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WO2006100182A1 - Method and device for the transmission of data by radio in a transmission system, preferably ofdm (time variant cyclical delay diversity, tv-cdd) - Google Patents

Method and device for the transmission of data by radio in a transmission system, preferably ofdm (time variant cyclical delay diversity, tv-cdd) Download PDF

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WO2006100182A1
WO2006100182A1 PCT/EP2006/060590 EP2006060590W WO2006100182A1 WO 2006100182 A1 WO2006100182 A1 WO 2006100182A1 EP 2006060590 W EP2006060590 W EP 2006060590W WO 2006100182 A1 WO2006100182 A1 WO 2006100182A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmitted
components
transmission
antenna
cyclic shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/060590
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Bossert
Elena Costa
Gerd Richter
Martin Weckerle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2006100182A1 publication Critical patent/WO2006100182A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0667—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of delayed versions of same signal
    • H04B7/0671—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of delayed versions of same signal using different delays between antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure

Definitions

  • - Fiat fading and OFDM If all subcarriers are assigned to a single subscriber, the coding takes place, for example, OFDM-symbol-wise, ie the block length in the coding corresponds to one or more OFDM symbols. If the channel is disturbed over the entire frequency range for the duration of one or more OFDM symbols, then interleaving and coding can not improve the error rate and thus no frequency diversity can be exploited.
  • Frequency-selective fading and OFDMA The broadband channel is frequency-selective due to multipath propagation, but not time-variant, since the mobile station does not transmit itself during the transmission, only slowly or only temporarily. moves.
  • transmit diversity techniques can be applied that increase the frequency diversity of the radio channel. In conjunction with channel coding, this can reduce the error rate.
  • the following concepts are known from the literature: Space Time / Frequency Coding: The transmission signal is coded not only in the time and / or frequency domain but also in the spatial domain (V. Tarokh, H. Jafarkhani, AR Calderbank, "Space-Time Block Coding for Wireless Communications: Performance Results 17, no. 3, pp. 451-460, Mar.
  • the encoding methods used on the receiver side must be known on the receiver side.
  • DD Delay Diversity
  • At least two transmit antennas transmit the same signal at different times to artificially generate multipath propagation
  • A. Wittneben "A new Bandwidth Efficient Transmit Antenna Diversity Scheme for Linear Digital Modulation", IEEE International Conference on Communications (ICC), vol., 3, pp. 1630-1633, May 1993
  • the relative delay of the same signals at each transmit antenna is limited by the length of the Guard Interval to intersymbol interferences, which must be equalized at the receiver with additional effort or, if necessary, must be predistorted accordingly in the transmitter for channel knowledge.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that ⁇ n (t) is an integer random value with ⁇ n (t) e 1,..., N p . -1 and N F takes the length of the OFDM modulation for each OFDM symbol te - £.
  • FIG. 1 illustrates the method TV-CDD described below.
  • an OFDM modulation of the data signal to be transmitted including the performance of FECC, Interleaving, Modulation and Inverse Fast Fourier Transformation (IFFT), is performed.
  • FECC Interleaving
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transformation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for the transmission of data by radio. According to said method, an OFDM modulation of the signal to be transmitted is first carried out. Before the actual transmission, however, a cyclic shift d<SUB>n</SUB> (t) of

Description

Beschreibungdescription

Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Daten per Funk in einem ÜbertragungsSystem, vorzugsweise OFDM (Time Variant Cyclical Delay Diversity, TV-CDD)Method and device for transmitting data by radio in a transmission system, preferably OFDM (Time Variant Cyclical Delay Diversity, TV-CDD)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten per Funk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for transmitting data by radio according to the preamble of claim 1.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Sendevorrichtung zurFurthermore, the invention relates to a transmitting device for

Übertragung von Daten per Funk über eine Mehrzahl von Antennen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.Transmission of data by radio via a plurality of antennas according to the preamble of claim 5.

Bei der Übertragung digitaler Nachrichten über einen Funkka- nal hängt die Übertragungsqualität stark von den vorherrschenden Ausbreitungsbedingungen ab. Abhängig von dem Verhältnis zwischen Systembandbreite und Umweglaufzeit einzelner Ausbreitungspfade bei Mehrwegeausbreitung unterscheidet man die folgenden Fluktuationen des Funkkanals:When transmitting digital messages over a radio channel, the transmission quality depends heavily on the prevailing propagation conditions. Depending on the ratio between system bandwidth and detour time of individual propagation paths in the case of multipath propagation, a distinction is made between the following fluctuations of the radio channel:

- Fiat Fading: Die Bandbreite des Übertragungssystems kann die einzelnen sich überlagernden Ausbreitungspfade nicht auflösen. Das System „sieht" nur einen Pfad, der jedoch aus der Überlagerung mehrerer Ausbreitungspfade mit zu- fälliger Nullphase besteht- Fiat fading: The bandwidth of the transmission system can not resolve the individual overlapping propagation paths. The system only "sees" one path, but it consists of the superimposition of several propagation paths with a random zero phase

