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Dokumentenidentifikation DE112005001851T5 28.06.2007
Titel Kanalschätzung für ein drahtloses Kommunikationssystem
Anmelder Intel Corp., Santa Clara, Calif., US
Erfinder Sutskover, Ilan, Hadera, IL;
Beneli, David, Modiin, IL;
Perlmutter, Uri, Hollom, IL
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 Bremen
DE-Aktenzeichen 112005001851
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 20.07.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/025859
WO-Veröffentlichungsnummer 2006020336
WO-Veröffentlichungsdatum 23.02.2006
Date of publication of WO application in German translation 28.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.06.2007
IPC-Hauptklasse H04L 27/16(2006.01)A, F, I, 20070326, B, H, DE

Beschreibung[de]
HINTERGRUND

Ein drahtloses Kommunikationssystem kann zur Verbesserung der Systemleistung Kanalschätzungsverfahren benutzen. Kanalschätzung kann sich auf das Messen oder Auswerten von gewissen Eigenschaften des Kommunikationskanals beziehen, um ein übertragenes Signal an aktuelle Bedingungen für den Kommunikationskanal anzupassen. Ermöglichen oder Verbessern von Kanalschätzung kann eine erhöhte Streckenleistung ergeben und damit möglicherweise höhere Bandbreite pro Kanal, verringerte Fehlerraten, erhöhte Güte und so weiter bereitstellen. Infolgedessen kann ein Bedürfnis für solche Verbesserungen in einer Vorrichtung oder einem Netz bestehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems 100.

2 zeigt ein Blockschaltbild eines Sender/Empfängers (Transceivers) 200.

3 zeigt ein Blockschaltbild eines Sender/Empfängers 300.

4 zeigt einen Aufwärtsframe bzw. -datenübertragungsblock 402.

5 zeigt einen Zeitplan für mehrere Präambeln.

6 zeigt eine Verarbeitungslogik 600.

7 zeigt eine Verarbeitungslogik 700.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems 100. Das System 100 kann beispielsweise ein Kommunikationssystem mit mehreren Knoten umfassen. Ein Knoten kann eine beliebige physikalische oder logische Instanz mit einer einmaligen Adresse im System 100 umfassen. Beispiele eines Knotens können einen Computer, einen Server, einen Arbeitsplatz, ein Laptop, ein Ultra-Laptop, einen Handcomputer, ein Telefon, ein Mobiltelefon, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einen Router, einen Umschalter, eine Brücke, einen Verteiler, ein Gateway, einen drahtlosen Zugangspunkt (WAP – wireless access point) und so fort umfassen, sind aber nicht unbedingt darauf begrenzt. Die einmalige Adresse kann beispielsweise eine Netzadresse wie beispielsweise eine IP (Internetprotokoll)-Adresse, eine Vorrichtungsadresse wie beispielsweise eine MAC (media access control = Medienzugriffssteuerungs)-Adresse und so fort umfassen. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Die Knoten des Systems 100 können durch eine oder mehrere Arten von Kommunikationsmedien und Eingangs-/Ausgangs-(E/A)-Adaptern verbunden sein. Die Kommunikationsmedien können ein beliebiges Medium umfassen, das Informationssignale tragen kann. Beispiele von Kommunikationsmedien können Metalleitungen, Halbleitermaterial, verdrillte Doppelleitung, Koaxialkabel, Faseroptik, Hochfrequenz-(HF)-Spektrum und so fort umfassen. Ein Informationssignal kann sich auf ein Signal beziehen, das mit Informationen codiert worden ist. Die E/A-Adapter können für den Betrieb mit einem beliebigen geeigneten Verfahren zum Steuern von Informationssignalen zwischen Knoten unter Verwendung einer gewünschten Menge von Kommunikationsprotokollen, Diensten oder Betriebsverfahren angeordnet sein. Die E/A-Adapter können auch die entsprechenden physikalischen Verbinder zum Verbinden der E/A-Adapter mit einem entsprechenden Kommunikationsmedium umfassen. Beispiele eines E/A-Adapters können eine Netzschnittstelle, eine Netzanschlußkarte (NIC – network Interface card), Funk-/Luftschnittstelle, Laufwerksteuerungen, Videosteuerungen, Audiosteuerungen und so fort umfassen. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Die Knoten des Systems 100 können zum Übermitteln unterschiedlicher Informationsarten wie beispielsweise Medieninformationen und Steuerinformationen konfiguriert sein. Medieninformationen können sich auf beliebige Daten beziehen, die für einen Benutzer bestimmten Inhalt darstellen wie beispielsweise Sprachinformationen, Videoinformationen, Audioinformationen, Textinformationen, alphanumerische Symbole, Graphiken, Bilder und so fort. Steuerinformationen können sich auf beliebige Daten beziehen, die Befehle, Anweisungen oder Steuerworte darstellen, die für ein automatisiertes System bestimmt sind. Beispielsweise können Steuerinformationen zum Leiten von Medieninformationen durch ein System oder Anweisen eines Knotens zum Verarbeiten der Medieninformationen auf vorbestimmte Weise benutzt werden.

Die Knoten des Systems 100 können Medien- und Steuerinformationen gemäß einem oder mehreren Protokollen übertragen. Ein Protokoll kann eine Menge vordefinierter Regeln oder Anweisungen umfassen, um zu steuern, wie die Knoten Informationen untereinander übermitteln. Das Protokoll kann durch einen oder mehrere Protokollstandards definiert sein, sowie sie durch eine Standardorganisation wie beispielsweise die IETF (Internet Engineering Task Force), die ITU (International Telecommunications Union), das IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) und so fort verbreitet werden. Beispielsweise kann das System 100 gemäß einer OFDMA (orthogonal frequency division multiple access – Vielfachzugriff im orthogonalen Frequenzmultiplex)-Luftschnittstelle nach Definition durch die Spezifikationsgruppe IEEE 802.16 wie beispielsweise dem IEEE-Normenentwurf Standard For Local And Metropolitan Area Networks (Standard für Ortsnetze und Stadtnetze) mit dem Titel "Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems (Teil 16: Luftschnittstelle für feste und mobile Breitband-Funkzugangssysteme)" 802.16-REVe/D3-2004 vom 31. Mai 2004 und dem IEEE-Normenentwurf für Ortsnetze und Stadtnetze mit dem Titel "Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems (Teil 16: Luftschnittstelle für feste Breitband-Funkzugangssysteme)" 802.16-REVd/D5-2004 vom 13. Mai 2004 (zusammen hier als Spezifikation 802.16 bezeichnet) fungieren.

Wieder auf 1 bezugnehmend kann das System 100 mehrere drahtlose Knoten umfassen. Die drahtlosen Knoten können zum Übermitteln von Informationen über ein drahtloses Kommunikationsmedium wie beispielsweise ein HF-Spektrum angeordnet sein. Die drahtlosen Knoten können einen beliebigen der oben beschriebenen Knoten mit zusätzlichen Komponenten und Schnittstellen zur Übermittlung von Informationssignalen über das bezeichnete HF-Spektrum umfassen. Beispielsweise können die drahtlosen Knoten Richtantennen oder Rundstrahlantennen, drahtlose HF-Sender/Empfänger, Verstärker, Filter, Steuerlogik und so fort umfassen. Einige Beispiele eines drahtlosen Knotens können ein Mobil- oder Zellulartelefon, einen mit einer drahtlosen Anschlußkarte oder einem drahtlosen Modem ausgerüsteten Computer, eine Hand-Klientenvorrichtung wie beispielsweise einen drahtlosen PDA, einen WAP, eine Basisstation, eine Mobilvermittlungsstelle, eine Funknetzsteuerung, eine Teilnehmerstation und so fort umfassen.

In einer Ausführungsform kann das System 100 als ein OFDMA-System implementiert sein, bei dem OFDM (orthogonal frequency division multiplexing – orthogonaler Frequenzmultiplex) zur Anwendung kommt. OFDM kann ein Mehrträger-Blockmodulationsverfahren umfassen, das hochwirkungsvoll ist, da es spektrale Überlappung erlaubt. Bei OFDM wird ein frequenzselektiver schwundbehafteter Kanal in mehrere schmale parallele Teilkanäle mit gleichmäßigem Schwund umgewandelt. Dadurch kann die Symboldauer gesteigert werden und durch Mehrwegestörung verursachte Intersymbol-Interferenz (ISI) gelindert werden. Bei einer Ausführungsform kann das System 100 Mehrbenutzerzugang durch Anwendung von OFDMA anwenden. Beispielsweise kann das System 100 für den Betrieb gemäß einer OFDMA-Luftschnittstelle, wie durch die Spezifikation 802.16 definiert, angeordnet sein. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht in diesem Zusammenhang begrenzt.

