DE102013103980A1

DE102013103980A1 - Empfängerschaltung und durch eine Empfängerschaltung ausgeführtes Verfahren

Info

Publication number: DE102013103980A1
Application number: DE102013103980A
Authority: DE
Inventors: Clemens Buchacher
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2013-10-31
Also published as: CN103379057B; US20130287078A1; CN103379057A; US9374248B2

Abstract

Ein Verfahren weist einen Schritt zum Korrelieren eines empfangenen Signals mit einer Pilotsequenz auf, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen. Das Verfahren weist ferner einen Schritt zum Bestimmen einer Kanalschätzung auf der Grundlage eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas auf, das unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft Mobilkommunikationen. Insbesondere betrifft die Erfindung Empfängerschaltungen und durch Empfängerschaltungen ausgeführte Verfahren.
Empfängerschaltungen können Eigenschaften von Übertragungskanälen schätzen. Geschätzte Kanaleigenschaften können zum Entzerren von Signalen verwendet werden. Empfängerschaltungen und durch Empfängerschaltungen ausgeführte Verfahren müssen ständig verbessert werden. Insbesondere kann es wünschenswert sein, die Qualität und die Leistungsfähigkeit von Empfängerschaltungen und darin ausgeführten Verfahren zu verbessern.
Aspekte der Offenbarung werden beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung beim Lesen in Zusammenhang mit den Figuren der anliegenden Zeichnung besser verständlich werden. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Funkkommunikationssystems 100,
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 gemäß der Offenbarung,
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß der Offenbarung,
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 gemäß der Offenbarung,
5 ein schematisches Blockdiagramm einer Empfängerschaltung 500 gemäß der Offenbarung,
6 ein schematisches Blockdiagramm einer Empfängerschaltung 600 gemäß der Offenbarung,
7 ein schematisches Blockdiagramm einer Empfängerschaltung 700 gemäß der Offenbarung,
8 einen Graphen, der mittlere quadratische Kanalschätzfehler für verschiedene Szenarien zeigt, und
9A bis 9D Graphen, die Durchsätze für verschiedene Szenarien zeigen.
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die Teil der Beschreibung ist und worin zur Veranschaulichung Ausführungsformen dargestellt sind, in denen die Offenbarung verwirklicht werden kann. Es sei bemerkt, dass weitere Ausführungsformen verwendet werden können und dass strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Es sei ferner bemerkt, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen als Beispiel dienenden Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nichts anderes spezifisch erwähnt wird. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht als einschränkend anzusehen, und das Konzept der vorliegenden Offenbarung ist durch die anliegenden Ansprüche definiert.
In dieser Beschreibung sollen die Begriffe "gekoppelt" und/oder "verbunden" nicht allgemein bedeuten, dass Elemente direkt miteinander gekoppelt oder verbunden sein müssen. Zwischen den "gekoppelten" oder "verbundenen" Elementen können Zwischenelemente bereitgestellt sein. Die Begriffe "gekoppelt" und/oder "verbunden" können jedoch, ohne auf diese Bedeutung beschränkt zu sein, auch so verstanden werden, dass optional eine Implementierung offenbart wird, bei der die Elemente ohne zwischen den "gekoppelten" oder "verbundenen" Elementen bereitgestellte Zwischenelemente direkt miteinander gekoppelt oder verbunden sind.
In dieser Beschreibung sollen in dem Maße, in dem die Begriffe "aufweisen", "haben", "mit" oder andere Varianten davon in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, diese Begriffe ähnlich dem Begriff "umfassen" als einschließend verstanden werden. Der Begriff "als Beispiel dienend" ist lediglich als ein Beispiel zu verstehen und nicht als am besten oder optimal.
Es ist selbstverständlich, dass Ausführungsformen in diskreten Schaltungen, teilweise integrierten Schaltungen oder vollständig integrierten Schaltungen implementiert werden können. Ferner können Vorrichtungen gemäß der Offenbarung auf einem einzigen Halbleiterchip oder auf mehreren miteinander verbundenen Halbleiterchips implementiert werden.
Ferner ist es selbstverständlich, dass Ausführungsformen in Software oder in dedizierter Hardware oder teilweise in Software und teilweise in dedizierter Hardware implementiert werden können. Beispielsweise kann eine bloße Korrelation von Signalen durch einen in Hardware implementierten Korrelator ausgeführt werden, während eine Berechnung komplexer Parameter in Software implementiert werden kann, die beispielsweise auf einem digitalen Signalprozessor läuft.
Die hier beschriebenen Verfahren und Empfängerschaltungen können für verschiedene Drahtloskommunikationsnetze, wie Codemultiplex-Vielfachzugriff-("Code Division Multiple Access" – CDMA)-, Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-("Time Division Multiple Access" – TDMA)-, Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff-("Frequency Division Multiple Access" – FDMA)-, Orthogonal-FDMA-(OFDMA)- und Einzelträger-FDMA-("Single Carrier FDMA")-Netze, verwendet werden. Die Begriffe "Netz", "System" und "Funkkommunikationssystem" können synonym verwendet werden. Ein CDMA-Netz kann eine Funktechnologie, wie Universal Terrestrial Radio Access (UTRA), cdma2000 usw., implementieren. UTRA umfasst Breitband-CDMA ("Wideband-CDMA" – W-CDMA) und andere CDMA-Varianten. cdma2000 deckt die Normen IS-2000, IS-95 und IS-856 ab. Ein TDMA-Netz kann eine Funktechnologie, wie Global System for Mobile Communications (GSM) und Ableitungen davon, beispielsweise Enhanced Data Rate for GSM Evolution (EDGE), Enhanced General Packet Radio Service (EGPRS) usw., implementieren. Ein OFDMA-Netz kann eine Funktechnologie, wie Evolved UTRA (E-UTRA), Ultra Mobile Broadband (UMB), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDM.RTM. usw., implementieren. UTRA und E-UTRA sind Teil des Universal Mobile Telecommunication System (UMTS).
