DE60305284T2 - Verfahren und Sender/Empfänger zum Senden von Funkrufinformationen in Orthogonal-Frequenzmultiplex-Systemen - Google Patents

Verfahren und Sender/Empfänger zum Senden von Funkrufinformationen in Orthogonal-Frequenzmultiplex-Systemen Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Übertragung von Informationen in einem zellularen OFDM-Kommunikationssystem, insbesondere auf die Übertragung von Funkrufinformationen im Standby-Status. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren gemäß den Vorbemerkungen zu Anspruch 1, auf eine Übertragungsvorrichtung gemäß den Vorbemerkungen zu Anspruch 10 und auf eine Empfangsvorrichtung gemäß den Vorbemerkungen zu Anspruch 13.
  • Dieses Verfahren, diese Übertragungsvorrichtung und diese Empfangsvorrichtung sind aus dem Patent EP 1 180 866 A1 bekannt.
  • Zudem ist der aktuelle Stand der Technik aus dem Patent US 5 452 288 A bekannt.
  • 2. Beschreibung verwandter Techniken
  • In Orthogonal-Frequenzmultiplex-Systemen werden alle zu übertragenden Informationen von der OFDM-Modulationseinheit mit einem IFFT-Algorithmus (Inverse Fast Fourier Transform) im Übertragungsgerät transformiert. Dann werden die modulierten Informationen über ein Funksende-Frontend versandt, ehe sie über einen Funkkanal das Funkempfangs-Frontend erreichen. Die Informationen werden schließlich vom Funkempfangs-Frontend zur FFT-Operation (Fast Fourier Transformation) an die OFDM-Demodulationseinheit übertragen. Diese IFFT- und FFT-Operationen erfordern komplexe Berechnungen. Die Rechenmenge ist groß und daraus resultiert ein hoher Stromverbrauch.
  • Des Weiteren wird zum Zweck der Highspeed-Datenübertragung für FFT-Operationen in der Regel eine große Operationslänge eingestellt, insbesondere ist die Anzahl an Hilfsträgern ziemlich hoch, z.B. 1024, 2048 usw. Dadurch wird die Operation komplexer. Beträgt die Zeit für ein OFDM-Symbol in einem System 0,1 Sekunde, ist das 51200-fache an komplexer Multiplikation und das 102400-fache an komplexer Addition erforderlich, um eine 1024-Punkt-FFT-Operation zu erreichen. Solche komplexen Operationen führen zu einem hohen Stromverbrauch.
  • Insbesondere ist in der Empfangsvorrichtung, beispielsweise in einem Mobiltelefon, nur eine Demodulation im Ruhemodus (d.h. im Standby-Status) erforderlich, um die Funkrufinformationen zu erhalten. Wenn jedoch jedes Mal, wenn ein Funkruf erfolgt, eine FFT-Operation durchgeführt wird, hat dies einen hohen Stromverbrauch im Mobiltelefonakku zur Folge. Somit verringert sich die Nutzungsdauer des Akkus nach dem Aufladen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung besteht darin, die genannten Probleme zu lösen. Der Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Übertragung von Funkrufinformationen in OFDM-Systemen sowie einen Sender/Empfänger zu dessen Umsetzung zu bieten.
  • Der Gegenstand wird durch das Verfahren aus Anspruch 1, die Übertragungsvorrichtung aus Anspruch 10 und die Empfangsvorrichtung aus Anspruch 13 gelöst.
  • Im Standby-Status führt der Empfänger eine Spread-Spectrum-Demodulation oder eine digitale Demodulation mit geringerem Stromverbrauch aus, um die erforderlichen Funkrufinformationen zu ermitteln. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch im Standby-Status reduziert und die Nutzungsdauer des Akkus verlängert werden.
  • Die Erfindung wird wie folgt implementiert:
    Ein Verfahren zum Senden von Funkrufinformationen in Orthogonal-Frequenzmultiplex-Systemen (OFDM), bestehend aus den folgenden Schritten:
    • a) Individuelle Einstellung eines Funkruf-Hilfskanals (APCH) in der Sendevorrichtung für Funkrufinformationen;
    • b) Durchführung einer Spread-Spectrum-Modulation oder einer digitalen Modulation der genannten Funkrufinformationen im genannten Funkruf-Hilfskanal;
    • c) Überlagern des in Schritt b modulierten Signals mit dem OFDM-Kanalsignal;
    • d) Im Empfänger werden die Funkrufinformationen aus dem APCH im Ruhemodus anhand einer Spread-Spectrum-Demodulation oder einer digitalen Demodulation für die Funkruf-Nutzer demoduliert.
