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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Interferenzunterdrückung
in einem Datenübertragungssystem, das
ein Vielfachzugriffs-Interferenzunterdrückungsverfahren
verwendet, bei dem Schätzungen
von Interferenzsignalen von einem gewünschten Signal subtrahiert
werden.
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Bei der Gestaltung und Implementierung
von Datenübertragungssystemen
ist ein wesentliches Problem die simultane Übertragung und der simultane
Empfang von Signalen mehrerer gleichzeitiger Benutzer, so daß die Signale
miteinander möglichst
wenig interferieren. Zu diesem Zweck und zum Zweck verfügbarer Übertragungskapazität wurden
mehrere verschiedene Übertragungsprotokolle
und Vielfachzugriffsverfahren geschaffen, von denen insbesondere
im mobilen Fernsprechwesen das FDMA- und das TDMA-Verfahren und in
letzter Zeit außerdem
das CDMA-Verfahren die gebräuchlichsten
sind.
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CDMA ist ein Vielfachzugriffsverfahren,
das auf einer Spread-Spectrum-Technik basiert und dessen Anwendung
in letzter Zeit in zellularen Funksystemen zusammen mit den früheren FDMA-
und TDMA-Verfahren eingeführt
wurde. CDMA sieht mehrere Vorteile gegenüber den früheren Verfahren vor, wie Einfachheit
der Frequenzplanung und spektrale Leistungsfähigkeit.
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Bei einem CDMA-Verfahren wird das
Schmalbandsignal des Benutzers mit einem Ausbreitungscode mit viel
größerer Bandbreite
zu einem relativ breiten Band multipliziert. Bandbreiten, die in
bekannten experimentellen Systemen benutzt werden, beinhalten 1,25
MHz, 10 MHz und 25 MHz. Bei dem Multiplikationsvorgang breitet sich
das Datensignal auf das gesamte benutzte Band aus. Alle Benutzer übertragen
gleichzeitig unter Verwendung desselben Frequenzbands. Jede Verbindung
zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station nutzt ihren
eigenen Ausbreitungscode, und die Signale der Benutzer können in
den Empfängern auf
der Grundlage des Ausbreitungscodes jeden Benutzers voneinander
unterschieden werden. Das Ziel ist, die Ausbreitungscodes so auszuwählen, daß sie orthogonal
zueinander sind, d. h. sie nicht miteinander korrelieren.
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Die Korrelatoren oder geeigneten
Filter, die in CDMA-Empfängern vorgesehen
und auf herkömmliche Weise
implementiert sind, werden mit dem gewünschten Signal, das auf der
Grundlage des Ausbreitungscodes identifiziert wird, synchronisiert.
Das Datensignal wird durch Multiplizieren mit demselben Ausbreitungscode
wie in der Übertragungsphase
in den Empfänger
auf das ursprüngliche
Band zurückgegeben.
Die Signale, die mit einem anderen Ausbreitungscode multipliziert
wurden, korrelieren in einem Idealfall weder, noch gehen sie an
das Schmalband zurück.
Sie erscheinen daher vom Gesichtspunkt des gewünschten Signals aus als Rauschen.
Das Ziel ist daher, das Signal des gewünschten Benutzers unter mehreren
Interferenzsignalen zu erkennen. In der Praxis sind die Ausbreitungscodes
nicht korreliert, und die Signale anderer Benutzer erschweren die
Erkennung des gewünschten
Signals durch Verzerren des empfangenen Signals. Diese Interferenz,
die durch die Benutzer untereinander bewirkt ist, wird als Vielfachzugriffsinterferenz
bezeichnet.
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Ein Datenübertragungssystem, das das
TDMA-Vielfachzugriffsverfahren
einsetzt, weist mehrere Frequenzen in Gebrauch auf, die jeweils
in Zeitschlitze aufgeteilt sind, in denen die Signale der verschiedenen Benutzer
plaziert wurden. Somit hat jeder Benutzer einen eigenen Zeitschlitz.
