DE602004006817T2

DE602004006817T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Zuordnung von Unterträgern in einem MIMO OFDM-System

Info

Publication number: DE602004006817T2
Application number: DE602004006817T
Authority: DE
Inventors: Hyun-Seok Samsung Elec Yu; Hyun-Seok Samsung Elec Oh; Hye-Jeong Samsung Elec Lee; Gin-Kyu Samsung Elec Choi; Yong-Suk Samsung Elec Moon
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2024-11-12
Also published as: AU2004229029A1; DE602004006817D1; KR20050045765A; KR100557158B1; US20050099937A1; JP2005151567A; CN1674572A; CN1674572B; EP1531594B1; AU2004229029B2; US7567625B2; JP4008917B2; EP1531594A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mobiles Kommunikationssystem. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung und ein auf ein Verfahren zum Zuweisen von Unterträgern in einem Mehrfach-Eingang/Mehrfach-Ausgang (MIMO) orthogonalem Frequenzmultiplexing (OFDM) mobilen Kommunikationssystem.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Seit der Entwicklung eines zellulären drahtlosen mobilen Telekommunikationssystems in den Vereinigten Staaten Ende der 1970er wurde ein Sprachkommunikationsdienst Benutzern durch ein System eines fortgeschrittenen mobilen Telefondienstes (AMPS) zur Verfügung gestellt, welches ein mobiles Kommunikationssystem vom analogen Typ und der ersten Generation (1G) ist. Dann wurde Mitte der 1990er Jahre ein 2G mobiles Kommunikationssystem entwickelt. Weiterhin wurde ein International Mobile Telecommunication-2000 (Internationale Mobile Telekommunikation-2000 IMT-2000), die ein 3G mobiles Kommunikationssystem ist, Ende der 1990er für den Zweck vorgeschlagen, Hochgeschwindigkeitsdatendienste zur Verfügung zu stellen. Vor kurzem wurden IMT-2000-Dienste Benutzern teilweise zur Verfügung gestellt.
Momentan entwickelt sich das 3G mobile Kommunikationssystem in ein 4G mobiles Kommunikationssystem. Abgesehen von früheren mobilen Kommunikationssystemen, die ausschließlich drahtlose Kommunikationsdienste anbieten, kann das 4G mobile Kommunikationssystem integrierte drahtgebundene/drahtlose Kommunikationsdienste anbieten, indem es effizient ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk mit einem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk verbindet. Um dies zu erreichen, werden Techniken zur Übertragung von Hochgeschwindigkeitsdatendiensten im 4G mobilen Kommunikationssystem jetzt gerade standardisiert.
Wenn ein Signal durch einen drahtlosen Kanal in den obigen mobilen Kommunikationssystemen übertragen wird, wird das Signal Mehrfachpfad-Interferenz unterworfen, wegen verschiedenen Hindernissen, die zwischen einem Sender und einem Empfänger bestehen. Eigenschaften des drahtlosen Kanals mit Mehrfachpfaden werden durch eine maximale Ausbreitungsverzögerung und eine Übertragungsdauer eines Signals bestimmt. Wenn die Übertragungsdauer des Signals länger als die maximale Ausbreitungsverzögerung ist, darf keine Interferenz zwischen ununterbrochenen Signalen auftreten, und eine Frequenzcharakteristik eines Kanals wird als nicht-frequenzselektives Fading bestimmt.
Wenn jedoch ein Einfachträgerschema benutzt wird, wenn Hochgeschwindigkeitsdaten mit einem kurzen Symbolintervall übertragen werden, kann Interferenz zwischen Zeichen ansteigen, was Signalstörung hervorruft. Daher kann die Komplexität eines Entzerrers am empfangenden Endgerät ansteigen.
Um das obige Problem des Einfachträgerschemas zu lösen, wurde ein orthogonales Frequenzmultiplexing-(OFDM)-Schema vorgeschlagen. Gemäß dem OFDM-Schema wird ein Mehrfachträger verwendet, um Daten zu übertragen. Das OFDM-Schema ist ein Typ eines Mehrträgermodulations-(MCM)-Schemas, in dem serielle Zeichenfelder in parallele Zeichenfelder umgewandelt werden, die in eine Vielzahl von Unterträgern moduliert werden, d.h. eine Vielzahl von Unterträgerkanälen, die orthogonal zueinander sind.
Ein System, das das obige MCM-Schema verwendet, wurde in einem Militär-HF-Radio zum ersten Mal Ende der 1950er eingesetzt. Weiterhin war das OFDM- Schema zum Überlappen einer Vielzahl orthogonaler Unterträger in Entwicklung seit dem Ende der 1970er. Es ist jedoch sehr schwierig, orthogonale Modulation zwischen Mehrfachträgern zu realisieren, sodass es eine Begrenzung dafür gibt, das OFDM-Schema direkt für ein tatsächliches System einzusetzen. 1971 erklärten Weinstein und andere, dass Modulation/Demodulation unter Verwendung des OFDM-Schemas effizient durchgeführt werden kann unter Verwendung einer diskreten Fourier-Transformation (DFT). Seit diesem Zeitpunkt wurden Techniken für das OFDM-Schema rasch entwickelt. Weiterhin können, da ein Schutzintervallschema und ein zyklisches Präfix (CP) Schutzintervalleinfügungsschema eingeführt wurden, negative Einflüsse der Mehrfachpfade und Ausbreitungsverzögerung auf ein System weiter verringert werden.
Somit wurde in letzter Zeit das OFDM-Schema weithin auf digitale Übertragungstechniken angewendet, wie etwa digitalen Hörfunk (DAB), drahtlose lokale Netzwerke (WLAN) und drahtloser asynchroner Übertragungsmodus (WATM). Das heißt, dass das OFDM-Schema, das wegen seiner Hardwarekomplexität selten verwendet wird, im tatsächlichen System als digitale Signalverarbeitungstechniken eingesetzt werden kann, wie etwa schnelle Fourier-Transformation (FFT) und invertierte schnelle Fourier-Transformation (IFFT) wurden entwickelt.
Das OFDM-Schema ist einem Frequenzmultiplex-(FDM)-Schema ähnlich. Unter anderem überträgt das OFDM-Schema eine Vielzahl von Unterträgern, während es Orthogonalität unter ihnen aufrechterhält, wodurch es eine optimale Übertragungseffizienz erreicht, wenn es Hochgeschwindigkeitsdaten überträgt. Da das OFDM-Schema eine höhere Frequenzverwendung hat und eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Mehrfachpfadfading aufweist, kann es eine optimale Übertragungsfrequenz erreichen, wenn es Hochgeschwindigkeitsdaten überträgt.
Weiterhin kann das OFDM-Schema, da es überlappende Frequenzspektren verwendet, eine höhere Frequenzausnutzung erreichen. Darüber hinaus weist das OFDM-Schema eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen frequenzselektives Fa ding und Mehrfachpfadfading auf, verringert einen Effekt von Zwischenzeicheninterferenz (ISI) durch die Verwendung eines Schutzintervalls, vereinfacht eine Struktur eines Entzerrers und verringert impulsartiges Rauschen. Daher wird das OFDM-Schema positiv in einem Kommunikationssystem verwendet.
Nachfolgend wird eine Struktur eines Kommunikationssystems beschrieben, das ein herkömmliches OFDM-Schema anwendet, mit Bezug auf die 1.
1 ist eine Ansicht, die einen Sender eines herkömmlichen OFDM mobilen Kommunikationssystems darstellt. Das OFDM mobile Kommunikationssystem enthält einen Sender 100 und einen Empfänger 150.
Der Sender 100 umfasst einen Kodierer 104, einen Symbolzuordner 106, einen Seriell-Parallelwandler 108, einen Pilotsymboleinfüger 110, eine IFFT-Einheit 112, einen Parallel-Seriellwandler 114, einen Schutzintervalleinfüger 116, einen Digital-Analogwandler 118 und einen Funkfrequenz-(RF)-Prozessor 120.
Im Sender 100 werden Benutzerdaten 102 mit Benutzerdatenbits und Steuerdatenbits an den Kodierer 104 ausgegeben. Auf den Erhalt der Benutzerdaten 102 hin kodiert der Kodierer 104 die Benutzerdaten 102 durch ein vorbestimmtes Kodierungsschema und sendet die Daten an den Symbolzuordner 106. Hier kann der Kodierer 104 die Benutzerdaten 102 durch ein Turbokodierungsschema oder ein Konvolutionskodierungsschema kodieren, da es eine vorbestimmte Kodierungsrate hat. Der Symbolzuordner 106 moduliert kodierte Bits durch ein vorbestimmtes Modulationsschema, wodurch er modulierte Symbole erzeugt und die modulierten Symbole an den Seriell-Parallelwandler 108 schickt. Hier umfasst das vorbestimmte Modulationsschema ein Binärphasenumtastungs-(BPSK)-Schema, ein Vierphasenumtastungs-(QPSK)-Schema, ein Quadraturamplitudenmodulations-(16QAM)-Schema oder ein Quadraturamplitudenmodulations-(64QAM)-Schema.
Nach dem Erhalt der seriellen modulierten Symbole vom Symbolzuordner 106 wandelt der Seriell-Parallelwandler 108 die seriellen modulierten Symbole in parallele modulierte Symbole um und sendet die parallelen modulierten Symbole an den Pilotsymboleinfüger 110. Somit fügt der Pilotsymboleinfüger 110 Pilotsymbole in die parallelen modulierten Symbole ein und sendet die parallelen modulierten Symbole mit den Pilotsymbolen an die IFFT-Einheit 112. Auf den Erhalt von Signalen vom Pilotsymboleinfüger 110 hin führt die IFFT-Einheit 112 N-Punkt IFFT bezüglich der Signale durch und sendet die Signale an den Parallel-Seriellwandler 114.
