DE60204903T2

DE60204903T2 - Zwischensymbolstörungslöscher

Info

Publication number: DE60204903T2
Application number: DE60204903T
Authority: DE
Inventors: Christophe Laot; Charlotte Langlais; Maryline Helard
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: FR2831735A1; US20050031063A1; DE60204903D1; FR2831735B1; US7277514B2; ES2244825T3; WO2003036893A1; EP1438815B1; EP1438815A1; ATE298957T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen in einem musterartigen digitalen Signal. Die Erfindung findet genauer ihre Anwendung in dem Bereich der digitalen Übertragungen und ist insbesondere dazu vorgesehen, in einen Empfänger für digitale Signale eingefügt zu werden, um die Interferenzen zwischen Symbolen aufzuheben, die sich aus dem Vorhandensein von Vielfachwegen in dem Übertragungskanal der digitalen Daten ergeben.
Die Schrift EP-A-0 833 484 beschreibt eine Vorrichtung, die ein von einem Empfänger empfangenes OFDM-Signal entzerrt. Der Entzerrer ist in dem Empfangssystem zwischen einem Synchronisierungsmodul und einem binären Decodierungsmodul für das empfangene Signal angeordnet. Der Empfänger umfasst einen rekursiven vektoriellen Entzerrer, der das empfangene Signal in dem temporären Bereich korrigiert. Der rekursive vektorielle Entzerrer umfasst Verarbeitungsvorrichtungen, die jedes übertragene Symbol abhängig von einer Einschätzung des zuvor übertragenen Symbols einschätzen. Ein zugeordneter Empfänger umfasst zumindest zwei Einschätzungsvorrichtungen, um die Koeffizienten von zumindest zwei dreieckigen Matrices, welche die Impulsantwort des Übertragungskanals darstellen, dynamisch zu verarbeiten.
1 illustriert eine Übertragungskette komplexer Symbole {d_n}_n∊N, die von einer Symbolquelle ausgesandt werden. Diese Übertragungskette umfasst einen Modulator, einen Aussendefilter, ein Übertragungsmedium, einen Empfangsfilter, einen Demodulator, ein Addierwerk, welches Muster für Gaußsches Weißrauschen {W_n}_n∊N eingibt, und einen Musterbildner mit einer Musterbildungsperiode T. Die Anordnung aus Modulator, Aussendefilter, Übertragungsmedium, Empfangsfilter und Demodulator bildet einen äquivalenten diskreten Übertragungskanal, der Interferenzen zwischen Symbolen (IES) erzeugt. Die Übertragungskette liefert eine Folge komplexer Symbole {r_n}_n∊N, die durch das folgende Verhältnis definiert sind:
wobei
die eventuell komplexen Koeffizienten des äquivalenten diskreten Übertragungskanals zum Zeitpunkt n sind, und wobei L₂ und L₁-1 jeweils die Anzahl der vergangenen und zukünftigen komplexen Symbole darstellen, welche die Interferenz an dem laufenden komplexen Symbol hervorrufen.
Die Übertragungsfunktion des äquivalenten diskreten Übertragungskanals, welche die Interferenzen zwischen Symbolen einträgt ist zu dem Zeitpunkt n:
wobei T der zeitliche Abstand ist, der zwei in der Folge der komplexen Symbole {r_n}_n∊N aufeinander folgende komplexe Symbole trennt.
Aus Gründen der Vereinfachung wird die Übertragungsfunktion H_n(f) in der nachfolgenden Beschreibung als H(f) bezeichnet.
In den Gleichungen (1) und (2) wurde berücksichtigt, dass die Impulsreaktion des äquivalenten diskreten Übertragungskanals (entsprechend der Fourier-Rücktransformierten der Übertragungsfunktion) durch L = L₁ + L₂ Koeffizienten definiert ist.
Eine der bekanntesten Vorrichtungen zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen ist in der Schrift mit dem Titel „Adaptive Cancellation of Intersymbol Interference for Data Transmission" von A. Gersho und T. L. Lim, Bell Systems Technical Journal, Bd. 11, Nr. 60, Seiten 1997–2021, November 1981 beschrieben.
Ein Schema des Aufbaus dieser Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen ist in 2 der vorliegenden Anmeldung dargestellt.
Diese Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen umfasst einen ersten Filter 10, der vorderer Filter genannt wird, zur Verarbeitung der Folge komplexer Symbole {r_n}_n∊N, einen zweiten Filter 20, der hinterer Filter genannt wird, zur Verarbeitung einer Folge komplexer Symbole {d ~_n}_n∊N und eine Subtrahierschaltung 30 zum Abziehen des Ausgangs des Filters 20 von dem Ausgang des Filters 10. Die Subtrahierschaltung 30 liefert eine Folge komplexer Symbole {
}_n∊N, die befreit sind von Interferenzen zwischen Symbolen, die durch den Übertragungskanal hervorgerufen werden.
