DE60029947T2 - System und verfahren für joint-time-tracking von mehrfachen pfaden - Google Patents

System und verfahren für joint-time-tracking von mehrfachen pfaden Download PDF

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    • H04B2201/70707—Efficiency-related aspects
    • H04B2201/70709—Efficiency-related aspects with discontinuous detection

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum Überwachen der Verzögerungen in Kanalpfaden im allgemeinen und Joint-Time-Tracking (gemeinsames zeitliches Überwachen) der Zeitverzögerung in mehreren Pfaden (Mehrpfadkomponenten) im besonderen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In den letzten Jahren haben Systeme und Verfahren zur Direct Sequence (DS) Code Division Multiple Access (CDMA) Spread Spectrum Communication weltweit wachsende Aufmerksamkeit erfahren. Der zellulare Kommunikationsstandard IS-95 ist ein Beispiel einer Anwendung von DS-CDMA-Kommunikationen, wie sie in dem Artikel TIA/EIA/IS-95-A „Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", 27. Februar 1996 beschrieben ist. Andere Anwendungen umfassen zellulare Systeme der dritten Generation, drahtlose Multimediasysteme, persönliche satellitengestützte Mobilsysteme usw.
  • Bei den DS-CDMA-Kommunikationen ist jeder Benutzer einem eindeutigen Spreading-Code zugeordnet, der oft als Pseudo-Noise-(PN)-Sequenz bezeichnet wird. Die Spreading-Code-Bits (als Chips bezeichnet) werden zur Modulation der Benutzerdaten verwendet. Die Zahl der Chips, die zur Modulation eines Datensymbols benutzt werden, ist als der Spreading-Faktor des Systems bekannt und hängt mit der Verteilung der Bandbreite zwischen den (unmodulierten) Benutzerdaten und dem CDMA-Signal zusammen. In der einfachsten Form ist die Entsprechung des Basis-Bands des übertragenen CDMA-Signals, das mit einer Chip-Rate von 1/Tc abgetastet wird,
    Figure 00010001
    wobei Tc die Chip-Dauer ist, ⌊x⌋ den ganzzahligen Teil von x bezeichnet, SF der Spreading-Faktor ist, ai[⌊n/SF⌋] und PNi[n] das Datensymbol bzw. der Spreading-Code des i-ten Benutzers ist, und K die Anzahl der aktiven Benutzer ist. Es ist zu beachten, daß die Definition von ⌊x⌋, ai[⌊n/SF⌋] für SF aufeinanderfolgende Chips fest ist gemäß der vorhergehenden Definition, daß jedes Datensymbol durch SF Chips moduliert ist.
  • Ein wichtiges Merkmal der DS-CDMA-Systeme ist, daß sie die Möglichkeit bereitstellen, eine hervorragende Sicherheit zu Mehrpfad-Fading durch Auflösen der individuellen, zeitverteilten Mehrpfad-Komponenten und deren optimalen Kombinationen zu erlangen. Ein üblicher Ansatz, um dies zu erreichen, ist die Verwendung eines „Rechen"-Empfängers, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Einen solchen Empfänger ordnet unverteilte Korrelatoren jedem der dominanten Mehrpfadkomponenten zu und synchronisiert diese auf eine maximale unverteilte Stärke. Für jede der Rechen-„Finger" wird die Phase und die Amplitude des entsprechenden Kanals der Multipfadkomponente abgeschätzt und verwendet, um eine Amplitudengewichtung und eine Phasenausrichtung vor dem Kombinieren vorzunehmen. Die gewichtete Summe der Mehrpfadkomponenten erleidet ein wesentlich geringeres Fading als jede der einzelnen Komponenten, so daß eine Diversitätsverstärkung erzielt wird.
  • Wie in dem Fachgebiet bekannt ist, ist ein entscheidendes Erfordernis des Rechen-Empfängers, daß seine Finger zeitlich ausgerichtet (synchronisiert) sind mit den Mehrpfadkomponenten des Kanals. Dieses erfordert das Abschätzen der Mehrpfadverzögerungen und wird oft erreicht durch einen einfachen Early-Late-Time-Tracking-Mechanismus. Der Early-Late-Mechanismus ist in Wirklichkeit eine Delay-Lock-Schleife, die die Energie vor (early) und nach (late) den aktuellen Abtastzeitpunkt mißt. Diese Early- und Late-Energiemessungen werden verwendet, um den Abtastzeitpunkt festzulegen, welcher die abgetastete Signalenergie maximiert. Wie sich herausstellt führen diese Abtastzeitpunkte maximaler Energie in vielen Fällen zu der gewünschten Synchronisation der Rechenfinger zu den Kanalmehrpfadkomponenten. Einige Kanäle, beispielsweise jene, die in dichten städtischen Umgebungen zusammentreffen, bestehen jedoch aus einer großen Anzahl von eng beabstandeten Mehrpfadkomponenten. Dies führt zu Mehrpfadclustern, die oft weniger als Tc voneinander beabstandet sind. Herkömmliche Early-Late-Time-Tracking-Mechanismen sind oft nicht in der Lage, die Verzögerungen zu überwachen, die mit jenen eng beabstandeten Mehrpfadclustern verbunden sind, da ihre Early- und Late-Messungen Überlagerungen von Energien messen, die zu verschiedenen benachbarten Clustern gehören. In einer solchen Situation sind die Rechenfinger nicht korrekt zeitlich ausgerichtet zu den Mehrpfadclustern, was zu einer Verminderung der Empfängerleistungsfähigkeit führt.
  • Es wäre daher ein Vorteil, einen verbesserten Time-Tracking-Mechanismus zu haben, der robuster beim Vorhandensein von eng beabstandeten Mehrpfadkomponenten ist.
