DE602004001932T2

DE602004001932T2 - Qualitätsgesteuerte adaptive Vergabe von Übertragungskanälen in einem OFDMA Funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE602004001932T2
Application number: DE602004001932T
Authority: DE
Inventors: Young-Kwon Cho; Hyeon-Woo Lee; Seok-Hyun Yoon; Dong-Seek Park; Pan-Yuh Joo; Seong-Iii Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: AU2004250889B2; WO2004114564A1; RU2289210C2; EP1492280B1; US20040264507A1; CA2503374A1; EP1492280A1; RU2005112248A; CA2503374C; CN1701550A; AU2004250889A1; DE602004001932D1; JP2006523969A; KR20050000709A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kommunikationssystem, das ein Vielfachzugriffsverfahren nutzt, und im Besondern betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Senden/Empfangen von Daten unter Verwendung eines Vielfachzugriffsverfahrens basierend auf einem OFDM- (Orthogonal Frequency Division Multiplexing [orthogonale Frequenzteilung mit Multiplex]) Verfahren.
Mit der Einführung eines zellularen Mobilfunkkommunikationssystems in den USA in den späten 70er Jahren begann Südkorea damit, einen Sprachkommunikationsdienst in einem analogen Mobilfunkkommunikationssystem der ersten Generation (1G) anzubieten, das im Allgemeinen als ein AMPS- (Advanced Mobile Phone Service) Mobilfunkkommunikationssystem bezeichnet wird. In der Mitte der 90er Jahre setzte Südkorea ein Mobilfunkkommunikationssystem der zweiten Generation (2G) ein, das als ein CDMA- (Code Division Multiple Access) Mobilfunkkommunikationssystem bezeichnet wird, um Sprachdienste und Datendienste mit geringer Geschwindigkeit bereitzustellen.
In den späten 90er Jahren setzte Südkorea teilweise ein Mobilfunkkommunikationssystem der dritten Generation (3G) ein, das als ein IMT-2000- (International Mobile Telecommunication-2000) Mobilfunkkommunikationssystem bekannt ist, und auf einen erweiterten drahtlosen Multimediadienst, weltweite Erreichbarkeit und einen Hochgeschwindigkeits-Datendienst abzielt. Das Mobilfunkkommunikationssystem der 3. Generation wurde speziell entwickelt, um Daten bei einer hohen Geschwindigkeit einhergehend mit dem schnellen Anstieg des Datenvolumens zu übertragen.
Das Mobilfunkkommunikationssystem der 3. Generation entwickelt sich zu einem Mobilfunkkommunikationssystem der vierten Generation (4G). Das Mobilfunkkommunikationssystem der 4. Generation unterliegt zu dem Zweck eines effizienten integrierten Dienstes zwischen einem Kabelkommunikationsnetzwerk und einem kabellosen Kommunikationsnetzwerk, der über den einfachen kabellosen Dienst hinausgeht, den die Mobilfunkkommunikationssysteme der vorherigen Generation bereitstellen, der Standardisierung. Daraus folgt, dass eine Technologie zum Senden eines großen Datenvolu mens mit bis zu einem in dem Kabelkommunikationsnetzwerk verfügbaren Kapazitätsniveau für ein kabelloses Kommunikationsnetzwerk entwickelt werden muss.
In diesem Zusammenhang wird eine aktive Forschung hinsichtlich eines OFDM- (Orthogonal Frequency Division Multiplexing [orthogonale Frequenzteilung mit Multiplex]) Verfahrens als ein geeignetes Verfahren für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über Kabel-/Funk-Kanäle in dem Mobilfunkkommunikationssystem der 4. Generation betrieben. Das OFDM-Verfahren, bei dem Daten unter Verwendung mehrerer Träger gesendet werden, ist ein spezieller Fall eines MCM- (Multiple Carrier Modulation [Mehrfachträger-Modulation]) Verfahrens, bei dem eine serielle Symbolsequenz in eine parallele Symbolsequenz umgewandelt und in eine Vielzahl von zueinander orthogonalen Teilträgern (oder Teilträger-Kanälen) moduliert wird.
Die ersten MCM-Systeme erschienen in den späten 50er Jahren für die Hochfrequenz- (HF) Funkkommunikation in militärischen Anwendungen, und das OFDM-Verfahren zum Überlappen orthogonaler Teilträger wurde anfänglich in den 70er Jahren entwickelt. In Hinblick auf die orthogonale Modulation zwischen mehreren Trägern hat das OFDM-Verfahren Einschränkungen hinsichtlich der tatsächlichen Implementierung in Systemen. Im Jahre 1971 schlug Weinstein et. al. vor, dass die OFDM-Modulation/Demodulation effizient mit Hilfe der Diskreten Fourier-Transformation (DFT), die eine treibende Kraft bei der Entwicklung des OFDM-Verfahrens war, durchgeführt werden kann. Darüber hinaus schwächt die Einführung eines Schutzintervalls und eines zyklischen Präfix als das Schutzintervall die nachteiligen Effekte der Mehrwegeausbreitung und des Laufzeitunterschieds in Systemen ab. In dem OFDM-Kommunikationssystem, das OFDM-Symbole sendet, wird das Schutzintervall eingefügt, um die Interferenz zwischen einem OFDM-Symbol, das bei einer früheren OFDM-Symboldauer gesendet wurde und einem aktuellen OFDM-Symbol, das bei einer aktuellen OFDM-Symboldauer gesendet wurde, zu beseitigen. Ein „zyklisches Präfix"-Schema oder ein „zyklisches Postfix"-Schema wird für das Schutzintervall verwendet. In dem zyklischen Präfix-Schema wird eine vorgegebene Anzahl von letzten Samples in einem Zeitdomänen-OFDM-Symbol kopiert und anschließend in ein effektives OFDM-Symbol eingefügt, und in dem zyklischen Postfix-Schema wird eine vorgegebene Anzahl von ersten Samples in einem Zeitdomänen-OFDM-Symbol kopiert und anschließend in ein effektives OFDM-Symbol eingefügt.
Aus diesem Grund fand das OFDM-Verfahren breite Anwendung bei den Technologien für die digitale Datenkommunikation, wie beispielsweise DAB (Digital Audio Broadcasting [Digitaler Rundfunk]), digitales Fernsehen, WLAN (Wireless Local Area Network [drahtloses lokales Netzwerk]), WATM (Wireless Asynchronous Transfer Mode [kabelloser asynchroner Übertragungsmodus]). Obwohl die Hardwarekomplexität ein Hindernis für die weit verbreitete Anwendung des OFDM-Verfahrens war, ermöglichen die jüngsten Fortschritte bei der digitalen Signalverarbeitungstechnologie, die die schnelle Fourier-Transformation (FFT) und die inverse schnelle Fourier-Transformation (IFFT) einschließt, dass das OFDM-Verfahren implementiert werden kann. Das OFDM-Verfahren zeichnet sich, ähnlich wie ein bereits bestehendes FDM- (Frequency Division Multiplexing [Frequenzteilungs-Multiplexverfahren]) Verfahren, durch eine optimale Übertragungsleistung bei der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung aus, da es Daten auf Teilträgern sendet, wobei die Orthogonalität zwischen den Teilträgern erhalten bleibt. Die optimale Übertragungsleistung ist darüber hinaus auf eine gute Frequenznutzungseffizienz und eine Robustheit gegenüber dem Multipath Fading (Mehrwegeschwund) bei dem OFDM-Verfahren zurückzuführen. Insbesondere führen überlappende Frequenzspektren zu einer effizienten Frequenznutzung und einer Robustheit gegenüber frequenzselektivem Schwund und Mehrwegeschwund. Das OFDM-Verfahren reduziert die Effekte der Intersymbolinterferenz (ISI) durch die Verwendung der Schutzintervalle und ermöglicht so die Gestaltung einer einfachen Entzerrer-Hardwarestruktur. Des Weiteren erfreut sich das OFDM-Verfahren steigender Beliebtheit bei dem Einsatz in Kommunikationssystemen, da es robust gegenüber Impulsrauschen ist.
