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Technisches Gebiet
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Hier beschriebene Ausführungsformen betreffen allgemein Kommunikationsvorrichtungen und ein Verfahren zum Verarbeiten eines empfangenen Signals.
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Hintergrund
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Drahtlose Kommunikation wird typischerweise durch Störung beeinflusst. Beispielsweise kann ein sich am Rand einer Funkzelle befindliches Kommunikationsendgerät an Störung einer Nachbarfunkzelle leiden, d. h. ein durch seine versorgende Basisstation übertragenes Nutzsignal kann durch ein durch eine die Nachbarfunkzelle betreibende Basisstation übertragenes Signal gestört werden. Es ist daher wünschenswert, durch Störung beeinflusste Nutzsignale wirkungsvoll und zuverlässig empfangen zu können (d. h. übertragene Informationen wiedergeben zu können).
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen betreffen gleiche Bezugszeichen allgemein die gleichen Teile in allen verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei stattdessen die Betonung auf Darstellen der Grundsätze der Erfindung gelegt wird. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte beschrieben unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine Kommunikationsanordnung zeigt.
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2 eine Kommunikationsvorrichtung zeigt.
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3 ein ein Verfahren zum Rekonstruieren eines Nutzsignals, beispielsweise durch eine Kommunikationsvorrichtung ausgeführt, darstellendes Flussdiagramm zeigt.
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4 eine Empfängerarchitektur einer Kommunikationsvorrichtung mit einer Auswahl eines Störungsauslöschungsergebnisses oder eines Störungsunterdrückungsergebnisses zur Datenrekonstruktion zeigt.
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5 eine Kommunikationsanordnung mit einem weiteren Beispiel einer Empfängerarchitektur einer Kommunikationsvorrichtung mit einer Auswahl eines Störungsauslöschungsergebnisses oder eines Störungsunterdrückungsergebnisses zur Datenrekonstruktion zeigt.
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6 eine Empfängerarchitektur einer Kommunikationsvorrichtung mit einer gewichteten Kombination eines Störungsauslöschungsergebnisses und eines Störungsunterdrückungsergebnisses zur Datenrekonstruktion zeigt.
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7 Simulationsergebnisse in verschiedenen störungsbegrenzten Szenarios zeigt.
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8 den Datendurchsatzgewinn von IS/IC-Weichkombinierung gegenüber IS/IC-Hartauswahl in störungsbegrenzten Szenarios zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Die nachfolgende ausführliche Beschreibung betrifft die beiliegenden Zeichnungen, die zur Erläuterung bestimmte Einzelheiten und Aspekte der vorliegenden Offenbarung zeigen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es können andere Aspekte genutzt werden und strukturmäßige, logische und elektrische Änderungen können ausgeführt werden, ohne aus dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht unbedingt gegenseitig ausschließbar, da einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung mit einem oder mehreren anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden können, um neue Aspekte zu bilden.
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1 zeigt eine Kommunikationsanordnung 100.
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Die Kommunikationsanordnung 100 umfasst eine erste Funkzelle 101 und eine zweite Funkzelle 102. Die erste Funkzelle 101 wird durch eine erste Basisstation 103 betrieben und die zweite Funkzelle 102 wird durch eine zweite Basisstation 104 betrieben. Die Basisstationen 103, 104 sind beispielsweise Teil des gleichen Mobilkommunikationsnetzes, können aber auch Teil unterschiedlicher Mobilkommunikationsnetze sein, z. B. nach GSM (Global System for Mobile Communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), CDMA2000(CDMA: Code Division Multiple Access – Codemultiplex)-Kommunikationssystem, FOMA(Freedom of Mobile Access – Freiheit für Mobilzugang)-Kommunikationssystem oder auch LTE (Long Term Evolution – Langzeitentwicklung).
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Typischerweise überlappen sich Nachbarfunkzellen wie die erste Funkzelle 101 und die zweite Funkzelle 102 in dem Sinn, dass ein am Rand der ersten Funkzelle 101 in einem Überlappungsbereich der ersten Funkzelle 101 und der zweiten Funkzelle 102 befindliches mobiles Endgerät 105 Signale sowohl von der ersten Basisstation 103 als auch der zweiten Basisstation 104 empfängt. Dies kann bedeuten, dass beispielsweise die erste Funkzelle 101 das mobile Endgerät 105 versorgt und eine Kommunikationsverbindung für das mobile Endgerät 105 bereitstellt und Signale im Zusammenhang mit der Kommunikationsverbindung zum mobilen Endgerät 105 sendet, aber das mobile Endgerät auch die (erwünschten) durch die erste Basisstation 103 übertragenen Signale störende und den Datendurchsatz der Kommunikationsverbindung verringernde, von der zweiten Basisstation 104 übertragene Signale empfängt.
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In Zellularfunkkommunikationsnetzen wie denen basierend auf WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access – Breitband-Codemultiplex) ist der Datendurchsatz an einem Zellenrand typischerweise durch Störung aus Nachbarzellen begrenzt. Verringern oder sogar Beseitigen dieser Störung kann das Signal-Rauschverhältnis (SNR – Signal to Noise Ratio) am Empfänger (dem mobilen Endgerät 105 im obigen Beispiel) verbessern und infolgedessen den Datendurchsatz erhöhen.
