DE60016971T2

DE60016971T2 - Systeme zur selektiven gemeinsamen demodulierung und verfahren für den empfang eines signals in der anwesenheit von rauschen und störsignalen

Info

Publication number: DE60016971T2
Application number: DE60016971T
Authority: DE
Inventors: J. Karl MOLNAR
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: JP4541626B2; AU1233501A; EP1238469A1; ATE285637T1; DE60016971D1; WO2001045289A1; JP2003517248A; EP1238469B1; US7016436B1

Description

Diese Erfindung betrifft Digitalkommunikation und insbesondere Systeme und Verfahren zum gemeinsamen Modulieren eines empfangenen Signals in Anwesenheit von Rauschen und Interferenz.
Gemeinsames Demodulieren wird weithin verwendet zum Erfassen eines gewünschten Signals aus einem empfangenen Signal, das auch ein Interferenzsignal einschließt. Bei gemeinsamem Demodulieren werden sowohl das gewünschte Signal als auch das Störsignal basierend auf Information in Bezug auf das gewünschte Signal und das Störsignal bzw. Interferenzsignal demoduliert, um eine besser Abschätzung des gewünschte Signal zu erhalten.
Gemeinsames Demodulieren ist beispielsweise im US-Patent 5,506,861 von Bottomley mit dem Titel "System and Method for Joint Demodulation of CDMA Signals", dem US-Patent 5,640,432 von Wales mit dem Titel "Co-Channel Interference Suppression System" und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/143,821 von Hafeez et al. mit dem Titel "Method and Systems for Reducing Co-Channel Interference Using Multiple Timings for a Received Signal", angemeldet am 31. August 1998 und dem Inhaber der vorliegenden Erfindung gehörig, beschrieben. Gemeinsame Demodulation ist auch in den folgenden Veröffentlichungen beschrieben: Hafeez et al., "Co-Channel Interference Cancellation for D-AMPS Handsets", Proceedings of the 49^th IEEE Vehicular Technology Conference, Mai 1999, Seiten 1026–1031; Murata et al., "Joint Frequency Offset and Delay Profile Estimation Technique for Nonlinear Co-channel Interference Canceller", Proceedings of the PIMRC, November 1998, Seiten 486–490; und Lo et al., "Adaptive Equalization and Interference Cancellation for Wireless Communication Systems", IEEE Transactions on Communications, Band 47, Nr. 4, April 1999, Seiten 538–545.
Obwohl gemeinsame Demodulation sehr effizient sein kann beim Erfassen eines gewünschten Signals aus einem empfangenen Signal, das ein Störsignal einschließt, kann gemeinsame Demodulation gegebenenfalls komplexer sein als Standard- oder gewöhnliche Demodulation, die hier einfach als "Demodulation" bezeichnet wird, von einem empfangenen Signal. Entsprechend besteht weiterhin ein Bedarf zum Bereitstellen verbesserter Verfahren und Systeme für gemeinsame Demodulation eines empfangenen Signals bei Vorhandensein eines Störsignals.
Resümee der Erfindung
Die vorliegende Erfindung empfängt ein Signal bei Vorhandensein von Rauschen und Interferenz durch Demodulieren des Signals, wenn ein Zusammenhang zwischen dem Signal und dem Rauschen und der Interferenz ein Kriterium erfüllt, und durch gemeinsames Demodulieren des Signals, wenn der Zusammenhang zwischen dem Signal und dem Rauschen und der Interferenz das Kriterium nicht erfüllt. Darüber hinaus kann das Signal demoduliert werden, wenn ein Zusammenhang zwischen dem Rauschen und der Interferenz ein zweites Kriterium erfüllt, und kann gemeinsam demoduliert werden, wenn der Zusammenhang zwischen dem Rauschen und der Interferenz das zweite Kriterium nicht erfüllt.