Schließlich berücksichtigt das erweiterte Mobilfunkkommunikationssystem der 4. Generation sowohl Software zum Entwickeln verschiedener Inhalte als auch Hardware zum Entwickeln eines drahtlosen Zugriffsverfahrens mit einer hohen spektralen Effizienz, um die beste Dienstgüte (QoS [Quality of Service]) zu gewährleisten.
Im Folgenden wird die in dem Mobilfunkkommunikationssystem der 4. Generation in Betracht gezogene Hardware beschrieben.
Bei der drahtlosen Kommunikation wird der hochqualitative Hochgeschwindigkeits-Datendienst im Allgemeinen durch eine schlechte Kanalumgebung behindert. Bei der drahtlosen Kommunikation werden Kanalumgebungen aufgrund der Änderung der Stär ke eines empfangenen Signals, die durch das Phänomen des Schwunds, durch Abschattung, durch einen Dopplereffekt, der durch die Bewegung und häufige Änderung der Geschwindigkeit eines mobilen Systems verursacht wird, durch die Interferenz durch einen anderen Benutzer und ein Mehrwegesignal sowie durch additives weißes gaußsches Rauschen (AWGN [Additive White Gaussian Noise]) hervorgerufen wird, häufig geändert. Aus diesem Grund wird, um einen drahtlosen Hochgeschwindigkeits-Datenpaketdienst bereitzustellen, eine erweiterte Technologie, die in der Lage ist, sich den Kanaländerungen anzupassen, zusätzlich zu den Technologien benötigt, die in dem bereits vorhandenen Mobilfunkkommunikationssystem der 2. oder 3. Generation bereitgestellt sind. Obwohl ein Verfahren der Hochgeschwindigkeits-Leistungssteuerung, das in den bereits bestehenden Systemen eingesetzt wird, sich den Kanaländerungen anpassen kann, schlagen die 3GPP (3^rd Generation Partnership Project), eine asynchrone Standardisierungsorganisation für die Standardisierung eines Hochgeschwindigkeits-Datenpaketübertragungssystems, und die 3GPP2 (3^rd Generation Partnership Project 2), eine synchrone Standardisierungsorganisation, im Allgemeinen ein AMC- (Adaptive Modulation and Coding [Adaptive Modulation und Kodierung]) Verfahren und ein HARQ- (Hybrid Automatic Retransmission Request]) Verfahren vor.
Im Folgenden wird zunächst das AMC-Verfahren beschrieben.
Das AMC-Verfahren passt ein Modulationsverfahren und ein Kodierungsverfahren entsprechend einer Kanaländerung einer Abwärtsstrecke an. Eine Basisstation kann die Kanalqualitätsinformation (CQI [Channel Quality Information]) der Abwärtsstrecke im Allgemeinen durch das Messen eines Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR [Signal-to-Noise Ratio]) eines von einer mobilen Station empfangenen Signals erfassen. Das heißt, die mobile Station meldet die Kanalqualitätsinformation einer Abwärtsstrecke über eine Aufwärtsstrecke zu der Basisstation zurück. Die Basisstation bewertet eine Kanalbedingung der Abwärtsstrecke mit Hilfe der Kanalqualitätsinformation der Abwärtsstrecke, die von der mobilen Station zurückgemeldet wird, und passt ein Modulationsverfahren und ein Kodierungsverfahren entsprechend der bewerteten Kanalbedingung an.
In einem System, in dem das AMC-Verfahren eingesetzt wird, wie beispielsweise ein HSDPA- (High Speed Downlink Packet Access) Verfahren, das von der 3GPP vorgeschlagen wurde, oder ein 1xEV-DV- (1x Enhanced Variable Data and Voice) Verfahren, das von der 3GPP2 vorgeschlagen wurde, werden bei einer relativ guten Kanalbedingung ein höherwertiges Modulationsverfahren und eine hohe Kodierungsrate verwendet. Wenn jedoch eine Kanalbedingung relativ schlecht ist, werden ein niederwertiges Modulationsverfahren und eine niedrige Kodierungsrate verwendet. Wenn eine Kanalbedingung relativ ausgezeichnet ist, besteht im Allgemeinen die Wahrscheinlichkeit, dass sich eine mobile Station an einer Position in der Nähe einer Basisstation befindet. Wenn jedoch eine Kanalbedingung relativ schlecht ist, besteht die hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich die mobile Station an einer Grenze einer Zelle befindet. Zusätzlich zu dem Entfernungsfaktor zwischen der Basisstation und der mobilen Station ist auch eine Zeitvarianzeigenschaft, wie beispielsweise der Schwund in einem Kanal, ein Hauptfaktor, der sich auf eine Kanalbedingung zwischen der Basisstation und der mobilen Station auswirkt. Das AMC-Verfahren verbessert im Vergleich zu einem bereits existierenden Verfahren, das von der Hochgeschwindigkeits-Leistungssteuerung abhängig ist, durch das Erhöhen der Anpassungsfähigkeit an eine Zeitvanianzeigenschaft eines Kanals die durchschnittliche Leistung des Systems.
Im Folgenden wird als nächstes das HARQ-Verfahren, im Besonderen ein N-Kanal SAW-HARQ- (Stop And Wait HARQ) Verfahren, beschrieben.
In einem herkömmlichen ARQ- (Automatic Retransmission Request) Verfahren werden ein ACK- (Acknowledgement [Bestätigung]) Signal und erneut übertragene Paketdaten zwischen einer Benutzervorrichtung (oder einer mobilen Station) und einem RNC (Radio Network Controller) ausgetauscht. Um jedoch die Übertragungsleistung des ARQ-Verfahrens zu erhöhen, verwendet das HARQ-Verfahren neuerdings die folgenden beiden Techniken. Zunächst werden eine Anforderung zur erneuten Übertragung und eine Antwort zwischen der Benutzervorrichtung und einem Knoten B (oder einer Basisstation) ausgetauscht. Als nächstes werden fehlerhafte Daten vorübergehend gespeichert und mit den erneut übertragenen Daten der dazugehörigen Daten vor dem Senden kombiniert. In dem HSDPA-Verfahren werden ein ACK-Signal und erneut übertragene Paketdaten zwischen einer Benutzervorrichtung und einem HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel) mit MAC (Medium Access Control [Medienzugriffssteuerung]) eines Knotens B ausgetauscht. Das HSDPA-Verfahren führt das N-Kanal-SAW-HARQ-Verfahren ein, dass N logische Kanäle bildet und mehrere Datenpakete vor dem Empfangen eines ACK-Signals sendet. In dem Fall des SAW-ARQ-Verfahrens muss ein ACK-Signal für vorherige Paketdaten vor dem Senden der nächsten Paketdaten empfangen werden. Aus diesem Grund weist das SAW-ARQ-Verfahren Nachteile dahingehend auf, dass die Benutzervorrichtung oder der Knoten B gelegentlich auf ein ACK-Signal warten müssen, obwohl sie zurzeit Paketdaten senden können. Das N-Kanal-SAW-HARQ-Verfahren kann die Nutzungseffizienz der Kanäle durch das kontinuierliche Senden einer Vielzahl von Datenpaketen vor dem Empfangen eines ACK-Signals für die vorherigen Paketdaten erhöhen. Das heißt, wenn N logische Kanäle zwischen einer Benutzervorrichtung und einem Knoten B eingerichtet werden, und die N logischen Kanäle anhand einer spezifischen Zeit- und Kanalnummer identifiziert werden können, kann die Benutzervorrichtung, die die Paketdaten empfängt, einen logischen Kanal bestimmen, durch den die zu einem bestimmten Zeitpunkt empfangenen Paketdaten gesendet wurden, und Paketdaten in der richtigen Empfangsreihenfolge neu konfigurieren oder die entsprechenden Paketdaten weich kombinieren.
