DE69223961T2

DE69223961T2 - Funksystem

Info

Publication number: DE69223961T2
Application number: DE69223961T
Authority: DE
Inventors: William Timothy Lordshill Southampton So1 9Ql Webb
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: BlackBerry Ltd
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2012-06-03
Also published as: CA2110578C; CA2110578A1; HK1008162A1; ES2112318T3; JP3193378B2; WO1992022162A1; EP0587620A1; EP0587620B1; AU1772492A; ATE162035T1; DE69223961D1; SG47627A1; DK0587620T3; US5828695A; AU656972B2; JPH06507763A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Funksystem und insbesondere aber nicht ausschließlich auf ein Funksystem für Mobilfunk, bei dem Quadraturamplitudenmodulation (QAM) als Modulation verwendet wird.
QAM-Übertragungen über Rayleigh-Schwund-Mobilfunkkanäle unterliegen Fehler-Bursts aufgrund verstärktem Schwund, selbst wenn das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des Kanals hoch ist. Dies führt dazu, die Zahl der Modulationspegel je nach Integrität des Kanals zu verändern, so daß bei Übertragungen ohne Schwund die Zahl der Modulationspegel angehoben werden kann durch die größere Zahl an QAM-Konstellationspunkten, und bei Schwund kann die Zahl von Konstellationspunkten auf einen Wert abgesenkt werden, der eine akzeptable Bitfehlerrate (BER) zuläßt. Wenn die erforderliche BER und Schaltebenen entsprechend spezifiziert sind, ergibt sich ein variabler Datendurchsatz. Wenn andererseits der Durchsatz auf einem vernünftigen Maß konstantgehalten wird, ergibt sich eine variable BER.
Ein Ansatz, wie er in US 4 495 619 (Acampora) beschrieben ist, besteht darin, ein System mit variabler Rate und irgendein Verfahren zum Informieren des Senders an einem Ende der Funkverbindung über die Qualität der Verbindung, wie sie sich dem Empfänger am anderen Ende der Verbindung darstellt, zu verwenden. Der Sender kann dann reagieren, indem er die Zahl der QAM-Ebenen je nach Qualitätskriterium verändert. Eine erfolgreiche Übertragung bei variabler Rate macht es erforderlich, daß der schnell schwindende Kanal sich langsam im Vergleich zu einer Anzahl von Symbolperioden verändert. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird die häufige Übertragung von Qualitätskontrollinformation wesentlich die Bandbreitenanforderung des Systems erhöhen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Funksystem, bei welchem Übertragungen an die Übertragungsbedingungen angepaßt werden.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Radiosystem mit einem Stationspaar, von denen wenigstens eine einen ersten Sendeempfänger hat mit:
einem Radioempfänger zum Empfangen von Signalen von der anderen Station;
einer Vorrichtung für das Auswählen eines Übertragungsmodulationszustandes aufgrund einer Beurteilung der Signalqualität;
einem Radiosender für das Übertragen von Signalen zu der anderen Station unter Verwendung eines Modulationsschemas mit mehreren Modulationszuständen;
einer Vorrichtung für das Einstellen des Übertragungszustandes des Radiosenders, so daß er der ausgewählte Modulationszustand ist, und
einer Signalvorrichtung für das Einschließen einer Indizierung des ausgewählten Modulationszustandes in den an die andere Station zu übertragenden Signalen,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Radiosendeempfänger eine Vorrichtung zum Abschätzen der von der anderen Station empfangenen Radiosignale hat, und daß die Vorrichtung zum Auswählen eines Übertragungsmodulationszustandes in Abhängigkeit von der Qualität der empfangenen Signale betreibbar ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Radiosendeempfänger, der umfaßt:
eine Vorrichtung zum Auswählen eines Übertragungsmodulationszustandes aufgrund einer Abschätzung der Signalqualität;
einen Radiosender zum Übertragen von Signalen unter Verwendung eines Modulationsschemas mit mehreren Modulationszuständen;
eine Vorrichtung zum Einstellen des Übertragungszustandes des Radiosenders, der der ausgewählte Modulationszustand sein soll, und
eine Signalvorrichtung für das Einschließen einer Indikation des ausgewählten Modulationszustandes, in den zu übertragenden Signalen
und einen Radioempfänger zum Empfangen von Radiosignalen;
gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Abschätzen der empfangenen Radiosignale;
und dadurch, daß die Vorrichtung zum Auswählen eines Übertragungsmodulationszustandes eingerichtet ist für die Steuerung durch die Vorrichtung zum Abschätzen der empfangenen Radiosignale.
In Radiosystemen mit bidirektionaler aber zeitweise unidirektionaler Funkübertragung und Daten in Paketen oder Blökken können die Anfangssymbole in jedem Block reserviert sein für die Angabe der Zahl von Bits/Symbolen in dem Block.
Um das Problem des schnellen Schwindens zu reduzieren, kann die Datenrate erhöht werden, was die Übertragung von mehr Symbolen erlaubt, bevor der Kanal sich wesentlich ändert. Je langsamer der mobile Teilnehmer sich bewegt, desto langsamer ist die Schwundrate und die Übertragungsrate, die für die Anpassung des Kanals erforderlich ist.
Das Ändern der Zahl der QAM-Ebenen in Abhängigkeit von Schwundbedingungen kann zu einer variablen Bitrate führen, die sich, obgleich langfristig nahezu konstant kurzfristig um das Vierfache der durchschnittlichen Rate ändern kann. Folglich ist es günstig, sich Strategien zu überlegen, um adaptive oder Mehrebenen-QAM zu verwenden, wenn mehr Daten als Sprachsignale übertragen werden. Datenübertragungen haben oft den Vorteil, daß ein variabler Durchsatz und relativ große Verzögerungen toleriert werden können, vorausgesetzt, daß die BER niedrig genug ist. Für ganz und gar fehlerfreien Transfer von Computer-Files muß die BER Null sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden als Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Figur 1 schematisch eine Rahmenstruktur zur Verwendung mit einer QAM mit variablen Ebenen zeigt;
Figur 2 eine Serie von QAM-Konstellationen zur Verwendung bei einer QAM mit variablen Ebenen zeigt;
Figur 3 einen Funk-Sendeempfänger einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
Figur 4 eine graphische Darstellung ist, die die Abhängigkeit der Bits/Symbole mit dem Schwundgrad darstellt;
Figur 5 eine graphische Darstellung ist, die die Abhängigkeit der Bits/Symbole von dem Schwundgrad zeigt;
Figur 6 eine graphische Darstellung ist, die einen Vergleich zwischen BER bei fester und variabler Modulation zeigt;
Figur 7 schematisch einen Funk-Sendeempfänger gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Figur 8 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Bits/Symbole von dem Schwundgrad zeigt und
Figur 9 eine graphische Darstellung eines Systems nach der Art des DECT-Standards ist.
