DE102006032982B4

DE102006032982B4 - Verfahren zur Verarbeitung eines in einem Übertragungskanal verzerrten Signals und digitale Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE102006032982B4
Application number: DE200610032982
Authority: DE
Inventors: Patrick Denantes; Prof. Dr.-Ing. Utschick Wolfgang; Dr.-Ing. Paul Steffen
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2006-07-17
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2026-07-18
Also published as: DE102006032982A1

Abstract

Verfahren zur Verarbeitung eines in einem Übertragungskanal verzerrten Signals in einem Signalübertragungssystem, zur Gewinnung eines Signal-Schätzwertes d_est = w'·x aufgrund eines gemessenen Signal-Beobachtungsvektors x eines Ursprungs-Signals d, wobei die zu einem Filterkoeffizientenvektor w' komplex konjugierte und transponierte Größe w unter Verwendung eines Kreuzkorrelationsvektors r_xd = E{x·d'} des Signal-Beobachtungsvektors x und des Ursprungs-Signals d und einer Autokorrelationsmatrix R_xx = E{x·x'} des Signal-Beobachtungsvektors x berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor w bestimmt wird mittels des Algorithmus ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines in einem Übertragungskanal verzerrten Signals in einem Signalübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 und weiterhin eine Filtereinrichtung eines Singalübertragungssystems, insbesondere eines drahtlosen Nachrichtenübertragungssystems nach dem Oberbegriff der Ansprüche 13 und 14.
Bei der Übertragung von Daten über einen mit Störeinflüssen behafteten, insbesondere drahtlosen, Übertragungskanal unterliegt das ausgesendete Signal einer Mehrwegeausbreitung und/oder Störeinflüssen, wodurch es in der Regel bei Ankunft an einem Empfänger verzerrt ist. Daher werden auf Empfängerseite üblicherweise Entzerrer bzw. Filter (im englischen Sprachgebrauch zusammenfassend bezeichnet als ”equalizer”) eingesetzt, um das empfangene Signal mit dem Ziel einer möglichst unverfälschten Wedergewinnung des ausgesendeten Signals zu bearbeiten.
Während bei analogen Signalübertragungsverfahren normalerweise auch analoge Filter- bzw. Entzerrer zu diesem Zweck eingesetzt werden, hat sich mit dem Vordringen digitaler Signalübertragungsverfahren der Einsatz digitaler Filter/Entzerrer etabliert, und diese sind seit Jahren Gegenstand ständiger Weiterentwicklung. Sie zeichnen sich beim erreichten Entwicklungsstand dadurch aus, dass mittels geeigneter mathematischer Verfahren eine weitestgehend auf die jeweiligen Einsatzbedingungen und -anforderungen zugeschnittene Vorgabe der Filterkoeffizienten (zusammenfassend auch bezeichnet als Filterkoeffizientenvektor) möglich ist.
Zur Begriffsklärung für die nachfolgenden Ausführungen wird davon ausgegangen, dass Gegenstand der Verarbeitung eine Folge von Sendesignalen d_i ist. Jedem Sendesignal d_i kann eine Folge von Empfangssignalen x = (x_1, x_2, ..., x_N) zugeordnet werden, worin N eine positive ganze Zahl ist. x kann als Signal-Beobachtungsvektor bezeichnet werden. Von Bedeutung ist des Weiteren der Kreuzkorrelationsvektor r_xd = E{x·d'} zwischen dem Signal-Beobachtungsvektor x und dem Sendesignal d. Wesentlich für Verfahren und Filtereinrichtungen der hier in Rede stehenden Art ist des Weiteren die Autokorrelationsmatrix R_xx = {x·x'} des Signal-Beobachtungsvektors x. Diese Größen spielen in vielen Verfahren zur Berechnung des Filterkoeffizietenvektors eines digitalen Filters eine Rolle.
Die Aufgabe des Filters/Entzerrers besteht in der Gewinnung eines Signal-Schätzwertes d_est des Sendesignals d für einen gegebenen Signal-Beobachtungsvektor x. Um seine Aufgabe erfüllen zu können, ist die Filter- bzw. Entzerrereinrichtung mit Information über die Art der zu erwartenden Signalverfälschung zu versorgen. Diese Information steckt in dem erwähnten Kreuzkorrelationsvektor r_xd und/oder der Rauschleistung und/oder der Autokorrelationsmatrix R_xx, woraus sich deren Bedeutung für die bekannten Verfahren ergibt. Verfahren zur Berechnung bzw. Abschätzung dieser Größen sind Stand der Technik und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, so dass hierauf an dieser Stelle nicht eingegangen wird.