Das HARQ-Verfahren kann in ein CC- (Chase Combining) Verfahren, ein FIR- (Full Incremental Redundancy) Verfahren und ein PIR- (Partial Incremental Redundancy) Verfahren eingeteilt werden. In dem CC-Verfahren werden dieselben gesamten Paketdaten, die bei der ersten Übertragung gesendet wurden, auch bei der erneuten Übertragung gesendet. Ein Empfänger kombiniert die erneut übertragenen Paketdaten mit den anfänglich übertragenen Daten, um die Zuverlässigkeit der in einen Dekodierer eingegebenen kodierten Bits zu verbessern, wodurch die Leistung des gesamten Systems gesteigert wird. Wenn zwei gleiche Datenpakete kombiniert werden, tritt derselbe Kodierungseffekt wie bei der wiederholten Kodierung auf, wodurch im Durchschnitt eine Leistungszunahme von ungefähr 3[dB] erzeugt wird. In dem FIR-Verfahren wird, da lediglich aus Redundanzbits bestehende Paketdaten, die von einem Kanal-Kodierer erzeugt werden, erneut übertragen werden, ein Kodierungsgewinn eines Dekodierers bei einem Empfänger erhöht. Das heißt, der Dekodierer verwendet während des Dekodierens neue Redundanzbits sowie anfänglich übertragene Informationen, wodurch eine Steigerung des Kodierungsgewinns erzielt und dadurch zur Verbesserung seiner Leistung beigetragen wird. Das PIR-Verfahren sendet im Gegensatz zu dem FIR-Verfahren Paketdaten, die aus Informationsbits und neuen Redundanzbits bestehen, in Kombination. Während des Dekodierens werden die Informationsbits mit den anfänglich übertragenen Informationsbits kombiniert, wodurch ein ähnlicher Effekt wie bei dem CC-Verfahren erzielt wird. Da das PIR-Verfahren Redundanzbits zum Dekodieren verwendet, hat es ei nen ähnlichen Effekt wie das FIR-Verfahren. Da das PIR-Verfahren eine relativ höhere Kodierungsrate als das FIR-Verfahren aufweist, erzielt es im Allgemeinen einen Leistungszuwachs, der schätzungsweise zwischen dem des FIR-Verfahrens und dem des CC-Verfahrens liegt. Da das HARQ-Verfahren jedoch die Systemkomplexität, wie beispielsweise eine Zwischenspeichergröße eines Empfängers, und die Signalisierung sowie den Leistungszuwachs berücksichtigt, ist es nicht einfach, ein geeignetes Verfahren auszuwählen.
Die Verwendung des AMC-Verfahrens und des HARQ-Verfahrens verbessert die Leistung des gesamten Systems enorm. Jedoch kann selbst durch die Verwendung des AMC-Verfahrens und des HARQ-Verfahrens ein Knappheitsproblem in Bezug auf Funkressourcen bei der drahtlosen Kommunikation nicht grundlegend gelöst werden. Um die Teilnehmerkapazität zu maximieren und die für den Multimediadienst erforderliche Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung zu ermöglichen, wird ein neues Vielfachzugriffsverfahren mit einer ausgezeichneten spektralen Effizienz für einen hochqualitativen Hochgeschwindigkeits-Paketdatendienst benötigt. Außerdem besteht der Bedarf für ein Verfahren zum adaptiven Senden/Empfangen von Daten entsprechend einer Kanalbedingung oder einer Kanalqualität in einem neuen hochqualitativen Hochgeschwindigkeits-Vielfachzugriffsverfahren mit einer ausgezeichneten spektralen Effizienz.
Junqiang Li, et al, „A novel broadband wireless OFDMA scheme for downlink in cellular communications", IEEE Conference Proceedings, Band 3, 16. März 2003, Seiten 1907-1911, beschreibt eine Luftschnittstellenmethode, die auf der adaptiven Ressourcenzuweisung für die Abwärtsstrecke in zellularen OFDMA-Systemen basiert. Die vorgeschlagene Methode bietet eine hohe spektrale Effizienz sowie eine hohe Leistungseffizienz. Um die Gleichkanal-Interferenz zu verringern und die Kapazität in einer Zelle zu verbessern, wird eine Zelle in drei 120°-Sektoren partitioniert, und drei aneinander grenzende Sektoren von verschiedenen Zellen werden als eine „virtuelle Zelle" zusammengesetzt, die zentral gesteuert wird. Unter der Annahme des Wissens über die unmittelbare Kanalinformation für alle Teilkanäle, Bitraten und Dienstgüteanforderungen aller aktiven Benutzer in den Basisstationen wird eine adaptive Ressourcenzuweisung auf Basis des drahtlosen Mehrbenutzer-OFDM-Zugriffs unabhängig in jeder „virtuellen Zelle" unter Verwendung der Techniken, wie beispielsweise der Mehrbenutzer-Diversität, der Interfe renzmessung und der Umgehung schlechter Kanäle, über die gesamte Bandbreite des Systems angewandt.
US-B-6.246.881 offenbart, dass Ergebnisse der Signalpegelmessungen gemittelt werden müssen, um eine ausreichende Zuverlässigkeit zu erreichen, wenn eine dynamische Kanalzuweisung, die auf dem Überprüfen der Signalpegel basiert, für die Kanalzuweisung verwendet wird. Das Bilden des Durchschnitts verursacht eine Verzögerung hinsichtlich der Messergebnisse, wodurch ein solcher Kanal zugewiesen werden kann, dessen Interferenzniveau gerade geändert wurde, da zum Beispiel eine andere Verbindung mit Funktionen hergestellt wurde, die sich in der Nähe auf demselben Kanal befindet. Aus diesem Grund schlägt dieses Dokument vor, dass die Zuweisung eines Kanals, die eine übermäßige Interferenz mit einer bereits hergestellten Verbindung verursacht, beschränkt ist.
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Verwendung von Breitbandspektralressourcen für den drahtlosen Hochgeschwindigkeits-Multimediadienst bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung erfüllt und im Besonderen durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Darüber hinaus ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Senden/Empfangen von Daten unter Verwendung von Breitbandspektralressourcen zur Bereitstellung eines drahtlosen Hochgeschwindigkeits-Multimediadienst bereitzustellen.
Es ist darüber hinaus ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum adaptiven Senden/Empfangen von Daten in Übereinstimmung mit der Kanalqualität in einem Kommunikationssystem bereitzustellen, das einen drahtlosen Hochgeschwindigkeits-Multimediadienst anbietet.
Die oben aufgeführten sowie weitere Aufgaben, Leistungsmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenhang mit den angehängten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
1 ein Diagramm ist, das ein Verfahren zum Zuweisen von Zeitfrequenz-Ressourcen auf Basis eines FH-OFDMA/CDM-Verfahrens entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
2 ist ein Ablaufplan, der Verfahrensschritte zum Zuweisen eines Teilkanals auf Basis der Kanalqualität entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein ausführlicher Ablaufplan, der die Verfahrensschritte der Teilkanalzuweisung von 2 darstellt.
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Innenaufbau einer Basisstations-Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Ablaufplan, der einen Arbeitsprozess einer mobilen Station entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer mobilen Stations-Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in Bezug auf die angehängten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der folgenden Beschreibung wurde eine ausführliche Beschreibung der bekannten in der Erfindung integrierten Funktionen und Konfigurationen der Prägnanz halber weggelassen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Vielfachzugriffsverfahren für eine effiziente Nutzung der Zeitfrequenz-Ressourcen für einen hochqualitativen drahtlosen Hochgeschwindigkeits-Multimediadienst bereit, der von einem Mobilfunkkommunikationssystem der nächsten Generation angestrebt wird.
Um einen hochqualitativen drahtlosen Hochgeschwindigkeits-Multimediadienst bereitzustellen, der von dem Mobilfunkkommunikationssystem der nächsten Generation angestrebt wird, werden Breitbandspektralressourcen benötigt. Die Verwendung von Breitbandspektralressourcen erhöht jedoch aufgrund der Mehrwegeausbreitung einen Schwundeffekt auf eine Funkverbindung und verursacht einen frequenzselektiven Schwundeffekt selbst innerhalb eines Sendebandes. Aus diesem Grund hat ein OFDM- (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Verfahren, das robust gegenüber dem frequenzselektiven Schwund ist, einen größeren Vorteil für den drahtlosen Hochgeschwindigkeits-Multimediadienst im Vergleich zu einem CDMA- (Code Division Multiple Access) Verfahren.
