DE102004042557B4 - Verfahren zur Auswahl einer Detektionsvariante für ein von einer Funkstation eines Funkkommunikationssystems über einen Funkkanal empfangenes Signal sowie Funkstation und Computerprogramm - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Auswahl einer Detektionsvariante für ein von einer Funkstation (NodeB) eines Funkkommunikationssystems über einen Funkkanal empfangenes Signal (Y),
– bei dem die Detektionsvariante abhängig von zumindest einem Empfangsparameter (EP) bezüglich einer Signalstärke des empfangenen Signals (Y) ausgewählt wird,
– bei dem eine erste Detektionsvariante ausgewählt wird, falls der Empfangsparameter (EP) kleiner als ein erster Grenzwert (G1, G1') ist,
– bei dem eine zweite Detektionsvariante ausgewählt wird, falls der Empfangsparameter (EP) größer oder gleich dem ersten Grenzwert (G1, G1') ist,
und bei dem als Empfangsparameter (EP) ein Signal-zu-Störsignal-Verhältnis verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Detektionsvariante ausgewählt wird, falls das Signal-zu-Störsignal-Verhältnis größer oder gleich dem ersten Grenzwert (G1') ist und falls gleichzeitig ein erstes Fehlersignal (e1) kleiner oder gleich einem zweiten Grenzwert (G2) ist und/oder ein zweites Fehlersignal (e2) kleiner oder gleich einem dritten Grenzwert (G3) ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl einer Detektionsvariante für ein von einer Funkstation eines Funkkommunikationssystems über einen Funkkanal empfangenes Signal sowie eine entsprechende Funkstation und ein entsprechendes Computerprogramm.
• In Funkkommunikationssystemen, beispielsweise gemäß dem GSM-Standard (GSM: Global System for Mobile Communications) oder gemäß dem UMTS-Standard (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System), werden Daten, d.h. Informationseinheiten zwischen Mobilstationen und Basisstationen über Funkkanäle übertragen. Funkkanäle unterscheiden sich z.B. durch ihre Trägerfrequenzen, auf die die jeweiligen Daten auf moduliert sind, und/oder durch ihre Spreizcodes, falls ein CDMA-Verfahren verwendet wird (CDMA: Code Division Multiple Access).
• Empfängt beispielsweise eine Basisstation ein auf eine Trägerfrequenz auf moduliertes und mit einem individuellen Spreizcode gespreiztes Signal, so ist der Empfang des Signals neben dem Rauschen des Detektors der Basisstation auch durch Interferenzen gestört. Interferenzen treten beispielsweise durch Übertragungen anderer Mobilstationen auf, die die gleiche Trägerfrequenz aber einen anderen individuellen Spreizcode verwenden. Ebenso können Interferenzen durch Übertragungen auftreten für die Trägerfrequenzen verwendet werden, die in der Nähe der Trägerfrequenz der Mobilstation liegen und für die der gleiche oder ein unterschiedlicher individueller Spreizcode verwendet wird. Die zuvor genannten Interferenzen werden als Gleichkanal- und Nachbarkanalinterferenz bezeichnet. Gleichkanal- und Nachbarkanalinterferenz tritt beispielsweise auch bei Mobilfunksystemen auf, die mit Frequenzmultiplex arbeiten, beispielsweise gemäß dem GSM-Standard, und zwar insbesondere dann, wenn die in einer Funkzelle verwendeten Trägerfrequenzen oder benachbarte Trägerfrequenzen in einer räumlich nicht ausreichend weit entfernten anderen Funkzelle verwendet bzw. wiederverwendet werden. (Interferenz steht hier für die Gesamtheit der Interferenzen.)
• Durch den Einsatz von an die aktuellen Übertragungsbedingungen angepassten Filtern oder durch andere Verfahren insbesondere aus der digitalen Signalverarbeitung können in einem empfangenen Signal enthaltene Interferenzen mehr oder weniger eliminiert werden. Auf diese Weise kann die Detektion des Signals verbessert werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von Interferenzeliminierung (interference cancellation). Weiterhin sind auch Empfängerarchitekturen bzw. Empfangsalgorithmen bekannt, mittels derer stark verrauschte Signale besser empfangen werden können. Diese Empfängerarchitekturen bzw. Empfangsalgorithmen sind jedoch störempfindlicher gegenüber Interferenz.
• Während einer Verbindung über einen Funkkanal kann es vorkommen, dass nicht alle empfangenen Signale durch ein Interferenzeliminierungsverfahren besser detektiert werden können als ohne Interferenzeliminierung. Wird nun eine Interferenzeliminierung für alle über die Verbindung empfangenen Signale durchgeführt, führt dies dazu, dass sich für diejenigen Sig nale, für die eine Interferenzeliminierung nicht geeignet ist, Fehlerraten weit über dem Durchschnitt ergeben.
• Ein Funkempfänger mit Mitteln zum Unterdrücken von Interferenzen ist beispielsweise aus der US 4739518 bekannt. Der Funkempfänger verfügt über einen Schalter zum selektiven Verwenden der Interferenzunterdrückung. Beispielsweise wird die Interferenzunterdrückung aktiviert, falls eine Empfangsleistung eines interferierenden Signals mehr als 60 dB größer ist als eine Empfangsleistung eines gewünschten Signals.
• Aus der EP 0632613 A1 ist ein Empfänger eines Funkkommunikationssystems bekannt, der in Abhängigkeit von einer geschätzten Kanalqualität eine erste oder eine zweite Dekodiertechnik verwendet.
