DE60108779T2

DE60108779T2 - Auswahl von kanalmodell auf basis der empfangenen trainingsfolge

Info

Publication number: DE60108779T2
Application number: DE60108779T
Authority: DE
Inventors: Bengt Lindoff
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: AU2002233200A1; ATE288644T1; EP1338111B1; WO2002045332A2; US6853681B1; WO2002045332A3; EP1338111A2; DE60108779D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft digitale drahtlose Kommunikation und insbesondere eine Synchronisation, ein Kanalmodellieren, eine Schätzung und ein Ausgleichen in einem drahtlosen Empfänger.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Für ein Übertragen von Information werden in heutigen Telekommunikationssystemen weit verbreitet digitale Codier- und Übertragungsverfahren genutzt. Beispielsweise ist das Global System for Mobile Communication (GSM) ein digitales System, das momentan in weit verbreiteter Verwendung ist, und das Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) ist ein digitales System, das an Popularität gewinnt. In solchen Telekommunikationssystemen wird die zu sendende Information für eine Übertragung zu einem Empfänger auf ein Funkfrequenzsignal codiert oder moduliert. Bei einem Decodieren oder Demodulieren der Signale am Empfängerende treten oft Probleme aufgrund einer Kanalverzerrung des Signals während der Übertragung auf. Das heißt, das übertragene Signal unterliegt zwischen der Transmitterantenne und der Empfängerantenne einer Verzerrung bei der Übertragung durch die Luft, beziehungsweise Luft-Schnittstelle, oder Funkkanal.
Beispiele solcher Signalverzerrungen umfassen eine Multipfadausbreitung, einen Schwund, oder andere elektromagnetische Störungen. Eine Multipfadausbreitung tritt auf, wenn ein Anteil des übertragenen Signals einen direkten Weg zwischen der übertragenden Antenne und der empfangenden Antenne nimmt, während andere parallele Anteile des Signals indirekte Wege nehmen. Die mehreren Signalpfade werden oft dadurch bewirkt, dass das Signal von einem Gebäude oder anderen Objekt in der Nähe oder zwischen dem Transmitter oder Empfänger reflektiert wird. Da ein Signal länger braucht, wenn es einen indirekten Pfad nimmt, als einen direkten Pfad, kommen die Parallelenanteile des Signals, die entlang der mehreren Pfade verlaufen, zu unterschiedlichen Zeitpunkten an, und interferieren somit miteinander. Die Verzerrung aufgrund einer Multipfadausbreitung wird oft als Intersymbolinterferenz (ISI) bezeichnet.
Herkömmliche Empfänger verarbeiten normalerweise ein empfangenes Signal unter Verwendung einer Trainingssequenz, um die erwarteten Verzerrungen des Kanals zu kompensieren. Eine Trainingssequenz ist eine vordefinierte digitale Abfolge, die typischerweise zusammen mit Datenübertragungen in regelmäßigen Zeitintervallen übertragen wird. Beispielsweise werden Trainingssequenzen als ein Teil der Burstübertragungen im vorhergehend genannten GSM- und EDGE-System übertragen. Eine Verbindung in einem GSM-System verwendet typischerweise eine beliebige von acht unterschiedlichen Trainingssequenzen.
Die Trainingssequenz wird dazu verwendet, die Zeitvorgabeposition zu bestimmen, um das empfangene Signal zu synchronisieren, und um Zeitverzögerungen zu korrigieren. Bei einem Bestimmen der Zeitvorgabeposition wird die Trainingssequenz für eine Schätzung von Parametern verwendet, wie beispielsweise Filterabgriffskoeffizienten, für eine Verwendung in dem Kanalmodel des Empfängers (d.h. einer mathematischen Darstellung des Kanals). Diese Kanalschätzung wird für eine Kompensation von Verzögerungs- und Dämpfungscharakteristiken oder anderen Kanalverzerrungen verwendet, die ISI bewirken können.
1 zeigt in einem Blockdiagramm einen Abschnitt einer herkömmlichen Empfängeranordnung 100, welcher herkömmliche Synchronisierer-Kanalschätzer und Ausgleichereinheiten enthält. Die herkömmliche Empfängeranordnung 100 kann für eine Verwendung in einem digitalen Telekommunikationssystem wie beispielsweise einem GSM-System oder einem EDGE-System angepasst sein. Ein an einer Antenne 110 empfangenes Funksignal wird herabgewandelt und in einer Funkempfangseinheit 112 tiefpassgefiltert, die wiederum ein Basisbandsignal (y_t) erzeugt. Die Empfängereinheit 112 kann beispielsweise ein herkömmlicher homodyner Empfänger sein, wie in "RF and Microwave Circuit Design for Wireless Communications" von E. Larson (Artech House Ind., Norwood, MA, USA, 1996) diskutiert.
Um die Datenübertragungen eines empfangenen Signals zu synchronisieren, muss die Trainingssequenz, die bei der Datenübertragung verwendet wird, vor einem Beginn der Datenübertragungen bestimmt werden. Beispielsweise kann die Trainingssequenz durch eine Basisstation in Kommunikation mit einer Mobilstation spezifiziert werden, oder kann mittels eines Verhandlungsprozesses zwischen der Basisstation und der Mobilstation bestimmt werden. Das heißt, die Trainingssequenz kann der Empfängeranordnung 100 über eine Steuerkanalsignalisierung oder durch eine andere Art eines Kommunizierens zwischen der Basisstation und der Mobilstation bei einer Einrichtung einer Verbindung bereitgestellt werden.