  • Bei der digitalen Modulation aus Schritt (b) handelt es sich um eine digitale FSK- oder QPSK-Modulation.
  • Das modulierte Signal aus Schritt (c) wird mit den Trainingssymbolen des OFDM-Kanalsignals oder mit dem gesamten OFDM-Kanalsignal überlagert.
  • Das modulierte Signal aus Schritt (c) weist einen relativ niedrigen Strom auf, wenn es zum gesamten OFDM-Kanalsignal addiert wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Trainingssymbole überlagert werden. Die Spread-Spectrum-Modulation in Schritt (b) kann im Vergleich zur Überlagerung der modulierten Signale mit Trainingssymbolen größere Spread-Spectrum-Faktoren verwenden.
  • Der Spread-Spectrum-Code kann für die Spread-Spectrum-Demodulation aus Schritt (d) verwendet werden.
  • In Schritt (c) werden die APCH-Informationen diskret an die Positionen der Trainingssymbole verteilt, wenn das modulierte Signal mit den Trainingssymbolen überlagert wird. Die genannten Trainingssymbole setzen sich aus pseudo-statistischen Rauschsequenzen zusammen.
  • Eine Sendevorrichtung für OFDM-Systeme, die Folgendes umfasst: FFT (Fast Fourier Transformation) der übertragenen Informationen, eine OFDM-Modulationseinheit, die OFDM-Kanalsignale erzeugt, und ein Funksende-Frontend, das eingesetzt wird, um die genannten OFDM-Kanalsignale zu übermitteln, und die außerdem umfasst:
    Eine APCH-Kanaleinheit, die dazu dient, Spread-Spectrum-Modulationen oder digitale Modulationen an den Funkrufinformationen durchzuführen, die in den genannten, übermittelten Informationen enthalten sind;
    Eine Addiereinheit, die die Signale, die von dem genannten APCH-Kanal moduliert werden, mit dem OFDM-Kanalsignal überlagert, das von der OFDM-Modulationseinheit ausgegeben wird, und diese über das Funksende-Frontend übermittelt.
  • Die Addiereinheit überlagert das von dem genannten APCH-Kanal modulierte Signal mit den Trainingssymbolen des OFDM-Kanalsignals oder dem gesamten OFDM-Kanalsignal, das von der genannten OFDM-Modulationseinheit ausgegeben wird.
  • Eine in OFDM-Systemen eingesetzte Empfangsvorrichtung, bestehend aus dem Funkempfangs-Frontend zum Empfang des OFDM-Kanalsignals, das die Funkrufinformationen beinhaltet, die mit Spread-Spectrum- oder digitaler Modulation moduliert werden, wobei die OFDM-Demodulationseinheit zur FFT-Ausführung eingesetzt wird, und einer Steuereinheit, die die Schaltangaben entsprechend dem Betriebsmodus des Empfängers ausgibt und außerdem Folgendes umfasst:
    Ein Modus-Schaltmodul, das die Aufgabe hat, entsprechend der Schaltangabe von der Steuereinheit zwischen Betriebsmodus und Ruhemodus umzuschalten, um die Fließrichtung des Signals am genannten Funkempfangs-Frontend zu ändern;
    Eine APCH-Demodulationseinheit, die eine Spread-Spectrum-Demodulation oder eine digitale Demodulation der empfangenen Funkrufinformationen durchführt, die per Spread-Spectrum- oder digitaler Modulation moduliert wurden, um die Funkrufinformationen zu erhalten, wenn die Vorrichtung vom Modus-Schaltmodul in den Ruhemodus geschaltet wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein individueller Funkruf-Hilfskanal eingestellt, der die Spread-Spectrum-Modulation oder die digitale Modulation der Funkrufinformationen bei geringem Stromverbrauch durchführt. Das modulierte Signal wird den Trainingssymbolen des OFDM-Kanalsignals oder dem gesamten OFDM-Kanalsignal hinzugefügt, ehe diese zusammen übertragen werden. Die gewünschten Informationen können bei geringem Stromverbrauch anhand einer Spread-Spectrum-Demodulation oder einer digitalen Demodulation des Funkruf-Hilfskanals ermittelt werden, ohne dass dazu eine FFT-Operation erforderlich ist, die viel Strom verbraucht. Dies reduziert den Stromverbrauch im Standby-Status und verlängert somit die Nutzungsdauer des Akkus.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1(a) stellt das Funktionsblockdiagramm des korrelativen Anteils der Basisstation gemäß Ausführungsvariante 1 der vorliegenden Erfindung dar;
  • 1(b) zeigt das Funktionsblockdiagramm des korrelativen Anteils des Mobilteils gemäß Ausführungsvariante 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, wie die modulierten Funkrufinformationen den Trainingssymbolen des OFDM-Kanalsignals hinzugefügt werden;
  • 3 ist das schematische Diagramm, wie die modulierten Funkrufinformationen dem gesamten OFDM-Kanalsignal hinzugefügt werden.
