DE60017424T2

DE60017424T2 - Mehrbenutzerdetektor für variable spreizfaktoren

Info

Publication number: DE60017424T2
Application number: DE60017424T
Authority: DE
Inventors: Alexander Reznik; J. Timothy LUBECKI; Ariela Zeira
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: US20080198828A1; BR0014206A; CA2385082C; US20020176392A1; DE60017424D1; KR20050039883A; HK1046338B; AU2636500A; CN1376338A; NO20021307D0; DK1214796T3; JP2003510884A; HK1046338A1; JP2008017520A; US7778232B2; CN1674456A; WO2001022610A1; US7136369B2; IL182118A; KR20020038934A

Description

Hintergrund der Erfindung
Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein digitale Vielfachzugriff-Kommunikationssysteme. Insbesondere betrifft die Verbindung ein Mehrbenutzerdetektorsystem und ein Verfahren für den gleichzeitigen Empfang von Daten von mehreren Benutzern mit verschiedenen Spreizfaktoren.
Beschreibung der verwandten Technik
Ein Vielfachzugriff-Kommunikationssystem ermöglicht mehreren Benutzern, auf das gleiche Kommunikationsmedium zuzugreifen, um Informationen zu senden oder zu empfangen. Das Medium kann zum Beispiel ein Netzkabel in einem lokalen Netzwerk oder LAN, einen Kupferdraht in dem klassischen Telefonsystem oder eine Luftschnittstelle für drahtlose Kommunikation aufweisen.
Ein Vielfachzugriff-Kommunikationssystem nach bisherigem Stand der Technik ist in 1 gezeigt. Auf das Kommunikationsmedium wird als ein Kommunikationskanal Bezug genommen. Kommunikationsverfahren, wie etwa Frequenzvielfachzugriff oder FDMA, Zeitvielfachzugriff oder TDMA, Vielfachzugriff mit Leistungsüberwachung oder CSMA, Codevielfachzugriff oder CDMA und andere ermöglichen den Zugriff auf das gleiche Kommunikationsmedium für mehr als einen Benutzer. Diese Verfahren können miteinander kombiniert werden, was hybride Arten von Vielfachzugriffsystemen erzeugt. Zum Beispiel ist der Zeitteilungsduplex- oder TDD-Modus des vorgeschlagenen W-CDMA-Standards der dritten Generation eine Kombination aus TDMA und CDMA.
Ein Beispiel für ein CDMA-Kommunikationssystem nach bisherigem Stand der Technik ist in 2 gezeigt. CDMA ist ein Kommunikationsverfahren, bei dem Daten mit einem verbreiterten Band (Spreizspektrum) übertragen werden, indem die zu übertragenden Daten mit einem Pseudo-Rauschsignal moduliert werden. Das zu übertragende Datensignal kann eine Bandbreite von lediglich ein paar Tausend Hertz haben, die über ein Frequenzband verteilt ist, das mehrere Millionen Hertz haben kann. Der Kommunikationskanal wird gleichzeitig von K unabhängigen Teilkanälen verwendet. Für jeden Teilkanal erscheinen alle anderen Teilkanäle als Störung.
Wie gezeigt, wird ein einzelner Teilkanal mit einer gegebenen Bandbreite mit einem eindeutigen Spreizcode kombiniert, welcher ein vorbestimmtes Muster wiederholt, das von einem breitbandigen Pseudo-Rausch- (pn-) Abfolgengenerator erzeugt wird. Diese eindeutigen Benutzerspreizcodes sind typischerweise pseudo-orthogonal zueinander, so daß die Kreuzkorrelation zwischen den Spreizcodes nahezu null ist. Ein Datensignal wird mit der pn-Abfolge moduliert, was ein digitales Spreizspektrumsignal erzeugt. Ein Trägersignal wird dann mit dem digitalen Spreizspektrumsignal moduliert und abhängig von dem Übertragungsmedium gesendet. Ein Empfänger demoduliert die Sendung, wobei er das digitale Spreizspektrumsignal extrahiert. Die gesendeten Daten werden nach der Korrelierung mit der passenden pn-Abfolge reproduziert. Wenn die Spreizcodes orthogonal zueinander sind, kann das empfangene Signal mit einem bestimmten Benutzersignal, das zu dem bestimmten Spreizcode gehört, korreliert werden, so daß nur das zu dem bestimmten Spreizcode gehörige gewünschte Benutzersignal verstärkt wird, während die anderen Signale für alle anderen Benutzer nicht verstärkt werden.
Jeder Wert des Spreizcodes ist als ein Chip bekannt und hat eine Chiprate, die gleich oder schneller als die Datenrate ist. Das Verhältnis zwischen der Chiprate und der Teilkanal-Datenrate ist der Spreizfaktor.
Um den möglichen Wertebereich des Datensignals zu erweitern, wird ein Symbol verwendet, um mehr als zwei Bi närwerte darzustellen. Ternär- und Quarternärsymbole nehmen jeweils drei oder vier Werte auf. Das Konzept eines Symbols ermöglicht einen höheren Informationsgrad, weil der Bitinhalt jedes Symbols eine eindeutige Impulsform vorschreibt. Abhängig von der Anzahl verwendeter Symbole gibt es eine gleiche Anzahl von eindeutigen Impuls- oder Wellenformen. Die Information wird an der Quelle in Symbole umgewandelt, die moduliert und für die Demodulation am Ziel über den Teilkanal gesendet werden.
Die Spreizcodes in einem CDMA-System werden so gewählt, daß die Störungen zwischen einem gewünschten Teilkanal und allen anderen Teilkanälen minimiert werden. Daher war der Standardansatz zum Demodulieren des gewünschten Teilkanals, alle anderen Teilkanäle – ähnlich einer Störung, die sich selbst in dem Kommunikationsmedium äußert – als Störung zu behandeln. Für dieses Verfahren konstruierte Empfänger sind Einbenutzer-, angepaßte Filter- und RAKE-Empfänger.
Da unterschiedliche Teilkanäle sich gegenseitig etwas stören, ist ein anderer Ansatz, an einem Empfänger alle Teilkanäle zu demodulieren. Der Empfänger kann allen Benutzern zuhören, die gleichzeitig senden, indem er für jeden von ihnen einen Decodieralgorithmus parallel laufen läßt. Diese Ideologie ist als Mehrbenutzerdetektion bekannt. Die Mehrbenutzerdetektion kann sich als eine deutliche Leistungsverbesserung gegenüber Einbenutzerempfängern erweisen.
Bezug nehmend auf 3 ist ein Systemblockschaltbild eines CDMA-Empfängers nach bisherigem Stand der Technik, der einen Mehrbenutzer-Detektor verwendet, gezeigt. Wie ein Fachmann auf diesem Gebiet erkennt, kann der Empfänger derartige Funktionen, wie die Funkfrequenz- oder HF-Abwärtsmischung und das zugehörige Filtern von Funkfrequenzkanälen, die Analog-Digital-Wandlung oder die optische Signaldemodulation für ein spezifisches Kommunikationsmedium umfassen. Die Ausgabe des Empfängers ist ein verarbeitetes Signal, entweder analog oder digital, das die kombinierten Spreizsignale aller aktiven Teilkanäle enthält. Der Mehrbenutzer detektor führt eine Mehrbenutzerdetektion aus und gibt mehrere Signale aus, die jedem aktiven Teilkanal entsprechen. Alle oder eine kleinere Anzahl der Gesamtanzahl von Teilkanälen kann verarbeitet werden.
Optimale Benutzerdetektoren sind rechenintensive Vorrichtungen, die zahlreiche komplexe mathematische Operationen durchführen und daher schwer preisgünstig zu implementieren sind. Um die Ausgaben zu minimieren, wurden als ein Kompromiß, der die Leistung von optimalen Detektoren annähert, weniger gute Mehrbenutzer-Detektoren, wie etwa lineare Detektoren, die weniger Rechenkomplexität erfordern, entwickelt. Lineare Detektoren umfassen Dekorrelatoren, Minimum-Mean-Square-Error- oder MMSE-Detektoren und nullerzwingende lineare Blockentzerrer oder ZF-BLEs.
Ein Systemblockschaltbild eines linearen Mehrbenutzerdetektors nach bisherigem Stand der Technik für die synchrone oder asynchrone CDMA-Kommunikation ist in 4 gezeigt. Von dem kommunikationsmedienspezifischen Empfänger (wie in 3) ausgegebene Daten werden mit einer Teilkanalschätzfunktion gekoppelt, welche die Impulsantwort jedes in einem jeweiligen Teilkanal übertragenen Symbols schätzt. Der lineare Detektor verwendet die Impulsantwortschätzungen zusammen mit einem Spreizcode eines Teilkanals, um die Daten jedes Teilkanals zu demodulieren. Die Daten werden für jeweilige Benutzer an Teilkanal-Datenverarbeitungsblöcke ausgegeben.
Um in einem physikalischen System die parallele Detektion von K Teilkanalbenutzern zu bewirken, werden lineare Mehrbenutzerdetektorverfahren als feste Gate-Arrays, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder DSPs und ähnliche ausgeführt. Feste Logiksysteme ermöglichen eine höhere Systemgeschwindigkeit, während Mikroprozessor-gesteuerte Systeme Programmierungsflexibilität bieten. Jede Implementierung, die für die Mehrbenutzerdetektion verantwortlich ist, führt eine Abfolge von mathematischen Operationen aus. Um die Funktionen zu beschreiben, definieren die folgenden Variablen typischerweise die Struktur und den Betrieb eines linearen Mehrbenutzerdetektors:
K = Gesamtzahl der Benutzer/Sender, die in dem System aktiv sind.
N_C = Anzahl von Chips in einem Datenblock. Die Anzahl von Chips ist erforderlich, weil diese Anzahl bei verschiedenen Spreizfaktoren ein für alle Benutzer gemeinsamer Größenwert ist. Die Anzahl von Chips ist durch den größten erlaubten Spreizfaktor teilbar. Für den Fall des synchronen CDMA kann ein Symbol von dem Benutzer mit dem größten Spreizfaktor einen Datenblock bilden. Daher kann N_C auf gleich dem größten Spreizfaktor reduziert werden.
W = Kommunikationskanal-Impulsantwortlänge in Chip. Dies ist im allgemeinen ein vordefinierter Parameter des Systems.
Q^(k) = Spreizfaktor des Benutzers k. Der Spreizfaktor ist gleich der Anzahl von Chips, die verwendet werden, um ein Symbol der Daten eines Benutzers zu spreizen. Ein System kennt die Spreizfaktoren im voraus und braucht sie nicht aus den empfangenen Daten abzuschätzen.
N_S(k) = Anzahl der von dem Benutzer k gesendeten Symbole. NS (k) = NC / Q(k).

