DE602005003550T2 - Verfahren zur OFDM Datenübertragung in einem mobilen Mehrzellen-Netzwerk mit Pilotsymbolen zur Kanalschätzung, und entsprechende Basisstation, Basisstationkontroller, Mobilnetzwerk - Google Patents

Verfahren zur OFDM Datenübertragung in einem mobilen Mehrzellen-Netzwerk mit Pilotsymbolen zur Kanalschätzung, und entsprechende Basisstation, Basisstationkontroller, Mobilnetzwerk Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur OFDM-Datenübertragung (OFDM = Orthogonal Frequency Division Multiplexing) in einem mobilen Einfrequenz-Mehrzellen-Netzwerk mit Pilotsymbolen zur Kanalschätzung, einem Pilotsymbol-Untergitter gemäß der Präambel aus Anspruch 1, einer Basisstation gemäß der Präambel aus Anspruch 2, einem Basisstationskontroller gemäß der Präambel aus Anspruch 3, und einem mobilen Einfrequenz-Mehrzellen-Netzwerk gemäß der Präambel aus Anspruch 4.
  • OFDM-Funkschnittstellen werden immer wichtiger, z. B. bei der weiteren Entwicklung von Funkschnittstellen in 3GPP-Funkteilnehmernetzen, für WLANs (Wireless Local Area Network), z. B. entsprechend dem Standard IEEE 802.11a oder für Funkschnittstellen der 4. Generation.
  • Bei der OFDM-Übertragung werden den mobilen Endgeräten Zeit-Frequenz-Muster zugeordnet. Verschiedene Zellen können verschiedene Zeit-Frequenz-Muster aufweisen, so dass keine Interferenz-Koordination zwischen den Zellen erforderlich oder möglich ist.
  • Auf der Basis der lizenzierten Bandbreite muss die Übertragungskapazität von den Netzanbietern, z. B. zum Surfen im Internet oder für Video Streaming, für alle Nutzer so hoch wie möglich sein, um so viele Teilnehmer wie möglich zu versorgen. Zudem ist die dem Nutzer bereitgestellte Dienstgüte eine wichtige, vom Nutzer geforderte Eigenschaft. OFDM muss daher auch an der Zellengrenze funktionieren.
  • Für die OFDM-Übertragung muss ein Frequenz-Wiederbelegungsfaktor von 1 für die verschiedenen Zellen erreicht werden, um die Nutzung der Bandbreite ohne durch interzellulare Interferenz verursachte Einschränkungen der Dienstgüte zu erhöhen.
  • In zellularen Systemen mit einem Frequenz-Wiederbelegungsfaktor von 1 liegt das Signal/Interferenz-Verhältnis an der Zellengrenze nahe dem Faktor 1 oder 0 dB, so dass keine brauchbare Übertragung zwischen Basisstation und mobilem Endgerät aufrechterhalten werden kann. Aus diesem Grund wurde in CDMA-Systemen (CDMA = Code Division Multiple Access) ein Soft-Handover eingeführt, der neben dem primären Code der Anschlusszelle den unterschiedlichen Code der benachbarten Zelle nutzt. Zudem müssen beide Basisstationen ein unterschiedlich verwürfeltes Pilotsignal verwenden. Für die HSDPA-Paketübertragung (High Speed Downlink Packet Access) ist keine solche Lösung vorhanden, wodurch die Abdeckung der HSDPA-Übertragung auf den Bruchteil eines Zellenbereichs reduziert wird.
  • Bei der OFDM-Übertragung werden einem mobilen Endgerät Zeit-Frequenz-Muster zugeordnet, anstelle der Codes in CDMA-Systemen. Bei der OFDM-Übertragung können Interferenzen im Gegensatz zur CDMA-Übertragung geplant und vermieden werden. Bei der OFDM-Übertragung, die keine unterschiedlichen Verwürfelungscodes für die verschiedenen Basisstationen bietet, muss das Problem an der Zellengrenze ebenfalls gelöst werden. Zu diesem Zweck werden den Nutzern Zeit-Frequenz- oder Frequenz-Muster zugeordnet und die entstehende zellenübergreifende Interferenz kann koordiniert werden. Zur Koordination der Interferenzen müssen die Frequenzmuster in benachbarten Zellen gleich sein, während das Pilotsymbol-Untergitter in benachbarten Zellen verschieden sein muss, um die Kanalschätzung zu ermöglichen.
