DE102013101522B4

DE102013101522B4 - Datendetektion und Empfängerschaltung

Info

Publication number: DE102013101522B4
Application number: DE102013101522.0A
Authority: DE
Inventors: Rajarajan Balraj; Biljana Badic
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2033-02-16
Also published as: CN103259617B; US8989322B2; DE102013101522A1; CN103259617A; US20130208766A1

Abstract

Verfahren, umfassend:Empfangen eines Signals in einer ersten Empfängerschaltung auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards, welcher mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal für die erste Empfängerschaltung bestimmte erste Daten und für eine zweite, andere Empfängerschaltung bestimmte zweite Daten umfasst;Bestimmen eines Modulationsalphabets der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete während eines Betriebs der ersten Empfängerschaltung, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets umfasst:Bestimmen einer Menge von euklidischen Distanzen zwischen einem empfangenen Datensymbol abhängig von den zweiten Daten und einer Menge von Modulationssymbolen der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete, undBestimmen von mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen aus der Menge von euklidischen Distanzen, wobei jede der mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen jeweils von einem der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete abhängt; undDetektieren von Daten abhängig von den zweiten Daten in der ersten Empfängerschaltung auf der Basis des bestimmten Modulationsalphabets.

Description

Die Erfindung betrifft die Mobilkommunikation und insbesondere Verfahren zum Detektieren von Daten und Empfängerschaltungen zum Ausführen solcher Verfahren.
In Funkkommunikationssystemen können sich mehrere Benutzergeräte (engl. User Equipment, UE) dieselbe Frequenz- und Zeitressource teilen, so dass gegenseitige Störungen auftreten können. In Empfängerschaltungen ausgeführte Verfahren zur Datendetektion müssen andauernd verbessert werden. Insbesondere kann es wünschenswert sein, eine Empfangsqualität und eine Leistungsfähigkeit von eine Datendetektion ausführenden Empfängerschaltungen zu verbessern.
Die Druckschrift Y. Lomnitz; D. Andelman: Efficient maximum likelihood detector for MIMO systems with small number of streams, IN: Electronics Letters, Year: 2007, Volume: 43, Issue: 22, IET Journals & Magazines betrifft einen effizienten Maximum-Likelihood Detektor für MIMO (Multiple Input Multiple Output) Systeme mit einer kleinen Anzahl von Strömen.
Die Druckschrift A. van Zelst: Per-antenna-coded schemes for MIMO OFDM, IN: Communications, 2003. ICC '03. IEEE International Conference on, Year: 2003, Volume: 4, Pages: 2832 - 2836 vol. 4, IEEE Conference Publications betrifft PAC (Per-Antenna-Coded) Schemata für MIMO OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) .
Die Druckschrift A. van Zelst; R. van Nee; G.A. Awater: Space division multiplexing (SDM) for OFDM systems, IN: VTC2000-Spring. 2000 IEEE 51st Vehicular Technology Conference Proceedings (Cat. No.00CH37026), Year: 2000, Volume: 2, Pages: 1070 - 1074 vol. 2, IEEE Conference Publications betrifft Space Division Multiplexing (SDM) für OFDM Systeme.
Die beigefügten Zeichnungen sind vorgesehen, um ein weiteres Verständnis von Ausführungsformen zu gewährleisten, und sind in die vorliegende Beschreibung integriert und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung von Prinzipien von Ausführungsformen. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsformen werden ohne Weiteres erkennbar, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verständlich werden.

1 zeigt schematisch eine Detektion eines Datensymbols.
2 zeigt schematisch ein Verfahren 200.
3 zeigt schematisch eine Detektion eines Datensymbols.
4 zeigt schematisch ein Verfahren 400.
5 zeigt schematisch ein Verfahren 500.
6 zeigt schematisch eine Empfängerschaltung 600.
7 zeigt schematisch eine Empfängerschaltung 700.
8A bis 8D zeigen schematisch Leistungsfähigkeiten von Empfängerschaltungen.

Im Folgenden werden Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen im Allgemeinen durchweg gleiche Bezugszeichen benutzt werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen. In der folgenden Beschreibung werden zur Erläuterung zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis eines oder mehrerer Aspekte von Ausführungsformen zu gewährleisten. Für den Fachmann ist jedoch erkennbar, dass ein oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen mit einem geringeren Grad dieser spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden können. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht im einschränkenden Sinne aufzufassen und das Konzept wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Die verschiedenen zusammengefassten Aspekte können in verschiedenen Formen realisiert werden. Die folgende Beschreibung zeigt zur Veranschaulichung verschiedene Kombinationen und Konfigurationen, in denen die Aspekte ausgeübt werden können. Es versteht sich, dass die beschriebenen Aspekte und/oder Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass andere Aspekte und/oder Ausführungsformen benutzt und strukturelle und funktionale Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Obwohl ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform möglicherweise mit Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart werden kann, kann zusätzlich ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wenn es für eine beliebige gegebene oder konkrete Anwendung erwünscht und vorteilhaft ist. Soweit die Ausdrücke „beinhalten“, „aufweisen“, „mit“ oder andere Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen solche Ausdrücke ferner auf ähnliche Weise wie der Ausdruck „umfassen“ einschließend sein. Außerdem ist der Ausdruck „beispielhaft“ lediglich als Beispiel gemeint und nicht als das Beste oder Optimale.
Im Folgenden werden verschiedene Verfahren und Empfängerschaltungen separat oder mit Bezug aufeinander beschrieben. Es versteht sich, dass in Verbindung mit einem beschriebenen Verfahren gegebene Kommentare auch für eine entsprechende Empfängerschaltung gelten können, die dafür ausgelegt ist, das Verfahren auszuführen, und umgekehrt. Wenn zum Beispiel ein spezifischer Verfahrensschritt beschrieben wird, kann eine entsprechende Empfängerschaltung eine Einheit zum Ausführen des beschriebenen Verfahrensschritts umfassen, auch wenn eine solche Einheit nicht explizit beschrieben oder in den Figuren dargestellt ist.
Die hier beschriebenen Verfahren und Empfängerschaltungen können auf beliebigen (insbesondere digitalen) Modulationsschemata zum Modulieren von Daten basieren oder diese unterstützen. Zum Beispiel kann ein detektiertes Datensignal gemäß einem Quadraturamplitudenmodulations- bzw. QAM-Modulationsschema, einem Binärphasenumtast- bzw. BPSK-Modulationsschema, einem Quadraturphasenumtast- bzw. QPSK-Modulationsschema, einem 8-QAM-Modulationsschema, einem 16-QAM-Modulationsschema, einem 64-QAM-Modulationsschema oder einem beliebigen anderen geeigneten Modulationsschema moduliert werden. In der vorliegenden Beschreibung können solche bekannten Modulationsschemata auch als „vordefinierte“ Modulationsschemata bezeichnet werden. Im Folgenden können die Ausdrücke „Modulationsalphabet“ und „Modulationssymbol“ verwendet werden, wobei ein Modulationsalphabet als eine Menge von Modulationssymbolen definiert werden kann. Ein Modulationssymbol kann durch eine komplexe Zahl in einem Konstellationsdiagramm dargestellt werden, wobei die komplexe Zahl einem Wert von einem oder mehreren Bits zugewiesen wird. Zum Beispiel kann ein vollständiges QPSK-Modulationsalphabet aus Modulationssymbolen bestehen, welche die Bitwertkombinationen „00“, „01“, „10“ und „11“ darstellen. Man beachte jedoch, dass der Ausdruck „Modulationsalphabet“ nicht für eine vollständige Menge von Modulationssymbolen eines Modulationsschemas benutzt werden muss. Wieder mit Bezug auf QPSK kann ein Modulationsalphabet auch auf die Modulationssymbole beschränkt sein, welche die Bitkombinationen „00“ und „01“ darstellen.
