DE19826036C2 - Verfahren zur Trennung von mehreren überlagerten codierten Nutzersignalen - Google Patents
Verfahren zur Trennung von mehreren überlagerten codierten NutzersignalenInfo
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Description
Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Trennung von
mehreren überlagerten codierten Nutzersignalen nach der
Gattung des Hauptanspruchs aus.
Aus dem Artikel "Zero forcing and minimum mean-square-error
equalization for multiuser detection in code-division
multiple-access channels" der Zeitschrift "IEEE Transactions
on vehicular technology, VOL. 45, NO. 2, MAY 1996" ist
bereits ein Code-Division Multiple-Access (CDMA) System
bekannt, in dem über zeitabhängige Mehrwegekanäle sowohl
Intersymbolinterferenz (ISI) als auch
Mehrfachzugriffsinterferenz oder Mehrfachnutzerinterferenz
(MAI) auftreten. Der herkömmliche Suboptimumempfänger
besteht dabei aus einer Reihe angepaßter Filter und ist
oftmals ineffizient, da Interferenz als Rauschen behandelt
wird. In der Druckschrift werden vier
Suboptimumdetektionstechniken beschrieben, die auf Zero-
Forcing (ZFBLE) und Minimum-Mean-Square-Error (MMSE)
Entzerrung mit und ohne Decision Feedback (DF)-Verfahren
basieren. Diese Verfahren dienen sowohl zur Unterdrückung
von ISI als auch zur Unterdrückung von MAI und werden
allgemein als Joint-Detection-Verfahren bezeichnet. Die
Rechenkomplexität ist für alle vier Entzerrer im wesentli
chen gleich.
Durch geeignete Wahl der CDMA-Codes kann die Mehrfach
nutzerinterferenz klein gehalten werden. Für verschwindende
Mehrfachnutzerinterferenz liefert ein sogenannter Rake-
Empfänger optimale Detektionsergebnisse gemäß "Digital Com
munications", John G. Proakis, 3. Auflage, McGraw-Hill, New
York, 1995. Rake-Empfänger haben den Nachteil, durch Mehr
fachnutzerinterferenz gestört zu werden. Der Rechenaufwand
für einen Rake-Empfänger ist dabei erheblich niedriger als
bei den genannten Joint-Detection-Verfahren.
Außerdem müssen die Daten bei den genannten Joint-Detection-
Verfahren blockweise im Empfänger detektiert werden. Dadurch
werden die ersten Symbole eines Datenblocks mit relativ gro
ßen Verzögerungen empfangen.
Aus der DE 34 03 715 A1 ist ein digitales Zellenfunksystem mit
ortsfesten Sende-/Empfangsstationen und mit beweglichen Sende-
/Empfangsstationen bekannt, die über Funk im Zeitmultiplex mit
Vielfach-Zugriff mit den ortsfesten Stationen digitale, jeweils
durch eine Synchronisationspräambel eingeleitete Nachrichten,
die mit einem Satz von orthogonalen Zeichencodes gespreizt sind,
austauschen können, wobei mehrere ortsfeste Stationen von einer
Leitstelle gesteuert werden, von denen wiederum mehrere mit ei
ner Überleiteinrichtung zu einem Fernsprechnetz verbunden sind.
Die Synchronisationspräambel ist verlängert. In den Empfangssta
tionen wird in jedem empfangenen Zeitschlitz die gesamte Kanal
stoßantwort nach Betrag und Phase durch Korrelation der einlau
fenden mit der gespeicherten Synchronissationspräambel ermittelt
und gespeichert. Die empfangenen Nachrichtensignale werden mit
der so ermittelten und gespeicherten Kanalstoßantwort korre
liert.
Aus der Druckschrift GB 2 282 300 ist ein CDM-Kommunikati
onssystem und ein Empfänger für ein solches Kommunikations
system bekannt. Dabei umfaßt der Empfänger einen Kanalschät
zer, der mittels eines "matched filters" eine Kanalim
pulsantwort aus einer zugeordneten gespreizten Signalsequenz
zur Verfügung stellt. Die Kanalimpulsantwort wird mit einer
im Empfänger erzeugten Kopie der gespreizten Sequenz gefal
tet, so daß sich eine sogenannte "matched sequence" ergibt.
Diese "matched sequence" wird mit dem Empfangssignal korre
liert, um das gesendete Signal zurückzugewinnen. Das Emp
fangssignal wird somit ohne Entzerrung entspreizt.
