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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Interferenz bzw. Störung, die durch Synchronisationskanäle in einem kabellosen Funkkommunikationssystem hervorgerufen wird.
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Hintergrund
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Die Verwendung der primären und sekundären Synchronisationskanäle in dem 3GPP-WCDMA-System ermöglichen es der Nutzereinrichtung bzw. Anwendereinrichtung, eine anfängliche Synchronisation zu der dienstleistenden Funkzelle zu erreichen. Sobald dieser Schritt ausgeführt ist, werden die Synchronisationskanäle nicht immer benötigt, aber ihre Anwesenheit erzeugt eine Störung bzw. Interferenz in den anderen Kanälen.
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In dem 3GPP-Weitbereichs-CDMA (WCDMA) System werden orthogonale variable Spreizungs-(OVSF)Codes bzw. Kodierungen verwendet, um ein Multiplexing bzw. eine Bündelung unterschiedlicher Kanäle und mehrfachem Zugriff zur Teilung von Ressourcen zwischen den Anwendern bzw. Nutzern zu ermöglichen. Aufgrund der Orthogonalität von OVSF-Codes bedeutet ihre Verwendung, dass keine Zwischencodestörung bzw. Interferenz erzeugt wird.
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Eine Ausnahme dazu sind jedoch die Primären und Sekundären Synchronisationskanäle (PSCH und SSCH), die nicht mit dem zellenspezifischen Verwürfelungscode (
Abschnitt 5.3.3.5, 3GPP TS 25.211, "Technische Spezifizierungsgruppe für Funk Zugriffsnetzwerk; physikalische Kanäle und Zuordnung von Transportkanälen zu physikalischen Kanälen (FDD)", Dezember 2005) verwürfelt werden. Allen anderen Kanälen außer den Synchronisationskanälen werden OVSF-Codes zugeordnet und werden dann verwürfelt bzw. verschlüsselt. Die Verwürfelungssequenz ist eine Pseudo-Zufallssequenz, die so gestaltet ist, dass die Zwischenzelleninterferenz zufällig verteilt wird. Da die OVSF-Codes mit dem gleichen Verwürfelungscode verwürfelt werden, bleiben sie orthogonal. Die Synchronisationskanäle werden andererseits nicht verwürfelt (und es werden ihnen auch andere Codes zugeordnet), und diese bleiben somit nicht orthogonal. Dies bedeutet, dass die Synchronisationskanäle eine Interferenz bzw. Störung im Rest der Kanäle hervorrufen können.
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Überblick
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Der Anteil an Leistung, der Synchronisationskanälen, etwa dem PSCH und dem SSCH zu gewiesen wird, ist typischerweise gering und in der Vergangenheit wurde angenommen, dass die Wirkung von Störung bzw. Interferenz aus diesen Kanälen daher als vernachlässigbar betrachtet werden kann. Um jedoch das größte Leistungsvermögen insbesondere im Falle der jüngsten Kategorien, die in der Ausgabe 7 für die Unterstützung der 64-QAM-Konstellation und für den MIMO(Mehrfacheingang-Mehrfachausgang-)Modus beispielsweise eingeführt wurden, kann diese Interferenz in der Tat ausgeprägt sein. D. h., die Anwesenheit von Synchronisationskanälen kann eine Interferenz bzw. Störung für die anderen Kanäle erzeugen, was zu einer nachteiligen Leistungsbeeinträchtigung insbesondere unter den Bedingungen führt, die zum Erreichen der höchsten Datenübertragungsraten erforderlich sind. Es wäre daher tatsächlich wünschenswert, Schritte zu unternehmen, um eine derartige Störung bzw. Interferenz durch Synchronisationskanäle zu handhaben.
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Um dies zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Synchronisationskanal-Auslöschungsverfahren bereit, das einen Vorteil aus der Anwesenheit eines bestehenden Pilotkanals zieht, um eine Störung bzw. Interferenz aus einem Synchronisationskanal auszulöschen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur kabellosen Kommunikation in einem Funkkommunikationssystem bereitgestellt, das mehrere Basisstationen aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Synchronisieren zu einer der Basisstationen unter Anwendung eines Synchronisationskanals, der von dieser Basisstation übertragen wird; Empfangen eines Pilotsignals aus der Basisstation; nach dem Synchronisieren zu der Basisstation, Empfangen eines Signals von der Basisstation; und Verwenden des Pilotkanals aus der Basisstation, um von dem Synchronisationskanal hervorgerufene Interferenz bzw. Störung in dem Signal auszulöschen.
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In Ausführungsformen ist das Kommunikationssystem ein Code-Divisions-Mehrfach-Zugriffs-Kommunikationssystem, wobei jede Basisstation gemäß einem anderen entsprechenden Verwürfelungscode arbeitet, der sich von jenem von mehreren anderen der Basisstationen unterscheidet; der Synchronisationskanal wird nicht mittels einem der Verwürfelungscodes verwürfelt und verursacht damit eine Störung in diesem Signal; und die Auslöschung umfasst das Verwenden des Pilotkanals aus der besagten Basisstation, um eine Interferenz in dem Signal, die durch die Nicht-Orthogonalität des Synchronisationskanals hervorgerufen wird, in dem Signal auszulöschen.
