DE60210686T2

DE60210686T2 - Schätzung der Kanalparameter mittels Maximalwahrscheinlichkeitsschätzung

Info

Publication number: DE60210686T2
Application number: DE60210686T
Authority: DE
Inventors: Thales Pascal Chevalier; Thales Marc Chenu-Tournier; Thales Claude Adnet; Thales Pascal Larzabal
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2022-02-02
Also published as: DE60210686D1; US20020161538A1; EP1229696B1; IL147914A0; EP1229696A1; ATE323995T1; FR2820580B1; US6807517B2; FR2820580A1; CA2369564A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen der Impulsantwort eines Ausbreitungskanals, besonders seiner Parameter wie beispielsweise die Verzögerungswerte, die Ankunftsrichtungen wie auch die mit diesen Parametern verbundenen komplexen Amplitudenwerte, mit einer a-priori-Kenntnis des Signals.
Sie wird beispielsweise zum Schätzen der Parameter eines Filters mit endlicher Impulsantwort angewandt, das sich spiegelnd schreiben läßt, aber nicht unbedingt, das heißt, daß das Filter sich in der Form von gewichteten Dirac schreiben läßt.
Die Erfindung wird zum Schätzen der Ausbreitungskanäle im Bereich der Funkkommunikation benutzt, aber auch auf allgemeine Weise gilt sie für jedes durch ein lineares Filter mit endlicher Impulsantwort gefiltertes Signal.
In einem Übertragungssystem, besonders über Funkwellen, gibt ein Sender ein Signal in einem Übertragungskanal zum Ziel eines Empfängers ab. Das abgegebene Signal unterläuft Amplituden- und Phasenschwankungen im Übertragungskanal. Das vom Empfänger empfangene Signal besteht aus Kopien des abgegebenen Signals, die zeitlich verschoben und abgeändert sind. Die Signalschwankungen und die Verschiebungen erzeugen, was vom Fachmann mit Intersymbolsinterferenz bezeichnet wird. Die Interferenz stammt besonders von dem für die Übertragung benutzten Modulationsgesetz und auch der Mehrwegeausbreitung im Kanal.
Das empfangene Signal stammt im allgemeinen von einer großen Anzahl von Reflexionen im Kanal, wobei die von dem abgegebenen Signal eingeschlagenen unterschiedlichen Wege so zu den verschiedenen Verzögerungen auf der Ebene des Empfängers führen. Die Impulsantwort des Kanals stellt die Gesamtheit der Schwankungen dar, denen das abgegebene Signal unterworfen ist.
Die Schätzung des Ausbreitungskanals in einem Funkkommunikationssystem ist in verschiedenen Hinsichten interessant, von denen gewisse hiernach beispielhafterweise angedeutet sind:

• die Demodulatoren müssen im allgemeinen Kenntnis über die Kanäle besitzen, um von diesen eingeführte nachteilige Auswirkungen zu beheben,
• ein zweites Interesse ist die städtische oder außerstädtische Lokalisierung, beispielsweise das Prinzip des Notrufs „911" in den Vereinigten Staaten,
• abschließend kann die Kenntnis der Ausbreitungskanäle auch der Benutzung von intelligenten Antennen (des Typs Smart Antennas) sowohl beim Empfang wie auch bei der Ausstrahlung dienen.

Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, um die Ausbreitungskanäle und ihre Parameter zu schätzen.
Beispielsweise wird in der Schrift von R. Rick und L. Milsteil mit dem Titel „Performance acquisition in mobile ds-cdma systems" (Leistungserfassung in mobilen ds-CDMA-Systemen), IEEE Trans. on Communications, Band 45 (Nr. 11), Seiten 1466–1476, November 1997, vorgeschlagen, die Ausbreitungsverzögerungen durch Verwendung einer Bank von nicht kohärenten Detektoren zu untersuchen. Die Ergebnisse sind für Mehrwegekanäle, beim Vorhandensein von Doppler und von Zwischenzellen- und zelleninterner Interferenz vorgeschlagen.
Die Schrift von R. Rick und L. Milsteil mit dem Titel „Optimal decision strategies for acquisition of spread spectrum signals in frequency selective fading channels" (Optimale Entscheidungsstrategien zur Erfassung von Spreizspektrumsignalen in frequenzselektiven Schwundkanälen), erschienen in IEEE Trans. on Communications, Band 46 (Nr. 5), Seiten 686–694, Mai 1998, offenbart eine optimale Entscheidungsregel, die auf den Ausgaben der in der vorstehend angeführten Schrift vorgeschlagenen Korrelatoren basiert. Ein solches Einbenutzer-Verfahren ist im Fall von mehreren Benutzern durch Interferenzen begrenzt.
Auch ist es bekannt, Rechteckformungsfilter zu benutzen, beispielsweise nach den in einer der folgenden Schriften beschriebenen Verfahren:

E. Strom, S. Parkvall, S. Miller und B. Ottersen mit dem Titel „Propagation delay estimation in asynchronous direct-sequence code-division multiple access systems" (Schätzung der Ausbreitungsverzögerung in asynchronen Direktsequenz-Codemultiplexzugangssystemen), IEEE Trans. on Communications, Band 44, Seiten 84–93, Januar 1996,
• S. Parkvall mit dem Titel „Near-Far Resistant DS-CDMA Systems: Parameter estimation and Data Detection" (Nähe-entfernungsbeständige DS-CDMA-Systeme: Parameterschätzung und Datenerkennung), PhD-Arbeit, Royal Institute of Technology, Stockholm, Schweden, 1996.
• S.E. Bensley und B. Aazhang mit dem Titel „Maximum likelihood estimation of a single user's delay for code division multiple access communication systems" (Schätzung der maximalen Wahrscheinlichkeit der Verzögerung eines Einzelbenutzers für Codemultiplexzugangs-Kommunikationssysteme), Conf. Information Sciences and Systems, 1994.