Aus der DE 195 06 117 C1 ist ein Verfahren und eine Anord
nung zur Schätzung der Impulsantwort eines Übertragungska
nals bekannt. Dabei wird ein "matched filter" oder ein soge
nannter "Rake-Empfänger" verwendet. Der Rake-Empfänger be
sitzt dabei die Eigenschaft, die Energie des Übertragungska
nals kohärrent zu addieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptan
spruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einer Punkt-Zu-
Mehrpunkt-Übertragung, insbesondere bei einer Übertragung eines
CDMA-codierten Funksignals von einer Basisstation zu einer Mo
bilstation in einem ersten Schritt eine Schätzung '(k) einer Im
pulsantwort (k) ermittelt wird, die einen Übertragungskanal zu
einem Nutzer k für den Mehrwegeempfang beschreibt, daß Verzer
rungen des empfangenen Funksignals aufgrund des Mehrwegeempfangs
von einem Entzerrer des Nutzers k in Abhängigkeit der Schätzung
'(k) unterdrückt werden und daß in einem zweiten Schritt aus dem
entzerrten empfangenen Funksignal die codierten Nutzersignale in
Abhängigkeit von bei der Codierung der Nutzersignale verwendeten
Codes voneinander getrennt werden. Im ersten Schritt werden da
bei die durch den Mehrwegeempfang
sich ergebenden Intersymbolinterferenzen (ISI) eliminiert,
wofür kontinuierlich eine Impulsantwort für den
zeitabhängigen Übertragungskanal geschätzt werden muß. Im
zweiten Schritt werden die codierten Nutzersignale allein in
Abhängigkeit der für die Codierung verwendeten Codes
getrennt. Da die für die Codierung der Nutzersignale
verwendeten Codes im Empfänger bekannt und so lange zeitlich
invariant sind, wie bestehende Funkverbindungen nicht
beendet und keine neuen Funkverbindungen aufgebaut werden,
ist eine effektive Trennung der codierten Nutzersignale in
diesem Zeitraum bei minimalem Rechenaufwand möglich.
Durch die Unterdrückung der Intersymbolinterferenz (ISI) im
ersten Schritt werden gegenseitige Störungen
aufeinanderfolgender Symbole eliminiert, so daß im zweiten
Schritt die Trennung der codierten Nutzersignale symbolweise
durchgeführt werden kann. Auf diese Weise sind geringere
Verzögerungen bei der Detektion der Daten möglich im
Vergleich zu einer blockweisen Detektion.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, daß in dem zweiten Schritt aus
dem entzerrten empfangenen Funksignal Interferenzen, die
sich aus der Überlagerung der codierten Nutzersignale
ergeben, in Abhängigkeit der bei der Codierung der
Nutzersignale verwendeten Codes eliminiert werden,
vorzugsweise nach einem Joint-Detection-Verfahren. Auf diese
Weise kann die Unterdrückung von Mehrfachnutzerinterferenzen
(MAI) von der Unterdrückung von ISI, die auf einer permanent
erforderlichen Schätzung der Impulsantwort für den
Übertragungskanal beruht, getrennt und auf diese Weise
erheblicher Rechenaufwand eingespart werden, da die
Entzerrung von MAI auf den im Empfänger bekannten und für
den beschriebenen Zeitraum zeitlich invarianten Codes
basiert. Der Rechenaufwand für das erfindungsgemäße
Verfahren liegt in derselben Größenordnung wie beim Rake-
Empfänger. Dabei ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren
zusätzlich zur Entzerrung von ISI auch die Eliminierung von
MAI.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Verwendung
zueinander orthogonaler Codevektoren. Auf diese Weise liegt
nach dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens im
wesentlichen keine MAI mehr vor und muß bei der Trennung der
codierten Nutrzersignale im zweiten Schritt nicht mehr
eliminiert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen Fig. 1 Funkverbindungen zwischen einer
Basisstation und zwei Mobilstationen und Fig. 2 ein
Blockdiagramm für einen Empfänger in einer Mobilstation.