Die hier beschriebenen Verfahren und Empfängerschaltungen können für High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) verwendet werden, der in die Release 5-(Rel-5)-Version des UMTS-Standards auf der Grundlage von W-CDMA-Mehrfachzugriffsschemata durch die "3rd Generation Partnership Project"-(3GPP)-Standardisierung eingeführt worden ist. HSDPA repräsentiert ein erweitertes 3G-Mobilfunkkommunikationsprotokoll in der High-Speed-Packet-Access-(HSPA)-Familie. HSDPA ermöglicht es, dass Netze auf der Grundlage von UMTS höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten und -kapazitäten bereitstellen. Gegenwärtige HSDPA-Einrichtungen können Downlink-Geschwindigkeiten von 1,8, 3,6, 7,2 und 14,0 Mbit/s unterstützen. Weitere Geschwindigkeitserhöhungen können mit HSDPA+ verfügbar sein, wodurch Geschwindigkeiten von bis zu 42 Mbit/s und 84 Mbit/s mit Release 9 der 3GPP-Normen bereitgestellt werden können.
In Funkkommunikationssystemen kann ein Sender vorhanden sein, der ein oder mehrere Funkkommunikationssignale über einen oder mehrere Funkkommunikationskanäle sendet. Der Sender kann eine Basisstation oder eine sendende Vorrichtung sein, die in einer Vorrichtung eines Benutzers in der Art eines Mobilfunk-Sendeempfängers, einer handgehaltenen Funkvorrichtung oder einer ähnlichen Vorrichtung vorhanden ist. Von Sendern ausgesendete Funkkommunikationssignale können von Empfängern in der Art einer Empfangsvorrichtung in einem Mobilfunk-Sendeempfänger oder einer Mobilstation empfangen werden. Beispielsweise kann eine Mobilstation durch ein Mobiltelefon, ein Smartphone, einen Tablett-PC, einen Laptop usw. repräsentiert sein. Es sei bemerkt, dass eine Basisstation auch als "Node B" oder "eNode B" bezeichnet werden kann und dass eine Mobilstation auch als "Benutzerendgerät" ("User Equipment" – UE) bezeichnet werden kann. Nachfolgend sollen die jeweiligen Begriffe die gleiche Bedeutung haben, wobei diese Bedeutung die in den verschiedenen Standards (beispielsweise UMTS, LTE und Ableitungen davon) gegebenen Definitionen einschließen soll.
In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Verfahren und Empfängerschaltungen getrennt oder mit Bezug zueinander beschrieben. Es sei bemerkt, dass in Verbindung mit einem beschriebenen Verfahren vorgenommene Kommentare auch für eine entsprechende Empfängerschaltung gelten können, die dafür ausgelegt ist, das Verfahren auszuführen, und umgekehrt. Falls beispielsweise ein spezifischer Verfahrensschritt spezifiziert wird, kann eine entsprechende Empfängerschaltung eine Einheit zum Ausführen des beschriebenen Verfahrensschritts aufweisen, selbst wenn eine solche Einheit nicht explizit beschrieben wird oder in den Figuren nicht dargestellt ist.
In dieser Beschreibung können die folgenden Bezeichnungen und Beziehungen verwendet werden.
I bezeichnet eine Einheitsmatrix. 0 bezeichnet eine Nullmatrix. e_n bezeichnet einen n-ten Euklidischen Standardbasisvektor. Die Operation (·)^T bezeichnet eine Transposition. Die Operation (·)^H bezeichnet eine konjugierte Transposition. Die Operation (·)* bezeichnet eine komplexe Konjugation. Für eine Funktion X bezeichnet die Operation arg min X(·) einen Punkt, an dem X minimal ist. Die Operation E(·) bezeichnet einen Erwartungsoperator.
Eine Deltafunktion kann ausgedrückt werden durch
Eine Vektornorm eines Vektors x in Bezug auf eine positiv definite Matrix A kann ausgedrückt werden durch
Für eine Matrix A der Dimension n × n mit Elementen a_i,j kann eine Toeplitz-Matrix B = toeptrA (3) ausgedrückt werden durch
d.h. Elemente der n-ten Nichtdiagonalen von B haben den Wert der Summe der n-ten Nichtdiagonalen von A.
N(x₀, C) bezeichnet eine multivariate rotationssymmetrische komplexe Gauß-Verteilung in n Variablen mit dem Mittelwert x₀ und der durch eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion
definierten Kovarianzmatrix C.
1 zeigt schematisch ein Funkkommunikationssystem 100. Ein Signal x wird durch einen Sender (nicht dargestellt), beispielsweise eine Basisstation, über einen Kanal H, der das Signal beeinflussen kann, ausgestrahlt. Zusätzlich kann das Sendesignal durch Rauschen v (siehe Addierer) beeinflusst werden. Ein Signal y kann durch eine Empfängerschaltung mit einem Entzerrer (oder Filter) f^H empfangen werden. Der Entzerrer f^H kann ein entzerrtes Signal, beispielsweise in Form von Chips d ˆ, ausgeben. Die vom Entzerrer f^H verwendeten Filterkoeffizienten können von einer Schätzung des Sendekanals abhängen.
Nachfolgend wird ein Schema zum Schätzen eines Kanals und zum Entzerren von Signalen beschrieben. Beispielsweise kann das Schema in Zusammenhang mit dem Funkkommunikationssystem 100 verwendet werden.
Der Empfangssignalvektor y kann ausgedrückt werden durch y = Hx + v (6) wobei der Rauschvektor v die Dimension L × 1 hat und beispielsweise v ~ N(0, C_v) ist. Der Rauschvektor v kann die gesamte Interferenz von anderen Zellen modellieren. Eine Variable h ~ N(0, C_h) kann eine Kanalimpulsantwort der Dimension L × 1 bezeichnen, wobei eine zugeordnete Kanalfaltungsmatrix der Dimension L × (2L – 1) ausgedrückt werden kann durch
Es sei bemerkt, dass der Parameter L, abhängig vom betrachteten System, beliebige Werte annehmen kann. Für HSDPA kann L beispielsweise einen Wert zwischen 10 und 30, insbesondere einen Wert von 20, aufweisen.
Der Sendesignalvektor x hat die Dimension (2L – 1) × 1 und kann durch eine Summe gespreizter und verwürfelter Symbolsequenzen x_k ausgedrückt werden, d.h. x = Σ K / k=1x_k. (8)
Jeder von dem Sendesignalvektor x, dem Empfangssignalvektor y und dem Rauschvektor v kann eine vektorisierte Version einer Zeitreihe mit dem Chip-Index n sein. Ein j-tes Element von x(n) kann das (j – 1)-te Element von x(n + 1) sein.
Für das Erzeugen eines Spreizsignals y verwendete Spreizcodes können ein punktweises Produkt eines Kanalisierungscodes und eines Verwürfelungscodes sein. Die Kanalisierungscodes können orthogonale variable Spreizfaktorcodes sein, die orthogonal sein können, so dass für alle Werte von k, k’, N gilt 1 / NΣ K / n=1x_k,L(n)x * / k',L(n) = δ_k,k'P_k, (9) falls der Spreizfaktor von x_k N teilt. Hier ist x_k,L(n) das L-te Element von x_k beim Chip des Index n.
Für das Erzeugen eines verwürfelten Signals y verwendete Verwürfelungssequenzen können eine Pseudozufallssequenz von beispielsweise QPSK-Symbolen sein, die als ein unkorrelierter zufälliger Prozess modelliert werden können, so dass |x_k,L(n)|² = P_k (10) und E(x_k(n)x H / k'(n)) = δ_k,k'P_kI (11) für alle Werte von k, k’, n gelten. Beispielsweise kann ein CDMA-System, wie UMTS, Pseudozufallssequenzen verwenden, die eine Länge eines Zeitrahmens, d.h. 38400 Chips, aufweisen können. Die Sendeleistungen P_k können normiert sein, so dass gilt Σ K / k=1P_k = 1. (12)
