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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Funkkommunikationen und insbesondere die Technik des Detektierens von Signalen in Funkempfängersystemen von Funknetzwerken, insbesondere Mobilfunknetzwerken.
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Empfänger können mit mehreren Empfangsantennen ausgestattet sein, um Empfangsdiversitätsverfahren (Receive-Diversity-Verfahren: RxDiv-Verfahren) zu verwenden. Bei der Verwendung von RxDiv-Verfahren empfangen verschiedene Antennen Versionen des gleichen Signals für einen Benutzer, und das Diversitäts-Kombinieren (Diversity Combining) wird an dem Empfänger
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Mehrträger-Übertragungs-/Empfangsverfahren werden verwendet, um die Kapazität von Funkkommunikationssystemen zu verbessern, und um hohe garantierte Bitraten über große Abdeckungsbereiche hinweg sicherzustellen. Mehrträger-Übertragungs-/Empfangsverfahren wurden in verschiedenen Normen festgelegt und vorgeschrieben, unter anderem MC-HSPA (Multi-Carrier High Speed Packet Access). Bei Mehrträgerübertragungs-/Empfangsverfahren können mehrere Empfangsantennen zum Empfangen von über verschiedene Träger übertragene Signale verwendet werden.
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Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung kann darin gesehen werden, eine leistungsfähige Empfängervorrichtung zu schaffen. Die Erfindung zielt ferner darauf ab, ein leistungsfähiges Empfangsverfahren anzugeben.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Aspekte der Erfindung werden beispielhaft in der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläutert. Es zeigen:
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1 ein Diagramm, das ein Funknetzwerksystem gemäß der Offenbarung darstellt;
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2 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Funkempfängervorrichtung gemäß der Offenbarung darstellt;
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3 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung eines Diversitäts-Kombinierers gemäß der Offenbarung darstellt;
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4 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung eines Diversitäts-Kombinierers gemäß der Offenbarung darstellt;
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5 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Funkempfängervorrichtung gemäß der Offenbarung darstellt;
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6 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung eines Entzerrers gemäß der Offenbarung darstellt;
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7 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Funkempfängervorrichtung gemäß der Offenbarung darstellt;
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8 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Funkempfängervorrichtung gemäß der Offenbarung darstellt;
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9 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß der Offenbarung darstellt; und
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10 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß der Offenbarung darstellt.
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In der folgenden Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen als Veranschaulichung Ausführungsformen gezeigt werden, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen.
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Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist. Weiterhin bezeichnen gleiche Bezugszahlen entsprechende identische oder ähnliche Teile.
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Die Ausdrücke "gekoppelt" und/oder "verbunden" sollen, wie sie in dieser Patentschrift verwendet werden, nicht allgemein bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt oder verbunden sein müssen; dazwischenliegende Elemente können zwischen den "gekoppelten" oder "verbundenen" Elementen vorgesehen sein. Jedoch können die Ausdrücke "gekoppelt" und/oder "verbunden", wenngleich sie nicht auf diese Bedeutung beschränkt sind, auch so verstanden werden, dass sie optional eine Implementierung offenbaren, bei der die Elemente ohne dazwischenliegende Elemente, die zwischen den gekoppelten und/oder verbundenen Elementen vorgesehen sind, direkt miteinander gekoppelt oder verbunden sind.
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Es versteht sich, dass Ausführungsformen in diskreten Schaltungen, teilweise integrierten Schaltungen oder vollständig integrierten Schaltungen implementiert sein können. Weiterhin können Ausführungsformen auf einem einzelnen Halbleiterchip oder auf miteinander verbundenen mehreren Halbleiterchips implementiert werden. Weiterhin versteht sich, dass Ausführungsformen in Software oder dedizierter Hardware oder teilweise in Software und teilweise in dedizierter Hardware implementiert sein können.
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Nachfolgend sollen die Ausdrücke "Mobilstation" und "UE" (User Equipment – Teilnehmergerät) die gleiche Bedeutung besitzen, wobei diese Bedeutung die in den verschiedenen Normen bzw. Standards (z.B. UMTS, DECT, LTE und Ableitungen davon) angegebenen Definitionen umfassen soll. Beispielsweise kann ein UE durch ein Mobiltelefon, ein Smartphone, einen Tablet-PC, einen Laptop usw. dargestellt sein. Weiterhin sollen nachfolgend die Ausdrücke "Basisstation" und "NodeB" die gleiche Bedeutung besitzen, wobei diese Bedeutung die in den verschiedenen Normen bzw. Standards (z.B. UMTS, DECT, LTE und Ableitungen davon) angegebenen Definitionen umfassen soll.
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Eine Empfängervorrichtung wie hierin beschrieben ist ausgelegt, mit mindestens zwei Empfangsantennen ausgestattet zu sein, um die Empfangsdiversität (RxDiv) auszunutzen. Das heißt, in mindestens einem Betriebsmodus empfangen die mindestens zwei verschiedenen Empfangsantennen mindestens zwei (verschiedene) Versionen des gleichen Signals für einen Benutzer, und das DiversitätKombinieren wird an der Empfängervorrichtung verwendet, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern. Gemäß der Offenbarung kann das Diversitäts-Kombinieren auf der Basis von mit den verschiedenen Empfangsantennen assoziierten Soft-DecisionBitströmen bewerkstelligt werden.
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Eine Empfängervorrichtung wie hierin beschrieben kann optional eine Mehrträger-Funkempfängervorrichtung sein. Eine derartige Mehrträger-Funkempfängervorrichtung umfasst mindestens zwei Empfänger, wobei jeder Empfänger mit einem von mindestens zwei Trägern, d.h. Kanalfrequenzen, assoziiert ist. Bei mindestens einem Betriebsmodus kann die Mehrträger-Empfängervorrichtung so rekonfiguriert werden, dass sie in einem RxDiv-Modus arbeitet, in dem mindestens einer der Empfänger für die verschiedenen Träger rekonfiguriert wird, eine der Signalversionen des an den verschiedenen Antennen empfangenen einen Benutzersignals zu empfangen.