Unter idealen Bedingungen sollte eine empfangene Trainingssequenz der bekannten Trainingssequenz TS sehr ähneln. In der Praxis beeinflussen jedoch verschiedene Verzerrungen das übertragene Signal, welche durch die Luftschnittstelle bewirkt werden. Um eine empfangene Trainingssequenz zu erfassen, wird der Abschnitt des empfangenen Basisbandsignalbursts mit der Trainingssequenz von einem Speicher des Systems (nicht gezeigt) abgerufen und zu einer Synchronisierungseinheit 114 geliefert. Die Synchronisierungseinheit 114 korreliert unterschiedliche Abschnitte des empfangenen Signals mit der bekannten Trainingssequenz (TS), um die Synchronisationsposition zu finden (d.h. die Startposition der Trainingssequenz im empfangenen Signal).
Die Synchronisationsinformation und das empfangene Signal werden einer Kanalschätzereinheit 116 bereitgestellt. Die Kanalschätzereinheit 116 nimmt ein vorgegebenes Kanalmodell an, und berechnet Kanalfiltermodellkoeffizienten K-ter Ordnung {h_i}_i=0,K, auf Grundlage des empfangenen Signals und der bekannten Trainingssequenz TS. Die Anzahl von Kanalabgriffen, K, wird typischerweise aus der maximalen erwarteten Verzögerungsspreizung für das Funksignal in dem verwendeten Telekommunikationssystem spezifiziert. Die Kanalfiltermodellkoeffizienten, Synchronisationsinformation und das empfangene Signal werden dann einer Ausgleichereinheit (Equalizer) 118 zugeführt, die beispielsweise ein Viterbi-Ausgleicher sein kann. Die Ausgabe der Ausgleichereinheit 118, d.h. das festgestellte Symbol (O_t), kann dann bei einer weiteren Verarbeitung des empfangenen Signals verwendet werden.
Die GB 2329796 offenbart ein Verfahren zur Verbesserung des Datendurchsatzes eines Kommunikationssystems, das unter unterschiedlichen Funkausbreitungsbedingungen und mit einer Funkausrüstung mit unterschiedlichen Trainingsdatenanforderungen arbeitet. Die Datenrate wird erhöht, indem die Trainingsdatenstruktur für den individuellen Funkkanal optimiert wird, anstelle eines globalen Verwendens einer Trainingsdatenstruktur für den schlechtesten Fall. Das Verfahren ist auf das GSM-Zellularkommunikationssystem anwendbar, wo eine erhöhte Datenrate durch ein Einrichten von Verbindungen erzielt wird, bei denen eine Midamble durch Nutzerdaten ersetzt wird, wenn es die Ausbreitungsbedingungen erlauben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein durch den Erfinder im vorliegenden Fall erkanntes Problem ist, dass die Nutzung mancher Empfängerarchitekturen in Verbindung mit unterschiedlichen Trainingssequenzen die Einführung von Signalverzerrungen zur Folge hat. Ein herkömmlicher Empfänger mit einer vorgegebenen Synchronisationstechnik, Kanalmodell und Decoder kann anderweitig unter idealisierten Bedingungen gute Schätzleistung bereitstellen, bewirkt jedoch unterschiedliche Verzerrungen in Abhängigkeit davon, welche Trainingssequenz bei der Übertragung verwendet wird. Beispielsweise ist ein homodyner Empfänger ein Empfänger herkömmlichen Typs, bei dem bekannt ist, dass er eine sehr effiziente Empfängerarchitektur hat, vom Standpunkt der Kosten, der Größe und Stromverbrauch aus gesehen. Beim Betrieb eines homodynen Empfängers wird ein Gleichspannungsversatz in das empfangene Signal eingefügt. Der homodyne Empfänger muss dann den Gleichspannungsversatz handhaben, um das empfangene Signal zu verarbeiten. Typischerweise wird der Gleichspannungsversatz berücksichtigt, indem das Kanalfiltermodell mit einem Gleichspannungsabgriff erweitert wird. Dieses neigt jedoch dazu, die optimierten Schätzcharakteristiken der Trainingssequenzen zu stören, was unterschiedliche Empfängerleistungen bewirkt, wenn unterschiedliche Trainingssequenzen verwendet werden. Für eine gegebene Empfängerarchitektur ergeben einige Trainingssequenzen eine Leistung, die nahe dem idealen Fall ist, während andere Trainingssequenzen einen Leistungsverlust zur Folge haben können, der aufgrund intern erzeugter Verzerrungen recht groß sein kann. Somit ergibt die Verwendung unterschiedlicher Trainingssequenzen innerhalb eines Kommunikationssystems oder durch unterschiedliche Kommunikationssysteme die Einführung von verschiedenen internen Verzerrungen aufgrund von beispielsweise der Empfängerarchitektur.
Die Ansätze in herkömmlichen Systemen für eine Kompensation solcher Leistungsverluste hat typischerweise die Verwendung eines komplizierten Kanalmodells oder Schätzverfahren zur Folge. Jedoch neigt die Verwendung eines komplizierten Kanalmodells oder Schätzverfahrens nachteiliger Weise zu einer Erhöhung einer Schaltungskomplexität und eines Stromverbrauchs des Empfängers. Daher hat der vorliegende Erfinder eine Notwendigkeit für einen Anpassungsalgorithmus erkannt, der ein oder mehrere Elemente der folgenden auf Grundlage der verwendeten Trainingssequenz auswählt: ein Synchronisationsverfahren, ein Kanalmodell und/oder ein Ausgleichsverfahren. Auf diese Weise kann ein Kompromiss zwischen notwendiger Empfängerleistung und Empfängerkomplexität zugeschnitten oder optimiert werden.
In Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Empfangen einer Datenübertragung bereitgestellt, wobei die Datenübertragung eine Sequenz von Trainingssymbolen eines finiten Satzes solcher Sequenzen umfasst, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Auswählen von Parametern eines Kanalmodells; wobei die Parameter die Anzahl von Filterabgriffen, und/oder das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Gleichspannungskomponente sind; Schätzen der Daten unter Verwendung des Kanalmodells mit den ausgewählten Parametern; dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Auswählen ein Abrufen der Parameter von einer Tabelle umfasst, wobei die Tabelle für jede Sequenz in dem finiten Satz einen Satz von Parametern umfasst, so dass der Satz von Parametern in Verbindung mit einer jeden Sequenz ein solcher aus den in der Tabelle gespeicherten Sätzen von Parametern ist, der die geringste Verzerrung erzeugt, wenn in Verbindung mit der Trainingssequenz verwendet.