Auf Erhalt der Signale von der IFFT-Einheit 112 hin wandelt der Parallel-Seriellwandler 114 die Signale in serielle Signale um und sendet die seriellen Signale an den Schutzintervalleinfüger 116. Der Schutzintervalleinfüger 116, der die seriellen Signale vom Parallel-Seriellwandler 114 erhalten hat, fügt Schutzintervallsignale in die seriellen Signale ein und sendet die Signale an den Digital-Analogwandler 118. Einfügen des Schutzintervalls ist notwendig, um Interferenz zwischen einem OFDM-Symbol, das während der Dauer der Übertragung eines vorangehenden Symbols übertragen wird, und einem OFDM-Symbol, das während der gegenwärtigen OFDM-Symbolübertragungsdauer zu übertragen ist zu beseitigen, wenn OFDM-Signale von einem OFDM-Kommunikationssystem übertragen werden. Solch ein Schutzintervall wurde so vorgeschlagen, dass Nulldaten im Schutzintervall mit einem vorbestimmten Intervall eingefügt werden. Wenn aber die Nulldaten in das Schutzintervall übertragen werden, und wenn der Empfänger einen Startpunkt des OFDM-Symbols fehlerhaft einschätzt, kann Interferenz zwischen Unterträgern auftreten, sodass die Wahrscheinlichkeit einer Fehleinschätzung für die empfangenen OFDM-Symbole ansteigen kann. Daher wird ein „zyklisches Präfix"-Schema, in dem vorbestimmte letzte Bits eines OFDM-Symbols in einem Zeitbereich kopiert werden und in ein effektives OFDM-Symbol eingefügt werden, oder ein „zyklisches Postfix"-Schema, in dem vorbestimmte erste Bits eines OFDM-Symbols in einem Zeitbereich kopiert werden und in ein effektives OFDM-Symbol eingefügt werden, verwendet.
Auf Erhalt von Signalen vom Schutzintervalleinfüger 116 hin wandelt der Digital-Analogwandler 118 das Signal in ein analoges Signal um und sendet das analoge Signal an den RF-Prozessor 120. Der RF-Prozessor 131 umfasst einen Filter und eine Eingangseinheit. Der RF-Prozessor 131 überträgt das Signal, das von Digital-Analogwandler 118 ausgegeben wurde, über eine TX-Antenne in den Äther, nachdem er das Signal RF-verarbeitet hat.
Nachfolgend wird hier eine Struktur des Empfüngers 150 beschrieben werden. Die Struktur des Empfängers 150 ist umgekehrt im Verhältnis zur Struktur des Senders 100.
Der Empfänger 150 umfasst einen RF-Prozessor 152, einen Analog-Digitalwandler 154, einen Schutzintervallentferner 156, einen Seriell-Parallelwandler 158, eine IFFT-Einheit 160, einen Pilotsymbolextrahierer 162, einen Kanalschätzer 164, einen Entzerrer 166, einen Parallel-Seriellwandler 168, einen Symbolzuordnungsauflöser 170, einen Dekoder 172 und einen Datenempfänger 174.
Zunächst wird Rauschen dem Signal hinzugefügt, das vom Sender 100 übertragen wird, während das Signal durch einen Mehrfachpfadkanal übergeben wird. Dann wird das Signal an den Empfänger 150 durch eine Empfangsantenne übertragen. Das durch die Empfangsantenne empfangene Signal wird in den RF-Prozessor 152 eingegeben. Der RF-Prozessor 152 wandelt das durch das Empfangssignal empfangene Signal herunter, so dass das Signal ein Zwischenfrequenzband hat, und sendet das Signal an den Analog-Digitalwandler 154. Der Analog-Digitalwandler 154 wandelt das analoge Signal des RF-Prozessors 152 in ein digitales Signal um und sendet das digitale an den Schutzintervallentferner 156.
Auf Erhalt des digitalen Signals vom Analog-Digitalwandler 154 hin entfernt der Schutzintervallentferner 156 die Schutzintervallsignale und sendet serielle Signale an den Seriell-Parallelwandler 158. Der Seriell-Parallelwandler 158, der die seriellen Signale vom Schutzintervallentferner 156 empfangen hat, wandelt die seriellen Signale in parallele Signale um und sendet die parallelen Signale an die IFFT-Einheit 160. Die IFFT-Einheit 160 führt eine N-Punkt IFFT durch, mit Bezug auf die parallelen Signale, die vom Schutzintervallentferner 156 ausgegeben wurden, und sendet die Signale an den Entzerrer 166 und den Pilotsymbolextrahierer 162. Nach Erhalt der Signale von der IFFT-Einheit 160 führt der Entzerrer 166 Kanalentzerrung bezüglich der Signale durch und sendet die Signale an den Parallel-Seriellwandler 168. Der Parallel-Seriellwandler 168 wandelt die parallelen Signale in serielle Signale um und sendet die seriellen Signale an den Symbolzuordnungsauflöser 170.
In der Zwischenzeit wird das von der IFFT-Einheit 160 ausgegebene Signal in den Pilotsymbolextrahierer 162 eingegeben, sodass der Pilotsymbolextrahierer 162 Pilotsymbole von den Signalen der IFFT-Einheit 160 entdeckt. Die vom Pilotsymbolextrahierer 162 entdeckten Pilotsymbole werden an den Kanalschätzer 164 geschickt. Somit führt der Kanalschätzer 164 Kanalschätzung unter Verwendung der Pilotsymbole durch, die vom Pilotsymbolextrahierer 162 ausgegeben wurden, und sendet das Kanalschätzungsergebnis an den Entzerrer 166. Weiterhin erzeugt der Empfänger 150 Kanalqualitätsinformationen (CQI), die dem Kanalschätzungsergebnis entsprechen, und sendet die CQI an den Sender 100 durch einen CQI-Sender (nicht dargestellt).
Der Symbolzuordnungsauflöser 170 demoduliert die vom Parallel-Seriellwandler 168 ausgegebenen Signale durch ein vorbestimmtes Demodulationsschema und sendet die dekodierten Signale an den Dekoder 172. Nach Erhalt der demodulierten Signale vom Symbolzuordnungsauflöser 170 dekodiert der Dekoder 172 die demodulierten Signale durch ein vorbestimmtes Dekodierungsscherna und gibt dann die demodulierten Signale aus. Das Demodulierungs- und Dekodierungsschema, die im Empfänger 150 verwendet werden, entsprechen dem Modulierungs- und Kodierungsschema, die im Sender 100 verwendet werden.
In letzter Zeit wurde das OFDM-Schema aktiv als ein repräsentatives Kommunikationsschema für ein 4G mobiles Kommunikationssystem und ein Kommunikationssystem der nächsten Generation untersucht. Wie oben beschrieben, verwendet das OFDM eine Vielzahl von Unterträgern, die Orthogonalität aufweisen, um die Frequenzausnutzung zu verbessern, setzt inverse schnelle Fourier-Transformation und schnelle Fourier-Transformation (FFT) ein, um Hochgeschwindigkeitsdaten einfach zu bearbeiten und verwendet ein „zyklisches Präfix", um die Beständigkeit gegen Mehrfachpfadfading zu verbessern. Weiterhin ist das OFDM-Schema für ein Mehrfach-Eingang- und Mehrfach-Ausgang-(MIMO)-System anwendbar, wie dasjenige in US 2003/0043928 .
Das für einen einzigen Benutzer verwendete OFDM-Schema unterscheidet sich von dem für eine Mehrzahl von Benutzern verwendetem OFDM-Schema. Das für eine Mehrzahl von Benutzern verwendete OFDM-Schema muss Unterträger so zuordnen, dass die Unterträger einander nicht überlappen, wobei die Übertragungsrate und die Übertragungsleistung für jeden Benutzer berücksichtigt wird. Somit wurden verschiedene Unterträgerzuordnungsverfahren für die OFDM-Schemata vorgeschlagen, wie etwas das in „Multiuser OFDM with Adaptive Subcarrier, Bit, and Power Allocation" (Mehr-Benutzer OFDM mit adaptiver Unterträger-, Bit- und Leistungszuordnung) von Murch et al. IEEE 1994. Eines der Verfahren ist es, die Gesamtübertragungsleistung zu minimieren, wobei eine Bitrate für jeden Benutzer als eine Bedingung verwendet wird, unter Verwendung eines Algorithmus, der auf einem Lagrange-Optimierungsverfahren beruht. Jedoch ist das Lagrange-Optimierungsverfahren, obwohl es eine optimale Lösung erreichen kann, komplex und hat eine niedrige Konvergenzgeschwindigkeit.
Um schnellere Geschwindigkeiten zu erreichen, wurde ein Zweischrittunterträgerzuordnungsschema vorgeschlagen, in dem die Anzahl an Unterträgern und die Übertragungsleistung, die jeden Benutzer zugeordnet werden, festgelegt sind, und die Unterträger jedem Benutzer so zugeordnet werden, dass eine maximale Datenübertragungsrate erhalten werden kann. Diesmal wird ein ungarischer Algorithmus für die Unterträgerzuordnung verwendet, was zu Komplexität führt, selbst wenn die Anzahl an Benutzer klein ist. Daneben wird ein Water-Fillingalgorithmus (Wasserflutalgorithmen) für viele Benutzer verwendet.