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Beispielhaft kann das Funkkommunikationssystem ein CDMA-System (Code Division Multiple Access) sein, z.B. ein Mobilfunkkommunikationssystem wie etwa z.B. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) einschließlich Entwicklungen wie etwa z.B. HSPA (High Speed Packet Access). Beispielsweise kann das Mobilfunkkommunikationssystem ein WCDMA-System (Wideband CDMA) sein, das durch 3GPP (3rd Generation Partnership Project) definiert ist. Das Funkkommunikationssystem kann z.B. auch ein DECT-System (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) sein.
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Eine Sendediversität (Transmit Diversity), in der Technik auch als TxDiv bezeichnet, kann auf physikalischen Downlink-Kanälen verwendet werden, die einem UE zugewiesen sind, der eine Empfängervorrichtung wie hierin beschrieben umfasst. TxDiv-Systeme verwenden Sender mit mehreren Sendeantennen. Beispielhaft werden STBCs (Space Time Block Codes) oder SFBCs (Space Frequency Block Codes) zum Übertragen mehrerer Kopien eines Datenstroms über eine Anzahl von Sendeantennen hinweg verwendet, um die Redundanz der verschiedenen empfangenen Versionen der Daten zum Verbessern der Zuverlässigkeit des Datentransfers auszunutzen.
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MIMO-Verfahren (Multiple Input Multiple Output), wie sie sich auf die hierin beschriebenen Übertragungs-/Empfangssysteme anwenden lassen, beinhalten mehrere an der Funkbasisstation verfügbare Sendeantennen und mehrere an dem UE verfügbare Empfangsantennen, um Datenraten und die Gesamtkapazität zu steigern. Ein MIMO-System verwendet die Antennen am Sender und am Empfänger, um mehrere unkorrelierte Funkverbindungen (oftmals als "Ströme" (streams) bezeichnet) zwischen dem Sender und dem Empfänger herzustellen. Diese Ströme können die gleichen Zeit- und Frequenzressourcen verwenden, wodurch die Kapazität zum Beispiel ohne eine Vergrößerung des Spektrums gesteigert werden kann. Jüngst wurde MIMO in verschiedenen Normen bzw. Standards festgelegt, unter ihnen HSPA (High Speed Packet Access).
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Beispielhaft wurde in 3GPP Release 7 der MIMO-Betrieb aufgenommen. Weiterhin wurde beispielhaft in 3GPP Release 8 der Mehrträgerbetrieb in der Form von Doppelträger-HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) mit Downlinkübertragung auf zwei benachbarten 5 MHz-Trägern aufgenommen. Der Doppelträgerbetrieb in 3GPP Release 8, auch als DC-HSDPA (Dual-Cell HSDPA) bekannt, beinhaltet zwei Zellen, die zu der gleichen Basisstation (NodeB) gehören. In 3GPP Release 8 arbeiten die beiden Zellen mit einer einzelnen Sendeantenne, d.h. MIMO ist von dem DC-HSDPA-Betrieb ausgenommen, wie in 3GPP Release 8 vorgesehen. Weiterhin betreffend 3GPP Release 8 arbeiten die beiden Zellen in dem gleichen Frequenzband. Insbesondere verwendet der DC-HSDPA-Betrieb in 3GPP Release 8 benachbarte 5 MHz-Träger im 900 MHz-Frequenzband oder im 2100 MHz-Frequenzband. In diesem Zusammenhang wird der Inhalt von 3GPP TS 25.308 "High Speed Downlink Packet Access (HSDPA); Overall description; Stage 2 (Release 8)", V8.4.0 (2008-12) durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung aufgenommen.
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Allgemein kann der Mehrträgerbetrieb mit dem MIMO-Betrieb und/oder mit Trägern, die beabstandet sind und/oder sich in verschiedenen Frequenzbändern befinden, kombiniert werden. Beispielsweise kann DC-HSDPA mit MIMO kombiniert werden, siehe z.B. 3GPP Release 9. Weiterhin kann das Konzept von DC-HSDPA auf Mehrträger-HSDPA erweitert werden. Beispielhaft können vier Träger verwendet werden, siehe z.B. 3GPP Release 10. Weiterhin können Träger von verschiedenen Frequenzbändern verwendet werden. Beispielhaft können ein Träger (z.B. 5 MHz) des 900 MHz-Frequenzbands und ein Träger (z.B. 5 MHz) des 2100 MHz-Frequenzbands verwendet werden.
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In 1 wird ein beispielhaftes Funknetzwerksystem 1 gezeigt, z.B. eines der oben erwähnten Systeme. Das Funknetzwerksystem 1 kann ein Mobilfunknetzwerksystem 1 sein. Das Funknetzwerksystem 1 kann eine Basisstation (NodeB) 100 und mehrere Teilnehmergeräte enthalten, die nachfolgend als UEs 151, 152 bezeichnet werden.
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In der Regel können verschiedene Benutzer mit verschiedenen UEs 151, 152 assoziiert sein. Die UEs 151, 152 von verschiedenen Benutzern können sich entfernt voneinander befinden, z.B. nahe einer Mitte und an einer Grenze einer Zelle. Das heißt, verschiedene Sendeleistungen können von einer in einer Basisstation 100 befindlichen Sendervorrichtung verwendet werden, um die verschiedenen Benutzer zu bedienen.
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Die Basisstation 100 kann eine oder mehrere Antennen 101, 102 für Funkkommunikation mit den UEs 151, 152 umfassen. Einige der durch die Basisstation 100 bedienten UEs, z.B. UE 151, können eine einzige Empfangsantenne aufweisen, d.h. bei diesen UEs ist kein RxDiv-Betrieb möglich. Eines oder mehrere oder alle der UEs, z.B. 152, können zwei oder mehrere Empfangsantennen aufweisen, d.h. ein RxDiv-Betrieb und optional ein MIMO-Betrieb können möglich sein.