Die Folge {d ~_n}_n∊N stellt entweder die über den Übertragungskanal durch die Aussendequelle ausgesandten komplexen Symbole dar, wenn das System eine Lehrsequenz verwendet, oder komplexe Symbole, die eine Schätzung der von der Aussendequelle ausgesandten komplexen Symbole sind. In diesem zweiten Fall wird die Symbolfolge {d ~_n}_n∊N von einem anderen Organ des Empfängers geliefert, beispielsweise einem querlineareren Entzerrer oder einem Entzerrer mit maximaler Wahrscheinlichkeit.
Aus Gründen der Verallgemeinerung wird angenommen, dass der Übertragungskanal in der Zeit variiert. Die Koeffizienten der Impulsreaktion sind daher nicht genormt. Man hat somit das folgende Verhältnis:
Außerdem wird angenommen, dass das ausgesandte Signal eine einheitliche Leistung aufweist, und dass somit die Varianz der ausgesandten Symbole σ 2 / w gleich 1 ist. In dieser Hypothese entspricht α_n der geschätzten Leistung des Übertragungskanals.
Der Filter 10 der Vorrichtung nähert sich einem dem Übertragungskanal angepassten Filter. Die optimalen Koeffizienten, beispielsweise im Sinne des Kriteriums des minimalen mittleren quadratischen Fehlers, des Filters 10 sind somit diejenigen des an den Übertragungskanal angepassten Filters. Die optimale Übertragungsfunktion dieses Filters ist somit gleich:
H*(f) bezeichnet die Konjugierte der Übertragungsfunktion H(f) und σ 2 / w bezeichnet die Varianz des Gaußschen Rauschens.
Was den Filter 20 anbetrifft, so ist er dafür bestimmt, die Interferenzen zwischen am Ausgang des Filters 10 vorhandenen Symbolen zu rekonstruieren. Der Filter 20 nähert sich so einem Filter mit der Übertragungsfunktion:
Die Filter 10 und 20 weisen somit jeweils eine Größe von L und 2L-1 auf. Die Koeffizienten der Filter werden abhängig von der Verarbeitung entweder durch einen Kanalschätzalgorithmus oder durch einen Anpassungsalgorithmus geliefert, der darauf abzielt, ein gegebenes Optimierungskriterium zu minimieren.
Die Erfindung geht von einer Forschung aus, die bezüglich der Vorrichtungen zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen im Hinblick darauf durchgeführt wurde, die Größe der für ihren Einsatz notwendigen Filter zu begrenzen, was ermöglicht, die durch eine zu große Zahl an Koeffizienten entstehenden Verschlechterungen zu begrenzen und die Konvergenzzeit der Koeffizienten zu verringern.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen in einer Eingangsmusterfolge eines digitalen Signals, das aus einem Übertragungskanal stammt, der durch seine Übertragungsfunktion H(f) in dem Frequenzbereich definiert ist, wobei jedes Muster repräsentativ für ein komplexes Symbol ist, wobei die Vorrichtung aufweist:

– einen ersten Filter, der sich einem Filter mit Übertragungsfunktion H(f) nähert, wobei der erste Filter am Eingang eine Musterfolge empfängt, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist,
– eine Subtrahierschaltung zum Subtrahieren des Ausgangs des ersten Filters von der Eingangsmusterfolge,
– einen zweiten Filter, der sich einem dem Übertragungskanal angepassten Filter nähert, wobei der zweite Filter am Eingang den Ausgang der Subtrahierschaltung empfängt, und
– eine Ausgangsschaltung, die dafür bestimmt ist, den Ausgang des zweiten Filters und die Musterfolge, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, zu kombinieren, um eine Folge komplexer Symbole zu erzeugen, die befreit ist von den Interferenzen zwischen Symbolen, die durch den Übertragungskanal hervorgerufen werden.

Die Ausgangsschaltung ist beispielsweise eine Addierschaltung, die dafür bestimmt ist, den Ausgang des zweiten Filters zu der Musterfolge, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, zu addieren.
Vorzugsweise ist den Mustern der Folge, die repräsentativ ist für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal, und die von der Addierschaltung verarbeitet wird, ein Amplitudenkorrekturkoeffizient zugeordnet.
Der Hauptvorteil dieser Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen besteht darin, dass sie zwei Filter umfasst, welche eine reduzierte Anzahl von Koeffizienten verwenden.