• Aus der WO 99/35754 ist ein Empfänger bekannt, der wahlweise eines von zwei Filtern zum filtern eines empfangenen Signals verwendet. Die Auswahl erfolgt in Abhängigkeit eines Verhältnisses einer Signalstärke eines gewünschten Kanals zu einer Signalstärke benachbarter Kanäle.
• Aus der WO 02/078205 A1 ist ein Empfänger zum Empfang von CDMA-Signalen bekannt, bei dem als Empfangsmodus ein Rake-Modus, ein LMMSE-Modus oder ein Korrelationsmodus in Abhängigkeit eines Laufzeitunterschieds und/oder eines Signal-zu-Rausch Verhältnisses eines Kommunikationskanals ausgewählt wird.
• Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Funkstation und ein Computerprogramm anzugeben, mittels derer eine verbesserte Detektion eines von der Funkstation über einen Funkkanal empfangenen Signals erreicht werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch das Verfahren sowie die Funkstation und das Computerprogramm gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
• Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
• In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Auswahl einer Detektionsvariante für ein von einer Funkstation eines Funkkommunikationssystems über einen Funkkanal empfangenes Signal, wird die Detektionsvariante abhängig von zumindest einem Empfangsparameter bezüglich einer Signalstärke des empfangenen Signals ausgewählt. Als der zumindest eine Empfangsparameter wird ein Signal-zu-Störsignal-Verhältnis, beispielsweise ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis und/oder ein Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis verwendet. Eine erste Detektionsvariante wird ausgewählt, falls der Empfangsparame ter kleiner als ein erster Grenzwert ist, und eine zweite Detektionsvariante wird ausgewählt, falls der Empfangsparameter größer oder gleich dem ersten Grenzwert ist. Erfindungsgemäß wird die erste Detektionsvariante ausgewählt, falls das Signal-zu-Störsignal-Verhältnis größer oder gleich dem ersten Grenzwert ist und falls gleichzeitig ein erstes Fehlersignal kleiner oder gleich einem zweiten Grenzwert ist und/oder ein zweites Fehlersignal kleiner oder gleich einem dritten Grenzwert ist.
• Auf diese Weise wird ermöglicht, dass bei einem Überschreiten des ersten Grenzwertes durch das Signal-zu-Störsignal-Verhältnis die erste Detektionsvariante ausgewählt wird, falls das erste und/oder das zweite Fehlersignal kleiner oder gleich dem entsprechenden Grenzwert sind, während sonst beim Überschreiten des ersten Grenzwertes durch das Signal-zu-Störsignal-Verhältnis die zweite Detektionsvariante ausgewählt wird. Das erste und zweite Fehlersignal bieten die Möglichkeit, zu überprüfen, ob das erste Detektionsverfahren auch beim Überschreiten des ersten Grenzwertes durch das Signal-zu-Störsignal-Verhältnis ein besseres Detektionsergebnis liefert als beispielsweise die zweite Detektionsvariante.
• Die Auswahl der Detektionsvarianten kann durch ein Umschalten zwischen verschiedenen Empfängerarchitekturen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können bei einem parametrisierbaren, d.h. veränderbar ausgestalteten Verfahren zur Detektion Detektionsvarianten auch durch jeweiliges Einstellen der Parameter ausgewählt werden. Dabei lassen sich Abstufungen zwischen einer rein auf Interferenzeliminierung und einer rein auf Rauschstörung ausgelegten Detektionsvariante erzielen.
• Bei dem empfangenen Signal handelt es sich beispielsweise um ein digitales Basisbandsignal, das durch Demodulieren eines auf einer Trägerfrequenz mittels zumindest einer Antenne der Funkstation empfangenen Signals gewonnen wird.
• Ein Signal-zu-Störsignal-Verhältnis wird beispielsweise anhand des Verhältnisses der Empfangsleistung des empfangenen Signals und der Empfangsleistung von einigen oder allen Störsignalen ermittelt. Unter Störsignal ist beispielsweise das Rauschen einer Detektionseinheit der Funkstation zu verstehen. Weiterhin sind unter Störsignal auch Interferenzen durch Übertragungen anderer Funkstationen auf dem Funkkanal oder auf benachbarten Funkkanälen zu verstehen. Benachbarte Funkkanäle sind z.B. Funkkanäle, die eine Trägerfrequenz aufweisen, die geringfügig oberhalb oder unterhalb der Trägerfrequenz des Funkkanals liegt.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ermittelt die Funkstation eine erste gefilterte Trainingssequenz, indem sie eine bekannte, über den Funkkanal empfangene Trainingssequenz in einem ersten Filter mit ersten Filterparametern filtert. Weiterhin ermittelt die Funkstation eine zweite gefilterte Trainingssequenz, indem sie die bekannte Trainingssequenz in einem zweiten Filter mit zweiten Filterparameter filtert, wobei das zweite Filter dazu ausgebildet ist, den Funkkanal und den ersten Filter nachzubilden. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung wird das erste Fehlersignal aus der Differenz zwischen der ersten und der zweiten gefilterten Trainingssequenz gebildet, wobei die ersten und zweiten Filterparameter derart angepasst werden, dass das erste Fehlersignal verringert wird.
• Die bekannte Trainingssequenz ist beispielsweise in einem Speicher der Funkstation gespeichert.
