DE60311761T2

DE60311761T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Übertragung und zum Empfang von einer Pilotfolge in einem Mobilkommunikationssystem mittels Raum-Zeit-Trellis-Kodes

Info

Publication number: DE60311761T2
Application number: DE60311761T
Authority: DE
Inventors: c/o Samsung Electronics Co. Chan-Soo 442-742 Suwon-si Hwang; c/o Samsung Electronics Co. Young-Soo 442-742 Suwon-si Kim; c/o Samsung Electronics Co. Seung-Hoon 442-742 Suwon-si Nam; c/o Samsung Electronics Co. Jae-Hak 442-742 Suwon-si Chung
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: CN1518238A; CN1272917C; KR100526511B1; JP2004229292A; US20040146025A1; EP1441461B1; JP4046694B2; DE60311761D1; KR20040067470A; US7480339B2; EP1441461A1; US20070237262A1; US7539264B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Mobilkommunikationssystem, und im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Senden/Empfangen einer Pilotsequenz in einem Mobilkommunikationssystem unter Verwendung eines Raum-Zeit-Trellis-Codes (im Folgenden als „STTC" bezeichnet).
Im Zuge der schnellen Entwicklung von Mobilkommunikationssystemen hat auch die Menge an Daten, die durch das Mobilkommunikationssystem bearbeitet wird, zugenommen. Vor kurzem wurde ein Mobilkommunikationssystem der dritten Generation für das Übertragen von Hochgeschwindigkeitsdaten entwickelt. Für das Mobilkommunikationssystem der dritten Generation wird in Europa ein asynchrones Weitband-Codemultiplexzugriff- (im Folgenden als „W-CDMA" bezeichnet) System als Standard für das Funkzugriffssystem eingeführt, wohingegen Nordamerika ein synchrones Codemultiplexzugriffssystem-2000-(im Folgenden als „CDMA-2000" bezeichnet)System als seinen Standard für das Funkzugriffssystem einführt. Im Allgemeinen stehen in diesen Mobilkommunikationssystemen viele Mobilstationen (MSs) über eine gemeinsame Basisstation (BS) miteinander in Kommunikation. Während der Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung kann möglicherweise in dem Mobilkommunikationssystem eine Phase eines empfangenen Signals aufgrund eines auf einem Funkkanal auftretenden Fading-Phänomens („Schwund") verzerrt werden. Durch Fading wird die Amplitude eines empfangenen Signals um mehrere dB auf mehrere zehn dB reduziert. Wenn eine Phase eines empfangenen Signals, das aufgrund des Fading-Phänomens verzerrt ist, während der Datendemodulation nicht ausgeglichen wird, wird aus der Phasenverzerrung eine Ursache für Informationsfehler in den Übertragungsdaten, welche durch eine Senderseite gesendet werden, was zu eine Verringerung der Qualität eines Kommunikationsdienstes führt. Dementsprechend müssen Mobilkommunikationssysteme Fading überwinden, um Hochgeschwindigkeitsdaten ohne eine Verringerung der Dienstqualität zu übertragen, und zu diesem Zweck mehrere unterschiedliche Techniken anwenden.
Im Allgemeinen verwendet ein CDMA-System einen RAKE-Empfänger, der Diversity-Empfang durchführt, indem er die Verzögerungsausbreitung eines Kanals nutzt. Wäh rend der RAKE-Empfänger für den Empfang eines Signals mit Mehrwegeausbreitung Empfangs-Diversity anwendet, ist ein RAKE-Empfänger, der das Diversity-Verfahren unter Verwendung der Verzögerungsausbreitung anwendet, dahingehend unvorteilhaft, dass er dann nicht arbeitet, wenn sich die Verzögerungsausbreitung unterhalb eines voreingestellten Wertes befindet. Darüber hinaus wird in einem Doppler-Ausbreitungskanal ein Zeit-Diversity-Verfahren unter Verwendung von Interleaving und Codieren durchgeführt. Der Nachteil des Zeit-Diversity-Verfahrens besteht jedoch darin, dass es in einem Doppler-Ausbreitungskanal mit geringer Geschwindigkeit kaum durchführbar ist.
Aus diesem Grund wird in einem Kanal mit geringer Verzögerungsausbreitung wie beispielsweise einem Indoor-Kanal und in einem Kanal mit Doppler-Spread (Frequenzspreizung) mit geringer Geschwindigkeit wie beispielsweise einem Pedestrian-Kanal zum Überwinden des Fadings ein Raum-Diversity-Verfahren angewendet. Das Raum-Diversity-Verfahren verwendet zwei oder mehr Sende-/Ernpfangsantennen. Bei diesem Verfahren wird, wenn ein Signal, das durch eine Sendeantenne gesendet wird, aufgrund von Fading in seiner Signalleistung abnimmt, ein Signal, das durch die andere Sendeantenne gesendet wird, empfangen. Raumdiversity kann in ein Empfangsantennen-Diversity-Verfahren, das eine Empfangsantenne verwendet und in ein Sende-Diversity-Verfahren, das eine Sendeantenne verwendet, klassifiziert werden. Da das Empfangsantennen-Diversity-Verfahren jedoch in einer Mobilstation angewendet wird, erweist es sich in Anbetracht der Größe und der Installationskosten der Mobilstation als schwierig, eine Vielzahl von Antennen in der Mobilstation zu installieren. Aus diesem Grund wird empfohlen, das Sende-Diversity-Verfahren anzuwenden, bei dem eine Vielzahl von Sendeantennen in einer Basisstation installiert ist.
Insbesondere für ein Mobilkommunikationssystem der vierten Generation geht man von einer Datenrate von ungefähr 10 Mbps bis 15 Mbps aus, und eine Fehlerrate erfordert eine Bitfehlerrate (im Folgenden als „BER" [bit error rate] bezeichnet) mit einem Wert von 10^–3 für Sprache, eine BER von 10^–6 für Daten und eine BER von 10^–9 für Bilder. Der Raum-Zeit-Trellis-Code STTC ist eine Kombination aus einem Mehrfachantennen-Verfahren und einem Kanalcodierungsverfahren, und dabei handelt es sich um ein Verfahren, das eine drastische Verbesserung der Datenrate und der Zuverlässigkeit in einem MIMO-(mit Mehrfacheingang und Mehrfachausgang)Funkkanal bewirkt. Der STTC erzielt den Raum-Zeit-Diversity-Gewinn des Empfängers durch Ausweiten einer Raum-Zeit-Dimension eines Sendesignals eines Senders. Darüber hinaus kann der STTC einen Codierungsgewinn ohne eine zusätzliche Bandbreite erzielen, was zu einer Verbesserung der Kanalkapazität beiträgt.
Aus diesem Grund wird bei dem Sende-Diversity-Verfahren der STTC verwendet. Wenn der STTC verwendet wird, wird ein Codierungsgewinn, welcher ein Erhöhen der Sendeleistung bewirkt, zusammen mit einem Diversity-Gewinn erzielt, der einer Reduzierung des Kanalgewinns entspricht, der aufgrund eines Fadingkanals auftritt, wenn die mehreren Sendeantennen verwendet werden. Ein Verfahren zum Senden eines Signals unter Verwendung des STTCs wird in dem Dokument „Space Time Codes For High Data Rate Wireless Communication: Performance Criterion And Code Construction," von Vahid Tarokh, N. Seshadri und A. Calderbank, in IEEE Trans. On Info. Theory, Seiten 744 bis 765, Bnd. 44, Nr. 2, März 1998, offenbart, dessen Inhalte durch Verweis einen Bestandteil dieser Beschreibung bilden. In diesem Referenzdokument wird vorausgesetzt, dass, wenn eine Coderate als die Anzahl von Symbolen definiert ist, die in einer Sendeeinheitszeit gesendet wird, die Coderate kleiner als 1 sein muss, um den Diversity-Gewinn zu erzielen, der dem Produkt aus der Anzahl Sendeantennen und der Anzahl der Empfangsantennen entspricht.
In den Konferenzdokumenten der 36. Asimolar Conference On Signals, Systems & Computers. Pacific Groove, Kalifornien, vom 3. bis 6. November 2002, Asimolar Conference On Signals, Systems & Computers, New York, IEEE, US (03.11.2002), 1OF 2 CONF 36, Seiten 1862 bis 1866, schlagen Yue & Gibson Raum-Zeit-blockcodierte (STBC „Space Time Block Coding") OFDM-(Orthogonal Frequency Division Multiplex) Systeme vor, die Trainingssymbole verwenden. Es werden zwei Trainingssymbole gleichzeitig von zwei entsprechenden Sendeantennen gesendet. Auf Basis von Orthogonalität der Raum-Zeit-Block-Codes wird Kanalschätzung durchgeführt.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine allgemeine Struktur eines Senders, der den STTC verwendet, schematisch darstellt. Wenn in Bezug auf 1 P Informationsdatenbits d₁, d₂, d₃, ..., d_P in den Sender eingegeben werden, werden die eingegebenen Informationsdatenbits d₁, d₂, d₃, ..., d_P einem Seriell-Parallel-(S/P)Umsetzer 111 zugeführt. Hierbei entspricht der Index P der Anzahl von durch den Sender in einer Sende einheitszeit zu sendenden Informationsdatenbits, und die Sendeeinheitszeit kann zu einer Symboleinheit werden. Der S/P-Umsetzer 111 führt Seriell-Parallel-Umsetzung der Informationsdatenbits d₁, d₂, d₃, ..., d_P durch und führt seine Ausgaben einem ersten bis P-ten Codierer 121-1 bis 121-P zu. Dies bedeutet, dass der S/P-Umsetzer 111 dem ersten Codierer 121-1 ein Seriell-Parallel-Umsetzung unterzogenes Informationsdatenbit d₁ zuführt, und auf die gleiche Weise dem P-ten Codierer 121-P ein Seriell-Parallel-Umsetzung unterzogenes Informationsdatenbit d_P zuführt. Der erste bis P-te Codierer 121-1 bis 121-P codieren jeder die von dem S/P-Umsetzer 111 ausgegebenen Signale in einem vorgegebenen Codierungsschema und führen anschließend ihre Ausgaben dem ersten bis M-ten Modulator 131-1 bis 131-M zu. Hierbei entspricht der Index M der Anzahl der in dem Sender enthaltenen Sendeantennen, und die vorgegebenen [Seite -4- oben „one another in operation except the signals applied thereto"] NÄCHSTER SATZ (von Seite -4- oben):
Aus diesem Grund wird hierin lediglich der erste Modulator 131-1 beschrieben. Der erste Modulator 131-1 addiert die von dem ersten bis P-ten Codierer 121-1 bis 121-P empfangen Signale, multipliziert das Additionsergebnis mit einem Gewinn, der für eine Sendeantenne erzielt wird, an die der erste Modulator 131-1 angeschlossen ist, das heißt, eine erste Sendeantenne ANT#1, moduliert das Multiplikationsergebnis in einem vorgegebenen Modulationsschema und führt das Modulationsergebnis einem ersten Multiplexer (MUX#1) 141-1 zu. Hierbei umfasst das Modulationsschema Binärphasenumtastung BPSK (Binary Phase Shift Keying), Vierphasenumtastung QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), Quadraturamplitudenmodulation QAM (Quadrature Amplitude Modulation), Pulsamplitudenmodulation PAM (Puls Amplitude Modulation) und Phasenmodulation PSK (Phase Shift Keying). Da in 1 angenommen wird, dass die Anzahl der Codierer P ist, wird eine 2^P-te Quadraturamplitudenmodulation QAM als Modulationsschema verwendet.
