DE60311150T2

DE60311150T2 - Gerät und vorrichtung zur verarbeitung einer kanalimpulsantwort

Info

Publication number: DE60311150T2
Application number: DE60311150T
Authority: DE
Inventors: Gunther Auer
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: EP1584168B1; JP2006526299A; DE60311150D1; WO2004105335A1; JP4223007B2; EP1584168A1; AU2003240695A1

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Telekommunikation und insbesondere auf dem Gebiet einer Kanalschätzung bei einem Mehreingangsszenario, bei dem ein Empfänger Signale von mehr als einer Sendeantenne empfängt, wobei zumindest einer der Kommunikationskanäle nicht-abtastwertbeabstandet ist.
Die stetig zunehmende Nachfrage nach hohen Datenraten, die für heutige und zukünftige Mobilfunkanwendungen notwendig sind, erfordert Techniken hoher Datenrate, die die verfügbare Bandbreite oder in anderen Worten die erreichbare Kanalkapazität effizient ausnutzen. Deshalb haben Mehreingangs-Mehrausgangs-(MIMO-) Übertragungssysteme in den letzten Jahren erhebliche Bedeutung erlangt. MIMO-Systeme verwenden eine Mehrzahl von Sendepunkten, wobei jeder der Sendepunkte eine Sendeantenne aufweist, und eine Mehrzahl von Empfangspunkten, wobei jeder der Empfangspunkte eine Empfangsantenne aufweist, um Signale zu empfangen, die durch die mehreren Sendepunkte durch unterschiedliche Kommunikationskanäle gesendet werden. Bei MIMO-Techniken, bei denen die Signale, die von mehreren Senderantennen auftreffen, getrennt werden müssen, werden Raum-Zeit-Codes oder spezielle Multiplexverfahren verwendet.
Die Signale, die an jeder Empfangsantenne auftreffen, sind die Überlagerung der Signale von N_T Antennen, wobei N_T eine Anzahl von Sendepunkten bezeichnet. Dies impliziert neue Herausforderungen für eine Kanalschätzung. Kanalparameter, wie z.B. eine Kanalimpulsantwort oder eine Kanalübertragungsfunktion, sind zum nachfolgenden Verarbeiten der empfangenen Daten erforderlich. Während die Trennung der Signale, die mehreren Sendepunkten entsprechen, wobei jeder derselben eine Sendeantenne aufweist, eine Herausforderung darstellt, ist die Erweiterung von einem Empfänger, der eine Antenne aufweist, zu einem System mit mehreren Emp fangsantennen einfach, solange die Signale gegenseitig nicht korreliert sind. Die Struktur der Kanalschätzungseinheiten ist unabhängig von der Anzahl von Empfangsantennen N_R. Die Erweiterung von einem Mehreingangs-Einausgangs- (MISO-) System zu einem MIMO-System besteht darin, N_R parallele Kanalschätzungseinheiten zu verwenden, eine für jeden Empfangspunkt (Empfangsantenne).
Die Verwendung von kohärenten Übertragungstechniken bei drahtlosen Systemen erfordert die Schätzung und das Verfolgen des Mobilfunkkanals. Da die Signale, die von mehreren Sendeantennen gesendet werden, als gegenseitige Störung beobachtet werden, unterscheidet sich eine Kanalschätzung für MIMO-Systeme von dem Einsendeantennenszenario. MIMO-Systeme können mit einem Mehrträgermodulationsschema verwendet werden, um die Kommunikationskapazität und -qualität von Mobilfunksystemen weiter zu verbessern. Ein prominenter Repräsentant von Mehrträgermodulationstechniken ist die Orthogonalfrequenzteilungsmultiplex- (OFDM-) Technik.
Eine Mehrträgermodulation bei bestimmtem Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexen (OFDM) wurde im Laufe der vergangenen Jahre erfolgreich bei einer großen Vielzahl von Digitalkommunikationssystemen angewendet. Insbesondere bei der Übertragung von großen Datenraten bei einem Rundsendeszenario (z.B. Digital-Fernsehen) ist die überlegene Leistung von OFDM bei der Übertragung über Dispersionskanäle ein großer Vorteil. OFDM wurde für verschiedene Digitalrundsendestandards ausgewählt, z.B. DAB oder DVB-T. Eine weitere drahtlose Anwendung von OFDM liegt in drahtlosen lokalen Hochgeschwindigkeitsnetzen (WLAN).
OFDM wurde zum ersten Mal in den 1960ern eingeführt. Eine effiziente Demodulation, die die diskrete Fourier-Transformation (DFT) verwendet, wurde von S. Weinstein und P. Ebert vorgeschlagen, „Data Transmission by Frequency Division Multiplexing Using the Discrete Fourier Transform", IEEE Transactions on Communication Technology, Bd. COM-19, S. 628–634, Oktober 1971. Durch ein Einfügen eines zyklischen Präfixes in das Schutzintervall (GI), das länger als die maximale Verzögerung des Kanals ist, kann eine Intersymbolstörung (ISI) vollständig beseitigt werden, und die Orthogonalität des empfangenen Signals wird bewahrt. Da zukünftige Mobilkommunikationssysteme Datenraten unterstützen sollten, die um ein Vielfaches höher als bei aktuellen Systemen sind, bieten Mehrträgersysteme mit ordnungsgemäßer Codierung und Verschachtelung sowohl eine effiziente Implementierung durch die Anwendung der schnellen Fourier-Transformation (FFT) als auch ausreichende Robustheit gegenüber Funkkanalbeeinträchtigungen.
Ein weiterer OFDM-basierter Lösungsansatz, der als Mehrträgercodeteilungsmultiplexzugriff (MC-CDMA) bezeichnet wird, breitete sich in Frequenzrichtung aus, wie zusätzlich zu der OFDM-Modulation eingeführt, wie es beschrieben ist in K. Fazel und L. Papke, „On the Performance of Convolutionally-Coded CDMA/OFDM for Mobile Communication Systems", in Proc. IEEE Int. Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC'93), Yokohama, Japan, S. 468–472, September 1993. MC-CDMA wird für einen viel versprechenden Kandidaten für die Abwärtsverbindung von Systemen der vierten Generation gehalten. Außerdem wurde ein MC/CDMA-System mit einem variablen Ausbreitungsfaktor vorgeschlagen, wie es beschrieben ist in H. Atarashi und M. Sawahashi, „Variable Spreading Factor Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing (VSF-OFCDM)", in 3^rd International Workshop on Multi-Carrier Spread-Spectrum & Related Topics (MC-SS 2001), Oberpfaffenhofen, Germany, September 2001.
Ein Blockdiagramm eines OFDM-Systems ist in 8 gezeigt. Bei OFDM-basierten MIMO-Systemen wird ein OFDM-Modulator bei jedem Sendepunkt verwendet, während eine OFDM-Demodulation unabhängig für jeden Empfangspunkt durchgeführt wird. Bei OFDM wird der Signalstrom in N_C parallele Teilströme geteilt. Der i-te Teilstrom, der gewöhnlich als i-ter Teilträger des l-ten Symbolblocks (OFDM-Symbol) bezeichnet wird, ist mit X_l,i bezeichnet. Nach einer Seriell-zu-Parallel-Umwandlung (S/P), die durch einen S/P-Wandler 801 durchgeführt wird, wird eine inverse diskrete Fourier-Transformation (DFT) mit N_FFT Punkten durch einen IFFT-Transformator 803 bei jedem Block durchgeführt, und nachfolgend wird das Schutzintervall (GI), das N_GI Abtastwerte aufweist, durch einen GI-Block 805 eingefügt, um ein Signal X_l,n nach einer Parallel-zu-Seriell- (P/S-) Umwandlung zu erhalten, die durch einen P/S-Wandler 803 durchgeführt wird. Nach einer Digital-Analog- (D/A-) Umwandlung wird das Signal x(t) über einen Mobilfunkkanal mit einer Impulsantwort h(t, τ) gesendet. Das empfangene Signal an einer Empfangsantenne ν besteht aus überlagerten Signalen von N_T Sendepunkten. Wird eine perfekte Synchronisation angenommen, wird das empfangene Signal, das bei der Empfangsantenne ν in Abtastaugenblicken t = [n + lN_sym]T_spl auftrifft, erhalten
wobei n(t) additives weißes Gaußsches Rauschen darstellt, und Nsym = N_FFT + N_GI für die Anzahl von Abtastwerten pro OFDM-Symbol steht. Der *-Operator bezeichnet Faltung. Das Signal y_l,n, das durch den Empfänger empfangen wird, wird zuerst durch einen S/P-Wandler 809 seriell zu parallel (S/P) umgewandelt, und das Schutzintervall wird durch einen GI-Block 811 entfernt. Die Informationen werden durch ein Durchführen einer diskreten Fourier-Transformation (DFT) bei dem empfangenen Block von Signalabtastwerten (in 8 wird ein FFT-Transformator 813 verwendet) wiedergewonnen, um die Ausgabe der OFDM-Demodulation y_l,I, im Frequenzbereich zu erhalten. Das empfangene Signal an der Empfangsantenne ν nach einer OFDM-Demodulation wird gegeben durch
wobei X (μ) / l,i and H (μ,ν) / l,i das gesendete Informationssymbol bzw. die Kanalübertragungsfunktion (CTF) von Sendeantenne μ bei Teilträger i des l-ten OFDM-Symbols bezeichnen. Der Ausdruck N_l,i steht für additives weißes Gaußsches Rauschen (AWGN) mit Nullmittelwert und einer Varianz N_O.
Wenn ein OFDM-Signal über einen Mehrwegschwundkanal gesendet wird, weist das empfangene Signal unbekannte Amplituden- und Phasenschwankungen auf. Zur kohärenten Übertragung müssen diese Amplituden- und Phasenschwankungen durch eine Kanalschätzeinrichtung geschätzt werden.
Im Folgenden wird Bezug genommen auf eine pilotsymbolgestützte Kanalschätzung (PACE), wobei ein Teilsatz der gesendeten Daten zum Senden von bekannten Informationen, die als „Pilotsymbole" bezeichnet werden, reserviert ist. Diese Piloten werden als Seiteninformationen zur Kanalschätzung verwendet.