Die Erfindung hat ihren Ursprung in der Erkenntnis, dass gemeinsame Demodulation voraussetzt, dass ein Störsignal vorliegt. Jedoch hängt in vielen Fällen das Vorhandensein eines Störsignals von Mehrpfad- und/oder anderen Verzerrungen ab, die dem Signal auf dem Sendepfad zugeführt worden sind. Demgemäß kann die Stärke des Interferenzsignals sich über die Zeit ändern. Wenn gemeinsame Demodulation ausgeführt wird, wenn es eine geringe oder keine Interferenz gibt, wird die Performance bzw. Leistungsfähigkeit der gemeinsamen Demodulation ggf. verschlechtert. Darüber hinaus kann die zusätzliche, durch gemeinsame Demodulation bedingte Komplexität verschwendet sein, wenn es im Kanal nur ein kleines oder kein Interferenzsignal gibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird berücksichtigt, ob Standarddemodulation ausreichend ist oder ob gemeinsame Demodulation ausgeführt werden sollte. Speziell kann Demodulation ausgeführt werden, wenn das Signal-zu-Rausch-und-Interferenz-Verhältnis einen ersten Schwellwert übersteigt, und gemeinsame Demodulation kann ausgeführt werden, wenn das Signal-zu-Rausch-und-Interferenz-Verhältnis geringer ist als der erste Schwellwert. Zudem kann das Signal demoduliert werden, wenn das Interferenz-zu-Rausch-Verhältnis geringer ist als ein zweiter Schwellwert, und das Signal kann gemeinsam demoduliert werden, wenn das Interferenz-zu-Rausch-Verhältnis den zweiten Schwellwert übersteigt. Wenn demnach die gewünschte Signalleistung in Bezug auf Rauschen und Interferenz relativ hoch ist, kann gemeinsame Demodulation übersprungen werden und Demodulation kann ausgeführt werden. Darüber hinaus, wenn die gewünschte Signalleistung nicht groß ist verglichen mit Interferenz und Rauschen, kann gemeinsame Demodulation nur dann verwendet werden, wenn die Interferenzleistung in Bezug auf die Rauschleistung hoch ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt das Störsignal bzw. Interferenzsignal ein Interferenzsignal-Synchronisationswort ein. Das Interferenzsignal-Synchronisationswort wird in dem empfangenen Signal gefunden und die Leistung des Interferenzsignals in Bezug auf die Rauschleistung wird aus dem Interferenzsignal-Synchronisationswort bestimmt, hierdurch das Interferenz-zu-Rausch-Verhältnis bestimmend. Demnach kann das Auffinden des Interferenzsignal-Synchronisationsworts die Fähigkeit bereitstellen, die Interferenz-zu-Rausch-Leistung zu messen und die Verwendung gemeinsamer Demodulation zu steuern. Zudem kann das gefundene Interferenzsignal-Synchronisationswort eine verbesserte Abschätzung der Kanalschätzung des Störsignals bereitstellen, welche abgeschätzt werden kann im Hinblick auf die mittlere Reaktion (medium response) verglichen mit der Gesamtkanalreaktion.
Demgemäß kann ggf. eine Interferenzsignal-Synchronisationsfolge in einem empfangenen Signal gefunden werden, das ein gewünschtes Signal einschließt mit einer Wunschsignal-Synchronisationsfolge und ein Interferenzsignal mit einer Interferenzsignal-Synchronisationsfolge, durch Demodulieren des empfangenen Signals zum Erzeugen einer Schätzung des gewünschten Signals und einer Schätzung eines Restsignals. Eine Schätzung eines Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals wird erzeugt. Die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge kann dann gefunden werden unter Verwendung des empfangenen Signals oder der Schätzung des Restsignals basierend auf der Schätzung des Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals.
Insbesondere kann die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge unter Verwendung des empfangenen Signals gefunden werden, wenn die Schätzung des Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals geringer ist als ein Schwellwert, und unter Verwendung des Restsignals, wenn die Schätzung des Träger-zu-Interferen-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals größer ist als der Schwellwert. Die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge kann gefunden werden unter Verwendung von entweder dem empfangenen Signal oder der Schätzung des Restsignals, wenn die Schätzung des Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals einen ersten Schwellwert übersteigt. Die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge kann gefunden werden unter Verwendung des empfangenen Signals, wenn die Schätzung des Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals geringer ist als ein zweiter Schwellwert, und die Schätzung des Restsignals kann verwendet werden, wenn die Schätzung des Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals größer ist als der zweite Schwellwert und geringer ist als der erste Schwellwert.
Wenn gefunden, kann die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge zum Schätzen einer Kanalreaktion eines Interferenzsignals verwendet werden. Insbesondere kann eine mittlere Reaktion abgeschätzt werden für jede einer Vielzahl von Verzögerungen unter Verwendung der gefundenen Interferenzsignal-Synchronisationsfolge. Eine Untergruppe der geschätzten mittleren Reaktionen wird ausgewählt zum Erzeugen einer Vielzahl mittlerer Reaktionsstrahlen (response rays). Die mittleren Reaktionsstrahlen werden dann verwendet zum Schätzen der Kanalreaktion (channel response) des Interferenzsignals.