Der erste bis M-te Modulator 131-1 bis 131-M führen ihre Modulationssymbole S₁ bis S_M jeweils dem ersten bis M-ten Multiplexer 141-1 bis 141-M zu. Der erste Multiplexer 141-1 empfängt ein von dem ersten Modulator 131-1 ausgegebenes Modulationssymbol S₁, multiplext eine durch einen Trainingssequenz-Generator 151 generierte Trainingssequenz oder Pilotsequenz und sendet seine Ausgabe durch die erste Sendeantenne ANT#1. Der Trainingssequenz-Generator 151 generiert eine Sequenz für die Kanalschätzung zwischen einem Sender und einem Empfänger und generiert hierbei zwei Ar ten von Sequenzen: eine Sequenz mit einer relativ langen Länge; und eine Sequenz mit einer relativ kurzen Länge. Bei der Sequenz mit einer relativ langen Länge handelt es sich um eine Trainingssequenz, die für die anfängliche Kanalschätzung zwischen dem Sender und dem Empfänger übertragen wird, während es sich bei der Sequenz mit einer relativ kurzen Länge um eine Pilotsequenz handelt, die während der Kommunikation für die Kanalschätzung zwischen dem Sender und dem Empfänger übertragen wird. Während des Sendens der Trainingssequenz und der Pilotsequenz werden keine Informationsdaten übertragen. Auf die gleiche Weise wie der erste Multiplexer 141-1 empfangen die anderen Multiplexer, so beispielsweise der M-te Multiplexer 141-M ein Modulationssymbol S_M, das von dem M-ten Modulator 131-M ausgegeben wird, er multiplext eine durch den Trainingsequenz-Generator 151 generierte Trainingsequenz oder eine Pilotsequenz und sendet seine Ausgabe durch die M-te Sendeantenne ANT#M.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine ausführliche Struktur des in 1 dargestellten ersten bis P-ten Codierers 121-1 bis 121-P illustriert. Der Einfachheit halber wird lediglich eine Beschreibung des ersten Codierers 121-1 angeführt. Das von dem S/P-Umsetzer 111 ausgegebene Informationsdatenbit d₁ wird dem ersten Codierer 121-1 zugeführt, und der erste Codierer 121-1 führt das Informationsdatenbit d₁ angezapften Verzögerungsleitungen zu, das heißt, den Verzögerungsleitungen (D) 211-1, 211-2, ..., 211-(K-1). Hierbei ist die Anzahl der Verzögerungen, beziehungsweise die Anzahl der angezapften Verzögerungsleitungen, um 1 kleiner als eine Beschränkungslänge K des ersten Codierers 121-1. Die Verzögenangsleitungen 211-1, 211-2, ..., 211-(K-1) verzögern jede ihre Eingangssignale. Dies bedeutet, dass die Verzögerungsleitung 211-1 das Informationsdatenbit d₁ verzögert und ihre Ausgabe der Verzögerungsleitung 211-2 zuführt, und die Verzögerungsleitung 211-2 ein Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 211-1 verzögert. Darüber hinaus werden den Verzögerungsleitungen 211-1, 211-2, ..., 211-(K-1) zugeführte Eingangssignale mit vorgegebenen Gewinnen multipliziert und anschließend jeweils den Moduloaddierern 221-1, ..., 212-M zugeführt. Die Anzahl der Moduloaddierer ist mit der Anzahl der Sendeantennen identisch. Da in 1 die Anzahl der Sendeantennen M beträgt, beträgt die Anzahl der Moduloaddierer ebenfalls M. Darüber hinaus werden Gewinne, die mit den Eingangssignalen der Verzögerungsleitungen 211-1, 211-2, ..., 211-(K-1) multipliziert werden, durch g_i,j,t, dargestellt, wobei i einen Codiererindex, j einen Antennenindex und t einen Speicherindex darstellt. Da in 1 die Anzahl der Codierer P beträgt und die Anzahl der Antennen M beträgt, erhöht sich der Codiererindex i von 1 auf P, der Antennenindex erhöht sich von 1 auf M, und der Speicherindex K erhöht sich von 1 auf die Beschränkungslänge K. Die Moduloaddierer 221-1, ..., 221-M führen jeder Moduloaddition der Signale durch, die durch Multiplizieren der Eingangssignale der entsprechenden Verzögerungsleitungen 211-1, 211-2, ..., 211-(K-1) mit den Gewinnen erhalten worden sind. Das STTC-Codierungsschema ist darüber hinaus auch in dem Dokument „Space Time Codes For High Data Rate Wireless Communication: Performance Criterion And Code Construction," von Vahid Tarokh, N. Seshadri und A. Calderbank, in IEEE Trans. On Info. Theory, Seiten 744 bis 765, Bnd. 44 Nr. 2, März 1998, offenbart.
Um das durch den Sender gesendete STTC-codierte Signal zu decodieren, muss ein Empfänger Informationen über eine Kanalcharakteristik haben, die Sendesignale, welche durch die Vielzahl von Sendeantennen übertragen werden, erfahren, während sie dem Empfänger zugeführt werden. Um eine Kanalcharakteristik der Sendesignale zu bestimmen, führt der Empfänger einen Kanalschätzungsprozess durch. Im Allgemeinen sendet der Sender, um den Empfänger dazu zu befähigen, Kanalschätzung durchzuführen, eine Trainingssequenz oder eine Pilotsequenz. Anschließend führt der Empfänger Kanalschätzung durch Verwenden der von dem Sender gesendeten Trainingssequenz oder der Pilotsequenz durch und decodiert ein Signal, das entsprechend dem Ergebnis der Kanalschätzung empfangen wurde, in ein durch den Sender gesendetes Sendesignal.
Auf diese Weise sendet der Sender eine Trainingssequenz oder einer Pilotsequenz für Kanalschätzung, und während des Sendens der Trainingssequenz oder der Pilotsequenz werden keine Informationsdaten übertragen. Die Trainingssequenz wird periodisch für die Synchronisierung zwischen einem Sender und einem Empfänger übertragen. Wenn eine Kanalumgebung keine abrupte Änderung erfährt, kann im Allgemeinen Kanalschätzung mit lediglich der Trainingssequenz durchgeführt werden. Wenn jedoch die Änderungsgeschwindigkeit einer Kanalumgebung bis zu dem Grad erhöht wird, bei dem sich eine Kanalcharakteristik innerhalb relativ kurzer Zeit, so beispielsweise innerhalb eines Rahmens, ändert, überträgt der Sender eine Pilotsequenz für die Kanalschätzung innerhalb eines Rahmens. Der Empfänger schätzt anschließend auf genaue Weise die sich schnell ändernde Kanalcharakteristik durch Erfassen der Pilotsequenz und führt in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Kanalschätzung richtiges Decodieren eines empfangenen Signals durch.
