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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von CDMA-Kommunikationssystemen
(Code Division Multiple Access). Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein System zum genauen Erfassen von kurzen Codes in
einer Kommunikationsumgebung, bei der eine Dauerstrichinterferenz
(CW-Interferenz) auftritt.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Durch
den erheblichen Anstieg der Benutzung drahtloser Kommunikationssysteme
in den letzten zehn Jahren ist der begrenzte Teil des HF-Spektrums,
der zur Verwendung durch solche Systeme zur Verfügung steht, eine kritische
Ressource geworden. CDMA-Verfahren einsetzende drahtlose Kommunikationssysteme führen zu
einer wirkungsvollen Nutzung des verfügbaren Spektrums, weil sie
mehr Benutzer aufnehmen können
als ältere
TDMA-(Time Division Multiple Access) und FDMA-Systeme (Frequency
Division Multiple Access).
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Bei
einem CDMA-System wird derselbe Teil des Frequenzspektrums von allen
Teilnehmereinheiten zur Kommunikation verwendet. Typischerweise
bedient für
jeden geografischen Bereich eine einzige Basisstation eine Vielzahl
von Teilnehmereinheiten. Das Basisband-Datensignal innerhalb einer
jeden Teilnehmereinheit wird mit einer pseudozufälligen Codesequenz, die als
Spreizcode bezeichnet wird, multipliziert, die eine viel höhere Übertragungsrate
als die Daten hat. Auf diese Weise wird das Datensignal über die
gesamte verfügbare
Bandbreite gespreizt. Einzelne Teilnehmereinheitskommunikationen
werden durch die Zuweisung eines eindeutigen Spreizcodes für jede Kommunikationsverbindung
unterschieden.
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Manchmal
ist es bei einem CDMA-System auch nützlich, Codes zu übertragen,
die eine kürzere
Länge als
die üblichen
Spreizcodes haben. Anstatt einen einzigen, extrem langen Spreizcode
zu verwenden, wird ein viel kürzerer
Code verwendet und mehrmals wiederholt. Die Nutzung von kurzen Codes
liefert gegenüber
der Verwendung langer Codes einen Vorteil, weil die kurzen Codes
schneller erfasst werden können.
Die Verwendung kurzer Codes hat jedoch einen ihr innewohnenden Nachteil:
da der kurze Code viele Male wiederholt wird, besitzt er eine viel
geringere Zufälligkeit
als ein langer Code. Wenn kurze Codes verwendet werden, können bei
bekannten Erfassungsalgorithmen bei Vorhandensein einer Dauerstrichinterferenz
(CW-Interferenz) eine
erhöhte
Anzahl falscher Akquisitionen auftreten, da die sich wiederholenden
Kurzcodes mit der CW-Interferenz korrelieren können.
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Wenn
eine Korrelation zwischen kurzen Codes und CW-Interferenz auftritt,
geschieht eine falsche Akquisition, und eine inkorrekte Ausgabe
aus einem Kurzcodedetektor in einer Basisstation kann über einen
Zeitraum andauern, der gleich der verbleibenden Zeit eines kurzen
Codes ist. Zum Beispiel wiederholen sich in einem bekannten Kurzcodesystem
des Standes der Technik kurze Codes mit 195 Chips, die mit einer
Rate von 15 MHz übertragen
werden, über
einen Zeitraum von 3 ms. Am Ende des Zeitraums von 3 ms wird auf
dieselbe Weise ein kurzer Code übertragen.
In einem derartigen System ist es möglich, dass sich ein Detektor
im Ansprechen auf eine falsche Akquisition in der Anwesenheit von
CW-Interferenz für
den Rest des Zeitraums von 3 ms verschließt.
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Auf
dem Gebiet mobiler Kommunikationssysteme, welche CDMA für einen
Basisstationsempfänger einsetzen,
ist es bekannt, verschiedene Erfassungstests zu verwenden, um die
Anwesenheit von einer Teilnehmereinheit übertragener kurzer Codes zu
bestimmen. Ein solcher auf diesem Gebiet bekannter Test ist ein Erfassungsalgorithmus
mit einem Test des sequenziellen Wahrscheinlichkeitsverhältnisses
(Sequential Probability Ratio Test/SPRT). Das Problem falscher Erfassungen
in der Anwesenheit einer CW-Interferenz kann auch in Erfassungsalgorithmen,
wie zum Beispiel einem SPRT-Erfassungsalgorithmus auftreten, auch
wenn SPRT- Erfassungsalgorithmen
bei der Abweisung von Rauschen unter anderen Umständen sehr
wirksam sein können.
