kbit/s-Link Control Channel (LCC) von der Basis an eine einzelne RU. This section describes the transmission formats for a 16 kbit / s to 64 kbit / s traffic channel, together with a 1-kbit / s to 4 kbit / s link control channel (LCC) from the base of a single RU. Die Verbindung mit 16 kbit/s wird erstellt durch Zuweisung eines TDMA-Fensters pro TDMA-Rahmen. The compound at 16 kbit / s is created by assigning one TDMA slot per TDMA frame. Der TDMA-Rahmen ist 3 ms lang, daher beträgt die Transfergeschwindigkeit 16 kbit/s mal die Anzahl von TDMA-Fenstern pro TDMA-Rahmen. The TDMA frame is 3 ms long, thus the data transfer rate is 16 kbit / s times the number of TDMA slots per TDMA frame. Bei höheren Datenübertragungsgeschwindigkeiten wird das in diesem Abschnitt beschriebene Verfahren in jedem relevanten TDMA-Fenster wiederholt. For higher data speeds the process described in this section is repeated in each relevant TDMA slot. Zum Beispiel müssen bei der Verbindung mit 64 kbit/s 4 TDMA-Fenster pro Rahmen zugewiesen werden; For example, 4 TDMA slots per frame need to be assigned when connecting to 64 kbit / s; in diesem Fall wird das hier beschriebene Verfahren viermal innerhalb eines bestimmten TDMA-Rahmen wiederholt. in this case the method described herein is repeated four times within a given TDMA frame. Das Blockdiagramm für den Basissender in The block diagram for the base station in 1.6 1.6 zeigt die Verarbeitung von Daten für ein TDMA-Fenster. shows the processing of data for one TDMA slot.
  • [0086] [0086]
    Die Binärquelle liefert 48 Datenbits in einem TDMA-Fenster. The Binary Source delivers 48 bits of data in one TDMA slot. Der Bit-in-Oktal-Umwandlungsblock wandelt die Binärsequenz in eine Sequenz mit 3-Bit-Symbolen um. The bit to octal conversion block converts the binary sequence into a sequence of 3-bit symbols. Die Symbolsequenz wird in einen Vektor mit 16 Elementen umgewandelt. The symbol sequence is converted into a 16 element vector. Ein Symbol vom Link Control Channel (LCC) wird hinzugefügt, um einen Vektor mit 17 Elementen zu bilden. A symbol from the Link Control Channel (LCC) is added to form a 17 element vector.
  • [0087] [0087]
    Der Vektor ist trelliscodiert. The vector is trellis encoded. Die Trelliscodierung beginnt mit dem höchstwertigen Symbol (dem ersten Element des Vektors) und wird sequentiell bis zum letzten Element des Vektors (dem LCC-Symbol) fortgesetzt. The trellis encoding starts with the most significant symbol (first element of the vector) and is continued sequentially until the last element of the vector (the LCC symbol). Die Ausgabe des Trelliscodierers ist ein Vektor mit 17 Elementen, worin jedes Element ein Signal in dem Satz von 16QAM-Konstellationssignalen ist. The output of the trellis encoder is a vector with 17 elements, where each element is a signal within the set of 16QAM constellation signals.
  • [0088] [0088]
    Ein bekanntes Pilotsymbol wird hinzugefügt, um einen Vektor mit 18 Elementen zu bilden, wobei das Pilotsymbol das erste Element dieses Vektors ist. A known pilot symbol is added to form an 18 element vector, wherein the pilot symbol is the first element of this vector.
  • [0089] [0089]
    Der resultierende Vektor muss über 8 verschiedene Antennen gesendet werden. The resulting vector must be transmitted over 8 different antennas. Die Elemente des Vektors werden entsprechend dem Antennenelement, durch das sie gesendet werden, gewichtet. The elements of the vector corresponding to the antenna element through which they are sent, weighted. Die Beschreibung, wie diese Wichtungen abgeleitet werden können, ist in Abschnitt 2 zu finden. The description of how these weights can be derived is given in section 2.
  • [0090] [0090]
    Die 18 Symbole, die für jede Antenne bestimmt sind, werden dann in die Invers-DFT-Frequenzbereiche (die dem physikalischen Kanal entsprechen) platziert, wo sie in den Zeitbereich umgewandelt werden. The 18 symbols destined for each antenna are then placed in the inverse DFT frequency bins (corresponding to the physical channel) placed where they are converted into the time domain. Die Symbole werden auf Töne auf dem i-ten physikalischen Vorwärtskanal FPCi abgebildet. The symbols are mapped onto tones on the ith forward physical channel FPCi. Die Abbildung der Common Link Channel (CLC)/Broadcast Channel (BRC)-Symbole auf Töne ist in Tabelle 1–4 dargestellt. The mapping of the Common Link Channel (CLC) / Broadcast Channel (BRC) symbols to sounds is shown in Table 1-4. Die digitalen Abtastwerte werden in analoge Werte umgewandelt, HF-umgewandelt und zur Übertragung über Funk an das entsprechende Antennenelement (0 bis 7) gesendet. The digital samples are converted to analog values, and RF-converted for transmission by radio to the corresponding antenna element is sent (0-7).
  • [0091] [0091]
    Dieser Vorgang wird für die nächsten 48 Bits von Binärdaten, die im nächsten relevanten TDMA-Fenster gesendet werden, von Anfang an wiederholt. This process is repeated for the next 48 bits of binary data which are transmitted in the next applicable TDMA window from the beginning. 1.6 1.6 ist ein Funktionsbaustein-Diagramm eines Basissenders für einen einzelnen Verkehrskanal im ¾-Raten-16-QAM-Modus. is a functional block diagram of a base station for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • 1.5.2.1. 1.5.2.1. 2CLC/BRC-Kanäle 2CLC / BRC channels
  • [0092] [0092]
    Das Blockdiagramm für die CLC/BRC-Übertragungen ist in The block diagram for the CLC / BRC transmissions is in 1.7 1.7 dargestellt. shown. Die Erzeugung von CLC/BRC-Informationen wird durch eine Binärquelle dargestellt, die für jede CLC/BRC-Übertragung 72 Datenbits erzeugt. The generation of CLC / BRC information is represented by a binary source that generates 72 bits of data for every CLC / BRC transmission. Die 72-Bit-Sequenz wird mit Hilfe eines verkürzten Reed Solomon RS (63, 35)-Codes RS-codiert, um eine 40-RS-Symbol-Sequenz (oder, gleichwertig, eine 240-Bit-Sequenz) zu erzeugen. The 72-bit sequence is measured using a shortened Reed Solomon RS (63, 35) code RS-encoded to a 40 RS symbol sequence (or equivalent, a 240-bit sequence) to be produced.
  • [0093] [0093]
    Die 240-Bit-Sequenz wird dann Vierphasenumtastung-(nachstehend auch Quadrature Phase Shift Key – QPSK)-Moduliert, worin jeweils zwei Bits entsprechend der in The 240 bit sequence is then Vierphasenumtastung- (hereinafter also Quadrature Phase Shift Key - QPSK) -modulated, in which each two bits corresponding to the in 1.8 1.8 gezeigten Gray-Darstellung auf einen Konstellationspunkt abgebildet werden. Gray shown representation can be mapped to a constellation point.
  • [0094] [0094]
    Die Ausgabe des QPSK-Modulators ist eine Sequenz mit 120 Symbolen (S0–S119). The output of the QPSK modulator is a sequence of 120 symbols (S0-S119). Die QPSK-Symbole sind mit 24 Pilotsymbolen (P0–P23) verschachtelt, worin für jeweils 5 Datensymbole ein Pilotsymbol eingesetzt wird. The QPSK symbols are interleaved with 24 pilot symbols (P0-P23), where for every 5 data symbols pilot symbol is used. Dies resultiert in einer Sequenz mit 144 Symbolen. This results in a sequence of 144 symbols. Die Sequenz wird dann zur Übertragung über 8 TDMA-Fenster (in zwei TDMA-Rahmen) in 8 Vektoren mit je 18 Elementen Zeit-demultiplexiert wie in The sequence is then for transmission over 8 TDMA slots (in two TDMA frames) at 8, 18 element vectors with time-demultiplexed as in 1.9 1.9 dargestellt. shown.
  • [0095] [0095]
    Ein bestimmter Vektor mit 18 Elementen wird über 8 verschiedene Antennen gesendet. A certain 18 element vector is transmitted over 8 different antennas. Die Elemente des Vektors werden entsprechend dem Antennenelement gewichtet, durch das sie übertragen werden. The elements of the vector are weighted according to the antenna element through which they are transmitted. Die Beschreibung, wie diese Wichtungen abgeleitet werden können, ist in Abschnitt 2 zu finden. The description of how these weights can be derived is given in section 2.
  • [0096] [0096]
    Die 18 Symbole, die für jede Antenne bestimmt sind, werden dann in die Invers-DFT-Frequenzbereiche (entsprechend dem physikalischen Kanal) platziert, wo sie in den Zeitbereich umgewandelt werden. The 18 symbols destined for each antenna are then placed in the inverse DFT frequency bins (corresponding to the physical channel) where they are converted into the time domain. Die digitalen Abtastwerte werden in analoge Abtastwerte umgewandelt, HF-umgewandelt und zur Übertragung über Funk an das entsprechende Antennenelement (0 bis 7) gesendet. The digital samples are converted to analog, RF converted and for transmission by radio to the corresponding antenna element is sent (0-7). Tabelle 1.4 zeigt eine Abbildung von Symbolen auf Töne für CLC/BRC-Übertragungen auf dem i-ten physikalischen Kanal. Table 1.4 shows an illustration of icons on tones for CLC / BRC transmissions on the physical channel i-th.
  • 1.5.2.2 Basisempfänger-Funktionsbaustein-Diagramm 1.5.2.2 Base Receiver Function Block Diagram
  • 1.5.2.2.1 Verkehrskanäle (Beispiel) 1.5.2.2.1 traffic channels (example)
  • [0097] [0097]
    1.10 1.10 zeigt das Blockdiagramm des Basisempfängers für einen Verkehrskanal. shows the block diagram of the Base receiver for a traffic channel. Während eines bestimmten TDMA-Fensters und auf einem bestimmten physikalischen Kanal empfängt die Basis Signale auf all ihren 8 Antennen. During a given TDMA slot, and on a given physical channel, the Base receives signals on all its 8 antennas. Die Signale werden rückkonvertiert, digital abgetastet und durch diskrete Fourier-Transformation (DFT) zurück in den Frequenzbereich umgewandelt. The signals are reconverted, digitally sampled and discrete Fourier transform (DFT) is converted back into the frequency domain. Für einen bestimmten Verkehrskanal werden die entsprechenden Töne mit Hilfe eines Demultiplexers ausgewählt. For a given traffic channel, the appropriate tones are selected using a demultiplexer. Die Töne von allen Antennen werden dann an einen Entspreizer gesendet. The tones from all antennas are then sent to a despreader. Der Entspreizer wichtet alle Töne von einer bestimmten Antenne durch eine bestimmte Wichtung, die berechnet werden kann wie in Abschnitt 2 beschrieben, und addiert dann alle Töne von anderen Antennen (Addition von 8 Vektoren mit je 18 Elementen). Despreader weights all the tones from a given antenna by a given weight, which can be calculated as described in Section 2, and then adds all the tones from different antennas (addition of 8 vectors with 18 elements). Der resultierende 18-Elemente-Vektor wird dann an einen Frequenzkorrekturfilter gesendet, wo jedes Element des Vektors mit einem Phasenausgleichsfaktor multipliziert wird, und das Pilotsymbol wird von der Sequenz entfernt. The resulting 18 element vector is then sent to a frequency correction filters, where each element of the vector is multiplied by a phase correction factor, and the pilot symbol is stripped off the sequence. Die restlichen 17 Symbole werden an den Trellisdecodierer gesendet, der 16 Symbole (48 Bit) von Verkehrsdaten und 1 Symbol (3 Bit) von LCC-Daten ausgibt. The remaining 17 symbols are sent to the trellis decoder which outputs 16 symbols (48 bits) of traffic data, and 1 symbol (3 bits) of LCC data.
  • [0098] [0098]
    Dieser Vorgang wird für die nächsten 48 Bit von Binärdaten, die im nächsten relevanten TDMA-Fenster übertragen werden, von Anfang an wiederholt. This process is repeated for the next 48 bits of binary data transmitted in the next relevant TDMA slot from the start. 1.10 1.10 ist ein Funktionsbaustein-Diagramm eines Basisempfängers für einen einzigen Verkehrskanal im ¾-Raten-16-QAM-Modus. is a functional block diagram of a base receiver for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • 1.5.2.2.2 gemeinsame Zugangskänale Common Access Channels (CACs) 1.5.2.2.2 common Zugangskänale Common Access Channels (CACs)
  • [0099] [0099]
    1.11 1.11 zeigt das Blockdiagramm des Basisempfängers für einen CAC. shows the block diagram of the Base receiver for a CAC. Während eines bestimmten TDMA-Fensters und auf einem bestimmten physikalischen Kanal empfängt die Basis Signale auf allen ihren 8 Antennen. During a given TDMA slot, and on a given physical channel, the Base receives signals on all its 8 antennas. Die Signale werden abwärtskonvertiert, digital abgetastet und durch diskrete Fourier-Transformation (DFT) zurück in den Frequenzbereich umgewandelt. The signals are down-converted, digitally sampled and discrete Fourier transform (DFT) is converted back into the frequency domain. Für einen bestimmten CAC-Kanal werden die entsprechenden Töne mit Hilfe eines Demultiplexers ausgewählt. For a particular CAC channel, the appropriate tones are selected using a demultiplexer. Die Töne von allen Antennen werden dann an einen Entspreizer gesendet. The tones from all antennas are then sent to a despreader. Der Entspreizer wichtet alle Töne von einer bestimmten Antenne durch eine bestimmte Wichtung, die berechnet werden kann wie in Abschnitt 2 beschrieben, und addiert dann alle Töne von anderen Antennen (Addition von 8 Vektoren mit je 18 Elementen). Despreader weights all the tones from a given antenna by a given weight, which can be calculated as described in Section 2, and then adds all the tones from different antennas (addition of 8 vectors with 18 elements). Die resultierenden 18 Töne werden an einen Frequenzkorrekturfilter gesendet, wo jeder Ton mit einem Phasenausgleichsfaktor multipliziert wird, und die 9 Pilotsymbole werden von der Sequenz entfernt. The resulting 18 tones are sent to a frequency correction filters, where each tone is multiplied by a phase correction factor, and the 9 pilot symbols are removed from the sequence. Der 9-Elemente-Vektor wird dann QPSK-demoduliert. The 9 element vector is then QPSK demodulated. Da jedes Element des Vektors ein QPSK-Symbol ist, das zwei Informationsbit darstellt, gibt der Demodulator 18 Informationsbit aus. Since each element of the vector is a QPSK symbol representing two bit of information, the demodulator outputs 18 bit of information.