Die einfachste Duplex-Anordnung für Modembetrieb mit variabler Rate ist das Time-Division-Duplex-Verfahren (TDD), bei dem sowohl Basisstation (BS) als auch Mobilstation (MS) über denselben Kanal aber zu unterschiedlichen Zeiten senden. In diesem Fall sind sowohl BS als auch MS ähnlichen Schwundbedingungen auf dem Kanal unterworfen, wenn ihre Übertragungen typischerweise einen halben TDD-Rahmen voneinander versetzt sind. Die Übertragung, die von dem MS empfangen wird, wird verwendet, um die Kanal-Integrität abzuschätzen, die dann die Zahl von QAM-Ebenen bestimmt, die durch den MS-Sender verwendet werden. Ähnlich ermöglicht es die Übertragung, die durch die BS empfangen wird, die Zahl von QAM-Ebenen für die nachfolgende BS-Übertragung zu bestimmen. Sowohl die BS als auch die MS sollten sich gegenseitig über die Zahl von QAM-Ebenen, die durch den jeweiligen Sender verwendet werden, informieren, und diese Information sollte durch den Kanal nicht beeinträchtigt werden, damit die QAM-Demodulationen korrekt durchgeführt werden können. Bei Simulationen wurden die Daten in Blöcke oder Pakete unterteilt, die einen Zeitbereich belegen, und die ersten Symbole in jedem Block wurden für Signalgebung reserviert. Die optimale Größe der Blöcke hängt von der Geschwindigkeit des mobilen Teilnehmers ab, da der Kanal sich nicht wesentlich über die Dauer des Blocks verändern sollte. Blöcke mit 100 Symbolen wurden für Übertragungen bei 512 kSym/s verwendet, es wurde von einer Geschwindigkeit des mobilen Teilnehmers von 30 mph und einer Trägerfrequenz von 1,9 GHz ausgegangen. Am Beginn jedes Blockes wurde ein Signal gesendet, das die Zahl der Ebenen in dem Block anzeigte. Dieses war in zwei Symbolen eines 4-QAM codiert, d.h. eines QPSK-Systems, und jedes dieser zwei Symbole wurde dreimal übertragen. Am Empfänger wurde eine Mehrheitsentscheidung durchgeführt, um die Zahl der QAM-Ebenen für die Demodulation bei dem aktuellen Block einzurichten. Mit größeren Blockgrößen können Codes für höhere Integrität bei der Information verwendet werden, die die Zahl der Ebenen enthält, ohne daß der Durchsatz wesentlich beeinträchtigt wird. Figur 1 zeigt die TDD-Rahmengebung für adaptive QAM- Übertragungen mit einem Träger pro Kanal. Wenn N Kanäle pro Träger verwendet werden, werden die QAM-Symbole in der Figur N-mal schneller übertragen, aber die Zeit, während der der Kanal mit Schwund im wesentlichen unverändert bleiben muß, ist die gleiche, d.h. die Zellen müssen genügend klein sein, damit flacher Rayleigh-Schwund angenommen werden kann. Die QAM-Konstellation ändert sich mit der Zahl der Ebenen. Konventionelle QAM mit quadratischer Konstellation wird nicht verwendet, da Schwierigkeiten bei der Trägerrückgewinnung bei Umgebung mit Schwund auftreten. Statt dessen wird Star-QAM mit zirkularer Sternkonstellation in Verbindung mit Differenzcodierung verwendet, da sich das als erfolgversprechender bei früheren Simulationen herausgestellt hat. Das Prinzip der Star-QAM besteht in einer Konstellation, bei der Differenzcodierung effizient angewendet werden kann. Sowohl Differenz-Phasen- als auch -Amplituden-Codierung wird verwendet. Bei der 16-Star-QAM werden drei der vier Bits, die ein Symbol darstellen, auf die Phase differentiell Gray-codiert, und das übrige Bit wird differentiell auf die Amplitude des Zeigers codiert. Dies vereinfacht den Empfänger, da AGC und Trägerrückgewinnung sich erübrigen. Simulationen haben ergeben, daß die BER bei der quadratischen Konstellation wesentlich verbessert wird, bei der der Empfänger Schwierigkeiten bei der genauen Abschätzung der absoluten Signalphase und -amplitude hat, wenn beide zufällig durch den Modulator verändert werden und beide auch beeinflußt werden durch die schnelle Änderung des Rayleigh-Schwundes auf dem Ausbreitungskanal. Star-QAM hat als weiteren Vorteil gegenüber Square-QAM, daß jedes der vier Bits, die ein Symbol bilden, eine ähnliche BER hat, wodurch Sprach- und Daten-Abbildung unkompliziert wird. Dies ist nicht der Fall bei Square-QAM, wo die Hälfte der