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STAND DER TECHNIK
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Das
Gebiet der Erfindung betrifft die Synchronisation von Signalen und
insbesondere ein Verfahren zum gemeinsamen Ausführen von Synchronisation, Kanalschätzung und
Rauschschätzung
unter Verwendung eines Schätzverfahrens
der kleinsten Quadrate (MKQ-Schätzung),
beispielsweise in einem Funkkommunikationssystem.
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Die
Zellulartelefonindustrie hat in ihren Geschäftstransaktionen in den Vereinigten
Staaten und auch im Rest der Welt phänomenale Fortschritte gemacht.
Das Wachstum in den Haupt-Metropolregionen hat die Erwartungen bei
weitem übertroffen
und überholt
rapide die Systemkapazität.
Setzt sich dieser Trend fort, dann werden die Auswirkungen des Wachstums
dieser Industrie bald sogar die kleinsten Märkte erreichen. Innovative
Lösungen
werden gebraucht, um diesem wachsenden Kapazitätsbedarf gerecht zu werden
sowie hohe Servicequalität
beizubehalten und Preiserhöhungen
zu vermeiden.
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Bei
Mobilkommunikation ist das Sendesignal oft einem Zeitverschmierungseffekt
ausgesetzt, der durch die zeitdispersive Beschaffenheit des Kanals
erzeugt wird, d. h. die Luftschnittstelle zwischen einer Basisstation
und einer Mobilstation. Die Kanaleffekte werden im Empfängerteil
eines Kommunikationssystems geschätzt und vom Detektor benutzt,
um zu dem Versuch beizutragen, die an ihn gesendeten Informationssymbole
korrekt abzuleiten.
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In
einem digitalen Zellularsystem werden „Symbole" von einem Sender abgeschickt, z. B.
von einem Mobiltelefon. In diesem Fall, beispielsweise bei Systemen
wie das durch den GSM-Standard (Global System for Mobile Communication)
oder den EDGE-Standard (Enhanced Data Rates for Global Evolution)
definierte, kann ein Symbol als eine komplexwertige Zahl angesehen
werden, wo die Information im Phasenwinkel enthalten ist. GSM hat
Einbit-Symbole mit möglichen
Phasenwinkeln von 0 und π rad
definiert. EDGE hat Dreibit-Symbole mit möglichen Phasenwinkeln von 0, π/4, π/2, 3π/4, π, 5π/4, 3π/2 bzw. 7π/4 rad definiert.
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Beim
Senden eines Symbols wird eine pulsförmige Welle durch die Luft übermittelt.
Die Symbolrate ist sowohl in GSM- als auch in EDGE-Systemen gleich
270.833 Symbole pro Sekunde, weshalb neue Symbol-„Pulse" vom Sender alle
3,7 μs erzeugt
werden. Ein gesendeter Symbolpuls wird während seiner Reise durch die
Luft in mehrere Strahlen zerlegt, wobei dieses Phänomen als
Mehrwegausbreitung bezeichnet wird. Verschiedene Strahlen gehen
typischerweise entlang verschiedenen Wegen auf ihrer Reise zwischen
Sender- und Empfängerantennen.
Beispiele von Dingen, die Mehrweg-Verzerrung verursachen sind Reflexionen
durch Hügel,
Gebäude,
Fahrzeuge usw. Empfängerseitig
(beispielsweise an einer Basisstation) werden die Symbole durch
komplexwertige Messungen der empfangenen Strahlen detektiert.
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Als
ein extremes Beispiel, beispielsweise in hügeligem Gelände, ziehe man ein spezifisches
Symbol in Betracht, das über
30 μs verschmiert
ist, d. h. ungefähr
das Achtfache der ursprünglichen
Symbolperiode. Um ein solches Symbol zu rekonstruieren, kann der
Empfänger
Messungen Y(i) ausführen,
die eine gewichtete Summe von 8 gesendeten Symbolen S(i – k) enthalten: Y(i) = ΣH(k)S(i – k); k
= 0 bis 7;wo H(k) die (komplexwertigen) Kanaltaps sind. Ein
solcher Funkkanal wird oft kurz „8-Tap-Kanal" genannt.
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Zum
Zeiteinstellen („Synchronisieren") eines Empfängers auf
einen Burst empfangener Symbole wird die Position eines bekannten
Datenmusters innerhalb des Bursts bestimmt. In GSM-Systemen wird
dieses Muster eine Trainingssequenz genannt, und seine Position
ist in der Mitte eines jeden Bursts oder Zeitschlitzes definiert.
Normale Bursts (NB) enthalten sowohl in GSM- als auch in EDGE-Systemen
eine Trainingssequenz von 26 Symbolen, wie in 1 veranschaulicht
ist, wobei die Symbole komplexwertig sind.
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Ein
Hauptproblem für
Systementwickler, die sich mit Synchronisationsproblemen befassen,
ist die Bestimmung, beispielsweise mit Bezug auf GSM-Systeme und
Endgeräte,
welche Gruppe von 26 Messungen, die an einem empfangenen Datenburst
am Empfänger
ausgeführt
wurden, „am
besten" den 26 Trainingssequenzsymbolen
entspricht. Ein herkömmliches
GSM-Synchronisationssystem, das in U.S.-Patent Nr. 5.373.507 beschrieben ist,
geht diese Herausforderung wie folgt an.
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Nach
Empfang eines Datenbursts verarbeitet ihn der Empfänger in
einer Reihe von verschiedenen Schritten, um die Synchronisation
zu erzielen. In einem ersten Schritt wird das Energiezentrum eines
ersten Vektors berechnet, wobei der Vektor beispielsweise M Korrelationswerte
zwischen einer Synchronisationssequenz und M Teilen eines Signalrahmens
hat, die teilweise überlappen
und wechselseitig um ein Abtastintervall versetzt sind. Nimmt man
beispielsweise fünf
aufeinander folgende Korrelationswerte, um einen ersten Vektor zu
bilden, und lenkt die Aufmerksamkeit dann auf die nächsten fünf aufeinander
folgenden Abtastwerte, so erhält
man zwei Vektoren mit teilweise identischen Elementen, die um ein
Abtastintervall zeitversetzt sind.
2 stellt
ein Korrelations-Zeit-Diagramm dar, in dem die Abtastinstanzen n
auf der X-Achse und die quadrierten Größen der Korrelationen zwischen
der lokal generierten Trainingssequenz und dem empfangenen Signal
auf der Y-Achse abgetragen sind. Das Zentrum der Energie w wird
nach der folgenden Formel berechnet:
wo M die Anzahl der Korrelationswerte
ist, z. B. 11. Der erhaltene Wert wird auf eine vorläufige Fensterposition m
w gerundet, indem der erhaltene Wert w auf
die nächste
ganze Zahl gerundet wird.