Im Fall von Formungsfiltern mit längerer Dauer als eine Chipzeit reichen diese verschiedenen Verfahren nicht mehr aus.
Algorithmen zur gemeinsamen Schätzung von Ankunftswinkeln und differentiellen Verzögerungszeiten an den empfangenen und bekannten Signalen auf Grundlage von Teilraumverfahren sind vorgeschlagen worden, beispielsweise in der Schrift von P. Gounon mit dem Titel „Analyse spatio-temporelle haute résolution à L'aide d'une antenne active" (Hochauflösende Raumzeitanalyse mit einer aktiven Antenne), Traitement du Signal, Band 11 (Nr. 5), Seiten 351–360, 1994.
Die Schrift von A.J. Van der Veen, M.C. Vanderveen und A.J. Paulraj mit dem Titel „Joint angle and delay estimation using shift-invariance properties" (Gemeinsame Winkel- und Verzögerungsschätzung unter Verwendung von Verschiebungsbeständigkeitseigenschaften), IEEE Sig. Proc. Letters, Band 4 (Nr. 5), Seiten 142–145, 1997 offenbart Schätzungsverfahren für physikalische Parameter der Ausbreitung mit Verfahren auf Grundlage von Teilräumen.
Solche Verfahren leiden jedoch an einer Leistungsverminderung, sobald die Impulsantworten der Ausbreitungskanäle korreliert werden. Diese Situation tritt besonders in Erscheinung, wenn sich die komplexen Amplituden in der Kovarianzmatrix der im Sinn der Mindestquadrate mittels der abgegebenen Signale geschätzten Impulsantworten nicht schnell genug ändern.
1 zeigt verschiedene Verfahren der maximalen Wahrscheinlichkeit, die in Abhängigkeit von den Hypothesen benutzt werden können.
Ein Verfahren der maximalen Wahrscheinlichkeit ist beispielsweise in einer der folgenden Literaturstellen vorgeschlagen worden:

• J. Grouffaud, „Identification spatio-temporelle de canaux de propagation à trajets multiples" (Raumzeitidentifikation von Mehrwege-Ausbreitungskanälen), PhD-Arbeit, École Normale Supérieure de Cachan, Juni 1997,
• M. Wax und A. Leshem, „Joint estimation of delays and directions of arrival of multiple reflections of a known signal" (Gemeinesame Schätzung von Verzögerungen und Ankunftsrichtungen von mehrfachen Reflexionen eines bekannten Signals), IEEE Trans. on Signal Processing, Band 45 (Nr. 10), Seiten 2477–248, Oktober 1997,

Die Schrift von P. Graffoulière mit dem Titel „Mèthodes actives spatio-temporelles large bande" (Aktive Raumzeit-Breitbandmethoden), veröffentlicht in Techniques et performances, Applications en sonar, PhD-Arbeit l'INPG, März 1997 offenbart ebenfalls die Schätzung nach maximaler Wahrscheinlichkeit, aber die Leistungsuntersuchungen befassen sich nur mit dem Fall einer einmaligen Quelle oder von mehreren Quellen, die sehr deutlich getrennt sind. Eine ähnliche Untersuchung ist in der Schrift von N. Bertaux mit dem Titel „Contribution à l'utilisation des méthodes du Maximum de Vraisemblance en traitement radar actif" (Beitrag zur Verwendung von Verfahren der maximalen Wahrscheinlichkeit bei der Bearbeitung von aktivem Radar), PhD-Arbeit, Ecole Normale Supérieure de Cachan, Januar 2000, für Anwendungen von aktivem Radar im Einquellenfall offenbart.
Die Schrift von Madyastha R. et al. mit dem Titel „Delay and DOA estimation in CDMA communication systems via maximum Likelihood techniques" (Verzögerung und DOA-Schätzung in CDMA-Kommunikationssystemen über Maximum-Likelihood-Verfahren), Proceedings of the 1997 IEEE International Symposium on Information Theory ISIT'97 ULM, 29. Juni–4. Juli 1997, IEEE International Symposium on Information Theory, New York, NY, IEEE, US, 29. Juni 1997 (1997-06-29), Seite 350, XP000950940 ISBN: 0-7803-3957-6 beschreibt ein Schätzungsverfahren am Ausgang eines für den Code angepaßten Filters. Jeder Benutzer ist unabhängig, und abschließend besteht die erhaltene Lösung aus der Verwendung der Nichtkorrelation von Ankunftssignalen und der Schätzung der Verzögerungen und der Ankunftsrichtungen durch die Benutzer getrennt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das insbesondere die Schätzung der Parameter eines Ausbreitungskanals durch Bearbeitung der korrelierten Signale, Auswahl einer gewissen Anzahl von Abtastwerten und Untersuchen dieser beispielsweise nach den Werten der Verzögerungsparameter und/oder Ankunftsrichtungen, die erlauben, das empfangene Signal am besten wiederherzustellen, erlaubt.
Sie betrifft auch ein Verfahren, das die Impulskompressionsverfahren als Vorbehandlung integriert.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren, gekennzeichnet durch mindestens die folgenden Schritte:

• Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t), die von den Benutzern kommen, mit einem bekannten Signal c(t) gleich 1,
• Abtasten des aus der Korrelationsstufe resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, wobei die empfangenen Signale in der Form X = S(θ, τ)h + b ausgedrückt sind, wobei die Ne Abtastwerte in dem Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, S(θ, τ) die Matrix der Richtungsverzögerungsvektoren ist, h der komplexe Amplitudenvektor ist,
• Schätzen der Parameter θ und τ, die in der folgenden Form ausgedrückt sind
wobei Π ⊥ / S die orthogonale Projektion auf das durch die Spaltenvektoren von S(θ, τ) erzeugte Bild ist.

