DE10016131A1 - Verfahren zur Datenschätzung eines Teilnehmersignals und entsprechender Empfänger - Google Patents
Verfahren zur Datenschätzung eines Teilnehmersignals und entsprechender EmpfängerInfo
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Abstract
Ein Empfänger für ein Codemultiplex-Funksignal, das sich aus einer Mehrzahl von jeweils mit einem spezifischen Code codierten Beiträgen zusammensetzt, hat eine Luftschnittstelle (1, 2), die das Codemultiplex-Funksignal empfängt und ein Ausgangssignal liefert, eine Schätzungsschaltung (5), die das Ausgangssignal der Luftschnittstelle (1, 2) und ein Codesignal empfängt, wobei das Codesignal von den Beiträgen des Codemultiplex-Funksignals verwendete Codes bezeichnet, und die anhand des Codesignals in den Beiträgen des Codemultiplex-Funksignals enthaltene Daten schätzt. Das Codesignal wird von einer Auswahlschaltung (8) geliefert, die ein vollständiges Codesignal empfängt und daraus das für die Schätzungsschaltung (5) bestimmte Codesignal erzeugt, das wenigstens zeitweise wenigstens einen der im vollständigen Codesignal bezeichneten Codes nicht bezeichnet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur empfängerseitigen
Datenschätzung eines Codemultiplex-Teilnehmersignals sowie
einen Empfänger für ein solches Signal. Derartige Empfänger
kommen insbesondere bei Mobilfunksystemen der dritten Genera
tion wie etwa dem UMTS-System zum Einsatz.
Ein solches Mobilfunk-Kommunikationssystem umfaßt typischer
weise eine Vielzahl von Basisstationen, die Funksignale mit
mobilen Endgeräten austauschen, die sich in ihrer Reichweite
befinden, sowie wenigstens eine Vermittlungseinheit, die
Nutzdaten von Verbindungen zwischen mobilen Endgeräten oder
zwischen einem mobilen Endgerät und einem Festnetzanschluß
zwischen den beteiligten Basisstationen bzw. der Basisstation
und dem Festnetz vermittelt.
In der Abwärtsstrecke eines CDMA-Mobilfunksystems wird von
jeder Basisstation B5 ein Codemultiplex-Funksignal gesendet,
das durch additive Überlagerung einer Mehrzahl K von Teilneh
mersignalen s(k)(t), k = 1 . . ., K, gebildet ist. Jedes dieser
Teilnehmersignale ist spezifisch für eine sich in der Zelle
der Basisstation aufhaltende Mobilstation bestimmt. Da jedes
Teilnehmersignal von der Basisstation unter Verwendung eines
nur für dieses Teilnehmersignal benutzten Codes erzeugt ist,
kann die entsprechende Mobilstation in Kenntnis dieses Codes
theoretisch das für sie bestimmte Teilnehmersignal aus dem
Multiplex isolieren und die darin enthaltenen Daten bestim
men.
Infolge nichtoptimaler Übertragungsbedingungen, z. B. durch
Mehrwegeübertragung, durch Ungenauigkeiten bei der Signalab
tastung etc. kann es beim Empfänger zu Fehlern bei der Be
stimmung der Daten des für ihn bestimmten Teilnehmersignals
und zu einem "Übersprechen" zwischen unterschiedlich codier
ten Teilnehmersignalen kommen.
Die Sendeleistung der einzelnen Teilnehmersignale des Code
multiplexsignals wird von der Basisstation so gesteuert, daß
sie die Mobilstation, für die sie jeweils bestimmt sind, mit
einer vorgegebenen Empfangssignalstärke erreichen.
Je nach geographischer Konstellation und den in dem Mobil
funk-Kommunikationssystem eingesetzten Algorithmen zum Regeln
der Sendeleistungen der Basisstationen haben daher in dem von
einer Mobilstation empfangenen Multiplexsignal die für diese
Mobilstation bzw. für andere Mobilstationen mit einem anderen
Abstand zur Basisstation bestimmten Teilnehmersignale stark
unterschiedliche Empfangsleistungen. Dieser Effekt wird in
der Literatur mit dem Begriff Near-Far-Effekt bezeichnet.
Fig. 1 veranschaulicht diesen Effekt. Von zwei innerhalb der
Reichweite einer Basisstation BS befindlichen Mobilstationen
MS1, MS2 hat die Mobilstation MS2 eine deutlich größere Ent
fernung von der Basisstation als die Mobilstation MS1. Um die
Mobilstation MS2 mit einem ausreichend starken Empfangssignal
zu versorgen, wird die Basisstation BS das für die Mobilsta
tion MS2 bestimmte Teilnehmersignal s(2)(t) mit einer deutlich
höheren Sendeleistung abstrahlen als das für die näher be
nachbarte Mobilstation MS1 bestimmte Teilnehmersignal s(1)(t).
