DE102005053714B4

DE102005053714B4 - Interleaver sowie Deinterleaver für MIMO-Mehrfachantennensysteme

Info

Publication number: DE102005053714B4
Application number: DE200510053714
Authority: DE
Inventors: Wojciech Kuropatwinski
Original assignee: Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2025-11-11
Also published as: EP1992093A1; WO2007054400A1; DE102005053714A1

Abstract

Interleaver (IL) für ein MIMO-Mehrfach-Sendeantennensystem (AZ2), der mehreren Sendeantennenzweigen (TX1 mit TX4) vorgeschaltet ist und der benachbarte Bits eines zu übertragenden Gesamtdatenstroms (DSI) zeitlich verwürfelt, bei dem Verwürfelungsmittel derart vorgesehen sind, dass benachbarte Bits im zu übertragenden Gesamtdatenstrom (DSI) zusätzlich zum zeitlichen Verwürfeln auf verschiedene Teildatenströme (DA1 mit DA4) in verschiedenen Sendeantennenzweigen (TX1 mit TX4) aufteilbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verwürfelungsmittel derart ausgebildet sind, dass die Input-Bits eines ankommenden, zu verarbeitenden Gesamtdatenstroms (DSI), denen die Indizes von 1 bis N zugeordnet sind, zeitlich verwürfelt und zusätzlich bezüglich ihrer Aufteilung auf die verschiedenen Sendeantennenzweige (TX1 mit TX4) nach folgendem Zusammenhang umindiziert und am Ausgang des Interleavers (IL) ausgegeben werden: wobei

wobei
n den n-ten Sendeantennenzweig bezeichnet,
NoA die Anzahl der Sendeantennen,
m der Index eines jeweilig zu interleavenden Sendebursts ist,
NoBu die Anzahl von Bursts, deren bits als Block innerhalb des Gesamtdatenstroms zusammengefasst sind,...

Description

Die Erfindung betrifft einen Interleaver für ein MIMO-Mehrfach-Sende-/Empfangsantennensystem, der mehreren Sendeantennenzweigen vorgeschaltet ist und der benachbarte Bits eines zu übertragenden Gesamtdatenstroms zeitlich verwürfelt.
Funktion und Aufgabe eines „Interleavers", d. h. Verwürfelers, ist, benachbarte Bits in einem Datenstrom derart umzugruppieren, dass sie einen möglichst großen zeitlichen Abstand voneinander aufweisen. Diese zeitlich gespreizten bzw. verwürfelten Bits im zu versendenden Datenstrom sind bei ihrer Übertragung über ein Übertragungsmedium wie z. B. eine Luftschnittstelle eines mobilen Funkkommunikationsgeräts weniger anfällig gegenüber so genannten Blockfehlern. Dies bedeutet, dass der von einem Empfänger detektierte Bitdatenstrom nach einem zum „sendeseitigen „Interleaving" entsprechend korrespondierenden „Deinterleaving" (,d. h. nach einer Rückgängigmachung der senderseitigen Verwürfelung,) weniger mit Blockfehlern beaufschlagt ist.
In vielen Veröffentlichungen wie z. B.

