DE60201620T2

DE60201620T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Datenkommunikation basierend auf OFDM

Info

Publication number: DE60201620T2
Application number: DE60201620T
Authority: DE
Inventors: Yung-soo Seongnam-city Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: KR20020075570A; KR100375350B1; CN1377164A; DE60201620D1; US7072419B2; EP1246386A1; EP1246386B1; CN1174592C; US20020168022A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Datenkommunikation und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Datenkommunikation, die auf Orthogonalfrequenzdivisionsmehrfachzugriff beruht (OFDMA, orthogonal frequency division multiple access).
Bei herkömmlicher Datenkommunikation auf Grundlage von OFDMA wird Information von einer Basisstation zu einem Benutzerteil in Einheiten von Datensymbolblöcken wie folgt übertragen. Zunächst wird eine N-Punkt inverse diskrete Fourier-Transformation (IDFT, inverse discrete Fourier transform) oder eine N-Punkt inverse schnelle Fourier-Transformation (IFFT, inverse fast Fourier transform) an zu übertragender Information durchgeführt (N bezeichnet die Gesamtanzahl der Benutzern zugewiesenen Symbole). Ein durch Hinzufügen eines zyklischen Vorsatzes vor einer Sequenz von Hauptsymbolen erzeugter Symbolblock mit der transformierten Information wird übertragen. Als Folge davon wird bei herkömmlicher Datenkommunikation auf Basis von OFDMA ein ganzes Frequenzband in N kleine Frequenzbänder (oder Unterträger) unterteilt, und durch jeden Unterträger wird ein einzelnes Datensymbol übertragen.
Bei herkömmlicher Datenkommunikation auf Grundlage von OFDMA deduziert eine Basisstation Benutzersymbole aus einem von einem Benutzerteil empfangenen Signal wie folgt. Zunächst wird der Startpunkt jedes Symbols gefunden und ein zyklischer Vorsatz entfernt. Dann wird N-Punkt DFT oder N-Punkt FFT an N Abtastungen durchgeführt, um die N Abtastungen in ein Signal in einer Frequenzdomäne zu konvertieren. Danach wird Signalverzerrung kompensiert, die in jeder Frequenz aufgrund eines Kanals auftritt, und Daten werden erfasst. Hier wird ein zyklischer Vorsatz hinzugefügt, um Interferenzen zwischen den Blöcken zu verhindern, die durch einen Kanal bedingt auftreten kann, und muss länger sein als eine Impulsantwort des Kanals. Hier muss der Wert von N so groß wie möglich sein, um die Effizienz herkömmlicher Datenkommunikation auf Basis von OFDMA zu erhöhen. Mit einer Zunahme des Wertes N nimmt jedoch auch die Größe der Hardware für FFT/IFFT zu, so dass es schwierig ist, herkömmliche Datenkommunikation auf Basis von OFDMA zu verwirklichen.
Bei normaler Datenkommunikation auf Basis von OFDMA werden, wenn eine Mehrzahl von Benutzern gleichzeitig kommunizieren, jedem Benutzer so viele Frequenzen oder Unterträger zugeteilt wie notwendig, um Mehrfachzugriff zu erreichen. Dementsprechend überträgt jeder Benutzerteil Datensymbole unter Verwendung nur einiger Frequenzen, und die übrigen Frequenzen werden nicht zur Datenübertragung verwendet. Selbst in dem Fall, wo Daten nur bei einigen Frequenzen übertragen werden, muss ein Benutzerteil in herkömmlicher Datenkommunikation auf Basis von OFDMA N-Punkt IFFT und N-Punkt FFT durchführen, was zu unnötiger Verschwendung der Hardware führt.
In einer drahtlosen Multimedia-Kommunikationsumgebung, in der verschiedene Geschwindigkeiten und Charakteristiken von einem langsamen Sprachservice bis zu einem Hochgeschwindigkeitsdatenservice gemeinsam vorhanden sind, stellt ein Benutzerteil, das ein Benutzerendgerät, das eine Benutzersendeeinheit und eine Benutzerempfangseinheit enthält, entsprechend seines Preises oder seiner Bestimmung nur begrenzte Funktionen zur Verfügung. Zum Beispiel kann ein kostengünstiges Endgerät nur einen langsamen Datenservice zur Verfügung stellen, wie einen Sprachservice, und ein hochpreisiges Endgerät kann einen Hochgeschwindigkeitsdatenservice und einen Videoservice zur Verfügung stellen. Dementsprechend kann, obwohl N groß eingestellt werden sollte, um die Kommunikationseffizienz in der drahtlosen Multimedia-Kommunikationsumgebung zu erhöhen, N für ein langsames Endgerät klein eingestellt sein. Herkömmliche Datenkommunikation auf Basis von OFDMA verkompliziert jedoch die Hardware und Gestaltungen von Endgeräten.
US 5933454 offenbart ein bidirektionales Datenübertragungssystem, das Kommunikation zwischen einer Zentraleinheit und einer Mehrzahl von dezentralen Einheiten unter Verwendung eines Rahmens auf Basis eines diskreten Multiton (DMT) Übertragungsschemas erleichtert.
EP 1001566 offenbart ein OFDMA-Signalsende- und -empfangsgerät. In einem Übertragungsabschnitt werden eine Mehrzahl von Signalen in Intervallen einer Potenz von 2 durch ein Umordnungsgerät umgeordnet, es wird eine Unterträgerzuordnung vorgenommen und inverse Fourier-Transformation wird in Bezug auf die Anzahl der Unterträger durchgeführt, die in Abhängigkeit von der Anzahl der umgeordneten parallelen Signale verändert wurde. Diese Konfiguration ermöglicht, die Anzahl der Vorgänge und den Energieverbrauch zu reduzieren.