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In
einem zweiten Schritt bestimmte der Empfänger im '507-Patent die Energie der Korrelationswerte c(n),
die in zwei Fenstern um diese vorläufige zentrale Fensterposition
enthalten sind, gemäß der Formel:
wo 2K + 1 = N, d. h. die
Anzahl der Korrelationswerte in jedem Fenster, z. B. 5. In dem in
2 veranschaulichten
Beispiel führt
die Anwendung dieser Methode zu einem w nahe 3, die vorläufige Fenster-Zentralposition wird
auf 3 gerundet, und zwei auf die Positionen 3 und 4 zentrierte Fenster
werden bezüglich
der Energieinhalte verglichen. Die Koeffizienten c(n) des Fensters
mit dem höchsten
Energieinhalt werden als Kanalschätzung an den Entzerrer ausgegeben.
Die endgültige Synchronisationsposition
m kann auf verschiedene Weisen entschieden werden, z. B. durch Auswählen der
Zentralposition des Fensters mit dem größten Energieinhalt.
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Während der
Einführung
von EDGE wurde ein 8-Tap-Kanal vorgeschlagen, um Kanäle sowohl
für typisch
urbanes (TU) als auch hügeliges
Gelände
(HT) handhaben zu können.
Wird die Anzahl der Kanaltaps von 5 auf 8 erweitert, um das in U.S.-Patent
Nr. 5.373.507 beschriebene Verfahren einzusetzen, dann wird es nötig sein,
14 Korrelationsprodukte zu berechnen, um weiterhin 7 mögliche Synchronisationspositionen
bereitzustellen. Das wiederum würde
eine Gewichtszentrumssuche über
14 Quadratlängen-Korrelationsprodukte erforderlich
machen. Obwohl es vom rein rechnerischen Standpunkt möglich sein
kann, die in U.S.-Patent Nr. 5.373.507 beschriebene Methode zu erweitern,
um eine Gewichtszentrumssuche über
14 Quadratlängen-Korrelationsprodukte
auszuführen,
haben Simulationen ergeben, dass einige der für dieses Verfahren erforderlichen
zusätzlichen
Quadratlängen-Korrelationsprodukte
durch die Bits außerhalb
der Trainingssequenz gestört werden.
Deshalb wäre
es wünschenswert,
Synchronisation auf eine Weise auszuführen, die diese Störungen vermeidet.
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Ein
Ansatz besteht darin, anstelle der im U.S.-Patent Nr. 5.373.507
beschriebenen Autokorrelationsmethoden eine Methode der kleinsten
Fehlerquadrate zu benutzen. Im Allgemeinen umfasst die Methode der kleinsten
Fehlerquadrate das Lösen
der Matrizengleichung H = (ATA)–1ATL, wo A eine Beobachtungsmatrix, H ein Kanalschätzungsvektor
und L ein Empfängermessungsvektor
ist. Weitere Details zu dieser Gleichung und der Methode der kleinsten
Quadrate werden unten angegeben.
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US-A-6.108.517
offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Empfangen von Nachbarkanalsignalen,
worin Nachbarkanal-Interferenzeffekte durch gemeinsame Demodulation
der Nachbarkanäle
minimiert werden. Dieses Dokument betrifft Systemleistung bezüglich der
Nachbarkanalinterferenz und Kapazität und hat den Zweck, solche
Interferenz durch Demodulationsmethoden zu unterdrücken.
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WO-A-01/61950
offenbart verbesserte Empfängerleistung
durch verbesserte Kanalschätzung
bei farbigem Basisbandrauschen. Im Empfänger werden sowohl die Kanalkoeffizienten
als auch das farbige Rauschen geschätzt durch Erzeugen einer anfänglichen
MKQ-Kanalschätzung,
die auf einer angenommenen Weißrauschen-Autokorrelation,
dem empfangenen Signal und mit dem empfangenen Signal assoziierter
vorbestimmter Information beruht. In diesem bekannten Empfänger werden
sowohl Autokorrelation als auch MKQ-Schätzung benutzt, um den Kanal
zu schätzen.
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Obwohl
diese Methode der kleinsten Quadrate im Vergleich mit der oben beschriebenen
Autokorrelationsmethode ein verbessertes Resultat bringt, geschieht
dies auf Kosten zusätzlicher
Verarbeitungsressourcen, da die Anzahl der Berechnungen für eine einfache
Anwendung der MKQ wesentlich größer ist
als die für die
herkömmliche
Autokorrelationsmethode. Da außerdem
noch Kanalschätzung
und Rauschschätzung
davon unabhängig
ausgeführt
werden müssen,
erfordert die Gesamtanzahl der Berechnungen, die mit Synchronisation,
Kanalschätzung
und Rauschschätzung
assoziiert sind, einen inakzeptablen Prozentsatz der verfügbaren Verarbeitungsressourcen.
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Dementsprechend
wäre es
wünschenswert,
Methoden zu erbringen, die genaue Synchronisation bei der Entwicklung
von Funkkommunikationssystemen bereitstellen, die Modulationen höherer Ordnung
einsetzen und dabei einen akzeptablen Teil der verfügbaren Ressourcen
benutzen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
sollte betont werden, dass die Begriffe „umfasst" und „umfassend", wenn sie in dieser Patentschrift benutzt
werden, die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen,
Schritten oder Bauteilen spezifizieren sollen; der Gebrauch dieser
Begriffe soll aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder
mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Bauteile oder
daraus gebildeter Gruppen ausschließen.
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Die
vorliegende Erfindung enthält
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzielen der Zeitsynchronisation
und auch einer Kanalschätzung
und einer Rauschschätzung
für ein
Empfangssignal. Zuerst wird ein Datenburst empfangen, der eine Trainingssequenz
enthält.
Dann werden Gruppen von empfangenen Trainingssequenzmessungen erzeugt.
Gemäß einer
exemplarischen Ausführungsart
werden sieben Gruppen erzeugt, deren jede 19 Messungen enthält. Für jede dieser
Gruppen wird ein lineares Gleichungssystem aufgestellt. Anschließend bestimmen
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung die MKQ-Schätzung
durch Lösen
der Matrizengleichung H = (ATA)–1ATL für
jede der Gruppen.
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Gemäß exemplarischer
Ausführungsarten
der vorliegenden Erfindung wird diese MKQ-Schätzung in mehreren Schritten
ausgeführt,
die die Anzahl der auszuführenden
Berechnungen reduziert. Der Term ATA ist derselbe
für jede
Gruppe und kann einmal berechnet werden, bevor die MKQ-Schätzungen
berechnet werden. Die Terme ATL werden für jede Gruppe
separat berechnet. Im Prozess der Berechnung des Terms ATL für
jede Gruppe kann der für
die vorhergehende Gruppe berechnete Term ATL
wiederverwendet werden, um die Gesamtzahl der Berechnungen zu reduzieren.
Sobald die Terme ATA und ATL
berechnet worden sind, wird die MKQ-Schätzung für jede Gruppe bestimmt.