Die hier beschriebenen Verfahren und Empfängerschaltungen können für verschiedene drahtlose Kommunikationsnetze verwendet werden, wie etwa Netze (oder Netzwerke) des Typs CDMA (Code Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access), OFDMA (Orthogonal FDMA) und SC-FDMA (Single Carrier FDMA). Die Ausdrücke „Netz“, „System“ und „Funkkommunikationssystem“ können synonym verwendet werden. Ein CDMA-Netz kann eine Funktechnologie wie etwa UTRA (Universal Terrestrial Radio Access), cdma2000 usw. implementieren. UTRA umfasst W-CDMA (Wideband-CDMA) und andere CDMA-Varianten. cdma2000 deckt die Standards IS-2000, IS-95 und IS-856 ab. Ein TDMA-Netz kann eine Funktechnologie wie GSM (Global System for Mobile Communications) und Ableitungen davon implementieren, wie z.B. EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution), EGPRS (Enhanced General Packet Radio Service) usw. Ein OFDMA-Netz kann eine Funktechnologie wie etwa E-UTRA (Evolved UTRA), UMB (Ultra Mobile Broadband), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDM.RTM. usw. implementieren. UTRA und E-UTRA sind Teil von UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). Insbesondere können die hier beschriebenen Verfahren und Empfängerschaltungen im Rahmen von Mobilkommunikationsstandards verwendet werden, die mehrere vordefinierte Modulationsschemata oder Modulationsalphabete unterstützen. Zum Beispiel unterstützt der 3GPP-LTE-Standard (LTE-Long Term Evolution), der auf den Technologien GSM/EDGE und UMTS/HSPA (High Speed Pakket Access) basiert, QPSK, 16-QAM und 64-QAM. Ähnlich unterstützen WiMAX und Wireless LAN jeweils BPSK, QPSK, 16-QAM und 64-QAM.
In Funkkommunikationssystemen kann ein Sender vorliegen, der ein oder mehrere Funkkommunikationssignale über einen oder mehrere Funkkommunikationskanäle sendet. Der Sender kann eine Basisstation sein, oder eine sendende Vorrichtung, die in der Vorrichtung eines Benutzers enthalten ist, wie etwa ein Mobilfunksender/-empfänger, eine Handfunkvorrichtung oder eine beliebige ähnliche Vorrichtung. Man beachte, dass gemäß dem UMTS-Standard eine Basisstation auch als „Node B“ bezeichnet werden kann. Durch Sender gesendete Funkkommunikationssignale können durch Empfänger empfangen werden, wie etwa eine Empfangsvorrichtung in einem Mobilfunksender/-empfänger oder in einer Mobilstation, einer Handfunkvorrichtung oder einer beliebigen ähnlichen Vorrichtung. Hier beschriebene Empfängerschaltungen können z.B. in solchen Empfängern enthalten sein. Man beachte, dass gemäß dem UMTS-Standard eine Mobilstation auch als „Benutzergerät“ (engl. User Equipment, UE) bezeichnet werden kann.
Die hier beschriebenen Verfahren und Empfängerschaltungen können gemäß einer MIMO-Technik (Multiple Input Multiple Output) betrieben werden, welche die Verwendung von mehreren Antennen sowohl im Sender als auch im Empfänger gewährleistet. Die hier beschriebenen Verfahren und Empfängerschaltungen können natürlich auch für den Fall nur einer Antenne im Empfänger betrieben werden. MIMO ist Teil von Standards der drahtlosen Kommunikation, wie etwa IEEE 802.11n (Wi-Fi), 4G, 3GPP Long Term Evolution, WiMAX und HSPA+. In diesem Kontext kann der Ausdruck „räumliches Multiplexen“ verwendet werden, was einer Übertragungstechnik bei der drahtlosen MIMO-Kommunikation entspricht und womit unabhängige und separat kodierte Datensignale (sogenannte Ströme oder Streams) von jeder der mehreren Sendeantennen einer Basisstation gesendet werden können. Ähnlich kann ein UE mittels mehrerer Empfangsantennen mehrere gesendete Ströme empfangen. Das Codieren von Daten beim räumlichen Multiplexen kann auf einem Ansatz mit offener Schleife (open-loop approach) oder einem Ansatz mit geschlossener Schleife (closed-loop approach) basieren.
Mehrbenutzer(engl. Multi-User)- bzw. MU-MIMO-Schemata erlauben es mehreren UEs, sich dieselbe Ressource im Frequenz- und Zeitbereich, d.h. gleiche Ressourcenblöcke, zu teilen und ihre Signale im räumlichen Bereich zu multiplexen. MU-MIMO kann als eine erweiterte Version des SDMA-Schemas (Space-Division Multiple Access) betrachtet werden. Bei 3G/HSPA MU-MIMO können sich die UEs auch denselben Zeit- und Kanalisierungscode (z.B. OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor)/Spreading Code) teilen. Bei MU-MIMO kann eine Basisstation eine Menge von UEs für eine Datenübertragung mit MU-MIMO einteilen. Übertragungsdaten werden dann von der Basisstation gleichzeitig zu den eingeteilten UEs gesendet. Während einer Datenübertragung kann es zu Störungen zwischen von der Basisstation zu den zusammen eingeteilten UEs gesendeten Datenströme kommen. Bei MU-MIMO kann es für eine angemessene Detektion von in einem interessierenden UE empfangenen Datensymbolen hilfreich sein, Störungen von zusammen eingeteilten UEs (d.h. störenden UEs) zu unterdrücken. Man beachte, dass sich die Ausdrücke „interessierendes UE“ (oder „UE von Interesse“, engl. „UE of interest“) und „zusammen eingeteiltes UE/störendes UE“ (engl. „co-scheduled/interfering UE“) nicht auf ein identisches UE beziehen, sondern zwei verschiedenen Mobilstationen von zwei verschiedenen Benutzern entsprechen. Zum Zwecke der Unterdrückung von Störungen kann es erforderlich sein, Datensymbole in dem interessierenden UE zu detektieren, wobei die Symbole tatsächlich für ein störendes UE eingeteilt sind. Die Detektion kann auf einem ML-Algorithmus (Maximum Likelihood) oder einem Near-ML-Algorithmus (z.B. Sphärendecoder, QRD-M, SIC usw.) basieren oder diese umfassen.
Im Folgenden wird ein ML-Algorithmus spezifiziert, der zum Detektieren von Datensymbolen in dem interessierenden UE verwendet werden kann, wobei die Symbole tatsächlich für ein störendes UE eingeteilt sind. Es wird nun auf ein MU-MIMO-System Bezug genommen, bei dem eine Basisstation mit einer Anzahl von K UEs (oder Empfängern) gleichzeitig auf derselben Zeit-Frequenz-Ressource kommuniziert. Die Basisstation kann eine beliebige Anzahl von n > 1 Sendeantennen umfassen, während jedes der K UEs eine oder mehrere Empfangsantennen umfasst. Die durch die Basisstation zu einem beliebigen Zeitpunkt gesendeten vorkodierten (engl. precoded) Daten x können folgendermaßen ausgedrückt werden $x = \frac{1}{\sqrt{K}} \sum_{i = 1}^{K} w_{i} s_{i},$
wobei w_i einen Vorcodierungsvektor der Dimension n × 1 für das i-te UE bezeichnet, der aus einem Vorcodierungscodebuch, das eine beliebige Anzahl von Einträgen aufweist, ausgewählt werden kann. Zusätzlich bezeichnet s_i ein (normiertes) Datensymbol eines von der Basisstation zum Codieren der gesendeten Daten für den i-ten Benutzer verwendeten Modulationsalphabets. Die vorcodierten Daten x entsprechen somit einem Vektor der Dimension n × 1, der die durch die n Sendeantennen der Basisstation gesendeten Signale enthält. Der Vektor x kann normiert sein, d.h. $E [x * x] = 1,$
wobei E einen Erwartungswertoperator bezeichnet.