d^(k) = von dem Benutzer k gesendete Daten(information). Die Daten werden in Form eines Vektors dargestellt, wobei ein Vektor eine Anordnung von Daten ist, die mit einer einzigen Indexvariablen indiziert sind. Für die Zwecke der Vektor- und Matrixoperationen, die folgen, sind alle Vektoren als Spaltenvektoren definiert. Das n-te Element von d^(k) ist das n-te Symbol, das von dem k-ten Benutzer gesendet wird.
h^(k) = von dem Benutzer k wahrgenommene Impulsantwort des Teilkanals als ein Vektor dargestellt. Dieser Betrag muß an dem Empfänger abgeschätzt werden. Die Abschätzungen des Empfängers für die Teilkanal-Impulsantworten werden als h^(k) bezeichnet. Die Elemente des Vektors h^(k) sind typischerweise komplexe Zahlen, die sowohl Amplituden- als auch Phasenschwankungen modellieren, die von dem Teilkanal eingebracht werden können.
ν^(k) = Spreizfaktor des Benutzers k als ein Vektor dargestellt. Für die Zwecke der linearen Mehrbenutzerdetektion ist es nützlich, an Vektoren zu denken, die den Abschnitt des Spreizcodes enthalten, der ein bestimmtes Symbol spreizt. Daher ist der Vektor ν^(k,n) als der Spreizcode definiert, der verwendet wird, um das von dem k-ten Benutzer gesendete n-te Symbol zu spreizen. Mathematisch ist er definiert als : ν_i ^(k,n) = ν_i ^(k) für (n–1) Q^(k) +1 ≤ i ≤ 1 nQ^(k) und 0 für alle anderen i, wobei i der Index von Vektorelementen ist.
r^(k) = ein Vektor, der die Daten des Benutzers k darstellt, die durch die Spreizfolge ν^(k) gespreizt sind und durch den Teilkanal h^(k) dieses Benutzer gesendet wurden. Der Vektor r^(k) stellt Kanalbeobachtungen dar, die während der Zeitspanne ausgeführt werden, wenn ein Datenblock ankommt. Das i-te Element des Vektors r^(k) kann definiert werden als:
Das an dem Empfänger empfangene Signal umfaßt alle Benutzersignale r^(k) plus Rauschen. Daher können wir den empfangen Datenvektor r wie folgt definieren:
Der Vektor n in Gleichung 2 stellt Rauschen dar, das von dem Kommunikationskanal eingeführt wird.
5 zeigt ein System und ein Verfahren eines linearen Mehrbenutzerdetektors nach bisherigem Stand der Technik. Die geschätzten Teilkanal-Impulsantwortvektoren h^(k) und die Spreizcodes ν^(k) werden verwendet, um für jeden Be nutzer k eine Systemübertragungs-Antwortmatrix zu erzeugen. Eine Matrix ist ein Block von Zahlen, die durch zwei Indexvariablen indiziert werden und als ein rechteckiges Gitter angeordnet sind, wobei die erste Indexvariable ein Zeilenindex und die zweite Indexvariable ein Spaltenindex ist.
Eine Systemübertragungs-Antwortmatrix für den Benutzer k wird typischerweise als A^(k) bezeichnet. Das Element der i-ten Zeile und der n-ten Spalte wird als A_i,n ^(k) bezeichnet und ist definiert als:
Jede Spalte der Matrix A^(k) entspricht einer angepaßten Filterausgabe für ein bestimmtes Symbol, das von dem Benutzer k während der interessierenden Zeitspanne gesendet wurde. Wiederum Bezug nehmend auf 5 werden die empfangenen Daten r auf eine Kombination der Spreizcodes und Teilkanal-Impulsantworten aller Benutzer abgestimmt. Daher enthält A^(k) N_S ^(k) angepaßte Filterantworten. Die Spalten A^(k) haben die Form
wobei b_n ^(k) eine Größe von Q(k) + W – 1 Gleichung 5hat und vom Oberteil der Matrix A_n ^(k) um Q(k) (n–1) Gleichung 6versetzt ist.
Da die Spreizcodes über Symboldauern nicht periodisch sind, gilt b_i ^(k) ≠ b_j ^(k) für i ≠ j. Die Elemente eines Vektors, die nicht null sein können, werden als der Träger des Vektors bezeichnet. Daher ist b_n ^(k) der Träger von A_n ^(k).
Wenn einmal eine Systemübertragungsmatrix für jeden Benutzer erzeugt wurde, wird eine Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A erzeugt, indem die Systemübertragungsmatrizen für alle Benutzer, wie weiter unten gezeigt, verkettet werden: A = [A(1),..., A(k),..., A(K)] Gleichung 7
Gemäß Modulationsverfahren nach bisherigem Stand der Technik können die Elemente von h^(k) komplexe Zahlen sein. Es folgt dann, daß Elemente von A ungleich null komplexe Zahlen sein können.
Ein Beispiel für eine Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A für einen theoretischen Mehrbenutzerdetektor nach bisherigem Stand der Technik, der gemäß den Gleichungen 4, 5, 6 und 7 aufgebaut ist, ist
für zwei (k=2) Benutzer, wobei A⁽¹⁾ und A⁽²⁾ sechzehn Chips in einem Datenblock (N_C = 16), eine Kanalimpuls-Antwortlänge von vier (W = 4) und einen Spreizfaktor von zwei (Q⁽¹⁾ = 2) für den ersten Benutzer und für den zweiten Benutzer einen Spreizfaktor von vier (Q⁽²⁾ = 4) haben. In der sich ergebenden Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A bezeichnet b_n,i ^(k) das i-te Element der kombinierten System- und Kanalantwort für das n-te Symbol des k-ten Benutzers.
Die empfangenen Daten r werden unter Verwendung der Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A, die eine Reihe von angepaßten Filterantworten darstellt, verarbeitet, um einen Vektor aus angepaßten Filterausgaben zu erzeugen, der als y bezeichnet wird. Der angepaßte Filterarbeitsschritt wird definiert als: y = AHr. Gleichung 9
Die Matrix A^H stellt die Hermitesche (oder komplex) Transponierte der Matrix A dar. Die Hermitesche Transponierte ist definiert als A H / ij = Aji, wobei der Überstrich die Operation bezeichnet, bei der die Konjugierte einer komplexen Zahl genommen wird. Die angepaßten Filterausgaben werden dann mit dem Inversen einer objektiven Matrix O multipliziert. Die objektive Matrix O stellt die Verarbeitung dar, die jede Art von linearem Empfängermodell unterscheidet. Sie wird aus der Systemübertragungsmatrix A abgeleitet.