Die gespeicherten Sätze von Parametern können ein Standardkanalmodell ohne Gleichspannungskomponente und ein Kanalmodell mit einer Gleichspannungskomponente definieren.
Das Verfahren kann weiter ein Abrufen eines Synchronisationsverfahrens von der Tabelle umfassen, ausgewählt aus einer Vielzahl von Synchronisationsverfahren, wie beispielsweise eines Maximalfensterwertsynchronisationsverfahrens, oder eines Schwerpunktsynchronisationsverfahrens; und ein Empfangen der Datenübertragung unter Verwendung des abgerufenen Synchronisationsverfahrens.
Das Verfahren kann weiter ein Abrufen eines Ausgleichsverfahrens von der Tabelle umfassen, ausgewählt aus einer Vielzahl von Ausgleichsverfahren, wie beispielsweise DFE-Ausgleich, Viterbi-Ausgleich, oder DFSE-Ausgleich; und ein Empfangen der Datenübertragung unter Verwendung des abgerufenen Ausgleichsverfahrens.
Das Verfahren kann weiter ein Abrufen eines Kanalschätzverfahrens von der Tabelle umfassen, ausgewählt aus einer Vielzahl von Kanalschätzverfahren, wie beispielsweise eines Schätzverfahrens kleinster Quadrate, oder eines Maximalwahrscheinlichkeits-Schätzverfahrens (maximum likelihood estimation); und ein Empfangen der Datenübertragung unter Verwendung des abgerufenen Kanalschätzverfahrens.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Empfänger bereitgestellt, der in Übereinstimmung mit dem Verfahren arbeitet.
Die vorliegende Erfindung kann in einem beliebigen Telekommunikationssystem verwendet werden, einschließlich beispielsweise einem Burstübertragungssystem wie beispielsweise einem GSM-System, und einem EDGE-System, oder anderen ähnlichen Arten eines Telekommunikationssystems. Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere für Mobilstationen oder Basisstationen in drahtlosen digitalen Telekommunikationssystemen geeignet ist, ist ihre Anwendung nicht darauf beschränkt. Darüber hinaus beschreibt die Offenbarung die Erfindung hinsichtlich einer Datenübertragung. Die "Datenübertragung" kann ein Sprachtelefonruf sein, Datennachrichten, oder ein beliebiger ähnlicher Typ codierter Information, die zu übertragen ist. Eine Datenübertragung kann aus einem oder mehreren Austauschvorgängen von Daten zwischen einem Transmitter und einem Empfänger bestehen. Eine Datenübertragung kann während ihrer Dauer die gleiche Trainingssequenz aufweisen. Alternativ kann die Trainingssequenz während des Verlaufs einer Datenübertragung geändert werden, wie beispielsweise dann, wenn ein Mobilnutzer sich in den Abdeckungsbereich eines anderen Kommunikationssystems bewegt. In solch einem Fall ändert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung die ausgewählten Parameter in Übereinstimmung damit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann klarer mit einem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen:
1 zeigt in einem Blockdiagramm einen Abschnitt einer herkömmlichen Empfängeranordnung 100, die herkömmliche Kanalschätzer- und Ausgleichereinheiten umfasst;
2 zeigt in einem Blockdiagramm einen Abschnitt einer Empfängeranordnung 200 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein Flussdiagramm in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zum Entwickeln einer Tabelle von Erfassungsparametersätzen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese und andere Gesichtspunkte der Erfindung werden nun detaillierter in Verbindung mit einer Anzahl von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Um ein Verständnis der Erfindung zu erleichtern, können einige Gesichtspunkte der Erfindung hinsichtlich Sequenzen von durch Elemente eines Computersystems, eines Controllers oder eines Prozessors auszuführenden Aktionen beschrieben sein. Es ergibt sich, dass in jedem der Ausführungsbeispiele die verschiedenen Aktionen durch spezialisierte Schaltungen durchgeführt werden können (z.B. diskrete logische Gatter, die für eine Ausführung einer spezialisierten Funktion miteinander verbunden sind), durch Programminstruktionen, die durch einen oder mehrere Prozessor ausgeführt werden, oder durch eine Kombination beider.
Darüber hinaus kann die Erfindung zusätzlich als vollständig in einer beliebigen Form von einem computerlesbaren Speichermedium verwirklicht erachtet werden, mit einem darin gespeicherten geeigneten Satz von Computeranweisungen, die einen Prozessor veranlassen würden, die hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Somit können die verschiedenen Gesichtspunkte der Erfindung auf viele unterschiedliche Arten verwirklicht werden, und alle solche Arten sollen innerhalb des Umfangs der Erfindung liegend betrachtet werden. Für jeden der verschiedenen Gesichtspunkte der Erfindung kann irgendeine solche Art von Ausführungsbeispielen hierin als "logisch konfiguriert für" ein Ausführen einer beschriebenen Aktion oder alternativ als "Logik, die" eine beschriebene Aktion ausführt, bezeichnet werden.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Abschnitts einer Empfängeranordnung 200 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die eine Synchronisation, Kanalmodellierung, und ein Ausgleichen auf Grundlage eines Erfassungsparametersatzes durchführt, ausgewählt zur Verwendung mit der speziellen Trainingssequenz, die in dem Telekommunikationssystem verwendet wird. Der Ausdruck "Erfassungsparametersatz", wie hierin verwendet, umfasst einen oder mehrere der Parameter, Koeffizienten, Modelle, Verfahren oder Techniken, die in der Empfängeranordnung 200 zur Ausführung einer Synchronisation, Kanalmodellierung und einem Ausgleichen bei der Erfassung eines Signals verwendet werden. Der Erfassungsparametersatz kann dazu verwendet werden, die Empfängeranordnung 200 zu konfigurieren, in der Form von Steuersignalen oder Eingaben, die einer Hardware der Empfängeranordnung 200 bereitgestellt werden, oder in der Form von Variablen, die Software der Empfängeranordnung 200 zugeführt werden, oder irgendeiner Kombination beider.