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Die Störung einer in einem empfangenen Signal umfassten Nachbarzelle kann mittels Entzerrung, z. B. Entzerrung Typ 3i adressiert werden, wodurch die Störungsenergie im empfangenen Signal einigermaßen unterdrückt (oder gelindert) wird durch Ausnutzen ihrer deterministischen Struktur in der Berechnung der Koeffizienten eines linearen Entzerrers. Ein solcher Ansatz wird im Folgenden als ein Störungsunterdrückungs(IS – Interference Suppression)-Verfahren bezeichnet. Ein weiterer Ansatz basiert auf dem Rekonstruieren einer Nachbildung des störenden Signals und nachfolgenden Abziehen desselben von dem empfangenen Signal. Ein solches Verfahren wird im Folgenden als Störungsauslöschungs(IC – Interference Cancellation)-Verfahren bezeichnet.
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Im Folgenden werden Ansätze beschrieben, aus denen ersichtlich ist, dass diese zwei Verfahren kombiniert sind.
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2 zeigt eine Kommunikationsvorrichtung 200.
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Die Kommunikationsvorrichtung 200 enthält eine Empfängervorstufenkomponente 201 eingerichtet zum Empfangen eines Signals, wobei das empfangene Signal eine Kombination eines Nutzsignals und eines Störungssignals enthält (z. B. die Kombination des Nutzsignals und des Störungssignals zuzüglich einer oder mehrerer zusätzlicher Komponenten wie einem oder mehreren Rauschsignalen oder einem oder mehreren weiteren Störungssignalen ist).
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Die Kommunikationsvorrichtung 200 umfasst weiterhin eine erste Störungsentfernungskomponente 202 eingerichtet zum Rekonstruieren des Störungssignals und Abziehen des rekonstruierten Störungssignals aus dem empfangenen Signal zum Erzeugen eines ersten verarbeiteten empfangenen Signals und eine zweite Störungsentfernungskomponente 203 eingerichtet zum Entzerren des empfangenen Signals basierend auf Kanalinformationen eines Kommunikationskanals zwischen der Kommunikationsvorrichtung und einem Sender des Nutzsignals und Kanalinformationen eines Kommunikationskanals zwischen der Kommunikationsvorrichtung und einem Sender des Störungssignals zum Erzeugen eines zweiten verarbeiteten empfangenen Signals.
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Weiterhin umfasst die Kommunikationsvorrichtung einen Prozessor 204 eingerichtet zum Wiedergeben von im Nutzsignal enthaltenen Informationen basierend auf dem ersten verarbeiteten empfangenen Signal, dem zweiten verarbeiteten empfangenen Signal oder einer Kombination des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals basierend auf einem Vergleich des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals.
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Anders gesagt verarbeitet beispielsweise eine Kommunikationsvorrichtung ein empfangenes Signal nach zwei verschiedenen Störungsentfernungsschemen (d. h. einem Störungsauslöschungs- und einem Störungsunterdrückungsverfahren) und wählt eines der Ergebnisse aus oder nutzt eine Kombination der Ergebnisse für die Datenrekonstruktion. Die Kommunikationsvorrichtung kann ein Kommunikationsendgerät sein, z. B. ein Teilnehmerendgerät eines Zellularfunkkommunikationsnetzes, kann aber auch eine Netzkomponente sein, z. B. eine Basisstation. Im letzteren Fall ist der Sender des Störungssignals beispielsweise ein anderes Kommunikationsendgerät, das z. B. in der gleichen Funkzelle oder einer Nachbarfunkzelle arbeitet.
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Die Kommunikationsvorrichtung 200 führt beispielsweise ein Verfahren wie in 3 dargestellt aus.
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3 zeigt ein Flussdiagramm 300, das ein Verfahren zum Rekonstruieren eines Nutzsignals, beispielsweise ausgeführt durch eine Kommunikationsvorrichtung, darstellt.
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In 301 empfängt die Kommunikationsvorrichtung ein Signal, wobei das empfangene Signal eine Kombination eines Nutzsignals und eines Störungssignals ist.
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In 302 wird von der Kommunikationsvorrichtung das Störungssignal rekonstruiert und das rekonstruierte Störungssignal von dem empfangenen Signal abgezogen, um ein erstes verarbeitetes empfangenes Signal zu erzeugen.
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In 303 entzerrt die Kommunikationsvorrichtung das empfangene Signal basierend auf Kanalinformationen eines Kommunikationskanals zwischen der Kommunikationsvorrichtung und einem Sender des Nutzsignals und Kanalinformationen eines Kommunikationssignals zwischen der Kommunikationsvorrichtung und einem Sender des Störungssignals zum Erzeugen eines zweiten verarbeiteten empfangenen Signals.
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In 304 vergleicht die Kommunikationsvorrichtung das erste verarbeitete empfangene Signal mit dem zweiten verarbeiteten empfangenen Signal.