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Die
MKQ-Schätzung
wird dann benutzt, um eine Rauschschätzung für jede Gruppe zu bestimmen.
Exemplarische Ausführungsarten
der vorliegenden Erfindung stellen wiederum Mechanismen zum Wiederbenutzen
bestimmter Berechnungen bereit, die mit der Bestimmung der Rauschschätzung assoziiert
sind, wodurch die damit verbundene Rechenkomplexität reduziert
wird. Sobald die Rauschschätzung
für jede
Gruppe berechnet worden ist, bestimmt das Verfahren, welche Gruppe
die Rauschschätzung
mit dem geringsten Wert hat. Diese Gruppe wird gemäß einer
exemplarischen Ausführungsart
als Synchronisationsgruppe ausgewählt. Als eine Alternative kann
in diesem Schritt die Gruppe als Synchronisationsgruppe ausgewählt werden,
die das größte geschätzte Signal-Rausch-Verhältnis hat.
Die MKQ-Schätzung
der Synchronisationsgruppe wird dann als die Kanalschätzung identifiziert.
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Durch
die folgende sich auf die Zeichnungen beziehende detaillierte Beschreibung
der Erfindung werden die obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung deutlicher werden, und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden anerkannt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird jetzt mit Bezug auf die folgenden Figuren
beschrieben, von denen:
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1 ein
GSM-Zeitschlitz-Burstformat darstellt;
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2 ein
Korrelations-Zeit-Diagramm eines herkömmlichen Verfahrens zum Bestimmen
einer Synchronisationsgruppe und einer Kanalschätzung ist;
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3 ein
Funkkommunikationssystem veranschaulicht, in dem die vorliegende
Erfindung implementiert werden kann und
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4 ein
Flussdiagramm ist, das ein exemplarisches Verfahren zum Synchronisieren
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In
der folgenden Beschreibung werden zu Zwecken der Erklärung und
nicht der Beschränkung
spezifische Details dargelegt, wie beispielsweise bestimmte Schaltungen,
Schaltungsbauteile, Methoden usw., um ein gründliches Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Fachleuten wird jedoch deutlich
sein, dass die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsarten
praktiziert werden kann, die von diesen spezifischen Details abweichen.
In anderen Fällen
werden detaillierte Beschreibungen bekannter Verfahren, Einrichtungen
und Schaltungen ausgelassen, um die Beschreibung der vorliegenden
Erfindung nicht zu verdunkeln.
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Die
hierin erörterten
exemplarischen Funkkommunikationssysteme basieren auf dem „TDMA"-Protokoll (Time Division Multiple Access),
in dem Kommunikation zwischen der Basisstation und den mobilen Endgeräten über eine
Anzahl von Zeitschlitzen ausgeführt
wird. Fachleuten wird jedoch deutlich sein, dass die hierin offenbarten
Konzepte in anderen Protokollen Verwendung finden, einschließlich, aber
ohne darauf beschränkt
zu sein, „FDMA" (Frequency Division
Multiple Access), „CDMA" (Code Division Multiple
Access) oder einer Hybridform aus den obigen Protokollen. Ebenso
vermitteln einige der exemplarischen Ausführungsarten illustrative Beispiele
mit Bezug auf GSM-Typen der Funkkommunikationssysteme; die hierin
beschriebenen Methoden sind jedoch gleichermaßen auf Funkkommunikationssysteme
gemäß irgendeiner
Spezifikation anwendbar.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines allgemeinen Zellular-Funkkommunikationssystems,
in dem eine erfindungsgemäße Ausführungsart
praktiziert werden kann. Das Funkkommunikationssystem 100 der 3 enthält eine
Vielzahl von Funkbasisstationen 170a–n, die mit einer Vielzahl
entsprechender Antennen 130a–n verbunden sind. Die Funkbasisstationen 170a–n in Verbindung
mit den Antennen 130a–n
kommunizieren mit einer Vielzahl von mobilen Endgeräten (z.
B. Endgeräte 120a, 120b und 120m)
innerhalb einer Vielzahl von Zellen 110a–n. Kommunikation
von einer Basisstation zu einem mobilen Endgerät wird als Downlink bezeichnet, während Kommunikation
von einem mobilen Endgerät
zur Basisstation als Uplink bezeichnet wird.
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Die
Basisstationen sind mit einer Mobilvermittlungsstelle (dem „MSC" = Mobile Switching
Center) 150 verbunden. Zu den Aufgaben des MSC gehört das Koordinieren
der Aktivitäten
der Basisstation, beispielsweise während des Handovers eines mobilen
Endgerätes
von einer Zelle zur anderen. Das MSC kann seinerseits mit einem öffentlichen
Fernsprechwählnetz 160 verbunden
sein, das verschiedene andere Einrichtungen 180a, 180b und 180c bedient.
Sowohl die mobilen Endgeräte 120a, 120b und 120m als
auch die Basisstationen 170a–n umfassen gemeinsame Synchronisations-,
Kanalschätz- und Rauschschätzstrukturen
und Methoden gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Als
Basis zur Erörterung
der exemplarischen Ausführungsarten
der vorliegenden Erfindung werden mehrere Annahmen und Referenzen
in Anspruch genommen, aber diese sind rein illustrativer Natur.
Da erstens die GSM-Spezifikation als Beispiel benutzt wird, werden
die hierin beschriebenen exemplarischen Algorithmen auf Trainingssequenzen
basiert, die eine Länge
von 26 Symbolen haben. Diese Symbole haben ausschließlich die
Werte –1
oder +1, d. h. sie sind reellwertig, und werden überall in dieser Patentschrift
mit U0..U25 bezeichnet. Natürlich
wird Fachleuten deutlich sein, dass in Verbindung mit der vorliegenden
Erfindung Trainingssequenzen mit verschiedenen Längen benutzt werden können.
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Zweitens
wird für
diese Beispiele vorausgesetzt, dass die anzupassenden Kanalzustände und
zu erfüllenden
Leistungsstandards, z. B. die erforderliche Zeitdispersion, vorschreiben,
dass acht Kanaltaps benutzt werden. Diese werden mit H0..H7 bezeichnet.
Drittens werden für
diese Beispiele 25 komplexwertige Messungen pro Zeitschlitz ausgeführt, und
diese werden mit Y0..Y24 bezeichnet. Wiederum wird Fachleuten deutlich sein,
dass mehr oder weniger als acht Kanaltaps benutzt werden können und
dass die Anzahl der Kanalmessungen auch variieren kann.
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Wie
zum Stand der Technik erörtert
wurde, erfordert die Zeitsynchronisation in GSM/EDGE-Systemen, dass bestimmt
wird, welche Gruppe von 26 Messungen „am besten" den 26 Trainingssequenzsymbolen entspricht.