Das Verfahren kann eine Stufe der Bestimmung der komplexen Amplituden h der Impulsantwort des Ausbreitungskanals aus den Schätzungen der Parameter θ und τ umfassen.
Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren nicht bekannt sind, gekennzeichnet durch mindestens die folgenden Schritte:

• Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t), die von den Benutzern kommen, mit einem bekannten Signal c(t) gleich 1,
• Abtasten des aus der Korrelationsstufe resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung,
• Ausdrücken der empfangenen Signale in einer verketteten Form Y = Ψ(τ)α + N wo Ψ(τ) gleich einem Faltungsprodukt der Einheitsmatrix I_N mit der Matrix
ist und α die Sensorenreaktionen auf unterschiedlichen Benutzerstrecken enthält,
• Schätzen des Verzögerungsvektors τ aus
wobei Π ⊥ / Ψ die orthogonale Projektion auf das durch die Zeilenvektoren von Ψ(τ) erzeugte Bild ist.

Auch betrifft die Erfindung ein zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren bekannt sind, gekennzeichnet durch mindestens die folgenden Schritte:

• Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t), von den Benutzern mit einem sich von 1 unterscheidenden bekannten Signal c(t),
• Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung,
• wobei die empfangenen Signale in der Form X = Φ(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, Φ(θ, τ) die Matrix der Verzögerungsrichtungsvektoren ist und h der komplexe Amplitudenvektor ist,
• Schätzen der Parameter θ und τ aus
wobei ω der Index eines Benutzers ist, R –1 / b die Inverse der Rauschkorrelationsmatrix ist, Φ(θ, τ) die Matrix der Beobachtungsverzögerungsvektoren ist, I die Identitätsmatrix ist.

Nach einer weiteren Variante betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren bekannt sind, gekennzeichnet durch mindestens die folgenden Schritte:

• Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t), von den Benutzern mit einem sich von 1 unterscheidenden bekannten Signal c(t),
• Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung,
• wobei die empfangenen Signale in der Form X = Φ(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, S(θ, τ) die Matrix der Richtungsverzögerungsvektoren ist, h der komplexe Amplitudenvektor ist,
• Schätzen des Verzögerungsvektors mit Hilfe des Ausdrucks
wobei ω der Benutzerindex ist, Y der Beobachtungsvektor ist, R –1 / n die Inverse der Rauschkorrelationsmatrix ist, I die Identitätsmatrix ist.

Das Verfahren wird beispielsweise in Anwendungen des Typs MIMO (Multiple Input Multiple Output) oder SIMO angewandt.
Auch betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, gekennzeichnet durch mindestens folgendes:

• eine Vorrichtung zum Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t) von den Benutzern mit einem bekannten Signal c(t) gleich 1,
• eine Vorrichtung zum Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, wobei die empfangenen Signale in der Form X = S(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, S(θ, τ) die Matrix der Richtungsverzögerungsvektoren ist, h der komplexe Amplitudenvektor ist,
• eine Vorrichtung zum Bestimmen der Schätzungen der Parameter θ und τ, die in der folgenden Form erscheinen:

Auch betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren nicht bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens folgende Stufen umfaßt:

• eine Vorrichtung zum Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t) von den Benutzern mit einem bekannten Signal c(t) gleich 1,
• eine Vorrichtung zum Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung,
• Ausdrücken der empfangenen Signale in einer verketteten Form, Y = Ψ(τ)α + Nwobei Ψ(τ) gleich dem Faltungsprodukt der Einheitsmatrix I_N mit der Matrix
ist und α die Reaktionen der Strecken der verschiedenen Benutzer enthält,
• eine Vorrichtung zum Schätzen des Verzögerungsvektors τ aus folgendem:
wobei Π ⊥ / Ψ die orthogonale Projektion auf das durch die Zeilenvektoren von Ψ(τ) erzeugte Bild ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens folgende Stufen umfaßt:

• eine Vorrichtung zum Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t) von den Benutzern mit einem bekannten Signal c(t) ungleich 1,
• eine Vorrichtung zum Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung,
• wobei die empfangenen Signale in der Form X = S(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, S(θ, τ) h der komplexe Amplitudenvektor ist,
• eine Vorrichtung zum Schätzen der Parameter θ und τ aus folgendem:
wobei ω der Index eines Benutzers ist, R –1 / b die Inverse der Rauschkorrelationsmatrix ist, Φ(θ, τ) die Matrix der Beobachtungsverzögerungsvektoren ist, I die Identitätsmatrix ist.

Auch betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren nicht bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens die folgenden Stufen umfaßt:

• eine Vorrichtung zum Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t) von den Benutzern mit einem sich von 1 unterscheidenden bekannten Signal c(t),
• eine Vorrichtung zum Verketten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung,
• wobei die empfangenen Signale in der Form X = S(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, S(θ, τ) die Matrix der Richtungsverzögerungsvektoren und h der komplexe Amplitudenvektor ist,
• eine Vorrichtung zum Schätzen des Verzögerungsvektors mit Hilfe des Ausdrucks
wobei ω der Index eines Benutzers, Y der Beobachtungsvektor, R –1 / n die Rauschkorrelationsmatrix, I die Identitätsmatrix ist.

Funkkommunikationsempfänger mit einer eine der oben angeführten Eigenschaften darstellenden Vorrichtung.
Die Erfindung bietet insbesondere folgende Vorteile:

• im Zusammenhang mit kooperativem MIMO bezieht sich der im Rahmen einer bekannten Antenne benutzte Schätzer auf ein parametrisches Modell der auf der Antenne empfangene Signale, im Gegensatz zu der deterministischen maximalen Wahrscheinlichkeit, die jeden Abtastwert des Signals ohne Vorkenntnis schätzt,
• durch Begrenzen des Analysebereichs in gewissen Anwendungsfällen führt sie zu einer Verringerung der Menge der behandelten Daten und daher zu einer schnelleren Verarbeitung.