Das von der Mobilstation MS1 empfangene Codemultiplex-Funk
signal enthält infolgedessen einen sehr starkes Teilnehmer
signal s(2)(t), das nicht für die Mobilstation MS1 bestimmt
ist, und das es dieser erschwert, das für sie bestimmte Teil
nehmersignal s(1)(t) aus dem Codemultiplex-Funksignal zu iso
lieren und auszuwerten. Um dennoch eine zuverlässige Schät
zung der in dem Teilnehmersignal s(1) enthaltenen Daten an der
Mobilstation MS1 zu ermöglichen, sind Schätzungsverfahren
entwickelt worden, die unter der Bezeichnung Joint-Detection-
Verfahren bekannt sind. Diese Verfahren nutzen die Tatsache,
daß es sich bei den von der Mobilstation MS1 empfangenen,
nicht für sie bestimmten Teilnehmersignalen des Codemulti
plex-Funksignals nicht um ein Rauschen von völlig unbekannter
Struktur handelt, sondern daß es überwiegend aus für andere
Mobilstationen bestimmten Teilnehmersignalen, im folgenden
auch als Beiträge bezeichnet, besteht, und daß alle diese
Beiträge jeweils unter Verwendung von einem Code aus einer
Mehrzahl von vorzugsweise orthogonalen Codes codiert sind,
welche der Mobilstation bekannt sind. Die Mobilstation ist
daher prinzipiell in der Lage, sämtliche Beiträge zu decodie
ren, auch diejenigen, die nicht für sie bestimmt sind, und
rechnerisch diejenige Kombination von vermutlich in den ein
zelnen Teilnehmersignalen übertragenen Symbolen zu finden,
mit der sich das empfangene Multiplexsignal mit dem gerings
ten Fehler approximieren läßt. Während bei der Einzelerfas
sung eines Beitrags aus einem Codemultiplex-Funksignal alle
anderen Beiträge Rauschen darstellen, dessen Empangsleistung
größer sein kann als die des interessierenden Beitrags, redu
ziert sich bei der Joint-Detection das Rauschen auf die Dif
ferenz zwischen dem tatsächlich empfangenen Multiplexsignal
und dessen Approximation.
Bei der Mobilstation MS2 ist das Verhältnis der Empfangsleis
tungen umgekehrt. Hier liefert der für die Mobilstation be
stimmte Beitrag s(2)(t) den überwiegenden Beitrag zur Leistung
des Empfangssignals, die Empfangsleistung des Beitrags s(1)(t)
ist dem gegenüber wesentlich kleiner, so daß man bei vorder
gründiger Betrachtung vermuten könnte, daß hier die Schätzung
der in den für die Mobilstation MS2 bestimmten Beitrag ent
haltenen Daten kein Problem bereiten dürfte. Dies trifft je
doch nicht immer zu. Den Grund dafür kann man sich folgender
maßen veranschaulichen: Das Joint-Detection-Verfahren bein
haltet gewissermaßen die Anpassung von Meßdaten, nämlich der
Abtastwerte des Empfangssignals, an ein theoretisches Modell.
Das theoretische Modell ist die Annahme, daß sich das Emp
fangssignal als Linearkombination von Beiträgen, die jeweils
mit einem gegebenen Code codierten Symbolen mit a priori un
bekannter Amplitude entsprechen, nachbilden läßt. Je größer
die Zahl der freien Parameter des Modells, d. h. hier die
Zahl der bei der Nachbildung des Empfangssignals berücksich
tigten Codes ist bzw. je mehr Beiträge des Codemultiplex-
Funksignals berücksichtigt werden, um so exakter läßt sich
der Verlauf eines empfangenen Signals durch eine solche Line
arkombination nachbilden. Andererseits nimmt mit zunehmender
Zahl der freien Parameter auch die Wahrscheinlichkeit zu, daß
z. B. auch "Ausreißer" unter den Abtastwerten vom Modell
nachgebildet werden können, wobei die für die Nachbildung ab
geschätzten Symbole jedoch meist nicht diejenigen sein wer
den, die tatsächlich übertragen wurden. Diese Erscheinung ist
nur von der Zahl der berücksichtigten Beiträge abhängig,
nicht von ihrer Leistung. Sie wird als SNR-Degradation be
zeichnet.
