-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die digitale Übertragungstechnik
und insbesondere auf Kanalschätzkonzepte,
die zum Entzerren eines Übertragungskanals
eingesetzt werden können.
-
Im
Falle leitungsgebundener Übertragung
(z. B. ADSL, SDSL) kann die Annahme getroffen werden, daß der Übertragungskanal
zeitinvariant ist. Dies bedeutet, daß sich seine wesentlichen Eigenschaften
während
einer laufenden Datenübertragung
nicht ändern.
-
Zu
Beginn einer Datenübertragung
bzw. nach deren Abbruch, müssen
die Kanaleigenschaften jedoch neu bestimmt werden. Dies ist notwendig,
um den empfangsseitigen Entzerrer auf den eventuellen Kanalveränderungen
anzupassen.
-
Hierzu
werden im allgemeinen sog. Trainingssequenzen übertragen, die zur Schätzung der
Kanaleigenschaften herangezogen werden. Dieser Ansatz hat jedoch
den Nachteil, daß diese
Trainingssequenzen zu einer Verminderung der effektiven Bandbreite
führen
(falls diese während
einer Datenübertragung
mitübertragen
werden) bzw. eine Datenübertragung
(beispielsweise während
einer Start-Up-Aktivierung) gänzlich
ausschließen.
Außerdem
führt (bei
z. B. einem Verbindungsabbruch) eine erneute Kanalschätzung zu
einem erhöhten
Aufwand, insbesondere was die dann notwendigen Signalisierungsmechanismen
anbetrifft.
-
US 5,335,356 offenbart eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum adaptiven Zuweisen von Ressourcen, wie
Prozessorzeit oder Prozessorauslastung, in einem mobilen Telefonsystem
(Dokument D1). Aufgrund einer Mobilität des Empfängers variiert die Übertragungsqualität kontinuierlich.
Um eine adäquate Übertragungsqualität und eine
Zufriedenheit der Teilnehmer zu sichern, wird die Übertragungsqualität der Gespräche kontinuierlich überwacht,
so daß die
Gespräche
von einem Kanal zu einem anderen geschaltet werden, wenn dadurch die Übertragungsqualität verbessert
werden kann. Dabei sind die Kanäle
als Zeitschlitze definiert, die durch das Time-Division Multiplex-Verfahren
festgelegt werden. Die Zeitschlitz-Kommunikationsfunktionen werden von
dem Exchange Terminal Circuit (ETC) seitens des mobilen Service-Centers sowie durch
einen Multiplexer (MUX) seitens der Basisstation gehandhabt. Die Übertragungsqualität wird dabei
durch eine Messung einer Signalstärke SS (SS = Signal Strength)
ausgeführt.
Dabei wird in der Basisstation eine Differenz zwischen der Signalstärke und
einer maximalen Signalstärke
gebildet. Auf der Basis dieser Differenz wird ein Zeitintervall bestimmt,
das eine Funktion dieser Zeitdifferenz ist. Die Kanäle werden
dann Klassen zugeordnet als Funktion einer optimalen Wartezeit,
die auf der Basis der bestimmten Zeitintervalle berechnet wird.
Die Basisstation bestimmt dann, ob ein Hand-off zu einer anderen
Basisstation notwendig ist oder nicht. Auf der Basis der bestimmten
Zeitintervalle werden ferner die Prozessorressourcen adaptiv zugewiesen,
in dem ausgehend von der bestimmten Wartezeit die Übertragungsqualität bei stark
veränderlichen
Kanälen
oft überwacht
wird, und die Übertragungsqualität von schwach
veränderlichen
Kanälen
weniger oft überwacht
wird.
-
EP 1 069 721 A2 offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen einer Datenrate
in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Dabei wird die Datenrate
im Sender in Abhängigkeit
von einer Messung der Verbindungsqualität eingestellt. Die Verbindungsqualität wird im
Empfänger
durch eine Zählung
der Anzahl der falschen L-PPM (L-PPM = L-Slot Puls Position Modulation)
Informationseinheiten, die durch Rauschen gestört worden sind, berechnet.
Im Sender werden in Abhängigkeit
von der Messung der Verbindungsqualität sowie von mindestens vier
vordefinierten Schwellen, die jeweils einer Datenrate von 4, 2,
1, 0,5 oder 0,25 Mb/s entsprechen, eine der erwähnten Datenraten ausgewählt.
