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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein orthogonales Frequenzmultiplex-Kommunikationssystem
(„orthogonal
frequency division multiplexing system", OFDM) und im Besonderen eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Erzeugen einer Präambelsequenz in einem OFDM-Kommunikationssystem.
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Im
Allgemeinen besteht ein drahtloses Kommunikationssystem, das einen
drahtlosen Kommunikationsdienst unterstützt, aus Knoten (Bs) und Nutzer-Vorrichtungen
(UEs). Für
einen drahtlosen Kommunikationsdienst übertragen der Knoten B und
die UE Daten mittels eines Rahmens. Daher müssen der Knoten B und die UE
eine wechselseitige Synchronisation für die Übertragung und den Empfang
des Übertragungsrahmens
erlangen und für
die Erlangung der Synchronisation muss der Knoten B ein Synchronisationssignal
derart übertragen,
dass die UE den Beginn eines von dem Knoten B übermittelten Rahmens erfassen
kann. Die UE erfasst dann die Rahmen-Zeitsteuerung des Knotens B
durch Empfangen des von dem Knoten B übermittelten Synchronisationssignals
und demoduliert empfangene Rahmen entsprechend der erfassten Rahmen-Zeitsteuerung.
Im Allgemeinen wird eine spezifische Präambelsequenz, die vorab von
dem Knoten B und der UE vereinbart worden ist, für das Synchronisationssignal
benutzt.
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Vorzugsweise
wird eine Präambelsequenz,
die ein geringes Verhältnis
von Spitzenleistung zu mittlerer Leistung („peak-to-average power ratio", im Folgenden als "PAPR" bezeichnet) aufweist,
für die
Präambelsequenz
in einem OFDM-Kommunikationssystem benutzt. Dies geschieht deshalb,
weil in dem OFDM-Kommunikationssystem ein höheres PAPR zu einer Zunahme
des Leistungsverbrauchs eines Funkfrequenz-Verstärkers („RF-Amplifier”) führt.
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Eine
von einem Knoten B zu einer UE übermittelte
Präambelsequenz
wird durch ein Verketten einer führenden
Präambelsequenz
S einer langen Präambelsequenz,
die für
die Durchführung
einer groben Synchronisation notwendig ist, mit einer kurzen Präambelsequenz
P, die für
die Durchführung
einer feinen Frequenzsynchronisation notwendig ist, erzeugt. Nur
die kurze Präambel
wird für
die Präambel
benutzt, die von der UE zu dem Knoten B zum Erlangen einer feinen
Frequenzsynchronisation übermittelt
wird.
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Das
OFDM-Kommunikationssystem überträgt Daten
für verschiedene
Nutzer bzw. UEs durch Zeit-Multiplexierung eines Rahmens. In dem
OFDM-Kommunikationssystem wird eine Rahmen-Präambel, die den Beginn eines
Rahmens anzeigt, für
eine vorbestimmte Zeitdauer, die an einem Startpunkt des Rahmens beginnt, übertragen.
Da Daten innerhalb eines Rahmens zu den jeweiligen Nutzern ungleichmäßig übertragen werden
können,
existiert eine Burst-Präambel,
die den Beginn von Daten anzeigt, an einem beginnenden Teil eines
jeden Datenblocks. Daher muss eine UE einen Datenrahmen empfangen,
um einen Übertragungs-Startpunkt
der Daten zu identifizieren. Die UE sollte mit einem Startpunkt
der Daten synchronisiert sein, um die Daten zu empfangen, und zu
diesem Zweck muss die UE eine Präambelsequenz,
die von allen Systemen gemeinsam für die Synchronisation verwendet
wird, vor dem Empfang von Signalen erlangen.
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Das
OFDM-Kommunikationssystem ist einem Nicht-OFDM-Kommunikationssystem
bezüglich
eines Quellcodierungsschemas, eines Kanalcodierungsschemas und eines
Modulationsschemas gleich. Während ein
Codemultiplex („code
division multiple access",
CDMA) – Kommunikationssystem
Daten vor der Übertragung
spreizt, führt
das OFDM-Kommunikationssystem
eine inverse schnelle Fourier-Transformation (nachfolgend als "IFFT" bezeichnet) der
Daten durch und fügt
daraufhin ein Schutzintervall in die IFFT-transformierten Daten vor der Übertragung
ein. Daher kann das OFDM-Kommunikationssystem, verglichen mit dem
CDMA-Kommunikationssystem, ein Breitband-Signal mit relativ einfacher
Hardware übertragen.
In dem OFDM-Kommunikationssystem wird ein IFFT-transformiertes Zeitbereichsignal
ausgegeben, wenn ein durch paralleles Konvertieren einer Vielzahl
von seriellen Bit/Symbol-Strömen
erzeugter paralleler Bit/Symbol-Strom als eine Frequenzbereichs-IFFT-Eingabe
nach einer erfolgten Modulation der Daten angelegt wird. Das Zeitbereich-Ausgabesignal
wird durch Multiplexieren eines Breitbandsignals mit verschiedenen
Schmalband-Unterträgersignalen
erhalten und eine Vielzahl von Modulationssymbolen wird für eine OFDM-Symbolperiode durch
den IFFT-Prozess übermittelt.
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In
dem OFDM-Kommunikationssystem ist jedoch eine Interferenz zwischen
einem vorherigen OFDM-Symbol und einem gegenwärtigen OFDM-Symbol unvermeidlich,
wenn das IFFT-transformierte OFDM-Symbol so übermittelt wird, wie es ist.
Um die Zwischen-Symbol-Interferenz
zu beseitigen, wird ein Schutzintervall eingefügt. Als Schutzintervall ist
vorgeschlagen, Leerdaten für
eine vorbestimmte Zeitdauer einzufügen. In einem Verfahren, in
dem Leerdaten für
das Schutzintervall übermittelt
werden, tritt jedoch eine Interferenz zwi schen Unterträgern auf,
wenn ein Empfänger
einen Startpunkt eines OFDM-Symbols falsch einschätzt, wodurch
eine Zunahme der Fehlerwahrscheinlichkeit eines empfangenen OFDM-Symbols
bewirkt wird. Daher wurden für
das Schutzintervall ein "zyklisches
Präfix"-Schema („cyclic prefix") oder ein "zyklisches Postfix"-Schema („cyclic
postfix") vorgeschlagen.
In dem ersteren Schema werden die letzten 1/n-Bits in einem Zeitbereich-OFDM-Symbol kopiert und
daraufhin in einem aktuellen OFDM-Symbol eingefügt, und in letzterem Schema
werden die ersten 1/n-Bits in einem Zeitbereich-OFDM-Symbol kopiert
und daraufhin in einem aktuellem OFDM-Symbol eingefügt.
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Ein
Empfänger
kann eine Zeit/Frequenz-Synchronisation eines empfangenen OFDM-Symbols unter Verwendung
einer Charakteristik des Schutzintervalls, das durch Kopieren eines
Teils von einem Zeitbereich-OFDM-Symbol, d. h. einem beginnenden
Teil oder einem letzten Teil von einem OFDM-Symbol erzeugt ist,
und nachfolgendes wiederholtes Anordnen der kopierten OFDM-Symbole
erlangen.
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In
einem Funkfrequenz-System („radio
frequency system" RF-System)
wird ein von einem Sender übertragenes Übertragungssignal
verzerrt, während
es einen Funkkanal durchläuft,
und daher empfängt
ein Empfänger
ein verzerrtes Übertragungssignal.
Der Empfänger
erwirbt eine Zeit/Frequenz-Synchronisation des empfangenen verzerrten Übertragungssignals
unter Verwendung einer Präambelsequenz,
die vorab zwischen dem Sender und dem Empfänger eingestellt worden ist,
führt eine
Kanalschätzung
durch und demoduliert daraufhin durch eine schnelle Fourier-Transformation
(nachfolgend als "FFT" bezeichnet) das
kanalgeschätzte Signal
in Frequenzbereich-Symbole. Nach der Demodulation des kanalgeschätzten Signals
in Frequenzbereich-Symbole führt
der Empfänger
eine Kanaldecodierung und Quellendecodierung entsprechend der in
dem Sender auf die demodulierten Symbole angewendeten Kanalcodierung
durch, um dadurch die demodulierten Symbole in Informationsdaten
zu decodieren.
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Das
OFDM-Kommunikationssystem verwendet sowohl für eine Rahmen-Zeiteinstellungs-Synchronisation,
eine Frequenz-Synchronisation und eine Kanalschätzung eine Präambelsequenz.