Bei einer Ausführungsform kann das System 100 die Basisstation 102 und Teilnehmerstationen 1-N umfassen. Die Basisstation 102 kann mit den Teilnehmerstationen 1-N unter Verwendung der OFDMA-Luftschnittstelle kommunizieren. Die Basisstation 102 kann einen oder mehrere Kanäle zur Verwendung durch jede Teilnehmerstation zuweisen. Jeder Kanal kann ein zweidimensionales Datengebiet im Zeit-Frequenzbereich umfassen. Beispielsweise können jeder Teilnehmerstation 1-N unterschiedliche Blöcke des HF-Spektrums zugewiesen werden, um gleichzeitigen Zugang zur Basisstation 102 auf orthogonale Weise zu erlauben. Der Begriff "orthogonal" kann sich auf mehrere Teilnehmerstationen beziehen, die Informationen ohne einander zu stören übermitteln. Wenn die Basisstation 102 mit einer Teilnehmerstation 1-N über einen Kanal kommuniziert, kann der Kanal als ein "Abwärtskanal" bezeichnet werden. Wenn eine Teilnehmerstation 1-N mit der Basisstation 102 über einen Kanal kommuniziert, kann der Kanal als ein "Aufwärtskanal" bezeichnet werden.

Bei einer Ausführungsform können die Basisstation 102 und/oder Teilnehmerstationen 1-N zur Durchführung von Kanalschätzung angeordnet sein. Beispielsweise können die Basisstation 102 und Teilnehmerstationen 1-N während der Initialisierung des Systems 100 eine Trainingsphase durchlaufen, um zu versuchen, einen oder mehrere Kommunikationskanäle zu charakterisieren. Ein in der Basisstation 102 implementierter Kanalschätzer kann die Trainingsphase steuern oder sie unterstützen. Signale können von den Teilnehmerstationen 1-N zur Basisstation 102 übermittelt werden und es kann mindestens eine Eigenschaft jedes Kanals gemessen werden, wie beispielsweise Kanalimpulsantworten, Amplitudenhöhen, Formen der Signale, Signalverzerrung, Nebensprechimpulsantworten, Zeitverschiebungen und Verzögerungen und so fort. Die Teilnehmerstationen 1-N können vorbestimmte Signale übermitteln und Abweichungen von den erwarteten Werten werden vom Empfänger der Basisstation 102 registriert.

Bei einer Ausführungsform können beispielsweise die Basisstation 102 und/oder Teilnehmerstationen 1-N eine Form von TDD(time division duplexing – Zeitduplex)-Reziprozität zur Durchführung von Abwärtskanalschätzung benutzen. Eine oder mehrere Teilnehmerstationen 1-N können bekannte Pilottöne mit einem Leistungspegel, der der Basisstation 102 bekannt sein kann, im Aufwärtskanal übermitteln. Damit kann die Basisstation 102 eine oder mehrere Eigenschaften des Aufwärtskanals messen oder schätzen und die Schätzungen zur Kennzeichnung einer ersten Menge von Kanalschätzparametern wie beispielsweise Aufwärtskanalkoeffizienten benutzen. Die Aufwärtskanalkoeffizienten können zur Deutung ähnlicher Eigenschaften für den Abwärtskanal benutzt werden und damit eine zweite Menge von Kanalschätzparametern wie beispielsweise Abwärtskanalkoeffizienten kennzeichnen. Bei TDD-Reziprozität wird angenommen, daß Empfangs- und Sendeketten in der Basisstation 102 bis auf eine gewisse deterministische Darstellung geeicht sind.

Herkömmliche TDD-Reziprozität könnte jedoch aus mehreren Gründen nicht zufriedenstellend sein. Beispielsweise erlaubt herkömmliche TDD-Reziprozität typischerweise eine Abwärtsstreckenkenntnis nur innerhalb der Spektrumgrenzen des jeder Teilnehmerstation zugewiesenen Aufwärtsdatengebiets. Dies ist ein besonders nachteiliges Problem für eine Teilnehmerstation ohne aktive Aufwärtsdatengebietsdarstellung, da keine aktualisierte Kenntnis zur Verfügung steht. Weiterhin ist herkömmliche TDD-Reziprozität selbst mit aktiver Aufwärtsdatengebietsdarstellung nachteilig, da keine Informationen von Kanalzuständen außerhalb des Aufwärtsdatengebiets bekannt sind und die Flexibilität der Basisstationsdatengebietszuweisungen damit begrenzt ist. Bei einem weiteren Beispiel kann das physikalische Aufwärtsstreckenspektrum in Betriebsarten wie beispielsweise der teilweisen Nutzung von Teilkanälen (PUSC – partial usage of subchannels) oder vollen Nutzung von Teilkanälen (FUSC – full usage of subchannels) nach Definition in der Spezifikation 802.16 eine Zuweisung von Teilkanälen benutzen, die zu nicht gleich beabstandeter Abtastung führt und damit verschlechterte Kanalkenntnis ergibt.

Zum Lösen dieser und anderer Probleme können die Basisstation 102 und Teilnehmerstationen 1-N zur Benutzung neuer OFDMA-Aufwärts-Präambeln ausgebildet sein. Die Aufwärts-Präambeln können Pilottöne enthalten, die zur Kanalschätzung für die durch die Basisstation 102 den Teilnehmerstationen 1-N zugewiesenen Abwärtskanäle benutzt werden können. Bei einer Ausführungsform können die Pilottöne in einer Präambel eingebettet sein. Eine Präambel kann Informationen enthalten, die typischerweise den Dateninformationen vorangehen. Obwohl die Ausführungsformen beispielsweise als eine "Präambel" besprochen werden können, ist erkennbar, daß die in einer Präambel eingebetteten Pilottöne an beliebiger Stelle in einem Aufwärtsframe- bzw. -datenübertragungsblock im OFDMA-System gesendet werden können, um Vordateninformationen (z.B. Präambel), Zwischendateninformationen (z.B. Midambel) und Nachdateninformationen zu enthalten. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Bei einer Ausführungsform können die Aufwärtspräambeln zum Funktionieren mit einem OFDMA-System ausgelegt sein. Beispielsweise können die Aufwärtspräambeln besonders zum Funktionieren mit der durch die Spezifikation 802.16 definierten OFDMA-Luftschnittstelle ausgelegt sein. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Die Verwendung von Aufwärtspräambeln zur Kanalschätzung kann mehrere Vorteile bieten. Beispielsweise können die Aufwärtspräambeln zur Verwendung von Pilottönen ausgelegt sein, die das gesamte oder einen Teil des der Basisstation 102 zugeteilten HF-Spektrums überdecken. Auf diese Weise kann die Basisstation 102 diese Information zum intelligenten Zuweisen des verfügbaren HF-Spektrums zur Erweiterung der Gesamtsystemleistung benutzen. Die Aufwärtspräambeln können durch eine einzige Teilnehmerstation oder mehrere, unterschiedliche Datengebiete benutzende Teilnehmerstationen gesendet werden. Die Übertragung der neuen Aufwärtspräambeln kann auch periodisch durchgeführt werden, um die zeitlich veränderlichen Eigenschaften eines Kanals zu kompensieren. Die Präambeln können unabhängig von dem Vorhandensein einer Aufwärtsübertragung gesendet werden. Zusätzlich können sie hauptsächlich zum Trainieren der Basisstation 102 für Abwärtsoperationen dienen.

Da die Basisstation 102 auf die Kanalzustände über das gesamte der Basisstation 102 zugeteilte Spektrum über die durch Teilnehmerstationen 1-N gesendeten Aufwärtspräambeln aufmerksam gemacht wird, kann die Basisstation 102 durch Anpassen einer Teilnehmerstation an die entsprechenden Kanalzustände unterschiedlichen Teilnehmerstationen 1-N dynamisch Frequenzbereiche zuweisen oder planen. Dadurch kann der durch die Basisstation 102 bereitgestellte Gesamtdurchsatz erhöht werden. Verbesserungen der Zeitplanungen können auch eine weitere Erhöhung des Gesamtdurchsatzes ergeben.