-
EP 0 632 613 A1 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenwiedergewinnung in einem Funkkommunikationssystem.
Im Empfänger
führt der
Kanalqualitätsschätzer eine
Schätzung
einer Charakteristik des Kommunikationskanals durch. Auf der Basis
dieser Schätzung
wird selektiv eine erste oder eine zweite Dekodierungstechnik eingesetzt,
so daß unabhängig von
dem Kanalzustand entweder die Vorteile der ersten oder die Vorteile
der zweiten Dekodierungstechnik genutzt werden. Der Kanalqualitätsschätzer arbeitet
auf der Basis einer Schätzung
der Bitfehlerwahrscheinlichkeit. In Abhängigkeit von der gemessenen
Bitfehlerwahrscheinlichkeit wird entweder eine erste Dekodierungstechnik
in Form eines BCH-Codes (BCH = Bose, Chadhuri und Hocquenghen),
oder in Form einer CRC-Dekodierung eingesetzt. Um zu entscheiden,
ob die erste oder ob die zweite Dekodierungstechnik eingesetzt wird,
wird eine Schwelle verwendet.
-
EP 0 423 485 A1 offenbart
ein Verfahren und eine Einrichtung zur bidirektionalen Übertragung
von Daten. Dabei wird auf der Basis einer Empfangsgüte ein Code
zur Übertragung
gewählt.
Der Wert für
die Empfangsgüte
wird aus dem bei einer Demodulation gemessenen Verhältnis von
Signal-zu-Rausch-Leistung
gewonnen. Aufgrund einer zuvor festgelegten Wertebereichseinteilung
wird als Empfangsgüte
die Nummer des Bereichs übertragen,
in dem der Meßwert
liegt. Alternativ kann die Empfangsgüte auch bestimmt werden, in dem
der Sender in regelmäßigen Abständen eine
dem Empfänger
bekannte Bitfolge überträgt. Anhand
der über
den in Gegenrichtung verlaufenden Kanal übertragener Nummer des Bereichs
wird der jeweils zu verwendende Code von einer Code-Auswahlschaltung
abgerufen.
-
WO
00/18058 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abschätzung der Übertragungsqualität eines
digitalen Nachrichtensignals. Die Übertragungsqualität wird auf
der Grundlage von Kanalzustandsinformationen abgeschätzt, wie
sie in Form von Softbits von einem Entzerrer eines herkömmlichen
Mobilfunkempfängers
geliefert wird. Um eine schnelle Abschätzung der Übertragungsqualität zu erreichen
werden die Zuverläßigkeitswerte,
die aus den Softbits gewonnen werden, einer Tiefpaßfilterung
unterzogen. Das Tiefpaßfiltersignal
wird mit wenigstens einer Schwelle verglichen, um ein Vergleichsergebnis
zu erhalten, das als Steuersignal zum Umschalten zwischen unterschiedlichen Übertragungsmodi,
denen unterschiedliche Datenraten zugewiesen sind, als Nachrichtensignal
angewendet wird.
-
WO
98/49800 A1 offenbart ein System zum Schätzen der Funckanalbitfehlerwahrscheinlichkeit
in einem digitalen Funktelekommunikationsnetzwerk. Aufgrund der
Schätzung
der Bitfehlerwahrscheinlichkeit wird dann entweder der Service ersten
Grades oder der Service zweiten Grades ausgewählt. Der Service ersten Grades
unterscheidet sich von dem Service zweiten Grades dadurch, daß eine Modulation
auf einem niedrigeren Level eingesetzt wird. Das System schaltet
von dem Service ersten Grades zu dem Service zweiten Grades wenn
die Bitfehlerwahrscheinlichkeit in der Uplink-Richtung und in der
Downlink-Richtung eine erste Schwelle überschritten hat, um die Bitfehlerrate
in der Downlink-Richtung
unterhalb einer zweiten Schwelle liegt, wenn die restliche Bitfehlerrate
in der Uplink-Richtung unterhalb einer dritten Schwelle liegt und
wenn die Rahmenauslöschungsrate
in der Uplink-Richtung gleich 0 ist.