Die Empfängeranordnung 200 enthält eine Antenneneinheit 210, oder eine andere Art von Eingabeeinheit für einen Empfang von Signalen, die mit einer Empfängereinheit 212 verbunden ist. Die Empfängereinheit 212 ist mit einer Synchronisationseinheit 214 verbunden, die eine Ausgabe einer Kanalschätzereinheit 216 zuführt. Die Synchronisationseinheit 214 und die Kanalschätzereinheit 216 liefern jeweils eine Ausgabe an eine Ausgleichereinheit 218. Eine Steuereinheit 220 ist mit der Synchronisationseinheit 214, der Kanalschätzereinheit 216 und der Ausgleichereinheit 218 verbunden, wie in 2 gezeigt, wobei jede dieser Einheiten dazu angeordnet ist, eine bekannte Trainingssequenz TS zu empfangen.
Während der Datenübertragung oder des getätigten Rufes arbeitet die Empfängeranordnung 200 solcher Art, dass ein an der Antenne 210 empfangenes Signal herabgewandelt wird und in der Funkempfangseinheit 212 tiefpassgefiltert wird. Die Funkempfängereinheit 212 gibt ihrerseits ein Basisbandsignal (y_t) an die Synchronisationseinheit 214 aus. Ein Anteil des empfangenen Signals, der die empfangene Trainigssequenz enthält, wird der Synchronisationseinheit 214 durch einen Speicher der Empfängeranordnung 200 (nicht gezeigt) bereitgestellt. Der Speicher kann ein Teil der Funkempfängereinheit 212 sein, oder kann anderweitig innerhalb der Empfängeranordnung 200 angeordnet sein. Die Synchronisationseinheit 214 verwendet die empfangene Trainingssequenz für eine Bestimmung der Synchronisation oder Fensterposition des empfangenen Signals, durch ein Korrelieren unterschiedlicher Abschnitte des empfangenen Signals mit der bekannten Trainingssequenz (TS).
Sobald die Synchronisation beendet ist und die Startposition der Trainingssequenz innerhalb des empfangenen Signals bestimmt wurde, werden die Synchronisationsinformation und das empfangene Signal der Kanalschätzereinheit 216 bereitgestellt. Unter Verwendung eines Kanalmodells berechnet die Kanalschätzereinheit 216 die Kanalfiltermodellkoeffizienten basierend auf dem empfangenen Signal und der bekannten Trainingssequenz TS. Das geschätzte Kanalmodell, Synchronisationsinformation und das empfangene Signal werden der Ausgleichereinheit 218 bereitgestellt. Die Ausgabe der Ausgleichereinheit 218, das festgestellte Symbol (ût) kann bei einer weiteren Verarbeitung des empfangenen Signals verwendet werden.
In Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der Erfindung ist die Synchronisierereinheit 214 und/oder die Kanalschätzereinheit 216 und/oder die Ausgleichereinheit 218 dynamisch steuerbar, um die Empfängeranordnung 200 zu konfigurieren. Vor einem Beginn der Datenübertragung findet eine Initialisierung oder Einrichtephase statt, während der die Empfängeranordnung 200 vorzugsweise in Übereinstimmung mit einem Erfassungsparametersatz konfiguriert ist.
Die Auswahl eines Erfassungsparametersatzes hängt von der Trainingssequenz ab. Die bei einer Datenübertragung zu verwendende Trainingssequenz ist entweder bekannt, oder wird vor der Übertragung bestimmt. Die Trainingssequenz kann der Empfängeranordnung 200 über einen Verhandlungsprozess oder eine andere Steuerkanalsignalisierung während der Initialisierung oder Einrichtephase bei Einrichtung einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Transmitter und dem Empfänger für eine Datenübertragung bereitgestellt werden.
Eine Gruppe von Erfassungsparametersätzen, hierin als "Tabelle" bezeichnet, ist in der Empfängeranordnung 200 gespeichert. Die Tabelle von Erfassungsparametersätzen kann entweder in der Steuereinheit 220 oder in einem Speicher gespeichert sein, auf den durch die Steuereinheit 220 zugegriffen wird. Für jede Trainingssequenz, die im Kommunikationssystem verwendet werden kann, gibt es einen Eintrag in der Tabelle, der einen Erfassungsparametersatz darstellt. Die Auswahl eines Erfassungsparametersatzes wird auf Grundlage davon getätigt, welche Trainingssequenz bei der Übertragung verwendet wird. Auf diese Weise ist es möglich, einen Erfassungsparametersatz auszuwählen, der Information für ein Konfigurieren der Empfängeranordnung 200 umfasst, was optimiert oder zugeschnitten für eine spezielle Trainingssequenz ist.
Jeder Erfassungsparametersatz kann ein oder mehrere Elemente des Folgenden umfassen: das in der Synchronisationseinheit 214 verwendete Synchronisationsverfahren, das durch die Kanalschätzereinheit 216 verwendete Kanalmodell, das Kanalschätzverfahren, und das Ausgleichsverfahren, das durch die Ausgleichereinheit 218 verwendet wird. Beispiele einiger unterschiedlicher Typen von Synchronisationsverfahren, Kanalmodellen, und Ausgleichsverfahren, die in einem speziellen Erfassungsparametersatz vorliegen, werden unterhalb diskutiert, beispielsweise in Verbindung mit den Gleichungen (1) bis (5).