Bei einer Ausführungsform kann der Gesamtdurchsatz für die Basisstation 102 weiter durch Raumdiversity erhöht werden. Die Basisstation 102 kann mehrere Antennen zur Strahlformung mit Antennengewichten benutzen, die auf dem Kanalschätzer basieren. Beispielsweise kann ein Nullerzwingungs-Strahlformungsverfahren benutzt werden. Nullerzwingungs-Strahlformung kann den Kanalfrequenzgang des Kanals umkehren, so daß jede Teilnehmerstation nur das ihr zugewiesene Signal und keine anderen Teilnehmerstationen zugewiesenen Signale sieht. Es kann auch die Verwendung von SDMA (spatial division multiple access – Vielfachzugriff im Raummultiplex)-Übertragung erlauben, so daß zu mehreren Teilnehmerstationen gleichzeitig über die gleiche Zeit und Frequenz beispielsweise unter Verwendung des Nullerzwingungs-Strahlformungsverfahrens übertragen werden kann. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

2 zeigt ein Blockschaltbild eines Sender/Empfängers 200. Der Sender/Empfänger 200 kann einen Sender/Empfänger zur Verwendung mit einem oder mehreren Knoten des Systems 100 wie beispielsweise der Basisstation 102 darstellen. Nach der Darstellung in 2 kann der Sender/Empfänger 200 mehrere Elemente wie beispielsweise einen Sender 204, einen Empfänger 214 und Steuerlogik 226 umfassen. Einige Elemente können beispielsweise unter Verwendung einer oder mehrerer Schaltungen, Bauteile, Register, Prozessoren, Software-Unterroutinen oder jeder beliebigen Kombination derselben implementiert sein. Obwohl 2 eine begrenzte Anzahl von Elementen zeigt, ist erkennbar, daß in dem Sender/Empfänger 200 für eine gegebene Implementierung nach Wunsch mehr oder weniger Elemente benutzt werden können. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

In einer Ausführungsform kann der Sender/Empfänger 200 den Sender 204 umfassen. Der Sender 204 kann beispielsweise einen Fehlersicherungscodierer 206 und einen OFDMA-Modulator 210 umfassen. Der Fehlersicherungscodierer 206 kann ein Dateneingangssignal 202 empfangen und das Datensignal gemäß einem Fehlerkorrekturverfahren wie beispielsweise einer Vorwärts-Fehlerkorrektur (FEC – forward error correction) codieren. Vom OFDMA-Modulator 210 können die Datensignale unter Verwendung von OFDMA-Verfahren in OFDMA-Signale umgewandelt werden. Beispielsweise kann der OFDMA-Modulator 210 die Datensignale unter Verwendung eines Modulationsverfahrens wie beispielsweise Zweiphasenumtastung (BPSK – biphase shift keying), Quadraturphasenumtastung (QPSK – quadrature phase shift keying), 16-wertige Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM), 64-QAM, 256-QAM und so fort auf OFDMA-Symbole abbilden. Die abgebildeten Symbole können auf mehrere orthogonale Unterträger aufmoduliert werden. Die sich ergebenden Ströme können unter Verwendung der invertierten diskreten Fourier-Transformation (IDFT – inverted descrete fourier transform) aus Frequenzbereichssignalen in Zeitbereichssignale umgewandelt werden. Vor dem übertragenen Symbol kann zur Verringerung von ISI ein Schutzintervall mit beispielsweise einem zyklischen Präfix eingefügt werden. Die OFDMA-Signale können dann über den Abwärtskanal 212 zu einem Empfänger wie beispielsweise einem Empfänger für eine der Teilnehmerstationen 1-N übertragen werden.

In einer Ausführungsform kann der Sender/Empfänger 200 den Empfänger 214 umfassen. Der Empfänger 214 kann beispielsweise einen OFDMA-Demodulator 216, einen Kanalschätzer 220 und einen Fehlersicherungsdecodierer 222 umfassen. Der Empfänger 214 kann OFDMA-Signale über den Aufwärtskanal 228 von einem Sender wie beispielsweise einem Sender für eine der Teilnehmerstationen 1-N empfangen. Vom OFDMA-Demodulator 216 können die Operationen des OFDMA-Modulators 210 umgekehrt werden. Beispielsweise kann das Schutzintervall von den empfangenen Symbolen entfernt werden und die Symbole können durch eine diskrete Fourier-Transformation (DFT – discrete fourier transform) aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich umgewandelt werden. Die Frequenzbereichssignale können durch den Kanalschätzer 220 entzerrt werden. Vom Kanalschätzer kann wie ausführlicher unten beschrieben Kanalschätzung durchgeführt werden. Der Fehlersicherungsdecodierer 222 kann dann an dem Signal Fehlerkorrektur durchführen, um jegliche im Signal verbleibenden Daten wiederzugewinnen. Die fehlerkorrigierten Signale können ein Datenausgangssignal 224 bilden.

In einer Ausführungsform kann der Sender/Empfänger 200 die Steuerlogik 226 umfassen. Die Steuerlogik 226 kann mit dem Sender 204 und Empfänger 214 verbunden sein. Von der Steuerlogik 226 können Steuersignale für den Sender 204 und Empfänger 214 bereitgestellt werden, um OFDMA-Operationen in einer Basisstation wie der Basisstation 102 zu erleichtern.

Im allgemeinen Betrieb kann der Empfänger 214 periodisch eine Präambel mit einer Menge von Pilottönen entsprechend einer Menge von Frequenzbändern über den Aufwärtskanal 228 empfangen, die entsprechend einer OFDMA-Luftschnittstelle übermittelt worden ist. Der Kanalschätzer 220 des Empfängers 214 kann die Pilottöne empfangen und unter Verwendung der Pilottöne eine erste Menge von Kanalschätzungsparametern für die Frequenzbänder schätzen. Vom Kanalschätzer 220 kann die erste Menge von Kanalschätzungsparametern in eine zweite Menge von Kanalschätzungsparametern umgesetzt werden und die zweite Menge von Kanalschätzungsparametern als Ausgabe bereitgestellt werden. Die Steuerlogik 226 kann die zweite Menge von Kanalschätzungsparametern empfangen und die erste Menge von Frequenzbändern gemäß den zweiten Kanalschätzungsparametern mehreren Teilnehmerstationen zuweisen.

Es ist beachtenswert, daß der Fehlerkorrekturcode in dieser bestimmten Menge von Operationen nicht unbedingt aktiv ist. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht in diesem Zusammenhang begrenzt.

In einer Ausführungsform kann die erste Menge von Frequenzbändern mehrere Frequenzbänder umfassen, die der Basisstation 102 zur Zuweisung zu Teilnehmerstationen 1-N zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann die erste Menge von Frequenzbändern eine vollständige Menge von Frequenzbändern umfassen, die der Basisstation 102 zur Zuweisung zu Teilnehmerstationen 1-N zur Verfügung stehen. In einem weiteren Beispiel kann die erste Menge von Frequenzbändern eine Teilmenge einer vollständigen Menge von Frequenzbändern umfassen, die der Basisstation 102 zur Zuweisung zu Teilnehmerstationen 1-N zur Verfügung stehen. In noch einem weiteren Beispiel kann die Teilmenge mindestens zwei Frequenzbänder der vollständigen Menge von Frequenzbändern umfassen, die der Basisstation 102 zur Zuweisung zu Teilnehmerstationen 1-N zur Verfügung stehen. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

In einer Ausführungsform kann der Empfänger 214 der Basisstation 102 zum Empfangen einer oder mehrerer Präambeln von einer oder mehreren Teilnehmerstationen 1-N angeordnet sein. Beispielsweise kann der Empfänger 214 zum Empfangen einer Präambel von einer einzigen Teilnehmerstation angeordnet sein. In einem weiteren Beispiel kann der Empfänger 214 zum Empfangen mehrerer Präambeln von mehreren Teilnehmerstationen angeordnet sein. In noch einem weiteren Beispiel kann der Empfänger 214 zum Empfangen mehrerer Präambeln von einer einzigen Teilnehmerstation angeordnet sein. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Bei einer Ausführungsform kann jede Präambel eine oder mehrere Mengen von Pilottönen umfassen. Beispielsweise kann jede Präambel eine unterschiedliche Menge von Pilottönen verwenden. Die Pilottöne können für eine gleiche Menge von Frequenzbändern oder für unterschiedliche Mengen von Frequenzbändern bestimmt sein. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Bei einer Ausführungsform kann der Sender 204 mit der Steuerlogik 226 verbunden sein. Die Steuerlogik 226 kann eine Steuernachricht erzeugen und die Steuernachricht über den Sender 204 über den Abwärtskanal 212 zu einer oder mehreren Teilnehmerstationen 1-N senden. Die Steuernachricht kann ein Informationselement zum Anweisen einer Teilnehmerstation 1-N umfassen, um eine Präambel auf periodischer Grundlage zu senden. Das Informationselement kann eine Kennung für eine Teilnehmerstation, eine Kennung für eine Sendeantenne in einer Teilnehmerstation, eine Menge von Pilottönen und ein Datengebiet für eine Antwortnachricht umfassen. Insbesondere kann das Informationselement beispielsweise einen erweiterten Aufwärtsintervallnutzungscode, eine Verbindungskennung, eine Antennenkennung, eine Präambelstelle, eine Symbolnummer, eine Pilotmengennummer, eine Präambelperiode, ein Pilotübertragungsleistungsschema und eine Antwortnachrichtzuteilung umfassen. Ein Beispiel eines Informationselements für die Steuernachricht kann in der Tabelle 1 wie folgt dargestellt werden.