3 illustriert schematisch ein durch den in 1 dargestellten Sender übertragenes Rahmenformat. 3 wird basierend auf der Annahme beschrieben, dass die Anzahl von in dem in 1 dargestellten Sender enthaltenen Sendeantennen 2 ist. In Bezug auf 3 besteht jedes durch eine erste Antenne ANT#1 und durch eine zweite Antenne ANT#2 gesendetes Rahmenformat aus einer Trainingssequenz-Sendeperiode (Training Sequence) 311, Informationsdaten-Sendeperioden (Data) 313, 317 und 321, und Pilotsequenz-Sendeperioden (Pilot) 315, 319 und 333. Bei der Trainingssequenz-Sendeperiode 311 handelt es sich um einen Zeitraum, in dem eine Trainingssequenz für die anfängliche Kanalschätzung zwischen dem Sender und einem Empfänger übertragen wird. Bei den Informationsdaten-Sendeperioden 313, 317 und 321 handelt es sich um Zeiträume, in denen tatsächliche Informationsdaten gesendet werden, und bei den Pilotsequenz-Sendeperioden 315, 319 und 333 handelt es sich um Zeiträume, in denen eine Pilotsequenz für die Kanalschätzung während des Sendens/des Empfangs von tatsächlichen Informationsdaten übertragen wird. Hierbei wird der Zeitraum, innerhalb dessen die Trainingssequenz gesendet wird als „T_T" definiert, der Zeitraum, innerhalb dessen die Informationsdaten gesendet werden, wird als „T_D" definiert, und der Zeitraum, innerhalb dessen die Pilotsequenz gesendet wird, wird als „T_P" definiert. Dementsprechend senden der erste bis M-te Multiplexer 141-1 bis 141-M des Senders (1) eine vorgegebene Trainingssequenz, das heißt, eine von dem Trainingssequenz-Generator 151 ausgegebene Trainingssequenz in dem Zeitraum T_T, senden (2) Informationsdaten, das heißt, von dem ersten bis M-ten Modulatoren 131-1 bis 131-M ausgegebene Modulationssymbole S₁ bis S_M in dem Zeitraum T_D, und senden (3) eine Pilotsequenz, das heißt, eine von dem Trainingssequenz-Generator 151 ausgegebene Pilotsequenz in dem Zeitraum T_P.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines STTC-Senders mit zwei Codierem und 3 Sendeantennen schematisch darstellt. Wenn in Bezug auf 4 zwei Informationsdatenbits d₁ und d₂ in den Sender eingegeben werden, werden die eingegebenen Informationsdatenbits d₁ und d₂ einem S/P-Umsetzer 411 zugeführt. Der S/P-Umsetzer 411 führt Seriell-Parallel-Umsetzung der Informationsdatenbits d₁ und d₂ durch und gibt das Informationsdatenbit d₁ zu einem ersten Codierer 421-1 aus und gibt das zweite Informationsdatenbit d₂ zu einem zweiten Codierer 421-2 aus. Wenn angenommen wird, dass der erste Codierer 421-1 eine Beschränkungslänge K von 4 (Beschränkungslänge K = 4) aufweist, ist eine in 2 dargestellte interne Struktur des ersten Codierens 421-1 aus 3 Verzögerungsleitungen (1 + 2D + D³) und 3 Moduloaddierem gebildet, wobei die Anzahl der Verzögerungsleitungen und der Moduloaddierer einem Wert entspricht, der um 1 kleiner ist als die konstante Länge K = 4. Dementsprechend werden in dem ersten Codierer 421-1 das einer ersten Verzögerungsleitung zugeführte nicht-verzögerte Informationsdatenbit d₁, ein Bit, das durch Multiplizieren eines einmalig durch die erste Verzögerungsleitung verzögerten Bits mit 2 bestimmt wird, und ein Bit, das drei Mal durch eine dritte Verzögerungsleitung verzögert wird, einem ersten Moduloaddierer, der an einen ersten Modulator 431 einer ersten Sendeantenne ANT#1 angeschlossen ist, zugeführt. Auf diese Weise werden die Ausgaben der 3 Moduladdierer des ersten Codierers 421-1 jeweils dem ersten Modulator 431-1, einem zweiten Modulator 431-2 und einem dritten Modulator 431-3 zugeführt. Auf ähnliche Weise codiert der zweite Codierer 421-2 das von dem S/P-Umsetzer 411 ausgegebene Informationsdatenbit d₂ in demselben Codierverfahren, wie das, das durch den ersten Codierer 421-1 angewendet wurde, und führt seine Ausgaben anschließend jeweils dem ersten Modulator 431-1, dem zweiten Modulator 431-2 und dem dritten Modulator 431-3 zu.
Der erste Modulator 431-1 moduliert die von dem ersten Codierer 421-1 und dem zweiten Codierer 421-2 ausgegebenen Signale in einem vorgegebenen Modulationsschema und führt seine Ausgabe einem ersten Multiplexer 441-1 zu. Hierbei wird angenommen, dass ein Modulationsschema, das für den Sender angewendet wird, Vierphasenumtastung (QPSK) ist. Wenn dementsprechend ein Ausgangssignal des ersten Codierers 421-1 b₁ ist und ein Ausgangssignal des zweiten Codierers 421-2 b₂ ist, moduliert der erste Modulator 431-1 die Ausgangssignale in dem QPSK-Modulationsschema und gibt b₁+ b₂·j aus, wobei j = √–1 ist. Auf die gleiche Weise wie beim ersten Modulator 431-1, modulieren der zweite Modulator 431-2 und der dritte Modulator 431-3 die Ausgangssignale des ersten Codierers 421-1 und des zweiten Codierers 421-2 in dem QPSK-Modulationsschema, und führen anschließend ihre Ausgaben jeweils einem zweiten Multiplexer 441-2 und einem dritten Multiplexer 441-3 zu. Der erste bis dritte Multiplexer 441-1 bis 441-3 multiplexen die Ausgangssignale des ersten bis dritten Modulators 431-1 bis 431-3 mit einem Ausgangssignal eines Trainingssequenz-Generators 451 und führen ihre Ausgaben jeweils der ersten bis dritten Antenne ANT#1 bis ANT#3 zu. Hierbei wird angenommen, dass ein Zeitraum T_T, innerhalb dessen die Trainingssequenz gesendet wird, 10 ist (T_T = 10), dass ein Zeitraum T_D, innerhalb dessen die Dateninformationen gesendet werden 10 ist (T_D = 10), und dass ein Zeitraum T_P, innerhalb dessen die Pilotsequenz gesendet wird, 2 ist (T_P = 2). In diesem Fall senden der erste bis dritte Multiplexer 441-1 bis 441-3 jeweils eine von dem Trainingssequenz-Generator 451 ausgegebene Trainingssequenz für die ersten 10 Symbole, sie senden Informationsdatensignale, das heißt, von dem ersten bis dritte Modulator 431-1 bis 431-3 ausgegebene Modulationssymbole S₁ bis S₃ für die nächsten 10 Symbole, und sie senden eine von dem Trainingssequenz-Generator 451 ausgegebene Pilotsequenz für die nächsten 2 Symbole.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Empfängerstruktur, die einer in 1 dargestellten Senderstruktur entspricht, schematisch darstellt. In Bezug auf 5 wird ein Signal, das durch einen Sender über die Luft gesendet wird, durch Empfangsantennen des Empfängers empfangen. In 5 wird angenommen, dass N Empfangsantennen bereitgestellt werden. Die N Empfangsantennen verarbeiten jeweils Signale, die sie aus der Luft empfangen haben. Genauer gesagt, wird ein durch eine erste Empfangsantenne ANT#1 empfangenes Signal einem ersten Demultiplexer (DEMUX) 511-1 zugeführt, und auf die gleiche Weise wird ein durch eine N-te Empfangsantenne ANT#N empfangenes Signal einem N-ten Demultiplexer 511-N zugeführt. Der erste bis N-te Demultiplexer 511-1 bis 511-N demultiplexen von der ersten bis N-ten Empfangsantenne ANT#1 bis ANT#N empfangene Signale und führen ihre Ausgaben einem Kanalschätzer 513 oder einem metrischen Kalkulator 515 zu. Hierbei demultiplexen der erste bis N-te Demultiplexer 511-1 bis 511-N ihre Eingangssignale in Informationsdaten, eine Trainingssequenz oder eine Pilotsequenz. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der erste bis N-te Demultiplexer 511-1 bis 511-N ein empfangenes Signal so demultiplexen, dass es mit einer entsprechenden Sendeperiode des Senders übereinstimmt, so wie dies im Zusammenhang mit 3 beschrieben worden ist. Dies bedeutet, dass, wenn das empfangene Signal einer Periode entspricht, in der eine Trainingssequenz empfangen wird, der erste bis N-te Demultiplexer 511-1 bis 511-N die empfangene Trainingssequenz dem Kanalschätzer 513 zuführen. Wenn das empfangene Signal einer Periode entspricht, in der Informationsdaten empfangen werden, führen der erste bis N-te Demultiplexer 511-1 bis 511-N die empfangenen Informationsdaten dem metrischen Kalkulator 515 zu. Wenn das empfangene Signal einer Periode entspricht, in der eine Pilotse quenz empfangen wird, führen der erste bis N-te Demultiplexer 511-1 bis 511-N die empfangene Pilotsequenz dem Kanalschätzer 513 zu.
Der Kanalschätzer 513 führt Kanalschätzung der von dem ersten bis N-ten Multiplexer 511-1 bis 511-N ausgegebenen Signale unter Verwendung eines von einem Trainingssequenz-Generator 514 ausgegebenen Signals durch und gibt das Ergebnis der Kanalschätzung an einen Hypothesenabschnitt 517 aus. Hierbei generiert der Trainingssequenz-Generator 514 eine Trainingssequenz oder eine Pilotsequenz, die in dem Sender generiert werden, das heißt, dieselbe Trainingssequenz oder Pilotsequenz wie die Trainingssequenz oder die Pilotsequenz, die durch den Trainingssequenz-Generator 151 generiert wurden, so wie dies im Zusammenhang mit 1 beschrieben worden ist. Dementsprechend führt der Kanalschätzer 513 eine anfängliche Kanalschätzung durch Vergleichen der Ausgangssignale des ersten bis N-ten Demultiplexers 511-1 bis 511-N, die in der Trainingssequenz-Empfangsperiode empfangen wurden, mit einem von dem Trainingssequenz-Generator 514 ausgegebenen Signal durch. Ein Verfahren zum Durchführen von anfänglicher Kanalschätzung unter Verwendung der Trainingssequenz ist in dem Dokument „Space Time Codes For High Data Rate Wireless Communication: Performance Criterion And Code Construction," von Vahid Tarokh, N. Seshadri und A. Calderbank, in IEEE Trans. On Info. Theory, Seiten 1459 bis 1478, Bnd. 8 Nr. 2, Oktober 1998, offenbart.
Ein möglicher Sequenzgenerator 519 generiert sämtliche Arten von Sequenzen, die möglicherweise gleichzeitig für durch den Sender gesendete Informationsdatenbits codiert wurden, und führt die generierten Sequenzen dem ersten bis P-ten Codierer 521-1 bis 521-P zu. Da der Sender die Informationsdaten durch die P Informationsbits sendet, generiert der mögliche Sequenzgenerator 519 mögliche Sequenzen d ~1...d ~P , die aus P Bits gebildet sind. Die P Bits der generierten möglichen Sequenzen werden dem ersten bis P-ten Codierer 521-1 bis 521-P zugeführt, und der erste bis P-te Codierer 521-1 bis 521-P codieren ihre Eingangsbits in dem STTG-Codierungsschema, so wie dies im Zusammenhang mit 2 beschrieben worden ist und führen anschließend die codierten Bits dem ersten bis M-ten Modulator 531-1 bis 531-M zu. Der erste bis M-te Modulator 531-1 bis 531-M modulieren jeder die von dem ersten bis P-ten Codierer 521-1 bis 521-P ausgegebenen Bits in einem vorgegebenen Modulationsschema und führen ihre Ausgaben dem Hypothesenabschnitt 517 zu. Das in dem ersten bis M-ten Modulator 531-1 bis 531-M angewendete Modulationsschema wird auf ein beliebiges der Modulationsschemata BPSK, QPSK, QAM, PAM und PSK eingestellt. Da es sich bei einem in dem in 1 dargestellten ersten bis M-ten Modulator 141-1 bis 141-M verwendeten Modulationsschema um 2^P-te Quadraturphasenmodulation QAM handelt, modulieren der erste bis M-te Modulator 531-1 bis 531-M ihre Eingangssignale ebenfalls in dem Modulationsschema der 2^P-ten Quadraturphasenmodulation QAM.
