DE69634466T2

DE69634466T2 - Mehrbenutzerempfang für CDMA

Info

Publication number: DE69634466T2
Application number: DE69634466T
Authority: DE
Inventors: Jorma Lilleberg; Markku Juntti
Original assignee: Nokia Oyj; Nokia Inc
Current assignee: Nokia Oyj; Nokia Inc
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: FI955269A0; EP0772306A2; EP0772306B1; FI99067C; US5881097A; FI99067B; EP0772306A3; DE69634466D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Empfangsverfahren, umfassend die Schritte: Aufnehmen von Abtastwerten von einem empfangenen Signal, Messen von gegenseitigen Verzögerungen von Übertragungen, die in dem Signal enthalten sind, und von Stärken der Übertragungen, die von einem oder mehreren Sendern stammen, an einem empfangenen Signal, und Berechnen von Schätzungen für Parameter des empfangenen Signals in zwei oder mehreren Empfängerebenen, wobei das Signal in einer der letzteren Ebenen iterativ mit Hilfe eines gleitenden Überwachungszeitfensters von einer gegebenen Länge verarbeitet wird, einschließend eine Vielzahl von Abtastwerten.
Stand der Technik
Ein zentrales Problem bei dem Entwurf und der Implementierung von Telekommunikationssystemen ist das gleichzeitige Übertragen von Signalen an und Empfangen von mehreren gleichzeitigen Benutzern, so dass die Interferenz zwischen dem Signal minimal ist. Aufgrund dessen und der verwendeten Übertragungskapazität wurden unterschiedliche Übertragungsprotokolle und Vielfachzugangsverfahren entwickelt, wobei die meist bekannten in der Mobilkommunikation die FDMA(Frequenzvielfachzugriffs)- und TDMA(Zeitvielfachzugriffs)-Verfahren sind, und neulich auch das CDMA(Codevielfachzugriffs)-Verfahren. Die vorliegende Erfindung kann bei jedem oben genannten Verfahren angewandt werden. Es ist insbesondere vorteilhaft die Erfindung auf CDMA basierende Systemen anzuwenden, sie kann aber vorteilhafter Weise auf FDMA und TDMA Systeme angewendet werden, wenn die Interferenzniveaus größer werden.
Das CDMA ist ein Mehrfachzugriffsverfahren basierend auf eine Spreizspektrumstechnik und wurde neulich in zellularen Funksystemen zusätzlich zu den vorher verwendeten FDMA und TDMA angewendet. CDMA weist viele Vorteile über die vorherigen Verfahren auf, wie beispielsweise Einfachheit der Frequenzplanung und Effizienz des Spektrums. Die Erfindung wird im Folgenden exemplarischer Weise anhand eines direkten CDMA Spreizsystems beschrieben. Die Erfindung kann auch in anderen Breit- und Schmalbandsystemen implementiert werden.
In dem direkten CDMA Spreizverfahren wird ein Schmalbanddatensignal eines Benutzers zu einem relativen Breitband durch einen Spreizcode multipliziert, der eine viel breitere Bandbreite als das Datensignal aufweist. Bandbreiten, die in Testsystemen des Standes der Technik verwendet wurden, schließen z.B. 1,25 MHz, 10 MHz und 25 MHz ein. Bei der Vervielfachung bzw. Multiplikation spreizt sich das Datensignal über die gesamte Bandbreite, die verwendet werden soll. Alle Benutzer senden gleichzeitig auf demselben Frequenzband. Bei jeder Verbindung zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation wird ein unterschiedlicher Spreizcode verwendet und die Signale oder die Benutzer können voneinander in dem Empfänger auf der Basis jedes Spreizcodes des Benutzers unterschieden werden. Falls möglich werden die Spreizcodes in solch einer Weise ausgewählt, dass diese gegenseitig orthogonal sind, d.h. sie korrelieren nicht miteinander.
In herkömmlich implementierten CDMA Empfängern werden Korrelatoren mit einem gewünschten Signal synchronisiert, welches auf der Basis des Spreizcodes erkannt wird. Das Datensignal wird in dem Empfänger durch dessen Multiplikation mit demselben Spreizcode, wie im Übertragungsschritt, auf die ursprüngliche Bandbreite wiederhergestellt. Idealerweise sind die Signale, die mit irgendwelchen anderen Spreizcodes multipliziert wurden, nicht korreliert und werden nicht auf das Schmalband wiederhergestellt werden. Aus der Sicht des gewünschten Signals erscheinen diese daher als Rauschen. Somit ist die Aufgabe das Signal des gewünschten Benutzers aus einer Anzahl von interferierenden Signalen zu erfassen. In der Praxis sind die Spreizcodes korreliert und die Signale von anderen Benutzern machen es schwieriger das gewünschte Signal zu erfassen, da diese das empfangene Signal verzerren. Diese Interferenz, die von den Benutzern zu einem anderen verursacht wird, wird Mehrfachzugriffsinterferenz genannt.