Weitere Eigenschaften der Erfindung werden besser beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung offenbar, wo anschauliche Gebrauchsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren vorgeschlagen sind. In den Figuren zeigt:
1 verschiedene Ansätze zur parametrischen Schätzung mit maximaler Wahrscheinlichkeit,
2 eine erste Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung, für die die Eigenschaften der Empfangsantennen bekannt sind,
3 ein Schema einer zweiten Ausführungsform, wo die Eigenschaften der Empfangsantenne nicht bekannt sind,
4 eine weitere Variante des Verfahrens mit einer Vorstufe, die auf die in 2 und 3 vorher beschriebenen Methoden anwendbar ist.
Um die Aufgabe der Erfindung verständlicher zu machen, ist die Beschreibung beispielhaft und nicht begrenzt im Bereich der Mobilfunkkommunikation gegeben, in einem kooperativen Zusammenhang, wo der Empfänger über gewisse Informationen verfügt, beispielsweise die Kenntnis zu einem gewissen Grad des abgegebenen Signals (a-priori-Kenntnis des Signals).
Der Empfänger besteht beispielsweise aus N identischen und allseitig gerichteten Sensoren. Die von jedem der Sensoren empfangenen Signale s(t) werden regelmäßig im Takt T_e abgetastet. Dieses Beispiel verhindert nicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf andere Empfängerarten.
Vor der ausführlichen Beschreibung der verschiedenen Varianten zur Ausführung des Verfahrens werden einige Verweise auf die Modulierung der Signale und einige Hypothesen zur Ausführung des Verfahrens aufgeführt.
Modulierung der empfangenen Signale auf dem Empfangssystem
In Gegenwart von U Benutzern (Quellen) breiten sich die U Signale s^u(t) mit 1 ≤ u ≤ U über verschiedene Kanäle aus, ehe sie von einer Gruppe von mit k indizierten Sensoren empfangen werden. Die Impulsantwort des Kanals zwischen dem Benutzer u und dem Sensor k wird beurteilt h^u _k(t, τ), wo t der Ankunftszeitpunkt des Signals und τ seine Verzögerung ist.
Durch Bezeichnen von h^u _k(t, τ) als Vektor mit Dimension (N × 1), dessen Bestandteile die h^u _k(t, τ) sind, wobei 1 ≤ k ≤ K und K die Anzahl von Sensoren ist, kann das Modell der empfangenen Signale in folgender Form geschrieben werden (1):
b(t) ist der Rauschvektor mit Dimension (N × 1).
Spiegelhypothese
Zeitweilig spiegelartig
Das Spiegelmodell ist ein weitgehend benutztes Kanalmodell, bei dem erachtet wird, daß die Wege vor der Antenne wie zeitlich punktförmige Wege gesehen werden.
Die Übertragungsfunktion des Kanals wird daher (2):
mit

• P_u die Anzahl von Ausbreitungswegen des Benutzers u,
• h^u _p(τ_p ^u(t)) der (N × 1)-Vektor mit dem Produkt der Antennenantworten auf dem Weg p mit der komplexen Amplitude des Weges.

Das empfangene Signal wird im Fall des Spiegelkanals folgendermaßen geschrieben (3)
Kalibrierte Antenne
Wenn die Antenne kalibriert ist, mit der Hypothese, daß die an der Antenne ankommenden Signale eine vernachlässigbare Winkelstreuung aufweisen und daß die Schmalbandhypothese der Signale respektiert wird, ist das empfangene Signal durch (4) modelliert:
wobei

• θ_p ^u die Ankunftsrichtung des Weges p des Benutzers u ist,
• h^u _p(τ_p ^u(t)) der komplexe Gewinn des Weges p vom Benutzer u empfangen am ersten Sensor ist.

Die oben aufgestellte Hypothese (Spiegelartigkeit der Ankunftsrichtungen) ist im Fall einer hohen Basisstation nicht beschränkend. Wenn die Spiegelartigkeit nicht ausreichend ist, kann das Modell durch Zufügen einer Ankunftsrichtungskeulenweite modifiziert werden, die durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren durch Zufügen der Parameter dieser Keule in den zu schätzenden Parametern geschätzt wird.
Die verschiedenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens beruhen auf dem Verfahren der maximalen Wahrscheinlichkeit, dessen verschiedene Vorgehensweisen zur parametrischen Schätzung in der 1 gegeben sind.
Erste Ausführungsform – kalibrierte Antenne
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt ein Verfahren der maximalen Wahrscheinlichkeit, das an die abgegebenen Signale angepaßt ist, im Fall, wo die abgegebenen Signale teilweise bekannt sind, und die Antwort der Antenne für alle Ankunftsrichtungen bekannt ist.
2 zeigt ein Blockschaltbild, wo der Verarbeitungsblock 1, beispielsweise mit einem Mikroprozessor, zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, einerseits die verschiedenen von der Antenne 2i empfangenen Signale empfängt, wie auch ein dem abgegebenen Signal entsprechendes bekanntes Signal.
Am Ausgang des Verarbeitungsblocks verfügt das erfindungsgemäße Verfahren mindestens über Schätzungen der Ankunftsrichtungen θ und der Verzögerungsvektoren τ, die beispielsweise dafür benutzt werden, um daraus die Impulsantwort des Kanals h(t) für eine gegebene Verwendung oder für die Gesamtheit der Benutzer abzuleiten.
Die an der Antennengruppe empfangenen Signale sind verzögerte, ausgebreitete und möglicherweise frequenzmäßig umgesetzte Versionen der von den in einer Zelle (oder einem Ausbreitungskanal) vorhandenen Benutzer abgegebenen Signale. Diese Signale erscheinen daher als eine lineare Kombination einer Gruppe von Funktionen mit bekannter Basis, aus denen die Parameter abgeleitet werden können.
Das Verfahren wird im allgemeinen Zusammenhang mit der parametrischen Schätzung von Winkeln θ und Verzögerungen τ für irgendeine Antenne dargestellt, die aus N identischen und allseitig gerichteten Sensoren besteht. Die Signale werden regelmäßig im Takt T_e abgetastet. Es wird angenommen, daß die Anzahl der Wege bekannt ist, und wenn das nicht der Fall ist, wird sie durch Verwendung eines Detektionsverfahrens der Anzahl von Quellen bestimmt, wodurch die Anzahl der Wege erhalten werden kann, beispielsweise beschrieben in einer der folgenden Literaturstellen:

• "Estimation of the number of signals in the presence of unknown correlated sensor noise" (Schätzung der Anzahl von Signalen in der Gegenwart unbekannten korrelierten Sensorenrauschens) von J.J. Fuchs, IEEE Trans. on Signal Processing, Band 50 (Nr. 5) Seiten 351–360, 1994;
• „Méthodes à Haute résolution pour le traitement d'antenne et l'analyse spectrale" (Hochauflösende Verfahren zur Antennenbehandlung und Spektralanalyse) von J. Gouffraud, P. Larzabal und H. Clergeot, Kapitel 6, Auswahl der Modellordnung, in Editions Hermes, Februar 1998;
• „A new look at the statistical model identfication" (Ein neuer Blick auf die statistische Modellidentifikation) von H. Akaike, IEEE Trans. On Automatic Control, Band 19 (Nr. 6), Dezember 1974,
• „Detection of signals by information theoric criteria" (Signalerkennung durch Informationstheoriekriterien) von M. Wax und T. Kailath, IEEE Trans. on ASSP, Band 33 (Nr. 2), Seiten 387–392, April 1985.

Die in dem erfindungsgemäßen Algorithmus ausgeführten Stufen bleiben gültig, wenn die Anzahl von Quellen überschätzt wird.
Modellierung
Das von der Sensorengruppe 2i empfangene Signal x(t) (Gleichung (4)) wird im Takt T_e während einer Dauer t = [T_e, N_eT_e] abgetastet, mit Ne Anzahl von Abtastwerten oder Anzahl von Beobachtungen, während der die komplexen Amplituden der Impulsantwort für einen Benutzer u und einen Weg p, h^u _p(τ_p ^u(t)) als konstant erachtet werden.
Diese N_e Beobachtungen mit Dimension N × 1 werden im Vektor X mit Dimension N_eN × 1 verkettet: X = [x(Te)T,⋯,x(NeTe)T]T (5),wo der Exponent T die Transponierte bezeichnet.
Der Vektor B mit Dimension N_eN × 1, der die Verkettung von Rauschabtastwerten während der gleichen Periode enthält, wird durch (6) definiert: B = [b(Te)T,⋯,b(NeTe)T]T
Schließlich wird s^u(τ_p ^u) beurteilt, der Vektor mit Dimension N_e × 1 entsprechend dem vom Benutzer u abgegebenen Signal verzögert um τ_p ^u und abgetastet: su(τp u) = [su(Te – τp u),⋯,su(NeTe – τp u)]T (7)
Der Vektor der Verkettungen der empfangenen Signale kann daher folgendermaßen geschrieben werden (8)
wo ⊗ das Kronecker-Produkt ist.
Man beachte S(θ, τ) die Matrix
der Verzögerungsrichtungsvektoren definiert auf folgende Weise (9):
wobei

– θ der reale Vektor mit Größe P der Ankunftsrichtungen ist
– τ der reale Vektor mit Größe P der Verzögerungen ist (wobei P die Anzahl von Wegen ist)