Der nullerzwingende lineare Blockentzerrer- (ZF-BLE) Empfänger ist ein linearer Empfänger mit einer objektiven Matrix, die als O = A^HA spezifiziert ist. Der lineare Minimum-Mean-Square-Error-Blockentzerrer- (MMSE-BLE-) Empfänger ist ein linearer Empfänger mit einer objektiven Matrix, die als O = A^HA + σ²I spezifiziert ist, wobei σ² die Abweichung des Rauschens ist, das auf jedem der Symbole des empfangenen Datenvektors r vorhanden ist, und die Matrix I als eine Einheitsmatrix bekannt ist. Eine Einheitsmatrix ist quadratisch und symmetrisch mit Einsen auf ihrer Hauptdiagonalen und Nullen überall sonst. Die Größe der Einheitsmatrix wird so gewählt, daß die Additionsoperation gemäß den Regeln der linearen Algebra gültig wird.
Für einen Dekorrelator (dekorrelierender Empfänger) wird die Matrix A vereinfacht, indem die Kanalantworten h^(k) ausgelassen werden und nur die Spreizcodes und ihre Kreuzkorrelations- (Störungs-) Eigenschaften berücksichtigt werden. Eine Kreuzkorrelationsmatrix, auf die üblicherweise als R Bezug genommen wird, wird im allgemeinen für Empfänger vom Dekorrelatortyp konstruiert. Diese Matrix kann konstruiert werden, indem davon ausgegangen wird, daß in der obigen Definition von A W = 1 und h_i ^(k) = 1 (d.h. die Kanalantwort jedes Teilkanals ist ein Impuls). Dann ist die Kreuzkorrela tionsmatrix R die objektive Matrix O, wie für den ZF-BLE-Empfänger definiert. Ein Dekorrelator dient häufig als ein Teilverfahren eines komplexeren Mehrbenutzer-Detektionsempfängers. Wenn die objektive Matrix einmal erzeugt ist, invertiert der Mehrbenutzerdetektor die Matrix, was als O^–1 bezeichnet wird.
Die Inverse der objektiven Matrix wird dann mit dem abgestimmten Filterausgabevektor y multipliziert, um Schätzungen des Datenvektors d zu erzeugen, wobei d (Schätzung) = O^–1y. Die Invertierung der objektiven Matrix O ist ein komplexes rechenintensives Verfahren. Die Anzahl von Operationen, die benötigt werden, um dieses Verfahren auszuführen, nehmen mit der dritten Potenz mit der Größe der Matrix O zu. Für die meisten asynchronen CDMA-Empfänger ist die Größe von O sehr groß, was dieses Invertierungsverfahren unpraktikabel macht.
Um diese Beschränkung zu überwinden und das System physikalisch realisierbar zu machen, wird ein numerisches Verfahren, das Cholesky zu verdanken ist, verwendet. Die Cholesky-Zerlegung kann die Rechenkomplexität zur Invertierung der Matrix O erheblich verringern, wenn die Matrix abgeschlossen ist.
Eine abgeschlossene Matrix ist eine quadratische Matrix, die nur auf einigen Diagonalen weg von der Hauptdiagonale Werte ungleich null hat. Die Anzahl von Diagonalen ungleich null benachbart zur Hauptdiagonale, die mindestens ein Element ungleich null haben, wird als Bandbreite bezeichnet. Somit wird eine symmetrische Matrix M abgeschlossen mit der Bandbreite p genannt, wenn mij = 0 für alle j > i + p, Gleichung 10wobei m_ij ein Element von M ist, wobei i der Zeilenindex und j der Spaltenindex ist. Für eine abgeschlossene Matrix mit der als n bezeichneten Größe und der als p bezeichneten Bandbreite kann die Cholesky-Zerlegung die erforderlichen numerischen Operationen zum Invertieren der objektiven Matrix O von der Änderung mit der dritten Potenz der Größe der Matrix n³ auf die Änderung mit dem Quadrat der Größe der Bandbreite np² verringern.
Wie weiter oben diskutiert ist die objektive Matrix für einen ZF-BLE-Empfänger O = A^HA. Um die numerische Komplexität zu veranschaulichen, ist die objektive Matrix O für die in Gleichung 6 gezeigte Gesamtsystem-Antwortmatrix
wobei Nullen alle Elemente bezeichnen, die durch eine mathematische Operation null ergeben, und wobei xen Werte ungleich null darstellen. Wenn die Elemente ungleich null der i-ten Zeile und der j-ten Spalte der Gesamtsystem-Antwortmatrix nicht den gleichen Vektorindex haben, dann ist das entsprechende Element der objektiven Matrix O mit dem Zeilenindex i und dem Spaltenindex j 0. Die Bandbreite von 0 (Gleichung 11) ist gleich 9, weil es bis zu neun Spalten von der Hauptdiagonale weg Element ungleich null gibt.
Die objektive Matrix 0, wie sie in dem in 5 gezeigten Empfänger nach bisherigem Stand der Technik aufgebaut ist, ist nicht gut abgeschlossen. Daher kann die Cholesky-Zerlegung nicht wirksam verwendet werden, um die Rechenkomplexität beim Invertieren der Matrix O zu verringern. Der Stand der Technik offenbart jedoch, daß, wenn alle Benutzer mit gleichen Spreizfaktoren senden, vor der Berechnung einer objektiven Matrix O eine Neuordnung der Gesamtsystem-Antwortmatrix A durchgeführt werden kann, was die Matrix O in eine abgeschlossene Matrix verwandelt. Ein Systemblockdiagramm für dieses Verfahren ist in 6 gezeigt.
Das Verfahren, das die Spaltenneuanordnung der Matrix A berechnet, führt die Neuanordnung ohne zusätzliche Information aus. Die Neuanordnung verringert die Operationskomplexität beim Invertieren der Matrix. Wenn das Detektionsverfahren einmal beendet ist, wird ein Benutzerdatenvektor d berechnet, ein umgekehrtes Neuanordnungsverfahren wird durchgeführt, wobei der Vektor d für die weitere Verarbeitung zurück in seine Originalform entschlüsselt wird.
In einem typischen asynchronen CDMA-System ist die Bandbreite einer neu geordneten objektiven Matrix mindestens zehn mal geringer als ihre Originalgröße. Daher wird bei der Verarbeitungszeit eine Ersparnis von mindestens einem Faktor von 100 erreicht, wenn die Cholesky-Zerlegung für eine objektive Matrix auf der Basis einer neu angeordneten Gesamtsystem-Antwortmatrix durchgeführt wird. Der bisherige Stand der Technik hat jedoch kein Neuanordnungsverfahren behandelt, wenn zwischen aktiven Benutzern verschiedene Spreizfaktoren in Verwendung sind.