Eine bekannte Möglichkeit zur Gewinnung von d_est besteht darin, es so zu wählen, dass die Korrelation zwischen d und d hat maximal wird. Die Lösung dieses Optimierungsproblems ist bekannt, und das Ergebnis besteht darin, dass x mit dem konjugiert Komplexen des Kreuzkorrelationsvektors r_xd zu multiplizieren ist. Es gilt also: d_est = r_xd'·x. Dieses Verfahren wird beispielsweise bei sogenannten ”matched filters” oder rake-filtern bzw. -decodern angewandt.
Dieses Verfahren zeichnet sich durch seine Einfachheit aus und erfordert nur vergleichsweise geringen Berechnungsaufwand. Nach Berechnung des Kreuzkorrelationsvektors r_xd müssen dessen konjugiert komplexe Werte lediglich mit den Werten von x multipliziert werden, und die Addition der Werte liefert direkt d_est. Jedoch liefert dieses Verfahren Ergebnisse relativ geringer Genauigkeit, die für anspruchsvolle Anwendungen nicht ausreichend sind.
Genauere Ergebnisse liefert der Ansatz, die Standardabweichung (Mean Square Error = MSE) zwischen dem Sendesignal d und dessen Schätzwert d_est zu minimieren. Das Ergebnis dieser Optimierung ist ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt und gegeben durch w = R_xx^(–1)·r_xd. Der konjugiert komplexe transponierte Vektor w' wird dann mit dem Signal-Beobachtungsvektor x multipliziert und liefert d_est = w'·x. Dieses Entzerrungs- bzw. Filterverfahren ist bekannt als Wiener-Filter (WF) oder auch Linear Minimum Mean Square Error (LMMSE)-Filter.
Von den bekannten linearen Filtern liefert das im Ergebnis des voranstehend skizzierten Verfahrens gewonnene LMMSE-Filter die beste Genauigkeit. Die Erzielung dieser Genauigkeit erfordert jedoch weitgehend vollständige Kenntnis der benutzten Parameter, dass heißt von r_xd und R_xx. Da diese Parameter aber in der Praxis lediglich mit Mitteln der Statistik oder Nutzung spezieller Hilfsmittel, etwa von Pilotkanälen o. ä., abgeschätzt werden können, hat man statt der tatsächlichen exakten Werte lediglich mehr oder weniger genaue Schätzwerte zur Verfügung. Dies beeinträchtigt die theoretisch erzielbare Genauigkeit des LMMSE-Filters.
Dessen Hauptnachteil besteht jedoch in der Komplexität des angewendeten Verfahrens, welches insbesondere eine Invertierung der Autokorrelationsmatrix des Signal-Beobachtungsvektors erfordert. Ein Berechnungsvorgang dieser Komplexität übersteigt auch nach heutigem fortgeschrittenen Hardware-Stand die technischen Möglichkeiten typischer Empfänger in drahtlosen Signalübertragungssystemen, etwa von Mobiltelefonen. Zwar kann das LMMSE-Filter auch bei derartigen Geräten dann eingesetzt werden, wenn der Signal-Beobachtungsvektor relativ kurz ist und sich dadurch eine relativ geringe Größe der Autokorrelationsmatrix R_xx ergibt. Dann können nämlich Invertierungsverfahren mit noch vertretbarem Aufwand, wie die Cholesky-Faktorisierung, zur Invertierung der Autokorrelationsmatrix eingesetzt werden. Dies deckt die üblichen und insbesondere problematische Einsatzbedingungen aber nicht hinreichend ab.
