DE10016131A1 - Verfahren zur Datenschätzung eines Teilnehmersignals und entsprechender Empfänger - Google Patents

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 c_i aus einer für das Mobil­ funksystem, an dem der Empfänger arbeitet, vorgegebenen Menge C von orthogonalen Codes c_i, 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 c_i 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 c_i 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 S_c mit einer gespei­ cherten Signalstärke S_s 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 S_c kleiner ist als die gespeicherte S_s. Bei der erstmaligen Durchführung des Schritts S7 ist dies aufgrund der Wahl des Anfangswerts von S_s immer der Fall. Es wird daraufhin in Schritt S8 der gespeicherte Wert S_s durch den Wert S_c 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 S_c 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 P_c 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 P_b einer Übertragungsverbindung von einer Ba­ sisstation zu einer Mobilstation, in Abhängigkeit von der Zahl K_a 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 K_a 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,

dadurch gekennzeichnet, dass von den zum Codieren der weiteren Teilnehmersignale ver­ wendeten Codes wenigstens einer bei der Schätzung der Daten des für den Empfänger bestimmten Teilnehmersignals nicht ver­ wendet wird.

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 (P_c) 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,

gekennzeichnet durch eine Auswahlschaltung (8) zum Auswählen wenigstens eines der zum Codieren der weiteren Teilnehmersignale verwendeten Co­ des, der bei der Schätzung der Daten des für den Empfänger bestimmten Teilnehmersignals nicht verwendet wird.