  • Beschreibung der Ausführungsvariante
  • Eine weitere, detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung erfolgt im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen der Ausführungsvarianten:
  • 1(a) ist ein Teil eines Funktionsblockdiagramms einer Basisstation 10, die gemäß der vorliegenden Erfindung in OFDM- Systemen implementiert ist. In der vorliegenden OFDM-Basisstation ist eine OFDM-Modulationseinheit 11 sowie ein Funksende-Frontend 12 enthalten. Die OFDM-Modulationseinheit 11 führt an den zu übertragenden Informationen TI eine IFFT-Operation durch; dadurch wird ein OFDM-Signal erzeugt, das später vom Funksende-Frontend 12 übermittelt wird. Andere Komponenten der Basisstation entsprechen dem früheren Stand der Technik, sie sind daher nicht abgebildet und werden nicht weiter erläutert. Eine dedizierte APCH-Kanaleinheit 13, die an den übermittelten Informationen TI, die die Funkrufinformationen enthalten, eine Spread-Spectrum-Modulation oder eine digitale Modulation wie z.B. FSK und QPSK durchführt, wird in dieser Erfindung zusätzlich eingesetzt. Außerdem wird eine Addiereinheit integriert. Die Addiereinheit 14 fügt das Signal, das von der APCH-Kanaleinheit 13 moduliert wurde, dem OFDM-Kanalsignal hinzu, das von der OFDM-Modulationseinheit 11 moduliert wurde. Es sind zwei Addiermodi verfügbar, die noch beschrieben werden. Die addierten Signale werden vom Funksende-Frontend 12 übertragen.
  • 1(b) ist ein Teil eines Funktionsblockdiagramms eines gemäß der vorliegenden Erfindung in OFDM-Systemen implementierten Mobilteils 15. Im vorliegenden OFDM-Mobilteil 15 sind ein Funkempfangs-Frontend 16 sowie eine OFDM-Demodulationseinheit 17 vorhanden. Das Funkempfangs-Frontend 16 empfängt das OFDM-Kanalsignal, das später von der OFDM-Demodulationseinheit 17 anhand einer FFT-Operation in das demodulierte Ausgangssignal umgewandelt wird. Andere Komponenten des Mobilteils entsprechen dem früheren Stand der Technik, sie sind daher nicht abgebildet und werden nicht weiter erläutert. In dieser Erfindung sind außerdem ein Modus-Schaltmodul 18 und eine APCH-Demodulationseinheit 19 integriert. Die Signale von der Basisstation 10 werden vom Funkempfangs-Frontend 16 empfangen und an das Modus-Schaltmodul 18 ausgegeben. Wenn das Mobilteil 15 online ist, wird der Modus auf „Betriebsmodus WM" eingestellt, um die Broadcast-Informationen der Zelle zu erhalten. Wenn das Mobilteil 15 im Betriebsmodus die Signale nicht innerhalb eines bestimmten Zeitraums überträgt oder empfängt, gibt die Steuereinheit die Schaltangabe SI an das Modus-Schaltmodul aus, um das Mobilteil in den „Ruhemodus SM" zu schalten; im Ruhemodus überwacht das Mobilteil 15 den Funkruf-Hilfskanal APCH. Wenn erfasst wird, dass die Basisstation 10 einen Funkruf an die Mobilstation 15 übermittelt oder wenn das Mobilteil 15 ruft, übermittelt die Steuereinheit die Schaltangaben SI an das Modus-Schaltmodul 18, um das Mobilteil 15 in den „Betriebsmodus" zu schalten. Im Ruhemodus übermittelt das Modus-Schaltmodul 18 die Signale an die APCH-Demodulationseinheit 19. Mit Hilfe von Spread-Spectrum-Codes oder digitaler Demodulation demoduliert die APCH-Demodulationseinheit 19 die Funkrufinformationen PI, die in den OFDM-Kanalsignalen enthalten sind, für die Funkrufnutzer.