Der Hypothesenabschnitt 517 empfängt die von dem ersten bis M-ten Modulator 531-1 bis 531-M ausgegebenen Modulationssymbole und den von dem Kanalschätzer 513 ausgegebenen Kanalschätzungswert S ~1...S ~M , generiert eine hypothetische Kanalausgabe zu einem Zeitpunkt, wenn eine Sequenz, die aus den von dem ersten bis M-ten Modulator 531-1 bis 531-M ausgegebenen Signalen gebildet ist, einen Kanal, der dem Kanalschätzungsergebnis entspricht, passiert, und führt die generierte hypothetische Kanalausgabe dem metrischen Kalkulator 515 zu. Der metrische Kalkulator 515 empfängt die von dem Hypothesenabschnitt 517 zugeführte hypothetische Kanalausgabe und die von dem ersten bis N-ten Demultiplexer 511-1 bis 511-N ausgegebenen Signale und berechnet eine Distanz zwischen der hypothetischen Kanalausgabe und den Ausgangssignalen des ersten bis N-ten Demultiplexers 511-1 bis 511-N. Der metrische Kalkulator 515 verwendet für das Berechnen der Distanz die Euklid-Distanz.
Auf diese Weise berechnet der metrische Kalkulator 515 die Euklid-Distanz für alle möglichen Sequenzen, die der Sender senden kann und führt anschließend die berechneten Euklid-Distanzen einem Minimumdistanz-Selektor 523 zu. Der Minimumdistanz-Selektor 523 wählt eine Euklid-Distanz mit der Minimumdistanz von den von dem metrischen Kalkulator 515 ausgegebenen Euklid-Distanzen aus, bestimmt Informationsbits entsprechen der Euklid-Distanz als durch den Sender gesendete Informationsbits und führt die bestimmten Informationsbits einem Parallel-Seriell-(P/S)Umsetzer 525 zu. Obgleich mehrere mögliche Algorithmen verwendet werden, wenn der Minimumdistanz-Selektor 523 Informationsbits entsprechend der Euklid-Distanz mit der Minimumdistanz bestimmt, wird hierbei angenommen, dass ein Viterbi-Algorithmus verwendet wird. Ein Prozess des Extrahierens von Informationsbits, die die Minimumdistanz aufweisen, durch Verwendung des Viterbi-Algorithmus ist in dem Dokument Space Time Codes For High Data Rate Wireless Communication: Performance Criterion And Code Construction," von Vahid Tarokh, N. Seshadri und A. Calderbank, in IEEE Trans. On Info. Theory, Seiten 744 bis 765, Bnd. 44 Nr. 2, März 1998, offenbart, so dass an dieser Stelle eine ausführliche Beschreibung der Einfachheit halber weggelassen wird.
Da der Minimumdistanz-Selektor 523 die Informationsbits entsprechend der Euklid-Distanz mit der Minimumdistanz für alle Sequenzen bestimmt, die von dem möglichen Sequenzgenerator 519 generiert werden, gibt er schließlich P Informationsbits von d ^1, d ^2, ...d ^P aus. Der P/S-Umsetzer 525 führt anschließend Parallel-Seriell-Umsetzung der von dem Minimumdistanz-Selektor 523 ausgegebenen P Informationsbits durch und gibt die Empfangsinformationsdatensequenzen d ^1, d ^2, ...d ^P aus.
Wie obenstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 5 beschrieben, sendet ein Sender, der den STTC verwendet, eine Trainingssequenz und eine Pilotsequenz für die anfängliche Kanalschätzung und die Kanalschätzung während der Kommunikation, und während des Übertragens der Trainingssequenz und der Pilotsequenz werden mit Ausnahme der Trainingssequenz und der Pilotsequenz keine Informationsdaten durch sämtliche Sendeantennen des Senders gesendet. Da keine Informationsdaten während des Übertragens der Trainingssequenz und der Pilotsequenz übertragen werden, wird eine Datenrate des Senders reduziert. So werden beispielsweise, wenn der Sender 2 Sendeantennen hat, eine Trainingssequenz und eine Pilotsequenz durch beide der zwei Sendeantennen in einer Periode gesendet, in der die Trainingssequenz und die Pilotsequenz gesendet werden. Aus diesem Grund ist es in der Periode, in der die Trainingssequenz und die Pilotsequenz gesendet werden, unmöglich, Informationsdaten zu senden. Aufgrund der Unmöglichkeit des Sendens von Informationsdaten wird eine Datenrate des Senders reduziert, und wenn eine Gesamtzahl von L Pilotsequenz-Sendeperioden und Informationsdaten-Sendeperioden für einen Rahmen vorhanden sind, wird der gesamte Steuerungsaufwand (LT_P + T_T)/(LT_P + LT_D + T_T). Wenn beispielsweise angenommen wird, dass eine Periode T_D, in der die Informationsdaten gesendet werden, eine Länge hat, die 3 Mal so lang wie eine Periode T_P ist, in der die Pilotsequenz gesendet wird, beträgt, wenn L auf einen relativ großen Wert eingestellt wird, ein Steuerungsaufwand des Senders 25 % des Gesamtsteuerungsaufwandes. Das heißt, eine Reduzierung einer Datenrate des Senders resultiert in einer Minderung der Systemleistung.
In Anbetracht dessen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Senden/Empfangen einer Pilotsequenz in einem Mobilkommunikationssystem unter Verwendung eines Raum-Zeit-Trellis-Codes STTC bereitzustellen.
Es ist eine weitere Ausgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pilotsequenz-Sende/Empfangsvorrichtung und ein Verfahren zum Maximieren einer Datenrate in einem Mobilkommunikationssystem unter Verwendung des STTCs bereitzustellen.
Um die obenstehende Aufgabe sowie weitere Aufgaben zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Senden einer Sequenz, die für Kanalschätzung in einem Mobilkommunikationssystem verwendet wird, bereit, die M Sendeantennen, P Codierer zum Empfangen von P Informationsbitströmen und zum Codieren der empfangenen Informationsbitströme mit einem Raum-Zeit-Trellis-Code (STTC) und M Modulatoren zum Modulieren der von den P Codierem ausgegebenen Informationsbitströme in einem vorgegebenen Modulationsschema und zum Ausgeben der Modulationssymbolströme umfasst. Die Vorrichtung umfasst: einen Sequenzgenerator zum Generieren der Sequenz, die für die Kanalschätzung verwendet wird; M Punktierer zum Punktieren von wenigstens einem Modulationssymbol auf einer vorgegebenen Position für jeden der von den M Modulatoren ausgegebenen Modulationssymbolströme; und M Multiplexer, die individuell an die M Sendeantennen angeschlossen sind, zum Multiplexen von von den M Punktierern ausgegebenen Signalen und der in das punktierte Modulationssymbol eingeführten Sequenz für Kanalschätzung.
Um die obenstehenden sowie weitere Aufgaben zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung des Weiteren eine Vorrichtung zum Empfangen einer Sequenz für Kanalschätzung in einem Mobilkommunikationssystem bereit, wobei die Vorrichtung durch N Empfangsantennen Modulationssymbolströme, die durch einen Sender durch M Sendeantennen gesendet werden, empfängt. Die Vorrichtung umfasst: N Demultiplexer, die individuell an die N Empfangsantennen angeschlossen sind, zum Ausgeben eines Empfangssymbols auf wenigstens einer vorgegebenen Position als eine Sequenz für die Kanalschätzung für jeden der von den N Empfangsantennen ausgegebenen Empfangssymbolströme; und einen Kanalschätzer zum Durchführen der Kanalschätzung unter Verwendung von Sequenzen für Kanalschätzung, die von den N Demultiplexern ausgegeben werden.
Um die obenstehenden sowie weitere Aufgaben zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Senden einer Sequenz für Kanalschätzung in einem Mobilkommunikationssystem bereit, das M Sendeantennen, P Codierer zum Empfangen von P Informationsbitströmen und zum Codieren der empfangenen Informationsbitströme mit einem Raum-Zeit-Trellis-Code (STTC) und M Modulatoren zum Modulieren von von den P Codierem ausgegebenen Informationsbitströmen in einem vorgegebenen Modulationsschema und zum Ausgeben von Modulationssymbolströmen umfasst. Das Verfahren umfasst die Schritte: des Generierens einer Sequenz, die für die Kanalschätzung verwendet wird; und des Übertragens der Sequenz stellvertretend für wenigstens ein Modulationssymbol auf einer vorgegebenen Position durch die M Sendeantennen, für jeden der von den M Modulatoren ausgegebenen Modulationssymbolströme.
Um die obenstehenden sowie weitere Aufgaben zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung des Weiteren ein Verfahren zum Empfangen einer Sequenz für Kanalschätzung für ein Mobilkommunikationssystem bereit, das durch N Sendeantennen Modulationssymbolströme, die durch einen Sender durch M Sendeantennen gesendet werden, empfängt. Das Verfahren umfasst die Schritte: des Ausgebens eines Empfangssymbols auf wenigstens einer vorgegebenen Position als eine Sequenz für die Kanalschätzung für jeden von von den N Empfangsantennen ausgegebenen Empfangssymbolströmen; und des Durchführens der Kanalschätzung durch Verwenden der Sequenzen für die Kanalschätzung.
Die obenstehenden sowie weitere Aufgaben, Leistungsmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlich, wenn diese im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
1 ein Blockdiagramm ist, das eine herkömmliche Struktur eines Senders, der den STTC verwendet, schematisch darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine ausfühliche Struktur des in 1 dargestellten ersten bis P-ten Codierers 121-1 bis 121-P darstellt;
3 stellt schematisch ein Rahmenformat dar, das durch den in 1 dargestellten Sender gesendet wird;
4 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Struktur eines STTC-Senders mit zwei Codierem und 3 Sendeantennen darstellt;
5 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Empfängerstruktur darstellt, die der in 1 dargestellten Senderstruktur entspricht;
6 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Senderstruktur darstellt, die einen Raum-Zeit-Trellis-Code (STTC) in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet;
7 stellt schematisch ein Rahmenformat dar, das durch den in 6 dargestellten Sender gesendet wird;
8 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Empfängerstruktur darstellt, die der in 6 dargestellten Senderstruktur entspricht; und
9 ist ein Graph, der ein Simulationsergebnis der vorliegenden Erfindung darstellt.