"Zero Forcing and Minimum Mean-Square-Error-Equalization for Multiuser Detection in Code-Division Multiple-Access Channels", Klein et al., IEEE Transactions on Vehicular Technology, Bd. 45, Nr. 2, Mai 1996, S. 276 – 287, offenbart Mehrbenutzerdetektionsansätze. Diese Ansätze verwenden eine Systemantwortmatrix in einem nullerzwingenden Entzerrer und eine Minimum-Square-Error-Entzerrung, um Daten zu gewinnen.
"A Novel and Efficient Solution to Block-Based Joint-Detection Using Approximate Cholesky Factorization", Karimi et al., IEEE International Symposium in Personal, Indoor and Mobile Radio Communication, XX; XX, Bd. 3, 1998, S. 1340 – 1345, offenbart einen linearen nullerzwingenden Blockentzerrer, der einen ungefähren Cholesky-Faktor verwendet. Der Cholesky-Faktor wird unter Verwendung einer Systemantwortmatrix abgeleitet.
Folglich besteht ein Bedarf, ein Verfahren zu bestimmen, um die Anzahl der Invertierungsschritte zu ver ringern, wenn verschiedene Spreizfaktoren in Verwendung sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrbenutzerdetektor, der synchrone und asynchrone CDMA-Teilkanäle mit verschiedenen Spreizfaktoren mit verringerter Rechenkomplexität detektiert und decodiert. Der Mehrbenutzerdetektor der vorliegenden Erfindung paßt zusammen mit ZF-BLE, MMSE, dekorrelierenden Detektoren und ähnlichen, die eine Cholesky-Zerlegung verwenden, um numerische Operationen zu minimieren. Das System und das Verfahren ordnen die Spalten der Systemübertragungs-Antwortmatrizen, welche die wesentlichen Antworteigenschaften einzelner Benutzer darstellen, in eine gut abgeschlossene Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix neu an, welche mehrere angepaßte Filterantworten für einen gegebenen Block empfangener Daten darstellt. Die Erfindung verringert in Verbindung mit einer Cholesky-Zerlegung die Anzahl erforderlicher mathematischer Operationen vor dem parallelen angepaßten Filtern.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, mehrere Benutzer, die über eine CDMA-Schnittstelle senden, mit verringerter Rechenkomplexität zu detektieren, wobei jeder Benutzer einen unterschiedlichen Spreizfaktor verwenden kann.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, vorhandene lineare Detektoren in einem Mehrbenutzerdetektor zu verwenden, ohne einen unter allen CDMA-Teilkanälen einheitlichen Spreizfaktor zu erfordern.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Bandbreite einer Matrix, die mehrere angepaßte Filter darstellt, vor der Invertierung wirksam zu begrenzen.
Andere Aufgaben und Vorteile des Systems und des Verfahrens werden für Fachleute auf dem Gebiet nach dem Lesen der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Vielfachzugriff-Kommunikationssystems nach bisherigem Stand der Technik.
2 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines CDMA-Kommunikationssystems nach bisherigem Stand der Technik.
3 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines CDMA-Empfängers mit Mehrbenutzerdetektion nach bisherigem Stand der Technik.
4 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Mehrbenutzerdetektors nach bisherigem Stand der Technik.
5 ist ein Blockschaltbild eines linearen Mehrbenutzerdetektors nach bisherigem Stand der Technik.
6 ist ein Blockschaltbild eines linearen Mehrbenutzerdetektors nach bisherigem Stand der Technik, der die Cholesky-Zerlegung verwendet.
7 ist ein Blockschaltbild eines linearen Mehrbenutzerdetektors der vorliegenden Erfindung.
8 bildet die Versätze des Ober- und Unterteils der Spalten der Systemübertragungs-Antwortmatrix A^(k) ab.
9 bildet eine Matrixspaltenindex-Wertzuweisung ab.
10A und 10B sind Flußdiagramme eines alternativen Verfahrens, das die vorliegende Erfindung implementiert.
11 bildet die Schritte zur Zusammensetzung einer Spreizfaktor-Gruppenmatrix A_G ^(g) ab.
12 bildet die Schritte zur Zusammensetzung einer A'-Matrix gemäß der vorliegenden Erfindung ab.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Ausführungsformen werden unter Bezug auf die gezeichneten Figuren beschrieben, wobei gleiche Nummern durchweg gleiche Elemente bezeichnen.
In 7 ist ein Mehrbenutzerdetektor 17 der vorliegenden Erfindung gezeigt, um nach dem Empfang mehrere Be nutzer, die über einen gemeinsamen CDMA-Kanal senden, zu detektieren. Der Mehrbenutzerdetektor 17 weist mehrere Prozessoren mit parallel laufenden Speichern auf, die verschiedene Vektor- und Matrizenoperationen durchführen. Alternative Ausführungsformen der Erfindung umfassen feste Gate-Arrays und DSPs, welche die Funktionen der verschiedenen Prozessoren ausführen. Der Detektor 17 weist auf: einen ersten Eingang 19 zum Eingeben einzelner k Teilkanal-Impulsantwortschätzungen, die als Vektoren h^(k) ausgebildet sind, um für alle empfangenen Datensignale die Intersymbolstörung oder ISI, die durch die eigenen Symbole eines Teilkanals verursacht wird, und die Vielfachzugriffstörung oder die MAI, die durch Symbole von Teilkanälen anderer Benutzer verursacht wird, zu korrigieren, einen zweiten Eingang 21 zum Eingeben von Daten von allen Benutzern k, die in einem diskreten Zeitblock in der Form eines Eingangsvektors r gesendet werden, der die kombinierten Daten des Teilkanals jedes Benutzers enthält, und einen Ausgang 23 zum Ausgeben von Benutzerdaten d^(k) für jeden Benutzer k aus den empfangenen Kanaldaten r in der Form eines Ausgangsvektors. Die Gesamtzahl von Benutzern K und der Spreizfaktor Q_(k) für jeden Benutzer (k = 1, 2, 3 ... K) sind von vornherein bekannt.
