DE10203784B4 - Generation of pilot signatures for channel estimation in a cellular radio communication system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erzeugung von Pilotsignaturen zur Kanalschätzung in einem zellularen Funk-Kommunikationssystem mit mindestens einer sendenden Teilnehmerstation und mindestens einer einer Funkzelle (Z1 ... Z8) zugeordneten empfangenden Basisstationen, die über einen Aufwärtsfunkkanal miteinander verbunden sind, wobei die Kanalschätzung des Aufwärtsfunkkanals auf einer Analyse einer von der mindestens einen Teilnehmerstation gesendeten Pilotsignatur basiert, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilnehmerstation der mindestens einen Funkzelle als Pilotsignatur ein unterschiedlicher Spaltenvektor (SV1 ... SV8) einer Hadamard-Matrix zugeordnet wird, und dass aus jeweils in der Hadamard-Matrix aufeinanderfolgenden Spaltenvektoren (SV1, SV2; SV3, SV4; SV5, SV6; SV7, SV8) der Hadamard-Matrix entsprechend einer Mehrzahl an jeweils benachbarten Funkzellen (Z1, Z2, Z3, Z4; Z5, Z6, Z7, Z8) eine Mehrzahl von nicht überlappenden Untermatrizen gebildet werden, wobei die Anzahl der Untermatrizen der Anzahl an Funkzellen der Mehrzahl an Funkzellen entspricht, dass jeder Funkzelle (Z1, Z2, Z3, Z4; Z5, Z6, Z7, Z8) der Mehrzahl der Funkzellen eine andere Untermatrix der Hadamard-Matrix zugeordnet wird...method for generating pilot signatures for channel estimation in a cellular radio communication system with at least one transmitting subscriber station and at least a receiving base station associated with a radio cell (Z1 ... Z8), the above an uplink radio channel are interconnected with the channel estimate of the uplink radio channel on an analysis of one of the at least one subscriber station transmitted pilot signature, characterized in that each Subscriber station of the at least one radio cell as a pilot signature a different column vector (SV1 ... SV8) of a Hadamard matrix and that from each in the Hadamard matrix consecutive Column vectors (SV1, SV2, SV3, SV4, SV5, SV6, SV7, SV8) of the Hadamard matrix corresponding to a plurality of respectively adjacent radio cells (Z1, Z2, Z3, Z4; Z5, Z6, Z7, Z8) have a plurality of non-overlapping ones Submatrices are formed, with the number of sub-matrices corresponds to the number of radio cells of the plurality of radio cells, that each radio cell (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, Z8) of the plurality of Radio cells assigned to another sub-matrix of the Hadamard matrix becomes...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Pilotsignaturen zur Kanalschätzung in einem zellularen Funk-Kommunikationssystem mit mindestens einer sendenden Teilnehmerstation und mindestens einer einer Funkzelle zugeordneten empfangenden Basisstationen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for generating pilot signatures to the canal estimation in a cellular radio communications system having at least one transmitting subscriber station and at least one of a radio cell assigned receiving base stations, according to the preamble of Claim 1.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation, Videoinformation, SMS [Short Message Service] oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Station (Teilnehmerstation bzw. Basisstation) übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.In Radio communication systems become information (for example Language, image information, video information, SMS [Short Message Service] or other data) by means of electromagnetic waves over one Radio interface between transmitting and receiving station (subscriber station or base station). The radiation of the electromagnetic waves takes place with Carrier frequencies, in the for the respective system provided frequency band lie.
Für zukünftige Funk-Kommunikationssysteme mit CDMA- oder OFDM-Übertragungsverfahren, wie beispielsweise UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), Hiperlan, IEEE802.11a oder DVB (Digital Video Broadcast) sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2–6 GHz vorgesehen. Diese Systeme werden entwickelt mit den Zielen weltweiter Funkabdeckung und/oder einem großen Angebot an Diensten zur Datenübertragung und vor allem einer flexiblen Verwaltung der Kapazität der Funkschnittstelle, die bei Funk-Kommunikationssystemen die Schnittstelle mit den geringsten Ressourcen ist.For future radio communication systems with CDMA or OFDM transmission methods, such as UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), Hiperlan, IEEE802.11a or DVB (Digital Video Broadcast) are frequencies in the frequency band of approx. 2-6 GHz provided. These systems are developed with the goals of worldwide Radio coverage and / or a wide range of services for data transfer and, above all, flexible management of the capacity of the radio interface, in radio communication systems, the interface with the lowest Resources is.
Der Zugriff von Stationen auf die gemeinsamen Funkressourcen des Übertragungsmedium, wie zum Beispiel Zeit, Frequenz, Leistung oder Raum, wird bei diesen Funk-Kommunikationssystemen durch Vielfachzugriffsverfahren (Multiple Access, MA) geregelt.Of the Access from stations to the common radio resources of the transmission medium, such as time, frequency, power or space, is at these Radio communication systems using multiple access methods (Multiple Access, MA).