Die Gleichungen (11) und (12) implizieren E(xx^H) = I. (13)
Ein Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Noise Ratio, SNR) kann durch ein durchschnittliches Signal-Rauschleistungs-Verhältnis (Signal-to-Noise Power Ratio) an einem Empfänger ausgedrückt werden, wobei die Mehrweginterferenz der Signalleistung zugeschrieben wird, d.h. durch SNR = (C_y – C_v)_1,1/(C_v)_1,1. (14)
Ein Sender, beispielsweise eine Basisstation, kann eine Pilotsequenz x₁ senden, die deterministisch und dem Empfänger bekannt sein kann. Die Pilotsequenz kann insbesondere verwendet werden, um einen Mehrwegausbreitungskanal zu schätzen. Eine Korrelation des empfangenen Signals y und der Pilotsequenz x₁ für eine Korrelationslänge N kann eine Kleinste-Quadrate-Schätzung
des Kanals h bereitstellen. Hier können die Chip-Sequenzen bei x_k,L(1) beginnen. Die Korrelationslänge N kann von dem betrachteten System abhängen. Beispielsweise kann die Korrelationslänge zwischen 10000 und 20000 liegende Werte annehmen.
Der betrachtete Kanal h kann ein Mehrwegkanal sein, der unter Verwendung eines Doppler-Spektrums modelliert werden kann. Insbesondere können Korrelationslängen N betrachtet werden, die kleiner als eine Kanalkohärenzzeit sind, so dass ein während jedes Beobachtungsintervalls konstanter Kanal angenommen werden kann. Das Empfangssignal y kann ausgedrückt werden durch y = He_Le T / Lx + v', (16) wobei v' = H(I – e_Le T / L)x + v (17) mit der Korrelation asynchrone Signalbeiträge aufweisen kann. Der Parameter e_L entspricht einem Einheitsvektor der Dimension L × 1 mit einer Eins beim Index L und ansonsten Nullen.
Infolge der Orthogonalität der Spreizcodes hebt sich der synchrone Teil des Empfangssignals y nach der Summierung der korrelierten Abtastwerte über n mit Ausnahme der Beiträge von x_1,L auf. Unter Verwendung von h = He_L (18) können die Kanalschätzungen ĥ durch ĥ = h + v ˆ (19) ausgedrückt werden, wobei der Schätzfehlervektor v ˆ geschrieben werden kann als
Der Parameter v’ weist keine Beiträge von x_1,L auf, so dass der Schätzfehler einen Mittelwert von Null aufweist und die Kovarianz (oder die Fehlerkovarianzmatrix) C_ĥ|h ausgedrückt werden kann durch
Die Kanalschätzung kann eine bedingte Verteilung haben ĥ|h ~ N(h, C_ĥ|h). (22)
Da das gesamte Empfangssignal mit Ausnahme von Beiträgen, die mit einem geschätzten Kanaltap selbst synchron sind, für die Kanalschätzung als Interferenz angesehen werden kann, kann die Kanalschätzfehlerkovarianz einen Ausdruck für die Gesamtempfangssignalautokorrelation aufweisen C_y|h = E(yy^h|h) = HH^H + C_v (23)
Ein Sende-Chip kann ausgedrückt werden durch d = e_L ^Tx. (24)
Der Sende-Chip kann unter Verwendung einer Linearkombination von Empfangs-Abtastwerten geschätzt werden, d.h. d ˆ = f^Hy (25) wobei die Länge von f insbesondere gleich der Kanallänge L sein kann. Eine Mittlerer-quadratischer-Fehler-(Mean Square Error, MSE)-Kostenfunktion von f kann ausgedrückt werden durch J(f|h) = E(|d ˆ – d|²|h) (26) = E(f^Hyy^Hf – 2Re{f^Hyx^He_L} + 1|h (27) = f^HC_y|hf – 2Re{f^HC_yx|he_L} + 1 (28) wobei C_y|h = E(yy^H|h) (29) und C_yx|h = E(yx^H|h). (30)
Die MSE-Funktion J kann durch Koeffizienten
minimiert werden, die als Filterkoeffizienten für einen Entzerrer verwendet werden können. Unter Verwendung der Beziehungen C_y|h = HH^H + C_v (32) und C_y|h = H (33) können die Filterkoeffizienten von Gleichung (31) entwickelt werden als
Das Ersetzen des Kanals h durch seine Schätzung ĥ führt demgemäß zu Filterkoeffizienten f_♢ = (toeptr(ĥĥ^H) + C_v)^–1ĥ. (35)
Der Kanal h kann geschätzt werden gemäß ĥ_MMSE = E(h|ĥ). (36)
Dieser Schätzer kann von C_ĥ|h (siehe Gleichung (21)) abhängen, die von dem Kanal selbst abhängen kann. Weil dies eine zirkuläre Abhängigkeit darstellen kann, kann C_ĥ|h durch seinen statistischen Mittelwert nach
genähert werden.
Unter Verwendung einer Gauß-Näherung kann ein stationäres Gauß-Modell mit Verteilungen h ~ N(0, C_h) (38) und ĥ|h ~ N(0, C_ĥ|h) (39) und einer Kreuzkorrelationsmatrix C_ĥh = C_h (40) erhalten werden.
Für den Fall multi-varianter komplexer Gauß-Verteilungen y ~ N(0, C_y) (41) und x ~ N(0, C_x) (42) mit einer Kovarianzmatrix C_yx kann eine Verteilung von x bei gegebenem y ausgedrückt werden durch x|y ~ N(C_xyC –1 / yy, C_x – C H / yxC –1 / yC_yx) (43)
Daher kann das Anwenden der Beziehung (43) auf die Verteilungen (38) und (39) zu einer Verteilung von h bei gegebenem ĥ führen h|ĥ ~ N(ĥ_MMSE, C_h|ĥ), (44) wobei ĥ_MMSE = C_hC –1 / ĥĥ (45) und C_h|ĥ = C_h – C_hC –1 / ĥC_h (46) = C_hC –1 / ĥ(C_ĥ – C_h) (47) und C_ĥ = C_h + C _ĥ|h. (48)
Der Parameter C kann als Kanalschätzfehlerstatistik bezeichnet werden.
Wie anhand der vorhergehenden Gleichungen ersichtlich ist, kann die MMSE-Kanalschätzung ĥ_MMSE von Kanalstatistiken C_h und C_v abhängen, die auch als Kanalkovarianzmatrix bzw. Rauschkovarianzmatrix bezeichnet werden können. Für einen zeitabhängigen Kanal h können die Kanalstatistiken C_h und C_v indirekt unter Verwendung der Statistiken C_y = E(yy^H) = toeptrC_h + C_v (49) und
geschätzt werden.
Es sei bemerkt, dass der Parameter P₁ insbesondere einem Verhältnis zwischen der über eine PN-Chip-Periode angesammelten Energie und der spektralen Dichte der Gesamtsendeleistung, d.h. Ec/Ior, des CPICH entsprechen kann. Der Parameter P₁ kann durch eine Schätzung bestimmt werden.
Entsprechende Schätzer können durch die Kanalstatistiken
und
ausgedrückt werden.
Hier können die Mittelungslängen M und U von dem betrachteten System abhängen. Insbesondere können die Werte von M und U so gewählt werden, dass eine Mittelung über einen Fading-Prozess ausgeführt wird, so dass die Mittelungslängen größer als die Kanalkohärenzzeit sind, insbesondere um eine oder mehrere Größenordnungen größer als diese sind. Die Längen von M und U können demgemäß auch von der Geschwindigkeit des Empfängers abhängen. Beispielsweise kann eine Mittelung als "Langzeitmittelung" bezeichnet werden, wenn sie über eine Länge von etwa 160 ms ausgeführt wird, so dass N gleich 1024 ist und sowohl M als auch U gleich 600 sind. Eine weitere als Beispiel dienende Länge kann etwa 5 ms sein, was in etwa einer Kanalkohärenzzeit von 3 km/h entspricht. Für einen solchen als Beispiel angegebenen Fall kann eine Mittelung als "Kurzzeitmittelung" bezeichnet werden.