Das OFDM-Kommunikationssystem kann eine Rahmen-Zeiteinstellungs-Synchronisation,
Frequenz-Synchronisation und Kanalschätzung unter Verwendung eines
Schutzintervalls und eines Pilot-Unterträgers zusätzlich zu der Präambel durchführen. Die
Präambelsequenz
wird dazu verwendet, vorab bekannte Symbole in einem beginnenden
Teil eines jeden Rahmens oder Datenbursts zu verwenden und unter
Verwendung von In formationen über
das Schutzintervall und den Pilot-Unterträger eine geschätzte Zeit-/Frequenz-/Kanal-Information
bei einem Datenübertragungsteil
zu aktualisieren.
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Eine
Struktur einer Präambelsequenz,
wie sie in einem üblichen
OFDM-Kommunikationssystem
verwendet wird, wird nun unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
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1 stellt
ein Diagramm dar, das eine Struktur einer langen Präambelsequenz
für ein übliches
OFDM-Kommunikationssystem illustriert. Es sollte beachtet werden,
dass ein gegenwärtiges
OFDM-Kommunikationssystem die gleiche Präambelsequenz sowohl im Downlink
(DL) als auch Uplink (UP) verwendet. Bezugnehmend auf 1 wird
in der langen Präambelsequenz
eine Länge-64-Sequenz
4-mal wiederholt und eine Länge-128-Sequenz
2-mal wiederholt und angesichts einer Charakteristik des OFDM-Kommunikationssystems
wird der oben angesprochene zyklische Präfix (CP) an einen Anfang der
4 wiederholten Länge-64-Sequenzen
und an einen Anfang der 2-mal wiederholten Länge-128-Sequenzen hinzugefügt. In der
folgenden Beschreibung wird eine aus den 4 wiederholten Länge-64-Sequenzen bestehende
Sequenz als "S" bezeichnet, während eine
aus den zwei wiederholten Länge-128-Sequenzen
bestehende Sequenz als "P" bezeichnet wird.
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Weiterhin
sind, wie oben erwähnt,
vor der Durchführung
der IFFT erhaltene Signale Frequenzbereich-Signale, während nach
der Durchführung
der IFFT erhaltene Signale Zeitbereich-Signale sind. Die in der 1 illustrierte
lange Präambelsequenz
repräsentiert
eine nach der Durchführung
der IFFT erhaltene lange Präambelsequenz
im Zeitbereich.
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Indessen
werden untenstehend vor der Durchführung der IFFT erhaltene lange
Präambelsequenzen im
Frequenzbereich exemplarisch dargestellt.
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Die
in den langen Präambelsequenzen
S(–100:100)
und P(–100:100)
im Frequenzbereich spezifizierten Ziffern repräsentieren die Positionen der
Unterträger,
die während
der Durchführung
der IFFT angewendet werden, und eine detaillierte Beschreibung darüber wird
unter Bezugnahme auf 3 vorgenommen. S(–100:100)
repräsentiert
eine Präambelsequenz
im Frequenzbereich, die durch 4-maliges Wiederholen einer Länge-64-Sequenz
erhalten wird, und P(–100:100)
repräsentiert
eine Präambelsequenz
im Frequenzbereich, die durch 2-maliges Wiederholen einer Länge-128-Sequenz
erhalten wird.
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Eine
Struktur der langen Präambelsequenz
wurde bisher unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Im
Folgenden wird eine Struktur einer kurzen Präambelsequenz unter Bezugnahme
auf 2 beschrieben.
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2 stellt
ein Diagramm dar, das eine Struktur einer kurzen Präambelsequenz
für ein übliches
OFDM-Kommunikationssystem illustriert. Bezugnehmend auf 2 wird
in der kurzen Präambelsequenz
eine Länge-128-Sequenz
2-mal wiederholt und angesichts einer Charakteristik des OFDM-Kommunikationssystems
wird der oben erwähnte
zyklische Präfix
(CP) einem Anfang der 2-mal wiederholten Länge-128-Sequenzen hinzugefügt. Zusätzlich repräsentiert
die in 2 illustrierte kurze Präambelsequenz eine nach der
Durchführung
der IFFT erhaltene kurze Präambelsequenz
im Zeitbereich, und eine kurze Präambelsequenz im Frequenzbereich
entspricht der P(–100:100).
Wie in den 1 und 2 illustriert,
hat ein nachfolgender Teil der langen Präambelsequenz die gleiche Struktur
wie die kurze Präambelsequenz.
Der nachfolgende Teil der langen Präambelsequenz und der kurzen
Präambelsequenz
kann im Folgenden mit der gleichen Bedeutung verwendet werden.
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Indessen
muss die oben dargestellte lange Präambelsequenz unter Berücksichtigung
der folgenden Bedingungen erzeugt werden.
- (1)
Die lange Präambelsequenz
sollte ein geringes PAPR aufweisen.
Um die Übertragungseffizienz eines
Leistungsverstärkers
(„power
amplifierTM, PA) in einem Sender eines OFDM-Kommunikationssystems
zu maximieren, muss ein PAPR eines OFDM-Symbols gering sein. Das heißt, dass
ein geringes PAPR benötigt
wird, da ein IFFT-transformiertes Signal an einen Leistungsverstärker mit
einer nichtlinearen Charakteristik angelegt wird. Ein PAPR eines
OFDM-Symbols muss in einem Verhältnis
einer maximalen Leistung zu einer mittleren Leistung eines einem
Ausgabeanschluss eines IFFT-Prozessors des Senders entsprechenden
OFDM-Symbols im Zeitbereich gering sein, und für ein geringes Verhältnis der
maximalen Leistung zu der mittleren Leistung muss eine gleichförmige Verteilung
bereitgestellt werden. In anderen Worten wird ein PAPR einer Ausgabe
dann gering, wenn Symbole mit einer geringen Kreuzkorrelation in
einem Eingabeanschluss eines IFFT-Prozessors des Senders kombiniert
werden, d. h. in einem Frequenzbereich.
- (2) Die lange Präambelsequenz
soll für
eine für
eine Kommunikationsinitialisierung benötigte Parameterschätzung geeignet
sein.
Die Parameterschätzung
beinhaltet eine Kanalschätzung,
Frequenz-Offset-Schätzung
und Zeit-Offset-Schätzung.
- (3) Die lange Präambelsequenz
soll eine geringe Komplexität
und einen geringen Overhead aufweisen.
- (4) Die lange Präambelsequenz
soll für
eine grobe Frequenz-Offset-Schätzung
benutzbar sein.
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Eine
Funktion der langen Präambelsequenzen,
die unter Berücksichtigung
der vorangegangenen Bedingungen erzeugt sind, wird nun im Folgenden
beschrieben.
- (1) Eine durch 4-maliges Wiederholen
einer Länge-64-Sequenz
erhaltene Sequenz wird für
eine Zeit-Offset-Schätzung
und eine grobe Frequenz-Offset-Schätzung verwendet.
- (2) Eine durch 2-maliges Wiederholen einer Länge-128-Sequenz erhaltene Sequenz
wird für
eine feine Frequenz-Offset-Schätzung
verwendet.
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Als
Ergebnis weist die lange Präambelsequenz
die folgenden Verwendungsmöglichkeiten
in dem OFDM-Kommunikationssystem auf.
- (1) Die
lange Präambelsequenz
wird als eine erste Präambelsequenz
einer Downlink-Protokoll-Dateneinheit
(nachfolgend als "PDU" bezeichnet) verwendet.
- (2) Die lange Präambelsequenz
wird für
eine initiale Bereichswahl verwendet.
- (3) Die lange Präambelsequenz
wird für
eine Bandbreitenanforderungsbereichswahl verwendet.
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Zudem
hat die kurze Präambelsequenz
die folgenden Verwendungen in dem OFDM-Kommunikationssystem.
- (1)
Die kurze Präambelsequenz
wird als eine Uplink-Daten-Präambelsequenz
verwendet.
- (2) Die kurze Präambelsequenz
wird für
eine periodische Bereichsfindung verwendet.
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Da
eine sorgfältige
Synchronisation durch Ausführen
einer anfänglichen
Bereichswahl und einer periodischen Bereichswahl erlangt werden
kann, wird die Uplink-Daten-Präambelsequenz
in dem OFDM-Kommunikationssystem hauptsächlich für die Kanalschätzung verwendet.