- Frequenzselektives Fading: Die Bandbreite des Systems ist groß genug im Verhältnis zu den Umweglaufzeiten der Mehrwegeausbreitung, so dass das System die einzelnen Ausbreitungspfade auflösen kannFrequency-selective fading: The bandwidth of the system is large enough in relation to the multipath propagation delay times, so that the system can resolve the individual propagation paths

Das Modulationsverfahren OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) erlaubt die Aufteilung der Übertragung auf eine Vielzahl im Frequenzbereich orthogonaler schmalbandiger Übertragungskanäle. Die Dimensionierung der Bandbreite der Unter- träger erfolgt im Allgemeinen so, dass jeder schmalbandige Unterträger ein Fiat Fading erfährt, während der Kanal über die gesamte Bandbreite gesehen im Allgemeinen frequenzselektiv ist. Verwendet man OFDM in Verbindung mit einer Kanalco- dierung (z.B. Forward Error Correction Coding, FECC) und erfolgt die Codierung beispielsweise OFDM-symbolweise, d.h. die Blocklänge bei der Codierung entspricht einem oder mehreren OFDM-Symbolen, und nutzt man für die Übertragung der Daten eines Teilnehmers alle Unterträger, so lässt sich die Frequenzselektivität des Breitbandkanals vorteilhaft ausnutzen. Da aufgrund der Fluktuationseigenschaften des Mobilfunkkanals Bitfehler in einem System ohne Kanalcodierung meist sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich blockweise auftreten (Feh- lerbursts) und eine zusätzliche Kanalcodierung derartige Feh- lerbursts je nach Codierung und Länge der Fehlerbursts nicht mehr korrigieren kann, vertauscht bzw. verschachtelt man in der Regel die Reihenfolge der Bits bei der Übertragung (In- terleaving) . Die Anzahl der Bitfehler wird dadurch nicht re- duziert. Durch die günstigere Verteilung der Bitfehler können jedoch mehr Bitfehler korrigiert werden als beim Auftreten von Fehlerbursts .The modulation method OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) allows the division of the transmission to a plurality in the frequency domain orthogonal narrow-band transmission channels. Sizing the subcarrier bandwidth is generally such that each narrow subcarrier undergoes fiat fading, while the channel is generally frequency selective over the entire bandwidth. If OFDM is used in conjunction with a channel coding (for example, forward error correction coding, FECC) and the coding takes place, for example, OFDM-symbol-wise, ie the block length in the coding corresponds to one or more OFDM symbols, and if one uses all subcarriers for the transmission of a subscriber's data, then the Advantageously exploit frequency selectivity of the broadband channel. Since due to the fluctuation characteristics of the mobile radio channel bit errors in a system without channel coding mostly both in the time and in the frequency range occur blockwise (error bursts) and an additional channel coding such error bursts depending on the coding and length of the error bursts can not correct, reversed or ., the order of the bits is interleaved during transmission (interleaving). The number of bit errors is thereby not reduced. Due to the more favorable distribution of the bit errors, however, more bit errors can be corrected than when error bursts occur.

Ein genereller Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass je nach der gewählten Verschachtelungstiefe der Bits eine Mindestverzögerung der Übertragung auftritt.A general disadvantage of this approach is that, depending on the chosen interleaving depth of the bits, a minimum delay in transmission occurs.

Unter besonderen Ausbreitungsbedingungen können weiterhin die folgenden Probleme auftreten:Under special propagation conditions, the following problems may still occur:

- Fiat fading und OFDM: Wenn alle Unterträger einem einzigen Teilnehmer zugeordnet werden, erfolgt die Codierung beispielsweise OFDM-symbolweise, d.h. die Blocklänge bei der Codierung entspricht einem oder mehreren OFDM- Symbolen. Ist der Kanal über den gesamten Frequenzbereich für die Dauer eines oder mehrerer OFDM-Symbole gestört, so kann auch Interleaving und Codierung die Fehlerrate nicht verbessern und somit keine Frequenzdiver- sität ausgenutzt werden - Frequenzselektives Fading und OFDMA: Der Breitbandkanal ist frequenzselektiv durch Mehrwegeausbreitung, aber nicht zeitvariant, da sich die Mobilstation während der Übertragung nicht, nur langsam oder nur zeitweise be- wegt . Bei OFDMA wird jedem Teilnehmer nur ein Teil der verfügbaren Unterträger zur Übertragung bereitgestellt. Somit erfolgt das Interleaving nur über einen Teil der Unterträger bzw. nur über einen einzigen Unterträger. Ist der Kanal eines Teilnehmers dauerhaft schlecht, d.h. ist die Übertragung auf den wenigen bzw. dem einen dem Teilnehmer zugeordneten Unterträger dauerhaft stark gedämpft und verändert sich dieser Zustand nicht, da sich das Terminal während der Übertragung nicht bewegt, so kann auch durch das Anwenden von Interleaving und Codierung keine Verbesserung der Fehlerrate erreicht werden. Dadurch, dass die Übertragung für jeden einzelnen Teilnehmer durch die begrenzte Zahl der Unterträger schmal- bandig ist, profitiert der Teilnehmer auch nicht von der Frequenzdiversität des Breitbandkanals- Fiat fading and OFDM: If all subcarriers are assigned to a single subscriber, the coding takes place, for example, OFDM-symbol-wise, ie the block length in the coding corresponds to one or more OFDM symbols. If the channel is disturbed over the entire frequency range for the duration of one or more OFDM symbols, then interleaving and coding can not improve the error rate and thus no frequency diversity can be exploited. Frequency-selective fading and OFDMA: The broadband channel is frequency-selective due to multipath propagation, but not time-variant, since the mobile station does not transmit itself during the transmission, only slowly or only temporarily. moves. In OFDMA, each participant is provided with only a portion of the available subcarriers for transmission. Thus, the interleaving takes place only over part of the sub-carriers or only over a single sub-carrier. If the channel of a subscriber permanently bad, ie the transmission is permanently strongly attenuated on the few or one sub-carrier assigned to the subscriber and this state does not change, since the terminal does not move during the transmission, so can by applying Interleaving and coding no improvement in the error rate can be achieved. Due to the fact that the transmission for each individual subscriber is narrow-band due to the limited number of subcarriers, the subscriber also does not benefit from the frequency diversity of the broadband channel

Zur Lösung der genannten Probleme sind folgende Verfahren bekannt :To solve the problems mentioned, the following methods are known:

Frequency Hopping, CDM, CDMA: Bei frequenzselektiven zeitinvarianten Kanälen kann auch durch Frequency Hopping oder durch Code Division Multiplexing (CDM) bzw. Code Division Multiple Access (CDMA) Frequenzdiversität ausgenutzt werden. Der Nachteil hierbei ist, dass den Empfängern (z.B. den Mo- bilstationen) die Hopping- oder Spreizsequenzen bekannt sein müssen und dass die Mobilstation das Frequency Hopping bzw. die Spreizung unterstützen muss. Somit lässt sich Frequency Hopping bzw. Spreizung nicht einfach bei einem bestehenden System durch Verändern der Basisstation nachrüsten. Zudem wird durch das Spreizen die Nutzdatenrate reduziert.Frequency hopping, CDM, CDMA: Frequency-selective time-invariant channels can also be used for frequency diversity through frequency hopping or Code Division Multiplexing (CDM) or Code Division Multiple Access (CDMA). The disadvantage here is that the receivers (for example the mobile stations) have to know the hopping or spreading sequences and that the mobile station has to support the frequency hopping or the spreading. Thus, frequency hopping or spreading can not be easily retrofitted to an existing system by changing the base station. In addition, the user data rate is reduced by spreading.

Durch das Verwenden von mehreren Sendeantennen können sende- seitige Diversitätsverfahren angewandt werden, die die Frequenzdiversität des Funkkanals erhöhen. In Verbindung mit Ka- nalcodierung lässt sich dadurch die Fehlerrate reduzieren. Aus der Literatur sind folgende Konzepte bekannt: Space Time/Frequence Coding: Das Sendesignal wird nicht nur im Zeit- und/oder Frequenzbereich, sondern auch im Raumbereich codiert (V. Tarokh, H. Jafarkhani, A. R. Calderbank, „Space-Time Block Coding for Wireless Communications: Perfor- mance Results", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 17, no. 3, pp. 451-460, Mar. 1999) . Durch Hinzufügen zusätzlicher Redundanz, d.h. unter Umständen zusätzlich zu einer ohnehin verwendeten Fehlerschutzcodierung, wird bei diesen Verfahren die Nutzdatenrate herabgesetzt. Bestimmte aus der Literatur bekannte Verfahren können zudem nur eine begrenzte Anzahl von Sendeantennen unterstützen (z.B. ist A- lamouti Space Time Coding auf zwei Sendeantennen begrenzt; S.M. Alamouti, „A Simple Transmit Diversity Technique for wireless Communications", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 16, no . 8, pp. 1451-1458, Oct . 1998) .By using multiple transmit antennas, transmit diversity techniques can be applied that increase the frequency diversity of the radio channel. In conjunction with channel coding, this can reduce the error rate. The following concepts are known from the literature: Space Time / Frequency Coding: The transmission signal is coded not only in the time and / or frequency domain but also in the spatial domain (V. Tarokh, H. Jafarkhani, AR Calderbank, "Space-Time Block Coding for Wireless Communications: Performance Results 17, no. 3, pp. 451-460, Mar. 1999) By adding additional redundancy, ie, in addition to an error protection coding that is in any case used, this method becomes the payload data rate In addition, certain methods known in the literature may only support a limited number of transmit antennas (eg, Alamouti Space Time Coding is limited to two transmit antennas; SM Alamouti, "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 16, no. 8, pp. 1451-1458, Oct. 1998).