Gemäß einer Eigenschaft der Erfindung ist in dem Fall eines Übertragungskanals, der durch ein Rauschen mit in der Zeit variierenden Koeffizienten gestört ist, der Amplitudenkorrekturkoeffizient von der veranschlagten Leistung des Übertragungskanals und der Varianz des Rauschens abhängig.
Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Empfänger von digitalen Daten, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen wie zuvor beschrieben und eine dedizierte Schaltung aufweist, um die Musterfolge zu erzeugen, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist. Die dedizierte Schaltung ist beispielsweise ein querlinearer Entzerrer oder ein Entzerrer mit maximaler Wahrscheinlichkeit, der am Eingang die Eingangsmusterfolge empfängt.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Turboentzerrungsvorrichtung mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Turboentzerrungsmodulen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Turboentzerrungsmodul mit einer höheren Rangstufe als 1 in der Modulreihe eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen wie zuvor beschrieben aufweist, und dass für jede Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen die Musterfolge, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, von dem Turboentzerrungsmodul mit niedrigerer Rangstufe geliefert wird
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen in J Eingangsmusterfolgen eines digitalen Signals, das aus J Übertragungskanälen stammt, die durch ihre Übertragungsfunktionen H^(j)(f) in dem Frequenzbereich definiert sind, wobei J eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist, wobei jedes Muster repräsentativ für ein komplexes Symbol ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:

– eine erste Anordnung von J Filtern, die sich jeweils einem Übertragungsfunktionsfilter H^(j)(f) nähern, j∊[1, ..., J], wobei jeder der Filter der ersten Anordnung am Eingang eine Musterfolge empfängt, die repräsentativ für das am Eingang der Übertragungskanäle ausgesandte digitale Signal ist,
– eine Anordnung von J Subtrahierschaltungen, um die Ausgänge der J Filter der ersten Anordnung jeweils von den J Eingangsmusterfolgen abzuziehen,
– eine zweite Anordnung von J Filtern, die sich den J Übertragungskanälen angepassten Filtern nähern, wobei jeder Filter der zweiten Anordnung am Eingang den Ausgang einer der J Subtrahierschaltungen empfängt, und
– eine erste Addierschaltung, um die von den J Filtern der zweiten Anordnung gelieferten Muster zu addieren,
– eine Ausgangsschaltung, die dafür bestimmt ist, den Ausgang der ersten Addierschaltung und die Musterfolge, die repräsentativ für das am Eingang der Übertragungskanäle ausgesandte digitale Signal ist, zu kombinieren, um eine Folge komplexer Symbole zu erzeugen, die befreit ist von den Interferenzen zwischen Symbolen, die durch die Übertragungskanäle hervorgerufen werden.

Diese Vorrichtung wird im Falle von Mehrfachempfängen oder eines so genannten fraktionierten Empfangs von ausgesandten Symbolen eingesetzt.
Wie zuvor, werden die Koeffizienten der Filter der ersten und zweiten Filteranordnung durch eine digitale Verarbeitungsschaltung bestimmt, die einen Anpassungsalgorithmus einsetzt, der auf einem Optimierungskriterium basiert, das darauf abzielt, den Einfluss der Interferenzen zwischen Symbolen am Ausgang der Vorrichtung zu minimieren, oder durch eine Schätzschaltung für die Übertragungskanäle.
Schließlich betrifft die Erfindung ebenfalls eine Turboentzerrungsvorrichtung mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Turboentzerrungsmodulen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Turboentzerrungsmodul mit einer höheren Rangstufe als 1 in der Modulreihe eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen wie zuvor beschrieben für einen Mehrfachempfang oder fraktionierten Empfang der Symbole aufweist, und dass für jede Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen die Musterfolge, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, von dem Turboentzerrungsmodul mit niedrigerer Rangstufe geliefert wird.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich werden, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht ist, bei welchen:

– die bereits beschriebene 1 schematisch einen diskreten Übertragungskanal illustriert;
– die bereits beschriebene 2 das Schema einer Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen des Standes der Technik darstellt;
3 ein äquivalentes Schema zu dem Aufbau der Aufhebungsvorrichtung der 2 darstellt;
4 das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen darstellt;
5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen darstellt mit einer Kanalschätzschaltung zur Bestimmung der Koeffizienten der beiden Filter der Aufhebungsvorrichtung;
6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen darstellt mit einer digitalen Verarbeitungsschaltung, die einen Anpassungsalgorithmus einsetzt, um die Koeffizienten der beiden Filter der Aufhebungsvorrichtung zu bestimmen;
7 eine Anwendung der Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen der Erfindung in einer Turboentzerrungsvorrichtung zeigt;
8 eine verbesserte Ausführungsform der Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen im Rahmen einer Turboentzerrung mit Kanalschätzung zeigt;
9 schematisch die Übertragungskanäle im Falle von Mehrfachempfängen auf der Höhe der Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen der Erfindung illustriert;
10 das Schema einer Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen des Standes der Technik darstellt, die im Falle von Mehrfachempfängen eingesetzt ist; und
11 das Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen darstellt, die im Falle von Mehrfachempfängen eingesetzt ist.