[1] Farrokhi F. R., Foschini G. J., Lozano A., and Valenzuela R. A., „Link-optimal space-time processing with multiple transmit and receive antennas, "IEEE Comm. Lett., vol. 5, pp. 85–87, March 2001,
[2] Foschini G. J., Gans M. J., "On limits of wireless communication in a fading environment when using multiple antennas, "Wireless Pers. Communications, pp. 311–335, 1998,
[3] Foschini G. J., Golden G. D., Valenzuela R. A., Wolniansky P. W., "Simplified processing for wireless communication at high spectral efficiency, "IEEE J. Selected Areas Comm., vol. 17, pp. 1841–1852, 1999
[4] Lozano A., Farrokhi F. R., Valenzuela R. A., "Lifting the limits on high-speed wireless data access using antenna arrays," IEEE Comm. Mag., pp. 156–162, Sept. 2001,
[5] Marzetta T. L., "Blast training: Estimating the channel characteristics for figh capacity space-time wireless," Proc. 37^th Annual Allerton Conf. on Comm., Control, and Computing, Monticello, IL, USA, Sept. 1999 und
[6] Hammons, A. R., El Gammal, H. "On the Theory of Space-Time Codes for PSK Modulation", IEEE Transactions on Information Theory, vol. 46, no. 2, March 2000, S.524–542 wurden mehrere Verfahren zur „Multiple-Input Multiple-Output" (= MIMO) Prozessierung behandelt, die sowohl auf der Sender- als auch Empfängerseite mehrere Antennenelemente verwenden. Dort vorgeschlagene Algorithmen versuchen, die theoretische Grenze der normierten MIMO-Kanalkapazität (in bps/HZ), die abhängig von der Anzahl der Sende- und Empfangsantennen weit über der normierten SISO („Single Input Single Output", d. h. nur eine einzige Sendeantenne ist beim Versendergerät und nur eine einzige Empfangsantenne ist beim Empfängergerät vorhanden) – Kanalkapazität liegen kann, zu erreichen. Die „Bell-Laboratories Layered Space-Time" (BLAST) Architektur versucht einen signifikanten Teil dieser Kapazität zu realisieren. Der erste Vorschlag dieser Architektur ist unter dem Namen Diagonal Blast (D-Blast) bekannt. Eine vereinfachte Prozessierung, die bereits in einem Echtzeit-Demonstrator realisiert wurde, ist der „Vertikal Blast (V-Blast)" Vorschlag. In diesem Fall ist keine Kanalinformation beim Sender vorhanden. Ein ankommender Datenstrom wird auf Sendeantennen verteilt und folglich werden voneinander statistisch unabhängige Datenströme gleicher mittlerer Leistung P_T/M_T (P_T = Gesamtsendeleistung, M_T = Anzahl der Sendeantennen) über die verschiedenen Sendeantennen gesendet.

Beim V-Blast ist keine Codierung erforderlich. Allerdings werden unterschiedliche Verfahren der klassischen Kanalcodierung (z. B. Block- und/oder Faltungscodierung, Trellis Coded Modulation, usw.) eingesetzt, um die Bit-Error Rate (BER), das heißt die Bitfehlerrate der Übertragung zu reduzieren. Im Folgenden wird beispielhaft auf die „Forward Error Correction", das heißt Vorwärtsfehlerkorrektur abgestellt. Generell bestehen vorwiegend zwei Möglichkeiten für den Einsatz der Kanalcodierung in einem so genannten V-Blast System:

1.) Zum einen ist es möglich, die unabhängigen Datenströme der einzelnen Sendeantennen separat, d. h. selektiv kanalzucodieren. Nach dieser Codierung werden die Daten interleaved. Dies veranschaulicht schematisch 1. Dort wird ein Datenstrom DS mit Hilfe einer Generatoreinheit GE in einem Mehrfach-Transmitterzweig AZ0 erzeugt. Dieser Datenstrom DS enthält eine Vielzahl von Bits. Er wird im Fachjargon mit „DX Data" bezeichnet. Mit Hilfe eines nachfolgenden Demultiplexers DM wird der Bit-Gesamtdatenstrom DS vor Übertragung seiner Bits über denselben, zur Verfügung stehenden Frequenzkanal auf mehrere Datenströme DS1 mit DS4 in verschiedenen, d. h. hier im Ausführungsbeispiel vier verschiedenen Transmitter- bzw. Sendeantennenzweigen TZ1 mit TZ4 aufgeteilt. Ziel ist es dabei, diese mehreren, hier vier Teildatenströme DS1 mit DS4 gleichzeitig, d. h. zeitparallel über denselben, zur Verfügung stehenden Frequenzkanal mittels der Sendeantennen TA1 mit TA4 der Sendezweige TZ1 mit TZ4 zu versenden. In jedem Sendeantennenzweig TZ1 mit TZ4 