In Fig. 1 kennzeichnet 1 eine Basisstation, die
beispielsweise in einem UMTS-System (Universal Mobile
Telecommunication System) betrieben werden kann und eine
Funkverbindung zu einer ersten Mobilstation 5, einer zweiten
Mobilstation 10 und einer dritten Mobilstation 15
unterhalten kann. Gemäß Fig. 1 besteht jeweils eine
Funkverbindung zwischen der Basisstation 1 und der ersten
Mobilstation 5 sowie zwischen der Basisstation 1 und der
zweiten Mobilstation 10. Das erfindungsgemäße Verfahren wird
dabei bei einer Punkt-zu-Mehrpunkt-Übertragung angewendet,
d. h. bei einer Übertragung von der Basisstation 1 zur
entsprechenden Mobilstation, d. h. im beschriebenen
Ausführungsbeispiel zur ersten Mobilstation 5 und zur
zweiten Mobilstation 10. Im folgenden soll nur die
Funkübertragung von der Basisstation 1 zur ersten
Mobilstation 5 betrachtet werden.
In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines in der ersten
Mobilstation 5 angeordneten Empfängers 30 dargestellt. Das
von der ersten Mobilstation 5 empfangene Funksignal wird
dabei einem Entzerrer 20 zugeführt. Das empfangene
Funksignal wird außerdem einem Kanalschätzer 25 zugeführt.
Der Kanalschätzer 25 stellt in Abhängigkeit des empfangenen
Funksignals Parameter des Entzerrers 20 ein. Ein vom
Entzerrer 20 entzerrtes Signal wird einem
Mehrfachnutzerdetektor 35 zugeführt, dem von einem
Codespeicher 40 Codes zuführbar sind. Am Ausgang des
Mehrfachnutzerdetektors 35 liegt eine Schätzung des von der
Basisstation 1 gesendeten Funksignals an, die einem
Entscheider, beispielsweise einem herkömmlichen
Schwellwertentscheider, der beispielsweise nach einem
Decision Feedback Verfahren (DF) rückgekoppelt sein kann,
für eine digitale Weiterverarbeitung zugeführt werden kann.
Ein solcher Entscheider kann im Empfänger 30 oder getrennt
von diesem angeordnet sein und ist in Fig. 2 nicht mehr
dargestellt. Gemäß Fig. 2 entspricht der Ausgang des
Mehrfachnutzerdetektors 35 auch dem Ausgang des Empfängers
30.
Durch Codevielfachzugriff oder Code-Division-Multiple-Access
(CDMA) lassen sich mehrere Datenströme gleichzeitig über
einen Übertragungskanal versenden. Dazu werden die
Datenströme codiert zu einem Gesamtsignal zusammengefaßt und
durch geeignete Empfänger aus dem übertragenen Gesamtsignal
wieder extrahiert. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird
der Datenstrom von der Basisstation 1 zur ersten
Mobilstation 5 und der Datenstrom von der Basisstation 1 zur
zweiten Mobilstation 10 jeweils codiert. Der ersten
Mobilstation 5 und der zweiten Mobilstation 10 wird dabei
jeweils ein Code zugeordnet. Im folgenden soll die
Übertragung digitaler Daten von der Basisstation 1 zur
ersten Mobilstation 5 und zur zweiten Mobilstation 10
angenommen werden. Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren
nicht auf digitale Übertragung beschränkt, sondern auch für
analoge Übertragung anwendbar. Der ersten Mobilstation 5
wird ein erster individueller Codevektor (1) mit einer
vorgegebenen Anzahl Q von Komponenten c1 (1), c2 (1), ...,
cQ (1) und der zweiten Mobilstation 10 ein zweiter
individueller Codevektor (2) mit der vorgegebenen Anzahl Q
von Komponenten c1 (2), c2 (2), ... cQ (2) zugeordnet. Es ist
auch möglich, für beide Codevektoren (1), (2) eine
unterschiedliche Anzahl von Komponenten zu wählen. Bei den
Komponenten der beiden Codevektoren (1), (2) kann es sich
beispielsweise um eine Pseudozufallsfolge handeln. Dabei
können beispielsweise die Komponenten ci (k) = +/-1 sein,
wobei i = 1, 2, ..., Q und k = 1, 2 gewählt werden. Für die
Anzahl Q von Komponenten der Codevektoren kann
beispielsweise der Wert 16 gewählt werden. Die Codevektoren
(1), (2) haben somit in dem beschriebenen Beispiel eine Länge
von 16 Komponenten. Die von der Basisstation 1 an die erste
Mobilstation 5 und die zweite Mobilstation 10 mittels
Funksignalen abgestrahlten Daten werden im folgenden als
Nutzersignale bezeichnet. Bei der Codierung der
Nutzersignale in der Basisstation 1 werden für die erste
Mobilstation 5 Datenblöcke (1) mit einer vorgegebenen Anzahl
M von Datensymbolen d1 (1), d2 (1) ..., dM (1) und für die
zweite Mobilstation 10 Datenblöcke (2) mit der vorgegebenen
Anzahl M von Datensymbolen d1 (2), d2 (2) ..., dM (2) codiert.