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Die besagte Auslöschung kann dabei umfassen: Ausführen einer Kanalabschätzung auf der Grundlage des Pilotkanals; Abschätzen eines Symbols das in dem Synchronisationskanal empfangen wird; Verwenden des abgeschätzten Symbols und der Kanalabschätzung, um einen Gewinn des Synchronisationskanals abzuschätzen; und Verwenden des Gewinns, um die von dem Synchronisationskanal hervorgerufene Interferenz bzw. Störung in dem Signal auszulöschen.
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Das Abschätzen des Symbols kann erfolgen durch: Entspreizen des Synchronisationskanals, Abschätzen einer Korrelation zwischen dem entspreizten Synchronisationskanal und dem Pilotkanal, Abschätzen einer Leistung des Pilotkanals und Abschätzen des Symbols auf der Grundlage der Korrelation und der Pilotkanalleistung.
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Das besagte Symbol kann unter Anwendung einer vorbestimmten Kenntnis einer Struktur des Symbols abgeschätzt werden.
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Die Abschätzungen der Korrelation und/oder die Pilotkanalleistung können über mehrere Zeitschlitze gemittelt werden.
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Die gleiche Abschätzung des besagten Symbols kann über mehrere Zeitschlitze des Synchronisationskanals hinweg verwendet werden, für welchen die entsprechende Interferenz bzw. Störung in dem Signal ausgelöscht wird.
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Der Pilotkanal kann ein gemeinsamer Pilotkanal sein. Das Kommunikationssystem kann ein WCDMA-System sein und der gemeinsame Pilotkanal kann ein CPICH sein.
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Die besagte Synchronisation kann das Synchronisieren zu der Basisstation unter Anwendung mehrere Synchronisationskanäle umfassen; und die Auslöschung kann die Verwendung des Pilotkanals aus dieser Basisstation zur Auslöschung der von dem mehreren Synchronisationskanälen hervorgerufenen Interferenz bzw. Störung in dem Signal umfassen.
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Die besagte Synchronisation kann Synchronisieren zu der Basisstation unter Anwendung eines primären und sekundären Synchronisationskanals umfassen; und die besagte Auslöschung kann Verwenden des Pilotkanals aus der besagten Basisstation, um eine von dem primären und dem sekundären Synchronisationskanal hervorgerufene Interferenz bzw. Störung in dem besagten Signal auszulöschen, umfassen.
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Das Kommunikationssystem kann ein WCDMA-System sein und der primäre und der sekundäre Synchronisationskanal kann ein PSCH bzw. ein SSCH sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Programmprodukt für kabellose Kommunikation in einem Funkkommunikationssystem, das mehrere Basisstationen umfasst, bereitgestellt, wobei das Programm einen Code bzw. eine Kodierung aufweist, der bzw. die auf einem computerlesbaren Medium ausgebildet und so konfiguriert ist, dass, wenn er bzw. sie in einer Anwendereinrichtung abgearbeitet wird, ein beliebiges der obigen Verfahrensmerkmale ausführt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Nutzereinrichtung bzw. eine Anwendereinrichtung für kabellose Kommunikation in einem Funkkommunikationssystem, das mehrere Basisstationen umfasst, bereitgestellt, wobei die Anwendereinrichtung umfasst: einen Empfänger, der ausgebildet ist, einen Synchronisationskanal und einen Pilotkanal, die von einer der Basisstationen übertragen werden, zu empfangen; eine Verarbeitungseinheit, die mit dem Empfänger gekoppelt und ausgebildet ist, sich zu it der Basisstation unter Anwendung des Synchronisationskanals zu synchronisieren; wobei der Empfänger ausgebildet ist, ein Signal von der Basisstation nach der Synchronisierung zu dieser Basisstation zu empfangen; und wobei die Verarbeitungseinheit ausgebildet ist, den Pilotkanal von der Basisstation zur Auslöschung einer durch den Synchronisationskanal hervorgerufenen Störung bzw. Interferenz in dem Signal zu verwenden.
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Die Verarbeitungseinheit kann ferner zum Ausführen jedes beliebigen der vorhergehenden Verfahrensmerkmale ausgebildet sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und zum Aufzeigen, wie diese umgesetzt werden kann, wird nunmehr beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen, in denen:
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1 eine schematische Darstellung eines Funkkommunikations-Systems ist;
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2 eine schematische Blockansicht einer Übertragungs-Empfangs-Kette mit Synchronisationskanälen ist;
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3 eine schematische Darstellung der Blockstruktur bzw. Rahmenstruktur eines Kanals ist;
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4 eine schematische Darstellung der Struktur eines Synchronisationskanals (SCH) ist;
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5 ein Flussdiagram ist, das einen Algorithmus für die Synchronisationskanalauslöschung zeigt.