  • Es wäre außerdem von Vorteil, ein verbessertes Kriterium zur Fingerzuordnung in einer Umgebung mit mehreren eng benachbarten Pfaden zu haben.
  • In den letzten Jahren wurden verschiedene Verfahren zum Behandeln von eng benachbarten Mehrpfadkomponenten in DS-CDMA-Kommunikationssystemen entwickelt. In dem US-Patent 5 692 006 von Ross, dem US-Patent 5 648 983 von Kostic et al. und dem US-Patent 5 793 796 von Hulbert et al. wird vorgeschlagen, eine direkte Abschätzung der Pfadverzögerungen zu vermeiden. Statt dessen wird eine Bank von eng benachbarten Fingern verwendet, um effizient ein vorher spezifiziertes Verzögerungsfenster abzudecken. Dadurch werden anstelle der tatsächlichen Abschätzung der Mehrpfadverzögerungen alle möglichen Verzögerungen in dem Fenster untersucht und gemäß irgendeines Qualitätsmaßstabes gewichtet. Im US-Patent 5 692 006 wird ein herkömmlicher LMS-Algorithmus verwendet, um adaptiv eine optimale Fingergewichtung abzuschätzen, während in dem US-Patent 5 648 993 eine Gewichtung des geringsten Fehlerquadrats verwendet wird, um die Fingergewichte zuzuordnen.
  • In dem US-Patent 5 490 165 von Robert et al. wird vorgeschlagen, einen Finger zeitlich zu überwachen aufgrund einer Metrik, die aus den I- und Q-Chipdaten erzeugt ist, und verwendet entweder eine FIFO (260) oder eine Entzerrung (442), um Ausgaben zu verzögern, so daß unterschiedliche Demodulationselemente zeitlich ausgerichtet werden können.
  • In FR-A-2 768 576 wird die Verwendung einer vor Kollisionen schützenden Schaltung (504) vorgeschlagen, um die Position von zwei benachbarten Fingern zu kontrollieren, um das Annähern an eine gemeinsame Zeitposition zu vermeiden.
  • Andere Lösungen lassen sich finden in:
    EP-Patentveröffentlichung 704 985 A2 von Hulbert;
    US-Patent 5 764 688 von Hulbert et al.;
    L. Dumont et al., „Super-resolution of Multipath Channels in a Spread Spectrum Location System", Electronics Letters, Band 30, Nr. 19, 15. September 1994; und
    Makoto Takeuchi et al., "A Delay Lock Loop Using Delay Path cancellation for Mobile Communications", Electronics and Communication in Japan, Teil 1, Band 79, Nr. 4, 1996.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen verbesserten Time-Tracking-Mechanismus zur Verfügung, der robuster beim Vorhandensein von eng benachbarten Mehrpfadkomponenten ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Kriterium zum Fingerzuordnen in einer Umgebung mit mehreren eng beabstandeten Pfaden zur Verfügung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren vorgesehen, das in einem Empfänger mit wenigstens zwei Fingern, die einen Block bilden, verwendet wird, wobei der Fingerblock wenigstens einen Pfad eines Mehrpfad-Kanals überwacht. Das Verfahren umfaßt die Schritte zum Erzeugen von Richtungsmetriken von jeder Richtung aus einer Gruppe von möglichen Richtungen einer gemeinsamen Bewegung der Finger des Fingerblocks, zum Auswählen einer der Richtungsmetriken gemäß einem vorbestimmten Kriterium und zum Bewegen der Finger des Fingerblocks in die Richtungen, welche von der ausgewählten Richtungsmetrik angezeigt werden.
  • Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die ausgewählte Richtungsmetrik die maximale Richtungsmetrik.
  • Ferner paßt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Schritt zum Bewegen die Finger des Fingerblocks nur an, wenn die ausgewählte Richtungsmetrik die maximale Richtungsmetrik ist, und mindestens um einen vorbestimmten Grenzwert größer als eine Vergleichsrichtungsmetrik ist.
  • Außerdem umfaßt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Verfahren den Schritt des Neudefinierens von Fingerblöcken nach dem Schritt des Bewegens.
  • Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fingerblock aus zwei Fingern gebildet.
  • Weiterhin werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Richtungsmetriken für fünf, sechs oder neun verschiedene Richtungen einer gemeinsamen Bewegung erzeugt.
  • Zusätzlich wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Finger aus zwei eng beabstandeten Fingern gebildet.
  • Ferner sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die nahe beabstandeten Finger 7/8 Chip entfernt.
  • Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fingerblock aus drei Fingern gebildet.
  • Zusätzlich werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Verzögerungen zwischen Fingern so eingestellt, daß sie nicht weniger als 7/8 Chip betragen.
  • Weiterhin umfaßt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Schritt des Erzeugens den Schritt einer Zeitmittelung der Richtungsmetriken, indem aufeinanderfolgende Richtungsmetriken addiert werden.
  • Ferner verwendet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Schritt der Zeitmittelung einen Vernachlässigungsfaktor.
  • Zusätzlich basieren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Richtungsmetriken auf einer Leistungsabschätzung.
  • Ferner besitzt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fingerblock zwei Finger.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Empfänger vorgesehen mit wenigstens zwei Fingern, die einen Fingerblock bilden, wobei der Fingerblock mindestens einen Pfad eines Mehrpfadkanals überwacht. Der Empfänger umfaßt einen Richtungsmetrik-Ermittler, einen Metrik-Selektor und eine Finger-Verstellvorrichtung. Der Richtungsmetrik-Ermittler erzeugt Richtungsmetriken von jeder Richtung aus einer Gruppe von möglichen Richtungen einer gemeinsamen Bewegung der Finger des Fingerblocks. Der Metrik-Selektor wählt eine der Richtungsmetriken gemäß einem vorbestimmten Kriterium aus. Die Finger-Verstellvorrichtung bewegt die Finger des Fingerblocks in die Richtungen, die von der ausgewählten Richtungsmetrik angezeigt werden.
  • Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die ausgewählte Richtungsmetrik die maximale Richtungsmetrik.
  • Weiterhin bewegt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Finger-Verstellvorrichtung die Finger des Fingerblocks nur dann, wenn die ausgewählte Richtungsmetrik die maximale Richtungsmetrik ist und mindestens um einen vorbestimmten Grenzwert größer ist als eine Vergleichsrichtungsmetrik.
  • Zusätzlich umfaßt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Finger-Verstellvorrichtung eine Vorrichtung zum Neudefinieren, welche die Fingerblöcke neu definiert, sobald die Finger bewegt worden sind.
  • Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fingerblock aus zwei Fingern gebildet.
  • Ferner erzeugt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Ermittler die Richtungsmetriken für fünf, sechs oder neun verschiedene Richtungen einer gemeinsamen Bewegung.
  • Zusätzlich ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fingerblock aus zwei eng beabstandeten Fingern gebildet.
  • Ferner sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Finger mit einem Abstand von 7/8 Chip angeordnet.
  • Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fingerblock aus drei Fingern gebildet.
  • Zusätzlich sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verzögerungen zwischen den Fingern auf weniger als 7/8 Chip eingestellt.
  • Weiterhin basieren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Richtungsmetriken auf einer Leistungsschätzung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren vorgesehen, das in einem Empfänger mit wenigstens zwei Fingern verwendet wird, wobei die Finger wenigstens einen Pfad eines Mehrpfadkanals überwachen. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Bildens eines Fingerblocks aus wenigstens zwei der wenigstens zwei Finger und ein gemeinsames Überwachen der Finger des Fingerblocks.
  • Ferner umfaßt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Schritt des gemeinsamen Überwachens die Schritte eines Erzeugens von Richtungsmetriken von jeder einer Gruppe von möglichen Richtungen einer gemeinsamen Bewegung der Finger des Fingerblocks, ein Auswählen einer der Richtungsmetriken gemäß einem vorbestimmten Kriterium und ein Bewegen der Finger des Fingerblocks in die Richtungen, die von der ausgewählten Richtungsmetrik angezeigt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung ist vollständiger aus der folgenden detaillierten Beschreibung zu verstehen und zu würdigen, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist, in denen:
  • 1 eine schematische Darstellung von neun möglichen gemeinsamen Bewegungen von zwei Fingern ist;
  • 2A–2C schematische Darstellungen von siebenundzwanzig möglichen gemeinsamen Bewegungen von drei Fingern sind;
  • 3 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines allgemeinen Verfahrens zur gemeinsamen zeitlichen Verfolgung von Mehrfachpfaden ist, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert und funktionsfähig ist;
  • 4 eine schematische Darstellung von sechs möglichen gemeinsamen Bewegungen ist, die nützlich sind, wenn nur eng beabstandete Finger berücksichtigt werden;
  • 5 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms der Funktion eines Fingerblocks von zwei Fingern ist, das gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert und funktionsfähig ist und die gemeinsamen Bewegungen der 4 berücksichtigt;
  • 6 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Neudefinieren von Fingerblöcken ist, das einen Teil des Verfahrens nach 5 bildet;
  • 7 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens einer Fingeraddition und eines Fingerersetzungsmechanismus ist, der dem Rechenempfänger nützlich ist, der das gemeinsame Überwachungsverfahren nach 3 ausführt; und
  • 8 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Ausschalten der gemeinsamen Überwachung ist, das in dem Rechenempfänger nützlich ist, der das Verfahren zum gemeinsamen Überwachen der 5 ausführt.
  • Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung überwacht gemeinsam den zeitlichen Ablauf von mehreren Pfaden oder Mehrpfadclustern. Jede Gruppe von Fingern, die gemeinsam mehrere Pfade überwacht, wird hierin als ein „Fingerblock" bezeichnet. Die Fingerblöcke sind besonders nützlich für Finger, die Pfade überwachen, welche „eng" zu ihrem Nachbarn liegen, können jedoch auch für Pfade benutzt werden, die nicht besonders eng sind.
  • Die Definition von „enger Pfad" kann jede gewünschte Definition sein, definiert typischerweise jedoch Pfade, die miteinander interferieren. Beispielsweise können zwei enge Pfade jene sein, die eine zeitliche Trennung von weniger als 1,5 Tc aufweisen, wobei Tc die Chipdauer ist. „Enge Finger" eines Fingerblocks sind jene, die sich innerhalb eines bestimmten vordefinierten Bereichs RANGE von Verzögerungen ihrer Nachbarn in einem Block befinden, beispielsweise zwischen einem Chip und einem halben Chip. Damit liegen für einen Fingerblock von zwei Fingern Finger 1 und Finger 2 innerhalb eines RANGE zueinander. Für einen Fingerblock von vier Fingern, in dem die Finger durch ihren Abtastpunkt als Finger 1, Finger 2, Finger 3 und Finger 4 angeordnet sind, liegt eine Verzögerung im RANGE zwischen benachbarten Fingern (Finger 1 zu Finger 2, Finger 2 zu Finger 3 und Finger 3 zu Finger 4).
  • 1, auf die nun Bezug genommen wird, stellt die Möglichkeiten dar, die für einen Fingerblock mit zwei Fingern zu berücksichtigen sind, wobei jeder Finger mit einem Pfeil gezeigt ist. Da die Pfade, die überwacht werden, sich über die Zeit bewegen, muß der Empfänger bestimmen, wie die Pfade sich bewegt haben, um ihre zugehörigen Finger zu bewegen.