Gemäß der Erfindung wird ein Datenkommunikationsverfahren unter Verwendung von Orthogonalfrequenzdivisionsmehrfachzugriff (OFDMA) zum Übertragen von Benutzerinformation von einer Übertragungseinheit einer Basisstation an U Benutzer zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Kodieren von U Teilen der Benutzerinformation und Ausgeben des Ergebnisses der Kodierung als N_u Benutzersymbole für jeden der U Benutzer, wo u ein Benutzerindex ist, der 1 ≤ u ≤ U erfüllt;
Zuweisen unterschiedlicher Frequenzen zu den entsprechenden Benutzersymbolen für jeden der U Benutzer;
Durchführen einer N-Punkt inversen Fourier-Transformation an den Ergebnissen der Frequenzzuweisung, wo N eine Gesamtanzahl von Symbolen ist, die den U Benutzern zugewiesen werden kann und die Summe von N₁ bis N_u nicht größer ist als N;
Einsetzen eines zyklischen Erweiterungssymbols in das Ergebnis der inversen Fourier-Transformation; und
Konvertierung des Ergebnisses des Einsetzens in ein Symbolblocksignal und Übertragen des Symbolblocksignals an den Benutzer;
worin der Schritt zum Zuweisen unterschiedlicher Frequenzen zu den entsprechenden Benutzersymbolen für jeden der U Benutzer umfasst:
Auswählen von N_u Benutzersymbolen für eine u-ten Benutzer als Reaktion auf ein Steuersignal und Ausgeben der Ergebnisse X_n der Zuweisung gemäß der folgenden Formel
wo n ein Frequenzindex ist, der 0 ≤ n ≤ N-1 erfüllt; X_n ^(u) = A_m ^(u ⁾, wenn n = mL_u + n_u und X_n ^(u) = 0, wenn n ≠ mL_u + n_u, wo A_m ⁽ ^u ⁾ das u-te Benutzersymbol ist, 0 ≤ m < N_u, L_u N/N_u ist und n_u eine Frequenzversatzzahl ist, die dem u-ten Benutzer zugewiesen ist;
und dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzversatzzahlen für die Benutzer erhalten werden durch die Schritte:

(a) Anordnen der U Benutzer in aufsteigender Folge von L_u;
(b) Initialisierung eines Benutzerindex u und der Frequenzversatzzahl, wo 1 ≤ u ≤ U;
(c) Erhöhen des Benutzerindex u um 1, wobei ein Wert b_i∊{0, 1} erhalten wird der
erfüllt und Erhalten der Frequenzversatzzahl unter Verwendung von
(d) Bestimmen, ob der Benutzerindex u kleiner ist als die Zahl der Benutzer und Übergang zu Schritt (c), wenn bestimmt ist, dass der Benutzerindex u kleiner ist als die Anzahl der Benutzer.

Beim obigen Verfahren kann Schritt (b) Initialisieren des Benutzerindex u und der Frequenzversatzzahl auf 1 bzw. 0, umfassen und der Schritt (c) kann Bestimmen von
als Frequenzversatzzahl umfassen.
Alternativ kann Schritt (b) Initialisieren des Benutzerindex u und der Frequenzversatzzahl auf 1 bzw. L₁–1 umfassen, und der Schritt (c) kann Bestimmen von
als Frequenzversatzzahl umfassen.
Diese Anmeldung beschreibt auch Datenkommunikationsgeräte unter Verwendung von OFDMA mit einer Basisstationssendeeinheit, einer Basisstationsempfangseinheit, einer Benutzersendeeinheit und einer Benutzerempfangseinheit. Das Gerät ermöglicht, dass eine Benutzersendeeinheit und eine Benutzerempfangseinheit entsprechend einer Informationsübertragungsgeschwindigkeit variabel und einfach verwirklicht wird.
Beispiele der Erfindung werden nun ausführlich mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Datenkommunikationsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung ist, das auf Orthogonalfrequenzdivisionsmehrfachzugriff (OFDMA) beruht;
2 ein Diagramm eines Datenformats ist, das die Beziehung zwischen einem Rahmen, einem Zeitschlitz und einem Symbolblock darstellt;
3 ein Diagramm des Formats des in 2 gezeigten Symbolblocks ist;
4 ein Blockdiagramm einer Basisstationssendeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
5 ein Fließbild eines Datenkommunikationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist, das von der in 4 gezeigten Basisstationssendeeinheit durchgeführt wird;
6 ein Blockdiagramm einer Benutzersendeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
7 ein Fließbild eines Datenkommunikationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist, das von der in 6 gezeigten Benutzersendeeinheit durchgeführt wird;
8 ein Blockdiagramm des allgemeinen Beispiels der in 4 und 6 gezeigten ersten und zweiten Signalüberträger ist;
9 ein Blockdiagramm einer Basisstationsempfangseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
10 ein Fließbild eines Datenkommunikationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist, das von der in 9 gezeigten Basisstationsempfangseinheit durchgeführt wird;
11 ein Blockdiagramm einer Benutzerempfangseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
12 ein Fließbild eines Datenkommunikationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist, das von der in 11 gezeigten Benutzerempfangseinheit durchgeführt wird;
13 ein Blockdiagramm des allgemeinen Beispiels der in 9 und 11 gezeigten ersten und zweiten Signalempfänger ist;
14 ein Fließbild eines Datenkommunikationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erhalten einer Frequenzversatzzahl ist;
15 ein Diagramm ist, das Symbole in einer Frequenzdomäne darstellt, wenn vier Benutzer gleichzeitig Information mit der selben Geschwindigkeit übertragen; und
16 ein Diagramm ist, das Symbole in einer Frequenzdomäne darstellt, wenn vier Benutzer gleichzeitig Information in unterschiedlichen Geschwindigkeiten übertragen.
Nachfolgend werden die Konfiguration und Vorgänge eines Datenkommunikationsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung, das auf Orthogonalfrequenzdivisionsmehrfachzugriff (OFDMA) beruht, mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Datenkommunikationsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung, das auf Orthogonalfrequenzdivisionsmehrfachzugriff (OFDMA) beruht. Das Datenkommunikationsgerät weist einen Benutzerteil 10 mit einer Benutzersendeeinheit 12 und einer Benutzerempfangseinheit 14 auf und einen Basisstationsteil 20 mit einer Basisstationsempfangseinheit 22 und einer Basisstationssendeeinheit 24.
Es können so viele Benutzerteile 10 mit dem Basisstationsteil 20 kommunizieren, wie Benutzer vorhanden sind. Jeder aller Benutzerteile 10 kommuniziert mit dem Basisstationsteil 20 wie folgt.
Mit Bezug zu 1 überträgt die Benutzersendeeinheit 12 des Datenkommunikationsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung Benutzerinformation, die in Form von Benutzersymbolen kodiert ist, an die Basisstationsempfangseinheit 22 in Symbolblockeinheiten, die mindestens aus einem Hauptsymbol und mindestens einem zusätzlichen zyklischen Erweiterungssymbol zusammengesetzt sind. Die Basisstationsempfangseinheit 22 empfängt Benutzerinformation von jeder der einen oder mehreren Benutzersendeeinheiten 12 in Symbolblockeinheiten und schätzt ein Benutzersymbol, das vom Benutzerteil 10 übertragen wurde, unter Verwendung der empfangenen Benutzerinformation.
Die Basisstationssendeeinheit 24 des Datenkommunikationsgeräts der vorliegenden Erfindung überträgt Information für einen bestimmten Benutzer an die entsprechende Benutzerempfangseinheit 14 in Symbolblockeinheiten, die mindestens ein Hauptsymbol und mindestens ein zyklisches Erweiterungssymbol aufweisen. Hier empfängt die Benutzerempfangseinheit 14 die von der Basisstationssendeeinheit 24 übertragene Information in Symbolblockeinheiten und schätzt ein Symbol bezüglich des bestimmten Benutzers aus der empfangenen Information.