Die Basisstation 102 kann eine Teilnehmerstation, durch ein in der UL-MAP nach Definition in der Spezifikation 802.16 eingebettetes Informationselement anweisen, mit der Übertragung von Präambeln zu beginnen. Dieses Informationselement kann die Kennung der Teilnehmerstation, die Pilotmenge und ein für eine Antwortnachricht benutztes Datengebiet umfassen. Dafür kann die Basisstation 102 in der UL-MAP-UIUC = 15 mit der oben definierten UL_CSIT_REQ_IE0-Nachricht übertragen, um eine Anforderung nach Aufwärtspräambeln von einer Teilnehmerstation anzuzeigen. In einem weiteren Beispiel kann statt des Informationselements in der UL-MAP eine MAC-Nachricht gesendet werden. Die MAC-Nachricht kann beispielsweise die Felder des Managementnachrichtentyps, eine Verbindungskennung, eine Antennenkennung, eine Präambelstelle, eine Symbolnummer, eine Pilotmengennummer, eine Präambelperiode, ein Pilotübertragungsleistungsschema und eine Antwortnachrichtenzuteilung enthalten.

Eine oder mehrere Teilnehmerstationen können Aufwärts-Präambeln mit Pilottönen senden, die das gesamte oder einen Teil des der Basisstation 102 zugeteilten HF-Spektrums abdecken. Sobald Kanalschätzungsparameter für das gesamte HF-Spektrum geschätzt worden sind, kann die Steuerlogik gewissen Teilnehmerstationen Datengebiete auf eine Weise zuweisen, die die Verwendung des zugeteilten HF-Spektrums optimiert. Beispielsweise kann die Steuerlogik 226 gewissen Teilnehmerstationen Spektrum auf Grundlage einer Anzahl von Faktoren zuweisen, wie beispielsweise jeder Basisstation zugewiesene Prioritätsstufen, Bandbreitenanforderungen für jede Teilnehmerstation, Schwundbedingungen für den Kanal, Arten von durch jede Teilnehmerstation übermittelten Informationen und so fort. Durch intelligentes Zuweisen des der Basisstation 102 zugeteilten HF-Spektrums kann die Gesamtleistung des Systems 100 verbessert werden. Zusätzlich können auch gewisse optimierte Übertragungsverfahren wie beispielsweise kohärente Sendestrahlformung implementiert werden, um die Leistung des Systems 100 weiter zu steigern. Als Ergebnis kann das System 100 durch Erhöhen der Frequenzökonomie durch die fortschrittliche Verwendung von Mehrbenutzerdiversität den Gesamtdatendurchsatz gesteigert haben.

Vor Senden einer Steuernachricht kann die Basisstation 102 versuchen, zu bestimmen, ob eine gegebene Teilnehmerstation die Verwendung von Aufwärtspräambeln zur Durchführung von Kanalschätzung unterstützt. Eine zum Senden von Aufwärtspräambeln angeordnete Teilnehmerstation kann hier als CSIT (Channel State Information at the Transmitter – Kanalzustandsinformationen am Sender)-fähige Teilnehmerstation bezeichnet werden. Eine CSIT-fähige Teilnehmerstation kann während der Initialisierung oder auf Anforderung durch die Basisstation 102 eine Fähigkeitsnachricht zur Basisstation 102 senden. Ein Beispiel eines Fähigkeitsnachrichtenformats kann in der Tabelle 2 wie folgt dargestellt werden:

Die Fähigkeitsnachricht kann ein Feld enthalten, um anzuzeigen, ob eine Teilnehmerstation zur Unterstützung von CSIT (z.B. Aufwärtspräambeln) fähig ist. Ein Bitwert Null (0) kann "nicht unterstützt" anzeigen, während ein Bitwert Eins (1) "unterstützt" anzeigen kann. Die Fähigkeitsnachricht kann als getrennte Nachricht gesendet werden oder in einer anderen Nachricht wie beispielsweise den durch die Spezifikation 802.16 definierten SBC-REQ- und SBC-RSP-Nachrichten eingebettet sein. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Als Alternative kann ein Fall bestehen, wo die Teilnehmerstationen 1-N nicht in der Lage sind, auf die Fähigkeitsnachricht zu antworten, entweder aufgrund ihrer Konfiguration oder eines Mangels an Kenntnis der CSIT-Fähigkeit. In diesem Fall kann eine Teilnehmerstation 1-N eine Fähigkeitsnachricht senden, die alle ihre Fähigkeiten anzeigt. Die Basisstation 102 kann die Fähigkeitsnachricht empfangen und bestimmen, ob sie einen CSIT-Fähigkeit anzeigenden Wert enthält. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

3 zeigt ein Blockschaltbild eines Sender/Empfängers 300. Der Sender/Empfänger 300 kann einen Sender/Empfänger zur Verwendung mit einem oder mehreren Knoten des Systems 100 wie beispielsweise Teilnehmerstationen 1-N darstellen. Nach der Darstellung in 3 kann der Sender/Empfänger 300 mehrere Elemente wie beispielsweise einen Sender 304, einen Empfänger 314 und eine Steuerlogik 326 umfassen. Einige Elemente können unter Verwendung von beispielsweise einer oder mehreren Schaltungen, Bauteilen, Registern, Prozessoren, Software-Unterroutinen oder jeder Kombination derselben implementiert werden. Obwohl 3 eine begrenzte Anzahl von Elementen zeigt, ist erkennbar, daß für eine gegebene Implementierung nach Wunsch mehr oder weniger Elemente im Sender/Empfänger 300 benutzt werden können. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

In einer Ausführungsform kann der Sender/Empfänger 300 einen Sender 304 umfassen. Der Sender 304 kann einen Fehlersicherungscodierer 306, einen Pilottongenerator 308 und einen OFDMA-Modulator 310 umfassen. Der Fehlersicherungscodierer 306 und OFDMA-Modulator 310 können dem unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Fehlersicherungscodierer 206 und OFDMA-Modulator 210 gleichen. Der Sender 304 kann als Eingabe das Dateneingangssignal 302 und eine oder mehrere Nachrichten von der Steuerlogik 326 empfangen und mit Informationen vom Dateneingangssignal 302 und/oder den Nachrichten von der Steuerlogik 326 codierte OFDMA-Signale ausgeben. Die OFDMA-Signale können dann über den Aufwärtskanal 312 zu einem Empfänger wie beispielsweise einem Empfänger für die Basisstation 102 übertragen werden.

In einer Ausführungsform kann der Sender 304 den Pilottongenerator 308 umfassen. Der Pilottongenerator 308 kann zum Einfügen eines oder mehrerer Pilottöne über eines oder mehrere Frequenzbänder in die OFDMA-Signale gemäß einer gegebenen Aufwärtspräambel benutzt werden. Bei einer Ausführungsform können beispielsweise insgesamt 16 Pilotmengen pro einzelnem OFDMA-Symbol definiert werden. Die der k-ten Menge zugeordneten Pilote können durch die Unterträger gegeben werden, deren Stelle nach Gleichung (1) wie folgt bestimmt wird: (p(BaseID,FrameNumber) + k)mod16 + 16m für m = 0, 1, ...(1)

Der Parameter k kann zur Unterscheidung zwischen Pilotmengen benutzt werden, während p(BaseID,FrameNumber) der Wert in PermutationBase nach Definition in der Spezifikation 802.16 durch die Tabelle 309 mit dem Titel "OFDMA downlink carrier allocations" (OFDMA-Abwärtsträgerzuteilungen) an der Stelle BaseID+FrameNumber ist. Diese Permutation kann zum Lindern beständiger Zwischenzellenstörungen beitragen. In einer Ausführungsform können die Pilote in jeder Menge das gesamte der Basisstation 102 zugeteilte Datengebiet oder eine Teilmenge des gesamten der Basisstation 102 zugeteilten Datengebiets abdecken. Den Piloten kann die Überlappung reservierter Zonen untersagt sein, die in diesem Symbol bestehen könnten, wie beispielsweise für eine konfliktbasierende Bereichseinstellungszone. In diesen Fällen können die überlappenden Pilotunterträger genullt werden.

Es ist beachtenswert, daß, obwohl der Pilottongenerator 308 in 3 als vom OFDMA-Modulator 310 getrennt dargestellt sein kann, es erkennbar ist, daß der Pilottongenerator 308 mit dem OFDMA-Modulator 310 integriert sein kann und trotzdem noch in den Rahmen der Ausführungsformen fällt. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Bei einer Ausführungsform kann der Sender/Empfänger 300 den Empfänger 314 umfassen. Der Empfänger 314 kann beispielsweise einen OFDMA-Demodulator 316 und einen Fehlersicherungsdecodierer 322 umfassen. Vom Empfänger 314 können OFDMA-Signale über den Abwärtskanal 328 von einem Sender wie beispielsweise einem Sender für die Basisstation 102 empfangen werden. Der OFDMA-Demodulator 316 und Fehlersicherungsdecodierer 322 können dem OFDMA-Demodulator 216 und Fehlersicherungsdecodierer 222, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, gleichen.