Die Gleichung der an der Antenne empfangenen Signale kann daher folgendermaßen geschrieben werden: X = S(θ, τ)h + B (10)wobei h der komplexe Amplitudenvektor P × 1 ist.
Diese Formulierung stellt die Bedeutung dar, die Beobachtungen als ein lineares Modell als Funktion der komplexen Amplituden h und des Rauschens auszudrücken.
Man beachte, daß es sich hier um eine MIMO-Modellierung (Multiple Input Multiple Output) handelt, bei der alle Signale von allen Benutzern umgruppiert werden.
Es ist nicht notwendig, das gesamte abgegebene Signal zu kennen, beispielsweise bei Mobilkommunikationen, da Folgen von bekannten Symbolen periodisch abgegeben werden, die ein bekanntes Signal ergeben. Bei Radar oder bei Funkhöhenmessung ist beispielsweise der abgegebene Puls bekannt.
Log-Wahrscheinlichkeit
Die komplexen Amplituden h werden als unbekannt aber deterministisch erachtet. Um die Darstellung der Erfindung zu vereinfachen, ohne sie zu begrenzen, werden die s(θ, τ) bildenden Signale s^u(f) als auf die Parameter θ, τ genau perfekt bekannt erachtet. Das führt zu einem Beobachtungsmodell (10), wo nur der additive Rauschvektor mit Gaußscher Wahrscheinlichkeitsdichte zufallsmäßig ist, dargestellt durch (11):
Die Log-Wahrscheinlichkeit der Beobachtungen dieser ist (12):
Schätzer der Parameter σ², h, θ, τ
Dank der Trennbarkeit der Parameter σ², h, θ, τ berechtigt der Ausdruck der Log-Wahrscheinlichkeit (12) die analytische Bestimmung des Vektors der komplexen Amplituden h und der Rauschleistung σ² als Funktion von θ und τ. Beide dieser Schätzungen werden durch Löschen der Ableitungen der Log-Wahrscheinlichkeit in bezug auf σ² beziehungsweise in bezug auf h erhalten. Sie sind für Ausdruck (13) bzw. (14):
Durch Einsetzen der Werte von h und von σ² in die Logwahrscheinlichkeit (12) vereinfacht sich der Ausdruck und die Schätzungen von θ und τ werden gegeben durch (15)
Mit II^1/ _s als orthogonale Projektion auf das durch die Spaltenvektoren von S(θ, τ) (16) erzeugte Bild
Die Schätzungen sind die Lösungen von (17)
Diese geschätzten Werte werden dann in den Ausdrücken (13) bzw. (14) zum Bestimmen der Rauschleistung und der Impulsantwort des Ausbreitungskanals benutzt.
Das in (17) eingeführte Kriterium wird hiernach im Text bezeichnet durch
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fall einer nicht kalibrierten Antenne
3 zeigt schematisch ein Beispiel der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fall, wo die Eigenschaften des Empfängers oder der Antenne nicht bekannt sind, wobei die Antenne aus mehreren Sensoren gebildet wird, deren Antwort nicht bekannt ist, häufig durch den Ausdruck „nicht strukturierte Antennen" bezeichnet.
Die Antennen 2i empfangen die Signale, die übertragen werden, in einem Verarbeitungsblock 4 zur Ausführung der Stufen des Verfahrens, und der selbst ein bekanntes Signal empfängt.
Der beispielsweise mit einem programmierten Mikroprozessor ausgerüstete Verarbeitungsblock gibt in der Folge mindestens den geschätzten Wert des Verzögerungsvektors τ und den geschätzten Wert der Impulsantwort des Ausbreitungskanals ab.
Modellierung
Das empfangene Signal ist in der Form der Gleichung (4) ausgedrückt und wird im Takt Te in einer Zeitperiode t = [Te, NeTe] abgetastet, in der die komplexen Amplituden der Impulsantwort des Ausbreitungskanals h_p ^u(τ_p ^u(f)) als konstant oder einigermaßen konstant erachtet werden können. Diese Ne Abtastwerte mit Dimension N × 1 werden in einem Vektor Y mit Dimension NeN × 1 verkettet nach (18):
wo xi(nTe) der Abtastwert n des Sensors i ist.
Ebenso enthält der Vektor N mit Dimension NeN × 1 die Verkettung der Rauschabtastwerte (19)
wobei bi(nTe) der Rauschabtastwert n des Sensors mit Index i ist.
Das Signal Y kann folgendermaßen geschrieben werden (20) Y = Ψ(τ)α + Nwo die Matrix (N_eN × NP) Ψ aus den verschiedenen s^u(τ_p ^u) wie folgt aufgebaut ist (21) Ψ(τ) =In⊗S(τ)wobei S(τ) die Matrix (N_e × P) nach (22) ist:
α enthält die Antworten der Sensoren auf verschiedene Wege der verschiedenen Benutzer (23):
Die komplexen Amplituden werden während der Parameterschätzungsphase immer als konstant angenommen.
Die durch Gleichung (20) gegebene Modellierung der empfangenen Signale ergibt ein verfeinertes Modell. Wie vorher berücksichtigt dieser Ausdruck die Signale aller Benutzer.
Log-Wahrscheinlichkeit
Die komplexen Amplituden α werden in diesem Fall als unbekannt, aber deterministisch angesehen. Die Signale, die an ψ(t) beteiligt sind, werden als auf die Variablen τ genau bekannt angesehen. Das führt zu einem Modell, wo nur das Rauschen N zufallsmäßig ist, mit Gaußschen Komponenten und Wahrscheinlichkeitsdichte (25)
Die Log-Wahrscheinlichkeit ist dann gegeben durch (26)
Schätzer der Parameter σ², α, τ
Wie in dem an mit einer bekannten Antenne empfangene Signale angepaßten Fall der maximalen Wahrschein lichkeit wie oben dargelegt können die analytischen Ausdrücke der komplexen Amplituden α wie auch der Rauschleistung σ² als Funktion des Parameterspiels der Verzögerungsvektoren τ ausgedrückt werden.
Das wird beispielsweise durch Löschung der Ableitungen der Log-Wahrscheinlichkeit bezüglich α bzw. bezüglich σ² erreicht.
Man erhält den Ausdruck (27)
Durch Ersetzen von α und σ² durch ihre Schätzungen vereinfacht sich die Log-Wahrscheinlichkeit und der Schätzer von τ ist (29)
Durch Bezeichnen von Π ⊥ / Ψ(τ) als orthogonale Projektion auf das durch die Zeilenvektoren von ψ(τ) erzeugte Bild (30):
ist die Schätzung von τ gegeben durch (31)
Die zwei Ausführungsformen, die oben dargelegt worden sind, behandeln die abgetasteten Signale am Ausgang des Sensors oder auch für ein mit einem bekannten Signal des Wertes 1 korreliertes Signal. Die zu behandelnden Matrizen haben die Größe NeN × P.
Gemäß einer weiteren Variante der Ausführungsform des Verfahrens, die ebensogut im Fall einer kalibrierten Antenne wie auch im Fall einer nicht kalibrierten Antenne angewandt werden kann, benutzt das erfindungsgemäße Verfahren korrelierte Signale.