  • Um eine Kanalschätzung im Interferenzbereich zweier Zellen zu ermöglichen, geht man im Allgemeinen davon aus, dass Pilotsymbole und Zeichengabesymbole eine höhere Energie aufweisen als Datensymbole, wodurch eine Kanalschätzung ermöglicht wird, auch wenn das Pilotsymbol der Anschlusszelle auf die gleiche Unterträger-Frequenz fällt wie das Datensymbol der interferierenden Zelle.
  • Infolgedessen ist es jedoch erforderlich, dass die Pilotsymbole der interferierenden Zellen nicht auf die gleiche Unterträger-Frequenz fallen. Es ist daher notwendig, dass die Pilotsymbol-Untergitter in benachbarten Zellen verschieden sind.
  • Im Dokument „OFDM with interference control for improved HSDPA coverage"; 3GPP TSG RAN WG1 MEETING #37, Mai 2004 (2004-05), Seite 1–11, wird der Einsatz von zufälligen Zeit-Frequenz-Mustern für unterschiedliche Zellen auf der Basis zufälliger, zyklischer Verschiebungen für die unterschiedlichen Zellen beschrieben. Dieses Dokument gilt als aktueller Stand der Technik.
  • Im Dokument „3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Feasability Study for Orthogonal Frequency Divsion Multiplexing (OFDM) for UTRAN enhancement (Release 6)"; TR 25.892 v6.0.0 in Kapitel 6.2.4.1 wird die Erstellung von Zeit-Frequenz-Mustern mittels zyklischer Zeit- und Frequenzverschiebungen eines grundlegenden Zeit-Frequenz-Musters beschrieben.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur OFDM-Datenübertragung in einem mobilen Einfrequenz-Mehrzellen-Netzwerk mit Frequenz-Wiederbelegung und Kanalschätzung anhand von Pilotsymbolen eines Pilotsymbol-Untergitters und ohne die Notwendigkeit einer Zellenplanung für die Pilotsymbole vorzuschlagen.
  • Dieser Gegenstand wird durch ein Verfahren gemäß den Erläuterungen in Anspruch 1, eine Basisstation gemäß den Erläuterungen in Anspruch 2, einen Basisstationskontroller gemäß den Erläuterungen in Anspruch 3 und ein mobiles Einfrequenz-Mehrzellen-Netzwerk gemäß den Erläuterungen in Anspruch 4 erreicht.
  • Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass die Position des Pilotsymbol-Untergitters im OFDM-Zeit-Frequenz-Gitter durch zufällige oder pseudo-zufällige Sequenzen für jede Zelle gegeben wird.
  • Da die (pseudo-)zufällige Position des Pilotsymbol-Untergitters für jede benachbarte Zelle verschieden sein muss, sollten die (pseudo-)zufälligen Sequenzen für jede Zelle entweder zellenspezifisch oder zeitverschoben sein.
  • Geht man davon aus, dass der Frequenzabstand des Pilotsymbol-Unterträgers gleich p ist, sind p – 1 Frequenzverschiebungen des Pilotsymbol-Untergitters möglich, die nicht mit dem Pilotsymbol-Untergitter einer benachbarten Zelle kollidieren. Die Idee besteht nun darin, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision bei unsynchronisierten Zellen sehr niedrig, d. h. etwa 1/p ist.
  • Außerdem kann es toleriert werden, wenn eine Kollision bei einem OFDM-Symbol auftritt, die ein Vielfaches aller Unterträger-Frequenzen im OFDM-Symbolzeitabschnitt darstellt, wenn beim vorhergehenden und nachfolgenden OFDM-Symbol keine Kollision auftritt. Die Kanalschätzung kann dann mit Hilfe der angrenzenden OFDM-Symbole extrapoliert oder interpoliert werden.
  • Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Kollisionen nacheinander erfolgen, ist jedoch so gering, dass die Blockfehlerquote durch diese Ereignisse nur unwesentlich erhöht wird. Da ein Blockfehler nie ausgeschlossen werden kann, besteht kein prinzipielles Problem mit dieser Technik.
  • Weitere Entwicklungen der Erfindung können aus den beiliegenden Ansprüchen und der folgenden Beschreibung entnommen werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
  • 1 enthält eine schematische Darstellung der Interferenz-Situation an der Zellengrenze eines mobilen Endgeräts MT, das mit der Basisstation BTS A gekoppelt ist und durch die Interferenzen der Basisstation BTS B gestört wird.
  • 2 enthält eine schematische Darstellung der Zuordnung zwischen Unterträger-Frequenzen eines OFDM-Zeit-Frequenz-Gitters und Pilot- und Zeichengabesymbolen.
  • 3 enthält eine schematische Darstellung der zufälligen Zuordnung zwischen Pilotsymbolen und verschiedenen Frequenzmustern eines OFDM-Zeit-Frequenz-Gitters, das zur Umsetzung eines Verfahrens zur OFDM-Datenübertragung gemäß der Erfindung eingesetzt wird.
  • Ein Mobilfunknetzwerk gemäß der Erfindung umfasst mobile Endgeräte, mindestens eine Basisstation gemäß der Erfindung und mindestens einen Basisstationskontroller gemäß der Erfindung.
  • Jedes der genannten, mobilen Endgeräte ist mit einer der genannten, mindestens einen Basisstationen verbunden, und jede der genannten, mindestens einen Basisstationen ist wiederum mit einem der genannten, mindestens einen Basisstationskontroller verbunden.
  • Die mobilen Endgeräte beinhalten die Funktionalitäten eines mobilen Endgeräts zur OFDM-Übertragung in einem Mobilfunknetzwerk, d. h. sie können über eine Basisstation mit einem Mobilfunknetzwerk verbunden werden.
  • In einem bevorzugten Beispiel umfassen die mobilen Endgeräte Einrichtungen zum Empfang von Informationen über die pseudo-zufällige Position des Pilotsymbol-Untergitters und Einrichtungen zur Auswertung der genannten Informationen zur Ermittlung der genannten Position.
  • Eine Basisstation umfasst die Funktionalität einer Basisstation in einem Mobilfunknetzwerk, d. h. sie bietet die Möglichkeit, die mobilen Endgeräte mit dem Mobilfunknetzwerk zu verbinden. Des Weiteren umfasst die Basisstation Einrichtungen zur Datenübertragung in einem Einfrequenz-Mehrzellen-Mobilfunknetzwerk von und an die mobilen Endgeräte mit Kanalschätzungen mittels Pilotsymbolen eines Pilotsymbol-Untergitters, wobei die Positionen der Pilotsymbol-Untergitter im OFDM-Zeit-Frequenz-Gitter verschiedener Zellen des Mobilfunknetzwerks zufällig oder pseudo-zufällig verteilt sind.
  • In einem bevorzugten Beispiel umfasst die Basisstation Einrichtungen zur Übermittlung von Informationen über die pseudo- zufällige Position des Pilotsymbol-Untergitters an die mobilen Endgeräte.
  • Ein Basisstationskontroller umfasst die Funktionalität eines Basisstationskontrollers eines Mobilfunknetzwerks, d. h. er steuert die Funkressourcen und führt die Handover-Verfahren aus. Des Weiteren umfasst der Basisstationskontroller Einrichtungen zur Zuordnung zwischen Pilotsymbol-Untergittern und den Zellen eines Mobilfunknetzwerks mit zufällig oder pseudo-zufällig verteilten Positionen dieser Pilotsymbol-Untergitter in einem OFDM-Zeit-Frequenz-Gitter.
  • Im Folgenden wird das Verfahren gemäß der Erfindung in Bezug auf die 1 bis 3 anhand von Beispielen erläutert.