• Vorteilhafterweise erfolgt anhand der nach dem Verringern des ersten Fehlersignals vorliegenden ersten gefilterten Trainingssequenz und anhand der bekannten Trainingssequenz eine Schätzung einer Faltung des Funkkanals mit dem ersten Filter und das zweite Fehlersignal wird aus der Differenz zwischen der Schätzung der Faltung des Funkkanals mit dem ersten Filter und dem nach dem Verringern des ersten Fehlersignals vorliegenden Wert der zweiten Filterparameter gebildet.
• Anhand des zweiten Fehlersignals kann beispielsweise überprüft werden, ob beim Verringern des ersten Fehlersignals durch Anpassen der ersten und zweiten Filterparameter keine Rechenfehler aufgetreten sind, die das erste Fehlersignal fälschlicherweise einen Wert annehmen lassen, der kleiner oder gleich dem zweiten Grenzwert ist.
• Es ist zweckmäßig, dass der Wert des zweiten und/oder dritten Grenzwertes von dem Wert des Signal-zu-Störsignal-Verhältnisses abhängt.
• Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Signal-zu-Störsignal-Verhältnis ein Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis verwendet wird, und dass durch die erste Detektionsvariante eine Interferenzeliminierung durchgeführt wird, während die zweite Detektionsvariante auf eine Interferenzeliminierung verzichtet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine Interferenzeliminierung immer durchgeführt wird, wenn ein schlechtes Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis vorliegt, d.h. das Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis ist kleiner als der ers te Grenzwert. Ist das Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis größer oder gleich dem ersten Grenzwert, wird auf eine Interferenzeliminierung verzichtet, es sei denn, es kann anhand des ersten und zweiten Fehlersignals festgestellt werden, dass eine Interferenzeliminierung auch bei einem Überschreiten des ersten Grenzwertes durch das Signal-zu-Störsignal-Verhältnisses ein besseres Detektionsergebnis liefert.
• Die Interferenzeliminierung kann mit Vorteil durch Anpassen der räumlichen Empfangseigenschaften der Funkstation erfolgen. Hierzu kann entweder eine Richtantenne oder eine aus mehreren Antennen kombinierte Antennenvorrichtung verwendet werden. Die Empfangseigenschaften der Funkstation, d.h. die Richtungen aus denen bevorzugt Signale empfangen werden, lassen sich dann so einstellen, dass Interferenzen im empfangenen Signal reduziert werden. Beispielsweise können die Empfangssignale von mehreren Antennen getrennt gefiltert und dann so addiert werden, dass ein Störsignal dabei weitgehend ausgelöscht wird.
• Die erfindungsgemäße Funkstation weist alle Merkmale auf, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt werden. Insbesondere können entsprechende Mittel zur Durchführung der einzelnen Verfahrensschritte oder Verfahrensvarianten vorgesehen sein.
• Das erfindungsgemäße Computerprogramm weist alle Merkmale auf, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt werden. Insbesondere können entsprechende Programmabschnitte zur Durchführung der einzelnen Verfahrensschritte oder Verfahrensvarianten vorgesehen sein. Das Computerprogramm hat durch das Verarbeiten von auf physikalischen Größen beruhenden Messwerten, nämlich dem empfangenen Signal und dem Empfangsparameter, sowie durch die Auswahl einer Detektionsvariante für die Funkstation in Abhängigkeit von dem Empfangsparameter einen über das normale physikalische Zusammenspiel zwischen Computerprogramm und Recheneinheit hinausgehenden technischen Effekt.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystems, und
• 2 eine schematische Darstellung eines Detektors mit Mitteln zur erfindungsgemäßen Auswahl einer Detektionsvariante.
• Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Gegenstände.
• Eine Funkstation eines Funkkommunikationssystems ist beispielsweise eine Teilnehmerstation oder eine Basisstation.
• Eine Teilnehmerstation ist beispielsweise ein Mobilfunkendgerät, insbesondere ein Mobiltelefon oder auch eine bewegliche oder ortsfeste Vorrichtung zur Übertragung von Bild- und/oder Tondaten, zum Fax-, Short Messages Service SMS- und/oder E-Mail-Versand und/oder zum Internetzugang.
• Eine Basisstation ist eine netzseitige Funkstation, die von einer Teilnehmerstation Nutz- und/oder Signalisierungsdaten empfängt und/oder Nutz- und/oder Signalisierungsdaten an die Teilnehmerstation sendet. Eine Basisstation ist über netzseitige Einrichtungen mit einem Kernnetz verbunden, über das Verbindungen in andere Funkkommunikationssysteme oder in andere Datennetze erfolgen. Unter einem Datennetz ist beispielsweise das Internet oder ein Festnetz mit beispielsweise leitungsvermittelten Verbindungen für z.B. Sprache und/oder Daten zu verstehen.
• Nachfolgend wird als Funkstation eine Basisstation betrachtet, ohne jedoch damit zum Ausdruck bringen zu wollen, dass die Erfindung hierauf beschränkt sein soll.
• Die Erfindung kann vorteilhaft in beliebigen Funkkommunikationssystemen verwendet werden. Unter Funkkommunikationssystemen sind Systeme zu verstehen, in denen eine Datenübertragung zwischen Funkstationen über eine Luftschnittstelle erfolgt. Die Datenübertragung kann sowohl bidirektional als auch unidirektional erfolgen. Funkkommunikationssysteme sind insbesondere beliebige Mobilfunksysteme beispielsweise digitale Mobilfunksysteme nach dem GSM- oder dem UMTS-Standard. Auch zukünftige Mobilfunksysteme, beispielsweise der vierten Generation, sowie Ad-hoc-Netze sollen unter Funkkommunikationssystemen verstanden werden. Funkkommunikationssysteme sind beispielsweise auch drahtlose lokale Netze (WLANs: Wireless Local Area Networks) gemäß den Standards IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11a-i, HiperLAN1 und HiperLAN2 (HiperLAN: high performance radio local area network) sowie Bluetooth-Netze.