Eine besondere Problemsituation entsteht, wenn einer oder mehrere Benutzer eine bemerkenswert höhere Signalstärke als die anderen Benutzer aufweisen. Diese Benutzer mit einer hohen Signalstärke verursachen erhebliche Interferenzen zu Verbindungen von anderen Benutzern. Solch eine Situation wird als nah-fern Problem bezeichnet und sie kann z.B. in zellularen Funksystemen entstehen, wenn sich einer oder mehrere Benutzer in der Nähe einer Basisstation befinden und sich eine Gruppe von Benutzern weiter weg befindet, wobei die Benutzer, die sich in der Nähe der Basisstation befinden, die Signale der anderen Benutzer in dem Empfänger der Basisstation überdecken, es sei denn die Algorithmen zur Leistungssteuerung, die von dem System verwendet werden, extrem schnell und effektiv sind.
Zuverlässiger Empfang von Signalen ist insbesondere in asynchronen Systemen problematisch, das heißt in Systemen, in welchen die Signale der Benutzer nicht miteinander synchronisiert sind, da die Symbole der Benutzer mit der goßen Anzahl von Symbolen anderer Benutzer interferieren. Filter, die mit Spreizcodes übereinstimmen, und gleitende Korrelatoren, die als Detektoren in konventionellen Empfängern verwendet werden, funktionieren jedoch schlecht in nah-fern Situationen. Unter den Verfahren des Standes der Technik wird eine funktionalere Lösung durch Mehrfachbenutzerdetektoren bereitgestellt, wie beispielsweise ein dekorrelierender Detektor, welcher Interferenzen von Mehrfachbenutzern aus dem empfangenen Signal durch dessen Multiplizieren mit einer Kreuzkorrelationsmatrix des verwendeten Spreizcodes beseitigt. Der dekorrelierende Detektor und seine Implementierungen des Standes der Technik wird detaillierter in Lupas, Verdu beschrieben: Linear multiuser detectors for synchronous codedivision multiple access channel, IEEE Transactions on Information Theory, vol 35, no. 1, pp. 123, Jan 1989 und Lupas, Verdu: Near-far resistance of multiuser detectors in asynchronous channels, IEEE Transactions on Communications, vol. 38, Apr 1990. Diese Verfahren benötigen jedoch Operationen, die eine Menge an Rechenkapazität benötigen, wie beispielsweise Operationen zur Matrixinversion, insbesondere falls der Benutzercode von Symbol zu Symbol variiert. Die Operationen zur Matrixinversion werden zumal insbesondere verlangt, wenn die Qualität des Übertragungskanals und die Anzahl der Benutzer in konstanter Weise variieren, welches z.B. in zellularen Funksystemen der Fall ist.
WO 9528772 offenbart eine Lösung, wobei eine Anzahl von Signalkomponenten gleichzeitig aus einem empfangenen Signal erfasst wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Empfangsverfahren und einen Empfänger bereitzustellen, welche effiziente Mehrfachbenutzererfassung von Signalen erlauben, ohne komplexe Matrixoperationen ungeachtet der Tatsache ob der Benutzercode von Symbol zu Symbol variiert oder ob es periodisch wiederholt wird.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung ein Empfangsverfahren bereitzustellen, welche zusätzlich zu der Mehrfachbenutzererfassung zum Schätzen der komplexen Dämpfungskoeffizienten eines Einzel/Mehrfachpfad-Kanals eines oder mehrerer Benutzer angewendet werden kann.
Dieses wird mit einem Verfahren erreicht, das in der Einleitung offenbart wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich aufeinander folgende Überwachungszeitfenster teilweise überlappen, und dass über ein Berechnen von Schätzungen für Parameter in jedem Zeitfenster Schätzungen und Entscheidungen, die durch vorherige Überwachungszeitfenster bereitgestellt werden, als Anfangswerte für diese Abtastwerte, welche innerhalb des vorherigen Überwachungszeitfenster fallen verwendet werden, und Schätzungen, die durch vorherige Ebenen bereitgestellt werden, für diese Abtastwerte, die nicht in das vorherige Überwachungszeitfenster fallen, und Auswählen des Wertes, der in der Mitte des Überwachungszeitfensters berechnet worden ist, als eine Endschätzung jedes Parameters.