Um aus den kombinierten Benutzerdaten r Benutzerdaten d^(k) für einen spezifischen Benutzer zu erhalten, müssen die Benutzerdaten unter Verwendung eines angepaßten Filters 25 oder etwas ähnlichem gefiltert werden. Ein in dieser Technik Bewanderter erkennt, daß ein angepaßtes Filter 25 eine Antwortcharakteristik erfordert, welche die komplex Konjugierte der Kombination aus der Spreizimpulsform und der Teilkanal-Impulsantwort des Benutzers ist, um eine Ausgabe mit einem Pegel zu erzeugen, der das Signal vor der Übertragung darstellt. In das Filter 25 eingegebene Signale, die nicht mit einer gegebenen Antwortcharakteristik übereinstimmen, erzeugen eine niedrigere Ausgabe.
Jede einzelne k Teilkanal-Impulsantwortschätzung h^(k) wird in einen ersten Speicher 27 eingegeben, wo sie mit dem Spreizcode 29 des gleichen Benutzers kombiniert wird (Gleichung 3), wobei eine Systemübertragungs-Antwortschätzungsmatrix A^(k) für diesen Benutzer erzeugt wird. Ein Anordnungsprozessor 33 der vorliegenden Erfindung 17 führt eine Neuordnung aller Spalten A_n ^(k) der Matrix durch. Das Anordnungsverfahren 99 erfordert, daß jede Teilkanalübertragungs-Antwortmatrix A^(k) die Spaltenstruktur hat, die durch Gleichung 4 definiert ist und welche für lineare Empfänger typisch ist. Wenn die Systemübertragungs-Antwortmatrizen A^(k) nicht die durch Gleichung 4 definierte Form haben, ordnet der Anordnungsprozessor 33 zuerst die Spalten in die durch Gleichung 4 definierte Struktur. Die vorliegende Erfindung 17 erfordert nicht, daß alle Systemübertragungs-Antwortmatrizen A^(k) in eine Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A, wie durch Gleichung 7 definiert, verkettet werden.
Der Anordnungsprozessor 33 untersucht jede Systemübertragungs-Antwortmatrixspalte A⁽¹⁾, A⁽²⁾, A⁽³⁾,... A^(k) nach der Anzahl von Elementen ungleich null von dem Träger jedes Vektors b_n ^(k) (Gleichung 4), der die oberen o^(k) _Tn und unteren o^(k) _Bn Versätze, wie in 8 (für eine Matrix) gezeigt, definiert. Wie bereits beschrieben, hat jede Systemübertragungs-Antwortmatrix A^(k) die gleiche Anzahl von Zeilen; nur die Anzahl von Spalten variiert. Wie in 9 gezeigt, weist der Anordnungsprozessor 33 für jede Spalte jeder Systemübertragungs-Antwortmatrix A^(k) auf der Basis ihrer jeweiligen oberen o^(k) _Tn und unteren o^(k) _Bn Versätze einen Indexwert n_i zu. Die Spaltenwerte werden in der Reihenfolge zunehmender Größe von Spalten mit minimalem oberem Versatz zu Spalten mit maximalem oberen Versatz und minimalem unterem Versatz zugewiesen.
Wenn man auf zwei Spalten stößt, bei denen eine einen größeren oberen Versatz und einen größeren unteren Versatz hat als eine andere hat und wenn die Differenz zwischen den oberen Versätzen größer als die Differenz zwischen den unteren Versätzen ist, wird der Spalte mit dem niedrigeren oberen Versatz der niedrigere Index n_i zugewiesen. Wenn die Differenz zwischen unteren Versätzen größer als die Differenz zwischen oberen Versätzen ist, wird der Spalte mit dem größeren unteren Versatz der niedrigere Index n_i zugewiesen.
Wenn die Differenzen zwischen oberen und unteren Versätzen gleich sind, kann einer der beiden Spalten der niedrigere Index n_i zugewiesen werden.
Der Anordnungsprozessor 33 setzt eine Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A' in der Reihenfolge der zugewiesenen Spaltenindizes n_i zusammen. Die Spaltenindizes n_i werden für die Verwendung während des Entschlüsselungsverfahrens 45 in dem Speicher 33 gehalten. Als ein Beispiel erzeugt das Anordnungsverfahren 99 der vorliegenden Erfindung 17 unter Verwendung der in Gleichung 8 beschriebenen und gezeigten Gesamtantwortmatrizen A⁽¹⁾ und A⁽²⁾ die weiter unten gezeigte Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A'
Das Anordnungsverfahren 99 indizierte die acht Spalten (1 –8) der Systemübertragungs-Antwortmatrix A⁽¹⁾ und die vier Spalten (9 – 12) der Systemübertragungs-Antwortmatrix A⁽²⁾ in der Reihenfolge 1, 9, 2, 3, 10, 4, 5, 11, 6, 7, 12, 8, um eine gut abgeschlossene Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A zu erzeugen (Gleichung 12).
Die weiter oben beschriebene Ausführungsform des Anordnungsverfahrens 99 bedingt eine Untersuchung jeder Systemübertragungs-Antwortmatrix A⁽¹⁾, A⁽²⁾, A⁽³⁾ ,... A^(k), wobei jede Spalte mit jeder anderen Spalte bezüglich oberen o^(k) _Tn und unteren Versätzen o^(k) _Bn verglichen wird. In Anbetracht der besonderen Struktur jeder Systemübertragungs-Antwortmatrix A^(k), nämlich, daß die Spalten jeder Matrix beim Vorrücken von links nach rechts in der Reihenfolge zunehmender oberer Versätze und abnehmender unterer Versätze angeordnet sind (Referenzgleichung 8, Matrizen A⁽¹⁾ und A⁽²⁾), kann ein alternatives Verfahren 199 durchgeführt werden, ohne jede Systemübertragungs-Antwortmatrix A^(k) direkt untersuchen zu müssen.
Das alternative Verfahren 199 ist in 10A und
10B gezeigt. Alle Systemübertragungs-Antwortmatrizen A^(k), die Benutzern mit gleichen Spreizfaktoren entsprechen (Schritt 201), werden zusammengefaßt (Schritt 203). Für jede Spreizfaktorgruppe g, werden innerhalb des Prozessors 33 Speicher zugewiesen, die fähig sind, alle Spalten von allen Systemübertragungs-Matrizen A⁽¹⁾, A⁽²⁾, A⁽³⁾,... A^(k) zu speichern. Die Spreizfaktorgruppen g werden in der Reihenfolge zunehmender Spreizcodefaktoren angeordnet.
Ein beispielhaftes System, das die Leistungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung 199 darstellt, enthält sieben Benutzer mit vier verschiedenen Spreizfaktoren Q^(k), die wie folgt zugeordnet sind:

Benutzer 1 (Q⁽¹⁾) = 8 Benutzer 2 (Q⁽²⁾) = 8

Benutzer 3 (Q⁽³⁾) = 8 Benutzer 4 (Q⁽⁴⁾) = 32

Benutzer 5 (Q⁽⁵⁾) = 16 Benutzer 6 (Q⁽⁶⁾) = 16

Benutzer 7 (Q⁽⁷⁾) = 4.
Unter Verwendung des Systems und des Verfahrens 199 der vorliegenden Erfindung 17 werden die Systemübertragungs-Antwortmatrizen A^(k) in Spreizfaktorgruppen getrennt:

Gruppe 1 (Spreizfaktor 4) A⁽⁷⁾

Gruppe 2 (Spreizfaktor 8) A⁽¹⁾, A⁽²⁾, A⁽³⁾

Gruppe 3 (Spreizfaktor 16) A⁽⁵⁾, A⁽⁶⁾

Gruppe 4 (Spreizfaktor 32) A⁽⁴⁾.
Eine jeweilige Spreizfaktorgruppe g weist mindestens eine Systemübertragungs-Antwortmatrix A^(k) auf, wobei jede Matrix A^(k) beliebig von 1 bis L^(g) indiziert ist. Jede Spreizfaktorgruppe g ist nach zunehmender Spreizfaktorgröße indiziert.
Innerhalb jeder Spreizfaktorgruppe werden die Spalten der zugehörigen Systemübertragungs-Antwortmatrizen A^(k) in gemeinsame Spreizfaktorgruppenübertragungs-Antwortmatrizen A_G ^(g) zusammengesetzt, wobei g = 1, 2, 3,... G ist (Schritt 205). Wie in 11 gezeigt, kopiert das Verfahren 199 die erste Spalte der Systemübertragungs-Antwortmatrix mit dem Index eins auf die erste leere Spalte von A_G ^(g); die erste Spalte der Systemübertragungs-Antwortmatrix mit dem Index zwei auf die zweite leere Spalte von A_G ^(g); was über die restlichen Systemübertragungs-Antwortmatrizen in einer jeweiligen Spreizfaktorgruppe g fortgesetzt wird, bis alle ersten Spalten kopiert sind. Das Verfahren 199 macht für jede Matrix A^(k) in der jeweiligen Spreizfaktorgruppe A_G ^(g) mit dem Kopieren der zweiten Spalten, der dritten Spalten, etc. weiter.
Alle Matrizen in einer Spreizfaktorgruppe g haben aufgrund des gleichen Spreizfaktors die gleiche Anzahl von Spalten. Daher haben die zusammengesetzten Spreizfaktorgruppenübertragungs-Antwortmatrizen A_G ^(g) L^(g) mal die Anzahl von Spalten in einer zugehörigen Systemübertragungs-Antwortmatrix A^(k). Für gleiche Spreizfaktoren ist das Anordnungsverfahren, wie es auf jede einzelne Systemübertragungs-Antwortmatrix pro Gruppe angewendet wird, ähnlich zu Verfahren des Stands der Technik für das Zusammensetzen einer Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A.
Um eine Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A' zusammenzusetzen, die verschiedene Spreizfaktoren in Einklang bringt, wird die Spreizfaktorgruppenübertragungs-Antwortmatrix A_G ^(g) mit dem niedrigsten Spreizfaktor beginnend mit der ersten Spalte, d.h. der Spalte eins von A_G ^(g) auf die erste zugewiesene Spalte von A', sequentiell (Schritt 207) in den Speicher 33a kopiert. Die Spreizfaktorgruppenübertragungs-Antwortmatrix A_G ^(g) mit dem niedrigsten Spreizfaktor hat die maximale Anzahl von Spalten. Alle anderen Spreizfaktorgruppenübertragungs-Anwortmatrixspalten werden in diese Grundmatrix A' eingesetzt.
Wenn die Systemspreizfaktoren geradzahlige Vielfache voneinander sind (Schritt 209), setzt der Prozessor 33 die Gesamtsystemantwortmatrix A' zusammen (Schritt 211), indem die restlichen Spreizfaktorgruppenübertragungsmatrizen A_G ^(g) in beliebiger Reihenfolge betrachtet werden (Schritt 209). Für jede Spreizfaktorgruppenübertragungsmatrix A_G ^(g) leitet der Prozessor 33 einen Spaltenbezugsortindex m ab
wobei Q^(g) den Spreizfaktor bezeichnet, der zu der betrachteten Spreizfaktorgruppenübertragungsmatrix A_G ^(g) gehört, Q⁽¹⁾ den niedrigsten Spreizfaktor unter allen Gruppen bezeichnet und n die Spalte der betrachteten Spreizfaktorgruppenübertragungs-Antwortmatrix A_G ^(g) ist, wobei n = 1, 2, 3, ... N (Schritt 211).
Um den Spaltenortsindex m zu verwenden, wird ein Bezugsort in A' abgeleitet (Schritt 215), wobei die Gesamtzahl von Systemübertragungs-Antwortmatrizen L⁽¹⁾ verwendet wird, welche die Spreizfaktorgruppenmatrix mit dem niedrigsten Spreizfaktor bilden. m × L(1) Gleichung 14
Der Prozessor 33 leitet unter Verwendung der Anzahl von Systemübertragungs-Antwortmatrizen, die zu der gerade betrachteten Spreizfaktorgruppe gehören, einen Spaltensatz aus der betrachteten Spreizfaktorgruppenübertragungs-Antwortmatrix A_G ^(g) ab (Schritt 217) L(g) × (n – 1) bis L(g) × n Gleichung 15Der Prozessor 33 kopiert den durch Gleichung 15 definierten Spaltensatz von A_G ^(g) und setzt ihn (Schritt 219), wie in
12 gezeigt, nach der Spalte von A_G ⁽¹⁾, welche den durch Gleichung 14 definierten Bezugsort hat, in die Grundmatrix A' ein. Die restlichen Spalten der betrachteten Spreizfaktorgruppenmatrix werden ebenso kopiert und in die Grundmatrix A' eingesetzt (Schritt 221). Nachdem alle Spalten von einer Spreizfaktorgruppenmatrix angeordnet sind, wählt der Prozessor 33 die nächste Spreizfaktorgruppenmatrix A_G ^(g) (Schritt 223) und führt das obige Verfahren aus. Die Gleichungen 13, 14 und 15 erlauben, daß die i-ten Spalten von den restlichen Spreizfaktorgruppenübertragungsmatrizen A_G ^(g) nach einer m-ten Spalte mit einem ähnlichen Träger in A' angeordnet werden (Schritt 225).