Bits, abgebildet auf eine 16-graucodierte Konstellation eine wesentlich höhere BER als die andere Hälfte hat. Bei Simulationen wurden Konstellationen von 1 Bit/sym (BPSK) bis 6 Bit/sym verwendet. Vorausgesetzt, daß das Empfängerrauschen genügend niedrig ist und der Aufwand bei der Implementierung nicht dagegen spricht, können mehr als 6 Bit/sym verwendet werden. Mit steigender Zahl von Bit/sym verdoppelt sich abwechselnd die Zahl der Amplitudenringe und die Zahl von Phasenpunkten. Beginnend mit BPSK und 2 Bit/sym wird die Zahl der Phasenpunkte verdoppelt, so daß sich QPSK ergibt. Bei 3 Bit/sym wird die Zahl der Amplitudenpegel verdoppelt, so daß sich 2-QPSK ergibt. Bei 4 Bit/sym wird die Zahl der Phasenpunkte verdoppelt, so daß sich die 16-Star-Konstellation ergibt, und so weiter, bis bei 6 Bit/sym 4 Ringe 16 Punkte pro Ring haben. Die Konstellationen für 2- bis 64-Star-QAM sind in Figur 2 dargestellt. Die tatsächlichen Abstände zwischen den Ringen und die Größen der Ringe sind nicht maßstabsgetreu dargestellt. Jede Konstellation hat dieselbe mittlere Energie, und die Radien der Ringe in der 8- und 16-Konstellation stehen im Verhältnis von drei zu eins.
Die Differenzcodierung wird korrekt durchgeführt bei Verwendung der Konvention, daß der Punkt vor dem ersten Datensymbol auf dem Amplitudenring am weitesten innen bei 0 Grad abgeschickt wird und dann die differentiell codierten Daten von diesem Zeiger aus berechnet werden.
Das Blockdiagramm eines Sendeempfängers ist in Figur 3 dargestellt. Nach Rückgewinnung des Basisbandsignals durch den Empfänger (RX) am vorderen Ende 1, wird das Demultiplexen durch den Demultiplexer 2 vorgenommen, um QPSK- und Star- QAM-Signale zu trennen. QPSK-Demodulation wird durch den QPSK-Demodulator 3 durchgeführt, um die Zahl von QAM-Ebenen für die Verwendung bei der QAM-Demodulation zu bestimmen. Diesem folgt eine QAM-Demodulation durch einen QAM-Demodulator 4, um die rückgewonnenen Daten zu erhalten. Die mittlere Größe des Basisbandsignalpegels über einen Block wird durch eine Mittelwertanzeigeeinheit 5 gemessen, um eine Anzeige des kurzfristigen Pfadverlustes des Funkkanals zu erhalten. Wenn dieser Mittelwert sehr niedrig ist, befindet sich der mobile Teilnehmer entweder in einem Funkschatten oder am Rand der Zelle. In beiden Fällen ist es günstiger, relativ wenige QAM-Ebenen zu übertragen. Umgekehrt, wenn der Mittelwert hoch ist, ist der Kanal relativ gut, wodurch mehr QAM-Ebenen für die nächste Übertragung verwendet werden können. Der Mittelwert über einen Block wird berechnet unter Verwendung einer exponentiellen Glättung, die Signalpegel gegen Ende des Blockes höher wichtet. Dieser Mittelwert wird durch einen Quantisierer 6 quantisiert, wobei jeder quantisierte Ausgang eine bestimmte Zahl von QAM-Pegeln angibt, die bei der nächsten Übertragung verwendet werden.
Beim Sender des Sendeempfängers nach Figur 3 wird der Ausgang des Quantisierers 6 in eine Ebenenauswahleinheit 7 eingespeist. Die Ebenenauswahleinheit 7 steuert einen QAM- Modulator 8 mit variablen Ebenen, um eine Eingangsdatenfolge zu modulieren. Die Ebenenauswahleinheit 7 steuert außerdem eine Ebenencodierungseinheit 9, die die ausgewählte QAM-Ebene am Beginn des Rahmens codiert. Ausgänge vom QAM- Modulator 8 und der Ebenencodierungseinheit 9 werden in einen Multiplexer 10 eingespeist, und der Multiplexer 10 speist eine HF-Sendeeinheit 11.