Um das Problem formell zu beschreiben, der empfangene Pilot von OFDM-Symbol lD_t an dem (iD_f)-ten Teilträger
wobei
und
das gesendete Pilotsymbol bzw. die Kanalübertragungsfunktion (CTF) von Sendeantenne μ bei Teilträger i = i ~D_f des l = l ~D_t-ten OFDM Symbols bezeichnen. Es wird angenommen, dass die CTF bei der l- und bei der i-Variablen, d. h. bezüglich Zeit und Frequenz, variiert. Der Ausdruck
steht für additives weißes Gaußsches Rauschen.
Außerdem stellt 1 die Anzahl von OFDM-Symbolen pro Rahmen dar, N_c ist die Anzahl von Teilträgern pro OFDM-Symbol, Df und Dt bezeichnen die Pilotbeabstandung bezüglich Frequenz und Zeit, und N_T ist die Anzahl von Sendeantennen. Das Ziel besteht darin, H (μ) / l.i für alle {l, i, μ} innerhalb des Rahmens zu schätzen, in dem Y_l,i gemessen wird. Außerdem sind die Symbole X (μ) / l,i an dem Ort (l, i) = (l ~D_t, i ~D_f) bei dem Empfänger bekannt. Die Kanalschätzung umfasst nun mehrere Aufgaben:

1. die Trennung von N_T überlagerten Signalen,
2. Interpolation in dem Fall, dass D_t oder D_f größer als Eins sind, und
3. Mitteln über das Rauschen
mittels Ausnutzung der Korrelation von
.

Um H (μ) / l.i bei gegebenem
zu schätzen, gibt es N_c Gleichungen mit N_CN_T Unbekannten, wenn ein OFDM-Symbol betrachtet wird. Somit existiert im Allgemeinen keine einfache Lösung dieses linearen Gleichungssystems. Durch ein Umwandeln von
in den Zeitbereich kann die Anzahl von Unbekannten verringert werden, was es möglich macht, das sich ergebende Gleichungssystem im Zeitbereich zu lösen. Dieser Lösungsansatz weist den Vorteil auf, dass eine DFT-basierte Interpolation, bei der es sich um eine Standardtechnik handelt, mit einer Schätzung und Trennung von N_T überlagerten Signalen in einem Schritt kombiniert werden kann, was zu einer rechenmäßig effizienten Schätzeinrichtung führt.
Bei einer Zeitbereichkanalschätzung für MIMO-OFDM-Systeme werden die empfangenen Piloten eines OFDM-Symbols
mit der konjugierten Komplexen der gesendeten Pilotsequenz
für l ≤ i ~ ≤ N'_p vormultipliziert. Dann wird das Ergebnis über eine N'_p-Punkt-IDFT in den Zeitbereich umgewandelt. Nachfolgend werden die N_T überlagerten Signale durch eine Matrixinversion getrennt. Die Zeitbereichkanalschätzung wird durch ein Filtern der Ausgabe der IDFT-Operation mit einem Endlichimpulsantwort-(FIR-) Filter erhalten. Die DFT-basierte Interpolation wird einfach durch ein Hinzufügen von N_c-Q Nullen für die Kanalimpulsantwort-(CIR-) Schätzungen durchgeführt, d. h. um die Länge der Schätzung einer Länge Q auf N_c Abtastwerte zu erweitern. Diese Technik wird Nullauffüllung genannt. Eine N'_p-Punkt-DFT wandelt die CIR-Schätzung der Piloten zu der Frequenzantwortschätzung des gesamten OFDM-Symbols um.
Schätzeinrichtungen, die auf einer diskreten Fourier-Transformation (DFT) basieren, weisen den Vorteil auf, dass eine rechenmäßig effiziente Transformation in der Form der Fourier-Transformation existiert, und dass eine DFT-basierte Interpolation einfach ist.
Ye Li u. a. beschreibt in „Channel Estimation for OFDM Systems with Transmitter Diversity in Mobile Wireless Channels", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Bd. 17, Nr. 3, März 1999, einen vereinfachten Lösungsansatz zur Schätzung von Kanalparametern. Um eine Rechenkomplexität des Kanalschätzungsschemas zu verringern, werden wesentliche Kanalabgriffe während Trainingsblöcken identifiziert.
DFT-basierte (DFT = diskrete Fourier-Transformation) Kanalschätzungsschemata stützen sich jedoch auf die Annahme, dass der zu schätzende Kommunikationskanal ein abtastwertbeabstandeter Kanal ist. Abtastwertbeabstandete Kanäle sind Kanäle, die diskrete Kanalkoeffizienten bei ganzzahligen Vielfachen der Systemabtastrate aufweisen. Dies impliziert, dass der Kommunikationskanal diskrete Spektralkomponenten aufweist, so dass eine kontinuierliche Fourier-Transformation des Kanals nur diskrete Werte enthält und somit keine Kanalinformationen verloren gehen, wenn die kontinuierliche Fourier-Transformation des Kanals abgetastet wird. Diese Annahme gilt jedoch z.B. nicht für kontinuierliche Kanäle oder Kanäle, die Realkanalabgriffsverzögerungen aufweisen, die keine Vielfachen der Abtastdauer sind. Solange Kanalschätzungstechniken im Frequenzbereich verwendet werden, ist das abtastwertbeabstandete Kanalmodell ausreichend. Dies gilt jedoch nicht immer für eine Zeitbereichkanalschätzung, wie es erwähnt wurde durch Jan-Jaap van der Beek u. a. in „On Channel Estimation in OFDM-Systems", Proc. IEEE Vehicular Technology Conference, Chicago, USA, 1995.
DFT-basierte Kanalschätzungstechniken im Zeitbereich ermöglichen eine exakte Berechnung der Kanalimpulsantwort durch ein Verwenden einer inversen Fourier-Transformation. Dies ist jedoch nicht bei einem Kanal mit willkürlichen Abgriffverzögerungen möglich. Somit führen DFT-kanalbasierte Schätzungstechniken im Zeitbereich immer einen Schätzungsfehler ein, da ein abtastwertbeabstandeter Kanal einen Realmobilfunkkanal nicht realistisch modelliert.
Um genauer zu sein, ist eine Schätzung einer Kanalimpulsantwort, die von einer abtastwertbeabstandeten Kanalübertragungsfunktion des nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals abgeleitet wird, nicht gleich dem abgetasteten kontinuierlichen Zeitsignal, wobei das Abtasten im Zeitbereich durchgeführt wird. Dieser Fehler liegt an einer Energieverteilung des Kanals nach der Transformation, die nicht auf eine bestimmte Anzahl von Koeffizienten konzentriert ist, sondern über möglicherweise alle Koeffizienten verteilt ist nach der inversen DFT (IDFT), die eine Zeitbereichkanalschätzung liefert. Somit erfolgt aufgrund der Energieverteilung ein Aliasing zwischen Koeffizienten der Kanaleingangsantwort.
Außerdem erfolgt, da die Kanalenergie nicht auf eine bestimmte Anzahl von Koeffizienten konzentriert ist, ein Schätzungsfehler, wenn Koeffizienten, die von der Kanalenergie dominiert werden und außerhalb der Anzahl der angenommenen Kanalkoeffizienten erscheinen, vernachlässigt werden. Der Ausdruck „dominiert vom Kanal" soll bedeuten, dass eine Energie der betrachteten Koeffizienten durch die ursprünglichen Kanalkoeffizienten ohne Aliasing bestimmt wird, so dass eine Aliasing-Energie gering ist.
Y. Li u. a. („Simplified Channel Estimation for OFDM Systems with Multiple Transmit Antennas", IEEE Transactions on Wireless Communications, Bd. 1, S. 67–75, Januar 2002) haben ein Kanalschätzungsschema für OFDM mit mehreren Sendeantennen vorgeschlagen, das auf der DFT-Transformation basiert. Insbesondere offenbart Li ein Verfahren zum Erzeugen von Pilotsymbolen, die durch mehrere Sende- und Empfangsantennen übertragen und an dem Empfänger zur Kanalschätzung ausgenutzt werden sollen. Diese Pilotsymbole werden erzeugt durch ein Multiplizieren einer Trainingssequenz, die gute Zeitgebungs- und Frequenzsynchronisationseigenschaften aufweist, mit einer komplexen Sequenz, die eine zusätzliche Phasenverschiebung zwischen den Pilotsymbolen und auch zwischen den nachfolgenden Werten jedes Pilotsymbols einführt. Um genauer zu sein, wird jeder Wert einer Trainingssequenz mit einem komplexen Faktor multipliziert, was eine Phasenverschiebung einführt, wobei die Phasenverschiebung von einer Zahl abhängt, die dem Wert, der multipliziert wird, zugewiesen ist, von einer Zahl, die dem entsprechenden Sendepunkt zugewiesen ist, und einer Gesamtzahl von Sendepunkten. Die Pilotsymbole sind zueinander orthogonal und phasenverschoben. Die Pilotsymbole werden durch ein OFDM-Schema moduliert und durch eine Mehrzahl von Kommunikationskanälen gesendet. An einem Empfänger, bei dem es sich um einen einer Mehrzahl von Empfängern handelt, umfasst ein Signal, das empfangen wird, eine Überlagerung der Mehrzahl von gesendeten Signalen durch die Mehrzahl von Kommunikationskanälen. Li u. a. präsentierten ferner eine Entwurfsregel für die Pilottöne basierend auf phasenverschobenen Sequenzen, die in dem Sinn eines mittleren quadrierten Fehlers (MSE) optimal ist. Außerdem kann eine Matrixinversion, die im Allgemeinen für die Schätzeinrichtung erforderlich ist, durch ein Wählen von orthogonalen Pilotsequenzen vermieden werden. Aufgrund einer Schwierigkeit des Erhaltens einer perfekten Orthogonalität zwischen Trainingssequenzen können Matrixinversionen jedoch notwendig sein.
9 zeigt ein Kanalschätzungsschema gemäß dem Stand der Technik, wie es durch Li offenbart wurde, wobei der Fall von zwei Sendeantennen betrachtet wird.