wird der jeweilige Teildatenstrom DS1 mit DS4 einer Kanalcodierung mit Hilfe eines Kanalcodierers CC1 mit CC4, insbesondere einem Vorwärtsfehlerkorrektur-Codierer, unterworfen, so dass kanalcodierte Teildatenströme DSI1 mit DSI4 am Ausgang des jeweiligen Kanalcodiers CC1 mit CC4 ausgegeben werden. Diese kanalcodierten Teildatenströme DSI1 mit DSI4 werden nachfolgend jeweils spezifisch, d. h. für jeden Antennenzweig mit Hilfe eines spezifischen Interleavers IL1 mit IL4 zeitlich interleaved, d. h. ihre Bits werden derart zeitlich verwürfelt, dass ursprünglich zeitlich benachbarte Bits einen möglich großen zeitlichen Abstand voneinander aufweisen. Diese „interleaveden" Datenströme in den einzelnen Sende-Antennenzweigen TZ1 mit TZ4 sind in der 1 mit DSI1* mit DSI4* bezeichnet. Anschließend werden diese „interleaveden" Teildatenströme DSI1* mit DSI4* in einer nachgeordneten MIMO-Verarbeitungseinheit MP separat voneinander weiterverarbeitet. Insbesondere werden sie Sendeantennenzweig- spezifisch moduliert, bezüglich ihrer Leistung angepasst, vorentzerrt (predistortion), usw., und schließlich über die Sendeantenne TA1 mit TA4 am Ende ihres jeweiligen, spezifischen Sendeantennenzweigs TZ1 mit TZ4 abgestrahlt. Die MIMO-Verarbeitungseinheit MP führt selbstverständlich auch sonstige übliche Verarbeitungsschritte für den jeweiligen Bit-Datenstrom des jeweiligen spezifischen Sende-Antenennzweigs durch. Das derart gebildete MIMO-Mehrfachsendeantennensystem ist in der 1 mit AZ0 bezeichnet. Es kann insbesondere Bestandteil eines mobilen Funkkommunikationsgeräts, vorzugsweise Mobilfunkgeräts sein. In entsprechender Weise kann dieses ein dazu korrespondierendes MIMO-Mehrfach-Empfangsantennensystem aufweisen, das eine inverse Operation zur Sendeseite durchführt. Ein Vorteil dieses MIMO-Mehrfachantennensystem von 1 mit jeweils einem eigenen Interleaver pro Sende-Antennenzweig liegt insbesondere darin, dass bei einem genügend großen Signal-Rausch-Verhältnis, die einzelnen unabhängigen Datenströme mit größerer Sicherheit detektiert werden können. Das ist hauptsächlich beim so genannten „Linear Nulling" and „Symbol Cancellation" Verfahren (analog dem „Successive Interference Cancellation in Muliuser Detection" – Verfahren) von Vorteil. Allerdings wird dies mit einem größeren Rechenaufwand erkauft, da es erforderlich ist, für jeden unabhängigen Datenstrom separate Codecs (Coder und Decoder) auf Sender- und Empfangsseite zu implementieren. Dies ist ein Nachteil, weil bereits ohne den Ersatz der klassischen Kanalcodierung ein sehr hoher Rechenaufwand für die Detektion mehrerer Datenströme zu bewältigen ist.
2.) Zum anderen kann nach einem zweiten Konzept der zu übertragende Bit-Gesamtdatenstrom vor seiner Aufteilung auf eine Vielzahl von Teildatenströmen in verschiedenen Sende-Antenennzweigen codiert und interleaved werden. Dieser Fall ist schematisch mit Hilfe des Sende-Mehrfachantennezweigs AZ1 von 2 veranschaulicht. Mit Hilfe der Generatoreinheit GE wird der Bit-Gesamtdatenstrom DS erzeugt. Er ist mit „TX data (Bits)" bezeichnet. Dieser Bit-Gesamtdatenstrom DS wird mit Hilfe eines nachfolgenden Kanalcodiers CC kanalcodiert. Insbesondere wird er hier im Ausführungsbeispiel von 2 einer Vorwärtsfehlerkorrektur, d. h. einer „Forward Error Correction" FEC unterworfen, so dass am Ausgang des Kanalcodiers CC ein kanalcodierter Bit-Gesamtdatenstrom DSI zur Verfügung steht. Dieser wird einem einzigen nachgeordneten Interleaver IL zugeführt, der eine zeitliche Verwürfelung der einzelnen Bits dieses kanalcodierten Bit-Gesamtdatenstrom DSI durchführt. Der am Ausgang des Interleavers IL ausgegebene, Bit-Gesamtdatenstrom IDSI wird anschließend einer nachgeordneten MIMO-Verarbeitungseinheit MPR zugeführt. Erst diese verarbeitet die Bits des interleaveden Gesamtdatenstroms derart, dass die Bits des interleaveden Gesamtdatenstroms IDSI auf mehrere, hier vier verschiedene Sendeantennenzweige TX1 mit TX4 aufgeteilt werden und über deren Sendeantennen TA1 mit TA4 abgestrahlt