Demgemäß werden Standarddemodulation und gemeinsame Demodulation selektiv verwendet, wo angemessen, basierend auf dem Zusammenhang zwischen dem Signal, dem Rauschen und der Interferenz in dem empfangenen Signal. Standarddemodulation kann ggf. verwendet werden, wenn Interferenz niedrig ist oder fehlt, wohingegen gemeinsame Demodulation verwendet werden kann, wenn Interferenz signifikant ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
1 und 2 Blockdiagramme selektiver gemeinsamer Demodulation in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
3 ein Blockdiagramm des Erfassungsprozesses der 2;
4 ein Blockdiagramm des Demodulators und Decoders der 3;
5 ein Blockdiagramm des Controllers der 1 und 2;
6 ein Ablaufdiagramm des Betriebs des Controllers der 5; und
7 ein Blockdiagramm von Interferenzsignal-Kanalschätzern der 2.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nun umfassender unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Arten ausgestaltet werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt betrachtet werden; vielmehr sind diese Ausführungsformen vorgesehen, damit diese Offenbarung vollständig und umfassend wird und den Schutzbereich der Erfindung Fachleuten vollständig vermittelt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
1 ist ein Blockdiagramm erster Ausführungsformen der selektiven gemeinsamen Demodulation in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Nun wird Bezug genommen auf 1, ein Empfangssignal wird von einer Antenne 102 empfangen und durch einen Basisbandumsetzer 104 in eine Basisbanddarstellung umgesetzt. Dann kann das Signal durch einen Analog-zu-Digital-Umsetzer geführt, abgetastet und an einen Synchronisierer 106 gesendet werden. Das Signal kann einmal pro Symbol oder mehrmals pro Symbol abgetastet werden, wie in der IS-136-Norm.
Der Synchronisierer 106 synchronisiert das Signal und kann ferner das Ausgangssignal bei einer Rate abtasten, die von einem selektiven gemeinsamen Demodulator zu verarbeiten ist, wie nachstehend beschrieben, was eine oder mehrere Abtastungen pro Symbol sein kann. Der Synchronisierer 106 erzeugt auch vorzugsweise eine Schätzung des Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses C/(I+N), welches eine Schätzung der Wunschsignalstärke in Bezug auf die kombinierte Stärke von Rauschen plus Interferenzsignalen ist.
Das empfangene synchronisierte Signal y wird dann zu einem selektiven gemeinsamen Demodulator 110 gesendet. Insbesondere wird das synchronisierte Signal zu einem Detektor 112 gesendet, der auch als ein Demodulator oder ein Standarddemodulator bezeichnet wird, welcher ein erstes erfasstes Signal S₁ erzeugt, das dann zu einem Selektor bzw. Auswähler 114 gesendet wird. Der Detektor 112 findet vorzugsweise auch eine Interferenzsignal-Synchronisationsfolge und schätzt einen Wert eines Interferenz-zu-Rausch-Verhältnisses (I/N). Die Information über die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge, die I/N-Schätzung und die Zustandsinformation, die von dem Detektor 112 ausgegeben wird, werden auch zu einem Controller 116 gesendet. Diese Information kann, gemeinsam mit der C/(I+N)-Schätzung verwendet werden zum Bestimmen, ob eine Demodulation oder eine gemeinsame Demodulation auszuführen und folglich auszuwählen sind. Zudem wird die Information über die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge, die von dem Detektor 112 bereitgestellt wird, gemeinsam mit dem empfangenen Signal y verwendet zum Schätzen der Kanalreaktion des Interferenzsignals durch einen Kanalschätzer 118. Schließlich verwendet ein gemeinsamer Demodulator 120 das empfangene Signal y, die Interferenzsignal-Synchronisationsinformation und die Kanalschätzung des Interferenzsignals, um sowohl das gewünschte Signal als auch das Interferenzsignal gemeinsam zu demodulieren, um ein zweites erfasstes Signal S₂ zu erzeugen, welches zu dem Selektor 114 gesendet wird. Basierend auf den nachstehend dargelegten Kriterien wird entweder das erste erfasste Signal S₁ oder das zweite erfasste Signal S₂ als erfasstes Signal ausgewählt.
2 ist ein Blockdiagramm alternativer Ausführungsformen selektiver gemeinsamer Demodulation gemäß der vorliegenden Erfindung. In 2 erzeugt der Detektor, der hier als Erfassungsprozessor 112' bezeichnet wird, Information in Bezug auf das gewünschte Signal sowie Interferenzsignal-Synchronisationsinformation in einer Weise, die nachstehend beschrieben wird. Die Information bezüglich des erfassten Signals wird auch dem Controller 116', einem Kanalschätzer 118' und einem gemeinsamen Demodulator 120' bereitgestellt zum Auswählen einer Interferenzsignal-Kanalschätzunn bzw. zur gemeinsamen Demodulation.
Diese Information bezüglich des gewünschten Signals kann die Wunschsignal-Kanalschätzung einschließen, die erfasste unkodierte Bit- oder Symbol-Information und die kodierte Bit- oder Symbol-Information, wie nachstehend detailliert beschrieben wird.