Nachfolgend wird das Format der zwischen dem in 1 gezeigten Benutzerteil 10 und dem Basisstationsteil 20 übertragenen und empfangenen Information mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
2 ist ein Diagramm eines Datenformats, das die Beziehung zwischen einem Rahmen, einem Zeitschlitz und einem Symbolblock darstellt. Mit Bezug zu 2 ist ein Einheitsrahmen 30 aus mindestens einem Zeitschlitz gebildet. Ein Einheitszeitschlitz 32 ist aus mindestens einem Symbolblock gebildet. Wenn Information zwischen dem Benutzerteil 10 und dem Basisstationsteil 20 gemäß einem Datenkommunikationsgerät und Verfahren der vorliegenden Erfindung übertragen und empfangen wird, kann ein Symbolblock 34 einem einzelnen Benutzer oder einer Mehrzahl von Benutzern gleichzeitig zugeordnet sein. Mit anderen Worten, gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Zuordnungsschema des Symbolblocks 34 nicht in einem Rahmen fixiert, sondern ist in den Symbolschlitzen unterschiedlich.
3 ist ein Diagramm des Formats des in 2 gezeigten Symbolblocks 34. Der Symbolblock 34 ist gebildet aus zyklischen Erweiterungssymbolen 40 und 44 und Hauptsymbolen 42.
Mit Bezug zu 3 ist der Symbolblock 34 gebildet aus N Hauptsymbolen 42 (N ist die Gesamtzahl an Symbolen, die allen Benutzern zugeteilt werden können, das heißt, die Anzahl der Unterträger) und N_p zyklischen Erweiterungssymbolen 40 (N_p ist 1 oder eine ganze Zahl größer als 1). Der Symbolblock 34 kann zusätzlich N_q zyklische Erweiterungssymbole 44 aufweisen (N_q ist 1 oder eine ganze Zahl größer als 1). Mit anderen Worten, die zyklischen Erweiterungssymbole 40 werden üblicherweise vorne am Symbolblock 34 angefügt, aber die hinten am Symbolblock 34 angefügten zyklischen Erweiterungssymbole 44 können weggelassen werden. Die letzten N_p Hauptsymbole der N Hauptsymbole 42 werden vorne an den Symbolblock 34 kopiert, um die zyklischen Erweiterungssymbole 40 zu bilden, wie es durch einen Pfeil 46 angegeben ist, und die ersten N_q Hauptsymbole der N Hauptsymbole 42 werden hinten an den Symbolblock 34 kopiert, um die zyklischen Erweiterungssymbole 44 zu bilden, wie es durch einen Pfeil 48 angegeben ist. Wenn hier N, das die Anzahl der Hauptsymbole 42 angibt, auf einen Wert eines Exponentialausdrucks der Basis 2 gesetzt wird (d. h. N ∊{2^n' |n' = 1,2,3,...}), kann ein Datenkommunikationsgerät gemäß der vorfliegenden Erfindung viel leichter verwirklicht werden. Hier wird die Länge N_p oder N_q der zyklischen Erweiterungssymbole 40 oder 44 gleich oder größer der Länge der Kanalimpulsantwort gesetzt. Wenn eine Mehrzahl von Stücken Benutzerinformation übertragen von einer Mehrzahl von Benutzerparteien einen Basisstationsteil nicht exakt zur gleichen Zeit erreichen, wird eine Ankunftszeitdifferenz in die zyklischen Erweiterungssymbole 40 oder 44 aufgenommen.
Nachfolgend werden die Konfiguration und Vorgänge einer bevorzugten Ausführungsform der Basisstationsübertragungseinheit 24 gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Datenkommunikationsverfahren der vorliegenden Erfindung, durch das die Basisstationssendeeinheit 24 entsprechende Benutzerinformation an die Benutzerempfangseinheit 14 überträgt, mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
4 ist ein Blockdiagramm der Basisstationssendeeinheit 24 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Basisstationssendeeinheit 24 weist erste bis U-te Kodierer 60 bis 62 auf, einen Frequenzzuteiler 64, einen ersten inversen Fourier-Transformer 66, einen ersten zyklischen Symboleinsetzer 68 und einen ersten Signalüberträger 70.
5 ist ein Fließbild eines Datenkommunikationsverfahrens durchgeführt von der in 4 gezeigten Basisstationsübertragungseinheit 24 zur Übertragung von Benutzerinformation gemäß der vorliegenden Erfindung. In den Schritten 90 und 92 wird jedem der durch Kodieren von Benutzerinformation erhaltenen Benutzersymbole eine Frequenz zugeteilt. In den Schritten 94 bis 98 wird ein Symbolblock übertragen, der durch Einsetzen eines zyklischen Erweiterungssymbols in das Ergebnis der Durchführung einer inversen Fourier-Transformation an den Benutzersymbolen zugeteilten Frequenzen erhalten ist.
Die in 4 gezeigte Basisstationssendeeinheit 24 dient zum Übertragen entsprechender Benutzerinformation an die mindestens eine Benutzerempfangseinheit 14. Hierzu kodieren in Schritt 90 die ersten bis U-ten Kodierer 60 bis 62 U Stücke Benutzerinformation, die durch entsprechende Eingangsterminals IN₁ bis IN_u empfangen wurden, und jeder der ersten bis U-ten Kodierer 60 bis 62 gibt das Ergebnis der Kodierung an den Frequenzzuteiler 64 als Nu Benutzersymbole A_m ^(u) für jeden Benutzer aus. Hier ist N_u die Anzahl der Symbole, die einem u-ten Benutzer zugeteilt werden und „u" ist ein Benutzerindex, der 1 ≤ u ≤ U und 0 ≤ m < N_u erfüllt. Wenn hier 1 ≤ N_u ≤ N, ist die Summe von N₁ bis N_u nicht größer als N und N ist auf einen Wert eines Exponentialausdrucks der Ba sis 2 gesetzt, wie es in Formel (1) gezeigt ist, kann ein Datenkommunikationsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung viel leichter verwirklicht werden. Außerdem kann N_u auf einen Wert eines Exponentiaiausdrucks der Basis 2 gesetzt werden, wie es in Formel (1) gezeigt ist. N ∊ {2n'|n' = 1,2,3,...}, Nu ∊ {2n'|n' = 1,2,3,...} (1)
Zum Beispiel kodiert ein u-ter Kodierer, einer der Kodierer 60 bis 62, in Form von Bits durch ein Eingangsterminal IN_u empfangene Benutzerinformation und gibt das Ergebnis der Kodierung als N_u Benutzersymbole A_m ^(u) für einen u-ten Benutzer an den Frequenzzuteiler 64 aus.
Nach Schritt 90 weist der Frequenzzuteiler 64 verschiedene Frequenzen S_u den N_u Benutzersymbolen A_m ⁽¹ ⁾ bis N_u Benutzersymbolen A_m ^(u) zu, die von den ersten bis U-ten Kodierern 60 bis 62 für alle Benutzer gemäß Formel (2) ausgegeben sind und gibt die Ergebnisse der Zuweisung in Schritt 92 an den ersten inversen Fourier-Transformer 66. Su = {n|n = mLu + nu} (2)
Hier ist L_u N/Nu und n_u gibt eine Frequenzversatzzahl an, die dem u-ten Benutzer zugeordnet ist.