  • OFDM-Funksysteme (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) werden derzeit vielerorts diskutiert, beispielsweise in der 3GPP Technical Specification Group (TSG) für das Radio Access Network (RAN1). Bei diesem Funksystem sollte es sich um ein Einfrequenz-Netzwerk wie das aktuelle WCDMA-System (Wideband Code Division Multiplex Access) handeln.
  • In einem OFDM-Einfrequenz-Netzwerk existieren Bereiche, in denen zwei Zellen überlappen, die durch starke Interferenzen durch die benachbarten Basisstationen gekennzeichnet sind, wie in 1 dargestellt. In diesen Bereichen müssen die Kanalentzerrung anhand von Pilotsymbolen und die Zeichengabe an die mobilen Endgeräte MT von den beiden Basisstationen BTS A und BTS B möglich sein.
  • Üblicherweise sind die Basisstationen BTS A und BTS B nicht zeitsynchronisiert. Anstelle einer Lösung, die eine Zellenplanung erfordert, bei der die Pilotsymbole auf verschiedenen Unterträger-Frequenzen in benachbarten Zellen angeordnet werden, sucht man nach einer Lösung ohne die Notwendigkeit einer Zellenplanung.
  • Um eine Kanalschätzung im Interferenzbereich zweier Zellen zu ermöglichen, geht man noch immer davon aus, dass Pilot- und Zeichengabesymbole eine höhere Energie aufweisen als die Datensymbole, die eine Kanalschätzung ermöglichen, auch wenn die Pilotsymbole der Anschlusszelle auf die gleiche Unterträger-Frequenz fallen wie die Datensymbole der interferierenden Zelle.
  • Eine auch als TTI bezeichnete Datenrahmeneinheit besteht aus s = 12 OFDM-Symbolen in einem Zeitintervall von z. B. 2 ms. Jedes OFDM-Symbol weist eine Anzahl von beispielsweise 704 brauchbaren Unterträger-Frequenzen entlang der Frequenzachse auf. Um ein Nutzer-Multiplexing zu ermöglichen, müssen die Zeit-Frequenz-Muster in diesem TTI-Intervall als disjunktive Teilmengen der Zeit-Frequenz-Punkte definiert werden, wie in 2 dargestellt. Hier sind die Unterträger-Frequenzen des OFDM-Zeit-Frequenz-Gitters als parallele Linien entlang der Frequenzachse f dargestellt, und die Positionen der OFDM-Symbole entlang der Zeitachse t eines TTI-Intervalls mit den Ziffern 0 bis 11 sind ebenfalls als parallele Linien dargestellt. Die Kreise in diesem OFDM-Zeit-Frequenz-Gitter bezeichnen die Pilotsymbole, die Zeichengabesymbole sind durch Kreuze gekennzeichnet. Die Unterträger-Frequenzen in dem gepunkteten Rechteck gehören zu einem Zeit-Frequenz-Muster FP, das einem Nutzer zugeordnet ist.
  • Obwohl das vorgeschlagene Prinzip auch auf allgemeine Zeit-Frequenz-Muster angewandt werden könnte, wird es im Folgenden für reine Frequenzmuster erläutert. Dies erfolgt einerseits zum besseren Verständnis und andererseits, weil die Basisstationen in der Regel nicht synchronisiert sind und das Ziel üblicherweise die Interferenzkoordination ist, so dass nur reine Frequenzmuster, die eine Unterträger-Frequenz im Lauf der Zeit allen OFDM-Symbolen eines TTI-Intervalls zuordnen, eingesetzt werden können.
  • Nun handelt es sich bei dem Pilotsymbol-Untergitter üblicherweise um ein Gitter aus Pilotsymbol-Unterträgerfrequenzen mit dem Abstand p. Im Folgenden werden die Pilot- und die Zeichengabesymbole zusammengenommen und aus Gründen der Vereinfachung als Pilotsymbole bezeichnet, so dass der Abstand p des Pilotsymbol-Untergitter in 2 p = 12 beträgt. Wenn die Pilotsymbol-Unterträgerfrequenzen auf die Unterträgerfrequenzen eines Frequenzmusters fallen, werden die entsprechenden Unterträgerfrequenzen aus dem Frequenzmuster entfernt. Nun müssen die Frequenzmuster definiert werden, so dass dieser Verlust bei allen Verschiebungen des Pilotsymbol-Untergitters gleichmäßig auf alle Frequenzmuster verteilt wird.