Nun wird Bezug genommen auf 3, ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Erfassungsprozessors 112' der 2 ist gezeigt. Der Erfassungsprozessor 112' kann das gewünschte Signal unter Verwendung einer konventionellen Demodulationstechnik erfassen. Konventionelle Demodulation kann differenzielles Erfassen einschließen, wie auf Seiten 171–178 des Lehrbuchs von Proakis mit dem Titel "Digital Commmunications", zweite Ausgabe, 1989, beschrieben, einen Entzerrer, der nur das gewünschte Signal demoduliert, wie z.B. in der Veröffentlichung von Jamal et al. mit dem Titel "Adaptive MLSE Performance on the D-AMPS 1900 Channel", IEEE Transactions on Vehicular Technology, Band 46, Nr. 3, August 1997, Seiten 634–641, beschrieben; und/oder einen gemeinsamen Halbblind-Demodulator, der sowohl ein gewünschtes Signal als auch mindestens ein Störsignal demoduliert, wie er in der oben beschriebenen Veröffentlichung von Hafeez et al. beschrieben worden ist und der oben zitierten Patentanmeldung von Hafeez et al. Es wird verstanden werden, dass gemeinsame Halbblind-Demodulation nicht als gemeinsame Demodulation gemäß der Erfindung angesehen wird, weil gemeinsame Halbblind-Demodulation keine Schätzung einer Interferenzsignal-Synchronisationsfolge verwendet. Der Erfassungsprozessor 112' kann ggf. auch einen Mehrpass-Erfassungsprozessor umfassen, der Demodulation und Dekodierung unter Verwendung mehrerer iterativer Durchläufe von Demodulation und Erfassung ausführt. Siehe Anmeldung Seriennummer 09/201,623 von Khayrallah et al. mit dem Titel "Adaptive Channel Characterization using Decoded Symbols", angemeldet am 30. November 1998. Andere Erfassungsprozessoren können auch verwendet werden.
Wie in 3 gezeigt, schließt der Erfassungsprozessor 112' vorzugsweise einen Demodulator und Decoder 310 ein, der anspricht auf das empfangene Signal y und die C/(I+N)-Schätzung zum Erzeugen eines Restsignals y_i, einer erfassten Folge S₁, einer Kanalschätzung und eines Erfassungszustands wie z.B. zyklische Redundanzprüfung bzw. "Cyclic Redundancy Check" (CRC). Ein Selektor 320 wählt entweder das empfangene Signal y oder das Restsignal y_i basierend auf der C/(I+N)-Schätzung und dem Erfassungszustand aus. Das erfasste Signal wird dann an einen Interferenzsignal-Synchronisationsfolgen-Finder 330 angelegt, um die Interferenzsynchronisationsfolgeninformation und eine I/N- bzw. Interferenz-zu-Rausch-Schätzung zu erzeugen.
Nun wird Bezug genommen auf 4, eine bevorzugte Ausführungsform des Demodulators und Decoders 310 der 3 wird nun beschrieben. Wie in 4 gezeigt, wird das empfangene Signal y demoduliert, entschachtelt und dekodiert bei Blöcken bei 402, 404 bzw. 406. Die dekodierten Bits werden mit den verbleibenden unkodierten Bits bei Blöcken 412, 414 bzw. 416 dekodiert, verschachtelt und kombiniert zum Erzeugen des ersten Signals S₁. Dieses Signal wird dann bei dem Remodulator 418 neu moduliert und die Kanalschätzung des gewünschten Signals wird an den Convolver 420 angelegt zum Erzeugen des Wunschsignalabschnitts y_d des empfangenen Signals y. Das Restsignal y_i wird dann bei dem Addierer 422 durch Subtrahieren des gewünschten Signals bzw. Wunschsignals y_d von dem empfangenen Signal y erzeugt.
Der Betrieb eines Selektors 320 der 3 wird nun detailliert beschrieben. 3 zeigt die C/(I+N)-Schätzung und die verfügbare Erfassungszustandsinformation, das empfangene Signal y oder das Restsignal y_i als Eingangsgröße des Synchronisationsfolgen-Finders 330 auswählend, welcher die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge finde. Diese Schätzung kann auch steuern, ob der Demodulationsprozess durchzuführen ist, wenn y_i nicht auszuwählen ist und keine anderen Ausgangsgrößen vom Demodulator verwendet werden. C/(I+N) oder der Erfassungszustand können alleine oder in Kombination verwendet werden. Wenn kein Erfassungszustand vorliegt (z.B. keine Dekodierung), dann wird er selbstverständlich nicht verwendet.
Der Wert von C/(I+N) kann verwendet werden zum Steuern der Auswahl von y oder y_i in folgenden Weise: Wenn C/(I+N)>β gilt, dann wird die gemeinsame Demodulation durchgeführt und die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge wird nicht identifiziert. Wenn α≤C/(I+N)≤β gilt, dann wird das Restsignal y_i als Eingangsgröße des Synchronisationsfolgen-Finders 330 ausgewählt. Schließlich, wenn C/(I+N)≤α gilt, dann wird das empfangene Signal y ausgewählt als Eingangsgröße des Synchronisationsfolgen-Finders 330. Die Ausdrücke α und β kennzeichnen Schwellwerte. Es wird verstanden werden, dass die Schätzung von C/(I+N) innerhalb der Detektors 112/112' als eine Alternative zum Erzeugen der Schätzung des Synchronisierers 106 erzeugt werden kann, genau wie der Erfassungszustand wie zyklische Redundanzcode-Information bzw. CRC-Information (Cyclic Redundancy Code).