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In 305 werden von der Kommunikationsvorrichtung im Nutzsignal enthaltene Informationen basierend auf dem ersten verarbeiteten empfangenen Signal, dem zweiten verarbeiteten empfangenen Signal oder einer Kombination des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs wiedergegeben.
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Es ist zu bemerken, dass 302 und 303 in beliebiger Reihenfolge wie auch gleichzeitig ausgeführt werden können.
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Die folgenden Beispiele betreffen weitere Ausführungsformen.
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Beispiel 1 ist eine Kommunikationsvorrichtung, so wie sie in 2 dargestellt ist.
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In Beispiel 2 kann der Gegenstand des Anspruchs 1 wahlweise den Prozessor als zum Vergleichen des ersten verarbeiteten empfangenen Signals mit dem zweiten verarbeiteten empfangenen Signal durch Vergleichen einer Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals mit einer Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals eingerichtet umfassen.
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In Beispiel 3 kann der Gegenstand des Anspruchs 2 wahlweise die Signalgüte als ein Signal-Rauschverhältnis oder ein Signal-Störung-und-Rausch-Verhältnis umfassen.
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In Beispiel 4 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 1–3 wahlweise einen Gütebestimmer eingerichtet zum Bestimmen der Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und der Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 5 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 1–4 wahlweise die Kombination als eine gewichtete Summe des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 6 kann der Gegenstand des Anspruchs 5 wahlweise den Prozessor als zum Bestimmen der Gewichte für die gewichtete Summe basierend auf einer Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und einer Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals eingerichtet umfassen.
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In Beispiel 7 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 5–6 wahlweise den Prozessor als zum Gewichten des verarbeiteten empfangenen Signals des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals als stärker in der gewichteten Summe mit der höheren Signalgüte eingerichtet umfassen.
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In Beispiel 8 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 5–7 wahlweise den Prozessor als zum Bestimmen des Gewichts für das erste verarbeitete empfangene Signal basierend auf einer relativen Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und zum Bestimmen des Gewichts für das zweite verarbeitete empfangene Signal basierend auf einer relativen Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals eingerichtet umfassen.
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In Beispiel 9 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 1–8 wahlweise die erste Störungsentfernungskomponente als zum Erzeugen des ersten verarbeiteten empfangenen Signals durch nichtlineare Verarbeitung des empfangenen Signals eingerichtet umfassen.
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In Beispiel 10 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 1–9 wahlweise die zweite Störungsentfernungskomponente als zum Erzeugen des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals durch lineare Verarbeitung des empfangenen Signals eingerichtet umfassen.
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In Beispiel 11 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 1–10 wahlweise die zweite Störungsentfernungskomponente als zum Entzerren des empfangenen Signals zum Erzeugen des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals nach einem Filter basierend auf einer Minimierung des minimalen mittleren Fehlerquadrats eingerichtet umfassen.
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In Beispiel 12 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 1–11 wahlweise die Kommunikationsvorrichtung als ein Teilnehmerendgerät eines Zellularfunkkommunikationsnetzes und den Sender des Nutzsignals als eine eine versorgende Zelle des Teilnehmerendgeräts betreibende Basisstation und den Sender des Störungssignals als eine eine Nachbarzelle der versorgenden Zelle betreibende Basisstation umfassen.
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Beispiel 13 ist ein Verfahren zum Verarbeiten eines empfangenen Signals nach der Darstellung in 3.
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In Beispiel 14 kann der Gegenstand des Anspruchs 13 wahlweise Vergleichen des ersten verarbeiteten empfangenen Signals mit dem zweiten verarbeiteten empfangenen Signal durch Vergleichen einer Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals mit einer Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 15 kann der Gegenstand des Anspruchs 14 wahlweise die Signalgüte als ein Signal-Rausch-Verhältnis oder ein Signal-Störungs-und-Rausch-Verhältnis umfassen.
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In Beispiel 16 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 13–15 wahlweise Bestimmen der Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und der Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 17 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 13–16 wahlweise die Kombination als eine gewichtete Summe des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 18 kann der Gegenstand des Anspruchs 17 wahlweise Bestimmen der Gewichte für die gewichtete Summe basierend auf einer Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und einer Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 19 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 17–18 wahlweise Gewichten des verarbeiteten empfangenen Signals des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals als stärker in der gewichteten Summe mit der höheren Signalgüte umfassen.
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In Beispiel 20 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 17–19 wahlweise Bestimmen des Gewichts für das erste verarbeitete empfangene Signal basierend auf einer relativen Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und Bestimmen des Gewichts für das zweite verarbeitete empfangene Signal basierend auf einer relativen Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 21 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 13–20 wahlweise Erzeugen des ersten verarbeiteten empfangenen Signals durch nichtlineare Verarbeitung des empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 22 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 13–21 wahlweise Erzeugen des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals durch lineare Verarbeitung des empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 23 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 13–22 wahlweise Entzerren des empfangenen Signals zum Erzeugen des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals nach einem Filter basierend auf einer Minimierung eines minimalen mittleren Fehlerquadrats umfassen.