Für die
Kanalschätzung
sollten das PAPR, die Leistung und die Komplexität berücksichtigt werden. Im Falle
der bestehenden kurzen Präambelsequenz zeigt
ein PAPR 3.5805[dB] und verschiedene Kanalschätzungsalgorithmen, wie z. B.
ein minimaler mittlerer quadratischer Fehler-„(minimum mean square error", nachfolgend als "MMSE" bezeichnet) Algorithmus
und ein geringster Quadrat-(„least
square", nachfolgend
als "LS" bezeichnet) Algorithmus
werden verwendet.
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Eine
Abbildungsrelation zwischen Unterträgern und einer Präambelsequenz
bei einer IFFT in einem OFDM-Kommunikationssystem wird nun unter
Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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3 ist
ein Diagramm, das eine Abbildungsrelation zwischen Unterträgern und
einer Präambelsequenz
bei einer IFFT in einem OFDM-Kommunikationssystem darstellt. In 3 wird
angenommen, dass, wenn die Anzahl von allen Unterträgern für ein OFDM-Kommunikationssystem
256 ist, die 256 Unterträger
die Unterträger –128 bis
127 beinhalten, und falls die Anzahl der tatsächlich in Verwendung befindlichen
Unterträgern 200 ist,
die 200 Unterträger
die Unterträger –100, ..., –1, 1, ...,
100 beinhalten. In 3 repräsentieren die Ziffern am Eingangsanschluss
eines IFFT-Prozessors Frequenzkomponenten, d. h. eindeutige Nummern von
Unterträgern.
Der Grund für
das Einfügen
von Leerdaten oder 0-Daten in einem 0-ten Unterträger ist
der, dass der 0-te Unterträger
nach der Durchführung
der IFFT einen Referenzpunkt einer Präambelsequenz in einem Zeitbereich
darstellt, d. h. eine DC-(„Direct
Current") Komponente
in einem Zeitbereich repräsentiert.
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Ebenso
werden Nulldaten in die 28 Unterträger von den Unterträgern –128 bis –101 und
in die 27 Unterträger
von den Unterträgern
101 bis 127 eingefügt,
ausschließlich
der 200 tatsächlich
in Verwendung befindlichen Unterträgern und dem 0-ten Unterträger. Hier
besteht der Grund für
das Einfügen
von Nulldaten in die 28 Unterträgern
von den Unterträgern –128 bis –101 und
die 27 Unterträgern
von den Unterträgern
101 bis 127 darin, ein Schutzintervall in einem Frequenzbereich
bereitzustellen, da die 28 Unterträger von den Unterträgern –128 bis –101 und
die 27 Unterträger
von den Unterträgern
101 bis 127 einem hohen Frequenzband in dem Frequenzbereich entsprechen.
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Als
Ergebnis bildet der IFFT-Prozessor, falls eine Frequenzbereich-Präambelsequenz
von S(–100:100)
oder P(–100:100)
an den IFFT-Prozessor angelegt wird, die Frequenzbereich-Präambelsequenz von
S(–100:100)
oder P(–100:100)
auf entsprechende Unterträger
ab, IFFT-transformiert die abgebildete Präambelsequenz und gibt eine
Zeitbereich-Präambelsequenz
aus.
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Eine
Struktur eines Senders in einem OFDM-Kommunikationssystem wird nun
unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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4 stellt
ein Blockdiagramm dar, das eine Senderstruktur eines konventionellen
OFDM-Kommunikationssystems
illustriert, welche Daten unter Verwendung von einer Sendeantenne überträgt. Unter
Bezugnahme auf 4 folgt nun eine detaillierte
Beschreibung einer Struktur eines Senders eines konventionellen OFDM-Kommunikationssystems,
der Daten unter Verwendung von einer Sendeantenne überträgt.
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Falls
zu übertragende
Informationsbits in dem OFDM-Kommunikationssystem erzeugt werden,
werden die Informationsbits an einen Symbol-Abbilder 411 angelegt.
Der Symbol-Abbilder 411 bildet die Eingangsinformationsbits
durch ein voreingestelltes Modulationsschema auf Symbole ab und
liefert dann die Symbol-abgebildeten Informationsbits an einen Seriell-zu-Parallel(S/P)-Konverter 413.
Der S/P-Konverter 413 führt eine
256-Punkt- Parallelkonversion
an dem von dem Symbol-Abbilder 411 empfangenen Symbol durch
und führt
seinen Ausgang einem Auswähler 417 zu.
Wie oben erwähnt,
zeigt die "256" in der 256-Punkt-Parallelkonversion
die Anzahl der Unterträger
an. Ein Präambelsequenz-Generator 415 erzeugt
unter der Kontrolle einer (nicht gezeigten) Steuervorrichtung eine
entsprechende Präambelsequenz
und führt
die erzeugte Präambelsequenz
dem Auswähler 417 zu.
Die entsprechende Präambelsequenz
repräsentiert
die in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebene
S(–100:100)
oder P(–100:100).
Der Auswähler 417 wählt einen
Signalausgang von dem S/P-Konverter 413 oder einen Signalausgang
von dem Präambelsequenz-Generator 415 gemäß einer
entsprechenden Zeit-Ablaufplanung aus und stellt das ausgewählte Signal
einem IFFT-Prozessor 419 zur Verfügung.
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Der
Auswähler 417 bestimmt,
ob die von dem Präambelsequenz-Generator 415 erzeugte
Präambelsequenz
oder die von dem S/P-Konverter 413 erzeugten Symbole übertragen
werden. Falls der Auswähler 417 bestimmt,
eine Präambelsequenz
zu übertragen,
wird die von dem Präambelsequenz-Generator 415 erzeugte Präambelsequenz übertragen.
Im Gegensatz hierzu werden die von dem S/P-Konverter 413 erzeugten
Symbole übertragen,
falls der Auswähler 417 bestimmt,
Symbole zu übertragen.
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Der
IFFT-Prozessor 419 führt
eine 256-Punkt-IFFT an dem von dem S/P-Konverter 413 oder
dem Präambelsequenz-Generator 415 empfangenen
Signal durch und stellt seinen Ausgang einem Parallel-zu-Seriell(P/S)-Konverter 421 zur
Verfügung.
Zusätzlich
zu dem von dem IFFT-Prozessor 419 ausgegebenen Signal wird
ein zyklischer Präfix
an den P/S-Konverter 421 angelegt.
Der P/S-Konverter 421 konvertiert das von dem IFFT-Prozessor 419 ausgegebene
Signal und den zyklischen Präfix
seriell und stellt seinen Ausgang einem Digital-zu-Analog(D/A)-Konverter 423 zur
Verfügung.
Der D/A-Konverter 423 konvertiert ein von dem P/S-Konverter 421 ausgegebenes
Signal analog und stellt das analog konvertierte Signal einem Funkfrequenz-Prozessor
(RF-Prozessor) 425 zur Verfügung. Der RF-Prozessor 425 beinhaltet
ein Filter, bereitet ein von dem D/A-Konverter 423 ausgegebenes
Signal hochfrequenzmäßig derart
auf, dass es über
Funk ausgestrahlt werden kann, und sendet dann das RF-Signal über eine
Antenne.
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In
einem Empfänger
wird eine Kanalschätzung
mittels einer von der kurzen Präambelsequenz
erzeugten Präambelsequenz
durchgeführt.
Die kurze Präambelsequenz
P(–100:100)
ist jedoch eine kurze Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers.
Der Ausdruck "kurze
Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers" bedeutet dabei eine
Präambel sequenz,
für die
die eindeutige Nummer eines Unterträgers, in den als Daten +1 oder –1, aber
nicht Leerdaten in den die kurze Präambelsequenz bildenden Elementen
eingefügt sind,
eine geradzahlige Nummer ist. Obwohl der 0-te Unterträger (DC-Komponente)
ein geradzahliger Unterträger
ist, ist er hiervon ausgeschlossen, da für diesen notwendigerweise Leerdaten
eingefügt
werden sollen.
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Eine
der Hauptfunktionen der kurzen Präambelsequenz P(–100:100)
ist die oben erwähnte
Kanalschätzung.
Wenn die Kanalschätzung
nur unter Verwendung einer kurzen Präambelsequenz eines geradzahligen
Unterträgers
vorgenommen wird, kann jedoch ein Kanal, der einem ungeradzahligen
Unterträger
entspricht, nicht geschätzt
werden, so dass die Kanalschätzung
an einem geradzahligen Unterträger
vorgenommen werden muss. Eine derartige Schätzung verursacht eine Leistungsminderung.
