DE10317119A1 - Method, radio transceiver, mobile terminal and base station for data transmission in a multi-carrier system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Funksende-/Funkempfangsvorrichtung zur Datenübertragung in einem Mehrträgersystem, bei dem eine zu übertragende Information mit Hilfe eines digitalen Modulationsverfahrens auf Subträger derart aufmoduliert werden, dass die Information in zu übertragende Symbole aufgeteilt und für die Übertragung des jeweiligen Symbols zumindest ein Teil der Subträger moduliert wird, wobei die jeweilige Modulation je Träger des Teils der Subträger mit einer ersten Leistung abgestrahlt wird, erfolgt eine Wahl je Symbol für jeden Subträger des Teils der Subträger des Wertes mindestens eines Parameters der Modulation, derart, dass ein Verhältnis eines sich ergebenden maximalen Wertes der ersten Leistung zu einem Mittelwert der ersten Leistung, die "peak to average power ratio", reduziert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein die Funksende-/Funkempfangsvorrichtung enthaltendes mobiles Endgerät sowie Basisstation.The invention relates to a method and a radio transmission / radio receiving device for data transmission in a multi-carrier system, in which information to be transmitted is modulated onto subcarriers with the aid of a digital modulation method such that the information is divided into symbols to be transmitted and at least for the transmission of the respective symbol a part of the subcarrier is modulated, the respective modulation per carrier of the part of the subcarrier being emitted with a first power, a choice is made per symbol for each subcarrier of the part of the subcarrier of the value of at least one parameter of the modulation, such that a ratio of one resulting maximum value of the first power is reduced to an average value of the first power, the "peak to average power ratio". The invention further relates to a mobile terminal and base station containing the radio transmission / reception device.
Description
Verfahren, Funksende-/Funkempfangsvorrichtung, Mobiles Endgerät sowie Basisstation zur Datenübertragung in einem Mehrträgersystem Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Mehrträgersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Funksende-/Funkempfangsvorrichtung zur Datenübertragung in einem Mehrträgersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10, ein Mobiles Endgerät gemäß Anspruch 11 sowie eine Basisstation gemäß Anspruch 12.Method, Radio transmission / reception device, mobile terminal and Base station for data transmission in a multi-carrier system The present invention relates to a method for data transmission in a multi-carrier system according to the generic term of claim 1, a radio transmission / radio receiving device for data transmission in a multi-carrier system according to the preamble of Claim 10, a mobile terminal according to claim 11 and a base station according to claim 12.
Schnurlose Übertragungssysteme, die eine hohe Bandbreite zur Verfügung stellen, werden häufig als Mehrträger- bzw. Multi-Carrier-Systeme realisiert. Beispiele derartiger Systeme sind "Orthogonal Frequency Devision Multiplex" (OFDM) basierte HiperLAN/2- sowie gemäß dem IEEE 802.11-Standard und Derivaten hierzu funktionierenden Wireless LAN (WLAN) Systeme.Cordless transmission systems, that provide a high bandwidth are often called multicarrier or multi-carrier systems realized. Examples of such systems are "Orthogonal Frequency Division Multiplex" (OFDM) based HiperLAN / 2- as well as according to the IEEE 802.11 standard and derivatives of this working wireless LAN (WLAN) Systems.
Das zur Übertragung zur Verfügung stehende Frequenzspektrum des Übertragungskanals wird bei OFDM in mehrere Teilfrequenzbereiche aufgeteilt, die den Trägern (auch als Subträger oder Subcarrier bezeichnet) zugeordnet sind. Jeder Träger wird bei OFDM unabhängig von anderen Trägern mit dem ihm zugewiesenen digitalen Datenstrom moduliert.The for transmission to disposal standing frequency spectrum of the transmission channel is divided in OFDM into several sub-frequency ranges, which the carriers (also as subcarrier or subcarrier) are assigned. Every carrier will independent of OFDM from other carriers modulated with the digital data stream assigned to it.