Eine ähnliche Problematik ergibt sich auch bei Mobilfunk-
Kommunikationssystemen, die Antennen mit Richtwirkung
und/oder Strahlformverfahren einsetzen, wie in Fig. 2 veran
schaulicht. Diese Figur zeigt eine Basisstation mit zwei Mo
bilstationen MS1, MS2. Die Basisstation verwendet adaptive
Antennen, die in der Lage sind, ein für die Mobilstation MS1
bestimmtes Teilnehmersignal s(1)(t) gerichtet in Richtung der
MS1 und ein entsprechendes zweites Signal s(2)(t) in Richtung
der MS2 abzustrahlen. Die von den Mobilstationen empfangenen
Codemultiplex-Funksignale setzen sich jeweils aus einem star
ken für sie bestimmten Beitrag und einem demgegenüber deut
lich leistungsschwächeren für die jeweils andere Mobilstation
bestimmten Beitrag zusammen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
empfängerseitigen Datenschätzung eines Codemultiplex-Teil
nehmersignals und einen Empfänger für ein solches Signal an
zugeben, die es erlauben, die Qualität der Schätzung von in
dem Teilnehmersignal übertragenen Daten zu verbessern, wenn
gleichzeitig mehrere für unterschiedliche Empfänger bestimmte
Teilnehmersignale übertragen werden, die jeweils mit einem
für die jeweilige Verbindung spezifischen Code codiert sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und
einen Empfänger nach Anspruch 9 gelöst.
Bei herkömmlichen Joint-Detection-Verfahren zur Datenschät
zung an einem Empfänger eines überlagerten Codemultiplex-
Funksignals werden sämtliche Codes berücksichtigt, mit denen
die einzelnen Teilnehmersignale codiert sind, aus denen sich
das Codemultiplex-Funksignal zusammensetzt. Der Erfindung
liegt die verblüffende Erkenntnis zugrunde, daß sich unter
bestimmten Bedingungen die Qualität der Datenschätzung ver
bessern läßt, wenn einzelne Teilnehmersignale bzw. deren Co
des bei der Schätzung der Daten des für den Empfänger be
stimmten Teilnehmersignals unberücksichtigt bleiben, das
heißt wenn sie im Rahmen der Joint-Detection nicht wie ein
codiertes Teilnehmersignal, sondern wie ein Rauschen aus ei
ner beliebigen Quelle mit unbekannter Struktur behandelt wer
den.
Die Feststellung, welches die Codes sind, mit denen die ein
zelnen Beiträge des Codemultiplex-Funksignals codiert sind,
erfolgt vorzugsweise durch eine Analyse des empfangenen Code
multiplex-Funksignals am Empfänger.
Wie stark die SNR-Degradation durch die Berücksichtigung ein
zelner Codes ist, hängt einzelfallbezogen auch von der Fre
quenz des Codemultiplex-Funksignals und den einzelnen darin
enthaltenen Codes ab. So kann es innerhalb der Menge C der
von dem Mobilfunk-Kommunikationssystem verwendeten Codes Paa
re von Codes geben, deren Orthogonalität durch nicht optimale
Übertragungsbedingungen stärker beeinträchtigt wird als die
anderer Paare, oder es gibt Codes, die durch Interferenzen
stärker gestört sind als andere. Wenn ein mit einem solchen
Code codierter Beitrag des Codemultiplex-Funksignals nicht
für den Empfänger bestimmt ist, kann es für die Qualität der
Datenschätzung des Empfängers einen solchen Code nicht zu berücksichtigen,
d. h. die Datenschätzung so durchzuführen, als
wenn das Codemultiplex-Funksignal einen Beitrag mit diesem
Code nicht enthielte. Wenn ein für den Empfänger bestimmter
Beitrag mit einem Code eines solchen Paares codiert ist, kann
es vorteilhaft sein, den zweiten Code eines solchen Paares
bei der Abschätzung unberücksichtigt zu lassen, es muß aber
nicht. Was vorteilhafter ist, hängt von der Empfangssituation
des Empfängers im Einzelfall ab. Um unter diesen Umständen zu
einer optimalen Datenschätzung zu gelangen, ist es wünschens
wert, für eine Mehrzahl von Teilmengen der Menge der im Code
multiplex-Funksignal verwendeten Codes das Signal-Störver
hältnis eines Datenstroms zu ermitteln, der sich bei einer
Datenschätzung unter Zugrundelegung dieser jeweiligen Teil
menge ergibt, und schließlich für die Datenschätzung diejeni
ge Teilmenge zu verwenden, die das beste Signal-Störverhält
nis verspricht. Dabei ist es möglich, das Signal-Störverhält
nis für alle Teilmengen zu ermitteln, die gebildet werden
können; dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, eine
Auswahl der aussichtsreichsten kann genügen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird we
nigstens dann ein von einem Beitrag des Codemultiplex-Funk
signals verwendeter Code als nicht verwendet angenommen, wenn
die Zahl der bei der Analyse in den Codemultiplex-Funksignal
gefundenen Codes größer als ein erster Grenzwert ist. Dieser
erste Grenzwert kann z. B. etwa gleich der Hälfte der Zahl
der in dem Codemultiplex-Funksignal verwendbaren Codes sein.