werden. Selbstverständlich führt die MIMO-Verarbeitungseinheit MPR weitere übliche Verarbeitungsoperationen wie zum Beispiel Modulation, Leistungsanpassung, Vorentzerrung, usw. für den jeweiligen Teildatenstrom spezifisch im jeweiligen Sende-Antennenzweig TX1 mit TX4 durch. Beim MIMO-Mehrfachsendeantennensystem AZ1 von 2 reicht es aus, nur einen einzigen Codec zu implementieren Dadurch wird der Rechenaufwand im Vergleich zum Mehrfach-Sendeantennensystem AZ0 von 1 reduziert. Dies ist von Vorteil bei reellen Übertragungssystemen, in welchen deren Recheneinheit wie zum Beispiel ein digitaler Signalprozessor eine Vielzahl von Aufgaben zu verarbeiten hat und die Rechenressourcen schnell knapp werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Bit-Gesamtdatenstrom eines MIMO-Mehrfachsendeantennensystems robuster gegenüber Blockfehlern gemacht werden kann, die bei der Übertragung über einen gemeinsamen Frequenzkanal auftreten können. In entsprechender Weise ist ein empfangsseitiges MIMO-Mehrfachempfangsantennensystem gewünscht, das eine weitere Reduktion von Blockfehlern im zurückgewonnenen Bit-Gesamtdatenstrom ermöglicht.
Diese Aufgabe wird auf der Sendeseite mit Hilfe eines Interleaver für ein MIMO-Mehrfach-Sendeantennensystem, der mehreren Sendeantennenzweigen vorgeschaltet ist und der benachbarte Bits eines zu übertragenden Gesamtdatenstroms zeitlich verwürfelt, gelöst, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass Verwürfelungsmittel derart vorgesehen sind, dass benachbarte Bits im zu übertragenden Gesamtdatenstrom zusätzlich zum zeitlichen Verwürfeln auf verschiedene Teildatenströme in verschiedenen Sendeantennenzweigen aufteilbar sind.
Empfangsseitig wird diese Aufgabe durch folgenden erfindungsgemäßen Deinterleaver gelöst: Deinterleaver für ein MIMO-Empfangsantennen-system, der mehreren parallelen Empfangsantennenzweigen nachgeordnet ist, und der die Bits der Teildatenströme der verschiedenen Empfangsantennenzweige zu einem Gesamtdatenstrom zeitlich deinterleaved, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass Deinterleavermittel derart vorgesehen sind, dass zusätzlich zur Rückgängigmachung der zeitlichen Verwürfelung der Bits der ankommenden Teildatenströme eine Rückgängigmachung der Verwürfelung der Bits in den empfangenen Datenströmen hinsichtlich der verschiedenen Empfangsantennenzweige durchführbar ist.
Dadurch, dass der erfindungsgemäße Interleaver zusätzlich zur zeitlichen Verwürfelung benachbarter Bits im zu übertragenden Bit-Gesamtdatenstrom eine verwürfelte Aufteilung der Bits auf verschiedene Antennenzweige durchführt, wird das Auftreten von Blockfehlern bei der Übertragung weiter reduziert. Wird zum Beispiel eine Sendeantenne der Vielzahl von Sendeantennen eines MIMO-Mehrfachsendesystems eines Funkkommunikationsgeräts durch die Hand eines Benutzers abgeschattet, so wird durch die zufällige Aufteilung der Bits des Gesamtdatenstrom mit Hilfe des erfindungsgemäßen Interleavers zusätzlich zur zeitlichen Spreizung der durch ihn hindurch laufenden Bits erreicht, dass die Bits statistisch verteilt auf alle Sendeantennenzweige und damit auch auf diejenigen mit besseren Übertragungsbedingungen aufgeteilt werden. Dadurch lassen sich verbessert Blockfehler bei der Übertragung der Bits des zu übertragenden Gesamtdatenstroms reduzieren. Mit anderen Worten ausgedrückt lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Interleavers, der jetzt in doppelter Hinsicht ein Interleaving der Bits des Gesamtdatenstroms durchführt, Bündelfehler in Einzelfehler umwandeln. Einzelfehler lassen sich aber empfängerseitig mit Hilfe eines entsprechenden Deinterleavers und nachfolgender Fehlerkorrektur besser als Blockfehler korrigieren.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein mobiles Funkkommunikationsgerät, das mindestens einen erfindungsgemäßen Interleaver in seinem MIMO-Mehrfachsendeantennensystem und/oder mindestens einen erfindungsgemäßen Deinterleaver in seinem MIMO-Mehrfachempfangsantennensystem aufweist.