Gibt es einen 8-Tap-Kanal, dann könnten die ersten sieben dieser
Messungen in der Gruppe von 26 durch Symbole außerhalb der Trainingssequenz
beeinflusst sein. Deshalb benutzen exemplarische Verfahren während der
Synchronisation zum Bestimmen einer Synchronisationsposition gemäß der vorliegenden
Erfindung nur die beste Gruppe von 19 Messungen, die den letzten
19 Trainingssequenzsymbolen, d. h. U7..U25, entspricht.
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Es
wird angenommen, dass die 19 Messungen Y0–Y18 den gesendeten Trainingssymbolen
U7..U25 entsprechen. Dann werden die folgenden linearen Gleichungen
aufgestellt: Y0 = Σ(H(k)U(7 – k)); k = 0..7; Y1 = Σ(H(k)U(8 – k)); k
= 0..7; Y2 = Σ(H(k)U(9 – k)); k = 0..7; Y3 = Σ(H(k)U(10 – k)); k
= 0..7; Y4 = Σ(H(k)U(11 – k)); k = 0..7; Y5 = Σ(H(k)U(12 – k)); k
= 0..7; Y6 = Σ(H(k)U(13 – k)); k = 0..7; Y7 = Σ(H(k)U(14 – k)); k
= 0..7; Y8 = Σ(H(k)U(15 – k)); k = 0..7; Y9 = Σ(H(k)U(16 – k)); k
= 0..7; Y10 = Σ(H(k)U(17 – k)); k = 0..7; Y11 = Σ(H(k)U(18 – k)); k
= 0..7; Y12 = Σ(H(k)U(19 – k)); k = 0..7; Y13 = Σ(H(k)U(20 – k)); k
= 0..7; Y14 = Σ(H(k)U(21 – k)); k = 0..7; Y15 = Σ(H(k)U(22 – k)); k
= 0..7; Y16 = Σ(H(k)U(23 – k)); k = 0..7; Y17 = Σ(H(k)U(24 – k)); k
= 0..7; Y18 = Σ(H(k)U(25 – k)); k = 0..7;
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Im
Vorhergehenden wird ein System von 19 linearen Gleichungen mit acht
Unbekannten H(0..7) aufgestellt. Dieses kann in Matrizenform umgeschrieben
werden: L = AHwo:
- • A hierin
die Beobachtungsmatrix genannt wird. A ist eine 19×8 (Zeilen,
Spalten) Matrix mit A(i, k) = U(7 + i – k) für i = 0..18, k = 0..7.
- • H
die Kanaltaps sind. Eine Schätzung
der Kanaltaps wird oft „Kanalschätzung" genannt. In diesem
Beispiel ist H ein Spaltenvektor mit 8 Elementen H(k) für k = 0..7.
- • L
Empfängermessungen
sind. In diesem Beispiel ist L ein Spaltenvektor mit 19 Elementen,
L = Y(0..18).
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(Man
beachte, dass Matrizenmultiplikation durch Juxtaposition ausgedrückt wird.)
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Die
Gleichung L = AH ist ein System linearer Gleichungen, das mehr Gleichungen
als Unbekannte enthält.
Es ist deshalb nicht möglich,
die Gleichungen direkt nach den Unbekannten aufzulösen. Es
gibt jedoch ein Verfahren, das Lösungen
nach den Unbekannten liefert; es wird MKQ-Schätzung genannt. Die MKQ-Lösung ist
gegeben durch: H = (ATA)–1ATL;wo
AT =
die Transponierte zur Matrix A. Deshalb erhält man H durch Multiplikation
der inversen Matrix des Produkts der Transponierten AT zur
Matrix A und der Matrix A mit dem Produkt der Transponierten AT zur Matrix A mit der Matrix mit L. Wie
oben erwähnt
wurde, ist eine Schwierigkeit bei der Anwendung dieser Methode auf das
Zeitsynchronisationsproblem ihre Rechenkomplexität.
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Eine Übersicht über Verfahren
der gemeinsamen Synchronisation, Kanalschätzung und Rauschschätzung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 4 veranschaulicht und beginnt
mit dem Schritt 400 des Empfangs eines Datenbursts, der
eine Trainingssequenz enthält.
Anschließend
werden in Schritt 410 Gruppen von empfangenen Trainingssequenzmessungen
erzeugt. In diesem Beispiel werden sieben Gruppen mit je 19 Messungen
erzeugt, d. h.:
- 1/ Y(0..18)
- 2/ Y(1..19)
- 3/ Y(2..20)
- 4/ Y(3..21)
- 5/ Y(4..22)
- 6/ Y(5..23)
- 7/ Y(6..24)
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Für jede dieser
Gruppen wird in Schritt 420 ein System von linearen Gleichungen
erzeugt (d. h. auf eine Weise, die ähnlich der oben für Y0..Y18
gezeigten ist). Als Nächstes
bestimmt das Verfahren in Schritt 430 die MKQ-Schätzung von
H für jede
der sieben Gruppen. Dies soll hierin die MKQ-Kanalschätzung genannt werden.
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Die
MKQ-Kanalschätzung
wird dann im nächsten
Schritt 440 benutzt. Darin werden die summierten quadrierten
Differenzen zwischen der linken und rechten Seite der Gleichung L = AH berechnet (die linke Seite ist L,
und die rechte Seite ist AH).
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Diese
Operation wird für
jede der sieben Gruppen ausgeführt,
um Werte zu erzeugen, die hierin auch als die Rauschschätzungen
bezeichnet werden. Als nächsten
Schritt 450 bestimmt das Verfahren, welche der sieben Gruppen
die am niedrigsten bewertete Rauschschätzung hat. Diese Gruppe wird
gemäß dieser
exemplarischen Ausführungsart
als die Synchronisationsgruppe ausgewählt. Als eine Alternative kann
in diesem Schritt die Gruppe als die Synchronisationsgruppe ausgewählt werden,
die das größte geschätzte Signal-Rausch-Verhältnis hat.
Die MKQ-Kanalschätzung
der Synchronisationsgruppe wird dann in Schritt 460 als die
Kanalschätzung
identifiziert.
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Dieses
exemplarische Verfahren der gemeinsamen Bestimmung einer Synchronisationspositionsgruppe,
einer Kanalschätzung
und einer Rauschschätzung
wird jetzt detaillierter erörtert,
wobei insbesondere Methoden betont werden, mit denen der Anmelder
die mit den oben beschriebenen Schritten 430 und 440 assoziierte
Rechenkomplexität
reduziert hat. Wie oben erwähnt
wird, werden zuerst Gruppen von Sequenzsymbolen erzeugt, deren jede
mit einer potentiellen Synchronisationsposition assoziiert ist,
in diesem Beispiel sieben Gruppen, von 1 bis 7 nummeriert. Jede
Gruppe wird aus der folgenden Formel abgeleitet:
- Gruppe
g(Grg):Y(g + i – 1) = Σ(H(k)U(7 + i – k)); k
= 0..7; i = 0..18; g = 1..7;
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Daraus
folgen sieben Gruppen mit jeweils 19 sequentiellen Messungen. Wie
oben erwähnt
wurde, wird das System von 19 linearen Gleichungen in 8 Unbekannten
(H(0..7)) in Matrizenform als L = AH geschrieben. Für Gruppe
1 ist der Ausdruck für
die empfangenen Symbole wie folgt: Y(i) = Σ(H(k)U(7
+ i – k));
k = 0..7; i = 0..18.