4 stellt ein Blockschaltbild dar, in dem ein Korrelator 10 einerseits die von den Antennen empfangenen Signale und andererseits das bekannte Signal empfängt.
Der Korrelator 10 umfaßt eine der Anzahl von Eingängen gleiche Anzahl von Ausgängen, wobei jedes an einer Antenne ankommende Signal si(t) mit einem bekannten Signal c(t) korreliert wird. Die verschiedenen korrelierten Signale si(t)·ci(t), wobei i der Sensorindex ist, werden dann zu einer Vorrichtung 11 zum Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten übertragen, um besonders in einem vordefinierten Zeitintervall zu arbeiten. Die korrelierten und zu dem bewahrten Zeitintervall gehörenden Signale werden dann zu einem Verarbeitungsblock 12 mit beispielsweise einem Mikroprozessor zum Schätzen der Werte θ und τ, wenn die Eigenschaften der Antenne bekannt sind, oder des Wertes τ für eine Antenne mit unbekannten Eigenschaften übertragen. Aus diesen Werten ist es möglich, die Schätzung der Impulsantwort des Ausbreitungskanals zu bestimmen.
Der Korrelator 10 kann analoger oder digitaler Art sein, wobei die Abtastungsstufe vor oder nach der Korrelationsstufe realisiert wird.
Der Verarbeitungsblock empfängt auch das abgegebene bekannte Signal selbst, das beispielsweise mittels eines Korrelators 13 korreliert wird.
Wenn ein bekanntes Zeitintervall benutzt wird, ist es nützlich den Augenblick des Empfangs des Blocks wie auch die Kanallänge zu kennen.
Die auf der Verfahrensebene betrachteten Signale entsprechen den Signalen am Ausgang der Korrelation durch das an das abgegebene Signal angepaßte Filter.
Verfahren für eine Antenne, deren Eigenschaften bekannt sind
In diesem Teil werden die gleichen Hypothesen benutzt wie in dem vorher dargelegten Teil im Fall einer Antenne, deren Parameter bekannt sind. Die Signale werden immer als bekannt angesehen, und nur der Benutzer ω interessiert, um die Darstellung zu vereinfachen. Dieses Modell läßt sich sofort im MIMO-Zusammenhang (Multiple Input Multiple Output) verallgemeinern.
Modellierung
Durch Korrelieren des an jedem Sensor empfangenen Signals mit dem Signal des Benutzers ω wird (32) erhalten:
Durch Begrenzen der verarbeiteten Daten in dem den Ausbreitungskanal „enthaltenden" Teil am Ausgang der Korrelierung wird die Komplexität sehr verringert, da die Größe der benutzten Matrizen verringert wird.
Durch Verketten der am Ausgang der Sensoren gefilterten Abtastwerte in einem Zeitintervall NI kann das Signal X auf folgende Weise modelliert werden (33):
Das Rauschen b^ω folgt einem normalen Gesetz der Kovarianz σ_τR_b, wo die Matrix R_b = R_s ^ωI_N. R_s ^ω die Kovarianzmatrix des Vektors ist (34):
Die Wahrscheinlichkeit des Signals X^ω ist gegeben durch (35):
und damit die Log-Wahrscheinlichkeit (36):
Durch Löschen der Ableitungen der Log-Wahrscheinlichkeit in bezug auf σ² und in bezug auf h^ω werden die Schätzer von σ² und von h^ω erhalten (37):
und
Durch Ersetzen von σ² und h^ω durch ihren Ausdruck in (36) wird der gesuchte Schätzer für die Raumzeitparameter θ und τ erhalten (38); (39)
wobei
Die geschätzten Raumzeitparameter werden beispielsweise zum Bestimmen der Schätzung der Impulsantwort des Ausbreitungskanals benutzt.
Nicht kalibrierte Antenne
In diesem Teil interessiert ein Verfahren der verringerten MVA mit einer unbekannten Antenne. Die benutzten Schritte werden mit dem vorhergehenden identisch sein. Es wird genügen, das Modell des Signals, die Log-Wahrscheinlichkeit und die Schätzer zu geben.
Modellierung
Das empfangene Signal wird durch s^ω(–f) gefiltert (40):
Durch Verketten der Abtastwerte am Ausgang der Sensoren und dann der erhaltenen Vektoren wird folgendes erhalten (41):
Das Rauschen n^ω folgt einem normalen Kovarianzgesetz σ² _τR_n, wobei die Matrix
.
Die Wahrscheinlichkeit des Signals Y^ω ist gegeben durch (42):
und damit die Log-Wahrscheinlichkeit (43):
Durch Löschen der Ableitung der Log-Wahrscheinlichkeit in bezug auf σ² _τ und in bezug auf α^ω werden die Schätzfunktionen von σ² _τ (43) und von α^ω (44) erhalten:
Durch Ersetzen in (42) von σ² _τ und α^ω durch ihren Ausdruck findet man eine Schätzfunktion für den Parameter τ (45):
Der geschätzte Wert der Verzögerung τ wird dann beispielsweise zum Schätzen des Wertes der Impulsantwort des Ausbreitungskanals benutzt.
Die verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens können in zahlreichen Bereichen der Signalverarbeitung angewandt werden. In den Kommunikationssystemen ist es häufig notwendig, den Ausbreitungskanal zu kennen, um die abgegebenen Signale zu demodulieren.
Angesichts der Verstopfung des Spektrums und des zunehmenden Bedarfs der Benutzer werden die zukünftigen Systeme mit mehreren Benutzern gleichzeitig im gleichen Frequenzband kommunizieren. Dahingehend sind die hier im MIMO-Rahmen vorgeschlagenen Verfahren eine direkte Anwendung.
Auf gleiche Weise ist das Filterschätzungsverfahren mit Verringerung der Komplexität im MIMO- und SIMO-Kontext (Single Input Multiple Output) anwendbar.
Im Fall einer Radarverarbeitung lassen sich auch diese Verfahren anwenden. Sie können in einem Mehrfachziel- oder Einzelziel-Zusammenhang mit Echo verwendet werden.
Ebenfalls können im Rahmen der Funkhöhenmessung mehrere Echos des abgegebenen Signals empfangen werden und alle müssen geschätzt werden.
Ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu weichen, kann das Verfahren den Dopplereffekt berücksichtigen. Dafür besteht eine Weise beispielsweise aus dem Schätzen der Geschwindigkeiten durch Minimieren einer multidimensionalen Funktion, die alle Parameter des Modells integriert, außer den komplexen Amplituden und der Rauschleistung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders in einem UMTS-Telekommunikationssystem mit einer Gruppe von Antennen anwendbar.