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6 eine schematische Blockansicht einer Synchronisationskanalauslöschung und eines Empfangsverarbeitungsblockes einer UE ist;
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7 ein Graph ist, der ein BLER-Verhalten für die Höchste Kategorie 10 an Transportblockgrößen zeigt; und
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8 ein Graph ist, der ein BLER-Leistungsverhalten für Transportblockgrößen mit Höchster Kategorie 14 zeigt.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Wie bereits genannt ist, werden in dem 3GPP WCDMA-System OVSF-Codes verwendet, um ein Multiplexing bzw. eine Bündelung unterschiedlicher Kanäle und einen mehrfachen Zugriff zur gemeinsamen Nutzung von Ressourcen zwischen Anwendern zu ermöglichen. Durch die Verwendung von OVSF-Codes wird keine Zwischencodeinterferenz bzw. Störung hervorgerufen, wobei jedoch eine Ausnahme der primäre und sekundäre Synchronisationskanal (PSCH und SSCH) sind, die nicht mit dem zellenspezifischen Verwürfelungscode verwürfelt werden und daher nicht mehr zu dem Rest der Kanäle orthogonal sind, und somit eine Interferenz bzw. Störung hervorrufen. Die gemeinsame Nutzung von Leistung, die diesen Kanälen zugewiesen ist, ist im Allgemeinen gering. Um jedoch das höchstmögliche Leistungsvermögen zu erreichen, insbesondere im Falle der jüngsten Kategorien, die in der Ausgabe 7 für die Unterstützung der 64-QAM-Konstellation und den MIMO(Mehrfacheingang-Mehrfachausgang-)Modus eingeführt wurden, sollte diese Interferenz bzw. Störung vermieden werden, und dies kann über eine Auslöschung der Synchronisationskanäle aus dem empfangenen Signal bewerkstelligt werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein neues Synchronisationskanalauslbschungsverfahren bereitgestellt, das vorteilhaft die Anwesenheit des bestehenden Referenzpilotkanals (CPICH) ausnutzt, um eine nahezu vollständige Auslöschung zu erreichen. Dies kann auch zusammen mit einer Verringerung der Komplexität erreicht werden im Vergleich zu bestehenden Verfahren, die den CPICH-Kanal nicht verwenden.
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Die Problematik der Störung bzw. Interferenz durch Synchronisationskanäle wird nunmehr detaillierter in Verbindung mit den 1 bis 4 im Zusammenhang eines WCDMA-Systems beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass die Problematik der Störung bzw. Interferenz auch aus Synchronisationskanälen in einem beliebigen Funksystem auftreten kann, und eine ähnliche Lösung der Auslöschung auf der Grundlage eines Pilotkanals kann unter Berücksichtigung der vorliegenden Offenbarung angewendet werden.
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Der Fachmann auf diesem Gebiet weiß, dass ein Code-Divisions-Mehrfach-Zugriffs(DCMA-)System unterschiedliche Signale durch unterschiedliche entsprechende Spreizungscodes spreizt, um zu ermöglichen, dass diese Signale mit der gleichen Frequenz zur gleichen Zeit durch das gleiche Gebiet übertragen werden können. Diese Spreizung wird bewerkstelligt durch Multiplizieren jedes Bits des Signals mit einem entsprechenden Spreizungscode derart, dass jedes Informationsbit durch eine größere Anzahl an binären Teilblöcken bzw. binären Chips dargestellt ist. Das gewünschte Signal kann aus den anderen Signalen wieder erkannt werden aufgrund der vorgegebenen Kenntnis über seinen entsprechenden Spreizungscode.
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Gemäß 1 wird in einem Funksystem unter Anwendung von CDMA jede Zelle 102 von einer entsprechenden Basisstation 104 bedient, und jede Basisstation kann eine Reihe von unterschiedlichen speziellen Kanälen zu unterschiedlichen entsprechenden Anwendereinrichtungen bzw. Nutzereinrichtungen (UE) 106 mittels unterschiedlicher entsprechender OVSF-Spreizungscodes, die als Kanalisierungscodes bezeichnet sind, übertragen. Jede Basisstation kann ferner einen oder mehrere Pilotkanäle mittels einem oder mehreren weiteren entsprechenden Kanalisierungscodes übertragen. Der Hauptzweck eines Pilotkanals ist die Verwendung als eine Referenz, um es der UE 106 zu ermöglichen, eine Kanalabschätzung auszuführen. Derartige Pilotkanäle können gemeinsame Pilotkanäle sein, auf die von allen UEs 106 in der Zelle 102 zugegriffen werden kann (im Gegensatz zu zugehörigen Kanälen, die für eine spezielle entsprechende Empfangs-UE vorgesehen sind).
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Die OVSF-Kanalisierungscodes werden so gewählt, dass sie gegenseitig orthogonal zueinander in der gleichen Zelle sind, was bedeutet, dass Kanäle, die von der gleichen Zelle übertragen und mittels unterschiedlicher OVSF-Codes gespreizt sind, sich untereinander nicht stören.