Die SNR-Degradation, die sich durch Berücksichtigung einer
großen Zahl von Codes ergibt, ist nämlich um so stärker, je
höher diese Zahl ist. Ab welcher Zahl von verwendeten Codes
die Nachteile der SNR-Degradation die Vorteile der Joint-
Detection sämtlicher Beiträge überwiegen, kann von der Art
der verwendeten Codes abhängen; der für ein gegebenes Funk-
Kommunikationssystem bestgeeignete Grenzwert, der selbstver
ständlich kleiner als die Zahl der in dem Funk-Kommunika
tionssystem insgesamt zur Verfügung stehenden Zahl von Codes
ist, kann von einem Fachmann in Kenntnis der hier vermittelten
Lehre anhand von Übertragungsexperimenten oder - ohne er
finderisches Bemühen ermittelt werden.
Wenn die Zahl der bei der Analyse gefundenen Codes größer als
ein zweiter Grenzwert ist, der größer als der erste Grenzwert
ist, kann vorgesehen werden, daß zwei Codes als nicht verwen
det angenommen werden. Bei Bedarf können auch größere Zahlen
von Codes vernachlässigt werden; z. B. kann auch eine Ober
grenze der Zahl der Codes festgelegt werden, die als verwen
det angenommen werden, unabhängig davon, wie groß die Zahl
der tatsächlich von den Beiträgen des Codemultiplex-Funk
signals verwendeten Codes ist.
Vorzugsweise wird der als nicht verwendet angenommene Code
unter den Codes ausgewählt, die von für andere Empfänger des
Codemultiplex-Funksignals bestimmten Beiträgen verwendet wer
den, da die Schätzung von den diesen Beiträgen übertragenen
Daten für den Empfänger a priori nicht von Nutzen ist. Insbe
sondere dann, wenn der Empfänger eine hohe Datenrate hat und
eine Vielzahl von in dem Codemultiplex-Funksignal enthaltenen
Beiträgen für diesen Empfänger bestimmt sind, kann es sich
jedoch auch als zweckmäßig erweisen, bei der Schätzung der in
einem ersten Beitrag enthaltenen Daten einen für den gleichen
Empfänger bestimmten zweiten Beitrag als nicht verwendet an
zunehmen.
Einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens zufolge ist vor
gesehen, daß ein für einen anderen Empfänger bestimmter Bei
trag immer dann als nicht verwendet angenommen wird, wenn die
Signalstärke dieses Beitrags kleiner als ein vorgegebener
Bruchteil der Signalstärke eines für den ersten Empfänger be
stimmten Beitrags ist. Dieser Beitrag kann insbesondere unab
hängig von der Zahl der in dem Multiplex-Funksignal enthalte
nen Beiträge als nicht verwendet angesehen werden. Die Zweck
mäßigkeit dieser Regelung ist leicht einzusehen, wenn man den
Grenzfall betrachtet, daß die Leistung des für den anderen
Empfänger bestimmten Beitrags verschwindet. In einem solchen
Fall erhöht die Berücksichtigung des Codes des nicht für den
Empfänger bestimmten Beitrags lediglich die Zahl der Möglich
keiten, wie das empfangene Signal "interpretiert" werden
kann, denn es können für die Amplitude und das Symbol des für
den anderen Empfänger bestimmten Beitrags a priori beliebige
Werte angenommen werden, die die Schätzung der Symbole in den
für den Empfänger bestimmten Beiträgen beeinflußt, anderer
seits ist aufgrund der Schwäche des nicht für den Empfänger
bestimmten Beitrags eine sichere Aussage darüber, welche Sym
bole dieser tatsächlich enthält, nicht zu treffen. Derartige
schwache Beiträge bleiben daher zweckmäßigerweise bei der Da
tenschätzung unberücksichtigt, bzw. sie werden wie Rauschen
aus unbekannter Quelle behandelt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zelle eines Mo
bilfunk-Kommunikationssystems, in dem die vorlie
gende Erfindung anwendbar ist;
Fig. 2 eine Zelle eines Mobilfunk-Kommunikationssystems,
deren Basisstation adaptive Antennen bzw. eine Vor
richtung zur Strahlformung anwendet;
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Empfängers für ein Codemul
tiplex-Funksignal gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm einer ersten Ausgestaltung eines
Verfahrens zur Datenschätzung, das von dem Empfän
ger ausgeführt wird;
Fig. 5 ein Flußdiagramm einer zweiten Ausgestaltung des
Verfahrens zur Datenschätzung; und
Fig. 6 Ergebnisse einer Simulation von Bitfehlerraten bei
herkömmlicher Joint Detection und bei Nichtberücksichtigung
von Beiträgen des Codemultiplex-
Funksignals gemäß der Erfindung.