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Das Funknetzwerksystem 1 verwendet möglicherweise ein oder kein Sendediversitäts-Verfahren (TxDiv-Verfahren) in dem Downlink. Falls ein TxDiv-Verfahren verwendet wird, verwendet die Basisstation 100 zwei oder mehrere Sendeantennen 101, 102 zum Übertragen eines Benutzersignals. In diesem Fall kann das Funknetzwerksystem 1 optional MIMO verwenden. Falls kein TxDiv-Verfahren verwendet wird, verwendet die Basisstation 100 möglicherweise nur eine Sendeantenne 101 zum Übertragen eines Benutzersignals.
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Das Funknetzwerksystem 1 kann optional ein Mehrträger-Funksystem sein. Das heißt, in der Basisstation 100 können Informationen für einen Benutzer (z.B. ein UE) auf mindestens zwei verschiedene Kanalfrequenzen (Träger) f1 und f2 abgebildet und gleichzeitig über diese mindestens zwei verschiedenen Träger zu dem bestimmten UE 152 übertragen werden.
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Gemäß 2 kann eine Empfängervorrichtung 200 an zwei oder mehr Empfangsantennen 201, 202 gekoppelt sein. Die Empfängervorrichtung 200 kann z.B. im UE 152 implementiert sein. Die erste und zweite Empfangsantenne 201, 202 können Versionen eines für UE 152 und durch die Basisstation 100 übertragenen Benutzersignals empfangen.
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Die Empfängervorrichtung 200 kann eine erste HF-Einheit 211 und einen ersten Empfänger 220 mit einem an einen Ausgang der ersten HF-Einheit 211 gekoppelten Eingang umfassen. Die Empfängervorrichtung 200 kann weiterhin eine zweite HF-Einheit 212 und einen zweiten Empfänger 230 mit einem an einen Ausgang der zweiten HF-Einheit 212 gekoppelten Eingang umfassen. Die Empfängervorrichtung 200 umfasst einen Kombinierer (Combiner) 240 und optional einen Kanaldecodierer 250 (der in der Technik auch als ein äußerer Empfänger(ORX – Outer Receiver) bezeichnet wird). Ein Ausgang des ersten Empfängers 220 kann an einen ersten Eingang 241 des Kombinierers 240 gekoppelt sein. Ein Ausgang des zweiten Empfängers 230 kann an einen zweiten Eingang 242 des Kombinierers 240 gekoppelt sein. Ein Ausgang 243 des Kombinierers 240 kann an einen Eingang des Kanaldecodierers 250 gekoppelt sein.
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Im Betrieb kann die erste HF-Einheit 211 ein erstes Eingangssignal von der Antenne 201 empfangen. Das erste Eingangssignal kann in der ersten HF-Einheit 211 durch Anwenden herkömmlicher Techniken wie etwa z.B. Filtern, Abwärtsumsetzung, Analog-Digital-Wandlung usw. verarbeitet werden. Am Ausgang der ersten HF-Einheit 211 werden Datenabtastungen einer ersten Signalversion S1 eines durch die Basisstation 100 übertragenen und an der ersten Empfangsantenne 201 empfangenen Benutzersignals bereitgestellt.
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Die zweite HF-Einheit 212 kann ein zweites Eingangssignal von der Antenne 202 empfangen. Das zweite Eingangssignal kann z.B. in der zweiten HF-Einheit 212 auf die gleiche Weise verarbeitet werden, wie das erste Eingangssignal in der ersten HF-Einheit 211 verarbeitet wird. Insbesondere kann die gleiche Abwärtsumsetzungsfrequenz für die Abwärtsumsetzung verwendet werden. Am Ausgang der zweiten HF-Einheit 212 werden Datenabtastungen einer zweiten Signalversion S2 des gleichen Benutzersignals bereitgestellt. Die zweite Signalversion S2 ist die Signalversion des Benutzersignals, wie an der Antenne 202 empfangen. Somit basieren die erste und zweite Signalversion S1 und S2 auf den gleichen codierten Informationen, jedoch sind die Signalversionen S1 und S2 aufgrund eines unterschiedlichen Fading verschieden. Somit können die Signalversionen S1 und S2 für Empfangsdiversitäts-Verarbeitung verwendet werden.
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Der erste Empfänger 220 kann einen ersten (optionalen) Entzerrer 221 und einen ersten Konstellations-Demapper 222 umfassen. Der zweite Empfänger 230 kann einen zweiten (optionalen) Entzerrer 231 und einen zweiten Konstellations-Demapper 232 umfassen.
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Der erste Entzerrer 221 kann zum Entzerren eines oder mehrerer physikalischer Kanäle, die in dem Funkkommunikationsnetzwerk verwendet werden, ausgelegt sein. Somit kann der erste Entzerrer 221 Techniken verwenden, um einen oder mehrere spezifische physikalische Kanäle zu extrahieren. Weiterhin kann der erste Entzerrer 221 Techniken zum Generieren von Kanalschätzwerten und Anwenden der Kanalschätzwerte auf das Berechnen entzerrter Symbole aus den Datenabtastungen der ersten Signalversion S1 verwenden. Entzerrte (modulierte) Symbole, die in dem ersten Entzerrer 221 berechnet werden, werden am Ausgang des ersten Entzerrers 221 bereitgestellt.
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Beispielhaft kann der erste Entzerrer 221 Techniken verwenden, um zwischen Signalkomponenten der über verschiedene Ausbreitungswege empfangenen ersten Signalversion S1 zu unterscheiden. Solche Techniken können eine Ausbreitungsweg-Laufzeitschätzung zum Identifizieren eines Ausbreitungsweg-Laufzeitprofils umfassen. In diesem Fall kann die Kanalschätzung das Generieren von Kanalschätzwerten von individuellen Ausbreitungswegen umfassen. Techniken, wie etwa z.B. die Signalverzögerung auf der Basis der geschätzten Ausbreitungsweglaufzeiten, das Entschlüsseln, das Entspreizen (d.h. Dekanalisierung), die Symbolgenerierung, die Gewichtung auf der Basis der Kanalschätzwerte und das Wegekombinieren (z.B. maximum ratio combining) können in dem ersten Entzerrer 221 angewendet werden. Andere Techniken zum Entzerren können z.B. Filtern, Matrixinversion und Symbolgenerierung umfassen. Die in dem ersten Entzerrer 221 angewendeten Techniken können von der Art des ersten Entzerrers 221 und/oder von der Art des in der spezifischen Anwendung verwendeten Funkkommunikationsnetzwerks abhängen. Beispielsweise können ein RAKE-Entzerrer oder ein LMMSE-Entzerrer (Linear Minimum Mean Square Error) verwendet werden.