Ein bekanntes Verfahren zur Verarbeitung eines in einem Übertragungskanal verzerrten Signals in einem Übertragungssystem, welches eine Entzerrung mittels eines MMSE-Filters in Verbindung mit einem Conjugate Gradient Filter beschreibt, geht aus der Veröffentlichung von Mouhouche, B. et al.: „Reduced-rank adaptive chip-level MMSE equalizations for the forward link of long-code DS-CDMA systems”, in: IEEE Signal Processing and its Applications, Vol. 1, pp. 497–500, 2003, hervor. Ein weiteres Conjugate Gradient basiertes MMSE-Filter ist auch in der Veröffentlichung von Chowdhury, S. et al.: „Conjugate gradient based MMSE equalization for DS-CDMA forward link in timevarying frequency selective channels”, in: IEEE Global Telecommunications Conference GLOBECOM, Vol. 6, pp. 3390–3394, 2001, gezeigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens und einer verbesserten Filtereinrichtung der gattungsgemäßen Art zugrunde, welche bei Erreichung einer hinreichenden Genauigkeit insbesondere in mobilen Empfängern mit begrenzter Verarbeitungskapazität eingesetzt werden können.
Diese Aufgabe wird in ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 und in ihrem Vorrichtungsaspekt durch eine Filtereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und des Anspruchs 14 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, ein Verfahren sowie eine Filtereinrichtung bereitzustellen, welche einen Filterkoeffizientenvektor ohne Invertierung der Autokorrelationsmatrix liefern. Weiterhin schließt die Erfindung den Gedanken ein, hierzu eine wesentlich auf Iterationsschritten beruhende Berechnung der Filterkoeffizienten zu nutzen.
Das vorgeschlagene Verfahren mit seinen Iterationsschritten zeichnet sich durch sehr schnelle Konvergenz auf die (unter Genauigkeits-Aspekten optimale) Lösung des LMMSE-Verfahrens bzw. -Filters aus, erlaubt also eine Beendigung nach typischerweise nur wenigen Iterationen bei Erreichung der erforderlichen Genauigkeit. Darüber hinaus ist das vorgeschlagene Verfahren robust gegenüber Ungenauigkeiten in den Eingangsparametern und insoweit dem LMMSE-Filter überlegen. Schätzfehler in r_xd und R_xx beeinflussen die Leistung nicht im gleichen Maße, wie dies bei einem LMMSE-Filter der Fall wäre.
Des weiteren kann beim vorgeschlagenen Verfahren eine vorbekannte Lösung eines vergleichbaren Problems als Startpunkt der ersten Iteration genutzt werden, was die Konvergenz weiter beschleunigt. Dies ist bei der Anwendung in der Mobilkommunikation besonders wichtig. Da die Eingangsparameter sich zeitlich kontinuierlich ändern, muss hier das Filter bzw. der Entzerrer regelmäßig neu berechnet werden. Weil die Parameter sich jedoch von einem Zeitabschnitt zu nächsten nur geringfügig ändern, stellt die jeweils vorangegangene Lösung noch eine gute Näherungslösung für die aktuelle dar und kann daher in vorteilhafter Weise als Startpunkt genutzt werden. Im Übrigen verbessert die Nutzung vorbekannter Lösungen als Startpunkt weiter die Robustheit gegenüber Schätzfehlern der Eingangsparameter, was letztlich zu einer gegenüber dem LMMSE-Filter (bei nicht-idealer Abschätzung der Parameter) in der Praxis sogar verbesserter Genauigkeit führen kann.
In einer ersten vorteilhaften Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Algorithmus für eine Folge von zeitlich aufeinander folgenden Ursprungs-Signalen d_i zur Bestimmung eines jeweils gültigen Filterkoeffizientenvektors w_i mit einer, insbesondere konstant, vorbestimmten Anzahl von Iterationen ausgeführt wird. Die im konkreten Anwendungsfall gewählte Anzahl von Iterationen stellt sich regelmäßig als Kompromiss zwischen der Komplexität der Berechnung und der Genauigkeit der Lösung dar. Untersuchungen des Erfinders haben gezeigt, dass für bestimmte Mobilfunk-Anwendungen, etwa in einem UMTS HSDPA-System, eine Anzahl von ein bis drei Iterationen pro Berechnungszyklus gute Ergebnisse liefert, wenn die jeweils vorbekannte Lösung des vorangehenden Zeitintervalls als Startpunkt genommen wird.