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Bei
SPRT-Erfassungsalgorithmen wird nach Entgegennahme einer jeden Eingabeprobe
ein Likelihood-Verhältnis
berechnet und eingestellt. Die wiederholten Einstellungen führen dazu,
dass das Likelihood-Verhältnis
größer wird,
wenn ein kurzer Code vorhanden ist, und kleiner wird, wenn kein
kurzer Code vorhanden ist. Wenn das Likelihood-Verhältnis größer wird
und einen vorbestimmten Annahmeschwellenwert überschreitet, wird davon ausgegangen,
dass ein kurzer Code vorhanden ist. Wenn das Likelihood-Verhältnis kleiner
wird und einen vorbestimmten Ablehnungsschwellenwert unterschreitet,
wird davon ausgegangen, dass kein kurzer Code vorhanden ist. Wenn
das Likelihood-Verhältnis
zwischen dem Annahme- und dem Ablehnungsschwellenwert ist, werden
weitere Proben genommen und weitere Einstellungen am Likelihood-Verhältnis vorgenommen,
bis einer der Schwellenwerte überschritten
wird. Daher kann das Problem falscher Erfassungen in einem SPRT-Erfassungsalgorithmus
auftreten, wenn CW unkorrekterweise dazu führt, dass das Likelihood-Verhältnis größer wird
und den Annahmeschwellenwert überschreitet.
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Es
ist daher wünschenswert,
ein Verfahren zum Verhindern falscher Akquisitionen von kurzen Codes in
der Anwesenheit einer CW-Interferenz vorzusehen, welches die Anzahl
von Codes, die zur Verwendung im System zur Verfügung stehen, nicht einschränkt.
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Im
US-Patent Nr. 5,844,936 ist ein Verfahren zum Ausschließen von
Interferenzen in einem Spreizspektrumssystem unter der Verwendung
einer adaptiven Schwellenwertauswahl offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist ein Verfahren zum Empfangen übertragener
Signale in der Anwesenheit einer CW-Interferenz in einem Kommunikationssystem
vorgesehen, welches die Anwesenheit eines kurzen Codes in einem
empfangenen Signal dadurch feststellt, dass die Ausgabe eines Detektors
mit Schwellenwertberechnungen verglichen wird, die gemäß einer
Probe eines empfangenen Signals durchgeführt werden. Im Verfahren wird
ein erster Eingabeleistungswert des empfangenen Signals zu einer
ersten Abtastzeit beschafft und wird auch ein zweiter Eingabeleistungswert
des empfangenen Signals zu einer zweiten Abtastzeit beschafft. Der
erste und der zweite Leistungswert werden verglichen, um einen Eingabeabtastvergleich
vorzusehen, und die vorangegangenen Schritte werden wiederholt,
um mehrere Eingabeabtastvergleiche vorzusehen. Der Detektorschwellenwert
wird gemäß der mehreren
Abtastvergleiche eingestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine schematische Darstellung des Systems zur CW-Abweisung der vorliegenden Erfindung;
und
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2 zeigt
eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen Abtastungen, die im
System von 1 erhalten wurden, und der CW-Interferenz, die
an den Eingang des Systems von 1 anliegt.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines alternativen Systems zur CW-Abweisung.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die
Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die
anhand der Zeichnungen erfolgt, in denen die gleichen Bezugszeichen durchwegs
die gleichen Elemente bezeichnen.
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In 1 ist
ein RAKE-Entspreizersystem 10 gezeigt. Das RAKE-Entspreizersystem 10 weist
einen RAKE 16 und einen zusätzlichen (AUX) RAKE 18 auf.
Der RAKE 16 berechnet Korrelationswerte zwischen dem Eingangssignal
und einem lokal erzeugten kurzen Pseudozufallscode (der hiernach
als "kurzer Code" bezeichnet wird).
Der AUX-RAKE 18 berechnet Korrelationswerte zwischen dem
Eingangssignal und einem lokal erzeugten langen Pseudozufallscode
(der hiernach als "langer
Code" bezeichnet
wird). Auch wenn der Einfachheit halber der RAKE 16 und
der AUX-RAKE 18 so offenbart sind, dass sie jeweils einen
Entspreizerausgang haben, versteht es sich für den Fachmann, dass sowohl
der RAKE 16 als auch der AUX-RAKE 18 gemäß der vorliegenden
Erfindung mit mehreren Entspreizern ausgerüstet sein können, wobei jeder Entspreizer
eine Ausgabe für
eine andere Zeitabtastung liefert.