Es gibt eine Grenze für das Erhalten einer optimalen Antennendiversitätsverstärkung von einer Einfachantennenstruktur wie in 1 gezeigt. Daher wurde ein Diversitätsschema unter Verwendung mehrerer Antennen vorgeschlagen. Ein Übertragungsdiversitätsschema, das mehrere Antennen verwendet, umfasst ein Schema mit offener Schleife und ein Schema mit geschlossener Schleife. Das Schema mit offener Schleife hat keine Rückkopplungsinformationen und enthält ein Raum-Zeit-Schema mit einem Raum-Zeit-Blockcode (STBC), einen Raum-Zeit-Trelliscode (STTC) und einen geschichteten Raum-Zeit-Code. Das Schema mit geschlossener Schleife hat Rückkopplungsinformationen und umfasst ein Übertragungsantennenfeldschema, in dem jede Antenne Unterträger überträgt, wobei sie eine Gewichtung den Unterträgern hinzufügt durch Berechnung der Gewichtung auf der Grundlage von Kanalinformationen des Signals, das durch die Antenne übertragen wird.
Ein antennenselektives Übertragungsdiversitätsschema kann in Bezug auf die Schemata mit offener/geschlossener Schleife verwendet werden. In einem Fall eines Schemas mit offener Schleife wird jeder Antenne dieselbe Anzahl an Unterträgern zugeordnet. Wenn z.B. zwei Antennen zur Verfügung stehen, werden ungeradzahlige Unterträger der ersten Antenne zugeordnet, und geradzahlige Unterträger werden der zweiten Antenne zugeordnet. In einen Fall der geschlossenen Schleife wird der Unterträger einer Antenne zugeordnet, die eine bessere Kanalcharakteristik hat, unter Verwendung von Kanalinformationen der Antennen, sodass dieselbe Anzahl oder eine unterschiedliche Anzahl an Unterträgern jedem Kanal zugeordnet wird.
Verschiedene Algorithmen wurden vorgeschlagen, um Unterträger im OFDM-Schema zuzuordnen. Solche Algorithmen sind jedoch nur für eine einzige Antennenstruktur anwendbar und zielen auf zweidimensionale (Zeit-Raum) Ressourcenzuteilung ab. Studien für einen dreidimensionalen (Zeit-Frequenz-Raum) Ressourcenzuteilungsalgorithmus in einer echten Mehr-Antennenumgebung werden selten durchgeführt. Außerdem ist, wenn Unterträger der Antenne durch das OFDM-Schema zugeteilt werden, die Einzelantennenstruktur notwendig, um eine Mehrzahl von Unterträgern für eine Antenne zu benutzen, sodass ein Spitzen- zu Durchschnittsleistungsverhältnis (PARR) ansteigen kann.
Wenn das PARR ansteigt, nehmen die Komplexität eines Analog-Digitalwandlers (ADC) und eines Digital-Analogwandlers (DAC) auch zu, und eine Effizienz eines Funkfrequenzleistungsverstärkers kann abnehmen. Ein Kodierungsschema und ein Abschneideschema werden vorgeschlagen, um das PARR zu verringern. Es ist jedoch nicht nur schwierig, einen Code zu finden, der das PARR in Bezug auf eine Mehrzahl von Unterträgern verringern kann, sondern es kann auch Interferenz zwischen einer Frequenz innerhalb des Bandes und einer Frequenz außerhalb des Bandes zunehmen. Weiterhin können mehrere Antennen verwendet werden, um das PARR zu verringern. Wenn dieselbe Anzahl an Unterträgern jeder Antenne zugeteilt wird, kann das PARR in einem Verhältnis von 10 log N/n in Bezug auf N-Unterträger verringert werden, worin N eine Zahl an Unterträgern und n eine Zahl an Antennen ist. Es ist jedoch notwendig, die Anzahl an Unterträgern effizient anzupassen, wenn die Unterträger jeder der Antennen zugeteilt werden.
In der Zwischenzeit muss Übertragungsleistung im OFDM-Schema zusätzlich zum PARR betrachtet werden. In der Mehr-Benutzerumgebung muss Leistung der an jeden Benutzer zugeteilten Unterträger richtig angepasst werden, um Interferenz zwischen Benutzern zu verringern. Da das Schema mit offener Schleife des Übertragungsdiversitätsverfahren keine Rückführungsinformationen vom empfangenen Endgerät erhält, kann kein Overhead auftreten. Es ist jedoch notwendig, den Unterträger an eine Antenne selbst in einem niedrigeren Kanalzustand der Antenne zu übertragen, sodass Leistungsfähigkeitsverlust auftreten kann. Das Schema mit geschlossener Schleife teilt den Unterträger jeder Antenne auf der Grundlage eines Kanalzustands der Antenne zu, sodass das Schema mit geschlossener Schleife eine höhere Leistungsfähigkeit darstellt. Das Schema mit geschlossener Schleife kann jedoch einen Overhead wegen seiner Rückführungsinformationen erzeugen, weshalb es notwendig ist, den Overhead zu verringern. Außerdem optimiert das Schema mit geschlossener Schleife die Übertragungsleistung durch Verwendung unterschiedlicher Kanalschätzungsinformationen, sodass ein komplexer Algorithmus nötig ist. Insbesondere stellt der Lagrange-Optimierungsalgorithmus eine Komplexität dar, die in einem realen System fast nicht realisiert werden kann. Darüber hinaus wurden verschiedene vereinfachte suboptimale Algorithmen vorgeschlagen, aber sie benötigen unnötigerweise überlappende Schleifen und eine Vielzahl von Sortieroperationen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung gemacht, um die oben genannten Probleme zu lösen, die im Stand der Technik auftreten, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind, Unterträger für eine Mehrzahl von Benutzern zuzuteilen, und Unterträger an Benutzer durch mehrere Antennen in einem mobilen Kommunikationssystem mit orthogonalem Frequenzmultiplexing (OFDMA) zu übertragen.
Um diese Aufgabe zu lösen, werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zuteilen einer Mehrzahl von Unterträgern mindestens einem Benutzergerät und zum Zuordnen der zugeteilten Unterträger einer aus einer Mehrzahl von Antennen in einem Mehrfach-Eingang Mehrfach-Ausgang (MIMO) OFDMA mobilen Kornmunikationssystem zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung und das Verfahren umfassen Empfangen von Kanalinformationen, die sich auf die Unterträger bezie hen, in Bezug auf die Antennen einer Mehrzahl von Benutzergeräten; Bestimmen einer Anzahl von Unterträgern, die jedem Benutzergerät zuzuteilen sind, auf der Grundlage der Kanalinformationen; und Zuteilen von Unterträgern an jedes Benutzergerät und Übertragungsantennen gemäß den Kanalinformationen und der Anzahl der Unterträgern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher werden von der folgenden detaillierten Beschreibung, zusammengenommen mit den angehängten Zeichnungen, in denen:
1 ein Blockdiagramm ist, das eine Struktur eines Sende-Empfängers eines herkömmlichen Systems mit orthogonalem Frequenzmultiplexing (OFDM) darstellt;
2 ein Blockdiagramm ist, das eine Struktur eines Mehrfach-Eingabe Mehrfach-Ausgabe (MIMO) OFDMA-Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Flussdiagramm ist, das eine Prozedur einer Unterträgerzuteilung in einem MIMO-OFDM-Schema gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Flussdiagramm ist, das eine Prozedur zum Bestimmen der Anzahl an Unterträgern ist, die jedem Benutzer zuzuteilen sind, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ein Flussdiagramm ist, das eine Prozedur zum Bestimmen einer Antenne und eines Unterträgers für jeden Benutzer gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein Blockdiagramm ist, das eine Struktur eines MIMO-OFDM-Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ein Flussdiagramm ist, das eine Prozedur zum Zuteilen eines Unterträgers für jeden Benutzer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
8 ein Diagramm ist, das ein Testergebnis der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hier nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben werden.
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Darüber hinaus wird eine detaillierte Beschreibung bekannter Funktionen und Konfigurationen, die darin enthalten ist, aus Prägnanzgründen weggelassen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Algorithmus zum effizienten Zuteilen eines Unterträgers an jede Antenne und jeden Benutzer in einem Mehrfach-Eingang Mehrfach-Ausgang (MIMO) System mit orthogonalem Frequenzmultiplexing (OFDM) zur Verfügung. Ein System zum Zuteilen eines Unterträgers gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Übertragungsleistung und das Spitzen-Zu-Durchschnittsleistungsverhältnis (PARR) verringern, wodurch ein Benutzerverlangen nach Dienstqualität befriedigt wird.
Weiterhin wird das OFDMA-Schema verwendet, das ein Typ eines OFDM-Schemas für eine Mehrzahl von Benutzern ist, das verschiedene Unterträger jedem Benutzer zuteilen muss. Ein Unterträger kann jedoch als ein optimaler Unterträger für eine Mehrzahl von Benutzern bestimmt werden.
Dementsprechend wird die optimale Anzahl an Unterträgern und Gesamtübertragungsleistung auf der Grundlage einer Bitrate, die von jedem Benutzer benötigt wird, und Kanalinformationen in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt, und dann werden die Unterträger jedem Benutzer zugeteilt. Weiterhin stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein MIMO-OFDMA-System zur Verfügung, das in der Lage ist, die Unterträger in Abhängigkeit von Kanalinformationen einer Antenne effizient zuzuteilen, wodurch das PARR verringert wird und die Frequenzausnutzung verbessert wird.