  • Des Weiteren sind verschiedene Verschiebungen des Pilotsymbol-Untergitters erforderlich, damit unterschiedliche Zellen im Interferenzbereich funktionieren können.
  • Die Verschiebung oder Position eines Pilotsymbol-Untergitters kann für jedes OFDM-Symbol eines TTI-Intervalls verändert werden. Somit definiert die Pilotsymbol-Verschiebung pro OFDM-Symbol das Pilotsymbol-Muster, d. h. den Satz an Zeit-Frequenz-Stellen des Pilotsymbol-Unterträgers im TTI-Intervall einer spezifischen Zelle, z. B. Zelle A.
  • Die Pilotsymbol-Verschiebung pro OFDM-Symbol für Zelle B definiert dann das Pilotsymbol-Muster für Zelle B. Idealerweise sollten die Pilotsymbol-Untergitter von benachbarten Zellen nicht kollidieren, d. h. die Pilotsymbol-Muster benachbarter Zellen sollten disjunktiv oder orthogonal sein.
  • Die Positionen der Pilotsymbol-Untergitter verschiedener Zellen des Mobilfunknetzwerks im OFDM-Zeit-Frequenz-Gitter sind zufällig oder pseudo-zufällig verteilt.
  • Da die Positionen der Pilotsymbol-Untergitter für jede benachbarte Zelle unterschiedlich sein müssen, sollten die pseudo-zufälligen Positionssequenzen entweder zellenspezifisch oder für jede Zelle zeitversetzt erfolgen.
  • Wenn der Abstand des Pilotsymbol-Unterträgers p ist, dann sind p – 1 Verschiebungen des Pilotsymbol-Untergitters möglich, die nicht mit dem Pilotsymbol-Untergitter einer benachbarten Zelle kollidieren. Die Idee besteht darin, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision bei unsynchronisierten Zellen nur bei 1/p liegt.
  • Eine Kollision in einem OFDM-Symbol kann zudem toleriert werden, wenn in dem vorhergehenden und nachfolgenden OFDM-Symbol keine Kollision erfolgt. Die Kanalschätzung kann dann anhand der angrenzenden OFDM-Symbole extrapoliert oder interpoliert werden.
  • Dieses Prinzip gilt ebenfalls für die Zeichengabe-Informationen. Falls die gemeinsamen Zeichengabe-Informationen ebenfalls über ein Gitter mit QAM-Symbolen mit höherer Energie (QAM = Quadrature Amplitude Modulation), die dem Pilotsymbol-Untergitter ähnlich oder darin verschachtelt sind, übertragen werden, kann eine solche Kollision zweier Zellengitter durch die Redundanz der Kanalcodierung kompensiert werden.
  • Als Schlussfolgerung können einzelne Kollisionen von Pilot- oder Zeichengabesymbolen angrenzender Zellen toleriert werden.
  • Nun ist die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Kollisionen nacheinander erfolgen, so gering, dass die Blockfehlerquote durch diese Ereignisse nur geringfügig erhöht wird. Da ein Blockfehler nicht ausgeschlossen werden kann, besteht kein grundsätzliches Problem mit dieser Technik.
  • In einem bevorzugten Beispiel ist den mobilen Endgeräten MT die pseudo-zufällige Sequenz bekannt, um den Empfang der Signale im mobilen Endgeräte MT zu vereinfachen. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz von Schieberegistern mit linearem Feedback zur Erzeugung der Pseudosequenzen und einer periodischen Meldung der Startparameter an die Zelle erfolgen, so dass die Startparameter beim Gesprächsaufbau bekannt sind.
  • Die oben beschriebene Technik funktioniert für unsynchronisierte Zellen und große Pilotsymbol-Abstände.