Es ist allgemein bekannt, dass das OFDM-Verfahren eine hohe spektrale Effizienz hat, da Spektren zwischen Teilträgern oder Teilträger-Kanälen sich gegenseitig überlagern, während die Orthogonalität zueinander aufrechterhalten wird. In dem OFDM-Verfahren wird die Modulation durch die inverse schnelle Fourier-Transformation (IFFT) erreicht, und die Demodulation wird durch die schnelle Fourier-Tranformation (FFT) erreicht. Als ein Vielfachzugriffsverfahren, das auf dem OFDM-Verfahren basiert, wird ein OFDMA- (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) Verfahren bereitgestellt, bei dem einige oder alle Teilträger zu einer bestimmten mobilen Station zugewiesen werden. Das OFDMA-Verfahren benötigt zum Spreizen keine Spreizsequenzen und kann eine Reihe von Teilträgern, die einer bestimmten mobilen Station zugewiesen sind, entsprechend einer Schwundeigenschaft einer Funkverbindung dynamisch ändern. Die dynamische Änderung der Reihe von Teilträgern, die einer bestimmten mobilen Station zugewiesen sind, wird als ein Verfahren zur „dynamischen Ressourcenzuweisung" bezeichnet. Ein FH- (Frequency Hopping [Frequenzsprung]) Verfahren ist ein Beispiel des Verfahrens zur dynamischen Ressourcenzuweisung.
Ein Vielfachzugriffsverfahren, das Spreizsequenzen benötigt, wird jedoch in ein Verfahren zum Spreizen in der Zeitdomäne und in ein Verfahren zum Spreizen in der Frequenzdomäne eingeteilt. Das Verfahren zum Spreizen in der Zeitdomäne spreizt Signale einer mobilen Station oder einer Benutzervorrichtung in einer Zeitdomäne und bildet anschließend die gespreizten Signale auf die Teilträger ab. Das Verfahren zum Spreizen in der Frequenzdomäne demultiplext Benutzersignale in einer Zeitdomäne, bildet die de multiplexten Signale auf Teilträger ab und identifiziert die Benutzersignale mit Hilfe der orthogonalen Sequenzen in einer Frequenzdomäne.
Das in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Vielfachzugriffsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es auf dem OFDM-Verfahren basiert und des Weiteren dadurch, dass es eine CDMA-Eigenschaft besitzt und durch das FH-Verfahren robust gegenüber frequenzselektivem Schwund ist. Hier wird das neu vorgeschlagene Vielfachzugriffsverfahren als „FH-OFDMA/CDM- (Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Division Multiple Access/Code Division Multiplexing) Verfahren bezeichnet.
Im Folgenden wird das in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene FH-OFDMA/CDM-Verfahren beschrieben.
Das FH-OFDMA/CDM-Verfahren weist einer Vielzahl von mobilen Stationen Zeitfrequenz-Ressourcen effizient zu. Die zu jeder der mobilen Stationen zugewiesenen Zeitfrequenz-Ressourcen werden durch eine bestimmte Bandbreite und Zeit bestimmt. Die Bandbreite wird entsprechend dem von jeder mobilen Station benötigten Diensttyp zugewiesen. Beispielsweise wird eine große Bandbreite einer mobilen Station zugewiesen, die einen Dienst benötigt, der eine große Zeitfrequenz-Ressource, wie beispielsweise den Hochgeschwindigkeits-Paketdatendienst, benötigt. Eine schmale Bandbreite wird demgegenüber einer mobilen Station zugewiesen, die einen Dienst erfordert, der eine kleine Zeitfrequenz-Ressource benötigt, wie beispielsweise den Sprachdienst. Das heißt, dass die Zuweisung verschiedener Zeitfrequenz-Ressourcen zu jeder mobilen Station möglich ist.
1 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Zuweisen von Zeitfrequenz-Ressourcen auf Basis eines FH-OFDMA/CDM-Verfahrens entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. In Bezug auf 1 maximiert das FH-OFDMA/CDM-Verfahren, wie oben beschrieben, den Leistungszuwachs durch das Kombinieren der Eigenschaften des OFDM-Verfahrens, des CDMA-Verfahrens und des FH-Verfahrens, und teilt die ganze Bandbreite in eine Vielzahl von Teilträgerdomänen oder Teilfrequenzdomänen (oder Bänder) auf. Wie in 1 dargestellt, wird eine Domäne mit einer Frequenzdomäne Δf_TFC, die aus einer vorgegebenen Anzahl von Teilfrequenzdomänen besteht, die dieselbe Dauer Δt_TFC wie ein OFDM- Symbolintervall verwenden, als eine „Zeitfrequenzzelle" (TFC [Time Frequency Cell]) definiert. Die TFC besteht aus einer vorgegebenen Anzahl von Teilfrequenzdomänen. Die Anzahl der Teilfrequenzdomänen, die die TFC bilden, kann entsprechend einer Situation in dem System variabel festgelegt werden. Darüber hinaus wird eine durch die TFC besetzte Frequenzdomäne als eine „TFC-Frequenzdomäne" definiert, und ein durch die TFC besetztes Zeitintervall wird als ein „TFC-Zeitintervall" definiert. Das heißt, die in 1 dargestellten Einheitsrechtecke repräsentieren TFCs. Die vorliegende Erfindung verarbeitet Daten entsprechend den Teilfrequenzdomänen, die der TFC durch das CDMA-Verfahren zugewiesen werden, und verarbeitet Teilträger entsprechend den Teilfrequenzdomänen durch das OFDM-Verfahren. Die Verarbeitung durch das CDMA-Verfahren stellt einen Prozess des Spreizens von Daten durch Kanalisierungscodes, die zuvor einmalig den Teilträgern zugewiesen wurden, und des Verschlüsselns der gespreizten Daten durch einen vorgegebenen Verschlüsselungscode dar.
Wie in 1 dargestellt, wird eine Rahmenzelle (FC [frame cell]) aus einer Vielzahl von TFCs gebildet, und die FC hat eine Dauer Δt_FC, die einem vorgegebenen Vielfachen der Dauer Δt_TFC der TFC entspricht, die eine Bandbreite Δf_FC verwendet, die einem vorgegebenen Vielfachen einer Bandbreite Δf_TFC der TFC entspricht. Der Einfachheit halber wird in dieser Beschreibung angenommen, dass die FC eine Bandbreite hat, die dem 16-fachen einer Bandbreite Δf_TFC der TFC (Δf_FC = 16Δf_TFC) entspricht, und eine Dauer Δt_FC der FC hat eine Dauer, die dem 8-fachen einer Dauer Δt_TFC der TFC (Δt_FC = 8Δt_TFC) entspricht. Eine von der FC besetzte Frequenzdomäne wird als eine „FC-Frequenzdomäne" definiert, und eine von der FC besetzte Zeitdomäne wird als ein „FC-Zeitintervall" definiert. Der Grund zum Definieren der FC auf diese Art und Weise liegt in der Vermeidung der Interferenz, die durch den häufigen Bericht über die Messergebnisse für die Funkübertragung, wie beispielsweise Kanalqualitätsinformationen (CQI [Channel Quality Information]), verursacht wird, wenn ein AMC- (Adaptive Modulation and Coding [Adaptive Modulation- und Kodierung) Verfahren in einem Kommunikationssystem, das das FH-OFDMA/CDM-Verfahren (FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystem) verwendet, angewandt wird. Das ganze Frequenzband des FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystems ist in eine vorgegebene Anzahl von FC-Frequenzbändern unterteilt. Zur einfacheren Erklärung wird in dieser Beschreibung angenommen, dass das ganze Frequenzband des FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystems in M FC-Frequenzbänder unterteilt ist. Von den unterteilten M FCs werden zuerst zwei (M-1)^te FCs zum Senden von Paketdaten verwendet, und ein M^tes FC wird für das Senden von Steuerdaten oder Steuerinformationen verwendet. Die Anzahl der FCs, die zum Senden von Paketdaten verwendet wird, und die Anzahl der FCs, die zum Senden von Steuerinformationen verwendet wird, können variabel entsprechend den Systembedingungen festgelegt werden. Die Anzahl der FCs, die zum Senden von Paketdaten verwendet wird, sowie die Anzahl der FCs, die zum Senden von Steuerinformationen verwendet wird, werden hinsichtlich eines Problems bestimmt, das darin besteht, dass, wenn die Anzahl der FCs, die zum Senden von Steuerinformationen verwendet wird, erhöht wird, die Anzahl der FCs, die zum Senden von Paketdaten verwendet wird, sinkt, wodurch es zu einer Verringerung der Datenübertragungsgeschwindigkeit kommt. Im Folgenden wird der Einfachheit halber die FC, die zum Senden von Paketdaten verwendet wird, als eine „Daten-FC" definiert, und die FC, die zum Senden von Steuerinformationen verwendet wird, wird als eine „Steuer-FC" definiert.