Für eine
Leistungsverbesserung durch die Kanalschätzung werden sowohl eine kurze
Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers
als auch eine kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
benötigt.
Die existierende kurze Präambelsequenz
P(–100:100)
ist jedoch eine kurze Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers und
eine kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
existiert bisher nicht.
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Dementsprechend
besteht ein Bedarf für
eine kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers,
die ein geringes PAPR aufweist.
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US 2002/041635 schlägt ein Einfügen einer
Präambel,
die einer jeweiligen Sendeantenne entspricht, in einen Signalrahmen
vor. Die Präambel
stimmt mit bekannten Werten von einem entsprechenden Empfänger überein,
um die Signale zu decodieren und eine Übertragung von mehreren Signalen
von dem Sender zu dem Empfänger
zu erlauben.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur Reduzierung eines PAPR in einem OFDM-Kommunikationssystem
zur Verfügung
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
werden in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Es
ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Erzeugen einer kurzen Präambelsequenz, die ein geringes
PAPR aufweist, für
einen ungeradzahligen Unterträger
zur Verfügung
zu stellen.
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Es
ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Übertragung
einer kurzen Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
und einer kurzen Präambelsequenz eines
geradzahligen Unterträgers
unter Verwendung einer Antenne zur Verfügung zu stellen.
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Es
ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Übertragung
einer kurzen Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
und einer kurzen Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers
unter Verwendung einer Vielzahl von Antennen zur Verfügung zu stellen.
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Um
dies zu erreichen, wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen
einer Präambelsequenz in
einem orthogonalen Frequenzmultiplex-Kommunikationssystem (OFDM-Kommunikationssystem),
das eine oder zwei Sendeantennen aufweist, zur Verfügung gestellt.
Die Vorrichtung und das Verfahren schlagen eine kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
vor, die ein geringes Verhältnis
von Spitzenleistung zu mittlerer Leistung (PAPR) aufweist, so dass
ein Empfänger
eine sorgfältige
Kanalschätzung
unter Verwendung der kurzen Präambelsequenz
des ungeradzahligen Unterträgers
vornehmen kann. Das heißt,
dass eine Präambelsequenz
unter Verwendung der vorgeschlagenen kurzen Präambelsequenz eines ungeradzahligen
Unterträgers
und einer kurzen Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers
erzeugt und anschließend
an den Empfänger übermittelt
wird. Dann führt
der Empfänger
eine genaue Kanalschätzung
unter Verwendung der kurzen Präambelsequenz
des ungeradzahligen Unterträgers
und der kurzen Präambelsequenz des
geradzahligen Unterträgers
durch.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen deutlicher werden, wobei:
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1 ein
Diagramm darstellt, das eine Struktur einer langen Präambelsequenz
für ein
allgemeines OFDM-Kommunikationssystem illustriert;
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2 ein
Diagramm darstellt, das eine Struktur einer kurzen Präambelsequenz
für ein
allgemeines OFDM-Kommunikationssystem illustriert;
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3 ein
Diagramm darstellt, das eine Abbildungsbeziehung zwischen Unterträgern und
einer Präambelsequenz
bei einer IFFT in einem allgemeinen OFDM-Kommunikationssystem illustriert;
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4 ein
Blockdiagramm darstellt, das eine Struktur eines Senders eines allgemeinen
OFDM-Kommunikationssystems, das eine Übertragungsantenne verwendet,
illustriert;
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5 ein
Blockdiagramm darstellt, das eine Struktur eines Senders eines OFDM-Kommunikationssystems,
das zwei Übertragungsantennen
aufweist, gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert;
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6 eine
Präambel-Übertragungsregel
1 zum Übertragen
einer Präambel
in einem OFDM-Kommunikationssystem, das eine Übertragungsantenne aufweist,
sowie eine entsprechende Präambelsequenz-Erzeugungsprozedur
in Übereinstimmung
mit einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert;
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7 eine
Präambel-Übertragungsregel
2 zum Übertragen
einer Präambel
in einem OFDM-Kommunikationssystem, das zwei Übertragungsantennen aufweist,
sowie eine entsprechende Präambelsequenz-Erzeugungsprozedur
in Übereinstimmung
mit einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert;
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8 eine
Präambel-Übertragungsregel
3 zum Übertragen
einer Präambel
in einem OFDM-Kommunikationssystem, das zwei Übertragungsantennen aufweist,
und eine entsprechende Präambelsequenz-Erzeugungsprozedur
in Übereinstimmung
mit einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert;
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9 ein
Diagramm darstellt, das eine Abbildungsbeziehung zwischen Unterträgern und
einer Präambelsequenz
bei einer IFFT in einem OFDM-Kommunikationssystem, das eine Übertragungsantenne
aufweist, in Übereinstimmung
mit einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert;
und
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10 ein
Diagramm darstellt, das eine Abbildungsbeziehung zwischen Unterträgern und
einer Präambelsequenz
bei einer IFFT in einem OFDM-Kommunikationssystem, das zwei Übertragungsantennen
verwendet, in Übereinstimmung
mit einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Mehrere
bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nun
im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung wird eine detaillierte Beschreibung
von bekannten Funktionen und Anordnungen, die hier beinhaltet sind,
zugunsten einer prägnanten Darstellung
weggelassen.
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5 stellt
ein Blockdiagramm dar, das eine Sender-Struktur eines OFDM-Kommunikationssystems illustriert,
welches zwei Übertragungsantennen
verwendet. Unter Bezugnahme auf 5 werden,
falls zu übertragende
Informationsbits in dem OFDM-Kommunikationssystem
erzeugt werden, die Informationsbits an einen Symbol-Abbilder 511 angelegt.
Der Symbol-Abbilder 511 bildet die eingegebenen Informationsbits
auf Symbole ab und stellt die Symbol-abgebildeten Informationsbits
einem Seriell-zu-Parallel(S/P)-Konverter 513 zur
Verfügung.
Der S/P-Konverter 513 führt
eine 256·2-Punkt-Parallelkonversion
an dem von dem Symbol-Abbilder 511 ausgegebenen Symbol
durch. In der 256·2-Punkt-Parallelkonversion
bezeichnet die "256" die Anzahl von Unterträgern und
die "2" die Anzahl von Antennen.
Das heißt,
dass der S/P-Konverter 513 512 empfangene Symbole in parallele
Symbole konvertiert, falls der Symbol-Abbilder 511 256
Symbole für
eine Antenne #0 und 256 Symbole für eine Antenne #1 erzeugt.
Im Allgemeinen werden von dem S/P-Konverter 513 ausgegebene
Symbole als "OFDM-Symbole" bezeichnet. Die
von dem S/P-Konverter 513 ausgegebenen OFDM-Symbole werden
einem Raum-Zeit-Codierer 515 zugestellt.
-
Der
Raum-Zeit-Codierer
515 führt die folgende Prozedur durch.
Von den 512 von dem SIP-Konverter
513 erzeugten
Symbole werden hohe 256 OFDM-Symbole durch S
0 repräsentiert
und niedrige 256 OFDM-Symbole durch S
1 repräsentiert.
Wie in der untenstehenden Tabelle 1 gezeigt, können die OFDM-Symbole S
0 und S
1 mit OFDM-Symbolen –S
1 * und S
0 * kombiniert werden und für zwei OFDM-Symbolperioden übertragen
werden. Tabelle 1
| Antennenauswähler #0 | Antennenauswähler #1 |
Zeit
0 | S0 | S1 |
Zeit
1 | –S1 | S0 |
-
Der
Raum-Zeit-Codierer 515 kann verschiedene Raum-Zeit-Codiermethoden,
die von der obigen Symbol-Abbildungsmethode abweichen, anwenden.
-
Ein
Präambelsequenz-Generator 517 einer
Antenne #0 erzeugt unter der Kontrolle einer (nicht gezeigten) Steuerung
eine Präambelsequenz
und stellt die erzeugte Präambelsequenz
einem Auswähler 519 zur Verfügung. Wie
gezeigt, erzeugt in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Präambelsequenz-Generator 517 der
Antenne #0 3 Präambelsequenzen.
Die 3 Präambelsequenzen
beinhalten S(–100:100),
P(–100:100)
und Pg(–100:100).
Die Pg(–100:100)
wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 im
Detail beschrieben.