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Synchronisationsfolgen-Finders 300, der die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge unter Verwendung des ausgewählten Signals y oder y_i findet, wird nun beschrieben. Wenn die Interferenzsignal-Synchronisation nicht zuvor erfasst worden ist, wird eine Suche ausgeführt über den gesamten gewünschten Signalschlitz, zusätzlich zu irgendwelchen Abtastungen vor oder nach dem gewünschten Signalschlitz. Das Restsignal y_i kann allgemein nur verwendet werden über das Ausdehnen des gewünschten Signalschlitzes, da erfasste Daten allgemein nicht außerhalb dieses Bereichs erfasst werden. In diesem Fall wird das empfangene Signal außerhalb der Wunschsignal-Schlitzgrenzen vorzugsweise verwendet.
Sobald die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge erfasst worden ist, kann der Bereich der Abtastungen, wo nach dem Interferenzsignal-Synchronisationswort zu suchen ist, eingeengt werden auf einen kleineren Abtastungsbereich um den zuvor erfassten Synchronisationspunkt. Dies kann mehrere mögliche Synchronisationsfolgen entsprechend unterschiedlicher Benutzer mit sich bringen. Ein Ansatz ist es, den Benutzer mit dem stärksten Synchronisationswort zu erfassen. Wenn kein Interferenzsignal-Synchronisationswort gefunden wird, beispielsweise weil es außerhalb des Suchbereichs liegt, dann kann entweder eine gemeinsame Demodulation ausgeschaltet werden oder es kann eine gemeinsame Halbblind-Demodulation verwendet werden (d.h. gemeinsame Demodulation ohne Kenntnis des Interferenzsignals).
Ein Blockdiagramm und Ablaufdiagramm eines Controllers 116 der 1 und 2 sind in 5 und 6 jeweils gezeigt. Wie in 5 gezeigt, schließen die Eingangsgrößen eines Gemeinsam-Demodulations-Controllers 510 die gemessenen Werte von C/(I+N) und I/N und den Erfassungszustand der Interferenzsignal-Synchronisationsfolge ein.
Wie in 6 gezeigt, kann ein Gemeinsam-Demodulations-Controller 510 folgendermaßen arbeiten: Wenn der Wert von C/(I+N) größer ist als irgendein Wert b (Block 610), dann wird die konventionelle Demodulation 112/112' verwendet (Block 620), da das gewünschte Signal stark ist in Bezug auf sowohl Rauschen als auch Interferenz. Wenn C/(I+N) nicht größer ist als b, prüft der Block 630, ob eine Interferenzsignal-Synchronisationsfolge gefunden worden ist. Wenn keine Interferenzsignal-Synchronisationsfolge gefunden worden ist bei Block 630, dann wird bei Block 650 die konventionelle Demodulation verwendet. Wenn eine Interferenzsynchronisationsfolge gefunden worden ist, dann prüft Block 640, ob der gemessene Wert von I/N größer ist als ein Schwellwert c. Ist dies der Fall, dann wird gemeinsame Demodulation 120/120' bei Block 660 ausgeführt. Andernfalls wird bei Block 670 konventionelle Demodulation ausgeführt.
Eine detaillierte Beschreibung eines Interferenzsignal-Kanalschätzers 118/118' wird nun ausgeführt in Bezug auf 7. Für kohärente gemeinsame Demodulation, die zu verwenden ist, wird eine Schätzung des Interferenzsignalkanals erhalten. Drei unterschiedliche Techniken werden zu diesem Zweck beschrieben.
Eine erste Technik schätzt die zusammengesetzte Kanalreaktion des Interferenzsignals. Dieser Ansatz kann einen konventionellen Schätzungsansatz der kleinsten Fehlerquadrate unter Verwendung des gefundenen Synchronisationswortes des Interferenzsignals verwenden. Eine zweite Technik kann annehmen, dass es einen mittleren Strahl für das Interferenzsignal gibt, und seinen Wert und die Verzögerung schätzt. Dies ist ähnlich zu dem Ansatz, der in der oben erwähnten US-Patentanmeldung von Hafeez et al. beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, dass das Interferenzsignal- Synchronisationswort verwendet werden kann zum Schätzen der Verzögerung der mittleren Reaktion. Eine dritte Technik gemäß der Erfindung kann die obigen beiden Techniken verallgemeinern. Insbesondere wird die Anzahl an mittleren Reaktionsstrahlen (medium response rays) für jeden Strahl geschätzt, und eine Verzögerung und ein Koeffizientenwert werden erhalten.