• In Mobilfunksystemen hat eine Empfangsvorrichtung (Detektor) einer Funkstation die Aufgabe, die für die Funkstation und somit auch für die Empfangsvorrichtung bestimmten gesendeten Daten, die in einem empfangenen Signal enthalten sind, fehlerfrei bzw. möglichst fehlerarm zu detektieren.
• Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel eines digitalen Mobilfunksystems nach dem UMTS-Standard beschrieben, ohne jedoch damit zum Ausdruck bringen zu wollen, dass die Erfindung hierauf beschränkt sein soll.
• 1 zeigt schematisch eine Teilnehmerstation UE, die über einen Funkkanal ein Signal SIG an eine Basisstation NodeB sendet. Der Empfang des Signals SIG wird durch Rauschen und Interferenzen, beispielsweise mit Signalen, die von anderen, nicht dargestellten Teilnehmerstationen an die Basisstation NodeB oder an andere Basisstationen übertragen werden, gestört. Von der Basisstation NodeB wird daher anstelle des gesendeten Signals SIG ein gestörtes Signal Y empfangen, beispielsweise ein nach diversen Verarbeitungschritten im Empfänger resultierendes digitales Basisbandsignal, und einem beispielsweise innerhalb der Basisstation NodeB angeordneten Detektor D zugeführt. In dem Signal SIG enthalten ist eine bekannte Trainingssequenz X, beispielsweise eine der Basisstation NodeB bekannte Abfolge von Informationseinheiten (z.B. Bits). Die bekannte Trainingssequenz X ist in der Basisstation NodeB beispielsweise in einem Speicher SP gespeichert. Der Speicher SP ist mit dem Detektor D verbunden, so dass dem Detektor die bekannte Trainingssequenz X bei Bedarf zur Verfügung steht. Außer der bekannten Trainingssequenz X sind in dem Signal SIG auch Nutz- und/oder Signalisierungsdaten enthalten, mittels derer Informationen wie z.B. Bild- und/oder Tondaten und/oder Steuersignale beispielsweise in Form von Datensymbolen übertragen werden.
• Die Basisstation NodeB ist mit einer Funknetzsteuerung RNC verbunden, der wiederum mit einem Kernnetz CN verbunden ist. Die Basisstation NodeB und die Funknetzsteuerung RNC sind Bestandteile eines Funkzugangsnetzes eines Funkkommunikationssystems beispielsweise gemäß dem UMTS-Standard. Das Funkzugangsnetz weist eine Vielzahl von Basisstationen und Funknetzsteuerungen auf, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 nicht dargestellt sind. Das Kernnetz CN besteht seinerseits ebenfalls aus einer Vielzahl von Einrichtungen, die für einen Betrieb des Funkkommunikationssystems erforderlich sind. Diese Einrichtungen sind ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Auch Verbindungen vom Kernnetz CN in andere Datennetze sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
• In 2 ist schematisch ein Aufbau des Detektors D dargestellt. Der Detektor D weist alle Mittel auf, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Detektion des empfangenen Signals Y, insbesondere zur Detektion der in dem empfangenen Signal enthaltenen Nutz- und Signalisierungsdaten, erforderlich sind. Zur besseren Übersichtlichkeit sind in 2 nur diejenigen Mittel dargestellt, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Durchführung eines alternativen Verfahrens verwendet werden.
• In einem anhand von 2 erläuterten alternativen Verfahren wird das empfangene Signal Y einer Recheneinheit RE zugeführt, in der als Empfangsparameter EP die Empfangsleistung des empfangenen Signals Y bestimmt wird. Hat das empfangene Signal Y beispielsweise eine Vorrichtung mit einstellbarer Verstärkung durchlaufen, wird deren Einstellung bei der Bestimmung der Empfangsleistung berücksichtigt. Der Wert der Empfangsleistung wird einer ersten Vorrichtung V1 zugeführt und dort mit einem ersten Grenzwert G1 verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird einem Prozessor PR zugeführt. Der Prozessor PR steuert eine Schalteinheit S, die je nach Ansteuerung durch den Prozessor PR entweder das empfangene Signal Y oder ein interferenzeliminiertes Signal Y' zur weiteren Signalverarbeitung in der Basisstation NodeB zur Verfügung stellt. Der Schalteinheit S werden daher über einen ersten Eingang 1 das empfangene Signal Y und über einen zweiten Eingang 2 das interferenzeliminierte Signal Y' zugeführt. Ist die Empfangsleistung kleiner als der erste Grenzwert G1, schaltet der Prozessor PR die Schalteinheit S derart, dass über den ersten Eingang 1 das empfangene Signal Y von der Schalteinheit S an eine nicht dargestellte Signalverarbeitungsvorrichtung weitergeleitet wird, in der eine erste Detektionsvariante verwendet wird, welche dazu ausgelegt ist Signale zu detektieren, die im Wesentlichen durch Rauschen gestört sind. Die Signalverarbeitungsvorrichtung kann selbstverständlich Bestandteil des Detektors D sein oder separat angeordnet sein.