Im Folgenden werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich und in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden die gleichen oder ähnliche Komponenten mit denselben Referenznummern bezeichnet, obgleich sie in unterschiedlichen Zeichnungen dargestellt sind. In der folgenden Beschreibung wurde eine ausführliche Beschreibung bekannter Funktionen und Konfigurationen, die einen Bestandteil der ausmachen, der Prägnanz halber weggelassen.
6 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Senderstruktur darstellt, die einen Raum-Zeit-Trellis-Code (STTC) in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet. In Bezug auf 6 werden, wenn P Informationsdatenbits d₁, d₂, d₃, ..., d_P in den Sender eingegeben werden, die eingegebenen Informationsdatenbits d₁, d₂, d₃, ..., d_P einem Seriell-Parallel-Umsetzer (S/P) 611 zugeführt.
Hierbei entspricht der Index P der Anzahl der durch den Sender in einer Sendeeinheitszeit zu sendenden Informationsdatenbits, und die Sendeeinheitszeit kann zu einer Symboleinheit werden. Der S/P-Umsetzer 611 führt Seriell-Parallel-Umsetzung der Informationsdatenbits d₁, d₂, d₃, ..., d_P durch und führt das seriell-parallel-umgesetzte Informationsbit d₁ dem ersten Codierer 621-1 zu, und führt auf die gleiche Weise ein seriell-parallel-umgesetztes Informationsdatenbit d_P dem P-ten Codierer 621-P zu. Der erste Codierer 621-1 codiert anschließend das Informationsdatenbit d₁ in einem vorgegebenen Codierungsschema und führt seine Ausgabe anschließend dem ersten bis M-ten Modulator 631-1 bis 631-M zu. Hierbei entspricht der Index M der Anzahl der in dem Sender enthaltenen Sendeantennen, und bei dem Codierungsschema handelt es sich um ein STTC-Codierungsschema. Auf diese Weise codiert der P-te Codierer 621-P das Informationsdatenbit d_P in dem STTC-Codierungsschema und führt seine Ausgabe anschließend dem ersten bis M-ten Modulator 631-1 bis 631-M zu. Eine interne Struktur des ersten bis P-ten Codierers 621-1 bis 621-P ist identisch mit der in 2 dargestellten Struktur, demzufolge wird der Einfachheit halber eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen.
Der erste bis M-te Modulator 631-1 bis 631-M modulieren jeder von dem ersten bis P-ten Codierer 621-1 bis 621-P ausgegebene Signale in einem vorgegebenen Modulationsschema. Der erste bis M-te Modulator 631-1 bis 631-M sind in ihrer Betriebsweise einander ähnlich mit Ausnahme der an sie angelegten Signale. Aus diesem Grund wird hierin lediglich der erste Modulator 631-1 beschrieben. Der erste Modulator 631-1 addiert von dem ersten bis P-ten Codierer 621-1 bis 621-P ausgegebene Signale, multipliziert das Additionsergebnis mit einem Gewinn, der für eine Sendeantenne erzielt wird, an die der erste Modulator 631-1 angeschlossen ist, das heißt, eine erste Sendeantenne ANT#1, moduliert das Multiplikationsergebnis in einem vorgegebenen Modulationsschema und führt das Modulationsergebnis einem ersten Punktierer 641-1 zu. Hierbei umfasst das Modulationsschema Binärphasenumtastung BPSK (Binary Phase Shift Keying), Vierphasenumtastung QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), Quadraturamplitudenmodulation QAM (Quadrature Amplitude Modulation), Pulsamplitudenmodulation PAM (Puls Amplitude Modulation) und Phasenmodulation PSK (Phase Shift Keying). Da in 6 angenommen wird, dass die Anzahl der Codierer P ist, wird eine 2^P-te Quadraturamplitudenmodulation QAM als Modulationsschema verwendet.
Der erste bis M-te Modulator 631-1 bis 631-M führen ihre Modulationssymbole S₁ bis S_M jeweils dem ersten bis M-ten Punktierer 641-1 bis 641-P zu. Der erste bis M-te Punktierer 641-1 bis 641-M punktieren die von dem ersten bis M-ten Modulator 631-1 bis 631-M empfangenen Modulationssymbole S₁ bis S_M entsprechend einer vorgegebenen Punktierungsmatrix und führen anschließend ihre Ausgabe dem ersten bis M-ten Multiplexer 651-1 bis 651-M zu. In der Erfindung punktieren der erste bis M-te Punktierer 641-1 bis 641-M die von dem ersten bis M-ten Modulator 631-1 bis 631-M ausgegebenen Modulationssymbole S₁ bis S_M jeweils periodisch entsprechend den Sendeantennen.
Im Folgenden wird eine ausführliche Beschreibung der Vorgehensweise angeführt, mit der der erste bis M-te Punktierer 641-1 bis 641-M jeweils die von dem ersten bis M-ten Modulator 631-1 bis 631-M ausgegebenen Modulationssymbole S₁ bis S_M entsprechend der Punktierungsmatrix punktieren.
Wenn beispielsweise angenommen wird, dass die Anzahl der in dem Sender enthaltenen Sendeantennen 2 ist und dass 4 Symbole durch die 2 Sendeantennen in einer Sendeeinheitszeit gesendet werden, dann wird eine Punktierungsmatrix der untenstehenden Gleichung (1) angewendet.
Gleichung (1)
In Gleichung (1) stellt P₁ eine Punktierungsmatrix dar. In der Punktierungsmatrix P₁ entspricht eine Spalte einer Sendeperiode, das heißt, einer Symbolperiode, und eine Zeile entspricht einer Sendeantenne. In der Punktierungsmatrix P₁ zeigt ein Element "1" an, dass ein Eingangssymbol übergangen wurde, ohne punktiert zu werden, so dass in einer entsprechenden Periode kein Symbol gesendet wird. Das bedeutet, dass in der Punktierungsmatrix P₁ in einer ersten Spalte oder einer ersten Symbolperiode ein von einem ersten Modulator, der an eine erste Sendeantenne angeschlossen ist, ausgegebenes Signal und ein von einem zweiten Modulator, der an eine zweite Sendeantenne angeschlossen ist, ausgegebenes Signal, übergangen werden, ohne punktiert zu werden. Dennoch wird in der Punktierungsmatrix P₁ in einer zweiten Spalte oder einer zweiten Symbolperiode, ein von dem ersten Modulator, der an die erste Sendeantenne an geschlossen ist, ausgegebenes Signal übergangen, ohne punktiert zu werden, wohingegen ein von dem zweiten Modulator, der an die zweite Sendeantenne angeschlossen ist, ausgegebenes Signal punktiert wird. Dementsprechend ist eine Coderate für den Fall, in dem die Punktierungsmatrix P₁ angewendet wird, 4/3 höher als die Coderate für den Fall, in dem die Punktierungsmatrix P₁ nicht angewendet wird.
Als ein weiteres Beispiel wird angenommen, dass die Anzahl der in dem Sender enthaltenen Sendeantennen 2 ist, und, wenn 6 Symbole durch die 2 Sendeantennen in einer Sendeeinheitszeit gesendet werden, kann eine Punktierungsmatrix der untenstehenden Gleichung (2) angewendet werden.
Gleichung (2)
In Gleichung (2) stellt P₂ eine Punktierungsmatrix dar. In der Punktierungsmatrix P₂ entspricht eine Spalte einer Sendeperiode, das heißt, einer Symbolperiode, und eine Zeile entspricht einer Sendeantenne. In der Punktierungsmatrix P₂ zeigt ein Element "1" an, dass ein eingegebenes Symbol übergangen wurde, ohne punktiert zu werden, wohingegen ein Element "0" anzeigt, dass ein eingegebenes Symbol punktiert wird, so dass in einer entsprechenden Periode kein Symbol gesendet wird.
Auf diese Weise übergehen der erste bis M-te Punktierer 641-1 bis 641-M ihre eingegebenen Symbole ohne sie zu punktieren, oder sie punktieren ihre eingegebenen Symbole entsprechend einer Punktierungsmatrix und führen ihre Ausgaben dem ersten bis M-ten Multiplexer 651-1 bis 651-M zu. Der erste bis M-te Multiplexer 651-1 bis 651-M multiplexen von dem ersten bis M-ten Punktierer 641-1 bis 641-M ausgegebene Signale und führen anschließend ihre Ausgaben der ersten bis M-ten Sendeantenne ANT#1 bis ANT#M zu. Im Folgenden wird eine Operation des ersten bis M-ten Multiplexers 651-1 bis 651-M beschrieben.
Da sich der erste bis M-te Multiplexer 651-1 bis 651-M in ihrer Betriebsweise einander ähneln, wird der Einfachheit halber lediglich der erste Multiplexer 651-1 beschrieben.
Der erste Multiplexer 651-1 multiplext ein von dem ersten Punktierer 641-1 ausgegebenes Signal entsprechend der Punktierungsmatrix. Das heißt, wenn ein entsprechendes Element der Punktierungsmatrix „1" ist, sendet der erste Multiplexer 651-1 das von dem ersten Punktierer 641 ausgegebene intakte Signal durch die erste Sendeantenne ANT#1. Wenn im Gegensatz dazu ein entsprechendes Element der Punktierungsmatrix „0" ist, weil von dem ersten Punktierer 641 kein Signal ausgegeben wird, multiplext der erste Punktierer 641 ein von dem Trainingssequenz-Generator 661 ausgegebenes Signal, das heißt, eine Trainingssequenz oder eine Pilotsequenz, und sendet anschließend das multiplexte Signal durch die erste Sendeantenne ANT#1. Auf diese Weise multiplext der M-te Multiplexer 651-M ein von dem M-ten Punktierer 641-M ausgegebenes Signal und ein von dem Trainingssequenz-Generator 661 ausgegebenes Signal entsprechend der Punktierungsmatrix, und sendet anschließend seine Ausgabe durch die M-te Sendeantenne ANT#M. Hierbei ist eine Sendeperiode, in der die Punktierungsmatrix verwendet wird, eine Perqiode, in der die Pilotsequenz gesendet wird, und die Trainingssequenz wird auf die bisher bekannte Weise gesendet.