Der in Fig. 3 schematisch dargestellte Empfänger umfaßt eine
Antenne 1 zum Empfangen eines Codemultiplex-Funksignals von
einer Basisstation und ein HF-Empfangsteil 2, das ein von der
Antenne 1 empfangenes Hochfrequenzsignal in ein von den nach
geordneten Signalverarbeitungsmodulen verarbeitbares Basis
bandsignal umsetzt. Die Signalverarbeitungsmodule umfassen in
an sich bekannter Weise eine Analyseschaltung 3, die das Ba
sisband-Ausgangssignal des Hochfrequenzempfangsteils 2 emp
fängt, und bestimmt, welche Codes ci aus einer für das Mobil
funksystem, an dem der Empfänger arbeitet, vorgegebenen Menge
C von orthogonalen Codes ci, i = 1, . . ., n in dem Codemulti
plex-Empfangssignal enthalten sind. Die Zusammensetzung der
Menge C' der in dem Codemultiplex-Funksignal verwendeten Co
des sowie deren Zahl kann sich, solange der Empfänger aktiv
ist, ständig ändern, denn das Funksignal setzt sich in der
Regel aus einer Vielzahl von Beiträgen zusammen, die jeweils
unterschiedliche Codes ci verwenden und für unterschiedliche
Empfänger bestimmt sind. Wenn einer dieser Empfänger seine
Übertragungsverbindung beendet und inaktiv wird, verschwindet
sein Code aus dem Multiplexsignal, und wenn ein weiterer Emp
fänger eine Verbindung aufbaut, erscheint ein neuer Code in
der Zusammensetzung. Die Analyseschaltung 3 liefert ein Aus
gangssignal, das die Zusammensetzung des Codemultiplex-Funk
signals anzeigt. Dieses Ausgangssignal kann z. B. auf n pa
rallelen Leitungen 4 ausgegeben werden, wobei n die Zahl der
Codes in der Menge C ist, und wobei der Pegel jeder Leitung
4, hoch oder niedrig, angibt, ob der der Leitung zugeordnete
Code ci in dem Funksignal enthalten ist oder nicht.
Denkbar ist es auch, daß der Pegel jeder Leitung 4 ein Maß
für die Signalstärke des zugeordneten Teilnehmersignals ist,
oder daß die Analyseschaltung ein Ausgangssignal liefert, das
in einer seriellen Folge für jeden Code seine Zugehörigkeit
zu C' und ggf. seine Signalstärke angibt.
Das auf den Leitungen 4 ausgegebene Signal wird als "voll
ständiges Codesignal" bezeichnet, wobei diese Bezeichnung al
lerdings nicht in dem Sinne verstanden werden soll, daß die
ses Signal zwangsläufig alle Codes anzeigt, die in dem von
der Basisstation ausgestrahlten Codemultiplex-Funksignal ent
halten sind, sondern lediglich jene, die die Analyseschaltung
3 im empfangenen Funksignal zu erkennen in der Lage war.
Ein weiterer an sich bekannter Bestandteil der Signalverar
beitungsmodule ist eine Schätzungsschaltung 5, die an einem
ersten Eingang das Ausgangssignal des Hochfrequenzempfangs
teils 2 und an einem zweiten Eingang ein Codesignal empfängt,
das in dem Codemultiplex-Funksignal verwendete Codes angibt,
und die anhand dieser Signale die Daten schätzt, die in den
mit den angezeigten Codes codierten Beiträgen des Codemulti
plex-Funksignals enthalten sind. Die Schätzungsschaltung 5
erzeugt somit intern für jeden der angezeigten Codes einen
Datenstrom. Sie verwirft jedoch sämtliche Datenströme, die
mit nicht dem Empfänger zugewiesenen Codes codiert sind, und
gibt nur die übrig bleibenden aus. Die Schätzungsschaltung
kann z. B. nach einem beliebigen bekannten Joint-Detection-
Verfahren arbeiten. Solche Verfahren sind z. B. bei A. Klein,
Multiuser Detection of CDMA Signals - Algorithms and their
Application to Cellular Mobile Radio, Fortschrittsberichte
VDI, Reihe 10 Nr. 423, Düsseldorf, VDI-Verlag 1996 beschrie
ben und brauchen daher hier nicht im Detail erläutert werden.
Wenn der Empfänger z. B. Teil eines Mobiltelefons ist, dessen
Datenrate der Übertragungskapazität eines Kanals des Codemul
tiplex-Funksignals entspricht, geht dieser Datenstrom an ei
nen Digital-Analog-Wandler 6 und wird als hörbares Signal von
einem Lautsprecher 7 ausgegeben. Eine Information darüber,
welches der für den Empfänger bestimmte Beitrag des Codemul
tiplex-Funksignals bzw. der zum Codieren dieses Beitrags ver
wendete Code ist, wird im Laufe des Aufbaus einer Übertra
gungsverbindung von der Basisstation an die Schätzungsschal
tung 5 übermittelt.