Bei Codebereichs-Vielfachzugriffsverfahren (CDMA) wird durch einen Spreizcode, der aus vielen einzelnen sogenannten Chips besteht, die zu übertragende Leistung/Information stationsspezifisch codiert, wodurch die zu übertragende Leistung codebedingt zufällig über einen großen Frequenzbereich gespreizt wird. Die von unterschiedlichen Stationen benutzen Spreizcodes innerhalb einer Zelle/Basisstation sind jeweils gegenseitig orthogonal oder zumindest im wesentlichen orthogonal, wodurch ein Empfänger die ihm zugedachte Signalleistung erkennt und andere Signale unterdrückt. Durch CDMA wird die Funkressource Leistung durch Spreizcodes teilnehmerstationsspezifisch separiert.at Code Division Multiple Access (CDMA) is determined by a spreading code, which consists of many individual so-called chips to be transferred Performance / Information station-specific coded, whereby the to be transmitted Performance by code at random over one huge Frequency range is spread. The from different stations use spreading codes within a cell / base station respectively mutually orthogonal or at least substantially orthogonal, whereby a receiver recognizes its intended signal power and suppresses other signals. By CDMA, the radio resource performance by spreading codes subscriber station specific separated.
Bei orthogonalen Frequenz-Vielfachzugriffsverfahren (OFDM) werden die Daten breitbandig übermittelt, wobei das Frequenzband in äquidistante, orthogonale Unterträger eingeteilt wird, so dass die simultane Phasenverschiebung der Unterträger einen zwei-dimensionalen Datenfluß im Zeit-Frequenz Bereich aufspannt. Die während einer Zeiteinheit auf den orthogonalen Unterträgern übermittelten zusammengefassten Datensymbole werden als OFDM Symbole bezeichnet.at orthogonal frequency division multiple access (OFDM) are the Broadband data transmitted, where the frequency band is in equidistant, orthogonal subcarriers is divided so that the simultaneous phase shift of the subcarriers one two-dimensional data flow in the Time-frequency range spans. The up during a time unit transmitted to the orthogonal subcarriers summarized data symbols are called OFDM symbols.
Bei Vielträger-Codebereichs-Vielfachzugriffsverfahren (MC-CDMA; Multi Carrier-CDMA) handelt es sich um eine Kombination des CDMA und des OFDM Verfahrens, wobei die Spreizung im Frequenzraum angewandt wird. Auf jeden orthogonalen Unterträger des OFDM Verfahrens werden die Chips der Codes unterschiedlicher Teilnehmerstationen zeitlich parallel projiziert, wobei die Codelänge, d.h. die Anzahl der Chips, der Zahl der Unterträger entspricht. Durch MC-CDMA werden die Funkressourcen Frequenz und Leistung teilnehmerstationsspezifisch separiert.at A multicarrier code division multiple access (MC-CDMA; Multi Carrier CDMA) is a combination of the CDMA and the OFDM method, wherein the spreading is applied in frequency space. On each orthogonal subcarrier OFDM method, the chips of the codes are different Subscriber stations are timed in parallel with the code length, i. the number of chips, the number of subcarriers corresponds. By MC-CDMA The radio resources become frequency and power subscriber station specific separated.
Bei der Funkübertragung zwischen einer Sendestation und einer Empfangsstation eines Funk-Kommunikationssystems kommt es nun infolge der Frequenzselektivität der Übertragungskanäle im Hinblick auf die Übertragungseigenschaften zu Interferenzerscheinungen, die als Intersysmbolinterferenz und Vielfachzugriffsinterferenzen bekannt sind. Diese Interferenzen verzerren die Sendesignale umso stärker, je größer die Übertragungsbandbreite des Übertragungskanal ist. Dies ist daher besonders relevant bei breitbandigen CDMA bzw. OFDM Funk-Kommunikationssystemen.at the radio transmission between a transmitting station and a receiving station of a radio communication system It now comes as a result of the frequency selectivity of the transmission channels in terms on the transmission characteristics to interference phenomena, called intersysmbol interference and Multiple access interference is known. These interferences the transmission signals distort the stronger, the greater the transmission bandwidth of the transmission channel is. This is therefore particularly relevant for broadband CDMA or OFDM radio communication systems.
Herkömmlicherweise werden die Sendesignale an der Sendestation ohne Berücksichtigung der wirksamen Funkkanäle generiert. Die dann im Empfänger auftretenden Interferenzerscheinungen werden, zumindest näherungsweise, durch entsprechende angepasste und im allgemeinen sehr aufwendige Verfahren zum Detektieren der übertragenen Daten an den Empfangsstationen beseitigt.traditionally, the transmission signals at the transmitting station are disregarded the effective radio channels generated. The then in the receiver occurring interference phenomena are, at least approximately, by appropriate adapted and generally very expensive Method for detecting the transmitted Data at the receiving stations eliminated.