In 1 sind zwei verschiedene Teilkanäle, das heißt, ein Teilkanal A und ein Teilkanal B, in einer FC enthalten. Der „Teilkanal" bezieht sich auf einen Kanal, durch den eine vorgegebene Anzahl von FCs entsprechend einem vorgegebenen Frequenzsprungmuster im Verlauf der Zeit einem Frequenzspringen unterzogen wird, bevor sie gesendet werden. Die Anzahl der den Teilkanal bildenden TFCs und das Frequenzsprungmuster können entsprechend den Systembedingungen variabel festgelegt werden. Der Einfachheit halber wird im Folgenden angenommen, dass 8 TFCs einen Teilkanal bilden.
Wenn ein AMC-Verfahren in dem FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystem verwendet wird, führt eine mobile Station einen Vorgang des Messens eines Status einer Funkverbindung in vorgegebenen Zeitabschnitten, sowie des Berichtens der Messergebnisse an eine Basisstation durch. Ein Status der Funkverbindung kann beispielsweise anhand einer Kanalqualitätsinformation (CQI [Channel Quality Information]) erfasst werden. Die Basisstation passt ein Modulationsverfahren und ein Kodierungsverfahren auf Basis der von der mobilen Station berichteten Statusinformationen der Funkverbindung an, und informiert die mobile Station über das angepasste Modulationsverfahren und das Kodierungsverfahren. Anschließend sendet die mobile Station entsprechend dem angepassten Modulations- und Kodierungsverfahren von der Basisstation erzeugte Signale. In der vorliegenden Erfindung wird, da ein Bericht über die Statusinformationen der Funkver bindung auf einer FC-Basis erfolgt, eine Signalisierungslast, die durch das Verwenden des AMC-Verfahrens auftreten könnte, minimiert, und die auf die Signalisierung zurückzuführende Interferenz wird ebenfalls minimiert. Das heißt, die Steuerinformationen werden durch die FC zum Senden von Steuerinformationen gesendet. Der Teilkanal muss einer bestimmten mobilen Station unter Berücksichtigung der Dienstgüte (QoS [Quality of Service]) der mobilen Station zusammen mit allen in Betrieb befindlichen mobilen Stationen zugewiesen werden.
2 ist ein Ablaufplan, der die Verfahrensschritte zum Zuweisen eines Teilskanals auf Basis der Kanalqualität entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. Bevor eine Beschreibung von 2 erfolgt, wird darauf hingewiesen, dass, obwohl der Vorgang zum Zuweisen eines Teilskanals auf Basis der Kanalqualität in allen mobilen Stationen, die mit der Basisstation kommunizieren, durchgeführt wird, in 2 aus Gründen der einfacheren Erklärung angenommen wird, dass der Vorgang zwischen einer Basisstation und einer bestimmten mobilen Station durchgeführt wird.
In Bezug auf Schritt 211 in 2 analysiert eine Basisstation die Kanalqualitätsinformation, die von einer mobilen Station zurückgemeldet wird, bringt die (M-1) FCs des FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystems von einer FC mit der besten Kanalqualität zu einer FC mit der schlechtesten Kanalqualität in eine sequenzielle Reihenfolge, und geht anschließend zu Schritt 213 über. In diesem Schritt meldet die mobile Station die Kanalqualitätsinformation der FCs an die Basisstation zurück, und die Kanalqualitätsinformation kann das Signal-Rausch-Verhältnis [SNR [Signal-to-Noise Ratio]) enthalten. Darüber hinaus wird die m^te Kanalqualität als „r_m" definiert, und das r_m repräsentiert die Kanalqualität einer m^ten FC. In Schritt 211 wird angenommen, dass die Kanalqualität r₁ einer ersten FC die beste ist, und die Kanalqualität r_M-1 einer (M-1)^ten FC die schlechteste ist (r₁≥r₂≥...≥r_M-1).
Nach dem Ordnen der FCs entsprechend der Kanalqualität wählt die Basisstation in Schritt 213 die FCs zum Senden von Paketdaten und Teilkanäle auf Basis der Kanalqualität entsprechend der Menge der Sende-Paketdaten aus, und geht anschließend zu Schritt 215 über. Die FCs zum Senden der Paketdaten werden sequenziell von einer FC mit der besten Kanalqualität ausgewählt. Wenn beispielsweise ein Teilkanal für eine FC mit der besten Kanalqualität verfügbar ist, wird die FC ausgewählt. Wenn kein Teilkanal für eine FC mit der besten Kanalqualität verfügbar ist, und wenn ein Teilkanal für eine FC mit der zweitbesten Kanalqualität verfügbar ist, wird die FC mit der zweitbesten Kanalqualität ausgewählt. Ein Vorgang zum Auswählen der FCs entsprechend der Menge der Sende-Paketdaten und zum Auswählen der Teilkanäle wird im Folgenden beschrieben.
In Schritt 215 sendet die Basisstation die Paketdaten durch einen entsprechenden Teilkanal der ausgewählten FC, sendet Steuerinformationen, die sich auf das Senden der Paketdaten durch die FCs zum Senden der Steuerinformationen beziehen, und geht anschließend zu Schritt 217 über. In Schritt S217 empfängt die Basisstation von der mobilen Station zurückgemeldete Kanalqualitätsinformationen, analysiert die empfangenen Kanalqualitätsinformationen und kehrt anschließend zu Schritt 211 zurück.
3 ist ein ausführlicher Ablaufplan, der den Vorgang der Teilkanalzuweisung von 2 darstellt. Bevor 3 beschrieben wird, wird darauf hingewiesen, dass, obwohl der Vorgang des Zuweisens eines Teilkanals entsprechend der Kanalqualität in allen mobilen Stationen durchgeführt wird, die mit einer Basisstation kommunizieren, in 3 aus Gründen der einfacheren Erklärung angenommen wird, dass der Vorgang zwischen einer Basisstation und einer bestimmten mobilen Station durchgeführt wird.