Da der Frequenzbereich, der für das
System reserviert ist, gewöhnlich
begrenzt ist, müssen
dieselben Frequenzen in Zellen benutzt werden, die sich in einer
bestimmten Entfernung befinden. Wenn Hochfrequenzleistungsfähigkeit
gewünscht
ist, sollte diese Entfernung so klein wie möglich gehalten sein. Dies führt zu verschiedenen Übertragungen
auf denselben Frequenzen, die miteinander interferieren. Infolgedessen
ist im Empfänger
in einem bestimmten Zeitschlitz zusätzlich zu dem gewünschten
Signal ein Interferenzsignal zu hören, das einer anderen Verbindung entstammt,
die dieselbe Frequenz nutzt.
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Das oben beschriebene Einzelbenutzererkennungsverfahren
in Verbindung mit CDMA ist nicht optimal, da es in Verbindung mit
der Erkennung Information außer
Acht läßt, die
in den Signalen anderer Benutzer enthalten ist. Außerdem ist
die herkömmliche
Erkennung nicht imstande, Fehler zu korrigieren, die teilweise durch
nicht orthogonale Ausbreitungscodes und Signalverzerrung auf dem
Funkweg verursacht sind. Ein optimaler Empfänger berücksichtigt die Information,
die in den Signalen aller Benutzer enthalten ist, und daher können die
Signale beispielsweise unter Nutzung eines Viterbi-Algorithmus auf
optimale Weise erkannt werden. Im CDMA-System beispielsweise ist
ein Vorteil dieses Erkennungsverfahrens, daß die Situation, soweit der
Empfänger
betroffen ist, einem Einzelbenutzer-CDMA-System gleicht, bei dem
das Vielfachzugriffsproblem nicht besteht. Zum Beispiel tritt das
Near-Far-Problem, das für
CDMA-Systeme typisch ist, nicht auf. Der Begriff Near-Far-Problem betrifft
eine Situation, in der ein Sender in der Nähe des Empfängers die Sender, die sich
weiter weg befinden, durch seine Übertragung versorgt. Die gravierendste
Schwäche
des Viterbi-Algorithmus ist, daß die
Rechenkapazität,
die er erfordert, mit der Zunahme der Benutzeranzahl exponentiell
zunimmt. Ein System von zehn Benutzern beispielsweise, bei dem die
Bitrate 100 kbit/s pro QPSK-Modulation beträgt, würde 105 Millionen Operationen
pro Sekunde zum Berechnen des Viterbi-Algorithmus erfordern. In der Praxis bildet
dies eine Barriere für
die Implementierung eines optimalen Empfängers.
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Es ist jedoch durch verschiedene
Verfahren möglich,
an einen optimalen Empfänger
heranzureichen. Der Stand der Technik kennt verschiedene Verfahrensweisen
für Mehrbenutzererkennung
(MUD). Die meistbekannten Verfahren beinhalten eine lineare Mehrbenutzererkennung,
einen Dekorrelationsdetektor und einen Mehrstufendetektor. Diese
Verfahren sind detaillierter in den Bezugnahmen Varanasi, Aazhang:
Multistage detection for asynchronous code division multiple access
communications, IEEE Transactions on communication, Band 38, Seite
509 bis 519, April 1990, Lupas, Verdu: Linear multiuser detectors
for synchronous code-division multiple access channels, IEEE Transactions
on Information Theory, Band 35, Nr. 1, Seite 123 bis 136, Januar
1989, und Lupas, Verdu: Nearfar resistance of multiuser detectors
in asynchronous channels, IEEE Transactions on communications, Band
38, April 1990 untersucht. Diese Verfahren sind jedoch auch mit
Operationen, wie Matrixinversionsoperationen, verknüpft, die
viel Rechenkapazität
erfordern.
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Eine zweite Art und Weise zum Lösen der
Probleme, die durch die Vielfachzugriffsinterferenz bewirkt sind,
ist, Interferenzunterdrückungsverfahren
(IC-Verfahren) zu nutzen. Sequentielle IC-Lösungen haben den Zweck, die
Benutzer einen nach dem anderen zu erkennen, häufig in Größenordnung, so daß der Einfluß der Signale
von Benutzern, die bereits erkannt sind, vor der Erkennung des folgenden
Benutzers von dem empfangenen Signal beseitigt wird. Als Beispiel
für eine
derartige Lösung
wird auf die Europäische
Patentanmeldung 491668 Bezug genommen, die das oben beschriebene
Verfahren in einem zellularen CDMA-Funksystem anwendet. Interferenzunterdrückungsverfahren
sind in Bezug auf das Rechnen leistungsfähiger als MUD-Algorithmen,
jedoch ist ihre Leistung schwächer,
insbesondere unter dürftigen
Empfangsbedingungen, wie einem schwindenden Mehrwegkanal, die häufig niedrige
Signalpegel aufweisen.