Zur effizienten Unterdrückung der Interferenzerscheinungen der wirksamen Übertragungskanäle im Empfänger, insbesondere bei einem OFDM Vielfachzugriffsverfahren, der über eine Funkschnittstelle übertragenen Daten ist eine effiziente Schätzung der Kanaleigenschaften von großer Bedeutung. Eine Möglichkeit der Kanalschätzung besteht darin, sendeseitig komplexe Amplituden zu übertragen, die im Empfänger bekannt sind. Dies bekannten komplexen Amplituden werden allgemein als Pilotsymbole bezeichnet, die ihrerseits mit speziellen Pilotsignaturen datenhaltig sind. Aus der Analyse dieser Pilotsymbole mit spezifischen Pilotsignaturen einzelner Teilnehmerstationen im Empfänger ist es möglich, die Interferenzerscheinungen des wirksamen Funkkanals zumindest teilsweise zu kompensieren.For efficient suppression of the interference phenomena of the effective transmission channels in the receiver, in particular in an OFDM multiple access method, which transmits over a radio interface An efficient estimation of the channel properties is of great importance. One way of channel estimation is to transmit on the transmit side complex amplitudes known in the receiver. These known complex amplitudes are generally referred to as pilot symbols, which in turn are data-containing with special pilot signatures. From the analysis of these pilot symbols with specific pilot signatures of individual subscriber stations in the receiver, it is possible to compensate for the interference phenomena of the effective radio channel at least partially.
Bei einem Mehrteilnehmer Funk-Kommunikationssystem, d.h. bei einem System mit gegebenenfalls mehreren Teilnehmerstationen innerhalb einer Funkzelle, ist es möglich, dass mehrere Teil nehmerstationen gleichzeitig ihre Pilotsymbole, mit jeweils unterschiedlichen Pilotsignaturen, übermitteln und sich damit die komplexen Summenamplituden der Signale der einzelnen Teilnehmer im Empfänger überlagern. Die Kanalschätzung muss in diesem Fall anhand der Kenntnis der Pilotsymbole aller sendenden Teilnehmerstationen und den gemessenen komplexen Signalamplituden des Empfangssignals für alle Teilnehmerstationen gemeinsam durchgeführt werden. Im Vergleich zum dem Fall einer einzelnen Teilnehmerstation ergibt sich in Mehrteilnehmer Funk-Kommunikationssystemen jedoch aufgrund der gleichzeitigen Aktivität mehrerer Teilnehmerstationen eine Degradation des Signal-Stör-Verhältnisses (SNR), d.h. für einen einzelnen Teilnehmer führen die jeweils anderen Teilnehmer zu einer Erhöhung der Interferenzerscheinungen und damit zu einer Erniedrigung/Degradation des Signal-Stör-Verhältnisses. Bei der Kanalschätzung einer Teilnehmerstation ist die SNR-Degradation die entscheidende Größe für die Güte der Kanalschätzung.at a multi-party radio communication system, i. in a system with possibly several subscriber stations within one Radio cell, it is possible that several subscriber stations simultaneously use their pilot symbols, each with different pilot signatures, transmit and thus the complex Superimpose sum amplitudes of the signals of the individual participants in the receiver. The channel estimation must in this case based on the knowledge of the pilot symbols of all sending Subscriber stations and the measured complex signal amplitudes the received signal for all subscriber stations are carried out together. Compared to the case of a single subscriber station results in multiple subscribers Radio communication systems, however, due to the simultaneous activity of several Subscriber stations a degradation of the signal-to-noise ratio (SNR), i. For lead a single participant each other participants to increase the interference phenomena and thus to a reduction / degradation of the signal-to-interference ratio. In the channel estimation In a subscriber station, SNR degradation is the deciding factor Size for the quality of the channel estimation.