Die Kanalschätzeinrichtung gemäß dem Stand der Technik umfasst eine Mehrzahl von Multiplizierern, wobei 9 nur drei Multiplizierer zeigt, die dem k-ten Wert einer n-ten empfangenen Sequenz r(n,k] zugeordnet sind. Ein erster Multiplizierer 901, ein zweiter Multiplizierer 903 und ein dritter Multiplizierer 905, die parallel angeordnet sind, umfassen erste und zweite Eingänge bzw. Ausgänge. Der Ausgang des ersten Multiplizierers 901 ist mit einem ersten Inverse-Schnelle-Fourier-Transformation- (IFFT-) Block 907 verbunden, der Ausgang des zweiten Multiplizierers 903 ist mit einem zweiten IFFT-Block 909 verbunden, und der Ausgang des dritten Multiplizierers 905 ist mit dem dritten IFFT-Block 911 verbunden. Es sollte hier erwähnt werden, dass insgesamt K Multiplizierer mit jedem IFFT-Block verbunden sind, wobei K eine Länge einer empfangenen Sequenz im Frequenzbereich bezeichnet, und eine Gesamtzahl von 3K Eingangssignalen an die drei IFFT-Blöcke geliefert werden. Jeder der IFFT-Blöcke 907, 909 und 911 ist wirksam, um einen inversen schnellen Fourier-Algorithmus durchzuführen, der jeweils bei K Eingangswerten angewendet wird. Des weiteren umfasst jeder der IFFT-Blöcke 907, 909 und 911 eine Anzahl von Ausgängen, wobei nur die ersten K₀ Ausgängen jedes IFFT-Blocks verwendet werden. Die jeweiligen verbleibenden Ausgänge sind z.B. mit Masse verbunden.
K₀ Ausgänge des ersten IFFT-Blocks 907 sind mit einem ersten Schätzungsblock 913 verbunden, und die ersten K₀ Ausgänge des dritten IFFT-Blocks 911 sind mit einem zweiten Schätzungsblock 915 verbunden. Die K₀ Ausgänge des zweiten IFFT-Blocks 909 sind mit dem ersten Schätzungsblock 913 bzw. mit dem zweiten Schätzungsblock 915 verbunden. Der erste Schätzungsblock 913 und der zweite Schätzungsblock 915 weisen K₀ Ausgänge auf, wobei jeder der Ausgänge mit einem entsprechenden Filter 917 einer Mehrzahl von Filtern verbunden ist, wobei jedes der Filter jeweils einen Ausgang aufweist. Die K₀ Ausgänge der Filter 917, die dem ersten Schätzungsblock 913 entsprechen, sind mit einem ersten Fourier-Transformation- (FFT-) Block 917 verbunden, und die K₀ Ausgänge des Filters 917, die dem zweiten Schätzungsblock 915 entsprechen, sind mit einem zweiten FFT-Block 921 verbunden. Der erste FFT-Block 919 und der zweite FFT-Block 921 weisen K Ausgänge auf, wobei K, wie im Vorhergehenden erwähnt, die Anzahl von Teilträgern ist. Außerdem sind aufgrund des vereinfachten Algorithmus, der von Li beschrieben wurde, die Ausgänge der ersten Filter 917, die dem ersten Schätzungsblock 913 entsprechen, mit dem zweiten Schätzungsblock 915 verbunden, und die Ausgänge des Filters 917, das dem zweiten Schätzungsblock 915 entspricht, sind ferner mit dem ersten Schätzungsblock 913 verbunden, so dass eine Mehrzahl von Rückkopplungsschleifen hergestellt wird.
Wie es im Vorhergehenden erwähnt ist, zeigt 9 ein Beispiel der Schätzeinrichtung gemäß dem Stand der Technik für den Fall von zwei Sendeantennen, so dass das empfangene Signal r[n,k] eine Überlagerung von zwei gesendeten Signalen ist, die möglicherweise durch Kanalrauschen verfälscht werden. Das empfangene Signal wird durch eine Teilungseinrichtung, die in 9 nicht gezeigt ist, in zwei empfangene Signale geteilt. Die Kopien der empfangenen Signale werden dann mit konjugiert komplexen Signalen multipliziert, die den jeweiligen Sendeantennen entsprechen. Außerdem wird das Pilotsymbol, das durch die erste Sendeantenne gesendet wird, mit einer konjugiert komplexen Version des Pilotsymbols, das durch die zweite Antenne gesendet wird, multipliziert. Genauer werden die K Werte der ersten Kopie des empfangenen Signals mit K Werten der konjugiert komplexen Version des Pilotsymbols multipliziert, das durch die erste Antenne gesendet wird. Die K Werte der zweiten Version des empfangenen Signals werden mit K Werten der konjugiert komplexen Version des Pilotsymbols multipliziert, das durch die zweite Sendeantenne gesendet wird. Außerdem werden die K Werte des Pilotsymbols, das durch die erste Antenne gesendet wird, mit K konjugiert komplexen Werten des Pilotsymbols multipliziert, das durch die zweite Sendeantenne gesendet wird, um Zwischenwerte zu erhalten, die von dem nachfolgenden Kanalschätzungsalgorithmus benötigt werden.
Wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, werden alle Multiplikationen parallel durchgeführt, so dass die K Ergebnisse von den Multiplizierern 901 dem ersten IFFT-Block 907 zugeführt werden. K Ergebnisse von den K Multiplizierern 903 werden dem zweiten IFFT-Block 909 zugeführt. K Ergebnisse von den K Multiplizierern 905 werden dem dritten IFFT-Block 911 zugeführt. Jeder jeweilige IFFT-Block ist wirksam, um eine inverse schnelle Fourier-Transformation durchzuführen, um die Frequenzbereicheingangssignale zu Zeitbereichausgangssignalen umzuwandeln.
Der erste und der zweite Schätzungsblock 913 und 915 sind wirksam, um einen Kanalschätzungsalgorithmus basierend auf der Mehrzahl der Eingangssignale durchzuführen. Genauer empfängt der erste Schätzungsblock 913 3K₀ Eingangssignale, um K₀ Ausgangssignale zu erzeugen, die der Kanalimpulsant wort des ersten Kanals von der ersten Sendeantenne zu der betrachteten Empfangsantenne entsprechen. Der zweite Schätzungsblock 915 empfängt auf analoge Weise 3K₀ Eingangssignale, um K₀ Ausgangswerte zu erzeugen, die dem zweiten Kommunikationskanal von der zweiten Sendeantenne zu der Empfangsantenne entsprechen. Die jeweiligen K₀ Ausgangswerte werden dann durch Filter 917 gefiltert.
Wie es im Vorhergehenden erwähnt ist, werden die jeweiligen Ausgangssignale von den Filtern zu dem ersten und dem zweiten Kanalschätzungsblock 913 und 915 zurückgeführt, da die Kanalschätzungsblöcke 913 und 915 wirksam sind, um die Kanalimpulsantwort der jeweiligen Kommunikationskanäle basierend auf vorhergehend berechneten Werten und auf aktuellen Werten, die von den IFFT-Blöcken erhalten werden, zu schätzen. Jeder Schätzungsblock wendet einen Schätzungsalgorithmus an, wobei Matrix-mal-Vektor-Multiplikationen anstatt Matrixinversionen durchgeführt werden, um gewünschte Kanalimpulsantworten zu berechnen. Nach einem Filtern und Nullauffüllen auf eine Länge, die von der folgenden schnellen Fourier-Transformation benötigt wird, wird eine Kanalübertragungsfunktion des ersten und des zweiten Kommunikationskanals erhalten.
Wie es im Vorhergehenden erwähnt ist, vermeidet Li Matrixinversionen durch ein Einführen eines iterativen Schemas, bei dem Matrix-mal-Vektor-Multiplikationen auftreten, und durch ein Ausnutzen der Orthogonalität der Pilotsymbole. Um jedoch zwei Kanalimpulsantworten zu berechnen, die den beiden Kommunikationskanälen entsprechen, sind drei inverse schnelle Fourier-Transformationen, eine Teilungseinrichtung und 3K Multiplizierer erforderlich. Außerdem weist der Kanalschätzungsalgorithmus, der von Li angewandt wird, immer noch aufgrund der erforderlichen Matrix-mal-Vektor-Multiplikationen eine hohe Komplexität auf. Somit nimmt bei zunehmender Anzahl von Sendeantennen die Komplexität des komplizierten Schätzungsschemas, das von Li vorgeschlagen wurde, aufgrund der hohen Anzahl von komplexwertigen Multi plikationen rasch zu. Außerdem ist die Multiplikation der beiden Pilotsymbole gefolgt von einer inversen Fourier-Transformation notwendig, um eine Mehrzahl von Zwischenwerten zu liefern, die zur Kanalschätzung erforderlich sind. Somit können die Schätzungsblöcke 913 und 915 nicht unabhängig wirksam sein, so dass zusätzliche Zeitgebungs- und Steueroperationen notwendig sind.
Li betrachtet jedoch nicht den Fall, bei dem die Kanäle nicht-abtastwertbeabstandet sind. Somit weist das Kanalinformationsschema, das von Li vorgeschlagen wurde, immer einen Fehler auf.
Yang u. a. („Analysis of low-complexity windowed DFT-based MMSE channel estimator for OFDM systems", IEEE Transactions on Communications, Band 49, Nummer 11, November 2001, S. 1.977–1.987) schlagen eine gefensterte diskrete Fourier-Transformation geringer Komplexität basierend auf einer Kanalschätzungseinrichtung eines minimalen mittleren quadratischen Fehlers vor. Um einen Kanalschätzungsfehler zu verringern, wird eine MMSE-Gewichtung verwendet. Außerdem wird ein Frequenzbereichdatenfenstern vorgeschlagen, um Aliasing-Fehler zu verringern, die durch nicht-abtastwertbeabstandete Kanäle verursacht werden. Außerdem schlagen Yang u. a. eine Neuordnung der Zeitbereichkanalschätzungen vor, wobei in dem Interpolationsfall nur der letzte Koeffizient der Kanalschätzung zum Anfang der Kanalimpulsantwort kopiert wird. Nachfolgend werden die Koeffizienten der Kanalimpulsantwort durch Gewichtungskoeffizienten zur besseren Schätzungsgenauigkeit gewichtet. Um eine Länge der Kanalimpulsantwort zu einer nachfolgenden N-Punkt-DFT zu übernehmen, werden Nullen an die gewichtete Kanalimpulsantwort angehängt, um eine neue N-Abtastwert-Sequenz zu erzeugen.