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Das Entzerren der empfangen ersten Signalversion S1 ist nicht zwingend erforderlich. Gemäß der Offenbarung kann der erste Entzerrer 221 entfallen. Bei einigen Anwendungen, wie etwa DECT-Systemen wird die Entzerrung des empfangenen Signals möglicherweise nicht benötigt. Anstelle des Entzerrers 221 kann eine Einheit verbleiben, die aus den Abtastungen der ersten Signalversion S1 (modulierte) Symbole generiert.
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Der erste Konstellations-Demapper 222 ist ausgelegt für das Demapping von in dem ersten Empfänger 220 generierten Konstellationssymbolen in einem ersten Soft-Decision-Bitstrom. Der Konstellations-Demapper 222 wird in der Technik auch als ein Modulations-Demapper oder Symbol-Demapper oder Demodulator bezeichnet. Der Konstellations-Demapper 222 stellt die Schnittstelle zwischen der Verarbeitung auf Symbolebene und der (Soft) Bit-Verarbeitung in dem ersten Empfänger 220 dar. In der Regel empfängt der Konstellations-Demapper 222 komplexwertige Symbole gemäß dem in dem Sender (Basisstation 100) angewendeten Modulationsverfahren und gibt den das Ausgangssignal des ersten Empfängers 220 (z.B. ein RAKE- oder LMMSE-Empfänger) darstellenden ersten Soft-Decision-Bitstrom aus.
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Das Soft-Bit-Demapping, wie durch den ersten Konstellations-Demapper 222 bereitgestellt, kann z.B. einen oder mehrere der Modulationsmodi QPSK (Quadrature Phase-Shift-Keying), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), z.B. 16QAM, 64QAM, DPSK (Differential Phase-Shift-Keying), DAPSK (Differential Amplitude Phase-Shift-Keying) usw. verwenden.
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Der Konstellations-Demapper 222 am ersten Empfänger 220 kann die komplementäre Operation eines Konstellations-Mapper, wie er in dem Sender verwendet wird, durchführen. Ein Konstellations-Mapper des Senders nimmt Gruppen von Bits und bildet sie auf spezifische Konstellationspunkte ab. Eine spezifische Größe und Phase können eine bestimmte Kombination von Bits darstellen. Beispielhaft ist ein Konstellationspunkt von 64QAM durch eine Gruppe von 6 Bits charakterisiert. Bei dem Konstellations-Demapper 222 wird, um über die in dem Sender verwendete Gruppe von Bits zu entscheiden, die komplexe Ebene in die Gebiete unterteilt, die jedem Konstellationspunkt entsprechen, und die (Soft-)Bit-Kombination des Gebiets, in dem das empfangene Symbol (d.h. die detektierte Phase und Amplitude, möglicherweise entzerrt) erscheint, wird ausgegeben. Für ein Soft-Decision-Demapping, wie hierin angewendet, kann jedem Bit der demappten Gruppe von Bits eine Konfidenz (Vertrauensgröße) zugewiesen werden, dass es 0 oder 1 ist. Diese mit jedem Bit assoziierte Soft-Information kann durch Evaluieren der Werte der Inphase- und Quadraturkomponenten berechnet werden, die die an dem Eingang des Konstellations-Demappers 222 empfangenen Symbole darstellen können.
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Die zweite HF-Einheit 212 kann z.B. identisch mit oder ähnlich der ersten HF-Einheit 211 sein. Der z.B. den zweiten Entzerrer 231 und den zweiten Demapper 232 umfassende zweite Empfänger 230 kann z.B. identisch mit oder ähnlich dem ersten Empfänger 220 sein, der z.B. den ersten Entzerrer 221 und den ersten Demapper 222 umfasst. Deshalb kann die obige Offenbarung bezüglich der Teile 211, 220, 221, 222 der ersten Detektorkette gleichermaßen für die entsprechenden Teile 212, 230, 231, 232 der zweiten Detektorkette gelten, und der Kürze halber entfällt eine Wiederholung der obigen Beschreibung.
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Der Kombinierer 240 empfängt den ersten Soft-Decision-Bitstrom am ersten Eingang 241 und den zweiten Soft-Decision-Bitstrom am zweiten Eingang 242. Der Kombinierer 240 ist ausgelegt zum Kombinieren des ersten Soft-Decision-Bitstroms und des zweiten Soft-Decision-Bitstroms, um einen kombinierten Soft-Decision-Bitstrom bereitzustellen. Der Kombinierer 240 stellt ein Diversitäts-Kombinieren bereit, d.h., die Zuverlässigkeit der Soft-Bits des in dem Kombinierer 240 generierten kombinierten Soft-Decision-Bitstroms profitiert von der an der Empfängervorrichtung 200 verfügbaren RxDiv-Gewinn.
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Soft-Bits können in verschiedenen Darstellungen bereitgestellt werden. Beispielhaft können Soft-Bits durch LLRs (Log-Likelyhood Ratios) dargestellt werden. Es können auch andere Soft-Informationsformate verwendet werden.
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Allgemein kann die Empfängervorrichtung 200 an eine Anzahl von N Empfangsantennen 201, 202, ... gekoppelt sein, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist. Weiterhin kann der Empfänger 200 eine Anzahl von N HF-Einheiten 211, 212, ..., umfassen, die an die jeweiligen Antennen gekoppelt sind, eine Anzahl von N Empfängern 220, 230, die an die jeweiligen HF-Einheiten gekoppelt sind, und der Kombinierer 240 kann eine Anzahl von N Eingängen 241, 242 aufweisen.