Wie zuvor aufgezeigt, erfordert die klassische Struktur der Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen, die in 2 gezeigt ist, den Einsatz eines ersten Filters mit L Koeffizienten und eines zweiten Filters mit 2L-1 Koeffizienten. Die Erfindung zielt darauf ab, eine Struktur für eine Aufhebungsvorrichtung zu bestimmen, die eine geringere Anzahl von Koeffizienten benötigt.
Wie in 3 gezeigt, kann der Filter 20 in zwei, kaskadenartig angebrachte Filter 21 und 22 und eine Subtrahierschaltung 23 zerlegt werden. Der Filter 21 nähert sich einem Filter mit der Übertragungsfunktion H(f) und der Filter 22 einem Filter mit der Übertragungsfunktion:
Da diese beiden Filter linear sind, können sie miteinander vertauscht werden. Die Subtrahierschaltung 23 ist dafür bestimmt, von der aus der Kaskade der Filter 21 und 22 hervorgegangenen komplexen Musterfolge die Folge der komplexen Muster {d ~_n}_n∊N abzuziehen, denen der Amplitudenkorrekturkoeffizient
zugeordnet ist. Der an den Übertragungskanal angepasste Filter mit der Übertragungsfunktion
ist in den beiden Armen der Aufhebungsvorrichtung vorhanden, nämlich dem Arm, der die komplexen Muster {r_n}_n∊N verarbeitet, und dem Arm, der die komplexen Muster {d ~_n}_n∊N verarbeitet.
Erfindungsgemäß wird diese Redundanz des an den Übertragungskanal angepassten Filters aufgehoben, um die Anzahl der für den Einsatz der Aufhebungsvorrichtung notwendigen Koeffizienten zu verringern. 4 stellt eine Struktur der Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen der Erfindung dar.
Die Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen der Erfindung umfasst einen ersten Filter 100, der sich einem Filter mit der Übertragungsfunktion H(f) nähert. Dieser Filter 100 empfängt am Eingang die komplexe Symbolfolge {d ~_n}_n∊N und liefert eine komplexe Symbolfolge {d ~'_n}_n∊N. Die komplexe Symbolfolge {d ~_n}_n∊N wird beispielsweise von einem querlinearen Entzerrer oder einem Entzerrer mit maximaler Wahrscheinlichkeit geliefert, der in dem Empfänger vorgesehen ist. Eine Subtrahierschaltung 110 ist vorgesehen, um von der komplexen Symbolfolge {r_n}_n∊N die komplexe Symbolfolge {d ~'_n}_n∊N abzuziehen und eine komplexe Symbolfolge {e_n}_n∊N zu liefern. Diese letztere wird dann von einem zweiten Filter 120 gefiltert. Der Filter 120 ist ein Filter, der sich einem Filter mit der Übertragungsfunktion
nähert.
Die von diesem Filter gelieferte komplexe Symbolfolge, die mit {e'_n}_n∊N bezeichnet ist, wird zu der komplexen Symbolfolge {d ~_n}_n∊N addiert, welcher der Amplitudenkorrekturkoeffizient
zugeordnet ist, und zwar mit Hilfe einer Addierschaltung 130, welche die komplexe Symbolfolge {
}_n∊N liefert.
Diese Struktur der Aufhebungsvorrichtung ist im Sinne der Filtration äquivalent zu derjenigen der 2. Allerdings erlaubt sie, die Größe der Filter der Aufhebungsvorrichtung spürbar zu verkleinern. Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwei Filter 100 und 120, mit L Koeffizienten anstatt eines Filters mit L Koeffizienten und eines Filters mit 2L-1 Koeffizienten.