Yang u. a. betrachten jedoch nicht den Fall, wenn ein erheblicher Teil der Kanalenergie über alle Koeffizienten verteilt ist, da ein Datenfenstern angewendet wird, um das Spektrallecken zu verringern. Außerdem wird nur der letzte Kanalkoeffizient am Beginn der Kanalimpulsantwort kopiert, um eine zyklische Kanalimpulsantwort zu erhalten, die von der nachfolgenden Fourier-Transformation benötigt wird. Somit weist das Kanalschätzungsschema, das von Yang u. a. vorgeschlagen wurde, einen Schätzungsfehler auf, wenn Kanalenergie erheblich über alle Koeffizienten verteilt ist und somit nicht vernachlässigt werden kann, wenn der zu schätzende Kanal nicht abtastwertbeabstandet ist. Außerdem betrachten Yang u. a. nur den Fall von Einantennensystemen. Somit kann das vorgeschlagene Kanalschätzungsschema nicht direkt bei einer Kanalschätzung für den MIMO-Fall angewendet werden.
Außerdem weisen, da die Energie der Kanalkoeffizienten über ein großes Intervall verteilt ist, die Schätzungsschemata gemäß dem Stand der Technik, die im Vorhergehenden beschrieben sind, den Nachteil auf, dass Koeffizienten der geschätzten Kanalimpulsantwort sich in falscher Erscheinungsreihenfolge befinden können. Somit kann ein Schätzungsfehler eingeführt werden, da bestimmte wesentliche Kanalkoeffizienten entfernt werden.
Die EP-A-1014636 offenbart einen diskreten Mehrtonempfänger, der einen Zeitbereichentzerrer aufweist, der während einer Initialisierung unter Verwendung einer geschätzten Kanalimpulsantwort trainiert wird. Um eine Umwicklung der geschätzten CIR relativ zu der DMT-Rahmenausrichtung zu beseitigen, und um vordere Nullen zu entfernen, wird die geschätzte CIR kreisförmig relativ zu der Rahmenausrichtung zum Trainieren des TDEQ vorbewegt. Bei nachfolgenden Kommunikationen von DMT-Symbolen über den Kanal und den TDEQ werden die entzerrten Abtastwerte der empfangenen DMT-Symbole gepuffert, um bei einer Rahmenausrichtung der empfangenen DMT-Symbole das Vorrücken der geschätzten CIR bei dem Initialisierungsprozess und eine Verzögerung bei dem TDEQ zu kompensieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zur Schätzung von nicht-abtastwertbeabstandeten Kanälen zu liefern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Verarbeiten einer Impulsantwort eines Kanals gemäß Anspruch 1 oder ein Verfahren zum Verarbeiten einer Impulsantwort gemäß Anspruch 19 oder ein Computerprogramm gemäß Anspruch 20.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Schätzung einer Kanalimpulsantwort, die von einer Abtastwertbeabstandeter-Kanal-Übertragungsfunktion eines nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals erhalten wird, so nachverarbeitet werden kann, dass ein Schätzungsfehler, der durch die nicht-abtastwertbeabstandete Beschaffenheit des Kanals verursacht wird, durch Nachverarbeitung der abtastwertbeabstandeten Schätzung der Kanalimpulsantwort verringert wird.
Insbesondere hat sich herausgestellt, dass die Kanalkoeffizienten, die außerhalb des Intervalls auftreten, das durch eine Energiekonzentration spezifiziert ist, die einem abtastwertbeabstandeten Fall zugeordnet ist, gefunden werden können durch ein Durchführen einer Minimumsuche, die bei einem Satz von Koeffizienten angewandt wird, der die Schätzung der Kanalimpulsantwort umfasst. Wenn diese Koeffizienten gefunden worden sind, kann eine weitere Analyse durchgeführt werden, um die Koeffizienten, die außerhalb des Intervalls auftreten, als durch Kanalenergie dominiert oder durch Aliasing-Energie dominiert zu klassifizieren.
Falls die Schätzung der Kanalimpulsantwort, die von einer abtastwertbeabstandeten Übertragungsfunktion des nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals erhalten wird, in einem Satz von diskreten Punkten enthalten ist, dann weist jeder Punkt einen diskreten Wert, der komplex sein kann, und einen Ordnungsindex auf, wobei die Ordnungsindizes den jeweiligen diskreten Werten zugeordnet sind. Da der Kanal nicht-abtastwertbeabstandet ist, tritt eine ansteigende Flanke der Kanaleingangsantwort nach einer abfallenden Flanke, die der Kanalimpulsantwort zugeordnet ist, in dem Satz von diskreten Punkten auf, wobei die diskreten Punkte, die der ansteigenden Flanke zugeordnet sind, Ordnungsindizes aufweisen, die höher sind als Ordnungsindizes, die einer abfallenden Flanke der Kanalimpulsantwort zugeordnet sind. Falls der Kanal nicht-abtastwertbeabstandet ist, und falls eine erhebliche Aliasing-Energie vorliegt, d. h. falls eine erhebliche Koeffizientenenergie vorliegt, die über möglicherweise alle Koeffizienten verteilt ist, dann weist eine Energie der ansteigenden Flanke, die der Kanalimpulsantwort zugeordnet ist, eine Dimension auf, die mit derjenigen der abfallenden Flanke der Kanalimpulsantwort vergleichbar ist.
Der Vollständigkeit halber sei hier darauf hingewiesen, dass die abfallende Flanke auch durch die nicht-abtastwertbeabstandete Beschaffenheit des Kanals beeinflusst, z.B. zusätzlich erweitert, werden kann.
Um die ansteigende Flanke zu finden, kann ein Punkt, der einen Minimalwert aufweist, der einem bestimmten Ordnungsindex zugeordnet ist, durch ein Durchführen z.B. einer Minimumsuche gefunden werden, die bei dem Satz der diskreten Punkte angewandt wird. Wenn der Punkt, der einen Minimalwert aufweist, gefunden worden ist, können die Punkte, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Werten aufweisen, manipuliert werden, um einen verarbeiteten Satz von Punkten zu erhalten, bei dem der Einfluss der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals verringert ist. Die Punkte, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex aufweisen, können z.B. auf Null gesetzt werden, falls eine Energie der Koeffizienten über dem bestimmten Ordnungsindex z.B. geringer ist als eine bereits bekannte Kanalenergie oder eine Energie, die innerhalb eines bereits bekannten Intervalls konzentriert ist, das von einer bereits bekann ten Kanallänge abgeleitet ist, wobei die diskreten Punkte, die in dem Intervall enthalten sind, Ordnungsindizes aufweisen, die sich von einem niedrigsten Ordnungsindex in dem Satz der diskreten Punkte zu einem Ordnungsindex erstrecken, der eine Grenze des Intervalls definiert.
Um das Minimum zu finden, kann eine erfindungsgemäße Minimumsuchvorrichtung wirksam sein, um den Minimalwert innerhalb eines Intervalls von Punkten zu suchen, das durch einen ersten und einen letzten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten definiert ist, wobei das Intervall, wie es im Vorhergehenden erwähnt ist, von einer Vorkenntnis des Kanals, wie z.B. der Kanalenergie oder der Kanallänge, abgeleitet wird, und wobei das Intervall weniger Punkte als der Satz von diskreten Punkten umfasst. Der letzte Ordnungsindex ist einem Punkt zugeordnet, der den höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, und der erste Ordnungsindex ist derart gesetzt, dass eine Größe des Intervalls durch die Kanallänge bestimmt wird. Die Vorkenntnis des Kanals, die im Vorhergehenden erwähnt wurde, kann z.B. aus einem zusätzlichen Energieschätzungsschema z.B. basierend auf einer Auswertung einer Eigenkorrelationsfunktion eines empfangenen Signals erhalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verarbeiten der Impulsantwort eine Minimumsuchvorrichtung zum Suchen des Punktes, der den Minimalwert aufweist, wobei das Minimum eine minimale Größe oder ein minimaler Absolutwert in dem Satz von diskreten Punkten sein kann.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Konzept zum Verbessern einer Schätzungsgenauigkeit, da die Kanalkoeffizienten, die aufgrund einer abtastwertbeabstandeten Verarbeitung eines nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals auftreten, analysiert und verarbeitet werden, so dass immer eine Entscheidung getroffen werden kann, ob die nicht- regelmäßigen Koeffizienten betrachtet werden sollen oder nicht. Somit wird ein genaueres Schätzungsschema, das die nicht-regelmäßigen Effekte aufgrund eines nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals berücksichtigt, geliefert.
Außerdem kann die Nachverarbeitung des Satzes von diskreten Punkten, um die regelmäßigen Effekte zu verringern, die den Charakteristika eines nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals zugeordnet sind, mit geringem Aufwand durchgeführt werden, da im Wesentlichen nur Vergleichsoperationen durchgeführt werden müssen. Somit ist eine zusätzliche Komplexität gering.
Außerdem kann das erfindungsgemäße Konzept bei einer Kanalschätzung eines nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals in dem MIMO-Fall in einer einfachen Weise angewendet werden. Falls z.B. mehrere Kanalimpulsantworten in dem Satz von diskreten Punkten enthalten sind, wobei jede der Kanalimpulsantworten einem physischen Kanal von einem einer Mehrzahl von Sendepunkten zu einem Empfangspunkt zugeordnet ist, kann jede der Kanalimpulsantworten zu den nicht-regelmäßigen Effekten hin analysiert werden, die durch eine abtastwertbeabstandete Verarbeitung eines möglicherweise nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals verursacht werden.
Das erfindungsgemäße Konzept kann angewendet werden, um die Kanalschätzungsschemata gemäß dem Stand der Technik, wie z.B. dasjenige, das von Lee beschrieben wurde, zu verbessern, wobei ein Schätzungsfehler, der durch die nicht-abtastwertbeabstandete Beschaffenheit des Kanals verursacht wird, verringert oder sogar komplett beseitigt werden kann.