Das Basisbandsignal in Figur 3 hängt bei HF von dem Empfangssignalstärkenindikator (RSSI) ab. Das System würde identisch funktionieren, wenn der HF-RSSI anstelle des Basisband-RSSI-Indikators über einen Block gemittelt würde. Zur Vereinfachung der Nomenklatur wird dieses Verfahren des Umschaltens der QAM-Ebenen in Abhängigkeit von Basisbandsignalen Basisband-RSSI-Umschalten oder einfacher RSSI- Umschalten genannt.
Zwei Kriterien werden für diese Schaltebenen verwendet, d.h. die Ebenen, die durch den Quantisierer in Figur 3 erzeugt wurden. Eines besteht darin, die Schaltebenen auszuwählen, um eine spezifische BER einzustellen, was zu einem variablen Datendurchsatz führt. Eine Simulation wurde durchgeführt, bei der Graphen der BER als Funktion des SNR am Eingang des QAM-Demodulators für das Star-QAM-Modem mit 2n Ebenen erzeugt wurden, wobei n = 1, 2, ..., 6 fest war. Bei dieser Simulation wurde ein Gauß-Kanal verwendet, da über irgendeine kurze Zeit beim Schalten der Kanal im wesentlichen ein konstanter Pegel plus Gauß-Rauschen ist. Eine gerade Linie entsprechend der BER, die hier interessiert, wurde dann gezeichnet, und wo diese horizontale Linie die Kurven schneidet, liegen die Schalt-Schwellenwerte. Das SNR wurde daher mit Quantisierungszonen entsprechend unterschiedlichen Zahlen von QAM-Ebenen bei dem adaptiven Modem quantisiert. Eine Hysterese wurde in die Schaltpegel eingebaut, um fortlaufendes Wechseln der Ebene zu vermeiden. Die Basisbandsignale in Figur 3 sind verrauscht, was der Mittelwertschaltkreis wesentlich vor der QAM-Ebenenauswahl am Ende des Blocks reduziert. Um sicherzustellen, daß die Quantisiererausgangsebenen den erforderlichen SNR- Werten entsprechen, wurde der Mittelwert der QAM-Symbole (am Ende des Blocks) geeignet mit dem bekannten Empfängerrauschen vor der Quantisierung skaliert. Figur 4 zeigt ein beliebiges Segment des Signals, das an den QAM-Demodulator ausgegeben wird, und die Zahl von Bits/sym, die während dieser Periode ausgewählt wurden. Die Figur wurde erzeugt mit einer Simulation bei 30 dB und anderen obengenannten Parametern. Wegen des relativ hohen SNR hielt das Modern größtenteils sein Maximum 6 Bit/sym.
Das zweite Kriterium für die Auswahl der Schaltschwellenwerte befriedigt eine konstante mittlere Bitrate bei gleichzeitiger Akzeptierung einer variablen BER. Hier wurden die oben abgeleiteten Schwellenwerte für das System mit konstanter BER verwendet, und diese wurden mit derselben Zahl beim Beginn jedes Blockes multipliziert. Diese Zahl wurde abgeleitet aus dem Basisbandsignal, das über eine Zahl von Schwundstellen gemittelt wurde. Dies bedeutete nur das Hinzufügen eines zusätzlichen Mittelwertschaltkreises mit dem Mittelwertfenster vergrößert über das hinaus, das verwendet wurde, um über einen Block in Figur 3 zu mitteln, so daß es mehrere Blöcke abdeckte. Mit steigendem mittleren Signalpegel, wenn man sich z.B. der Basisstation nähert, steigt der Schaltschwellenwert entsprechend bei Beibehaltung eines nahezu konstanten mittleren Durchsatzes aber bei variabler BER. Das mittlere Bit/sym kann auf einen beliebigen Pegel bis zur Maximalzahl von Bit/sym festgelegt werden, indem der Skalierungsfaktor, der mit dem langfristigen mittleren Eingang zusammenhängt, verändert wird. Wenn die mittlere Bitrate die gleiche für beide Auswahlkriterien ist, geben beide identische BERs und können als aquivalente Systeme angesehen werden. Figur 5 zeigt Schaltprofile bei diesem konstanten Durchsatz über denselben Abschnitt des schwindenden Kanals wie bei dem vorherigen Profil. Wiederum ist ein SNR von 30 dB zugrundegelegt. In diesem Fall gibt es sehr viel mehr Änderungen der Ebene im Bemühen, den Mittelwert auf 4 Bit/sym zu halten. Wenn ein niedrigeres SNR bei beiden graphischen Darstellungen verwendet wird, sind sie sich ähnlicher.