  • In einem anderen Beispiel wäre die Einführung einer Zellenplanung möglich, wenn mindestens einige der Basisstationen synchronisiert werden können. In diesem Fall würden diese Basisstationen alle die gleiche synchrone, zufällige oder pseudo-zufällige Position des Pilotsymbol-Untergitters plus eine zellenspezifische Frequenzverschiebung einsetzen. Diese Verschiebungen müssten so geplant werden, dass sie in benachbarten Zellen verschieden sind, so dass es in sämtlichen Interferenzbereichen nie zu einer Kollision der Pilotsymbol-Untergitter käme. Ein Basisstationskontroller gemäß der Erfindung würden den Zellen eines Mobilfunknetzwerks dann diese gleiche synchrone, zufällige oder pseudo-zufällige Position des Pilotsymbol-Untergitters plus eine zellenspezifische Frequenzverschiebung zuordnen.
  • Wenn man aus der vorgeschlagenen Technik ein allgemeines Prinzip ableitet, bedeutet dies, dass das Einfrequenz-OFDM-Netzwerk ohne die Anforderung einer Synchronisierung oder Zellenplanung funktionibren würde, Synchronisierung und Zellenplanung wären jedoch möglich, wodurch die Leistungen leicht verbessert werden könnten.
  • In 2 ist ein Pilotsymbol-Untergitter mit einem Pilotsymbol-Abstand p = 12 und einem Frequenzmuster FP beschrieben, das aus 11 angrenzenden Unterträger-Frequenzen in 12 aufeinander folgenden OFDM-Symbolen besteht. Da, wie oben erwähnt, 704 brauchbare Unterträger-Frequenzen zur Verfügung stehen und da 64·11 = 704, stehen 64 solcher Frequenzmuster FP zur Verfügung.
  • Aufgrund der Pilotsymbol-Störungen in jedem OFDM-Symbol kann eine Datenunterträger-Frequenz entfernt werden, es stehen jedoch weiterhin mindestens 10 Unterträger-Frequenzen zur Verfügung. Ein Frequenzmuster FP besteht somit weiterhin aus 10·12 = 120 QAM-Symbolen, die für die Übertragung in einem TTI-Intervall mit 12 OFDM-Symbolen eingesetzt werden können. Dies gilt unabhängig von der Pilotsymbol-Verschiebung, d. h. unabhängig von dem für eine spezifische Zelle gewählten Pilotsymbol-Untergitter, was leicht zu verstehen ist.
  • Die in 2 beschriebene Darstellung ist ein Beispiel für ein frequenzselektives Frequenzmuster FP. Die gleichen Eigenschaften können auch erreicht werden, wenn anstelle einer Frequenz verschiedene Frequenzmuster FP mit 11 Unterträger-Frequenzen auf kammähnliche Weise erstellt werden. In diesem Fall werden die Unterträger-Frequenzen des Frequenzmusters FP so verteilt, dass die Position des Unterträger-Frequenzmodulos 12 über den gesamten Bereich von 0 bis 11 abgetastet wird. In Bezug auf den Wegfall von Unterträger-Frequenzen aufgrund von Pilotsymbolen ermöglichen die Frequenzmuster FP mit verschiedenen Frequenzen in diesem Fall das Erzielen der gleichen Eigenschaften und stellen die Funktionsweise der Erfindung dar.
  • In einer Ausführungsvariante der Erfindung wird in dem Bemühen um niedrigratige Frequenzmuster, die für die langfristige Zuordnung zu stationären Nutzern genutzt werden, wiederum ein Pilotsymbol-Abstand, d. h. ein Pilotsymbol-Zeitabschnitt von p = 12 angenommen. Außerdem besteht ein TTI-Intervall aus s = 3 OFDM-Symbolen. Um ein niedrigratiges Frequenzmuster zu ermöglichen, wird nun eine eingeschränkte Verschiebung eines Pilotsymbol-Untergitters von einem OFDM-Symbol zum nächsten vorgeschlagen. Ein Frequenzmuster besteht in diesem Fall aus nur 4 angrenzenden Unterträger-Frequenzen, wie in 3 dargestellt. Hier ist die Zuordnung zwischen Unterträger-Frequenzen, die entlang der Frequenzachse f aufgetragen sind, und den Frequenzmustern FP0, FP1 und FP2 dargestellt. Vier angrenzende Unterträger-Frequenzen gehören jeweils zu einem der Frequenzmuster FP0, FP1 und FP2. Entlang der Zeitachse t sind die drei OFDM-Symbole S0, S1 und S2 eines TTI-Intervalls aufgetragen. Die Pilotsymbole, die anhand einer eingeschränkten Verschiebung, wie oben erläutert, (pseudo-)zufällig verteilt sind, sind als Punkte dargestellt.