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Der Kombinierer 240 kann verschiedene Verfahren zum Kombinieren der (mindestens) zwei an den Eingängen 241, 242 empfangenen Soft-Decision-Bitströme verwenden. Beispielhaft kann der Kombinierer 240 einen Addierer umfassen. Optional kann der Kombinierer 240 Skaliereinheiten an den Eingängen des Addierers und/oder eine Skaliereinheit am Ausgang des Addierers umfassen.
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Wie in 3 beispielhaft dargestellt, kann der Kombinierer 240a in einer einfachen Implementierung durch einen Addierer repräsentiert werden. Wie oben erwähnt, können die eingegebenen Soft-Decision-Bitströme und/oder der kombinierte ausgegebene Soft-Decision-Bitstrom vor und/oder nach dem Kombinieren jeweils durch entsprechende Skalierfaktoren skaliert werden.
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Wie beispielhaft in 4 dargestellt, kann der Kombinierer 240b ausgelegt sein, die eingegebenen Soft-Decision-Bitströme vor dem Kombinieren mit den Gewichten c1, c2, c3, ..., cN zu gewichten. Jedes Gewicht c1, c2, c3, ..., cN kann mit einem eingegebenen Soft-Decision-Bitstrom assoziiert sein. Jedes Gewicht c1, c2, c3, ..., cN kann variabel sein und/oder kann von Zeit zu Zeit aktualisiert werden. Beispielhaft können die Gewichte auf der Basis (z.B. als eine Funktion) der SNRs (Signal-Rausch-Verhältnisse) berechnet werden, die mit den jeweiligen Soft-Decision-Bitströmen assoziiert sind, oder/und auf der Basis (z.B. als Funktion) der (z.B. reziproken) Rausch- und Störleistungen, die mit den jeweiligen Soft-Decision-Bitströmen assoziiert sind. SNRs und/oder Rausch- und Störleistungen, die mit den jeweiligen Soft-Decision-Bitströmen assoziiert sind, können z.B. durch Messungen der entsprechenden Signalleistungen und/oder der entsprechenden Rausch- und Störleistungen erhalten werden.
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Die Empfängervorrichtung 300, wie in 5 dargestellt, kann einen ersten Rauschleistungsschätzer 320 und einen zweiten Rauschleistungsschätzer 330 umfassen. Der erste Rauschleistungsschätzer 320 kann einen an einen Ausgang der HF-Einheit 211 gekoppelten Eingang aufweisen, und der zweite Rauschleistungsschätzer 330 kann einen an einen Ausgang der HF-Einheit 212 gekoppelten Eingang aufweisen. Weiterhin kann ein Ausgang des ersten Rauschleistungsschätzers 320 an einen Skaliereingang des Kombinierers 240 gekoppelt sein, und ein Ausgang des zweiten Rauschleistungsschätzers 330 kann an einen Skaliereingang des Kombinierers 240 gekoppelt sein.
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Der Kombinierer 240 kann gemäß dem Kombinierer 240b, wie in 4 dargestellt, implementiert werden. Somit werden die Gewichte c1, c2, ... auf der Basis der in dem ersten beziehungsweise zweiten Rauschleistungsschätzer 320, 330 durchgeführten Rauschleistungsmessungen eingestellt. Beispielhaft können die Gewichte c1, c2, ... auf die reziproken Rauschleistungen, wie gemessen, eingestellt werden. Weiter oder alternativ können die Signalleistungen der Soft-Decision-Bitströme, wie durch den Kombinierer 240 kombiniert, gemessen werden und die Gewichte c1, c2, ... können in Abhängigkeit von den mit den jeweiligen eingegebenen Soft-Decision-Bitströmen assoziierten SNRs eingestellt werden.
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Bezüglich des Entwurfs der Empfängervorrichtung 300 wird auf die Beschreibung der Empfängervorrichtung 200 verwiesen, die auch auf 5 angewendet werden kann.
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Gemäß 6 kann ein Entzerrer 221, 231 z.B. als ein RAKE-Entzerrer ausgelegt werden. Ein RAKE-Entzerrer 221, 231 umfasst eine Anzahl von M Korrelatoren, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer 2 ist. Jeder Korrelator wird in der Technik oftmals als ein RAKE-Empfängerfinger bezeichnet. Beispielhaft kann jeder RAKE-Empfängerfinger eine Verzögerungseinheit 601, einen Entspreizer 602, eine Integrate-and-Dump-Einheit 603 und eine Gewichtungseinheit 604 umfassen. Weiterhin kann der RAKE-Entzerrer 221, 231 einen Laufzeitleistungsschätzer 610, einen Kanalschätzer 620 und einen RAKE-Kombinierer 630 umfassen.
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Der Verzögerungsleistungsschätzer 610 kann das Leistungsprofil des ankommenden Signals, der ein Strom von Datenabtastungen ist, evaluieren. Durch die Verzögerungseinheiten 601 wird jeder RAKE-Finger auf eine spezifische Ausbreitungsweglaufzeit eingestellt. Eine Dekanalisierung, d.h. die Extraktion eines spezifischen physikalischen Kanals, kann in Entspreizern 602 durchgeführt werden. Die Integrate-and-Dump-Einheit 603 kann zum Generieren von Symbolen aus einer spezifischen Anzahl von Datenabtastungen verwendet werden. Falls beispielhaft jede Datenabtastung einem Halbchip entspricht (d.h. falls die Abtastfrequenz das Doppelte der Chipfrequenz beträgt), können die Integrate-and-Dump-Einheiten 603 eine Anzahl von 2·SF Datenabtastungen integrieren, um ein Symbol zusammenzusetzen, wobei SF der auf den jeweiligen physikalischen Kanal angewendete Spreizfaktor ist.