  • Wie in 1 gezeigt ist, sind die möglichen neun Bewegungen folgende: beide werden verspätet (Richtung 1), beide werden verfrüht (Richtung 2), beide bleiben die gleichen (Richtung 3), der zweite wird verspätet (Richtung 4) oder verfrüht (Richtung 9), der erste wird verspätet (Richtung 6) oder verfrüht (Richtung 5), und beide bewegen sich in Richtung aufeinander zu (Richtung 8) oder voneinander weg (Richtung 7).
  • Die 2A bis 2C, auf die nun kurz Bezug genommen wird, stellen die Möglichkeiten für einen Fingerblock von drei Fingern dar. Es gibt 27 mögliche Fingerbewegungen, die alle getrennt berücksichtigt werden können, wenn ein Vorgang einer gemeinsamen Überwachung ausgeführt wird. Die 2A bis 2C werden im Hinblick auf die vorhergehende Beschreibung als selbsterklärend erachtet und werden daher nicht weiter im Detail beschrieben.
  • Um die möglichen Bewegungen zu messen, wird jeder Finger bei seiner nominalen (oder zentralen) Abtastzeit untersucht und bei plus oder minus einer oder mehreren festen Verzögerungen. Die Verzögerungen definieren „Richtungen" von möglichen Bewegungen aus dem Zentrum der Abtastzeit. Beispielsweise erzeugt eine einzelne Verzögerung, die Tc/4 sein kann, drei Richtungen einer Bewegung: „Zentrum", „früh" und „spät". Die verzögerten Signale werden benutzt, um zu bestimmen, welche der möglichen Bewegungen tatsächlich aufgetreten ist und um den Abtastpunkt entsprechend zu bewegen.
  • In der vorliegenden Erfindung werden Richtungsmetriken jeder der möglichen Bewegungsrichtungen zugeordnet unter Verwendung von Messungen der verzögerten Versionen der Daten der Finger des Blocks, und ein Entscheidungsbaum ist vorgesehen, um aus der Richtungsmetrik zu bestimmen, welche Bewegung auftritt. Typischerweise sind die Finger etwas zu früh oder etwas zu spät verzögert, daher sollte jeder Finger früher, später und im Zentrum (d.h. nicht verzögert) untersucht werden. Andere Arten und Beträge von Verzögerungen sind jedoch möglich und in der vorliegenden Erfindung berücksichtigt.
  • 3, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine Darstellung eines Ablaufdiagramms der vorliegenden Erfindung. Anfänglich wird im Schritt 10 eine Metrik jeder der möglichen Richtungen der gemeinsamen Bewegung zugeordnet. Im Schritt 12 wird die Richtung der stärksten Metrik ausgewählt. Falls keine Fingerbewegung erforderlich ist (wie beispielsweise bei der Richtung 3 in 1) werden wieder die Schritte 10 und 12 durchgeführt. Falls eine Fingerbewegung erforderlich ist (z.B. bei allen Richtungen in 1 außer der Richtung 3), wird jeder Finger, der einer Bewegung bedarf, an seinen neuen Ort im Schritt 14 bewegt. Abschließend tritt im Schritt 16 eine Neudefinition der Finger auf, falls die Fingerbewegung im Schritt 14 neue Finger hervorruft, die in einer RANGE zueinander angeordnet werden oder wenn nahe beabstandete Finger getrennt werden und nicht mehr innerhalb der RANGE beieinander liegen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt 10 durch Zuordnen von auf der Stärke beruhenden Metriken zu jeder der möglichen gemeinsamen Richtungsmetriken vorgenommen. Gemäß 1 werden die Richtungsmetriken der neun möglichen gemeinsamen Richtungen zugeordnet:
    Figure 00100001
    wobei PowerEarlyi, PowerCenteri und PowerLatei geschätzte frühe, zentrale bzw. späte Stärken des Fingeri sind.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die Richtungen 6, 8 und 9 begrenzt werden, so daß, falls eine Verzögerung zwischen den Fingern geringer als ein vorbestimmter Schwellenwert (z.B. 7/8 Tc) ist, die entsprechende Richtungsmetrik auf Null gesetzt wird. Dies stellt sicher, daß diese Richtungen nicht in dem Schritt 12 ausgewählt werden und schützt vor der Situation, bei der alle Finger zu nah beabstandet werden.
  • Ähnlich werden bei einem Block mit drei Fingern Richtungsmetriken zu allen 27 gemeinsamen Bewegungsrichtungen gemäß den 2A bis 2C zugeordnet.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann eine Zeitmittelung mit oder ohne Vernachlässigungsfaktoren (im Stand der Technik bekannt) auf jede der Richtungsmetriken angewandt werden, um ihre statistische Schwankung zu verringern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Gleichung (1) durch folgende ersetzt
    Figure 00110001
    wobei α ∈ [0, 1] der Vernachlässigungsfaktor ist.
  • Ferner kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Schritt des Zuordnens der Metriken zu allen möglichen Richtungen auch ein Vergleichen mit der stärksten Metrik in Gleichungen (1) oder den Gleichungen (2B) zu der zweitstrengsten Metrik oder irgendeiner anderen Metrik umfassen. Falls die Differenz kleiner als ein bestimmter vorher festgelegter Schwellenwert „Metric_Threshold" ist, wird Direction3_Metric ein größerer Wert zugeordnet. Dies stellt sicher, daß in einem solchen Fall Direction3_Metric in dem Schritt 12 ausgewählt wird und keine Fingerbewegung auftritt (vgl. 1). Dadurch tritt eine Fingerbewegung nur auf, wenn die stärkste Richtungsmetrik um mehr als Metric_Threshold größer ist als die Vergleichsmetrik.