Die dritte Technik ist in 7 beschrieben. Insbesondere wird bei M vorbestimmten Verzögerungswerten die mittlere Reaktion für jede dieser M Verzögerungen durch einen M-Anzapfungs-Schätzer 710 geschätzt. Das empfangene Signal y, die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge und eine bekannte Impulsformreaktion (pulse shape response) 720 werden kombiniert zum Erzeugen des bekannten Signals für jede vorbestimmte Verzögerung. Der mittlere Reaktionswert bei den vorbestimmten Verzögerungen kann dann geschätzt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate (least square method). Es braucht keine Einschränkung der Verzögerungswerte zu geben, so dass sie gleichförmig in einer Rate gleich oder höher der empfangenen Daten beabstandet sein können oder sie nicht gleichförmig in Bezug auf das empfangene Signal abgetastet werden können. Jedoch wird die Impulsformreaktion vorzugsweise in geeigneter Weise für die korrespondierende Verzögerung abgetastet.
Dann wird bei dem N-Anzapfungs-Selektor 730 eine Untergruppe N von M mittleren Reaktionsstrahlen ausgewählt, wobei N≤M gilt, unter Verwendung der obigen M vorbestimmten Schätzungen mittlerer Reaktionen vom M-Anzapfungs-Schätzer 710. Die Auswahl von N kann unter Verwendung eines der folgenden Ansätze vorgenommen werden:
Erstens kann ein vorbestimmter Wert von N verwendet werden. Die N besten Strahlen können aus den oben berechneten M mittleren Reaktionsstrahlen ausgewählt werden. Die N besten Strahlen können durch einige Kriterien wie z.B. die N-Strahlen, die die größte Energie in der mittleren Reaktion liefern, bestimmt werden.
Alternativ ist es bekannt, dass für das Wunschsignal eine Entscheidung getroffen werden kann, ob eine oder zwei Verbund-Kanalanzapfungen verwendet werden sollen, durch Vergleichen der beiden Metrik-Werte γ₁ und γ₂ unter der Annahme, dass γ₁ das Wunschsignal mit einer Kanalanzapfung modelliert und γ₂ das Wunschsignal mit zwei Kanalanzapfungen moduliert. Diese beiden Metriken werden definiert als:
Zwei Anzapfungen werden ausgewählt, wenn γ₂<γ₁–δ gilt, wobei δ irgendein positiver Schwellwert ist. Siehe US-Patentanmeldung Seriennummer 08/897,309, angemeldet am 21. Juli 1997 mit dem Titel "System and Method for Selecting an Appropriate Detection Technique in a Radiocommunication System".
Erfindungsgemäß kann die Anzahl an Interferenzsignal-Anzapfungen auch geschätzt werden durch den folgenden Ansatz: Als ein Beispiel sei der 1-te Abtastwert des empfangenen Signals, das mit einer Abtastung pro Symbol abgetastet wird, modelliert als:
Schätzungen der Verbundreaktionen für das empfangene Signal und der mittleren Reaktion für das Störsignal können verwendet werden. In Gleichung (3) ist J_d die Anzahl von Anzapfungen in der gewünschten Signalverbundreaktion c(i), welche abgetastet wird mit der Symbol rate. Die mittlere Reaktion g(j) des Interferenzsignals hat eine Anzapfung ausgewählt aus den M verfügbaren mittleren Reaktionsanzapfungsschätzungen, und diese Sammlung von n Anzapfungen wird als Ω_n gekennzeichnet. Diese n mittleren Reaktionsanzapfungen werden mit einer Verzögerung JT_s
versehen angenommen, wobei T_s ein ganzzahliger Bruch der Symbolrate T ist. Der Ausdruck s_d(l–i) sind die Wunschsignal-Symboldaten, s_i(l–k) sind die Interferenzsignal-Symboldaten und ρ(–jT_s+kT) repräsentiert die Pulsform-Autokorrelationsfunktion. Der Index k repräsentiert die Symbole entsprechend Nicht-Null-Werten in der Impulsform-Autokorrelationsfunktion ρ(–jT_s+kT). In der Praxis, da ρ(–jT_s+kT) nicht null sein kann für eine größere Zahl von Abtastwerten, kann der Index k die Symbole repräsentieren, die |ρ(–jT_s + kT)| >∈ , wobei ∈ einige kleine positive Werte hat. Das obige Modell kann ausgedehnt werden für Bruchteilbeabstandete empfangene Daten y(pT_s+lT).