  • In Bezug auf 2 und 3 sind für die Addiereinheit zwei Addiermodi verfügbar.
  • In einem Modus können die modulierten Signale der APCH-Kanaleinheit in Addiereinheit 14 mit den Trainingssymbolen des OFDM-Kanalsignals überlagert werden, wie in 2 dargestellt. Auf diese Weise werden die APCH-Informationen diskret an die Position der Trainingssymbole verteilt. Im Allgemeinen werden OFDM-System-Trainingssymbole eingefügt. Diese Trainingssymbole setzen sich aus pseudo-statistischen Rauschsequenzen und anderen bekannten Symbolen zusammen.
  • Im anderen Modus können die demodulierten Signale des APCH-Kanals mit den gesamten OFDM-Kanalsignalen überlagert werden, wie in 3 dargestellt. In diesem Modus kann die Energie des APCH-Kanalsignals sehr niedrig sein, daher ist die Interferenz mit OFDM-Signalen ziemlich gering. Gleichzeitig können große Spread-Spectrum-Faktoren eingesetzt werden, da der gesamte APCH-Zeitraum sehr lang ist. Des Weiteren können die Funkrufinformationen im Mobilteil 15 für die Funkrufnutzer in APCH demoduliert werden, auch wenn das Signal sehr schwach ist.
  • Variante 1 stellt nur eine Ausführungsmöglichkeit dieser Erfindung dar. Die genannte Basisstation 10 ist nur ein Beispiel für ein Übertragungsgerät in OFDM-Systemen, ebenso wie das genannte Mobilteil 15 in Bezug auf die Empfangsgeräte. Jedes Sende- und Empfangsgerät für OFDM-Systeme kann in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
  • Legende zu den Zeichnungen
    Figure 00090001

Claims (13)

  1. Ein Verfahren zur Übermittlung von Funkrufinformationen in einem Orthogonal-Frequenzmultiplex-System OFDM, wobei ein OFDM-Kanalsignal mit Hilfe einer umgekehrten schnellen Fourier-Transformationsoperation IFFT der zu übermittelnden Information (TI) erzeugt wird, bestehend aus folgenden Schritten: (a) individuelle Einstellung (13) eines Funkruf-Hilfskanals (APCH) für die Funkruf-Informationen; (b) Durchführung (13) einer Spread-Spectrum-Modulation oder einer digitalen Modulation der genannten Funkruf-Informationen des genannten Funkruf-Hilfskanals (APCH); gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: (c) Überlagern (14) des modulierten Signals aus Schritt (b) mit dem genannten OFDM-Kanalsignal und Übertragung (12) des überlagerten Signals; (d) Empfang (16) des überlagerten Signals und Demodulation (19) der genannten Funkrufinformationen (PI) des Funkruf-Hilfskanals (APCH) im Ruhemodus (SM) mittels Spread-Spectrum-Demodulation oder digitaler Demodulation.
  2. Das Verfahren aus Anspruch 1, wobei es sich bei der digitalen Modulation aus Schritt (b) um eine digitale FSK- oder QPSK-Modulation handelt.
  3. Das Verfahren aus Anspruch 1, wobei das modulierte Signal aus Schritt (c) mit den Trainingssymbolen des OFDM-Kanalsignals überlagert wird.