Ein durch ein interessierendes UE empfangenes Signal y kann als ein Vektor $y = Hx + ν$
der Dimension m × 1 ausgedrückt werden, wobei H eine Kanalmatrix der Dimension m × n bezeichnet, die als in dem interessierenden UE bekannt oder geschätzt angenommen wird. Zusätzlich bezeichnet ν Rauschen, zum Beispiel additives weißes Gaußsches Rauschen (engl. Additive White Gaussian Noise, AWGN) mit einer Varianz von σ_n ². Wenn man Gleichung (1) und (2) kombiniert, kann das empfangene Signal y ausgedrückt werden als $y = \frac{1}{\sqrt{K}} H \sum_{i = 1}^{K} w_{i} s_{i} + ν$
oder $y = \frac{1}{\sqrt{K}} {Hw}_{1} s_{1} + \frac{1}{\sqrt{K}} H \sum_{i = 2}^{K} w_{i} s_{i} + ν .$
In dem interessierenden UE kann es erwünscht sein, das gesendete Signal s aus dem empfangenen Signal y zu decodieren. Eine ML-Lösung kann dem Finden der wahrscheinlichsten Lösung
für das gesendete Signal s entsprechen. Hierbei bezeichnet G ein Modulationsalphabet, das eine Anzahl von M Modulationssymbolen umfasst, die zum Modulieren der gesendeten Daten verwendet wurden, während die Funktion „Pr“ eine Wahrscheinlichkeit einer jeweiligen Lösung s bezeichnet. Die ML-Lösung von Gleichung (6) entspricht der Minimierung des Rauschens ν, d.h. durch Finden des Minimalwerts
wobei ∥·∥ eine beliebige Norm bezeichnet, zum Beispiel eine L₂-Norm und insbesondere eine euklidische Norm. Zusätzlich bezeichnet H_eff eine effektive Kanalmatrix, die als H_eff = H(w₁ w₂) = (h₁ h₂) definiert werden kann.
Gleichungen (6) und (7) können durch eine Brute-Force-Implementierung gelöst werden, bei der alle n Sendeantennen gescannt werden. Das heißt, unter Berücksichtigung der M Modulationssymbole des verwendeten Modulationsschemas G werden alle möglichen Werte für s in Gleichung (6) betrachtet, was zu Mⁿ Hypothesen oder hypothetischen Werten führt. Wenn zum Beispiel G einem 64-QAM-Modulationsalphabet mit 64 Modulationssymbolen entspricht und die Anzahl der Sendeantennen n gleich zwei ist, erfordert eine Brute-Force-Implementierung die Bestimmung von 4096 Hypothesen.
Im Folgenden wird ein weiteres ML-Schema beschrieben, bei dem die Anzahl der zu bestimmenden Hypothesen verkleinert werden kann, indem nur n-1 Sendeantennen gescannt werden. Für jede Hypothese bezüglich der n-1 Sendeantennen kann dann eine optimale Wahl für die verbleibende Sendeantenne in einem weiteren Schritt berechnet werden, der nachfolgend beschrieben wird. Das weitere ML-Schema kann mindestens teilweise mit einem ML-Schema zusammenfallen, das in der Schrift „Efficient maximum likelihood detector for MIMO systems with small number of streams", in Proc. of IEE Electronic Letters, Band 43, Nr. 22, Oktober 2007, von Y. Lomnitz und D. Andelman präsentiert wird, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Die Minimierung von Gleichung (6) kann folgendermaßen ausgedrückt werden
wobei s₁ das von der ersten Sendeantenne der Basisstation gesendete Signal bezeichnet und s̃ bezeichnet einen Vektor der Dimension n-1, der die Signale von den verbleibenden n-1 Sendeantennen umfasst. Ferner bezeichnet h₁ die erste Spalte der Kanalmatrix H_eff und H_eff bedeutet eine Matrix, die die Spalten 2 bis n der Kanalmatrix H umfasst.
Eine optimal Wahl für eine einzelne Sendeantenne kann einer MRC-Lösung (Maximum Ratio Combining) im MLSE-Sinne (Maximum Likelihood Sequence Estimation) entsprechen. Das heißt, die MLSE eines von einer einzelnen Sendeantenne gesendeten und durch eine oder mehrere Antennen empfangenen Stroms kann zerlegt werden in einen Maximum Ratio Combiner gefolgt von einem MLSE-Decodierer. Insbesondere kann ein ML-Schätzer eines einzelnen Datensymbols aus einer diskreten Konstellation ein MPRC gefolgt von einem Slicer sein. Eine optimale Wahl für eine einzelne Sendeantenne kann somit folgendermaßen ausgedrückt werden
wobei der Stern komplexe (oder hermitische) Konjugation bezeichnet. Die Funktion „slice“ kann definiert werden als $slice (x) = \underset{s \in G}{arg min} {‖ x - s ‖}^{2} .$
Um die Lösung ŝ gemäß dem weiteren ML-Schema zu finden, werden daher alle Kombinationen von s̃ gescannt, und bei einer gegebenen Hypothese bezüglich s̃ erhält man den minimalen Wert von d_s ² oder ∥y - Hs∥² mit Bezug auf s₁ durch Anwenden von Gleichung (9), mit dem Ergebnis
Man betrachte nun den Fall von zwei Sendeantennen, d.h. n = 2. Gleichung (8) wird zu
wobei der Index 1 das interessierende UE und der Index 2 das störende UE bezeichnen kann. Bei Anwendung des oben beschriebenen weiteren ML-Schemas werden in einem ersten Schritt alle m₁ Möglichkeiten für s₁ gescannt, wobei m₁ eine Anzahl von Konstellationspunkten für ein bestimmtes in dem interessierenden UE verwendetes Modulationsschema M₁ bezeichnet. Für jede dieser Möglichkeiten wird die ML-Lösung für s₂ berechnet durch
wobei s₂ aus einem Modulationsalphabet G ausgewählt werden kann, d.h. s₂ ∈ G. Anders ausgedrückt wird für jede der angegebenen Möglichkeiten eine Distanz
berechnet. Das Minimum der für die Distanz d_s ² berechneten Werte entspricht dann dem wahrscheinlichsten Wert von s. Man beachte, dass aus 3 ein Anschauungsbeispiel für die minimale Distanz ersichtlich wird.
Für den Fall, dass s codiert wird, kann es nicht erwünscht sein, den wahrscheinlichsten Wert von s (siehe oben) zu bestimmen, sondern Bitmetriken oder Symbolmetriken zu bestimmen, um Soft-Decodierung oder Turbo-Decodierung durchzuführen. Für diesen Fall können Log Likelihood Ratios (LLR) für eine Anzahl von I Bits bestimmt werden, wobei 1 = 1, ...., log₂(M₁) ist. Abhängig von dem Wert des betrachteten Bit werden Werte d_s gemäß Gleichung (14) berechnet. Für jeden berechneten Wert d_s werden die Werte d¹ _min und d⁰ _min aktualisiert, wobei der hochgestellte Index den Bitwert bezeichnet. Wenn der Bitwert gleich Eins ist, wird der Wert d¹ _min folgendermaßen aktualisiert $d_{min}^{1} (1) = min (d_{min}^{1} (1), d_{s}) .$
Wenn der Bitwert gleich Null ist, wird der Wert d⁰ _min ähnlich folgendermaßen aktualisiert $d_{min}^{0} (1) = min (d_{min}^{0} (1), d_{s}) .$
Man beachte, dass die Werte $d_{min}^{1} (1) {und d}_{min}^{1} (1)$
anfänglich auf einen Anfangswert initialisiert werden müssen, zum Beispiel einen Wert von Null oder + ∞. Nachdem die Minimalwerte d⁰ _min und d¹ _min erhalten wurden, kann ein LLR-Wert folgendermaßen berechnet werden ${LLR}_{1} = (d_{min}^{0} (1) - d_{min}^{1} (1)) \frac{1}{σ_{n}^{2}} .$
Natürlich können weitere Schemata verwendet werden, um ein gesendetes Signal s aus einem empfangenen Signal y zu bestimmen. Zum Beispiel kann ein MU-MIMO-Entzerrer einem störungsunbewussten (engl. interference unaware) Entzerrer entsprechen, z.B. einschließlich eines Maximum Ratio Combiner. Ein MRC-Schema kann ausgedrückt werden durch
was unter Verwendung von Gleichung (5) auch geschrieben werden kann als
Um LLRs zu berechnen, die dem Symbol ŝ_MRC entsprechen, kann ein interessierendes UE den Störungsterm völlig vernachlässigen und annehmen, dass SINR Folgendes ist $SINR = \frac{{‖ h_{eff} ‖}^{2}}{σ_{n}^{2}} .$
Da die Benutzung eines MRC-Schemas möglicherweise Störungen eines zusammen eingeteilten UEs nicht bekämpft, kann sich seine Leistungsfähigkeit signifikant verschlechtern, wenn die Störleistung im Vergleich zu der von additivem Rauschen, d.h. bei hohen und mittleren SNR, nicht vernachlässigbar ist.