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Jede Basisstation verwürfelt ferner auch jeden seiner zugehörigen Kanäle und den gemeinsamen Pilotkanal durch einen weiteren Spreizungscode, der als Verwürfelungscode bezeichnet wird. Jede Basisstation verwendet seinen eigenen unterschiedlichen Verwürfelungscode, der charakteristisch ist für die Basisstation (zumindest innerhalb eines gewissen Gebiets). Eine Basisstation kann auch als ein „Knoten B” in der WCDMA-Technik bezeichnet werden, es wird jedoch im Weiteren ebenfalls der allgemeine Begriff Basisstation hierin verwendet, um WCDMA-Knoten B oder andere Arten zu berücksichtigen.
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Die Verwürfelungscodes zwischen unterschiedlichen Basisstationen (Zellen) sind nicht orthogonal, und es gibt keinen guten Grund, dass diese orthogonal sein sollen aus den folgenden Gründen. In der gleichen Basisstation werden in allen Kanälen außer den Synchronisationskanälen OVSF-Codes zugewiesen und dann verwürfelt. Die Verwürfelungssequenz ist eine pseudo Zufallssequenz, die so gestaltet ist, dass die Zwischenzellen-Interferenz bzw. Störung zufällig verteilt wird. Da die OVSF-Codes mit dem gleichen Verwürfelungscode verwürfelt werden, bleiben sie orthogonal.
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Jedoch wird der Synchronisationskanal nicht mit dem Verwürfelungscode verwürfelt. Der Synchronisationskanal ist für eine UE 106 erforderlich, um anfänglich nach einer Basisstation 104 zu suchen und sich mit dieser zu synchronisieren, bevor eine Verbindung aufgebaut wird. Ein Teil davon ist es, die UE in die Lage zu versetzen, den Verschlüsselungscode der Zelle zu erhalten, und somit kann selbstverständlich der Synchronisationskanal selbst nicht durch den Verwürfelungscode gespreizt werden. Dies führt zu der Nebenwirkung, dass die Synchronisationskanäle nicht zu den anderen Kanälen orthogonal sind und daher führt dies dazu, dass die anderen Kanäle einer Störung bzw. Interferenz aus dem Synchronisationskanal unterliegen. Da die OVSF-Codes mit der gleichen Verwürfelung verwürfelt werden, bleiben sie orthogonal, wie bereits erwähnt ist; die Synchronisationskanäle andererseits werden nicht verwürfelt (und werden auch anderen Codes zugewiesen) und somit sind diese nicht orthogonal.
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Wie schematisch in 2 dargestellt ist, enthält der 3GPP WCDMA-Synchronisationskanal SCH tatsächlich zwei Subkanäle, d. h. den primären Synchronisationskanal PSCH und den sekundären Synchronisationskanal SSCH. Diese werden durch Mulitplexing zu den anderen Kanälen verarbeitet bzw. auf diese gebündelt für eine Übertragung durch die Basisstation 104. Wie in 3 gezeigt ist, wird in einem WCDMA-System ein Kanal typischerweise in mehrere Rahmen bzw. Blöcke (typischerweise 10 ms) unterteilt, und jeder Block wird in mehrere Schlitze bzw. Zeitschlitze (typischerweise 15) unterteilt. Der Synchronisationskanal SCH besitzt eine derartige Struktur gemäß dem 3GPP-Standards, wobei jeder Schlitz eine Länge von 2560 Signalteilen bzw. Teilblöcken oder Chips aufweist. 4 zeigt schematisch den Aufbau eines SCH-Blocks.
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Der primäre SCH enthält einen modulierten Code der Länge 256 Teilblöcke, der als der primäre Synchronisationscode (PSC) bezeichnet wird und 4 als c1 bezeichnet ist.
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Dieser primäre Synchronisationscode (PSC) wird einmal in jedem Zeitschlitz lediglich in den ersten 256 Teilblöcken übertragen. Der PSC ist für jede Zelle 102 in dem System gleich.
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Der sekundäre SCH enthält eine wiederholte Sequenz aus 15 modulierten sekundären Synchronisationscodes (SSC), wovon jeder eine Länge von 256 Teilblöcken bzw. Chips besitzt. Diese werden parallel mit dem primären SCH übertragen. Der SSC ist als c2,m in 4 bezeichnet, wobei m = 0, 1, ..., 14 die Anzahl der Zeitschlitze ist. Jeder SSC ist aus einer Gruppe aus 16 unterschiedlichen möglichen Codes jeweils mit einer Länge von 256 ausgewählt. Diese Sequenz auf dem sekundären SCH gibt an, zu welcher Verwürfelungscodegruppe der Abwärtsverbindung-Verwürfelungscode der Zelle gehört. Daher ist die Sequenz c2 charakteristisch für die Zelle 102 und wird verwendet, um den Verwürfelungscode für diese Zelle 102 zu kennzeichnen.