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In Beispiel 24 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 13–23 wahlweise die Kommunikationsvorrichtung als ein Teilnehmerendgerät eines Zellularfunkkommunikationsnetzes und den Sender des Nutzsignals als eine eine versorgende Zelle des Teilnehmerendgeräts betreibende Basisstation und den Sender des Störungssignals als eine eine Nachbarzelle der versorgenden Zelle betreibende Basisstation umfassen.
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Beispiel 25 ist ein computerlesbares Medium mit aufgezeichneten Anweisungen darauf, die bei Ausführung durch einen Prozessor den Prozessor zum Durchführen eines Verfahrens zum Durchführen von Funkkommunikation nach einem beliebigen der Beispiele 13–24 veranlassen.
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Beispiel 26 ist eine Kommunikationsvorrichtung umfassend ein Empfangsmittel zum Empfangen eines Signals, wobei das empfangene Signal eine Kombination eines Nutzsignals und eines Störungssignals umfasst; ein erstes Störungsentfernungsmittel zum Rekonstruieren des Störungssignals und zum Abziehen des rekonstruierten Störungssignals von dem empfangenen Signal zum Erzeugen eines ersten verarbeiteten empfangenen Signals; ein zweites Störungsentfernungsmittel zum Entzerren des empfangenen Signals basierend auf Kanalinformationen eines Kommunikationskanals zwischen der Kommunikationsvorrichtung und einem Sender des Nutzsignals und Kanalinformationen eines Kommunikationskanals zwischen der Kommunikationsvorrichtung und einem Sender des Störungssignals zum Erzeugen eines zweiten verarbeiteten empfangenen Signals und ein Verarbeitungsmittel zum Wiedergeben von im Nutzsignal enthaltenen Informationen basierend auf dem ersten verarbeiteten empfangenen Signal, dem zweiten verarbeiteten empfangenen Signal oder einer Kombination des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals basierend auf einem Vergleich des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals.
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In Beispiel 27 kann der Gegenstand von Anspruch 26 wahlweise das Verarbeitungsmittel als zum Vergleichen des ersten verarbeiteten empfangenen Signals mit dem zweiten verarbeiteten empfangenen Signals durch Vergleichen einer Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals mit einer Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals bestimmt umfassen.
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In Beispiel 28 kann der Gegenstand von Anspruch 27 wahlweise die Signalgüte als ein Signal-Rausch-Verhältnis oder ein Signal-Störungs-und-Rausch-Verhältnis umfassen.
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In Beispiel 29 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 26–28 wahlweise ein Gütebestimmungsmittel zum Bestimmen der Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und der Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 30 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 26–29 wahlweise die Kombination als eine gewichtete Summe des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals umfassen.
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In Beispiel 31 kann der Gegenstand von Anspruch 30 wahlweise das Verarbeitungsmittel als zum Bestimmen der Gewichte für die gewichtete Summe basierend auf einer Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und einer Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals bestimmt umfassen.
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In Beispiel 32 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 30–31 wahlweise das Verarbeitungsmittel als zum Gewichten des verarbeiteten empfangenen Signals des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals als stärker in der gewichteten Summe mit der höheren Signalgüte bestimmt umfassen.
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In Beispiel 33 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 30–32 wahlweise das Verarbeitungsmittel als zum Bestimmen des Gewichts für das erste verarbeitete empfangene Signal basierend auf einer relativen Signalgüte des ersten verarbeiteten empfangenen Signals und zum Bestimmen des Gewichts für das zweite verarbeitete empfangene Signal basierend auf einer relativen Signalgüte des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals bestimmt umfassen.
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In Beispiel 34 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 26–33 wahlweise das erste Störungsentfernungsmittel zum Erzeugen des ersten verarbeiteten empfangenen Signals durch nichtlineare Verarbeitung des empfangenen Signals bestimmt umfassen.
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In Beispiel 35 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 26–34 wahlweise das zweite Störungsentfernungsmittel als zum Erzeugen des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals durch lineares Verarbeiten des empfangenen Signals bestimmt umfassen.
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In Beispiel 36 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 26–35 wahlweise das zweite Störungsentfernungsmittel als zum Entzerren des empfangenen Signals zum Erzeugen des zweiten verarbeiteten empfangenen Signals nach einem Filter basierend auf einer Minimierung des minimalen mittleren Fehlerquadrats bestimmt umfassen.
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In Beispiel 37 kann der Gegenstand eines beliebigen der Ansprüche 26–36 wahlweise die Kommunikationsvorrichtung als ein Teilnehmerendgerät eines Zellularfunkkommunikationsnetzes und den Sender des Nutzsignals als eine eine versorgende Zelle des Teilnehmerendgeräts betreibende Basisstation und den Sender des Störungssignals als eine eine Nachbarzelle der versorgenden Zelle betreibende Basisstation umfassen.
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Es ist zu bemerken, dass eines oder mehrere der Merkmale eines beliebigen der obigen Beispiele mit jedem beliebigen der anderen Beispiele kombiniert werden können.