Falls außerdem die Kanalimpulsantworten, die in dem Satz von diskreten Werten enthalten sind, Aliasing miteinander aufweisen, dann liefert das erfindungsgemäße Konzept eine Möglichkeit, die mit Aliasing versehenen Kanalimpulsantworten weiter zu trennen, da zwischen einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke ein Wert gefunden werden kann, der eine minimale Flanke aufweist, bei der es sich in diesem Fall um ein lokales Minimum handelt. Die Kanalimpulsantworten können somit effizient basierend auf einem Suchen einer Anzahl der lokalen Minima, die in dem Satz von diskreten Werten auftreten, getrennt werden, wobei die Anzahl der lokalen Minima kleiner oder gleich einer Anzahl von Sendepunkten ist.
Um die Nachverarbeitung des Satzes von diskreten Punkten aufgrund des nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals weiter zu vereinfachen, kann eine Schwellenoperation anstatt einer Minimumsuche durchgeführt werden. Die Schwelle kann derart geliefert werden, dass die diskreten Werte, die sich unterhalb der Schwelle befinden, Größen aufweisen, die durch ein Aliasing dominiert werden, was bedeutet, dass eine Energie jedes Koeffizienten durch eine verteilte Energie anderer Koeffizienten aufgrund Aliasing-Effekten bestimmt wird. Andererseits kann die Schwelle niedriger sein als ein diskreter Wert, der eine Größe aufweist, die eher durch den Kanal als durch Aliasing dominiert wird, was bedeutet, dass z.B. eine Energie eines diskreten Werts über der Schwelle hauptsächlich durch die Koeffizientenenergie und nicht durch die Aliasing-Energie von den z.B. benachbarten diskreten Werten bestimmt wird. Eine derartige Schwelle kann z.B. durch ein Auswerten einer Energie des Satzes von diskreten Werten oder z.B. durch ein Auswerten von maximalen Werten, die in dem Satz von diskreten Werten auftreten, gefunden werden, derart, dass eine Energie der Werte unter der Schwelle geringer ist als 20 % der Energie des Satzes von diskreten Werten.
Um den Satz von diskreten Punkten auf der Basis der Schwelle zu verarbeiten, können die diskreten Werte, die Größen aufweisen, die geringer als die Schwelle sind, z.B. verworfen werden. Das heißt, dass die Werte unter der Schwelle auf Null gesetzt werden können oder z.B. dahingehend markiert werden können, dass dieselben sich unter der Schwelle befinden, so dass dieselben bei der nachfolgenden Verarbeitung nicht berücksichtigt werden. Alternativ dazu können die verworfenen Werte einfach z.B. durch Löschen der zugeordneten Werte aus einem Speicher entfernt werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Lösungsansatzes, der auf der Schwellenoperation basiert, besteht darin, dass eine Nachverarbeitung einer Kanalimpulsantwort, die durch Aliasing beeinflusst wird, vereinfacht und beschleunigt werden kann, da einfache Schwellenoperationen angewandt werden müssen, um wesentliche Kanalkoeffizienten zu finden, die hauptsächlich zu der Kanalenergie beitragen.
Da außerdem wesentliche Kanalkoeffizienten, die aufgrund des nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals auftreten, gefunden und analysiert werden können, liefert das erfindungsgemäße Konzept eine effiziente Möglichkeit zum Neuordnen des Satzes von diskreten Werten, derart, dass wesentliche Kanalkoeffizienten, die aufgrund der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals auftreten, berücksichtigt werden.
Der erfindungsgemäße Lösungsansatz ist nicht nur für eine Kanalschätzung bei MIMO-Systemen geeignet. Derselbe kann auch bei einer Kanalschätzung bei Einträgersystemen oder bei Mehrzugriffsübertragungssystemen, wie z.B. Frequenzteilungsmehrzugriffs- oder Zeitteilungsmehrzugriffssystemen, ohne größere Modifizierung eines Entwurfs eines zugrunde liegenden Systems angewandt werden.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind im Detail unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verarbeiten einer Impulsantwort;
2a bis 2d bevorzugte Ausführungsbeispiele eines verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der sich aus einem manipulierten Satz von diskreten Punkten ergibt;
3 eine bevorzugte Manipulation eines Satzes von diskreten Punkten;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der sich aus einer Manipulation eines Satzes von diskreten Punkten ergibt;
5 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Liefern einer Impulsantwort;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der sich aus einer Manipulation eines Satzes von diskreten Punkten ergibt;
7 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verarbeiten einer Impulsantwort, die eine Auswähleinrichtung umfasst;
8 ein OFDM-Modulations- und OFDM-Demodulationsschema; und
9 ein Blockdiagramm eines Kanalschätzungsschemas gemäß dem Stand der Technik.
Die Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist, weist eine Minimumsuchvorrichtung 101 auf, die einen Eingang 103 und einen Ausgang 105 aufweist. Der Ausgang 105 ist mit einer Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten verbunden, wobei die Einrichtung 107 einen Eingang 109 und einen Ausgang 111 aufweist.
Da die Einrichtung 102 und die Einrichtung 107 parallel angeordnet sind, wird ein Satz von diskreten Punkten, der bezeichnet ist mit [x(0), x(1), ..., x(n – 1)], an den Eingang 103 der Minimumsuchvorrichtung 101 und an den Eingang 109 der Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten geliefert. Der Satz von diskreten Punkten umfasst eine Kanalimpulsantwort eines Kanals, wobei jeder Punkt einen diskreten Wert, der mit einem „x" bezeichnet ist, und einen Ordnungsindex aufweist, der innerhalb jeweiliger Klammern erscheint. Da angenommen wird, dass der Kanal nicht-abtastwertbeabstandet ist, weist die Impulsantwort des Kanals, wie dieselbe durch den Satz von diskreten Werten dargestellt ist, eine abfallende Flanke, eine ansteigende Flanke, die nach der abfallenden Flanke auftritt, und ein Minimum zwischen der abfallenden Flanke und der ansteigenden Flanke auf, wobei die ansteigende Flanke aufgrund der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals vorliegt, d. h. aufgrund einer abtastwertbeabstandeten Verarbeitung des nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals. Außerdem sind weder eine Position der Kanalimpulsantwort, die in dem Satz von diskreten Punkten enthalten ist, noch eine Position der ansteigenden Flanke, die möglicherweise nach der abfallenden Flanke auftritt, bekannt.
Um die Auswirkungen eines möglichen Kanalrauschens zu verringern, kann der Satz von diskreten Punkten sich aus einem Mitteln über zumindest zwei aktuelle Sätze von diskreten Punkten ergeben, die z.B. zumindest zwei übertragenen OFDM-Symbolen entsprechen. In diesem Fall wird das Mitteln im Zeitbereich durchgeführt. Alternativ dazu kann das Mitteln über zumindest zwei OFDM-Symbole im Zeitbereich durchgeführt werden, so dass der Satz von diskreten Punkten aus einer Umwandlung eines gemittelten Zeitbereichsignals erhalten wird.
Um die Impulsantwort so zu verarbeiten, dass nicht regelmäßige Effekte aufgrund der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals verringert oder beseitigt werden, ist die Minimumsuchvorrichtung 101 wirksam, um nach einem Punkt zu suchen, der einen Minimalwert aufweist, wobei der Minimalwert einem bestimmten anderen Index zugeordnet ist.
Die Minimumsuchvorrichtung 101 kann z.B. wirksam sein, um den Minimalwert innerhalb eines Intervalls von Punkten zu suchen, das durch einen ersten und einen letzten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten definiert ist. Der erste und der letzte Ordnungsindex definieren das Intervall, das weniger Punkte als der Satz von diskreten Punkten umfasst, das aus einer Vorkenntnis des Kanals abgeleitet werden kann, d. h. einer bereits bekannten Kanallänge oder einer Kanalenergie. Das Intervall kann derart gesetzt werden, dass eine Energie von diskreten Werten in dem Intervall durch die Kanalenergie bestimmt wird. Zum Beispiel kann die Energie der diskreten Werte größer sein als die Hälfte der Kanalenergie. Außerdem kann die Energie von diskreten Werten in dem Intervall derart ausgewählt werden, dass die Energie eine Dimension der Kanalenergie aufweist, d. h. 80 % der Kanalenergie.
Falls die Kanallänge bereits bekannt ist, kann der letzte Ordnungsindex einem Punkt zugeordnet werden, der den höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, und der erste Ordnungsindex wird derart gesetzt, dass eine Größe, z.B. die Länge des Intervalls, durch die Kanallänge bestimmt wird. Die Kanallänge kann z.B. aus einer Länge eines Schutzintervalls erhalten werden, wenn z.B. ein OFTM-Übertragungsschema verwendet wird. Alternativ dazu kann eine maximale Kanallänge, die für das betrachtete Übertragungsszenario, d. h. städtisches Gebiet, typisch ist, angenommen werden. Die maximale Kanallänge ist bevorzugt die maximale Kanallänge, die unter Berücksichtigung des zugrunde liegenden Übertragungsszenarios erwartet werden kann, wobei die maximale Kanallänge bevorzugt nicht überschritten werden sollte.
Falls statt der Kanallänge die Kanalenergie bereits bekannt ist, wird dementsprechend der letzte Ordnungsindex dem Punkt zugeordnet, der den höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, und der erste Ordnungsindex wird derart gesetzt, dass eine Energie von diskreten Werten in dem Intervall durch die Kanalenergie bestimmt wird. Wie im Vorhergehenden erwähnt, kann die Kanalenergie z.B. von einer Autokorrelationsfunktion eines empfangenen Signals oder alternativ dazu von einer Kanalenergie abgeleitet werden, die für das betrachtete Übertragungsszenario typisch ist.
Die Punkte in dem Satz von diskreten Punkten können komplex oder real sein und können positive und negative Werte aufweisen. Somit kann die Minimumsuchvorrichtung 101 zum Bestimmen von Größen von Punkten wirksam sein, um die kleinsten Größen unter den Größen zu suchen. Die Minimumsuchvorrichtung kann ferner wirksam sein zum Suchen eines globalen Minimums in dem Satz von diskreten Punkten, oder um ein lokales Minimum innerhalb des vorbestimmten Intervalls zu suchen. Außerdem kann die Minimumsuchvorrichtung 101 zum Suchen einer Mehrzahl von lokalen Minima wirksam sein.