Der Empfänger kann auch bei Endgeräten zum Einsatz kommen,
die Daten mit einer höheren Datenrate als der eines Telefons
verarbeiten können; in einem solchen Fall werden der Übertra
gungsverbindung bei ihrem Aufbau mehrere Codes zugeteilt, und
die Schätzungsschaltung 5 gibt die jeweils diesen mehreren
Codes entsprechenden Datenströme an ihrem Ausgang aus. Falls
sich die zu übertragende Datenrate während des Bestehens der
Übertragungsverbindung ändert, können gegebenenfalls auch bei
laufender Verbindung, zusätzliche Codes zugeteilt werden.
Zwischen dem Ausgang der Analyseschaltung 3 und dem Codesig
naleingang der Schätzungsschaltung 5 ist eine Auswahlschal
tung 8 vorgesehen. Aufgabe dieser Schaltung ist, die Zahl der
Codes, die der Schätzungsschaltung 5 als im Codemultiplex-
Funksignal verwendet gemeldet werden, zu begrenzen, wenn die
Zahl der tatsächlich verwendeten Codes so groß wird, daß dies
zu einer Beeinträchtigung der Schätzungsqualität führen kann.
Mögliche Arbeitsweisen der Auswahlschaltung 8 sind nachfol
gend in Bezug auf Fig. 4 und 5 beschrieben.
Fig. 4 zeigt eine erste Ausgestaltung eines Arbeitsverfah
rens der Auswahlschaltung. In einem ersten Schritt S1 emp
fängt die Auswahlschaltung das von der Analyseschaltung 3 ge
lieferte vollständige Codesignal, das die Menge C' der zum
gegebenen Zeitpunkt in dem Codemultiplex-Funksignal verwende
ten Codes angibt. Solange die Zahl n' der verwendeten Codes
nicht größer ist als ein erster Grenzwert n1, z. B. n1 = 8 im
Falle einer Menge C von n = 16 Codes, ist es für die Qualität
der Datenschätzung nicht förderlich, wenn das Vorhandensein
einzelner Codes in dem Multiplexsignal ignoriert wird, so daß
das Verfahren direkt zum Endpunkt S12 springt und die Aus
wahlschaltung 8 das vollständige Codesignal von der Analyse
schaltung 3 unverändert an die Schätzungsschaltung 5 durch
gibt.
Ist die Zahl n' der verwendeten Codes größer als der Grenz
wert n1, so muß ein Code ausgewählt werden, der als nicht
verwendet behandelt wird. Zu diesem Zweck durchläuft das Ver
fahren eine Schleife, die die Schritte S3-S8 umfaßt. Im
Schritt S3 wird als Abbruchbedingung der Schleife überprüft,
ob in C' noch Codes vorhanden sind, für die die Schleife
nicht abgearbeitet worden ist. Wenn ja, wird in Schritt S4
einer dieser Codes c ausgewählt, und die Auswahlschaltung 8
überprüft in Schritt S5, ob der Beitrag zum Codemultiplex-
Funksignal, der mit diesem Code codiert ist, für den Empfän
ger bestimmt ist. Wenn ja, darf dieser Beitrag nicht igno
riert werden, und das Verfahren wiederholt die Schritte S3,
S4, um einen neuen Code c auszuwählen. Wenn sich in Schritt
S5 herausstellt, daß dieser Code c nicht für den Empfänger
bestimmt ist, so wird seine Signalstärke Sc mit einer gespei
cherten Signalstärke Ss verglichen, die jeweils vor dem ers
ten Durchlauf der Schleife auf einen theoretischen Maximal
wert gesetzt wird. In Schritt S7 wird verglichen, ob die ge
messene Signalstärke Sc kleiner ist als die gespeicherte Ss.
Bei der erstmaligen Durchführung des Schritts S7 ist dies
aufgrund der Wahl des Anfangswerts von Ss immer der Fall. Es
wird daraufhin in Schritt S8 der gespeicherte Wert Ss durch
den Wert Sc ersetzt, und eine Bezeichnung wie etwa eine Num
mer des Codes c wird gespeichert. Anschließend kehrt die Ver
arbeitung zu Schritt S3 zurück. Wenn die gespeicherte Signal
stärke S kleiner als die gemessene Signalstärke Sc ist, geht
das Verfahren direkt von Schritt S7 nach S3 über.
Wenn die Überprüfung in Schritt S3 ergibt, daß alle Codes c
der Menge C' getestet worden sind, ist der gespeicherte Code
derjenige unter den nicht für den Empfänger bestimmten Codes,
der die geringste Signalstärke hat. Dieser Code c wird in
Schritt S9 aus der Menge C' gestrichen. An den Schritt S9
kann sich fakultativ ein Schritt S10 anschließen, in dem die
nun verbliebene Zahl n von Codes mit einem zweiten Grenzwert
n2 verglichen wird. Wenn der Grenzwert n2 überschritten wird,
wird die Schleife S3 bis S8 wiederholt und die Zahl n' der
Codes in C' so um einen weiteren Code verringert. Dieser
zweite Grenzwert n2 kann gleich dem ersten Grenzwert n1 sein;
in diesem Fall bewirkt das Verfahren eine starre Begrenzung
der Zahl der als verwendet angenommenen Codes auf n1, unab
hängig davon, wie viele Codes in dem von der Analyseschaltung
3 gelieferten vollständigen Codesignal tatsächlich enthalten
sind. Durch Verwendung unterschiedlicher Grenzwerte kann eine
Staffelung bewirkt werden. So wird z. B., wenn n1 = 8 und n2 =
10 ist, die Zahl der Codes um einen reduziert, wenn das voll
ständige Codesignal 8 bis 10 Codes enthält, und sie wird um 2
reduziert, wenn es 11 Codes oder mehr enthält.