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Vielfachzugriffs-Interferenzunterdrückungsverfahren,
die den oben beschriebenen gleichen, können auch auf TDMA-Systeme angewendet
werden. Sie weisen allerdings den Mangel einer sich verschlechternden Leistung
auf, falls die Interferenzsignale schlechte Schätzungen aufweisen. Im schlimmsten
Fall kann eine Vielfachzugriffs-Interferenzunterdrückung die
Interferenz sogar erhöhen,
wenn die Interferenzsignale auf der Grundlage falscher Schätzungen
subtrahiert werden.
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Die Veröffentlichungen WO 9611534 und
Kwon H-C et. al: „Turbo
Coded CDMA System with an Interference Cancellation Technique", IEICE Transactions
on communications, Institute of electronics Information and comm.,
eng. Tokio, JP, Band E81-B, Nr. 12, Dezember 1998, Seite 2326 bis
2333, XP000827690 ISSN: 0916-8516 stellen Interferenzunterdrückungslösungen mit
Fehlerkorrektion oder Vertrauenskoeffizienten dar.
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Ein effizienteres Interferenzunterdrückungsverfahren
als die oben genannten berücksichtigt
die Vertrauenskoeffizienten der Schätzungen. Die Gruppe von subtrahierten
Signalen wird festgesetzt, aber es wird ein Vertrauenskoeffizient
zwischen 0 und 1 für
jedes Signal berechnet. Dies verbessert die Interferenzungsaufhebung,
erhöht
jedoch die Komplexität.
Die Nutzung von Vertrauenskoeffizienten erhöht den Bedarf an Rechenkapazität zu sehr.
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Die Erfindung soll ein Verfahren
und eine Vorrichtung, die das Verfahren implementiert, bereitstellen, die
eine Lösung
für die
oben genannten Probleme vorsehen.
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Dies ist durch das Interferenzunterdrückungsverfahren
der Erfindung erzielt, wobei das Verfahren Vielfachzugriffs-Interferenzungsunterdrückung von
einem gewünschten
Signal umfaßt,
und wobei bei dem Verfahren ein gewünschtes Signal und eine Gruppe
von Signalen, die das gewünschte
Signal stören,
empfangen werden, wobei die Signale dann erkannt und kanaldecodiert
werden und für
die decodierten Signale eine Fehlererkennung durchgeführt wird,
und wobei zumindest einige der Interferenzsignale regeneriert werden
und die regenerierten Signale von dem gewünschten Signal subtrahiert
werden, welches erneut erkannt wird. Bei dem Verfahren der Erfindung
wird die Regeneration und Subtraktion der Signale auf der Grundlage
der Fehlererkennung durchgeführt,
die für
die Signale durchgeführt
wird. Das Verfahren umfaßt
ferner das Ausbilden – für zumindest
ein Signal – einer
Kanalschätzung
des Signals durch Verwenden eines regenerierten oder geschätzten Signals,
Gewichten des Signals mit der verbesserten Kanalschätzung und
Subtrahieren des gewichteten Signals von dem empfangenen Signal.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist ein Empfänger eines Datenübertragungssystems
bereitgestellt, der Mittel zum Erkennen und Kanalcodieren eines
gewünschten
Signals und einer Gruppe von Signalen, die mit dem gewünschten
Signal interferieren, Mittel zum Durchführen einer Fehlererkennung
für die
Signale, Mittel zum Durchführen
einer Regeneration von zumindest einigen der Interferenzsignale
und Mittel zum Subtrahieren der regenerierten Signale von dem gewünschten
Signal umfaßt.
Der Empfänger
der Erfindung umfaßt
Mittel zum Steuern der Regeneration und Subtraktion der Signale
auf der Grundlage der Fehlererkennung, die für die Signale durchgeführt wird.