Die Minimumsuchvorrichtung 101 liefert über den Ausgang 105 das Minimum oder die Minima, die während der Suche gefunden wurden, an die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten. Die Einrichtung 107 kann z.B. wirksam sein, um Punkte zu manipulieren, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex aufweisen, der dem betrachteten Minimum in dem Satz von diskreten Werten oder in dem Intervall des Satzes von diskreten Werten zugeordnet ist. Basierend auf der Manipulation wird ein verarbeiteter Satz von Punkten erhalten, bei dem der Einfluss der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals verringert ist.
Es sollte hier erwähnt werden, dass die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten nicht nur zum Manipulieren von Punkten wirksam ist, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex aufweisen. Der Wert, der einem bestimmten Ordnungsindex zugeordnet ist, kann ebenfalls manipuliert werden. Außerdem kann sogar eine Anzahl von Werten, die Ordnungsindizes aufweisen, die kleiner als der bestimmte Ordnungsindex sind, auch manipuliert werden.
Die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten kann ferner wirksam sein, um den Satz von diskreten Punkten z.B. durch ein Platzieren von Punkten, die Ordnungsindizes aufweisen, die gleich oder über dem bestimmten Ordnungsindex sind, vor einem Punkt neu zu ordnen, der einen niedrigen Ordnungsindex des Satzes von diskreten Punkten aufweist. Falls der niedrige Ordnungsindex ein niedrigster Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten ist, kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren wirksam sein, um Punkte, die Ordnungsindizes aufweisen, die gleich oder über dem bestimmten Ordnungsindex sind, an den Beginn des Satzes von diskreten Punkten anzuhängen. Beide Operationen können durch ein neues Nummerieren der diskreten Punkte durchgeführt werden.
Die Einrichtung 107 zum Manipulieren kann ferner wirksam sein, um Werte der Punkte, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex aufweisen, auf Null zu setzen. In diesem Fall werden die jeweiligen Werte auf Null gesetzt, wobei Null ein Wert ist, der entweder durch eine Maschinengenauigkeit oder z.B. eine Systemmasse oder einen anderen Wert, der eine logische oder physische Null darstellt, bestimmt wird.
Anstatt Werte auf Null zu setzen, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex aufweisen, kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren ferner wirksam sein, um die Werte über dem bestimmten Ordnungsindex zu analysieren, um zu bestimmen, ob die Werte über dem bestimmten Ordnungsindex eine nützliche Kanalenergie enthalten, die verloren ginge, wenn die Werte auf Null gesetzt würden. Somit kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten wirksam sein, um einen Wert eines Punktes, der einen höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, mit einem vorbestimmten Wert zu vergleichen. Da die Punkte, die den höchsten Ordnungsindex aufweisen, einen letzten Wert einer ansteigenden Flanke einer Kanalimpulsantwort darstellen können, wobei die ansteigende Flanke nach der abfallenden Flanke der Kanalimpulsantwort erscheint aufgrund der abtastwertbeabstandeten Verarbeitung eines nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals, kann die Einrichtung 107 auf diese Weise diesen Wert analysieren, um zu bestimmen, ob Werte existieren, die höhere Ordnungsindizes als den bestimmten Ordnungsindex aufweisen, die zu der Kanalimpulsantwort beitragen und somit nicht vernachlässigt werden sollten.
Der vorbestimmte Wert kann z.B. ein erster Wert in dem Satz von diskreten Werten sein, z.B. der Wert, der einen niedrigsten Nummerierungsindex in dem Satz von diskreten Werten aufweist. Der Vergleich kann z.B. bei Größen von zu vergleichenden Werten oder bei absoluten Werten durchgeführt werden. Bei dem vorbestimmten Wert kann es sich jedoch um einen beliebigen anderen Wert handeln, der z.B. einen Größenpegel beschreibt, unter dem die Abtastwerte ignoriert werden können. Ein derartiger Größenpegel kann z.B. durch ein Mitteln über die Größen in dem Satz des diskreten Punktes bestimmt werden.
Die Punkte über dem Minimum, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex aufweisen, können z.B. auf Null gesetzt werden, wenn der Wert des Punktes, der den höchsten Index aufweist, geringer ist als der vorbestimmte Wert. Ansonsten, d. h. wenn der Wert größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten wirksam sein, um die Punkte, die Werte über dem Minimum aufweisen und Ordnungsindizes aufweisen, die höher als der bestimmte Ordnungsindex sind, am Beginn des Satzes von verarbeiteten Werten zu platzieren, was durch ein Neuordnen oder einfach ein neues Nummerieren durchgeführt werden kann.
Alternativ dazu kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten angeordnet sein, um eine Energie von diskreten Punkten, die Ordnungsindizes aufweisen, die höher als der bestimmte Ordnungsindex sind, mit einem vorbestimmten Energiewert zu vergleichen. Wie bereits erwähnt, kann dieser Energiewert aus einer Kanalenergie bestimmt werden. Der vorbestimmte Energiewert kann jedoch z.B. durch ein Berechnen einer Gesamtenergie des Satzes von diskreten Punkten und, um den vorbestimmten Energiewert zu erhalten, durch ein Skalieren der Gesamtenergie der diskreten Punkte abgeleitet werden, wobei der Skalierfaktor z.B. gleich 0,4 sein kann. Somit können die diskreten Werte über dem Minimum und über dem bestimmten Ordnungsindex auf Null gesetzt werden, wenn die Energie geringer ist als die vorbestimmte Energie, oder ansonsten, um die Punkte über dem Minimum, die Punkte, die andere Indizes aufweisen, die höher als der bestimmte Ordnungsindex sind, am Beginn des Satzes von diskreten Werten zu platzieren, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist.
Die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten kann ferner wirksam sein, um eine Länge des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten zu einer anderen Länge zu erweitern, die z.B. durch eine nachfolgende Fourier-Transformation benötigt wird. Dazu kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten den verarbeiteten Satz von diskreten Punkten derart erzeugen, dass eine Anzahl von Nullen zwischen die abfallende Flanke und die ansteigende Flanke der Kanalimpulsantwort eingefügt wird, um einen verarbeiteten Satz zu erhalten, der eine Länge aufweist, die sich von der Länge des Satzes von diskreten Punkten unterscheidet. Falls eine nachfolgende Fourier-Transformation angewendet wird, um den verarbeiteten Satz von diskreten Punkten zu dem Frequenzbereich umzuwandeln, kann die Länge des verarbeiteten Satzes dann gleich 2ⁿ sein, wobei n eine Ganzzahl ist.
Die Einrichtung 107 zum Manipulieren gibt den verarbeiteten Satz von diskreten Punkten aus, der mit [y(0), y(1), ..., y(k – 1)] bezeichnet ist, wobei k eine Anzahl von diskreten Punkten des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten bezeichnet, die sich von einer Anzahl n von diskreten Punkten des Satzes von diskreten Punkten unterscheiden kann.
2a zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der sich aus einer Manipulation eines Satzes von diskreten Punkten ergibt.
Der Satz von diskreten Punkten [x(0), x(1), x(2), ..., x(n – 2), x(n – 1)] besteht aus n diskreten Punkten, wobei n eine Ganzzahl ist. Jeder der diskreten Punkte ist durch einen diskreten Wert (x) gekennzeichnet, der einem Ordnungsindex zugeordnet ist, wie es in 2a gezeigt ist.
In 2a ist eine Neuordnung, die durch die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten durchgeführt wird, gezeigt, wobei ein erster Punkt y(0) des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der einen niedrigsten Ordnungsindex (0) aufweist, und ein nachfolgender diskreter Punkt y(1) durch ein Anbringen der letzten beiden diskreten Punkte des Satzes von diskreten Punkten an den Beginn des Satzes von diskreten Punkten erhalten werden, so dass der verarbeitete Satz von diskreten Punkten die gleichen diskreten Punkte wie der Satz von diskreten Punkten enthält, wobei die Punkte jedoch anderen Nummerierungsindizes zugeordnet sind. Zum Beispiel ist der erste diskrete Punkt des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten gleich einem diskreten Punkt x(n – 2) vor einem letzten diskreten Punkt x(n – 1) des Satzes von diskreten Punkten. Somit können die verarbeiteten Punkte durch ein einfaches Neunummerieren von Punkten in dem Satz von diskreten Punkten erhalten werden.
2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der durch eine Manipulation des Satzes von diskreten Punkten basierend auf einer Minimumsuche erhalten wird.
Anders als der verarbeitete Satz von diskreten Punkten, der in 2a gezeigt ist, wird der verarbeitete Satz von diskreten Punkten, der in 2b gezeigt ist, durch ein Manipulieren des Satzes von diskreten Punkten derart erhalten, dass ein erster diskreter Punkt in dem verarbeiteten Satz gleich dem diskreten Punkt vor dem letzten diskreten Punkt in dem Satz von diskreten Punkten ist, und die zweiten verarbeiteten diskreten Punkte gleich den letzten diskreten Punkten in dem Satz von diskreten Punkten sind. Nur beispielhaft sind die folgenden drei verarbeiteten diskreten Punkte gleich den ersten drei diskreten Punkten aus dem Satz von diskreten Punkten, und jegliche anderen folgenden verarbeiteten Punkte, beginnend mit einem Ordnungsindex (5), werden auf Null gesetzt.
2c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der durch eine Manipulation des Satzes von diskreten Punkten basierend auf einer Minimumsuche erhalten wird.
Der verarbeitete Satz von diskreten Punkten wird durch ein Manipulieren des Satzes von diskreten Punkten erhalten, derart, dass beispielsweise die ersten drei diskreten Punkte des Satzes von diskreten Punkten berücksichtigt werden, und die anderen diskreten Punkte in dem verarbeiteten Satz von diskreten Punkten auf Null gesetzt werden oder allgemein verworfen werden. Die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten kann z.B. einen derartigen verarbeiteten Satz von diskreten Punkten liefern, wenn z.B. die ansteigende Flanke, die für die letzten beiden diskreten Punkte in dem Satz von diskreten Punkten dargestellt ist, verworfen (vernachlässigt) werden kann, falls z.B. eine Aliasing-Energie die Energie der verworfenen Koeffizienten dominiert.