Mit Hilfe der Pilotsignaturen ist es also möglich, die Interferenzerscheinungen zwischen den Teilnehmerstationen positiv zu beeinflussen. Dabei spielt die Erzeugung von Pilotsignaturen zur Kanalschätzung in einem zellularen Funk-Kommunikationssystem mit mindestens einer sendenden Teilnehmerstation und mindestens einer einer Funkzelle zugeordneten empfangenden Basisstationen, die über einen Aufwärtsfunkkanal miteinander verbunden sind, eine wichtige Rolle. Die Kanalschätzung des Aufwärtsfunkkanals basiert dabei auf einer Analyse einer von der mindestens einen Teilnehmerstation gesendeten Pilotsignatur.With Help the pilot signatures, it is possible, the interference phenomena positively influence between the subscriber stations. there plays the generation of pilot signatures for channel estimation in one cellular radio communication system with at least one transmitting Subscriber station and at least one associated with a radio cell receiving base stations communicating with each other via an uplink radio channel an important role. The channel estimate of the Upward radio channel is based on an analysis of one of the at least one subscriber station sent pilot signature.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Erzeugen von Pilotsignaturen aufzuzeigen. Insbesondere sollen die für die einzelne Teilnehmerstationen erzeugten Pilotsignaturen möglichst zu einer vernachlässigbaren Degradation des Signal-Stör-Verhältnisses führen. Zusätzlich sollen die so erzeugten Pilotsignaturen in mehre ren Funkzellen angewandt werden können, so dass auch zwischen der Teilnehmerstationen unterschiedlicher Funkzellen die Degradation des Signal-Stör-Verhältnisses vernachlässigbar ist.Of the The invention is therefore based on the object, an improved method for generating pilot signatures. In particular, should the for the individual subscriber stations generated pilot signatures as possible to a negligible Degradation of the signal-to-noise ratio to lead. additionally The pilot signatures generated in this way are to be used in several radio cells can be so that even between the subscriber stations different Radio cells, the degradation of the signal-to-noise ratio negligible is.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.These Task is with respect to the method by a method with the features of claim 1 solved.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.refinements and further developments of the invention are subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird jeder Teilnehmerstation der mindestens einen Funkzelle als Pilotsignatur ein unterschiedlicher Spaltenvektor einer Hadamard-Matrix zugeordnet.According to the invention, everyone will Subscriber station of the at least one radio cell as a pilot signature a different column vector assigned to a Hadamard matrix.
Die Verwendung der Spaltenvektoren der Hadamard Matrix als Pilotsignaturen führt dazu, dass die Degradation des Signal-Stör-Verhältnisses im wesentlichen bis auf 0 dB absinkt und damit minimal ist. Eine störende Beeinflussung durch Interferenzerscheinungen durch Pilotsignaturen anderer Teilnehmerstationen ist bei dieser Wahl der Pilotsignaturen ausgeschlossen. Die Hadamard Matrix W(N) einer Dimension N×N, mit N einer Zahl der Potenz zwei, hat dabei folgende Gestalt Using the column vectors of the Hadamard matrix as pilot signatures results in the degradation of the signal-to-noise ratio dropping substantially to 0 dB and thus being minimal. A disturbing interference by interference phenomena by pilot signatures of other subscriber stations is excluded in this choice of pilot signatures. The Hadamard matrix W (N) of dimension N × N, where N is a power of two, has the following form
Beginnend
bei der Hadamard Matrix W(1) der Dimension
1X1
Neben der minimalen Degradation des Signal-Stör-Verhältnisses durch diese Wahl der Pilotsignaturen ist auch kein großer Aufwand für den Entwurf der Pilotsignaturen von Nöten. Die Generierung der Spaltenvektoren der Hadamard Matrizen ist ein einfach durchzuführendes Verfahren, dass einen geringen Rechenaufwand erfordert. Des Weiteren weist der Kanalschätzer eine einfach und in allen Teilnehmerstationen wieder verwendbare Struktur auf. Die Kanalschätzung ist für alle Teilnehmerstationen identisch, wobei sich die einzelnen Teilnehmerstationen nur durch die unterschiedlichen Pilotsignaturen unterscheiden. Üblicherweise werden die Spaltenvektoren der Hadamard Matrizen auch als Walsh Codes bezeichnet.Next the minimum degradation of the signal-to-noise ratio by this choice of Pilot signatures is not a big effort for the design the pilot signatures needed. The generation of the column vectors of the Hadamard matrices is a easy to perform Method that requires little computational effort. Furthermore points the channel estimator an easy and reusable in all subscriber stations Structure on. The channel estimation is for all subscriber stations identical, with the individual subscriber stations differ only by the different pilot signatures. Usually The column vectors of Hadamard matrices are also called Walsh Codes.
Weiterhin
- – werden aus jeweils in der Hadamard-Matrix aufeinanderfolgenden Spaltenvektoren der Hadamard-Matrix entsprechend einer Mehrzahl an jeweils benachbarten Funkzellen eine Mehrzahl von nicht überlappenden Untermatrizen gebildet, wobei die Anzahl der Untermatrizen der Anzahl an Funkzellen der Mehrzahl an Funkzellen entspricht,
- – wird jeder Funkzelle der Mehrzahl der Funkzellen eine andere Untermatrix der Hadamard-Matrix zugeordnet und
- – wird jeder Teilnehmerstation jeder Funkzelle der Mehrzahl der Funkzellen als Pilotsignatur ein unterschiedlicher Spaltenvektor der dieser Funkzelle der Mehrzahl der Funkzellen zugeordneten Untermatrix der Hadamard-Matrix zugeordnet.