Der Empfänger
ist zum Ausbilden für
zumindest ein Signal einer Kanalschätzung des Signals durch Verwenden
eines regenerierten oder geschätzten
Signals, Gewichten des Signals mit der verbesserten Kanalschätzung und
Subtrahieren des gewichteten Signals von dem empfangenen Signal
geeignet.
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Die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen
dargelegt.
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Das Verfahren und der Empfänger der
Erfindung sehen mehrere Vorteile vor. Die Erfindung basiert auf dem
Gedanken, daß durch
Berücksichtigen
einer Fehlererkennung bei der Interferenzunterdrückung die Interferenzunterdrückungsexaktheit
verbessert sein kann, ohne die Rechenkapazität zu erhöhen. Zum Reduzieren des Effekts
der Interferenz, die durch den Übertragungsweg
bewirkt ist, wird ein digitales Signal codiert, um die Zuverlässigkeit
der Übertragungsverbindung
zu verbessern. Typischerweise werden sowohl Fehlerkorrekturcodes
als auch Fehlererkennungscodes (z. B. CRC) genutzt. Dann können die
Fehler, die durch Interferenz in dem Signal, das übertragen
werden soll, bewirkt sind, häufig
korrigiert und die nicht korrigierten Fehler erkannt werden. Herkömmliche
Codierungsverfahren, die in der digitalen Telekommunikation verwendet
werden, beinhalten Blockcodierung und Faltungscodierung und verschiedene
verkettete Codierungsverfahren (z. B. Turbocodierung). In der Lösung der
Erfindung wird beim Treffen der Entscheidungen, die die Interferenzunterdrückung betreffen,
Fehlererkennungscodierung zusätzlich
zur Fehlerkorrekturcodierung genutzt.
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Die Erfindung kann auch bei Empfängern verwendet
sein, die vorbereitende Vertrauenskoeffizienten durch bekannte Technik
berechnen, und sie sind mit dem Verfahren der Erfindung verbessert.
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Im folgenden wird die Erfindung detaillierter
in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen:
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1 ein
Beispiel eines Datenübertragungssystems,
auf das die Lösung
der Erfindung angewendet sein kann;
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2 ein
erstes Beispiel des Empfängers
der Erfindung; und
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3 und 4 ein zweites und drittes
Beispiel des Empfängers
der Erfindung.
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1 stellt
ein Beispiel eines Datenübertragungssystems
dar, auf das die Lösung
der Erfindung angewendet sein kann. Das System umfaßt eine
Basisstation 100, die in Funkkontakt 102 bis 108 mit
mehreren Terminals 110 bis 116 innerhalb ihres
Versorgungsbereichs steht. Die Basisstation ist außerdem mit
einer Funknetzsteuerung 118 verbunden, die den Betrieb
einer oder mehrerer Basisstationen steuert und den Verkehr der Basisstation
an einen anderen Ort im System weiterleitet. Nehmen wir für dieses
Beispiel an, daß dies ein
CDMA-System ist. Dies schränkt
die Erfindung jedoch keineswegs ein, wie für den Fachmann offensichtlich.
Jedes Terminal kommuniziert gleichzeitig mit der Basisstation. Somit
ist z. B. für
Terminal 110 das gewünschte
Signal 112, und die Interferenzsignale sind 104 bis 108.
Dasselbe gilt für
das Signal, das von der Basisstation empfangen wird. Für jede Verbindung
sind die anderen Signalverbindungen, die von der Basisstation empfangen
werden, Interferenzsignale.
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Im allgemeinen kann das tiefpaßgefilterte
Signal, das vom Empfänger
empfangen wird, durch die Gleichung
dargestellt sein, wobei T
die Dauer des Signals, S die Ausbreitungscodematrix der Benutzer,
x
n,k das Quellensymbol des n-ten Benutzers
zu einem Zeitpunkt k ist und
qm,n(t) = cT(t – tn)⊗hm,n⊗cR(t) (2)die
Faltungen der der Impulsreaktionen eines Senderfilters c
T, eines Mehrwegs h und eines Empfängerfilters c
R auf dem Diversityweg m von dem Signal von
Benutzer n umfaßt.
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Das Gesamtsignal, das vom Diversityweg
m empfangen wird, ist daher
wobei N
m(t)
Rauschen bezeichnet. N bezeichnet die Gesamtanzahl von Signalen.