• Ist die Empfangsleistung größer oder gleich dem ersten Grenzwert G1, wählt der Prozessor PR eine zweite Detektionsvariante aus, indem er die Schalteinheit S auf den zweiten Eingang 2 schaltet, so dass das interferenzeliminierte Signal Y' in der Basisstation NodeB zur weiteren Signalverarbeitung, beispielsweise zur Detektion der in dem interferenzeliminierten Signal Y' enthaltenen Nutz- und/oder Signalisierungsdaten, vorgehalten wird.
• Das interferenzeliminierte Signal Y' wird in einem Interferenzen eliminierenden Filter F1' erzeugt. Filterparameter für den Interferenzen eliminierenden Filter F1' können beispielsweise in einer Art und Weise ermittelt werden, wie dies nach folgend anhand eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben wird.
• Das oben beschriebene alternative Verfahren kann in gleicher Weise durchgeführt werden, wenn anstelle der Empfangsleistung des empfangenen Signals die entsprechende Amplitude oder eine zeitliche Mittelung des Betrags der Zeitfunktion des empfangenen Signals oder die – beispielsweise aus der Kanalschätzung ermittelte – Empfangsleistung oder Amplitude des in dem empfangenen Signal enthaltenen Nutzsignals in der Recheneinheit RE bestimmt und für einen Vergleich mit einem entsprechenden Grenzwert verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann in der Recheneinheit RE auch ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis für das empfangene Signal Y bestimmt und für einen Vergleich mit einem entsprechenden Grenzwert verwendet werden.
• In dem anhand von 2 beschrieben ersten Ausführungsbeispiel wird in der Recheneinheit RE als Empfangsparameter EP ein Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis ermittelt. Das Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis wird beispielsweise aus dem Verhältnis der Empfangsleistung des empfangenen Signals Y zu der Summe aus den Leistungen der Interferenzen und dem Rauschen des Detektors D gebildet.
• Das Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis wird der ersten Vorrichtung V1 zugeführt und dort mit einem weiteren Grenzwert G1' verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird dem Prozessor PR zugeführt. Das empfangene Signal Y, in dem eine empfangene Trainingssequenz X2 enthalten ist, wird einer Einheit E1 zugeführt, in der die empfangene Trainingssequenz X2 aus dem empfangenen Signal Y entnommen wird. Die empfangene Trainingsequenz X2 ergibt sich mathematisch durch eine Faltung des Funkkanals mit der bekannten Trainingssequenz X. Die empfangene Trainingsequenz X2 wird nachfolgend einem ersten Filter F1 zugeführt, der durch erste Filterparameter a charakterisiert ist. Die Einheit E1 kann alternativ auch in dem ersten Filter F1 angeordnet sein und wird beispielsweise durch eine entsprechende Software realisiert.
• Der erste Filter F1 erzeugt durch Filterung der empfangenen Trainingssequenz X2 eine erste gefilterte Trainingssequenz X2f und führt diese einer ersten Subtraktionseinheit P1 zu. Mathematisch betrachtet ist die erste gefilterte Trainingssequenz X2f eine Faltung der empfangenen Trainingssequenz X2 mit dem ersten Filter F1.
• Der Zweck des ersten Filters F1 liegt darin, die empfangene Trainingssequenz X2 derart zu filtern, dass Interferenzen aus der empfangenen Trainingssequenz X2 herausgefiltert werden können. Hierzu sind die ersten Filterparameter a entsprechend anzupassen. Ein derart angepasster erster Filter F1 oder ein mit dem gleichen angepassten ersten Filterparametern a betriebener Interferenzen eliminierender Filter F1' können die Interferenzen selbstverständlich auch aus dem empfangenen Signal Y herausfiltern.
• Um die ersten Filterparameter a derart anzupassen, dass sie eine möglichst gute Eliminierung von Interferenzen bewirken, sind ein Referenzsignal und ein Referenzfilter erforderlich. Das Referenzsignal ist die bekannte Trainingsequenz X, die einem zweiten Filter F2 als Referenzfilter zugeführt wird. Der zweite Filter F2 dient dazu, den Funkkanal und den ersten Filter, d.h. die Faltung des Funkkanals mit dem ersten Filter nachzubilden. Der zweite Filter F2 hat zweite Filterparameter h. Der Wert der zweiten Filterparameter h ist ein Schätzwert der Faltung des Funkkanals mit dem ersten Filter.
• Durch Filtern der bekannten Trainingssequenz X in dem zweiten Filter F2 mit den zweiten Filterparametern h wird eine zweite gefilterte Trainingssequenz Xf erzeugt, die ebenfalls der ersten Subtraktionseinheit P1 zugeführt wird. In der ersten Subtraktionseinheit P1 wird ein komplexes Fehlersignal e1' aus der Differenz zwischen erster gefilterter Trainingssequenz X2f und zweiter gefilterter Trainingssequenz Xf gebildet. Für eine weitere Verarbeitung wird in einer weiteren Einheit PW beispielsweise die Leistung des komplexen Fehlersignals e1' ermittelt und auf die Leistung PF von Filterstufen des zweiten Filters F2 normiert oder es wird der Betrag des komplexen Fehlersignals e1' bestimmt. Am Ausgang der weiteren Einheit PW liegt dann ein erstes Fehlersignal e1 vor. Das komplexe Fehlersignal e1' ist betragsmäßig um so kleiner, je genauer der zweite Filter F2 den Funkkanal und den ersten Filter F1 nachbildet.