Die Steuereinheit 220 greift auf die Tabelle von Erfassungsparametersätzen zu, und wählt einen Erfassungsparametersatz in Verbindung mit der bei der Datenübertragung verwendeten Trainingssequenz aus. Die Steuereinheit 220 implementiert dann den ausgewählten Erfassungsparametersatz in der Empfängeranordnung 200 durch Bereitstellen von Information für die verschiedenen Einheiten zur Verwendung bei einer Verarbeitung des empfangenen Signals, oder durch ein Erzeugen geeigneter Steuersignale zur Ausführung des ausgewählten Prozesses beziehungsweise der ausgewählten Prozesse. In Übereinstimmung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen wird diese Information den jeweiligen Einheiten während einer Initialisierung oder Einrichtephase bereitgestellt, die typischerweise vor einem Datenempfang der Datennachricht liegt.
In einigen Ausführungsbeispielen konfiguriert die Steuereinheit 220 die Synchronisationseinheit 214 für eine Verwendung einer Anzahl möglicher Synchronisationsverfahren. Ein Synchronisationsverfahren, das in einem Erfassungsparametersatz enthalten ist, kann aus verschiedenen Verfahren ausgewählt werden, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt: einem Standardkorrelationsverfahren, einem Schwerpunktsynchronisationsverfahren, oder einem ähnlichen Typ von Synchronisationsverfahren oder mathematischer Beziehung. Beispielhafte Synchronisationsverfahren werden nunmehr diskutiert.
Die Gleichung (1) beschreibt eine beispielhafte Standardkorrelationsbeziehung, die in Verbindung mit anderen Schritten zu einer Bewirkung einer Synchronisationstechnik verwendet werden kann:
Wobei y_i das empfangene Signal zu einem Zeitpunkt i ist, u_i ^TS die Trainingssequenz-Symbole sind, wobei die Gesamtanzahl von Trainingssymbolen N ist, und w ist die Anzahl von Synchronisationssuchfenstern.
Gleichung (2) beschreibt ein beispielhaftes Maximalfensterwert-Synchronisationsverfahren, das eine Wahl für ein Synchronisationsverfahren sein kann, wie folgt:
Die Beziehung von Gleichung (2) bestimmt die Synchronisationsposition basierend darauf, welche Gruppe von L kontinuierliche Fensterpositionen die höchste Korrelation bereitgestellt hat, wobei die Variable L die Länge des Kanalfiltermodells ist.
Ein Schwerpunktsynchronisationsverfahren kann eine andere Wahl für ein Synchronisationsverfahren sein. Eine beispielhafte Ausführungsform eines Schwerpunktsynchronisationsverfahrens ist wie folgt in Gleichung (3) beschrieben:
Wobei die Funktion "ceil{...}" auf die nächsthöhere ganze Zahl aufrundet.
Die potentiellen Synchronisationsverfahren können darüber hinaus dadurch erweitert werden, indem unterschiedliche Werte von L in einem oder beiden der oben beschriebenen Verfahren ausprobiert werden. Das heißt, die Synchronisationsposition basierend auf einem ausgewählten Verfahren kann für alle interessierenden Kanalmodelordnungen L bestimmt werden. Die Kanalabgriffvariable L kann in Übereinstimmung mit der Offenbarung der US Patentanmeldung mit der Nummer 09/168.605 mit dem Titel "Estimated Channel with Variable Number of Taps" bestimmt werden.
Das Kanalmodell kann auch als ein Teil von oder ein gesamter Erfassungsparametersatz enthalten sein. Ein in einem Erfassungsparametersatz enthaltenes Kanalmodell kann ein beliebiges der folgenden Gruppe sein: ein Standardkanalmodell, ein Kanalmodell mit einer Gleichspannungskomponente, oder ein entsprechendes Kanalmodell, das darauf ausgerichtet ist, spezielle Arten einer Verzerrung oder spezielle Situationen zu adressieren. Beispiele solcher Kanalmodelle werden nun dargestellt.
Die Gleichung (4) beschreibt ein Standardkanalmodell, das eine Wahl für ein Kanalmodell in der Empfängeranordnung 200 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sein kann:
Wobei h_i die Kanalfilterabgriffe sind, u_i die übertragenen Symbole, et ein Rauschen darstellt und L die Länge des Kanalmodells ist.
Ein Kanalmodell mit einer Gleichspannungskomponente kann eine andere Wahl für ein Kanalmodell in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sein. Eine beispielhafte Ausführungsform eines Kanalmodells mit einer Gleichspannungskomponente ist in Gleichung (5) beschrieben.
Wobei m die unbekannte Gleichspannungskomponente ist.
Eine andere Wahl für ein Kanalmodell kann erzielt werden, indem ein Signal differenziert wird, unter Verwendung einer Beziehung wie beispielsweise: y ~_t = y_t – y_t-1, und dann durch ein Schätzen der Parameter des Modells basierend auf dem differenzierten Signal in Übereinstimmung mit der Gleichung (4), (5) oder einer entsprechenden Kanalmodellbeziehung.
Die Kanalmodelle können in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Beziehungen entwickelt werden, oder unter Verwendung ähnlicher Kanalmodelle, für unterschiedliche Modellordnungen L. Auf diese Weise kann das Kanalmodell und die Modellordnung L ausgewählt werden, welche am besten zur empfangenen Sequenz passen. Die Entscheidung einer besten Übereinstimmung kann mittels Verwendung eines Modellvalidierungsverfahrens erzielt werden, wie in der US Patentanmeldung mit der Nummer 09/168.605 für den vorliegenden Erfinder bereitgestellt.