  • [0100] [0100]
    Der Zeitmultiplexer sammelt die Symbole, die in 8 aufeinander folgenden TDMA-Fenstern empfangen werden, um 144 Bit mit RS-codierten Informationen zu bilden, die also einen Block mit 24 RS-Symbolen bilden (jedes RS-Symbol ist 6 Bit lang). The time multiplexer collects the symbols received in 8 consecutive TDMA slots to 144 bits to form with RS-coded information so a block of 24 RS symbols form (each RS symbol is 6 bits long). Der RS-Block wird dann decodiert, um 12 RS-Symbole oder 72 Bit der ursprünglichen CAC-Information zu erzeugen, die von der RU gesendet wurde. The RS block is then decoded to produce 12 RS symbols or 72 bits of the original CAC information transmitted from the RU. 1.11 1.11 ist ein Funktionsbaustein-Diagramm des Basisempfängers für einen CAC. is a functional block diagram of the base receiver for a CAC.
  • 1.5.2.3 RU-Sender-Funktionsbaustein-Diagramm 1.5.2.3 RU transmitter function block diagram
  • 1.5.2.3.1 Verkehrskanäle 1.5.2.3.1 traffic channels
  • [0101] [0101]
    Die RU sendet Informationen an die einzige Basis in ihrer Zelle. The RU sends information to the only base in her cell. Dieser Abschnitt beschreibt die Übertragungsformate für einen 16-kbit/s-bis-64-kbit/s-Verkehrskanal, gemeinsam mit einem 1-kbit/s-bis-4-kbit/s-Link Control Channel (LCC) von einer RU an ihre Basis. This section describes the transmission formats for a 16 kbit / s to 64 kbit / s traffic channel, together with a 1-kbit / s to 4 kbit / s link control channel (LCC) of a RU in their base. Die 16-kbit/s-Verbindung wird hergestellt durch Zuweisung eines TDMA-Fensters pro Rahmen. The 16-kbit / s connection is made by assigning one TDMA slot per frame. Bei höheren Datenübertragungsgeschwindigkeiten wird das in diesem Abschnitt beschriebene Verfahren in jedem anwendbaren TDMA-Fenster wiederholt. For higher data speeds the process described in this section is repeated in every applicable TDMA slot. Zum Beispiel müssen bei der Verbindung mit 64 kbit/s 4 TDMA-Fenster pro Rahmen zugewiesen werden. For example, 4 TDMA slots per frame need to be assigned when connecting to 64 kbit / s.
  • [0102] [0102]
    Das Blockdiagramm für den RU-Sender in The block diagram for the RU transmitter in 1.12 1.12 zeigt die Verarbeitung von Daten für ein TDMA-Fenster. shows the processing of data for one TDMA slot.
  • [0103] [0103]
    Die Binärquelle liefert 48 Datenbits in einem TDMA-Fenster. The Binary Source delivers 48 bits of data in one TDMA slot. Der Bit-in-Oktal-Umwandlungsblock wandelt die Binärsequenz in eine Sequenz mit 3-Bit-Symbolen um. The bit to octal conversion block converts the binary sequence into a sequence of 3-bit symbols. Die Symbolsequenz wird in einen Vektor mit 16 Elementen umgewandelt. The symbol sequence is converted into a 16 element vector. Ein Symbol vom Link Control Channel (LCC) wird hinzugefügt, um einen Vektor mit 17 Elementen zu bilden. A symbol from the Link Control Channel (LCC) is added to form a 17 element vector.
  • [0104] [0104]
    Der Vektor ist trelliscodiert. The vector is trellis encoded. Die Ausgabe des Trelliscodierers ist ein weiterer Vektor mit 17 Elementen, worin jedes Element ein Signal in dem Satz von 16QAM-Konstellationssignalen ist. The output of the trellis encoder is another 17 element vector where each element is a signal within the set of 16QAM constellation signals.
  • [0105] [0105]
    Ein bekanntes Pilotsymbol wird dann hinzugefügt, um einen Vektor mit 18 Elementen zu bilden. A known pilot symbol is then added to form a 18 element vector. Die 18 Elemente werden in die Invers-DFT-Frequenzbereiche (die dem physikalischen Kanal entsprechen) platziert, wo sie in den Zeitbereich umgewandelt werden. The 18 items are placed in the inverse DFT frequency bins (corresponding to the physical channel), where they are converted into the time domain. Die digitalen Abtastwerte werden in analoge Abtastwerte umgewandelt, HF-umgewandelt und zur Übertragung über Funk an die Antenne gesendet. The digital samples are converted to analog, RF converted and sent to the transmission via radio to the antenna.
  • [0106] [0106]
    Dieser Vorgang wird für die nächsten 48 binären Datenbits, die im nächsten relevanten TDMA-Fenster übertragen werden, von Anfang an wiederholt. This process is repeated for the next 48 bits of binary data transmitted in the next relevant TDMA slot from the start. 1.12 1.12 ist ein Funktionsbaustein- Diagramm eines RU-Senders für einen einzigen Verkehrskanal im ¾-Raten-16-QAM-Modus. is a function block diagram of a RU-transmitter for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • 1.5.2.3.2 Common Access Channels (CACs) 1.5.2.3.2 Common Access Channels (CACs)
  • [0107] [0107]
    Das Blockdiagramm für die RU-CAC-Übertragungen ist in The block diagram for the RU CAC transmissions is in 1.13 1.13 dargestellt. shown. Die Erzeugung von CAC-Informationen ist dargestellt durch eine Binärquelle, die für jede CAC-Übertragung 72 Datenbits erzeugt. The generation of CAC information is represented by a binary source that generates 72 bits of data for every CAC transmission. Die 72-Bit-Sequenz wird mit Hilfe eines verkürzten Reed Solomon RS (63, 35)-Codes RS-codiert, um eine 24-RS-Symbol-Sequenz (oder äquivalent eine 114-Bit-Sequenz) zu erzeugen. The 72-bit sequence is measured using a shortened Reed Solomon RS (63, 35) code RS-coded to generate a 24 RS symbol sequence (or equivalently a 114 bit sequence).
  • [0108] [0108]
    Die 114-Bit-Sequenz wird QPSK-moduliert, worin jeweils zwei Bit mit Gray-Abbildung auf einen Konstellationspunkt abgebildet werden. The 114-bit sequence is QPSK modulated, in which two bits are mapped with Gray mapping to a constellation point. Die Ausgabe des QPSK-Modulators ist daher eine 72-Symbol-Sequenz (S0–S71). The output of the QPSK modulator is therefore a 72 symbol sequence (S0-S71). Die QPSK-Symbole werden mit 72 bekannten Pilotsymbolen (P0–P71) verschachtelt, wobei für jedes Datensymbol ein Pilotsymbol eingesetzt wird. The QPSK symbols are interleaved with 72 known pilot symbols (P0-P71), wherein a pilot symbol is used for each data symbol. Dies resultiert in einer 144-Symbol-Sequenz. This results in a 144 symbol sequence. Die Sequenz wird zur Übertragung über 8 TDMA-Fenster (in zwei TDMA-Rahmen) in 8 Vektoren mit je 18 Elementen Zeit-demultiplexiert wie in der Tabelle 1.5 der The sequence is time-demultiplexed for transmission over 8 TDMA slots (in two TDMA frames) at 8, 18 element vectors as shown in Table 1.5 of the 1.14 1.14 dargestellt. shown. Abbildung von Symbolen auf Töne für CAC-Übertragungen auf dem i-ten physikalischen Rückkanal Mapping of symbols onto tones for CAC transmissions on the ith physical feedback channel
  • [0109] [0109]
    Während jedes TDMA-Fensters werden die 18 Symbole in die DFT-Frequenzbereiche (die dem physikalischen Kanal entsprechen) platziert, wo sie in den Zeitbereich umgewandelt werden. During each TDMA slot are 18 icons in the DFT frequency bins (which correspond to the physical channel) placed where they are converted into the time domain. Die digitalen Abtastwerte werden in analoge Abtastwerte umgewandelt, HF-umgewandelt und zur Übertragung über Funk an die Antenne gesendet. The digital samples are converted to analog, RF converted and sent to the transmission via radio to the antenna. 1.14 1.14 zeigt das Demultiplexieren einer CAC-Nachricht in zwei aufeinander folgenden TDMA-Rahmen. shows the demultiplexing of a CAC message on two consequent TDMA frames.
  • 1.5.2.4 RU-Empfänger-Funktionsbaustein-Diagramm 1.5.2.4 RU receiver function block diagram
  • 1.5.2.4.1 Verkehrskanäle 1.5.2.4.1 traffic channels
  • [0110] [0110]
    1.15 1.15 zeigt das Blockdiagramm des RU-Empfängers. shows the block diagram of the RU receiver. Während eines bestimmten TDMA-Fensters und auf einem bestimmten physikalischen Kanal empfängt die RU ein Signal auf ihrer Antenne. During a given TDMA slot, and on a given physical channel, the RU receives a signal on its antenna. Die Signale werden abwärtskonvertiert, digital abgetastet und durch diskrete Fourier-Transformation (DFT) zurück in den Frequenzbereich umgewandelt. The signals are down-converted, digitally sampled and discrete Fourier transform (DFT) is converted back into the frequency domain. Für einen bestimmten Verkehrskanal werden die entsprechenden Töne mit Hilfe eines Demultiplexers ausgewählt. For a given traffic channel, the appropriate tones are selected using a demultiplexer. Die 18 Töne werden an einen Frequenzkorrekturfilter gesendet, wo jeder Ton mit einem Phasenausgleichsfaktor multipliziert wird, und das Pilotsymbol wird von der Sequenz entfernt. The 18 tones are sent to a frequency correction filters, where each tone is multiplied by a phase correction factor, and the pilot symbol is removed from the sequence. Die restlichen 17 Symbole werden an den Trellisdecodierer gesendet, der 16 Symbole (48 Bit) von Verkehrsdaten und 1 Symbol (3 Bit) von LCC-Daten ausgibt. The remaining 17 symbols are sent to the trellis decoder which outputs 16 symbols (48 bits) of traffic data, and 1 symbol (3 bits) of LCC data.
  • [0111] [0111]
    1.15 1.15 zeigt das Funktionsbausteindiagramm des RU-Empfängers für einen einzigen Verkehrskanal im ¾-Raten-16-QAM-Modus. shows the functional block diagram of the RU-receiver for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • 1.5.2.4.2 Gemeinsame Verbindungs- und Sende-Kanäle Common Link und Broadcast Channels (CLC/BRCs) 1.5.2.4.2 Common connection and transmission channels Common Link and broadcast channels (CLC / BRCs)
  • [0112] [0112]
    1.16 1.16 ist eine Blockdiagramm-Darstellung von Basisband-Verarbeitung im CLC/BRC-Empfänger. is a block diagram representation of baseband processing in the CLC / BRC receiver. Während eines bestimmten TDMA-Fensters empfängt die RU auf einem bestimmten physikalischen Kanal, der für CLC/BRC-Übertragung genutzt wird, über ihre Antenne ein Zeitbereichssignal. During a given TDMA slot, the RU receives on a given physical channel, which is used for CLC / BRC transmission, via its antenna a time domain signal. Das Signal wird abwärtskonvertiert, digital abgetastet und durch diskrete Fourier-Transformation (DFT) zurück in den Frequenzbereich umgewandelt. The signal is down-converted, digitally sampled, and transformed back into the frequency domain by discrete Fourier transformation (DFT). Die entsprechenden Töne für den CLC/BRC werden mit Hilfe eines Demultiplexers ausgewählt. The corresponding tones for the CLC / BRC are selected using a demultiplexer. Die 18 Töne werden an einen Frequenzkorrekturfilter gesendet, wo jeder Ton mit einem Phasenausgleichsfaktor multipliziert wird, und die 3 Pilotsymbole werden dann entfernt. The 18 tones are sent to a frequency correction filters, where each tone is multiplied by a phase correction factor, and the 3 pilot symbols are then removed. Die restlichen 15 Elemente werden dann QPSK-demoduliert. The remaining 15 elements are then QPSK demodulated. Somit gibt der Demodulator 30 Informationsbit aus. Thus, the demodulator outputs 30 bit of information.
  • [0113] [0113]
    Der Zeitmultiplexer sammelt die Daten in 8 aufeinander folgenden TDMA-Fenstern, um 240 Bit mit RS-codierter Information zu bilden, die somit einen 40-RS-Symbolblock bilden (jedes RS-Symbol ist 6 Bit lang). The time multiplexer collects the data in 8 consecutive TDMA slots to form 240 bits of RS encoded information hence a 40 RS symbol block form (every RS symbol is 6 bits long). Der RS-Block wird dann decodiert, um 12 RS-Symbole oder 72 Bit der ursprünglichen CLC/BRC-Information zu erzeugen, die von der Basis gesendet wurde. The RS block is then decoded to produce 12 RS symbols or 72 bits of the original CLC / BRC information transmitted from the base.