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1, 2 in schematischer Darstellung zwei bisherige MIMO-Mehrfachsendeantennenzweige,
3 in schematischer Darstellung einen MIMO-Mehrfachsendeantennenzweig, der einen erfindungsgemäßen Interleaver im gemeinsamen Sendeantennenzweig vor dem Aufspalten in mehrere Sendeantennenzweige aufweist,
4 in schematischer Darstellung ein Beispiel für die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Interleavers von 3,
5 in schematischer Darstellung einen MIMO-Mehrfachempfangsantennenzweig, der einen erfindungsgemäßen Deinterleaver aufweist, und
6 schematisch ein Funkkommunikationsgerät mit einem MIMO-Mehrfachsendeantennensystem und/oder MIMO-Mehrfachempfangsantennensystem gemäß den 3 und 5.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 mit 6 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
3 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines MIMO-Mehrfachsendeantennenzweigs AZ2, das einen Interleaver IL nach dem erfindungsgemäßen Funktionsprinzip aufweist. Von der Generatoreinheit GE wird der Bit-Gesamtdatenstrom DS erzeugt. Dieser wird mit Hilfe eines nachgeordneten Kanalcodiers CC, insbesondere eines Vorwärtsfehler-Codierers FEC, kanalcodiert. Der kanalcodierte Bit-Gesamtdatenstrom ist dabei in der 3 mit DSI bezeichnet. Er wird dem nachgeordneten Interleaver IL zugeführt. Mit Hilfe diese Interleavers IL werden die Bits des kanalcodierten Gesamtdatenstroms DSI zum einen zeitlich verwürfelt. Diese zeitliche Verwürfelung wird dabei derart durchgeführt, dass benachbarte Bits im kanalcodierten Gesamtdatenstrom DSI derart umgeordnet werden, dass sie einen möglichst großen zeitlichen Abstand voneinander aufweisen. Durch diese zeitliche Spreizung der Bits im kanalcodierten Gesamtdatenstrom wird eine erste Abhilfe bereitgestellt, durch die die Gefahr von Blockfehlern bei der Übertragung dieser zeitlich verwürfelten Bits reduziert werden kann. Zum anderen sind die Verwürfelungsmittel des Interleavers IL derart ausgebildet, dass benachbarte Bits im zu übertragenden Gesamtdatenstrom zusätzlich zu ihrer zeitlichen Verwürfelung auf verschiedene Antennenzweige aufgeteilt, d. h. bezüglich der bereitgestellten Antennenzweige verwürfelt werden. Hier im Ausführungsbeispiel von 3 verwürfelt der Interleaver IL die zeitlich verwürfelten Bits des Gesamtdatenstroms zusätzlich auf die vier Sendeantennenzweige TX1 mit TX4, d. h. er führt eine zusätzliche räumliche Verwürfelung (diversity) durch. Auf diese Weise wird der Gesamtdatenstrom DSI auf vier Teildatenströme DA1 mit DA4 in den vier verschiedenen Antenennzweigen TX1 mit TX4 aufgeteilt. Jeder Teildatenstrom DA1 mit DA4 erhält dabei sowohl zeitlich als antennenzweigmäßig verwürfelte Bits. Anschließend werden die Teildatenströme DA1 mit DA4 mit Hilfe einer nachgeordneten MIMO-Verarbeitungseinheit MPR Antennenzweig-spezifisch üblichen Modulationsverfahren, Leistungsadaptionen, Vorfilterungen, usw. unterworfen und schließlich separat voneinander über die Sendeantennen TA1 mit TA4 ihrer verschiedenen Sendeantennenzweige TX1 mit TX4 abgestrahlt.