In Bezug auf Schritt 311 in 3 analysiert eine Basisstation die Kanalqualitätsinformation, die von einer mobilen Station zurückgemeldet wird, bringt die (M-1) FCs des FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystems von einer FC mit der besten Kanalqualität zu einer FC mit der schlechtesten Kanalqualität in eine sequenzielle Reihenfolge, und geht anschließend zu Schritt 313 über. In Schritt 313 wird angenommen, dass die Kanalqualität r₁ einer ersten FC die beste ist, und die Kanalqualität r_M-1 einer (M-1)^ten FC die schlechteste ist (r₁≥r₂≥...≥r_M-1). Der in 2 beschriebene Schritt 211 ist im Wesentlichen mit dem Schritt 311 identisch. In Schritt 313 legt die Basisstation einen Parameter j, der die Anzahl der FCs in dem FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystem angibt, auf „1" (j = 1) fest, legt eine Markierung, die angibt, ob die Sende-Paketdaten durch eine FC oder zwei oder mehrere FCs gesendet werden, auf „0" (Markierung = 0) fest, und geht anschließend zu Schritt 315 über. Hierbei wird angenommen, dass die Anzahl der FCs in dem FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystem M-1 ist, und der Parameter j festge legt wird, um zu bestimmen, ob ein verfügbarer Teilkanal in einer entsprechenden FC vorhanden ist. Die Markierung wird auf „0" festgelegt, wenn die Sende-Paketdaten durch eine FC gesendet werden, und die Markierung wird auf „1" festgelegt, wenn die Sende-Paketdaten durch zwei oder mehrere FCs gesendet werden, das heißt, wenn die Sende-Paketdaten vor dem Senden geteilt werden. Die Markierung wird festgelegt, um anzuzeigen, ob die Sende-Paketdaten durch eine FC gesendet werden sollen oder vor dem Senden an eine Vielzahl von FCs verteilt werden sollen. Die „Anzahl der FCs" stellt die Anzahl der FCs dar, die in einem FC-Zeitintervall Δt_FC vorhanden ist.
Die Basisstation stellt in Schritt 315 fest, ob ein Wert des Parameters j M-1 (j > M-1) übersteigt. Wenn festgestellt wird, dass ein Wert des Parameters j M-1 übersteigt, geht die Basisstation zu Schritt 317 über. Ein Wert des Parameters j übersteigt M-1 bedeutet, dass keine verfügbare FC vorhanden ist. In Schritt 317 stellt die Basisstation fest, dass das Senden von Paketdaten nicht möglich ist, da keine verfügbare FC vorhanden ist, und geht anschließend zu Schritt 319 über. In Schritt 319 überprüft die Basisstation die Kanalqualität für jede FC, und kehrt anschließend zu Schritt 311 zurück. Hier bedeutet das „Überprüfen der Kanalqualität für jede FC" das Analysieren der von einer mobilen Station empfangenen Kanalqualitätsinformation und das Überprüfen der Kanalqualität entsprechend der Kanalqualitätsinformation. Wenn jedoch in Schritt 315 festgestellt wird, dass ein Wert des Parameters j M-1 (j ≤ M-1) nicht übersteigt, geht die Basisstation zu Schritt 321 über. Die Basisstation stellt in Schritt 321 fest, ob eine j^te FC zum Senden der Paketdaten verwendet werden kann, das heißt, ob die j^te FC verfügbar ist. Wenn festgestellt wird, dass die j^te FC nicht verfügbar ist, geht die Basisstation zu Schritt 323 über. In Schritt 323 erhöht die Basisstation einen Wert des Parameters j um 1 (j = j + 1), und kehrt anschließend zu Schritt 315 zurück. In diesem Fall liegt der Grund für das Erhöhen des Wertes des Parameters j um 1 darin, festzustellen, ob eine (j + 1)^te FC verfügbar ist, da die j^te FC nicht verfügbar ist.
Wenn in Schritt 321 festgestellt wird, dass die j^te FC verfügbar ist, geht die Basisstation zu Schritt 325 über. In Schritt 325 stellt die Basisstation fest, ob ein Wert der Markierung auf „0" festgelegt ist. Wenn festgestellt wird, dass ein Wert der Markierung auf „0" festgelegt ist, geht die Basisstation zu Schritt 327 über. In diesem Fall bedeutet „ein Wert der Markierung wird auf 0 festgelegt", dass die Sende-Paketdaten, wie oben beschrieben, durch eine FC gesendet werden können. In Schritt 327 stellt die Basisstation fest, ob ausreichend verfügbare Teilkanäle für das Senden der Paketdaten in der j^ten FC vorhanden sind. In diesem Fall bedeutet „ausreichend verfügbare Teilkanäle für das Senden der Paketdaten sind in der j^ten FC vorhanden", dass wenigsten drei verfügbare Teilkanäle in der j^ten FC vorhanden sind, da beispielsweise 3 Teilkanäle für das Senden der Paketdaten erforderlich sind. Wenn festgestellt wird, dass ausreichend verfügbare Teilkanäle für das Senden der Paketdaten in der j^ten FC vorhanden sind, geht die Basisstation zu Schritt 329 über. In Schritt 329 weist die Basisstation Paketdaten zu, so dass die Paketdaten durch verfügbare Teilkanäle in der j^ten FC gesendet werden, und geht anschließend zu Schritt 319 über.
Wenn in Schritt 327 festgestellt wird, dass nicht ausreichend verfügbare Teilkanäle zum Senden der Paketdaten in der j^ten FC vorhanden sind, geht die Basisstation zu Schritt 331 über. In diesem Fall bedeutet „nicht ausreichend verfügbare Teilkanäle zum Senden der Paketdaten sind in der j^ten FC vorhanden", dass weniger als drei verfügbare Teilkanäle in der j^ten FC vorhanden sind, da drei Teilkanäle für das Senden der Paketdaten erforderlich sind. In Schritt 331 legt die Basisstation einen Wert der Markierung auf 1 (Markierung = 1) fest, da nicht ausreichend verfügbare Teilkanäle zum Senden der Paketdaten in der j^ten FC vorhanden sind, und geht anschließend zu Schritt 333 über. In diesem Fall wird ein Wert der Markierung auf 1 festgelegt, da das Senden der Paketdaten durch lediglich die j^te FC nicht möglich ist, das heißt, da das Senden der Paketdaten durch lediglich eine FC nicht möglich ist, da nicht ausreichend verfügbare Teilkanäle zum Senden der Paketdaten in der j^ten FC vorhanden sind.
In Schritt 333 weist die Basisstation Paketdaten zu, so dass nur ein Teil der Paketdaten durch die verfügbaren Teilkanäle in der j^ten FC gesendet wird, und geht anschließend zu Schritt 335 über. In Schritt 335 erhöht die Basisstation einen Wert des Parameters j um 1 (j = j + 1), und kehrt anschließend zu Schritt 315 zurück. In diesem Fall liegt der Grund für das Erhöhen eines Wertes des Parameters j um 1 darin, die Paketdaten durch eine (j + 1)^te FC zu senden, da das Senden der Paketdaten durch lediglich die j^te FC nicht möglich ist.
Wenn in Schritt 325 festgestellt wird, dass ein Wert der Markierung nicht auf „0" festgelegt ist, das heißt, ein Wert der Markierung ist auf „1" festgelegt, geht die Basisstation zu Schritt 337 über. In Schritt 337 stellt die Basisstation fest, ob ausreichend verfügbare Teilkanäle zum Senden der Paketdaten in der j^ten FC vorhanden sind. Wenn in Schritt 337 festgestellt wird, dass nicht ausreichend verfügbare Teilkanäle zum Senden der Paketdaten in der j^ten FC vorhanden sind, geht die Basisstation zu Schritt 333 über. Wenn jedoch in Schritt 337 festgestellt wird, dass ausreichend verfügbare Teilkanäle zum Senden der Paketdaten in der j^ten FC vorhanden sind, geht die Basisstation zu Schritt 339 über. In Schritt 339 weist die Basisstation Paketdaten zu, so dass der verbleibende Teil der Paketdaten durch verfügbare Teilkanäle in der j^ten FC gesendet wird, und geht anschließend zu Schritt 319 über.