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Der primäre und der sekundäre Synchronisationscode übertragen ein Symbol „a”, wie dies in 4 gezeigt und nachfolgen detaillierter erläutert ist.
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Wie zuvor erläutert ist, kann, da der Synchronisationskanal SCH nicht mit einem Verwürfelungscode verwürfelt ist, dieser empfangene Abwärtsverbindungs- bzw. Downlink-Signale stören, die von der Basisstation 104 an die UE 106 übertragen werden. Das folgende beschreibt einen Algorithmus gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der eine Auslöschung der Störung bzw. Interferenz aus den Synchronisationskanälen verbessert, und der auch nur einen geringen Einfluss auf die Komplexität ausübt.
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Zunächst wird eine gewisse Notation eingeführt. Das empfangene Signal y
i der Abwärtsverbindungs-WCDMA, das zum Teilblockzeitpunkt i abgetastet wird, kann wie folgt modelliert werden:
wobei h der Kanalgewinn n
i das thermische Rauschen plus die Zwischenzelleninterferenz c
k / i , die gespreizte und verwürfelte Sequenz des Codes k and a
k das kodierte Symbol, das über den Code k übertragen wird, ist.
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In der hierin verwendeten Notation entspricht ein Code 1 (c 1 / i) der PSCH-Sequenz und Code 2 (c 2 / i) entspricht der SSCH-Sequenz des dienstleistenden Knoten-B. Die verbleibenden Kanäle erhalten die Codeindizes 3 bis K, und aus diesen Kanälen stammt der gemeinsame Pilotkanal CPICH (Abschnitt 5.3.3.1, 3GPP TS 25.211, „Technische Spezifizierungsgruppe für Funkzugriffsnetzwerk; physikalische Kanäle und Zuordnung von Transportkanälen zu physikalischen Kanälen (FDD)", Dezember 2005). Der Hauptzweck des CPICH ist, dass er ein Referenzkanal ist, der für die Kanalabschätzung durch die UE 106 dient. Jedoch nutzen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung den Vorteil der Anwesenheit dieses Kanals aus, um diesen für einen zusätzlichen Zweck zu verwenden, um damit Interferenz bzw. Störung aus dem Synchronisationskanal SCH auf einem empfangenen Abwärts-Verbindungs-Signal yi zu löschen.
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Alle Sequenzen c k / i , k = 1, ..., K entsprechen der Einheitsenergie. Die Synchronisationskanäle werden über die ersten 256 Teilblöcke bzw. Chips jedes Zeitschlitzes übertragen, wobei das übertragene Symbol ak zu jeder Zeit exakt gleich ist.
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Zur Vereinfachung der Notierung werden die Leistungen auf unterschiedlichen Kanälen auf die Leistung auf dem CPICH bezogen. Wir bezeichnen h als die Kanalabschätzung, die unter Anwendung der CPICH-Verarbeitung erzeugt wird.
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Das auf den Synchronisationskanälen übertragene Symbol besitzt die Form:
wobei
j = √–1 die imaginäre Einheit und λ = +1 gilt, wenn der primäre gemeinsame steuerphysikalische Kanal (Primary Common Control Physical Channel, P-CCPCH) übertragungsdiversitäts-kodiert ist, und wobei λ = –1 gilt, wenn dies nicht der Fall ist.
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γk = |ak|2 stellt die Leistungsdifferenz des Codes k (k = 1, 2) in Bezug auf den CPICH dar.
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Zur Auslöschung der Synchronisationskanäle kann man sich vorstellen, dass jeder Zeitschlitz erzeugt:
wobei L = 265 die Länge der Synchronisationssequenz ist. z
k entspricht der Abschätzung des Gewinns g
k = ha
k, zusammengesetzt aus dem Kanal und dem Symbol, das auf dem Kanal k (g ^
k = z
k) übertragen wird.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nutzen die Tatsache aus, dass der Gewinn gk = hak hergeleitet werden kann aus der CPICH-Kanalabschätzung h, sobald ak bekannt ist. Das Symbol ak hängt von der Konfiguration des Knoten-B (Verhältnis zwischen CPICH- und SCH-Leistungen, Übertragungsdiversitätscodierung) ab, die statisch oder semi-statisch ist und zumindest über eine Spanne mehrerer Blöcke festgelegt ist.
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Zur Verbesserung des Leistungsverhaltens der Auslöschung sollte die Genauigkeit von g ^k verbessert werden. Diese Strategie besitzt eine Grenze, da der Kanal zeitvariabel ist und sich von einem Zeitschlitz zu einem anderen deutlich unterscheiden kann.
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In dem Gewinn gk = hak variiert nur der Kanal von Zeitschlitz zu Zeitschlitz. Das Symbol ak hängt jedoch lediglich von der Konfiguration des Knoten-B ab, die quasistatisch ist. Daher kann die Abschätzung von gk genauer gemacht werden, indem die Kanalabschätzung des CPICH (h ^) genommen wird und lediglich die Entspreizung (zk) des Synchronisationskanals verwendet wird, um ak abzuschätzen.