Im einfachsten Fall wird die Diversity nicht verwendet, z. B. m
= 1.
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Nehmen wir an, ohne die allgemeine
Anwendbarkeit zu beeinflussen, daß der Index des gewünschten Benutzers
Null ist, n = 0. Das Verfahren kann entsprechend auf die anderen
Benutzer (Indizes) angewendet werden. Die Interferenzsignalkomponenten
sind in zwei Teile geteilt, dominante Komponenten Nd und Rauschkomponenten
Nn, und daher ist die Gesamtanzahl von Signalen N = Nd + Nn. Im
Empfänger
wird ein Versuch zum Beseitigen der Beeinflussung der dominanten
Rauschkomponenten Nd unternommen. Die Rauschkomponenten umfassen
jene Interferenzsignalkomponenten, die bezüglich ihrer Stärke schwach
sind, und deren Effekt bei der Interferenzunterdrückung ignoriert
werden kann, indem sie als rauschartige Interferenz betrachtet werden.
Mit diesen Korrekturen und Annahmen kann das Gesamtsignal, das in
der obenstehenden Formel (3) dargestellt ist, in der Form
dargestellt
werden, wobei I
Nd das Summensignal der dominanten
Interferenzsignalkomponenten umfaßt und I
Nn das
Summensignal von Interferenzsignalkomponenten umfaßt, die
als Rauschkomponenten klassifiziert sind.
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Der Empfänger muß die übertragenen Symbole Xn,k aus dem empfangenen Signal erkennen,
das durch die obenstehende Formel dargestellt ist. Wenn die Interferenzkomponenten
INd und INn klein
sind, kann der Empfang durch herkömmliche Einzelbenutzerempfangsverfahren
ausgeführt
werden, wie es zum Beispiel im GSM-System geschieht. Wenn die Gleichkanalinterferenz
zunimmt, zum Beispiel als Ergebnis des Reduzierens von Frequenzwiederverwendungsentfernungen,
sind effizientere Verfahren erforderlich.
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In der Lösung der Erfindung wird die
Interferenzunterdrückung
durch Durchführen
einer Fehlererkennung für
die empfangenen Signale durchgeführt,
und die Interferenzunterdrückung
wird auf der Grundlage der Fehlererkennung gesteuert. Die Interferenzsignale,
die ohne Fehler empfangen wurden, werden regeneriert und unter Verwendung
harter Entscheidungen vom gewünschten
Signal subtrahiert. Es lohnt sich nicht zu versuchen, die Signale,
deren Empfang einen Fehler enthielt, zu regenerieren und aufzuheben,
da das gewünschte
Endergebnis dann nicht erzielt wird, und es ist möglich, daß die Situation
durch Regenerieren eines fehlerhaften Signals verschlimmert wird.
Die Signale, die die Fehlererkennung nicht bestehen, können unter
Nutzung einer bewährten
Technik, wie durch einen Vertrauenskoeffizienten gewichtete Subtrahierung,
subtrahiert werden. Ein Fehlererkennungscode und eine damit ausgeführte Fehlererkennung
ermöglichen
es, die Verlässlichkeit
des Signals nachzuweisen und somit die Regeneration und Subtrahierung
zu ermöglichen.
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Die Berechnung für die Schätzung eines Interferenzsignals
kann in der Form I ^Nd = S ^
nΣx ^
n,k
q ^
m,n(t – kT)gCRC, (5)
dargestellt
werden, wobei gCRC die Fehlererkennung ist,
die für
das Interferenzsignal berechnet ist, welches den Wert 1 oder 0 abhängig davon,
ob das Signal Fehler enthält
oder nicht, erhalten kann.
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Allgemeiner gesagt können bestimmte
Fehlererkennungscodes auch die Anzahl von Fehlern in dem Signal
und ihre ungefähre
Lage im Signal angeben. Diese Information kann dann bei der Interferenzunterdrückung genutzt
werden. Verfahren, die die Verlässlichkeit
des Signals nutzen, berechnen zum Beispiel die BPSK bei der Signalgebung, I ^Nd = S ^
nΣ(Pr(xn,k|r) – Pr(–1*xn,k|r)q ^
n,k(t – kT)wobei
Pr(x|r) die A-Posteriori-Likelihood ist, die für das Symbol x berechnet ist.