Diese Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie für Übertragung mit einer sehr hohen Datenrate ausgelegt sind, einen großen Bandbreitenbedarf aufweisen und somit eine sehr komplexe Verarbeitung im Basisband, wie beispielsweise eine "fast fourier transforamtion" FFT höherer Ordnung oder höhere Abtastraten, erfordern. Gleichzeitig sollen derartige Systeme in der Lage sein, Anwendungen, die eine vergleichsweise niedrige Datenrate, wie sie beispielsweise bei der Sprachdatenübertragung benötigt wird, zu unterstützen.This Systems are characterized by the fact that they are suitable for transmission with a very high Data rate are designed, have a large bandwidth requirement and thus a very complex processing in the baseband, such as an "almost fourier transforamtion "FFT higher Order or higher Sampling rates, require. At the same time, such systems are said to be able to use applications that have a comparatively low data rate, such as is required for voice data transmission, to support.
Ein Nachteil bei solchen Systemen ist eine reduzierte Effizienz des Hochfrequenzleistungsverstärkers von in diesem System betriebenen Endgeräten, welche nicht zuletzt durch die erhöhte Komplexität der Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Wandler der Endgeräte begründet ist.On The disadvantage of such systems is a reduced efficiency of the RF power amplifier of devices operated in this system, which are not least due to the elevated complexity the analog-digital or digital-analog converter of the end devices is justified.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Effizienz eines Mehrträgersystems zu steigern.The The object of the present invention is the efficiency of a multi-carrier system to increase.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale sowie durch die Funksende-/Funkempfangseinrichtung gemäß Anspruch 10 ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 10 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe von dem Mobilen Endgerät gemäß Anspruch 11 sowie der Basisstation gemäß Anspruch 12 gelöst.This Task is based on the method according to claim 1 the preamble of claim 1 by its characterizing features and by the radio transceiver according to claim 10 starting from the preamble of claim 10 by its characterizing Features solved. Furthermore, the task of the mobile terminal according to claim 11 and the base station according to claim 12 solved.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Datenübertragung in einem Mehrträgersystem, bei dem eine zu übertragende Information mit Hilfe eines digitalen, die Phase als Umtastgröße ausschließenden, Modulationsverfahrens auf Subträger derart aufmoduliert werden, dass die Information in zu übertragende Symbole aufgeteilt und für die Übertragung des jeweiligen Symbols zumindest ein Teil der Subträger moduliert wird, wobei die jeweilige Modulation je Träger des Teils der Subträger mit einer ersten Leistung abgestrahlt wird, erfolgt eine Wahl je Symbol für jeden Subträger des Teils der Subträger des Wertes mindestens eines Parameters der Modulation derart, dass ein Verhältnis eines sich ergebenden maximalen Werts der ersten Leistung zu einem Mittelwert der ersten Leistung, die "peak to average power ratio" (PAR), reduziert wird.To the inventive method for data transfer in a multi-carrier system, at the one to be transferred Information with the help of a digital, which excludes the phase as a shift key, Modulation method on subcarriers such be modulated so that the information is divided into symbols to be transmitted and for the transfer of the respective symbol modulates at least some of the subcarriers is, the respective modulation per carrier of the part of the subcarriers with a first power is emitted, one choice is made for each symbol for each subcarriers of the part of the subcarrier of the Value of at least one parameter of the modulation such that a relationship a resulting maximum value of the first power at an average the first achievement, the "peak to average power ratio "(PAR), is reduced.