Ein weiteres Schema zum Bestimmen eines gesendeten Signals s kann durch einen störungsbewussten (engl. interference aware) Entzerrer ausgeführt werden, der z.B. einen IRC (Interference Rejection Combiner) umfasst. Ein IRC-Schema kann ausgedrückt werden durch
wobei ŝ_IRC-Norm und SINR_IRC definiert werden können durch
bzw. ${SINR}_{IRC} = h_{eff}^{H} R_{xx}^{- 1} h_{eff} .$
R_xx bezeichnet eine Störungen-plus-Rauschen-Kovarianzmatrix (engl. Interference plus Noise), die folgendermaßen ausgedrückt werden kann $R_{xx} = {\sum_{i = 2}^{K} (\frac{H_{1} w_{i}}{\sqrt{K}}) (\frac{H_{1} w_{i}}{\sqrt{K}})}^{K} + σ_{n}^{2} I,$
wobei I eine Identitätsmatrix bezeichnet. Eine Voraussetzung für das Ausführen eines IRC-Schemas kann darin bestehen, dass die Vorcodierungsvektoren des störenden UE dem interessierenden UE bekannt sind.
1 zeigt schematisch eine Detektion eines Datensymbols 1, das in einem interessierenden UE empfangen wird, wobei das Datensymbol 1 tatsächlich für ein störendes UE eingeteilt (engl. scheduled) ist. Eine ähnliche Detektion kann z.B. in einem Funkkommunikationssystem auf der Basis des LTE-Standards auftreten. In Verbindung mit 1 wird angenommen, dass das empfangene Datensymbol 1 tatsächlich gemäß einem QPSK-Modulationsschema moduliert wurde, während eine Detektion des empfangenen Symbols in dem interessierenden UE auf einem 16-QAM-Modulationsalphabet basiert. Man beachte, dass das von dem störenden UE verwendete Modulationsschema dem interessierenden UE nicht bekannt ist. In 1 sind die Modulationssymbole des QPSK- und des 16-QAM-Schemas durch kleine Kreuze bzw. Kreise dargestellt. Für den Fall von 1 kann die Verwendung des 16-QAM-Modulationsalphabets konstant oder permanent sein. Das heißt, das Detektieren von Datensymbolen in dem interessierenden UE basiert immer auf dem 16-QAM-Modulationsalphabet, unabhängig von dem tatsächlich angewandten Modulationsschema, und ändert sich während eines Betriebs des interessierenden UE nicht. Man beachte ferner, dass das empfangene Datensymbol 1 mit Bezug auf das tatsächliche QPSK-Symbol 2, das für eine Modulation verwendet wurde, verschoben ist. Die Distanz zwischen dem empfangenen Datensymbol 1 und dem tatsächlichen QPSK-Symbol 2 ist durch einen Pfeil der Länge d_T dargestellt und kann als Rauschen betrachtet werden, wodurch die Verschiebung zwischen dem empfangenen Datensymbol 1 und dem QPSK-Symbol 2 verursacht wird.
In 1 basiert das Detektieren des Datensymbols 1 in dem interessierenden UE lediglich auf dem 16-QAM-Modulationsalphabet und entspricht dem Finden der minimalen Distanz zwischen dem empfangenen Datensymbol 1 und der Menge von 16-QAM-Modulationssymbolen. Die Distanz zwischen dem empfangenen Datensymbol 1 und dem nächsten 16-QAM-Symbol 3 ist durch einen Pfeil der Länge d_F dargestellt. Wieder mit Bezug auf das oben beschriebene weitere ML-Schema entspricht das Detektieren des Datensymbols dem Finden der minimalen Distanz gemäß Gleichung (14) mit s₂ ∈ G = M_16-QAM, wobei die Menge M_16-QAM alle Modulationssymbole des 16-QAM-Modulationsalphabets umfasst. Anders ausgedrückt, zeigt 1 einen Quantisierungsfehler, wenn angenommen wird, dass das Modulationsalphabet s₂ (d.h. die Modulationssymbole des störenden UE) 16-QAM ist, ungeachtet des tatsächlichen Modulationsalphabets des störenden UEs.
2 zeigt schematisch ein Verfahren 200, das Verfahrensschritte 4, 5 und 6 umfasst. Im Verfahrensschritt 4 wird ein Signal in einer ersten Empfängerschaltung auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards empfangen, der mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt. Zum Beispiel kann eine Empfängerschaltung eines Mobilkommunikationssystems ein Signal empfangen, wobei das System auf dem LTE-Standard basiert, der die Modulationsschemata QPSK, 16-QAM und 64-QAM unterstützt. Das empfangene Signal umfasst erste Daten, die für die erste Empfängerschaltung bestimmt sind, und zweite Daten, die für eine zweite Empfängerschaltung bestimmt sind. Man beachte, dass die erste und die zweite Empfängerschaltung insbesondere in verschiedenen UEs enthalten sind, wobei die erste Empfängerschaltung in einem interessierenden UE enthalten sein kann und die zweite Empfängerschaltung in einem störenden UE enthalten sein kann. Im Verfahrensschritt 5 wird während eines Betriebs der ersten Empfängerschaltung ein Modulationsalphabet der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete bestimmt. Zum Beispiel kann ein Modulationsalphabet M₂ ∈ G ∈ {M_QPSK, M_16-QAM, M_64-QAM} bestimmt werden, wobei M_QPSK, M_16-QAM und M_64-QAM alle Modulationssymbole des QPSK-Modulationsschemas, des 16-QAM-Modulationsschemas bzw. des 64-QAM-Modulationschemas umfassen. Im Verfahrensschritt 6 werden die Daten abhängig von den zweiten Daten in der ersten Empfängerschaltung auf der Basis des bestimmten Modulationsalphabets detektiert. Man beachte, dass verglichen mit einer Detektion gemäß 1 das für die Detektion verwendete Modulationsalphabet nicht konstant oder permanent sein muss, sondern mit der Zeit variieren kann. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens 200 beschrieben. Zusätzlich wird das Detektieren eines Datensymbols auf der Basis des Verfahrens 200 in Verbindung mit 3 beschrieben.
3 zeigt schematisch eine Detektion eines Datensymbols 1, das in einem interessierenden UE empfangen wird, wobei das Datensymbol 1 tatsächlich für ein zusammen eingeteiltes störendes UE eingeteilt ist. Eine ähnliche Detektion kann z.B. in einem Funkkommunikationssystem auf der Basis des LTE-Standards auftreten. Ähnlich wie bei 1 wird angenommen, dass das empfangene Datensymbol 1 tatsächlich gemäß einem QPSK-Modulationsschema moduliert wird. Im Gegensatz zu 1 ist das Detektieren des Datensymbols 1 in dem interessierenden UE nicht auf ein konstantes oder permanentes Modulationsalphabet beschränkt, sondern kann auf einem Modulationsalphabet basieren, das während eines Betriebs des interessierenden UE bestimmt wird. Für den beispielhaften Fall eines LTE-Systems kann eine Detektion somit nicht nur auf dem 16-QAM-Modulationsalphabet wie in 1 basieren, sondern kann ferner z.B. auf dem QPSK-Modulationsalphabet oder dem 64-QAM-Modulationsalphabet basieren, die auch durch den LTE-Standard unterstützt werden. In 3 sind die Modulationssymbole des QPSK und des 16-QAM-Schemas durch kleine Kreuze bzw. Kreise dargestellt, während die Modulationssymbole des 64-QAM-Schemas durch kleine Karos dargestellt sind. Die minimale Distanz zwischen dem empfangenen Datensymbol 1 und den Symbolen dieser Modulationsschemata ist durch einen Pfeil der Länge d_F dargestellt.