Um Unterträger auszuwählen, die jedem Benutzer zugeordnet sind, und optimale Antennen, werden Kanalinformationen eines jeden Unterträgers benötigt, der durch die Antennen übertragen wird. Die Kanalinformationen werden auf einem Empfangsendgerät berechnet und an ein Sendeendgerät durch einen Rückführungskanal gesendet. Wenn eine große Anzahl an Unterträgern an das Sendeendgerät übertragen werden, müssen die Berechnung für die Rückführungsinformation, Verlässlichkeit für die Rückführungsinformation und Verzögerung eines Rückführungspfades berücksichtigt werden.
Weiterhin wird ein Unterträger-Zuteilungsalgorithmus in einem adaptiven Unterträgerzuteilungs-(ASA)-Schema einer Übertragungsdiversität mit geschlossener Schleife in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt. Gemäß dem ASA-Schema werden die Kanalinformationen der Unterträger an das Sendeendgerät durch den Rückführungskanal übertragen, und dann wird der Unterträger an jede Antenne gemäß dem Unterträgerzuteilungsalgorithmus unter Berücksichtigung der antennenselektiven Übertragungsdiversität zugeteilt.
Ausführungsform 1
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Kanalinformationen für alle Unterträger in Antennen erhalten, bevor ein Benutzersignal übertragen wird. Dann wird das Benutzersignal unter Verwendung der Kanalinformationen übertragen. Weiterhin werden die Kanalinformationen nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit zurückgeführt, um des Kanalzustandsvariations Willen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Menge an Kanalinformationen M × N, wobei M die Anzahl an Antennen und N die Anzahl an Unterträgern ist.
Bevor der Unterträgerzuteilungsalgorithmus gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt wird, werden die Kanalinformationen beschrieben werden, die von jedem Benutzergerät an eine Basisstation zur Unterträgerzuteilung gesendet werden müssen.
Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Zahl n_k an Unterträgern, die jedem Nutzer im OFDMA-Schema zuzuteilen sind, festgelegt. Dann werden die an jeden Nutzer zuzuteilenden Unterträger durch einen Bitladealgorithmus bestimmt. Wenn das OFDMA-Schema auf ein MIMO-System angewendet wird, werden die für jede Antenne zuzuteilenden Unterträger durch den Bitladealgorithmus bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt kann die Anzahl an Unterträgern und die Übertragungsleistung, die jedem Benutzer zuzuteilen sind, bestimmt werden, indem eine minimale Bitrate B_min(k), die von jedem Benutzer benötigt wird, und ein durchschnittliches Verhältnis von Kanalverstärkung zu Rauschen (CNR) u_k zwischen jede Antenne und jedem Benutzer berücksichtigt wird.
Das CNR (d.h. u_k) von Kanälen wird als Gleichung 1 dargestellt: Gleichung 1
In Gleichung 1 ist M die Anzahl an Antennen, N ist die Anzahl an Unterträgern und Φ_k,m,n ist das CNR, wenn ein n^ter Unterträger durch einen Kanal zwischen einer k^ten Antenne und einer m^ten Antenne läuft.
Wenn darüber hinaus eine Symbolfehlerrate im Verhältnis zu einem Benutzer k P_e(k) ist, und eine Lücke des Verhältnisses von Signal zu Rauschen (SNR) γ_e ist, werden die SNR-Lücke (d.h. γ_e) und das CNR (d.h. Φ_k _,m,n) als Gleichungen 2 und 3 dargestellt. Gleichung 2
Gleichung 3
In Gleichung 3 ist H_k,m,n ein Kanalverstärkungskoeffizient für einen k^ten Benutzer, einen n^ten Unterträger und eine n^te Antenne und σ² _n,m ist eine Rauschleistung für einen n^ten Unterträger durch eine n^te Antenne. Da der Sender das CNR von jeden Benutzer durch einen Rückführungskanal in einem ASA-Schema erhält, kann das CNR für alle Kanäle erhalten werden. Wenn daher die Anzahl an Benutzern K ist, ist eine Menge an Kanalinformationen, die von allen Benutzern erhalten wird, K × M × N. Der Unterträger, der jedem Benutzer zuzuordnen ist, wird durch den Unterträgerzuteilungsalgorithmus auf der Grundlage von Φ_k,m,n bestimmt, das durch den Rückführungskanal erhalten wird. Zusätzlich werden Kanalinformationen einer jeden Antenne für jede Unterträgerfrequenz verglichen und ein Nutzersignal wird durch eine Antenne mit besserer Kanalcharakteristik und Frequenz unter Verwendung antennenselektiver Diversität übertragen.
Wenn z.B. zwei Benutzer zwei Antennen benutzen werden die vier Rückführungskanäle Φ_1,n,1, Φ_1,n,2, Φ_2,n,1 und Φ₂ _, _n _, ₂ mit Bezug auf den n^ten Unterträger gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Anzahl an Unterträgern n_k, die jedem Benutzer zuzuordnen ist, unter Verwendung eines Durchschnitts von Φ_k _, _n _, ₁ und Φ_k,n,2 erhalten, der jedem Benutzer entspricht, und die Unterträger werden einer Antenne zugeteilt, die eine besserer Kanalcharakteristik darstellt.
Wenn das herkömmliche Signalantennensystem für mehrere Benutzer verwendet wird, existiert möglicherweise nur eine Kanalcharakteristik für eine einzige Antenne, wenn die Unterträger zugeteilt werden, so dass ein Diversitätseffekt nicht erhalten werden kann. Das bedeutet, dass, wenn die Anzahl an Antennen zunimmt, die Wahrscheinlichkeit einer schlechteren Kanalcharakteristik in allen Kanälen abnimmt, sodass der Diversitätseffekt verbessert werden kann und eine Fehlerrate verringert werden kann. Außerdem kann eine Wahrscheinlichkeit von Nullerzeugung verringert werden, sodass eine Datenübertragungsrate verbessert werden kann.
Im Nachfolgenden werden hier eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zuteilen von Unterträgern an jeden Benutzer in einem MIMO-OFDMA-Schema gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines MIMO-OFDMA-Systems zum Senden und Empfangen von Daten durch Zuteilen von Unterträgern gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bezug nehmend auf 2 werden Daten für K-Benutzer 201 vorbestimmten Antennen und Unterträgern durch einen Unterträgerzuteiler 203 auf der Grundlage von Kanalinformationen für jeden Benutzer zugeteilt. Die Unterträger werden somit gemäß Zuteilungsinformationen von Unterträgern durch inverse schnelle Fouriertransformationen (IFFT) 205 und 213, Schutzintervalleinfüger 207 und 215, Parallel-Seriellwandler 209 und 217 und Antennen 211 und 219 übertragen.
2 stellt ein MIMO-OFDM-System dar, das M Übertragungsantennen und K Benutzer umfasst. Weiterhin werden N-Unterträger verwendet, und ein ASA-Schema mit einer Übertragungsdiversität mit geschlossenem Kreislauf wird eingesetzt. Eine Struktur eines Senders, der in 2 gezeigt ist, ist im Wesentlichen identisch zur Struktur des Senders, der in 1 gezeigt wird. Da jedoch verschiedene Unterträger jeder Antenne im MIMO-System mit mehreren Antennen zugeteilt werden, kann eine Prozedur nach dem IFFT in jeder Antenne durchgeführt werden. Das herkömmliche OFDMA-System umfasst eine Einfachantennenstruktur, sodass der Unterträger jedem Benutzer zugeordnet ist. Das MIMO-OFDM-System muss aber den Unterträger jedem Benutzer und jeder Antenne zuteilen. Der Unterträgerzuteilungsalgorithmus mittels des Unterträgerzuteilers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird später mit Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben werden.
In der Zwischenzeit werden M × K Kanäle Φ_1,n,1, Φ_1,n,2, ... Φ_K,n,1, ... Φ_1,n,M, Φ_2,n,m, ..., und Φ_K,n,M zwischen jeder Übertragungsantenne 221 und 223 und jeder Antenne gebildet. Weiterhin hat jeder Kanal eine Kanalantwort für N Unterträger. Wenn die Kanalinformationen von einem Empfänger zu einem Sender zurückgeführt werden, werden N Informationen, die in jedem Kanal enthalten sind, übertragen, sodass K × M × N Informationen zurückgeführt werden. Die Struktur des Empfängers eines jeden Benutzers ist im Wesentlichen identisch zur Struktur des in 1 gezeigten Empfängers, außer dass der in 2 gezeigte Empfänger das Benutzersignal durch Demodulieren seines eigenen Unterträgers auf der Grundlage von Informationen erhält, die mit dem Unterträger in Bezug stehen, der durch den Unterträgerzuordner gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugeteilt wurde.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterträgerzuteilungsprozedur in einem MIMO-OFDM-Schema gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf 3 empfängt eine Basisstation Kanalinformationen, die sich auf Unterträger beziehen, für jede Antenne bezüglich jeden Benutzer (Schritt 301). Wie in Gleichung 1 gezeigt, ist eine Menge an Kanalinformationen K × M × N, was der Anzahl an Kanalinformationen entspricht, die auf jeden Unterträger für jeden Benutzer bezogen sind.