-
US 5,701,294 offenbart ein
System und ein Verfahren zum flexiblen Kodieren, Modulieren sowie
Zeitschlitzzuweisen in einem Funktelekommunikationsnetzwerk. Auf
der Basis einer Messung des Verhältnisses der
Trägersignalstärke zur
Interferenz wird senderseitig aufgrund von geeigneten Kostenfunktionen
aus einer Tabelle die geeignete Modulationsart, die geeignete Kodierung,
die Datenrate sowie die Zeitschlitzzuweisung durchgeführt.
-
GB 2 253 546 A offenbart
eine Funkkommunikationsvorrichtung mit gespeicherten Kodierungs/Dekodierungs-Prozeduren.
Auf der Basis des empfangenen Signallevels entscheidet der Überwachungsmonitor
in der Basisstation, ob eine der gespeicherten Sprachkodierungsprozeduren
geschaltet werden muß.
Diese Auswahlinformation wird dann von der Basisstation zur mobilen
Station übertragen.
-
DE 196 28 008 A1 offenbart
einen Entzerrerschaltkreis und – Verfahren
einer Datenkommunikationssendeeinrichtung. Dabei wird über eine
Telefonleitung ein hochfrequentes Signal und ein niederfrequentes
Signal eingegeben. Sowohl das hochfrequente Signal als auch das
niederfrequente Signal sind Frequenzumtastsignale. Aufgrund eines
Vergleichs der Pegel der beiden hoch- und niederfrequenten Signale
durch eine Pegelerkennungseinheit wird eine Pegeldifferenz ermittelt,
um einen Kompensationsparameter entsprechend dieser Pegeldifferenz
einzustellen. Die Entzerrung wird entsprechend diesem Kompensationsparameter durchgeführt. Um
eine Abschwächung
der über
Kabel übertragenen
Signale zu kompensieren ist eine Datenkommunikationssendeeinrichtung
zum Übertragen
von faximilen Daten mit einer Entzerrfunktion ausgerüstet.
-
US 5,231,648 offenbart eine
Methode zur Schätzung
der Parameter eines mobilen Radiokanals, die zum Entzerren und synchronisieren
des Radiokanals verwendet werden. Zunächst wird auf der Basis einer Trainingssequenz
die Kanalimpulsantwort durch eine Maximum-Likelihood-Ansatz sowie
durch kleinste Quadrate-Anpassung geschätzt. Die momentanen Entzerrerkoeffizienten
werden durch Inventierung der geschätzten Kanalimpulsantwort erhalten.
Nach der Trainingssequenzphase wird die Kanalimpulsantwort auf der
Basis des Aus gangssignals des Empfängers geschätzt, in dem das Ausgangssignal
des Empfängers
mit dem Empfangssignal verglichen wird und in dem der Fehler zwischen
dem momentanen empfangenen Signal und dem simulierten empfangenen
Signal minimiert wird.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein effizientes
Konzept zum Entzerren von Übertragungskanälen zu schaffen.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Entzerren eines Kanals nach
Patentanspruch 1 oder durch ein Verfahren zum Entzerren eines Kanals
nach Patentanspruch 15 oder durch ein Kommunikationssystem nach
Anspruch 16 gelöst.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß mögliche Eigenschaften
eines Übertragungskanals
nicht beliebig sind, sondern in bestimmte Klassen unterteilbar sind.
Insbesondere im Falle von leitungsgebundenen Kanälen werden solche Kanalklassen
beispielsweise durch das Übertragungsmedium selbst,
beispielsweise ein Koaxialkabel, eine Zweidrahtleitung, eine Lichtleitfaser
etc., und durch die Länge
des Übertragungskanals
bestimmt. Typischerweise werden nicht beliebige Längen eingesetzt,
sondern Längen
in bestimmten Abstufungen. Daher ist es möglich, ein Vorwissen über mehrere
zu erwartende Kanäle
dahingehend einzusetzen, daß eine
bzw. mehrere Eigenschaften des tatsächlich vorliegenden Übertragungskanals grob
charakterisiert werden, und dann der Übertragungskanal aufgrund der
grob charakterisierten Eigenschaften einer bestimmten Kanalklasse
zugeordnet wird. Anhand dieser Zuordnung des Kanals zu einer bestimmten Übertragungskanalklasse
kann die Charakterisierung des Kanals beispielsweise zu Zwecken
der Kanalentzerrung beschleunigt werden, weil diese Zuordnung bereits
anhand einiger weniger Kanaleigenschaften möglich ist.