  • Abschnitt 2 Räumliche PWAN FDD-Verarbeitung Section 2 Spatial PWAN FDD processing
  • Einleitung Initiation
  • [0114] [0114]
    Räumliche Verarbeitung wird in die PWAN-Bitübertragungsschicht integriert, um für verbesserte Kapazität und ein verbessertes Serviceniveau zu sorgen. Spatial processing is integrated into the PWAN physical layer to provide improved capacity and an improved level of service. Diese werden erreicht durch räumliche Isolierung zur Frequenzwiederverwendung und durch die Unterdrückung von Gleichkanal-Störern. This can be achieved by spatial isolation for frequency reuse and by suppressing co-channel interferers. In einem Frequency Division Duplex-(FDD-)System, in dem die Frequenzen der Übertragungs- und Empfangsbänder weit getrennt sind, ist Reziprozität im Kanal nicht erreichbar. In a Frequency Division Duplex (FDD) system in which the frequencies of the transmit and receive bands are widely separated, reciprocity can not be achieved in the channel. Deshalb werden im Vorwärts- und Rückkanal verschiedene Strahlformungs-Strategien benötigt. Therefore, different beamforming strategies are needed in forward and reverse channel.
  • [0115] [0115]
    Dieser Abschnitt beschreibt speziell diejenigen Funktionen, die benötigt werden, um räumliche Verarbeitung an der PWAN-Basisstation zu implementieren. This section specifically describes those functions required to implement spatial processing at the PWAN Base station. Räumliche Verarbeitung an der Gegenstelle ist fakultativ und bietet eine potentielle Mölichkeit, räumliche Freiheit für weitere Kapazitätserhöhungen zu gewinnen. Spatial processing at the remote terminal is optional and provides a potential There is possibility to gain spatial freedom for further capacity increases.
  • [0116] [0116]
    Die Hauptfunktionen, die in jedem Strahlformungs-System vorhanden sind, werden sowohl für die Vorwärts- als auch für die Rückwärtsverbindungen beschrieben. The main functions that are present in any beamforming system will be described for both the forward and the reverse links. Sie schließen die Anwendung der Strahlformungs-Wichtungen, Wichtungsberechnung, Anpassung und Integration der Referenz-Pilotsignale ein. They include the application of beamforming weights, weight calculation, adaptation and integration of the reference pilot signals.
  • 2.1 Schmalband-Annahme 2.1 narrowband assumption
  • [0117] [0117]
    Es ist zunächst wichtig, über eine der wichtigsten Grundlagen zu sprechen, die jedem Strahlformungs-System inhärent sind: ob seine Frequenz schmalbandig oder breitbandig ist. First, it is important to talk about one of the most important basics that any beamforming system are inherent: if its frequency is narrowband or broadband. Bei dem PWAN-System wird vorausgesetzt, dass alle Strahlformung schmalbandig ist. In the PWAN system, it is assumed that all beamforming is narrowband. Es ist notwendig, das System zu Beginn als schmalbandig zu definieren, um sicherzustellen, dass die Frequenzgänge an verschiedenen Feldelementen eng übereinstimmen und dass empfangene räumliche Abtastwerte von einem Ende des Feldes zum nächsten ausreichend korreliert werden. It is necessary to define the system as narrowband at the beginning, make sure that the frequency responses at different array elements match closely and that received spatial samples are sufficiently correlated from one end of the array to the next.
  • [0118] [0118]
    Diese Voraussetzung kann im Zusammenhang mit dem Beobachtungszeit-Bandbreiten-Produkt für die Basisstation-Antennen-Apertur analytisch untersucht werden. That condition can be examined analytically in the context of the observation time-bandwidth product for the Base station antenna aperture. Sie kann auch durch Beobachtung der im Strahlungsmuster vorhandenen Fehlanpassung über das betreffende Frequenzband hinweg getestet werden. It can also be tested by observing the present in the radiation pattern mismatch over the relevant frequency band.
  • [0119] [0119]
    Das Beobachtungszeit-Intervall für eine Antennen-Apertur ist definiert als die Zeit, die eine ebene Wellenform benötigt, um die Antennen-Apertur vollständig zu passieren. The observation-time interval for an antenna aperture is defined as the time required for a plane waveform to pass completely through the antenna aperture. Dies ist abhängig vom Signal-Einfallwinkel. This depends on the signal-angle of incidence. Das Beobachtungszeit-Bandbreiten-Produkt (time bandwidth product, TBWP) ist das Produkt aus dem Beobachtungsintervall und der Signal-Bandbreite. The observation time-bandwidth product (time-bandwidth product, TBWP) is the product of the observation interval and the signal bandwidth. Damit ein Feld als schmalbandig bezeichnet werden kann, sollte das TBWP für alle Einfallwinkel deutlich weniger als 1 betragen. In order for a field can be described as a narrow band, the TBWP should be for all angles of incidence significantly less than 1.
  • [0120] [0120]
    Eine schnelle Berechnung des TBWPs für eine lineare Öffnung mit einheitlichem 8-Elementen-Abstand sollte eine Grenze für dieses TBWP für PWAN liefern, da dies die Begrenzung des Beobachtungsintervalls für ein Feld mit einheitlichen Abständen wäre. A quick calculation of the TBWPs for a linear aperture with 8 element uniform spacing should give a limit to this TBWP for PWAN, since this would be the limitation of the observation interval for a field with uniform intervals. Gleichung 2.1 und Gleichung 2.2 beschreiben diese Berechnung, worin Td das Beobachtungszeit-Intervall ist, BW die Signal-Bandbreite ist (112,5 kHz), N die Anzahl von Feldelementen (8) ist und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Equation 2.1 and Equation 2.2 describe this calculation, where Td is the observation time interval, BW is the signal bandwidth (112.5 kHz), N is the number of array elements (8) and c is the speed of light.
  • (Gleichung 2.1) (Equation 2.1)
    • Td = (Elementenabstand·sin(Einfallwinkel))/c)·(N – 1) = (2,63e – 10)·(8 – 1) = 1,84e – 09 Td = (element spacing * sin (angle)) / c) x (N - 1) = (2,63e - 10) · (8 - 1) = 1,84e - 09
  • (Gleichung 2.2) (Equation 2.2)
    • TBWP = 1,84e – 09·BW = 1,84e – 09·112,5e03 = 2,07e – 04 TBWP = 2,07e – 04 << 1 TBWP = 1,84e - 09 · BW = 1,84e - 09 · 112,5e03 = 2,07e - 04 TBWP = 2,07e - 04 << 1
  • [0121] [0121]
    Diese Berechnung wurde für den maximalen Einfallwinkel von der Hauptstrahlrichtung (bei Längsstrahlrichtung) von 90 Grad für das maximale Beobachtungsintervall durchgeführt. This calculation was performed for the maximum incident angle of the main beam direction (in the longitudinal direction of the beam) of 90 degrees for the maximum observation interval. Wie aus der Gleichung 2.2 ersichtlich wird, ist das TBWP bei der Maximalverzögerung viel kleiner als Eins (alle anderen Winkel hätten ein kleineres TBWP), also ist die Schmalband-Annahme richtig. As is apparent from the equation 2.2, the TBWP is much smaller than one at the maximum delay (all other angles would have a smaller TBWP), so the narrowband assumption is correct.
  • [0122] [0122]
    Diese Annahme wurde durch Simulationen auch für das lineare Feld getestet, mit dem Ergebnis, dass eine Fehlanpassung der Strahlungsmuster über diese Bandbreite einen zu vernachlässigenden mittleren quadratischen Fehler (mean-square error, MSE) aufwies, was erneut die Schmalband-Annahme stützte. This assumption was tested by simulations for the linear array, with the result that a mismatch of the radiation pattern of a negligible mean square error (mean square error, MSE) had this bandwidth, which again supported the narrowband assumption.
  • 2.2 Fernfeld-Annahme 2.2 far-field assumption
  • [0123] [0123]
    Eine andere wichtige Annahme, die im PWAN-Strahlformungssystem inhärent ist, ist die Fernfeld-Annahme. Another important assumption inherent in the PWAN the beamforming system is the far-field assumption. Diese Annahme besagt, dass alle Strahlformungsfunktionen für Wellenformen gelten, die vom Fernfeld (> ~4 Meter) im Gegensatz zum Nahfeld (< ~4 Meter) empfangen werden. This assumption states that all beamforming functions apply to waveforms (> ~ 4 meters) are received in contrast to the near field (<~ 4 meters) from the far field. Dies ermöglicht es dem Ingenieur, jede sich fortpflanzende Wellenform, die in die Antennen-Apertur einfällt, als ebene Wellenform zu behandeln, was bedeutet, dass die Fortpflanzung des Signals zwischen zwei Antennenelementen als reine Verzögerung gekennzeichnet werden kann. This allows the engineer, each propagating waveform incident in the antenna aperture to treat as a plane wave form, which means that the propagation of the signal can be identified between two antenna elements as a pure delay. Es wird angenommen, dass das Signal an jedem Punkt auf der ebenen Wellenform die gleiche Intensität hat. It is assumed that the signal on the planar wave form has the same intensity at each point.
  • 2.3 Vorwärtskanal 2.3 downstream channel
  • [0124] [0124]
    Auf der Vorwärtsverbindung von der Basis zur RU wird Strahlformung (Beamforming) verwendet, um für eine Isolierung zwischen räumlich getrennten RUs zu sorgen. On the forward link from the base to RU beamforming is (beamforming) used to provide isolation between spatially separated RUs. Bei Übertragung von der Basis beruht die Strahlformung auf Bewertungen der Einfallsrichtung, die von empfangenen RU-Übertragungen abgeleitet werden. In transmission from the base beamforming based on reviews of the incident direction, derived from received RU transmissions. Am RU-Empfänger wird räumliche Isolierung bereitgestellt durch die Kombination von Daten an der Antennen-Apertur selbst zum Zwecke eines kontinuierlichen festen Strahlungsmusters. At RU-receiver spatial isolation is provided by combining data on the antenna aperture itself for the purpose of continuous fixed radiation pattern.
  • 2.3.1 Basissender 2.3.1 base stations
  • [0125] [0125]
    Eine Funktionsdarstellung eines einzelnen Verkehrskanals für den Basissender wird in A functional representation of a single traffic channel for the base station is in 2.1 2.1 gezeigt. shown. Dieser Abschnitt behandelt diejenigen Bestandteile des Basissenders, welche die Funktionen der räumlichen Verarbeitung direkt implementieren: den in This section covers those parts of the base station, which implement the spatial processing functions directly: in the 2.1 2.1 schattierten Spreizerblock und das Antennen-Feld. shaded spreader block and the antenna array. 2.1 2.1 ist ein Funktionsbausteindiagramm des Basissenders für einen einzelnen Verkehrskanal im ¾-Raten-16-QAM-Modus. is a functional block diagram of the base station for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • 2.3.1.1 Antennen-Feld 2.3.1.1 antenna array
  • [0126] [0126]
    Das Antennen-Feld (Antenna Array) für den Basissender besteht aus N Sensoren, die von jedem Feldelement räumlich gewichtete Signale versenden. The antenna array (Array Antenna) for the base station consists of N sensors, send the spatially weighted by each array element signals. Dieses Feld ist in halbkugelförmiger Geometrie mit entweder einheitlichen oder nicht einheitlichen Elementen-Abständen konfiguriert. This field is configured in a hemispherical geometry with either uniform or non-uniform element spacing.
  • 2.3.1.2 Wichtungs-Anwendung 2.3.1.2 Weight Application
  • [0127] [0127]
    Die Strahlformung in der Vorwärtsrichtung wird erzielt durch Anwendung einer komplexen Wichtungsmatrix, W, bestehend aus Wichtungsvektoren, die jedem Benutzer entsprechen, so dass das übertragene Signal in die Richtung der gewünschten RU(s) verstärkt und für alle anderen Übertragungsrichtungen gedämpft wird. The beam-forming in the forward direction is achieved by applying a complex weight matrix, W, consisting of weight vectors corresponding to each user, reinforced so that the transmitted signal in the direction of the desired RU (s) and is attenuated for all other directions of transmission. Diese Wichtungs-Anwendung ist in der folgenden Gleichung beschrieben. This weight application is described in the following equation.
  • (Gleichung 2.3) (Equation 2.3)
    • X = WY X = WY
  • [0128] [0128]
    Die Gleichung 2.3 stellt eine Matrixmultiplikation der Basisband-Tondaten, Y, mit der Wichtungsmatrix, W, zur Erzeugung der zu modulierenden und zu sendenden Tondaten, X, dar. Equation 2.3 represents a matrix multiplication of the baseband tone data, Y, by the weight matrix, W, for the production to be modulated and to be transmitted to the tone data, X, represents.
  • 2.3.1.3 Wichtungs-Ableitung 2.3.1.3 weight derivation
  • [0129] [0129]
    Der Spreizer-Block innerhalb des Basissenders liefert die Matrix räumlicher Wichtungen, W, zur Anwendung auf die zu sendenden Tondaten. The spreader block within the base station provides the matrix of spatial weights, W for application to the audio data to be transmitted. Diese Matrix kann durch eines von mehreren Verfahren abgeleitet werden: aus Daten-unabhängigen festen Strahl-Wichtungen, abgeleitet von der räumlichen Trennung der Antennen-Feld-Öffnung, durch adaptive Echtzeit-Berechnung statistisch optimaler Strahl-Wichtungen, abgeleitet von zweitrangiger Statistik der Daten, die über die Antennen-Feld-Öffnung empfangen werden, oder durch den Empfang einer der beiden Arten von Wichtung über eine Schnittstelle von einem anderen Basis-Untersystem. This matrix can be derived by one of several methods: from data-independent fixed beam weights derived from the spatial separation of the antenna array aperture through adaptive real-time computation of statistically optimum beam weights derived from secondary statistical data, received over the antenna array aperture, or by receiving either type of weight through an interface from another Base subsystem.