Die Erfindung betrifft weiter einen Empfänger, umfassend Mittel zum Messen von gegenseitigen Verzögerungen von Übertragungen, die in dem Signal enthalten sind, und von Stärken der Übertragungen, die von einem oder mehreren Sendern empfangen worden sind; Mittel, die angeordnet sind, um Schätzungen für Parameter des empfangenen Signals in zwei oder mehr Ebenen zu berechnen; Mittel zum Aufnehmen von Abtastwerten des empfangenen Signals; Mittel zum iterativen Verarbeiten des Signals mit Hilfe eines Überwachungszeitfensters von einer gegebenen Länge, und das eine Vielzahl von Abtastwerten enthält, und Mittel zum Verschieben des Überwachungszeitfensters über die empfangenen Abtastwerte. Der Empfänger ist dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel zum Verschieben des Überwachungszeitfensters in einer solchen Weise umfasst, dass aufeinander folgende Überwachungszeitfenster sich teilweise überlappen; und Mittel zum Anwenden von Parametern in jedem Überwachungszeitfenster beim Berechnen der Schätzungen und Entscheidungen, von Schätzungen, die durch das vorherige Überwachungszeitfenster bereitgestellt werden, als Anfangswerte für jene Abtastwerte, welche in das vorherige Überwachungszeitfenster fallen, und von Schätzungen, die von der vorherigen Ebene bereitgestellt werden, für jene Abtastwerte, die nicht in das vorherige Überwachungszeitfenster fallen und Mittel zum Auswählen des Wertes, der in der Mitte des Überwachungszeitfensters berechnet worden ist, als eine Endschätzung jedes Parameters umfasst.
Das Verfahren der Erfindung kann vorteilhafter Weise in Verbindung mit dekorrelierender Erfassung oder Erfassung oder Schätzung, die den mittleren quadratischen Fehler minimiert, angewendet werden. Das Verfahren der Erfindung verwendet iterative Lösungsverfahren von linearen Gleichungen, wie beispielsweise ein konjugiertes Gradientenverfahren (conjugategradient method) (GC Verfahren). In der Lösung gemäß der Erfindung werden Signalabtastwerte mit Hilfe eines begrenzten Überwachungsfensters beobachtet, welches über die Abtastwerte in solch einer Weise verschoben wird, dass sich aufeinander folgende Fenster teilweise überlappen. Während aufeinander folgenden Iterationszyklen werden Schätzungen, die in den vorherigen Beobachtungen berechnet wurden, als Anfangswerte verwendet, vorausgesetzt diese existieren. Werte, die aus den vorherigen Ebenen des Empfängers, typischerweise von den Übereinstimmungsfiltern, erhalten werden, werden als andere Anfangswerte verwendet. Diese Verfahren ermöglicht, dass die Iteration schnell konvergiert.
In der Lösung der Erfindung werden Inversionsoperationen gemieden, welche so anspruchsvoll sind, dass diese nicht in Empfänger in der Praxis angewendet worden sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Beispiele in der angehängten Zeichnung detaillierter beschrieben, in welchen
1a und 1b eine Matrix darstellen, die Wellenformen von den Benutzern enthalten,
1c eine Auswahl der Überwachungszeitfenster darstellt,
2 ein Blockdiagramm ist, das die Struktur eines Empfängers der Erfindung darstellt,
3 die Implementierung eines Empfängers der Erfindung detailliert darstellt, wobei besondere Aufmerksamkeit auf einen Detektor gelegt worden ist,
4a und 4b zwei mögliche Implementierungsmöglichkeiten einer Übereinstimmungsfilterbank darstellen, und
5a und 5b Blockdiagrammdarstellungen einer Implementierung eines iterativen Detektorblocks sind.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
In der Lösung der Erfindung werden Abtastwerte aus einem empfangenen Signal aufgenommen, welches möglicherweise in irgendeiner Weise verarbeitet worden ist. Das empfangene abgetastete Signal wird während eines Überwachungszeitfensters überwacht, das sich über mehrere Datensymbole erstreckt, und eine Schätzung der Symbole wird auf der Basis des Überwachungszeitfensters ausgeführt.