Als Ergebnis enthalten Symbole, die durch die erste bis M-te Sendeantenne ANT#1 bis ANT#M gesendet werden, periodisch eine Pilotsequenz, und es wird eine Datenrate erhöht, indem verhindert wird, dass nur eine Sendeantenne, die die Pilotsequenz sendet, Informationsdaten sendet, anstatt dass verhindert wird, dass alle der ersten bis M-ten Sendeantennen ANT#1 bis ANT#M Informationsdaten senden, um die Pilotsequenz zu senden. In 6 punktieren der erste bis M-te Punktierer 641-1 bis 641-M entsprechende Symbole entsprechend der Punktierungsmatrix. Alternativ dazu können der erste bis M-te Multiplexer 651-1 bis 651-M die entsprechenden Signale entsprechend der Punktierungsmatrix vor dem Senden multiplexen, anstatt den ersten bis M-ten Punktierer 641-1 bis 641-M zu befähigen, die entsprechenden Symbole zu punktieren. In diesem Fall können der erste bis M-te Punktierer 641-1 bis 641-M weggelassen werden.
Wie oben in Bezug auf 6 beschrieben, sendet die vorliegende Erfindung periodisch eine Pilotsequenz eher durch eine Sendeantenne als durch alle Sendeantennen des Senders, womit zu einer Erhöhung der Datenrate beigetragen wird.
7 illustriert schematisch ein durch den in 6 dargestellten Sender gesendetes Rahmenformat. 7 wird basierend auf der Annahme beschrieben, dass die Anzahl der in dem in 6 dargestellten Sender enthaltenen Sendeantennen 2 ist. In Bezug auf 7 ist jedes der Rahmenformate, die durch eine erste Sendeantenne ANT#1 und eine zweite Sendeantenne ANT#2 gesendet werden, aus einer Trainingssequenz-Sendeperiode (Training_Sequence) 811, Informationsdaten-Sendeperioden (D) 813, und Pilotsequenz-Sendeperioden (P) 815 gebildet. Bei der Trainingssequenz-Sendeperiode 811 handelt es sich um einen Zeitraum, innerhalb dessen eine Trainingssequenz für die anfängliche Kanalschätzung zwischen dem Sender und einem Empfänger übertragen wird. Bei den Informationsdaten-Sendeperioden 813 handelt es sich um Zeiträume, innerhalb derer die tatsächlichen Informationsdaten gesendet werden, und bei den Pilotsequenz-Sendeperioden 815 handelt es sich um Zeiträume, innerhalb derer eine Pilotsequenz für die Kanalschätzung während des Sendens/Empfangs der tatsächlichen Informationsdaten übertragen wird. Hierbei wird der Zeitraum, innerhalb dessen die Trainingssequenz gesendet wird als _"T_T" definiert, der Zeitraum, innerhalb dessen die Informationsdaten gesendet werden, wird als "T_D" definiert, und der Zeitraum, innerhalb dessen die Pilotsequenz gesendet wird, wird als "T_P" definiert. Entsprechend dem Stand der Technik, der im Zusammenhang mit 3 beschrieben worden ist, sendet der Sender (1) in dem Zeitraum T_T nur eine Trainingssequenz, er sendet (2) in dem Zeitraum T_D Informationsdaten, und er sendet (3) in dem Zeitraum T_P nur eine Pilotsequenz. Wenn eine Pilotsequenz in dem herkömmlichen Verfahren gesendet wird, können in der Sendeperiode der Pilotsequenz keine Informationsdaten gesendet werden, wodurch ein Reduzieren der Datenrate verursacht wird. Die vorliegende Erfindung punktiert jedoch periodisch Informationsdaten entsprechend einer Punktierungsmatrix, während die Informationsdaten in Übereinstimmung mit dem Rahmenformat, so wie dies in 7 dargestellt ist, gesendet werden, und führt eine Pilotsequenz an einem Abschnitt ein, wo die Informationsdaten punktiert werden, bevor das Senden durchgeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, Informationsdaten selbst dann zu senden, wenn eine Pilotsequenz übertragen wird, womit zu einer Erhöhung der Datenrate beigetragen wird.
8 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Empfängerstruktur entsprechend der in 6 dargestellten Senderstruktur darstellt. In Bezug auf 8 wird ein durch einen Sender über die Luft gesendetes Signal durch die Empfangsantennen des Empfängers empfangen. In 8 wird angenommen, dass N Empfangsantennen bereitgestellt sind. Die N Empfangsantennen verarbeiten jede aus der Luft empfangene Signale. Genauer gesagt, wird ein durch eine erste Empfangsantenne ANT#1 empfangenes Sig nal einem ersten Demultiplexer (DEMUX) 911-1 zugeführt, und auf die gleiche Weise wird ein durch eine N-te Empfangsantenne ANT#N empfangenes Signal einem N-ten Demultiplexer 911-N zugeführt. Der erste bis N-te Demultiplexer 911-1 bis 911-N demultiplexen von der ersten bis N-ten Empfangsantenne ANT#1 bis ANT#N empfangene Signale und führen ihre Ausgaben einem Kanalschätzer 913 oder einem metrischen Kalkulator 915 zu. Hierbei demultiplexen der erste bis N-te Demultiplexer 911-1 bis 911-N ihre Eingangssignale in Informationsdaten, eine Trainingssequenz oder eine Pilotsequenz. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der erste bis N-te Demultiplexer 911-1 bis 911-N ein empfangenes Signal so demultiplext, dass es mit einer entsprechenden Sendeperiode des Senders übereinstimmt, so wie dies im Zusammenhang mit 7 beschrieben worden ist.
Das heißt, wenn das empfangene Signal einer Periode entspricht, in der eine Trainingssequenz empfangen wird, führen der erste bis N-te Demultiplexer 911-1 bis 911-N die empfangene Trainingssequenz dem Kanalschätzer 913 zu. Wenn das empfangene Signal einer Periode entspricht, in der Informationsdaten empfangen werden, führen der erste bis N-te Demultiplexer 911-1 bis 911-N die empfangenen Informationsdaten dem metrischen Kalkulator 915 zu. Wenn das empfangene Signal einer Periode entspricht, in der eine Pilotsequenz empfangen wird, führen der erste bis N-te Demultiplexer 911-1 bis 911-N die empfangene Pilotsequenz dem Kanalschätzer 913 zu. Da in der vorliegenden Erfindung der Sender die Informationsdaten, die Trainingssequenz oder die Pilotsequenz durch Anwenden einer Punktierungsmatrix gesendet hat, demultiplexen der erste bis N-te Demultiplexer 911-1 bis 911-N das empfangene Signal in Informationsdaten, eine Trainingssequenz oder eine Pilotsequenz entsprechend der Punktierungsmatrix. Das bedeutet, wenn ein Element der Punktierungsmatrix "1" ist, führt der erste bis N-te Demultiplexer 991-1 bis 911-N das empfangene Signal dem metrischen Kalkulator 915 zu, und wenn ein Element der Punktierungsmatrix "0" ist, führt der erste bis N-te Demultiplexer 911-1 bis 911-N das empfangene Signal dem Kanalschätzer 913 zu.
Der Kanalschätzer 913 führt Kanalschätzung der von dem ersten bis N-ten Demultiplexer 991-1 bis 911-N ausgegebenen Signale unter Verwendung eines von einem Trainingssequenz-Generator 914 ausgegebenen Signals durch und gibt das Kanalschätzungsergebnis an einen Hypothesenabschnitt 917 aus. Hierbei generiert der Trainingssequenz-Generator 914 eine Trainingssequenz oder eine Pilotsequenz, die in dem Sen der generiert werden, das heißt, dieselbe Trainingssequenz oder Pilotsequenz wie die Trainingssequenz oder die Pilotsequenz, die durch den Trainingssequenz-Generator 661 generiert wird, der in Zusammenhang mit 6 beschrieben worden ist. Dementsprechend führt der Kanalschätzer 913 die anfängliche Kanalschätzung durch Vergleichen der Ausgangssignale des ersten bis N-ten Demultiplexers 911-1 bis 911-N, die in einer Periode empfangen werden, in der ein Element der Punktierungsmatrix „1" ist, mit einem Signal durch, das von dem Trainingssequenz-Generator 914 ausgegeben wurde. Ein Prozess des Durchführens von Kanalschätzung unter Verwendung der Trainingssequenz oder der Pilotsequenz ist in dem Dokument „Space Time Codes For High Data Rate Wireless Communication: Performance Criterion And Code Construction," von Vahid Tarokh, N. Seshadri und A. Calderbank, in IEEE Trans. On Info. Theory, Seiten 744 bis 765, Bnd. 44 Nr. 2, März 1998, offenbart, demzufolge wird eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen.
Ein möglicher Sequenzgenerator 919 generiert sämtliche Arten von Sequenzen, die möglicherweise gleichzeitig für durch den Sender gesendete Informationsdatenbits codiert wurden und führt die generierten Sequenzen dem ersten bis P-ten Codierer 921-1 bis 921-P zu. Da der Sender die Informationsdaten durch P Informationsbits sendet, generiert der mögliche Sequenzgenerator 919 mögliche Sequenzen d ~1...d ~P , die aus P Bits gebildet sind. Die P Bits der generierten möglichen Sequenzen werden dem ersten bis P-ten Codierer 921-1 bis 921-P zugeführt, und der erste bis P-te Codierer 921-1 bis 921-P codieren ihre eingegebenen Bits in dem STTC-Codienmgsschema, so wie dies in Zusammenhang mit 2 beschrieben worden ist, und führen anschließend ihre codierten Bits dem ersten bis M-ten Modulator 931-1 bis 931-M zu. Der erste bis M-te Modulator 931-1 bis 931-M modulieren jeder die von dem ersten bis P-ten Codierer 921-1 bis 921-P ausgegebenen codierten Bits in einem vorgegebenen Modulationsschema, und führen ihre Ausgaben dem ersten bis M-ten Punktierer 941-1 bis 941-M zu. Das Modulationsschema, das in dem ersten bis M-ten Modulator 931-1 bis 931-M angewendet wird, wird auf ein beliebiges der Modulationsschemata BPSK, QPSK, QAM, PAM und PSK eingestellt. Da es sich bei einem Modulationsschema, das in dem ersten bis M-ten Modulator 631-1 bis 631-M, dargestellt in 6, angewendet wird, um 2^P-te QAM (Quadraturphasenmodulation) handelt, modulieren der erste bis M-te Modulator 931-1 bis 931-M ihre Eingangssignale ebenfalls in dem 2^P-ten QAM-Modulationsschema.