• Um mittels des ersten Filters F1 eine möglichst gute Eliminierung von Interferenzen zu erreichen, wird das komplexe Fehlersignal e1' einem Interferenzeliminierungsalgorithmus INTCA zugeführt, der für den ersten Filter F1 und den zweiten Filter F2 die ersten Filterparameter a und die zweiten Filterparameter h ermittelt und dem jeweiligen Filter F1, F2 zuführt. Die ersten Filterparameter a und die zweiten Filterparameter h werden von dem Interferenzeliminierungsalgorithmus INTCA wiederholt derart angepasst, dass der Betrag des komplexen Fehlersignals e1' und somit auch das erste Fehlersignal e1 verringert wird. Vorzugsweise wird durch den Interferenzeliminierungsalgorithmus der Betrag des komplexen Fehlersignals e1' bzw. das erste Fehlersignal e1 minimiert. Beim Erreichen eines Minimalwertes für den Betrag des komplexen Fehlersignals e1' bzw. für das erste Fehlersignal e1 oder beispielsweise nach Ablauf einer vorgegebenen Anzahl von Iterationsschritten des Interferenzeliminierungsalgorithmus wird der dann vorliegende Wert des ersten Fehlersignals e1 an eine zweite Vorrichtung V2 übergeben und dort mit einem zweiten Grenzwert G2 verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird dem Prozessor PR zugeführt.
• Nach dem Verringern des Betrages des komplexen Fehlersignals e1' bzw. des ersten Fehlersignals e1, d.h. nach dem Beenden der Anpassung der ersten Filterparameter a und der zweiten Filterparameter h haben die ersten Filterparameter den Wert a' und die zweiten Filterparameter h den Wert h1. Zum Erzeugen eines zweiten Fehlersignals e2 wird eine nach dem Verringern des Betrages des komplexen Fehlersignals e1' bzw. des ersten Fehlersignals e1 vorliegende erste gefilterte Trainingssequenz X2', für die gilt X2' = X2·a', einer Kanalschätzeinheit KS zugeführt. In der Kanalschätzeinheit KS wird anhand der ersten gefilterten Trainingssequenz X2' und anhand der bekannten Trainingssequenz X eine Schätzung einer Faltung des Funkkanals mit dem ersten Filter F1 vorgenommen. Mathematisch betrachtet wird hierzu beispielsweise der Ausdruck (X2' – X·h') durch Variation von h' minimiert. Nach der Minimierung hat h' den Wert h2. Der Wert h2 kann als eine Faltung aus einem geschätzten Funkkanal, beispielsweise mit dem Wert h'', und einem Schätzwert a'' der ersten Filterparameter a dargestellt werden. Es gilt: h2 = h''·a''. Der Wert h2 wird einer zweiten Subtraktionseinheit P2 zugeführt.
• Der Wert h2 entspricht um so mehr dem Wert h1 der nach dem Verringern des Betrages des komplexen Fehlersignals e1' bzw. des ersten Fehlersignals e1 vorliegenden zweiten Filterpara meter h, je besser durch den Interferenzeliminierungsalgorithmus INTCA die ersten und zweiten Filterparameter a, h angepasst wurden. Um die Qualität der Anpassung der ersten und zweiten Filterparameter a, h zu überprüfen, wird der Wert h1 der zweiten Filterparameter h der zweiten Subtraktionseinheit P2 zugeführt. In der zweiten Subtraktionseinheit P2 wird die Differenz aus dem Wert h2 und dem Wert h1 gebildet. Das Ergebnis ist das zweite Fehlersignal e2, das somit die Differenz aus der in der Kanalschätzeinheit KS geschätzten Faltung des Funkkanals mit dem ersten Filter und dem Wert h1 der zweiten Filterparameter h nach dem Verringern des ersten Fehlersignals e1 ist. Der Wert h1 der zweiten Filterparameter h entspricht derjenigen Faltung des Funkkanals mit dem ersten Filter F1, die von dem zweiten Filter F2 nach dem Verringern des Betrages des komplexen Fehlersignals e1' bzw. des ersten Fehlersignals e1 nachgebildet wird.
• Das zweite Fehlersignal e2 wird einer dritten Vorrichtung V3 zugeführt. In der dritten Vorrichtung V3 wird beispielsweise die Leistung des zweiten Fehlersignals e2 mit einem dritten Grenzwert G3 verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird dem Prozessor PR zugeführt.
• Der Prozessor PR überprüft zunächst, ob das Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis kleiner ist als der weitere Grenzwert G1'. Ist dies der Fall, wird durch den Prozessor PR eine Detektionsvariante ausgewählt, indem der Prozessor PR die Schalteinheit S auf den zweiten Eingang 2 schaltet, so dass in der Basisstation NodeB das interferenzeliminierte Signal Y', das in dem Interferenz eliminierenden Filter F1' gefiltert wurde, zur Verfügung steht. Die Filterparameter des Interferenz eliminierenden Filters F1' haben den Wert a', der sich nach dem Verringern des ersten Fehlersig nals e1 für die ersten Filterparameter a des ersten Filters F1 ergeben hat. Der Wert a' wird dem Interferenz eliminierenden Filter F1', dem eingangsseitig das empfangene Signal Y zugeführt wird, beispielsweise vom dem ersten Filter F1 übermittelt. Alternativ kann der Wert a' der ersten Filterparameter a auch in einem Speicher gespeichert werden und vom Speicher oder direkt von dem Interferenzeliminierungsalgorithmus INTCA an das Interferenz eliminierende Filter F1' übermittelt werden.