Beim Vergleich der minimalen Distanzen d_F von 1 und 3 wird ersichtlich, dass die minimale Distanz d_F von 3 kleiner als die minimale Distanz d_F von 3 ist. Man beachte, dass die minimale Distanz d_F von 3 einer Distanz zwischen dem empfangenen Datensymbol 1 und einem Symbol des 64-QAM-Modulationsalphabets, nicht aber des 16-QAM-Modulationsalphabets wie in 1 gezeigt, entspricht. Das heißt, die Bereitstellung der Möglichkeit des Bestimmens eines Modulationsalphabets während eines Betriebs der Empfängerschaltung kann zu einer verringerten minimalen Distanz d_F führen. Eine verringerte Distanz kann zu einem kleineren Quantisierungsfehler führen, da das nächste Modulationssymbol 3 in 3 dem QPSK-Modulationssymbol 1 verglichen mit 1 näher kommt. Zusätzlich kann eine Minimierung des Quantisierungsfehlers zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit des Empfängers führen. Leistungsfähigkeiten von Empfängern, die verschiedene Decodierungsschemata verwenden, sind in 8A bis 8D dargestellt.
Im Folgenden wird ein beispielhaftes und ausführlicheres Verfahren bereitgestellt, das dem Verfahren 200 ähnlich ist. In dieser Verbindung werden ein Mobilkommunikationssystem, das auf dem LTE-Standard basiert, der die Modulationsschemata QPSK, 16-QAM, 64-QAM unterstützt, und zwei Sendeantennen in Betracht gezogen.
In einem Schritt A kann Gleichung 13 mit vertauschten Indizes 1 (bezeichnet das interessierende UE) und 2 (bezeichnet das störende UE) verwendet werden, um folgende Werte zu bestimmen
Das entsprechende Modulationsschema M₂, das in dem störenden UE verwendet wird, kann M₂ = G = {M_QPSK, M_16-QAM, M_64-QAM} sein. Da die Modulationsalphabete von QPSK, 16-QAM und 64-QAM 4, 16 bzw. 64 Modulationssymbole umfassen, stellt Schritt A 84 Werte für ŝ₁ bereit. Man beachte, dass in einem allgemeineren Fall M₂ auch als M₂ ∈ G ∈ {M_QPSK, M_16-QAM, M_64-QAM} betrachtet werden kann.
In einem weiteren Schritt B können euklidische Distanzen auf der Basis von Gleichung (14) mit ausgetauschten Indizes 1 und 2 bestimmt werden, d.h.
Für das betrachtete Modulationsalphabet M₂ gibt Schritt B euklidische Distanzen für alle Konstellationspunkte der Modulationsschemata M_QPSK, M_16-QAM und M_64-QAM, d.h. 84 Werte für d_s ² .
In einem weiteren Schritt C kann eine minimale euklidische Distanz d_M
i für jedes in dem Modulationsalphabet M₂ enthaltene Modulationsschema M_i bestimmt werden. Für das betrachtete Modulationsalphabet M₂ sind die Modulationsschemata M_i M_QPSK, M_16-QAM und M_64-QAM, so dass Schritt C drei Werte für d_M
i gibt. Das heißt, für das QPSK-Modulationsschema wird ein Wert d_M
QPSK von vier Werten für d_s ² bestimmt, für das 16-QAM-Modulationsschema wird ein Wert d_M
16-QM von 16 Werten für d_s ² bestimmt, und für das 64-QAM-Modulationsschema wird ein Wert d_M
64-QM von 64 Werten für d_s ² bestimmt.
Da die durch Schritt C erhaltene minimale euklidische Distanz für niedrigere Modulationsschemata aufgrund einer kleineren Anzahl von Konstellationspunkten höher sein kann, kann für jedes der Modulationsschemata M_i in einem weiteren Schritt D eine Bias-Reduktion durchgeführt werden. Eine mögliche Bias-Reduktion kann zum Beispiel folgendermaßen ausgedrückt werden
wobei d̂_M
i eine minimale euklidische Distanz mit Bias bezeichnet. Für den betrachteten Fall kann A_M
i als $A_{M_{i}} \in (\frac{\sqrt{2}}{N_{M_{i}}}, \frac{\sqrt{10}}{N_{M_{i}}}, \frac{\sqrt{42}}{N_{M_{i}}})$
gewählt werden, wobei N_M
i ∈ (2,4,6) eine Konstellationsordnung des jeweiligen Modulationsschemas M_i bezeichnet. Für das betrachtete Modulationsalphabet M₂ gibt Schritt D drei Werte für d̂_M
i.
In einem weiteren Schritt E können die mit einem Bias versehenen Werte d̂_M
i (oder als Alternative die nicht mit einem Bias versehenen Werte d_M
i) über eingeteilte Subträger (engl. subcarriers) in einem Subrahmen (engl. subframe) akkumuliert oder gefiltert werden. Eine Akkumulation kann auf vorherigen und derzeit geschätzten Werten für die minimale euklidische Distanz d̂_M
i basieren. Die Akkumulation ist implementierungsspezifisch und kann zum Beispiel folgendermaßen ausgedrückt werden
Hierbei bezeichnet 1 ≤ j ≤ N_S die Position des aktuellen Subträgers oder Symbols, das in einer Gruppe von Subträgern oder Symbolen verarbeitet wird, und N_S bedeutet die Anzahl der Subträger oder Symbole in einer Gruppe.
In einem weiteren Schritt F kann eine Modulationsmenge M̂₂ bestimmt werden durch
Man beachte, dass, falls Schritt E des Akkumulierens der euklidischen Distanzen weggelassen wurde, die Modulationsmenge M̂₂ alternativ bestimmt werden kann durch
In einem weiteren Schritt G kann ein ML-Algorithmus gemäß den Gleichungen (12) bis (17) ausgeführt werden. Man beachte jedoch, dass im Schritt G die Indizes 1 und 2 insbesondere nicht wie in Gleichung (25) und (26) ausgetauscht werden.