- A plurality of non-overlapping sub-matrices are formed from each of the Hadamard matrix consecutive column vectors corresponding to a plurality of adjacent radio cells, the number of sub-matrices corresponding to the number of radio cells of the plurality of radio cells,
- - Each radio cell of the plurality of radio cells is assigned to a different sub-matrix of the Hadamard matrix and
- Each subscriber station of each radio cell of the plurality of radio cells is assigned as a pilot signature a different column vector of the sub-matrix of the Hadamard matrix assigned to this radio cell of the plurality of radio cells.
Durch die Aufteilung der Hadamard-Matrix in Untermatrizen ist es möglich, mehreren Funkzellen, die jeweils eine gewisse Anzahl an Teilnehmerstationen umfassen, eine Untermatrix zuzuweisen. Teilnehmerstationen in den einzelnen Funkzellen werden dann wiederum die Spaltenvektoren der der Funkzelle zugeordneten Untermatrix als Pilotsignaturen zugeordnet. Die Anzahl der Teilnehmerstationen in den Funkzellen ist dabei durch die Anzahl der Spaltenvektoren in der dazugehörigen Untermatirx beschränkt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es also möglich, unterschiedliche Pilotsignaturen nicht nur für eine Funkzelle zu erzeugen, sonderen auch für mehrere benachbarte Funkzellen, die sich durch die Interferenzerscheinungen negativ beeinflussen können. Durch diese erfindungsgemäße Aufteilung der Spaltenvektoren ist es möglich, dass zum einen die Degradation des Signal-Stör-Verhältnisses innerhalb der Funkzelle 0 dB beträgt, zum anderen die Degradation des Signal-Stör-Verhältnisses zwischen den Funkzellen, denen die jeweiligen Untermatirzen zugeordnet sind, auch 0 dB beträgt. Die Anzahl der Funkzellen, für die die Untermatrizen, und die dazugehörigen Spaltenvektoren, in einer Hadamard Matrix generiert werden ist frei wählbar und ist nur durch die Größe der Hadamard Matrix beschränkt. Wird die Anzahl der Untermatrizen in der Hadamard Matrix reduziert, so kann die Anzahl der möglichen Teilnehmerstationen pro Unterzelle zunehmen. Die Verwendung der Hadamard Matrix muss nicht ausschließlich für das gesamte Funk-Kommunikationssystem vorgesehen werden, sonderen kann auf einen Teil der Funkzellen beschränkt werden. Wird die Zuordnung der Spaltenvektoren nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt, sondern zufällig jeder Teilnehmerstation ein Spaltenvektor einer Hadamard Matrix zugeordnet, so führt dies dazu, dass die Degradation des Signal-Stör-Verhältnisses in der Regel in der Größenordnung von mindestens 3 dB liegt.By the division of the Hadamard matrix into sub-matrices makes it possible to have several Radio cells, each with a certain number of subscriber stations include allocating a sub-matrix. Subscriber stations in the individual radio cells will turn the column vectors of assigned to the radio cell associated sub-matrix as pilot signatures. The number of subscriber stations in the radio cells is through the number of column vectors is limited in the associated submatirx. By the inventive method is it possible to generate different pilot signatures not only for a radio cell, but also for several neighboring radio cells, characterized by the interference phenomena can affect negatively. By this division according to the invention the column vectors it is possible that on the one hand, the degradation of the signal-to-noise ratio within the radio cell 0 dB, on the other hand, the degradation of the signal-to-noise ratio between the radio cells, which are assigned to the respective Untermatirzen is also 0 dB. The Number of radio cells, for the sub-matrices, and the associated column vectors, in one Hadamard matrix is freely selectable and is only by the Size of Hadamard Limited matrix. If the number of sub-matrices in the Hadamard matrix is reduced, so can the number of possible Subscriber stations per subcell increase. The use of Hadamard matrix does not have to be exclusive to the entire radio communication system can be provided, but special can be limited to a part of the radio cells. If the assignment of the column vectors does not follow the method according to the invention carried out, but by chance Each subscriber station is a column vector of a Hadamard matrix assigned, so leads this means that the degradation of the signal-to-noise ratio is usually in the Magnitude of at least 3 dB.
In Weiterbildung der Erfindung weist jede Untermatrix der Hadamard-Matrix eine identische Anzahl an Spaltenvektoren auf, wobei die Anzahl der Spaltenvektoren jeder Untermatrix ein 2N-ter Teil der Anzahl der Spaltenvektoren der Hadamard-Matrix ist, mit N einer natürlichen Zahl. Durch diese Aufteilung ist die Zahl der Funkzellen, denen eine Untermatrix zugeordnet werden kann, gleich 2N, wobei jede Funkzelle die identische Anzahl an Teilnehmerstationen mit Pilotsignaturen versorgen kann.In a further development of the invention, each sub-matrix of the Hadamard matrix has an identical number of column vectors, wherein the number of column vectors of each sub-matrix is a 2 N -th part of the number of column vectors of the Hadamard matrix, with N of a natural number. By this division, the number of radio cells, to which a sub-matrix can be assigned, is equal to 2N, whereby each radio cell can supply the identical number of subscriber stations with pilot signatures.