Zur Durchführung des Schritts 92 kann der Frequenzzuteiler 64 eine erste Schalteinheit 80 und eine erste Steuerung 82 aufweisen. Die erste Schalteinheit 80 wählt eines der Ergebnisse der Kodierung aus, die von den ersten bis U-ten Kodierern 60 bis 62 erhalten wurden, in Reaktion auf ein erstes Steuersignal C1, das von der ersten Steuerung 82 erhalten wurde, und gibt das ausgewählte als Ergebnis X_n der Frequenzzuteilung, das durch Formel (3) dargestellt ist, an den ersten Fourier-Transformer 66 aus.
Hier ist „n" ein Frequenzindex und erfüllt 0 ≤ n ≤ N–1. In Formel (3) ist X_n ^(u) nur dann A_m ^(u), wenn n = mL_u + n_u, und ist ansonsten 0. Die erste Steuerung 82 erzeugt das erste Steuersignal C1 in Reaktion auf L_u und n_u und gibt des erste Steuersignal C1 and die erste Schalteinheit 80 aus.
Nach Schritt 92 führt der erste inverse Fourier-Transformer 66 eine N-Punkt inverse Fourier-Transformation am Ergebnis X_n der Frequenzzuteilung durch, die vom Frequenzzuteiler 64 erhalten wurde, und gibt das Ergebnis der N-Punkt inversen Fourier-Transformation in Schritt 94 an den ersten Einsetzer für zyklische Erweiterungssymbole 68 aus.
Nach Schritt 94 setzt der erste Einsetzer für zyklische Erweiterungssymbole 68 das zyklische Erweiterungssymbol 40 oder die zyklischen Erweiterungssymbole 40 und 44 in das Ergebnis der N-Punkt inversen Fourier-Transformation ein, das vom ersten inverser Fourier-Transformer 66 erhalten wurde, und gibt des Ergebnis der Einsetzung in Schritt 96 an den ersten Signalüberträger 70 aus.
Nach Schritt 96 konvertiert der erste Signalüberträger 70 das Ergebnis der Einfügung, das vom ersten Einsetzer zyklischer Erweiterungssymbole 68 erhalten wurde, in ein Symbolblocksignal und überträgt des Symbolblocksignal in Schritt 98 an die Benutzerempfangseinheit 14.
Nachfolgend werden die Konfiguration und Vorgänge einer bevorzugten Ausführungsform der Benutzersendeeinheit 12 gemäß der vorliegenden Erfindung und eines Datenkommunikationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, durch das die Benutzersendeeinheit 12 Benutzerin formation an die Basisstationsempfangseinheit 22 überträgt, mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
6 ist ein Blockdiagramm der Benutzersendeeinheit 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Benutzersendeeinheit 12 weist einen (U+1)-ten Kodierer 100, einen Benutzersignalgenerator 102, einen zweiten Einsetzer für zyklische Erweiterungssymbole 104 und einen zweiten Signalüberträger 106 auf.
7 ist ein Fließbild eines von der in 6 gezeigten Benutzersendeeinheit 12 durchgeführten Datenkommunikationsverfahrens, das gemäß der vorliegenden Erfindung Benutzerinformation an die Basisstationsempfangseinheit 22 überträgt. In den Schritten 120 und 122 wird ein Benutzersignal aus einem durch Kodieren von Benutzerinformation erhaltenen Benutzersymbol erzeugt. In den Schritten 124 und 126 wird ein durch Einsetzen eines zyklischen Erweiterungssymbols in das erzeugte Benutzersignal hergestellter Symbolblock übertragen.
Die Benutzersendeeinheit 12 von 6, enthalten in einem u-ten Benutzerteil 10 von den U Benutzerteilen, sendet entsprechende Benutzerinformation an die Basisstationsempfangseinheit 22. Hierfür kodiert der (U+1)-te Kodierer 100 durch ein Eingansterminal IN_u+1 erhaltene entsprechende Benutzerinformation, so dass ein Quadraturamplitudenmodulationssymbol (QAM) oder ein Phasenverschiebungssymbol (PSK phase shift keying) ausgebildet wird, und gibt das Ergebnis der Kodierung an den Benutzersignalgenerator 102 in Schritt 120 als N_u Benutzersymbole A_m ^(u) für den u-ten Benutzer aus.
Nach Schritt 120 erzeugt der Benutzersignalgenerator 102 ein u-tes Benutzersignal X_k ^(u) in einer Zeitdomäne aus den N_u Benutzersymbolen A_m ^(u) für den u-ten Benutzer, die vom (U+1)-ten Kodierer 100 empfangen wurden, unter der Bedingung der durch die Formel (2) ausgedrückten Frequenzzuteilung, wie in Formel (4) ausgedrückt, und gibt das erzeugte Signal X_k ^(u) für den u-ten Benutzer in Schritt 122 an den zweiten Einsetzer für zyklische Erweiterungssymbole 104. Xk (u) = a(u)k%Nu exp(j2πknu/N) (4)
Hier gibt 0 ≤ k ≤ N-1, k%N_u den Rest an, wenn „k" durch N_u geteilt wird, a_k ^(u) (0 ≤ k ≤ N_u –1) gibt des Ergebnis der Durchführung einer inversen Fourier-Transformation an den N_u Benutzersymbolen A_m ^(u) an und X_k ^(u) gibt das Ergebnis der Durchführung einer inversen Fourier-Transformation an X_n ^(u) an.
Zur Durchführung des Schritts 122 kann der Benutzersignalgenerator 102 einen zweiten inversen Fourier-Transformer 110, einen Blockwiederholer 112 und einem Multiplier 114 aufweisen. Der zweite inverse Fourier-Transformer 110 führt eine N_u-Punkt inverse Fourier-Transformation an den für den u-ten Benutzer vom (U+1)-ten Kodierer 100 empfangenen N_u Benutzersymbolen A_m ⁽ ^u ⁾ aus und gibt die N_u Ergebnisse a_k ^(u) der N_u-Punkt inversen Fourier-Transformation an die Blockwiederholer 112. Der Blockwiederholer 112 definiert die N_u Ergebnisse a_k ^(u) der N_u-Punkt inversen Fourier-Transformation empfangen vom zweiten inversen Fourier-Transformer 110 als einen einzigen Unterblock, wiederholt den einzigen Unterblock L_u-mal, um N Symbole a_k ^(u) zu erzeugen, und gibt die N Symbole a_k ^(u) an den Multiplier 114. Hier ist k' = k%N_u und gibt den Rest an, wenn „k" durch N_u geteilt wird. Der Multiplier 114 multipliziert die vom Blockwiederholer 112 empfangenen N Symbole a_k' ^(u) mit y_u exp(j2πkn_u/N) und gibt des Ergebnis X_k ^(u) der Multiplikation ausgedrückt durch die Formel (5) als ein u-tes Benutzersignal in einer Zeitdomäne an den zweiten Einsetzer der zyklischen Erweiterungssymbole 104 aus. Xk (u) = ak (u) · yu exp(j2πknu/N) (5)
Hier ist 1 ≤ k ≤ N–1 und y_u gibt einen Größenkontrollfaktor für das u-te Benutzersignal X_k ^(u) an, zum Beispiel L_u ^–0,5.