Dann bestimmt die Basisstation die Anzahl an Unterträgern für jeden Benutzer (Schritt 303) und teilt die Unterträger den Benutzern und Antennen zu (Schritt 305). Zu diesem Zeitpunkt müssen Unterträger jedem Benutzer zugeteilt werden, indem Kanalinformationen einer jeden Antenne und jedes Unterträgers berücksichtigt werden.
Das Verfahren zum Zuteilen des Unterträgers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst zwei Schritte, des Bestimmens der Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzer zuzuteilen sind, und des Zuteilens der Unterträger an jeden Benutzer und jede Antenne.

– Erster Schritt: Bestimmen der Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzer zuzuordnen sind

Um die Unterträger jedem Benutzer und jeder Antenne zuzuordnen, ist es notwendig, die Anzahl an Unterträgern zu bestimmen, die jedem Benutzer zuzuteilen ist. Die Zahl n_k an Unterträgern, die jedem Benutzer zuzuteilen ist, muss bestimmt werden, indem die minimale Bitrate B_min(k) und die maximale Übertragungsener gie E_max(k) berücksichtigt werden. Wenn die maximale Übertragungsenergie E_max(k) klein ist, kann eine gewünschte Bitrate nicht erhalten werden, selbst wenn alle Unterträger einem Benutzer zugeteilt werden. In diesem Fall ist es nötig, die Bitrate zu verringern oder die Übertragungsleistung zu erhöhen. Weiterhin ist es nötig, wenn die Anzahl an Unterträgern, die allen Benutzern zuzuteilen ist, kleiner oder größer als die Anzahl an Unterträgern ist, die maximale Übertragungsenergie oder die Anzahl an Unterträgern anzupassen, indem einige der Unterträger entfernt werden.
Die Zahl n_k an Unterträgern, die jedem Benutzer zuzuteilen sind, muss anfangs bestimmt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird eine anfängliche Nummer n_k an Unterträgern, wie in Gleichung 4 dargestellt, bestimmt. Gleichung 4
Bezug nehmend auf Gleichung 4 wird die anfängliche Zahl n_k so bestimmt, dass die maximale Bitzahl b_max für jedes Symbol auf alle Unterträger angewendet werden kann und die Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) für jeden Benutzer wird durch die anfängliche Zahl n_k an Unterträgern, ein durchschnittliches CNR und eine minimale Bitrate bestimmt.
Wenn die Summe an Unterträgern, die jedem Benutzer zuzuteilen ist, kleiner ist als die Gesamtzahl an Unterträgern, wird die Übertragungsenergie für jeden Benutzer angepasst, indem zusätzliche Unterträger verwendet werden, wodurch die Anzahl an zuzuteilenden Unterträgern erhöht wird. Das bedeutet, dass, wenn die Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) für jeden Benutzer größer ist, als die maximale Übertragungsenergie E_max(k), die Zahl n_k an Unterträgern jeweils um 1 erhöht wird, um die Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) unter der maximalen Übertra gungsenergie E_max(k) zu halten. Wenn die Summe der Unterträger, die jedem Benutzer zuzuteilen ist, kleiner ist, als die Gesamtzahl an Unterträgern, wird die maximale Übertragungsenergie E_max(k) verringert.
Weiterhin wird, wenn die Summe an Unterträgern, die jedem Benutzer zuzuteilen sind, größer ist, als die Gesamtzahl an Unterträgern, eine neue Übertragungsenergie E_new(k) definiert, in der die Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzer zuzuteilen ist, um 1 reduziert wird, wodurch die Anzahl an Unterträgern verringert wird, während ein Intervall zwischen der neuen Übertragungsenergie E_new(k) und der Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) minimiert wird.

– Zweiter Schritt: Zuteilen von Unterträgern an jeden Benutzer und jede Antenne

Wenn Unterträger an jeden Benutzer zugeteilt werden, ist die Priorität von Benutzern, die die Unterträger erhalten, sehr wichtig. Die Priorität umfasst Referenzpriorität und tatsächliche Priorität.
Die Referenzpriorität kann definiert werden wie in Gleichung 5 dargestellt, auf der Grundlage der Anzahl an Unterträgern, die an jeden Benutzer in Schritt 1 zuzuteilen ist: Gleichung 5
Die tatsächliche Priorität kann, wie in Gleichung 6 dargestellt, definiert werden. Gleichung 6
Bezug nehmend auf die Gleichung 6 wird die tatsächliche Priorität bestimmt, während die Anzahl an Unterträgern jeweils um 1 reduziert wird (n_k = n_k-1), immer wenn jeder der Benutzer den Unterträger erhält.
Wenn die Priorität gemäß dem obigen Verfahren bestimmt wird, werden Unterträger, die das beste CNR haben und nicht anderen Benutzern zugeteilt wurden, einem Benutzer k zugeteilt werden, der die größte Anzahl an Unterträgern hat, und dann wird die Anzahl an zugeteilten Unterträgern jeweils um 1 verringert (n_k= n_k-1). Weiterhin wird eine Unterträgerzuteilungsmatrix A mit Antennen für jeden Benutzer und Unterträgern definiert. Dann wird eine Unterträgerkomponente (d.h. Unterträger für eine entsprechende Antenne) auf 1 gesetzt. Wenn z.B. zwei Antennen zur Verfügung stehen und die CNR von Kanälen in zwei Antennen für den Benutzer k Φ_k _, _n _,1 bzw. Φ_k _, _n _,2 sind, werden die Unterträger miteinander auf der Grundlage der CNR der Kanäle verglichen, wodurch ein Unterträger n gefunden wird, der das beste CNR hat. Zur gleichen Zeit wird eine Antenne, die einen besseren Kanalzustand hat, ausgewählt, das Signal zu übertragen.
Wenn die Unterträgerzuteilung für den Benutzer mit der größten Zahl an Unterträgern abgeschlossen ist, wird die tatsächliche Priorität für alle Benutzer neu berechnet, um Unterträgernutzern sequentiell zuzuteilen, die die größte Differenz in Bezug auf die Referenzpriorität aufweisen, d.h. die eine Vielzahl von Unterträgern haben und die Unterträgerzuteilung hierzu ist verzögert. Somit werden aus den übrigen Unterträgern Unterträger zugeteilt, die das beste CNR haben und deren Unterträgerzuteilungsmatrix A nicht „1" ist.
Hier nachfolgend wird die Unterträgerzuteilungsprozedur im Detail mit Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben werden.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zum Bestimmen der Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzer zuzuordnen sind, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bezug nehmend auf 4 werden Unterträger jedem Benutzer gemäß Rückführungskanalinformationen richtig zugeteilt, auf der Grundlage einer minimalen Übertragungsbitrate, die von jedem Benutzer benötigt wird, und einer maximalen Übertragungsenergie.
Im Schritt 401 wird die Zahl an Unterträgern für jeden Benutzer initialisiert. Ein minimaler Unterträger n_k wird jedem Benutzer auf der Grundlage einer minimalen Bitrate B_min(k), die von jedem Benutzer benötigt wird, zugeteilt, und die Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) für jeden Benutzer wird berechnet.
Dann wird die Summe an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeteilt wurde, mit der Gesamtzahl N an Unterträgern verglichen (Schritt 403). Wenn die Summe an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeteilt wurde, größer ist, als die Gesamtzahl an Unterträgern, muss die Zahl an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeteilt wurde, verringert werden. Außerdem müssen, wenn die Summe der Unterträger, die jedem Benutzer zugeteilt wurde, kleiner ist, als die Gesamtzahl an Unterträgern, die Unterträger weiterhin jedem Benutzer zugeteilt werden, unter Verwendung von zusätzlichen Unterträgern. Wenn in den Schritten 403 und 405 bestimmt wird, dass die Summe an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeordnet sind, mit der Gesamtzahl an Unterträgern identisch ist, zeigt dies an, dass die Unterträger zuordnung für jeden Benutzer abgeschlossen ist, sodass die Unterträgerzuteilungsprozedur endet.
Wenn weiterhin im Schritt 403 bestimmt wird, dass die Summe an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeordnet wurde, kleiner ist, als die Gesamtzahl an Unterträgern, ist es notwendig, die Anzahl an Unterträgern jeweils um 1 zu erhöhen, bis die Gesamtübertragungsenergie für jeden Benutzer die Maximalenergie, die jedem Benutzer zugeordnet ist, nicht übersteigt. Das bedeutet, dass ein Wert eines Benutzers k in Schritt 415 auf 1 gesetzt wird, und es wird bestimmt, ob die Anzahl an Unterträgern in Schritt 417 erhöht wird.
Dann wird in Schritt 419, wenn die Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) für den Benutzer k kleiner ist, als die Maximalübertragungsenergie E_max(k), die Anzahl an Unterträgern für den Benutzer k nicht erhöht. Außerdem wird, wenn die Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) für den Benutzer k größer ist, als die Maximalübertragungsenergie E_max(k), die Anzahl an Unterträgern, die den Benutzer k zugeteilt sind, in Schritt 421 um 1 erhöht (n_k = n_k + 1). Das heißt, dass, wenn die Gesamtübertragungsenergie E_y(k) für den Benutzer k größer ist, als die Maximalübertragungsenergie E_max(k), die Anzahl an Unterträgern, die dem Benutzer k zugeteilt ist, erhöht wird, wodurch verhindert wird, dass die Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) für den Benutzer k die Maximalübertragungsenergie E_max(k) überschreitet. Danach wird die Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) in Bezug auf die erhöhten Unterträgern in Schritt 423 berechnet. Die obigen Schritte werden in Bezug auf jeden Benutzer wiederholt ausgeführt.