In einer Ausführungsform kann der Sender/Empfänger 300 die Steuerlogik 326 umfassen. Die Steuerlogik 326 kann mit dem Sender 302 und Empfänger 314 verbunden sein. Wie bei der Steuerlogik 226 können von der Steuerlogik 326 Steuersignale für den Sender 302 und Empfänger 314 bereitgestellt werden, um OFDMA-Operationen in einer Teilnehmerstation wie beispielsweise Teilnehmerstationen 1-N zu erleichtern.

Im allgemeinen Betrieb kann der Sender/Empfänger 300 eine oder mehrere Aufwärtspräambeln in vorbestimmten Zeitabständen oder als Reaktion auf ein externes Ereignis senden. Die vorbestimmten Zeitabstände können von einem Benutzer, der Basisstation 102 oder als Vorgabeparameter während der Herstellung der Teilnehmerstation hergestellt werden. In diesem Fall kann jede Teilnehmerstation im System 100 eine Aufwärtspräambel senden, selbst diejenigen Teilnehmerstationen, denen von der Basisstation 102 noch kein Datengebiet in einer vorherigen Abwärtsübertragung zugewiesen worden ist. Beispiele eines externen Ereignisses können ein Signal zum Anzeigen, daß eine Teilnehmerstation Initialisierungsoperationen während des Einschaltens oder Startens einer Teilnehmerstation, während eines Neustartens einer Teilnehmerstation, auf eine von einem Benutzer empfangene ausdrückliche Anforderung hin, eine von der Basisstation 102 empfangene ausdrückliche Anforderung hin und sofort durchführen soll, umfassen. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Bei einer Ausführungsform kann der Empfänger 314 beispielsweise eine Steuernachricht von der Basisstation 102 empfangen, um eine Aufwärtspräambel mit einer Menge von Pilottönen entsprechend mehreren Frequenzbändern zu senden. Von der Steuerlogik 326 kann zum Antworten auf die Steuernachricht eine Antwortnachricht erzeugt werden. Die Antwortnachricht kann über den Aufwärtskanal 312 zur Basisstation 102 gesendet werden. Vom Pilottongenerator 308 kann eine Menge von Pilottönen für mehrere Frequenzbänder erzeugt werden. Die Pilottöne können als Teil der Aufwärtspräambel über den Aufwärtskanal 312 zur Basisstation 102 gesendet werden.

In einer Ausführungsform kann die Steuernachricht ein Informationselement enthalten, um anzuzeigen, daß die Präambel periodisch zu senden ist. Von der Steuerlogik 326 kann die Präambel gemäß den durch die Steuernachricht gegebenen Parametern periodisch über den Sender 304 gesendet werden.

In einer Ausführungsform kann die Antwortnachricht über den Aufwärtskanal 312 zur Basisstation 102 gesendet werden. Die Antwortnachricht kann die mehreren Parameter wie beispielsweise einen Management-Nachrichtentyp, eine Symbolnummer, eine Pilotmengennummer, eine Präambelperiode, eine Teilnehmerstationantennenzahl, einen Unterträgerindex und ein Unterträger-Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen umfassen. Ein Beispiel des Antwortnachrichtenformats kann in der Tabelle 3 wie folgt dargestellt werden:

Die Felder OFDMA-Symbolnummer, Pilotmengennummer und Präambelperiode können den Inhalt des entsprechenden Befehls UL_CSIT_REQ_IE() enthalten, der die durch die Basisstation 102 gesendete Steuernachricht darstellen kann. Das Feld Unterträger-SINR kann das an der Abwärtsstrecke an dem durch das Feld Unterträgerindex angezeigte gemessene Signal-Interferenzverhältnis einschließlich Rauschen (SINR – signal-to-interference-plus-noise ratio) bereitstellen, das dem Parameter m in der schon beschriebenen Gleichung (1) zugeordnet sein kann. Das SINR kann durch die Teilnehmerstation über eine nicht strahlgeformte Abwärtspräambel gemessen werden. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

In einer Ausführungsform kann eine Teilnehmerstation auch eine unangeforderte Nachricht CSIT_RSP entsprechend einer bestehenden periodischen Präambel senden. Dies kann wünschenswert sein, um beispielsweise einen neuen Wert für das Feld Unterträger-SINR für die Basisstation 102 bereitzustellen.

In einer Ausführungsform muß die Basisstation 102 gegebenenfalls eine periodische Aufwärtspräambel oder mehrere Präambeln von Teilnehmerstationen 1-N abschließen. Dies kann unter Verwendung einer Abschlußnachricht (z.B. CSIT_BS_TRM) mit einem Format wie in Tabelle 4 wie folgt dargestellt erreicht werden:

4 zeigt einen Aufwärtsframe bzw. -datenübertragungsblock 402 für durch den Sender 304 einer Teilnehmerstation 1-N übertragene OFDMA-Signale. Es können mehrere Teilnehmerstationen 1-N eine Aufwärtspräambel zur Basisstation 102 über den Aufwärtskanal 312 unter Verwendung eines Aufwärtsdatenübertragungsblocks wie beispielsweise des Aufwärtsdatenübertragungsblocks 402 senden. Von der Basisstation 102 kann eine Anzahl von OFDMA-Symbolen zugeteilt werden, über die Aufwärtspräambeln durch die Teilnehmerstationen 1-N übertragen werden. Die Aufwärtspräambeln können in jedem für eine gegebene Implementierung gewünschten OFDMA-Symbolintervall gesendet werden. Bei einer Ausführungsform kann beispielsweise die Aufwärtspräambel unter Verwendung eines einzigen OFDMA-Symbolintervalls gesendet werden, obwohl die Ausführungsformen in diesem Zusammenhang nicht begrenzt sind. In allen Fällen sollte die Aufwärtspräambel so gesendet werde, daß Störung von Kommunikationen durch andere Knoten in Reichweite der sendenden Teilnehmerstation oder empfangenden Basisstation verringert wird. Dementsprechend kann die Basisstation 102 versuchen, die Aufwärtspräambeln gegen Störung durch andere Teilnehmerstationen im Sendebereich durch Definieren eines Symbolintervalls des Aufwärtsdatenübertragungsblocks 402 als Sicherheitszone wie beispielsweise Sicherheitszone 404 zu schützen. Nach der Darstellung in 4 kann die Sicherheitszone 404 ein oder mehrere Symbolintervalle für einen Bereich von Frequenzbändern F1-FM umfassen. Die Sicherheitszone 404 ist nur beispielsweise am Beginn des Aufwärtsdatenübertragungsblocks 402 dargestellt und die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt. Eine durch die Basisstation 102 zur Übertragung einer Präambel über die Sicherheitszone 404 angewiesene Teilnehmerstation 1-N kann dies ausführen und dabei den Sicherheitszonenbefehl von der Basisstation 102 außer acht lassen.

5 zeigt einen Ablaufplan für mehrere Präambeln. Wie schon angegeben kann der Empfänger 214 der Basisstation 102 für den Empfang einer oder mehrerer Präambeln von einer oder mehreren Teilnehmerstationen 1-N angeordnet werden. Beispielsweise kann der Empfänger 214 zum Empfang einer Präambel von einer einzigen Teilnehmerstation oder von mehreren Präambeln von mehreren Teilnehmerstationen angeordnet werden. Im letzteren Fall können mehrere Teilnehmerstationen angewiesen werden, Präambeln unter Verwendung unterschiedlicher Datengebiete zu senden.

Um zwischen Teilnehmerstationen unterscheiden zu können, kann jede Teilnehmerstation eine oder mehrere einmalige Pilotmengen empfangen. Nach der Darstellung in 5 kann einer ersten Teilnehmerstation (SS1) eine erste Pilotmenge (PS1) zugewiesen werden. Einer zweiten Teilnehmerstation (SS2) kann eine zweite Pilotmenge (PS2) zugewiesen werden. Einer dritten Teilnehmerstation (SS3) kann eine dritte Pilotmenge (PS3) zugewiesen werden. Die Pilotmengen können unterschiedlichen Unterträgern und gleichmäßig beabstandet zugeteilt werden. Die zyklische Verschiebung kann von der Basiskennung abhängig sein. Für das Präambelsymbol kann eine Sicherheitszone wie beispielsweise die Sicherheitszone 404 definiert werden. Die Leistung des übertragenen Piloten kann gemäß einer gegebenen Implementierung veränderlich sein. Alle einer Pilotmenge zugewiesenen Unterträger können wie beispielsweise durch die Spezifikation 802.16 definierte BPSK-Symbole moduliert werden.