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Diese
Gleichungen werden wie folgt ausgeschrieben: Y0:
= H0U7 + H1U6 + H2U5 + H3U4 + H4U3 +
H5U2 + H6U1 + H7U0 Y1: = H0U8 + H1U7 + H2U6 + H3U5 + H4U4 +
H5U3
+ H6U2 + H7U1 Y2: = H0U9 + H1U8 + H2U7 +
H3U6 + H4U5 +
H5U4 + H6U3 + H7U2 Y3:
= H0U10 + H1U9 + H2U8 + H3U7 + H4U6 +
H5U5 + H6U4 + H7U3 Y4: = H0U11 + H1U10 + H2U9 + H3U8 + H4U7 +
H5U6
+ H6U5 + H7U4 Y5: = H0U12 + H1U11 + H2U10
+ H3U9 + H4U8 +
H5U7 + H6U6 + H7U5 Y6:
= H0U13 + H1U12 + H2U11 + H3U10 + H4U9 +
H5U8 + H6U7 + H7U6 Y7: = H0U14 + H1U13 + H2U12 + H3U11 + H4U10 +
H5U9
+ H6U8 + H7U7 Y8: = H0U15 + H1U14 + H2U13
+ H3U12 + H4U11 +
H5U10 + H6U9 + H7U8 Y9:
= H0U16 + H1U15 + H2U14 + H3U13 + H4U12 +
H5U11 + H6U10 + H7U9 Y10: = H0U17 + H1U16 + H2U15 + H3U14 + H4U13
+
H5U12 + H6U11 + H7U10 Y11: = H0U18
+ H1U17 + H2U16 + H3U15 + H4U14 +
H5U13 + H6U12 + H7U11 Y12: = H0U19 + H1U18 + H2U17 + H3U16 + H4U15
+
H5U14 + H6U13 + H7U12 Y13: = H0U20
+ H1U19 + H2U18 + H3U17 + H4U16 +
H5U15 + H6U14 + H7U13 Y14: = H0U21 + H1U20 + H2U19 + H3U18 + H4U17
+
H5U16 + H6U15 + H7U14 Y15: = H0U22
+ H1U21 + H2U20 + H3U19 + H4U18 +
H5U17 + H6U16 + H7U15 Y16: = H0U23 + H1U22 + H2U21 + H3U20 + H4U19
+
H5U18 + H6U17 + H7U16 Y17: = H0U24
+ H1U23 + H2U22 + H3U21 + H4U20 +
H5U19 + H6U18 + H7U17 Y18: = H0U25 + H1U24 + H2U23 + H3U22 + H4U21
+
H5U20 + H6U19 + H7U18
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Die
Beobachtungsmatrix A(Gr1) und der Vektor L(Gr1) der Messungen sind
wie folgt definiert:
- Gruppe
2:Y(i + 1) = Σ(H(k)U(7
+ i – k));
k = 0..7; i = 0..18;
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Der
Ausdruck für
Gruppe 2 liefert auch 19 Gleichungen, die hier der Kürze wegen
ausgelassen werden.
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Die
Beobachtungsmatrix A(Gr2) und der Vektor L(Gr2) der Messungen sind
wie folgt definiert:
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Für die Gruppen
3, 4, 5, 6 und 7 (Gr3, Gr4, GR5, Gr6 bzw. Gr7) sind die Gleichungen
wie folgt definiert:
- Gruppe 3:Y(i + 2)
= Σ(H(k)U(7
+ i – k));
k = 0..7; i = 0..18;
- Gruppe 4:Y(i + 3) = Σ(H(k)U(7 + i – k)); k
= 0..7; i = 0..18;
- Gruppe 5:Y(i + 4) = Σ(H(k)U(7 + i – k)); k
= 0..7; i = 0..18;
- Gruppe 6:Y(i + 5) = Σ(H(k)U(7 + i – k)); k
= 0..7; i = 0..18;
- Gruppe 7:Y(i + 6) =Σ(H(k)U(7 + i – k)); k
= 0..7; i = 0..18;
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Die
Gleichungen für
Gruppe 7 sind wie folgt definiert: Y6: = H0U7
+ H1U6 + H2U5 + H3U4 + H4U3 +
H5U2 + H6U1 + H7U0 Y7: = H0U8 + H1U7 + H2U6 + H3U5 + H4U4 +
H5U3
+ H6U2 + H7U1 Y8: = H0U9 + H1U8 + H2U7 +
H3U6 + H4U5 +
H5U4 + H6U3 + H7U2 Y9:
= H0U10 + H1U9 + H2U8 + H3U7 + H4U6 +
H5U5 + H6U4 + H7U3 Y10: = H0U11 + H1U10 + H2U9 + H3U8 + H4U7 +
H5U6
+ H6U5 + H7U4 Y11: = H0U12 + H1U11 + H2U10
+ H3U9 + H4U8 +
H5U7 + H6U6 + H7U5 Y12:
= H0U13 + H1U12 + H2U11 + H3U10 + H4U9 +
H5U8 + H6U7 + H7U6 Y13: = H0U14 + H1U13 + H2U12 + H3U11 + H4U10
+
H5U9 + H6U8 + H7U7 Y14: = H0U15 +
H1U14 + H2U13 + H3U12 + H4U11 +
H5U10 + H6U9 + H7U8 Y15: = H0U16 + H1U15 + H2U14 + H3U13 + H4U12
+
H5U11 + H6U10 + H7U9 Y16: = H0U17
+ H1U16 + H2U15 + H3U14 + H4U13 +
H5U12 + H6U11 + H7U10 Y17: = H0U18 + H1U17 + H2U16 + H3U15 + H4U14
+
H5U13 + H6U12 + H7U11 Y18: = H0U19
+ H1U18 + H2U17 + H3U16 + H4U15 +
H5U14 + H6U13 + H7U12 Y19: = H0U20 + H1U19 + H2U18 + H3U17 + H4U16
+
H5U15 + H6U14 + H7U13 Y20: = H0U21
+ H1U20 + H2U19 + H3U18 + H4U17 +
H5U16 + H6U15 + H7U14 Y21: = H0U22 + H1U21 + H2U20 + H3U19 + H4U18
+
H5U17 + H6U16 + H7U15 Y22: = H0U23
+ H1U22 + H2U21 + H3U20 + H4U19 +
H5U18 + H6U17 + H7U16 Y23: = H0U24 + H1U23 + H2U22 + H3U21 + H4U20
+
H5U19 + H6U18 + H7U17 Y24: = H0U25
+ H1U24 + H2U23 + H3U22 + H4U21 +
H5U20 + H6U19 + H7U18
-
Für jede Gruppe
ergeben sich aus Schritt 420 neunzehn Gleichungen. In jedem
Fall bleibt die Beobachtungsmatrix unverändert. Der Vektor der Messungen
ist jedoch für
jede Gruppe verschieden.