Dabei wird jedes der Datensymbole di (k), i = 1, 2, ..., M und
k = 1, 2 nacheinander mit allen Komponenten cj (k), j = 1, 2, ...
Q, k = 1, 2 des zugehörigen Codevektors (k), k = 1, 2
multipliziert. Auf diese Weise wird ein codierter
Nutzersignalvektor (k), k = 1, 2 mit den dabei entstehenden
Produkten d1 (k)c1 (k), ..., d1 (k)cQ (k), ..., dM (k)c1 (k), ...,
dM (k)cQ (k), k = 1, 2 als Komponenten gebildet. Somit wird bei
dem beschriebenen Beispiel jedes Datensymbol oder Bit des
Datenblocks (k), k = 1, 2 durch Multiplikation mit allen
Komponenten des zugehörigen Codevektors (k), k = 1, 2 auf eine
Länge von 16 bit gespreizt. Bei Wahl der Komponenten
ci (k) = +/-1, i = 1, 2, ..., Q, k gleich 1, 2 werden die
Datensymbole der Datenblöcke (k), k = 1, 2 entweder
unverändert übertragen oder invertiert. Für den Fall, daß
die Anzahl M von Datensymbolen in einem Datenblock gleich 1
gewählt wird, erfolgt eine bit- oder symbolweise Codierung
der Datensymbole, die dann nach Empfang im Empfänger 30 auch
wieder bitweise detektiert werden, wobei eine bit- oder
symbolweise Detektion auch für den Fall möglich ist, in dem
blockweise Datensymbole in einem Sender codiert wurden.
Zur Bildung des Codevektors (k), k = 1, 2 wird folgende
Definition verwendet:
(k) = (c1 (k), ..., cQ (k)), k = 1, ..., K,
wobei K die Anzahl der augenblicklichen Nutzer, d. h. der
augenblicklich über Funk mit der Basisstation 1 verbundenen
Mobilstationen ist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
die Anzahl K der augenblicklichen Nutzer gleich 2, da zwei
Mobilstationen 5, 10 über Funk mit der Basisstation 1
verbunden sind. Die Anzahl K der augenblicklichen Nutzer
kann jedoch auch größer oder kleiner sein, je nachdem,
wieviele Mobilstationen augenblicklich mit der Basisstation
1 in Funkverbindung stehen. Die Definition für die
Datenblöcke (k), k = 1, 2 lautet:
(k) = (d1 (k), ..., dM (k)) k = 1, ..., K
mit K gleich 2 im beschriebenen Ausführungsbeispiel. Durch
Codierung der Datenblöcke mit den Codevektoren (k), k = 1, 2
ergeben sich die codierten Nutzersignale (k), k = 1, 2 gemäß
der Rechenvorschrift:
(k) = (d1 (k)c1 (k), ..., d1 (k)cQ (k), .., dM (k)c1 (k), ..., dM (k)cQ (k))
mit k = 1, ..., K
mit K = 2 im beschriebenen Ausführungsbeispiel.
mit K = 2 im beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Durch die Codierung der Datenblöcke mit den Codevektoren ist
jedes Datensymbol mit 16 Komponenten codiert. Eine
unveränderte Übertragungsrate für die Datensymbole erfordert
daher eine entsprechende Vergrößerung des
Übertragungsfrequenzbereiches. Die auf diese Weise erzielte
Redundanz bei der Datenübertragung von der Basisstation 1
zur ersten Mobilstation 5 und zur zweiten Mobilstation 10
führt zu einer höheren Störsicherheit bei der Übertragung.