-
Diese
notwendigen Kanaleigenschaften liefert beispielsweise die Autokorrelationsmatrix
des empfangenen Signals. Anhand der Bestimmung eines oder mehrere
Elemente der Autokorrelationsmatrix kann dann ein Vergleich mit
entsprechenden Autokorrelationsmatrix-Informationen von verschiedenen
Musterkanälen durchgeführt werden.
Die gemessenen Kanaleigenschaften können dann mit den Eigenschaften
der Musterkanäle
der verschiedenen Kanalklassen verglichen werden. In diesem Fall
wird der gemessene Übertragungskanal
mit einigen Mus terkanalinformationen weniger übereinstimmen, jedoch auch
mit zumindest einer Musterkanalinformation vergleichsweise gut übereinstimmen.
Die Kanalklasse des Musterkanals, mit dem die beste Übereinstimmung
mit dem gemessenen Kanal festgestellt wird, wird ausgewählt. Dies
ermöglicht
es, beispielsweise einen Kanalentzerrer mit voreingestellten Entzerrerparametern
für diese
Kanalklasse zu speisen, so daß relativ
schnell, nämlich
nach einer groben Bestimmung eines oder mehrerer Elemente der Autokorrelationsmatrix
des empfangenen Signals eine relativ gute Kanalentzerrung erreicht
wird, die durch eine Feinadaption noch verbessert werden kann, um
für den
gemessenen Übertragungskanal
individuelle Entzerrerparameter zu bestimmen, die jedoch von den
Musterentzerrerparametern für
die festgestellte Kanalklasse nicht mehr besonders stark abweichen
werden.
-
Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß relativ
schnell eine relativ gute Kanalschätzung erreicht wird.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß keine
Trainingssequenzen benötigt werden.
Die verfügbare
Bandbreite des Übertragungskanals
kann von Anfang an voll zur Nutzdatenübertragung eingesetzt werden.
Der Kanal wird anhand des über
den Kanal übertragenen
Signals und anhand bekannter Musterkanalklassen geschätzt. Die
Bereitstellung von Vorabinformationen über Musterkanäle verschiedener
Kanalklassen, die nicht während
der Übertragung
sondern „Off-Line" erfolgen kann, ermöglicht es, außerhalb
der Übertragung
bereits Vorarbeit zu leisten, um eine schnellere Charakterisierung
des Übertragungskanals
während
einer Datenübertragung
zu erreichen, ohne daß die
Bandbreite des Übertragungskanals durch
Verwendung von Trainingssequenzen etc. beeinträchtig wird.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild einer
Vorrichtung zum Charakterisieren eines Übertragungskanals gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine Vorrichtung zum Entzerren
eines Übertragungskanals
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
3 eine Vorrichtung zum Entzerren
eines Übertragungskanals
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
4a ein allgemeines Modell
eines leitungsgebundenen Übertragungssystems;
und
-
4b eine zeitdiskrete Struktur
des Übertragungssystems
von 4a.
-
Wie
es bereits ausgeführt
worden ist, beruht das erfindungsgemäße Konzept darauf, daß die möglichen
Eigenschaften insbesondere von leitungsgebundenen Kanälen, welche
Beispiele für
zeitinvariante Kanäle
sind, in bestimmte Klassen eingeteilt werden können. Anhand einer Zuordnung
des Kanals zu einer bestimmten Kanalklasse wird erfindungsgemäß die Schätzung des
Kanals beschleunigt. Diese Zuordnung ist bereits anhand einiger
weniger Kanaleigenschaften möglich.
Diese notwendigen Kanaleigenschaften liefert beispielsweise die
Autokorrelationsmatrix des empfangenen Signals. Im nachfolgenden
wird anhand der 4a und 4b darauf eingegangen, wie
die Autokorrelationsmatrix des empfangenen Signals bzw. einige wenige
Elemente der Autokorrelationsmatrix bestimmt werden können.
-
Ein Übertragungskanal
kann, wie es in 4a gezeigt
ist, ein Sendefilter 40, ein Empfangsfilter 42, einen
Störprozeß n(t) 44 sowie
den tatsächlichen
Nachrichtenkanal f(t) 46 umfassen, wobei das Sendefilter, das
Empfangsfilter, der Störprozeß und der
eigentliche Datenkanal jeweils durch ihre Impulsantworten im Zeitbereich
angegeben sind. Wie es in 4a gezeigt
ist, kann der Störprozeß n(t) einen
additiven Einfluß auf
das Ausgangssignal des Datenkanals haben. Dies ist in 4a durch eine Addierstelle 48 dargestellt.