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Die von den Integrate-and-Dump-Einheiten 603 ausgegebenen Symbole können auf der Basis von geeigneten Kanalschätzwerten h1, h2, ... hM, die durch den Kanalschätzer 620 berechnet wurden, gewichtet werden. Die durch die Gewichtungseinheiten 604 ausgegebenen Symbole sind entzerrte Symbole, die mit einem spezifischen physikalischen Kanal und einem individuellen Ausbreitungsweg assoziiert sind.
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Der RAKE-Kombinierer 630 führt das Kombinieren auf der Basis von Symbolen durch. Der RAKE-Kombinierer 630 führt eine Ausbreitungswegkombinierung durch. Wie unten ausführlicher beschrieben wird (siehe z.B. 8), kann der RAKE-Kombinierer 630 optional auch ein RxDiv-Kombinieren durchführen, falls die eingegebenen Datenabtastungen zu dem RAKE-Entzerrer 221, 231 durch mehrere Empfangsantennen geliefert werden. Anders als bei dem Kombinierer 240 arbeitet der RAKE-Kombinierer 630 jedoch an Symbolströmen anstatt an demodulierten (d.h. demappten) Daten in der Form von Soft-Decision-Bitströmen.
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Der RAKE-Kombinierer 630 kann ein MRC (Maximum Ratio Kombinierer) sein. In diesem Fall werden die mit den entsprechenden RAKE-Fingern assoziierten Signal-Rausch-Verhältnisse SNR1, SNR2, ..., SNRM angewendet, um ein optimales lineares Kombinieren zu erzielen.
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In 7 ist ein Beispiel einer Implementierung einer MC-Empfängervorrichtung 400 dargestellt. Ohne Verlust an Allgemeinheit wird nachfolgend eine MC-Empfängervorrichtung 400 beschrieben. Die MC-Empfängervorrichtung 400 kann eine erste Detektorkette, die die Teile 211, 220, 221, 222 umfasst, eine zweite Detektorkette, die die Teile 212, 230, 231, 232 umfasst, und einen Kombinierer 240 umfassen. Die erste und zweite Detektorkette und der Kombinierer 240 können gemäß der Beschreibung hierin ausgelegt sein. Weiterhin kann die Empfängervorrichtung 400 eine Steuereinheit 410, einen Schalter 420, optional einen ersten Kanaldecodierer 430 und optional einen zweiten Kanaldecodierer 440 umfassen.
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Die Steuereinheit 410 kann zum Steuern von Teilen der zweiten Detektorkette, z.B. der zweiten HF-Einheit 212, des zweiten Empfängers 230 und des Schalters 420, ausgelegt sein. Der erste Kanaldecodierer 430 kann mit dem Kanaldecodierer 250 identisch sein, wie hierin beschrieben.
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In einem ersten Betriebsmodus wird das Benutzersignal über zwei Träger, d.h. zwei verschiedene Kanalfrequenzen f1, f2, übertragen. Die erste HF-Einheit 211 kann zum Verarbeiten des über die erste Trägerfrequenz f1 geführten Signals verwendet werden. Das heißt, die HF-Einheit 211 kann eine Abwärtsumsetzungsfrequenz verwenden, die von der ersten Trägerfrequenz f1 abhängig ist oder mit dieser identisch ist. Die zweite HF-Einheit 212 kann ausgelegt sein zum gleichzeitigen Verarbeiten eines über die zweite Trägerfrequenz f2 geführten Signals. Das heißt, die zweite HF-Einheit 212 kann eine Abwärtsumsetzungsfrequenz verwenden, die von der zweiten Trägerfrequenz f2 abhängig ist oder mit dieser identisch ist. Somit können die HF-Einheiten 211, 212 unterschiedliche Abwärtsumsetzungsfrequenzen während des Mehrträger-Betriebsmodus (hier: Doppelträger-Betriebsmodus) verwenden.
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Beispielhaft kann die Empfängervorrichtung 400 eine MC-HSPA-Empfängervorrichtung gemäß einer der oben erwähnten HSPA-Normen sein. Die erste Detektorkette 211, 220, 221, 222 kann zusammen mit dem Kanaldecodierer 430 zum Demodulieren und Decodieren von über die erste Trägerfrequenz f1 übertragenen physikalischen Kanälen verwendet werden. Dazu kann der erste Empfänger 220 einen oder mehrere eines CPICH-Demodulators (Common PIlot CHannel) für Pilotdemodulation, eines PICH-Demodulators (Pagin Indicator CHannel), eines PCCPCH-Demodulators (Primary Common Control Physical CHannel), eines SCCPCH-Demodulators (Secondary Common Control Physical CHannel) zum Steuern der Datendemodulation wie etwa z.B. PCH-Demodulation (Paging CHannel), falls durch den PICH-Demodulator ein PI (Paging Indicator) detektiert wird, eines DPCH (Dedicated Physical CHannel), eines F-DPCH-Demodulators (Fractional Dedicated Physical CHannel) und eines HSUPA-Demodulators (High Speed Uplink Packet Access), der den entsprechenden RGCH (Relative Grant CHannel), HICH (Hybrid ARQ Indicator CHannel) und AGCH (Absolute Grant CHannel) demoduliert, umfassen.
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Bei einem HSPA-Empfänger wird der zweite Empfänger 230 benötigt, wenn eine aktive MC-HSPA-Verbindung vorliegt, z.B. DC-HSDPA und/oder DC-HSUPA (Dual Cell High Speed Uplink Packet Access). Bei DC-HSDPA wird der zweite Empfänger 230 zumindest für den Empfang des F-DPCH auf dem zweiten Träger benötigt, um Leistungssteuerinformationen für die Doppelträger-HSDPA-Zelle zu liefern. Bei DC-HSUPA benötigt die Empfängervorrichtung 400 möglicherweise die beiden Empfänger 220, 230 zum Demodulieren der entsprechenden (verschiedenen) HSUPA-Steuerkanäle.