  • Die drei Frequenzmuster FP0, FP1 und FP3 müssen nun gemeinsam untersucht werden, um die Anzahl an Pilotsymbol-Störungen zu ermitteln, da sie zusammen über 12 Unterträger-Frequenzen verfügen und der Pilotsymbol-Abstand p = 12 beträgt. Hier ist die Pilotsymbol-Verschiebung oder die Pilotsymbol-Position im ersten OFDM-Symbol S0 nicht eingeschränkt. Im zweiten OFDM-Symbol S1 sollte das gleiche Frequenzmuster FP0 nicht erneut gestört werden, so dass nur 8 Pilotsymbol-Verschiebungen oder Pilotsymbol-Positionen in den Frequenzmustern FP1 und FP2 möglich sind. Im dritten OFDM-Symbol S2 schließlich dürfen die beiden Frequenzmuster FP0 und FP2 nicht mehr gestört werden, so dass nur noch 4 Pilotsymbol-Verschiebungen oder Pilotsymbol-Positionen möglich sind, und das Pilotsymbol im Frequenzmuster FP2 liegen muss.
  • Die Einschränkung der Verschiebungen gewährleistet nun, dass jedes Frequenzmuster FP0, FP1 und FP2 in jedem TTI-Intervall nur einer Pilotsymbol-Störung unterliegt und dass 4·3 – 1 = 11 Unterträger in jedem Frequenzmuster für die Datenübertragung genutzt werden können. In der Annahme einer QPSK-Modulation (QPSK = Quadrature Phase Shift Keying) bei einem TTI-Intervall mit 0,5 ms hätte dies immer noch eine Rohdaten-Übertragungsgeschwindigkeit von (11·2 bit)/(0,5 ms) = 44 kbit/s zur Folge.
  • Im Allgemeinen kann diese Einschränkung der Pilotsymbol-Positionen auch nur in einem oder mehreren OFDM-Symbolen umgesetzt werden, und die Pilotsymbole sind für diese OFDM-Symbole nur jeweils in dem Frequenzmuster zulässig, das die geringste Anzahl an Pilotsymbolen im aktuellen TTI-Intervall aufweist.
  • Es ist klar, dass diese Einschränkung Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit hat, dass zwei Pilotsymbol-Untergitter aus zwei benachbarten Zellen bei einer zufälligen Zuordnung, die die Blockfehlerquote beeinflusst (BLER), kollidieren. Des Weiteren ist zu bedenken, dass die beiden Zellen nicht synchronisiert sind. Bei Mehrzellen-Szenarien mit hoher Blockfehlerquote kann das Ergebnis wahrscheinlich toleriert werden. Des Weiteren kann die Ausführungsvariante entsprechend den vorgegebenen Prinzipien auch modifiziert werden, damit sich die gewünschten Werte für die Kollisionswahrscheinlichkeit ergeben.
  • Eine Basisstation gemäß der Erfindung schränkt die (pseudo-)zufällig verteilten Positionen der Pilotsymbole entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren ein.