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Der
RAKE 16 liefert eine oder mehrere komplexe Abtastungen,
die durch die Blöcke 14a,
... 14n in einen Leistungsgrößenwert Pij umgewandelt
werden. Es ist hier zu bemerken, dass die Blöcke 14a, ... 14n und die
zugeordneten Einspreizervorrichtungen für ein System 10 mit
N Entspreizern/Filtern in N-maliger
Wiederholung ausgeführt
sein können.
Die Leistung einer Abtastung zur Zeit i am j-ten RAKE-Filter wird
beschafft. Die Leistung einer Abtastung zur Zeit i am j-ten RAKE-Filter
wird als Pij bezeichnet, wobei j = 1, ...
N und N die Gesamtzahl der Filter im RAKE ist. Der Fachmann wird
hier erkennen, dass die Blöcke 14a,
... 14n einen Stärkewert
von Pij entweder mit einer Stärkefunktion
oder einer Quadrierungsfunktion erzeugen können. Der Leistungswert Pij repräsentiert
eine Leistungsfeststellung, die einem Symbolzeitraum innerhalb eines
Kurzcodes entspricht. Ein Symbolzeitraum ist der Zeitraum, der zur Übertragung
eines Informationsbits benötigt
wird, wobei das Bit durch einen Pseudozufallscode gespreizt wurde.
Der AUX-RAKE 18 liefert eine komplexe Abtastung, die vom
Block 20 in einen Leistungswert PA,ij umgewandelt
wird. In ähnlicher
Weise kann auch der Block 20 und die zugeordneten Entspreizervorrichtungen
für ein
System mit N Entspreizern/Filtern in mehrfacher Ausführung vorgesehen
werden und ist hier als Blöcke 20a,
... 20N gezeigt. Der Ausgabeabtastwert PAij repräsentiert
eine Leistungsfeststellung, die einem Symbolzeitraum entspricht.
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Die
Beziehung zwischen einem Abtastwert Pij,
der aus dem RAKE 16 erhalten wurde und dem vorhergehenden
Abtastwert zur Zeit Pi-1,j ist in dem Fall
zufällig,
wo die Eingabe des RAKE-Entspreizersystems 10 zufällig ist.
Die Beziehung zwischen Pij und Pi-1j ist korreliert, wenn die Eingabe Rauschen
beinhaltet, die mit einem Kurzcode korreliert, der unter Verwendung
des RAKE-Entspreizersystems 10 erfasst
wird. Auf diese Weise ist die Beziehung zwischen den Abtastungen
Pij und Pi-1j gegenüber der
Menge der CW-Interferenz
in der Eingabe des RAKE-Entspreizersystems 10, die mit
dem kurzen Code korreliert, empfindlich.
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Die
Beziehung zwischen einem Abtastwert PA,ij,
der mit dem AUX-RAKE 18 erhalten wurde, und dem vorhergehenden
Abtastwert zur Zeit PA,i-1j ist in dem Fall
zufällig,
in dem die Eingabe an das RAKE-Entspreizersystem 10 zufällig ist.
Der AUX-RAKE 18 korreliert jedoch nicht mit einem kurzen
Code, der unter der Verwendung des RAKE-Entspreizers 10 erfasst
wird. Der AUX-RAKE 18 verwendet
einen langen Pseudozufallscode, der mit der CW-Interferenz nicht korreliert. Daher
korreliert die Leistung zweier beliebiger aufeinanderfolgender Abtastungen,
die am Ausgang des AUX-RAKE 18 abgetastet werden, nicht
miteinander. Auf diese Weise liefert der AUX-RAKE 18 ein
Ausgangssignal, das im Wesentlichen repräsentativ für ein Hintergrundrauschen in
Anwesenheit einer CW-Interferenz ist. Die Beziehung zwischen den
im RAKE 16 erhaltenen Abtastwerten und den im AUX-RAKE 18 erhaltenen
Abtastwerten kann als ein Maß für die Menge
der CW-Interferenz am Eingang des RAKE-Entspreizersystems 10 verwendet
werden.
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Daher
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung zu jeder Abtastzeit i eine Bestimmung des Wertes von Pij–Pi-1j am Ausgang des RAKES 16 vorgenommen.