• Ist das Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis größer oder gleich dem weiteren Grenzwert G1', schaltet der Prozessor PR die Schalteinheit S nur dann auf den zweiten Eingang 2, wenn gleichzeitig das erste Fehlersignal e1 kleiner oder gleich dem zweiten Grenzwert G2 ist und gleichzeitig das zweite Fehlersignal e2 kleiner oder gleich dem dritten Grenzwert G3 ist. In alternativen Ausgestaltungen wird überprüft, ob entweder das erste Fehlersignal e1 oder das zweite Fehlersignal e2 kleiner oder gleich dem jeweiligen Grenzwert G2, G3 sind. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass das interferenzeliminierte Signal Y' nachfolgend in der Basisstation NodeB zur weiteren Detektion bereit gehalten wird, wenn aufgrund des ersten und/oder zweiten Fehlersignals e1, e2 und dem Vergleich mit den entsprechenden Grenzwerten G2, G3 angenommen werden kann, dass das Interferenzeliminierungsverfahren hinreichend gut funktioniert, obwohl das Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis größer oder gleich dem weiteren Grenzwert G1' ist.
• Ist das Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis größer oder gleich dem weiteren Grenzwert G1' und das erste Fehlersignal e1 und/oder das zweite Fehlersignal e2 sind nicht kleiner oder gleich den entsprechenden Grenzwerten G2, G3, funktioniert das Interferenzeliminierungsverfahren nicht hinreichend gut und der Prozessor PR wählt ein anderes Detektionsverfahren aus, indem er die Schalteinheit S auf den ersten Eingang 1 schaltet, an dem das empfangene Signal Y anliegt.
• Der jeweilige Wert des zweiten und/oder dritten Grenzwertes G2, G3 wird beispielsweise in Abhängigkeit von dem Wert des Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis gewählt und/oder empirisch anhand von Testmessungen bestimmt.
• Die in 2 dargestellten Mittel können sowohl durch separate physikalische Einheiten als auch ganz oder teilweise durch eine Software realisiert werden. Die in 2 dargestellten Mittel können somit durch ein mit entsprechenden Programmabschnitten versehenes, auf einem Computer ablaufendes Computerprogramm mit den Eingangsgrößen empfangenes Signal Y und bekannte Trainingssequenz X sowie den Ausgangsgrößen empfangenes Signal Y und interferenzeliminiertes Signal Y' realisiert werden. Je nach nachfolgender Signalverarbeitung kann es vorteilhaft sein, als Ausgangsgrößen zusätzlich auch die Filterparameter h1 und/oder h2 auszugeben.
• Vorzugsweise werden Verfahrensschritte nur durchgeführt, wenn sie erforderlich sind. Ergibt beispielsweise ein Vergleich des Empfangsparameters EP mit dem ersten Grenzwert G1, dass die Schalteinheit S auf den ersten Eingang 1 geschaltet wird, sind keine Filterungen im ersten, zweiten und im Interferenz eliminierenden Filter F1, F2, F1' erforderlich und werden daher auch nicht durchgeführt.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel besteht aus einer Kombination des alternativen Verfahrens und des ersten Ausführungsbeispiels. Diese Kombination sieht vor, dass der Vergleich des Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnisses mit dem weiteren Grenzwert G1' sowie die zuvor anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen weiteren Verfahrensschritte nur dann durchgeführt werden, falls ein entsprechender Vergleich ergibt, dass beispielsweise die Empfangsleistung größer oder gleich dem ersten Grenzwert G1 ist. Ist die Empfangsleistung kleiner als der erste Grenzwert G1 erfolgt keine Durchführung der Verfahrensschritte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und es wird eine Detektionsvariante für das empfangene Signal Y ausgewählt, die zur Detektion von im Wesentlichen durch Rauschen gestörten Signalen ausgelegt ist.
• Von einer Beschreibung einer Verarbeitung der am Ausgang der Schalteinheit S anliegenden Signale, insbesondere von einer Beschreibung der Funktionsweise einer Detektionsvariante zur Detektion von im Wesentlichen durch Rauschen gestörten Signalen, wird in dieser Anmeldung abgesehen, da eine derartige Verarbeitung nicht Gegenstand dieser Erfindung ist und im Rahmen fachmännischen Könnens liegt.
• Anstelle einer rein zeitlichen Interferenzeliminierung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit 2, kann zur Detektion von durch Interferenz gestörten Signalen selbstverständlich auch eine rein räumliche oder gemischt räumlich-zeitliche Verfahrensvariante verwendet werden, die Interferenzen alternativ oder zusätzlich dadurch reduziert, dass die räumlichen Empfangseigenschaften der Funkstation angepasst werden. Hierzu kann entweder eine Richtantenne oder eine aus zumindest zwei Antennen bestehende Antennenvorrichtung, beispielsweise eine so genannte smart antenna, verwendet werden. Die Ausrichtung der Richtantenne oder die Empfangseigenschaften der Antennenvorrichtung werden dabei so angepasst, dass die Richtungen, aus denen im Wesentlichen Signale empfangen werden, so gewählt werden, dass aus diesen Richtungen möglichst wenig Interferenzen erzeugende Signale empfangen werden, während gleichzeitig das gewünschte Signal, d.h. das von der Teilnehmerstation UE gesendete Signal SIG, mit einer für eine Detektion ausreichenden Signalstärke empfangen wird. Interferenzen im empfangenen Signal Y können auf diese Weise zumindest verringert werden.