Um die Zahl N von Anzapfungen mittlerer Reaktionen von Interferenzsignalen zu finden, wird ein Metrik-Wert γ_n für jedes n∈{1,2,...,M} erzeugt. N wird ausgewählt als n, welches γ_n minimiert. Insbesondere die Metrik γ_n wird gebildet für n=1,..., M unter Verwendung von γn = |y(lT) – y ^n (lT)|2 + ρ(n), (4)wobei γ_n(lT)beschrieben wird durch Gleichung (3). Der Ausdruck ρ(n) ist ein Strafterm wie z.B. der informationstheoretische Ansatz, wie er in Akaike, "A New Look at the Statistical Model Identification", IEEE Transactions on Automatic Control, Band AC-19, Nr. 6, Dezember 1974, Seiten 716–723, beschrieben wird, sowie bei Merhav et al., "On the Estimation of the Order of a Markov Chain and Universal Data Compression", IEEE Transactions on Information Theory, Band 35, Nr. 5, September 1989, Seiten 1014–1019; und/oder Schart, "Estimating the Dimension of a Model, The Annals of Statistics", Band 6, Nr. 1978, Seiten 461–464. For das n_max, das γ_n minimiert, wird N=N_max ausgewählt und die entsprechende mittlere Reaktion und Verzögerungsschätzungen werden ausgewählt für die Verwendung bei gemeinsamer Demodulation.
Schließlich wird gemeinsame Demodulation 120/120' detailliert beschrieben. Eine bevorzugte Ausführungsform von gemeinsamer Demodulation verwendet einen Viterbi-Algorithmus zum gemeinsamen Schätzen der Wunsch- und Störsignal-Symbolabfolge ähnlich der in der oben erwähnten US-Patentanmeldung für Hafeez et al. beschriebenen. Jedoch ist in der vorliegenden Erfindung die Interferenzsignal-Synchronisationsfolge bekannt und kann verwendet werden als bekannte Symbole innerhalb des Erfassungsprozesses, selbst wenn sie zu der Wunschsignal-Synchronisationsfolge versetzt ist. Dies kann erzielt werden beispielsweise durch Einschränkung des Demodulationsgitters, um nur die bekannten Störsignal-Synchronisationssymbole in dem Demodulationsprozess zuzulassen. Zusätzlich ist die Interferenzsignal-Kanalschätzung allgemein zuverlässiger als der Gemeinsam-Halbblind-Demodulationsempfänger, und dieser Kanal kann adaptiv aktualisiert werden während der Demodulation. In einer alternativen Ausführungsform kann die gemeinsame Demodulation den Vorteil des ersten Erfassens des Erfassungssignals in Anspruch nehmen und diese Information gemeinsam mit der gemeinsamen Demodulation verwenden. Ein Beispiel dafür, wie diese Information verwendet werden kann (ohne gemeinsame Demodulation), ist in der oben zitierten Anmeldung mit der Seriennummer 09/201,623 beschrieben.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung werden detailliert in den Figuren beschrieben, einschließlich der Blockdiagramme und Ablaufdiagramme. Es wird verstanden werden, dass individuelle Blöcke der Figuren und Kombinationen von Blöcken in den Figuren durch Computerprogramm-Anweisungen implementiert werden können. Diese Computerprogramm-Anweisungen können bereitgestellt werden für einen Prozessor oder andere programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen einer Maschine derart, dass die Anweisungen, die auf dem Prozessor oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, eine Vorrichtung erzeugen zum Implementieren der in dem Block oder den Blöcken spezifizierten Funktionen. Diese Computerprogramm-Anweisungen können auch in einem computerlesbaren Speicher gespeichert werden, der einen Prozessor oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung anleiten kann, auf eine spezifische Weise zu funktionieren derart, dass die in dem computerlesbaren Speicher gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsartikel erzeugen, der Anweisungen einschließt, welche die in dem Block oder den Blöcken spezifizierten Funktionen implementieren.
Demgemäß unterstützen Blöcke der Figuren Kombinationen von Strukturen, die die spezifizierten Funktionen ausführen, Kombinationen von Vorrichtungen zum Ausführen der spezifizierten Funktionen, Kombinationen von Schritten zum Ausführen der spezifizierten Funktionen und/oder Programmanweisungen zum Ausführen der spezifizierten Funktionen. Es wird auch verstanden werden, dass individuelle Blöcke der Figuren und Kombinationen von Blöcken in den Ablaufdiagrammdarstellungen implementiert werden können durch Spezialhardware-basierte Computersysteme, welche die spezifizierten Funktionen oder Schritte ausführen, oder durch Kombinationen von Spezialhardware und Computeranweisungen.
In den Zeichnungen und der Beschreibung sind typische bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung offenbart worden, und obwohl spezifische Begriffe verwendet worden sind, werden sie nur in einem generischen und beschreibenden Sinn verwendet und nicht zum Zwecke der Einschränkung des Schutzbereichs der Erfindung, welcher in den folgenden Patentansprüchen dargelegt ist.