In den Übertragungskanal
wird ein Eingangssignal x(t) an einem Eingang 50 eingespeist,
während
ein Ausgangssignal y(t) an einem Ausgang 52 der Übertragungsstrecke
von 4a erhalten wird.
-
4b zeigt eine alternative
Darstellung des Übertragungskanals
von 4a in zeitdiskreter
Darstellung. Das Eingangssignal x(k) an dem Eingang 50 der Übertragungsstrecke
wird in ein Übertragungsfilter 54, dessen
Impulsantwort h(k) ist, eingespeist. Der Störprozeß n(k) wird, gefiltert durch
ein Störfilter 56,
dessen Impulsantwort mit g(k) bezeichnet ist, mittels der Addierstelle 48 auf
das Ausgangssignal des Kanalfilters h(k) aufaddiert, um schließlich an
dem Ausgang 52 der Übertragungsstrecke
das zeitdiskrete Ausgangssignal y(k) zu erhalten.
-
Wenn
die Vektorschreibweise verwendet wird, so ergibt sich für das empfangene
Signal y(k) folgende Beziehung: y = H·x + G·n
-
In
der obigen Gleichung sind das Empfangssignal y, das Eingangssignal
x und der Störprozeß n folgendermaßen definiert: y = [y(0),..., y(l – 1)], x = [(0),..., x(l – 1)], n
= [n(0),..., n(l – 1)]
-
Mit
H und G werden die nachfolgend dargestellten Faltungsmatrizen des
Kanalfilters h und des Störfilters
g bezeichnet:
-
Wird
nun am Ausgang 52 der Übertragungsstrecke
von 4b, also empfangsseitig,
die Autokorrelationsmatrix des empfangenen Signals y gebildet, so
folgt unter der Annahme, daß der
Störprozeß n mit
dem Eingangssignal x unkorreliert ist, folgender Zusammenhang: E{y·yH} = H·E{x·xH}·HH + G·E{n·nH}·GH
-
Die
Notation E{...} bezeichnet, wie es für Fachleute bekannt ist, den
mathematischen Erwartungswert. Der Operator (...)H bezeichnet
in üblicher
Notation die Transposition und Konjugation einer Matrix. Unter der weiteren
Annahme, daß das
Eingangssignal und der Störprozeß weiß sind,
läßt sich
der Erwartungswert E{...} wie folgt ausdrücken: E{y·yH} = σ2x ·H·HH + σ2n ·G·GH
-
In
der obigen Gleichung bezeichnet σ 2 / x die
Leistung des Eingangsprozesses, während σ 2 / n die Leistung des Störprozesses
darstellt. Bei den resultierenden Matrizen H·HH und
G·GH handelt es sich um die Autokorrelationsmatrizen
von H und G, welche nachfolgend als Rh und
Rg bezeichnet werden. Die Autokorrelationsmatrix
des empfangenen Signals y läßt sich
nun folgendermaßen
darstellen: E{y·yH}
= σ2x ·Rh + σ2n ·Rg
-
Wie
es nachfolgend erläutert
wird, umfaßt
die Autokorrelationsmatrix bzw. Teile der Autokorrelationsmatrix
des emp fangenen Signals y die Autokorrelationsmatrix der Kanalimpulsantwort
h, bewertet mit der Leistung des Sendesignals. Dieser Autokorrelationsmatrix
ist ferner die Autokorrelationsmatrix des bekannten Empfangsfilters überlagert
(bewertet mit der Leistung des Störprozesses n). Unter der weiteren üblicherweise gegebenen
Annahme, daß die
Störleistung
geringer als die Signalleistung ist, ergibt sich für die Autokorrelationsmatrix
der Kanalimpulsantwort folgender Ausdruck:
-
Da
die Autokorrelationsmatrix Rh bereits Teilinformationen über den Übertragungskanal
liefert, wird sie bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung zu einer Vorentscheidung über die Kanalklasse, der der
aktuell betrachtete Übertragungskanal
zugeordnet ist, herangezogen.