Diese Ausführung ist beispielsweise von Vorteil bei Mobilfunk-Anwendungen, in denen eine langsame Änderung der Kanalbedingungen angenommen werden kann, weil beispielsweise der Nutzer eines Mobilfunk-Endgerätes sich nur langsam bewegt. In diesem Falle ändern sich die relevanten Parameter zwischen einem Zeitschlitz (Slot) und dem nächsten nur wenig, so dass sich auch die aktuelle Lösung für den Filterkoeffizientenvektor nur wenig von der vorangehenden unterscheidet. Dies bedeutet, dass man mit nur wenigen Iterationen und insbesondere einer vorab festgelegten konstanten Anzahl von Iterationen auskommt.
Eine andere Situation ergibt sich unter Einsatzbedingungen, bei denen der Nutzer sich beispielsweise in einem Fahrzeug (Auto, Zug) schnell bewegt und die Kanalbedingungen sich dementsprechend deutlich schneller ändern. In diesem Falle können pro Slot-Intervall mehr Iterationen erforderlich sein und/oder es wird erforderlich, die Anzahl der Iterationen aktuell in Abhängigkeit von den gegebenen Bedingungen festzulegen.
In dieser Ausführung der Erfindung sieht das Verfahren also vor, dass der Algorithmus für eine Folge von zeitlich aufeinander folgenden Ursprungs-Signalen d_i zur Bestimmung eines jeweils gültigen Filterkoeffizientenvektors w_i mit einer aktuell aufgrund des jeweils vorangehenden Berechnungsergebnisses und/oder eines Ergebnisses der Zustandsübermittlung des Übertragungskanals bestimmten Anzahl von Iterationen ausgeführt wird.
In diesem Falle bedarf es eines Maßes für die Qualität des Übertragungskanals und/oder die Qualität des erzielten Ergebnisses als Ausgangspunkt für die Festlegung der Anzahlt von Iterationen. Im letzteren Falle wird nach jeder Iteration entschieden, ob die aktuelle Lösung genau genug ist. Ist dies der Fall, wird der Iterations-Ablauf beendet; ist es nicht der Fall, werden weitere Iterationen angeschlossen.
Als Maß für die Genauigkeit des Ergebnisses können bekannte statistische Größen herangezogen und einer Schwellwert-Diskriminierung unterzogen werden, oder es wird beispielsweise der Abstandsbetrag zwischen dem aktuellen und einem früher ermittelten Kreuzkorrelationsvektor genutzt.
In einer weiter verfeinerten Ausführung ist vorgesehen, dass die Anzahl der Iterationen im Verfahrensablauf selbsttätig geregelt wird.
Eine praktisch besonders bedeutsame Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Verfahren zur Entzerrung des Empfangssignals auf der Empfängerseite eines Nachrichtenübertragungssystems dient. Noch spezieller ist hierbei das Nachrichtenübertragungssystem ein Mobilfunksystem und der Übertragungskanal ein Mobilfunkkanal. Hierbei ist dann, in einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung, vorgesehen, dass das Verfahren jeweils für einen Slot des Mobilfunkkanals, insbesondere für jeden Slot, ausgeführt wird.
Vorteilhafte Ausführungen der vorgeschlagenen Filtereinrichtung ergeben sich in direkter Korrespondenz zu vorstehend beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Filterkoeffzienten-Berechnungseinheit eine Berechnungs-Steuereinheit zur Steuerung des Berechnungs-Ablaufes und optional eine Iterationszahl-Bestimmungseinheit zur Festlegung der erforderlichen Anzahl von Iterationen zugeordnet sein wird.
In praktisch besonders bedeutsamer Ausführung ist die erfindungsgemäße Filtereinrichtung ausgebildet als Signalentzerrungseinrichtung eines Empfängers eines Nachrichtenübertragungssystems, insbesondere eines Mobilfunksystems. In weiter bevorzugter Ausführung handelt es sich dabei um die Ausführung als Signalentzerrungseinrichtung in einer Mobilstation eines Mobilfunksystems nach dem UMTS-Standard oder ähnlichen Standard der dritten Generation (3GPP).