2d zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der sich aus dem manipulierten Satz von diskreten Punkten ergibt, wobei nur die ersten k diskreten Punkte eines Satzes von diskreten Punkten berücksichtigt werden, und wobei die verbleibenden diskreten Punkte des Satzes von diskreten Punkten verworfen werden. Somit weist der verarbeitete Satz von diskreten Punkten, wie es in 2d gezeigt ist, eine Länge auf, die kürzer ist als eine Länge des Satzes von diskreten Punkten, da nur die relevanten k Werte berücksichtigt werden, wobei der Ordnungsindex k–1 den bestimmten Ordnungsindex bezeichnen kann, der einem Minimalwert in dem Satz von diskreten Punkten zugeordnet ist.
Unter Bezugnahme auf 3 ist das erfindungsgemäße Konzept eines Verarbeitens einer Impulsantwort eines Kanals, die in einem Satz von diskreten Punkten enthalten ist, gezeigt.
Der Satz von diskreten Punkten, der in 3 gezeigt ist, wird z.B. aus einer diskreten Fourier-Transformation einer Abtastwertbeabstandeter-Kanal-Übertragungsfunktion eines nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals erhalten. Somit stellt der Satz von diskreten Punkten einen DFT-Block dar, wie es in 3 gezeigt ist. Aufgrund der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals erfolgt ein Aliasing, wie es durch eine periodische Erweiterung der Kanalimpulsantwort gezeigt ist.
Aufgrund der Aliasing-Effekte besteht die Kanalimpulsantwort, die in dem Satz von diskreten Punkten (DFT-Block) enthalten ist, aus diskreten Punkten in einer nicht korrekten Erscheinungsreihenfolge. Spezieller stellt eine Anzahl der letzten diskreten Punkte in dem Satz von diskreten Punkten eine ansteigende Flanke der Kanalimpulsantwort dar, wie es in 3 gezeigt ist, wobei eine zweite Anzahl von diskreten Punkten den verbleibenden Teil der Kanalimpulsantwort darstellt, der vor der ansteigenden Flanke erscheint.
Um die Kanalimpulsantwort abzuschließen, muss die ansteigende Flanke gefunden werden, da ihre Position nicht a priori bekannt ist. Dazu führt die erfindungsgemäße Minimumsuchvorrichtung eine Minimumsuche bei dem Satz von diskreten Punkten durch, um die diskreten Punkte zu finden, die einen Minimalwert aufweisen, der dem bestimmten Ordnungsindex zugeordnet ist, der im Vorhergehenden erwähnt wurde. Somit markiert der Minimalwert einen Beginn eines Intervalls, das aus Δn Werten besteht, die die ansteigende Flanke der Kanalimpulsantwort darstellen. Um die Kanalimpulsantwort derart neu zu ordnen, dass der verarbeitete Satz von diskreten Punkten eine Kanalimpulsantwort umfasst, die Koeffizienten in einer richtigen Erscheinungsreihenfolge aufweist, kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren eine zyklische Verschiebung durchführen, indem die letzten Δn diskreten Punkte an den Beginn des Satzes von diskreten Punkten angebracht werden, so dass der verarbeitete Satz von diskreten Punkten eine richtige Darstellung der Zeitbereichkanalimpulsantwort umfasst. Diese Darstellung ist nützlich, wenn der Kanal im Zeitbereich unter Verwendung d. h. eines verteilten Rückkopplungsentzerrers entzerrt wird.
Alternativ dazu kann die Einrichtung 107 eine Anzahl von Nullen zwischen der ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke einfügen, um eine Länge des Satzes von diskreten Punkten derart zu erweitern, dass ein verarbeiteter Satz von diskreten Punkten eine andere Länge aufweist, die z.B. für eine nachfolgende Fourier-Transformation erforderlich ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass nach Trennung und Null-Auffüllung die zyklische Verschiebung entfernt werden sollte. Ansonsten hätte die Kanalantwort bei der Frequenzbereich- (nach dem FFT-Block) Transformation eine zusätzliche Phasenverschiebung. Es sei auch darauf hingewiesen, dass ein Verschieben der Trenngrenzen oder eine zyklische Verschiebung äquivalente Operationen sind.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass diese Verschiebung nicht einmal einen Nutzen für Einzelsendeantennen für den Interpolationsfall hat. In diesem Fall werden die Nullen, die zur Interpolation eingefügt werden, bei den Enden des Satzes von diskreten Punkten eingefügt.
Wie im Vorhergehenden erwähnt, kann die Einrichtung 107 ferner eine Energie der ansteigenden Flanke auswerten, um zu entscheiden, ob die ansteigende Flanke auf Null gesetzt oder am Beginn des Satzes von diskreten Punkten angebracht werden könnte.
3 zeigt einen Ein-Eingang-Ein-Ausgang-Fall, bei dem nur eine Sendeantenne angewendet wird, um Informationen zu dem Empfangspunkt zu senden. Somit umfasst der Satz von diskreten Punkten, wie es in 3 gezeigt ist, nur eine Kanalimpulsantwort. Das erfindungsgemäße Konzept kann jedoch, wie es im Vorhergehenden erwähnt ist, auch bei MIMO-Übertragungssystemen angewendet werden, wo eine Mehrzahl von Sendepunkten Signale sendet, z.B. Pilotsequenzen, die zueinander orthogonal und phasenverschoben sind, zur Kanalschätzung. Falls somit ein DFT-basiertes Kanalschätzungsschema bei einer Kanalschätzung bei dem Empfänger angewandt wird, können die Phasenverschiebungen der Pilotsymbole zu Verzögerungen übersetzt werden, wobei ein Eingangssignal, das eine Überlagerung einer Mehrzahl von Signalen umfasst, basierend auf den Pilotsequenzen, die durch eine Mehrzahl von Kommunikationskanälen gesendet werden, zu einem umgewandelten Signal umgewandelt wird, so dass die Phasenverschiebungen zwischen der Mehrzahl von Pilotsymbolen zu Verzögerungen übersetzt werden. Somit kann ein Satz von diskreten Werten der umgewandelten Signale in eine Mehrzahl von Gruppen aufgeteilt werden, wobei jede Gruppe eine Verzögerung bezüglich der vorangehenden Gruppen aufweist, wobei jede Gruppe Kanalinformationen eines Kanals darstellt, z.B. eine Kanalimpulsantwort. Um die Phasenverschiebungen zu Verzögerungen umzuwandeln oder in anderen Worten um die Phasenverschiebungen zur Kanalschätzung auszunutzen, kann ein einzelner Transformator, z.B. ein DFT-basierter Transformator, zum Umwandeln der Phasenverschiebungen zu Verzögerungen angewendet werden, da die verzögerten Gruppen tatsächlich Kanalinformationen umfassen.
Somit kann bei einem MIMO-Szenario der Satz von diskreten Punkten mehrere Kanalimpulsantworten als Gruppen von diskreten Punkten enthalten, wobei zwei nachfolgende Gruppen in Bezug aufeinander verzögert sind.
Da jedoch reale Kanäle oft nicht-abtastwertbeabstandet sind, so dass die Gruppen von Punkten, die die Kanalinformationen des jeweiligen Kanals umfassen, miteinander ein Aliasing aufweisen. Außerdem kann zumindest einer der Gruppe, d. h. eine Kanalimpulsantwort, nicht durch ein einfaches Auswählen einer Anzahl von aufeinander folgenden diskreten Punkten charakterisiert werden, da z.B. eine ansteigende Flanke nach einer abfallenden Flanke der bestimmten Kanalimpulsantwort erscheinen kann, wie es im Vorhergehenden im Detail beschrieben ist.
4 zeigt einen Satz von diskreten Punkten, der eine Anzahl von Kanalimpulsantworten (Gruppen) umfasst, die in Bezug aufeinander verzögert sind. Insbesondere ist die Anzahl von Kanalimpulsantworten, die in dem Satz von diskreten Punkten enthalten sind, gleich N_T, wobei N_T eine Anzahl von Antennen (Sendepunkten) bezeichnet, die Informationen an einen Empfangspunkt senden.
Aufgrund der durchgeführten Transformation umfasst der Satz von diskreten Punkten die Anzahl von verzögerten Gruppen, die die Kanalimpulsantworten darstellen. Insbesondere entspricht eine erste Anzahl von diskreten Punkten des Satzes von diskreten Punkten einer Kanalimpulsantwort, eine zweite Anzahl von diskreten Punkten entspricht einer weiteren Kanalimpulsantwort, die bezüglich der ersten Anzahl von diskreten Punkten verzögert ist, usw.
Aufgrund der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals entspricht eine Anzahl von letzten diskreten Punkten in dem Satz von diskreten Punkten einer ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort, so dass die ansteigende Flanke Ordnungsindizes aufweist, die wesentlich höher als andere Indizes sind, die der ersten Anzahl von diskreten Punkten zugeordnet sind. Außerdem tritt ein Aliasing zwischen den jeweiligen Kanalimpulsantworten auf, und zusätzlich ist eine periodische Wiederholung des Satzes von diskreten Punkten, die durch Alias von Antenne und Alias von Antenne N_T gezeigt ist, vorhanden.
Wie es in 4 gezeigt ist, weist die ansteigende Flanke der Kanalimpulsantwort ein Aliasing mit einer weiteren Kanalimpulsantwort auf, so dass zwischen der weiteren Kanalimpulsantwort und der ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort eine Anzahl von Koeffizienten erscheint, die beiden zugewiesen werden kann: der ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort und der weiteren Kanalimpulsantwort.