Die Schätzer der Gleichungen (51) und (52) können insbesondere unverzerrt (oder unvoreingenommen, engl. biased) sein, und ihre Varianz kann insbesondere gegen Null gehen, wenn M, U gegen unendlich gehen. Es kann demgemäß angenommen werden, dass ein Empfänger C_h und C_y bereits vorher kennt. Falls die Impulsform gute Abfallseigenschaften hat, können die Schätzungen auf die Hauptdiagonale und einige Nebendiagonalen reduziert werden. Weil C_y Toeplitz ist, kann sie durch einige Elemente der ersten Zeile bestimmt werden. C_v kann durch die Impulsform bestimmt werden und bis auf einen Skalierungsfaktor, der von einem Element von Ĉ_v = Ĉ_y – toeptrĈ_ĥ (53) abgeleitet werden kann, a priori bekannt sein.
Durch Ersetzen des Kanals h durch die MMSE-Kanalschätzung ĥ_MMSE in Gleichung (35) können die Entzerrerkoeffizienten (oder Filterkoeffizienten) gemäß dem vorgestellten Schema ausgedrückt werden durch f_o = (toeptr(ĥ_MMSEĥ H / MMSE) + C_v)^–1ĥ_MMSE. (54)
Die Filterkoeffizienten von Gleichung (54) tragen einem Kanalschätzfehler nicht Rechnung. Es kann möglich sein, einen solchen Kanalschätzfehler durch Ersetzen von h durch ĥ in Gleichung (31) zu berücksichtigen. Die sich ergebenden Entzerrerkoeffizienten können dann ausgedrückt werden durch f_* = argminJ(·|ĥ) = C –1 / y|ĥC_yx|ĥe_L. (55)
Unter Verwendung der Gleichungen (45) und (46) können die folgenden Beziehungen erhalten werden C_y|ĥ = E(C_y|h|ĥ) = E(toeptr(hh^H) + C_v|ĥ) (56) = toeptr(E(hh^H|ĥ)) + C_v (57) = toeptr(C_h|ĥ) (58) = toeptr(ĥ_MMSEĥ H / MMSE + C_h|ĥ) + C_v (59) und C_yx|ĥe_L = E(C_yx|he_L|ĥ) = ĥ_MMSE. (60)
Durch Kombinieren der Gleichungen (55) bis (60) können die Entzerrerkoeffizienten ausgedrückt werden durch f_* = (toeptr(ĥ_MMSEĥ H / MMSE + C_h|ĥ) + C_v)^–1ĥ_MMSE, (61) wobei ĥ_MMSE und C_h|ĥ durch die Gleichungen (45) bzw. (46) ausgedrückt werden können. Verglichen mit den Filterkoeffizienten f_o aus Gleichung (54), können die Filterkoeffizienten f_* aus Gleichung (61) auch die Kanalschätzfehlerstatistik C_h|ĥ berücksichtigen. Es sei bemerkt, dass sich bei Verwendung der Kanalschätzung ĥ_MMSE die Kanalschätzfehlerstatistik nicht unbedingt für jedes CPICH-Symbol gemäß dem Pseudozufallsverwürfelungscode ändert, so dass das Filter nicht unbedingt für jedes Symbol neu berechnet zu werden braucht.
Das vorstehend beschriebene Schema bietet eine Möglichkeit, eine Kanalschätzung und Filterkoeffizienten zum Filtern empfangener Signale zu bestimmen. Es ist selbstverständlich, dass auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen Schemas die Kanalschätzung und die Filterkoeffizienten auf verschiedene Arten bestimmt werden können. Beispielsweise kann ein Korrelationsergebnis ĥ zuerst nach Gleichung (15) bestimmt werden. Mit dem bekannten Korrelationsergebnis ĥ können die Kanalstatistiken (oder Kovarianzmatrizen) Ĉ_y und Ĉ_ĥ unter Verwendung der Schätzer der Gleichungen (51) und (52) bestimmt werden. Es sei bemerkt, dass alternativ der Parameter Ĉ_y auf der Grundlage der Erwartungswerte E(|y(n)²|) und E(C_y|ĥ) bestimmt werden kann. Bei bekanntem Ĉ_y und Ĉ_ĥ kann eine Kanalstatistik Ĉ_v unter Verwendung von Gleichung (49) bestimmt werden. Es sei bemerkt, dass der Parameter Ĉ_v bis auf einen skalaren Faktor einfach unter Berücksichtigung des (1, 1)-Elements der Matrixgleichung (49) bestimmt werden kann. Mit den bekannten Parametern Ĉ_ĥ und Ĉ_v kann der Parameter C_h|ĥ auf der Grundlage von Gleichung (37) bestimmt werden, so dass die Kanalschätzung ĥ_MMSE dann nach den Gleichungen (45) und (48) bestimmt werden kann. Mit der bekannten Kanalschätzung ĥ_MMSE können Filterkoeffizienten auf der Grundlage von Gleichung (54) bestimmt werden. Alternativ kann ein zusätzlicher Schritt zum Bestimmen des Parameters C_h|ĥ nach den Gleichungen (46) und (47) ausgeführt werden, so dass Filterkoeffizienten auf der Grundlage von Gleichung (61) unter Berücksichtigung einer Kanalschätzfehlerstatistik bestimmt werden können.
Es sei bemerkt, dass das vorstehend beschriebene Schema als eine Kanalschätzung auf der Grundlage der Annahme angesehen werden kann, dass die Pilotsequenz ein unbekannter und zufälliger Prozess ist. An Stelle eines gesamten empfangenen Signals können die Ausgaben eines Pilotkorrelators (siehe beispielsweise Gleichung (15)) als Beobachtungen verwendet werden, und es kann einiges statistisches a-priori-Wissen über das empfangene Signal verwendet werden (siehe beispielsweise Gleichung (37)). Anhand dieser a-priori-Informationen kann die Fehlerkovarianzmatrix der Pilotkorrelatorausgabe berechnet werden (siehe beispielsweise Gleichung (21)), die für das Bestimmen von Filterkoeffizienten verwendet werden kann.
Die Verfahren 200, 300 und 400 gemäß der Offenbarung werden nachfolgend beschrieben. Es sei bemerkt, dass jedes der Verfahren durch Hinzufügen weiterer Verfahrensschritte modifiziert werden kann. Insbesondere kann ein Verfahren durch einen oder mehrere in Zusammenhang mit einem jeweiligen anderen Verfahren beschriebene Verfahrensschritte erweitert werden. Ferner können zusätzliche Verfahrensschritte von allen weiteren Teilen dieser Beschreibung abgeleitet werden, sofern nichts anderes spezifisch ausgesagt wird. Es sei bemerkt, dass die in den folgenden Figuren dargestellten Blockdiagramme nicht notwendigerweise eine spezifische chronologische bzw. zeitliche Reihenfolge der enthaltenen Verfahrensschritte implizieren. Vielmehr können die angegebenen Verfahrensschritte in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden, falls dies von einem technischen Standpunkt sinnvoll ist. Ferner können ein oder mehrere Verfahrensschritte zumindest teilweise gleichzeitig oder während eines gleichen Zeitraums ausgeführt werden. Natürlich können die spezifizierten Merkmale der einzelnen Verfahren auf beliebige Arten kombiniert werden, woraus sich weitere Ausführungsformen ergeben, die aus Gründen der Einfachheit nicht explizit beschrieben werden.