  • In einer anderen Ausführungsform werden, nachdem eine Fingerbewegung im Schritt 12 aufgetreten ist, alle geglätteten Richtungsmetriken in Gleichung (2A) auf Null gesetzt, um alle Messungen, die sich auf die vorhergehenden Fingerorte beziehen, abzubrechen.
  • Es wird für den Fachmann auf diesem Gebiet deutlich, daß verschiedene andere Richtungsmetriken aufgrund des Kanal-Tap-Abschätzers, der Empfangsqualität oder deren Kombination mit Fingerleistungsmessungen zugeordnet werden kann.
  • Wenn eine oder mehrere Finger im Schritt 14 bewegt werden, ändert sich die Beziehung aller Finger, die untersucht werden. Es ist möglich, daß ein Finger erheblich weiter weg ist, so daß er nicht länger Teil des Blocks ist, oder alternativ, daß ein Finger, der vorher nicht zum Block gehörte, nunmehr nahe einem der Finger des Blocks ist und daher in den Block aufgenommen werden muß. Diese Überlegungen werden im Schritt 16 ausgeführt und der Fingerblock bzw. Blöcke wird/werden neu definiert, wenn dies notwendig ist.
  • Die vorliegende Erfindung kann für eine beliebige Zahl von Fingern in einem Fingerblock und für jede Definition eines Fingerblocks implementiert werden. Eine beispielhafte Definition ist die, daß ein Fingerblock zwei Finger besitzt, und RANGE einen einzelnen Wert von RANGE = 7/8 Tc akzeptiert. So sind zwei Finger in dem Block exakt 7/8 Tc von einander entfernt und ihnen wird nicht ermöglicht, näherzukommen. Dadurch werden die Richtungen 6, 8 und 9 verworfen. Dies reduziert die Anzahl der möglichen Bewegungen von neun auf sechs, wie in 4 gezeigt ist, auf die nun Bezug genommen wird. Die zwei Finger können ver spätet werden (Richtung 1), verfrüht werden (Richtung 2) oder in der konkreten Abtastzeit verbleiben (Richtung 3). Diese drei Bewegungen verändern nicht die Zeitbeziehung zwischen den Fingern im Block. Die drei anderen Bewegungsrichtungen, die eine Separierung des Fingerblocks bewirken, werden berücksichtigt, wenn der spätere Finger verspätet wird (Richtung 4), der frühere Finger verfrüht wird (Richtung 5) oder der frühere Finger verfrüht wird und der spätere Finger verspätet wird (Richtung 7).
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Zahl der möglichen Bewegungen weiter auf fünf reduziert werden, wobei die fünf Richtungen die Richtungen 1–5 der 4 sind.
  • 5 stellt für einen Fingerblock von zwei Fingern ein gemeinsames Überwachungsverfahren unter Verwendung der Bewegungen dar, die in 4 gezeigt sind. 5 ist ein Spezialfall des allgemeinen Ablaufdiagramms der 3. Nur jene Finger, die nahe zueinander sind, werden gemeinsam überwacht. Die anderen Finger werden individuell durch herkömmliche Verfahren überwacht. Die individuelle Überwachung wird hier nicht diskutiert, da sie im Stand der Technik bekannt ist.
  • Im Schritt 30 wird die Früh-, Spät- und Zetral-Leistungsmessung PowerEarlyi, PowerLatei bzw. PowerCenteri für jeden Finger vorgenommen (i ist die Nummer des Fingers).
  • Im Schritt 32 werden gemäß den Gleichungen 2A und 2B die Richtungsmetriken, die mit den sechs möglichen Bewegungen der 4 verbunden sind, bestimmt. Die Richtungsmetriken werden aus den relevanten Kombinationen der Paare von einzelnen Früh-, Spät- und Zentral-Leistungen gebildet. Diese Paare sind: beide früh (PowerEarly1, PowerEarly2), beide spät (PowerLate1, PowerLate2), beide zentral (PowerCenter1, PowerCenter2), früh-zentral (PowerEarly1, PowerCenter2), zentral-spät (PowerCenter1, PowerLate2) und früh-spät (PowerEarly1, PowerLate2) und die Berechnungen sind wie folgt: Smoothed_E1_E2 = (1 – α)Smoothed_E1_E2 + α(PowerEarly1 + PowerEarly2) Smoothed_L1_L2 = (1 – α)Smoothed_L1_L2 + α(PowerLate1 + PowerLate2) Smoothed_E1_C2 = (1 – α)Smoothed_E1_C2 + α(PowerEarly1 + PowerCenter2) Smoothed_C1_L2 = (1 – α)Smoothed_C1_L2 + α(PowerCenter1 + PowerLate2) Smoothed_C1_C2 = (1 – α)Smoothed_C1_C2 + α(PowerCenter1 + PowerCenter2) Smoothed_E1_L2 = (1 – α)Smoothed_E1_L2 + α(PowerEarly1 + PowerLate2) (3)
  • Im Schritt 34 wird die stärkste Richtungsmetrik ausgewählt und im Schritt 36 wird geprüft, ob die maximale Richtungsmetrik eine Fingerbewegung bedingt. Falls die maximale Richtungsmetrik die zentrale Metrik Smoothed_C1_C2 ist, wird kein Finger bewegt. Andernfalls wird im Schritt 38 geprüft, ob die maximale Metrik um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwert größer als die andere Metrik ist, beispielsweise um den Wert 16. Falls die maximale Metrik ausreichend groß ist, werden im Schritt 40 die betreffenden Finger eingestellt, die Metriken auf Null gesetzt und die gemeinsame Überwachung ausgeschaltet, falls der Abstand zwischen den Fingern größer als RANGE ist. Schließlich werden die Finger neu definiert (Schritt 42).