Das Empfangsverfahren der Erfindung kann bei einem synchronen oder asynchronen System angewendet werden. Das Verfahren ist, unabhängig von der Anzahl der Benutzer oder der Anzahl der über Mehrfachpfade propagierten Signalkomponenten jedes Benutzers, zum Verwenden geeignet.
Das empfangene asynchrone CDMA Signal r(t) nimmt üblicherweise die Form an:
wobei α_klm die komplexe Kanaldämpfung ist, b_km für das Symbol des Benutzers steht, s_k(t) für die Breitbandwellenform des Benutzers (Spreizcodesequenz) steht, d_klm eine Verzögerung darstellt, die durch die Asynchronisation entsteht, w(t) Rauschen darstellt und T ein Zeitfenster eines Symbols. Die Anzahl der Benutzer K(t) entspricht einer Funktion, die mit der Zeit variiert, M(k) ist die Anzahl der Symbole, die übertragen werden sollen und L(t, k) ist die Anzahl der empfangenen Signalkomponenten, welche von der Zeit und dem Benutzer abhängen. L(t, k) variiert als eine Funktion der Zeit, da die Anzahl der Mehrfachpfad propagierten Signalkomponenten von unterschiedlichen Benutzern mit der Zeit variiert. Dieselbe Gleichung (1) kann ebenfalls als Vektor ausgedrückt werden: r = SdAb + w, (2)wobei b = (b_km), A = diag(a), in welchen a = (α_klm), w ein Rauschfaktor ist, und S_d eine Matrix, die die Wellenformen von den Benutzern enthält, wobei die Form der Matrix mit Hilfe der Beispiele aus den 1a und 1b dargestellt worden ist. In 1a ist Sd eine Matrix entlang derer Diagonale zwei sich teilweise überlappende Wellenformmatrizen S₁ und S₂ verlaufen, wobei der Rest der Matrix Null-Terme enthalten.
1b stellt den Inhalt der Wellenformmatrizen S1 und S2 detailliert dar. In dem Beispiel wird angenommen, dass die Anzahl der Benutzer drei ist und der Einfachheit halber weist jeder Benutzer einen Einzelpfadkanal auf. –M(k) steht für die angenommene erste empfangene Gruppe von Symbolen, welche von den Benutzern übertragen wird, und sie enthält somit Symbole 100a–100c von jedem der drei Benutzern, wobei die Symbole an dem Empfänger wegen der Verzögerungen und unterschiedlichen Ausbreitungswege zu etwas unterschiedlichen Zeiten ankommen. S (–M(k)) / 1 enthält die Symbolinformation der Benutzer vorausgesetzt diese mit dem Symbol 100a des ersten Benutzers zeitgleich ist. (–M(k) + 1) enthält die zweite empfangene Symbolinformation 102a–102c. 102a entspricht einer zweiten Symbolinformation des ersten Benutzers, und 102b und 102c der Symbolinformation jeweils des zweiten und des dritten Benutzers. Die Aufteilung bzw. Division zwischen S (–M(k)+1) / 1 und S (–M(k)+1) / 2 wird in der oben beschriebenen Weise ausgeführt.
Alternativ kann die Gleichung ebenfalls in der Form ausgedrückt werden: r = Sdu + w,wobei u = Ab. Aus dieser Gleichung kann die Schätzung û der gewünschten Variable u mit der Formel bestimmt werden: û = (SHd S)–1SHd r, (3)welche ebenfalls ausgedrückt werden kann als: (SHd S)û = SHd r, (4)
Eine direkte Lösung im Hinblick auf Berechnungen aufgrund von Matrixinversionsoperationen ist anspruchsvoll.
In dem Verfahren der Erfindung werden iterative Lösungsverfahren für lineare Gleichungsgruppen zum Lösen der Gleichung (1) angewendet. Passende Verfahren schließen z.B. ein steiles Abfallsverfahren (steepest descent method) und insbesondere das konjugierte Gradientenverfahren (GC) ein. Das GC Verfahren ist z.B. in J. Stoer, R. Bulirsch: Introduction to numerical analysis, Springer Verlag, 1983, pp. 572–576 detailliert offenbart.