Es ist beachtenswert, daß eine einzige Teilnehmerstation zwei oder mehr einmalige Pilotmengen empfangen kann. Die Zuweisung von mehr als einer Pilotmenge zur gleichen Teilnehmerstation kann beispielsweise zur Verringerung großer Laufzeitstreuungen nützlich sein. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Auch ist es beachtenswert, daß eine einzige Teilnehmerstation mehrere Antennen benutzen kann. In diesen Fällen können jeder Antenne der Teilnehmerstation eine oder mehrere Pilotmengen zugewiesen werden. Durch die Verwendung mehrerer Antennen kann die Kommunikation zwischen Teilnehmerstationen 1-N und der Basisstation 102 verbessert werden, indem sie Raumdiversität zuläßt. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Die Operationen für das System 100 und den Sender/Empfänger 200 und 300 können weiterhin unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren und beiliegenden Beispiele beschrieben werden. Einige der Figuren können Programmierungslogik enthalten. Obwohl solche hier gebotenen Figuren eine bestimmte Programmierungslogik enthalten können, ist erkennbar, daß die Programmierungslogik nur ein Beispiel dafür bereitstellt, wie die allgemeine hier beschriebene Funktionalität implementiert werden kann. Weiterhin muß die gegebene Programmierungslogik, wenn nicht anders angedeutet, nicht unbedingt in der gebotenen Reihenfolge ausgeführt werden. Zusätzlich kann die Programmierungslogik durch ein Hardwareelement, ein durch einen Prozessor ausgeführtes Softwareelement oder eine beliebige Kombination dieser implementiert werden. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

6 zeigt eine Programmierungslogik 600. Die Programmierungslogik 600 kann für die durch ein oder mehrere hier beschriebene Systeme, beispielsweise die Basisstation 102, ausgeführten Operationen repräsentativ sein. Nach der Darstellung in der Programmierungslogik 600 kann eine erste Präambel periodisch empfangen werden, wobei die erste Präambel eine erste Menge von Pilottönen entsprechend einer ersten Menge von Frequenzbändern von einer ersten Teilnehmerstation über eine OFDMA (orthogonal frequency division multiple access – Vielfachzugriff im orthogonalen Frequenzmultiplex)-Luftschnittstelle am Block 602 aufweist. Die erste Präambel kann beispielsweise eine Aufwärtspräambel umfassen, die dafür ausgelegt ist, mit der Spezifikation 802.16 zusammenzuwirken. Unter Verwendung der entsprechenden ersten Menge von Pilottönen kann ein erster Kanalschätzungsparameter für jedes der ersten Menge von Frequenzbändern an Block 604 geschätzt werden. Am Block 606 kann ein zweiter Kanalschätzungsparameter für jedes der ersten Menge von Frequenzbändern unter Verwendung der ersten Kanalschätzungsparameter geschätzt werden. Am Block 608 kann eine erste Menge von Frequenzbändern mehreren Teilnehmerstationen gemäß den zweiten Kanalschätzungsparametern zugewiesen werden.

Bei einer Ausführungsform kann eine zweite Präambel mit einer zweiten Menge von Pilottönen entsprechend einer zweiten Menge von Fregenzbändern von einer zweiten Teilnehmerstation empfangen werden. Die zweite Präambel kann beispielsweise eine Aufwärtspräambel umfassen, die dafür ausgelegt ist, mit der Spezifikation 802.16 zusammenzuwirken. Unter Verwendung der entsprechenden zweiten Menge von Pilottönen kann ein dritter Kanalschätzungsparameter für jedes der zweiten Menge von Frequenzbändern geschätzt werden. Unter Verwendung der dritten Kanalschätzungsparameter kann ein vierter Kanalschätzungsparameter für jedes der zweiten Menge von Frequenzbändern geschätzt werden. Die zweite Menge von Frequenzbändern kann mehreren Teilnehmerstationen gemäß den vierten Kanalschätzungsparametern zugewiesen werden.

Bei einer Ausführungsform können die erste Präambel und die zweite Präambel zur gleichen Zeit, aber mit unterschiedlichen Frequenzbändern übermittelt werden. Beispielsweise kann ein Fall entstehen, wo die zweite Präambel zur gleichen Zeit wie die erste Präambel an der Basisstation 102 ankommen kann. Die Pilotmengen für jede Präambel können jedoch disjunkt sein, so daß die Basisstation 102 beide Pilotmengen adressieren und Kanalschätzung für beide Teilnehmerstationen durchführen kann. Als Alternative können die erste Präambel und zweite Präambel mit den gleichen Frequenzbändern aber in unterschiedlichen Zeitintervallen übermittelt werden. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

In einer Ausführungsform kann die erste Menge von Pilottönen die gleiche wie die zweite Menge von Pilottönen sein. Als Alternative kann die erste Menge von Pilottönen unterschiedlich von der zweiten Menge von Pilottönen sein. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

In einer Ausführungsform kann die erste Menge von Frequenzbändern unterschiedlich von der zweiten Menge von Frequenzbändern sein. In einer weiteren Ausführungsform können die erste Menge von Frequenzbändern und die zweite Menge von Frequenzbändern gleichartig oder identisch sein. In einer noch weiteren Ausführungsform kann die zweite Menge von Frequenzbändern eine Teilmenge der ersten Menge von Frequenzbändern umfassen.

In einer Ausführungsform kann eine zweite Präambel mit einer dritten Menge von Pilottönen entsprechend einer zweiten Menge von Frequenzbändern von der zweiten Teilnehmerstation empfangen werden. Unter Verwendung der entsprechenden dritten Menge von Pilottönen kann ein fünfter Kanalschätzungsparameter für jedes der zweiten Menge von Frequenzbändern geschätzt werden. Unter Verwendung der fünften Kanalschätzungsparameter kann ein sechster Kanalschätzungsparameter für jedes der zweiten Menge von Frequenzbändern geschätzt werden. Die zweite Menge von Frequenzbändern kann mehreren Teilnehmerstationen gemäß den sechsten Kanalschätzungsparametern zugewiesen werden.

7 zeigt eine Programmierungslogik 700. Die Programmierungslogik 700 kann für die durch ein oder mehrere hier beschriebene Systeme wie beispielsweise die Teilnehmerstationen 1-N ausgeführten Operationen repräsentativ sein. Nach der Darstellung in der Programmierungslogik 700 kann an Block 702 ein Signal zum periodischen Senden einer Aufwärtspräambel von einer Teilnehmerstation zu einer Basisstation über eine OFDMA (orthogonal frequency multiple access – Vielfachzugriff im orthogonalen Frequenzmultiplex)-Luftschnittstelle empfangen werden. Die Aufwärtspräambel kann eine Menge von Pilottönen entsprechend mehreren, der Basisstation zugeteilten Frequenzbändern umfassen. In Block 704 kann die Aufwärtspräambel periodisch zur Basisstation gesendet werden.

Es sind hier zahlreiche bestimmte Einzelheiten aufgeführt worden, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen zu bieten. Der Fachmann wird jedoch verstehen, daß die Ausführungsformen ohne diese bestimmten Einzelheiten ausgeübt werden können. In anderen Fällen sind wohlbekannte Operationen, Bauteile und Schaltungen nicht ausführlich beschrieben worden, um nicht die Ausführungsformen zu verdecken. Es ist erkennbar, daß die bestimmten hier offenbarten Struktur- und Funktionseinzelheiten repräsentativ sein können und nicht unbedingt den Umfang der Ausführungsformen begrenzen.

Auch ist beachtenswert, daß jeder Verweis auf "eine Ausführungsform" bedeutet, daß ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben werden, in mindestens einer Ausführungsform enthalten sind. Die Erscheinungen der Phrase "in einer Ausführungsform" an verschiedenen Stellen in der Spezifikation beziehen sich nicht unbedingt alle auf die gleiche Ausführungsform.