  4. Das Verfahren aus Anspruch 1, wobei das modulierte Signal aus Schritt (c) mit dem gesamten OFDM-Kanalsignal überlagert wird.
  5. Das Verfahren aus Anspruch 1, wobei das modulierte Signal aus Schritt (c) im Vergleich zur Überlagerung mit den Trainingssymbolen eine relativ geringe Leistung aufweist, wenn es mit dem gesamten OFDM-Kanalsignal überlagert wird.
  6. Das Verfahren aus Anspruch 5, wobei bei der Spread-Spectrum-Modulation aus Schritt (b) im Vergleich zur Überlagerung des modulierten Signals mit den Trainingssymbolen relativ große Spread-Spectrum-Faktoren eingesetzt werden können.
  7. Das Verfahren aus Anspruch 1, wobei der Spread-Spectrum-Code für die genannte Spread-Spectrum-Demodulation aus Schritt (d) eingesetzt werden kann.
  8. Das Verfahren aus Anspruch 3, wobei das modulierte Signal aus Schritt (c) diskret an die Positionen der Trainingssymbole verteilt wird, wenn das modulierte Signal mit den Trainingssymbolen überlagert wird.
  9. Das Verfahren aus Anspruch 3 oder 8, wobei sich die genannten Trainingssymbole aus pseudo-statistischen Rauschsequenzen zusammensetzen.
  10. Eine Sendevorrichtung, die in einem Orthogonal-Frequenzmultiplexsystem OFDM eingesetzt wird, bestehend aus: einer OFDM-Modulationseinheit (11) zur Erzeugung eines OFDM-Kanalsignals unter Nutzung einer umgekehrten schnellen Fourier-Transformationsoperation (IFFT) der zu übermittelnden Information (TI), und einer Funkruf-Hilfskanaleinheit (APCH) (13) zur Durchführung einer Spread-Spectrum-Modulation oder einer digitalen Modulation der Funkruf-Informationen; gekennzeichnet durch: eine Addiereinheit (14) zur Überlagerung des von der Funkruf-Hilfskanaleinheit (APCH) (13) modulierten Signals mit dem OFDM-Kanalsignal, das von der OFDM-Modulationseinheit (11) ausgegeben wurde; und einem Funksende-Frontend (12) zur Übertragung des überlagerten Signals.
  11. Die Sendevorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Addiereinheit (14) das von der genannten Funkruf-Hilfskanaleinheit (APCH) (13) modulierte Signal mit den Trainingssymbolen des OFDM-Kanalsignals überlagert, das von der OFDM-Modulationseinheit (11) ausgegeben wurde.
  12. Die Sendevorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Addiereinheit (14) das von der genannten Funkruf-Hilfskanaleinheit (APCH) (13) modulierte Signal mit dem gesamten OFDM-Kanalsignal überlagert, das von der genannten OFDM-Modulationseinheit (11) ausgegeben wurde.
  13. Eine Empfangsvorrichtung, die in einem Orthogonal-Frequenzmulitplex-System (OFDM) eingesetzt wird, bestehend aus: einem Funkempfangs-Frontend (16) zum Empfang von Signalen, bestehend aus einem OFDM-Kanalsignal, das mit Funkrufinformationen überlagert wurde, die mittels Spread-Spectrum- oder digitaler Modulation moduliert wurden; und einer OFDM-Demodulationseinheit (17) zur Durchführung einer schnellen Fourier-Transformationsoperation (FFT); gekennzeichnet durch: eine Steuereinheit zur Ausgabe von Schaltangaben (SI) entsprechend dem Betriebsmodus (WM) der Empfangsvorrichtung; einem Modus-Schaltmodul (18) zum Umschalten zwischen dem Betriebsmodus (WM) und dem Ruhemodus (SM) entsprechend den Schaltangaben (SI) von der Steuereinheit; einer Demodulationseinheit (19) für den Funkruf-Hilfskanal (APCH) zur Spread-Spectrum- oder digitalen Demodulation der empfangenen Funkruf-Informationen, die mittels Spread-Spectrum- oder digitaler Modulation moduliert wurden, um die Funkruf-Informationen (PI) zu erhalten, wenn die Empfangsvorrichtung vom Modus-Schaltmodul (18) in den Ruhemodus (SM) geschaltet wird.
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