  • [0130] [0130]
    Jedes Verfahren der Wichtungs-Ableitung ist mit bestimmten Vorteilen im Hinblick auf räumliche Isolierung, Gleichkanal-Störspannungsunterdrückung und Komplexität der Systemverarbei tung verbunden. Each method of weight derivation implies certain advantages with regard to spatial isolation, co-channel interference rejection and complexity of Systemverarbei device.
  • [0131] [0131]
    Daten-unabhängige feste Strahl-Wichtungen üben die geringste Echtzeit-Berechnungs-Belastung auf das Basisband-Teilsystem aus, da diese Wichtungen im Voraus berechnet und zum Nachschlagen pro Anruf in Echtzeit tabellarisiert werden können. Data-independent fixed beam weights exert the least real-time computational burden on the baseband subsystem, since these weights can be calculated in advance and to look up per call in real time can be tabulated. Daten-unabhängige Wichtungen bieten räumliche Isolierung zwischen Abwärts-Übertragungen für Raum-Vielfachzugriff (SDMA), steuern jedoch keine Nullen zur direkten Unterdrückung von Gleichkanal-Störern bei. Data-independent weights provide spatial isolation between downlink transmissions for spatial division multiple access (SDMA), control but no zeros for the direct suppression of co-channel interferers in. Die Unterdrückung dieser Störer ist jedoch inhärent in der räumlichen Isolierung, die durch das Hauptkeulen-zu-Nebenkeulen-Verhältnis bereitgestellt wird, aber die Vorteile (räumliche Auflösung und verstärkte Dämpfung) der adaptiven Beisteuerung von Nullen direkt an einen Gleichkanal-Störer stehen nicht zur Verfügung. The suppression of these interferers is, however, inherent in the spatial isolation provided by the main lobe-to-sidelobe ratio, but the advantages (spatial resolution and increased attenuation) of the adaptive nulls directly at a co-channel interferers are not available ,
  • [0132] [0132]
    Statistisch optimale Strahlformungs-Wichtungen bieten eine direkte Unterdrückung von Gleichkanal-Störern, benötigen jedoch eine erhöhte Verarbeitungsleistung und führen zu erhöhter Latenz aufgrund von Konvergenzzeiten in der Wichtungsberechnung. Statistically optimal beamforming weights provide direct suppression of co-channel interferers, but require increased processing power and cause increased latency due to convergence times in the weight calculation. Es ist auch anzumerken, dass in FDD-Systemen die Bewertung der Einfallrichtung (direction of arrival, DOA) dem Sende-Strahlformer aufgrund der Unabhängigkeit von Kanaleffekten über den großen Frequenzabstand der Vorwärts- und Rückwärtsbänder keine genauen Bewertungen von Mehrwegkomponenten liefern kann. It should also be noted that in FDD systems, the assessment of the incident direction (direction of arrival, DOA) can not provide accurate estimates of multipath components the transmit beamformer due to the independence of channel effects over the large frequency separation of the forward and reverse bands. Dies bedeutet, dass der Sende-Strahlformer nur feste Richtfunk-(line of sight, LOS-)Übertragungen von störenden RUs annullieren kann. This means that the transmit beamformer can cancel only fixed radio links (line of sight, LOS) transmissions from interfering RUs. Ein anderer wesentlicher Vorteil dieser Vorgehensweise ist jedoch die erhöhte Auflösung des Hauptstrahls, die für eine bessere räumliche Auflösung über Daten-unabhängige Wichtungen sorgt. However, another important advantage of this approach is the increased resolution of the main beam, which provides better spatial resolution over data-independent weights.
  • 2.3.1.4 Wichtungs-Aktualisierung 2.3.1.4 weight update
  • [0133] [0133]
    Die Wichtungsmatrix, W, muss regelmäßig aktualisiert werden. The weighting matrix, W must be updated regularly. Diese Aktualisierung ist erforderlich, um Änderungen im Vorwärtsverbindungskanal sowie in einzelnen Verbindungen, die ständig über diesen Kanal ab- und aufgebaut werden, zu verfolgen. This update is required to track changes in the forward link channel as well as individual links continuously depreciated over this channel and be built up. Für Daten-unabhängige Wichtungen gilt die Kanalüberwachung nicht, und die Wichtungs-Aktualisierung findet pro Anruf statt. For data-independent weights, channel tracking does not apply and the weight update takes place per call. Bei statistisch optimalen Wichtungen beruht das Aktualisierungs- Intervall auf der Anpassungsrate, die von der Kanal-Statistik abgeleitet ist (Zeit-Bandbreiten-Produkt und Kanal-Stationarität). When statistically optimum weights, the update interval is based on the rate of adaptation derived from the channel statistics (time-bandwidth product and channel stationarity).
  • 2.3.1.5 Bezugssignal 2.3.1.5 reference signal
  • [0134] [0134]
    Die Basis sendet Referenz-Verbindung-Aufrechterhaltungs-Piloten (Link Maintenance Pilots – LMPs), um eine Phasenreferenz zur kohärenten Demodulation und eine Bewertung des gewünschten Signals zur Strahlform-Fehler-Abschätzung bereitzustellen. The Base will transmit reference link-sustaining pilots (Link Maintenance Pilots - LMPs) to provide a phase reference for coherent demodulation and an estimate of the desired signal for beamform error estimation. Bezugssignale werden sowohl auf dem Vorwärtskanal als auch auf dem Rückkanal übertragen. Reference signals are transmitted on both the forward link and on the return channel. Dies ermöglicht es der Basis, eine Messung des mittleren quadratischen Fehlers (mean-square error, MSE) vorzunehmen, die bei der Ableitung einer optimalen Strahlform-Lösung für den Rückkanal verwendet wird, ohne dass man sich auf eine Bewertung der Einfallrichtung stützt. This allows the base, a measurement of the mean square error (mean square error, MSE) to make, which is used in the derivation of optimal beamforming solution for the return channel, without relying on an assessment of the incident direction.
  • 2.3.1.6 Bewertung der Einfallrichtung 2.3.1.6 Evaluation of the incidence direction
  • [0135] [0135]
    A-priori-Kenntnis des Einfallwinkels bei RU-Übertragungen ist erforderlich, um Übertragungsstrahlen pro Anruf auf die gewünschten Signale zu lenken. A priori knowledge of the incident angle at RU transmissions is required to direct transmission beams per call to the desired signals. Diese Informationen müssen durch DOA-Bewertungsverfahren gesammelt werden. This information must be collected by DOA assessment procedures.
  • 2.3.2 RU-Empfänger 2.3.2 RU-receiver
  • [0136] [0136]
    Räumliche RU-Basisband-Verarbeitungstechniken führen räumliche Verarbeitung an der Feld-Öffnung (array aperture) zur Bildung eines kontinuierlichen Strahls durch. Spatial RU baseband processing techniques perform spatial processing at the array aperture (array aperture) to form a continuous beam.
  • 2.4 Rückkanal 2.4 Return Channel
  • [0137] [0137]
    Auf dem Rückkanal, von der RU an die Basis, wird Strahlformung verwendet, um für Isolierung zwischen räumlich getrennten RUs und Unterdrückung von Gleichkanal-Störern zu sorgen. On the return channel from the RU to the base, beam shaping is used to provide isolation between spatially separated RUs and suppressing co-channel interferers. Auf dieser Verbindung ist keine A-priori-Kenntnis des Einfall-Winkels von RU-Übertragungen erforderlich; In this connection no a priori knowledge of the incidence angle of RU transmissions is required; stattdessen wird Bezugssignal-adaptive Strahlformung verwendet. instead reference signal adaptive beamforming used.
  • 2.4.1 Basisempfänger 2.4.1 Base Receiver
  • [0138] [0138]
    Eine Funktionsdarstellung eines einzigen Verkehrskanals für den Basisempfänger wird in A functional representation of a single traffic channel for the base receiver is in 2.2 2.2 gezeigt. shown. Dieser Abschnitt bezieht sich auf diejenigen Komponenten des Basisempfängers, welche die Funktionen der räumlichen Verarbeitung direkt implementieren: den schattierten Entspreizer-Block in This section refers to those components of the base receiver that implement the spatial processing functions directly: the shaded block in Despreader 2.2 2.2 und das Antennen-Feld. and the antenna array. 2.2 2.2 zeigt das Funktionsbausteindiagramm des Basisempfängers für einen einzigen Verkehrskanal im ¾-Raten-16-QAM-Modus. shows the functional block diagram of the base receiver for a single traffic channel in rate ¾ 16 QAM mode.
  • 2.4.1.1 Antennen-Feld 2.4.1.1 antenna array
  • [0139] [0139]
    Das Antennen-Feld für den Basisempfänger besteht aus N Sensoren, die Wellenformen abtasten, welche an jedem Feldelement auf die Feld-Öffnung auftreffen. The antenna array for the Base receiver consists of N sensors that sample waveforms impinging on each array element at the array aperture. Dieses Feld ist in einer halbkugelförmigen Geometrie mit entweder einheitlichen oder nicht einheitlichen Elementen-Abständen ausgebildet. This field is formed in a hemispherical geometry with either uniform or non-uniform element spacing.
  • 2.4.1.2 Wichtungs-Anwendung 2.4.1.2 Weight Application
  • [0140] [0140]
    Die räumliche Verarbeitung in umgekehrter Richtung wird durchgeführt durch Anwendung einer komplexen Wichtungsmatrix, W, die aus Wichtungsvektoren besteht, die jedem Anwender entsprechen, so dass das empfangene Signal in die Richtung der gewünschten RU verstärkt und in alle anderen Richtungen gedämpft wird. Spatial processing in the reverse direction is performed by applying a complex weight matrix, W, consisting of weight vectors corresponding to each user, so that the received signal is amplified in the direction of the desired RU and attenuated in all other directions. Diese Wichtungs-Anwendung ist in der folgenden Gleichung beschrieben. This weight application is described in the following equation.
  • (Gleichung 2.4) (Equation 2.4)
    • Y = WX Y = WX
  • [0141] [0141]
    Gleichung 2.4 stellt eine Matrixmultiplikation der Basisband-Tondaten, X, mit der Wichtungsmatrix, W, zur Erzeugung der entspreizten Tondaten, Y, dar. Equation 2.4 represents a matrix multiplication of the baseband tone data, X, by the weight matrix, W, to produce the despread tone data, Y, Dar.
  • 2.4.1.3 Wichtungs-Ableitung 2.4.1.3 weight derivation
  • [0142] [0142]
    Der Entspreizer-Block im Basisempfänger liefert die Matrix räumlicher Wichtungen, W, zur Anwendung auf die empfangenen Daten. Despreader block in the base receiver provides the matrix of spatial weights, F, applied to the received data. Diese Matrix kann durch eines von mehreren Verfahren abgeleitet werden: aus Daten-unabhängigen festen Strahl- Wichtungen, abgeleitet von der räumlichen Trennung der Antennen-Feld-Öffnung, durch adaptive Echtzeit-Berechnung statistisch optimaler Strahl-Wichtungen, abgeleitet von Statistik der zweiten Ordnung, die über die Antennen-Feld-Öffnung empfangen wird, oder durch den Empfang einer der beiden Arten von Wichtung über eine Schnittstelle von einem anderen Basis-Untersystem. This matrix can be derived by one of several methods: from data-independent fixed beam weights derived from the spatial separation of the antenna array aperture through adaptive real-time computation of statistically optimum beam weights derived from statistics of the second order, received over the antenna array aperture, or by receiving either type of weight through an interface from another Base subsystem.
  • [0143] [0143]
    Jedes Verfahren der Wichtungs-Ableitung ist mit bestimmten Vorteilen im Hinblick auf räumliche Isolierung, Gleichkanal-Störspannungsunterdrückung und Komplexität der Systemverarbeitung verbunden. Each method of weight derivation implies certain advantages with regard to spatial isolation, co-channel interference rejection, and system processing complexity.
  • [0144] [0144]
    Daten-unabhängige feste Strahl-Wichtungen üben die geringste Echtzeit-Berechnungs-Belastung auf das Basisband-Teilsystem aus, da diese Wichtungen im Voraus berechnet und zum Nachschlagen pro Anruf in Echtzeit tabellarisiert werden können. Data-independent fixed beam weights exert the least real-time computational burden on the baseband subsystem, since these weights can be calculated in advance and to look up per call in real time can be tabulated. Daten-unabhängige Wichtungen bieten räumliche Isolierung zwischen Aufwärts-Übertragungen für Raummultiplex-Vielfachzugriff (SDMA), steuern jedoch keine Nullen zur direkten Unterdrückung von Gleichkanal-Störern bei. Data-independent weights provide spatial isolation between uplink transmissions for spatial division multiple access (SDMA), control but no zeros for the direct suppression of co-channel interferers in. Die Unterdrückung dieser Störer ist jedoch inhärent in der räumlichen Isolierung, die durch das Hauptkeulen-zu-Nebenkeulen-Verhältnis bereitgestellt wird, aber die Vorteile (räumliche Auflösung und verstärkte Dämpfung) der adaptiven Beisteuerung von Nullen direkt an einen Gleichkanal-Störer sind nicht verfügbar. The suppression of these interferers is, however, inherent in the spatial isolation provided by the main lobe-to-sidelobe ratio, but the advantages (spatial resolution and increased attenuation) of the adaptive nulls directly at a co-channel interferers are not available.