Einige Ausführungsformen können unter Verwendung einer Architektur implementiert werden, die gemäß einer beliebigen Anzahl von Faktoren veränderlich sein kann, wie beispielsweise der gewünschten Rechengeschwindigkeit, Leistungspegeln, Wärmetoleranzen, Verarbeitungszyklusbudget, Eingangsdatenraten, Ausgangsdatenraten, Speicherressourcen, Datenbusgeschwindigkeiten und weitere Leistungsbeschränkungen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform unter Verwendung von durch einen Universal- oder Spezialprozessor ausgeführter Software implementiert werden. In einem weiteren Beispiel kann eine Ausführungsform als fest zugeordnete Hardware wie beispielsweise eine Schaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC – application specific integrated circuit), programmierbare Logikvorrichtung (PLD – Programmable Logic Device), oder Digitalsignalprozessor (DSP) und so fort implementiert sein. In einem weiteren Beispiel kann eine Ausführungsform durch eine beliebige Kombination von programmierten Universalcomputerkomponenten und kundenspezifischen Hardwarekomponenten implementiert sein. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Einige Ausführungsformen können unter Verwendung des Ausdrucks "gekoppelt" und "verbunden" zusammen mit deren Ableitungen beschrieben sein. Es versteht sich, daß diese Begriffe nicht als Synonyme füreinander bestimmt sind. Beispielsweise können einige Ausführungsformen unter Verwendung des Begriffs "verbunden" beschrieben werden, um anzuzeigen, daß zwei oder mehr Elemente in direktem physikalischen oder elektrischen Kontakt miteinander stehen. In einem weiteren Beispiel können einige Ausführungsformen unter Verwendung des Begriffs "gekoppelt" beschrieben sein, um anzuzeigen, daß zwei oder mehr Elemente in direktem physikalischen oder elektrischen Kontakt stehen. Der Begriff "gekoppelt" kann jedoch auch bedeuten, daß zwei oder mehr Elemente nicht in direktem Kontakt miteinander stehen, aber trotzdem miteinander zusammenwirken oder in Wechselwirkung stehen. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Einige Ausführungsformen und Ansprüche können unter Verwendung von Begriffen wie beispielsweise "erster", "zweiter", "dritter", "vierter" und so fort beschrieben sein. Es ist erkennbar, daß diese und ähnliche Begriffe nicht unbedingt auf eine einzige Vorrichtung oder ein einziges Element begrenzt sind. Statt dessen können diese Begriffe zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen Elementen benutzt werden und können für unterschiedliche Vorrichtungen oder Elemente in unterschiedlichen Ausführungsformen gelten. Die Ausführungsformen sind in diesem Zusammenhang nicht begrenzt.

Obwohl gewisse Merkmale der Ausführungsformen wie hier beschrieben dargestellt sind, werden dem Fachmann nunmehr viele Abänderungen, Ergänzungen, Änderungen und Entsprechungen einfallen. Es versteht sich daher, daß die beiliegenden Ansprüche alle derartigen Abänderungen und Änderungen als in den wahren Sinn der Ausführungsformen fallend abdecken sollen.

Zusammenfassung

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung von Kanalschätzung für ein drahtloses Kommunikationssystem beschrieben.


Anspruch[de]
Verfahren mit folgendem:

periodisches Empfangen einer ersten Präambel mit einer ersten Menge von Pilottönen entsprechend einer ersten Menge von Frequenzbändern von einer ersten Teilnehmerstation über eine Vielfachzugriff-im-Frequenzmultiplex (OFDMA)-Luftschnittstelle;

Schätzen eines ersten Kanalschätzungsparameters für jedes der ersten Menge von Frequenzbändern unter Verwendung der entsprechenden ersten Menge von Pilottönen;

Schätzen eines zweiten Kanalschätzungsparameters für jedes der ersten Menge von Frequenzbändern unter Verwendung der ersten Kanalschätzungsparameter; und

Zuweisen der ersten Menge von Frequenzbändern zu mehreren Teilnehmerstationen entsprechend den zweiten Kanalschätzungsparametern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Präambel eine OFDMA-Präambel ist, die zum Zusammenwirken mit einer Spezifikation 802.16 ausgelegt ist. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Menge von Frequenzbändern der ersten Teilnehmerstation vordem nicht für einen Abwärtskanal zugeteilt worden sind. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Menge von Frequenzbändern eine einem OFDMA-System zugeteilte vollständige Menge von Frequenzbändern umfaßt. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit Senden einer Steuernachricht zu der ersten Teilnehmerstation zum Initiieren des Sendens der ersten Präambel. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Steuernachricht eine Kennung für die erste Teilnehmerstation, eine Kennung für eine Sendeantenne einer Teilnehmerstation, die erste Menge von Pilottönen und ein Datengebiet für eine Antwortnachricht umfaßt. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Steuernachricht einen erweiterten Aufwärtsintervallnutzungscode, eine Verbindungskennung, eine Antennenkennung, eine Präambelstelle, eine Symbolnummer, eine Pilotmengennummer, eine Präambelperiode, ein Pilotübertragungsleistungsschema und eine Antwortnachrichtzuteilung umfaßt. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Präambelstelle einer Sicherheitszone für einen Kommunikationsrahmen zum Verringern von Störungen für die erste Präambel entspricht. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit folgendem:

Empfangen einer zweiten Präambel mit einer zweiten Menge von Pilottönen entsprechend einer zweiten Menge von Frequenzbändern von einer zweiten Teilnehmerstation;

Schätzen eines dritten Kanalschätzungsparameters für jedes der zweiten Menge von Frequenzbändern unter Verwendung der entsprechenden zweiten Menge von Pilottönen;

Schätzen eines vierten Kanalschätzungsparameters für jedes der zweiten Menge von Frequenzbändern unter Verwendung der dritten Kanalschätzungsparameter; und

Zuweisen der zweiten Menge von Frequenzbändern zu mehreren Teilnehmerstationen entsprechend den vierten Kanalschätzungsparametern.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Präambel und die zweite Präambel unter Verwendung unterschiedlicher Frequenzbänder übermittelt werden. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Präambel und die zweite Präambel unter Verwendung unterschiedlicher Zeitintervalle übermittelt werden. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Menge von Pilottönen verschieden von der zweiten Menge von Pilottönen ist. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Menge von Frequenzbändern verschieden von der zweiten Menge von Frequenzbändern ist. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Menge von Frequenzbändern und die zweite Menge von Frequenzbändern identisch sind. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die zweite Menge von Frequenzbändern eine Teilmenge der ersten Menge von Frequenzbändern umfaßt. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin mit folgendem:

Empfangen der zweiten Präambel mit einer dritten Menge von Pilottönen entsprechend einer zweiten Menge von Frequenzbändern von der zweiten Teilnehmerstation;

Schätzen eines fünften Kanalschätzungsparameters für jedes der zweiten Menge von Frequenzbändern unter Verwendung der entsprechenden dritten Menge von Pilottönen;

Schätzen eines sechsten Kanalschätzungsparameters für jedes der zweiten Menge von Frequenzbändern unter Verwendung der fünften Kanalschätzungsparameter; und

Zuweisen der zweiten Menge von Frequenzbändern zu mehreren Teilnehmerstationen entsprechend den sechsten Kanalschätzungsparametern.
Verfahren mit folgendem:

Empfangen eines Signals zum periodischen Senden einer Aufwärtspräambel von einer Teilnehmerstation zu einer Basisstation über eine OFDMA-Luftschnittstelle, wobei die Aufwärtspräambel eine Menge von Pilottönen entsprechend mehreren, der Basisstation zugeteilten Frequenzbändern umfaßt; und

periodisches Senden der Aufwärtspräambel zu der Basisstation.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Signal als Reaktion auf eine Steuernachricht erzeugt wird, wobei die Steuernachricht ein Informationselement enthält, um anzuzeigen, daß diese Präambel periodisch zu senden ist. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Signal durch an der Teilnehmerstation befindliche Steuerlogik erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Antwortnachricht einen Management-Nachrichtentyp, eine Symbolnummer, eine Pilotmengennummer, eine Präambelperiode, eine Antennenkennung, einen Unterträgerindex und ein Unterträger-Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen umfaßt. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Aufwärtspräambel zum Zusammenwirken mit einer Spezifikation 802.16 ausgelegt ist. Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin mit Senden einer Fähigkeitsnachricht zu einer Basisstation vor der Antwortnachricht, um anzuzeigen, ob die Präambel gesendet werden kann. Basisstation mit folgendem:

einem Empfänger zum periodischen Empfangen einer Präambel mit einer Menge von Pilottönen entsprechend einer Menge von Frequenzbändern übermittelt entsprechend einer Vielfachzugriff-im-Frequenzmultiplex (OFDMA)-Luftschnittstelle, wobei der Empfänger einen Kanalschätzer zum Empfangen der Pilottöne und Schätzen einer ersten Menge von Kanalschätzungsparametern für diese Frequenzbänder unter Verwendung der Pilottöne, Umsetzen der ersten Menge von Kanalschätzungsparametern in eine zweite Menge von Kanalschätzungsparametern, und Ausgeben der zweiten Menge von Kanalschätzungsparametern umfaßt; und

