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Orthogonal Frequency Division Duplex (OFDD)

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017919D
Original Publication Date: 2001-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 3 page(s) / 531K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. rer. nat. Frank Kowalewski: AUTHOR [+2]

Abstract

Verfahren, die das gleichzeitige Senden und Empfan- gen von Daten ermöglichen, werden als “Duplexver- fahren” bezeichnet. In digitalen Übertragungssyste- men sind zwei Duplexverfahren bekannt: Frequenz- duplex (FDD, Frequency Division Duplex) und Zeit- duplex (TDD, Time Division Duplex). In Mobilfunk- systemen wird die Senderichtung von der Basisstation (BS) zur Mobilstation (MS) als “Downlink” (DL) und die Senderichtung von der MS zur BS als “Uplink” (UL) bezeichnet. Beim FDD-Verfahren wird dem DL und UL jeweils ein eigener Frequenzbereich zugewiesen. Der DL wird auf der Trägerfrequenz f DL gesendet und der UL auf der Trägerfrequenz f UL . Die Frequenzbereiche dürfen sich nicht überlappen und müssen einen aus- reichend großen Abstand im Frequenzbereich von einander haben. Liegen die Frequenzbereiche direkt nebeneinander, wird zwischen den beiden ein Schutzbereich mit der Bandbreite BS eingefügt.

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Information / Kommunikation

Orthogonal Frequency DivisionDuplex (OFDD)

Idee: Dr. rer. nat. Frank Kowalewski, Salzgitter

Dipl. Ing. Maik Bienas, Salzgitter

Verfahren, die das gleichzeitige Senden und Empfan-gen von Daten ermöglichen,� werden als “Duplexver-fahren”� bezeichnet.� In digitalen Übertragungssyste-men sind zwei Duplexverfahren bekannt: Frequenz-duplex (FDD, Frequency Division Duplex) und Zeit-duplex (TDD, Time Division Duplex). In Mobilfunk-systemen wird die Senderichtung von der Basisstation(BS)� zur� Mobilstation� (MS)� als� “Downlink”� (DL)und� die� Senderichtung� von� der� MS� zur� BS� als“Uplink” (UL) bezeichnet.

Beim FDD-Verfahren wird dem DL und UL jeweilsein� eigener� Frequenzbereich� zugewiesen.� Der DLwird auf der Trägerfrequenz f DL� gesendet und der ULauf� der� Trägerfrequenz� f UL .� Die� Frequenzbereichedürfen sich nicht überlappen und müssen einen aus-reichend großen Abstand� im� Frequenzbereich� voneinander haben. Liegen die Frequenzbereiche direktnebeneinander, wird zwischen den beiden einSchutzbereich mit der Bandbreite BS eingefügt.

Beim TDD-Verfahren werden die Daten für den ULund den DL abwechselnd im gleichen Frequenzbe-reich gesendet. Aus diesem Grund können die Über-tragungskanäle im UL und DL als gleich angenom-men werden. Eine aus dem UL gewonnene Kanal-schätzung kann deshalb auch zur Entzerrung im DLverwendet werden.

Die Idee ist, durch das neue Duplexverfahren OFDDdie� Vorteile� von� FDD� und� TDD� zu vereinigen.OFDD ist ein Mehrträger-Duplexverfahren, das dieNullstellen im Spektrum des Sendesignals nutzt, umdort weitere Trägerfrequenzen (Subträger) zu platzie-ren. Aus diesem Grund benötigt das Verfahren beieiner gegebenen Symbolrate R S� eine geringere Band-breite als FDD. Alle übertragungstechnischen Eigen-schaften � sind� von� dem� Vielfach-Zugriff-VerfahrenOFDM abzuleiten.

Der� zu� sendende� Datenstrom� wird� auf� N� paralleleZweige aufgeteilt. Dadurch verlängert sich die Sym-boldauer� T OFDD� � gegenüber� T FDD� � um� das� N-fache.Wählt man für den OFDD-Wirkungsgrad� � η� � OFDD� dengleichen Wert wie für den FDD-Wirkungsgrad� � η� � FDD ,dann ist die Dauer des Schutzintervalls TOFDD,S eben-falls um das N-fache größer. Bei günstiger Wahl derSystemparameter� ist� das� Schutzintervall größer alsdie� maximale� Laufzeit� des � Übertragungskanals. Indiesem Fall� können durch den Kanal keine Überlage-rungen von aufeinanderfolgenden Symbolen� entste-hen,� d.h.,� daß Inter-Symbolinterferenzen vermiedenwerden.� Dadurch� ist� eine sehr einfache Entzerrungdes Signals möglich.

Die Anordnung der� einzelnen� Subträger� im� Fre-quenzbereich zeigt Abb. 1. Der erste Subträger hatdie Mittenfrequenz (Subträgerfrequenz) f 1� und nach

obiger� Definition� eine� Bandbreite� von

N

T� ,

OFDD

2 ,

OFDD

T

n

,

(mit ,...

3,2

,1

=

n� ) von der Mittenfrequenz

OFDD

T

f

,

1

=

+� � Subträger vorhanden,

DL

OFDD

S

OFDDOFDD T

T

T

,

,� � +

=

. Trotzdem bleibt der Subträger-

abstand�...