Der Wert von Pij–Pi-1j kann
unter der Verwendung der Verzögerungsschaltung 22 und
der Summierungsschaltung 24 des RAKE-Entspreizersystems 10 oder
unter der Verwendung eines beliebigen dem Fachmann auf diesem Gebiet
bekannten Verfahrens bestimmt werden.
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Die
Korrelation (br) zwischen aufeinanderfolgenden
Eingabewerten Pij und Pi-1j wird
durch die Ermittlung der Differenz der Werte Pij und
Pi-1j und durch Anlegen dieser Differenz
an den Tiefpassfilter 26 ermittelt. In einer Implementierung
kann der Tiefpassfilter 26 durch eine Mittelungsroutine
ausgeführt
werden, die aufeinanderfolgende Ergebnisse von Pij–Pi-1j summiert und die Summe durch die Anzahl
der addierten Ausdrücke dividiert.
Wenn bei einer derartigen Implementierung die vorbestimmte Anzahl
von Abtastzeiträumen,
die zum Bestimmen von bR verwendet wird,
K ist, kann der durchschnittliche Differenzwert bR wie
folgt ausgedrückt
werden:
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Wenn
das Eingabesignal des RAKE 16 nur Hintergrundrauschen ist
und die Abtastwerte Pij und Pi-1j zueinander
eine zufällige
Beziehung haben, kann erwartet werden, dass bR einen
kleinen Wert hat. Da die Differenzen zwischen aufeinanderfolgenden
Werten von Pij im Fall einer zufälligen Beziehung
nicht miteinander korrelieren, dann kann, wenn aufeinanderfolgende
Werte von Pij korrelieren, bR ein
Maß der
Korrelation der Abtastungen Pij liefern,
die vom RAKE 16 erhalten wurden.
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In ähnlicher
Weise wird in jedem Abtastzeitraum i am Ausgang des AUX-RAKE 18 eine
Bestimmung des Differenzwerts von PAij–PAi-1jN vorgenommen. Der Differenzwert von
PAij–PAi-1j kann unter der Verwendung der Verzögerungsschaltung 28 und
der Summierungsschaltung 30 oder unter Einsatz beliebiger
anderer dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannter Verfahren erhalten
werden.
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Die
Korrelation zwischen aufeinanderfolgende Eingabewerte PAij und
PAi-1j wird durch Erhalten der Differenz
der Werte PAij und PAi-1j und
durch Anlegen dieses Wertes an den Tiefpassfilter 32 ermittelt.
Bei einer Implementierung kann der Tiefpassfilter 32 durch
eine Mittelungsroutine ausgeführt
werden, die aufeinanderfolgende Ergebnisse von PAij–PAi-1j summiert und die Summe durch die Anzahl
der addierten Ausdrücke
teilt. Der Wert von PAi–PAi-1 kann über eine
vorbestimmte Anzahl von Abtastzeiträumen gemittelt werden, um einen durchschnittlichen
Differenzwert bAR unter der Verwendung des
Tiefpassfilters 32 zu bilden. Der durchschnittliche Differenzwert
bAR liefert ein Maß für die Menge an Hintergrundrauschen,
die vom AUX-RAKE 18 erhalten wird und kann, wenn die vorbestimmte
Anzahl von Abtastungen gleich K ist, wie folgt ausgedrückt werden:
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Wie
in 1 gezeigt, werden die absoluten Werte von bR und bAR im Block 34 berechnet
und werden diese absoluten Werte in 38 mit dem Schwellenwert
RT verglichen. Dieser Wert OffsetCW wird dann zum Einstellen des Erfassungsschwellenwertes 42 in
einem Erfassungsalgorithmus 44, wie zum Beispiel einem
Sequential Probability Ratio Test, verwendet. Die Anwesenheit von
CW-Interferenz im Eingangssignal wird dazu führen, dass OffsetCW einen
positiven Wert hat, der bei seiner Addition zum SPRT-Erfassungsschwellenwert den
Schwellenwert um einen Wert erhöht,
der proportional zur Menge der CW-Interferenz ist. Ein Erhöhen des Erfassungsschwellenwerts
um einen Wert, der mit dem Grad der CW-Interferenz zusammenhängt, garantiert, dass
die CW-Interferenz zu keiner falschen Erfassung eines kurzen Codes
führt.