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Allgemein kann der zweite Empfänger 230 ein Duplikat des ersten Empfängers 220 sein. Der zweite Empfänger 230 kann ebenfalls ein reduzierter Empfänger sein. Beispielhaft kann wieder unter Bezugnahme auf HSPA ein reduzierter Empfänger 230 eine Anzahl von Demodulatoren enthalten, die für die Doppelträger-HSPA-Fähigkeit benötigt werden, nämlich einen CPICH-Demodulator für die Pilotdemodulation, einen FDPCH-Demodulator und einen HSUPA-Demodulator, der den entsprechenden RGCH, HICH und AGCH demoduliert.
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Während eines MC-Betriebsmodus (z.B. DC-Betriebsmodus) werden die beiden Detektorketten 211, 220, 221, 222 und 212, 230, 231, 232 parallel betrieben, um über den ersten und zweiten Träger f1, f2 übertragene entsprechende physikalische Kanäle zu demodulieren. Während dieses Betriebsmodus kann die Steuereinheit 410 mindestens den zweiten Empfänger 230 steuern, um den oder die erforderlichen physikalischen Kanäle zu demodulieren, und kann den Schalter 420 steuern, den von dem Demapper 232 gelieferten Soft-Decision-Bitstrom zu dem zweiten Kanaldecodierer 440 durchzulassen. Während des MC-Betriebsmodus kann der Kombinierer 240 deaktiviert sein. Beispielhaft kann unter der Annahme der Implementierung von 7 der Kombinierer 240 einfach den eingegebenen Soft-Decision-Bitstrom des Demapper 220 zu dem ersten Kanaldecodierer 430 durchlassen.
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In einem zweiten Betriebsmodus, wenn keine aktive MC-(oder DC-)Verbindung vorliegt, kann die Steuereinheit 410 die zweite Detektorkette 212, 230, 231, 232 und den Schalter 420 steuern, um die Empfängervorrichtung 400 in einem RxDiv-Modus zu betreiben, wie in Verbindung mit der obigen Beschreibung der 1–6 erläutert. In diesem Fall wird das Benutzersignal möglicherweise nur über einen Träger übertragen, z.B. den Träger mit der Frequenz f1. Die zweite HF-Einheit 212 wird gesteuert, eine Abwärtsumsetzungsfrequenz auf der Basis der Trägerfrequenz f1 zu verwenden, z.B. identisch mit der Trägerfrequenz f1. Der zweite Empfänger 230 wird von der Steuereinheit 410 gesteuert, das zweite Antennensignal wie oben beschrieben zu verarbeiten. Der Schalter 420 wird von der Steuereinheit 410 gesteuert, um das Ausgangssignal des zweiten Empfängers 230 zu dem Kombinierer 240 durchzulassen. Der Kombinierer 240 sorgt für ein Empfangsdiversitäts-Kombinieren auf der Basis der mindestens zwei Soft-Decision-Bitströme wie oben beschrieben. Da das RAKE-Kombinieren (z.B. auch mit RxDiv-Kombinieren, siehe 8) auf der Basis von (modulierten) Symbolen in jedem des ersten und zweiten Empfängers 220, 230, ausgeführt werden kann, kann die Kombinieroperation im Kombinierer 240 auch als ein nachträgliches Kombinieren oder Post-Kombinieren ("post-combining") bezeichnet werden.
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Es ist anzumerken, dass die Implementierung der Empfängervorrichtung 400 von 7 in vielen Aspekten modifiziert werden kann. Beispielsweise kann ein anderer, nicht gezeigter Schalter zwischen dem Ausgang des ersten Empfängers 220 und dem Eingang des Kombinierers 240 vorgesehen sein, um den Kombinierer 240 während des ersten Betriebsmodus zu umgehen. Die Steuereinheit 410 kann ausgelegt sein, den Kombinierer 240 während des ersten Betriebsmodus zu deaktivieren und den Kombinierer 240 während des zweiten Betriebsmodus zu aktivieren.
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Mit anderen Worten nutzt die MC-Empfängervorrichtung 400 beim Betrieb im zweiten Betriebsmodus die "zusätzliche" Detektorkette 212, 230, 231, 232 aus, die zur Verwendung als eine RxDiv-Detektorkette umkonfiguriert ist. Der RxDiv-Gewinn dieser umkonfigurierten zusätzlichen Detektorkette wird durch Soft-Decision-Bitstrom-Kombinieren, z.B. Post-Kombinieren der Ausgangssignale des ersten und zweiten Demapper 222, 232 durch den Kombinierer 240, erzielt.
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8 veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung einer Empfängervorrichtung 500. Die Empfängervorrichtung 500 entspricht einer spezifischen Implementierung der Empfängervorrichtungen 200 bis 400 und unten beschriebene Details können in einer oder mehreren der hierin beschriebenen Empfängervorrichtungen 200 bis 400 verwendet werden. Umgekehrt kann mit in Verbindung mit den Empfängervorrichtungen 200 bis 400 erläuterten Merkmalen die Empfängervorrichtung 500 modifiziert werden.
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Die Empfängervorrichtung 500 kann eine erste Empfangsdiversitäts-HF-Einheit 211 und eine zweite Empfangsdiversitäts-HF-Einheit 212 umfassen. Jede der ersten Empfangsdiversitäts-HF-Einheit 211 und der zweiten Empfangsdiversitäts-HF-Einheit 212 kann an mehrere Empfangsantennen 201a, 201b beziehungsweise 202a, 202b gekoppelt sein.
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Jede der ersten und zweiten Empfangsdiversitäts-HF-Einheiten 211, 212 kann mehrere nicht gezeigte Abwärtsumsetzungsstufen aufweisen, wobei jede dieser Stufen zum Verarbeiten eines mit einer Empfangsantenne 201a, 201b beziehungsweise 202a, 202b assoziierten Signals ausgelegt ist.