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Die Anwendung dieser Vorgehensweise erlaubt eine Verringerung der Komplexität bei einmaliger Abschätzung von ak zu Beginn, oder durch Verwenden einer Vorgehensweise mit kontinuierlicher Zeit, wobei die Aktualisierungsrate von ak reduziert ist. D. h., die gleiche Abschätzung von ak kann über mehrere Zeitschlitze des Synchronisationskanals hinweg verwendet werden, für welchen eine entsprechende Interferenz bzw. Störung an dem empfangenen Signal ausgelöscht wird, anstatt dass diese separat für jeden Zeitschlitz, für welchen die Störung ausgelöscht wird, abgeschätzt wird.
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Gemäß dem Flussdiagramm aus 5 besteht der erste Schritt S10 des Algorithmus darin, dass z1 und z2 durch Entspreizen des primären und sekundären SCH berechnet werden.
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Im zweiten Schritt S20 werden zum Abschätzen von ak die Korrelation zwischen den entspreizten SCH-Kanälen und dem CPICH sowie die Leistung des CPICH berechnet: Nk = conj{h ^}zk, k = 1, 2 D = |h ^|2.
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Wie deutlich ersichtlich ist, ist
eine Abschätzung von a
k. Zur Verbesserung dieser Abschätzung werden jedoch im Schritt S30 vorzugsweise jeweils der Zähler und der Nenner über mehrere Zeitschlitze hinweg gemittelt, um
N k und
D zu erhalten.
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Die Mittelung kann beispielsweise durch eine einfache Summe in dem Falle ausgeführt werden, dass die Abschätzung nur ein einziges Mal ausgeführt wird, oder kann über einen Filter mit finiter Impulsantwort (IIR) in dem Falle ausgeführt werden, dass ein Ansatz mit kontinuierlicher Zeit bevorzugt wird.
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Im Schritt S40 wird daher die Abschätzung wie folgt berechnet:
und
g ^ = h ^a ^1, g ^ = h ^a ^2.
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Als eine Alternative zum Schritt S40 kann die Abschätzung verbessert werden, indem die Struktur von a
k ausgenutzt wird. Tatsächlich gilt:
wobei dieser Ausdruck streng reell ist. Daher ist eine bessere Abschätzung im Schritt S40 gegeben durch:
wobei real(x) der Realteil des komplexen Werts x ist.
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Im abschließenden Schritt S50 wird dann die Auslöschung der Synchronisationskanäle erreicht, indem der Beitrag jeweils des primären und sekundären Kanals auf Teilblockebene bzw. Chip-Ebene subtrahiert wird: y o / i = yi – g ^1c 1 / i – g ^2c 2 / i wobei y o / i das Signal nach der Subtraktion der Synchronisationskanäle ist.
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In dem Falle, in welchem die Komplexität durch Nichtberechnen von z1, z2 für jeden Zeitschlitz verringert wird, ist es vorzuziehen, dass die verwendeten Zeitschlitze ausgeglichene Blockindizes besitzen. Ausgeglichene Blockindizes bedeutet, dass die verwendeten Zeitschlitze alle möglichen Positionen in dem Block überspannen, beispielsweise werden der Zeitschlitz 0 des Blocks 0, der Zeitschlitz 1 des Blocks 1, ..., der Zeitschlitz 14 des Blocks 14, der Zeitschlitz 0 des Blocks 15, der Zeitschlitz 1 des Blocks 16, und so weiter, verwendet. Der Grund besteht darin, dass die Verwürfelungssequenz, die auf dem CPICH (und auf alle OVSF-Codes) angewendet wird, bei jedem Block wiederholt wird, wobei das Verwenden des gleichen Zeitschlitzindex aus jedem Block für die Berechnung von z1, z2 ein konstantes Interferenzmuster bzw. Störmuster erzeugt, das nicht durch die Mittelung über Blöcke hinweg entfernt werden kann. Jedoch macht es das Mitteln über Zeitschlitzindizes (das Verwürfeln ändert sich von Zeitschlitzindex zu Zeitschlitzindex) möglich, dass diese Störung entfernt wird.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten die folgenden Vorteile.
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Durch Anwendung der bevorzugten Ausführungsformen ist es erfindungsgemäß möglich, eine nahezu vollständige Synchronisationskanalauslöschung zu erreichen, indem die Abschätzung des PSCH- und SSCH-Gewinns, die bei der Auslöschung verwendet sind, verbessert wird.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht ferner eine Verringerung der Komplexität in Bezug auf bestehende Techniken, da die PSCH- und SSCH-Entspreizung nicht für jeden Zeitschlitz erforderlich ist.
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Die vorliegende Erfindung ist auf unterschiedliche Konfigurationen mit mehreren Antennen anwendbar, d. h. auf den Modus mit Übertragungsdiversität, Empfangsdiversität und MIMO-Modus.