Lasst uns die Lösung der Gleichung (3) mit Hilfe des Verfahrens der Erfindung beobachten. Die vereinfachte Matrixdarstellung der Lösung der Gleichung nimmt die Form Y = [S_d|r] an. Lasst uns 1c beobachten. Die Figur ist eine schematische Darstellung eines Teils der Matrizengleichung (4). In dem Verfahren der Erfindung kann die Gleichung lokal mit Hilfe von Submatrizen mit einer ausreichenden Genauigkeit gelöst werden, d.h. Überwachungszeitfenster, wobei unbekannte Variable lokal bestimmt wurden. In 1c sind Submatrizen mit I₁–I₄ gekennzeichnet. Submatrix I₁ enthält den Bereich zwischen i und j der ursprünglichen Matrix. Aus dieser Submatrix wird der unbekannte Parameter û gemäß der Gleichung bestimmt: (SHd Sd)I1ûI1 = (SHd r)I1 û_I1 betrifft somit diese Parameter, welche eine Lösung auf der Basis der Information innerhalb des Bereichs zwischen den Zeilen i und j bereitstellen.
Dies folgend, wird das Überwachungszeitfenster so verschoben, dass das neue Zeitfenster I2 der Bereich zwischen i + N und j + N ist. N wird so ausgewählt, dass das vorherige und das neue Überwachungszeitfenster I₁ und I₂ sich teilweise überlappen. N ist typischerweise die Anzahl der Abtastwerte, die einem Symbolzeitfenster entspricht. Aus dieser Submatrix wird der unbekannte Parameter û gemäß der Gleichung (SHd Sd)I2ûI2 = (SHd r)I12 durch Anwenden des konjugierten Gradienten oder irgendeines anderen Verfahren bestimmt. û_I2 bezeichnet somit diese Parameter, zu welchen eine Lösung auf der Basis der Information innerhalb des Bereichs zwischen den Zeilen i + N und j + N bestimmt wurde. Da somit I₁ und I₂ sich teilweise überlappen, gibt es unbekannte gemeinsame Variablen innerhalb deren Bereichen. Wenn der konjugierte Gradient oder irgendein anderes iteratives Verfahren angewendet wird, werden die unbekannten Werte, welche zu beiden Gleichungen gemein sind durch aufeinander folgende Zeitfenster bestimmt, das heißt die unbekannten Variablen zwischen den Zeilen i + N und j werde n als Anfangswerte der unbekannten Parameter aus den Lösungen der vorherigen Überwachungszeitfenster û_I1 verwendet. Für neue unbekannte Variablen innerhalb der Zeilen i + 1, j + N sind die verwendeten Anfangswerte (S H / dr)_(i+1,j+N), das heißt Schätzungen, die aus den vorherigen Empfängerebenen für die in Frage kommenden Parameter erhalten wurden. Dasselbe Prinzip wird angewendet, wenn die folgenden Überwachungszeitfenster, das heißt Submatrizen I3, I4 usw., betroffen sind. Der Wert, der für N verwendet werden soll, wobei der Wert die Überlappung der aufeinander folgenden Überwachungszeitfenster bestimmt, die Größe des Zeitfensters und die Anzahl von Iterationen, hängen von der für die Schätzungen gewünschten Genauigkeit, der für die Entscheidung gewünschten Fehlerwahrscheinlichkeit und die Merkmale der Modellmatrix S_d ab.
Nicht alle Lösungen, die in jedem Submatrixlösungsvektor û_r enthalten sind, sind gleichmäßig genau. Die Lösungen, die sich in der Mitte des Überwachungszeitfensters befinden, sind von den Lösungen, die in dem Vektor enthalten sind, am genausten, und in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden diese als die Endschätzungen der in Frage kommenden Abtastwerte ausgewählt, wobei die Schätzungen typischerweise als Eingangsvariablen für nachfolgende Nachverarbeitungseinheiten verwendet werden, wie beispielsweise ein Dekoder oder ein Kanalschätzer.