Durch diese Art der Reduktion der PAR wird es möglich, wesentlich weniger komplexe Analog-Digital- bzw. Digital-Analogwandler in den zur Übertragung von Daten eingesetzten Geräten zu verwenden. Neben der Reduktion der Komplexität weiterer Baugruppen dieser Geräte ermöglicht dies zudem auch ein Minimieren von Kosten. Zudem wird durch die Reduktion des PAR die Effizienz von an der Übertragung beteiligten Hochfrequenzleistungsverstärkern gesteigert sowie der Formfaktor gesenkt. Zur Erzielung dieser Vorteile ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren weder eine weitere Signalisierung noch die Reservierung von Trägern eigens für die PAR Reduktion notwendig, so dass auch die Ressourcen des Systems im Vergleich zu anderen Verfahren, die eine Reduktion des PAR herbeiführen, effektiv genutzt werden.By This type of reduction in PAR will make it possible to be much less complex Analog-digital or digital-analog converter in the for transmission devices used by data to use. In addition to reducing the complexity of further assemblies equipment allows this also minimizes costs. In addition, the Reduction in PAR increases the efficiency of high-frequency power amplifiers involved in the transmission as well as the form factor decreased. To achieve these benefits is according to the inventive method neither further signaling nor the reservation of carriers specifically for the PAR Reduction necessary so that the resources of the system in the Effective compared to other procedures that reduce PAR be used.
Vorzugsweise wird als Umtastgröße des Modulationsverfahrens die Amplitude oder alternativ die Frequenz verwendet, so dass damit eine Amplitudenumtastung ("amplitude shift keeing", ASK) oder eine Frequenzumtastung ("frequency shift keying", FSK) realisiert wird.Preferably is used as the shift key of the modulation method the amplitude or alternatively the frequency used so that an amplitude shift keying ("amplitude shift keeing ", ASK) or a frequency shift keying ("frequency shift keying ", FSK) becomes.
Erfolgt die Wahl einer Kombination von Werten des Parameters der Modulation pro Symbol auf Grundlage einer Tabelle, wobei die Tabelle eine Zuordnung von Symbolen zu Werten enthält, ist eine leicht implementierbare Variante der Erfindung gegeben. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Zuordnungen durch Versuche und/oder Simulationen vor Abspeicherung als Tabelle ermittelt werden und bei Durchführung des Verfahrens lediglich die Tabelle ausgehend von dem zu übertragenden Symbol ausgelesen werden müssen. Diese Weiterbildung ermöglicht auch eine schnelle Ausführung des Verfahrens.If a combination of values of the parameter of the modulation per symbol is selected on the basis of a table, the table containing an assignment of symbols to values, an easily implementable variant of the invention is given. This is due to the fact that the assignments are based on tests and / or simulations Storage can be determined as a table and when performing the method, only the table must be read based on the symbol to be transmitted. This further development also enables the method to be carried out quickly.
Alternativ oder ergänzend erfolgt die Wahl einer Kombination von Werten des Parameters der Modulation pro Symbol auf Grundlage eines Algorithmus. Diese Weiterbildung ermöglicht eine anpassungsfähigere Implementierung des Verfahrens, da Algorithmen im Allgemeinen aktualisiert werden können und so verbesserte Neuerungen auf den das Verfahren ausführenden Geräten leicht installiert werden können. Zudem ermöglicht es auch eine angepasste Durchführung des Verfahrens, da derartige Algorithmen die Werte der Parameter berechnen können und hierzu aktuelle Gegebenheiten des Systems berücksichtigt werden.alternative or in addition the combination of values of the parameter of Modulation per symbol based on an algorithm. This training allows a more adaptable Implementation of the procedure since algorithms are generally updated can be and so improved innovations on the executing the procedure devices can be easily installed. Also enables there is also a customized implementation of the method, since such algorithms determine the values of the parameters can calculate taking into account current system conditions become.
Vorzugsweise nutzt hierzu der Algorithmus für die Ermittlung der Kombination der Werte als Eingangsgröße neben dem jeweils zu übertragenden Symbol mindestens eine Eigenschaften des Systems wiedergebende Größe.Preferably uses the algorithm for the determination of the combination of the values as an input variable alongside the symbol to be transferred size representing at least one property of the system.