Die codierten Nutzersignalvektoren (k), k = 1, 2 werden in der
Basisstation 1 additiv zu einem codierten
Gesamtnutzersignalvektor
mit K = 2 überlagert und
durch den Übertragungskanal sowohl zur ersten Mobilstation 5
als auch zur zweiten Mobilstation 10 übertragen. An die
erste Mobilstation 5 und an die zweite Mobilstation 10 wird
somit das gleiche Signal, nämlich der codierte
Gesamtnutzersignalvektor übertragen. Der im Empfänger 30
empfangene codierte Gesamtnutzersignalvektor enthält im
allgemeinen Störungen:
Durch Mehrwegeübertragung werden zeitlich nacheinander
gesendete Daten überlagert. Dies führt zur
Intersymbolinterferenz (ISI). Für den Fall, daß die
Codevektoren (k), k = 1, 2 nicht orthogonal in der
Basisstation 1 gewählt wurden, kommt es bei der Überlagerung
der codierten Nutzersignalvektoren (k), k = 1, 2 zum codierten
Gesamtnutzersignalvektor auch zu gegenseitigen Störungen
der übertragenen Datenströme bzw. codierten
Nutzersignalvektoren (k). Diese Störungen werden als
Mehrfachnutzerinterferenz (MAI) bezeichnet. Mit dem
codierten Gesamtnutzersignalvektor wird, vorzugsweise
wiederholt, eine Referenzdatenfolge übertragen. Die im
Empfänger 30 empfangene Referenzdatenfolge wird im
Kanalschätzer 25 mit einer vorbekannten Referenzdatenfolge
verglichen. Das Vergleichsergebnis liefert dabei eine
Schätzung '(k) für die Impulsantwort (k) des
Funkübertragungskanals von der Basisstation 1 zum Empfänger
30 der ersten Mobilstation 5. Im folgenden wird nur noch
diese Funkverbindung zwischen der Basisstation 1 und der
ersten Mobilstation 5 betrachtet und k somit im folgenden
gleich 1 gewählt. Der Kanalschätzer 25 stellt nun in
Abhängigkeit der Schätzung '(1) veränderbare Parameter des
Entzerrers 20 ein. Auf diese Weise ergibt sich
näherungsweise eine Impulsantwort (1) des Entzerrers 20
mit
(1) . (1) = 1.
Im allgemeinen enthält der Funkübertragungskanal zur ersten
Mobilstation 5 zusätzliches additives Rauschen (1). Die
erste Mobilstation 5 empfängt dann den rauschbehafteten
codierten Gesamtnutzersignalvektor (1) mit
(1) = . (1) + (1).
Am Ausgang des Entzerrers 20 ergibt sich dann ein entzerrter
codierter Gesamtnutzersignalvektor '(1) mit
'(1) ≈ + (1) . (1).
Der entzerrte codierte Gesamtnutzersignalvektor '(1)
besteht dann aus einem Teil, der näherungsweise mit dem
gesendeten codierten Gesamtnutzersignalvektor
übereinstimmt zuzüglich des mit dem Entzerrer 20
bearbeiteten additiven Rauschens (1) des
Funkübertragungskanals von der Basisstation 1 zur ersten
Mobilstation 5. Im Entzerrer 20 ist somit in einer ersten
Stufe der empfangene rauschbehaftete codierte
Gesamtnutzersignalvektor (1) von der durch Mehrwegeempfang
gebildeten ISI befreit worden. Vor allem bei Bewegung der
ersten Mobilstation 5 ändert sich die Impulsantwort (1)
des Funkübertragungskanals zwischen der Basisstation 1 und
der ersten Mobilstation 5 ständig aufgrund der sich ständig
verändernden Mehrwegeempfangsbedingungen, so daß die
Impulsantwort (1) des Entzerrers 20 ständig neu berechnet
werden muß.
In einem zweiten Schritt muß nun aus dem entzerrten
codierten Gesamtsignalvektor '(1) das codierte
Nutzersignal für die erste Mobilstation 5 möglichst
fehlerfrei zurückgewonnen werden. Dabei wird im
Mehrfachnutzerdetektor 35 aus dem im ersten Schritt
gebildeten entzerrten codierten Gesamtnutzersignalvektor
'(1) ein decodierter Nutzersignalvektor '(1) für die
erste Mobilstation 5 unter Verwendung eines Empfänger-
Vektors (1) mit folgender Rechenvorschrift gebildet:
Diese Rechenvorschrift wird auch bei Zero-Forcing-Block-
Linear-Estimator-Verfahren (ZFBLE) angewendet. Diese
Verfahren sind in "zero forcing and minimum Mean-Square-
Error equalization for multiuser detection in code-division-
multiple-access-channels" der Druckschrift "IEEE
Transactions an vehicular technology, VOL. 45, NO. 2, MAY
1996" näher beschrieben und stellen ein sogenanntes Joint-
Detection-Verfahren dar. Bei den in dieser Literaturstelle
beschriebenen ZFBLE-Verfahren wird in einem gemeinsamen
Rechenschritt sowohl die ISI als auch die MAI eliminiert,
wobei dann im Gegensatz zur beschriebenenen Rechenvorschrift
für '(1) auch Elemente in der Matrix zur Berechnung von '(1)
außerhalb der Hauptdiagonalen ungleich dem Nullvektor sind.