Lasst uns im Folgenden die Struktur eines Empfängers der Erfindung beobachten. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur eines Empfängers der Erfindung darstellt. Die Figur zeigt einen Empfänger einer Endgerätestation eines Teilnehmers, aber der Empfänger kann ebenfalls selbstverständlich in eine Basisstation untergebracht werden, und dessen wesentlichen Teile, das heißt insbesondere die Implementierung des Erfassungsblocks bzw. Detektorblocks, sind mit denen einer Endgerätestation ähnlich. Der Empfänger der Erfindung umfasst eine Antenne 200, und ein Signal, welches mittels der Antenne empfangen wird, wird Funkfrequenzteilen 202 zugeführt, in welchen das Signal auf eine Zwischenfrequenz konvertiert wird. Aus den Funkfrequenzteilen wird das Signal auf einem Analog-zu-Digital Konverter zugeführt, in welchem Abtastwerte von dem Signal aufgenommen werden und in eine Digitalform konvertiert werden. Ein konvertiertes Signal 216 wird einem Detektorblock 206 zugeführt, in welchem eine Erfassung der Kanalparameter des Signals und der darin enthaltenen gewünschten Symbole ausgeführt wird. Das in dem Empfänger der Endgerätestation, die in 2 gezeigt wird, erfasste Signal wird einem Kanaldecoder 208 und einem Sprachdecoder 210 zugeführt, wonach das dekodierte Sprachsignal einem Lautsprecher 212 zugeführt wird. Im Falle eines Basisstationsempfängers wird das Signal anderen Teile des Empfängers nachfolgend dem Kanalcodierungsblock zugeführt. Der Empfänger der Erfindung umfasst ferner Steuermittel 214 zum Steuern des Betriebs anderer Elemente.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Empfänger ein Mehrfachebenenempfänger, in welchem ein empfangenes Signal durch Verwendung einer oder mehrerer Erfassungsebenen erfasst wird. In der ersten Ebene des Empfängers werden vorläufige Schätzungen für die gewünschten Parameter berechnet. In der Lösung gemäß der Erfindung werden Schätzungen iterativ in einer der letzteren Ebenen durch Verwendung eines gleitenden Überwachungszeitfensters berechnet. 3 ist ein Blockdiagram, das die Implementierung des Empfängers der Erfindung im Einzelnen darstellt, wobei besondere Aufmerksamkeit auf den Detektor gelegt wird. Der Einfachheit halber zeigt die folgende Figur den Empfänger in einem Einfachpfadkanal, es ist aber klar, dass der Empfänger der Erfindung ebenfalls in einem Mehrfachpfadkanal verwendet werden kann.
Der Empfänger der 3 umfasst eine erste Ebene einer Übereinstimmungsfilterbank 300, welcher das Signal 216 aus einem Ausgang des Konverters 204 zugeführt wird. Der Empfänger umfasst ferner Mittel 308 zur Synchronisation mit dem empfangenen Signal, wobei somit in diesem Mittel Verzögerungen der unterschiedlichen Signale aus dem empfangenen Signal 216 geschätzt werden. Synchronisation kann in einer Weise ausgeführt werden, die einem Fachmann bekannt ist. Verzögerungsschätzungen 310 werden der Übereinstimmungsfilterbank 300 zugeführt. Vorläufige Schätzungsabtastwerte 312, die von der Übereinstimmungsfilterbank erhalten werden, werden an einen Mehrfachbenutzerdetektor 303 weitergeleitet, wobei das empfangene Signal mit dem iterativen Verfahren der Erfindung genauer geschätzt wird. Aus dem Detektor wird das Signal Dekodiermittel 204 des Standes der Technik weiter zugeführt, welche Datenentscheidungen 306 bereitstellen, welche anderen Teile des Empfängers zugeführt werden. In dem Beispiel der Figur wird angenommen, dass die Anzahl der Benutzer K ist.
Es soll verstanden werden, dass in dem Empfänger der Erfindung das Signal in Digitalform in anderen Ebenen der Empfangskette als in der angehängten Figur gezeigt ebenfalls konvertiert werden kann. Abtasten und Digitalisieren können z.B. nur nach den Übereinstimmungsfilter 300 ausgeführt werden.
Lasst uns im Folgenden die Implementierung der Übereinstimmungsfilterbank beobachten, welche in dem Empfänger der Erfindung in einer Weise, die einem Fachmann bekannt ist, implementiert werden kann. 4a stellt einen möglichen Weg zum Implementieren einer Übereinstimmungsdatenbank 300 dar. Ein digitalisiertes Signal 216 wird einer Filtergruppe 400a–400c zugeführt, die mit den Spreizcodes des empfangenen Signals übereinstimmen. Abtastwerte werden von dem Ausgangssignal der Übereinstimmungsfilter mittels der Abtastmittel 402a–402c aufgenommen. Abtastwerte werden an Intervallen t = nZ + τ_k aufgenommen, wobei T ein Zeitfenster eines Symbols ist, n eine positive ganze Zahl darstellt und τ_k für die Verzögerung des k^th Benutzers steht, welche von dem Synchronisationsblock 308 (in 3) erhalten wird.