Mit Vorteil wird im Funk-Kommunikationssystem die Hadamard-Matrix nach einem bestimmten räumlichen Abstand von der einen Mehrzahl an jeweils benachbarten Funkzellen in mindestens einer anderen Mehrzahl an anderen jeweils benachbarten Funkzellen wiederverwendet. Die Funkzellen, die die Untermatrizen einer Hadamard Matrix zugeordnet bekommen, können zu einer Gruppe zusammengefasst werden. Räumlich getrennt, das bedeutet, dass die Interferenzerscheinungen durch die Piltosignaturen zwischen den einzelnen Gruppen vernachlässigbar sind, können die Gruppen die Hadamard Matrix wiederverwenden und so für das gesamte Funk-Kommunikationssystem eingesetzt werden. Die Zahl der Teilnehmerstationen, die in einer Funkzelle versorgt werden können, ist dabei durch die Dimension der Hadamard Matrix und somit durch die Anzahl der in einer Gruppe zusammengefassten Funkzellen bestimmt. Die Interferenzerscheinungen durch Pilotsignaturen anderer Gruppen haben durch die Eigenschaften der Spaltenvektoren der Hadamard Matrizen den Charakter von weißem Rauschen, so dass durch diese Interferenzerscheinungen keine zusätzlichen Komplikationen zu erwarten sind.Advantageously, in the radio communication system, the Hadamard matrix is reused after a certain spatial distance from the one plurality of respectively adjacent radio cells in at least one other plurality of other respectively adjacent radio cells. The radio cells assigned to the sub-matrices of a Hadamard matrix can be grouped together. Spatially separated, which means that the interference phenomena are negligible due to the Piltosignaturen between the groups, the groups can reuse the Hadamard matrix and be used for the entire radio communication system. The number of subscriber stations which can be supplied in one radio cell is determined by the dimension of the Hadamard matrix and thus by the number of radio cells combined in a group. The interference phenomena by pilot signatures of other groups have the character of white noise due to the properties of the column vectors of the Hadamard matrices, so that no additional complications are to be expected from these interference phenomena.
Mit besonderem Vorteil findet die Erfindung eine Anwendung, wenn das Funk-Kommunikationssystem nach dem OFDM Standard spezifiziert ist. Bei OFDM Funk-Kommunikationesystemen handelt es sich um sehr breitbandige Funksysteme, mit zahlreichen Subträgern, bei denen die Kanalschätzung wesentlich zur korrekten Detektion der Empfangssignals beiträgt. Bei der Funkübertragung dieser Systeme kommt es zwischen einer Sendestation und einer Empfangsstation infolge der Frequenzselektivität der Übertragungskanäle zu Interferenzerscheinungen, die als Intersysmbolinterferenz und Vielfachzugriffsinterferenzen bekannt sind. Diese Interferenzen verzerren die Sendesignale umso stärker, je größer die Übertragungsbandbreite des Übertragungskanal ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere hier signifikant zur Reduzierung der Interferenzerscheinungen durch Pilotsignaturen beitragen.With particular advantage of the invention finds an application, if the Radio communication system according to the OFDM standard is specified. OFDM radio communication systems are very broadband Radio systems, with numerous subcarriers, where the channel estimation essential contributes to the correct detection of the received signal. at the radio transmission These systems come between a transmitting station and a receiving station due to the frequency selectivity the transmission channels to interference phenomena, as intersymbol interference and multiple access interference are known. These interferences distort the transmission signals all the more stronger, the larger the transmission bandwidth the transmission channel is. The inventive method can especially here significantly to reduce the interference phenomena contribute through pilot signatures.
Als Regel in OFDM Funk-Kommunikationssystemen gilt, dass die Zahl der Teilnehmerstationen in den Funkzellen einer Gruppe multipliziert mit der Kanallänge (Länge der Impulsantwort) maximal gleich der Anzahl der Subträger N ist und damit der Dimension N×N der Hadamard-Matrix entspricht. Im allgemeinen ist die Zahl der Subträger um einiges größer als die Kanallänge.When Usually in OFDM radio communication systems applies that the number of Subscriber stations in the radio cells of a group multiplied with the channel length (Length the impulse response) is at most equal to the number of subcarriers N and thus the dimension N × N corresponds to the Hadamard matrix. In general, the number of subcarriers a lot bigger than the channel length.
In Weiterbildung der Erfindung umfasst das OFDM Funk-Kommunikationssystem eine Anzahl N an Subträgern, mit N einer Zahl der Potenz 2, und die Hadamard-Matrix ist dementsprechend mindestens von der Dimension N×N. Für den Fall des OFDM Funk-Kommunikationssystems kann die Hadamard-Matrix derart an das Funk-Kommunikationssystem angepasst werden, dass die Dimension der Hadamard-Matrix gleich der Anzahl der Subträger ist.In Further development of the invention comprises the OFDM radio communication system a number N of subcarriers, with N of a number of power 2, and the Hadamard matrix is accordingly at least of the dimension N × N. For the Case of the OFDM radio communication system may be the Hadamard matrix adapted to the radio communication system such that the Dimension of the Hadamard matrix is equal to the number of subcarriers.