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Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung flexibel und kann auf unterschiedliche Empfängerstruktur angewendet werden: Struktur eines Rechens (Rake) und Entzerrer. Im Falle der Rechen-Struktur wird nahezu der gesamte Leistungsgewinn erreicht, indem die SCH-Kanalauslöschung nur auf den stärksten Finger angewendet wird.
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Für die Rechenstruktur kann der Algorithmus auf jeden Finger des Rechen-Empfängers bzw. Rake-Empfängers angewendet werden, indem die Auslöschung auf das empfangene Signal und mit der korrekten Verzögerung entsprechend zu dem verarbeiteten Finger angewendet wird. Die Kanalabschätzung entspricht in diesem Falle der Gewinnabschätzung des Fingers aus der CPICH-Verarbeitung. ak ist für alle Finger gleich.
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Wenn eine Rechenstruktur verwendet wird, ermöglicht das Anwenden der Synchronisationskanalauslöschung auf den stärksten Finger (oder auf die Nr stärksten Finger im Falle, dass Nr Empfangsantennen verwendet sind) eine Wiederherstellung nahezu des gesamten Verlustes im Leistungsverhalten aufgrund der Anwesenheit des SSCH und PSCH. Im kritischen Falle eines einzelnen Strahlungskanals (in welchem mit höherer Wahrscheinlichkeit der geringste Grad an Störung erforderlich ist), kann die gesamte Leistungseinbuße wieder zurückgenommen werden.
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Im Falle, dass ein Entzerrer verwendet wird, kann der Algorithmus am Ausgang des Entzerrers angewendet werden. Daher kann h abgeschätzt werden, indem der CPICH am Ausgang des Entzerrers verarbeitet wird. Für einen MIMO-Entzerrer muss ein anderes h pro Ausgangsstrom abgeschätzt werden, wobei die Auslöschung pro Strom ausgeführt wird, wobei aber ak für alle Ströme gleich ist.
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Wenn das Zeit-Schalt-Tranmissions-Diversitäts-(TSTD)-Schema auf die SCH-Kanäle angewendet wird, entspricht die aus der CPICH-Verarbeitung erzeugte Kanalabschätzung h der Hauptantenne (Antenne 1) in geradzahligen Zeitschlitzindizes und der Diversitätsantenne (Antenne 2) in ungeraden Zeitschlitzindizes, so dass eine Übereinstimmung mit dem TSTD-Muster erreicht wird.
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Die vorliegende Erfindung kann durch einen SCH-Auslöschungs- und Empfangsverarbeitungsblock 108 in der UE 106 eingerichtet werden. Wie schematisch in 6 gezeigt ist, kann dieser Block 108 einen SCH-Auslöschungsblack 114 und einen SCH-Verarbeitungsblock 110 und einen CPICH-Block 112 aufweisen, wovon jeder einen Eingang aufweist, der ausgebildet ist, dass Abwärtsverbindungs-Signal bzw. das Downlink-Signal y zu empfangen, und wovon jeder einen Ausgang aufweist, der mit dem SCH-Auslöschungsblock 114 gekoppelt ist. Der Ausgang des CPICH-Verarbeitungsblocks 112 ist mit einem weiteren Eingang des SCH-Verarbeitungsblocks 110 gekoppelt. Der CPICH-Verarbeitungsblock 112 ist ausgebildet, die Kanalabschätzung h ^ auf der Grundlage des CPICH in dem empfangenen Signal y zu erzeugen. Der SCH-Verarbeitungsblock 110 ist ausgebildet, eine Verarbeitung gemäß den Schritten S10 bis S30, die zuvor beschrieben sind, unter Anwendung des empfangenen Signals y und der Kanalabschätzung h ^, die von dem CPICH-Verarbeitungsblock 112 ausgegeben wird, auszuführen und die Symbole ak (k = 1, 2) an dem SCH-Auslöschungsblock 114 auszugeben. Der SCH-Ausschloschungsblock 114 ist ausgebildet, eine Verarbeitung gemäß dem Schritt S50, der zuvor beschrieben ist, unter Anwendung der Kanalabschätzung h ^, die von dem CPICH-Verarbeitungsblock 112 ausgegeben wird, und den Symbolen ak, die von dem SCH-Verarbeitungsblock 110 ausgegeben werden, auszuführen. Der SCH-Auslöschungsblock 114 ist somit ausgebildet, das resultierende Signal für eine weitere Empfangsverarbeitung und schließlich zum Ausgeben an eine Ausgabeeinrichtung, etwas an einen Lautsprecher, weiterzuleiten.
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Die Blöcke 110, 112 und 114 werden vorzugsweise in Form von Software eingerichtet, die in einem Speicher der UE 106 gespeichert ist und von einem Prozessor der UE 106 ausgeführt wird. Jedoch ist die Option dass einige oder alle Funktionen in einer speziellen Hardware eingerichtet sind, hierin nicht ausgeschlossen.