Die Filterkoeffizienten können entweder von einer Schätzschaltung des Übertragungskanals bestimmt werden, wie mit gestrichelten Linien in 5 gezeigt, oder von einer digitalen Verarbeitungsschaltung, die einen Anpassungsalgorithmus einsetzt, der ein gegebenes Optimierungskriterium minimiert, wie mit gestrichelten Linien in 6 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 5 werden die Koeffizienten der Filter 100 und 120 von einer Kanalschätzschaltung bestimmt. Genauer wird die Kanalschätzung dazu verwendet, die Koeffizienten des Filters 100 zu berechnen und daraus die Koeffizienten des Filters 120 abzuleiten. Die Kanalschätzung besteht darin, die Koeffizienten der Impulsreaktion des Übertragungskanals zu berechnen. Diese Koeffizienten werden beispielsweise über ein Schätzverfahren der Art RLS (Recursive Least Square) oder LMS (Least Mean Square) bestimmt. Die Kanalschätzung ist besonders interessant, um die Schwankungen des Übertragungskanals zu verfolgen, wenn dieser in der Zeit variiert. Allerdings ist diese Lösung nicht ganz optimal, wenn der Übertragungskanal nicht oder nur wenig in der Zeit variiert, da sie die Interferenzen zwischen Symbolen am Ausgang der Aufhebungsvorrichtung nicht direkt minimiert.
In dem Fall der 6 werden die Koeffizienten der Filter der Aufhebungsvorrichtung in adaptiver Weise mit Hilfe eines Anpassungsalgorithmus bestimmt, der die Filterkoeffizienten direkt auf der Basis eines gegebenen Optimierungskriteriums berechnet, welches darauf abzielt, die Interferenzen wischen Symbolen am Ausgangs der Aufhebungsvorrichtung zu minimieren. Da dieses Kriterium direkt mit der Minimierung der Interferenzen zwischen Symbolen am Ausgang der Aufhebungsvorrichtung verbunden ist, ist es optimal für die Korrektur der Interferenzen zwischen Symbolen, wenn der Übertragungskanal nicht in der Zeit variiert.
Die Vorrichtung der Erfindung ist besonders dafür eingerichtet, die von einem Funkkanal während der Übertragung digitaler Daten erzeugten Interferenzen zu unterdrücken.
Sie kann in einer Turboentzerrungsvorrichtung eingesetzt werden. Das Prinzip der Turboentzerrung ist in der von der vorliegenden Anmelderin eingereichten Patentanmeldung Nr. 97 05978 beschrieben. Ein Prinzipschema einer Turboentzerrungsvorrichtung ist in 7 dargestellt. Diese Vorrichtung weist mehrere identische, in Reihe geschaltete Entzerrungs- und Decodierungsmodule auf.
Jedes Modul empfängt die Musterfolge {r_n}_n∊N, die aus dem Übertragungskanal hervorgegangen und um eine Menge retardiert ist, die gleich der Verarbeitungszeit der vorherigen Module ist, und für die Module mit einer höheren Rangstufe als 1, den Ausgang des vorherigen Moduls. Jedes Modul mit einer höheren Rangstufe als 1 umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen, einen Entflechter, einen M-ären/binären Umsetzer, einen Kanaldecoder, einen binären/M-ären Umsetzer und einen Verflechter. Bei dieser Anwendung wird die Musterfolge {d ~_n}_n∊N, die notwendig für den Betrieb der Interferenzaufhebungsvorrichtung eines gegebenen Moduls ist, von dem vorherigen Modul geliefert. In der 7 bezeichnet d ~_n,p die von dem Turboentzerrungsmodul mit der Rangstufe p gelieferte Musterfolge.
Im Rahmen der Turboentzerrung kann die Struktur der Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen verbessert werden, wenn die Koeffizienten der Filter von einer Kanalschätzung bestimmt werden. Bei dieser verbesserten Struktur sind der Wert der Übertragungsfunktion des Filters 120 sowie der Wert des Amplitudenkorrekturkoeffizienten modifiziert. Diese verbesserte Struktur ist in 8 dargestellt, wo G(f) die neue Übertragungsfunktion des Filters 20 und g₀/β den Amplitudenkorrekturkoeffizienten bezeichnet. G(f), g₀ und β werden wie folgt ausgedrückt:
Bei der Turboentzerrung variiert die Varianz E{|d ~_n|²} bei jeder Iteration. Somit variieren die Übertragungsfunktion G(f) und der Amplitudenkorrekturkoeffizient g₀ bei jeder Iteration, bis sie zu den in den 4 bis 6 angegebenen Ausdrücken hin tendieren.
Mit dieser Struktur spielt die Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen der ersten Module der Turboentzerrungsvorrichtung ebenfalls die Rolle eines Entzerrers.
Die bisher beschriebene Aufhebungsvorrichtungsstruktur verarbeitete eine einzige Musterfolge {r_n}_n∊N entsprechend dem Fall SISO (eine Aussendung, ein Empfang), wobei das von der Aufhebungsvorrichtung empfange Signal in Muster in der Symbolzeit zerlegt wird. Die Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen wies bisher nur eine einzige Empfangsantenne auf.