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Im Folgenden werden Beispiele ausführlicher beschrieben. In den folgenden Beispielen ist eine Kommunikationsvorrichtung vorgesehen, in der die zwei Störungsentfernungsverfahren Auslöschung (IC) und Störungsunterdrückung (IS) koexistieren. Dies könnte nützlich sein, da in einigen Verwendungsfällen IS eine bessere Leistung im Vergleich zu IC bietet, während in anderen Verwendungsfällen das Gegenteil zutrifft. Beispielsweise ist in der Kommunikationsvorrichtung eine Entscheidungslogik zum dynamischen Auswählen des Störungsbearbeitungsverfahrens (d. h. des Störungsentfernungsverfahrens) ausgeführt, die für den gegenwärtigen Betriebspunkt der Kommunikationsvorrichtung am zutreffendsten ist, mit dem Ziel, unter allen Arbeitsbedingungen den höchsten der durch die IS- und IC-Verfahren alleine gebotenen Datendurchsätze zu erreichen. Dieser Ansatz ist in 4 dargestellt.
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4 zeigt eine Empfängerarchitektur einer Kommunikationsvorrichtung mit einer Auswahl eines Störungsauslöschungsergebnisses oder eines Störungsunterdrückungsergebnisses zur Datenrekonstruktion.
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In diesem Beispiel wird ein empfangenes Basisbandsignal (RX-Signal), z. B. empfangen durch eine Empfängervorstufe der Kommunikationsvorrichtung, d. h. erzeugt durch die Empfangsvorstufe aus einem empfangenen Hochfrequenz-(HF)-Signal einem Störungsauslöschungsblock 401 wie auch einem Störungsunterdrückungsblock 402 zugeführt. Das durch Störungsauslöschung verarbeitete empfangene Signal und das durch Störungsunterdrückung verarbeitete empfangene Signal werden beide in einen Signalwähler 403 eingespeist, der eines der verarbeiteten Signale zur Datenrekonstruktion auswählt, d. h. eines der verarbeiteten Signale auswählt, um Datenwiedergabekomponenten zugeführt zu werden. Wenn beispielsweise die Kommunikationsvorrichtung auf WCDMA-Funktechnik basiert, können die Datenwiedergabekomponenten ein Entspreizer 404, ein Soft-Bit-Generator 405 und ein (nicht gezeigter) Kanaldecodierer sein.
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Die Auswahl durch den Wähler 403 wird durch einen Entscheidungsalgorithmus 406 gesteuert, der eine Güteschätzung des durch Störungsauslöschung verarbeiteten empfangenen Signals und eine Güteschätzung des durch Störungsunterdrückung verarbeiteten empfangenen Signals empfängt und beispielsweise den Wähler 403 zum Auswählen des verarbeiteten Signals mit der höheren Güte ansteuert. Beispielsweise könnte die Güteschätzung das an einem im empfangenen Signal enthaltenen Pilotsignal gemessene SINR (Signal to Interference and Noise Ratio – Signal-Störung-und-Rausch-Verhältnis) sein.
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Anders gesagt wird ein empfangenes Basisbandsignal dem Eingang von zwei parallelen und synchronen Signalverarbeitungswegen (d. h. die synchron und parallel laufen) zugeführt, wobei einer IS und der andere IC durchführt. Die entsprechenden Ausgangssignale sind mit einem Signalwähler verbunden, ehe sie in die Rekonstruktions-, z. B. Demodulationsstufe (einschließlich beispielsweise Entspreizen, Soft-Bit-Erzeugung und Kanaldecodierung) eintreten. Durch periodisches Bestimmen und Vergleichen von aus den zwei Signalverarbeitungswegen erhaltenen Signalgüteschätzungen schaltet ein Entscheidungsalgorithmus den Weg mit der Metrik höchster Güte zum Eingang der Rekonstruktionskomponenten (z. B. dem Eingang eines Demodulators): Auch wird erwartet, dass dieses Signal verbesserte Zuverlässigkeit der Softbits ergibt und infolgedessen einen höheren Datendurchsatz. Die Signalgütemetrik könnte beispielsweise durch das am Pilotsignal am Ausgang jedes Signalverarbeitungsweges gemessene Signal-Störungs-und-Rausch-Verhältnis (SINR) dargestellt sein. Die Gütemessungen und Auswahlentscheidungen werden beispielsweise auf periodischer Grundlage gemäß einer Rahmenstruktur der entsprechenden Funktechnik getroffen. Wenn beispielsweise die Kommunikationsvorrichtung auf dem UMTS-Standard basiert, könnten die Gütemessungen und Auswahlentscheidungen jeden Halbschlitz getroffen werden, d. h. alle 333 Mikrosekunden.
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5 zeigt eine Kommunikationsanordnung 500 mit einem weiteren Beispiel einer Empfängerarchitektur einer Kommunikationsvorrichtung mit einer Auswahl eines Störungsauslöschungsergebnisses oder eines Störungsunterdrückungsergebnisses zur Datenrekonstruktion.