-
-
-
Wie
oben beschrieben, wird die MKQ-Kanalschätzung für jede Gruppe gemäß der folgenden
Gleichung bestimmt (Schritt 430): H
= (ATA)–1ATL
-
Für den Rest
dieser Beschreibung wird ATA als ATA geschrieben,
und ATL wird als ATL geschrieben. In Schritt 430 werden
die Terme ATA und ATL einzeln berechnet und dann in die Gleichung
eingesetzt, um die MKQ-Kanalschätzung
für jede
Gruppe zu bestimmen. Dies ist wesentlich, da, wie unten gezeigt
wird, der Term ATL gemäß der vorliegenden
Erfindung auf eine recheneffizientere Weise berechnet werden kann,
wenn er getrennt berechnet wird. Man beachte, dass es für jede Gruppe
in diesem Beispiel 8 Kanaltaps gibt; deshalb ist ATL eine 8×1 Matrix,
und ATA ist eine 8×8
Matrix.
-
Die
obigen Gleichungen zeigen, dass der Term ATA für alle sieben Gruppen unverändert bleibt
und deshalb einmal berechnet und für jede Gruppe revidiert werden
könnte.
Ein ähnliches
für den
Term ATL gezeigtes Gleichungssystem macht deutlich, dass diese Gleichungen
für jede
Gruppe verschieden sind.
- Für Gruppe 1: ATL(Gr1)
= (Σ(U(7
+ i)Y(i + 0); i = 0..18))
(Σ(U(6
+ i)Y(i + 0); i = 0..18))
(...)
(Σ(U(0 + i)Y(i + 0); i = 0..18))für i = 0
bis 18 folgt daraus:
ATL(Gr1)_0 = U7Y0 + U8Y1 + ... + U25Y18;
ATL(Gr1)_1
= U6Y0 + U7Y1 + ... + U24Y18;
...
ATL(Gr1)_7 = U0Y0 +
U1Y1 + ... + U18Y18;
- Für
Gruppe 2: ATL(Gr2) = (Σ(U(7 + i)Y(i + 1); i = 0..18))
(Σ(U(6 + i)Y(i
+ 1); i = 0..18))
(...)
(Σ(U(0 + i)Y(i + 1); i = 0..18))für i = 0
bis 18 folgt daraus:
ATL(Gr2)_0 = U7Y1 + U8Y2 + ... + U25Y19;
ATL(Gr2)_1
= U6Y1 + U7Y2 + ... + U24Y19;
...
ATL(Gr2)_7 = U0Y1 +
U1Y2 + ... + U18Y19;
- Für
Gruppe 3: ATL(Gr3) = (Σ(U(7 + i)Y(i + 2); i = 0..18))
(Σ(U(6 + i)Y(i
+ 2); i = 0..18))
(...)
(Σ(U(0 + i)Y(i + 2); i = 0..18))für i = 0
bis 18 folgt daraus:
ATL(Gr3)_0 = U7Y2 + U8Y3 + ... + U25Y20;
ATL(Gr3)_1
= U6Y2 + U7Y3 + ... + U24Y20;
...
ATL(Gr3)_7 = U0Y2 +
U1Y3 + ... + U18Y20;
- Für
Gruppe 4: ATL(Gr4) = (Σ(U(7 + i)Y(i + 3); i = 0..18))
(Σ(U(6 + i)Y(i
+ 3); i = 0..18))
(...)
(Σ(U(0 + i)Y(i + 3); i = 0..18))für i = 0
bis 18 folgt daraus:
ATL(Gr4)_0 = U7Y3 + U8Y4 + ... + U25Y21;
ATL(Gr4)_1
= U6Y3 + U7Y4 + ... + U24Y21;
...
ATL(Gr4)_7 = U0Y3 +
U1Y4 + ... + U18Y21;
- Für
Gruppe 5: ATL(Gr5) = (Σ(U(7 + i)Y(i + 4); i = 0..18))
(Σ(U(6 + i)Y(i
+ 4); i = 0..18))
(...)
(Σ(U(0 + i)Y(i + 4); i = 0..18))für i = 0
bis 18 folgt daraus:
ATL(Gr5)_0 = U7Y4 + U8Y5 + ... + U25Y22;
ATL(Gr5)_1
= U6Y4 + U7Y5 + ... + U24Y22;
...
ATL(Gr5)_7 = U0Y4 +
U1Y5 + ... + U18Y22;
- Für
Gruppe 6: ATL(Gr6) = (Σ(U(7 + i)Y(i + 5); i = 0..18))
(Σ(U(6 + i)Y(i
+ 5); i = 0..18))
(...)
(Σ(U(0 + i)Y(i + 5); i = 0..18))für i = 0
bis 18 folgt daraus:
ATL(Gr6)_0 = U7Y5 + U8Y6 + ... + U25Y23;
ATL(Gr6)_1
= U6Y5 + U7Y6 + ... + U24Y23;
...
ATL(Gr6)_7 = U0Y5 +
U1Y6 + ... + U18Y23;
- Für
Gruppe 7: ATL(Gr7) = (Σ(U(7 + i)Y(i + 6); i = 0..18))
(Σ(U(6 + i)Y(i
+ 6); i = 0..18))
(...)
(Σ(U(0 + i)Y(i + 6); i = 0..18)) für i = 0
bis 18 folgt daraus:
ATL(Gr7)_0 = U7Y6 + U8Y7 + ... + U25Y24;
ATL(Gr7)_1
= U6Y6 + U7Y7 + ... + U24Y24;
...
ATL(Gr7)_7 = U0Y6 +
U1Y7 + ... + U18Y24;
-
Das
Berechnen des Terms ATL auf dieselbe einfache Weise für jede Gruppe
erfordert pro Gruppe 304 „Multiplikations-
und Akkumulationsoperationen" (MAK-Operationen).
Diese Zahl ergab sich wie folgt:
- • 8 × 19 × 2 = 304
MAKs (Multiplikationen und Akkumulationen)
- • 8
Gleichungssysteme (8 Kanaltaps)
- • 19
Multiplikationen pro System (U7Y6 + U8Y7 + ...)
- • 2,
weil jede einzelne Multiplikation tatsächlich zweimal ausgeführt wird,
und zwar für
die Real- und Imaginärteile.