Anstelle eines ZFBLE-Verfahrens kann auch ein Minimum Mean-
Square-Error-Verfahren (MMSE) zur Berechnung des decodierten
Nutzersignalvektors '(1) verwendet werden, das ebenfalls
ein Joint-Detection-Verfahren darstellt und in der genannten
Druckschrift beschrieben wird. Beide Verfahren können gemäß
der genannten Druckschrift zusätzlich mit einem Decision-
Feedback-Verfahren (DF) kombiniert werden, das bei der
Entscheidung eines Datensymbols am Ausgang des
Mehrfachnutzerdetektors 35 die entschiedenen Datensymbole
vorher detektierter Daten verwendet. Die Datenentscheidung
am Ausgang des Mehrfachnutzerdetektors 35 kann
beispielsweise durch eine Schwellwertoperation vorgenommen
werden. Aus dem decodierten Nutzersignalvektor '(1), der
nach dem ZFBLE-Verfahren vom Mehrfachnutzerdetektor 35
detektiert wurde, können anschließend die Datensymbole
beispielsweise unter Verwendung des DF entschieden werden.
Die Entscheidung stellt dabei einen nichtlinearen Vorgang
dar.
Für den Fall, daß zueinander orthogonale Codevektoren (k)
k = 1, 2 bei der Codierung der Nutzersignale in der
Basisstation 1 verwendet werden, ergibt sich im Idealfall
keine MAI. Im UMTS ist dies der Fall, da zur Codierung der
Nutzersignalvektoren in der Basisstation 1 zueinander
orthogonale Codevektoren (k), k = 1, 2 verwendet werden. Die
Orthogonalität der Codevektoren (k), k = 1, 2 geht zwar durch
Mehrwegeempfang verloren, wird aber durch die Kompensation
der durch den Mehrwegeempfang entstehenden ISI durch den
Entzerrer 20 im wesentlichen wiedergewonnen, so daß am
Ausgang des Entzerrers 20 im wesentlichen keine MAI
vorliegt. Im Mehrfachnutzerdetektor 35 muß daher in diesem
Fall keine MAI eliminiert werden, so daß folgende
Rechenvorschrift zur Ermittlung der Empfänger-Vektoren
(k), k = 1, ... K mit K = 2 in diesem Ausführungsbeispiel
zugrundegelegt werden kann:
mit der Codematrix C = ((1)T, (2)T), wobei CH die konjugiert
komplexe transponierte Codematrix C ist. Die Codevektoren
(1), (2) sind dabei im Codespeicher 40 gespeichert. Die
Rechenvorschrift zur Ermittlung der Empfänger-Vektoren
(k), k = 1, 2 ändert sich nur, wenn sich die Codevektoren
(k), k = 1, 2 im Codespeicher 40 ändern. Dies ist nur dann
der Fall, wenn bestehende Funkverbindungen zwischen der
Basisstation 1 und den Mobilstationen 5, 10, 15 beendet
oder neue Funkverbindungen aufgebaut werden, so daß die
Codematrix C in der Regel nicht ständig neu ermittelt
werden muß, wodurch gegenüber anderen Joint-Detection-
Verfahren, bei denen die Matrix zur Ermittlung des
decodierten Nutzersignalvektors '(1) zusammen mit der
Schätzung der Impulsantwort des Übertragungskanals ständig
neu ermittelt werden muß, erheblicher Rechenaufwand
eingespart werden kann. Zur Aktualisierung des
Codespeichers 40 können die neuen Codevektoren (k)
k = 1, ..., K von der Basisstation 1 zu den entsprechenden
Codespeichern der Mobilstationen 5, 10, 15 übertragen
werden. Dazu kann gemäß Fig. 2 das vom Empfänger 30
empfangene Funksignal nach Eliminierung von ISI und MAI vom
Ausgang des Mehrfachnutzerdetektors 35 zusätzlich dem
Codespeicher 40 über eine Extraktionsschaltung 45 zur
Detektion und Extraktion von Codevektoren aus dem
entsprechend aufbereiteten Funksignal zugeführt sein. Die
Detektion und Extraktion der Codevektoren in der
Extraktionsschaltung 45 kann dabei beispielsweise mit Hilfe
mit dem Funksignal mitgesendeter Erkennungssignale
erfolgen, so daß im Codespeicher 40 nur empfangene neue
Codevektoren gegebenenfalls nach entsprechender
Fehlerkorrektur mit bekannten Fehlerkorrekturmaßnahmen
abgespeichert werden, nicht jedoch sonstige Signalinhalte
des entsprechend aufbereiteten von der entsprechenden
Mobilstation empfangenen Funksignals.