Auch hier müssen generell wie beim Frequency Hopping die sen- derseitig verwendeten Codierverfahren auf Empfängerseite bekannt sein.Here as well, as in frequency hopping, the encoding methods used on the receiver side must be known on the receiver side.

Delay Diversity (DD) : Über mindestens zwei Sendeantennen wird das gleiche Signal zeitlich versetzt gesendet, um so künstlich eine Mehrwegeausbreitung zu generieren (A. Wittneben, ,,A new Bandwidth Efficient Transmit Antenna Diversity Scheme for Linear Digital Modulation", IEEE International Conference on Communications (ICC), vol. 3. pp. 1630-1633, May 1993). Bei OFDM-Systemen ist die relative Verzögerung der gleichen Signale an den einzelnen Sendeantennen begrenzt durch die Länge des Schutzzeitintervalls (Guard Interval) . Bei größeren Verzögerungen kommt es zu Intersymbol-Interferenzen, die mit zu- sätzlichem Aufwand am Empfänger entzerrt oder gegebenenfalls bei Kanalkenntnis im Sender entsprechend vorverzerrt werden müssten.Delay Diversity (DD): At least two transmit antennas transmit the same signal at different times to artificially generate multipath propagation (A. Wittneben, "A new Bandwidth Efficient Transmit Antenna Diversity Scheme for Linear Digital Modulation", IEEE International Conference on Communications (ICC), vol., 3, pp. 1630-1633, May 1993) In OFDM systems, the relative delay of the same signals at each transmit antenna is limited by the length of the Guard Interval to intersymbol interferences, which must be equalized at the receiver with additional effort or, if necessary, must be predistorted accordingly in the transmitter for channel knowledge.

Cyclic Delay Diversity (CDD) : Unterschiedlich im Frequenzbe- reich zyklisch verschobene Varianten des gleichen Sendesignals werden über unterschiedliche Sendeantennen übertragen. Durch zyklisches Verschieben des Sendesignals wird eine virtuelle Mehrwegeausbreitung erzeugt, und der Kanal wird somit frequenzselektiv. Eine tatsächliche Verzögerung des Sendesignals wie bei DD tritt nicht auf. Ein derartiges Konzept kann generell vorteilhaft bei OFDM-basierter Übertragung sein, bei der einem Teilnehmer alle Unterträger zur Übertragung zuge- ordnet werden und der einzelne Nutzer somit von der Frequenz- diversität des Kanals profitieren kann (A. Huebner, M. Bos- sert, F. Schuehlein, H. Haas, and E. Costa, „On Cyclic Delay Diversity in FDM Based Transmission Schemes", 7th International OFDM-Workshop (InOWo), Hamburg, Germany, 2002). Im Gegen- satz dazu kann bei OFDMA-basierter Übertragung und nicht- zeitvarianten Kanälen eine dauerhaft stark unterschiedliche Kanalqualität für unterschiedliche Nutzer vorliegen.Cyclic Delay Diversity (CDD): Variants of the same transmit signal that are cyclically shifted differently in the frequency domain are transmitted via different transmit antennas. By shifting the transmit signal cyclically, virtual multipath propagation is generated, and the channel thus becomes frequency selective. An actual delay of the transmission signal as in DD does not occur. Such a concept can generally be advantageous in the case of OFDM-based transmission, in which a subscriber is assigned all subcarriers for transmission and the individual user can thus profit from the frequency diversity of the channel (A. Huebner, M. Bossert, F. Schuehlein, H. Haas, and E. Costa, "On Cyclic Delay Diversity in FDM Based Transmission Schemes", 7th International OFDM Workshop (InOWo), Hamburg, Germany, 2002). based on transmission and non-time-variant channels, permanently different channel quality is available for different users.