-
Das
heißt,
dass der Präambelsequenz-Generator 517 der
Antenne #0 eine von den drei Präambelsequenzen
gemäß einem
Steuerungsbefehl der Steuerung erzeugt. Der Auswähler 519 wählt ein
von dem Raum-Zeit-Codierer 515 ausgegebenes Signal oder
ein von dem Präambelsequenz-Generator 517 der
Antenne #0 ausgegebenes Signal gemäß der Ablaufplanung einer entsprechenden
Zeit aus und stellt seinen Ausgang einem IFFT-Prozessor 521 zur
Verfügung.
In anderen Worten bestimmt der Auswähler 519, ob er die
von dem Präambelsequenz-Generator 517 der
Antenne #0 erzeugte Präambelsequenz
oder die von dem Raum-Zeit-Codierer 515 erzeugten Symbole übertragen
wird. Wenn der Auswähler 519 bestimmt,
eine Präambelsequenz
zu übertragen, überträgt er die
von dem Präambelsequenz-Generator 517 der
Antenne #0 erzeugte Präambelsequenz.
Im Gegensatz hierzu überträgt der Auswähler 519 die
von dem Raum-Zeit-Codierer 515 erzeugten Symbole, falls
er bestimmt, Symbole zu übertragen.
-
Der
IFFT-Prozessor 521 führt
eine 256-Punkt-IFFT an einem von dem Raum-Zeit-Codierer 515 oder dem
Präambelsequenz-Generator 517 der
Antenne #0 ausgegebenen Signal durch und stellt seinen Ausgang einem
Parallel-zu-Seriell(P/S)-Konverter 523 zur Verfügung. Wie
oben erwähnt,
repräsentiert
die "256" in der 256-Punkt-IFFT
256 Unterträger.
Zusätzlich
zu dem von dem IFFT 521 ausgegebenen Signal wird ein zyklischer
Präfix
an dem P/S-Konverter 523 angelegt. Der P/S-Konverter 523 konvertiert
das von der IFFT 521 ausgegebene Signal und den zyklischen
Präfix
seriell und stellt seinen Ausgang einem Digital-zu-Analog(D/A)-Konverter 525 zur
Verfügung.
Der D/A-Konverter 525 konvertiert ein von dem P/S-Konverter 523 ausgegebenes
Signal zu einem Analogsignal und stellt seinen Ausgang einem RF-Prozessor 527 zur
Verfügung. Der
RF-Prozessor 527 beinhaltet ein Filter, verarbeitet ein
von dem D/A-Konverter 525 ausgegebenes Signal im Hochfrequenzbereich
derart, dass es über
Funk übertragen
werden kann und überträgt daraufhin
das RF-Signal über eine
Antenne #0.
-
Ein
Präambelsequenz-Generator 529 einer
Antenne #1 erzeugt eine Präambelsequenz
unter der Kontrolle der Steuerung und stellt die erzeugte Präambelsequenz
einem Auswähler 531 zur
Verfügung.
Wie gezeigt, erzeugt in der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Präambelsequenz-Generator 529 der Antenne
#1 3 Präambelsequenzen.
Die 3 Präambelsequenzen
beinhalten S(–100:100),
P(–100:100)
und Pg(–100:100).
Die Pg(–100:100)
wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 im
Detail beschrieben.
-
Das
heißt,
dass der Präambelsequenz-Generator 529 der
Antenne #1 eine der drei Präambelsequenzen
gemäß einem
Steuerungsbefehl von der Steuerung erzeugt. Der Auswähler 531 wählt ein
von dem Raum-Zeit-Codierer 515 ausgegebenes Signal oder
ein von dem Präambelsequenz-Generator 529 der
Antenne #1 ausgegebenes Signal gemäß eines Ablaufplanes einer
entsprechenden Zeit aus und stellt seinen Ausgang einem IFFT-Prozessor 533 zur
Verfügung.
In anderen Worten entscheidet der Auswähler 531 ob er die von
dem Präambelsequenz-Generator 529 der
Antenne #1 erzeugte Präambelsequenz
oder die von dem Raum-Zeit-Codierer 515 erzeugten Symbole übertragen
wird. Falls der Auswähler 531 entscheidet,
eine Präambelsequenz
zu übertragen, überträgt er die
von dem Präambelsequenz-Generator 529 der
Antenne #1 erzeugte Präambelsequenz.
Im Gegensatz hierzu überträgt der Auswähler 531 die
von dem Raum-Zeit-Codierer 515 erzeugten Symbole, wenn
er entscheidet, Symbole zu übertragen.
-
Der
IFFT-Prozessor 533 führt
eine 256-Punkt-IFFT an einem von dem Raum-Zeit-Codierer 515 oder dem
Präambelsequenz-Generator 529 der
Antenne #1 ausgegebenen Signal durch und stellt seinen Ausgang einem
P/S-Konverter 535 zur Verfügung. Wie oben erwähnt, repräsentiert
die "256" in der 256-Punkt-IFFT
256 Unterträger.
Zusätzlich
zu dem von dem IFFT 533 ausgegebenen Signal wird ein zyklischer
Präfix
an den P/S-Konverter 535 angelegt. Der P/S-Konverter 535 konvertiert
das von dem IFFT 533 ausgegebene Signal und den zyklischen
Präfix
zu einem seriellen Signal und stellt seinen Ausgang einem D/A-Konverter 537 zur Verfügung. Der
D/A-Konverter 537 konvertiert ein von dem P/S-Konverter 535 ausgegebenes
Signal zu einem Analogsignal und stellt seinen Ausgang einem RF-Prozessor 539 zur
Verfügung.
Der RF-Prozessor 539 beinhaltet ein Filter, verarbeitet
ein von dem D/A-Konverter 537 ausgegebenes Signal hochfrequenzmäßig derart, dass
es über
Funk übertragen
werden kann, und überträgt daraufhin
das Hochfrequenzsignal über
eine Antenne #1.
-
Ein
Verfahren für
die Übertragung
von Daten oder einer Präambelsequenz
unter Verwendung von zwei Sendeantennen wurde bisher unter Bezugnahme
auf 5 beschrieben. Es ist jedoch ebenso möglich, die Daten
oder die Präambelsequenz
unter Verwendung einer Sendeantenne zu übertragen. Unter Bezugnahme auf 4 wird
nun ein Verfahren zur Übertragung
von Daten oder einer Präambelsequenz
unter Verwendung von einer Sendeantenne beschrieben.
-
Falls
zu übertragende
Informationsbits in dem OFDM-Kommunikationssystem erzeugt werden,
werden die Informationsbits an einen Symbol-Abbilder 411 angelegt.
Der Symbol-Abbilder 411 bildet die eingegebenen Informationsbits
mittels eines voreingestellten Modulationsschemas auf Symbole ab
und stellt die Symbol-abgebildeten Informationsbits einem S/P-Konverter 413 zur
Verfügung.
Der S/P-Konverter 413 führt
eine 256-Punkt-Parallelkonversion an dem von dem Symbol-Abbilder 411 empfangenen
Symbol durch und stellt seinen Ausgang einem Auswähler 417 zur
Verfügung.
Wie oben erwähnt,
gibt die "256" in der 256-Punkt-Parallelkonversion
die Anzahl der Unterträger
an. Ein Präambelsequenz-Generator 415 erzeugt
unter der Kontrolle einer (nicht gezeigten) Steuerung eine entsprechende
Präambelsequenz
und stellt die erzeugte Präambelsequenz
dem Auswähler 417 zur
Verfügung.
-
Der
Präambelsequenz-Generator 415 erzeugt
3 Präambelsequenzen
und die 3 Präambelsequenzen beinhalten
S(–100:100),
P(–100:100)
und Pg(–100:100).
Die Pg(–100:100)
wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 im
Detail beschrieben. Der Auswähler 417 wählt ein
von dem S/P-Konverter 413 ausgegebenes Signal oder ein
von dem Präambelsequenz-Generator 415 ausgegebenes
Signal gemäß eines
Zeitablaufplanes einer entsprechenden Zeit aus und stellt das ausgewählte Signal
einem IFFT-Prozessor 419 zur Verfügung. In anderen Worten entscheidet
der Auswähler 417,
ob er die von dem Präambelsequenz-Generator 415 erzeugte
Präambelsequenz
oder die von dem S/P-Konverter 413 erzeugten Symbole übertragen
wird. Falls der Auswähler 417 entscheidet,
eine Präambelsequenz
zu übertragen, überträgt er die
von dem Präambelsequenz-Generator 415 erzeugte
Präambelsequenz.