2 zeigt schematisch ein Verfahren 200 gemäß der Offenbarung, einschließlich der Verfahrensschritte 1 und 2. In Verfahrensschritt 1 wird ein empfangenes Signal mit einer Pilotsequenz korreliert, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen. Beispielsweise kann eine Korrelation auf der Grundlage von Gleichung (15) ausgeführt werden. In Verfahrensschritt 2 wird eine Kanalschätzung auf der Grundlage eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas (engl. Minimum Mean Square Error) bestimmt, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters (oder konditional zu einem beobachteten Parameter) ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis aufweist. Beispielsweise kann Verfahrensschritt 2 auf Gleichung (36) beruhen. Es sei bemerkt, dass der Begriff "unter der Bedingung" aus der Statistik in Zusammenhang mit MMSE bekannt ist. Bei MMSE kann eine beste Schätzung für eine Zufallsvariable, beispielsweise einen Kanal, bestimmt werden, wodurch der mittlere quadratische Fehler minimiert wird. Es ist selbstverständlich, dass ein MMSE-Schema auch eine oder mehrere weitere Zufallsvariablen berücksichtigen kann. In diesem Fall kann ein MMSE-Schema verwendet werden, das unter der Bedingung eines beobachteten Parameters einer solchen weiteren Zufallsvariablen bzw. solcher weiterer Zufallsvariablen ist. Bei Kenntnis eines beobachteten Werts (oder Parameters) der weiteren Zufallsvariablen minimiert eine Schätzung (oder ein Erwartungswert), die durch ein solches MMSE-Schema bestimmt wurde, den mittleren quadratischen Fehler und stellt auch den beobachteten Wert bereit. Beispielsweise kann eine Schätzung einer Zufallsvariablen X, die unter der Bedingung einer weiteren Zufallsvariable Y ist, als E(X|Y) bezeichnet werden. Ähnlich kann eine Schätzung einer Zufallsvariablen X, die unter der Bedingung eines beobachteten Parameters y einer weitere Zufallsvariablen Y ist, als E(X|Y=y) bezeichnet werden.
Die Pilotsequenz kann einen Spreizcode und/oder einen Verwürfelungscode aufweisen. Beispielsweise kann die Pilotsequenz der Chip-Sequenz von Gleichung (15) entsprechen, die auf den Gleichungen (8) bis (11) beruhen kann.
Das Verfahren 200 kann ferner einen Verfahrensschritt zum Bestimmen einer Fehlerkovarianzmatrix auf der Grundlage des Korrelationsergebnisses aufweisen. Beispielsweise kann der Verfahrensschritt auf Gleichung (21) beruhen.
Das Verfahren 200 kann ferner einen Verfahrensschritt zum Bestimmen eines statistischen Mittelwerts einer Fehlerkovarianzmatrix aufweisen, wobei der statistische Mittelwert von dem Korrelationsergebnis und von einer statistischen Eigenschaft des empfangenen Signals abhängt. Beispielsweise kann der Verfahrensschritt auf Gleichung (37) beruhen.
Die nach Verfahrensschritt 2 bestimmte Kanalschätzung kann von einem statistischen Mittelwert der Fehlerkovarianzmatrix abhängen. Diese Abhängigkeit kann beispielsweise auf den Gleichungen (45) bis (48) beruhen.
Der Verfahrensschritt zum Bestimmen des statistischen Mittelwerts der Fehlerkovarianzmatrix kann von einem expliziten Wert der Pilotsequenz unabhängig sein. Dies kann anhand Gleichung (37) verständlich werden, worin der statistische Mittelwert C _h|ĥ nicht explizit vom Wert der Pilotsequenz abhängt.
Das Verfahren 200 kann ferner einen Verfahrensschritt eines Bestimmens einer ersten Kanalstatistik auf der Grundlage des empfangenen Signals aufweisen, wobei die Kanalschätzung von der ersten Kanalstatistik abhängt. Der Verfahrensschritt kann beispielsweise auf Gleichung (51) beruhen.
Das Verfahren 200 kann ferner einen Verfahrensschritt zum Bestimmen einer zweiten Kanalstatistik auf der Grundlage des Korrelationsergebnisses aufweisen, wobei die Kanalschätzung von der zweiten Kanalstatistik abhängt. Beispielsweise kann der Verfahrensschritt auf Gleichung (52) beruhen.
Die statistische Mittelung der Fehlerkovarianzmatrix kann von mindestens einer von der ersten Kanalstatistik und der zweiten Kanalstatistik abhängen. Diese Abhängigkeit kann beispielsweise anhand Gleichung (37) verständlich werden.
Beispielsweise kann zumindest eine von der ersten Kanalstatistik und der zweiten Kanalstatistik durch eine Diagonalmatrix genähert werden. Als Beispiel dienende Simulationsergebnisse für diese Näherungen werden in Zusammenhang mit den 9A bis 9D bereitgestellt.
Das Verfahren 200 kann ferner einen Verfahrensschritt zum Bestimmen mindestens eines Filterkoeffizienten auf der Grundlage der bestimmten Kanalschätzung aufweisen. Beispielsweise kann der Verfahrensschritt auf einer der Gleichungen (54) und (61) beruhen. Der mindestens eine Filterkoeffizient kann insbesondere von einer Kanalschätzfehlerstatistik abhängen, siehe beispielsweise den Parameter C_h|ĥ in Gleichung (61).
Das Verfahren 200 kann ferner einen Verfahrensschritt zum Filtern des empfangenen Signals auf der Grundlage des mindestens einen Filterkoeffizienten aufweisen. Ein entsprechendes für das Filtern des Signals verwendetes Filter kann beispielsweise ein Finite-Impulsantwort-Filter ("Finite Impulse Response (FIR) filter") umfassen.
3 zeigt schematisch ein Verfahren 300 gemäß der Offenbarung mit Verfahrensschritten 3 bis 6. In Verfahrensschritt 3 wird ein empfangenes Signal mit einer Pilotsequenz korreliert, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen. Beispielsweise kann eine Korrelation auf der Grundlage von Gleichung (15) ausgeführt werden. In Verfahrensschritt 4 wird eine erste Kanalstatistik auf der Grundlage des empfangenen Signals bestimmt. Beispielsweise kann der Verfahrensschritt 4 auf Gleichung (51) beruhen. In Verfahrensschritt 5 wird eine zweite Kanalstatistik auf der Grundlage des Korrelationsergebnisses bestimmt. Beispielsweise kann Verfahrensschritt 5 auf Gleichung (52) beruhen. In Verfahrensschritt 6 wird eine Kanalschätzung auf der Grundlage eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, bestimmt, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst und die Kanalschätzung von mindestens einer der ersten Kanalstatistik und der zweiten Kanalstatistik abhängt. Beispielsweise kann Verfahrensschritt 6 auf Gleichung (36) beruhen.
4 zeigt schematisch ein Verfahren 400 gemäß der Offenbarung mit den Verfahrensschritten 7 bis 9. In Verfahrensschritt 7 wird ein empfangenes Signal mit einer Pilotsequenz korreliert, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen. Beispielsweise kann eine Korrelation nach Gleichung (15) ausgeführt werden. In Verfahrensschritt 8 wird ein statistischer Mittelwert einer Fehlerkovarianzmatrix bestimmt, wobei der statistische Mittelwert vom Korrelationsergebnis und von einer statistischen Eigenschaft des empfangenen Signals abhängt und wobei das Bestimmen des statistischen Mittelwerts der Fehlerkovarianzmatrix unabhängig von einem expliziten Wert der Pilotsequenz ist. Beispielsweise kann Verfahrensschritt 8 auf Gleichung (37) beruhen. In Verfahrensschritt 9 wird eine Kanalschätzung auf der Grundlage eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas bestimmt, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst und wobei die Kanalschätzung vom statistischen Mittelwert der Fehlerkovarianzmatrix abhängt. Beispielsweise kann Verfahrensschritt 9 auf Gleichung (36) beruhen.