Der decodierte Nutzersignalvektor '(1) am Ausgang des
Mehrfachnutzerdetektors 35 stellt eine Schätzung für einen
von der Basisstation 1 an die erste Mobilstation 5
übertragenen Datenblock (1) dar. Für den Fall, daß keine
zueinander orthogonalen Codevektoren (k), k = 1, ..., K,
wobei K = 2 in diesem Ausführungsbeispiel, verwendet werden,
liegt am Ausgang des Entzerrers 20, MAI im entzerrten
codierten Gesamtnutzersignalvektor r'(1) vor. Dabei kann
die MAI im Mehrfachnutzerdetektor 35 durch eine
modifizierte Rechenvorschrift für die Berechnung der
Empfänger-Vektoren (k), k = 1, ... K, wobei K = 2 in diesem
Ausführungsbeispiel eliminiert werden, wobei die
modifizierte Rechenvorschrift lautet:
mit der Codematrix C = ((1)T, (2)T, ..., (K)T).
Auch in diesem Fall kann dem Mehrfachnutzerdetektor 35 ein
Entscheider, beispielsweise gemäß einem DF nachgeschaltet
werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur Trennung von mehreren überlagerten
codierten Nutzersignalen und zur Unterdrückung von
Verzerrungen eines Funksignals, die sich aufgrund von
Mehrwegeempfang ergeben, wobei bei einer Punkt- zu
Mehrpunktübertragung, insbesondere bei einer Übertragung
eines CDMA-codierten Funksignals (Code Division Multiple
Access) von einer Basisstation (1) zu einer Mobilstation (5,
10, 15), in einem ersten Schritt eine Schätzung '(k) einer
Impulsantwort (k) ermittelt wird, die einen
Übertragungskanal zu einem Nutzer k für den Mehrwegeempfang
beschreibt, dadurch gekennzeichnet,
daß Verzerrungen des empfangenen Funksignals aufgrund des
Mehrwegeempfangs von einem Entzerrer (20) des Nutzers k in
Abhängigkeit der Schätzung '(k) unterdrückt werden und
daß in einem zweiten Schritt aus dem entzerrten empfangenen
Funksignal die codierten Nutzersignale in Abhängigkeit von
bei der Codierung der Nutzersignale verwendeten Codes
voneinander getrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem zweiten Schritt aus dem entzerrten empfangenen
Funksignal Interferenzen, die sich aus der Überlagerung der
codierten Nutzersignale ergeben, in Abhängigkeit der bei der
Codierung der Nutzersignale verwendeten Codes eliminiert
werden, vorzugsweise nach einem Joint Detection Verfahren,
insbesondere mit einer Datenentscheidung gemäß einem
Decision Feedback Verfahren.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Nutzer k einer vorgegebenen Anzahl K von Nutzern ein
individueller Codevektor (k) mit einer vorgegebenen Anzahl Q
von Komponenten c1 (k), c2 (k), ..., cQ (k) zugeordnet wird und daß bei der
Codierung der Nutzersignale Datenblöcke (k) mit einer
vorgegebenen Anzahl M von Datensymbolen d1 (k), d2 (k), ..., dM (k)
codiert werden,
wobei jedes der Datensymbole d1 (k), d2 (k), ..., dM (k) nacheinander mit
allen Komponenten c1 (k), c2 (k), ..., cQ (k) des Codevektors (k)
multipliziert wird und ein codierter Nutzersignalvektor (k)
mit den dabei entstehenden Produkten
d1 (k) . c1 (k), ..., d1 (k) . cQ (k), ..., dM (k) . c1 (k), ..., dM (k) . cQ (k) als Komponenten gebildet
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl M von Datensymbolen in einem Datenblock
gleich Eins gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
daß die codierten Nutzersignalvektoren (k) additiv zu einem
codierten Gesamtnutzersignalvektor
überlagert im Übertragungskanal zum Nutzer k übertragen werden und daß in einem Kanalschätzer (25) des Nutzers k durch Vergleich einer empfangenen Referenzdatenfolge, die, vorzugsweise wiederholt, mit den codierten Nutzersignalen übertragen wird, mit einer vorbekannten Referenzdatenfolge die Schätzung '(k) für die Impulsantwort (k) des Übertragungskanals zum Nutzer k ermittelt wird und daß in Abhängigkeit der Schätzung '(k) im Entzerrer (20) eine Impulsantwort (k) eingestellt wird, durch die im ersten Schritt Verzerrungen aufgrund von Mehrwegeempfang des übertragenen codierten Gesamtnutzersignalvektors unterdrückt werden, wobei sich ein entzerrter codierter Gesamtnutzersignalvektor '(k) ergibt.