Dies kann zum Beispiel in bekannten Maximum-A-Posteriori- oder Maximum-Likelihood-Kanaldecodern für jedes
Kanalsymbol berechnet werden. Wenn die Verlässlichkeit des Signals hoch
ist, dann ist Pr(x = 1|r) ~ 1 und Pr(x = –1|r) ~ 0, wodurch die Subtrahierung
des Signals des fraglichen Benutzers von den anderen sehr effizient
gemacht ist. Es ist jedoch möglich,
daß die
obengenannten A-Posteriori-Likelihoods in den Kanaldecodern niedrig
sind, sogar wenn das Signal ohne Fehler decodiert wurde. In einem
solchen Fall kann ein Signal, das die Fehlererkennung bestanden
hat, erneut codiert (regeneriert) und vollständig mit Koeffizienten 1 oder –1 subtrahiert
werden. Damit macht die Fehlererkennungscodierung eine Interferenzunterdrückung und
Decodierung von Signalen anderer Benutzer in einem Mehrstufenempfänger effizienter.
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Andererseits hängt die Verlässlichkeit
einer Interferenzunterdrückung
nicht nur von der Qualität
der Symbole ab, sondern auch von der Kanalschätzung bezüglich des Symbols. In einem
Empfänger
der Erfindung kann der Kanal eines Signals, das die Erkennung bestanden
hat, unter Verwendung regenerierter Symbole, wie Pilot-, Bezugs-
und Lehrsymbolen, d. h. Symbolen, die den Kanal durchlaufen haben
und deren Werte im voraus bekannt sind, erneut geschätzt werden.
Dies erzeugt zusätzliche
Energie für
die Kanalschätzung. Dies
hat exaktere Kanalschätzungen
und vollständige
Symbolentscheidungen zur Folge, und die Interferenzunterdrückungsverlässlichkeit
kann weiter verbessert sein.
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Das Verfahren kann auf einfache Weise
durch beispielsweise Erkennen und Decodieren der Symbole aller dominanten
Interferenzsignale und Durchführen
einer Fehlererkennung für
die Signale durch Nutzen beispielsweise eines CRC-Codes angewendet
werden. Danach werden die Interferenzsignale, die ohne Fehler empfangen
wurden, regeneriert und von der empfangenen Ausgabe subtrahiert.
Wenn die Fehlererkennung aller Signale anzeigt, daß keine
Fehler vorliegen, kann die Interferenz nahezu vollständig beseitigt
werden, wenn jedoch alle Signale Fehler aufweisen, erfolgt nahezu
keine Interferenzunterdrückung.
Im letzteren Fall ist es möglich,
ein Interferenzunterdrückungsverfahren
anzuwenden, das einen bekannten Mehrstufenvertrauenskoeffizienten
nutzt. Die obengenannte weiche Interferenzunterdrückung wird
in der ersten Stufe durchgeführt,
wonach die Fehlererkennung durchgeführt wird, und als Ergebnis
davon werden die weichen Entscheidungen durch ein regeneriertes
Signal ersetzt, wenn das Signal die Fehlererkennung bestanden hat.
Typischerweise bestehen einige Signale jedoch die Fehlererkennung
und andere nicht, was bedeutet, daß das Verfahren eine effiziente
Bildung von Interferenzunterdrückungsgruppen
ermöglicht,
die herkömmlicherweise
nur auf der Grundlage der Empfangsstärke erfolgte. Das Verfahren
kann daher dazu genutzt werden, herkömmliche Interferenzunterdrückungsverfahren
effizienter zu machen, zum Beispiel darin, daß der Empfänger weniger Signalregeneration
erfordert, was wiederum das Rechnen reduziert. Andererseits ist
es möglich,
eine Situation zu vermeiden, bei der eine Interferenz, die auf der
Grundlage eines fehlerhaften Signals berechnet wurde, vom gewünschten
Signal subtrahiert wird, was tatsächlich zu einer Interferenzzunahme
führt.
In der Lösung
der Erfindung variiert der Betrieb des Empfängers abhängig von der Fehlererkennung,
die zu jedem Zeitpunkt berechnet wird, automatisch zwischen dem
Betrieb eines Einzelbenutzerempfängers
und eines Interferenzunterdrückungsempfängers (der
möglicherweise
Vertrauenskoeffizienten nutzt).