Im Gegensatz zu Interleaving verursachen DD und CDD keine zu- sätzliche Verzögerung bei der Datenübertragung.Unlike interleaving, DD and CDD do not cause any additional data transfer delay.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art aufzuzeigen, welche eine effiziente Übertragung von Daten in einem Mehrträ- gersystem ermöglichen.The invention has for its object to provide a method and an apparatus of the type mentioned, which allow an efficient transmission of data in a multi-carrier system.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.This object is achieved with regard to the method by the features of claim 1 and with respect to the device by the features of claim 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Übertragung von Daten per Funk werden zur Übertragung ein in eine Mehrzahl von Sub- trägern aufgeteiltes Frequenzband und eine Mehrzahl von Antennen verwendet. Die Daten werden in eine der Anzahl der Mehrzahl von Subträgern entsprechende Anzahl an von jeder Antenne jeweils zu übertragenden Informationsfolgen aufgeteilt. Die Informationsfolgen bestehen jeweils aus mehreren Bestandteilen, wobei eine zyklische Verschiebung δn(t)der Bestandteile jeder zu übertragenden Informationsfolge erfolgt, die bezüglich der ersten Antenne auf Null gesetzt ist, während die Bestandteile jeder zu übertragenden Informationsfolge bezüglich der weiteren Antennen Tx2,..,n in Bezug auf die Bestandteile der Informationsfolge, die über die erste Antenne übertragen werden, eine Verschiebung erfahren. Die zyklische Ver- Schiebung δn(t) ist insbesondere abhängig von der Zeit t, wobei für jede Antenne Tx2,..,n gleiche Bestandteile der zu übertragenden Informationsfolgen eine unterschiedliche zyklische Verschiebung δn(t) erfahren.In the method according to the invention for the transmission of data by radio, a frequency band divided into a plurality of subcarriers and a plurality of antennas are used for the transmission. The data is divided into a number of information sequences to be transmitted by each antenna, corresponding to the number of the plurality of subcarriers. The sequences of information each consist of several components, with a cyclic shift δ n (t) of the components of each information sequence to be transmitted, which is set to zero with respect to the first antenna, while the Components of each information sequence to be transmitted with respect to the further antennas Tx2, .., n with respect to the components of the information sequence, which are transmitted via the first antenna, a shift. The cyclic hardening shift δ n (t) is particularly dependent on the time t, wherein out for each antenna Tx2, .., n identical components of the transmitted information sequences different cyclic shift δ n (t).

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass δn(t) dabei einen ganzzahligen Wert mit δn(t)e 1,...,Np. -1 und Np der Länge der OFDM-Modulation für jedes OFDM-Symbol t e -£ annimmt .A further advantageous embodiment of the invention provides that δ n (t) has an integer value with δ n (t) e 1,..., N p . -1 and N p of the length of the OFDM modulation for each OFDM symbol te - £.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass δn(t) dabei einen ganzzahligen Zufallswert mit δn(t)e 1,...,Np. -1 und NF der Länge der OFDM-Modulation für jedes OFDM-Symbol t e -£ annimmt .A further advantageous embodiment of the invention provides that δ n (t) is an integer random value with δ n (t) e 1,..., N p . -1 and N F takes the length of the OFDM modulation for each OFDM symbol te - £.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird dieser ganzzahlige Zufallswert von einem pseudo-zufälligen Generator erzeugt. Dies kann „online" von Symbol zu Symbol geschehen oder „offline" durch Generierung einer Pseudo- Zufallsfolge vor der eigentlichen Übertragung. Neben einer Folge von Zufallswerten ist auch eine deterministische Hop- ping-Folge möglich.According to an advantageous development of the invention, this integer random value is generated by a pseudorandom generator. This can be done "on-line" from symbol to symbol or "offline" by generating a pseudorandom sequence before the actual transmission. In addition to a sequence of random values, a deterministic hopping sequence is also possible.

Die erfindungsgemäße Sendevorrichtung zur Übertragung von Daten per Funk über eine Mehrzahl von Antennen (Txi, Tx2) bein- haltet Mittel zur Übertragung eines in eine Mehrzahl von Sub- trägern aufgeteilten Frequenzbandes sowie Mittel zum Aufteilen der Daten in eine der Anzahl der Mehrzahl von Subträgern entsprechende Anzahl an von jeder Antenne (Txi, Tx2) jeweils zu übertragenden Informationsfolgen. Weiterhin enthält die erfindungsgemäße Sendevorrichtung Mittel zur Berechnung einer zyklische Verschiebung δn der Bestandteile jeder zu übertragenden Informationsfolge, wobei δnbezüglich der ersten Antenne auf Null gesetzt ist, während die Bestandteile jeder zu übertragenden Informationsfolge bezüglich der weiteren Antennen Tx2,..,n in Bezug auf die Bestandteile der Informationsfolge, die über die erste Antenne übertragen werden, eine Verschiebung erfahren. Die erfindungsgemäße Sendevorrichtung be- inhaltet dabei insbesondere Mittel zur Berechnung einer um einen von der Zeit t abhängigen Faktor erweiterten zyklischen Verschiebung δn(t) , die auf die Bestandteile jeder zu übertragenden Informationsfolge anwendwar ist.The transmitting device according to the invention for the transmission of data by radio via a plurality of antennas (Txi, Tx 2 ) comprises means for transmitting a frequency band divided into a plurality of subcarriers and means for dividing the data into one of the plurality of subcarriers corresponding number of information sequences to be transmitted by each antenna (Txi, Tx 2 ). Furthermore, the transmitting device according to the invention comprises means for calculating a cyclic shift δ n of the components of each information sequence to be transmitted, wherein δ n is set to zero with respect to the first antenna, while the components each to transmitted information sequence with respect to the further antennas Tx2, .., n with respect to the components of the information sequence, which are transmitted via the first antenna, a shift. In particular, the transmitting device according to the invention comprises means for calculating a cyclic displacement δ n (t) which is extended by a factor dependent on the time t and which is applicable to the components of each information sequence to be transmitted.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and with reference to the accompanying drawings. Showing:

Figur 1 : das erfindungsgemäße Verfahren TV-CDDFigure 1: the inventive method TV-CDD

Figur 2 : beispielhaft einen Vergleich zwischen einem CDD- kodierten und einem TV-CDD-kodierten Signal.FIG. 2 shows by way of example a comparison between a CDD-coded and a TV-CDD-coded signal.