Wenn die Systemspreizfaktoren keine geradzahligen Vielfachen voneinander sind, ergibt der rechte Ausdruck von Gleichung 13 keine ganze Zahl. In diesem Fall rundet der Prozessor 33 das Ergebnis von Gleichung 13 auf die nächste ganze Zahl über oder die nächste ganze Zahl unter dem Wert (Schritt 213). Die Rundungsrichtung hat eine vernachlässigbare Auswirkung auf die Leistung des Gesamtsystems. Die Reihenfolge, in der der Rest der Gruppensystemübertragungsmatrizen A_G ^(g) betrachtet wird, kann eine Auswirkung auf die Systemleistung haben. Vorabkenntnis der Spreizfaktoren kann genutzt werden, um die optimale Reihenfolge im voraus zu wählen.
Unter Verwendung der weiter oben beschriebenen Anordnungsverfahren und für den Fall, daß Spreizfaktoren geradzahlige Vielfache voneinander sind, kann eine Matrixbandbreite B erreicht werden, die als begrenzt gezeigt werden kann auf:
Die Gleichung 16 sagt voraus, daß die Bandbreite der Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix von Gleichung 11 zwischen 3 und 6 ist. Eine Untersuchung von Gleichung 12 macht deutlich, daß die Bandbreite nach einer der Anordnungsverfahren 99, 199 der vorliegenden Erfindung 17 4 ist.
Die Verbesserung, welche die vorliegende Erfindung 17 zur Verfügung stellt, wird ferner zu schätzen gewußt, wenn die Anzahl übertragener Symbole zunimmt. Wenn ein System 16000 Chip (800 Symbole für einen ersten Benutzer und 400 Symbole für einen zweiten Benutzer) senden würde, wäre die Bandbreite der Matrix A^HA etwa 800. Bei Verwendung des Anordnungsverfahrens 99, um eine Gesamtsystem-Antwortmatrix A zu erzeugen, bleibt die Bandbreite von A'^HA' vier, da die Bandbreite (Gleichung 16) unabhängig von der Anzahl der übertragenen Symbole ist. Nachdem alle Elemente der objektiven Matrix O abgeleitet sind, wird die Invertierung 41 durchgeführt. Da die Komplexität beim Invertieren einer Matrix proportional zum Quadrat ihrer Bandbreite ist, stellt die vorliegende Erfindung 17 eine Verringerung der Rechenkomplexität um einen Faktor von etwa (800/4)² = 200² = 40000 zur Verfügung.
Die Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A' liefert die Antwortcharakteristiken an das angepaßte Filter 25. Jede Spalte der Systemantwortmatrix A' ist ein Vektor, der die Antwortcharakteristiken eines bestimmten Symbols darstellt. Der empfangene Datenvektor r wird in das angepaßte Filter 25 eingegeben, wo er an jede Antwortcharakteristik aus der Gesamtsystemübertragungs-Antwortmatrix A' angepaßt wird, um einen angepaßten Filterausgangsvektor y zu erzeugen. Jedes Element des Ausgangsvektors y entspricht einer vorläufigen Schätzung für ein bestimmtes Symbol, das von einem gegebenen Benutzer gesendet wird. Der Ausgangsvektor y von dem angepaßten Filter 25 wird mit der invertierten objektiven Matrix O in einen Multiplizierer 43 geladen. Sowohl der Ausgangsvektor y des angepaßten Filters 25 als auch die invertierte objektive Matrix O werden multipliziert, was einen Benutzerdatenvektor d ergibt. Der Benutzerdatenvektor d enthält alle Daten, die von allen Benutzern während des diskreten Zeitblocks gesendet werden. Da die objektive Matrix O und die Ausgabe des angepaßten Filters 25 auf der Gesamtsystemantwortmatrix A' basieren, muß der Benutzerdatenvektor d entschlüsselt werden. Das Entschlüsselungsverfahren 149 ist das Inverse der Anordnungsverfahren 99, 199.
Eine Entschlüsselungseinrichtung 45 ordnet jedes Element des Benutzerdatenvektors auf der Basis der Spalten-Neuzuweisungen, die durchgeführt wurden, während es dem Anordnungsverfahren 99, 199 unterzogen wurde, neu an. Die Elemente des Datenvektors d sind in der gleichen Reihenfolge wie durch die Gesamtübertragungs-Antwortmatrix A vorgeschrieben, 1, 9, 2, 3, 10, 4, 5, 11, 6, 7, 12, 8, vertikal transponiert. Die Entschlüsselungseinrichtung 45 weist Speicherplatz mit der gleichen Größe zu und ordnet jedes Vektorelement in sequentieller Reihenfolge 1 – 12 an. Nachdem der Benutzerdatenvektor d entschlüsselt wurde 149, werden die Benutzerdaten 23 für die weitere Verarbeitung ausgegeben.
Während die vorliegende Erfindung in Form der bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, werden für Fachleute auf dem Gebiet andere Veränderungen, die innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen, wie er in den Patentansprüchen weiter unten umrissen ist, offensichtlich.