  • 1
    • Serving
      – Verbindung
      BTS A/B
      – Basisstation A/B
      MT
      – Mobiles Endgerät
      Interfering
      – Interferenzen
  • 2
    • FP
      – Zeit-Frequenz-Muster
      Pilot
      – Pilotsymbol
      Signaling
      – Zeichengabe
  • 3
    • PILOT
      – Pilotsymbol
      TTI
      – Datenrahmeneinheit

Claims (4)

  1. Ein Verfahren zur OFDM-Datenübertragung in einem Einfrequenz-Mehrzellen-Mobilfunknetz von und an mobile Endgeräte (MT) mit Kanalschätzung anhand von Pilotsymbolen (PILOT) eines Pilotsymbol-Untergitters in einem OFDM-Zeit-Frequenz-Gitter, wobei die Positionen der Pilotsymbol-Untergitter verschiedener Zellen des Mobilfunknetzwerks zufällig oder pseudo-zufällig verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere benachbarte Frequenzmuster (FP0, FP1, FP2) des OFDM-Zeit-Frequenz-Musters, die einen Frequenzbereich belegen, der nicht größer ist als der Zeitabschnitt des Pilotsymbol-Untergitters, nur die Pilotsymbole (PILOT) für mindestens ein OFDM-Symbol (S0, S1, S2) eines TTI-Intervalls, das mehr als ein OFDM-Symbol umfasst, in einem der Frequenzmuster (FP0, FP1, FP2) zulässig sind, das die geringste Anzahl an Pilotsymbolen (PILOT) im TTI-Intervall aufweist.
  2. Eine Basisstation (BTS A, BTS B), die Einrichtungen zur Datenübertragung in einem Einfrequenz-Mehrzellen-Mobilfunknetz von und an mobile Endgeräte (MT) mit Kanalschätzung anhand von Pilotsymbolen (PILOT) eines Pilotsymbol-Untergitters in einem OFDM-Zeit-Frequenz-Gitter umfasst, wobei die Basisstation (BTS A, BTS B) Einrichtungen zur zufälligen oder pseudo-zufälligen Verteilung von Positionen der Pilotsymbol-Untergitter verschiedener Zellen des Mobilfunknetzwerks umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (BTS A, BTS B) für verschiedene, angrenzende Frequenzmuster (FP0, FP1, FP2) des OFDM-Zeit-Frequenz-Gitters, die einen Frequenzbereich belegen, der nicht größer ist als der Zeitabschnitt des Pilotsymbol-Untergitters, für mindestens ein OFDM-Symbol (S0, S1, S2) eines TTI-Intervalls, das mehr als ein OFDM-Symbol umfasst, außerdem Einrichtungen umfasst, die die Pilotsymbole (PILOT) nur in dem Frequenzmuster (FP0, FP1, FP2) freigeben, das die geringste Anzahl an Pilotsymbolen (PILOT) im TTI-Intervall aufweist.
  3. Ein Basisstationskontroller zum Funkressourcen-Management in einem Einfrequenz-Mehrzellen-Mobilfunknetzwerk, wobei der Basisstationskontroller Einrichtungen für die Zuordnung zwischen Pilotsymbol-Untergittern und Zellen des Mobilfunknetzwerks mit zufällig oder pseudo-zufällig verteilten Positionen dieser Pilotsymbol-Untergitter in einem OFDM-Zeit-Frequenz-Gitter des Mobilfunknetzwerks umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisstationskontroller für unterschiedliche, angrenzende Frequenzmuster (FP0, FP1, FP2) des OFDM-Zeit-Frequenz-Gitters, das einen Frequenzbereich belegt, der nicht größer ist als der Zeitabschnitt des Pilotsymbol-Untergitters, für mindestens ein OFDM-Symbol (S0, S1, S2) eines TTI-Intervalls, das mehr als ein OFDM-Symbol umfasst, außerdem Einrichtungen umfasst, die Pilotsymbole (PILOT) nur in dem Frequenzmuster (FP0, FP1, FP2) freigeben, das die geringste Anzahl an Pilotsymbolen (PILOT) im TTI-Intervall aufweist.
  4. Ein Einfrequenz-Mehrzellen-Mobilfunknetz, das mobile Endgeräte (MT), mindestens eine Basisstation (BTS A, BTS B) gemäß Anspruch 2 und einen Basisstationskontroller gemäß Anspruch 3 umfasst.
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