überlagert im Übertragungskanal zum Nutzer k übertragen werden und daß in einem Kanalschätzer (25) des Nutzers k durch Vergleich einer empfangenen Referenzdatenfolge, die, vorzugsweise wiederholt, mit den codierten Nutzersignalen übertragen wird, mit einer vorbekannten Referenzdatenfolge die Schätzung '(k) für die Impulsantwort (k) des Übertragungskanals zum Nutzer k ermittelt wird und daß in Abhängigkeit der Schätzung '(k) im Entzerrer (20) eine Impulsantwort (k) eingestellt wird, durch die im ersten Schritt Verzerrungen aufgrund von Mehrwegeempfang des übertragenen codierten Gesamtnutzersignalvektors unterdrückt werden, wobei sich ein entzerrter codierter Gesamtnutzersignalvektor '(k) ergibt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
daß der im ersten Schritt gebildete entzerrte codierte
Gesamtnutzersignalvektor '(k) in einzelne dekodierte
Nutzersignalvektoren '(k) für den entsprechenden Nutzer k
unter Verwendung von Empfänger-Vektoren (k) mit
zerlegt wird, wobei der Nullvektor die Dimension Q aufweist und die Empfänger- Vektoren (k) sich aus den Codevektoren (k) nach der Rechenvorschrift
mit der Codematrix C = ((1)T, (2)T, ..., (K)T) ergeben und CH die konjugiert komplexe transponierte Codematrix C ist.
zerlegt wird, wobei der Nullvektor die Dimension Q aufweist und die Empfänger- Vektoren (k) sich aus den Codevektoren (k) nach der Rechenvorschrift
mit der Codematrix C = ((1)T, (2)T, ..., (K)T) ergeben und CH die konjugiert komplexe transponierte Codematrix C ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet,
daß der im ersten Schritt gebildete entzerrte codierte
Gesamtnutzersignalvektor '(k) in einzelne dekodierte
Nutzersignalvektoren '(k) für den entsprechenden Nutzer k
unter Verwendung von Empfänger-Vektoren (k) mit
zerlegt und von Interferenzen, die sich aus der Überlagerung der codierten Nutzersignale ergeben, befreit wird, wobei der Nullvektor die Dimension Q aufweist und die Empfänger-Vektoren (k) sich aus den Codevektoren (k) nach der Rechenvorschrift
mit der Codematrix C = ((1)T, (2)T, ..., (K)T) ergeben und CH die konjugiert komplexe transponierte Codematrix C ist.
zerlegt und von Interferenzen, die sich aus der Überlagerung der codierten Nutzersignale ergeben, befreit wird, wobei der Nullvektor die Dimension Q aufweist und die Empfänger-Vektoren (k) sich aus den Codevektoren (k) nach der Rechenvorschrift
mit der Codematrix C = ((1)T, (2)T, ..., (K)T) ergeben und CH die konjugiert komplexe transponierte Codematrix C ist.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
daß zueinander orthogonale Codevektoren (k), k = 1, ..., K
verwendet werden, insbesondere in einem UMTS-System
(Universal Mobile Telecommunications System).
Priority Applications (2)
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DE1998126036 DE19826036C2 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Verfahren zur Trennung von mehreren überlagerten codierten Nutzersignalen |
PCT/DE1999/001717 WO1999065153A1 (de) | 1998-06-12 | 1999-06-10 | Verfahren zur trennung von mehreren überlagerten codierten nutzersignalen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998126036 DE19826036C2 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Verfahren zur Trennung von mehreren überlagerten codierten Nutzersignalen |
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DE19826036A1 DE19826036A1 (de) | 1999-12-16 |
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ID=7870577
Family Applications (1)
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DE1998126036 Expired - Lifetime DE19826036C2 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Verfahren zur Trennung von mehreren überlagerten codierten Nutzersignalen |
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Cited By (1)
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- 1999-06-10 WO PCT/DE1999/001717 patent/WO1999065153A1/de active Application Filing
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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