Dieser Fall kann in dem Fall SIMO (eine Aussendung, mehrere Empfänge) verallgemeinert werden, wobei die Signale von mehreren Empfangsantennen empfangen werden.
9 illustriert die Übertragungskette der komplexen Symbole {d ~_n}_n∊N für diesen Fall. Diese Abbildung ist mit 1 zu vergleichen. Die Aufhebungsvorrichtung empfängt eine Vielzahl von Musterfolgen {r_n ^(j), j∊[1, ..., J], welche über verschiedene Übertragungskanäle mit der Übertragungsfunktion H_n ^(j)(f) übertragen worden sind. Wie zuvor, wird die Übertragungsfunktion H_n ^(j)(f) in der nachfolgenden Beschreibung aus Gründen der Vereinfachung als H^(j)(f) bezeichnet.
Die Übertragungskette, wie sie in 9 dargestellt ist, liefert die komplexen Symbolfolgen {r_n ^(j) _n∊N, mit j∊[1, ..., J], die durch das folgende Verhältnis definiert sind:
wobei die (Γ₁ ^(j)(n)) die eventuell komplexen Koeffizienten der Übertragungsfunktion H^(j)(f) des einen der Übertragungskanäle zu dem Zeitpunkt n sind und L^(j) die Anzahl vergangener und zukünftiger komplexer Symbole darstellen, welche die Interferenz an dem laufenden komplexen Symbol hervorrufen.
10 ist eine Verallgemeinerung der 2 für den Fall SIMO. In dieser Abbildung ist der Filter 10 durch J Filter 10^(j) mit der Übertragungsfunktion P^(j)(f), j∊[1, ..., J], wovon jeder die Musterfolge r_n ^(j) verarbeitet, und durch eine Addierschaltung 15 ersetzt zum Addieren der von den Filtern 10^(j) gelieferten Symbole. Q(f) bezeichnet die Übertragungsfunktion des Filters 20. Die mathematischen Ausdrücke der Übertragungsfunktionen P^(j)(f) und Q(f) sind die folgenden:
Die Aufhebungsvorrichtung, die ermöglicht die Interferenzen zwischen Symbolen zu unterdrücken, welche durch diese Übertragungskanäle erzeugt werden, ist in 11 dargestellt. Diese Abbildung ist der 4 (Fall SISO) anzunähern. Der Filter 100 ist durch J Filter 100^(j) mit der Übertragungsfunktion H^(j)(f), j∊[1, ..., J], ersetzt, wovon jeder die Musterfolge d ~_n verarbeitet. Die Symbole am Ausgang der Filter 100^(j) , die als d ~ j' / n j' mit j∊[1, ..., J] bezeichnet werden, werden jeweils mit Hilfe der Subtrahierschaltungen 110^(j) von den Symbolen r (j) / n abgezogen. Der Ausgang der Subtrahierschaltungen 110^(j) wird dann von einem Filter 120^(j) mit der Übertragungsfunktion P^(j)(f) gefiltert. Die von den J Filtern P^(j)(f), j∊[1, ..., J], gelieferten Symbole werden dann durch eine Addierschaltung 125 miteinander addiert. Dann werden die am Ausgang der Addierschaltung 125 erhaltenen Symbole zu den komplexen Symbolen der Folge (d ~_n}_n∊N, denen der Amplitudenkorrekturkoeffizient g₀ zugeordnet ist, mit Hilfe der Addierschaltung 130 addiert, welche die komplexe Symbolfolge {
_n∊N liefert.
Diese Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen zwischen Symbolen bietet die gleichen Vorteile wie diejenige der 4, nämlich dass sie Filter mit verkleinerter Größe aufweist (geringe Koeffizientenanzahl). Die Koeffizienten der Filter können entweder von einer Schätzschaltung des Übertragungskanals oder von einer digitalen Verarbeitungsschaltung bestimmt werden, welche einen Anpassungsalgorithmus einsetzt, der ein gegebenes Optimierungskriterium minimiert.
Wie die Vorrichtung der 4 kann sie ebenfalls in einer Turboentzerrungsvorrichtung eingesetzt werden.
Obwohl nicht in detaillierter Weise beschrieben, so ist doch der so genannte fraktionierte Empfangsfall äquivalent zu dem Fall SIMO. Der so genannte fraktionierte Empfang besteht darin, die Signale mit einer einzigen Empfangsantenne einzufangen, dann mehrere Musterfolgen zu erzeugen, die zueinander um eine Fraktion 1/m der Symbolperiode T versetzt sind, wobei die Musterbildungsperiode dieser Folgen gleich T bleibt. Wenn m eine ganze Zahl ist, können diese Folgen dann wie in 11 gezeigt verarbeitet werden.