4 veranschaulicht die Arbeitsweise des Interleavers IL für die vier verschiedenen Sendeantennenzweige TX1 mit TX4 von 3 anhand eines beispielhaften Bit-Gesamtdatenstrom DSI, der in die vier Teildatenströme DA1 mit DA4 aufgeteilt wird. Die arabischen Ziffern kennzeichnen die Indizes der Bits im Gesamtdatenstrom DSI, die beim Interleaver IL ankommen. Die hochgestellten römischen Ziffern bei den arabischen Ziffern symbolisieren jeweils eine Burstnummer, der das jeweilige Bit zugeordnet ist. Der ursprüngliche Bit- Gesamtdatenstrom DSI enthält nämlich die Bits mehrerer Signalbursts. Hier im Ausführungsbeispiel von 4 sind das beispielsweise vier Bursts, die durch die römischen Ziffern I-IV gekennzeichnet sind. Betrachtnet man beispielsweise den ersten Datenstrom DA1 am Ausgang des Interleavers IL, so erkennt man, das Bits vom gleichen Burst durch Bits von anderen Burst zeitlich getrennt sind. Beispielsweise ist das Bit mit der Indizierung 1^I des ersten Bursts I durch Bits mit den Indizes 2053^II, 4105^III, 6157^IV, die den Burts II, III, IV angehören, zeitlich vom Bit 305 des ersten bursts I separiert. Dies wird durch die zeitliche Verwürfelung im Interleaver IL bewirkt. Zusätzlich zur zeitlichen Verwürfelung der Bits im ankommenden Gesamtdatenstrom DSI werden jedoch jetzt noch ursprünglich benachbarte Bits wie zum Beispiel im selben Sendeburst auf die verschiedenen Datenströme DA1 mit DA4 der verschiedenen Antennenzweige TX1 mit TX4 aufgeteilt. Beispielsweise ist das erste Bit mit dem Index bzw. der Nummer 1 im ersten Burst I im ersten Teildatenstrom DA1 enthalten, während sein ursprünglich benachbartes Bit mit der Nummer 2 desselben Sendeburst I um 6 Bits zeitlich versetzt im vierten Teildatenstrom DA4 gesendet wird. Der Interleaver IL führt also sowohl eine zeitliche Verwürfelung als auch zugleich eine räumliche Verwürfelung ursprünglich benachbarter Bits des zu verarbeitenden Gesamtdatenstroms durch. Dieses zeitliche und räumliche Verwürfelungsprinzip des Interleavers IL des Ausführungsbeispiels der 3, 4 lässt sich auf einen Bit-Gesamtdatenstrom mit N-Bits verallgemeinern. Im Folgenden wird eine generalisierte, formale Beschreibung eines erfindungsgemäßen Interleavers beispielhaft für ein MIMO-System ohne Kanalinformation am Sender gezeigt:
Der Input des Interleavers ist ein Bitstrom der Länge N. Eingangsseitig werden den Input-Bits zuerst die Indizes von 1 bis N zugeteilt. Durch den erfindungsgemäßen Interleaving-Prozess werden die Interleaver-Indizes I für die n-te Antenne in vorteilhafter Weise wie folgt berechnet: wobei
wobei
n den n-ten Sendeantennenzweig bezeichnet,
NoA die Anzahl der Sendeantennen,
m der Index eines jeweilig zu interleavenden Sendebursts ist,
NoBu die Anzahl von Bursts, deren bits als Block innerhalb des Gesamtdatenstroms zusammengefasst sind,
BL die Länge des jeweiligen Bursts ist,
k die jeweilige Länge des Vektors StIndx bezeichnet,
fix eine ganzzahlige Rundungsoperation ist,
StValLen ein Parameter für die Länge des Vektors StVal ist, und
StShift ein ganzzahliger Index-Inkrement Parameter ist, der zweckmäßigerweise so gewählt wird, dass er zum einen möglichst nah an G liegt und zum anderen der größte gemeinsame Teiler der Parameter StShift und StValLen gleich 1 ist.