Claims

Verfahren zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren, gekennzeichnet durch mindestens die folgenden Schritte: • Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t), die von den Benutzern kommen, mit einem bekannten Signal c(t) gleich 1, • Abtasten des aus der Korrelationsstufe resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, wobei die empfangenen Signale in der Form X = S(θ, τ)h + b ausgedrückt sind, wobei die Ne Abtastwerte mit dem Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, S(θ, τ) die Matrix der Richtungsverzögerungsvektoren ist, h der komplexe Amplitudenvektor ist, • Schätzen der Parameter θ und τ, die in der folgenden Form ausgedrückt sind
wobei Π ⊥ / S die orthogonale Projektion auf das durch die Spaltenvektoren von S(θ, τ) erzeugte Bild ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Stufe der Bestimmung der komplexen Amplituden h der Impulsantwort des Ausbreitungskanals aus den Schätzungen der Parameter θ und τ umfaßt.
Verfahren zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren nicht bekannt sind, gekennzeichnet durch mindestens die folgenden Schritte: • Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t), die von den Benutzern kommen, mit einem bekannten Signal c(t) gleich 1, • Abtasten des aus der Korrelationsstufe resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, • Ausdrücken der empfangenen Signale in einer verketteten Form Y = Ψ(τ)α + N wo Ψ(τ) gleich einem Faltungsprodukt der Einheitsmatrix I_N mit der Matrix
ist und α die Sensorenreaktionen auf unterschiedlichen Benutzerstrecken enthält, • Schätzen des Verzögerungsvektors τ aus
wobei Π ⊥ / ψ die orthogonale Projektion auf das durch die Zeilenvektoren von Ψ(τ) erzeugte Bild ist.
Verfahren zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren bekannt sind, gekennzeichnet durch mindestens die folgenden Schritte: • Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t), von den Benutzern mit einem sich von 1 unterscheidenden bekannten Signal c(t), • Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, • wobei die empfangenen Signale in der Form X = Φ(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, Φ(θ, τ) h der komplexe Amplitudenvektor ist, • Schätzen der Parameter θ und τ aus
wobei ω der Index eines Benutzers ist, R –1 / b die Inverse der Rauschkorrelationsmatrix ist, Φ(θ, τ) die Matrix der Beobachtungsverzögerungsvektoren ist, I die Identitätsmatrix ist.
Verfahren zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren bekannt sind, gekennzeichnet durch mindestens die folgenden Schritte: • Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t), von den Benutzern mit einem sich von 1 unterscheidenden bekannten Signal c(t), • Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, • wobei die empfangenen Signale in der Form X = Φ(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, S(θ, τ) die Matrix der Richtungsverzögerungsvektoren ist, h der komplexe Amplitudenvektor ist, • Schätzen des Verzögerungsvektors mit Hilfe des Ausdrucks
wobei ω der Benutzerindex ist, Y der Beobachtungsvektor ist, R –1 / n die Inverse der Rauschkorrelationsmatrix ist, I die Identitätsmatrix ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es in Anwendungen des MIMO-Typs oder SIMO-Typs angewandt wird.
Vorrichtung zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter des Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, gekennzeichnet durch mindestens folgendes: • eine Vorrichtung zum Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t) von den Benutzern mit einem bekannten Signal c(t) gleich 1, • eine Vorrichtung zum Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, wobei die empfangenen Signale in der Form X = S(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, S(θ, τ) die Matrix der Richtungsverzögerungsvektoren ist, h der komplexe Amplitudenvektor ist, • eine Vorrichtung zum Bestimmen der Schätzungen der Parameter θ und τ, die in der folgenden Form erscheinen:
Vorrichtung zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren nicht bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens folgende Stufen umfaßt: • eine Vorrichtung zum Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t) von den Benutzern mit einem bekannten Signal c(t) gleich 1, • eine Vorrichtung zum Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, • Ausdrücken der empfangenen Signale in einer verketteten Form, Y = Ψ(τ)α + Nwobei Ψ(τ) gleich dem Faltungsprodukt der Einheitsmatrix I_N mit der Matrix
ist und α die Reaktionen der Strecken der verschiedenen Benutzer enthält, • eine Vorrichtung zum Schätzen des Verzögerungsvektors θ aus folgendem:
wobei Π ⊥ / ψ die orthogonale Projektion auf das durch die Zeilenvektoren von Ψ(τ) erzeugte Bild ist.
Vorrichtung zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens folgende Stufen umfaßt: • eine Vorrichtung zum Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t) von den Benutzern mit einem bekannten Signal c(t) ungleich 1, • eine Vorrichtung zum Abtasten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, wobei die empfangenen Signale in der Form X = Φ(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, Φ(θ, τ) h der komplexe Amplitudenvektor ist, • eine Vorrichtung zum Schätzen der Parameter θ und τ aus folgendem:
wobei ω der Index eines Benutzers ist, R –1 / b die Inverse der Rauschkorrelationsmatrix ist, Φ(θ, τ) die Matrix der Beobachtungsverzögerungsvektoren ist, I die Identitätsmatrix ist.
Vorrichtung zum Schätzen eines oder mehrerer Parameter eines Ausbreitungskanals mit einer a-priori-Kenntnis des Signals in einem System mit einem oder mehreren Sensoren und mehreren Benutzern, wobei die Eigenschaften der Sensoren nicht bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens die folgenden Stufen umfaßt: • eine Vorrichtung zum Korrelieren des empfangenen Signals oder der empfangenen Signale x(t) von den Benutzern mit einem sich von 1 unterscheidenden bekannten Signal c(t), • eine Vorrichtung zum Verketten des aus dem Schritt des Korrelierens resultierenden Signals in einer Abtastperiode Te und Auswählen einer Anzahl von Abtastwerten durch Verkettung, • wobei die empfangenen Signale in der Form X = S(θ, τ)h + b erscheinen, wobei die Ne Abtastwerte im Vektor X verkettet sind, b ein Vektor ist, der die Verkettung der Rauschabtastwerte enthält, S(θ, τ) die Matrix der Richtungsverzögerungsvektoren und h der komplexe Amplitudenvektor ist, • eine Vorrichtung zum Schätzen des Verzögerungsvektors mit Hilfe des Ausdrucks
wobei ω der Index eines Benutzers, Y der Beobachtungsvektor, R –1 / n die Rauschkorrelationsmatrix, I die Identitätsmatrix ist.
Funkkommunikationsempfänger mit den Eigenschaften der Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10.