Im Gegensatz hierzu überträgt der Auswähler 417 die von
dem S/P-Konverter 413 erzeugten Symbole, falls er entscheidet,
Symbole zu übertragen.
-
Der
IFFT-Prozessor 419 führt
eine 256-Punkt-IFFT an dem von dem S/P-Konverter 413 oder
dem Präambelsequenz-Generator 415 empfangenen
Signal durch und stellt seinen Ausgang einem P/S-Konverter 421 zur
Verfügung.
Zusätzlich
zu dem von dem IFFT-Pro zessor 419 ausgegebenen Signal wird
ein zyklischer Präfix an
den P/S-Konverter 421 angelegt. Der P/S-Konverter 421 konvertiert
das von dem IFFT-Prozessor 419 ausgegebene Signal und den
zyklischen Präfix
zu einem seriellen Signal und stellt seinen Ausgang einem D/A-Konverter 423 zur
Verfügung.
Der D/A-Konverter 423 konvertiert ein von dem P/S-Konverter 421 ausgegebenes
Signal zu einem analogen Signal und stellt das analog konvertierte
Signal einem RF-Prozessor 425 zur Verfügung. Der RF-Prozessor 425 beinhaltet
ein Filter, verarbeitet ein von dem D/A-Konverter 423 ausgegebenes
Signal hochfrequenzmäßig derart,
dass es über
Funk übertragen
werden kann, und überträgt daraufhin
das RF-Signal über
eine Antenne.
-
Wie
oben beschrieben, kann der neue Präambelsequenz-Generator 3 Präambelsequenzen S(–100:100),
P(–100:100)
und Pg(–100:100)
erzeugen, obwohl der konventionelle Präambelsequenz-Generator nur
2 Präambelsequenzen
S(–100:100)
und P(–100:100)
erzeugt. Die Pg(–100:100)
ist eine kurze Präambelsequenz
eines ungeraden Unterträgers
in einem Frequenzbereich. In dem OFDM-Kommunikationssystem sind
vor der Durchführung
der IFFT erhaltene Signale Frequenzbereichsignale, während nach
der Durchführung
der IFFT erhaltene Signale Zeitbereichsignale sind. Der Ausdruck "kurze Präambelsequenz
eines ungeraden Unterträgers" bezieht sich auf
eine Präambelsequenz,
für die
eine eindeutige Nummer eines Unterträgers, für den Daten von +1 oder –1, aber
keine Leerdaten als Elemente, die die kurze Präambelsequenz bilden, eingefügt sind,
eine ungerade Zahl ist.
-
Unter
Bezugnahme auf die 9 und 10 wird
nun eine von dem Präambelsequenz-Generator
erzeugte Präambelsequenz
und eine Abbildungsbeziehung zwischen Unterträgern und einer Präambelsequenz bei
einer IFFT in einem OFDM-Kommunikationssystem beschrieben. Die vorliegende
Erfindung schlägt
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen einer kurzen Präambelsequenz
eines ungeraden Unterträgers vor,
die ein minimales PAPR in einem OFDM-Kommunikationssystem aufweist,
indem die gesamte Anzahl von Unterträgern 256 ist und –100, –99, ... –1, 1 ...,
99, 100 eindeutige Ziffern von tatsächlich in Verwendung befindlichen
Unterträgern
sind.
-
Die
Präambelsequenz
wird in eine lange Präambelsequenz
und eine kurze Präambelsequenz
klassifiziert. In der langen Präambelsequenz
wird eine Länge-64-Sequenz
4-mal wiederholt und eine Länge-128-Sequenz
2-mal wiederholt und angesichts einer Charakteristik des OFDM-Kommunikationssystems
wird ein zyklischer Präfix
einem Anfangsteil der 4 wiederholten Länge-64-Sequenzen und einem
Anfangsteil der 2 wiederholten Länge-128- Sequenzen hinzugefügt. Weiterhin
wird in der kurzen Präambelsequenz
eine Länge-128-Sequenz 2-mal wiederholt
und angesichts einer Charakteristik des OFDM-Kommunikationssystems wird
der zyklische Präfix
einem Anfangsteil der 2 wiederholten Länge-128-Sequenzen hinzugefügt.
-
Von
den von dem Präambelsequenz-Generator
erzeugten Präambelsequenzen
S(–100:100), P(–100:100)
und Pg(–100:100)
sind S(100:100) und P(–100:100)
identisch zu den bezüglich
des Standes der Technik beschriebenen Präambelsequenzen, und die in
der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Pg(–100:100) ist gegeben durch
-
9 stellt
ein Diagramm dar, das eine Abbildungsbeziehung zwischen Unterträgern und
einer Präambelsequenz
bei einer IFFT in einem OFDM-Kommunikationssystem, das eine Sendeantenne
verwendet, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert. In 9 wird angenommen,
dass, falls die Anzahl von allen Unterträgern für ein OFDM-Kommunikationssystem
256 ist, die 256 Unterträger
die Unterträger –128 bis
127 beinhalten, und falls die Anzahl der tatsächlich in Gebrauch befindlichen
Unterträger 200
ist, die 200 Unterträger
die Unterträger
100, ..., –1,
1, ..., 100 beinhalten. In 9 repräsentieren
die Ziffern an dem Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors Frequenzkomponenten,
d. h. eindeutige Nummern von Unterträgern. Der Grund für das Einfügen von
Leerdaten, oder 0-Daten, in einen 0ten Unterträger ist der, dass der 0te Unterträger nach
dem Durchführen
einer IFFT einen Referenzpunkt einer Präambelsequenz in einem Zeitbereich
darstellt, d. h., eine DC-Komponente in einem Zeitbereich repräsentiert.
-
Ebenso
sind, unter Ausschluss der 200 tatsächlich in Verwendung befindlichen
Unterträger
und dem 0ten Unterträger,
Leerdaten in die 28 Unterträger
von dem Unterträger –128 bis
zu dem Unterträger –101 und die
27 Unterträger
von dem Unterträger
101 bis zu dem Unterträger
127 eingefügt.
Hier liegt der Grund für
das Einfügen
von Leerdaten in die 28 Unterträger von
dem Unterträger –128 bis
zu dem Unterträger –101 und
die 27 Unterträger
von dem Unterträger
101 bis zu dem Unterträger
127 darin, ein Schutzintervall in einem Frequenzbereich bereitzustellen,
da die 28 Unterträger
von dem Unterträger –128 bis
zu dem Unterträger –101 und
die 27 Unterträger
von dem Unterträger
101 bis zu dem Unterträger
127 einem Hochfrequenzband in dem Frequenzbereich entsprechen. Als
ein Ergebnis bildet der IFFT-Prozessor,
falls eine Frequenzbereich-Präambelsequenz
von S(–100:100),
P(–100:100)
oder Pg(–100:100)
an den IFFT-Prozessor angelegt wird, die Frequenzbereich-Präambelsequenz
von S(–100:100),
P(–100:100)
oder Pg(–100:100)
auf entsprechende Unterträger
ab, IFFT-transformiert
die abgebildete Präambelsequenz
und gibt eine Zeitbereich-Präambelsequenz aus.
Es werden nun Situationen beschrieben, in denen die S(–100:100),
P(–100:100)
und Pg(–100:100)
verwendet werden.
-
(1) S(–100:100)
-
Sie
wird an den Eingabeanschlüssen
der IFFT-Prozessoren von beiden Antennen (Antenne #0 und Antenne
#1) oder an den Eingangsanschluss des IFFT-Prozessors von einer
Antenne als eine führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
eingegeben.
-
(2) P(–100:100)
-
Sie
ist eine kurze Präambelsequenz
für einen
geradzahligen Unterträger
und wird an den Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors eingegeben.
Der Ausdruck "kurze
Präambelsequenz
für einen
geradzahligen Unterträger" bedeutet dabei eine
Präambelsequenz,
für die
eine eindeutige Nummer eines Unterträgers, in den Daten von +1 oder –1, aber
keine Leerdaten zwischen Elementen eingefügt sind, die die kurze Präambelsequenz
bilden, eine geradzahlige Nummer ist.
-
(3) Pg(–100:100)
-
Sie
ist eine kurze Präambelsequenz
für einen
ungeradzahligen Unterträger
und wird an dem Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors eingegeben.