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Die Kommunikationsanordnung 500 umfasst eine versorgende Basisstation 501 und eine störende Basisstation 502. Eine Kommunikationsvorrichtung 503 empfängt die Kombination eines Nutzsignals von der versorgenden Basisstation 501 und ein störendes Signal von der störenden Basisstation 502 über ihre Empfangsantenne 504 und ihre Empfängervorstufe 505. Die Empfängervorstufe 505 liefert das empfangene Signal (z. B. ins Basisband umgewandelt) an drei Wege 506, 507, 508. Jeder Weg enthält einen Entzerrer 509, 510, 511, z. B. in der Form eines FIR-Filters (Finite Input Response – endliche Impulsantwort). Beispielsweise könnten die Entzerrer 509 und 511 an den Kommunikationskanal von der versorgenden Basisstation 501 und der Empfangsantenne 504 angepasst sein, während der Entzerrer 510 an den Kommunikationskanal von der störenden Basisstation 502 und der Empfangsantenne 504 angepasst sein könnte. Der Entzerrer 509 des ersten Weges 506 kann beispielsweise Störungsunterdrückung entsprechend dem Störungsunterdrückungsblock 402 durchführen. Die Ausgabe des Entzerrers 509 des ersten Weges 506 wird in einen Rekonstruktionsblock 512 des ersten Weges eingespeist. Das Ergebnis der Rekonstruktion wird vom Ausgang des Entzerrers 510 des zweiten Weges 507 durch einen Subtraktor 513 des zweiten Weges 507 abgezogen. Dies ist als eine Schätzung des aus dem empfangenen Signal ausgelöschten Nutzsignals anzusehen. Die Ausgabe des Subtraktors 513 des zweiten Weges 507 wird durch einen Rekonstruktionsblock 514 des zweiten Weges 507 rekonstruiert, dessen Ergebnis vom Ausgang des Entzerrers 511 des dritten Weges 508 durch einen Subtraktor 515 des dritten Weges 508 abgezogen wird. Dies ist als eine Schätzung des aus dem empfangenen Signal ausgelöschten Störungssignals anzusehen. Die Rekonstruktoren 512, 514 können beispielsweise eine Entspreizung, Symbolrückwandlung und Wiederspreizung wie auch weitere Filterung und Signalverarbeitung umfassen.
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Die Ausgabe des Entzerrers 509 des ersten Weges 506 ist das Ergebnis der Störungsunterdrückung und die Ausgabe des Subtraktors 515 des dritten Weges 508 ist das Ergebnis der Störungsauslöschung. Die Güte beider Ergebnisse wird durch einen jeweiligen (z. B. das jeweilige SINR bestimmenden) Signalgütebestimmer 516, 517 bestimmt. Die bestimmten Güten werden einem Auswahlblock 518 zugeführt, der eines der Ergebnisse auswählt und es weiteren Empfängerkomponenten 519 zur Wiedergabe der Informationen aus dem empfangenen Signal zuführt (z. B. einschließlich eines Entspreizers usw.).
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Anders gesagt zum Beispiel die Eingabe der Wiedergabekomponenten 519 (z. B. die Eingabe in eine Demodulatorstufe) entweder das Ausgangssignal des Störungsunterdrückungsweges oder das Ausgangssignal des Störungsauslöschungsweges basierend auf dem Vergleichen einer für jeden der Wege abgeleiteten Gütemetrik.
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Simulationen und an Kommunikationsvorrichtungen basierend auf WCDMA-Funktechnik durchgeführte Laborprüfung zeigen, dass dynamisches Auswählen von entweder Störungsunterdrückung oder Störungsauslöschung entsprechend den Betriebsbedingungen in manchen Verwendungsfällen eine relativ schlechte Leistung aufweist. Beispielsweise ist in manchen kritischen Szenarios (typischerweise in Profilen mit schnellem Schwund, bei durch die versorgende Basisstation und die störende Basisstation benutztem kompliziertem Code und Leistungszuteilung) der durch IS/IC-Hartauswahl erreichte Datendurchsatz in Wirklichkeit bis zu 7–8% niedriger als der durch IS allein erreichte Durchsatz. Die Ursache scheint zu sein, dass die Signalgütemetrik (auf deren Basis die Auswahl geschieht) nicht immer die Zuverlässigkeit der Softbits am Ausgang des Entspreizers genau genug widerspiegelt. Zusätzlich kann zum Vermeiden von Signalpufferung die während eines Zeitschlitzes gemessene Gütemetrik zum Auswählen des Signalweges im nachfolgenden Zeitschlitz benutzt werden; dies kann zu Fehlauswahl und suboptimaler Leistung im Fall sich schnell ändernder Kanalzustände führen.
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Daher werden, entsprechend dem im Folgenden beschriebenen Beispiel, anstatt das Signal (IS-Ergebnissignal oder IC-Ergebnissignal) mit der am besten geschätzten Güte an jedem definierten Zeitschlitz hart auszuwählen, die IS- und IC-Ergebnissignale unter Verwendung geeigneter Gewichtungskoeffizienten linear kombiniert. Simulationen zeigen, dass dieser, im Folgenden als IS/IC-Weichkombinieren bezeichnete, Ansatz bis zu 8–10% höheren Datendurchsatz in manchen Verwendungsfällen im Vergleich zur IS/IC-Hartauswahl ergeben kann, d. h. dem unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschriebenen Ansatz.