4 ist ein Blockdiagramm, das den inneren Aufbau einer Basisstations-Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 4 dargestellt, umfasst die Basisstations-Vorrichtung eine Rahmenzellen-Ordnungseinheit 411, eine Teilkanal-Zuweisungseinheit 413, einen Kanal-Sender 415, einen Kanalqualitätsinformations-Empfänger 417 und eine Paketgrößen-Feststellungseinheit 419. Die von einer mobilen Station zurückgemeldete Qualitätsinformation wird in den Kanalqualitätsinformations-Empfänger 417 eingegeben. Der Kanalqualitätsinformations-Empfänger 417 erfasst die Kanalqualität für alle Daten-FCs, das heißt, (M-1) Daten-FCs des FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystems, unter Verwendung der empfangenen Kanalqualitätsinformation, und gibt das erfasste Ergebnis an die Rahmenzellen-Ordnungseinheit 411 aus. Die Rahmenzellen-Ordnungseinheit 411 bringt die (M-1) Daten-FCs von einer FC mit der besten Kanalqualität zu einer FC mit der schlechtesten Kanalqualität unter Verwendung der von dem Kanalqualitätsinformations-Empfänger 417 ausgegebenen Kanalqualitätsinformation in eine sequenzielle Reihenfolge, und überträgt das Ergebnis des Ordnens zu der Teilkanal-Zuweisungseinheit 413. Die Teilkanal-Zuweisungseinheit 413 weist Teilkanäle zum Senden der Paketdaten entsprechend dem von der Rahmenzellen-Ordnungseinheit 411 ausgegebenen kanalqualitätsbasierten Ordnungsergebnis zu. Ein Vorgang des Zuweisens der FCs und der Teilkanäle zum Senden der Paketdaten durch die Teilkanal-Zuweisungseinheit 413 wurde in Bezug auf die 2 und 3 beschrieben.
Nachdem die Teilkanal-Zuweisungseinheit 413 die Zuweisung der FCs und der Teilkanäle zum Senden der Paketdaten abgeschlossen hat, unterzieht der Kanal-Sender 415 die Paketdaten entsprechend dem Teilkanal-Zuweisungsergebnis der Kanalverarbeitung und sendet die Paketdaten durch die zugewiesenen Teilkanäle. Des Weiteren unterzieht der Kanal-Sender 415 die Steuerinformationen, die sich auf das Senden der Paketdaten beziehen, der Kanalverarbeitung und sendet die Steuerinformationen durch die Teilkanäle, die zum Senden der Steuerinformationen zugewiesen wurden. In diesem Fall wird ein Teilkanal, durch den die Paketdaten gesendet werden, als „Datenkanal" definiert, und ein Teilkanal, durch den die Steuerinformationen gesendet werden, wird als „Steuerkanal" definiert. Der Datenkanal wird durch die Daten-FC gesendet, und der Steuerkanal wird durch die Steuer-FC gesendet. Die Teilkanal-Zuweisungseinheit 413 weist an Sende-Paketdaten zuzuweisende Teilkanäle entsprechend einer von der Paketgrößen-Feststellungseinheit 419 bereitgestellten Paketgröße zu. Nach dem Empfangen der Sende-Paketdaten erfasst die Paketgrößen-Feststellungseinheit 419 eine Größe der Paketdaten und informiert die Teilkanal-Zuweisungseinheit 413 über die erfasste Paketgröße, und anschließend weist die Teilkanal-Zuweisungseinheit 413 die Teilkanäle entsprechend der Größe der Paketdaten zu.
5 ist ein Ablaufplan, der eine Arbeitsweise einer mobilen Station entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 5 dargestellt, empfängt eine mobile Station Signale, die M FCs von einer Basisstation für ein FC-Zeitintervall entsprechen. In Schritt 511 misst eine mobile Station Kanalqualitäten für die empfangenen (M-1) Daten-FCs, und geht anschließend zu Schritt 513 über. Weiterhin demoduliert die mobile Station in Schritt 515 Steuerkanäle, die in einer Steuer-FC unter den M FCs enthalten sind, und geht anschließend zu Schritt 517 über. In Schritt 513 meldet die mobile Station Kanalqualitätsinformationen für die (M-1) Daten-FCs zu der Basisstation zurück, und kehrt zu den Schritten 511 und 515 zurück.
In Schritt 517 stellt die mobile Station fest, ob es erforderlich ist, einen Datenkanal als ein Demodulations-Ergebnis bezüglich des Steuerkanals zu demodulieren. Wenn festgestellt wird, dass es nicht erforderlich ist, den Datenkanal zu demodulieren, beendet die mobile Station den Vorgang. Wenn jedoch in Schritt 517 festgestellt wird, dass es erforderlich ist, den Datenkanal zu demodulieren, geht die mobile Station zu Schritt 519 über. In Schritt 519 demoduliert die mobile Station den Datenkanal in den Daten-FCs, und beendet den Vorgang.
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer mobilen Stations-Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In Bezug auf 6 umfasst die mobile Stations-Vorrichtung einen Rahmenzellen-Kanalqualitätsmesser 611, einen Steuerkanal-Demodulator 613, einen Datenkanal-Demodulator 615 und einen Kanalqualitätsinformations-Sender 617. Die mobile Station empfängt Signale, die den M FCs entsprechen, von einer Basisstation für ein FC-Zeitintervall. Die empfangenen M FCs werden in den Rahmenzellen-Kanalqualitätsmesser 611, den Steuerkanal-Demodulator 613 und den Datenkanal-Demodulator 615 eingegeben. Der Rahmenzellen-Kanalqualitätsmesser 611 misst die Kanalqualität für die empfangenen (M-1) Daten-FCs, und gibt das Ergebnis an den Kanalqualitätsinformations-Sender 617 aus. Der Kanalqualitätsinformations-Sender 617 bestimmt die Kanalqualitätsinformation für jede der (M-1) Daten-FCs auf Basis der Kanalqualitäten für die (M-1) Daten-FCs, die von dem Rahmenzellen-Kanalqualitätsmesser 611 ausgegeben werden, und meldet die festgestellte Kanalqualitätsinformation zu der Basisstation zurück.
Der Steuerkanal-Demodulator 613 demoduliert Steuerkanäle in einer Steuer-FC unter den empfangenen M FCs. Als Ergebnis der Demodulation der Steuerkanäle informiert, wenn festgestellt wird, dass es einen Datenkanal gibt, der zu der mobilen Station verläuft, der Steuerkanal-Demodulator 613 den Datenkanal-Demodulator 615 darüber, dass der Datenkanal demoduliert werden soll. Anschließend demoduliert der Datenkanal-Demodulator 615 einen entsprechenden Datenkanal der M FCs unter Steuerung des Steuerkanal-Demodulators 613, und gibt das demodulierte Signal als empfangene Paketdaten aus.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich wird, sendet/empfängt das in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene FH-OFDMA/CDM-Verfahren Daten und Steuerinformationen durch das effiziente Zuweisen von Zeitfrequenz-Ressourcen, wodurch zu der effizienten Nutzung der Zeitfrequenz-Ressourcen und zur Maximierung der spektralen Effizienz beigetragen wird. Darüber hinaus werden in dem FH-OFDMA/CDM-Kommunikationssystem FCs und Teilkanäle entsprechend der Kanalqualität für das Senden/Empfangen von Daten adaptiv zugewiesen, wodurch die Datenübertragungsleistung maximiert wird. Des Weiteren werden zum Senden/Empfangen von Daten eine FC mit der besten Kanalqualität und Teilkanäle entsprechend der Kanalqualität adaptiv zugewiesen, wodurch eine ausgezeichnete Dienstqualität gewährleistet wird.