Der Erfassungsparametersatz kann ein Kanalschätzverfahren umfassen, oder daraus bestehen, welches durch die Kanalschätzereinheit 216 zur Bestimmung von Abgriffskoeffizienten und Ähnlichem verwendet wird, so dass ein gegebenes Kanalmodell den Kanal am besten schätzen wird. Einige Beispiele von Kanalschätzverfahren enthalten ohne darauf beschränkt zu sein: Schätzverfahren kleinster Quadrate, Maximalwahrscheinlichkeits- (maximum likelihood) Schätzverfahren, oder andere ähnliche Arten von Schätzverfahren zum Berechnen der Kanalfiltermodellkoeffizienten.
Das Ausgleichsverfahren, das durch die Ausgleichereinheit 218 verwendet wird, kann ebenso alles oder einen Teil eines Erfassungsparametersatzes bereitstellen. Beispiele von Ausgleichsverfahren, die ausgewählt werden können, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: einen Entscheidungsrückführungs-Schätzungs-(DFE)Ausgleicher, einen Viterbi-Ausgleicher, einen Entscheidungsrückführungssequenz-Schätz-(DFSE)Ausgleicher, der eine Kombination eines Viterbi- und eines DFE-Ausgleichers ist, oder ähnliche Arten von Ausgleichern.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Erfassen eines empfangenen Signals in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Um eine Datenübertragung zu empfangen beginnt das Verfahren bei 310 und schreitet zum Schritt 312 voran, in dem die für die Datenübertragung verwendete Trainingssequenz (z.B. eine der acht unterschiedlichen GSM-Trainingssequenz) durch die Steuereinheit 220 bestimmt wird. Die Trainingssequenz für die Datenübertragung kann durch eine Steuersignalisierung oder Verhandlung zwischen dem Transmitter und dem Empfänger während einer Initialisierungs- oder Einrichtephase spezifiziert werden. Nach einer Bestimmung der Trainingssequenz schreitet das Verfahren zum Schritt 314 weiter. Im Schritt 314 wählt die Steuereinheit 220 einen Erfassungsparametersatz aus, basierend auf der verwendeten Trainingssequenz, um die Empfängeranordnung 200 zu konfigurieren. Der Erfassungsparametersatz kann aus einer Tabelle von Erfassungsparametersätzen ausgewählt werden. Die Tabelle kann aus einem oder mehreren Erfassungsparametersätzen bestehen, wobei ein bestimmter Erfassungsparametersatz einer jeweiligen Trainingssequenz zugewiesen ist, was durch den Empfänger für eine Erfassung einer empfangenen Datenübertragung verwendet werden kann. Jeder Erfassungsparametersatz enthält ein oder mehrere Elemente aus den Folgenden: ein Synchronisationsverfahren, ein Kanalmodell, ein Kanalschätzverfahren oder ein Ausgleichsverfahren.
Nach einer Durchführung des Schritts 314 und nachdem die Steuereinheit 220 einen Erfassungsparametersatz ausgewählt hat, schreitet das Verfahren zum Schritt 316 für eine Implementierung des ausgewählten Erfassungsparametersatzes in der Empfängeranordnung 200 voran. In diesem Schritt liefert die Steuereinheit 220 Information über den Erfassungsparametersatz an die geeigneten Einheiten der Empfängeranordnung 200, um so den Empfänger basierend auf der in Schritt 312 erfassten Trainingssequenz zu konfigurieren. Nachdem die Empfängeranordnung 200 auf diese Weise konfiguriert wurde schreitet das Verfahren zum Schritt 318 weiter, für eine Erfassung empfangener Datenübertragungssignale, die beispielsweise ein Telefonruf oder andere Daten sein können, die zum Empfänger gesendet wurden.
4 veranschaulicht in einem Flussdiagramm eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zur Entwicklung einer Tabelle von Erfassungsparametersätzen. Die Erfassungsparametersätze können als Teil des Prozesses eines Auslegens des Empfängers entwickelt werden, oder beim Codieren der Software, um einen Empfänger zu steuern. Nach einem Beginn im Schritt 410 schreitet der Ablauf zum Schritt 412 voran, in dem eine Trainingssequenz ausgewählt wird, für die das Verfahren einen Erfassungsparametersatz entwickeln wird. Beispielsweise kann die ausgewählte Trainingssequenz eine der acht Trainingssequenzen sein, die allgemein im GSM-System verwendet werden, oder kann eine Trainingssequenz eines anderen Kommunikationssystems sein, für das die Empfängeranordnung 200 anzupassen ist. Bei einer Auswahl einer Trainingssequenz schreitet das Verfahren zum Schritt 414 voran.
In einem Schritt 414 wird ein Hypotheseerfassungs-Parametersatz ausgewählt. Das heißt, eine Kombination eines Synchronistionsverfahrens und/oder eines Kanalmodells und/oder eines Kanalschätzverfahrensund/oder eines Ausgleichsverfahrens werden als Hypotheseerfassungs-Parametersatz ausgewählt. Der Hypothesesatz kann computergeneriert sein, kann manuell basierend auf empirischen Ergebnissen oder Schätzungen erzeugt sein, oder kann das Produkt von Berechnungen oder Algorithmen sein. Ein Hypothesesatz kann auch erstellt werden, indem eine vorhergehend ausprobierte Hypothese inkrementell geändert wird, um zu sehen, ob sich die Leistungseigenschaft verbessert oder verschlechtert.
Der Hypotheseerfassungs-Parametersatz kann ein Synchronisationsverfahren enthalten, das aus den Folgenden ausgewählt ist: einem Standardkorrelationsverfahren, einem Schwerpunktsynchronisationsverfahren, oder einer ähnlichen Art von mathematischer Beziehung, mit einem Beliebigen verschiedener Werte von L, der Anzahl von Abgriffen des Kanalfiltermodells.