4b stellt einen zweiten möglichen Weg der Ausführung einer Übereinstimmungsdatenbank 300 durch Verwendung von Korrelatoren dar. Ein digitalisiertes Signal 216 wird Multiplikatoren 404a–404c zugeführt, an welche das Signal mit Spreizcodes 408a–408c der Benutzer multipliziert wird. Das multiplizierte Signal wird einer Gruppe von Additionsmitteln 406a–406c zugeführt, aus denen Ausgangssignalabtastwerte mittels Abtastmittel 402a–402c, wie oben beschrieben wurde, aufgenommen werden. In beiden Implementierungsalternativen, die oben beschrieben werden, enthält das Ausgangssignal 312 der Übereinstimmungsdatenbank vorläufige Schätzungen der empfangenen Symbole, wobei die Schätzungen ferner einem Schätzer 303 zugeführt werden.
Lasst uns im Folgenden die Struktur eines Detektors 303 des Empfängers gemäß der Erfindung beobachten. Wie oben erwähnt, wird das empfangene Signal in dem Detektor mit einem iterativen Verfahren der Erfindung im Einzelnen geschätzt. 5a ist ein Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform der Implementierung des Detektors der Erfindung darstellt. Der Detektor umfasst einen Spreizcodegenerator, welcher die benötigten Spreizcodes der unterschiedlichen Benutzer erzeugt. Die Codes werden einem Verzögerungsmittel 502 zugeführt, an welchem jeder Kode in eine korrekte Phase auf der Basis der Verzögerungsinformation 310 gebracht wird, die von einem Synchronisationsblock empfangen wird. Das Verzögerungsmittel kann beispielsweise mittels eines Schieberegisters ausgeführt werden. Spreizcodes, die in korrekter Phase gebracht wurden, werden einem aktuellen Detektorblock 500 wie auch ein Signal 216 in direkter Weise von dem Analog-zu-Digital Konverter bzw. Wandler zugeführt.
In dem Detektorblock 500 wird der iterative Algorithmus, der oben beschrieben wurde, zum Schätzen der gewünschten Signalparameter so wie Symbolinformation ausgeführt, durch Überwachen des Signals 216 mittels eines beschränkten Überwachungszeitfensters und durch Verschieben des Zeitfensters in solch einer Weise, dass sich die aufeinander folgenden Zeitfenster teilweise überlappen. Der Detektorblock 500 kann beispielsweise mittels eines digitalen Allgemeinzweck-Signalprozessors oder einer programmierbaren Gatterlogik zum Ausführen der entsprechenden Operationen, ebenso wie mittels einer Implementierung eines Off-Line-Prozessors wie beispielsweise eine ASIC-Schaltung oder eine andere Mikroprozessor basierende Implementierung ausgeführt werden. Die Ergebnisse des vorherigen Iterationszyklus werden somit als die Anfangswerte der bereitgestellten Iteration, vorausgesetzt dass sie vorhanden sind, verwendet, ebenso wie die Ergebnisse 312 der Schätzung, die von der vorherigen Ebene des Empfängers erhalten wird. Die Symbole 508, die in dem Detektorblock berechnet werden, werden ferner einem Decoder des Empfängers zugeführt. Der Vorteil der Implementierung ist der Fakt, dass es nicht notwendig ist, die Korrelationen zwischen den Spreizcodes zu berechnen. Die Korrelationen können mit der Zeit variieren und benötigen somit ein Aktualisieren.
5b ist eine Blockdiagrammdarstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Detektors. Diese Implementierung unterscheidet sich von der ersten dadurch, dass die Empfänger Mittel 506 zum Berechnen von Kreuzkorrelationen der Spreizcodes auf der Basis der Verzögerungsinformation 310 umfasst. Ein Berechnen kann einfach mit Hilfe der Signalverarbeitung durchgeführt werden, wie einem Fachmann klar ist.
Obwohl die Erfindung vorhergehend mit Bezug auf Beispielen in der angehängten Zeichnung erklärt worden ist, ist klar, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern sie kann in einer Vielzahl von Weisen innerhalb des Schutzumfangs der erfinderischen Idee verändert werden, die in den angehängten Ansprüchen dargelegt wird.