Weitere, nicht in der Figur dargestellte Vergleichsschritte
mit gleichen oder größeren Grenzwerten als n2, gegebenenfalls
gefolgt von einer weiteren Reduzierung der Menge C', können
sich anschließen.
Wenn die Überprüfung in Schritt S10 ergibt, daß die verblei
bende Zahl n' von Codes keinen Grenzwert überschreitet, bil
det die Auswahlschaltung 8 in Schritt S11 ein neues Codesig
nal, das der Schätzungsschaltung 5 zugeführt wird und ihr die
Codes anzeigt, die bei der Datenschätzung berücksichtigt wer
den sollen.
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines Arbeitsverfah
rens für die Auswahlschaltung 8. Wie oben in Bezug auf Fig.
4 beschrieben, empfängt die Auswahlschaltung 8 in Schritt S1
das vollständige Codesignal von der Analyseschaltung 3 sowie
zu jedem gefundenen Code eine Angabe über dessen Empfangssig
nalleistung. Diese Ergebnisse werden in Schritt S2' in einer
Tabelle zusammengefaßt, die für jeden gefundenen Code ein Maß
für seine Empfangssignalleistung und eine Angabe darüber ent
hält, ob er für den Empfänger bestimmt ist oder nicht. In
Schritt S3' wird die Empfangsleistung P0 eines für den Emp
fänger bestimmten Beitrags aus der Tabelle ermittelt. An
schließend wird in einer aus den für alle nicht für den Emp
fänger bestimmten Codes c aus der Menge C' bestimmt, ob die
Leistung Pc ihres Beitrags zum Empfangssignal eine untere
Grenze überschreitet, die als ein vorgegebener Bruchteil αP0
der Leistung P0 des für den Empfänger bestimmten Beitrags de
finiert ist (Schritt S6'). Wird diese untere Grenze nicht er
reicht, so wird der Code c aus der Menge C' gestrichen
(Schritt S7'). Ein Codesignal, das die auf diese Weise fest
gelegte Menge C' von Codes bezeichnet, wird in Schritt S11 an
die Schätzungsschaltung 5 übergeben.
Das Verfahren nach Fig. 5 unterscheidet sich von dem nach
Fig. 4 dadurch, daß nicht die Zahl der im vollständigen Co
designal enthaltenen Codes als Kriterium für die Verkleine
rung der Menge C' dient, sondern die Frage, ob diese Menge
Codes enthält, deren Empfangssignalanteil so klein ist, daß
er gegenüber der Leistung des für den Empfänger bestimmten
Beitrags kaum ins Gewicht fällt und deshalb die Berücksichti
gung eines solchen Codes bei der Datenschätzung eher zu Unsi
cherheit führt, als daß sie die Qualität verbessert.
Es ist durchaus möglich, beide Verfahren zu kombinieren, so
etwa, in dem die Schritte S2' bis S7' in dem in Fig. 4 dar
gestellten Verfahren zwischen die Schritte S1 und S2 einge
fügt werden.
Fig. 6 zeigt die Ergebnisse einer Simulationsberechnung der
Bitfehlerrate Pb einer Übertragungsverbindung von einer Ba
sisstation zu einer Mobilstation, in Abhängigkeit von der
Zahl Ka der Elemente der Antenne der Basisstation. Bei der
Simulation wurde ein BU2-Kanalmodell zugrundegelegt, und es
wurde angenommen, daß die Menge C 16 Codes umfaßt, von denen
in einem Codepooling jeweils acht zwei verschiedenen Mobil
stationen zugeteilt sind. Es wurde ein SNR von 6 dB angenom
men. Die zwei Mobilstationen spannen an der Basisstation ei
nen Winkel von 60° auf.
Die Kurve C1 zeigt die erhaltene Bitfehlerrate bei herkömmli
cher Joint Detection aller in dem Codemultiplex-Funksignal
enthaltenen Beiträge; bei der Kurve C2 sind bei der Schätzung
der Daten jeweils diejenigen Codes als nicht verwendet angenommen
worden, die für nicht für die schätzende Mobilstation
bestimmte Beiträge codieren.