  • [0145] [0145]
    Statistisch optimale Strahlformungs-Wichtungen bieten eine direkte Unterdrückung von Gleichkanal-Störern, benötigen jedoch eine erhöhte Verarbeitungsleistung und führen zu erhöhter Latenz aufgrund von Konvergenzzeiten in der Wichtungsberechnung. Statistically optimal beamforming weights provide direct suppression of co-channel interferers, but require increased processing power and cause increased latency due to convergence times in the weight calculation.
  • 2.4.1.4 Wichtungs-Aktualisierung 2.4.1.4 weight update
  • [0146] [0146]
    Die Wichtungsmatrix, W, muss regelmäßig aktualisiert werden. The weighting matrix, W must be updated regularly. Diese Aktualisierung ist erforderlich, um Änderungen im Rückkanal sowie in einzelnen Verbindungen, die ständig über den Kanal ab- und aufgebaut werden, zu verfolgen. This update is required to track changes in the return channel and in individual links continuously depreciated over the channel and are constructed. Für Daten-unabhängige Wichtungen gilt die Kanalüberwachung nicht, und die Wichtungs-Aktualisierung findet pro Anruf statt. For data-independent weights, channel tracking does not apply and the weight update takes place per call. Bei statistisch optimalen Wichtungen beruht das Aktualisierungs-Intervall auf der Anpassungsrate, die von der Kanal-Statistik abgeleitet ist (Zeit-Bandbreiten-Produkt und Kanal-Stationarität). When statistically optimal weights, the update interval is based on the rate of adaptation derived from the channel statistics (time-bandwidth product and channel stationarity).
  • 2.4.1.5 Bewertung der Einfallrichtung 2.4.1.5 Evaluation of the incidence direction
  • [0147] [0147]
    Auf dem Rückkanal wird die Bewertung der Einfallrichtung für den empfangenen Datensatz zur Anwendung auf den Vorwärtskanal durchgeführt. On the return channel the evaluation of the direction of incidence for the received data to the application is performed on the forward channel. Diese Informationen ermöglichen es dem Basis-Sende-Strahlformer, Strahlen auf die gewünschte RU und, um statistisch optimale Wichtungen zu erhalten, Nullen auf störende RUs beizusteuern. This information allows the base transmission beamformer, radiation to the desired RU and to obtain statistically optimal weights to contribute zeroes for interfering RUs. Bei einer drahtlosen Anschlussleitung wie PWAN ist keine Verfolgung der Bewertung des Einfallwinkels erforderlich, da die Quell-RUs stationär sind. If using a wireless connection cable as PWAN no persecution of the evaluation of the incidence angle is required, since the source RUs are stationary. Wie zuvor erwähnt, haben diese Bewertungen des Einfallwinkels den Nachteil, dass sie über PCS-Bänder unabhängig sind und daher keine Mehrwege-Effekte verfolgen können. As previously mentioned, these reviews of the incident angle have the disadvantage that they are independent across PCS bands and therefore can not pursue a multi-path effects.
  • 2.4.1.6 Referenz-Pilotsignale 2.4.1.6 reference pilot signals
  • [0148] [0148]
    Die Basis sendet Referenz-Verbindung-Aufrechterhaltungs-Piloten (Link Maintenance Pilots – LMPs), um eine Phasenreferenz zur kohärenten Demodulation und eine Bewertung des gewünschten Signals zur Strahlform-Fehlerabschätzung bereitzustellen. The Base will transmit reference link-sustaining pilots (Link Maintenance Pilots - LMPs) to provide a phase reference for coherent demodulation and an estimate of the desired signal for beamform error estimation. Referenzsignale werden sowohl auf dem Vorwärtskanal als auch auf dem Rückkanal übertragen. Reference signals are transmitted on both the forward link and on the return channel. Dies ermöglicht es der Basis, eine Messung des statistischen Gesamtfehlers (mean-square error, MSE) vorzunehmen, die bei der Ableitung einer optimalen Strahlform-Lösung für den Rückkanal verwendet wird, ohne dass man sich auf eine Bewertung der Einfallrichtung stützt. This allows the base, a measurement of the mean squared error (mean square error, MSE) to make, which is used in the derivation of optimal beamforming solution for the return channel, without relying on an assessment of the incident direction.
  • 2.4.2 RU-Sender 2.4.2 RU transmitter
  • [0149] [0149]
    Räumliche RU-Basisband-Verarbeitungstechniken RU führen zur Bildung eines ununterbrochenen Strahls räumliche Verarbeitung an der Feld-Öffnung durch. Spatial RU-RU baseband processing techniques lead to the formation of a continuous beam with spatial processing at the array aperture.
  • Abschnitt 3 PWAN-Kanalzuweisung Section 3 PWAN channel assignment
  • Einleitung Initiation
  • [0150] [0150]
    Wenn ein Verkehrskanal für eine RU eingerichtet werden soll, muss die Basis einen Kanal zuweisen, auf dem die RU das erforderliche Serviceniveau erhält. When a traffic channel for a RU is to be established, the base must assign a channel on which the RU receives the required level of service.
  • 3.1 RU-Fähigkeit 3.1 RU-ability
  • [0151] [0151]
    In den Kanalzuweisungs-Algorithmus müssen Informationen zu den Kapazitäten jeder aktiven und neuen RU eingehen. The channel allocation algorithm information on the capacity of each active and new RU have to take. Wenn zukünftige Ausrüstungen über verschiedene ZF-Bandbreiten arbeiten, müssen in den Kanalzuweisungs-Algorithmus Informationen eingehen, was jede Ausrüstung unterstützen kann. If future equipments operate over different IF bandwidths must be received in the channel assignment algorithm information, which can support any equipment.
  • [0152] [0152]
    In der ersten Generation von PWAN unterstützen die RUs eine Betriebs-Bandbreite von 1 MHz. In the first generation of PWAN the RU's support a 1 MHz operating bandwidth. Dies ermöglicht einen Betrieb über einen beliebigen von 16 Kanälen. This allows operation over any of 16 channels. Wenn eine RU durch ihre RUID gekennzeichnet ist, durchsucht die Basis für den Kanalzuweisungs-Algorithmus eine Datenbank, welche die erforderlichen Informationen über die RU enthält, z. B. Frequenz (IF), Bandbreite (BW), Anzahl unterstützter Trägerkanäle (B), Art(en) unterstützter Sprachcodierung usw. If an RU is characterized by its RUID, for example, by examining the basis for the channel assignment algorithm is a database that contains the necessary information on the RU z. Frequency (IF) bandwidth (BW), number of supported bearer channels (B), type (s) of supported speech coding etc.
  • 3.2 Einfallrichtung (DOA) 3.2 incident direction of arrival (DOA)
  • [0153] [0153]
    Da das System zur Erhöhung der Kapazität von SDMA abhängig ist, ist die DOA für jede RU ein sehr wichtiger Parameter. Since the system to increase the capacity of SDMA is dependent, which is a very important parameter DOA for each RU. In den Kanalzuweisungs-Algorithmus müssen die DOA jeder RU, die an einem aktiven Anruf beteiligt ist, und die DOAs aller neuen RUs eingehen. The channel allocation algorithm, the DOA must at RU that is involved in an active call, and have made the DOA's all new RUs.
  • [0154] [0154]
    Anfänglich konnte ein Kanalzuweisungs-Algorithmus erstellt werden, der einfach die Aufteilung der DOA zwischen einer neuen RU und den anderen aktiven RUs in einer bestimmten Anzahl verfügbarer Cluster maximiert. Initially was a channel allocation algorithm can be created that simply maximizes the sharing of DOA between a new RU and other RUs active in a certain number of available cluster. Wenn die Anzahl der Teilnehmer an dem System steigt, müssen jedoch zusätzliche Informationen außer DOA in die Kanalauswahl integriert werden. If the number of participants increases the system, however, additional information must be except DOA integrated into the channel selection.
  • [0155] [0155]
    Es gibt mehrere Kandidat-Algorithmen für die DOA-Bewertung: There are several candidate algorithms for DOA review:
    • – Coherent Signal-Subspace (CSS) mit räumlicher Interpolation - Coherent signal-subspace (CSS) with spatial interpolation
    • – SS-DOA - SS-DOA
    • – MUSIC - MUSIC
    • – ESPRIT - ESPRIT
  • 3.3 Kanalmessungen 3.3-channel measurements
  • [0156] [0156]
    Damit der beste Kanal ausgewählt werden kann, müssen die RUs Messungen an einer bestimmten Anzahl von Kanälen vornehmen und die Ergebnisse an die Basisstation senden, um den besten Kanal für eine RU auszuwählen, wenn eine Verbindung aufgebaut wird. In order for the best channel can be selected, the RUs must make measurements at a certain number of channels and send the results to the base station to select the best channel for an RU when a link is established. Diese Messungen schließen RSSI und SINR ein. These measurements include RSSI and SINR. Tabelle 3.1 gibt einen groben Überblick, wie die Informationen "Stärkeanzeiger des empfangenen Signals" "Received Signal Strength Indicator" (RSSI) und Störabstand (Signal to Interference Ratio, SINR) verwendet werden könnten, um Eingangs-RUs Kanäle zuzuweisen. Table 3.1 provides a general overview of how the information "of the received signal strength indicator" "Received Signal Strength Indicator" (RSSI) and SNR (Signal to Interference Ratio, SINR) could be used to assign channels to input RUs.
  • [0157] [0157]
    Es ist klar, dass ein Kanal ein umso besserer Kandidat ist, je niedriger sein RSSI ist, da von einer Basis auf diesem Kanal nur wenig Energie auf diese RU gerichtet wird. It is clear that a channel is an all the more better candidate to be the lower RSSI is because of a base on this channel only little energy is directed to this RU. Eine RU könnte jedoch Energie von einer Vorwärts-Strahlungscharakteristik-Nebenkeule messen wie in However, RU could measure the energy of a forward radiation pattern sidelobe as in 3.1 3.1 dargestellt. shown. Aus From 3.1 3.1 wird ersichtlich, dass die eingehende RU aufgenommen werden könnte, wenn die dienende Basis ihr Strahlungsmuster ändern würde, damit die vorhandene RU eine Null an die eingehende RU beisteuert. it is apparent that the incoming RU could be included, if the serving base would change its radiation pattern, so that the existing RU contributes a zero to the incoming RU. Ähnlich würde im Strahlungsmuster für die eingehende RU eine Null an die vorhandene RU beigesteuert. Similarly, in the radiation pattern for the incoming RU a zero would contributed to the existing RU. Diese Situation ist in This situation is 3.2 3.2 dargestellt. shown. 3.1 3.1 zeigt das Vorwärts-Strahlungsmuster und seine Auswirkung auf RU RSSI. shows Forward beam pattern and its effect on RU RSSI. 3.2 3.2 zeigt das Vorwärts-Strahlungsmuster, das geändert wurde, um eine eingehende RU zu unterbringen. shows Forward beam pattern that has been modified to accommodate an incoming RU.
  • [0158] [0158]
    Nur mit RSSI-Informationen ist es unmöglich, zwischen der Strahl-Seitenkeule der dienenden Basis und Interferenz von den Umgebungs-Basen zu unterscheiden. Only with RSSI information, it is impossible to distinguish between the beam side lobe of the serving base and interference from ambient bases. Zur Unterscheidung zwischen externer und intrazellularer Energie werden die SINR-Messungen genutzt. To distinguish between external and intracellular energy SINR measurements are used. Ein niedriger SINR-Wert zeigt hohe Stör- und Interferenzniveaus auf dem Kanal an. A low SINR value indicates high levels of disturbance and interference on the channel. Ein hoher SINR-Wert zeigt ein freies Signal von der dienenden Basis an. A high SINR value indicates a clear signal from the serving base. Bei der in Wherein in 3.1 3.1 dargestellten Situation würde die RU also einen signifikanten RSSI und einen relativ hohen SINR angeben. situation described would thus indicate a significant RSSI and a relatively high SINR the RU. Wenn die DOA der eingehenden RU ausreichend weit von der vorhandenen RU entfernt ist, sind genug Informationen vorhanden, um zu wissen, dass das Vorwärts-Strahlungsmuster verschoben werden kann, um die eingehende RU in diesen Kanal zu unterbringen, wie in When the DOA of the incoming RU is sufficiently far from the existing RU, enough information is available to know that the forward radiation pattern can be shifted to accommodate the incoming RU in this channel, as in 3.2 3.2 dargestellt. shown.