  • Die Prüfung mit dem Schwellenwert im Schritt 38 vergleicht die maximale Metrik mit anderen Metriken. Falls die maximale Metrik die zweifache Frühmetrik Smoothed_E1_E2 ist, was anzeigt, daß beide Finger verfrüht wurden (Richtung 2 der 4), wird sie mit der zweifachen Spätmetrik Smoothed_L1_L2 verglichen. Falls die Differenz Smoothed_E1_E2 – Smoothed_L1_L2 größer als der Schwellenwert ist, betrifft die Fingerverstellung im Schritt 40 ein Vorrücken sowohl von Finger_1 als auch von Finger_2. Da die Finger bewegt wurden, werden neue Fingerblöcke aufgrund der neuen Verzögerung der Finger definiert.
  • Falls die maximale Metrik die zweifache Spätmetrik Smoothed_L1_L2 ist, welche anzeigt, daß beide Finger verspätet wurden (Richtung 1 der 4), wird sie mit der Zweifachfrühmetrik Smoothed_E1_E2 verglichen. Falls die Differenz Smoothed_L1_L2 – Smoothed_E1_E2 größer als der Schwellenwert ist, betrifft die Fingerverstellung des Schritts 40 eine Verzögerung sowohl von Finger_1 als auch von Finger_2. Da beide Finger bewegt wurden, werden neue Fingerblöcke aufgrund der neuen Verzögerung der Finger definiert.
  • Falls die maximale Metrik die gemischte Metrik Smoothed_E1_C2 ist, welche anzeigt, daß der erste Finger verfrüht wurde (Richtung 5 der 4), wird sie mit der zentralen Metrik Smoothed_C1_C2 verglichen. Falls die Differenz Smoothed_E1_C2 – Smoothed_C1_C2 größer als der Schwellenwert ist, betrifft die Fingerverstellung im Schritt 40 das Vorrücken von Finger_1. Da der Finger_1 sich wegbewegt, werden zwei Finger nun ausreichend beabstandet und die gemeinsame Überwachung wird nun ausgeschaltet. Da die Finger bewegt wurden, werden neue Fingerblöcke aufgrund der neuen Verzögerung der Finger definiert.
  • Wenn in gleicher Weise die maximale Metrik die gemischte Metrik Smoothed_C1_L2 ist, welche anzeigt, daß der zweite Finger verspätet wurde (Richtung 4 der 4), wird sie mit der zentralen Metrik Smoothed_C1_C2 verglichen. Falls die Differenz Smoothed_C1_L2 – Smoothed_C1_C2 größer als der Schwellenwert ist, betrifft die Fingerverstellung des Schritts 40 die Verzögerung von Finger_2. Da Finger_2 wegbewegt wird, sind die zwei Finger nun ausreichend beabstandet und die gemeinsame Überwachung wird nun ausgeschaltet. Da die Finger bewegt wurden, werden neue Fingerblöcke aufgrund der neuen Verzögerung der Finger definiert.
  • Wenn die maximale Metrik die gemischte Metrik Smoothed_E1_L2 ist, die anzeigt, daß der erste Finger verfrüht wurde und der zweite Finger verspätet wurde (Richtung 7 der 4), wird sie mit der zentralen Metrik Smoothed_C1_C2 verglichen. Wenn die Differenz Smoothed_E1_L2 – Smoothed_C1_C2 größer als der Schwellenwert ist, betrifft die Fingerverstellung im Schritt 40 das Vorrücken von Finger_1 und das Verzögern von Finger_2. Da die Finger sich voneinander entfernt haben, sind die Finger ausreichend getrennt und die gemeinsame Verfolgung wird nun ausgeschaltet. Da die Finger bewegt wurden, werden neue Fingerblöcke aufgrund der neuen Verzögerung der Finger definiert.
  • Es wird im folgenden auf die 6 Bezug genommen, die detailliert die Vorgänge im Schritt 42 (Neudefinieren der Fingerblöcke) beschreibt. Jeder Finger FINGER_X, der bewegt wurde, wird neu betrachtet, um zu entscheiden, ob er nun nahe zu den anderen Fingern ist oder nicht. Im Schritt 60 werden die Verzögerungen zwischen FINGER_X und allen anderen Fingern, die sich nicht im gleichen Block mit FINGER_X befinden, bestimmt, und im Schritt 62 wird der dem FINGER_X nächste Finger mit FINGER_Y bezeichnet. Die Verzögerung zwischen FINGER_X und FINGER_Y wird mit MinDelay bezeichnet.
  • Die Verzögerung MinDelay wird anschließend mit einer minimal erlaubten Schwellenverzögerung, z.B. 7/8 Tc, verglichen (Schritt 63). Wenn die Verzögerung MinDelay größer als der Schwellenwert ist, ist der Finger ausreichend weit von den anderen Fingern entfernt, um individuell überwacht zu werden. Daher wird eine herkömmliche Früh-Spät-Zeit-Überwachung an diesem vorgenommen (Schritt 64). Andernfalls sind FINGER_X und FINGER_Y einander zu nahe, und entweder muß einer von diesen bewegt werden oder beide müssen als Teil eines Fingerblocks überwacht werden.
  • In Schritt 65 werden FINGER_X und FINGER_Y überprüft, um zu sehen, ob diese Teil eines Fingerblocks sind. Falls FINGER_X und FINGER_Y nicht Teil eines Fingerblocks sind, wird ein Fingerblock aus FINGER_X und FINGER_Y erzeugt (Schritt 69). Andernfalls wird im Schritt 66 FINGER_X überprüft, um zu sehen, ob dieser Teil eines Fingerblocks ist. Falls FINGER_X Teil des Blocks ist, wird FINGER_Y im Schritt 67 ausgeschaltet (d.h. er wird nicht länger als ein Finger verwendet). Andernfalls wird FINGER_X im Schritt 68 ausgeschaltet. Es ist zu beachten, daß die gemeinsame Überwachung auch ausgeschaltet wird, wenn der ausgeschaltete Finger Teil eines Blocks mit einem Paar von Fingern ist.