Kanalcodierung kann bei beiden obigen Systemen hinzukommen, in unserem Fall in Form systematischer BCH-Codes. Die Daten wurden codiert und verschachtelt über 15.600 Bit, bevor sie an den Eingang des QAM-Modulators in Figur 3 weitergeleitet wurden. Am Ausgang des Demodulators fand eine Entschachtelung statt, um zu versuchen, die burst-artigen Kanalfehler vor der Kanaldecodierung zu randomisieren. Die variable QAM hat den Vorteil gegenüber der festen QAM, daß Fehler in kleineren Blöcken auftreten, da weniger QAM-Ebenen bei schlechten Kanälen verwendet werden. Dieses erlaubt es dem Kanal-Codec, effizienter zu arbeiten. Die Leistung des RSSI-Schaltsystems bei Kanalcodierung wird im folgenden erläutert.
Die Leistung des RSSI-geschalteten Star-QAM-Systems mit variablen Ebenen im Vergleich zu einem festen 16- (4 Bit/sym-)Star-QAM-System ist in Figur 6 dargestellt. Das adaptive QAM-System hat Schaltschwellenwerte, die so angepaßt wurden, daß sie ebenfalls 4 Bit/sym ergeben. Die notwendige Signalgebungsinformation der Zahl von QAM-Ebenen wurde bei Berechnung dieses Durchsatzes berücksichtigt. Die Simulation wurde durchgeführt für eine Ausbreitungsfrequenz von 1,9 GHz, einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 mph und einer übertragenen Symbolrate von 512 kSym/s unter der Voraussetzung einer Bitrate von 2048 kBit/s im Mittel. Die Ausbreitungsumgebung wurde als mikrozellulär angenommen, so daß ISI ohne Bedeutung ist. Es ist ersichtlich, daß es eine signifikante Verbesserung bei der Leistung des adaptiven gegenüber dem festen Modem bei allen SNR ergibt, und daß diese Verbesserung mit steigendem SNR noch vergrößert wird.
Anstelle des Umschaltens der QAM-Ebenen über RSSI kann dieses Umschalten auf Befehl eines Kanal-Codec erfolgen, in diesem Fall ein systematischer BCH-Codec. Figur 7 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm des BER-Umschalt-Sendeempfängers. In Figur 7 haben die Bestandteile, die gemeinsam mit dem Sendeempfänger von Figur 3 sind, die gleichen Bezugszeichen. Der Sendeempfänger von Figur 7 unterscheidet sich von dem Sendeempfänger in Figur 3 darin, daß in dem Empfängerteil der Ausgang des Demodulators 4 an einen BCH-Decoder 21 ausgegeben wird. Der BCH-Decoder 21 erzeugt einen "fehlerlos"-Ausgang für eine Entscheidungseinheit 22 und einen "fehlerbehaftet"-Ausgang für die Entscheidungseinheit 23. Die Entscheidungseinheiten 22, 23 steuern die Ebenenauswahleinheit 7 entsprechend. Darüber hinaus läuft in dem Senderteil des Sendeempfängers nach Figur 7 der Eingangsdatenstrom durch den Kanalcodierer 24, bevor er zu dem QAM- Modulator 8 gelangt.
Um eine Abschätzung des Kanals während jedes empfangenen Datenpakets zu ermöglichen, wird ein BCH(63,57,1)-Code auf die letzten 57 Bit der Eingangsdaten in jedem Block gelegt. Die Eingangsdaten können bereits kanalcodiert und verschachtelt worden sein unter Verwendung des gleichen Systems, wie es in dem vorigen Abschnitt beschrieben wurde, wobei die zusätzliche Codierung dem überlagert wurde, was immer als Daten vorlag. Dieser Codec ist im allgemeinen ineffizient beim Korrigieren von Fehlern, da er überschwemmt wurde von nicht verschachtelten Fehlern bei einem typischen Fehler-Burst, aber der Empfänger wurde darüber informiert, daß die Kanalbedingungen schlecht sind. Ein solches Codierungssystem brauchte wenig Overhead, da es nur auf die letzten 57 Bit in einem Block, der im Mittel 400 Bit enthielt, angewendet wurde. Die codierten Daten wurden angewandt auf den adaptiven QAM-Modulator, und der modulierte Ausgang wurde aufwärtskonvertiert