Wenn in Schritt 417 bestimmt wird, dass die Unterträgerzuteilungsprozedur für jeden Benutzer abgeschlossen ist, wird nochmal bestimmt, ob die Summe an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeteilt ist, die Gesamtzahl an Unterträgern überschreitet (Schritt 425). Wenn die Summe an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeordnet ist, kleiner als die Gesamtzahl an Unterträgern ist, obwohl die Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeordnet ist, durch die obige Prozedur er höht wurde, d.h., wenn die zusätzlichen Unterträger hinzugefügt werden, wird eine Maximalenergie, die jedem Benutzer zugeteilt wird, d.h. die maximale Übertragungsenergie E_max(k) für jeden Benutzer um einen vorbestimmten Wert in Schritt 427 verringert. Danach wird die Prozedur der Verringerung der Unterträgerzuordnung wiederholt in Bezug auf jeden Benutzer ausgeführt. Das heißt, dass, wenn manche Unterträger, die Benutzern zugeteilt werden können, immer noch übrigbleiben, obwohl die Unterträger weiterhin jedem Benutzer zugeordnet wurden, um zu verhindern, dass die Gesamtübertragungsenergie die maximale Übertragungsenergie E_max(k) überschreitet, die maximale Übertragungsenergie E_max(k) für jeden Benutzer auf einen kleineren Wert gesetzt wird, um weiterhin Unterträger jedem Benutzer zuzuordnen. Somit kann die maximale Übertragungsenergie E_max(k) ständig um einen vorbestimmten Wert verringert werden, bis alle Unterträger jedem Benutzer zugeordnet wurden.
Wenn dagegen in den Schritten 403 und 405 bestimmt wird, dass die Summe an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeordnet wurden, größer als die Gesamtzahl an Unterträgern ist, wird die Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeordnet sind, ständig durch die Schritte 407 bis 413 verringert. In Schritt 407 wird die Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzer zugeordnet sind, um 1 reduziert, und eine neue Übertragungsenergie E_new(k) wird auf der Grundlage der Unterträger, die jedem Benutzer zugeteilt sind, berechnet. In Schritt 409 werden Benutzer in der Reihenfolge einer Lückendifferenz zwischen der neuen Übertragungsenergie E_new(k) und der Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) angereiht.
Danach wird die Anzahl an Unterträgern für einen Benutzer, der eine kleinste Lückendifferenz hat, jeweils um 1 im Schritt 411 verringert. Im Schritt 413 wird die Gesamtübertragungsenergie E_γ(k) ein Energiewert, der erhalten wird, wenn die Anzahl an Unterträgern geändert wurde.
Dementsprechend ist es möglich, Unterträger effizient jedem Benutzer zuzuordnen, indem die maximale Übertragungsenergie für jeden Benutzer berücksichtigt wird.
Wenn die Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzer zuzuteilen ist, bestimmt worden ist, werden die Unterträger jedem Benutzer und jeder Antenne gemäß einer vorbestimmte Prozedur, die in 5 gezeigt ist, zugeteilt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zum Zuteilen von Unterträgern und Antennen an jeden Benutzer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bezug nehmend auf 5 wird eine Unterträgerzuteilungsmatrix A_k,n,m in Schritt 501 auf „0" gesetzt. Die Unterträgerzuteilungsmatrix A zeigt eine Verwendung des Unterträgers in jeder Antenne von jedem Benutzer k an. Weiterhin wird, um die Unterträger zuzuteilen, die Referenzpriorität P₀(k) auf der Grundlage der Gleichung 5 berechnet, und eine Menge S₁ an Unterträgern, in der die Unterträger in einer Reihenfolge eines n_k Werts angeordnet sind, wird bestimmt, wodurch ein Benutzer ausgewählt wird, der die größte Anzahl an Unterträgern hat, die ihm zuzuordnen sind.
Dann wird in Schritt 503 Φ^–1 _k,n,m erhalten unter Verwendung von Rückführungskanalinformationen eines ^k Benutzers, und ein Unterträger n und eine Antenne m mit einem Minimalwert werden gesucht. Danach wird ein Wert von n_k in Schritt 505 um 1 verringert, und A_k,n,m, das dem Unterträger und der Antenne entspricht, die von der Unterträgerzuteilungsmatrix A gesucht wurden, wird auf „1" in Schritt 507 geändert.
Danach wird überprüft, ob Zuteilung für alle Unterträger in Schritt 509 beendet wurde. Wenn der Unterträger, der Benutzer zuzuteilen ist, immer noch übrig bleibt, wird die tatsächliche Priorität gemäß Gleichung 6 in Schritt 511 berechnet. Dann wird in Schritt 513 ein Benutzer, der den größten Differenzwert zwischen der tatsächlichen Priorität und der Referenzpriorität hat, ausgewählt. Weiterhin werden, nachdem Φ^–1 _k,n,m unter Verwendung von Rückführungskanalinformationen des ausgewählten Benutzers erhalten wurde, ein Unterträger n und eine Antenne m, die einen minimalen Wert haben, in Schritt 515 gesucht. Danach wird ein Wert von n_k in Schritt 517 um 1 verringert, und A_k,n,m, das dem Unterträger und der Antenne entspricht, die aus der Unterträgerzuteilungsmatrix A gesucht wurden, wird auf „1” in Schritt 519 geändert. So eine Prozedur wird wiederholt durchgeführt, bis n_k „0" wird, sodass alle Unterträger jedem Benutzer und jeder Antenne zugeteilt werden können.
Ausführungsform 2
Nachfolgend werden hier eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zuteilen von Unterträgern gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 6 und 7 beschrieben.
Als erstes wird eine Struktur eines Senders in einem MIMO-OFDMA-System gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 6 beschrieben. Bezug nehmend auf 6 werden Benutzerdaten in parallele Daten mittels eines Seriell-Parallelwandlers 601 umgewandelt und in mindestens eine Unterträgergruppe 605 und 607 mittels eines Gruppenzuordners 603 aufgeteilt. Wenn die Gruppe in eine Unterträgereinheit zugeteilt wird, ist eine Gruppengröße L = 1. Eine Mehrzahl von Unterträgern wird als eine Gruppe kombiniert.
So eine Gruppenzuteilung wird mittels einer Gruppenzuteilungssteuerung 611 gemäß den Kanalinformationen durchgeführt, die von den Empfängern 617 und 619 empfangen wurden. Die Gruppe wird zugeteilt, während ein Kanalzustand des Unterträgers in jeder Antenne für jeden Benutzer berücksichtigt wird. Die Unterträger einer jeden Gruppe werden um eine vorbestimmte Phase multipliziert, und dann werden die Unterträger miteinander in jeder Gruppe kombiniert. Die Signale, die auf der Grundlage der Gruppenzuteilungsinformationen der Gruppen zuteilungssteuerung 611 verarbeitet werden, werden einer Mehrzahl von Antennen 613 und 615 mittels eines Antennenzuteilers 609 zugeteilt.
In 6 wird, wenn die Anzahl an Antennen M ist und die Anzahl an Unterträgern N, ein Übertragungssignal als Gleichung 7 dargestellt: Gleichung 7
In Gleichung 7 ist T_s eine Länge eines Symbolintervalls, d_n ein Datensymbol einer Quadraturamplitudenmodulation (QAM) und g(t) ein rechteckiges Filter. Außerdem ist Δf ein Frequenzintervall zwischen Unterträgern und wird als eine Gleichung 8 dargestellt: Gleichung 8
Wenn ein n^ter Unterträger einem k^ten Benutzer zugeteilt wird und durch eine m^te Übertragungsantenne übertragen wird, wird ein Übertragungssignal s^(m)(t), das durch die n^te Übertragungsantenne übertragen wird, als Gleichung 9 dargestellt: Gleichung 9
In Gleichung 9 ist χ ein Zuteilungsanzeiger, der Zuteilung des Unterträgers anzeigt. Wenn ein n^ter Unterträger einem k^ten Benutzer zugeteilt wird und durch n^te Übertragungsantenne übertragen wird, χ_k,m,n = 1.
Zu diesem Zeitpunkt wird Unterträgerzuteilung gemäß einem Unterträgerzuteilungsalgorithmus bestimmt, und die Unterträgerzuteilungsprozedur wird effizient in der Basisstation durchgeführt unter Verwendung von Rückführungskanalinformationen, d.h. eines Kanalqualitätsindikators (CQI), der an die Basisstation von Benutzergeräten übertragen wird. Ein Verhältnis Signal zu Interferenzstärke (SIR) wird verwendet, um CQI-Information zu erzeugen.