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Das Verfahren der Erfindung kann
daher auf einen Mehrstufenempfängeraufbau
angewendet sein, bei dem ein Interferenzunterdrückungsverfahren der Erfindung,
das Fehlererkennung nutzt, an der ersten Stufe oder an einer späteren Stufe
angewendet wird. Bei der Interferenzungsunterdrückung können die verschiedenen Stufen
eine unterschiedliche Anzahl von Signalen enthalten. Die Anzahl
von Signalen kann außerdem
innerhalb der Iterationen dynamisch variieren. Die Signale sind
daher für
die Interferenzunterdrückung
weder auf eine festgelegte Weise noch auf der Grundlage der Signalstärke klassifiziert
oder ausgewählt.
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Verschiedene Verfahren, die dem Fachmann
bekannt sind, können
zur Fehlererkennung angewendet werden. Zum Reduzieren des Interferenzeffekts,
der durch den Übertragungsweg
verursacht wird, wird ein digitales Signal zum Verbessern der Verlässlichkeit
der Übertragungsverbindung
codiert. Es ist dann möglich, die
Fehler zu erkennen, die durch Interferenz in dem übertragenen
Signal verursacht sind. Zu bekannten und gebräuchlichen Codierverfahren gehören Blockcodierung
und Faltungscodierung.
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Bei der Blockcodierung werden die
Bits, die codiert werden sollen, in Blöcke gruppiert, wonach Paritätsbits hinzugefügt werden,
mit denen die Gültigkeit
der Bits im vorhergehenden Block geprüft werden kann.
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Ein typisches Codierverfahren, das
bei zellularen Funkanwendungen genutzt wird, ist die Faltungscodierung,
die für
einen schwindenden Kanal geeignet ist. Bei der Faltungscodierung
befinden sich die Paritätsbits
unter den Datenbits, um die Codierung kontinuierlich zu machen.
Die Datenbits werden weder in Blöcke gruppiert,
noch werden die Paritätsbits
den vorhergehenden Datenbits zugeordnet, sie sind jedoch innerhalb einer
Bitgruppe mit bestimmter Länge
verteilt, und diese Datenmenge wird die Codiertiefe der Faltungscodierung
genannt.
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Es ist für die vorliegende Erfindung
wesentlich, daß fehlerhafte
Signale oder Rahmen mit Hilfe der verwendeten Codierung im Empfänger erkannt
werden können.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Empfängers der Erfindung darstellt.
Der Empfänger
der Erfindung, der in der Figur gezeigt ist, umfaßt eine
Antenne 200, mit deren Hilfe das empfangene Signal an Funkfrequenzteile 202 geleitet
wird, in denen das Funkfrequenzsignal auf eine Zwischenfrequenz übertragen wird.
Von den Funkfrequenzteilen wird das Signal einem A/D-Wandler 204 zugeleitet,
in dem das empfangene analoge Signal in digitales Format umgewandelt
wird. Das umgewandelte Signal 206 wird zu Erkennungsmittel 208 weitergeleitet,
in dem Schätzungen
des empfangenen Signals für
die empfangenen Symbole erkannt werden. Die erkannten Symbole werden
in Decodierungsmittel 210 decodiert. Gleichzeitig findet
das Decodieren des Fehlererkennungscodes statt. Fehlererkennungsmittel 212 führen Fehlererkennung
durch, d. h. sie prüfen,
ob die Signalrahmen Fehler enthalten. Im Interferenzunterdrückungsmittel 214 wird
Interferenzungsaufhebung durch Regenerieren der fehlerfreien Rahmen
und Subtrahieren derselben von dem gewünschten Signal durchgeführt. Der
Empfängeraufbau,
der hier dargestellt ist, ist, wie für den Fachmann offensichtlich,
eine vereinfachte Ausbildung des eigentlichen Empfängers. Der
Empfänger,
der implementiert werden soll, umfaßt außerdem andere Komponenten,
wie Filter, Verstärker
und parallele Signalverarbeitungswege für verschiedene Signalkomponenten.
Die Einrichtungen der Erfindung sind vorzugsweise in Programmform
mit einem Prozessor und einer geeigneten Software oder mit separaten
Komponenten, wie einem ASIC-Prozessor, in dem Empfänger implementiert.