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Ersetzen des Hartauswahlansatzes durch Weichkombinieren (lineare Kombination) der zwei (IS- und IC-)Ergebnissignale unter Verwendung passend gewählter Gewichtungskoeffizienten erlaubt Folgendes zu erreichen:
- 1. Es können fehlerhafte Auswahlen des besten Weges zur Demodulation vermieden werden. Bei dem Hartauswahlansatz können falsche Auswahlen vorkommen aufgrund z. B. ungenauer Schätzung der Gütemetrik und schneller Änderungen der Kanalzustände (in der Praxis wird zum Vermeiden von Signalpufferung die Gütemetrik typischerweise in einem Zeitschlitz gemessen, wird aber angewandt, um im folgenden Schlitz eine Auswahl zu treffen).
- 2. Durch lineares Kombinieren der IS- und IC-Ausgangssignale addieren sich die gewünschten Signalkomponenten konstruktiv, während es im Allgemeinen die Rauschkomponenten nicht tun, mit dem Ergebnis eines verbesserten durchschnittlichen Signal-Störungs-und-Rausch-Verhältnisses (SINR) und infolgedessen eines höheren Datendurchsatzes.
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6 zeigt eine Empfängerarchitektur einer Kommunikationsvorrichtung mit einer gewichteten Kombination eines Störungsauslöschungsergebnisses und eines Störungsunterdrückungsergebnisses zur Datenrekonstruktion.
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In diesem Beispiel wird ein empfangenes Basisbandsignal (RX-Signal), z. B. empfangen durch eine Empfängervorstufe der Kommunikationsvorrichtung, d. h. erzeugt durch die Empfängervorstufe aus einem empfangenen Hochfrequenz(HF)-Signal, in einen Störungsauslöschungsblock 601 wie auch einen Störungsunterdrückungsblock 602 eingespeist. Das durch Störungsauslöschung verarbeitete empfangene Signal und das durch Störungsunterdrückung verarbeitete empfangene Signal werden beide in einen Weichkombinierer 603 eingespeist, der die verarbeiteten Signale gemäß einer gewichteten Summe kombiniert. Das Ergebnis der Summierung wird in Datenwiedergabekomponenten wie beispielsweise einen Entspreizer 604, einen Weichbitgenerator 605 und einen (nicht gezeigten) Kanaldecodierer eingespeist.
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Die Gewichte werden durch einen kombinierenden Gewichteberechnungsblock 606 gesteuert, der eine Güteschätzung des durch Störungsauslöschung verarbeiteten empfangenen Signals und des durch Störungsunterdrückung verarbeiteten empfangenen Signals empfängt.
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Anders gesagt wird der Signalwähler 403 durch einen Weichkombinierer 603 ersetzt, der eine lineare Kombination der Ausgangssignale von den IC- und IS-Wegen unter Verwendung geeignet gewählter (z. B. echt gewerteter) Kombinierungsgewichte (bezeichnet als Gewichte A und B in 6) berechnet. Das sich ergebende kombinierte Signal wird dann in die Wiedergabe(z. B. Demodulations)-Stufe eingespeist.
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Der in 6 dargestellte Ansatz ist ersichtlicherweise basiert auf Folgendem: die Signale am Ausgang der IC- und IS-Wege können als die Summe einer gewünschten Signalkomponente und additiven Rauschens moduliert werden. Die Rauschkomponente ist typischerweise die Summe unkorrelierten (farbigen) Rauschens, unausgelöschter Reststörung und für den IC-Weg Störungsrekonstruktionsfehler. Wegen der auf dem IC-Weg und IS-Weg benutzten unterschiedlichen Signalverarbeitungsverfahren (z. B. linear gegenüber nichtlinear), während die gewünschten Signalkomponenten gleichphasig sind (obwohl möglicherweise mit unterschiedlicher Größe), kann erwartet werden, dass die Rauschkomponenten unterschiedlich gefärbt sind und daher in einem gewissen Maß unkorreliert sind. Durch lineares Kombinieren der zwei Signale kann erwartet werden, dass die gewünschte Signalkomponente konstruktiv addiert wird, während die Rauschkomponente (durchschnittlich) es nicht oder wenigstens nicht vollständig wird: das Ergebnis ist ein erhöhtes durchschnittliches SNR des wünschten Signals und infolgedessen ein höherer Datendurchsatz. Der SNR-Gewinn ist stark von dem Grad von Unkorrelation der Rauschkomponenten abhängig. In der Tat sind in manchen simulierten Verwendungsfällen Korrelationskoeffizienten der Rauschfolgen von der Größenordnung von 80–85% beobachtet worden, die ~0,5 dB Durchschnitts-SNR-Anstieg nach Weichkombinieren ergaben. Zum Vergleich wird erwartet, wenn der Korrelationskoeffizient 0% beträgt (vollständig unkorrelierte Rauschfolgen), dass das Durchschnitts-SNR um 3 dB ansteigt.