und übertragen. Die QAM-Demodulation wurde ausgeführt unter Verwendung der Zahl von QAM-Ebenen, die von dem Header extrahiert wurden, was in dem Abschnitt über das RSSI-geschaltete QAM-System beschrieben wurde. Der größte Teil der Daten wurde an den Ausgang weitergeleitet, wo eine Entschachtelung und Kanaldecodierung durchgeführt wurde. Jedoch wurden die endgültigen 63 Bit der rückgewonnenen Bitfolge durch den BCH(63,57,1)-Codec 21 geleitet, bevor sie an den Ausgang gelangten. Wenn keine Fehler durch diesen BCH-Codec erkannt wurden, wurde die Zahl an QAM-Ebenen in dem nächsten Block verdoppelt, andernfalls wurde sie halbiert. Die Schaltprofile für den gleichen Abschnitt des Kanals wie in Figur 4 und 5 sind in Figur 8 gezeigt. Wiederum wurde ein Kanal-SNR von 30 dB zugrundegelegt. Diese Figur zeigt, daß das BER- geschaltete System ein ähnliches Ebenenschaltprofil wie das RSSI-System mit variablem Durchsatz hat, wie erwartet werden konnte. Das Fehlen der Hysterese beim Ebenenschalten ist evident, aber dadurch wird kein zusätzlicher Signalgeber-Overhead erzeugt oder die BER wesentlich verändert.
Das digitale europäische schnurlose Telekommunikationssystem (DECT) verwendet TDD, 12 Kanäle pro Träger unterstützend. Die 12 Abwärts- und 12 Aufwärtskanäle bilden einen 24-spaltigen Rahmen der Länge 10 ms. Jeder Zeitabschnitt, der ein Paket enthält, hat eine Länge von 0,417 ms. Die Daten in dem Paket bestehen aus 320 Bit, die mit einer Rate von 1152 kSym/s übertragen werden. Bei einer Simulation wurde jedes Bit durch ein QAM-Symbol ersetzt, um die Systemkapazität zu erhöhen. Der Header informierte den Empfänger über die Zahl von Konstellationspunkten. Das RSSI- Schaltsystem wurde verwendet. Figur 9 zeigt die Schwankung der BER in Abhängigkeit von dem Kanal-SNR für dieses DECT- artige System bei MS mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Keine Nebenkanalinterferenzen traten auf. Die DECT- Rahmengebung bedeutet, daß Senden und Empfang zueinander um 12 Abschnitte oder 5 ms verschoben sind, und folglich können auf dem Kanal von Zeit zu Zeit starke Änderungen zwischen Senden und Empfangen von Daten auftreten und daher ungeeignete Zahlen von Ebenen erzeugt werden. Wenn der MS schneller fährt, verschlechtert sich die BER, und wenn die Geschwindigkeit des mobilen Teilnehmers 20 mph beträgt, zeigen adaptive und feste Vier-QAM gleiche Eigenschaften. Jedoch wurde eine Verbesserung um eine Größenordnung der BER bei einem gegebenen Kanal-SNR zusätzlich zu 20 dB erreicht, wenn die Geschwindigkeit des Mobilteilnehmers von 20 auf 5 mph abgesenkt wurde. Dies ist die Folge einer geringeren Fading-Rate, die die Kanalabschätzung genauer werden läßt. Ein adaptives Star-QAM-Modem zur Übertragung von Daten über Rayleigh-Schwund-Kanäle unter Verwendung einer variablen Zahl von Modulationsebenen wurde vorgeschlagen. Kriterien für die Entscheidung, wie die Zahl von Modulationsebenen variiert werden soll, um erforderliche Eigenschaften zu erzielen, wurden angegeben. Das adaptive QAM- Modem kann so aufgebaut sein, daß eine nahezu konstante BER über einen großen Bereich von Kanal-SNR beibehalten werden kann, obgleich die Bitrate sich wesentlich ändern kann. Dieser Leistungstyp ist geeignet für Datendienste, die gewisse Verzögerungen tolerieren. Im allgemeinen sorgt das adaptive Modem für Flexibilität, um sowohl die BER als auch die Bitrate in einer vorgeschriebenen Art und Weise zur Anpassung an eine spezielle Anwendung zu ändern. Die adaptiven Modems haben eine bessere Leistung als feste Modems sowohl mit als auch ohne Nebenkanalinterferenzen.