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3 ist
ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines zweiten Empfängers der
Erfindung darstellt. Die Figur zeigt den Verarbeitungszweig eines
i-Einzelbenutzersignals
in einem CDMA-Empfänger.
Ein digitales Signal 206 wird zunächst einem Filter 300,
der für
den Code geeignet ist, zugeleitet, zu dem Daten auf dem Ausbreitungscode
si des fraglichen Benutzers importiert werden.
In dem Filter werden die Signalkomponenten mit einem bekannten Ausbreitungscode korreliert,
und ein Breitbandsignal kann dann in ein Schmalbandsignal umgewandelt
werden. Danach wird das Signal einem Kombinator 302 zugeleitet,
an den Daten von Kanal hi weitergeleitet
werden. Dann wird das Signal einem Kanaldecoder 304 zugeleitet,
in dem die Kanaldecodierung und der Fehlererkennungscode decodiert
werden. Die Fehlerdaten werden einer Fehlererkennungseinheit 306 zugeleitet,
die überprüft, ob der
empfangene Rahmen Fehler enthält
oder nicht. Die Fehlererkennungseinheit steuert einen Schalter 308,
der den empfangenen Rahmen zur Interferenzunterdrückung verbindet.
Wenn der Rahmen gültig
ist, kann er zur Interferenzunterdrückung verwendet werden, und
er wird Regenerationsmittel 310 zugeleitet, in dem er durch
Multiplizieren mit dem Ausbreitungscode si des
Benutzers regeneriert und in Breitbandformat umgewandelt wird. Das
regenerierte Signal wird einem Addierwerk 312 zugeleitet,
das als eine zweite Eingabe ein empfangenes Signal 314 eines
anderen Benutzers j über
eine Verzögerungskomponente 316 empfängt. In
dem Addierwerk 312 kann die Interferenz, die durch einen
gültigen
Rahmen verursacht wird, daher von dem Signal 314 des zweiten
Benutzers subtrahiert werden. Das gereinigte Signal wird dem Filter 318,
der für
den Code si geeignet ist, dem Kombinator 320 und
dem Kanaldecoder 322 zugeleitet.
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Die vorliegende Erfindung kann natürlich zusammen
mit anderen Interferenzunterdrückungsverfahren,
wie Verfahren, die Vertrauenskoeffizienten nutzen, verwendet werden.
Auf diese Weise können
die Berechnungen, die durch Vertrauenskoeffizienten verursacht sind,
reduziert und ihre Exaktheit für
die Signale verbessert sein, die sich auf der Grundlage der Fehlererkennung
als gültig
erwiesen haben. Dies ist in 4 dargestellt,
die ein Blockdiagramm darstellt, welches den Aufbau eines dritten Empfängers der
Erfindung zeigt. Dieser Aufbau ähnelt
dem Aufbau, der in 3 gezeigt
ist, in hohem Maße.
Bei dieser Alternative werden die Signale, die die Fehlererkennung 400 bestanden
haben, direkt zur Regeneration weitergeleitet. Für jene, die die Fehlererkennung
nicht bestanden haben, wird in Berechnungsmittel 402 ein
Vertrauenskoeffizient berechnet und der Koeffizient bei der Interferenzunterdrückung genutzt.
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Aus Gründen der Einfachheit stellt
Vorstehendes einen Fall von zwei Signalen dar, es müssen in
einem tatsächlichen
Empfänger
aber natürlich
mehrere Signale geprüft
und voneinander subtrahiert werden. Die Einrichtungen der Erfindung
sind vorzugsweise in Programmform mit einem Prozessor und einer
geeigneten Software oder mit separaten Komponenten, wie einem ASIC-Prozessor, in dem
Empfänger
implementiert.
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Auch wenn die Erfindung im Vorstehenden
unter Bezugnahme auf Beispiele gemäß den beiliegenden Zeichnungen
erläutert
wurde, ist es offensichtlich, daß die Erfindung nicht darauf
beschränkt
ist, sondern auf vielerlei Art und Weise innerhalb des Anwendungsbereichs
des Erfindungsgedankens, der in den beiliegenden Ansprüchen offenbart
ist, modifiziert werden kann.