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Daten aus mehreren in einem drahtlosen CDMA-Kommunikationssystem gesendeten Datensignalen, wobei die Datensignale unterschiedliche Spreizfaktoren aufweisen, wobei die mehreren Datensignale empfangen (21) werden und eine Impulsantwort für jedes empfangene Datensignal (19) bestimmt wird, für jedes Datensignal unter Verwendung dieser Datensignalimpulsantwort (27) sowie eines Spreizcodes dieses Datensignals (29) eine Systemantwortmatrix abgeleitet wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Zusammenfassen der Systemantwortmatrizen in Gruppen mit demselben Spreizfaktor für ihre entsprechenden Datensignale (203); für jede Gruppe Konstruieren einer Gruppensystemantwortmatrix, die Spalten aller Systemantwortmatrizen in dieser Gruppe (205) aufweist, durch sequentielles Einsetzen einer Spalte aus jeder Systemantwortmatrix der Gruppe der Reihe nach (37); für jede Gruppe nacheinander Ausschluß der Gruppe mit dem niedrigsten Spreizfaktor, Einsetzen der Spalten dieser Gruppensystemantwortmatrix in die Gruppensystemantwortmatrix mit dem niedrigsten Spreizfaktor als einer gut abgeschlossenen Gesamtsystemantwortmatrix (209–223) mit begrenzter Bandbreite; sowie Bestimmen von Daten (25, 42, 43, 45, 23) aus den Datensignalen unter Verwendung der empfangenen Datensignale und der Gesamtsystemantwortmatrix.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Bestimmen von Daten die folgenden Schritte aufweist: Filtern (25) der mehreren Datensignale mit der Gesamtsystemantwortmatrix, so dass sich eine angepasste Filterausgabe ergibt; Bilden einer objektiven Matrix (39) auf der Basis der Gesamtsystemantwortmatrix; Invertieren (41) der objektiven Matrix; Multiplizieren (43) der angepassten Filterausgabe mit der invertierten objektiven Matrix, so dass geschätzte Daten erhalten werden; und Entschlüssen (descrambling) (45) der geschätzten Daten, so dass Daten erhalten werden, die den mehreren Datensignalen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt zum Einsetzen ferner die folgenden Schritte aufweist: Auswählen einer Gruppensystemantwortmatrix zur Berücksichtigung aus den nicht ausgeschlossenen Gruppen; Ableiten eines Spaltenortbezugs (211) für eine erste Spalte der ausgewählten Spreizfaktor-Gruppenmatrix; Ableiten eines Bezugsorts (217) in der Gesamtsystemantwortmatrix; Ableiten eines Spaltensatzes (219) aus der ausgewählten Spreizfaktor-Gruppenmatrix; Einsetzen des Spaltensatzes nach dem Spaltenortbezug in die Gesamtsystemantwortmatrix (221); Wiederholen der Schritte zum Auswählen, Ableiten eines Spaltenortsbezugs, Ableiten eines Bezugsorts und Einsetzen für jede aufeinanderfolgende Spalte der betrachteten Gruppensystemantwortmatrix; und Wiederholen der Schritte zum Auswählen, Ableiten eines Bezugsorts, Ableiten einer Spalte, Einsetzen und Wiederholen (223) für die verbleibenden Gruppenantwortmatrizen der nicht ausgeschlossenen Gruppen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt zum Ableiten eines Spaltenortsbezugs ferner den folgenden Schritt aufweist: Zuweisen eines Spaltenortbezugsindex m (211) für die betrachtete Gruppensystemantwortmatrix unter Verwendung der Gleichung
wobei Q^(g) den Spreizfaktor kennzeichnet, der der betrachteten Spreizfaktorgruppenmatrix zugeordnet ist, Q⁽¹⁾ den niedrigsten Spreizfaktor unter allen Gruppen kennzeichnet und n die Spalte der betrachteten Spreizfaktorgruppenmatrix ist, wobei n = 1, 2, 3,...
Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin gekennzeichnet durch das Abrunden des Indexes auf eine ganze Zahl, wenn der Index keine ganze Zahl ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Datenbestimmung ein Minimum-Mean-Square-Error- (MMSE-) Detektor verwendet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Datenbestimmung ein nullerzwingender linearer Blockentzerrer verwendet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Datenbestimmung ein Dekorrelator verwendet wird.
Empfänger zur Gewinnung von Daten aus mehreren in einem drahtlosen CDMA-Kommunikationssystem gesendeten Datensignalen, wobei die Datensignale unterschiedliche Spreizfaktoren aufweisen, die mehreren Datensignale empfangen werden und eine Impulsantwort für jedes empfangene Datensignal bestimmt wird, für jedes Datensignal eine Systemantwortmatrix unter Verwendung dieser Datensignalimpulsantwort sowie eines Spreizcodes dieses Datensignals abgeleitet wird, wobei der Empfänger gekennzeichnet ist durch: eine Einrichtung (33) zum Zusammenfassen der Systemantwortmatrizen in Gruppen mit demselben Spreizfaktor für ihre entsprechenden Datensignale; eine Einrichtung (33) für jede Gruppe zum Konstruieren einer Gruppensystemantwortmatrix, die Spalten aller Systemantwortmatrizen in der Gruppe aufweist, durch sequentielles Einsetzen einer Spalte aus jeder Systemantwortmatrix der Gruppe der Reihe nach (37); eine Einrichtung (33) für jede Gruppe der Reihe nach, ausschließlich der Gruppe mit dem niedrigsten Spreizfaktor, zum Einsetzen der Spalten dieser Gruppensystemantwortmatrix in die Gruppensystemantwortmatrix mit dem niedrigsten Spreizfaktor als einer gut abgeschlossenen Gesamtsystemantwortmatrix mit begrenzter Bandbreite; sowie eine Einrichtung (33) zum Bestimmen von Daten aus den Datensignalen unter Verwendung der empfangenen Datensignale und der Gesamtsystemantwortmatrix.
Empfänger nach Anspruch 9, wobei die Einrichtung zum Bestimmen von Daten aufweist: eine Einrichtung zum Filtern (25) der mehreren Datensignale mit der Gesamtsystemantwortmatrix, um eine angepasste Filterausgabe zu erhalten; eine Einrichtung zum Bilden einer objektiven Matrix (39) auf der Basis der Gesamtsystemantwortmatrix; eine Einrichtung zum Invertieren (41) der objektiven Matrix; eine Einrichtung zum Multiplizieren (43) der angepassten Filterausgabe mit der invertierten objektiven Matrix, um geschätzte Daten zu erhalten; und eine Einrichtung zum Entschlüsseln (descrambling) (45) der geschätzten Daten um Daten zu erhalten, die den mehreren Datensignalen entsprechen.
Empfänger nach Anspruch 9 oder 10, ferner mit: einer Einrichtung zum Auswählen (33) einer zu betrachtenden Gruppensystemantwortmatrix aus den nicht ausgeschlossenen Gruppen; einer Einrichtung zum Ableiten (33) eines Spaltenortsbezugs für eine erste Spalte der ausgewählten Spreizfaktorgruppenmatrix; einer Einrichtung zum Ableiten (33) eines Bezugsorts in der Gesamtsystemantwortmatrix; einer Einrichtung zum Ableiten (33) eines Spaltensatzes aus der ausgewählten Spreizfaktorgruppenmatrix; einer Einrichtung zum Einsetzen (33) des Spaltensatzes nach dem Spaltenortbezug in die Gesamtsystemantwortmatrix (221).
Empfänger nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zum Ableiten eines Spaltenortsbezugs ferner aufweist: eine Einrichtung zum Zuordnen (33) eines Spaltenortsbezugsindex m für die betrachtete Gruppensystemantwortmatrix unter Verwendung der Gleichung
wobei Q^(g) den Spreizfaktor kennzeichnet, der der betrachteten Spreizfaktorgruppenmatrix zugeordnet ist, Q⁽¹⁾ den niedrigsten Spreizfaktor unter allen Gruppen kennzeichnet und n die Spalte der betrachteten Spreizfaktorgruppenmatrix ist, wobei n = 1, 2, 3,...
Empfänger nach Anspruch 12, weiterhin gekennzeichnet durch das Abrunden des Indexes auf eine ganze Zahl, wenn der Index keine ganze Zahl ist.
Empfänger nach den Ansprüchen 9 bis 13, wobei bei der Datenbestimmung ein MMSE-Detektor verwendet wird.
Empfänger nach den Ansprüchen 9 bis 13, wobei bei der Datenbestimmung ein nullerzwingender linearer Blockentzerrer verwendet wird.
Empfänger nach den Ansprüchen 9 bis 13, wobei bei der Datenbestimmung ein Dekorrelator verwendet wird.