Die 5, 6 und 7 zeigen Empfängerschaltungen 500, 600 und 700 gemäß der Offenbarung. Es sei bemerkt, dass die Empfängerschaltungen, abgesehen von den dargestellten Komponenten, weitere Komponenten aufweisen können, die aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt sind. Zusätzlich können die Empfängerschaltungen eine oder mehrere (elektrische) Verbindungen zwischen enthaltenen Komponenten aufweisen, die erforderlich sind, um einen oder mehrere Schritte der vorstehend beschriebenen Schemata auszuführen.
5 zeigt schematisch eine Empfängerschaltung 500 gemäß der Offenbarung. Ein Betrieb der Empfängerschaltung 500 kann in Zusammenhang mit dem Verfahren 200 aus 2 gelesen werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Empfängerschaltung 500 weist eine Einheit 10 auf, die dafür ausgelegt ist, ein empfangenes Signal mit einer Pilotsequenz zu korrelieren, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen (siehe Verfahrensschritt 1 von Verfahren 200). Die Empfängerschaltung 500 umfasst ferner eine Einheit 11, die dafür ausgelegt ist, eine Kanalschätzung auf der Grundlage eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas zu bestimmen, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst (siehe Verfahrensschritt 2 von Verfahren 200).
Beispielsweise kann die Empfängerschaltung 500 eine oder mehrere zusätzliche Komponenten aufweisen, die dafür ausgelegt sind, einen in dieser Beschreibung dargelegten Verfahrensschritt auszuführen. Insbesondere kann die Empfängerschaltung 500 ferner eine Einheit aufweisen, die dafür ausgelegt ist, zumindest einen Filterkoeffizienten auf der Grundlage der bestimmten Kanalschätzung (beispielsweise nach einer der Gleichungen (54) und (61)) und eines Filters (oder Entzerrers), das dafür ausgelegt ist, das empfangene Signal auf der Grundlage des mindestens einen Filterkoeffizienten zu filtern, zu bestimmen. Überdies kann die Empfängerschaltung 500 einen digitalen Signalprozessor, einen Antennenanschluss, einen Abwärtswandlungsmischer zum Abwärtswandeln empfangener Signale in ein Zwischenband oder ein Basisband, eine Abtastschaltung zum Abtasten eines Signals und/oder einen Analog/Digital-Wandler (ADC) zum Umwandeln des empfangenen Analogsignals in ein Digitalsignal aufweisen. Der ADC kann insbesondere vor den Einheiten 10 und 11 angeordnet sein. Die Empfängerschaltung 500 kann ferner einen Entspreizer, einen Entwürfeler und/oder einen Decodierer (beispielsweise einen Turbo-Decodierer oder einen Viterbi-Decodierer) aufweisen, die jeweils insbesondere hinter den Einheiten 10 und 11 angeordnet sein können. Es ist selbstverständlich, dass die Empfängerschaltung 500 auch dafür ausgelegt sein kann, als eine Senderschaltung zu arbeiten.
6 zeigt schematisch eine Empfängerschaltung 600 gemäß der Offenbarung. Ein Betrieb der Empfängerschaltung 600 kann in Zusammenhang mit dem Verfahren 300 aus 3 gelesen werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Empfängerschaltung 600 weist eine Einheit 12 auf, die dafür ausgelegt ist, ein empfangenes Signal mit einer Pilotsequenz zu korrelieren, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen (siehe Verfahrensschritt 3 des Verfahrens 300). Die Empfängerschaltung 600 weist ferner eine Einheit 13 auf, die dafür ausgelegt ist, eine erste Kanalstatistik auf der Grundlage des empfangenen Signals zu bestimmen (siehe Verfahrensschritt 4 des Verfahrens 300). Die Empfängerschaltung 600 weist ferner eine Einheit 14 auf, die dafür ausgelegt ist, eine zweite Kanalstatistik auf der Grundlage des Korrelationsergebnisses zu bestimmen (siehe Verfahrensschritt 5 des Verfahrens 300). Die Empfängerschaltung 600 weist ferner eine Einheit 15 auf, die dafür ausgelegt ist, eine Kanalschätzung auf der Grundlage eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas zu bestimmen, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst und wobei die Kanalschätzung von mindestens einer der ersten Kanalstatistik und der zweiten Kanalstatistik abhängt (siehe Verfahrensschritt 6 des Verfahrens 300).
7 zeigt schematisch eine Empfängerschaltung 700 gemäß der Offenbarung. Ein Betrieb der Empfängerschaltung 700 kann in Zusammenhang mit dem Verfahren 400 aus 4 gelesen werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Empfängerschaltung 700 weist eine Einheit 16 auf, die dafür ausgelegt ist, ein empfangenes Signal mit einer Pilotsequenz zu korrelieren, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen (siehe Verfahrensschritt 7 des Verfahrens 400). Die Empfängerschaltung 700 weist ferner eine Einheit 17 auf, die dafür ausgelegt ist, einen statistischen Mittelwert einer Fehlerkovarianzmatrix zu bestimmen, wobei der statistische Mittelwert vom Korrelationsergebnis und von einer statistischen Eigenschaft des empfangenen Signals abhängt und wobei das Bestimmen des statistischen Mittelwerts der Fehlerkovarianzmatrix von einem expliziten Wert der Pilotsequenz unabhängig ist (siehe Verfahrensschritt 8 des Verfahrens 400). Die Empfängerschaltung 700 weist ferner eine Einheit 18 auf, die dafür ausgelegt ist, eine Kanalschätzung auf der Grundlage eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas zu bestimmen, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst und wobei die Kanalschätzung vom statistischen Mittelwert der Fehlerkovarianzmatrix abhängt (siehe Verfahrensschritt 9 des Verfahrens 400).
Nachfolgend werden verschiedene Simulationsergebnisse gemäß vorstehend spezifizierten Verfahren und Empfängerschaltungen beschrieben. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene Leistungsverzögerungsprofile und Parameter verwendet, die in den Tabellen I bis IV spezifiziert sind. Es sei bemerkt, dass die simulierten Szenarien "Fußgänger A", "Fußgänger B" und "Fahrzeug A" beispielsweise durch 3GPP-Spezifikationen spezifiziert sind.
Tabelle I spezifiziert Leistungsverzögerungsprofile für das Szenario "Fußgänger A".