5 zeigt in schematischer Darstellung einen MIMO-Mehrfachempfangsantennenzweig RZ1 mit einem Deinterleaver DIL zur Umkehrung des sendeseitigen Bit-Interleavings von 3 in einem Empfänger. Der MIMO-Mehrfachempfangsantennenzweig RZ1 weist mehrere Empfangsantennenzweige RX1 mit RX4 auf. Über deren Empfangsantennen RA1 mit RA4 werden vier separate Teildatenströme DA1* mit DA4* unter zu Hilfenahme einer MIMO-Empfangsverarbeitungseinheit MPR* gewonnen. Diese MIMO-Empfangsverarbeitungseinheit MPR* führt dabei eine selektive Demodulation, Entzerrung, Leistungsverstärkung, usw. sowie sonstige übliche Verarbeitungsprozeduren für die empfangenen Datensignale durch. Die gewonnenen Bit-Datenströme DA1* mit DA4* werden selektiv dem Deinterleaver DIL zugeführt, dort in einer inversen Operation zeitlich sowie räumlich deinterleaved und daraus der Bit-Gesamtdatenstrom DSI* gewonnen. Der Deinterleaver DIL macht also die zeitliche Verwürfelung der Bits in den einzelnen Teildatenströmen DA1* mit DA4* sowie deren Verwürfelung auf die verschiedenen Empfangsantennenzweige RX1 mit RX4 rückgängig. Der derart zurückgewonnene Bit-Gesamtdatenstrom DSI* wird schließlich mit Hilfe eines nachfolgenden Decodierers DC Kanaldecodiert. Der decodierte Bit-Gesamtdatenstrom ist in der 5 mit DS* bezeichnet. Dieser wird schließlich einer Empfänger – und Verarbeitungseinheit RE zugeführt.
6 zeigt schließlich ein mobiles Funkkommunikationsgerät MP, insbesondere ein Mobilfunktelefon, das sowohl den MIMO-Mehrfachsendeantennenzweig AZ2 von 3 als auch den MIMO-Mehrfachempfangsentennenzweig RZ1 von 5 aufweist. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Mehrfachsende-Antennenzweig AZ1 allein oder den MIMO-Empfangsantennenzweig RZ1 allein im Funkkommunikationsgerät MP vorzusehen.
Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, einen MIMO-Mehrfachsendeantennenzweig, der einen erfindungsgemäßen Interleaver enthält, in anderen Kommunikationsgeräten zu implementieren. Gleiches gilt für den korrespondierenden MIMO-Empfangsantennenzweig.
Zusammenfassend betrachtet ergibt sich somit folgendes:
Die in zahlreichen Veröffentlichungen bis dato beschriebenen Interleaver versuchen den Indizesabstand der Bits nach dem Interleaver zu maximieren. In einem V-Blast System ist aber nicht nur der möglichst große Zeitabstand zwischen den Bit-Indizes nach dem Interleaver wichtig, sondern auch die Eigenschaft, dass die Bits, die vor dem Interleaver zeitlich benachbart sind, nicht von der gleichen Antenne gesendet werden.
Der erfindungsgemäße Interleaver sieht nun vor, dass der Gesamtdatenstrom derart interleaved wird, dass benachbarte Bits zeitlich verwürfelt sowie zusätzlich sicher auf unterschiedliche Antennen verteilt werden und es somit weniger zu Blockfehler kommen kann. Bei einem derart ausgebildeten Interleaver wird somit eine zweite Verwürfelung zusätzlich zur ersten zeitlichen Verwürfelung berücksichtigt, nämlich die Verwürfelung auf die verschiedenen Sendeantennenzweige. Somit geht beim Interleaving auch die Anzahl der zur Verfügung gestellten Sendeantennen bzw. unabhängigen Datenströme in deren verschiedenen Sendeantennenzweige ein. Klassische Interleaver berücksichtigen hingegen nur die zeitliche Verwürfelungskomponente. Das erfindungsgemäße Interleaving-Prinzip ist nicht nur für V-Blast Systeme gültig, sondern insbesondere auch für alle MIMO-Systeme, die ohne Kanalinformation am Sender arbeiten und Verfahren der klassischen Kanalcodierung einsetzen. Für MIMO-Systeme, denen die Kanalinformation am Sender zur Verfügung steht, ist es zweckmäßig die Modulationsart jedes unabhängigen Datenstroms in die Interleaver-Struktur miteinzubeziehen. Damit lässt sich das erfindungsgemäße Interleavingprinzip in vorteilhafter Weise für alle MIMO-Systeme verwenden, die Verfahren der klassischen Kanalcodierung einsetzen.