Der erste bis M-te Modulator 931-1 bis 931-M modulieren von dem ersten bis P-ten Codierer 921-1 bis 921-P ausgegebene Signale in dem 2^P-ten QAM-Modulationsschema und führen anschließend ihre Ausgaben dem ersten bis M-ten Punktierer 941-1 bis 941-M zu. Der erste bis M-te Punktierer 941-1 bis 941-M punktieren die von dem ersten bis M-ten Modulator 931-1 bis 931-M ausgegebenen Modulationssymbole entsprechend einer Punktierungsmatrix, die mit der Punktierungsmatrix, welche in dem in 6 dargestellten ersten bis M-ten Punktierer 641-1 bis 641-M angewendet wurde, identisch ist, und führen anschließend ihre Ausgaben dem Hypothesenabschnitt 917 zu. Der Hypothesenabschnitt 917 empfängt von dem ersten bis M-ten Punktierer 941-1 bis 941-M ausgegebene Signale und das von dem Kanalschätzer 913 ausgegebene Ergebnis der Kanalschätzung, generiert eine hypothetische Kanalausgabe zu einem Zeitpunkt, wenn eine Sequenz bestehend aus den von dem ersten bis M-ten Punktierer 941-1 bis 941-M ausgegebenen Signalen einen Kanal passiert, der dem Kanalschätzungsergebnis entspricht, und führt die generierte hypothetische Kanalausgabe dem metrischen Kalkulator 915 zu. Wenn der erste bis M-te Punktierer 941-1 bis 941-M eine Punktierungsoperation entsprechend der Punktierungsmatrix durchführt, ist ein Signal, das von einem bestimmten Punktierer ausgegeben wird, nicht vorhanden. Da jedoch in der vorliegenden Erfindung der erste bis M-te Punktierer 941-1 bis 941-M eine Punktierungsoperation entsprechend der Punktierungsmatrix durchführen und eine Pilotsequenz in die punktierte Periode eingeführt wird, muss ein Effekt des Einführens einer Pilotsequenz bedacht werden.
Der metrische Kalkulator 915 muss ein Maß nach Subtrahieren eines Wertes berechnen, der durch Multiplizieren der Pilotsequenz mit einer Charakteristik eines Kanals, auf dem die Pilotsequenz gesendet wird, von den empfangenen Signalen bestimmt wird, das heißt, den Signalen, die von dem ersten bis N-ten Demultiplexer 911-1 bis 911-N ausgegeben werden. Da die Pilotsequenz vorher sowohl einer Senderseite als auch einer Empfängerseite bekannt ist, kommt es zu keiner Reduzierung eines Decodierungsgewinnes aufgrund der Pilotsequenz während des Decodierens. Der metrische Kalkulator 915 empfängt die von dem Hypothesenabschnitt 917 zugeführte hypothetische Kanalausgabe und die von dem ersten bis N-ten Demultiplexer 911-1 bis 911-N ausgegebenen Signale, und berechnet eine Distanz zwischen der hypothetischen Kanalausgabe und den Ausgangssignalen von dem ersten bis N-ten Demultiplexer 911-1 bis 911-N. Der metrische Kalkulator 915 verwendet für das Berechnen der Distanz die Euklid-Distanz.
Auf diese Weise berechnet der metrische Kalkulator 915 die Euklid-Distanz für sämtliche möglichen Sequenzen, die der Sender senden kann und führt anschließend die berechnete Euklid-Distanz einem Minimumdistanz-Selektor 923 zu. Der Minimumdistanz-Selektor 923 wählt eine Euklid-Distanz mit der Minimumdistanz von den von dem metrischen Kalkulator 915 ausgegebenen Euklid-Distanzen aus, bestimmt die Informationsbits entsprechend der ausgewählten Euklid-Distanz als die durch den Sender gesendeten Informationsbits und führt die bestimmten Informationsbits einem Parallel-Seriell-(P/S)Umsetzer 925 zu. Obgleich mehrere mögliche Algorithmen verwendet werden, wenn der Minimumdistanz-Selektor 923 die Informationsbits entsprechend der Euklid-Distanz mit der Minimumdistanz bestimmt, wird hierbei angenommen, dass ein Viterbi-Algorithmus verwendet wird. Ein Prozess des Extrahierens von Informationsbits, die die Minimumdistanz aufweisen, durch Verwendung des Viterbi-Algorithmus, ist in dem Dokument „Space Time Codes For High Data Rate Wireless Communication: Performance Criterion And Code Construction," von Vahid Tarokh, N. Seshadri und A. Calderbank, in IEEE Trans. On Info. Theory, Seiten 744 bis 765, Bnd. 44 Nr. 2, März 1998, offenbart, so dass der Einfachheit halber eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen wird.
Da der Minimumdistanz-Selektor 923 die Informationsbits entsprechend der Euklid-Distanz mit der Minimum-Distanz für sämtliche Sequenzen bestimmt, die von dem möglichen Sequenzgenerator 919 generiert worden sind, gibt er schließlich P Informationsbits von d ^1, d ^2, ..., d ^P aus. Der P/S-Umsetzer 925 führt anschließend eine Parallel-Seriell-Umsetzung der von dem Minimumdistanz-Selektor 923 ausgegebenen P Informationsbits durch und gibt Empfangsinformationsdatensequenzen d ^1, d ^2, ..., d ^P aus.
Im Folgenden wird eine Operation der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die oben beschriebene Senderstruktur und Empfängerstruktur beschrieben.
Zunächst wird angenommen, dass der Sender 2 Senderantennen und der Empfänger 1 Empfangsantenne besitzen. Ein durch den Sender über die Luft gesendetes Signal wird als ein Signal an dem Empfänger empfangen, was durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: rj = h1s1,j + h2s2,i + ni Gleichung (3)
In Gleichung (3) bezeichnet r_j ein Signal, das zu einem i-ten Zeitpunkt empfangen wird, s_j,i bezeichnet ein Signal, das durch eine j-te Senderantenne zu einem i-ten Zeitpunkt gesendet wird, n_i bezeichnet eine Rauschkomponente zu einem i-ten Zeitpunkt, und h_j bezeichnet eine Kanalcharakteristik, die ein Sendesignal durch eine j-te Sendeantenne erfährt.
Wenn beispielsweise angenommen wird, dass der Sender BPSK als sein Modulationsschema verwendet und eine Beschränkungslänge für das STTC-Codieren K ist (Beschränkungslänge = K), dann werden die Signale s_1,j und s_2,i, die an dem Empfänger entsprechend dem Sender empfangen werden, als eine lineare Kombination von Informationsdatenbits d_t-K, ..., d_t dargestellt. Dementsprechend generiert der Empfänger sämtliche möglichen Werte der empfangenen Signale s_1,j und s_2,i, indem sämtliche möglichen Kombinationen der Informationsdatenbits d_t-K, ..., d_t in Betracht gezogen werden. Diese Werte werden durch den möglichen Sequenzgenerator 919 generiert, so wie dies in Zusammenhang mit 8 beschrieben worden ist. Darüber hinaus muss ein hypothetisches Empfangssignal unter Verwendung der Kanalcharakteristiken h₁ und h₂ generiert werden, und ein Wert, der durch Subtrahieren des hypothetischen Empfangssignals von einem tatsächlich empfangenen Signal bestimmt wird, wird als ein Maß berechnet. Um das Maß auf diese Weise zu berechnen, müssen die Kanalcharakteristiken h₁ und h₂ bestimmt werden. Zu diesem Zweck sendet ein Sender eine Trainingssequenz in einer Art und Weise, dass ein Empfänger die Kanalcharakteristiken h₁ und h₂ erfassen kann.
Im Allgemeinen wird die Trainingssequenz in einem am weitesten vom liegenden Teil eines Rahmens vor dem Senden eingeführt, wodurch die anfängliche Kanalschätzung zwischen dem Sender und dem Empfänger aktiviert wird. Wenn jedoch eine Kanalumgebung eine häufige Änderung bis zu dem Ausmaß durchläuft, dass eine Kanalcharakteristik innerhalb eines Rahmens geändert wird, wird eine Rahmenfehlerrate (FER) erhöht. Aus diesem Grund führt der Sender vor dem Senden eine Pilotsequenz in den Rahmen ein, um die Rahmenfehlerrate zu reduzieren. Wenn die Pilotsequenz gesendet wird, werden jedoch keine Informationsdaten gesendet, wodurch eine Datenrate reduziert wird.
Wenn beispielsweise, wie dies in dem Abschnitt zum Stand der Technik beschrieben worden ist, eine Gesamtanzahl von L Pilotsequenz-Sendeperioden oder Informationsdaten-Sendeperioden für einen Rahmen vorhanden sind, wird der gesamte Steuerungsaufwand (LT_P + T_T)/(LT_P+ LT_D + T_T). Angenommen, dass beispielsweise eine Periode T_D, in der die Informationsdaten gesendet werden, eine Länge hat, die 3 mal so lang ist wie eine Periode T_P, in der die Pilotsequenz gesendet wird, und L auf einen relativ großen Wert eingestellt wird, dann beträgt der Steuerungsaufwand des Senders 25 % des gesamten Steuerungsaufwandes. Nachteilhafterweise verursacht eine Verringerung der Datenrate auch eine Minderung der Systemleistung. Die vorliegende Erfindung punktiert jedoch eine Sendeperiode von Informationsdaten und sendet eine Pilotsequenz in der punktierten Sendeperiode, anstatt eine Sendeperiode einer Pilotsequenz separat zu definieren. Als Ergebnis kann die vorliegende Erfindung eine Pilotsequenz senden, ohne dass eine Reduzierung der Datenrate verursacht wird, wodurch eine Datenrate des Systems aufrecht erhalten wird. Das heißt, dass der bisher bekannte Sender, der den STTC verwendet, Informationsdaten von LT_D Bits für einen Rahmen senden kann, wohingegen die vorliegende Erfindung Informationsdaten von LT_P + DT_D Bits für einen Rahmen senden kann. Darüber hinaus ist es möglich durch periodisches Einstellen einer Datensendeperiode, die ein Punktieren durchläuft, auf das Einführen der Pilotsequenz für die individuelle Antenne einen Diversity-Gewinn aufrecht zu erhalten.