Schritt G kann durch die folgenden Schritte H und I ersetzt werden. Das heißt, das beispielhafte beschriebene Verfahren kann dem Ausführen der Schritte A bis G oder dem Ausführen der Schritte A bis F, H und I entsprechen. Unter Bezugnahme auf das Obige wurde im Schritt B eine Menge von euklidischen Werten d_s erhalten. Im Schritt H werden aus dieser Menge von euklidischen Werten die Werte d_s bestimmt, die mit der erhaltenen Modulationsmenge M̂₂ assoziiert sind. Wenn die Modulationsmenge M̂₂ z.B. dem Modulationsalphabet M_16-QAM entspricht, werden 16 Werte aus den 84 im Schritt B erhaltenen Werten bestimmt. Im Schritt I wird das Minimum dieser z.B. 16 bestimmten Werte bestimmt, das dann dem geschätzten Symbolwert entspricht. Natürlich können in einem weiteren Schritt LLR bestimmt werden.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der hier beschriebenen Verfahren spezifiziert. Natürlich können spezifizierte Merkmale dieser Ausführungsformen auf beliebige Weisen kombiniert werden, was zu weiteren Ausführungsformen führt, die der Einfachheit halber nicht explizit beschrieben werden. Zusätzlich versteht sich, dass eine zum Ausführen von hier beschriebenen Verfahren ausgelegte Empfängerschaltung Einheiten umfassen kann, die dafür ausgelegt sind, eines oder mehrere der spezifizierten Merkmale auszuführen. Man beachte, dass alle spezifizierten Merkmale in Verbindung mit dem Verfahren 200 sowie den nachfolgend beschriebenen Verfahren 400 und 500 angewandt und kombiniert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren kann ein Verfahren einen Schritt des Minderns oder Dämpfens einer Störung (engl. interference) auf der Basis der zweiten Daten in der ersten Empfängerschaltung auf der Basis des bestimmten Modulationsalphabets umfassen. Zum Beispiel kann die tatsächliche Dämpfung von Störungen aufgrund einer zusammengesetzten Detektion des interessierenden UE und eines störenden UE stattfinden, nachdem die Modulation des störenden UE geschätzt wurde.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren kann das Bestimmen des Modulationsalphabets periodisch auf der Basis einer beliebigen Zeitperiode durchgeführt werden. Insbesondere kann das Bestimmen des Modulationsalphabets für jeden Ressourcenblock oder für eine beliebige Anzahl von Ressourcenblöcken, die der ersten Empfängerschaltung bestimmt sind, durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren kann das Bestimmen des Modulationsalphabets einen Schritt des Bestimmens einer Menge von euklidischen Distanzen zwischen einem empfangenen Datensymbol abhängig von den zweiten Daten und einer Menge von Modulationssymbolen der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete umfassen. Wieder mit Bezug auf das zuvor beschriebene beispielhafte Verfahren kann der zusätzliche Schritt dem Schritt B entsprechen oder diesen umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren umfasst die Menge von Modulationssymbolen alle Modulationssymbole aller mehreren vordefinierten Modulationsalphabete. Wieder mit Bezug auf das zuvor beschriebene Verfahren können die Gleichungen (25) und (26) auf der Basis eines Modulationsschemas berechnet werden, das durch M₂ = G = {M_QPSK, M_16-QAM, M_64-QAM} definiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren kann das Bestimmen einer euklidischen Distanz einen Schritt des Ausführens eines Maximum-Likelihood-Algorithmus oder eines Near-Maximum-Likelihood-Algorithmus umfassen. Wieder mit Bezug auf das zuvor beschriebene beispielhafte Verfahren kann der zusätzliche Schritt den Schritten A und/oder B entsprechen oder diese umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren kann ein Verfahren ferner einen Schritt des Bestimmens von mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen aus der Menge von euklidischen Distanzen umfassen, wobei jede der mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen jeweils von einem der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete abhängen kann. Wieder mit Bezug auf das zuvor beschriebene beispielhafte Verfahren kann der zusätzliche Schritt Schritt C entsprechen oder umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren kann das Bestimmen des Modulationsalphabets das Durchführen einer Bias-Reduktion der mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen umfassen. Wieder mit Bezug auf das zuvor beschriebene beispielhafte Verfahren kann der zusätzliche Schritt Schritt D entsprechen oder umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren kann das Bestimmen des Modulationsalphabets das Bestimmen einer zweiten minimalen euklidischen Distanz aus den Bias-reduzierten euklidischen Distanzen umfassen. Wieder mit Bezug auf das zuvor beschriebene beispielhafte Verfahren kann der zusätzliche Schritt Schritt F entsprechen oder umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren kann das empfangene Signal auf mehreren Subträgern basieren, und das Bestimmen des Modulationsalphabets kann auf einer Menge von eingeteilten Subträgern basieren. Insbesondere kann das Bestimmen eines Modulationsalphabets Akkumulieren und/oder Filtern mindestens einer euklidischen Distanz über die Menge von eingeteilten Subträgern in einem Subrahmen umfassen. Wieder mit Bezug auf das zuvor beschriebene beispielhafte Verfahren kann der zusätzliche Schritt Schritt E entsprechen oder umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren kann das Detektieren der Daten einen Schritt des Ausführens eines Maximum-Likelihood-Algorithmus oder eines Near-Maximum-Likelihood-Algorithmus umfassen. Wieder mit Bezug auf das zuvor beschriebene beispielhafte Verfahren kann der zusätzliche Schritt Schritt G entsprechen oder umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren müssen die ersten Daten nicht Informationen über ein Modulationsalphabet oder Modulationsschema, das zum Codieren der zweiten Daten verwendet wird, umfassen. Anders ausgedrückt, detektiert ein interessierendes UE empfangene Symbole für zusammen eingeteilte UE auf der Basis eines Modulationsalphabets, ohne das Modulationsschema, das tatsächlich von der Basisstation zum Codieren von für das störende UE eingeteilten Daten verwendet wurde, oder das Modulationsschema, das von dem störenden UE zum Decodieren empfangener Datensymbole verwendet wird, zu kennen. Zum Beispiel empfängt wieder mit Bezug auf 3 das interessierende UE keine Informationen, dass das empfangene Datensymbol 1 tatsächlich einem QPSK-Symbol 3 entspricht. Stattdessen detektiert die Empfängerschaltung oder das interessierende UE das Symbol auf der Basis eines Modulationsalphabets, das während eines Betriebs des interessierenden UE bestimmt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren umfasst das empfangene Signal von einer ersten Funkzelle gesendete erste Daten und von einer zweiten Funkzelle gesendete zweite Daten. Zum Beispiel kann wieder mit Bezug auf die Detektion von 3 das empfangene Datensymbol 1 für das zusammen eingeteilte UE von einer Basisstation gesendet werden, die sich in einer Funkzelle befindet, die nicht mit der Funkzelle identisch ist, in der sich die Empfängerschaltung oder das interessierende UE zur selben Zeit befindet. Zum Beispiel kann das empfangene Datensymbol 1 von einer benachbarten oder direkt angrenzenden Funkzelle gesendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren können die ersten Daten mindestens einen ersten räumlichen Datenstrom umfassen, und die zweiten Daten können mindestens einen zweiten räumlichen Datenstrom umfassen. Zum Beispiel können ein oder mehrere räumliche Datenströme mit dem interessierenden UE assoziiert sein, während ein oder mehrere räumliche Datenströme jeweils mit jedem der störenden UE assoziiert sein können. Die räumlichen Datenströme werden von einer Basisstation zu dem jeweiligen UE gesendet, wobei ein mit einem störenden UE assoziierter räumlicher Datenstrom einen Datenstrom des interessierenden UE stören kann.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren können die ersten Daten und die zweiten Daten gleichzeitig auf einer gleichen Zeit-Frequenz-Ressouce gesendet werden. Insbesondere kann das empfangene Signal auf der Basis einer Multi-User-Multiple-Input-Multiple-Output-Technologie empfangen werden. Ferner können die ersten Daten und die zweiten Daten insbesondere unter Verwendung desselben Zeit- und Kanalisierungscodes gesendet werden (z.B. in 3G/HSPA).
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren ist jedes der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete dafür ausgelegt, alle Wertkombinationen von mindestens zwei Bits zu codieren. Somit ist es nicht möglich, dass ein vordefiniertes Modulationsalphabet lediglich eine verringerte Anzahl von Wertkombinationen codiert. Zum Beispiel ist es für den Fall von zwei Bits nicht möglich, dass ein vordefiniertes Modulationsalphabet lediglich dafür ausgelegt ist, die Wertkombinationen „00“ und „01“ zu codieren, aber nicht dafür ausgelegt ist, die Kombinationen „10“ und „11“ zu codieren. Stattdessen muss das Modulationsalphabet alle möglichen Wertkombinationen „00“, „01“, „10“ und „11“ umfassen. Für den Fall von LTE ist es somit nicht möglich, eine echte Teilmenge eines der Modulationsalphabete M_QPSK, M_16-QAM oder M_64-QAM als ein vordefiniertes Modulationsalphabet zu identifizieren.
Gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren werden die ersten Daten und die zweiten Daten durch eine Basisstation gesendet, die erste Empfängerschaltung ist in einem ersten Benutzergerät (engl. User Equipment) enthalten und die zweite Empfängerschaltung ist in einem zweiten Benutzergerät enthalten. Für diesen Fall wird das empfangene Signal in einer Abwärtsstreckenrichtung (engl. downlink) empfangen.