Im Hinblick auf das zellulare Funk-Kommunikationssystem wird die oben genannte Aufgabe durch ein Funk-Kommunikationssystem mit den Merkmalen nach Anspruch 6 gelöst.in the With regard to the cellular radio communication system, the above said task by a radio communication system with the features solved according to claim 6.
Erfindungsgemäß umfasst das Funk-Kommunikationssystem Mittel zur Zuordnung von Spaltenvektoren einer Hadamard-Matrix an Teilnehmerstation als Pilotsignatur.According to the invention the radio communication system means for assigning column vectors a Hadamard matrix to the subscriber station as a pilot signature.
Das Funk-Kommunikationssystem eignet sich insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.The Radio communication system is particularly suitable for carrying out the method described above.
Für die Erfindung sind in einem Funk-Kommunikationssystem insbesondere die Komponenten Basisstationen, Empfangsvorrichtungen, Teilnehmerstationen und Sendevorrichtungen von Bedeutung.For the invention are in a radio communication system in particular the components Base stations, receiving devices, subscriber stations and transmitting devices significant.
Dabei umfassen jede Basisstation und jede Empfangsvorrichtung mindestens Mittel zum Empfangen und zur Analyse einer von der mindestens einen Teilnehmerstation gesendeten Pilotsignatur.there Each base station and each receiving device comprise at least Means for receiving and analyzing one of the at least one Subscriber station sent pilot signature.
Ferner umfassen jede Teilnehmerstation und jede Sendevorrichtugen mindestens
- – Mittel zur Zuordnung von Spaltenvektoren einer Hadamard-Matrix als Pilotsignatur und
- – Mittel zum Senden der Pilotsignatur.
- Means for assigning column vectors of a Hadamard matrix as a pilot signature and
- - means for sending the pilot signature.
Die Basisstationen, Empfangsvorrichtungen, Teilnehmerstationen und Sendevorrichtungen eignen sich insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.The Base stations, receiving devices, subscriber stations and transmitting devices are particularly suitable for carrying out the above-described Process.
Einzelheiten und Details der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung und einem dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.details and details of the invention are described below with reference to a drawing and an illustrated embodiments explained in more detail.
Hierbei zeigt:in this connection shows:
Ausgehend von einem OFDM Funk-Kommunikationssystem mit acht Subträgern wird die Hadamard Matrix W(8) der Dimension 8×8 als Ausgangspunkt für die Zuordnung der Pilotsignaturen verwendet. Nach der oben erwähnten Regel in OFDM Funk-Kommunikationssystemen, wonach die Zahl der Teilnehmerstationen in den Funkzellen einer Gruppe multipliziert mit der Kanallänge (Länge der Impulsantwort) maximal gleich der Anzahl der Sub träger acht ist und damit der Dimension 8×8 der nachfolgend gezeigten Hadamard Matrix W(8) entspricht.Based on an OFDM radio communication system with eight subcarriers, the Hadamard Matrix W (8) dimension 8 × 8 is used as a starting point for the assignment of the pilot signatures. According to the above-mentioned rule in OFDM radio communication systems, according to which the number of subscriber stations in the radio cells of a group multiplied by the channel length (length of the impulse response) is at most equal to the number of Sub carrier eight and thus the dimension 8 × 8 of the Hadamard shown below Matrix W (8) corresponds.
Eine Möglichkeit die Spaltenvektoren dieser Hadamard Matrix den einzelnen Funkzellen zuzuordnen, besteht darin, die Hadamard Martix W(8) der Dimension 8×8 in vier Untermatrizen W (8) / 1, W (8) / 2, W (8) / 3 und W (8) / 4 der Dimension 8×2 zu unterteilen. D. h. aus jeweils in der Hadamard-Matrix W(8) aufeinanderfolgenden Spaltenvektoren der Hadamard-Matrix W(8) entsprechend einer Mehrzahl an jeweils benachbarten Funkzellen werden eine Mehrzahl von nicht überlappenden Untermatrizen W (8) / 1, W (8) / 2, W (8) / 3 und W (8) / 4 gebildet, wobei die Anzahl der Untermatrizen der Anzahl an Funkzellen der Mehrzahl an Funkzellen in der Gruppe G1 entspricht.One way of assigning the column vectors of this Hadamard matrix to the individual radio cells is to use the Hadamard Martix W (8) of dimension 8 × 8 in four sub-matrices W (8) / 1, W (8) / 2, W (8) / 3 and divide W (8) / 4 of 8 × 2 dimension. Ie. from each of the Hadamard matrix W (8) successive column vectors of the Hadamard matrix W (8) corresponding to a plurality of respective adjacent radio cells, a plurality of non-overlapping sub-matrices W (8) / 1, W (8) / 2, W (8) / 3 and W (8) / 4, wherein the number of sub-matrices corresponds to the number of radio cells of the plurality of radio cells in the group G1.