Wir haben in dieser Beschreibung die Übertragungsfunktionen in Form von Fourier-Transformierten (in f) ausgedrückt. Diese können ebenfalls allgemeiner gemäß einer Transformierten in z in äquivalenter Weise ausgedrückt werden.

Claims

Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen in einer Eingangsmusterfolge ({r_n}_n∊N) eines digitalen Signals, das aus einem Übertragungskanal stammt, der durch seine Übertragungsfunktion H(f) in dem Frequenzbereich definiert ist, wobei jedes Muster repräsentativ für ein komplexes Symbol ist, wobei die Vorrichtung aufweist: – einen ersten Filter (100), der sich einem Filter mit Übertragungsfunktion H(f) nähert, wobei der erste Filter am Eingang eine Musterfolge (d ~_n}_n∊N) empfängt, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, – eine Subtrahierschaltung (110) zum Subtrahieren des Ausgangs ({d ~'_n} _n∊N) des ersten Filters von der Eingangsmusterfolge ({r_n}_n∊N), – einen zweiten Filter (120), der sich einem dem Übertragungskanal angepassten Filter nähert, wobei der zweite Filter am Eingang den Ausgang ({e_n}_n∊N) der Subtrahierschaltung (110) empfängt, wobei die Vorrichtung – dadurch gekennzeichnet ist, dass sie außerdem eine Ausgangsschaltung (130) aufweist, die dafür bestimmt ist, den Ausgang des zweiten Filters (120) und die Musterfolge ({d ~_n}_n∊N, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, zu kombinieren, um eine Folge komplexer Symbole (
}_n∊N) zu erzeugen, die befreit ist von den Interferenzen zwischen Symbolen, die durch den Übertragungskanal hervorgerufen werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsschaltung eine Addierschaltung (130) ist, die dafür bestimmt ist, den Ausgang des zweiten Filters (120) zu der Musterfolge ({d ~_n}_n∊N), die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, zu addieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Mustern ({d ~_n}_n∊N) der Folge, die repräsentativ ist für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal, und die von der Addierschaltung (130) verarbeitet wird, ein Amplitudenkorrekturkoeffizient zugeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall eines Übertragungskanals, der durch ein Rauschen mit in der Zeit variierenden Koeffizienten gestört ist, der Amplitudenkorrekturkoeffizient von der veranschlagten Leistung des Übertragungskanals und der Varianz des Rauschens abhängt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall eines Übertragungskanals, der durch ein Rauschen der Varianz σ 2 / w mit in der Zeit variierenden Koeffizienten Γ_k(n) gestört ist, wie
zu dem Zeitpunkt n, der Amplitudenkorrekturkoeffizient, welcher der Musterfolge ({d ~_n} _n∊N) zugeordnet ist, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, gleich
ist und die Übertragungsfunktion des Filters, dem sich der zweite Filter nähert,
ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall eines Übertragungskanals, der durch ein Rauschen der Varianz σ 2 / w gestört ist, der Amplitudenkorrekturkoeffizient, welcher der Musterfolge ({d ~_n}_n∊N) zugeordnet ist, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals mit der Varianz σ 2 / w 2 ausgesandte digitale Signal ist, gleich
ist ausgesandten Symbole darstellt und die Übertragungsfunktion des Filters, dem sich der zweite Filter nähert,
ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Koeffizienten des ersten und zweiten Filters (100, 120) durch eine digitale Verarbeitungsschaltung bestimmt werden, die einen Anpassungsalgorithmus einsetzt, der auf einem Optimierungskriterium basiert, das darauf abzielt, den Einfluss der Interferenzen zwischen Symbolen am Ausgang der Vorrichtung zu minimieren.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koeffizienten des ersten und zweiten Filters (100, 120) durch eine Schätzschaltung des Übertragungskanals bestimmt werden.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie für den Empfang von digitalen Daten verwendet wird, die durch einen Funkkanal übertragen werden.
Empfänger von digitalen Daten, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 und eine dedizierte Schaltung aufweist, um die Musterfolge (d ~_n}_n∊N) zu erzeugen, die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist.
Empfänger gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dedizierte Schaltung ein querlinearer Entzerrer oder ein Entzerrer mit maximaler Wahrscheinlichkeit ist, der am Eingang die Eingangsmusterfolge ({r_n}_n∊N) empfängt.