Das erfindungsgemäße Mehrfachsendeantennensystem auf der Sendeseite zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass Bits, die vor dem Interleaver benachbart sind, zeitlich verwürfelt und gleichzeitig von unterschiedlichen Antennen gesendet werden. Es kann nämlich passieren, dass die Daten, die von einer Antenne gesendet werden, schlechtere Übertragungsverhältnisse bezüglich SNR (zum Beispiel durch Abschattung der Hand einer Bedienperson) erleben, als die von den anderen Antennen gesendeten Daten. Dadurch können dann nach dem Deinterleaver im zugehörigen Mehrfachantennenempfangssystem auf der Empfängerseite die Blockfehler entstehen, die für einen Faltungsdecoder im Empfänger schwieriger zu korrigieren sind. Wenn aber weitgehend sichergestellt ist, das die vor dem Interleaver benachbarten Bits immer von unterschiedlichen Antennen gesendet werden, so werden nach dem Deinterleaver die meisten Blockfehler in Einzelfehler umgewandelt, die dann von einem Faltungsdecoder beim Empfänger besser korrigiert werden können. Auf diese Art verbessert sich die gesamte Blockfehlerrate, d. h. Block Error Rate (BER) der Übertragung. Das sendeseitige MIMO-Mehrfachsendeantennensystem und das empfangsseitige Mehrfachempfangsantennensystem bilden dabei ein kombiniertes MIMO-Mehrfach-Sende-/Empfangsantennensystem.

Claims

Interleaver (IL) für ein MIMO-Mehrfach-Sendeantennensystem (AZ2), der mehreren Sendeantennenzweigen (TX1 mit TX4) vorgeschaltet ist und der benachbarte Bits eines zu übertragenden Gesamtdatenstroms (DSI) zeitlich verwürfelt, bei dem Verwürfelungsmittel derart vorgesehen sind, dass benachbarte Bits im zu übertragenden Gesamtdatenstrom (DSI) zusätzlich zum zeitlichen Verwürfeln auf verschiedene Teildatenströme (DA1 mit DA4) in verschiedenen Sendeantennenzweigen (TX1 mit TX4) aufteilbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwürfelungsmittel derart ausgebildet sind, dass die Input-Bits eines ankommenden, zu verarbeitenden Gesamtdatenstroms (DSI), denen die Indizes von 1 bis N zugeordnet sind, zeitlich verwürfelt und zusätzlich bezüglich ihrer Aufteilung auf die verschiedenen Sendeantennenzweige (TX1 mit TX4) nach folgendem Zusammenhang umindiziert und am Ausgang des Interleavers (IL) ausgegeben werden: wobei
wobei n den n-ten Sendeantennenzweig bezeichnet, NoA die Anzahl der Sendeantennen, m der Index eines jeweilig zu interleavenden Sendebursts ist, NoBu die Anzahl von Bursts, deren bits als Block innerhalb des Gesamtdatenstroms zusammengefasst sind, BL die Länge des jeweiligen Bursts ist, k die jeweilige Länge des Vektors StIndx bezeichnet, fix eine ganzzahlige Rundungsoperation ist, StValLen ein Parameter für die Länge des Vektors StVal ist, und StShift ein ganzzahliger Index-Inkrement Parameter ist.
Interleaver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor StShift derart gewählt wird, dass er zum einen möglichst nah am Wert G liegt und zum anderen der größte gemeinsame Teiler der Parameter StShift und StValLen gleich 1 ist.
Mobiles Funkkommunikationsgerät (MP), das mindestens einen Interleaver nach einem der Ansprüche 1 oder 2 in seinem MIMO-Mehrfachsendeantennensystem (AZ1) aufweist.