  • Es ist zu beachten, daß das Vorhandensein eines Fingerblocks verschiedene andere Elemente des Empfängers beeinflußt, von denen alle leicht modifiziert werden müssen, um die Funktion mit Fingerblöcken einzufügen. Die 7 und 8, auf die nun Bezug genommen wird, stellen modifizierte Funktionen zur Detektion eines engen Pfads, zur Fingerneupositionierung und zur Fingerentfernung dar.
  • Es wird nun auf 7 Bezug genommen, die detailliert das Verfahren zeigt, bei dem entschieden wird, ob ein neuer Pfadkandidat zu dem Rechen als ein neuer Finger hinzugefügt werden soll. Das Verfahren zum Erzeugen von neuen Pfadkandidaten ist im Stand der Technik bekannt und wird daher nicht beschrieben. Im Schritt 70 wird für alle aktiven Rechenfinger CompositeFingerPower berechnet, wobei CompositeFingerPower = F(PowerCenteri, ρ, Δ)und ρ die Querkorrelation zwischen dem Finger und seinem nächsten Nachbarn in dem Rechenempfänger oder zwischen dem Finger und dem neuen Fingerkandidaten, falls dieser näher als alle anderen Rechenfinger liegt, ist, Δ die Verzögerung zu dem nächsten Finger ist, i die Fingernummer ist, und F(·,·,·) eine arbiträre Funktion ist. Falls beispielsweise Δ >= Tc ist, kann F(PowerCenteri, ρ, Δ) auf PowerCenteri gesetzt werden, d.h. F(PowerCenteri, ρ, Δ) = PowerCenteri (4)wobei in diesem Fall das Verfahren in 4 sich auf ein herkömmliches Fingerzuordnungsverfahren reduziert, das die Finger aufgrund ihrer relativen Stärke zuordnet.
  • Die Querkorrelation ρ kann eine von folgenden sein:
    Figure 00170001
    wobei
    Figure 00170002
    die Kanalabschätzung für Fingeri ist, Fingerj der nächste Finger von Fingeri ist, (·)* für das Komplexkonjugierte des Klammerausdrucks steht und die Summe über eine vordefinierte Zeitlänge verläuft.
  • Falls Δ < Tc ist, kann F(PowerCenteri, ρ, Δ) definiert werden als: F(PowerCenteri, ρ, Δ) = PowerCenteri*f(ρ) (7)wobei die Funktion f(ρ) eine beliebige Funktion ist, z.B.:
  • Figure 00170003
  • In Schritt 72 wird eine ähnliche Berechnung für den neuen Fingerkandidaten vorgenommen und CompositeFingerCandidatePower wird berechnet. Es ist zu erkennen, daß die Funktion F(·,·,·) und die Berechnung von ρ unterschiedlich für die Schritte 70 und 72 sein kann, und andere Wahlen von Funktionen können verwendet werden, z.B. kann ρ durch Einfügen eines exponentiellen Vernachlässigungsfaktors berechnet werden.
  • Im Schritt 73 werden zwei unterschiedliche Äste untersucht. Falls die Zahl der Finger, die aktuell benutzt werden, dem Maximum der erlaubten Anzahl entspricht (d.h. alle Rechenfinger sind aktiv), muß der erste Ast bearbeitet werden. In diesem Ast wird CompositeFingerCandidatePower mit dem Minimum aller CompositeFingerPower verglichen (Schritt 77). Wenn er größer als die minimale Stärke ist, wird der Finger, welcher zur minimalen CompositeFingerPower gehört, an den Ort (zeitlich) des neuen Fingerkandidaten bewegt (Schritt 78). Schließlich findet im Schritt 79 eine Neudefinition der Fingerblöcke statt. Fall CompositeFingerCandidatePower geringer als diese minimale Stärke ist, werden keine Finger bewegt.
  • Falls die Zahl der Finger, die aktuell benutzt werden, geringer als die maximal erlaubte Anzahl ist, wird CompositeFingerCandidatePower im Schritt 74 mit einer Grenze NewFingerThreshold verglichen. Falls diese größer als der Schwellenwert ist, wird ein neuer Finger hinzugefügt (Schritt 75), und eine Neudefinition des Fingerblocks findet statt (Schritt 76). Andernfalls wird der neue Fingerkandidat nicht zu dem Rechenempfänger hinzugefügt.
  • 8 stellt das Entfernen eines bestehenden Fingers aus einem Fingerblock dar, der zwei Finger umfaßt, wie es möglicherweise regelmäßig vorgenommen wird. Das Verfahren der 8 wird regelmäßig vorgenommen, um Finger zu entfernen. Das herkömmliche Verfahren zum Ausschalten eines Fingers ist vorzunehmen, wenn das Fingerleistungsmaß gering im Vergleich zu den anderen Fingern ist. Dieses Kriterium ist nicht wirkungsvoll zum Entfernen eines Fingers aus einem Fingerblock. Die vorliegende Erfindung verwendet die folgende Funktion FingerCost, um zu beurteilen, ob ein Finger in einem Block ausgeschaltet werden sollte: FingerCost = α·min(PowerCenter1, PowerCenter2) – ρ·C (8) wobei α ein beliebiger ausgewählter Wert zwischen Null und Eins ist, PowerCenter1 und PowerCenter2 die Stärken von Fingern in dem Block sind, C eine vorgegebene Konstante ist und ρ durch die Gleichungen (5) und die Gleichungen (6) mit i = 1 und j = 2 festgelegt ist.