• Selbstverständlich kann mehr als eine Antenne zum Empfang des gesendeten Signals SIG verwendet werden. In diesem Fall liegen empfängerseitig für jede Antenne empfangene Signale vor, die jeweils eine empfangene Trainingssequenz enthalten. Die empfangenen Signale werden dann jeweils einem dem ersten Filter entsprechenden Filter zugeführt, und am Ausgang jedes Filters liegt dann eine jeweilige erste gefilterte Trainingssequenz vor. Die jeweiligen ersten gefilterten Trainingssequenzen werden addiert und das komplexe Fehlersignal e1' wird durch Subtraktion der zweiten gefilterten Trainingsequenz Xf gebildet. Alle weiteren Verfahrensschritte sowie das Anpassen der Filterparameter aller Filter erfolgt analog zum zweiten Ausführungsbeispiel. Auf diese Weise erfolgt eine räumlichzeitliche Interferenzeliminierung.
• Mathematisch betrachtet kann aus allen empfangenen Signalen ein Empfangsvektor gebildet werden. Dem Empfangsvektor kann eine Faltungsmatrix zugeordnet werden, und durch Multiplikation der Faltungsmatrix mit einem Vektor aus den Filterparametern der entsprechenden Filter – dies entspricht im Prinzip einem einzigen ersten Filter – kann in einem Rechenschritt eine erste gefilterte Trainingssequenz gebildet werden, die aus der Summe der zuvor genannten jeweiligen ersten Trainingssequenzen besteht. 2 zeigt somit auch ein von mehreren Antennen empfangenes Signal, wenn als empfangenes Sig nal Y ein Spaltenvektor aus den von den Antennen empfangenen Signalen betrachtet wird und in den Filtern eine Multiplikation entsprechender Faltungsmatrizen mit Vektoren aus Filterparametern durchgeführt wird.

Claims (9)

1. Verfahren zur Auswahl einer Detektionsvariante für ein von einer Funkstation (NodeB) eines Funkkommunikationssystems über einen Funkkanal empfangenes Signal (Y), – bei dem die Detektionsvariante abhängig von zumindest einem Empfangsparameter (EP) bezüglich einer Signalstärke des empfangenen Signals (Y) ausgewählt wird, – bei dem eine erste Detektionsvariante ausgewählt wird, falls der Empfangsparameter (EP) kleiner als ein erster Grenzwert (G1, G1') ist, – bei dem eine zweite Detektionsvariante ausgewählt wird, falls der Empfangsparameter (EP) größer oder gleich dem ersten Grenzwert (G1, G1') ist, und bei dem als Empfangsparameter (EP) ein Signal-zu-Störsignal-Verhältnis verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionsvariante ausgewählt wird, falls das Signal-zu-Störsignal-Verhältnis größer oder gleich dem ersten Grenzwert (G1') ist und falls gleichzeitig ein erstes Fehlersignal (e1) kleiner oder gleich einem zweiten Grenzwert (G2) ist und/oder ein zweites Fehlersignal (e2) kleiner oder gleich einem dritten Grenzwert (G3) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem – die Funkstation (NodeB) eine erste gefilterte Trainingssequenz (X2f) ermittelt, indem sie eine bekannte, über den Funkkanal empfangene Trainingssequenz (X2) in einem ersten Filter (F1) mit ersten Filterparametern (a) filtert, – die Funkstation (NodeB) eine zweite gefilterte Trainingssequenz (Xf) ermittelt, indem sie die bekannte Trainingssequenz (X) in einem zweiten Filter (F2) mit zweiten Filterparametern (h) filtert, wobei das zweite Filter (F2) dazu ausgebildet ist, den Funkkanal und den ersten Filter (F1) nachzubilden und – das erste Fehlersignal (e1) aus der Differenz zwischen der ersten und der zweiten gefilterten Trainingssequenz (X2f, Xf) gebildet wird, wobei die ersten und zweiten Filterparameter (a, h) derart angepasst werden, dass das erste Fehlersignal (e1) verringert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem – anhand einer nach dem Verringern des ersten Fehlersignals (e1) vorliegenden ersten gefilterten Trainingssequenz (X2') und anhand der bekannten Trainingssequenz (X) eine Schätzung (h2) einer Faltung des Funkkanals mit dem ersten Filter (F1) erfolgt und – das zweite Fehlersignal (e2) aus der Differenz zwischen der Schätzung (h2) der Faltung des Funkkanals mit dem ersten Filter (F1) und einem nach dem Verringern des ersten Fehlersignals (e1) vorliegenden Wert (h1) der zweiten Filterparameter (h) gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Wert des zweiten und/oder dritten Grenzwertes (G2, G3) von dem Wert des Signal-zu-Störsignal-Verhältnisses abhängt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, bei dem – als Signal-zu-Störsignal-Verhältnis ein Signal-zu-Interferenz-plus-Rauschen-Verhältnis verwendet wird, – und mittels der ersten Detektionsvariante eine Interferenzeliminierung durchgeführt wird, während die zweite Detektionsvariante auf eine Interferenzeliminierung verzichtet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Interferenzeliminierung durch Anpassen der räumlichen Empfangseigenschaften der Funkstation (NodeB) durchgeführt wird.
7. Funkstation (NodeB) für ein Funkkommunikationssystem mit Mitteln zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Computerprogramm mit Programmabschnitten zum Durchführen von Verfahrensschritten nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
9. Computerprogramm mit Programmabschnitten zum Durchführen der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn das Programm in einer Recheneinheit ausgeführt wird.