-
Der
Anmelder hat jedoch erkannt, dass das Berechnen der nachfolgenden
ATL-Terme, d. h. für
die Gruppen 2 bis 7, vereinfacht werden kann, indem die für die vorhergehende
Gruppe berechneten ATL-Werte benutzt
werden. Beispielsweise kann Gruppe 2 auf folgende Weise umgeschrieben
werden:
ATL(Gr2)_0 = ATL(Gr1)_1 – U6Y0 + U25Y19;
ATL(Gr2)_1
= ATL(Gr1)_2 – U5Y0
+ U24Y19;
ATL(Gr2)_2 = ATL(Gr1)_3 – U4Y0 + U23Y19;
...
ATL(Gr2)_6
= ATL(Gr1)_7 – U0Y0
+ U19Y19;
ATL(Gr2)_7 muss vollständig berechnet werden.
-
Indem
die ATL-Berechnungen auf diese Weise wiederbenutzt werden, wird
die Anzahl der Operationen reduziert, die mit dem Berechnen des
in der MKQ-Kanalschätzberechnung
benutzten ATL-Terms
assoziiert sind. Genauer gesagt ergibt sich für dieses Beispiel für die Anzahl
der MAKs zum Berechnen der ATL-Terme als Teil des Berechnens der
MKQ-Kanalschätzung
in Schritt 430 für
Gruppe 2: 7 × 2 × 2 + 19 × 2 = 66
MAKs.
-
Auf ähnliche
Weise für
Gruppe 3:
ATL(Gr3)_0 = ATL(Gr2)_1 – U6Y1 + U25Y20;
ATL(Gr3)_1
= ATL(Gr2)_2 – U5Y1
+ U24Y20;
ATL(Gr3)_2 = ATL(Gr2)_3 – U4Y1 + U23Y20;
...
ATL(Gr3)_6
= ATL(Gr2)_7 – U0Y1
+ U19Y20;
ATL(Gr3)_7 muss vollständig berechnet werden.
-
Wiederum
müssen
7 × 2 × 2 + 19 × 2 = 66
MAKs für
Gruppe 3 berechnet werden. Diese Reduktion in den Berechnungen ergibt
sich auch für
die Gruppen 4, 5, 6 und 7. Deshalb ist die Gesamtzahl der Rechenoperationen
zum Berechnen der ATL-Terme für
alle Gruppen in dieser exemplarischen Ausführungsart:
| Gruppe
1: | 304 |
| Gruppe
2: | 66 |
| Gruppe
3: | 66 |
| Gruppe
4: | 66 |
| Gruppe
5: | 66 |
| Gruppe
6: | 66 |
| Gruppe
7: | 66 |
| MAKs-Summe | 700 |
-
Man
vergleiche diese Summe mit einer einfachen Berechnung der MKQ-Schätzung, die
die Berechnungen nicht wiederbenutzt und deshalb 304 MAKs für das mit
jeder Gruppe assoziierte Verarbeiten benutzt, woraus sich eine Summe
von 2128 MAKs ergibt. So ergibt sich aus Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Anzahl der berechneten MAKs eine Ersparnis von
1428 oder 67,1%.
-
Zusätzlich zur
Reduktion der mit der Berechnung der ATL-Terme assoziierten Komplexität (und dadurch
der Berechnungen für
die MKQ-Kanalschätzung
H für jede
Gruppe) erwägen
exemplarische Ausführungsarten
der vorliegenden Erfindung auch eine Reduktion der Rechenoperationen,
die mit dem Berechnen der Rauschschätzung assoziiert sind (Schritt 440),
Die Rauschschätzung
kann aus dem folgenden Ausdruck bestimmt werden: (L – AH)*(L – AH)
-
Dieser
kann umgeschrieben werden in: L*L – L*AH – H*A*L + H*A*AHwo X* die
transponiert-konjugierte Matrix zu X ist. Jedes der obigen vier
Matrizenprodukte ist ein reeller Skalar und kann deshalb problemlos
transponiert und konjugiert werden.
-
Außerdem ist A*AH = A*L;und A*L = ATLwas in
den oben aufgestellten Gleichungen für die Gruppen 1–7 gegeben
war. Die Rauschschätzung
(unten als „estMetric" bezeichnet) wird
dann gegeben durch: L*L – H*A*L – H*A*L + H*A*Lumgeschrieben in: LTL – HT_ATL – HT_ATL
+ HT_ATLund deshalb estMetric = LTL – HT_ATL
- Für
Gruppe 1: LTL(Gr1) = Y0*Y0
+ Y1*Y1 + ... + Y18*Y18;
- Für
Gruppe 2: LTL(Gr2) = Y1*Y1
+ Y2*Y2 + ... + Y19*Y19;
- Für
Gruppe 3: LTL(Gr3) = Y2*Y2
+ Y3*Y3 + ... + Y20*Y20;...
- Für
Gruppe 7: LTL(Gr7) = Y6*Y6
+ Y7*Y7 + ... + Y24*Y24;
-
Für Gruppe
1 erfordert die Berechnung von LTL 2 × 19 = 38 MAKs (nur Realteile).
Für Gruppe
2 haben die Anmelder jedoch erkannt, dass: LTL(Gr2)
= LTL(Gr1) – Y0*Y0 + Y19*Y19;d.
h. durch Wiederverwendung der Berechnungen von LTL von Gruppe 1
für Gruppe
2 können
die erforderlichen Berechnungen von 38 MAKs pro Gruppe auf nur 4
MAKs für
jede Gruppe nach Gruppe 1 reduziert werden.
-
Dieses
Prinzip gilt auch für
die Gruppen 3, 4, 5, 6 und 7. Die Berechnung von LTL für Gruppe
3 nutzt dieselben Berechnungen wie Gruppe 2, plus 4 zusätzliche
MAKs, usw. gemäß dieser
exemplarischen Ausführungsart.
Deshalb ist die Gesamtzahl der für
alle LTL Gleichungen erforderlichen MAKs beim Berechnen der Rauschschätzung wie
folgt:
| Gruppe
1: | 38 |
| Gruppe
2: | 4 |
| Gruppe
3: | 4 |
| Gruppe
4: | 4 |
| Gruppe
5: | 4 |
| Gruppe
6: | 4 |
| Gruppe
7: | 4 |
| Summe: | 62
MAKs. |
-
Die
Gesamtzahl der MAKs für
die Berechnungen von HT_ATL in der Rauschschätzung ist 128, d. h. 8 × 8 × 2. Deshalb
ist die Gesamtzahl der mit der Berechnung von estMetric (LTL und
HT_ATL) assoziierten MAKs gleich 62 + 128 = 190 MAKs gemäß dieser
exemplarischen Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz dazu würde ein einfaches Verfahren
zum Berechnen von estMetric 2128 MAKs erfordern (d. h. 7 × 19 × 8 × 2 MAKs).
-
Als
eine Alternative zur Verwendung des Minimalrauschkriteriums für die Auswahl
der besten 19er Gruppe als die Synchronisationspositionsgruppe in
Schritt 450 kann auch die größte Signal-Rausch-Verhältnisschätzung benutzt
werden. Der „Rausch"-Teil dieses Verhältnisses
ist die oben berechnete Rauschschätzung (estMetric).