Figur 1 veranschaulicht das im folgenden beschriebene Verfah- ren TV-CDD. Zunächst erfolgt eine OFDM-Modulation des zu ü- bertragenden Datensignals einschließlich der Durchführung von FECC, Interleaving, Modulation und Inverse Fast Fourier Transformation (IFFT) .FIG. 1 illustrates the method TV-CDD described below. First, an OFDM modulation of the data signal to be transmitted, including the performance of FECC, Interleaving, Modulation and Inverse Fast Fourier Transformation (IFFT), is performed.

Im folgenden entspricht N der Anzahl der zur Übertragung zur Verfügung stehenden Antennen Txn, auf denen jeweils das modulierte Signal übertragen wird. Vor der eigentlichen Übertragung wird jedoch eine zyklische Verschiebung δn(t) der Bestandteile der zu übertragenden OFDM-Symbole ausgeführt.In the following, N corresponds to the number of antennas Tx n available for transmission, on each of which the modulated signal is transmitted. Before the actual transmission, however, a cyclic shift δ n (t) of the components of the OFDM symbols to be transmitted is carried out.

Die zyklische Verschiebung δn(t) der von Antenne Txi zu übertragenden Bestandteile der OFDM-Symbole ist 0, während die durch die weiteren Antennen Tx2,..,n zu übertragenden Bestandteile der OFDM-Symbole eine zyklische Verschiebung δn(t), n = 2,...,N erfahren. Die zyklische Verschiebung δn(t) der von der zweiten und jeder weiteren Antenne Tx2,..,n übertragenen Bestandteile der OFDM-Symbole ändert sich in Abhängigkeit von der Zeit und wird durch eine Funktion in Abhängigkeit der Zeit bzw. des Parameters t mit t als fortlaufender Nummer des zu übertragenden OFDM-Symbols beschrieben. Die zyklische Verschiebung δn(t) kann dabei einen ganzzahligen Wert annehmen mit δn(t)e \,...,NF -1 und NF der Länge der OFDM-Modulation (An- zahl der Subträger) für jedes OFDM-Symbol t≡ 2. Dabei gilt, dass für jede Antenne Tx2,..,n gleiche Bestandteile der zu ü- bertragenden Informationsfolgen eine unterschiedliche zyklische Verschiebung δn(t) erfahren. Entsprechend Figur 1 folgt auf jedes OFDM-Symbol ein Schutzintervall. Empfängerseitig werden die eingehenden Signale summiert und durch inverse OFDM-Modulation (IOFDM) dekodiert.The cyclical shift δ n (t) of the components of the OFDM symbols to be transmitted by the antenna Txi is 0, while the components of the OFDM symbols to be transmitted by the further antennas Tx 2 , .., n have a cyclic shift δ n (t) , n = 2, ..., N experienced. The cyclic shift δ n (t) of the components of the OFDM symbols transmitted by the second and each further antenna Tx 2 ,..., N varies as a function of time and is determined by a function as a function of time Time or the parameter t with t as a sequential number of the transmitted OFDM symbol. The cyclic shift δ n (t) can assume an integer value with δ n (t) e 1,..., N F -1 and N F of the length of the OFDM modulation (number of subcarriers) for each OFDM It is true that for each antenna Tx2,..., N equal components of the information sequences to be transmitted experience a different cyclic shift δ n (t). According to FIG. 1, each OFDM symbol is followed by a guard interval. On the receiver side, the incoming signals are summed and decoded by inverse OFDM modulation (IOFDM).