Das erfindungsgemäße Verfahren entfaltet seine vorteilhaften Wirkungen in hohem Maße, wenn es in einem Mehrträgersystem implementiert wird, bei dem ein Mehrträgersignal auf OFDM, insbesondere auf HiperLAN/2 oder einem der IEEE 802.11 Standards, basiert.The inventive method unfolds its beneficial effects to a high degree when it in a multi-carrier system is implemented, in which a multi-carrier signal on OFDM, in particular based on HiperLAN / 2 or one of the IEEE 802.11 standards.
Insbesondere in einem OFDM-ASK oder OFDM-FSK basierenden Mehrträgersystem lässt sich das PAR unter Beibehaltung der oben genannten Vorteile der Erfindung reduzieren, wenn als ein erster Parameter, der Wert der Phase der Modulation bzw. alternativ oder ergänzend ein zweiter Parameter, der Wert der Frequenz der Modulation gewählt wird.In particular in an OFDM-ASK or OFDM-FSK based multi-carrier system can that be PAR while maintaining the above advantages of the invention reduce if as a first parameter, the value of the phase of Modulation or alternatively or additionally a second parameter, the value of the frequency of the modulation is chosen.
Bei der erfindungsgemäßen Funksende-/Funkempfangsvorrichtung zur Datenübertragung in einem Mehrträgersystem, die insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist, bei dem eine zu übertragende Information mit Hilfe eines digitalen, die Phase als Umtastgröße ausschließenden, Modulationsverfahrens auf Subträger derart aufmoduliert werden, dass die Information in zu übertragende Symbole aufgeteilt und für die Übertragung des jeweiligen Symbols zumindest ein Teil der Subträger moduliert wird, wobei die jeweilige Modulation je Träger des Teils der Subträger mit einer ersten Leistung abgestrahlt wird, erfolgt eine Auswahl des Werts mindestens eines Parameters der Modulation für jeden Subträger des Teils der Subträger je Symbol derart, dass ein Verhältnis eines sich ergebenden maximalen Werts der ersten Leistung zu einem Mittelwert der ersten Leistung pro Symbol, "peak to average Power ratio", reduziert wird.at the radio transmission / reception device according to the invention for data transmission in a multi-carrier system, which in particular to carry out of the method according to the invention is where one is to be transferred Information with the help of a digital, which excludes the phase as a shift key, Modulation method on subcarriers be modulated in such a way that the information to be transmitted Symbols split and for the transfer of the respective symbol modulates at least some of the subcarriers is, the respective modulation per carrier of the part of the subcarriers with a first power is emitted, a selection is made Value of at least one parameter of the modulation for each subcarriers of the part of the subcarrier each symbol such that a ratio of one resulting maximum value of the first power at an average the first power per symbol, "peak to average power ratio ", is reduced.
Das erfindungsgemäße Funkesende-/Funkempfangsgerät ermöglicht den Einsatz des Verfahrens in gängige Endgeräte eines Mehrträgersystems und erlaubt eine simple Implementierung und Durchführung zur Erzielung der zum Verfahren genannten Vorteile innerhalb eines bestehenden Mehrträgersystems.The Radio transmitter / radio receiver device according to the invention enables the Use of the procedure in common terminals a multi-carrier system and allows a simple implementation and implementation to achieve the Advantages mentioned within an existing multi-carrier system.
Das erfindungsgemäße mobile Endgerät, welches die erfindungsgemäße Funksende-/Funkempfangseinrichtung beherbergt sowie durch die erfindungsgemäße Basisstation, welches die erfindungsgemäße Funksende-/Funkempfangseinrichtung gleichermaßen beherbergt, leistet einen Beitrag zur Erhöhung der Effizienz des Gesamtsystems.The mobile according to the invention Terminal, which the radio transmission / radio receiving device according to the invention houses and by the base station according to the invention, which the Radio transmission / radio receiving device according to the invention equally houses, contributes to increasing the efficiency of the overall system.