  • [0159] [0159]
    Als erstes Ergebnis scheint es, dass die drei Daten zu einem Kanal-Anwartschafts-Bewertungsfaktor (Candidacy Assessment Factor, CAF) kombiniert werden können. As a first result, it appears that the three data (Candidacy Assessment Factor, CAF) can be combined into a channel candidacy assessment factor. Die drei wünschenswerten Situationen sind: große Aufteilung der DOA, kleiner RSSI und großer SINR. The three desirable situations are: Grand Division of the DOA, small and large RSSI SINR. Somit ist eine Gleichung zur Quantifizierung der Anwartschaft von Kanal n: Thus, an equation to quantify the candidature of channel n:
  • (Gleichung 3.1) (Equation 3.1)
    • CAF(n) = fDOA(n) + fRSSI(n) – fSINR(n) CAF (n) = FDOA (n) + fRSSI (s) - fSINR (s)
  • (Gleichung 3.2) (Equation 3.2)
    • fDOA(n) = a1(180 – min(|DOAe(k) – DOAi|)) for all k FDOA (n) = a1 (180 - min (| DOAE (k) - Doai |)) for all k
  • (Gleichung 3.3) (Equation 3.3)
    • fRSSI(n) = a2(133 + RSSI(n)) fRSSI (n) = a2 (133 + RSSI (n))
  • (Gleichung 3.4) (Equation 3.4)
    • fSINR(n) = a3(SINRRU(n) + SINRBase(n)) fSINR (n) = a3 (SINRRU (n) + SINRBase (s))
  • [0160] [0160]
    Ein geringerer Wert von CAF zeigt eine bessere Anwartschaft für diesen Kanal an. A lower value of CAF is a better defined benefit rate for this channel. Ein idealer Kanal hätte einen CAF von 0. In Gleichung 3.2 bis Gleichung 3.4 sind a1, a2 und a3 Maßstabsfaktoren für die drei Ausdrücke. An ideal channel would have a CAF of 0. In Equation 3.2 through Equation 3.4 a1, a2 and a3 are scale factors for the three terms. Der erste Ausdruck in Gleichung 3.1 bewertet die DOA-Informationen. The first term of Equation 3.1 assesses the DOA information. Die größtmögliche Trennung beträgt 180 Grad. The maximum separation is 180 degrees. Daher wird der erste Ausdruck durch einen größeren Unterschied in der DOA kleiner. Therefore, the first term is smaller by a bigger difference in the DOA. Der zweite Ausdruck in Gleichung 3.1 bewertet die RSSI-Messung. The second term of Equation 3.1 assesses the RSSI measurement. Der Störpegel des Empfängers beträgt –133 dBm. The noise floor of the receiver is -133 dBm. Das ist die Idealmessung, die keine Aktivität auf diesem Kanal anzeigt; This is the ideal measurement indicating no activity on that channel; daher ist jeder Wert, der –133 dBm überschreitet, eine Abweichung des CAFs vom Ideal. therefore, any value exceeding -133 dBm, a deviation from the ideal of the CAF. Der dritte Ausdruck in Gleichung 3.1 schließt die Auswirkungen des Kanal-SINR ein. The third term of Equation 3.1 includes the effects of the channel SINR. Ein höherer Wert von SINRRU ergibt einen besseren CAF, da dies bedeutet, dass die Energie, von der RU aus gesehen, von der dienenden Basis kommt. A higher value of SINRRU gives a better CAF since it means that the energy seen by the RU from comes from the serving base. Gleichermaßen bedeutet ein höherer SINRBase-Wert, dass weniger Interferenz von RUs in anderen Zellen auf diesem Kanal vorhanden ist. Similarly, means a higher SINRBase value that is less interference from RUs in other cells is present on that channel.
  • Beispiel: Example:
    • a1 = a2 = 1, a3 = 1/2 a1 = a2 = 1, a3 = 1/2
  • [0161] [0161]
    Eine RU fordert von ihrer dienenden Zelle einen Verkehrs kanal an. A RU requires its serving cell at a traffic channel. Sie gibt folgende Messungen als Teil des Verkehrsaufbaus an: You are following measurements as part of the traffic structure at: RSSI(2) = –95 dBm, SINRRU(2) = 4,5 dB. RSSI (2) = -95 dBm, SINRRU (2) = 4.5 dB.
  • [0162] [0162]
    Die dienende Basis gibt die DOA der eingehenden RU mit 42 Grad an. The serving base indicates the DOA of the incoming RU 42 degrees. Es gibt eine RU auf Kanal 1 bei 127 Grad und eine auf Kanal 2 bei 133 Grad. There is an RU on channel 1 at 127 degrees and one on channel 2 at 133 degrees. Außerdem ist SINRBase(1) = 12 dB und SINRBase(2) = 13 dB. Moreover SINRBase (1) = 12 dB and SINRBase (2) = 13 dB. CAF(1) = (180 – |127 – 42|) + (133 – 95) – 0.5(9.3 + 12) = 122.35 CAF (1) = (180 - | 127-42 |) + (133-95) - 0.5 (9.3 + 12) = 122.35 CAF(2) = (180 – |133 – 42|) + (133 – 95) – 0.5(4.5 + 13) = 118,25 CAF (2) = (180 - | 133-42 |) + (133-95) - 0.5 (4.5 + 13) = 118.25
  • [0163] [0163]
    Die RU maß denselben RSSI für beide Kanäle. The RU measured RSSI same for both channels. Die DOA der vorhandenen RU auf Kanal 1 war etwas besser als die DOA der vorhandenen RU auf Kanal 2. Die SINR-Messung der Basis für Kanal 1 war etwas besser als die Messung für Kanal 2. Die Messung, die in diesem Fall den größten Unterschied ausmachte, war der RU-SINR. The DOA of the existing RU on channel 1 was slightly better than the DOA of the existing RU on channel 2. The SINR measurement of the basis for channel 1 was slightly better than the measurement for channel 2. The measurement that in this case the largest difference accounted for, was the RU-SINR.
  • [0164] [0164]
    Zur effektiven Messung des SINR müssen die RUs und die Basis wissen, ob ein Signal zu einer bestimmten Zelle gehört oder nicht. To effectively measure the SINR, the RUs and the base need to know if a signal to a specific cell belongs or not. Ohne einen solchen Mechanismus wäre eine SINR-Messung identisch für ein Signal mit einem bestimmten RSSI-Niveau von der dienenden Basis und für ein Signal von einer benachbarten Basis mit demselben RSSI-Wert. Without such a mechanism, a SINR measurement would be the same for a signal of a certain level RSSI of the serving base and for a signal from a neighboring base with the same RSSI value. Eine Möglichkeit, zwischen Signalen in verschiedenen Zellen zu unterscheiden, besteht darin, die Referenz-Pilotsignale auf den Verkehrskanälen mit verschiedenen Phasen oder Phasenfolgen zu codieren, die vom Basisstation-Offset-Code abgeleitet werden. One way to distinguish between signals in different cells is to encode the reference pilots on the traffic channels with different phases or phase sequences that are derived from the base station offset code.
  • 3.4 Vorgehensweise 3.4 Procedure
    • 1. Im Ruhezustand misst jede RU den RSSI und SINR jedes Kanals, in dem sie potentiell arbeiten könnte, und sortiert sie von "subjektiv am besten" bis "subjektiv am schlechtesten". 1. In idle state, each RU RSSI and SINR measures each channel in which they could potentially operate, and sorts them "subjectively best" to "worst subjectively".
    • 2. Es gibt einen Parameter, meas rpts, der auf dem Broadcast-Kanal jeder Basis übertragen wird und angibt, wie viele Kanalmessungen eine RU an die Basis senden wird, wenn eine Datenverkehrsverbindung aufgebaut werden soll. 2. There is a parameter, meas_rpts transmitted on the broadcast channel to each base and indicates how many channel measurements will send an RU at the base when a traffic connection should be established.
    • 3. Wenn eine Datenverkehrsverbindung aufgebaut werden soll, sendet die RU die besten meas rpts-Kanalmessungen auf dem SCAC-Kanal an die Basis. 3. If a data transport connection is to be established, the RU sends the best meas_rpts channel measurements in the SCAC channel to the base.
    • 4. Die Basis nutzt die von der RU gesendeten Kanalmessungen, um für jeden der Anwärter-Kanäle in dem von der RU gesendeten Satz einen CAF zu berechnen. 4. The base uses the channel measurements sent from the RU to compute a CAF for each of the candidate channels in the set sent from the RU.
    • 5. Wenn einer oder mehrere der Kanäle in dem Satz, der von der RU gesendet wurde, einen akzeptablen CAF produziert, wird der Kanal mit dem besten CAF ausgewählt. 5. If one or more of the channels produced in the sentence that was sent from the RU an acceptable CAF, the channel is selected with the best CAF.
    • 6. Wenn keiner der Kanäle in dem Satz, der von der RU gesendet wurde, einen akzeptablen CAF produziert, fordert die Basis den nächstbesten Satz von meas rpts-Messungen von der RU an. 6. If none of the channels in the set, which was sent from the RU produces an acceptable CAF, calls on the basis of the next best set of meas_rpts measurements of the rotation.
    • 7. Die Basis wiederholt die Schritte 4 bis 6, bis entweder ein akzeptabler Kanal gefunden und dann verwendet wird oder bis die Liste von Anwärter-Kanälen erschöpft ist; 7. The base repeats steps 4 to 6, is to either find an acceptable channel and then used up or exhausted the list of candidate channels; an diesem Punkt wird der Anruf blockiert. at this point the call is blocked.
  • Abschnitt 4 PWAN-Synchronisation Section 4 PWAN Syndication
  • Einleitung Initiation
  • [0165] [0165]
    Die RU-Synchronisations- und Basis-Laufzeit-Kompensations-Algorithmen werden behandelt. The RU-synchronization and Base delay compensation algorithms are discussed. Beide Algorithmen zielen darauf ab, Synchronisation entweder der Zeit (Basis-Laufzeit-Kompensation) oder der Zeit und der Frequenz (RU-Synchronisation) zu erzielen. Both algorithms aim to achieve synchronization either time (Base delay compensation), or time and frequency (RU synchronization).
  • 4.1 RU-Synchronisation 4.1 RU Syndication
  • [0166] [0166]
    Wenn die Gegenstelle (remote unit, RU) initialisiert wird und anfängt, Sendungen von ihrer Basis zu empfangen, ist die Ankunftszeit der Wellenform unbekannt. If the remote site (Remote Unit, RU) is initialized and starts to receive broadcasts from its base, the arrival time of the wave form is unknown. Auch liegen die RU-Pilotsignale (RU Signal Pilots, RSPs) wahrscheinlich nicht in den vorgeschriebenen FFT-Bereichen, weil der Basis-Oszillator und der RU-Oszillator bei etwas unterschiedlichen Frequenzen arbeiten. The RU-pilot signals (RU Signal Pilots RSPs) are probably not in the prescribed FFT areas because the base oscillator and the RU oscillator operating at slightly different frequencies. Ziel des Synchronisations-Algorithmus ist es, das RU-Verarbeitungsfenster, oder Empfangsgate, mit der Wellenform abzugleichen und den RU-Referenzoszillator (VCXO) so einzustellen, dass er mit derselben Frequenz arbeitet wie der Basis-Oszillator. The aim of the synchronization algorithm is to match the RU processing window, or receive gate with the waveform and the RU reference oscillator (VCXO) set so that it operates at the same frequency as the Base oscillator.
  • [0167] [0167]
    Synchronisation wird als ein Verfahren in zwei Schritten dargestellt. Synchronization is presented as a method in two steps. Zunächst muss die Erfassung der Synchronisations-Wellenform sowohl im Hinblick auf Zeit als auch auf Frequenz stattfinden. First, the detection of the synchronization waveform in terms of both time and frequency on must take place. Das RU-Empfangsgate wird so angepasst, dass es den größten Teil der Signalenergie enthält, und der RU-VCXO wird so eingestellt, dass der größte Teil des RU-Basis-Frequenzunterschieds beseitigt wird. The RU receive gate is adjusted to contain most of the signal energy, and the RU VCXO is adjusted so that most of the RU-Base frequency difference is eliminated. Das Steuern des restlichen Frequenz-Offsets auf Null und die Aufrechterhaltung eines durchschnittlichen Frequenz-Offsets von Null erfordern ein verlässliches Verfahren der Frequenzbestimmung, das während des RU-Betriebs kontinuierlich läuft. Controlling the residual frequency offset to zero and maintaining an average frequency offset of zero requires a reliable method of the frequency determination, which runs continuously during RU operation. Sobald der Frequenzfehler beseitigt ist, wird die RU als mit der Basis frequenzsynchronisiert bezeichnet. Once the frequency error is eliminated, the RU is referred to as a frequency synchronized with the base. Die Aufrechterhaltung eines Frequenzfehlers von Null ist die Funktion des Frequenznachführungs-Schritts, der kontinuierlich im Hintergrund läuft. The maintenance of a frequency error of zero is the function of Frequenznachführungs-step, which runs continuously in the background. Der Phasenregelkreis (phase-locked loop, PLL) ist in der Lage, eine zeitvariable Phase, die in Störungen eingebettet ist, zu verfolgen, und ist somit ein wirksamer Frequenzbestimmer zur Verfolgung von RU-Basis-Frequenzfehlern. The phase-locked loop (phase-locked loop PLL) is capable of a time-varying phase, which is embedded in noise, track, and is thus an effective Frequenzbestimmer for tracking RU-base-frequency errors. Tatsächlich ist der PLL die Implementierung des optimalen Trägerphasenbestimmers, dh des Trägerphasenbestimmers mit der maximalen Wahrscheinlichkeit. In fact, the PLL is the implementation of the optimal Trägerphasenbestimmers, ie the Trägerphasenbestimmers with the maximum probability.
  • [0168] [0168]
    Die einzige Anforderung an den Algorithmus ist, dass das System auf Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) mit gleichen Abständen zwischen den Tönen beruht. The only requirement for the algorithm is that the system of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is based at equal intervals between the tones.
  • 4.1.1 Für die Synchronisation erforderliche Zeit 4.1.1 Information required for the synchronization time
  • [0169] [0169]
    Die RU-Synchronisation wird bei Initialisierung der RU oder immer dann, wenn Synchronisation verloren geht, durchgeführt. The RU-synchronization during initialization of the RU or whenever synchronization is lost, done. Die zeitlichen Anforderungen, um die Ausgangs-Synchronisation zu erreichen, sind weniger kritisch, als wenn die RU nach dem Ruhemodus die Frequenzsynchronisation wiederherstellen muss. The time requirements to achieve the output synchronization, are less critical than if the RU after Hibernate needs to restore the frequency synchronization. Die RU-Batterie-Lebensdauer ist der entscheidende Faktor, um die resync-Zeit auf einem Minimum zu halten. The RU-battery-life is the key factor to keep the resync time to a minimum.