Nach Schritt 122 fügt der zweite Einsetzer 104 für zyklische Erweiterungssymbole ein zyklisches Erweiterungssymbol in das vom Benutzersignalgenerator 102 empfangene u-te Benutzersignal X_k ^(u) ein und gibt das Ergebnis der Einfügung in Schritt 124 als Symbolblock an den zweiten Signalüberträger 106.
Nach Schritt 124 konvertiert der zweite Signalüberträger 106 den vom zweiten Einsetzer 104 für zyklische Erweiterungssymbole erhaltenen Symbolblock in ein Symbolblocksignal und überträgt das Symbolblocksignal in Schritt 126 an die Basisstationsempfangseinheit 22.
8 ist ein Blockdiagramm des allgemeinen Beispiels der in den 4 und 6 gezeigten ersten und zweiten Signalüberträger 70 und 106. Jeder der ersten und zweiten Signalüberträger 70 und 106 weist einen Digital-Analog-Wandler 130 (DAC) und einen ersten Tiefpassfilter (LPF) 132, einen ersten lokalen Oszillator 134, einen Multiplier 136, einen Hochleistungsverstärker (HPA) 138 und eine Antenne 140 auf.
Mit Bezug zu 8 konvertiert der DAC 130 des ersten oder zweiten Signalüberträgers 70 oder 106 einen vom ersten oder zweiten Einsetzer für zyklische Erweiterungssignale 68 oder 104 durch ein Eingangsterminal IN_U+2 erhaltenen Signalblock in ein analoges Signal und gibt das analoge Signal an den ersten LPF 132 aus. Dann führt der erste LPF 132 eine Tiefpassfilterung des vom DAC 130 empfangenen analogen Signals durch und gibt des Ergebnis der Tiefpassfilterung an den Multiplier 136 aus. Der Multiplier 135 multipliziert die Ausgabe des ersten LPF 132 mit einem Trägersignal mit einer Frequenz fc, das vom ersten lokalen Oszillator 134 ausgegeben ist, um auf diese Weise die Ausgabe des ersten LPF 132 zu modulieren, so dass ein Signal mit einer Zentralfrequenz von fc gebildet wird und gibt das Ergebnis der Modulation an den HPA 138. Dann verstärkt der HPA 138 die Ausgabe des Multipliers 136. Das Ergebnis der Verstärkung wird zur Benutzerempfangseinheit 14 oder Basisstationsempfangseinheit 22 durch eine Antenne 140 übertragen.
Nachfolgend wird die Konfiguration und Vorgänge einer bevorzugten Ausführungsform der Basisstationsempfangseinheit 22 gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Datenkommunikationsverfahren der vorliegenden Erfindung, durch das die Basisstationsempfangseinheit 22 ein Benutzersymbol abschätzt, mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
9 ist ein Blockdiagramm der Basisstationsempfangseinheit 22 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Basisstationsempfangseinheit 22 weist einen ersten Signalempfänger 140, einen ersten Preprozessor 142, einen ersten Fourier-Transformer 144, einen ersten Gleichrichter 146 und einen ersten Schätzwertdetektor 148 auf.
10 ist ein Fließbild eines durch die in 9 gezeigte Basisstationsempfangseinheit 22 durchgeführten Datenkommunikationsverfahrens zum Abschätzen eines Benutzersymbols gemäß der vorliegenden Erfindung. Es wird eine Fourier-Transformation am Ergebnis der Eliminierung eines zyklischen Erweiterungssymbols aus einem empfangenen Symbolblock in den Schritten 160 bis 164 durchgeführt. In den Schritten 166 und 168 wird eine Interferenz zwischen Kanälen aus dem Ergebnis der Fourier-Konversion eliminiert und ein Schätzwert eines Benutzersymbols erfasst.
Die in 9 gezeigte Basisstationsempfangseinheit 22 empfängt ein von der Benutzersendeeinheit 12 übertragenes Symbolblocksignal, das im u-ten Benutzerteil 10 der U Benutzerteile enthalten ist, und schätzt ein u-tes Benutzersymbol aus dem empfangenen Symbolblocksignal. Hierfür konvertiert der erste Signalempfänger 140 das von der Benutzersendeeinheit 12 empfangene Symbolblocksignal in einen Symbolblock und gibt den Symbolblock in Schritt 160 an den ersten Preprozessor 142 aus.
Nach Schritt 160 findet der erste Preprozessor 142 den Startpunkt des vom ersten Signalempfänger 140 empfangenen Symbolblocks, eliminiert ein zyklisches Erweiterungssymbol aus dem Symbolblock auf Basis des Startpunkts und gibt des Ergebnis r_k der Eliminierung des zyklischen Erweiterungssymbols in Schritt 162 an den ersten Fourier-Transformer 144 aus.
Nach Schritt 162 führt der erste Fourier-Transformer 144 N-Punkt Fourier-Transformation am vom ersten Preprozessor 142 empfangenen Ergebnis rk durch und gibt des Ergebnis der N-Punkt Fourier-Transformation in Schritt 164 an den ersten Gleichrichter 146 aus.
Nach Schritt 164 eliminiert der erste Gleichrichter 146 Interferenzen zwischen Kanälen aus dem Ergebnis der N-Punkt Fourier-Transformation, die vom ersten Fourier-Transformer 144 erhalten wurde, und gibt das Ergebnis der Eliminierung in Schritt 166 an den ersten Schätzwertdetektor 148. Hier gibt Interferenz zwischen Kanälen Störungen an, die auftreten, wenn ein Symbolblocksignal von der Benutzersendeeinheit 12 zur Basisstationsempfangseinheit 22 durch einen Kanal übertragen wird.
Nach Schritt 166 erfasst der erste Schätzwertdetektor 148 einen Schätzwert Â_m(^u) eines u-ten Benutzersymbols A_m(^u) aus dem Ergebnis der Eliminierung von Interferenz zwischen Kanälen, das in Schritt 168 vom ersten Gleichrichter 146 erhalten wurde. Hierfür kann der erste Schätzwertdetektor 148 einen Detektor 150, eine zweite Schalteinheit 152 und eine zweite Steuerung 154 aufweisen.
Der Detektor 150 erfasst einen Schätzwert X ^_n von X_n ausgedrückt durch Formel (3) aus dem Ergebnis der Eliminierung von Interferenz zwischen Kanälen erhalten vom Gleichrichter 146 und gibt den erfassten Schätzwert X ^_n an die zweite Schalteinheit 152. Die zweite Schalteinheit 152 gibt in Reaktion auf ein von der zweiten Steuerung 154 erhaltenes zweites Steuersignal C2 den vom Detektor 150 erhaltenen Schätzwert
als Schätzwert Â_m ^(u ⁾ des u-ten Benutzersymbols aus. Hierfür erzeugt die zweite Steuerung 154 wie die erste Steuerung 82 das zweite Steuersignal C2 unter Verwendung von L_u und n_u und gibt es an die zweite Schalteinheit 152 aus.