Weitere Einzelheiten sowie Vorteile der Erfindung werden anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt dieFurther Details and advantages of the invention are based on the in the illustrated single embodiment illustrated. there show the
FIGUR schematisch die Wirkungsweise der Erfindung.FIGURE schematically the operation of the invention.
Die Figur zeigt an einem Beispiel, bei dem ein gemäß OFDM funktionierendes Mehrträgersystem mit sechs Subträgern f1..f6 zugrundegelegt wurde, die Wirkungsweise der Erfindung.The figure shows an example in which a multi-carrier system functioning according to OFDM with six subcarriers f 1 ..f 6 was used as the basis for the mode of operation of the invention.
Hierbei ist zu erkennen, dass drei f1, f4 und f5 der sechs OFDM Träger f1..f6 zur Codierung eines Symbols eingeschaltet sind. Eingeschaltet bedeutet hierbei, dass lediglich diese drei f1, f4 und f5 der sechs Träger f1..f6 zur Übertragung des Symbols verwendet werden. Des Weiteren ist schematisch angedeutet, dass das Symbol entweder mittels Amplitudenumtastung OFDM-ASK oder mittels Frequenzumtastung OFDM-FSK digital moduliert wird. Nach einer inversen diskreten Fouriertransformation IDFT lassen sich die Symbole nach In-Phase-I und Quadraturkomponente Q darstellen, wobei der ersten Darstellung D1 eine gemäß dem Stand der Technik bekannte willkürliche Verga be von Phasenwerten bei der Modulation und der zweiten Darstellung D2 eine erfindungsgemäße Wahl der Phasenwerte zugrunde liegt.It can be seen here that three f 1 , f 4 and f 5 of the six OFDM carriers f 1 ..f 6 are switched on for coding a symbol. Switched on here means that only these three f 1 , f 4 and f 5 of the six carriers f 1 ..f 6 are used to transmit the symbol. Furthermore, it is indicated schematically that the symbol is digitally modulated either by means of amplitude shift keying OFDM-ASK or by means of frequency shift keying OFDM-FSK. After an inverse discrete Fourier transformation IDFT, the symbols according to in-phase I and quadrature component Q can be represented, the first representation D1 being an arbitrary allocation of phase values in the modulation known in the prior art and the second representation D2 being a choice according to the invention Based on phase values.
Zu erkennen ist, dass der Wert der peak-to-average power PAR P1 der ersten Darstellung D1 größer ist, als der Wert der peak-to-average Power PAR P2 der zweiten Darstellung D2.To can be seen that the value of the peak-to-average power PAR P1 is the first representation D1 is larger, as the value of the peak-to-average power PAR P2 of the second representation D2.
Die Wahl der Phasenwerte kann dabei derart erfolgen, dass aufgrund einer Zuordnungstabelle, in der Zuordnungen von Symbolen zu Phasenwerten gespeichert sind, anhand des zu übertragenden Symbols die Phase eines jeden modulierten Trägersignals ausgelesen wird. Alternativ kann dies auch aus den zu übertragenden Symbolen durch einen implementierten Algorithmus berechnet werden, wobei hierzu auch eine Adaption an aktuelle Systemeigenschaften bzw. Übertragungseigenschaften erfolgen kann.The phase values can be selected in such a way that, based on an assignment table in which assignments of symbols to phase values are stored, on the basis of the one to be transmitted Symbol the phase of each modulated carrier signal is read out. Alternatively, this can also be calculated from the symbols to be transmitted by means of an implemented algorithm, with an adaptation to current system properties or transmission properties also being possible for this purpose.
Neben dem Wert der Phase des modulierten Trägersignals, kann auch die Amplitude des Signals anhand der Tabelle gewählt bzw. durch einen Algorithmus ermittelt werden. Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn man die Werte beider Modulationsparameter wählt.Next the value of the phase of the modulated carrier signal, the amplitude can also of the signal selected from the table or by an algorithm be determined. You get the best results if you use the Select values of both modulation parameters.
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