Claims

Verfahren zum Senden von Daten durch einen Sender in einem Kommunikationssystem, das ein ganzes Frequenzband in eine Vielzahl von Teilfrequenzbändern unterteilt, das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Empfangen von Kanalqualitätsinformation für jede einer Vielzahl von Rahmenzellen, die von einem Empfänger rückgemeldet wird, Ordnen der Rahmenzellen entsprechend der Kanalqualitätsinformation und Senden der Daten durch eine Rahmenzelle entsprechend der geordneten Kanalqualitätsinformation, wobei das Kommunikationssystem eine Vielzahl von Teilkanälen und eine Vielzahl von Rahmenzellen umfasst, wobei jeder Teilkanal eine vorgegebene Anzahl von Teilfrequenzbändern umfasst und jede Rahmenzelle eine Frequenzdomäne und eine Zeitdomäne basierend auf einer Vielzahl von Teilkanälen besetzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rahmenzellen von einer Rahmenzelle mit der besten Kanalqualität zu einer Rahmenzelle mit der schlechtesten Kanalqualität in sequenzielle Reihenfolge gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren den Schritt des Sendens der Daten durch eine Rahmenzelle mit der zweitbesten Kanalqualität umfassend, wenn kein verfügbarer Teilkanal zum Senden der Daten in einer Rahmenzelle mit der besten Kanalqualität vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren den Schritt des Sendens, wenn die verfügbaren Teilkanäle in der Anzahl kleiner als die Anzahl der zum Senden der vorhandenen Daten in einer Rahmenzelle mit der besten Kanalqualität erforderlichen sind, eines Teils der Daten durch verfügbare Teilkanäle der Rahmenzelle mit der besten Kanalqualität und des Sendens des verbleibenden Teils der Daten durch eine Rahmenzelle mit der nächstbesten Kanalqualität umfassend.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Daten Paketdaten oder Steuerdaten sind, die Rahmenzellen in Paketdaten-Senderahmenzellen zum Senden der Paketdaten und Steuerdaten-Senderahmenzellen zum Senden der Steuerdaten eingeteilt sind und die Kanalqualitätsinformation durch die Steuerdaten-Senderahmenzellen rückgemeldet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei wenigstens eine der Rahmenzellen als die Steuerdaten-Senderahmenzelle zugewiesen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Teilfrequenz der Teilfrequenzbänder, die jede der Zeitfrequenzzellen bildet, entsprechend einem vorgegebenen Frequenzsprungmuster springt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jede der Zeitfrequenzzellen mit einem vorgegebenen Spreizcode gespreizt wird.
Verfahren zum Empfangen von Daten durch einen Empfänger in einem Kommunikationssystem, das ein ganzes Frequenzband in eine Vielzahl von Teilfrequenzbändern unterteilt, das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Messen der Kanalqualitäten einer Vielzahl von Rahmenzellen unter Verwendung eines von einem Sender empfangenen Signals und Rückmelden der für jede der Rahmenzellen gemessenen Kanalqualitätsinformation zu dem Sender, wobei das Kommunikationssystem eine Vielzahl von Teilkanälen und eine Vielzahl von Rahmenzellen umfasst, wobei jeder Teilkanal eine vorgegebene Anzahl von Teilfrequenzbändern umfasst und jede Rahmenzelle eine Frequenzdomäne und eine Zeitdomäne basierend auf einer Vielzahl von Teilkanälen besetzt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Rahmenzellen in Paketdaten-Senderahmenzellen zum Senden von Paketdaten und in Steuerdaten-Senderahmenzellen zum Senden der Steuerdaten eingeteilt werden und die Kanalqualitätsinformation durch die Steuerdaten-Senderahmenzellen rückgemeldet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei wenigstens eine der Rahmenzellen als die Steuerdaten-Senderahmenzelle zugewiesen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Teilfrequenz der Teilfrequenzbänder, die jede der Zeitfrequenzzellen bildet, entsprechend einem vorgegebenen Frequenzsprungmuster springt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei jede der Zeitfrequenzzellen mit einem vorgegebenen Spreizcode gespreizt wird.
Datensendevorrichtung für einen Sender in einem Kommunikationssystem, die ein ganzes Frequenzband in eine Vielzahl von Teilfrequenzbändern unterteilt, die Vorrichtung umfasst: einen Kanalqualitätsinformations-Empfänger (417) zum Empfangen von Kanalqualitätsinformation für jede einer Vielzahl von Rahmenzellen, die von einem Empfänger rückgemeldet wird, eine Rahmenzellen-Ordnungseinheit (411) zum Analysieren der zurückgemeldeten Kanalqualitätsinformation und zum Ordnen der Rahmenzellen entsprechend der Kanalqualitätsinformation und eine Teilkanal-Zuweisungseinheit (413) zum Senden der Daten durch eine Rahmenzelle entsprechend der geordneten Kanalqualitätsinformation, wobei das Kommunikationssystem eine Vielzahl von Teilkanälen und eine Vielzahl von Rahmenzellen umfasst, wobei jeder Teilkanal eine vorgegebene Anzahl von Teilfrequenzbändern umfasst und jede Rahmenzelle eine Frequenzdomäne und eine Zeitdomäne basierend auf einer Vielzahl von Teilkanälen besetzt.
Datensendevorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Rahmenzellen-Ordnungseinheit eingerichtet ist, um die Rahmenzellen von einer Rahmenzelle mit der besten Kanalqualität zu einer Rahmenzelle mit der schlechtesten Kanalqualität in sequenzielle Reihenfolge zu bringen.
Datensendevorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Teilkanal-Zuweisungseinheit eingerichtet ist, um einen Steuervorgang des Sendens der Daten durch Teilkanäle einer Rahmenzelle mit der zweitbesten Kanalqualität durchzuführen, wenn kein verfügbarer Teilkanal zum Senden der Daten in einer Rahmenzelle mit der besten Kanalqualität vorhanden ist.
Datensendevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Teilkanal-Zuweisungseinheit des Weiteren eingerichtet ist, um, wenn die verfügbaren Teilkanäle kleiner in der Anzahl als die zum Senden der vorhandenen Daten in einer Rahmenzelle mit der besten Kanalqualität erforderlichen sind, einen Steuervorgang des Sendens eines Teils der Daten durch verfügbare Teilkanäle der Rahmenzellen mit der besten Kanalqualität und des Sendens des verbleibenden Teils der Daten durch Teilkanäle einer Rahmenzelle mit der nächstbesten Kanalqualität durchzuführen.
Datensendevorrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 17, wobei die Daten Paketdaten oder Steuerdaten sind, die Rahmenzellen in Paketdaten-Senderahmenzellen zum Senden von Paketdaten und in Steuerdaten-Senderahmenzellen zum Senden der Steuerdaten eingeteilt werden und die Kanalqualitätsinformation durch die Steuerdaten-Senderahmenzellen rückgemeldet wird.
Datensendevorrichtung nach Anspruch 18, wobei wenigstens eine der Rahmenzellen als die Steuerdaten-Senderahmenzelle zugewiesen ist.
Datensendevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei eine Teilfrequenz der Teilfrequenzbänder, die jede der Zeitfrequenzzellen bildet, entsprechend einem vorgegebenen Frequenzsprungmuster springt.
Datensendevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei jede der Zeitfrequenzzellen mit einem vorgegebenen Spreizcode gespreizt wird.
Datenempfangsvorrichtung für einen Empfänger in einem Kommunikationssystem, die ein ganzes Frequenzband in eine Vielzahl von Teilfrequenzbändern unterteilt, die Vorrichtung umfasst: einen Rahmenzellen-Kanalqualitätsmesser (611) zum Messen der Kanalqualitäten einer Vielzahl von Rahmenzellen unter Verwendung eines von einem Sender empfangenen Signals und einen Kanalqualitätsinformations-Sender (617) zum Rückmelden der für jede der Rahmenzellen gemessenen Kanalqualität zu dem Sender, wobei das Kommunikationssystem eine Vielzahl von Teilkanälen und eine Vielzahl von Rahmenzellen umfasst, wobei jeder Teilkanal eine vorgegebene Anzahl von Teilfrequenzbändern umfasst und jede Rahmenzelle eine Frequenzdomäne und eine Zeitdomäne basierend auf einer Vielzahl von Teilkanälen besetzt.
Datenempfangsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Rahmenzellen in Paketdaten-Senderahmenzellen zum Senden von Paketdaten und in Steuerdaten-Senderahmenzellen zum Senden der Steuerdaten eingeteilt werden und die Kanalqualitätsinformation durch die Steuerdaten-Senderahmenzellen rückgemeldet wird.
Datenempfangsvorrichtung nach Anspruch 23, wobei wenigstens eine der Rahmenzellen als die Steuerdaten-Senderahmenzelle zugewiesen ist.
Datenempfangsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei eine Teilfrequenz der Teilfrequenzbänder, die jede der Zeitfrequenzzellen bildet, entsprechend einem vorgegebenen Frequenzsprungmuster springt.
Datenempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei jede der Zeitfrequenzzellen mit einem vorgegebenen Spreizcode gespreizt wird.