  • [0170] [0170]
    Zeit und Frequenzbandbreite sind die Faktoren, die bestimmen, wie lange es dauert, die Frequenzsynchronisation herzustellen. Time and frequency bandwidth are the factors that determine how long it takes to produce the frequency synchronization. Halbleiterleckströme und Rauschen müssen bei der Bestimmung der Zeitverzögerung und Frequenzversätze ausgeglichen werden; Semiconductor leakage currents and noise must be balanced in determining the time delay and frequency offsets; der Ausgleich zur Abschwächung dieser Effekte kann entweder über die Zeit oder über die Frequenz stattfinden. the compensation to mitigate these effects can take place either over time or over frequency. Zwischen der Nutzung der verfügbaren Bandbreite und den zeitlichen Anforderungen, die durch die Systemanforderungen bestimmt werden, muss ein Gleichgewicht gefunden werden. Between the use of the available bandwidth and timing requirements, which are determined by the system requirements, a balance must be found.
  • 4.1.2 RU-Synchronisations-Implementierung 4.1.2 RU-synchronization implementation
  • 4.1.2.1 Synchronisations-Pilotsignale 4.1.2.1 synchronization pilot signals
  • [0171] [0171]
    Der vorgeschlagene Synchronisations-Algorithmus sieht kein bestimmtes Modell für die Datenkanal-Konfiguration vor. The proposed synchronization algorithm does not provide a specific model for the data channel configuration. Das heißt, es wird keine bestimmte Tonabbildung der Pilot-Wellenformen oder RU-Pilotsignalen (RU signal pilots, RSPs) angenommen. That is, there is no particular tone map the pilot waveforms, or RU-pilot signals (RU signal pilots RSPs) accepted. Die RSPs können die Steuertöne eines Datenkanals umfassen, sich in einem separaten Synchronisierungskanal befinden oder Teil einer Nachrichtenrahmenstruktur bilden. RSPs may include the control tones of a data channel are in a separate synchronization channel or form part of a message frame structure.
  • 4.1.2.2 Funktionsbeschreibung 4.1.2.2 Description of functions
  • [0172] [0172]
    Das Hauptziel der Synchronisation ist es, Zeit- und Frequenzharmonisierung zur Demodulation von Daten zu erzielen. The main objective of synchronization is to achieve time and frequency harmonization for demodulation of data. Ein präziser Abgleich des RU-Empfangszeitfensters mit dem Daten-Bündel und eine Frequenzsynchronisation des RU-Oszillators mit der Basis ist für die Orthogonalität der FTT-Bereichs-Daten und damit für zuverlässige Demodulation erforderlich. A precise alignment of the RU receive time window with the data bundles and frequency synchronization of the RU oscillator with the Base is required for orthogonality of the FFT region data and thus reliable demodulation. Die Synchronisation beruht auf einem Verfahren mit mehreren Schritten, worin Grobeinstellungen der Zeit und Frequenz und dann Feineinstellungen der Zeit und Frequenz gemäß Systemspezifikationen vorgenommen werden. The synchronization is based on a multi-step process in which coarse adjustments of the time and frequency, then fine adjustments of the time and frequency may be made in accordance with system specifications. Die Schritte, genannt "grober Zeitabgleich", "grober Frequenzabgleich", "feiner Zeitabgleich" und "Frequenznachführung", sind unten kurz beschrieben. The steps, called "coarse time alignment", "coarse frequency adjustment", "fine time adjustment" and "frequency control" are briefly described below.
    • 1. Grober Zeitabgleich. 1. Coarse time alignment. Die Wellenform muss sich zur Bestimmung der Frequenz der RSPs im Empfangsgate befinden. The waveform must be located to determine the frequency of RSPs in receiving gate. Der grobe Zeitabgleich wird mit einem Filter erreicht, der zu der Frequenz-Offset-Wellenform passt. The coarse time synchronization is achieved with a filter that adapts to the frequency-offset waveform.
    • 2. Grober Frequenzabgleich. 2. Coarse frequency adjustment. Ausgaben eines Satzes passender Filter im Frequenzbereich ergeben eine grobe Bestimmung des Frequenz-Offsets. Expenditure of a set of suitable filter in the frequency domain give a rough estimate of the frequency offset. Der RU-VCXO wird angepasst, um den RU-Oszillator in eine bestimmte Frequenztoleranz des Basis-Oszillators zu bringen. The RU VCXO is adjusted to bring the RU oscillator in a specific frequency tolerance of the Base oscillator.
    • 3. Frequenznachführung. 3. Frequency correction. Ein Phasenregelkreis (PLL) regelt den restlichen Frequenz-Offset auf Null und passt den RU-VCXO kontinuierlich an, um den durchschnittlichen Frequenzunterschied bei Null zu halten. A phase locked loop (PLL) controls the residual frequency offset to zero and adjusts the RU VCXO to continuously to keep the average frequency difference at zero.
    • 4. Feiner Zeitabgleich. 4. A fine time adjustment. Dadurch wird die Wellenform im RU-Empfangsgate auf die endgültige erforderliche Genauigkeit angepasst. As a result, the waveform is adjusted in the RU receive gate to the final required accuracy.
  • 4.1.2.3 Beschreibung der Verarbeitung 4.1.2.3 Description of processing
  • [0173] [0173]
    Ein Blockdiagramm der Verarbeitungsschritte auf hoher Ebene ist in A block diagram of the processing steps at a high level in 4.1 4.1 dargestellt. shown. Diese Figur zeigt die Methoden, die angewandt werden, um das Ziel jedes Verarbeitungsschritts zu erreichen. This figure shows the methods used to achieve the objective of each processing step. Außer bei der Frequenznachführungs-Phase stellt angepasstes Filtern das wichtigste Werkzeug für Zeit- und Frequenzerfassung dar. Die Durchführung der angepassten Filterung ist in jedem Schritt anders, aber das Konzept ist immer gleich. Except for the Frequenznachführungs-phase, matched filtering the most important tool for time and frequency detection. The implementation of the matched filtering is different in each step, but the concept is the same. Der grobe Zeitabgleich nutzt eine Filter-Impulsantwort, die mit der Frequenz-Offset-Wellenform abgeglichen wird. The Coarse time alignment uses a filter impulse response that is matched to the frequency-offset waveform. Der grobe Frequenzabgleich nutzt einen Satz von Filtern, um den Frequenz-Offset zu bestimmen. The coarse frequency alignment uses a set of filters to determine the frequency offset. Der abschließende Zeitabgleichs-Schritt nutzt einen einzigen Filter, der genau auf die angegebene Frequenz abgestimmt ist. The final time alignment step uses a single filter that is tuned to the frequency indicated.
  • 4.2 Laufzeit-Kompensation 4.2 Delay Compensation
  • [0174] [0174]
    Wenn eine RU installiert wird, muss sie wissen, wann sie ihre Signale im Verhältnis zu den von der Basisstation empfangenen Signalen senden soll, so dass ihr Signal die Basisstation zu derselben Zeit erreicht wie die Signale von den anderen RUs. If an RU is installed, it must know when to send their signals relative to the signals received from the base station so that its signal, the base station at the same time as you can the signals from the other RUs. Die Basisstation misst den Unterschied zwischen der erwarteten Ankunftszeit und der tatsächlichen Ankunftszeit der RU-Signale. The base station measures the difference between the expected arrival and the actual arrival of the RU signals.
  • [0175] [0175]
    Sie sendet dann diese Messungs-Informationen an die RU, damit sie die Zeit, zu der sie Signale an die Basisstation sendet, nach vorne oder hinten versetzen kann. It then sends this information to the measurement RU so that they may be the time at which it sends signals to the base station, forward or backward move.
  • [0176] [0176]
    4.2 4.2 zeigt die Signale, die an der Basisstation auftreten. shows the signals appearing at the base station. Die Basisstation erwartet, dass die Signale von der RU 55 μs, nachdem sie ihren letzten Daten-Bündel gesendet hat, eingehen. The base station expects the signals from the RU 55 microseconds after sending its last data received bundle. 4.3 4.3 zeigt die Signale, die an der Basis und der RU auftreten. shows the signals that appear at the Base and the RU. Bevor die RU laufzeitentzerrt wird, erreichen die von ihr gesendeten Signale die Basis zu einem anderen Zeitpunkt als die Signale, die von den anderen RUs gesendet werden. Before the RU is laufzeitentzerrt, the signals transmitted by it to reach the base at a different time than the signals which are transmitted by the other RUs. Die Basis misst die Verzögerung und sendet die Messung an die RU. The base measures the delay and sends the measurement to the RU. Die RU passt dann die Übertragungszeit an, um die Verzögerung zu kompensieren. The RU then adjusts the time of transmission to compensate for the delay.
  • [0177] [0177]
    Laufzeit-Kompensation kann bei der Installation und auch bei jedem Verbindungsaufbau durchgeführt werden. Delay Compensation can be performed at installation and every time you connect. Die Laufzeit-Kompensations-Berechnungsroutine untersucht die durchschnittliche Signalleistung der Signale, die für die Berechnungen der Verzögerung verwendet werden, und wenn sie oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts liegt, wird eine Laufzeit-Kompensations-Messung vorgenommen. The run-time compensation calculation routine examines the average signal power of the signals that are used for the calculations of the delay, and if it is above a certain threshold value, a run-time compensation measurement is made. 4.3 4.3 zeigt die Laufzeit-Kompensation in Aktion. shows the Delay Compensation in action.
  • 4.2.1 Beschreibung des Algorithmus 4.2.1 Description of the algorithm
  • [0178] [0178]
    Laufzeit-Kompensation beruht auf der Messung der Phase von Pilottönen, die Laufzeit-Kompensations-Piloten (delay compensation pilots, DCPs) genannt werden. Run-time compensation based on the measurement of the phase of pilot tones, the runtime compensation pilots (pilots Delay Compensation, DCPs) can be mentioned. Die RU sendet die DCPs an die Basisstation, wobei jeder DCP dieselbe Phasenverschiebung hat. The RU transmits the DCPs to the base station, each DCP having the same phase shift. Wenn die RU korrekt laufzeitentzerrt wurde, erreichen die DCP-Töne die Basisstation phasengleich miteinander. If the RU has been laufzeitentzerrt correctly, the DCP tones reach the base station in phase with each other. Wenn das Signal von der RU verzögert ist, findet bei allen DCP-Tönen eine Phasenverschiebung statt, die proportional zur DCP-Frequenz ist. If the signal from the RU is delayed, takes place at all DCP tones instead of a phase shift which is proportional to the DCP frequency. Die Basis misst die Phase jedes DCPs und wendet lineare Regression an, um die Phasen auf einer geraden Linie abzubilden. The basic measures the phase of each DCP and uses linear regression to map the phases onto a straight line. Die Steigung dieser Linie ist proportional zur Verzögerung. The slope of this line is proportional to the delay. Eine Steigung von Null zeigt an, dass keine Laufzeit-Kompensation notwendig ist, während eine Nicht-Null-Steigung bedeutet, dass das Signal zu früh (oder zu spät) eintrifft und dass die RU die Übertragung ihres Signals verzögern (oder beschleunigen) muss. A slope of zero indicates that no run-time compensation is necessary, while a non-zero slope means that the signal is too early to arrive (or too late) and that the RU delay the transmission of its signal (or speed) is selected.
  • [0179] [0179]
    Mehrwege-Effekte und Rauschen verfälschen die Phasenmessungen. Multipath effects and noise distort the phase measurements. Dieses Problem kann gemildert werden durch Mittelwertbildung der Phasenmessungen über die Frequenz (über DCPs) und über die Zeit (über aufeinander folgende Daten-Bündel). This problem can be mitigated by averaging the phase measurements over frequency (over DCPs) and over time (over successive data bundle).
  • Abschnitt 5 Diversity Section 5 Diversity
  • Einleitung Initiation
  • [0180] [0180]
    Diversity ist eine Kommunikationsempfänger-Technik, welche die zufällige Art der Funkwellenausbreitung nutzt, indem hochgradig unkorrelierte Signalwege für die Kommunikation gefunden werden. Diversity is a communication receiver technique that exploits the random nature of radio propagation by highly uncorrelated signal paths for communication can be found. Entscheidungen über Diversity werden vom Empfänger getroffen. Decisions about diversity to be taken by the recipient. Wenn bei einem Strahlenweg ein tiefer Spannungseinbruch stattfindet, kann ein anderer unabhängiger Weg ein starkes Signal haben. If a beam path takes place a deep voltage dip, another independent path may have a strong signal. Indem mehrere Wege zur Verfügung stehen, können sowohl der momentane als auch der durchschnittliche Rauschabstand am Empfänger verbessert werden. By multiple paths are available, can be improved at the receiver, both the current and the average signal to noise ratio.
  • [0181] [0181]
    Bei Raumdiversity werden mehrere Basisstation- oder Gegenstellen-Empfangsantennen verwendet, um für Diversityempfang zu sorgen. In space diversity multiple base station or remote station receiving antennas are used to provide diversity reception.
  • [0182] [0182]
    Bei Polarisationsdiversity sind horizontale und vertikale Polarisationswege zwischen einer Gegenstelle und einer Basisstation unkorreliert. In polarization diversity horizontal and vertical polarization paths between a remote station and a base station are uncorrelated. Die Dekorrelation für die Signale in jeder Polarisation wird verursacht durch Mehrfachumläufe im Kanal zwischen den Gegenstellen-Antennen. The decorrelation for the signals in each polarization is caused by Mehrfachumläufe in the channel between the remote stations antennas. Abhängig von den Eigenschaften der Verbindung zwischen einer bestimmten Gegenstelle und ihrer Basisstation. Depending on the characteristics of the connection between a particular remote terminal and its base station.
  • [0183] [0183]
    Frequenzdiversity sendet Informationen auf mehreren Trägerfrequenzen. Frequency diversity transmits information to multiple carrier frequencies.