Nachfolgend werden die Konfiguration und Vorgänge einer bevorzugten Ausführungsform der Benutzerempfangseinheit 14 gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Datenkommunikationsverfahren der vorliegenden Erfindung, durch das die Benutzerempfangseinheit 14 ein Benutzersymbol abschätzt, mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
11 ist ein Blockdiagramm der Benutzerempfangseinheit 14 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Benutzerempfangseinheit 14 weist einen zweiten Signalempfänger 170, einen zweiten Preprozessor 172, einen Benutzersignalextraktor 174, eine zweiten Gleichrichter 176 und einen zweiten Schätzwertdetektor 178 auf.
12 ist ein Fließbild eines von der in 11 gezeigten Benutzerempfangseinheit 14 durchgeführten Datenkommunikationsverfahrens zum Abschätzen eines Benutzersymbols gemäß der vorliegenden Erfindung. Es wird ein Benutzersignal in einer Frequenzdomäne aus dem Ergebnis der Eliminierung eines zyklischen Erweiterungssymbols aus einem empfangenen Symbolblock in den Schritten 190 bis 194 extrahiert. Interferenz zwischen Kanälen wird aus dem Benutzersignal in einer Frequenzdomäne eliminiert und ein Schätzwert eines Benutzersymbols wird in den Schritten 196 bis 198 erfasst.
Die in 11 gezeigte Benutzerempfangseinheit 14 empfängt ein von der Basisstationssendeeinheit 24 übertragenes Symbolblocksignal und schätzt ein u-tes Benutzersymbol aus dem empfangenen Symbolblocksignal. Hierfür konvertiert der zweite Signalempfänger 170 das empfangene Symbolblocksignal in einen Symbolblock und gibt den Symbolblock in Schritt 190 an den zweiten Preprozessor 172 aus.
Nach Schritt 190 findet der zweite Preprozessor 172 den Startpunkt des vom zweiten Signalempfänger 170 empfangenen Symbolblocks, eliminiert ein zyklisches Erweiterungssymbol aus dem Symbolblock auf Basis des Startpunkts und gibt des Ergebnis r_k der Eliminierung des zyklischen Erweiterungssymbols in Schritt 192 an den Benutzersignalextraktor 174 aus. Das Ergebnis rk wird durch Formel (6) ausgedrückt.
Hier k = 0, 1,..., oder N-1 und x_k gibt ein Benutzersignal an, bevor ein zyklisches Erweiterungssymbol von der Basisstationssendeeinheit 24 eingesetzt wird. Zum Beispiel entspricht x_k der Ausgabe des in 4 gezeigten ersten inversen Fourier-Transformers 66. Außerdem gibt (k-I+N)%N den Rest an, wenn (k–I+N) durch N geteilt wird, ⊗ gibt die Ausgabe Zirkularkonvulsion an und n_k gibt Rauscheigenschaften in einer Zeitdomäne an. Mit anderen Worten für jeden Block von r_k wird Zirkular konvulsion an einem Benutzersignal x_k und einer Kanalimpulsantwort h_k durchgeführt.
Nach Schritt 192 extrahiert der Benutzersignalextraktor 174 ein Signal R_n ^(u) in einer Frequenzdomäne für einen u-ten Benutzer aus dem r_k, das vom zweiten Preprozessor 172 empfangen ist und durch die Formel (6) ausgedrückt wird und gibt das Signal R_n ^(u) ausgedrückt durch Formel (7) in Schritt 194 an den zweiten Gleichrichter 176 aus. Rn (u) = BAm (u) Hn (u) + Nn' (7)
Hier ist 0 ≤ n ≤ N_n–1, B gibt einen Größenkontrollfaktor an, H_n ^(u) gibt eine Kanalcharakteristik in einer Frequenzdomäne an, d. h. einen durch Durchführen einer N_u-Punkt Fourier-Transformation an exp(–j2πkn_u/N)·h_k erhaltenen Wert und N_n' gibt eine Rauschcharakteristik in einer Frequenzdomäne an.
Zur Durchführung des Schritts 194 kann der Benutzersignalextraktor 174 einen Multiplier 180, einen Postprozessor 182 und einen zweiten Fourier-Transformer 184 aufweisen. Der Multiplier 180 multipliziert des Ergebnis rk, das vom zweiten Preprozessor 172 erhalten und durch Formel (6) ausgedrückt ist, mit a_u exp(–j2πkn_u/N) und gibt das Ergebnis r ~_k ^(u) der Multiplikation ausgedrückt durch Formel (8) an den Postprozessor 182. r ~k (u) = rkαu exp(–j2πknu/N) (8)
Hier ist 0 ≤ k ≤ N-1 und a_u gibt einen Größenkontrollfaktor für das Ergebniss r_k ^(u) der Multiplikation an. Zum Beispiel kann a_u auf L_u ^–0,5 gesetzt sein.
Dann faltet und addiert der Postprozessor 182 die vom Multiplier 180 erhaltenen Ergebnisse r_k ^(u) der Multiplikation mit einer Periode von N_u und gibt das Ergebnis r_k ^(u) der Faltung und Addition ausgedrückt durch Formel (9) an den zweiten Fourier-Transformer 184 aus.
Hier ist 0 ≤ k ≤ N_u –1. Wenn das Ergebnis einer Kombination der Formel (6) mit Formel (8) mit Formel (9) kombiniert wird, wird r_k ^(u) ausgedrückt durch Formel (9) durch Formel (10) ausgedrückt.
Hier ist k = 0, 1,... oder M_u–1 und (k+N–I)%N_u gibt den Rest an, wenn (k+N–I) durch N_u geteilt wird. Wenn a_uy_u=1/L_u gesetzt wird, kann Formel (10) vereinfacht werden.
Der zweite Fourier-Transformer 184 führt eine N_u-Punkt Fourier-Transformation am Ergebnis r_k ^(u) der Faltung und Addition durch, das vom Postprozessor 182 erhalten ist und durch Formel (10) ausgedrückt wird, und gibt des Ergebnis R_n ^(u) der Fourier-Transformation, das durch Formel (7) ausgedrückt ist, an den zweiten Gleichrichter 176 aus. Dementsprechend ist der Größenkontrollfaktor B in Formel (7) a_uy_uL_u.
Nach Schritt 194 eliminiert der zweite Gleichrichter 176 die Interferenz zwischen Kanälen aus dem Signal R_n ^(u), das vom Benutzersignalextraktor 174 empfangen wurde und durch Formel (7) ausgedrückt ist, und gibt das Ergebnis der Eliminierung in Schritt 196 an den zweiten Schätzwertdetektor 178 aus.
Nach Schritt 196 erfasst der zweite Schätzwertdetektor 178 einen Schätzwert Â_m ^(u) des u-ten Benutzersymbols A_m ^(u) aus dem Ergebnis der Eliminierung der Interferenz zwischen Kanälen, das vom zweiten Gleichrichter 176 erhalten ist, in Schritt 198.
Die von jedem der ersten und zweiten inversen Fourier-Transformer 66 und 110, wie in den 4 und 6 gezeigt, durchgeführte inverse Fourier-Transformation, kann inverse diskrete Fourier-Transformation (IDFT) oder inverse schnelle Fourier-Transformation (IFFT) sein. in diesem Fall kann die von jedem der ersten und zweiten inversen Fourier-Transformer 144 und 184, wie in den 9 und 11 gezeigt, durchgeführte Fourier-Transformation DFT oder FFT sein.