Der Ausdruck "kurze
Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers" bedeutet dabei eine
Präambelsequenz,
für die
eine eindeutige Nummer eines Unterträgers, in den Daten von +1 oder –1, aber
keine Leerdaten zwischen Elementen eingefügt sind, die die kurze Präambelsequenz
bilden, eine un geradzahlige Nummer ist. Das heißt, dass dies eine kurze Präambelsequenz eines
ungeradzahligen Unterträgers
ist, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird.
-
10 stellt
ein Diagramm dar, das eine Abbildungsrelation zwischen Unterträgern und
einer Präambelsequenz
bei einer IFFT in einem OFDM-Kommunikationssystem, das zwei Übertragungsantennen
verwendet, entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung illustriert. In 10 wird
angenommen, dass, falls die Anzahl von allen Unterträgern für ein OFDM-Kommunikationssystem
256 ist, die 256 Unterträger
den Unterträger –128 bis
zu dem Unterträger 127 beinhalten,
und falls die Anzahl von tatsächlich in
Verwendung befindlichen Unterträgern
200 ist, die 200 Unterträger
die Unterträger –100, ..., –1, 1, ...,
100 beinhalten. In 10 repräsentieren die Ziffern am Eingang
eines IFFT-Prozessors
Frequenzkomponenten, d. h. eindeutige Nummern von Unterträgern. Der
Grund für
das Einfügen
von Leerdaten oder Nulldaten in einen 0ten Unterträger ist
der, dass der 0te Unterträger
nach der Durchführung
der IFFT einen Referenzpunkt einer Präambelsequenz in einem Zeitbereich
darstellt, d. h. eine DC-Komponente in einem Zeitbereich repräsentiert.
-
Ebenso
werden die Leerdaten in die 28 Unterträger von dem Unterträger –128 bis
zu dem Unterträger –101 und
in die 27 Unterträger
von dem Unterträger
101 bis zu dem Unterträger
127 eingefügt,
aber nicht in die 200 tatsächlich
in Gebrauch befindlichen Unterträger
und den 0ten Unterträger.
Hier liegt der Grund für
das Einfügen
von Leerdaten in die 28 Unterträger
von dem Unterträger –128 bis
zu dem Unterträger –101 und
den 27 Unterträgern
von dem Unterträger
101 bis zu dem Unterträger
127 darin, ein Schutzintervall in einem Frequenzbereich bereitzustellen,
da die 28 Unterträger
von dem Unterträger –128 bis
zu dem Unterträger –101 und
die 27 Unterträger
von dem Unterträger
101 bis zu dem Unterträger
127 einem Hochfrequenzband in dem Frequenzbereich entsprechen. Als
ein Ergebnis bildet der IFFT-Prozessor, falls eine Frequenzbereich-Präambelsequenz
S(–100:100),
P(–100:100)
oder Pg(–100:100)
an den IFFT-Prozessor angelegt wird, die Frequenzbereich-Präambelsequenz
S(–100:100),
P(–100:100)
oder Pg(–100:100)
auf entsprechende Unterträger
ab, IFFT-transformiert die abgebildete Präambelsequenz und gibt eine
Zeitbereich-Präambelsequenz
aus. Es werden nun Situationen beschrieben, in denen die S(–100:100),
P(–100:100)
und Pg(–100:100)
verwendet werden.
-
(1) S(–100:100)
-
Sie
wird an den Eingangsanschlüssen
von IFFT-Prozessoren von beiden Antennen (Antenne #0 und Antenne
#1) oder an den Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors von einer
Antenne als eine führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
eingegeben.
-
(2) P(–100:100)
-
Sie
ist eine kurze Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers
und wird an dem Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors für eine Antenne
#0 oder eine Antenne #1 eingegeben. Die "kurze Präambelsequenz eines geradzahligen
Unterträgers" bedeutet eine Präambelsequenz,
für die
eine eindeutige Nummer eines Unterträgers, in den Daten von +1 oder –1, aber
keine Leerdaten zwischen Elementen eingefügt werden, die die kurze Präambelsequenz
bilden, eine geradzahlige Nummer ist.
-
(3) Pg(–100:100)
-
Sie
ist eine kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
und wird an einem Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors eingegeben.
Die "kurze Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers" bedeutet eine Präambelsequenz,
für die
eine eindeutige Nummer eines Unterträgers, in den Daten von +1 oder –1, aber
keine Leerdaten zwischen Elementen eingefügt werden, die die kurze Präambelsequenz
bilden, eine ungeradzahlige Nummer ist. Das heißt, dass dies eine kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
ist, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird.
-
Folglich
schlägt
die vorliegende Erfindung, anders als die konventionelle Technologie,
eine Vorrichtung zum Erzeugen einer kurzen Präambelsequenz eines ungeradzahligen
Unterträgers
vor, die ein geringes PAPR in einem OFDM-Kommunikationssystem aufweist,
das eine oder zwei Übertragungsantennen
benutzt, wodurch die Leistung des OFDM-Kommunikationssystems verbessert wird.
-
In
dem OFDM-Kommunikationssystem, das 2 Übertragungsantennen verwendet,
weist die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
ein PAPR von 2.7448 dB auf. Der zyklische Präfix wird in einem Verfahren
zum Berechnen des PAPR nicht betrachtet.
-
6 illustriert,
entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, eine Präambel-Übertragungsregel 1 zum Übertragen
einer Präambel
in einem OFDM-Kommunikationssystem,
das eine Übertragungsantenne
verwendet.
-
Bezugnehmend
auf 6 wird nun eine detaillierte Beschreibung der
Präambel-Übertragungsregel
1 entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorgenommen.
-
In
Schritt 611 entscheidet ein Sender, ob eine Sendesignalperiode
eine Präambelsequenzperiode
ist. Das Sendesignal wird, wie oben beschrieben, durch einen Auswähler bestimmt
und ausgewählt.
Als Ergebnis der Bestimmung fährt
der Sender mit Schritt 613 fort, falls die Sendesignalperiode
keine Präambelsequenzperiode,
sondern eine Datenübertragungsperiode
ist. In Schritt 613 führt
der Sender eine Steueroperation, Daten auf die Eingangsanschlüsse beider
IFFT-Prozessoren abzubilden, durch und beendet dann das Verfahren.
-
Falls
in Schritt 611 bestimmt wird, dass die Sendesignalperiode
eine Präambelsequenzperiode
ist, fährt
der Sender mit Schritt 615 fort. In Schritt 615 entscheidet
der Sender, ob die Präambelsequenzperiode eine
führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
ist. Falls die Präambelsequenzperiode
eine führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
ist, fährt
der Sender mit Schritt 617 fort.
-
In
Schritt 617 führt
der Sender eine Kontrolloperation, eine führende Präambelsequenz S(–100:100) in
der langen Präambelsequenzperiode
auf entsprechende Unterträger
an dem Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors abzubilden, durch
und beendet dann das Verfahren. Die Präambelsequenz S(–100:100)
wird, wie oben beschrieben, durch einen Präambelsequenz-Generator gemäß einem
Steuerkommando einer Steuerung erzeugt. Falls in Schritt 615 bestimmt
wird, dass die Präambelsequenzperiode
keine führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
ist, sondern eine kurze Präambelsequenzperiode
(eine nachfolgende Teilperiode einer langen Präambelsequenzperiode), dann
fährt der
Sender mit Schritt 619 fort.
-
In
Schritt 619 bildet der Sender eine kurze Präambelsequenz
P(–100:100)
eines geradzahligen Unterträgers
auf den Eingangsanschluss des IFFT-Prozessors ab und schreitet dann
zu Schritt 621. Die kurze Präambelsequenz eines geradzahligen
Unterträgers
ist dabei identisch zu der oben beschriebenen. In Schritt 621 bildet
der Sender eine kurze Präambelsequenz
Pg(–100:100)
eines ungeradzahligen Unterträgers
auf den Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors nach Durchlauf von
einer OFDM-Symbolperiode ab und beendet dann das Verfahren. Die
kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
ist dabei ebenso identisch zu der oben beschriebenen. Zusammenfassend überträgt der Sender
in der Präambel-Übertragungsregel
1 sowohl die kurze Präambelsequenz
des ungeradzahligen Unterträgers
als auch die kurze Präambelsequenz
des geradzahligen Unterträgers,
so dass ein Empfänger
in einfacher Weise eine Kanalschätzung
durchführen kann.
Das heißt,
dass konventionellerweise eine kurze Präambelsequenz eines ungeradzahligen
Unterträgers unter
Verwendung einer kurzen Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers
geschätzt
wurde. In diesem Fall konnte allerdings ein Empfänger keine sorgfältige Kanalschätzung durchführen.