Im Detail wird ein n^ter Unterträger einem k^ten Benutzer zugeteilt und das SIR eines Kanals einer m^ten Antenne ist ρ_k,m,n, ein CQI-Bit wird auf der Grundlage des obigen SIR-Werts erzeugt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Informationen an jede Gruppe übertragen, ein durchschnittlicher CQI-Wert kann erhalten werden wie in Gleichung 10 dargestellt: Gleichung 10
In der Zwischenzeit kann der durchschnittliche CQI-Wert, der durch Gleichung 10 erhalten wurde, in Q-Informationen gequantelt werden, wie in Gleichung 11 gezeigt: Gleichung 11
In Gleichung 11 ist η_Q-2 > ... > η₁ > η₀ ein Schwellenwert zum Klassifizieren einer CQI-Stufe und der SIR-Wert wird in Q-Informationen gequantelt werden, auf der Grundlage des Schwellenwerts. Kanalqualität wird verbessert, wenn der Wert des CQI zunimmt. Wenn λ^(g) _k _,m ein Kanal ist, der zur Ressourcenzuteilung mit einem hohen SIR verwendet wird, kann der Zuteilungsindikator χ als Gleichung 12 dargestellt werden: Gleichung 12
Wie oben bemerkt, wird gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die SIR-Information für jede Gruppe in einem Benutzergerät geschätzt, und die geschätzte CQI-Information wird gequantelt und an die Basisstation übertragen. Nach Erhalt der gequantelten Kanalinformation bestimmt die Basisstation einen geeigneten Zuteilungsindikatorwert gemäß einem vorbestimmten Unterträgerzuteilungsalgorithmus der vorliegenden Erfindung.
Nachfolgend wird hier ein Algorithmus zum Zuteilen der Unterträger für jede Gruppe durch Verwendung der CQI-Information, die in der Basisstation erhalten wird, mit Bezugnahme auf die 7 beschrieben werden. Der Unterträgerzutei lungsalgorithmus wird gemäß zwei Regeln ausgeführt. Vorzugweise wird der Unterträgerzuteilungsalgorithmus periodisch gemäß einem Kanalzustand ausgeführt.
Bevor 7 erklärt wird, werden die Parameter, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, beschrieben. In der folgenden Beschreibung ist M die Anzahl an Übertragungsantennen, N ist die Anzahl an Unterträgern. Weiterhin ist k ein Benutzer, g ist eine Unterträgergruppe, m ist eine Antenne. R_min(k) ist eine minimale Bitrate, die von jeden Benutzergerät benötigt wird, und B_min(k) ist eine minimale Bitrate, die für jedes Benutzergerät benötigt wird. Weiterhin ist B_d(k) eine gewünschte Bitrate. R_min(k) und R_d(k) sind temporäre Parameter, die im Algorithmus verwendet werden. Solche Parameter werden aktualisiert, wenn einer der Unterträger zugeordnet wird.
Die Unterträgerzuordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bestimmt, indem die minimale Bitrate R_min(k), die vom Benutzer k benötigt wird, berücksichtigt wird. Weiterhin muss λ^(g) _k,m,das ein CQI-Wert einer m^ten Antenne ist, wenn ein g^ter Unterträger einem ^kt Benutzer zugeordnet wird, berücksichtigt werden. Das heißt, dass der Unterträger mit hohem λ^(g) _k,m zugeteilt wird.
Außerdem muss, nachdem die Bitrate im Wesentlichen jedem Benutzer zugeteilt wurde, ein Hochqualitäts-SIR (d.h. ausgewählt werden. Hier bedeutet Hochqualitäts-SIR, dass λ^(g) _k,m > th (vorbestimmter Schwellenwert).
Bezug nehmend auf 7 empfängt die Basisstation CQI-Information in Bezug auf Unterträgergruppen und Antennen für jeden Benutzer in Schritt 701. Weiterhin werden g, R_min und Rd in Schritt 703 initialisiert. Wenn ein Wert von g größer ist als mod(g+d,G) in Schritt 705, wird ein Wert von d auf mod(d+v)G in Schritt 707 zurückgesetzt. Andernfalls wird eine Gruppenzuordnungsprozedur durchgeführt, während ein Wert von g in Schritt 709 jeweils um 1 erhöht wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Wert d ein Offsetwert zum Zuteilen der Unterträger von verschiedenen Positionen zum Zweck der zufälligen Ressourcenzuteilung.
Dann wird die minimale Bitrate R_min(k) für jeden Benutzer k in Schritt 711 geprüft. Wenn die minimale Bitrate R_min(k) größer als „0" ist, wird Schritt 713 ausgeführt. In Schritt 713 werden die Benutzer neu in der Reihenfolge der minimalen Bitrate R_min(k) ausgerichtet. In Schritt 715 wird der CQI-Wert bestimmt, während die Werte von k und g festgelegt werden, wodurch ein Maximalwert von m bestimmt wird und die minimale Bitrate R_min(k) aktualisiert wird. In Schritt 717 wird (k,m) für ein gegebenes g endgültig bestimmt und R_d(k) wird aktualisiert. Somit wird die g^te Unterträgergruppe mit der m^ten Antenne für den k^ten Benutzer zugeordnet.
Die R_d(k) ist eine Datenrate, die von jedem Benutzer benötigt wird. R_min(k) und R_d(k) sind Übergangsparameter, die in einer Unterträgerbestimmungsprozedur verwendet werden. Die obigen Parameter werden ununterbrochen aktualisiert, immer wenn der Unterträger zugeteilt wird. Weiterhin wird die obige Zuteilungsprozedur sequentiell eine nach der anderen bezüglich der Unterträger (oder Gruppen) ausgeführt. Wenn (k,m) = (a, b) beim g^ten Unterträger bestimmt wird, wird der Zuteilungsindikator als Gleichung 13 dargestellt: Gleichung 13
Wenn in der Zwischenzeit in Schritt 711 bestimmt wird, dass die minimale Bitrate R_min(k) kleiner als „0" ist, wird Schritt 721 ausgeführt. In Schritt 721 wird, wenn ein minimaler Wert des CQI für alle k,m größer als ein vorbestimmter Schwellenwert (th) ist, g in Schritt 719 festgelegt. Außerdem wird (k,m), das maximale CQI in Bezug auf alle k,m sicherstellt, für das g zugeteilt. Wenn dagegen der minimale Wert des CQI für alle k,m kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert (th) in Schritt 721, wird ein Wert von k, der eine maximale Rd sicherstellt, in Schritt 723 bestimmt, und Werte von k und g werden festgelegt, um den Wert von m zu bestimmen, der den maximalen CQI hat, in Schritt 725.
Somit kann eine effiziente Zuteilungsprozedur unter Verwendung von Unterträgem (Gruppen) durchgeführt werden, die von mehreren Benutzern übertragen werden, und CQI für jede Antenne.
Simulationstestergebnis gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Im Folgenden wird hier ein Simulationstestergebnis der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 8 beschrieben werden.
Testumgebung für den Simulationstest ist wie folgt:
Der Test wird durchgeführt durch Simulation auf Verbindungsniveau, und die Leistung wird auf der Grundlage der Bitfehlerrate (BER) geprüft. Weiterhin wird das ITU Veh. a Modell verwendet als eine Kanalumgebung, Gesamtzahl der Pfade ist 6, Bewegungsgeschwindigkeit ist 30 km/h (Dopplerfrequenz = 55 Hz) und Fading verwendet Jakes Modell. 1/2 Konvolutionskodierung QPSK-Modulation werden durchgeführt bezüglich des Benutzersignals, und 512 Unterträger werden verwendet. Der Unterträgerzuordnungsalgorithmustest wird bezüglich zwei Benutzern und zwei Übertragungsantennen durchgeführt, wobei eine minimale Datenrate für jeden Benutzer auf 300 und eine maximale Übertragungsenergie auf 30 dB gesetzt werden.
Die Simulationstestergebnisse werden in 8 gezeigt. Eine „herkömmlich" Zeile stellt ein Testergebnis eines herkömmlichen OFDM-Systems dar, das einen Benutzer und eine Antenne umfasst, und eine „vorgeschlagen" Zeile stellt ein Testergebnis gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, unter Verwendung des Unterträgerzuteilungsalgorithmus. Es wird angenommen, dass die Kanalinformationen für alle Unterträger, die von jeden Benutzer übertragen werden, korrekt sind.
Wie aus 8 verstanden werden kann, stellt das vorgeschlagene Schema eine bessere Leistungsfähigkeit dar, im Vergleich zum herkömmlichen OFDM-Schema. Wenn BER 0,01 ist, verbessert das vorgeschlagene Schema die Leistung um 6 dB im Vergleich zum herkömmlichen OFDM-Schema. Wenn daher der Unterträgerzuordnungsalgorithmus verwendet wird, kann die Leistung des mobilen Kommunikationssystems wegen des Übertragungsantennendiversitätseffekts verbessert werden.

Claims

Verfahren zum Zuweisen einer Mehrzahl von Unterträgern mindestens einem Benutzergerät (201) in einem mobilen Kommunikationssystem mit orthogonalem Frequenzmultiplexing (OFDMA), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen von Kanalinformationen bezogen auf die Unterträger, von einer Mehrzahl von Benutzergeräten (201); Bestimmen einer Anzahl von Unterträgern, die jedem Benutzergerät (201) zuzuordnen sind, auf der Grundlage der Kanalinformationen (Schritt 303); dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Abbilden der zugeordneten Unterträger auf eine Mehrzahl von Antennen (211 bis 219) in einem Mehrfacheingang-/Mehrfachausgang-(MIMO)-System umfasst, auf der Grundlage des Empfangen der Kanalinformationen von einer Mehrzahl von Benutzergeräten (201), die sich auf die Unterträger beziehen, hinsichtlich der Antennen (211 bis 219) (Schritt 301); und des Zuordnens von Unterträgern jeder der Übertragungsantennen (211 bis 219) gemäß den Kanalinformationen (Schritt 305), wobei, wenn eine Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzergerät (201) zugeordnet sind, eine Gesamtzahl von Unterträgern überschreitet, eine Anzahl von Unterträgern verringert wird, die einem Benutzergerät (201) zugeordnet sind, das einen geringsten Abstandsunterschied zwischen seiner Energie und der Gesamtenergie (E_T) hat, wenn die Zahl der ihm zugeordneten Unterträger um eins verringert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Zahl der Unterträger, die jedem Benutzergerät (211) zugeordnet sind, auf der Grundlage einer Minimalbitrate (B_min) bestimmt wird, die für jedes Benutzergerät (201) benötigt wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei, wenn eine Zahl von Unterträgern, die jedem Benutzergerät (201) zugeordnet ist, kleiner als die Gesamtzahl an Unterträgern ist, die Maximalenergie (E_max) für jedes Benutzergerät (201) verringert wird und ein Schritt (Schritt 303) des Bestimmens der Anzahl an Unterträgern wiederholt wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei eine Übertragungsantenne (211 bis 219) und eine Position des Unterträgers gemäß einer vorbestimmten Priorität (p) bestimmt werden.