  • Wie in 8 gezeigt ist, wird zunächst die Korrelation ρ zwischen den zwei Fingern Finger_1 und Finger_2 bestimmt (Schritt 80), wonach der Wert von FingerCost berechnet wird (Schritt 82) und mit einer Schwelle verglichen wird (Schritt 84).
  • Wenn das Ergebnis geringer als die Schwelle ist, wird der Finger mit der minimalen mittleren Stärke entfernt (Schritt 86) und die gemeinsame Überwachungsfunktion wird beendet (weil nur noch ein Finger im Block übrig bleibt). Andernfalls werden keine Finger bewegt. Ein ähnlicher Fingerentfernungsmechanismus kann für Fingerblöcke mit drei oder mehr Fingern definiert werden.
  • Für den Fachmann auf diesem Gebiet wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung nicht durch die bestimmte Art und Weise, wie sie vorhergehend gezeigt und beschrieben wurde, beschränkt ist, sondern der Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche definiert wird.

Claims (24)

  1. Verfahren zur Verwendung in einem Empfänger mit mindestens zwei Fingern, welche einen Fingerblock bilden, wobei der Fingerblock mindestens einen Pfad eines Mehrpfad-Kanals überwacht und das Verfahren die Schritte aufweist: Erzeugen (10) von Richtungsmetriken von jeder Richtung aus einer Gruppe möglicher Richtungen einer gemeinsamen Bewegung der Finger des Fingerblocks; Auswählen (12) einer der Richtungsmetriken gemäß einem vorbestimmten Kriterium; und Bewegen (14) der Finger des Fingerblocks in die Richtungen, welche von der ausgewählten Richtungsmetrik angezeigt werden.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die ausgewählte Richtungsmetrik die maximale Richtungsmetrik ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Bewegens die Finger des Fingerbocks nur dann anpasst, wenn die ausgewählte Richtungsmetrik die maximale Richtungsmetrik ist und mindestens um einen vorbestimmten Grenzwert größer als eine Vergleichsrichtungsmetrik ist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner den Schritt eines Neudefinierens von Fingerblöcken nach dem Schritt des Bewegens aufweist.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Fingerblock aus zwei Fingern gebildet wird.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Richtungsmetriken für fünf oder sechs oder neun verschiedene Richtungen einer gemeinsamen Bewegung erzeugt werden.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Fingerblock aus zwei Fingern gebildet wird, welche mit einem Abstand von weniger als eineinhalb Chip angeordnet sind.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die nahe angeordneten Finger einen Abstand von 7/8 Chip aufweisen.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Fingerblock aus drei Fingern gebildet wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei Verzögerungen zwischen Fingern so eingestellt sind, dass sie nicht weniger als 7/8 Chip betragen.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens den Schritt einer Zeitmittelung der Richtungsmetriken einschließt, indem aufeinanderfolgende Richtungsmetriken addiert werden.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der Schritt der Zeitmittelung einen Vernachlässigungsfaktor verwendet.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Richtungsmetriken auf einer Leistungsschätzung basieren.
  14. Empfänger mit mindestens zwei Fingern, welche einen Fingerblock bilden, wobei der Fingerblock mindestens einen Pfad eines Mehrpfadkanals überwacht und der Empfänger aufweist: einen Richtungsmetrik-Ermittler (10), welcher dafür geeignet ist, Richtungsmetriken von jeder Richtung aus einer Gruppe möglicher Richtungen einer gemeinsamen Bewegung der Finger des Fingerblocks zu erzeugen; einen Metrik-Selektor (12), welcher dafür geeignet ist, eine der Richtungsmetriken gemäß einem vorbestimmten Kriterium auszuwählen; und eine Finger-Verstellvorrichtung (14), welche dafür geeignet ist, die Finger des Fingerblocks in den von der ausgewählten Richtungsmetrik angezeigten Richtungen zu bewegen.
  15. Empfänger gemäß Anspruch 14, wobei die ausgewählte Richtungsmetrik die maximale Richtungsmetrik ist.
  16. Empfänger gemäß Anspruch 14, wobei die Finger-Verstellvorrichtung dafür geeignet ist, die Finger des Fingerblocks nur dann zu bewegen, wenn die ausgewählte Richtungsmetrik die maximale Richtungsmetrik ist und mindestens um einen vorbestimmten Grenzwert größer ist als eine Vergleichsrichtungsmetrik.
  17. Empfänger gemäß Anspruch 14, wobei die Finger-Verstellvorrichtung eine Vorrichtung zum Neudefinieren einschließt, welche dafür geeignet ist, Fingerblöcke neu zu definieren, sobald die Finger bewegt worden sind.
  18. Empfänger gemäß Anspruch 14, wobei der Fingerblock aus zwei Fingern gebildet wird.
  19. Empfänger gemäß Anspruch 18, wobei die Ermittlungsvorrichtung dafür geeignet ist, die Richtungsmetriken für fünf oder sechs oder neun verschiedene Richtungen einer gemeinsamen Bewegung zu erzeugen.
  20. Empfänger gemäß Anspruch 14, wobei der Fingerblock aus zwei Fingern gebildet wird, welche mit einem Abstand von weniger als eineinhalb Chip angeordnet sind.
  21. Empfänger gemäß Anspruch 20, wobei die nahe angeordneten Finger einen Abstand von 7/8 Chip aufweisen.
  22. Empfänger gemäß Anspruch 14, wobei der Fingerblock aus drei Fingern gebildet wird.
  23. Empfänger gemäß Anspruch 14, wobei Verzögerungen zwischen den Fingern so eingestellt sind, dass sie nicht weniger als 7/8 Chip betragen.
  24. Empfänger gemäß Anspruch 14, wobei die Richtungsmetriken auf einer Leistungsschätzung basieren.
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