Vorteile und Zewckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
1 eine Filtereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2A und 2B graphische Darstellungen zum Vergleich einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit der in 1 dargestellten Filtereinrichtung, mit einem bekannten LMMSE-Filter,
3 eine Filtereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
4A und 4B graphische Darstellungen zum Vergleich einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit der in 2 dargestellten Filtereinrichtung, mit einem bekannten LMMSE-Filter,
1 zeigt schematisch als Abschnitt eines Mobilfunktsystems 1 eine Basisstations-Sendeeinrichtung (BST) 3, die ein Signal d über eine zugehörige Antenne und die Luftschnittstelle (Übertragungskanal) 5 an eine Mobilstation 7 sendet, welche es als Signal-Beobachtungsvektor x über ihre zugehörige Antenne empfängt. Der Aufbau der Mobilstation 7 ist im Wesentlichen konventionell, so dass in der schematischen Darstellung lediglich der mit der Ausführung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang stehende Abschnitt dargestellt ist.
Es handelt sich hierbei um eine Eingangs-Filtereinrichtung (Equalizer) 9, welche aus dem eingangseitig zugeführten Signal-Beobachtungsvektor x einen Signal-Schätzwert d_est gewinnt, und eine zugeordnete Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit 11 mit wiederum dieser zugeordneter Berechnungs-Steuereinheit 13. Die Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit 11 hat einen Programmspeicherbereich 11A, in dem ein Berechnungsalgorithmus für die Filterkoeffizienten der Filtereinrichtung 9 gespeichert ist, und die Berechnung-Steuereinheit 13 hat einen Berechnungsablaufspeicher 13A, in dem eine vorbestimmte feste Anzahl von Iterationen bzw. Wiederholungen des Berechnungsalgorithmus gespeichert ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass im Programmspeicher 11A der Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit 11 nicht nur der eigentliche Programmablauf zur Gewinnung eines Filterkoeffizientenvektors w gespeichert ist, sondern auch Unterprogramme zur Berechnung des Kreuzkorrelationsvektors r_xd des Signal-Beobachtungsvektors x und des Ursprung-Signals d, der Autokorrelationsmatrix R_xx des Signal-Beobachtungsvektors und ggf. benötigter weiterer Parameter. Soweit die Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit 11 für derartige Berechnungsabläufe weitere Eingangssignale benötigt, ist deren Gewinnung und Zuführung nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird daher hier nicht weiter erläutert.
Der in dem Programmspeicherabschnitt 11A der Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit 11 gespeicherte Algorithmus hat die nachfolgende Gestalt:
Die Berechnungs-Steuereinheit 13 startet eine Neuberechnung der Filtereinrichtung 9 jeweils dann, wenn neue Schätzwerte r_xd und R_xx vorliegen. Bei einem UMTS HSDPA-System 1 ist dies typischer Weise bei jedem neuen Slot (mit einer Dauer von 0,667 ms) der Fall, wobei im laufenden Verfahren von einem Start-Koeffizientenvektor w_0 ausgegangen werden kann, der als Berechnungsergebnis für ein vorangehendes Subframe erhalten wurde. Lediglich beim Neustart ist ggf. von einem w_0 = 0 auszugehen.
In dem Berechnungsablaufspeicher 13A ist eine feste Anzahl Rank von Iterationen gespeichert, die bei erwähnten System und unter der Voraussetzung langsamer Bewegung eines Nutzens der Mobilstation 7 zwischen 1 und 3 liegt.
2A zeigt, wie sich bei Anwendung der erwähnten Anzahl von Iterationen (1, 2 oder 3) eine Filterkurve an diejenige eines (hier als Ideal angenommenen) LMMSE-Filter für den ”Fußgänger-Fall” annähert, während 2B eine analoge Darstellung für einen ”Fahrzeug-Fall” also einer sich schneller bewegenden Mobilstation 7 zeigt. Es ist beiden Darstellungen zu entnehmen, dass die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und der entsprechenden Filtereinrichtung bereits bei einer geringen Anzahl von Iterationen erstaunlich gut ist.
In beiden Darstellungen zeigen die eingezeichneten einzelnen Sterne im Übrigen die Anforderungen der 3 GPP-Spezifikation für ein UMTS HSDPA-System.
3 zeigt in schematischer Darstellung ein gegenüber dem System nach 1 abgewandeltes System, wobei Änderungen nur innerhalb der Mobilstation 7 vorliegen und in dieser Figur die Bezugsziffern für gleiche oder gleich wirkende Komponenten in Anlehnung an die Bezeichnungsweise der 1 gewählt sind. Übereinstimmende Komponenten werden hier nicht nochmals erläutert.