Man erkennt, daß die mit steigender Zahl der Antennenelemente
verbesserte Richtwirkung der Antenne der Basisstation sich
nur unwesentlich auf die Bitfehlerrate bei herkömmlicher
Joint Detection auswirkt. Der Grund dafür ist, wie oben dar
gelegt, daß die SNR-Degradation nur von der Zahl der verwen
deten Codes abhängt, nicht aber von der relativen Stärke der
einzelnen kodierten Beiträge des Codemultiplex-Funksignals.
Wenn die Zahl Ka der Antennenelemente 1 ist, eine Mobilstati
on also die für sie und für die andere Mobilstation bestimm
ten Beiträge mit gleicher Leistung empfängt, ist die Nichtbe
rücksichtigung der für die jeweils andere Station bestimmten
Beiträge bei der Joint Detection für das Schätzungsergebnis
nicht nachteilig. Mit zunehmender Antennenelementzahl, d. h.
je geringer die Signalstärke ist, mit der die Mobilstation
die nicht für sie bestimmten Beiträge empfängt, um so markan
ter ist die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Ver
besserung der Bitfehlerrate.
Claims (9)
1. Verfahren zur empfängerseitigen Datenschätzung eines für
den Empfänger bestimmten Codemultiplex-
Teilnehmersignals,
bei dem
- - gleichzeitig das Teilnehmersignal sowie weitere Teilneh mersignale, die jeweils mit einem spezifischen Code co diert sind, von einem Sender zum Empfänger übertragen wer den,
- - und dann empfängerseitig Daten des für den Empfänger be stimmten Teilnehmersignals unter Berücksichtigung mehrerer der vom Sender für die Codierung der weiteren Teilnehmer signale verwendeten Codes geschätzt werden,
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem vor der Durchführung der Datenschätzung empfängersei
tig die Codes festgestellt werden, die senderseitig zur Co
dierung der Teilnehmersignale verwendet wurden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem für mehrere der für die Codierung der Teilnehmersig
nale verwendeten Codes ein Signal-Störverhältnis der entspre
chenden Teilnehmersignale ermittelt wird und diejenigen Codes
bei der Datenschätzung berücksichtigt werden, die das beste
Signal-Störverhältnis haben.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem nur dann wenigstens einer der Codes für die Daten
schätzung nicht verwendet wird, wenn die Anzahl (n') der zur
Codierung der Teilnehmersignale verwendeten Codes größer als
ein erster Grenzwert (n1) ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
bei dem eine Obergrenze für die Anzahl der bei der Daten
schätzung verwendeten Codes festgelegt wird, die kleiner als
die maximale Anzahl (n) der für die Codierung der Teilnehmer
signale gleichzeitig verwendbaren Codes ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
bei dem nur dann wenigstens zwei der für die Codierung der
Teilnehmersignale verwendeten Codes nicht für die Datenschät
zung verwendet werden, wenn die Anzahl der für die Codierung
der Teilnehmersignale verwendeten Codes größer als ein zwei
ter Grenzwert (n2 + 1) ist, der größer als der erste Grenzwert
ist.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem wenigstens einer der für die Codierung der Teilneh
mersignale verwendeten Codes, dessen vom Empfänger empfange
nes Teilnehmersignal die relativ kleinste Signalstärke auf
weist, nicht für die Datenschätzung verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Code eines der weiteren Teilnehmersignale nicht
für die Datenschätzung verwendet wird, wenn die Signalstärke
(Pc) dieses weiteren Teilnehmersignals kleiner als ein vorge
gebener Bruchteil (α) der Signalstärke (P0) des für den Emp
fänger bestimmten Teilnehmersignals ist.
9. Empfänger für ein Codemultiplex-Teilnehmersignal,
- - mit einer Empfangseinrichtung zum gleichzeitigen Empfang des für den Empfänger bestimmten Teilnehmersignals sowie weiterer Teilnehmersignale, die jeweils mit einem spezifi schen Code codiert sind,
- - und mit einer Schätzungsschaltung (5), die ein Ausgangs signal der Empfangseinrichtung (1, 2) empfängt, zum Schät zen von Daten des für den Empfänger bestimmten Teilnehmersignals unter Berücksichtigung mehrerer der vom Sender für die Codierung der weiteren Teilnehmersignale verwendeten Codes,
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---|---|---|---|
DE2000116131 DE10016131A1 (de) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Verfahren zur Datenschätzung eines Teilnehmersignals und entsprechender Empfänger |
PCT/DE2001/001284 WO2001076084A1 (de) | 2000-03-31 | 2001-04-02 | Verfahren zur datenschätzung eines teilnehmersignals und entsprechender empfänger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2000116131 DE10016131A1 (de) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Verfahren zur Datenschätzung eines Teilnehmersignals und entsprechender Empfänger |
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ID=7637171
Family Applications (1)
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DE2000116131 Ceased DE10016131A1 (de) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Verfahren zur Datenschätzung eines Teilnehmersignals und entsprechender Empfänger |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2001076084A1 (de) | 2001-10-11 |
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