Verfahren wie in Anspruch 4 beansprucht, wobei die vorbestimmte Priorität (p) gemäß der Anzahl an zuzuordnenden Unterträgern bestimmt wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, worin, wenn eine Übertragungsantenne (211 bis 219) und eine Position des Unterträgers hinsichtlich eines vorbestimmten Benutzergeräts (201) bestimmt werden, ein Unterträger und eine Antenne (211 bis 219), die das größte Verhältnis zwischen Kanalverstärkung und Rauschen (CNR) haben, ausgewählt werden, unter Verwendung der Kanalinformationen.
Vorrichtung zum Zuordnen einer Mehrzahl von Unterträgern mindestens einem Benutzergerät (201) in einem mobilen Kommunikationssystem mit orthogonalem Frequenzmultiplexing (OFDMA), wobei die Vorrichtung umfasst: einen Unterträgerzuordner (203) zum Bestimmen einer Anzahl von Unterträgern, die jedem Benutzergerät (201) zuzuordnen sind, auf der Grundlage von Kanalinformationen, die sich auf die Unterträger beziehen, die von den Benutzergeräten (201) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu angepasst ist, die zugeordneten Unterträger auf eine oder eine Mehrzahl von Antennen (211 bis 219) in einem Mehrfacheingang-/Mehrfachausgang-(MIMO)-System abzubilden, gestützt darauf, dass der Unterträgerzuordner (203) zum Bestimmen einer Anzahl von Unterträgern, die jedem Benutzergerät (201) zuzuordnen sind, Kanalinformationen von Benutzergeräten (201) empfängt, die sich auf Unterträger hinsichtlich der Antennen (211 bis 219) beziehen, und eine Übertragungsantenne und eine Position der Unterträger gemäß der Anzahl von Unterträgern zuweist, wobei, wenn eine Anzahl von Unterträgern, die jedem Benutzergerät (201) zugeordnet sind, eine Gesamtzahl von Unterträgern überschreitet, eine Anzahl von Unterträgern reduziert wird, die einem Benutzergerät (201) zugeordnet sind, das einen geringsten Abstandsunterschied zwischen seiner Energie und der Gesamtenergie (E_T) hat, wenn die Anzahl der ihm zugeordneten Unterträger um eins reduziert wird.
Vorrichtung wie in Anspruch 7 beansprucht, wobei die Anzahl an Unterträgern, die jedem Benutzergerät (201) zugeordnet ist, auf der Grundlage einer Mindestbitrate (B_min) bestimmt wird, die für jedes Benutzergerät (201) benötigt wird.
Vorrichtung wie in Anspruch 7 beansprucht, in der, wenn eine Anzahl von Unterträgern, die jedem Benutzergerät (201) zugeordnet ist, kleiner als eine Gesamtzahl an Unterträgern ist, die maximale Energie (E_max) für jedes Benutzergerät verringert wird und ein Schritt des Bestimmens der Anzahl der Unterträger wiederholt wird.
Vorrichtung wie in Anspruch 7 beansprucht, in der eine Übertragungsantenne (211 bis 219) und eine Position der Unterträger gemäß einer vorbestimmten Priorität (p) bestimmt wird.
Vorrichtung wie in Anspruch 10 beansprucht, in der die vorbestimmte Priorität (p) gemäß der Anzahl der zuzuordnenden Unterträger bestimmt wird.
Vorrichtung wie in Anspruch 7 beansprucht, worin, wenn eine Übertragungsantenne (211 bis 219) und eine Position des Unterträgers hinsichtlich einem vorbestimmten Benutzergerät (201) bestimmt werden, ein Unterträger und eine Antenne (211 bis 219), die das größte Verhältnis zwischen Kanalverstärkung und Rauschen (CNR) aufweisen, unter Verwendung der Kanalinformationen ausgewählt werden.
Verfahren zum Zuordnen einer Mehrzahl von Unterträgern mindestens einem Benutzergerät (201) in einem mobilen Kommunikationssystem mit orthogonalem Frequenzmultiplexing (OFDMA), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Teilen von Unterträgern in mehrere Unterträgergruppen (605 und 607) und Empfangen von Kanalinformationen, die sich auf die Unterträgergruppen (605 und 607) beziehen, von einer Mehrzahl von Benutzergeräten (201), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Abbildung der zugeordneten Unterträger auf eine Mehrzahl von Antennen (613 und 615) in einem Mehrfacheingang-/Mehrfachausgang-(MIMO)-System umfasst, basierend auf dem Empfangen der Kanalinformationen von einer Mehrzahl von Benutzergeräten (201), die sich auf die Unterträger hinsichtlich der Antennen (613 und 615) beziehen; und dem Zuordnen einer Übertragungsantenne (613 und 615) und einer Unterträgergruppe aus den mehreren Unterträgergruppen (605 und 607), die einen höheren Kanalstatus bezüglich jedes Benutzergerätes (201) hat, wobei die Zuordnung der Unterträgergruppe (605 und 607) und der Übertragungsantenne (613 und 615) gemäß einer Bitrate bestimmt wird, die für jedes Benutzergerät (201) benötigt wird.
Verfahren wie in Anspruch 13 beansprucht, wobei die Kanalinformationen einen Wert haben, der durch Quanteln eines Signal-Interferenz-Leistungsverhältnisses (SIR) eines Kanals mittels eines vorbestimmten Schwellenwertes erhalten wird.
Verfahren wie in Anspruch 13 beansprucht, wobei der Zuordnungsschritt wiederholt mit einem vorbestimmten Intervall ausgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 13 beansprucht, wobei eine Unterträgergruppe (605 und 607) und eine Übertragungsantenne (613 und 615), die ein Signal-Interferenz-Leistungsverhältnis (SIR) haben, das größer als ein vorbestimmter Schwellenwert hinsichtlich eines vorbestimmten Benutzergeräts (201) ist, vorzugsweise zugeordnet werden.
Vorrichtung zum Zuordnen einer Mehrzahl von Unterträgern mindestens einem Benutzergerät (201) in einem mobilen Kommunikationssystem mit orthogonalem Frequenzmultiplexing (OFDMA), wobei die Vorrichtung umfasst: eine Gruppenzuordnungssteuerung (611) zum Aufteilen der Unterträger in mehrere Unterträgergruppen (605 und 607) und Empfangen von Kanalinformationen bezüglich der Unterträgergruppen (605 und 607) von einer Mehrzahl von Benutzergeräten (201), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu angepasst ist, die zugeordneten Unterträger auf eine aus einer Mehrzahl von Antennen (613 und 615) in einem Multieingang-/Multiausgang-(MIMO)-System abzubilden, gestützt auf die Gruppenzuordnungssteuerung (611) zum Aufteilen der Unterträger auf mehrere Unterträgergruppen (605 und 607) und Empfangen der Kanalinformationen bezüglich der Unterträgergruppen (605 und 607) hinsichtlich Antennen (613 und 615), von einer Mehrzahl von Benutzergeräten (201), um die Unterträgergruppenzuordnung und Antennenzuordnung zu steuern und einen Gruppenzuordner (603) zum Zuordnen von Benutzerdaten den Unterträgergruppen unter einer Steuerung der Gruppenzuordnungssteuerung (611); und einem Antennenzuordner (609) zum Zuordnen von Signalen, die in jeder Unterträgergruppe (605 und 607) moduliert werden, zu jeder Antenne (613 und 615), wobei die Gruppenzuordnungssteuerung (611) die Unterträgergruppen (605 und 607) und die Übertragungsantennen (613 und 615) gemäß einer Bitrate zuordnet, die für jedes Benutzergerät (201) benötigt wird.
Vorrichtung wie in Anspruch 17 beansprucht, wobei die Kanalinformationen einen Wert haben, der durch Quanteln eines Signal-Interferenz-Leistungsverhältnisses (SIR) des Kanals mit Hilfe eines vorbestimmten Schwellenwerts erhalten wird.
Vorrichtung wie in Anspruch 17 beansprucht, worin die Gruppenzuordnungssteuerung (611) wiederholt Unterträgergruppen (605 und 607) mit einem vorbestimmten Intervall gemäß einem Kanalzustand zuordnet.
Vorrichtung wie in Anspruch 17 beansprucht, worin die Gruppenzuordnungssteuerung (611) vorzugsweise eine Unterträgergruppe (605 und 607) und eine Übertragungsantenne (613 und 615) zuordnen, die ein Signal- Interferenz-Leistungsverhältnis (SIR) haben, das größer als ein vorbestimmter Schwellenwert hinsichtlich eines vorbestimmten Benutzergeräts (201) ist.