Neben der Basisstation-Sendeeinheit 3 und dem Übertragungskanal 5 entspricht auch die Mobilstation 7' in ihrem Aufbau weitgehend der Ausführung nach 1, auch hinsichtlich der Funktionsweise der eigentlichen Filtereinrichtung 9 und der zugeordneten Filterkoeffzienten-Berechnungseinheit 11.
Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass eine modifizierte Berechnungs-Steuereinheit 13' vorgesehen ist, in der die Anzahl der zur Berechnung des Filterkoeffizientenvektors w ausgeführten Iterationen nicht fest gespeichert ist, sondern der diese Anzahl jeweils aktuell von vorgeschalteten Einrichtungen zugeführt wird. Es handelt sich hierbei um eine Iterationszahl-Bestimmungseinheit 15, der ein Vergangenheits-Kreuzkorrelationsspeicher 17 zugeordnet ist. Optional (in der Figur gestrichelt) ist auch eine eingangseitige Signalverbindung mit dem Ausgang der Filtereinrichtung 9 zur Ausbildung einer geschlossenen Regelschleife unter Auswertung eines jeweils aktuell vorliegenden Signal-Schätzwertes d_est vorgesehen.
Der Vergangenheits-Kreuzkorrelationsspeicher 17 ist eingangseitig mit einem zusätzlichen Ausgang der Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit 11' (die insofern gegenüber der Berechnungseinheit 11 der Ausführung nach 1 modifiziert ist) verbunden, um von dort jeweils aktuell berechnete Kreuzkorrelationswerte zu empfangen und für mindestens einen Berechnungszyklus als r_xd_prev zu speichern, um sie für eine nachfolgende Berechnung der aktuellen Anzahl von Iterationen an die Iterationszahl-Bestimmungseinheit 15 auszugeben. Diese ist außerdem direkt mit dem entsprechenden Ausgang der Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit 11' verbunden, um von dort einen jeweils aktuell berechneten Kreuzskorrelationsvektor r_xd zu empfangen. Die Iterationszahl-Bestimmungseinheit 15 bestimmt aus r_xd und r_xd_prev gemäß der Gleichung Rank_mom = f(r_xd, r_xd_prev) die aktuelle Anzahl von Iterationen Rank_mom, die dann der Berechnungs-Steuereinheit 13' zur Steuerung des Rechnungsablaufes der Filterkoeffizienten zugeführt wird.
Dies ist nur eine beispielhafte Ausführung, die Iterationszahl-Bestimmungseinheit 15 kann auch auf andere Weise in das System zur Berechnung der Filterkoeffizienten eingebunden sein und beispielsweise den folgen Algorithmus ausführen:

wobei threshold ein vorbestimmter Schwellwert und Rank_max die unter vorbestimmten Bedingungen maximal mögliche Anzahl von Iterationen ist.
4A und 4B zeigen in einer den 2A und 2B entsprechenden Darstellungsart die gute Brauchbarkeit dieser Ausführung des Verfahrens mit variabler Anzahl von Iterationen, wiederum für den ”Fußgänger-Fall” (4A) und den ”Fahrzeug-Fall” (4B).
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele und hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen. Insbesondere sollen sämtliche technisch möglichen Kombinationen der Merkmale der unabhängigen und abhängigen Ansprüche als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen werden.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung eines in einem Übertragungskanal verzerrten Signals in einem Signalübertragungssystem, zur Gewinnung eines Signal-Schätzwertes d_est = w'·x aufgrund eines gemessenen Signal-Beobachtungsvektors x eines Ursprungs-Signals d, wobei die zu einem Filterkoeffizientenvektor w' komplex konjugierte und transponierte Größe w unter Verwendung eines Kreuzkorrelationsvektors r_xd = E{x·d'} des Signal-Beobachtungsvektors x und des Ursprungs-Signals d und einer Autokorrelationsmatrix R_xx = E{x·x'} des Signal-Beobachtungsvektors x berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor w bestimmt wird mittels des Algorithmus

der iterierend für eine Anzahl Rank von Iterationen wird, wobei w_0 einen geeigneten Start-Koeffizientenvektor bezeichnet, und wobei die Anzahl der Iterationen aufgrund einer Bestimmung der Genauigkeit eines vorangehenden Ergebnisses, insbesondere eines vorangehend ermittelten Signal-Schätzwertes, eingestellt und der Algorithmus wie folgt ausgeführt wird:

wobei threshold ein vorbestimmter Schwellwert und Rank_max die unter vorbestimmten Bedingungen maximal mögliche Anzahl von Iterationen ist.