4 zeigt schematisch ein Verfahren 400, das Verfahrensschritte 7 und 8 umfasst. Im Verfahrensschritt 7 wird ein Signal in einer ersten Empfängerschaltung auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards empfangen, der mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal durch eine Basisstation für die erste Empfängerschaltung eingeteilte erste Daten und durch die Basisstation für eine zweite Empfängerschaltung eingeteilte zweite Daten umfasst. Im Verfahrensschritt 8 wird eine Störung auf der Basis der zweiten Daten in der ersten Empfängerschaltung auf der Basis eines Modulationsalphabets, das während eines Betriebs der ersten Empfängerschaltung bestimmt wird, gemindert. Man beachte, dass das Verfahren 400 dem Verfahren 200 ähnlich ist, so dass alle in Verbindung mit dem Verfahren 200 erfolgten Kommentare auch für das Verfahren 400 gelten können.
5 zeigt schematisch ein Verfahren 500, das Verfahrensschritte 9, 10 und 11 umfasst. Im Verfahrensschritt 9 wird ein Signal in einer ersten Empfängerschaltung auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards empfangen, der mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal für die erste Empfängerschaltung bestimmte erste Daten und für eine zweite Empfängerschaltung bestimmte zweite Daten umfasst. Im Verfahrensschritt 10 wird auf der Basis des empfangenen Signals ein Modulationsalphabet der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete bestimmt. Im Verfahrensschritt 11 werden Daten abhängig von den zweiten Daten in der ersten Empfängerschaltung auf der Basis des bestimmten Modulationsalphabets detektiert. Man beachte, dass das Verfahren 500 dem Verfahren 200 ähnlich ist, so dass alle in Verbindung mit dem Verfahren 200 erfolgten Kommentare auch für das Verfahren 500 gelten können.
6 zeigt schematisch eine Empfängerschaltung 600, die dafür ausgelegt sein kann, das Verfahren 200 in einer Ausführungsform auszuführen, aber nicht darauf beschränkt ist. Die Empfängerschaltung 600 ist dafür ausgelegt, ein Signal auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards zu empfangen, der mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal für die Empfängerschaltung 600 bestimmte erste Daten und für eine zweite Empfängerschaltung, die nicht dargestellt ist bestimmte zweite Daten umfasst (siehe 2, Verfahrensschritt 4). Die Empfängerschaltung 600 umfasst eine erste Einheit 12, die dafür ausgelegt ist, während eines Betriebs der Empfängerschaltung ein Modulationsalphabet der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete zu bestimmen (siehe 2, Verfahrensschritt 5). Die Empfängerschaltung 600 umfasst ferner eine zweite Einheit 13, die dafür ausgelegt ist, abhängig von den zweiten Daten in der Empfängerschaltung 600 auf der Basis des bestimmten Modulationsalphabets Daten zu detektieren (siehe 2, Verfahrensschritt 6).
Es versteht sich, dass die Empfängerschaltung 600 weitere Komponenten umfassen kann, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Insbesondere kann die Empfängerschaltung 600 Einheiten umfassen, die dafür ausgelegt sind, eines oder mehrere der in Verbindung mit dem Verfahren 200 beschriebenen Merkmale auszuführen. Zusätzlich kann die Empfängerschaltung 600 einen oder mehrere Eingangs- und Ausgangsports zum Empfangen und Ausgeben von Signalen, Abwärtsumsetzungseinheiten zum Abwärtsumsetzen von Analogsignalen, die in einem Hochfrequenzbereich liegen, in ein Zwischenfrequenzband oder in das Basisband, Aufwärtsumsetzungseinheiten für eine Umsetzung umgekehrt, Analog-Digital-Umsetzer (ADC), Digital-Analog-Umsetzer (DAC) umfassen. Die Empfängerschaltung 600 kann ferner Verstärker, Analogfilter, Digitalfilter usw. umfassen. Die Empfängerschaltung 600 kann ferner einen Entzerrer zum Decodieren von empfangenen Daten zu Metriken oder LLR-Werten und einen Decodierer, z.B. einen Turbodecodierer oder einen Viterbi-Decodierer, zum Erhalten einer Schätzung von empfangenen Daten auf der Basis der Metriken umfassen. Man beachte, dass die Empfängerschaltung 600 auch dafür ausgelegt sein kann, als Senderschaltung zu arbeiten.
7 zeigt schematisch eine Empfängerschaltung 700, die dafür ausgelegt werden kann, das Verfahren 400 in einer Ausführungsform auszuführen, aber nicht darauf beschränkt ist. Die Empfängerschaltung 700 ist dafür ausgelegt, ein Signal auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards zu empfangen, der mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal durch eine Basisstation für die Empfängerschaltung 700 eingeteilte erste Daten und durch die Basisstation für eine zweite Empfängerschaltung eingeteilte zweite Daten umfasst (siehe 4, Verfahrensschritt 7). Die Empfängerschaltung 700 umfasst eine Einheit 14, die dafür ausgelegt ist, eine Störung auf der Basis der zweiten Daten in der Empfängerschaltung 700 auf der Basis eines Modulationsalphabets, das während eines Betriebs der Empfängerschaltung 700 bestimmt wird, zu mindern (siehe 4, Verfahrensschritt 8). Natürlich kann die Empfängerschaltung 700 weitere Komponenten umfassen, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Alle in Verbindung mit der Empfängerschaltung 600 erfolgten Kommentare können auch für die Empfängerschaltung 700 gelten.
8A bis 8D zeigen schematisch Leistungsfähigkeiten verschiedener Empfängerschaltungen, die verschiedene Arten von Detektoren umfassen. In 8A und 8B ist eine uncodierte Bitfehlerrate (Raw BER (Bit Error Rate)) als Funktion eines SNR (Signal to Noise Ratio) in dB aufgetragen, während in 8C und 8D eine Blockfehlerrate (BLER) als Funktion eines mittleren SNR in dB aufgetragen ist. Für 8A bis 8D wird jeweils ein LTE-Funkkommunikationssystem betrachtet, wobei eine kleine Kreise enthaltende Linie eine Leistungsfähigkeit einer Empfängerschaltung darstellt, die einen Interference Rejection Combiner (siehe IRC) umfasst, während eine kleine Karos enthaltende Linie eine Leistungsfähigkeit einer Empfängerschaltung darstellt, die einen idealen ML-Detektor umfasst, d.h. einen ML-Detektor, dem das von dem störenden zusammen eingeteilten UE verwendete Modulationsschema bekannt ist. Zusätzlich stellt eine Linie, die kleine Vierecke enthält, eine Leistungsfähigkeit einer Empfängerschaltung dar, die ein Verfahren ausführt, das einem der Verfahren 200, 400 und 500 ähnlich ist. Die dargestellten Szenarien werden weiterhin durch variablen „Urban Micro“ und „Urban Macro“ spezifiziert, die z.B. aus verschiedenen 3GPP-Spezifikationen bekannt sind. In 8C und 8D werden zusätzliche Werte eines CQI (Channel Quality Indicator) angegeben.
Somit zeigt 8A eine uncodierte BER-Leistungsfähigkeit mit 64-QAM für das interessierende UE in einem Urban Macro Channel, 8B zeigt eine uncodierte BER-Leistungsfähigkeit mit 64-QAM für das interessierende UE in einem Urban Micro Channel, 8C zeigt eine BLER-Leistungsfähigkeit mit 64-QAM (Code rate = 0,5) für das interessierende UE in einem Urban Macro Channel und 8D zeigt eine BLER-Leistungsfähigkeit mit 64-QAM (Code rate = 0,75) für das interessierende UE in einem Urban Micro Channel.