-
7 illustriert,
entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, eine
Präambel-Übertragungsregel
2 zum Übertragen
einer Präambel
in einem OFDM-Kommunikationssystem,
das zwei Sendeantennen verwendet. Unter Bezugnahme auf 7 wird
nun eine Präambel-Übertragungsregel
2 entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
In
Schritt 711 entscheidet ein Sender, ob eine Sendesignalperiode
eine Präambelsequenzperiode
ist. Das Sendesignal wird durch einen Auswähler, wie oben beschrieben,
bestimmt und ausgewählt.
Als Ergebnis der Bestimmung fährt
der Sender mit Schritt 713 fort, falls die Sendesignalperiode
keine Präambelsequenzperiode
sondern eine Datenübertragungsperiode
ist. In Schritt 713 führt
der Sender eine Kontrolloperation des Abbildens von Daten an die
Eingangsanschlüsse
von beiden IFFT-Prozessoren durch und beendet dann das Verfahren.
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Falls
in Schritt 711 bestimmt wird, dass die Sendesignalperiode
eine Präambelsequenzperiode
ist, fährt
der Sender mit Schritt 715 fort. In Schritt 715 entscheidet
der Sender, ob die Präambelsequenzperiode eine
führende
Präambelsequenzperiode
in einer Zangen Präambelsequenzperiode
ist. Falls die Präambelsequenzperiode
eine führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
ist, fährt
der Sender mit Schritt 717 fort.
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In
Schritt 717 führt
der Sender eine Steueroperation des Abbildens einer führenden
Präambelsequenz S(–100:1)
in der langen Präambelsequenzperiode
auf entsprechende Unterträger
an dem Eingangsanschluss des IFFT-Prozessors durch und beendet dann
das Verfahren. Die Präambelsequenz
S(–100:100)
wird, wie oben beschrieben, von einem Präambelsequenz-Generator gemäß einem
Steuerbefehl von einer Steuerung erzeugt. Falls in Schritt 715 bestimmt
wird, dass die Präambelsequenzperiode
keine führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
ist, sondern eine kurze Präambelsequenzperiode
(eine nachfolgende Teilperiode der langen Präambelsequenzperiode) ist, dann
fährt der
Sender mit Schritt 719 fort.
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In
Schritt 719 bildet der Sender eine kurze Präambelsequenz
P(–100:100)
eines geradzahligen Unterträgers
auf den Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors für eine Antenne
#0 ab, bildet eine kurze Präambelsequenz
Pg(–100:100)
eines ungeradzahligen Unterträgers
auf einen Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors für eine Antenne
#1 ab und beendet dann das Verfahren. Die "kurze Präambelsequenz eines geradzahligen
Unterträgers" bedeutet eine Präambelsequenz,
für die
eine eindeutige Nummer eines Unterträgers, in den Daten von +1 oder –1, aber
keine Leerdaten zwischen Elementen eingefügt sind, die die kurze Präambelsequenz
bilden, eine geradzahlige Nummer ist. Obwohl der 0te Unterträger (DC-Komponente)
ein geradzahliger Unterträger
ist, ist er hiervon ausgeschlossen, da in diesen zwingenderweise
Leerdaten eingefügt
sein sollten.
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Zusätzlich bedeutet
die "kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers" eine Präambelsequenz,
für die
eine eindeutige Nummer eines Unterträgers, in den Daten von +1 oder –1, aber
keine Nulldaten zwischen Elementen eingefügt sind, die die kurze Präambelsequenz
bilden, eine ungeradzahlige Nummer ist. In 7 wird eine
kurze Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers über die
Antenne #0 und eine kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers über die
Antenne #1 übertragen.
Dann führt ein
Empfänger
eine genaue Kanalschätzung
durch Empfangen der kurzen Präambelsequenz
des geradzahligen Unterträgers
und der kurzen Präambelsequenz
des ungeradzahligen Unterträgers
durch.
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8 illustriert,
entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, eine
Präambel-Übertragungsregel
3 zum Übertragen
einer Präambel
in einem OFDM- Kommunikationssystem,
das zwei Sendeantennen verwendet. Unter Bezugnahme auf 8 wird
nun eine Präambel-Übertragungsregel
3 entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung im
Detail beschrieben.
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In
Schritt 811 entscheidet ein Sender, ob eine Sendesignalperiode
eine Präambelsequenzperiode
ist. Das Sendesignal wird durch einen Auswähler, wie oben beschrieben,
bestimmt und ausgewählt.
Als Ergebnis der Bestimmung fährt
der Sender mit Schritt 813 fort, wenn die Sendesignalperiode
keine Präambelsequenzperiode,
sondern eine Datenübertragungsperiode
ist. In Schritt 813 führt
der Sender eine Steueroperation des Abbildens von Daten auf die
Eingangsanschlüsse
von beiden IFFT-Prozessoren durch und beendet dann das Verfahren.
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Falls
in Schritt 811 bestimmt wird, dass die Sendesignalperiode
eine Präambelsequenzperiode
ist, fährt
der Sender mit Schritt 815 fort. In Schritt 815 bestimmt
der Sender, ob die Präambelsequenzperiode
eine führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
ist. Falls die Präambelsequenzperiode
eine führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
ist, fährt
der Sender mit Schritt 817 fort.
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In
Schritt 817 führt
der Sender eine Steueroperation des Abbildens einer führenden
Präambelsequenz S(–100:1)
in der langen Präambelsequenzperiode
auf entsprechende Unterträger
an dem Eingangsanschluss des IFFT-Prozessors durch und beendet dann
das Verfahren. Die Präambelsequenz
S(–100:100)
wird, wie oben beschrieben, von einem Präambelsequenz-Generator entsprechend
einem Steuerbefehl einer Steuerung erzeugt. Falls in Schritt 815 bestimmt
wird, dass die Präambelsequenzperiode
keine führende
Präambelsequenzperiode
in einer langen Präambelsequenzperiode
ist, sondern eine kurze Präambelsequenzperiode (eine
folgende Teilperiode der langen Präambelsequenzperiode) ist, dann
fährt der
Sender mit Schritt 819 fort.
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In
Schritt 819 bildet der Sender eine kurze Präambelsequenz
P(–100:100)
eines geradzahligen Unterträgers
auf den Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors für eine Antenne
#0 ab, bildet eine kurze Präambelsequenz
Pg(–100:100)
eines ungeradzahligen Unterträgers
auf den Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors für eine Antenne
#1 ab und fährt
dann mit Schritt 821 fort.
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In
Schritt 821 bildet der Sender eine kurze Präambelsequenz
Pg(–100:100)
eines ungeradzahligen Unterträgers
auf den Eingangsanschluss eines IFFT-Prozessors für die Antenne
#0 ab, bildet eine kurze Präambelsequenz
P(–100:100)
eines geradzahligen Unterträgers
auf den Eingangsanschluss des IFFT-Prozessors für die Antenne #1 nach Verstreichen
von einer OFDM-Symbolperiode ab und beendet dann das Verfahren.
In 8 werden die kurze Präambelsequenz für den geradzahligen
Unterträger
und die kurze Präambelsequenz
für den
ungeradzahligen Unterträger
abwechselnd über
die Antenne #0 und die Antenne #1 übertragen. Daraufhin führt ein
Empfänger
eine genaue Kanalschätzung
durch Empfangen der kurzen Präambelsequenz
für den
geradzahligen Unterträger
und die kurze Präambelsequenz
für den
ungeradzahligen Unterträger durch.
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Wie
aus der vorangehenden Beschreibung verstanden werden kann, schlägt die vorliegende
Erfindung eine kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
vor, die ein geringes PAPR in einem OFDM-Kommunikationssystem aufweist,
wodurch eine Charakteristik einer Präambelsequenz verbessert wird.
Zusätzlich überträgt die vorliegende
Erfindung eine kurze Präambelsequenz
eines ungeradzahligen Unterträgers
und eine kurze Präambelsequenz
eines geradzahligen Unterträgers
unter Verwendung einer Sendeantenne oder zweier Sendeantennen, so
dass ein Empfänger
eine korrekte Kanalschätzung
durchführen kann.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausgestaltung von
ihr gezeigt und beschrieben worden ist, wird von dem einschlägigen Fachmann
verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Form und den
Details durchgeführt
werden können,
ohne von dem durch die beigefügten
Ansprüche
definierten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.