Verfahren zur Verarbeitung eines in einem Übertragungskanal verzerrten Signals in einem Signalübertragungssystem, zur Gewinnung eines Signal-Schätzwertes d_est = w'·x aufgrund eines gemessenen Signal-Beobachtungsvektors x eines Ursprungs-Signals d, wobei die zu einem Filterkoeffizientenvektor w' komplex konjugierte und transponierte Größe w unter Verwendung eines Kreuzkorrelationsvektors r_xd = E{x·d'} des Signal-Beobachtungsvektors x und des Ursprungs-Signals d und einer Autokorrelationsmatrix R_xx = E{x·x'} des Signal-Beobachtungsvektors x berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor w bestimmt wird mittels des Algorithmus

der iterierend für eine Anzahl Rank von Iterationen wird, wobei w_0 einen geeigneten Start-Koeffizientenvektor bezeichnet, und wobei die Anzahl der Iterationen aufgrund einer Bestimmung der Genauigkeit eines vorangehenden Ergebnisses eingestellt wird, wobei als Maß für die Genauigkeit ein Abstandswert d (r_xd, r_xd_prev) zwischen einem aktuell ermittelten Wert r_xd des Kreuzkorrelationsvektors und dem vorangehenden Wert r_xd_prev benutzt wird derart, dass für Rank_mom als aktuelle Anzahl von Iterationen gilt: Rank_mom = d(r_xd, r_xd_prev).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass w_0 gleich dem Nullvektor gleicher Länge wie x gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass w_0 gleich der komplex konjugierten und transportierten Grösse w eines zu einem früheren Zeitpunkt gültigen Filterkoeffizientenvektor w' gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus für eine Folge von zeitlich aufeinander folgenden Ursprungs-Signalen d_i zur Bestimmung eines jeweils gültigen Filterkoeffizientenvektors w_i mit einer, insbesondere konstant, vorbestimmten Anzahl von Iterationen ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus für eine Folge von zeitlich aufeinander folgenden Ursprungs-Signalen d_i zur Bestimmung eines jeweils gültigen Filterkoeffizientenvektors w_i mit einer aktuell aufgrund des jeweils vorangehenden Berechnungsergebnisses und/oder eines Ergebnisses der Zustandsermittlung des Übertragungskanals bestimmten Anzahl von Iterationen ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Iterationen zwischen 1 und 3 liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Entzerrung des Empfangssignals auf der Empfängerseite eines Nachrichtenübertragungssystems dient.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachrichtenübertragungssystem ein Mobilfunksystem und der Übertragungskanal ein Mobilfunkkanal ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren jeweils für einen Slot des Mobilfunkkanals, insbesondere für jeden Slot, ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandswert d(r_xd, r_xd, r_xd_prev) eine auf eine ganze Zahl gerundete Norm des Differenzvektors (r_xd – r_xd_prev) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Iterationen im Verfahrensablauf selbsttätig geregelt wird.
Filtereinrichtung (9) eines Signalübertragungssystems (1), zur Verarbeitung eines in einem Übertragungskanal (5) verzerrten Signals und Gewinnung eines Signal-Schätzwertes d_est aufgrund eines gemessenen Signal-Beobachtungsvektors x eines Ursprungs-Signals d, gekennzeichnet durch eine Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit (11) zur Bestimmung eines Filterkoeffizientenvektors w unter Verwendung eines Kreuzkorrelationsvektors r_xd = E{x·d'} des Signal-Beobachtungsvektors x und des Ursprungs-Signals d und einer Autokorrelationsmatrix R_xx = E{x·x'} des Signal-Beobachtungsvektors x mittels des Algorithmus

der iterierend für eine Anzahl Rank von Iterationen ausgeführt wird, wobei w_0 einen geeigneten Start-Koeffizientenvektor bezeichnet, und wobei der Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit (11) eine Berechnungs-Steuereinheit (13') zur Steuerung dessen zugeordnet ist und der Algorithmus für eine Folge von zeitlich aufeinander folgenden Ursprungs-Signalen d_i zur Bestimmung eines jeweils gültigen Filterkoeffizientenvektors w_i mit einer, aktuell aufgrund des jeweils vorangehenden Berechnungsergebnisses und/oder eines Ergebnisses der Zustandsübermittlung des Übertragungskanals bestimmten Anzahl von Iterationen ausgeführt wird, wozu die Berechnungs-Steuereinheit eine Iterationszahl-Bestimmungseinheit (15) zur Ermittlung der aktuellen Anzahl von Iterationen aufweist, wobei die Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit (11') und die Berechnungs-Steuereinheit (13') im Zusammenwirken zur Ausführung des folgenden Algorithmus ausgebildet sind:

wobei threshold ein vorbestimmter Schwellwert und Rank_max die unter vorbestimmten Bedingungen maximal mögliche Anzahl von Iterationen ist.