13 ist ein Blockdiagramm des allgemeinen Beispiels jedes der ersten und zweiten Signalempfänger 140 und 170. Jeder der ersten und zweiten Signalempfänger 140 und 170 weist eine Antenne 200, einen rauscharmen Verstärker (LNA) 202, einen Bandpassfilter (BPF) 204, eine zweiten lokalen Oszillator 206, eine Multiplier 208, einen zweiten LPF 210 und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 212 auf.
Mit Bezug zu 13 verstärkt der LNA 202 ein durch die Antenne 200 empfangenes Symbolblocksignal und gibt das Ergebnis der Verstärkung an den BPF 204 aus. Der BPF 204 führt eine Bandpassfilterung am Ergebnis der vom LNA 202 empfangenen Ergebnis der Verstärkung durch und gibt des Ergebnis der Bandpassfilterung an den Multiplier 208 aus. Der Multiplier 208 multipliziert das Ergebnis der vom BPF 204 erhaltenen Bandpassfilterung mit einem Trägersignal mit einer Frequenz –fc, das vom zweiten lokalen Oszillator 206 empfangen wurde, und gibt das Ergebnis der Multiplikation als Basisbandsignal an den zweiten LPF 210 aus. Der LPF 210 führt eine Tiefpassfilterung am Basisbandsignal durch und gibt das Ergebnis der Tiefpassfilterung an den ADC 212 aus. Der ADC 212 konvertiert ein aus der Tiefpassfilterung im zweiten LPF erhaltenes analoges Signal in ein digitales Signal und gibt des digitale Signal durch ein Ausgangsterminal AUS (OUT) als Symbolblock an den ersten oder zweiten Preprozessor 142 oder 172 aus.
Inzwischen muss, wenn eine jedem Benutzer zugeteilte Frequenz S_u wie in Formel (2) gezeigt eingestellt ist, eine Frequenzversatzzahl n_u so gesetzt werden, dass Formel (11) erfüllt ist, damit Benutzersymbolen zugeteilte Frequenzen nicht überlappen. Si∩Sj≠0 (11)
Hier i ≠ j.
Nachfolgend wird ein Datenkommunikationsverfahren zum Erhalt einer Frequenzversatzzahl n_u, die die Formel (11) erfüllt, gemäß der Erfindung mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
14 ist ein Fließbild eines Datenkommunikationsverfahrens gemäß der Erfindung zum Erhalt einer Frequenzversatzzahl n_u. In den Schritten 220 bis 226 wird eine Frequenzversatzzahl nu unter Verwendung des Wertes Lu erhalten.
Mit Bezug zu 14 umfasst ein Datenkommunikationsverfahren auf Basis von OFDMA gemäß der vorliegenden Erfindung in Schritt 220 Anordnen von U Benutzern mit aufsteigendem L_u. Nach Schritt 220 werden in Schritt 222 ein Benutzerindex „u" und eine Frequenzversatzzahl n_u initialisiert.
Nach Schritt 222 wird der Benutzerindex „u" um 1 erhöht, der die Formel (12) erfüllende Wert b_i∊{0,1} wird erhalten und die durch Formel (13) ausgedrückte Frequenzversatzzahl nu wird unter Verwendung von b_i, erhalten aus Formel (12) in Schritt 224 erhalten.
Nach Schritt 224 wird bestimmt, ob der Benutzerindex „u" weniger beträgt als die Anzahl U der Benutzer in Schritt 226. Wenn bestimmt ist, dass der Benutzerindex „u" weniger beträgt als die Anzahl U der Benutzer, geht das Verfahren zu Schritt 224 über. Wenn jedoch bestimmt ist, dass der Benutzerindex „u" nicht weniger beträgt als die Anzahl U der Benutzer, endet das in 14 gezeigte Verfahren.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der Benutzerindex „u" und die Frequenzversatzzahl n_u in Schritt 222 auf 1 bzw. 0 initialisiert werden. In diesem Fall wird die Frequenzversatzzahl n_u in Schritt 224 aus Formel (13) erhalten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der Benutzerindex „u" und die Frequenzversatzzahl n_u in Schritt 222 auf 1 bzw. L₁–1 initialisiert werden. In diesem Fall wird die Frequenzversatzzahl n_u in Schritt 224 aus Formel (14) erhalten.
Nachfolgend wird die Tatsache, dass sich unter Verwendung der wie oben beschrieben erhaltenen Frequenzversatzzahl n_u eine Mehrzahl von Benutzern einen einzigen Symbolblock teilen können, mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben. Hier wird angenommen, dass die Anzahl U der Benutzer 4 beträgt.
15 ist ein Diagramm, das Symbole X_n ⁽¹⁾, X_n ⁽²⁾, X_n ⁽³⁾ und X_n ⁽⁴⁾ in einer Frequenzdomäne darstellt, wenn vier Benutzer gleichzeitig Information mit der selben Geschwindigkeit übertragen. Wenn sich mit Bezug zu 15 vier Benutzer N Hauptsymbole teilen, das heißt, jeder der Benutzer überträgt N_u (=N/4) Benutzersymbole (L₁=4, L₂=4, L₃=4 und L₄=4), betragen die den jeweiligen vier Benutzern zugeteilten Frequenzversatzzahlen n_u, d. h. n₁, n₂, n₃ und n₄, 0, 2, 1 bzw. 3. Hier werden die einem u-ten Benutzer zugeteilten N/4 Symbole viermal wiederholt, um Hauptsymbole mit einer Größe N auszubilden. Die Hauptsymbole mit einer Größe N weisen eine Frequenzcharakteristik auf, dass ein Symbol X_n ⁽¹⁾, X_n ⁽²⁾, X_n ⁽³⁾ oder X_n ⁽⁴⁾ nur bei einer Frequenz von 4n (n=0, 1,.., (N/4)–1) nicht null ist und bei allen anderen Frequenzen 0 ist, wie es in 15 gezeigt ist.
Wenn die Frequenzen der Hauptsymbole mit einer Größe N aufgrund der Multiplikation der Hauptsymbole mit einer Größe von N mit exp(j2πkn_u/N) durch die Frequenzversatzzahlen n_u versetzt werden, ist das Symbol X_n ⁽¹⁾, X_n ⁽²⁾, X_n ⁽³⁾ oder X_n ⁽⁴⁾ nur bei einer Frequenz von 4n'+n_u nicht null und ist bei den anderen Frequenzen 0. Folglich besetzen, wie in 15 gezeigt, die Symbole X_n ⁽¹⁾, X_n ⁽²⁾, X_n ⁽³⁾ und X_n ⁽⁴⁾ in einer Frequenzdomäne für die vier Benutzer verschiedene Frequenzbereiche, so dass Signale in einer Frequenzdomäne einander nicht stören.