Turboentzerrungsvorrichtung mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Turboentzerrungsmodulen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Turboentzerrungsmodul mit einer höheren Rangstufe als 1 in der Modulreihe eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, und dass für jede Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen die Musterfolge (d ~_n}_n∊N), die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, von dem Turboentzerrungsmodul mit niedrigerer Rangstufe geliefert wird.
Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen in J Eingangsmusterfolgen ({r_n ^(j)}_n∊N) eines digitalen Signals, das aus J Übertragungskanälen stammt, die durch ihre Übertragungsfunktionen H^(j)(f) in dem Frequenzbereich definiert sind, wobei J eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist, wobei jedes Muster repräsentativ für ein komplexes Symbol ist, mit: – einer ersten Anordnung von J Filtern (100^(j) ), die sich jeweils einem Übertragungsfunktionsfilter H^(j)(f) nähern, j∊[1, ..., J], wobei jeder der Filter der ersten Anordnung am Eingang eine Musterfolge (d ~_n}_n∊N) empfängt, die repräsentativ für das am Eingang der Übertragungskanäle ausgesandte digitale Signal ist, – einer Anordnung von J Subtrahierschaltungen (110^(j) ), um die Ausgänge ({d ~_n(j)'}_n∊N) der J Filter der ersten Anordnung jeweils von den J Eingangsmusterfolgen ({r_n ^(j)}_n∊N) abzuziehen, – einer zweiten Anordnung von J Filtern (120^(j) ), die sich den J Übertragungskanälen angepassten Filtern nähern, wobei jeder Filter der zweiten Anordnung am Eingang den Ausgang einer der J Subtrahierschaltungen (110^(j) ) empfängt, wobei die Vorrichtung – dadurch gekennzeichnet ist, dass sie außerdem eine erste Addierschaltung (125) aufweist, um die von den J Filtern (120^(j) ) der zweiten Anordnung gelieferten Muster zu addieren, – eine Ausgangsschaltung (130) aufweist, die dafür bestimmt ist, den Ausgang der ersten Addierschaltung (125) und die Musterfolge ({d ~_n}_n∊N), die repräsentativ für das am Eingang der Übertragungskanäle ausgesandte digitale Signal ist, zu kombinieren, um eine Folge komplexer Symbole ({
}_n∊N) zu erzeugen, die befreit ist von den Interferenzen zwischen Symbolen, die durch die Übertragungskanäle hervorgerufen werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsschaltung eine zweite Addierschaltung (130) ist, die dafür bestimmt ist, den Ausgang der ersten Addierschaltung (125) zu der Musterfolge ({d ~_n}_n∊N), die repräsentativ für das am Eingang der Übertragungskanäle ausgesandte digitale Signal ist, zu addieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass den Mustern ({d ~_n}_n∊N) der Folge, die repräsentativ ist für das am Eingang der Übertragungskanäle ausgesandte digitale Signal, und die von der zweiten Addierschaltung (130) verarbeitet wird, ein Amplitudenkorrekturkoeffizient zugeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Koeffizienten der ersten und zweiten Anordnung (100^(j) , 120^(j) ) durch eine digitale Verarbeitungsschaltung bestimmt werden, die einen Anpassungsalgorithmus einsetzt, der auf einem Optimierungskriterium basiert, das darauf abzielt, den Einfluss der Interferenzen zwischen Symbolen am Ausgang der Vorrichtung zu minimieren.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Koeffizienten der Filter der ersten und zweiten Anordnung (100^(j) , 120^(j) ) durch eine Schätzschaltung der Übertragungskanäle bestimmt werden.
Empfänger von digitalen Daten, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17 und eine dedizierte Schaltung aufweist, um die Musterfolge ({d ~_n}_n∊N) zu erzeugen, die repräsentativ für das am Eingang der Übertragungskanäle ausgesandte digitale Signal ist.
Empfänger gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die dedizierte Schaltung ein querlinearer Entzerrer oder ein Entzerrer mit maximaler Wahrscheinlichkeit ist, der am Eingang die J Eingangsmusterfolgen ({r_n ^(j)}_n∊N) empfängt.
Turboentzerrungsvorrichtung mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Turboentzerrungsmodulen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Turboentzerrungsmodul mit einer höheren Rangstufe als 1 in der Modulreihe eine Vorrichtung zur Aufhebung der Interferenzen zwischen Symbolen gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17 aufweist, und dass für jede Vorrichtung zur Aufhebung von Interferenzen die Musterfolge ({d ~_n}_n∊N), die repräsentativ für das am Eingang des Übertragungskanals ausgesandte digitale Signal ist, von dem Turboentzerrungsmodul mit niedrigerer Rangstufe geliefert wird.