Filtereinrichtung (9) eines Signalübertragungssystems (1), zur Verarbeitung eines in einem Übertragungskanal (5) verzerrten Signals und Gewinnung eines Signal-Schätzwertes d_est aufgrund eines gemessenen Signal-Beobachtungsvektors x eines Ursprungs-Signals d, gekennzeichnet durch eine Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit (11) zur Bestimmung eines Filterkoeffizientenvektors w unter Verwendung eines Kreuzkorrelationsvektors r_xd = E{x·d'} des Signal-Beobachtungsvektors x und des Ursprungs-Signals d und einer Autokorrelationsmatrix R_xx = E{x·x'} des Signal-Beobachtungsvektors x mittels des Algorithmus
der iterierend für eine Anzahl Rank von Iterationen ausgeführt wird, wobei w_0 einen geeigneten Start-Koeffizientenvektor bezeichnet, und wobei der Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit (11) eine Berechnungs-Steuereinheit (13') zur Steuerung dessen zugeordnet ist und der Algorithmus für eine Folge von zeitlich aufeinander folgenden Ursprungs-Signalen d_i zur Bestimmung eines jeweils gültigen Filterkoeffizientenvektors w_i mit einer, aktuell aufgrund des jeweils vorangehenden Berechnungsergebnisses und/oder eines Ergebnisses der Zustandsübermittlung des Übertragungskanals bestimmten Anzahl von Iterationen ausgeführt wird, wozu die Berechnungs-Steuereinheit eine Iterationszahl-Bestimmungseinheit (15) zur Ermittlung der aktuellen Anzahl von Iterationen aufweist, wobei die Iterationszahl-Bestimmungseinheit so ausgebildet ist, dass sie als Maß für die Genauigkeit einen Abstandswert d (r_xd, r_xd_prev) zwischen einem aktuelle ermittelten Wert r_xd und dem vorangehenden Wert r_xd_prev benutzt derart, dass für Rank_mom als aktuelle Anzahl von Iterationen gilt: Rank_mom = d(r_xd, r_xd_prev).
Filtereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass w_0 gleich dem Nullvektor gleicher Länge wie x gewählt wird.
Filtereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass w_0 gleich der komplex konjugierten und transportierten Grösse w eines zu einem früheren Zeitpunkt gültigen Filterkoeffizientenvektor w' gewählt wird.
Filtereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit (11) eine Berechnungs-Steuereinheit (13) zur Steuerung dessen zugeordnet ist, dass der Algorithmus für eine Folge von zeitlich aufeinander folgenden Ursprungs-Signalen d_i zur Bestimmung eines jeweils gültigen Filterkoeffizientenvektors w_i mit einer, insbesondere konstant, vorbestimmten, in einem Berechnungsablaufspeicher (13A) gespeicherten Anzahl von Iterationen ausgeführt wird.
Filtereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandswert d(r_xd, r_xd_prev) eine auf eine ganze Zahl gerundete Norm des Differenzenvektors (r_xd – r_xd_prev) ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungs-Steuereinheit (13') als Regeleinheit zur selbsttätigen Regelung der Anzahl der Iterationen durch die Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, gekennzeichnet durch die Ausführung als Signalentzerrungseinrichtung (9) eines Empfängers (7) eines Nachrichtenübertragungssystems (1), insbesondere eines Mobilfunksystems.
Filtereinrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch die Ausführung als Signalentzerrungseinrichtung (9) in einer Mobilstation (7) eines Mobilfunksystems (1) nach dem UMTS-Standard oder ähnlichen Standard.