Verzögerung [μs] Leistung [dB]

0,0 0,0

0,11 –9,7

0,19 –19,2

0,410 –22,8
Tabelle II spezifiziert Leistungsverzögerungsprofile für das Szenario "Fußgänger B".

Verzögerung [μs] Leistung [dB]

0,0 0,0

0,2 –0,9

0,8 –4,9

1,2 –8,0

2,3 –7,8

3,7 –23,9
Tabelle III spezifiziert Leistungsverzögerungsprofile für das Szenario "Fahrzeug A".

Verzögerung [μs] Leistung [dB]

0,0 0,0

0,31 –1,0

0,71 –9,0

1,09 –10,0

1,73 –15,0

2,51 –20,0

Tabelle IV spezifiziert verschiedene Simulationsparameter.

Pilotleistung	–10 dB
HS-PDSCH-Leistung	–3 dB
HS-PDSCH-Codes	8
Andere Benutzerkanäle	aktiv
Korrelationslänge N	1280 Chips
Kanalschätzlänge L	20 Chips
Coderate	2/3
Maximaler Durchsatz	4,688 Mbit/s
Modulation	16 QAM
H-Satz	6
Impulsform	Root-raised cosine
Überabtastfaktor	2
Trägerfrequenz	2 GHz
Chip-Rate	3,84 MHz
Transportblockgröße	9377 Bits
Symbol-Demapper	Max-log-MAP

Die Simulationen beruhen auf einem Doppler-Fading-Kanal, der eine Kanalzeit-Autokorrelationsfunktion definiert als ϕ(n) = E(h_i(n₀)h * / i(n₀ + n)) = J₀(2πf_dnT_c) (62)
Hierbei sind h_i(n) ein beliebiger Kanaltap beim Chip-Index n mit einer auf Eins normierten mittleren Leistung, J₀ die Bessel-Funktion nullter Ordnung der ersten Art, f_d = f_c·v/c die Doppler-Frequenz, f_c = 2 GHz die Trägerfrequenz, v die mobile Geschwindigkeit, c = 3·10⁸ m/s die Lichtgeschwindigkeit und 1/T_c = 3,84 MHz die Chip-Rate. Ein modifiziertes Jakes-Fading-Modell wird für die Implementation des Doppler-Fadings verwendet.
Die Entzerrerkoeffizienten werden für jedes Intervall von N = 1280 Chips unter Verwendung der Kanalschätzung für das gleiche Intervall berechnet. Die Simulationsergebnisse werden über 40000 Schlitze (engl. slots) bei 3 km/h, 10000 Schlitze bei 30 km/h und 5000 Schlitze bei 120 km/h und minimal 1000 Bitfehler gemittelt. Die Leistungsverzögerungsprofile sind in den Tabellen I bis III definiert. Der Mehrwegkanal enthält RRC-Impulsformungsfilter am Sender und Empfänger mit einer Länge von jeweils 65 Abtastwerten. Der Empfänger berücksichtigt nur ein Fenster mit einer Länge L = 20 des gesamten Kanals. Das Fenster ist so positioniert, dass es die maximale Energiemenge von dem entsprechenden Leistungsverzögerungsprofil enthält. Im Fall des Szenarios Fußgänger B, welches die größte Verzögerungsspreizung unter den betrachteten Leistungsverzögerungsprofilen hat, enthält die nicht durch das Kanalschätzfenster abgedeckte Energie im Mittel nur –37 dB der Gesamtkanalenergie. Für die Kanalstatistik kann der Empfänger diese Energie als Weißes Gaußsches Rauschen nähern. Die Simulation, einschließlich der Kanalschätzung und des Entzerrers, verwendet einen Überabtastfaktor von 2. Es sei bemerkt, dass aus Notationsgründen vorstehend keine Überabtastung berücksichtigt wurde.
Die BER-Ergebnisse werden bei einer Entspreizerausgabe für 8 High-Speed-Physical-Downlink-Shared-Channel-(HS-PDSCH)-Spreiz codes mit einem Spreizfaktor 16 und einer Gesamtleistung von –3 dB in Bezug auf die Gesamtsendeleistung ausgewertet. Die Pilotsequenz hat einen Spreizfaktor von 256 und eine Leistung von –10 dB. Die restliche Sendeleistung wird mit 6 anderen Benutzerkanälen mit einem Spreizfaktor von 128 gefüllt. Die gewünschten Benutzerkanäle sind 16QAM-moduliert. Alle anderen Kanäle sind QPSK-moduliert. Der Kanalcode ist entsprechend dem H-Set 6-Testfall konfiguriert, der beispielsweise durch den 3GPP-Standard spezifiziert ist, wobei es sich um einen Turbo-Code mit einer Coderate von 2/3 und einem maximalen Durchsatz von 4,688 MBit/s handelt.
Es sei bemerkt, dass eine Berechnung der MMSE-Kanalschätzung nach Gleichung (45) eine Matrixvektormultiplikation mit der L × L-Matrix C_hC –1 / ĥ aufweisen kann. Die Matrizen C_h und C_v können als Diagonalmatrizen genähert werden (siehe 9A bis 9D), so dass alle nachfolgenden Operationen Diagonalmatrizen ergeben können. Unter der Annahme unabhängig abklingender Wege und eines weißen Rauschens sowie einer schnell abfallenden Impulsform können die Matrizen C_h und C_v nahezu diagonal sein.
8 zeigt einen mittleren quadratischen Kanalschätzfehler E(||h – ĥ||²) für das Fahrzeug-A-Leistungsverzögerungsprofil bei einer mobilen Geschwindigkeit von 30 km/h. Eine durchgezogene Linie zeigt eine MMSE-Kanalschätzung unter Verwendung aller Einträge der Matrix C_h. Eine gestrichelte Linie zeigt eine MMSE-Kanalschätzung nur unter Verwendung diagonaler Einträge der Matrix C_h. Eine strichpunktierte Linie mit Karos bezieht sich auf eine Simulation ohne eine MMSE-Kanalschätzung. Es sei bemerkt, dass Simulationsparameter durch Tabelle IV spezifiziert sind.
Anhand 8 wird offensichtlich, dass die MMSE-Kanalschätzung einen Kanalschätzfehler sowohl in niedrigen als auch in hohen SNR-Bereichen reduzieren kann.
Die 9A bis 9D zeigen Durchsatzkurven für f_* und f_o, d.h. mit und ohne einen bei der Entzerrerkoeffizientenberechnung berücksichtigten Kanalschätzfehler. Die Durchsatzleistungen können insbesondere durch Monte-Carlo-Simulationen bewertet werden. Die Durchsätze mit (siehe Sterne) und ohne (siehe Kreise) Kanalschätzfehlerkompensation, mit einer MMSE-Kanalschätzung unter Verwendung aller Einträge der Matrix C_h (siehe durchgezogene Linien) und nur unter Verwendung diagonaler Einträge der Matrix C_h (siehe gestrichelte Linien), ohne MMSE-Kanalschätzung (siehe strichpunktierte Linien mit Karos) und unter der Annahme, dass der Kanal am Empfänger bekannt ist (siehe gepunktete Linien mit Quadraten), sind dargestellt. Es sei bemerkt, dass die Simulationsparameter durch Tabelle IV spezifiziert sind.
Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementationen erläutert und beschrieben wurde, können Abänderungen und/oder Modifikationen an den erläuterten Beispielen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und vom Konzept der anliegenden Ansprüche abzuweichen. Auch können Techniken, Systeme, Untersysteme und Verfahren, die in den verschiedenen Ausführungsformen beschrieben und erläutert werden, mit anderen Techniken, Systemen, Untersystemen und Verfahren kombiniert werden, ohne vom Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Beispiele von Änderungen, Substitutionen und Abänderungen sind dem Fachmann verständlich und können vorgenommen werden, ohne vom hier offenbarten Gedanken und Konzept abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IS-2000 [0018]
IS-95 [0018]
IS-856 [0018]
IEEE 802.11 [0018]
IEEE 802.16 [0018]
IEEE 802.20 [0018]