Figur 2 stellt beispielhaft einen Vergleich zwischen einem CDD-kodierten und einem TV-CDD-kodierten Signal dar: Über An- tenne Txi wird das unveränderte Signal übertragen, das mit einem Schutzintervall zur Symboltrennung beginnt, gefolgt vom erstem OFDM-Symbol (OFDM Symbol 1) . Die Bestandteile des ersten OFDM-Symbols (OFDM Symbol 1) sind fortlaufend von OCi bis CW nummeriert. Die Sequenz der Bestandteile aller nachfol- genden OFDM-Symbole des Signals auf Antenne Txi entspricht der Sequenz der Bestandteile des ersten OFDM-Symbols (OFDM Symbol 1) . Für Antenne TX2 sind Kodierungsvarianten für CDD und für TV-CDD im Vergleich dargestellt: Im Falle des CDD- Signals werden die Bestandteile jedes OFDM-Symbols zyklisch um denselben Faktor δn verschoben. In dem in Figur 2 gezeigten Beispiel beginnt im Falle der Antenne TX2 jedes OFDM- Symbol mit dem Bestandteil OC4 und endet entsprechend mit dem Bestandteil OL3. Im Falle des TV-CDD-kodierten Signals wird jedes OFDM-Symbol in Abhängigkeit von der Zeit bzw. von sei- ner fortlaufenden Nummer t zyklisch verschoben. Da die zyklische Verschiebung für jedes einzelne OFDM-Symbol einen Wert zwischen 1 und NF-1 annehmen kann, ergibt sich zum Beispiel die in Figur 2 dargestellte Sequenz für die OFDM-Symbole 1 (OFDM Symbol 1) und 2 (OFDM Symbol 2), wobei OFDM-Symbol 1 (OFDM Symbol 1) mit Bestandteil OC4 beginnt und mit Bestandteil OC3 endet und OFDM-Symbol 2 (OFDM Symbol 2) mit Bestandteil OC7 beginnt und mit Bestandteil OLe endet. Durch die künstlich eingeführte zyklische Signalverschiebung um einen ganzzahligen Wert δn(t) für jedes übertragene OFDM- Symbol variiert die Phase des empfangenen Signals von Symbol zu Symbol. Dadurch wird für den Übertragungskanal eine künst- liehe Zeitvarianz erreicht, obwohl es sich tatsächlich um einen zeitinvarianten (slow-fading) Übertragungskanal handelt.By way of example, FIG. 2 shows a comparison between a CDD-coded and a TV-CDD-coded signal. The unchanged signal, which begins with a guard interval for symbol separation, is transmitted via antenna Txi, followed by the first OFDM symbol (OFDM symbol 1 ). The components of the first OFDM symbol (OFDM symbol 1) are consecutively numbered from OCi to CW. The sequence of the components of all subsequent OFDM symbols of the signal on antenna Txi corresponds to the sequence of the components of the first OFDM symbol (OFDM symbol 1). For antenna TX2, coding variants for CDD and for TV-CDD are shown in comparison: In the case of the CDD signal, the components of each OFDM symbol are cyclically shifted by the same factor δ n . In the example shown in Figure 2, each OFDM symbol begins, in the case of the antenna TX2 with the component OC4 and ends in accordance with the component OL. 3 In the case of the TV-CDD coded signal, each OFDM symbol is cyclically shifted as a function of time or of its consecutive number t. Since the cyclic shift can assume a value between 1 and N F -1 for each individual OFDM symbol, the sequence shown in FIG. 2 results, for example, for the OFDM symbols 1 (OFDM symbol 1) and 2 (OFDM symbol 2). where OFDM symbol 1 (OFDM symbol 1) starts with component OC 4 and ends with component OC 3 and OFDM symbol 2 (OFDM symbol 2) begins with component OC 7 and ends with component OLe. The artificially introduced cyclic signal shift by an integer value δ n (t) for each transmitted OFDM symbol varies the phase of the received signal from symbol to symbol. As a result, an artificial time variance is achieved for the transmission channel, although it is actually a time-invariant (slow-fading) transmission channel.

Durch die Ausnutzung sendeseitiger zeitvarianter zyklischer Verzögerungsdiversität ergibt sich zwar näherungsweise die- selbe Anzahl Übertragungsfehler wie bei CDD. Die Fehlerverteilung ändert sich jedoch vorteilhaft, wodurch eine deutlich verbesserte Fehlerkorrektur durch Anwendung von FECC ermöglicht wird.Although the utilization of transmission-side time-variant cyclic delay diversity results in approximately the same number of transmission errors as in CDD. However, the error distribution changes favorably, allowing much improved error correction through the use of FECC.

Weitere Vorteile der Erfindung sind:Further advantages of the invention are:

- Virtuelle Mehrwegeausbreitung zur Erhöhung der Diversi- tät des Übertragungskanals ohne zusätzliche Verzögerung- Virtual multipath propagation to increase the diversity of the transmission channel without additional delay

- Kein Herabsetzen der Nutzdatenrate - Verfahren geeignet für beliebig viele Sendeantennen- No reduction of the user data rate - Method suitable for any number of transmit antennas

- Verlagerung der Komplexität zur Basisstation: Trotz Verwendung mehrerer Sendeantennen an der Basisstation ist nicht mehr als eine Antenne an den mobilen Endgeräten erforderlich - Verfahren lässt sich einfach an den Basisstationen nachrüsten, Empfänger müssen nicht modifiziert werden Relocation of Complexity to the Base Station: Despite the use of multiple transmit antennas at the base station, no more than one antenna is required at the mobile terminals - method can be easily retrofitted to the base stations, receivers need not be modified