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Jede der Empfangsdiversitäts-HF-Einheiten 211, 212 kann eine Anzahl von abwärtsumgesetzten Antennensignalen entsprechend der Anzahl von Empfangsantennen ausgeben. Ohne Verlust an Allgemeinheit werden nachfolgend zwei an jede Detektorkette gekoppelte Empfangsantennen 201a, 201b und 202a, 202b angenommen. Weiterhin wird aus Gründen der Vereinfachung nur die erste Detektorkette (die die erste Empfangsdiversitäts-HF-Einheit 211 umfasst) unten beschrieben, und es kann angenommen werden, dass die zweite Detektorkette (die die zweite Empfangsdiversitäts-HF-Einheit 212 umfasst) z.B. eine (identische) duplizierte Detektorkette oder eine reduzierte Detektorkette, wie oben exemplifiziert, sein kann.
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Die Ausgangssignale der Empfangsdiversitäts-HF-Einheit 211 werden von einem I/Q-Puffer 710 empfangen. Der I/Q-Puffer 710 entspricht hinsichtlich der Funktion den Verzögerungseinheiten 601, wie unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Ein erster Empfänger 720, auch als ein erster "innerer Empfänger" bezeichnet, kann z.B. als ein RAKE-Empfänger oder LMMSE-Empfänger ausgelegt sein. Im Fall eines RAKE-Empfängers kann der erste Empfänger 720 eine Weggewichtungseinheit 704 ähnlich der Skaliereinheit 604 von 6, einen Fingerakkumulator-MRC-730 ähnlich dem RAKE-Kombinierer 630 von 6 und einen Demodulator 722 ähnlich dem Symbol-Demapper 222, wie hierin erwähnt, umfassen. Bei diesem Beispiel kann der erste Empfänger 720 einen ersten Satz von RAKE-Fingern umfassen, die mit dem ersten Antennensignal von der Empfangsantenne 201a assoziiert sind, und einen zweiten Satz von RAKE-Fingern, die mit dem zweiten Antennensignal von der Empfangsantenne 201b assoziiert sind. Das RAKE-Kombinieren im Fingerakkumulator-MRC 730 sorgt für den RxDiv-Gewinn bezüglich der Empfangsantenne 201a und 201b. Der Demodulator 722 kann z.B. ein Symbol-Demapping gemäß einem oder mehreren verschiedenen Modulationsverfahren durchführen, wie etwa z.B. QPSK, QAM, DPSQ, DAPSK usw.
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Das Post-Kombinieren im Kombinierer 240 basiert auf Soft-Decision-Bitströmen von dem ersten und zweiten inneren Empfänger, wie oben erläutert. Das Post-Kombinieren legt einen zusätzlichen Diversitätsgewinn fest, der mit den an die zweite Detektorkette gekoppelten Empfangsantennen 202a, 202b assoziiert ist. Der Kanaldecodierer 430 wird für eine Kanaldecodierung auf der Basis des entsprechenden kombinierten Soft-Decision-Bitstroms verwendet.
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Es wird angemerkt, dass alle oben erläuterten Konzepte auf die Empfängervorrichtung 500 anwendbar sein können. Insbesondere kann beispielhaft die Empfängervorrichtung 500 ein MC-Empfänger sein, z.B. ein MC-HSPA-Empfänger, der ausgelegt ist zum Arbeiten in einem MC-Modus, wo die beiden Detektorketten zum Demodulieren der verschiedenen Träger verwendet werden und ausgelegt sind zum Arbeiten in einem RxDiv-Post-Kombiniermodus, bei dem z.B. die zweite Detektorkette neu konfiguriert ist, um für zusätzliche Diversitätsgewinnressourcen in einer einzelnen Trägeroperation zu sorgen. Für solche MC-Empfänger mit mindestens zwei Detektorketten werden keine zusätzlichen Ausgaben für Hardware benötigt, um eine oder mehrere der unbenutzten Detektorketten während des einzelnen Trägerbetriebs für einen RxDiv-Gewinn während des zweiten Betriebsmodus (RxDiv-Post-Kombiniermodus) wiederzuverwenden.
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9 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren gemäß der Offenbarung. Bei S11 wird eine erste Version eines Signals von einer ersten Empfangsantenne empfangen.
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Bei S12 wird eine zweite Version des gleichen Signals von einer zweiten Empfangsantenne empfangen.
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Bei S13 werden aus der ersten Version des Signals generierte Konstellationssymbole in einen ersten Soft-Decision-Bitstrom gedemappt (zurückabgebildet).
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Bei S14 werden aus der zweiten Version des Signals generierte Konstellationssymbole in einen zweiten Soft-Decision-Bitstrom gedemappt (zurückabgebildet).
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Bei S15 werden der erste Soft-Decision-Bitstrom und der zweite Soft-Decision-Bitstrom kombiniert, um einen kombinierten Soft-Decision-Bitstrom bereitzustellen.
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Gemäß 10 kann ein beispielhaftes Verfahren gemäß der Offenbarung das Betreiben eines Empfängers in einen ersten Betriebsmodus bei S21 umfassen, was das Verarbeiten eines über einen Träger mit einer ersten Frequenz übertragenen ersten Signals in einem ersten Empfänger und z.B. das gleichzeitige Verarbeiten eines über einen Träger mit einer zweiten Frequenz übertragenen zweiten Signals in einem zweiten Empfänger umfasst.
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Das Verfahren kann weiterhin das Betreiben eines Empfängers in einem zweiten Betriebsmodus bei S22 umfassen, was das Verarbeiten einer von einer ersten Empfangsantenne empfangenen ersten Version eines Signals in dem ersten Empfänger und das Verarbeiten einer von einer zweiten Empfangsantenne empfangenen zweiten Version des gleichen Signals in dem zweiten Empfänger umfasst.
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Bei S23 werden in dem zweiten Betriebsmodus die Ausgangssignale des ersten Empfängers und des zweiten Empfängers kombiniert.
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Es ist anzumerken, dass die oben beschriebenen Implementierungen und Verfahren auf verschiedene Normen bzw. Standards angewendet werden können, unter anderem HSPA, LTE und DECT.
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Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, versteht der Durchschnittsfachmann, dass eine Vielzahl an alternativen und/oder gleichwertigen Implementierungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen substituiert werden kann, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen von hierin beschriebenen Ausführungsformen abdecken.