-
Es
sei darauf hingewiesen, daß es
nicht unbedingt erforderlich ist, zum Erhalten von groben Kanalinformationen,
um den aktuell betrachteten Kanal einer Kanalklasse zuordnen zu
können,
die Autokorrelationsmatrix des Empfangssignals verwendet werden
muß, obgleich
die oben beschriebene Vorgehensweise universell einsetzbar ist.
Sind von einem Übertragungssystem
nämlich
beispielsweise die Sendeleistung, die Modulationsart und die Dämpfung des
Kanals pro Längeneinheit
bekannt, so kann eine einfache Kanalklassenzuordnung auch dadurch
erreicht werden, daß am
Empfänger
die Leistung des Empfangssignals gemessen wird, und daß eine Kanalzuordnung
einfach auf der Basis der Leistung des Empfangssignals durchgeführt wird.
Die Leistung des Empfangssignals z. B. gemittelt über eine
bestimmte Zeitdauer entspricht lediglich einem einzigen Element
der Autokorrelationsmatrix des Empfangssignals, nämlich dem
Element in der ersten Zeile und der ersten Spalte. Daraus ist ersichtlich,
daß auch
einige wenige beliebig auswählbare
Elemente der Autokorrelationsmatrix des Empfangssignals oder z.
B. einfach nur die Leistung des Empfangssignals genügen, um bereits
eine Kanalklassenzuordnung zu erreichen. Die im Einzelfall verwendete
Vorgehensweise wird sich danach richten, welche Kanäle zu erwarten
sind, d. h. welches Vorwissen bereits in Form der Musterkanäle einem Empfänger zur
Verfügung
gestellt werden kann, um eine schnelle Kanalschätzung zu Zwecken der Kanalentzerrung
zu erreichen.
-
Im
nachfolgenden wird auf 1 eingegangen,
um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darzustellen. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Charakterisieren
eines Übertragungskanals. Die
Vorrichtung umfaßt
eine Einrichtung 10 zum Extrahieren einer auf den Übertragungskanal
hinweisenden Kanalgröße aus einem über den Übertragungskanal übertragenen
Signals, das in 1 mit
Eingangssignal 12 bezeichnet ist. Die Einrichtung 10 zum
Extrahieren arbeitet vorzugsweise auf der Basis der Schätzung der Autokorrelationsmatrix
des empfangenen Signals bzw. auf der Basis der Schätzung eines
Teils dieser Autokorrelationsmatrix.
-
Der
Einrichtung 10 ist eine Einrichtung 14 zum Vergleichen
der extrahierten Kanalgröße mit einer Mehrzahl
von Kanalgrößen nachgeschaltet,
wobei jeder vorgegebenen Kanalgröße der Mehrzahl
von vorgegebenen Kanalgrößen eine
Kanalklasse einer Mehrzahl von Kanalklassen zugeordnet ist. Die
Einrichtung 14 zum Vergleichen führt ferner vorzugsweise die
Wahl einer Kanalklasse anhand der Schätzung der Einrichtung 10 durch.
Eine Einrichtung 16 zum Behandeln des Übertragungskanals als Übertragungskanal
der Kanalgröße, deren
Kanalgröße der extrahierten
Kanalgröße am ehesten
entspricht, führt
somit, in anderen Worten ausgedrückt,
eine Zuordnung eines Musterkanals zu dem aktuell betrachteten Kanal
durch, aus dem das Eingangssignal 12 stammt.
-
Zunächst wird
also die Autokorrelationsmatrix bzw. Teile davon geschätzt. Die
Schätzung
kann auf einem beliebigen bekannten Verfahren basieren, wobei solche
bekannten Verfahren beispielsweise in K. D. Kammeyer und K. Kroschel, „Digitale
Signalverarbeitung",
B. G. Teubner, Stuttgart, 1998, beschrieben sind.
-
Aufgrund
dieser Schätzung
erfolgt dann eine grobe Vorauswahl einer Kanalklasse, zu der der
tatsächliche
Kanal zugeordnet werden kann. Die Kanalklassen bzw. ihre Eigenschaften,
wie z. B. die Autokorrelationsmatrizen bzw. Teile davon, stehen
vorzugsweise in Form von abgespeicherten Referenzwerten zur Verfügung. Anhand
der Zuordnung des tatsächlichen
Kanals zu einer der Kanalklassen wird ein Musterkanal ausgewählt, der
mit dem tatsächlich
betrachteten Kanal am besten übereinstimmt.