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zur Übertragung von Daten per Funk, wobei zur Übertragung ein in eine Mehrzahl von Subträ- gern aufgeteiltes Frequenzband und eine Mehrzahl von Antennen (Txi, Tx2) verwendet wird, wobei die Daten in eine der Anzahl der Mehrzahl von Subträgern entsprechende Anzahl an von jeder Antenne (Txi, Tx2) jeweils zu übertragenden Informationsfolgen aufgeteilt werden, wobei eine zyklische Verschiebung δn der Bestandteile jeder zu übertragenden Informationsfolge erfolgt, die bezüglich der ersten Antenne auf Null gesetzt ist, während die Bestandteile jeder zu übertragenden Informati- onsfolge bezüglich der weiteren Antennen Tx2,..,n in Bezug auf die Bestandteile der Informationsfolge, die ü- ber die erste Antenne übertragen werden, eine Verschiebung erfahren, dadurch gekennzeichnet, dass - die zyklische Verschiebung δn der Bestandteile jeder zu übertragenden Informationsfolge um einen von der Zeit t abhängigen Faktor zu δn(t) erweitert wird, wobei für jede Antenne Tx2, .. ,n gleiche Bestandteile der zu übertragenden Informationsfolgen eine unterschiedli- che zyklische Verschiebung δn(t) erfahren.1. A method for the transmission of data by radio, wherein for transmission a frequency band divided into a plurality of subcarriers and a plurality of antennas (Txi, Tx 2 ) is used, wherein the data in the number of the plurality of subcarriers corresponding number to be transmitted to each of the antenna (Txi, Tx 2 ) to be transmitted information sequences, wherein a cyclic shift δ n of the components of each information sequence to be transmitted, which is set to zero with respect to the first antenna, while the components of each information sequence to be transmitted with respect to the further antennas Tx 2 , .., n in relation to the components of the information sequence transmitted via the first antenna, undergo a shift, characterized in that - the cyclic shift δ n of the components of each information sequence to be transmitted a factor dependent on the time t is expanded to δ n (t), where for each A Tx 2 , .., n equal components of the information sequences to be transmitted a different cyclic shift δ n (t) learn. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Verschiebung δn(t) einen ganzzahligen Wert annimmt mit δn(t)e \,...,NF -1 und NF der Länge der OFDM- Modulation für jedes OFDM-Symbol t≡E.2. The method according to claim 1, characterized in that the cyclic shift δ n (t) takes an integer value with δ n (t) e \, ..., N F -1 and N F of the length of the OFDM modulation for each OFDM symbol t≡E. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Verschiebung δn(t) einen ganzzahligen3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cyclic shift δ n (t) an integer Zufallswert annimmt mit δn(t)e \,...,NF -1 und NF der Länge der OFDM-Modulation für jedes OFDM-Symbol t≡Z.. Random assumes δ n (t) e \, ..., N F -1 and N F the length of the OFDM modulation for each OFDM symbol t≡Z. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Verschiebung δn(t) von einem pseudo-zufälligen Generator erzeugt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cyclic shift δ n (t) is generated by a pseudo-random generator. 5. Sendevorrichtung zur Übertragung von Daten per Funk über eine Mehrzahl von Antennen (Txi, Tx2) , mit Mitteln zur Übertragung eines in eine Mehrzahl von5. A transmitting device for transmitting data by radio via a plurality of antennas (Txi, Tx 2 ), comprising means for transmitting one of a plurality of Subträgern aufgeteilten Frequenzbandes, mit Mitteln zum Aufteilen der Daten in eine der Anzahl der Mehrzahl von Subträgern entsprechende Anzahl an von jeder Antenne (Txi, Tx2) jeweils zu übertragenden Informationsfolgen, mit Mitteln zur Berechnung einer zyklische Verschiebung δn der Bestandteile jeder zu übertragenden Informati- onsfolge, wobei δnbezüglich der ersten Antenne auf Null gesetzt ist, während die Bestandteile jeder zu übertragenden Informationsfolge bezüglich der weiteren Antennen Tx2,..,n in Bezug auf die Bestandteile der Informationsfolge, die über die erste Antenne übertragen werden, eine Verschiebung erfahren, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Berechnung einer um einen von der Zeit t abhängigen Faktor erweiterten zyklischen Verschiebung δn(t) aufweist, die auf die Bestandteile jeder zu über- tragenden Informationsfolge anwendwar ist, wobei für für jede Antenne Tx2, .. ,n gleiche Bestandteile der zu übertragenden Informationsfolgen eine unterschiedliche zyklische Verschiebung δn(t) bestimmbar ist. Subcarrier divided frequency band, comprising means for dividing the data into one of the plurality of subcarriers corresponding number of each antenna (Txi, Tx 2 ) to be transmitted information sequences, with means for calculating a cyclical shift δ n of the components of each information to be transmitted order, wherein δ n is set to zero relative to the first antenna, while the components of each information sequence to be transmitted with respect to the further antennas Tx 2 , .., n with respect to the components of the information sequence, which are transmitted via the first antenna, one Displacement, characterized in that it comprises means for calculating a cyclic shift δ n (t) extended by a time t dependent factor applied to the constituents of each information sequence to be transmitted, for each antenna Tx 2 , .., n equal components of the information sequence to be transmitted n a different cyclic shift δ n (t) can be determined.
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