Steuerlogik zum Verbinden mit dem Empfänger, zum Empfangen der zweiten Menge von Kanalschätzungsparametern und Zuweisen der ersten Menge von Frequenzbändern zu mehreren Teilnehmerstationen gemäß den zweiten Kanalschätzungsparametern.
Basisstation nach Anspruch 23, wobei die erste Menge von Frequenzbändern eine vollständige Menge von für Zuweisung verfügbaren Frequenzbändern umfaßt. Basisstation nach Anspruch 23, wobei die erste Menge von Frequenzbändern eine Teilmenge einer vollständigen Menge von für Zuweisung verfügbaren Frequenzbändern umfaßt. Basisstation nach Anspruch 23, wobei die Teilmenge mindestens zwei Frequenzbänder der vollständigen Menge von für Zuweisung verfügbaren Frequenzbändern umfaßt. Basisstation nach Anspruch 23, wobei der Empfänger zum Empfangen der Präambel von einer einzigen Teilnehmerstation angeordnet ist. Basisstation nach Anspruch 23, wobei der Empfänger zum Empfangen mehrerer Präambeln von mehreren Teilnehmerstationen angeordnet ist. Basisstation nach Anspruch 28, wobei jede Präambel eine unterschiedliche Menge von Pilottönen benutzt. Basisstation nach Anspruch 28, wobei jede Menge von Pilottönen für eine gleiche Menge von Frequenzbändern bestimmt ist. Basisstation nach Anspruch 28, wobei jede Menge von Pilottönen für unterschiedliche Mengen von Frequenzbändern bestimmt ist. Basisstation nach Anspruch 23, weiterhin mit einem Sender zum Verbinden mit der Steuerlogik, zum Übertragen einer Steuernachricht von der Steuerlogik, zum Anweisen einer Teilnehmerstation zum periodischen Senden der Präambel. Basisstation nach Anspruch 32, wobei die Steuernachricht eine Kennung für die Teilnehmerstation, eine Kennung für eine Teilnehmerstationsantenne, die Menge von Pilottönen und ein Datengebiet für eine Antwortnachricht umfaßt. Basisstation nach Anspruch 32, wobei die Steuernachricht einen erweiterten Aufwärtsintervallnutzungscode, eine Verbindungskennung, eine Antennenkennung, eine Präambelstelle, eine Symbolnummer, eine Pilotmengennummer, eine Präambelperiode, ein Pilotübertragungsleistungsschema und eine Antwortnachrichtzuteilung umfaßt. Basisstation nach Anspruch 23, wobei die OFDMA-Luftschnittstelle durch eine Spezifikation 802.16 definiert ist. Basisstation nach Anspruch 23, weiterhin mit einer Antenne zum Verbinden mit dem Empfänger und dem Sender. Basisstation nach Anspruch 23, weiterhin mit mehreren Antennen zum Verbinden mit dem Empfänger und dem Sender, wobei die mehreren Antennen für Strahlformung mit Antennengewichten zu benutzen sind, die auf der zweiten Menge von Kanalschätzungsparametern basieren. Basisstation nach Anspruch 37, wobei die Strahlformung nach einem Nullerzwingungs-Strahlformungsverfahren durchgeführt wird, das eine Kanalantwort für jeden Kanal umkehrt, so daß jede Teilnehmerstation nur ein ihr zugewiesenes Signal sieht und nicht anderen Teilnehmerstationen zugewiesene Signale. Basisstation nach Anspruch 38, wobei der Sender und der Empfänger zur Verwendung von Vielfachzugriff-im-Raummultiplex (SDMA)-Übertragung angeordnet sind, so daß zu mehreren Teilnehmerstationen gleichzeitig über eine gleiche Zeit und Frequenz unter Verwendung des Nullerzwingungs-Strahlformungsverfahrens übertragen werden kann. Teilnehmerstation mit folgendem:

einem Sender/Empfänger zum Fungieren entsprechend einer Vielfachzugriff-im-orthogonalen-Frequenzmultiplex (OFDMA)-Luftschnittstelle, zum periodischen Übertragen einer Aufwärtspräambel über einen Aufwärtskanal zu einer Basisstation.
Teilnehmerstation nach Anspruch 40, wobei die Aufwärtspräambel mehrere Pilottöne umfaßt, um ein gesamtes der Basisstation zugeteiltes Hochfrequenzspektrum abzudecken, wobei jeder Pilotton über einen unterschiedlichen Unterträger des Hochfrequenzspektrums zu übertragen ist. Teilnehmerstation nach Anspruch 40, wobei der Sender/Empfänger zur Durchführung von Zeitduplex angeordnet ist. Teilnehmerstation nach Anspruch 40, wobei der Sender/Empfänger dafür angeordnet ist, das Senden der Aufwärtspräambel als Antwort auf eine von der Basisstation empfangene Steuernachricht zu beginnen. Teilnehmerstation nach Anspruch 40, wobei der Sender/Empfänger die Aufwärtspräambel unabhängig von anderem von dem Sender/Empfänger übertragenen Aufwärtsverkehr überträgt. Teilnehmerstation nach Anspruch 40, wobei der Sender/Empfänger zum Übertragen einer Antwortnachricht vor Übertragen der Aufwärtspräambel angeordnet ist. Teilnehmerstation nach Anspruch 45, wobei die Antwortnachricht einen Management-Nachrichtentyp, eine Symbolnummer, eine Pilotmengennummer, eine Präambelperiode, eine Artennummer, einen Unterträgerindex und ein Unterträger-Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen umfaßt. Teilnehmerstation nach Anspruch 40, wobei der Sender/Empfänger zum Übertragen einer Fähigkeitsnachricht als Reaktion auf die Steuernachricht angeordnet ist. Teilnehmerstation nach Anspruch 40, wobei der Sender/Empfänger mit dem Übertragen der Aufwärtspräambel als Reaktion auf eine von der Basisstation empfangene Abschlußnachricht aufhört. Teilnehmerstation nach Anspruch 40, wobei die OFDMA-Luftschnittstelle durch eine Spezifikation 802.16 definiert ist. System mit folgendem:

einer Basisstation mit einem Sender/Empfänger zum Fungieren gemäß einer Vielfachzugriff-im-orthogonalen-Frequenzmultiplex (OFDMA)-Luftschnittstelle, zum Senden einer Steuernachricht zum Anweisen einer Teilnehmerstation zum periodischen Senden einer Präambel mit einer Menge von Pilottönen entsprechend einer Menge von Frequenzbändern; und

einer ersten Teilnehmerstation mit einem Sender/Empfänger zum Fungieren gemäß der OFDMA-Luftschnittstelle zum Empfangen der Steuernachricht und Senden einer Antwortnachricht zu der Basisstation als Reaktion auf die Steuernachricht, wobei die erste Teilnehmerstation periodisch eine Präambel mit einer Menge von Pilottönen entsprechend der Menge von Frequenzbändern sendet.
System nach Anspruch 50, wobei die Basisstation folgendes umfaßt:

einen Empfänger zum Empfangen der Menge von Pilottönen, mit einem Kanalschätzer zum Schätzen einer ersten Menge von Kanalschätzungsparametern für die Frequenzbänder unter Verwendung der Pilottöne, Umsetzen der ersten Menge von Kanalschätzungsparametern in eine zweite Menge von Kanalschätzungsparametern, und Ausgeben der zweiten Menge von Kanalschätzungsparametern; und

Steuerlogik zum Verbinden mit dem Empfänger, zum Empfangen der zweiten Menge von Kanalschätzungsparametern und Zuweisen der ersten Menge von Frequenzbändern zu mehreren Teilnehmerstationen entsprechend den zweiten Kanalschätzungsparametern.
System nach Anspruch 50, wobei die erste Teilnehmerstation folgendes umfaßt:

einen Empfänger zum Empfangen der Steuernachricht;

Steuerlogik zum Verbinden mit dem Empfänger, zum Senden der Antwortnachricht als Reaktion auf die Steuernachricht; und

einem Sender zum Verbinden mit der Steuerlogik, mit einem Pilottongenerator zum Erzeugen der Pilottöne für die Menge von Frequenzbändern als Reaktion auf die Steuernachricht.
System nach Anspruch 50, wobei die Steuernachricht eine Kennung für die Teilnehmerstation, eine Kennung für eine Teilnehmerstationsantenne, die Menge von Pilottönen und ein Datengebiet für eine Antwortnachricht umfaßt. System nach Anspruch 50, wobei die Steuernachricht einen erweiterten Aufwärtsintervallnutzungscode, eine Verbindungskennung, eine Antennenkennung, eine Präambelstelle, eine Symbolnummer, eine Pilotmengennummer, eine Präambelperiode, ein Pilotübertragungsleistungsschema und eine Antwortnachrichtzuteilung umfaßt. System nach Anspruch 50, wobei die Antwortnachricht einen Management-Nachrichtentyp, eine Symbolnummer, eine Pilotmengennummer, eine Präambelperiode, eine Antennennummer, einen Unterträgerindex und ein Unterträger-Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen umfaßt. System nach Anspruch 50, wobei die OFDMA-Luftschnittstelle durch eine Spezifikation 802.16 definiert ist.






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