-
Alternativ
dazu kann die Auswahl des Musterkanals direkt anhand der Schätzung der
Autokorrelationsmatrix des empfangenen Signals erfolgen. Die in 1 gezeigte Vorrichtung liefert
somit einem Empfänger einen
Musterkanal, der den tatsächlichen
Kanal am besten approximiert. Anhand dieser Zuordnung können dann
Entzerrerkoeffizienten eines in dem Empfänger gegebenenfalls vorhandenen
Entzerrers grob voreingestellt werden. Falls eine Rückwirkung
auf den Sender verfügbar
ist, könnte
der Sender auch adaptiv eingestellt werden, um eine Vorverzerrung
des Signals durchzuführen.
In diesem Fall müßte in dem
Empfänger
selbst kein Entzerrer vorhanden sein.
-
Im
nachfolgenden wird anhand von 2 auf
einen Empfänger
mit Entzerrerschaltung eingegangen. Das gestörte Eingangssignal 12 wird
der Einrichtung 10 zum Schätzen der Autokorrelationsmatrix
zugeführt, die
einen Musterkanal auswählt.
Eine Identifikation des Musterkanals wird von der Einrichtung 16 zu
einer Einrichtung 20 zum Dimensionieren eines Entzerrers
zugeführt.
Der Entzerrer führt
eine Entzerrung 22 des gestörten Empfangssignals 12 durch
und liefert ausgangsseitig ein vorentzerrtes bzw. grob entzerrtes Empfangssignal,
das einer Einrichtung 24 zur weiteren Signalverarbeitung
beispielsweise mittels einer Feinentzerrung, zugeführt werden
kann.
-
In 3 ist eine Vorrichtung gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die in 3 gezeigte Vorrichtung unterscheidet
sich von der in 1 gezeigten
Vorrichtung insbesondere dahingehend, daß nicht, wie in 1, eine Kanalklasse anhand
der durch die Einrichtung 10 erhaltenen Schätzung ausgewählt wird
und dann ein Musterkanal zugeordnet wird, sondern daß direkt
anhand der Kanalschätzung
eine Entzerrerklasse mittels einer Einrichtung 30 ausgewählt wird,
und daß dann,
auf der Basis der durch die Einrichtung 30 gewählten Entzerrerklasse
ein Musterentzerrer mittels einer Einrichtung 32 zugeordnet
wird. Die Entzerrerkoeffizienten werden also direkt anhand der Eigenschaften
des tatsächlichen Kanals
dimensioniert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Entzerrerkoeffizienten
als Musterfunktionen in einer Tabelle abgespeichert sind. Die Wahl
der Musterfunktion erfolgt somit direkt anhand der Eigenschaften
des tatsächlichen
Kanals. Alternativ kann der Musterentzerrer direkt auf der Basis
der durch die Einrichtung 10 erhaltenen Daten zugeordnet
werden.
-
Wie
es bereits ausgeführt
worden ist, ist das erfindungsgemäße Konzept dahingehend vorteilhaft,
daß eine
Entzerrung eines ankommenden Signals ohne Trainingssequenzen erfolgen
kann. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn nicht genügend oder überhaupt
keine Trainingssequenzen zur Verfügung stehen.
-
Nach
einem Verbindungsabbruch kann dann gemäß der vorliegenden Erfindung
eine notwendige Re-Initialisierungsphase beschleunigt werden. Hierzu
werden während
der Re-Initialisierungsphase
im Stand der Technik oft zunächst
empfangsseitig bekannte Trainingssequenzen übertragen, die dazu dienen,
den Entzerrer im Empfänger
neu zu dimensionie ren. Während
dieser Phase ist im Stand der Technik keine Datenübertragung
möglich.
Das erfindungsgemäße Konzept
ermöglicht
es dagegen, ohne Trainingssequenzen den Entzerrer im Empfänger zu
dimensionieren. Diese Dimensionierung wird eine relativ grobe Dimensionierung sein,
wobei die Grobheit jedoch von der Anzahl der einstellbaren Muster-Kanalklassen
abhängt.
Bereits während
der Grobdimensionierung kann, wenn Störeinflüsse auf den Kanal nicht all
zu hoch sind, bereits eine Übertragung
von Nutzdaten mit im Vergleich zu der Datenrate, die bei optimaler
Entzerrereinstellung möglich ist,
geringerer Datenrate erfolgen.