Dem Fachmann wird klar sein, dass in einem System, bei dem die Teilnehmereinheitsleistung
nach oben verstellt wird, bis die Einheit von der Basisstation akquiriert
wurde, wobei der SPRT-Detektorschwellenwert in Anwesenheit einer
CW-Interferenz erhöht
wird, dazu führen
wird, dass die Teilnehmereinheit ihre Signalleistung erhöht, bis
von der Basisstation ein gültiger
kurzer Code akquiriert werden kann. Bei einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird OffsetCW dazu
verwendet, ein Likelihood-Verhältnis
eines SPRT nach unten zu verstellen. Dies hätte dann dieselbe Auswirkung
wie das Erhöhen
des Erfassungsschwellenwerts.
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In 2 ist
eine Kurvendarstellung 50 des Verhältnisses R = bR/bAR gezeigt. Die Kurvendarstellung 50 stellt
das Verhältnis
zwischen dem Verhältnis
R und dem Verhältnis
der CW-Interferenz zum Hintergrundrauschen bei einem an das RAKE-Entspreizersystem 10 angelegten
Eingangssignal dar. Wenn keine CW-Interferenz vorhanden ist und
bR = bAR ist, erreicht
das Verhältnis
R seinen Minimalwert von 1. Unter diesen Bedingungen treten die
Probleme der falschen Akquisition im Zusammenhang mit Codes, die
große
Unausgeglichenheiten aufweisen nicht auf. Mit Zunehmen der CW-Interferenz
im Verhältnis
zum Hintergrundrauschen wird auch das Verhältnis R proportional mit der
Menge der CW-Interferenz größer. Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis R berechnet werden und
wird ein Schwellenwert RT zwischen diesen
beiden Fällen
ermittelt. Nur wenn R größer als
der Schwellenwert RT ist, wird der durch
SPRT oder ein ähnliches
Erfassungsverfahren bestimmte Erfassungsschwellenwert durch OffsetCW eingestellt.
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Eine
alternative Ausführungsform
ist in 3 gezeigt. Mehrere RAKE-Korrelatoren 50a, ... 50N empfangen
das CDMA-Signal, das das CW-Signal enthält. Die komplexe Abtastung
wird in einen Leistungsgrößewert Pij umgewandelt, wobei i die Abtastung in
der Zeit und j den RAKE-Korrelator 50a, ... 50N anzeigt.
Die maximale Leistungsabtastung MAX(Pij)
wird bei Block 60 festgestellt, und diese Abtastung wird
bei Block 70 entfernt.
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Der
Durchschnittswert von Pij, avg(Pi), wird durch eine Mittelung über N – 1 von
Pij-Werten erhalten. Das heißt:
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Hierbei
ist festzustellen, dass der Maximalwert von Pij nicht
verwendet wird, da er das Signal anstelle der CW-Interferenz enthalten
könnte.
Die Berechnung von avg(Pi) wird bei Block 80 durchgeführt.
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Für den j-ten
RAKE-Filter wird der absolute Wert der Differenz zwischen den zur
Zeit i erhaltenen Leistungsabtastungen Pij und
den zur Zeit i – 1
erhaltenen vorhergehenden Leistungsabtastungen Pi-1j als
aij bezeichnet. Zuerst wird an jeden Wert
Pij eine Verzögerung 55a, ... 50N angelegt.
Der absolute Wert ai der Differenz zwischen
den Leistungsabtastungen Pij und Pi-1j wird bei den Blöcken 57a, ... 57N bestimmt.
Das Maximum MAX(aij) wird bei Block 58 entfernt.
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Der
Durchschnittswert von aij, avg(ai), wird durch eine Mittelung über dieselben
N – 1
RAKE-Filter 50a, ... 50N bei den Blöcken 59 und 82 erhalten.
Das heißt:
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Dann
wird avg(Pi) mit avg(ai)
bei der Summierungsschaltung 84 verglichen, um den Offset-Ausdruck zu
finden, der auf die CW-Interferenz zurückgeht, die im CDMA-Signal
vorhanden ist. Dieser Ausdruck wird mit OffsetCW bezeichnet
und in ähnlicher
Weise wie bei der Ausführungsform
von 1 wie der Schwellenwert 42 verwendet.
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Die
vorausgehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen soll dem Fachmann
die Nutzung der vorliegenden Erfindung erlauben. Die verschiedenen
Modifikationen der gezeigten Ausführungsformen werden dem Fachmann
leicht ersichtlich sein, und die hier definierten gattungsbildenden
Prinzipien können
auch auf andere Ausführungsformen
angewendet werden, ohne dass dies einen erfinderischen Beitrag darstellen
würde.