Claims

Verfahren, umfassend: Korrelieren eines empfangenen Signals mit einer Pilotsequenz, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen, und Bestimmen einer Kanalschätzung auf der Basis eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pilotsequenz einen Spreizcode und/oder einen Verwürfelungscode umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: Bestimmen einer Fehlerkovarianzmatrix basierend auf dem Korrelationsergebnis.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Bestimmen eines statistischen Mittelwerts einer Fehlerkovarianzmatrix, wobei der statistische Mittelwert von dem Korrelationsergebnis und von einer statistischen Eigenschaft des empfangenen Signals abhängt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Kanalschätzung von dem statistischen Mittelwert der Fehlerkovarianzmatrix abhängt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Bestimmen des statistischen Mittelwerts der Fehlerkovarianzmatrix von einem expliziten Wert der Pilotsequenz unabhängig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Bestimmen einer ersten Kanalstatistik auf der Basis des empfangenen Signals, wobei die Kanalschätzung von der ersten Kanalstatistik abhängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Bestimmen einer zweiten Kanalstatistik auf der Basis des Korrelationsergebnisses, wobei die Kanalschätzung von der zweiten Kanalstatistik abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, ferner umfassend: Bestimmen einer ersten Kanalstatistik auf der Basis des empfangenen Signals, und Bestimmen einer zweiten Kanalstatistik auf der Basis des Korrelationsergebnisses, wobei der statistische Mittelwert der Fehlerkovarianzmatrix von der ersten Kanalstatistik und/oder der zweiten Kanalstatistik abhängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Bestimmen einer ersten Kanalstatistik auf der Basis des empfangenen Signals und/oder einer zweiten Kanalstatistik auf der Basis des Korrelationsergebnisses, und Nähern mindestens einer der bestimmten Kanalstatistiken durch eine jeweilige Diagonalmatrix.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Bestimmen mindestens eines Filterkoeffizienten auf der Basis der bestimmten Kanalschätzung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine Filterkoeffizient von einer Kanalschätzfehlerstatistik abhängt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, ferner umfassend: Filtern des empfangenen Signals auf der Basis des mindestens einen Filterkoeffizienten.
Verfahren, umfassend: Korrelieren eines empfangenen Signals mit einer Pilotsequenz, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen, Bestimmen einer ersten Kanalstatistik auf der Basis des empfangenen Signals, Bestimmen einer zweiten Kanalstatistik auf der Basis des Korrelationsergebnisses, und Bestimmen einer Kanalschätzung auf der Basis eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst und wobei die Kanalschätzung von der ersten Kanalstatistik und/oder der zweiten Kanalstatistik abhängt.
Verfahren, umfassend: Korrelieren eines empfangenen Signals mit einer Pilotsequenz, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen, Bestimmen eines statistischen Mittelwerts einer Fehlerkovarianzmatrix, wobei der statistische Mittelwert vom Korrelationsergebnis und einer statistischen Eigenschaft des empfangenen Signals abhängt und wobei das Bestimmen des statistischen Mittelwerts der Fehlerkovarianzmatrix von einem expliziten Wert der Pilotsequenz unabhängig ist, und Bestimmen einer Kanalschätzung auf der Basis eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst und wobei die Kanalschätzung vom statistischen Mittelwert der Fehlerkovarianzmatrix abhängt.
Empfängerschaltung, umfassend: eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, ein empfangenes Signal mit einer Pilotsequenz zu korrelieren, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen, und eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, eine Kanalschätzung auf der Basis eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas zu bestimmen, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst.
Empfängerschaltung nach Anspruch 16, ferner umfassend: eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, eine erste Kanalstatistik auf der Basis des empfangenen Signals zu bestimmen, wobei die Kanalschätzung von der ersten Kanalstatistik abhängt.
Empfängerschaltung nach Anspruch 16 oder 17, ferner umfassend: eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, eine zweite Kanalstatistik auf der Basis des Korrelationsergebnisses zu bestimmen, wobei die Kanalschätzung von der zweiten Kanalstatistik abhängt.
Empfängerschaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, ferner umfassend: eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, mindestens einen Filterkoeffizienten auf der Basis der bestimmten Kanalschätzung zu bestimmen.
Empfängerschaltung nach Anspruch 19, ferner umfassend: ein Filter, das dazu ausgelegt ist, das empfangene Signal auf der Basis des mindestens einen Filterkoeffizienten zu filtern.
Empfängerschaltung nach Anspruch 20, wobei der mindestens eine Filterkoeffizient von einer Kanalschätzfehlerstatistik abhängt.
Empfängerschaltung nach Anspruch 20 oder 21, wobei das Filter ein FIR-Filter umfasst.
Empfängerschaltung, umfassend: eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, ein empfangenes Signal mit einer Pilotsequenz zu korrelieren, um ein Korrelationsergebnis zu bestimmen, eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, eine erste Kanalstatistik auf der Basis des empfangenen Signals zu bestimmen, eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, eine zweite Kanalstatistik auf der Basis des Korrelationsergebnisses zu bestimmen, und eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, eine Kanalschätzung auf der Basis eines Minimaler-mittlerer-quadratischer-Fehler-Schemas zu bestimmen, welches unter der Bedingung eines beobachteten Parameters ist, wobei der beobachtete Parameter das Korrelationsergebnis umfasst und wobei die Kanalschätzung von der ersten Kanalstatistik und/oder der zweiten Kanalstatistik abhängt.