Claims

Empfangsverfahren umfassend die Schritte: – Aufnehmen von Abtastwerten von einem empfangenen Signal, – Messen von gegenseitigen Verzögerungen von Übertragungen, die in dem Signal enthalten sind, und von Stärken der Übertragungen, die von einem oder mehreren Sendern stammen, an einem empfangenen Signal, und – Berechnen von Schätzungen für Parameter des empfangenen Signals in zwei oder mehreren Empfängerebenen (300, 303), wobei das Signal in einer der letzteren Ebenen (303) iterativ mit Hilfe eines gleitenden Überwachungszeitfensters von einer gegebenen Länge verarbeitet wird, einschließend eine Vielzahl von Abtastwerten, wobei sich aufeinander folgende Überwachungszeitfenster (I₁, I₂) teilweise überlappen, wobei das Verfahren umfasst: – Verwenden von Schätzungen und Entscheidungen, die durch das vorherige Überwachungszeitfenster bereitgestellt werden, als Anfangswerte für jene Abtastwerte, welche in das vorherige Überwachungszeitfenster fallen, beim Berechnen der Schätzungen der Parameter in jedem Überwachungszeitfenster, und – Verwenden von Schätzungen, die von der vorherigen Ebene bereitgestellt werden, für jene Abtastwerte, die nicht in das vorherige Überwachungszeitfenster fallen, gekennzeichnet durch Auswählen des Wertes, der in der Mitte des Überwachungszeitfensters berechnet worden ist, als eine Endschätzung jedes Parameters.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalparameter, die geschätzt werden sollen, empfangene Symbole von mehreren Benutzern enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalparameter, die geschätzt werden sollen, komplexe Amplituden enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Bestimmen der Größe des Überwachungszeitfensters auf der Basis der für die Schätzungen gewünschten Genauigkeit und der für die Entscheidungen gewünschten Fehlerwahrscheinlichkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Bestimmen der Größe der sich überlappenden Anteile von aufeinander folgenden Überwachungszeitfenstern auf der Basis der für die Schätzungen gewünschten Genauigkeit und der der für die Entscheidungen gewünschten Fehlerwahrscheinlichkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Bestimmen der Anzahl von Iterationen auf der Basis der für die Schätzungen gewünschten Genauigkeit und der für die Entscheidungen gewünschten Fehlerwahrscheinlichkeit.
Empfänger, umfassend: – Mittel (206, 308) zum Messen von gegenseitigen Verzögerungen von Übertragungen, die in dem Signal enthalten sind, und von Stärken der Übertragungen, die von einem oder mehreren Sendern empfangen worden sind, – Mittel (300, 303), die angeordnet sind, um Schätzungen für Parameter des empfangenen Signals in zwei oder mehr Ebenen zu berechnen, – Mittel (204) zum Aufnehmen von Abtastwerten des empfangenen Signals, – Mittel (500) zum iterativen Verarbeiten des Signals mit Hilfe eines Überwachungszeitfensters von einer gegebenen Länge, und das eine Vielzahl von Abtastwerten enthält, und – Mittel (500, 214) zum Verschieben des Überwachungszeitfensters über die empfangenen Abtastwerte, – Mittel zum Verschieben (500, 214) des Überwachungszeitfensters in einer solchen Weise, dass aufeinander folgende Überwachungszeitfenster (I₁, I₂) sich teilweise überlappen, und – Mittel (500) zum Anwenden, beim Berechnen der Schätzungen und Entscheidungen von Parametern in jedem Überwachungszeitfenster, von Schätzungen, die durch das vorherige Überwachungszeitfenster bereitgestellt werden, als Anfangswerte für jene Abtastwerte, welche in das vorherige Überwachungszeitfenster fallen, und von Schätzungen, die von der vorherigen Ebene bereitgestellt werden, für jene Abtastwerte, die nicht in das vorherige Überwachungszeitfenster fallen, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Mittel (500, 214) zum Auswählen des Wertes, der in der Mitte des Überwachungszeitfensters berechnet worden ist, als eine Endschätzung jedes Parameters umfasst.
Empfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel (500, 214) zum Einstellen der Größe des Überwachungszeitfensters auf der Basis der für die Schätzungen gewünschten Genauigkeit und der für die Entscheidungen gewünschten Fehlerwahrscheinlichkeit umfasst.
Empfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel (500, 214) zum Einstellen der Anzahl von Iterationen auf der Basis der für die Schätzungen gewünschten Genauigkeit und der für die Entscheidungen gewünschten Fehlerwahrscheinlichkeit umfasst.
Empfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel (500, 214) zum Einstellen der Größe der sich überlappenden Anteile der aufeinander folgenden Überwachungszeitfenster auf der Basis der für die Schätzungen gewünschten Genauigkeit und der für die Entscheidungen gewünschten Fehlerwahrscheinlichkeit umfasst.
Empfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel (504) zum Erzeugen der Spreizcodes, die zum Empfangen notwendig sind, und Mittel (502), um die erzeugten Spreizcodes in Phase mit dem empfangenen Signal zu bringen, umfasst.