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Um die Wirksamkeit der Losung zu bewerten, wurde detaillierte Simulationen ausgeführt. Die Simulationen messen das Leistungsvermögen in der Blockfehlerrate (BIER) für festgelegte Transportblöcke, die auf dem Hochgeschwindigkeits-Physikalischen-Downlink-Share-Kanal (HS-PDSCH) übertragen werden. In den Simulationen wird ein Kanal mit additivem weißen Gauß'schen Rauschen (AWGN) und eine Rechen-Empfängerstruktur bzw. Rake-Empfängerstruktur unterstellt. 7 zeigt das Leistungsverhalten für die größte Transportblockgröße in der Kategorie 10 mit einer 16-QAM-Modulation, d. h. eine Transportblockgröße von 27952 [3GPP TS 25.321, „Technische Spezifizierungsgruppe für Funkzugriffsnetzwerk; Medium Zugriffssteuerungs-(MAC)Protokollspezifikation", September 2008, Anhang A]. 8 zeigt das Leistungsverhalten für die größte Transportblockgröße der Kategorie 14 mit einer 64-QAM-Modulation, d. h. einer Transportblockgröße von 42192.
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In beiden Figuren ist das Leistungsverhalten in Form der BIER gegenüber der Geometrie angegeben. Die Geometrie ist das Verhältnis der nutzbaren empfangenen Signalleistung zum Rauschen plus der Zwischenzellenstörleistung. Jede der Figuren vergleicht das Leistungsverhalten unseres vorgeschlagenen Synchronisationskanalauslöschverfahren, in welchem die CPICH-Kanalabschätzung „Methode 1” angewendet ist, mit dem Referenzfall, wenn keine Synchronisationskanäle vorhanden sind „kein Synchronisationskanal”. Die Kurve „Methode 2” entspricht dem Fall, in welchem der CPICH nicht verwendet ist und der Gewinn aus der SCH-Kanalverarbeitung g ^k = zk abgeschätzt ist. Die „Methode 3” liegt vor, wenn eine zusätzliche Mittelung über zwei Zeitschlitze auf den Gewinn angewendet wird, der aus der SCH-Kanalverarbeitung wie in der Methode 2 abgeschätzt ist.
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In den beiden simulierten Fällen zeigt die vorgeschlagene Verwendung des CPICH ein deutlich besseres Leistungsverhältnis gegenüber den Fällen, in denen die Auslöschung auf nur der SCH-Kanalverarbeitung beruht. In 7 und für eine BIER um den 10%-Punkt liegt das vorgeschlagene Verfahren innerhalb von 0,05 dB des Leistungsverhaltens der Referenz „kein Synchronisationskanal”. Die Nichtverwendung des CPICH führt im besten Falle zu 0,4 dB Verlust in Bezug auf Referenzfall. In 8 ist der Unterschied noch deutlicher; das vorgeschlagene Verfahren führt nur zu ungefähr 0,1 dB Verlust, während die Nicht-Verwendung des CPICH zu mehr als 3 dB Beeinträchtigung führt.
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Es ist zu beachten, dass die obigen Ausführungsformen lediglich beispielhaft beschrieben sind. Die Erfindung ist nicht auf einen speziellen WCDMA- oder 3GPP-Standard oder sonstiges zu beschränken. Das Prinzip der Erfindung beruhend auf der Verwendung des Pilotsignals für die Auslöschung kann aufgrund der hierin vorliegenden Offenbarung auf ein beliebiges kabelloses Funkkommunikationssystem erweitert werden, in welchem ein Synchronisationskanal eine Störung auf einem Signal hervorruft. Beispielsweise nutzt vorzugsweise die Erfindung die Tatsache aus, dass der Gewinn aus der Kanalabschätzung hergeleitet werden kann, die aus dem Pilotkanal bestimmt wird, wobei dies eine Idee ist, die auf ein beliebiges derartiges System und nicht nur auf 3GPP- oder WCDMA-Systeme angewendet werden kann. Andere Konfigurationen und Anwendungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der vorliegenden Offenbarung. Der Schutzbereich der Erfindung ist nicht durch die beschriebenen Ausführungsformen, sondern durch die angefügten Patentansprüche festgelegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Abschnitt 5.3.3.5, 3GPP TS 25.211, ”Technische Spezifizierungsgruppe für Funk Zugriffsnetzwerk; physikalische Kanäle und Zuordnung von Transportkanälen zu physikalischen Kanälen (FDD)”, Dezember 2005 [0004]
- Abschnitt 5.3.3.1, 3GPP TS 25.211, „Technische Spezifizierungsgruppe für Funkzugriffsnetzwerk; physikalische Kanäle und Zuordnung von Transportkanälen zu physikalischen Kanälen (FDD)”, Dezember 2005 [0046]
- 3GPP TS 25.321, „Technische Spezifizierungsgruppe für Funkzugriffsnetzwerk; Medium Zugriffssteuerungs-(MAC)Protokollspezifikation”, September 2008, Anhang A [0075]