Claims

1. Radiosystem mit einem Stationspaar, von denen wenigstens eine einen ersten Sendeempfänger hat mit:

einem Radioempfänger (1) zum Empfangen von Signalen von der anderen Station;

einer Vorrichtung (7) für das Auswählen eines Übertragungsmodulationszustandes aufgrund einer Beurteilung der Signalqualität;

einem Radiosender (11) für das Übertragen von Signalen zu der anderen Station unter Verwendung eines Modulationsschemas mit mehreren Modulationszuständen;

einer Vorrichtung (8) für das Einstellen des Übertragungszustandes des Radiosenders, so daß er der ausgewählte Modulationszustand ist, und

einer Signalvorrichtung (9) für das Einschließen einer Indizierung des ausgewählten Modulationszustandes in den an die andere Station zu übertragenden Signalen,

dadurch gekennzeichnet, daß

der erste Radiosendeempfänger eine Vorrichtung (5) zum Abschätzen der von der anderen Station empfangenen Radiosignale hat,

und daß die Vorrichtung (7) zum Auswählen eines Übertragungsmodulationszustandes in Abhängigkeit von der Qualität der empfangenen Signale betreibbar ist.

2. Radiosystem nach Anspruch 1, bei dem die Signalvorrichtung (9) eine Vorrichtung zum Anpassen des Modulationszustandes des Radiosenders (11) hat, um die Indizierung des ausgewählten Modulationszustandes in einem vorgegebenen der Modulationszustände zu übertragen.

3. Radiosystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das Radiosystem im Zeitduplexverfahren arbeitet.

4. Radiosystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei dem das Modulationsschema des Senders (11) eine quadratische Amplitudenmodulation ist.

5. Radiosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Vorrichtung (5) zum Abschätzen der empfangenen Radiosignale einzeln oder beide die empfangene Signalstärke oder Bitfehlerrate solcher Signale abschätzen.

6. Radiosendeempfänger, der umfaßt.

eine Vorrichtung (7) zum Auswählen eines Übertragungsmodulationszustandes aufgrund einer Abschätzung der Signalqualität;

einen Radiosender (11) zum Übertragen von Signalen unter Verwendung eines Modulationsschemas mit mehreren Modulationszuständen;

eine Vorrichtung (8) zum Einstellen des Übertragungszustandes des Radiosenders, der der ausgewählte Modulationszustand sein soll, und

eine Signalvorrichtung (9) für das Einschließen einer Indikation des ausgewählten Modulationszustandes, in den zu übertragenden Signalen

und einen Radioempfänger (1) zum Empfangen von Radiosignalen; gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (5) zum Abschätzen der empfangenen Radiosignale;

und dadurch, daß die Vorrichtung (7) zum Auswählen eines Übertragungsmodulationszustandes eingerichtet ist für die Steuerung durch die Vorrichtung (5) zum Abschätzen der empfangenen Radiosignale.

7. Radiosendeempfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (7) zum Auswählen der Übertragungsmodulationszustände eine Vorrichtung zum Verändern der Zahl von binären Zahlen, die auf jedes Symbol zur Übertragung, gemäß der gemessenen empfangenen Signalstärke, der gemessen Bitfehlerrate (BER) oder einer Kombination aus beiden codiert sind, umfaßt.

8. Radiossendeempfänger nach Anspruch 7, der eine Vorrichtung (5) zum Mitteln der empfangenen Signalstärke über ein vorgegebenes Zeitintervall und eine Vorrichtung (7) zum Bestimmen der Zahl von Bits/Symbolen, die in zukünftigen Übertragungen gemäß diesem Mittelwert verwendet werden sollen, umfaßt.

9. Radiosendeempfänger nach Anspruch 7, der ein Fehlererfassungssystem (21) zum Identifizieren von Fehlern in empfangenen decodierten digitalen Signalen umfaßt und bei dem die Vorrichtung (7) zum Auswählen so ausgelegt ist, daß die Zahl von Bits/Symbolen, die für zukünftige Übertragungen gemäß der Zahl und Verteilung von den erkannten Fehlern verwendet werden soll, ausgewählt wird.

10. Radiosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Radiokommunikation bidirektional aber kurzzeitig unidirektional ist, das eine Vorrichtung (10) zum Anordnen der Daten in Paketen oder Blöcken umfaßt, wobei die ursprünglichen Symbole in jedem Block reserviert sind für die Signalübertragung der Zahl von Bits/Symbolen, die in dem Block verwendet werden sollen.