-
Der „Signal"-Teil dieses Verhältnisses,
der hier durch „estSignal" bezeichnet wird,
ist: estSignal = (AH)*(AH)
=
H*A*AH
= H*ATL
= HT_ATL
-
Also
wird das erwünschte
geschätzte
Signal-Rausch-Verhältnis,
das hier durch „est_S_N_ratio" bezeichnet wird,
wie folgt berechnet: est_S_N_ratio = HT_ATL/estMetric;
-
In
einer auf ganzzahlige Arithmetik beschränkten digitalen Signalprozessorumgebung
(DSP-Umgebung) erfordert
diese Division etwa 30 zusätzliche
Operationen („Zyklen"). Wenn jede MAK-Operation einen Zyklus
einnimmt, dann werden ungefähr
30 MAKs pro MKQ-Gleichungsaufstellung gebraucht, um eine Synchronisationsgruppe
auf der Basis eines größten Signal-Rauschverhältniskriteriums
auszuwählen.
Man überdenke
jedoch die folgende Aufstellung, die die Berechnungen weiter reduziert.
Es wird vorausgesetzt, dass:
- 1) estSignal auf
Minimum gesetzt wird: estSignal = 1;
- 2) estMetric auf Maximum gesetzt wird (für einen 32-Bit digitalen Signalprozessor): estMetric = (2^31 – 1)
- 3) estMetric_Tst wie oben bestimmt wird.
- 4) estSignal_Tst gemäß der obigen
Formel gesetzt wird: estSignal_Tst = HT_ATL;
-
Dann
gilt:
Da der Test: if((A/B) > (C/D))mit dem
Test: if((AD) > (BC))identisch
ist (vorausgesetzt, dass B ≠ 0
und D ≠ 0),
kann diese exemplarische Ausführungsart,
anstatt zwei Quotienten zu vergleichen, zwei Produkte vergleichen:
if(((estSignal_Tst)(estMetric)) >
((estSignal)(estMetric_Tst)))
usw.
-
Da
das größte Signal-Rausch-Verhältnis auf
diese Weise bestimmt wird, wird die Rechenkomplexität von ungefähr 30 MAKs
pro Aufstellung auf ungefähr
10 MAKs pro MKQ-Gleichungsaufstellung reduziert. Deshalb erfordert
die entsprechende Verarbeitung in allen Aufstellungen: 190 + 7 × 10
= 260 MAKs;wo die Zahl 190 wie oben aus den „estMetric"-Berechnungen
stammt.
-
Um
weiter zu veranschaulichen, wie die vorliegende Erfindung implementiert
werden kann, wird nachfolgend ein exemplarischer Pseudocode bereitgestellt.
Darin werden die folgende Notation und die folgenden Voraussetzungen
benutzt.
- 1. Es wird vorausgesetzt, dass ein
digitaler Kommunikationskanal N Kanaltaps hat (z. B. N = 8), was
bedeutet, dass die Energie eines übermittelten komplexwertigen
Symbols während
der Zeitdauer von N Symbolen am Empfänger zerstreut wird,
- 2. ein bekannter Trainingssequenzvektor mit K komplexwertigen
Elementen (z. B. K = 26 im GSM-Fall), die mit U(0)..U(K – 1) bezeichnet
werden, wobei dieser Trainingssequenzvektor von einem Sender mit
einer festen Symbolrate abgeschickt wird,
- 3. ein Satz von M möglichen
aufeinanderfolgenden Synchronisationspositionen wird in Betracht
gezogen, wobei die Positionen zeitlich auf dieselbe Weise beabstandet
sind wie bei dem bekannten Trainingssequenzvektor (z. B. M = 7),
- 4. ein gemessener Sequenzvektor wird erzeugt mit (K – N + M)
komplexwertigen Elementen, die mit Y(0)..Y(K – N + M – 1) bezeichnet werden, wobei
die Elemente zeitlich auf dieselbe Weise beabstandet sind wie bei
dem bekannten Trainingssequenzvektor,
- 5. der gemessene Sequenzvektor in Punkt 4 wird während eines
solchen Zeitintervalls gemessen, dass er den größten Teil der dem bekannten
Trainingssequenzvektor entsprechenden empfangenen Energie enthält.
-
Dann
sind exemplarische Ausführungsarten
der vorliegenden Erfindung, die eine Synchronisationsgruppe auf
der Basis eines kleinsten geschätzten
Rauschkriteriums auswählen,
wie folgt gegeben:
- a) Aufstellen einer Beobachtungsmatrix
A mit (K – N
+ 1) Zeilen und N Spalten und mit Elementen A(j, k): A(j,
k) = U(N + j – k – 1),für j = 0..(K – N) und
K = 1..(N – 1),
- b) Bestimmen der inversen Matrix zur sogenannten Normalgleichungsmatrix,
einer Matrix N*N: ATA_1
= (A*A)–1,
- c) man setze:
- d) alle M möglichen
aufeinanderfolgenden Synchronisationspositionen testen:
-
Als
Alternative ist Pseudocode zum Implementieren einer exemplarischen
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung, worin ein größtes geschätztes Signal-Rausch-Verhältnis als
Kriterium zum Auswählen
einer Synchronisationsgruppe benutzt wird, wie folgt gegeben:
- a) Aufstellen einer Beobachtungsmatrix A mit
(K – N
+ 1) Zeilen und N Spalten und mit Elementen A(j, k): A(j,
k) = U(N + j – k – 1),für j = 0..(k – N) und
k = 1..(N – 1),
- b) Bestimmen der inversen Matrix zur sogenannten Normalgleichungsmatrix,
einer Matrix N*N: ATA_1
= (A*A)–1,
- c) man setze:
- d) alle M möglichen
aufeinanderfolgenden Synchronisationspositionen testen:
-
Die
vorliegende Erfindung liegt also nicht nur in dem neuen und verbesserten
Verfahren zum gemeinsamen Bestimmen der Synchronisationsgruppe,
Rauschschätzung
und Kanalschätzung,
sondern auch darin, dass die zum Bestimmen der oben beschriebenen
Faktoren erforderliche Anzahl der Berechnungen, verglichen mit einfachen
Verfahren, um mindestens 72% reduziert wurde.
-
Die
oben beschriebenen Ausführungsarten
sind nur als Beispiele aufgeführt,
und es sollte deutlich sein, dass die Erfindung nicht auf diese
beschränkt
ist. Es ist natürlich
möglich,
die Erfindung in spezifischen Formen zu verwirklichen, die von den
beschriebenen verschieden sind, ohne vom Schutzbereich der Erfindung gemäß den Patentansprüchen abzuweichen.
Weitere Modifikationen und Verbesserungen, die die hierin offenbarten
und beanspruchten zugrunde liegenden Hauptprinzipien beibehalten,
liegen im Schutzbereich dieser Erfindung.