Der Hypotheseerfassungs-Parametersatz kann weiter ein Kanalmodell enthalten. Das Kanalmodell kann ein Standardkanalmodell sein, ein Kanalmodell mit einer Gleichspannungskomponente, oder ein ähnliches Kanalmodell, das die speziellen Arten einer Verzerrung oder spezielle Situationen adressieren soll. Die Anzahl von Modellen kann weiter ausgedehnt werden, indem die Anzahl von Filterabgriffen, L, variiert wird. Weitere zusätzliche Modelle können erzeugt werden, indem verändert wird, welche Abgriffe in einem gegebenen Modell enthalten sind.
Der Hypotheseerfassungs-Parametersatz kann ein Kanalschätzverfahren enthalten. Kanalschätzverfahren, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, das Schätzverfahren kleinster Quadrate, das Maximalwahrscheinlichkeits-Schätzverfahren (maximum likelihood estimation), oder ähnliche Arten von Schätzverfahren.
Der Hypotheseerfassungs-Parametersatz kann auch ein Ausgleichsverfahren enthalten, das ein beliebiges der Folgenden sein kann: DFE-Ausgleichung, Viterbi-Ausgleichung, DFSE-Ausgleichung, oder ähnliche Ausgleichungsverfahren. Die Ausgabe des Ausgleiches ist das festgestellte Symbol, (û_t).
Sobald ein Hypotheseerfassungs-Parametersatz im Schritt 414 ausgewählt wurde, schreitet das Verfahren zu Schritt 416 für eine Messung oder Simulation der Leistung, P, des Hypothesesatzes voran. Die Leistungsmessung kann auf einer Bitfehlerrate basieren, oder irgendeinem anderen Kriterium oder einer Kombination interessierender Kriterien.
Das Verfahren schreitet dann zum Schritt 418 voran, bei dem ein Vergleich getätigt wird, um festzustellen, ob die Leistung P größer als die Leistung P_PREVIOUS (vorhergehend) ist, welches die höchste vorhergehend gemessene Leistung für die ausgewählte Trainingssequenz ist. Falls P die höchste soweit gemessene Leistung ist, oder anderweitig die gewählten Kriterien für ein Auswählen eines Hypotheseerfassungs-Parametersatzes für die Tabelle erfüllt, schreitet das Verfahren in Übereinstimmung mit dem "JA" Pfad vom Schritt 418 zum Schritt 420 voran, und der Hypotheseerfassungs-Parametersatz, der diesen Leistungspegel P erreicht, wird in einem Speicher für die gegebene Trainingssequenz gespeichert, oder wird für eine zukünftige Verwendung auf andere Weise gehalten. Andernfalls schreitet der Ablauf dem "NEIN" Pfad folgend vom Schritt 418 zum Schritt 422 voran, und der vorhergehend gespeicherte Hypotheseerfassungs-Parametersatz, falls vorhanden, verbleibt im Speicher.
Das Verfahren schreitet zum Schritt 422 von entweder dem Schritt 418 oder dem Schritt 420 voran. Im Schritt 422 wird festgestellt, ob die Evaluierung des Hypotheseerfassungs-Parametersatzes für eine spezielle Trainingssequenz beendet wurde. Das heißt, es wird festgestellt, ob alle Permutationen, oder alle interessierenden Hypotheseerfassungs-Parametersätze für die verschiedenen Modelle und Verfahren für die im Schritt 412 ausgewählte gegebene Trainingssequenz evaluiert wurden. Alternativ kann der Schritt 422 durchgeführt werden, indem bestimmt wird, dass der Hypothesesatz anderweitig die gewählten Kriterien für ein Auswählen eines Erfassungsparametersatzes für die Tabelle zur Zuordnung zu einer gegebenen Trainingssequenz erfüllt (z.B. eine Hypothesesatzleistung wird als für diese Trainingssequenz optimal berechnet, oder eine Leistung wird als ausreichend erachtet).
Von der im Schritt 422 getätigten Bestimmung, falls die Trainingssequenz nicht fertig ist, und eine weitere Evaluierung von Hypotheseerfassungs-Parametersätzen für die vorliegende Trainingssequenz abläuft, schreitet der Ablauf in Übereinstimmung mit dem "NEIN" Zweig vom Schritt 422 vom Schritt 414 voran, um einen neuen Hypothesesatz für eine Leistungsmessung und Evaluierung auszuwählen. Falls die Trainingssequenz fertig ist, und eine weitere Evaluierung von Hypotheseerfassungs-Parametersätzen nicht angewiesen ist, schreitet der Ablauf in Übereinstimmung mit dem "JA" Zweig vom Schritt 422 zum Schritt 424 voran. Im Schritt 424 wird festgestellt, ob eine neue Trainingssequenz evaluiert werden wird. Beispielsweise, falls das analysiere System ein GSM-System ist, wird dann festgestellt, ob alle acht Trainingssequenzen evaluiert wurden, d.h., ein Erfassungsparametersatz einer jeden Trainingssequenz zugewiesen wurde. Falls eine oder mehrere Trainingssequenzen verbleiben, kehrt das Verfahren zurück zum Schritt 412 über den "JA" Pfad vom Schritt 424. Falls alle interessierenden Trainingssequenzen evaluiert wurden, schreitet der Ablauf in Übereinstimmung mit dem "NEIN" Pfad zum Schritt 424 zum Schritt 426 voran, wo das Verfahren endet.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben. Es wird jedoch für den Fachmann direkt offensichtlich sein, dass es möglich ist, die Erfindung in speziellen Formen zu verwirklichen, die sich von der oben offenbarten Ausführungsform unterscheiden. Das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel ist lediglich veranschaulichend und sollte nicht als in irgendeiner Weise beschränkend betrachtet werden. Der Umfang der Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche vorgegeben, und nicht durch die vorhergehende Beschreibung, und alle Veränderungen und Äquivalente, die sich innerhalb des Bereichs der Ansprüche liegen, sollen darin umfasst sein.