Claims

Verfahren des Empfangens eines Signals in Anwesenheit von Rauschen und Interferenz, gekennzeichnet durch das Umfassen der Schritte: Demodulieren des Signals, wenn ein Zusammenhang zwischen dem Signal und dem Rauschen und der Interferenz ein Kriterium erfüllt; und gemeinsames Demodulieren des Signals, wenn der Zusammenhang zwischen dem Signal und dem Rauschen und der Interferenz das Kriterium nicht erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 1: dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Demodulierens den Schritt des Demodulierens des Signals umfasst, wenn das Signal-zu-Rausch-und-Interferenz-Verhältnis einen Schwellwert überschreitet; und wobei der Schritt des gemeinsamen Demodulierens den Schritt des gemeinsamen Demodulierens des Signals umfasst, wenn das Signal-zu-Rausch-und-Interferenz-Verhältnis kleiner ist als der Schwellwert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert ein erster Schwellwert ist und wobei der Schritt des gemeinsamen Demodulierens die Schritte umfasst Demodulieren des Signals, wenn das Interferenz-zu-Rausch-Verhältnis kleiner ist als ein zweiter Schwellwert; und gemeinsames Demodulieren des Signals, wenn das Interferenz-zu-Rausch-Verhältnis den zweiten Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Interferenz ein Störsignal umfasst, einschließlich eines Störsignalsynchronisationswortes und wobei der Schritt des gemeinsamen Demodulierens die Schritte umfasst: Lokalisieren des Störsignalsynchronisationswortes in dem empfangenen Signal; und Bestimmen der Leistung des Störsignals in Bezug auf die Rauschleistung von dem lokalisierten Störsignalsynchronisationswort, um hierdurch das Interferenz-zu-Rausch-Verhältnis zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des gemeinsamen Demodulierens den Schritt des gemeinsamen Demodulierens des Signals ansprechend auf das lokalisierte Störsignalsynchronisationswort umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das empfangene Signal sowohl ein gewünschtes Signal einschließt, das eine gewünschte Signalsynchronisationsfolge einschließt, als auch ein Störsignal mit einer Störsignalsynchronisationsfolge, wobei das Verfahren außerdem die Schritte umfasst: Synchronisieren des empfangenen Signals; Erzeugen eines ersten gewünschten Signals, einer Schätzung eines Interferenz-zu-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals und ein Identifizieren der Störsignalsynchronisationsfolge von dem synchronisierten empfangenen Signal; Erzeugen einer Schätzung eines Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals; gemeinsames Demodulieren des empfangenen Signals ansprechend auf das Identifizieren der Störsignalsynchronisationsfolge zum Erzeugen eines zweiten gewünschten Signals; und Auswählen eines aus der Gruppe, bestehend aus dem ersten gewünschten Signal und dem zweiten gewünschten Signal, basierend auf der Schätzung des Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals und der Schätzung des Interferenz-zu-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des gemeinsamen Demodulierens außerdem anspricht auf das erste gewünschte Signal zum Erzeugen des zweiten gewünschten Signals.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch das fernere Umfassen des Schrittes: Schätzen eines Störsignalkanals ansprechend auf das synchronisierte empfangene Signal und auf das Identifizieren der Störsignalsynchronisationsfolge zum Erzeugen einer Kanalschätzung für das Störsignal, wobei der Schritt des gemeinsamen Demodulierens auch anspricht auf die Kanalschätzung für das Störsignal.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswahlschritt den Schritt des Auswählens des zweiten gewünschten Signals umfasst, wenn das Signal-zu-Rausch-und-Interferenz-Verhältnis kleiner ist als ein erster Schwellwert und wenn das Interferenz-zu-Rausch-Verhältnis größer ist als ein zweiter Schwellwert, und andernfalls den Schritt des Auswählens des ersten gewünschten Signals umfasst.
System zum Ausführen der Schritte des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Umfassen: eines Demodulators (310), der darauf anspricht, dass ein Zusammenhang zwischen dem Signal und dem Rauschen und der Interferenz ein Kriterium erfüllt; und einen Gesamt-Demodulator (120, 120'), der darauf anspricht, dass der Zusammenhang zwischen dem Signal und dem Rauschen und der Interferenz nicht das Kriterium erfüllt.
System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch das fernere Umfassen: eines Synchronisierers (106), der das empfangene Signal synchronisiert; eines Detektors (112, 112'), der anspricht auf den Synchronisierer zum Erzeugen eines ersten gewünschten Signals, einer Schätzung eines Interferenz-zu-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals und eines Identifizierens der Störsignalsynchronisationsfolge, wobei mindestens eines aus der Gruppe, bestehend aus dem Synchronisierer und dem Detektor, auch eine Schätzung eines Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals erzeugt; einen Gesamt-Demodulator (120, 120'), der anspricht auf den Synchronisierer und auf das Identifizieren der Störsignalsynchronisationsfolge zum Erzeugen eines zweiten gewünschten Signals; und einen Selektor (114), der eines aus der Gruppe, bestehend aus dem ersten gewünschten Signal und dem zweiten gewünschten Signal, basierend auf der Schätzung des Träger-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals und der Schätzung des Interferenz-zu-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals auswählt.
System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch das fernere Umfassen: eines Störsignalkanalschätzers (118, 118'), der anspricht auf das synchronisierte empfangene Signal und auf das Identifizieren der Störsignalsynchronisation.