16 ist ein Diagramm, das Symbole X_n ⁽¹⁾, X_n ⁽²⁾, X_n ⁽³⁾ und X_n ⁽⁴⁾ in einer Frequenzdomäne darstellt, wenn vier Benutzer gleichzeitig Information mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten übertragen. Wenn sich mit Bezug zu 16 vier Benutzer N Hauptsymbole auf unterschiedliche Weise teilen, das heißt, die vier Benutzer übertragen N/2 Benutzersymbole (L₁=2), N/4 Benutzersymbole (L₂=2), N/8 Benutzersymbole (L₃=8) bzw. N/8 Benutzersymbole (L₄=8), betragen die den jeweiligen vier Benutzern zugeteilten Frequenzversatzzahlen n_u , d. h. n₁, n₂, n₃ und n₄, 0, 1, 3 bzw. 7. Hier werden die N/2 Symbole zweimal wiederholt, um Hauptsymbole mit einer Größe N für einen ersten Benutzer auszubilden, N/4 Symbole werden viermal wiederholt, um Hauptsymbole mit einer Größe N für einen zweiten Benutzer auszubilden, N/8 Symbole werden achtmal wiederholt, um Hauptsymbole mit einer Größe N für einen dritten Benutzer auszubilden und N/8 Symbole werden achtmal wiederholt, um Hauptsymbole mit einer Größe N für einen vierten Benutzer auszubilden.
Danach besetzen, wenn Hauptsymbole mit einer Größe von N mit exp(j2πkn_u/N) multipliziert werden, wie es in 16 gezeigt ist; die Symbole X_n ⁽¹⁾, X_n ⁽²⁾, X_n ⁽³⁾ und X_n ⁽⁴⁾ in einer Frequenzdomäne für vier Benutzer unterschiedliche Frequenzbereiche, so dass Signale in einer Frequenzdomäne einander nicht stören.
Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Benutzersendeeinheit unter Verwendung eines N-Punkt inversen Fourier-Transformers, verwendet die in 6 gezeigte Benutzersendeeinheit 12 gemäß der vorliegenden Erfindung einen einzigen Multiplier und einen N_u-Punkt inversen Fourier-Transformer, um ein Symbolblocksignal an die Basisstationsempfangseinheit 22 zu übertragen. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Benutzerempfangseinheit unter Verwendung eines N-Punkt Fourier-Transformers, verwendet die in 11 gezeigte Benutzerempfangseinheit 14 gemäß der vorliegenden Erfindung einen einzigen Multiplier und einen Nu-Punkt Fourier-Transformer, um ein von der Basisstationssendeeinheit 24 übertragenes Benutzersymbol abzuschätzen.
Wie oben beschrieben verwendet gemäß einem Datenkommunikationsgerät und Verfahren auf Basis von OFDMA der vorliegenden Erfindung ein Benutzerteil einen Nu-Punkt inversen Fourier-Transformer und einen N_u-Punkt Fourier-Transformer, die in der Hardware viel einfacher sind als ein N-Punkt inverser Fourier-Transformer und ein N-Punkt Fourier-Transformer, wenn in Einheiten mit Symbolblocks, die jeweils N Hauptsymbole aufweisen, Information übertragen und Information empfangen wird. Deshalb kann die Hardware eines Benutzerteils wahlweise durch geeignetes Bestimmen des Wertes N_u vereinfacht werden. Da die Hardware eines Benutzerteils nicht kompliziert ist, kann ein Datenkommunikationsgerät leicht implementiert werden. Außerdem erhöht die vorliegende Erfindung die Kommunikationseffizienz im Vergleich zur herkömmlichen Datenkommunikation auf Basis von OFDMA in einer gegebenen Kanalumgebung in starken Maß. Gemäß der vorliegenden Erfindung können aufgrund unterschiedlicher Werte von N_u unterschiedliche Arten von Benutzerteilen mit unterschiedlicher Komplexität mit einem Basisstationsteil unter Verwendung eines einzigen Datenformats kommunizieren.

Claims

Datenkommunikationsverfahren unter Verwendung von Orthogonalfrequenzdivisionsmehrfachzugriff (OFDMA) zum Übertragen von Benutzerinformation von einer Übertragungseinheit (22) einer Basisstation an U Benutzer, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Kodieren von U Teilen der Benutzerinformation und Ausgeben des Ergebnisses der Kodierung als N_u Benutzersymbole für jeden der U Benutzer, wo u ein Benutzerindex ist, der 1 ≤ u ≤ U (90) erfüllt; Zuweisen unterschiedlicher Frequenzen zu den entsprechenden Benutzersymbolen für jeden der U Benutzer (92); Durchführen einer N-Punkt inversen Fourier-Transformation an den Ergebnissen der Frequenzzuweisung, wo N eine Gesamtanzahl von Symbolen ist, die den U Benutzern zugewiesen werden kann und die Summe von N₁ bis N_u nicht größer ist als N (94); Einsetzen eines zyklischen Erweiterungssymbols in das Ergebnis der inversion Fourier-Transformation (96); und Konvertierung des Ergebnisses des Einsetzens in ein Symbolbfocksignal und Übertragen des Symbolblocksignals an den Benutzer (98); worin der Schritt zum Zuweisen unterschiedlicher Frequenzen zu den entsprechenden Benutzersymbolen für jeden der U Benutzer (92) umfasst: Auswählen von N_u Benutzersymbolen für eine u-ten Benutzer als Reaktion auf ein Steuersignal und Ausgeben der Ergebnisse X_n der Zuweisung gemäß der folgenden Formel
wo n ein Frequenzindex ist, der 0 ≤ n ≤ N–1 erfüllt; X_n ^(u) = A_m ⁽ ^u), wenn n = mL_u + n_u und X_n ^(u) = 0, wenn n ≠ mL_u + n_u, wo A_m ⁽ ^u) das u-te Benutzersymbol ist, 0 ≤ m <N_u, L_u N/N_u ist und n_u eine Frequenzversatzzahl ist, die dem u-ten Benutzer zugewiesen ist; und dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzversatzzahlen für die Benutzer erhalten werden durch die Schritte: (a) Anordnen der U Benuzer in aufsteigender Folge von L_u (220); (b) Initialisierung eines Benutzerindex u und der Frequenzversatzzahl, wo 1 ≤ u ≤ U (222); (c) Erhöhen des Benutzerindex u um 1, wobei ein Wert b_i∊{0, 1} erhalten wird der
erfüllt und Erhalten der Frequenzversatzzahl unter Verwendung von
und (d) Bestimmen, ob der Benutzerindex u kleiner ist als die Zahl der Benutzer und Übergang zu Schritt (c), wenn bestimmt ist, dass der Benutzerindex u kleiner ist als die Anzahl der Benutzer (226).
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt (b) umfasst: Initialisieren des Benutzerindex u und der Frequenzversatzzahl auf 1 bzw. 0, und der Schritt (c) umfasst Bestimmen von
als Frequenzversatzzahl.
Datenkommunikationsverfahren von Anspruch 1, worin der Schritt (b) umfasst: Initialisieren des Benutzerindex u und der Frequenzversatzzahl auf 1 bzw. L₁–1, und der Schritt (c) umfasst Bestimmen von
als Frequenzversatzzahl.