Aus 8A und 8B wird ersichtlich, dass die Detektion gemäß einem der Verfahren 200, 400 und 500 eine höhere Leistungsfähigkeit als die Detektion auf der Basis des IRC-Detektors aufweist. Ferner ist aus 8C und 8D ersichtlich, dass eine Detektion gemäß einem der Verfahren 200, 400 und 500 eine ähnliche Leistungsfähigkeit wie eine Detektion auf der Basis des idealen ML-Detektors in beiden Kanalszenarien aufweist. Bei Kanälen mit hoher räumlicher Korrelation (siehe 8C) weist eine Detektion gemäß einem der Verfahren 200, 400 und 500 eine um ungefähr 8 dB höhere Leistungsfähigkeit als eine Detektion auf der Basis des IRC-Detektors auf, während bei Kanälen mit geringer räumlicher Korrelation (siehe 8D) ein Gewinn von ungefähr 4 dB erzielt wird.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen dargestellt und beschrieben wurde, können Abänderungen und/oder Modifikationen an den dargestellten Beispielen vorgenommen werden, ohne von dem Gedanken und Konzeot der angefügten Ansprüche abzuweichen. Insbesondere sollen hinsichtlich der verschiedenen durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Einrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) ausgeführten verschiedenen Funktionen die Ausdrücke (einschließlich eines Verweises auf ein „Mittel“), die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendet werden, sofern es nicht anders angegeben wird, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (z.B. funktional äquivalent ist), obwohl sie strukturell nicht der offenbarten Struktur äquivalent ist, welche die Funktion bei den hier dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung ausführt.

Claims

Verfahren, umfassend: Empfangen eines Signals in einer ersten Empfängerschaltung auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards, welcher mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal für die erste Empfängerschaltung bestimmte erste Daten und für eine zweite, andere Empfängerschaltung bestimmte zweite Daten umfasst; Bestimmen eines Modulationsalphabets der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete während eines Betriebs der ersten Empfängerschaltung, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets umfasst: Bestimmen einer Menge von euklidischen Distanzen zwischen einem empfangenen Datensymbol abhängig von den zweiten Daten und einer Menge von Modulationssymbolen der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete, und Bestimmen von mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen aus der Menge von euklidischen Distanzen, wobei jede der mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen jeweils von einem der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete abhängt; und Detektieren von Daten abhängig von den zweiten Daten in der ersten Empfängerschaltung auf der Basis des bestimmten Modulationsalphabets.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Mindern einer Störung basierend auf den zweiten Daten in der ersten Empfängerschaltung auf der Basis des bestimmten Modulationsalphabets.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets auf dem empfangenen Signal basiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets periodisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets für jeden Ressourcenblock oder eine Gruppe von Ressourcenblöcken, die für die erste Empfängerschaltung bestimmt sind, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Menge von Modulationssymbolen alle Modulationssymbole aller der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Bestimmen der euklidischen Distanz umfasst: Ausführen eines Maximum-Likelihood-Algorithmus oder eines Near-Maximum-Likelihood-Algorithmus.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets umfasst: Durchführen einer Bias-Reduktion der mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets ferner umfasst: Bestimmen einer zweiten minimalen euklidischen Distanz aus den Bias-reduzierten euklidischen Distanzen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das empfangene Signal auf mehreren Subträgern basiert und das Bestimmen des Modulationsalphabets auf einer Menge von eingeteilten Subträgern basiert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets Akkumulieren und/oder Filtern mindestens einer euklidischen Distanz über die Menge von eingeteilten Subträgern in einem Subrahmen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Detektieren der Daten umfasst: Ausführen eines Maximum-Likelihood-Algorithmus oder eines Near-Maximum-Likelihood-Algorithmus an dem empfangenen Signal.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Daten keine Informationen über ein zum Codieren oder Modulieren der zweiten Daten verwendetes Modulationsalphabet umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das empfangene Signal von einer ersten Funkzelle gesendete Daten und von einer zweiten Funkzelle gesendete Daten umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Daten und die zweiten Daten gleichzeitig auf einer gleichen Zeit-Frequenz-Ressource gesendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Daten und die zweiten Daten gleichzeitig auf einem selben Zeit- und Kanalisierungs-/Spreizcode gesendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das empfangene Signal auf der Basis einer Mehrbenutzer-Multiple-Input-Multiple-Output-Technologie empfangen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete dazu ausgelegt ist, alle Wertekombinationen von mindestens zwei Bits zu codieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das empfangene Signal in einer Abwärtsstreckenrichtung empfangen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Daten und die zweiten Daten durch eine Basisstation gesendet werden, wobei die erste Empfängerschaltung in einem ersten User Equipment enthalten ist und die zweite Empfängerschaltung in einem zweiten User Equipment enthalten ist.
Verfahren, umfassend: Empfangen eines Signals in einer ersten Empfängerschaltung auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards, welcher mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal durch eine Basisstation für die erste Empfängerschaltung eingeteilte erste Daten und durch die Basisstation für eine zweite, andere Empfängerschaltung eingeteilte zweite Daten umfasst; und Mindern einer Störung basierend auf den zweiten Daten in der ersten Empfängerschaltung auf der Basis eines Modulationsalphabets, welches während eines Betriebs der ersten Empfängerschaltung bestimmt wird, wenn mit den ersten Daten verbundene Daten des empfangenen Signals detektiert werden, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets umfasst: Bestimmen einer Menge von euklidischen Distanzen zwischen einem empfangenen Datensymbol abhängig von den zweiten Daten und einer Menge von Modulationssymbolen der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete, und Bestimmen von mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen aus der Menge von euklidischen Distanzen, wobei jede der mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen jeweils von einem der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete abhängt.
Verfahren, umfassend: Empfangen eines Signals in einer ersten Empfängerschaltung auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards, welcher mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal für die erste Empfängerschaltung bestimmte erste Daten und für eine zweite, andere Empfängerschaltung bestimmte zweite Daten umfasst; Bestimmen eines Modulationsalphabets der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete auf der Basis des empfangenen Signals, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets umfasst: Bestimmen einer Menge von euklidischen Distanzen zwischen einem empfangenen Datensymbol abhängig von den zweiten Daten und einer Menge von Modulationssymbolen der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete, und Bestimmen von mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen aus der Menge von euklidischen Distanzen, wobei jede der mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen jeweils von einem der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete abhängt; und Detektieren von Daten abhängig von den zweiten Daten in der ersten Empfängerschaltung auf der Basis des bestimmten Modulationsalphabets.
Empfängerschaltung, die dazu ausgelegt ist, ein Signal auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards zu empfangen, welcher mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal für die Empfängerschaltung bestimmte erste Daten und für eine zweite, andere Empfängerschaltung bestimmte zweite Daten umfasst, wobei die Empfängerschaltung umfasst: eine erste Einheit, die dazu ausgelegt ist, während eines Betriebs der Empfängerschaltung ein Modulationsalphabet der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete zu bestimmen, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets umfasst: Bestimmen einer Menge von euklidischen Distanzen zwischen einem empfangenen Datensymbol abhängig von den zweiten Daten und einer Menge von Modulationssymbolen der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete, und Bestimmen von mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen aus der Menge von euklidischen Distanzen, wobei jede der mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen jeweils von einem der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete abhängt; und eine zweite Einheit, die dazu ausgelegt ist, Daten abhängig von den zweiten Daten in der Empfängerschaltung auf der Basis des bestimmten Modulationsalphabets von der ersten Einheit zu detektieren.
Empfängerschaltung, umfassend: eine Empfängereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Signal auf der Basis eines Mobilkommunikationsstandards zu empfangen, welcher mehrere vordefinierte Modulationsalphabete unterstützt, wobei das empfangene Signal durch eine Basisstation für die Empfängerschaltung eingeteilte erste Daten und durch die Basisstation für eine zweite, andere Empfängerschaltung eingeteilte zweite Daten umfasst; und eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, eine Störung auf der Basis der zweiten Daten in der Empfängerschaltung auf der Basis eines Modulationsalphabets zu mindern, welches während eines Betriebs der Empfängereinheit bestimmt wird, wenn mit den ersten Daten verbundene Daten des empfangenen Signals detektiert werden, wobei das Bestimmen des Modulationsalphabets umfasst: Bestimmen einer Menge von euklidischen Distanzen zwischen einem empfangenen Datensymbol abhängig von den zweiten Daten und einer Menge von Modulationssymbolen der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete, und Bestimmen von mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen aus der Menge von euklidischen Distanzen, wobei jede der mindestens zwei ersten minimalen euklidischen Distanzen jeweils von einem der mehreren vordefinierten Modulationsalphabete abhängt.