-
Das
mit der geringeren Datenrate einhergehende höhere Signal/Rausch-Verhältnis muß dabei
ausreichend sein, damit die Nutzdaten im Empfänger korrekt decodiert werden
können.
Im Anschluß an
die Grob-Einstellung des Entzerrers kann ein adaptives Feinentzerrungsverfahren
verwendet werden, das beispielsweise entscheidungsrückgekoppelt
arbeitet. Je stärker
konvergent die Feinadaption arbeitet, um so schneller kann auch
die Datenrate von der niedrigen Datenrate auf die im normalen Betrieb
vorhandene hohe Datenrate gesteigert werden. Ein Sender, der dazu
geeignet ist, muß somit
eine niedrige Datenrate liefern können und, wenn eine Grobentzerrung
durch Zuordnung einer Kanalklasse erreicht ist, diese niedrige Datenrate kontinuierlich,
schrittweise oder auf einen Schlag steigern können, um den Kanal mit der
maximal zulässigen Datenrate
auszulasten, was jedoch nur möglich
ist, wenn der Empfänger-Entzerrer
optimal eingestellt ist, damit die Bitfehlerraten im Empfänger unterhalb
vorgeschriebener Grenzen bleiben.
-
Das
erfindungsgemäße Konzept
kann jedoch auch dazu verwendet werden, um neben der Re-Initialisierungsphase
nach einem Verbindungsabbruch, auch die Initialisierungsphase zu
Beginn einer Verbindung zu beschleunigen. Hierzu erfolgt zunächst eine
grobe Vorauswahl des Kanals und darauffolgend eine erste Signalentzerrung.
-
Wie
es anhand der 4a und 4b ausgeführt worden ist, wird für die erfindungsgemäße Kanalcharakterisierung
bzw. Entzerrung der mathematische Erwartungswert der Autokorrelationsmatrix
des empfangenen Signals y verwendet. Wie es bekannt ist, ist eine
zeitliche Mittelung, die eigentlich für die Berechnung einer Autokorrelation
benötigt
wird, äquivalent
zu einer Scharmittelung, wenn die Scharmittelung über eine
lange Zeitdauer durchgeführt
wird. Der Scharmittelwert bzw. der Erwartungswert E{...} des Empfangssignals
wird dadurch erhalten, daß eine
bestimmte Anzahl von zeitdiskreten Empfangssignalwerten, beispielsweise
die zeitdiskreten Empfangssignale mit der laufenden Nummer 1 bis
10, genommen werden. Daraufhin wird die Autokorrelation der Folge
mit den zeitdiskreten Abtastwerten 2 bis 11 berechnet. Dieser Vorgang
wird dann für
die zeitdiskreten Ausgangssignalwerte 3 bis 12, 4 bis 13, 5 bis
14, ... wiederholt. Eine Mittelung über sämtliche bestimmten Autokorrelationsfunktionen
gibt schließlich
den Erwartungswert. Es hat sich herausgestellt, daß bereits
eine Mittelung über
1000 Autokorrelationen von 1000 verschiedenen Ausgangssignalfolgen
zu einer ausreichend detaillierten Kanalschätzung führt, so daß eine aussagekräftige Kanalklassenwahl
durchgeführt werden
kann. Aus dem obigen Beispiel ist ferner zu sehen, daß die Ausgangssignalfolgen,
unter Verwendung derer der Erwartungswert gebildet wird, nicht aneinander
angrenzend sein müssen,
sondern überlappend
sein dürfen.
Dies bedeutet, daß eine
Grobadaption auch in mehreren Stufen durchgeführt werden kann. So kann bereits
auf der Basis der Ergebnisse der ersten ausgewerteten Ausgangssignalfolge
eine – wenn
auch sehr grobe – Entzerrereinstellung
durchgeführt
werden, die dann, nach und nach, verfeinert wird, indem aus einer groben
Kanalklasse immer detailliertere „Kanalunterklassen" ausgewählt werden,
bis die Entzerrereinstellung hinreichend genau ist, daß eine beispielsweise
entscheidungsrückgekoppelt
arbeitende Feinadaption zu einer exakten Einstellung der Entzerrerparameter
führt.