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Eine Weise zum Berechnen der kombinierenden Gewichte basiert auf dem MRC-Kriterium (Maximum Ratio Combining – Maximalverhältniskombinierung), das gemäß der Theorie der optimale Kombinierer für unabhängige AWGN-Kanäle (AWGN = Average White Gaussian Noise – durchschnittliches weißes Gaußsches Rauschen) ist. Bezeichnet mit SNR
IC und SNR
IS sind das Signal-Rausch-Verhältnis des IC-Signals bzw. des IS-Ausgangssignals die MRC-Gewichte:
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Die Signal-Rausch-Verhältnisse SNR
IC und SNR
IS können durch das am Pilotsignal des entsprechenden Signals gemessene SNR angenähert werden. Wahlweise kann ein zusätzlicher multiplikativer Faktor in den Formeln aufgenommen sein, um beide IC- und IS-Signale auf Einheitsenergie zu normalisieren. Das kombinierte Signal als Ausgabe durch den Weichkombinierer
603 lässt sich dann ausrücken als:
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Simulationen auf Verbindungsstreckenebene in störungsbegrenzten Szenarios zeigen, dass das IS/IC-Weichkombinieren eine Steigerung des Datendurchsatzes durchschnittlich um 2–4% (abhängig von dem Schwundprofil) in den meisten kritischen Verwendungsfällen erreichen kann; bis zu 11% Verbesserung ist in einzelnen Prüfungsfällen ersichtlich wie verglichen mit den Störungsauslöschungs- und Störungsunterdrückungsschemen allein. Wie zu erwarten ist, sind die Gewinne in Prüfungsfällen ausgeprägter, wo Störungsauslöschung und Störungsunterdrückung eine vergleichbare Leistungsstufe aufweisen, d. h. wenn SNRIC ≅ SNRIS.
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Neben den absoluten Datendurchsatzverbesserungen ist kein Verwendungsfall gesehen worden, wo der Ansatz von IS/IC-Weichkombinieren eine niedrigere Leistung als der herkömmliche IS-Ansatz allein ergibt.
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7 zeigt Simulationsergebnisse in verschiedenen störungsbegrenzten Szenarios: Die Prüfungsfälle wurden definiert, typische Zellenrandszenarios mit einem einzelnen dominanten Störer darzustellen. Die Prüfungsfolge umfasste die standardmäßigen Schwundprofile PA3, PB3, VA30 und VA120. Für jede von ihnen wurden 81 Prüfungen definiert, mit Ior/Ioc der versorgenden Zelle im Bereich von +3 dB bis herab zu –3 dB, DIP-Werten (Dominant Interferer Proportion – Verhältnis des dominanten Störers) von –0,5 dB bis –4,5 dB und einer veränderlichen Anzahl und Modulation der durch versorgende und störende Zellen übertragenen HS-PDSCH-Codes. Es wurden zwei Code- und Leistungszuteilungsszenarios bezeichnet als ”Basis-” und ”Vollcode-”Szenarios definiert, um die Robustheit des Störungsrekonstruktionsansatzes zu bestätigen. Das ”Basis-”Szenario umfasste neben CPICH(Common PIlot CHannel – gemeinsamer Pilotkanal)- und P-CCPCH(Primary Common Control Physical CHannel – primärer gemeinsamer physikalischer Organisationskanal)- nur HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access – Hochgeschwindigkeitspaketzugang auf der Abwärtsstrecke)-Daten- und Organisationskanäle. Das ”Vollcode-”Szenario umfasste zusätzlich Rel99 (3GPP Release 1999 von März 2000 (abgeschlossen Juni 2011))-Kanäle und wird daher als realistischer erachtet. Die Y-Achse 701 zeigt den Datendurchsatzgewinn (in %) des IS/IC-Hartauswahlansatzes und des IS/IC-Weichkombinierungsansatzes. Die Gewinne beziehen sich auf den herkömmlichen IS-Ansatz (Entzerrung Typ 3i) allein. Wie ersichtlich ist, ergibt in manchen Szenarios mit VA30- und VA120-Schwundprofilen der IS/IC-Hartauswahlansatz tatsächlich eine Abwertung verglichen zu IS allein. Diese Abwertungen verschwinden vollständig bei dem IS/IC-weichkombinierenden Ansatz.
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8 zeigt analog den Datendurchsatzgewinn von IS/IC-Weichkombinierung gegenüber IS/IC-Hartauswahl in störungsbegrenzten Szenarios.
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Während bestimmte Aspekte beschrieben worden sind, sollte der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen an Form und Einzelheiten daran ausgeführt werden können, ohne aus dem Sinn und Schutzumfang der Aspekte der vorliegenden Offenbarung, so wie sie durch die beiliegenden Ansprüche definiert sind, abzuweichen. Der Schutzumfang ist daher durch die beiliegenden Ansprüche angezeigt und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Bereich von Entsprechung der Ansprüche fallen, sollen daher aufgenommen sein.