  • [0184] [0184]
    Zeitdiversity sendet Informationen wiederholt in Zeitabständen, welche die Kohärenzzeit des Kanals überschreiten, so dass mehrere Wiederholungen des Signals mit unabhängigen Schwund-Bedingungen empfangen werden. Time Diversity sends information repeated at intervals that exceed the coherence time of the channel, so that multiple repetitions of the signal received with independent fading conditions.
  • [0185] [0185]
    Es gibt vier Kategorien von Diversity-Empfangsmethoden: There are four categories of diversity reception methods:
    • 1. Auswahl-Diversity 1. selection diversity
    • 2. Feedback-Diversity 2. Feedback diversity
    • 3. Maximalverhältnis-Kombination 3. Maximum ratio combining
    • 4. Diversity-Empfang mit linearer Addition 4. Diversity reception with linear addition
  • [0186] [0186]
    Bei Auswahl-Diversity werden m Demodulatoren verwendet, um m Diversity-Zweige bereitzustellen. In selection diversity m demodulators are used to provide m diversity branches. Der Empfängerzweig mit dem höchsten momentanen SNR wird mit dem Demodulator verbunden. The receiver section with the highest instantaneous SNR is connected to the demodulator.
  • [0187] [0187]
    Bei Feedback- oder Scanning-Diversity werden die m Signale in einer festen Sequenz abgetastet, bis festgestellt wird, dass eins über einem vordefinierten Schwellenwert liegt. When scanning diversity feedback or the m signals are scanned in a fixed sequence, until it is determined that one is above a predefined threshold.
  • [0188] [0188]
    Bei der Maximalverhältnis-Kombination werden die Signale von allen m Zweigen nach ihren individuellen Rauschabständen gewichtet und dann addiert. At the maximum ratio combining the signals from all branches m are weighted according to their individual noise ratios and then added.
  • [0189] [0189]
    Bei Diversity-Empfang mit linearer Addition werden alle Zweig-Wichtungen einheitsverstärkt, aber die Signale von jedem Zweig werden zur Bereitstellung eines Diversity-Empfangs mit linearer Addition gleichphasig gemacht. In diversity reception with linear addition all branch-unit weights are reinforced, the signals from each branch will be made to provide a diversity reception in phase with linear addition.
  • [0190] [0190]
    Frequenzdiversity wird zwar angewandt, um Schwund zu mindern, ist jedoch nicht das einzige Mittel. Frequency diversity is indeed used to reduce shrinkage, but is not the only means. In einem FDD-basierten System, in dem die Kohärenz-bandbreite die verfügbare Bandbreite überschreiten kann, reicht die Effektivität von Frequenzdiversity nicht aus, um Schwund zu verhindern. In an FDD-based system in which the coherence bandwidth may exceed the available bandwidth, the effectiveness of frequency diversity is not sufficient to prevent shrinkage. Empfang auf Orthogonalpolarisations-Komponenten wird als zusätzliches Mittel zur Bekämpfung von Schwund verwendet. Reception on orthogonal polarization components is used as an additional means to combat fading. Polarisationsdiversity wird im PWAN-System angewandt. Polarization diversity is applied in PWAN system.
  • 5.1 Frequenzdiversity 5.1 Frequency diversity
  • [0191] [0191]
    Der größtmögliche Frequenzabstand in einer 8 × 2 (Raum- × Frequenz-)Implementierung für das 5 MHz-Band beträgt 2,5 MHz. The maximum frequency spacing in an 8 × 2 (room × frequency) implementation for the 5 MHz band is 2.5 MHz. Der Frequenzabstand muss die Kanal-Kohärenz-bandbreite überschreiten, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass bei beiden Trägern gleichzeitig Schwund stattfindet. The frequency separation must exceed the channel coherence bandwidth to minimize the likelihood that both carriers simultaneously shrinkage occurs. Die Kohärenz-bandbreiten, die Korrelationen von 90% und 50% zwischen Frequenzen entsprechen, werden typischerweise verwendet, um den Kanal grob zu kennzeichnen. Correspond to the coherence bandwidth, the correlations of 90% and 50% between frequencies are typically used to characterize the channel coarse. Eine Bewertung der Kohärenz-bandbreite auf dem Korrelationsniveau von 0,90 wird durch folgende Gleichung geliefert: An assessment of the coherence bandwidth at the 0.90 correlation level is supplied by the following equation: worin die rms-Verzögerungsspreizung ist. wherein the rms delay spread is. Wenn die Kohärenz-bandbreite für eine Korrelation von 0,50 zwischen Frequenzkomponenten definiert ist, wird If the coherence bandwidth is defined for 0.50 correlation between frequency components is
  • [0192] [0192]
    Tabelle 5.1 listet als Funktion des Korrelationsniveaus und der Ober- und Untergrenzen von rms-Verzögerungsspreizungen, die bei PCS-Bändern gemessen wurden, die sowohl Richtfunk- als auch Nicht-Richtfunk-Wege einschließen. Table 5.1 lists as a function of the correlation levels and the upper and lower limits of rms delay spreads, which were measured at PCS bands, including both directional radio and non-radio-way.
  • [0193] [0193]
    Auf dem Korrelationsniveau von 50% überschreitet die Obergrenze von den 2,5-MHz-Frequenzabstand, der für Frequenzdiversity im PWAN FDD-System zur Verfügung steht. On the correlation level of 50% exceeds the upper limit of the 2.5 MHz frequency spacing, which stands for frequency diversity in PWAN FDD system. Die hier angegebenen Daten sind nicht als das definitive Maß der Kohärenz-bandbreiten zu verstehen, die in der PWAN-Anordnung erwartet werden. The data contained herein is not to be understood as the definitive measure of the coherence bandwidth, which is expected in the PWAN arrangement. Stattdessen sollen sie zeigen, dass, bei den bestehenden Unsicherheiten in der Umgebung, die Kohärenzbandbreite die verfügbare Systembandbreite für Frequenzdiversity leicht überschreiten kann. Instead, they should show that can easily exceed the available system bandwidth for frequency diversity in the existing uncertainties in the environment, the coherence bandwidth. Deshalb muss ein anderer Mechanismus, wie Polarisation, für Diversity in Betracht gezogen werden. Therefore a different mechanism, such as polarization, be held accountable for diversity into consideration.
  • 5.2 Polarisationsdiversity 5.2 Polarization Diversity
  • 5.2.1 Einleitung 5.2.1 Introduction
  • [0194] [0194]
    Polarisationsdiversity nutzt die Tendenz von Mehrweg-Übertragung, Energie von einer übertragenen Polarisationskomponente in die orthogonale Polarisationskomponente zu streuen. Polarization diversity utilizes the tendency of multipath transmission, energy spread of a transmitted polarization component in the orthogonal polarization component. Zum Beispiel kann ein Sender eine vertikal polarisierte Komponente aussenden, aber der Empfänger würde Energie sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Polarisationskomponente empfangen. For example, can emit a vertically polarized component of a transmitter, but the receiver would receive energy in both the vertical and in the horizontal polarization component. Wenn Schwund eine Komponente betrifft und die andere nicht, könnte das Signal in einem Polarisationsdiversity-System immer noch empfangen werden. If loss relates to a component and the other does not, the signal could be received in a polarization diversity system still.
  • 5.2.2 Ergebnisse 5.2.2 Results
  • [0195] [0195]
    Polarisationsdiversity bei Systemen mit 900 MHz und 1800 MHz kann eine Diversity-Verstärkung liefern, die mit horizontaler Raumdiversity-Verstärkung vergleichbar ist. Polarization diversity in systems with 900 MHz and 1800 MHz can provide a diversity gain comparable to horizontal spatial diversity gain. Polarisationsdiversity wird in Verbindung mit oder anstelle von Frequenzdiversity eingesetzt. Polarization diversity is used in conjunction with or in lieu of frequency diversity. Einige Folgerungen sind: Some conclusions are:
    • – Die Korrelation zwischen Schwund der horizontalen und der vertikalen Polarisationskomponenten in Mehrwegsystemen ist in 95% der Zeit wesentlich kleiner als 0,70. - The correlation between fading of the horizontal and vertical polarization components in multipath systems is in 95% of the time is substantially smaller than 0.70. Korrelationswerte sind kleiner als 0,10. Correlation values are less than 0.10.
    • – Polarisationsdiversity-Empfangssysteme können über einen einzigen Kanal für lineare Polarisation in einer starken Mehrwege-Umgebung für Leistungsverbesserung sorgen. - Polarization diversity reception systems can provide improved performance over a single channel for linear polarization in a strong multipath environment. Die Leistung ist vergleichbar mit derjenigen, die durch ein horizontales Raumdiversity-System bereitgestellt wird. The performance is comparable with that provided by a horizontal spatial diversity system.
    • – Die Diversity-Leistung wird verbessert, wenn die sendende Antenne zusätzlich zur vertikalen Komponente eine horizontale Komponente stark anregt. - Diversity performance is improved when the transmitting antenna excites a strong horizontal component in addition to the vertical component. Dies ist der Fall bei einer linearen 45-Grad-Schrägpolarisation oder Kreispolarisation. This is the case with a linear 45-degree inclined polarization or circular polarization. Dabei findet beim durchschnittlichen empfangenen Signal ein Verlust von weniger als 1 dB im Vergleich zum Raumdiversity-System statt. In this case, the average received signal finds a loss of less than 1 dB compared with the spatial diversity instead system.
    • – In Dokumenten wird allgemein von der Maximalverhältnis-Kombination der Polarisationszweige ausgegangen. - In documents is generally assumed that the maximum ratio combining the polarization branches. Dies bietet die beste Leistung im Vergleich zu Auswahl-Diversity und Diversity-Empfang mit linearer Addition. This provides the best performance possible compared to selection diversity and diversity reception with linear addition. Im Vergleich zu Auswahl-Diversity kann Maximalverhältnis-Kombination den Vorteil einer Verstärkung von bis zu 3 dB bei der Abschwächung von Mehrwege-Effekten bieten. Compared with selection diversity may maximal-ratio combining offer the advantage of a gain of up to 3 dB in the attenuation of multipath effects.
  • [0196] [0196]
    In einer Mehrwege-Umgebung beträgt das typische Kreuzpolarisationsniveau ungefähr –10 dB im Verhältnis zum Polarisationsniveau der sendenden Antenne. In a multipath environment, the typical cross-polarization level is about -10 dB relative to the polarization level of the transmitting antenna.
  • 5.3 Das Polarisationsdiversity-System 5.3 The polarization diversity system
  • [0197] [0197]
    Die orthogonalen Polarisationskomponenten können ausreichend dekorreliert werden, um Schutz vor Selektiv-Schwund zu bieten. The orthogonal polarization components can be sufficiently decorrelated to provide protection against selective fading. (Der hohe Grad an Kreuzpolarisation, der Diversity möglich macht, wirkt jedoch gegen Polarisation als Entstörungsmechanismus.) Das Implementierungs-Szenario für Polarisationsdiversity im PWAN-System ist wie folgt: (The high degree of cross-polarization, making the diversity possible works against polarization as an interference suppression However mechanism.) The implementation scenario for polarization diversity in the PWAN system is the following:
    • – Polarisationsdiversity-Empfang, sowohl an der Basis als auch an der RU - Polarization diversity reception at both the Base and on the RU
    • – Übertragung mit entweder linearer 45-Grad-Schrägpolarisation oder Kreispolarisation - Transfer of either a straight 45-degree slant polarization or circular polarization
    • – Empfang mit entweder linearer 45-Grad-Doppelschrägpolarisation oder mit vertikalen (V) und horizontalen (H) Komponenten - Reception of either a straight 45 degree double helical polarization or vertical (V) and horizontal (H) components
    • – Kombination der Polarisationszweige entweder mit Maximalverhältnis-Kombination oder mit Diversity-Empfang mit linearer Addition. - Combination of polarization branches either with maximal-ratio combining or diversity reception with linear addition. Ein Kompromiss zwischen der optimalen Leistung der Maximalverhältnis-Kombination und der leichten Implementierung von Diversity-Empfang mit linearer Addition bestimmt die beste Lösung. A compromise between the optimum performance of maximum ratio combining and ease of implementation of diversity reception with linear addition determine the best solution.
  • [0198] [0198]
    Die resultierende Erfindung sorgt für eine hocheffiziente Nutzung knapper Bandbreiten-Ressourcen, um einer großen Gruppe von Anwendern guten Service bereitzustellen. The resulting invention makes highly efficient use of scarce bandwidth resources to a large group of users to provide good service.
  • [0199] [0199]
    Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung oben detailliert beschrieben wurden, wird es für Personen mit durchschnittlichem Fachwissen ersichtlich sein, dass offensichtliche Modifikationen an der Erfindung vorgenommen werden können. Although the preferred embodiments of the invention have been described above in detail, it will be apparent to persons of ordinary skill that obvious modifications may be made to the invention. Folglich sollte die obige Beschreibung als veranschaulichend und nicht einschränkend betrachtet werden, und der Schutzumfang der Erfindung sollte im Hinblick auf die folgenden Ansprüche bestimmt werden. Accordingly, the above description should be considered as illustrative and not restrictive, and the scope of the invention should be determined with respect to the following claims.
Classifications
International ClassificationH04W72/04, H04W16/14, H04W72/08, H04W74/00, H04W74/04, H04B7/10, H04B7/24, H04J11/00, H04B7/08, H04L1/06, H04B7/26, H04L5/02, H04J3/00, H04J3/06, H04L5/14, H04J1/00, H04J99/00
Cooperative ClassificationH04L5/023, H04L1/06, H04L5/1484, H04J3/0652, H04B7/10, H04L5/143, H04W72/044, H04B7/0837, H04L5/14, H04L5/0007
European ClassificationH04B7/10, H04B7/08C, H04L1/06, H04L5/02Q, H04L5/14T2, H04L5/14P