Claims

Ein Verfahren zum Empfangen einer Datenübertragung, wobei die Datenübertragung eine Sequenz von Trainingssymbolen von einem finiten Satz solcher Sequenzen umfasst, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Auswählen von Parametern eines Kanalmodells, wobei die Parameter die Anzahl von Filterabgriffen und/oder das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Gleichspannungskomponente sind; Schätzen der Daten unter Verwendung des Kanalmodells mit den ausgewählten Parametern; dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Auswählen ein Abrufen der Parameter von einer Tabelle umfasst, wobei die Tabelle für jede Sequenz in dem finiten Satz einen Satz von Parametern umfasst, so dass der Satz von mit einer jeden Sequenz verknüpften Parametern ein solcher aus den in der Tabelle gespeicherten Sätzen von Parametern ist, der die geringste Verzerrung erzeugt, wenn in Verbindung mit der Trainingssequenz verwendet.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine der gespeicherten Sätze von Parametern ein Kanalmodell ohne Gleichspannungskomponente definiert.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei einer der gespeicherten Sätze von Parametern ein Kanalmodell mit einer Gleichspannungskomponente definiert.
Das Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend: Abrufen, von der Tabelle, eines aus einer Vielzahl von Synchronisationsverfahren ausgewählten Synchronisationsverfahrens; und Empfangen der Datenübertragung unter Verwendung des abgerufenen Synchronisationsverfahrens.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine der Vielzahl von Synchronisationsverfahren ein Maximalfensterwert-Synchronisationsverfahren ist.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine der Vielzahl von Synchronisationsverfahren ein Schwerpunkt-Synchronisationsverfahren ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, weiter umfassend: Abrufen, von der Tabelle, eines aus einer Vielzahl von Ausgleichsverfahren ausgewählten Ausgleichsverfahrens; und Empfangen der Datenübertragung unter Verwendung des abgerufenen Ausgleichsverfahrens.
Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei eines der Vielzahl von Ausgleichsverfahren ein DFE-Ausgleich ist.
Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei eines der Vielzahl von Ausgleichsverfahren ein Vitarbi-Ausgleich ist.
Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei eines der Vielzahl von Ausgleichsverfahren ein DFSE-Ausgleich ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, 4 oder 7, weiter umfassend: Abrufen, von der Tabelle, eines aus einer Vielzahl von Kanalschätzverfahren ausgewählten Kanalschätzverfahrens; und Empfangen der Datenübertragung unter Verwendung des abgerufenen Kanalschätzverfahrens.
Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei eines der Vielzahl von Kanalschätzverfahren ein Schätzverfahren kleinster Quadrate ist.
Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei eines der Vielzahl von Kanalschätzverfahren ein Maximalwahrscheinlichkeits-Schätzverfahren ist (maximum likelihood estimation).
Ein Empfänger (200) zum Empfangen einer Datenübertragung, wobei die Datenübertragung eine Sequenz von Trainingssymbolen aus einem finiten Satz solcher Sequenzen enthält, und wobei der Empfänger (200) umfasst: eine Synchronisationseinheit (214); eine Kanalschätzeinheit (216), die mit der Synchronisationseinheit (214) verbunden ist, zum Schätzen des Kanals unter Verwendung eines Kanalmodells, wobei das Kanalmodell als Parameter die Anzahl von Filterabgriffen und/oder das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Gleichspannungskomponente umfasst; und eine Ausgleicheinheit (218), die mit dem Kanalschätzer (2156) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (200) weiter umfasst: eine Steuereinheit (220), die angepasst ist, zu bewirken, dass der Kanalschätzer ein von einer Tabelle abgerufenes Kanalmodell verwendet, wobei die Tabelle für eine jeweilige Sequenz in dem finiten Satz einen Satz von Parametern umfasst, so dass der Satz von mit einer jeden Sequenz verknüpften Parametern ein solcher aus den in der Tabelle gespeicherten Sätzen von Parametern ist, der die geringste Verzerrung erzeugt, wenn in Verbindung mit der Trainingssequenz verwendet.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 14, wobei einer der gespeicherten Sätze von Kanalmodellparametern ein Kanalmodell ohne Gleichspannungskomponente definiert.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 14, wobei einer der gespeicherten Sätze von Kanalmodellparametern ein Kanalmodell mit einer Gleichspannungskomponente definiert.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 14, wobei die Steuereinheit (229) weiter dazu angepasst ist, ein aus einer Vielzahl von Synchronisationsverfahren ausgewähltes Synchronisationsverfahren abzurufen.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 17, wobei eines der Vielzahl von Synchronisationsverfahren ein Maximalfensterwert-Synchronisationsverfahren ist.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 17, wobei eines der Vielzahl von Synchronisationsverfahren ein Schwerpunkt-Synchronisationsverfahren ist.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 14 oder 17, wobei die Steuereinheit (220) weiter dazu angepasst ist, ein aus einer Vielzahl von Ausgleichsverfahren ausgewähltes Ausgleichsverfahren abzurufen.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 20, wobei eines der Vielzahl von Ausgleichsverfahren ein DFE-Ausgleich ist.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 20, wobei eines der Vielzahl von Ausgleichsverfahren ein Viterbi-Ausgleich ist.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 20, wobei eines der Vielzahl von Ausgleichsverfahren ein DFSE-Ausgleich ist.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 14,17 oder 20, wobei die Steuereinheit (220) weiter dazu angepasst ist, ein aus einer Vielzahl von Kanalschätzverfahren ausgewähltes Kanalschätzverfahren abzurufen.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 24, wobei eines der Vielzahl von Kanalschätzverfahren ein Schätzverfahren kleinster Quadrate ist.
Der Empfänger (200) nach Anspruch 24, wobei eines der Vielzahl von Kanalschätzverfahren ein Maximalwahrscheinlichkeits-Schätzverfahren (maximum likelihood estimation) ist.