Dabei werden die Untermatrizen W (8) / 1 der Funkzelle Z1, W (8) / 2 der Funkzelle Z2, W (8) / 3 der Funkzelle Z3 und W (8) / 4 der Funkzelle Z4 zugeordnet.there the sub-matrices W (8) / 1 of the radio cell Z1, W (8) / 2 of the radio cell Z2, W (8) / 3 of the radio cell Z3 and W (8) / 4 assigned to the radio cell Z4.
Basierend auf diesen Untermatrizen W (8) / 1, W (8) / 2, W (8) / 3 und W (8) / 4 kann jeweils zwei Teilnehmerstation der Funkzellen Z1 bis Z4 als Pilotsignatur ein unterschiedlicher Spaltenvektor, und zwar SV1 oder SV2 in Z1, SV3 oder SV4 in Z2, SV5 oder SV6 in Z3 und SV7 oder SV8 in Z4, der Untermatrizen W (8) / 1, W (8) / 2, W (8) / 3 und W (8) / 4 der Hadamard-Matrix zugeordnet werden, mit Based on these sub-matrices W (8) / 1, W (8) / 2, W (8) / 3 and W (8) / 4, two subscriber stations of the radio cells Z1 to Z4 may each have as pilot signature a different column vector, namely SV1 or SV2 in Z1, SV3 or SV4 in Z2, SV5 or SV6 in Z3 and SV7 or SV8 in Z4, the sub-matrices W (8) / 1, W (8) / 2, W (8) / 3 and W (8) / 4 are assigned to the Hadamard matrix, with
Da
die Interferenz der Pilotsignaturen in der benachbarten Gruppe G2
vernachlässigt
werden kann, kann in dem beispielhaften OFDM Funk-Kommunikationssystem
aus
Es ist aber auch möglich, die Spaltenvektoren dieser Hadamard Matrix anders zu gruppieren und dementsprechend die Aufteilung der Funkzellen anders vorzunehmen. Die Hadamard Martix W(8) der Dimension 8×8 kann beispielsweise auch in Untermatrizen der Dimension 8×1, 8×4 oder 8×8 unterteilt werden. Dementsprechend können entweder acht Funkzellen jeweils eine Teilnehmerstation, zwei Funkzellen jeweils vier Teilnehmerstationen oder einer Funkzelle acht Teilnehmerstaionen zugeordnet werden.However, it is also possible to group the column vectors of this Hadamard matrix differently and accordingly to make the division of the radio cells differently. For example, the Hadamard Martix W (8) of dimension 8 × 8 can also be subdivided into sub-matrices of dimension 8 × 1, 8 × 4 or 8 × 8. Accordingly, either eight radio cells can each be assigned one subscriber station, two radio cells each have four subscriber stations, or one radio cell can be assigned to eight subscriber stations.
In realen OFDM Mobilfunksystemen werden typischerweise Subträgeranzahlen von 512 oder auch 1024 verwendet. Dies bedeutet, dass ausgehend von einer 512×512 oder 1024×1024 Hadamard Matrix insgesamt 512 oder 1024 Pilotsignaturen vergeben werden können. Nimmt man eine Unterteilung in 4 Untermatrizen, d.h. 4 Funkzellen, an, dann bedeutet dies, dass pro Funkzelle 128 bzw. 256 Teilnehmerstationen mit Pilotsignaturen versorgt werden können.In Real OFDM mobile radio systems typically become sub-carrier numbers of 512 or even 1024 used. This means starting out from a 512x512 or 1024 × 1024 Hadamard Matrix awarded a total of 512 or 1024 pilot signatures can be. Taking a subdivision into 4 sub-matrices, i. 4 radio cells, On, then this means that per radio cell 128 or 256 subscriber stations can be supplied with pilot signatures.
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---|---|---|---|
DE10203784A DE10203784B4 (en) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | Generation of pilot signatures for channel estimation in a cellular radio communication system |
Applications Claiming Priority (1)
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2002
- 2002-01-31 DE DE10203784A patent/DE10203784B4/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
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BEHESHTI, Soosan u.a. Joint Intersybol and Multi- ple-Access Interference Suppresion Algorithms for CDMA Systems, European Trans. Telecommunications, Special Issue on CDMA Techniques for Wireless Communication System, Vol. 9, No. 5, pp. 403-418, Sept./Oct. 1998 (invited paper), aus dem Internet mittels Suchmaschine "Googel" bezogen am 30.05.03 * |
Also Published As
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