9 ist ein Graph, der ein Simulationsergebnis der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. In 9 wird angenommen, dass die Anzahl der in dem Sender enthaltenen Sendeantennen 2 ist, eine Beschränkungslänge K, die für das STTC-Codieren verwendet wird, 5 ist (K = 5), BPSK als Modulationsschema verwendet wird, ein Rahmen aus 20 Symbolen gebildet ist und 15 Informationsdaten-Symbolperioden und 5 Pilotsequenz-Symbolperioden aufweist, und die Anzahl der in einem Empfänger enthaltenen Empfängerantennen 1 ist. Darüber hinaus wird angenommen, dass durch die 2 Antennen gesendete Signale unabhängige Rayleigh-Fadingkanäle durchlaufen und die Kanalschätzungsleistung bei 100 % liegt.
Wie dies in 9 dargestellt ist, zeigt die vorliegende Erfindung für eine Rahmenfehlenate von 0,1 eine Leistungsverschlechterung von ungefähr 2 dB verglichen mit einem allgemeinen STTC-Sender, der während des Übertragens einer Pilotsequenz keine Informationsdaten sendet. Obgleich die vorliegende Erfindung hinsichtlich einer Rahmenfehlenate eine leichte Leistungsverschlechterung in Kauf nehmen muss, trägt sie hinsichtlich einer Datenrate zu einer Leistungsverbesserung bei. Das heißt, in dem allgemeinen STTC-Sender können sämtliche Sendeantennen während des Sendens einer Pilotsequenz keine Informationsdaten senden, so dass ein Empfänger 15 Informationsdatensymbole für einen Rahmen empfängt. Der STTC-Sender gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch Informationsdaten selbst während des Übertragens einer Pilotsequenz senden, so dass ein Empfänger 20 Informationsdatensymbole für einen Rahmen empfangen kann. Werden die Sender miteinander verglichen, hat der vorgeschlagene STTC-Sender eine Datenrate, die 4/3 höher ist als eine Datenrate des bisher bekannten STTC-Senders.
In einem Mobilkommunikationssystem, das den STTC verwendet, punktiert die vorliegende Erfindung periodisch Informationsdatensymbole für individuelle Sendeantennen und sendet eine Pilotsequenz für eine Sendeperiode der punktierten Datensymbole, wodurch ein großer Datenverlust aufgrund des Sendens der Pilotsequenz verhindert wird. Aus diesem Grund werden in dem Mobilkommunikationssystem, das den STTC verwendet, Informationsdaten selbst während des Übertragens einer Pilotsequenz gesendet, wodurch eine Datenrate erhöht und die Systemleistung verbessert wird.
Obgleich die Erfindung in Bezug auf ein bestimmtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel davon dargestellt und beschrieben worden ist, wird es den Personen mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet der Technik offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Details an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den angehängten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Vorrichtung zum Senden einer Sequenz für Kanalschätzung für ein Mobilkommunikationssystem, die Vorrichtung enthält M Sendeantennen (1 bis M), P Codierer (621-1 bis 621-P) zum Empfangen von P Informationsbitströmen und zum Codieren der empfangenen P Informationsbitströme mit einem Raum-Zeit-Trellis-Code, im Folgenden als STTC bezeichnet, und M Modulatoren (631-1 bis 631-M) zum Modulieren von von den P Codierem ausgegebenen Informationsbitströmen in einem vorgegebenen Modulationsschema und zum Ausgeben von Modulationssymbolströmen, die Vorrichtung umfasst: einen Sequenzgenerator (651) zum Generieren der Sequenz für die Kanalschätzung; M Punktierer (641-1 bis 641-M) zum Punktieren wenigstens eines Modulationssymbols auf einer vorgegebenen Position für jeden der von den M Modulatoren ausgegebenen Modulationssymbolströme und M Multiplexer (651-1 bis 651-M), die individuell an die M Sendeantennen angeschlossen sind, zum Multiplexen von von den M Punktierern ausgegebenen Signale und der in das punktierte Modulationssymbol eingefügten Sequenz für Kanalschätzung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die M Punktierer für die von den M Modulatoren ausgegebenen Modulationssymbolströme jeder eine gleiche Anzahl von Modulationssymbolen aufweisen, wo die Sequenz eingeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die M Punktierer für die von den M Modulatoren ausgegebenen Modulationssymbolströme jeder periodisch eine Position wiederholen, wo die Sequenz eingeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sequenz eine Pilotsequenz ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein durch jede der M Sendeantennen gesendetes Rahmenformat so eingerichtet ist, dass die M Sendeantennen verschiedene Positionen haben, wo die Pilotsequenz eingeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn M gleich 2 ist und eine Anzahl von Symbolen, die den Modulationssymbolstrom bilden, 4 ist, eine Position, wo die Sequenz eingeführt wird, entsprechend einer Punktierungsmatrix P1, die als
definiert ist, bestimmt wird, wobei eine Spalte einer Sendeperiode entspricht, eine Zeile einer Sendeantenne entspricht und die Sequenz auf einer Position eines Elementes „0" eingeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn M gleich 2 ist und eine Anzahl von Symbolen, die den Modulationssymbolstrom bilden, 6 ist, eine Position, wo die Sequenz eingeführt wird, entsprechend einer Punktierungsmatrix P2, die als
definiert ist, bestimmt wird, wobei eine Spalte einer Sendeperiode entspricht, eine Zeile einer Sendeantenne entspricht und die Sequenz auf einer Position eines Elementes „0" eingeführt wird.
Verfahren zum Übertragen einer Sequenz für Kanalschätzung für ein Mobilkommunikationssystem, das M Sendeantennen, P Codierer zum Empfangen von P Informationsbitströmen und zum Codieren der P Informationsbitströme mit STTC und M Modulatoren zum Modulieren von von den P Codierem ausgegebenen Informationsbitströme in einem vorgegebenen Modulationsschema und zum Aus geben der Modulationssymbolströme enthält, das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Generieren der Sequenz für die Kanalschätzung; Punktieren wenigstens eines Modulationssymbols auf einer vorgegebenen Position für jeden der von den M Modulatoren ausgegebenen Modulationssymbolströme; Multiplexen von von den M Punktierern ausgegebenen Signalen und der in das punktierte Modulationssymbol eingeführten Sequenz für Kanalschätzung und Übertragen der Sequenz für die Kanalschätzung stellvertretend für wenigstens ein Modulationssymbol auf einer vorgegebenen Position durch die M Sendeantennen, für jeden der von den M Modulatoren ausgegebenen Modulationssymbolströme.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Anzahl von Sequenzen, die in die von den M Modulatoren ausgegebenen Modulationssymbolströme eingeführt sind, identisch ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die vorgegebene Position, wo die Sequenz eingeführt wird, für von den M Modulatoren ausgegebene Modulationssymbolströme periodisch wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Sequenz eine Pilotsequenz ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei, wenn M gleich 2 ist und eine Anzahl von Symbolen, die den Modulationssymbolstrom bilden, 4 ist, die vorgegebene Position, wo die Sequenz eingeführt wird, entsprechend einer Punktierungsmatrix P1, die als
definiert ist, bestimmt wird, wobei eine Spalte einer Sendeperiode entspricht, eine Zeile einer Sendeantenne entspricht und die Sequenz auf einer Position eines Elementes „0" eingeführt wird.
Vorrichtung zum Empfangen einer Sequenz für Kanalschätzung für ein Mobilkommunikationssystem, wobei die Sequenz mit STTC codiert wird und die Vorrichtung durch N Empfangsantennen Modulationssymbolströme, die durch einen Sender durch M Sendeantennen gesendet werden, empfängt, die Vorrichtung umfasst: N Demultiplexer (911-1 bis 911-N), die individuell an die N Empfangsantennen (1 bis N) angeschlossen sind, wobei die Demultiplexer konfiguriert sind, um die Symbolströme in Informationsdaten und Pilotdaten entsprechend einer auf Senderseite angewendeten Punktierungsmatrix zu demultiplexen, und konfiguriert sind, um für jeden von den N Empfangsantennen (1 bis N) ausgegebenen Empfangssymbolstrom auf wenigstens einer vorgegebenen Position ein Empfangssymbol als die Sequenz für die Kanalschätzung auszugeben, und einen Kanalschätzer (913) zum Durchführen der Kanalschätzung unter Verwendung von Sequenzen für Kanalschätzung, die von den N Demultiplexern ausgegeben werden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die N Demultiplexer für die Empfangssymbolströme jeder dieselbe Anzahl von Symbolen als die Sequenz ausgeben.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die N Demultiplexer für die Empfangssymbolströme jeder periodisch eine Position von Symbolen, die als die Sequenz ausgegeben werden, wiederholen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Sequenz eine Pilotsequenz ist.
Verfahren zum Empfangen einer Sequenz für Kanalschätzung für ein Mobilkommunikationssystem, wobei die Sequenz mit STTC codiert wird und das Verfahren Empfangen durch N Empfangsantennen (1 bis N) Modulationssymbolströme, die durch einen Sender durch M Sendeantennen (1 bis M) gesendet werden, umfasst, das Verfahren umfasst die Schritte: Demultiplexen der Symbolströme in Informationsdaten und Pilotdaten entsprechend der auf Senderseite angewendeten Punktierungsmatrix, Ausgeben eines Empfangssymbols auf wenigstens einer vorgegebenen Position für die Kanalschätzung für jeden von den N Empfangsantennen (1 bis N) ausgegebenen Symbolstrom und Durchführen der Kanalschätzung durch Verwenden der Sequenzen für die Kanalschätzung.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Empfangssymbolströme eine gleiche Anzahl von Symbolen als die Sequenz ausgeben.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei für die Symbolströme die wenigstens eine vorgegebene Position von als die Sequenz ausgegebenen Symbolen periodisch wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Sequenz eine Pilotsequenz ist.