Unter jetziger Bezugnahme auf die Kanalimpulsantwort und auf die weitere Kanalimpulsantwort, die in 4 gezeigt ist, entspricht die weitere Kanalimpulsantwort einem weiteren Kanal, der sich von einem weiteren Sendepunkt zu einem gemeinsamen Empfangspunkt erstreckt, wobei der weitere Kanal eine weitere abfallende Flanke aufweist, die mit der ansteigenden Flanke ein Aliasing aufweist, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, aufgrund der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals, der durch die Kanalimpulsantwort charakterisiert wird. Es sei jedoch hier darauf hingewiesen, dass der weitere Kanal, wie derselbe durch die weitere Kanalimpulsantwort dargestellt ist, auch nicht-abtastwertbeabstandet sein kann.
Um einen verarbeiteten Satz von diskreten Punkten zu erhalten, kann die erfindungsgemäße Minimumsuchvorrichtung 101, wie dieselbe in 1 gezeigt ist, wirksam sein zum Suchen nach einem Minimum innerhalb eines Intervalls, das durch einen ersten und einen zweiten Ordnungsindex definiert ist, wobei der zweite Ordnungsindex durch den höchsten Ordnungsindex eines Satzes von diskreten Punkten bestimmt wird, der mit N_P bezeichnet ist. Der erste Ordnungsindex kann z.B. durch ein Subtrahieren einer bereits bekannten maximalen Kanallänge von dem zweiten Ordnungsindex erhalten werden, was das Intervall ergibt.
Basierend auf dem Minimum, das in dem Intervall gefunden wird, kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten wirksam sein, um den verarbeiteten Satz von diskreten Punkten zu erzeugen, derart, dass Punkte, die Ordnungsindizes über dem Minimumpunkt aufweisen, d. h. über dem bestimmten Ordnungsindex, zu Ordnungsindizes in dem Satz von verarbeiteten Werten werden, die unter einem Punkt liegen, der einen niedrigsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist. Dies kann z.B. durch ein Anhängen der Werte, die der ansteigenden Flanke entsprechen, am Beginn des Satzes von diskreten Punkten durchgeführt werden, so dass der verarbeitete Satz von diskreten Punkten durch ein Neuordnen des Satzes von diskreten Punkten erzeugt wird.
Außerdem kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten wirksam sein, um eine Anzahl von Nullen zwischen der abfallenden Flanke der Kanalimpulsantwort und der ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort zum Erweitern der Kanalimpulsantwort einzufügen, derart, dass der verarbeitete Satz eine Länge aufweist, die sich von einer Länge des Satzes von diskreten Punkten unterscheidet, um den Satz der verarbeiteten Punkte an eine Länge anzupassen, die von einer nachfolgenden Fourier-Transformation benötigt wird.
Die Minimumsuchvorrichtung 103 kann ferner wirksam sein zum Suchen von mehreren Minimalwerten, derart, dass die Kanalimpulsantworten, die in dem Satz von diskreten Punkten enthalten sind, getrennt werden können. Zum Beispiel kann die Minimumsuchvorrichtung 107 wirksam sein, um nach einem weiteren Minimum zu suchen, wie es in 4 gezeigt ist, das nach der abfallenden Flanke der Kanalimpulsantwort erscheint. Um die Kanalimpulsantwort auszuwählen, kann die Einrichtung 107 wirksam sein, um für diskrete Punkte zwischen dem weiteren Minimum und dem Minimum auf Null zu setzen, so dass die verbleibenden diskreten Punkte als diskrete Punkte zugewiesen werden können, wie dieselben der Kanalimpulsantwort zugeordnet sind.
Außerdem kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten wirksam sein, um weitere diskrete Punkte, die der ansteigenden Flanke der ersten Kanalimpulsantwort zugeordnet sind, an den Beginn des Satzes von diskreten Punkten anzuhängen, um den verarbeiteten Satz von diskreten Punkten zu erhalten, wie es in 4 gezeigt ist, wobei die Kanalimpulsantworten durch Gruppen von jeweiligen aufeinander folgenden diskreten Punkten in dem Satz von diskreten Punkten dargestellt sind.
Außerdem kann die Einrichtung 107 zum Manipulieren von Punkten wirksam sein zum Neuordnen des Satzes von diskreten Werten, derart, dass Punkte, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex aufweisen, zu Ordnungsindizes werden, die niedriger als die Ordnungsindizes sind, die der folgenden Flanke in dem verarbeiteten Satz von diskreten Punkten zugeordnet sind.
Statt eines Durchführens einer Minimumsuche kann auch eine Schwellenoperation durchgeführt werden, um den Satz von diskreten Werten zu analysieren und um diskrete Werte zu erfassen, die erheblich zu der Kanalimpulsantwort beitragen. Die Schwelle kann durch eine Einrichtung zum Liefern einer Schwelle bestimmt werden, derart, dass die Schwelle höher ist als ein diskreter Wert, der eine Größe aufweist, die durch Aliasing dominiert wird, derart, dass die Schwelle niedriger ist als ein diskreter Wert, der eine Größe aufweist, die durch den Kanal statt durch das Aliasing dominiert wird. Die Schwelle kann z.B. aus einer bereits bekannten Kanallänge oder der bereits bekannten Kanalenergie bestimmt werden, derart, dass die Energie der diskreten Punkte (Koeffizienten) unter der Schwelle erheblich geringer ist als die bereits bekannte Kanalenergie, d. h. 0,2 der Energie.
Alternativ dazu kann die Schwelle ausgehend von einer Energie des Satzes von diskreten Punkten bestimmt werden, die immer berechnet werden kann. Somit kann die Schwelle durch eine Berechnung einer Energie des Satzes von diskreten Punkten und ein Bestimmen der Schwelle derart, dass die Werte unter der Schwelle keinen erheblichen Beitrag zu der Gesamtenergie der diskreten Punkte liefern, erhalten werden, z.B. kann die Schwelle derart gesetzt werden, dass die Energie von diskreten Punkten unterhalb der Schwelle geringer ist als 10 % der Gesamtenergie.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Einrichtung zum Liefern der Schwelle derart angeordnet sein kann, dass eine iterative Schwellenberechnung durchgeführt wird. Zum Beispiel kann die Einrichtung zum Liefern der Schwelle eine erste Schwelle liefern, eine Energie von Werten unter der Schwelle berechnen, eine zweite Schwelle liefern, eine Energie des diskreten Punktes unter der zweiten Schwelle berechnen usw., bis eine Schwelle gefunden wird, die z.B. die Energieanforderung erfüllt, die im Vorhergehenden beschrieben ist.
Um die Vergleichsoperation durchzuführen, kann die Vorrichtung bevorzugt eine Einrichtung zum Vergleichen von diskre ten Werten des Satzes von diskreten Werten mit der Schwelle aufweisen. Zum Beispiel kann der Vergleich durch ein Subtrahieren absoluter Werte der diskreten Werte von den Schwellen durchgeführt werden.
Um die Werte unter der Schwelle zu verarbeiten, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Verwerfen von diskreten Werten aufweisen, die z.B. eine Größe aufweisen, die geringer als die Schwelle ist. Insbesondere kann die Einrichtung zum Vergleichen und Verwerfen bei diskreten Punkten wirksam sein, die der ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort zugeschrieben sind.
Der Vorteil des im Vorhergehenden beschriebenen schwellenbasierten Lösungsansatzes besteht darin, dass die Schwellenoperation in Verbindung z.B. mit einem Minimumsuchen durchgeführt werden kann, so dass Werte über dem Minimum ferner analysiert und verworfen oder nicht verworfen werden können, abhängig von der gewählten Schwelle.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verarbeiten einer Impulsantwort eines Kanals, die in einem Satz von diskreten Punkten enthalten ist, wobei jeder Punkt einen diskreten Wert und einen Ordnungsindex aufweist, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, um einen verarbeiteten Satz von diskreten Werten zu erhalten, bei dem ein Aliasing, das durch einen nicht-abtastwertbeabstandeten Kanal bewirkt wird, verringert ist.
Die Vorrichtung, die in 5 gezeigt ist, weist eine Einrichtung 501 zum Liefern einer Schwelle auf, die einen Eingang 503 und einen Ausgang 505 aufweist. Der Ausgang 505 ist mit einer Einrichtung 507 zum Vergleichen verbunden. Die Einrichtung 507 zum Vergleichen weist einen Eingang 509 und einen Ausgang 511 auf, die mit einer Einrichtung 513 zum Verwerfen verbunden sind. Die Einrichtung 513 zum Verwerfen weist einen Eingang 515 und einen Ausgang 517 auf. Außerdem sind der Eingang 503 der Einrichtung 501, 509 der Einrichtung 507 und 515 für die Einrichtung 513 miteinander verbunden, so dass die Einrichtung 501, die Einrichtung 507 und die Einrichtung 513 parallel angeordnet sind, so dass über den jeweiligen Eingang ein Satz von diskreten Punkten, der mit [x(0), x(1), ..., x(n – 1)] bezeichnet ist, gleichzeitig empfangen wird. Die Einrichtung 513 zum Verwerfen liefert über den Ausgang 517 einen verarbeiteten Satz von diskreten Punkten, der mit [y(0), y(1), ..., y(k – 1)] bezeichnet ist.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Eingänge 503, 509 und 515 nicht miteinander verbunden sein müssen, solange die Einrichtungen 501, 507 und 513 in der Lage sind, bei dem Satz von diskreten Punkten oder sogar bei einer Anzahl von Kopien des Satzes von diskreten Punkten wirksam zu sein.
Der Satz von diskreten Punkten kann z.B. Kanalinformationen umfassen, die einem einzigen Kommunikationskanal zwischen einem Sendepunkt und einem Empfangspunkt zugeordnet sind. Der Satz von diskreten Punkten kann jedoch auch eine Mehrzahl von Kanalinformationen enthalten, z.B. eine Mehrzahl von Kanalimpulsantworten, wobei jede jeweilige Kanalimpulsantwort einem einer Mehrzahl von Kommunikationskanälen von einem entsprechenden Sendepunkt einer Mehrzahl von Sendepunkten zu dem Empfangspunkt entspricht. Ferner kann der Satz von diskreten Punkten sich aus einer abtastwertbeabstandeten Fourier-Transformation eines weiteren Satzes von diskreten Punkten ergeben, wobei es sich um eine Frequenzbereichdarstellung eines nicht-abtastwertbeabstandeten Zeitbereichkanals handelt.
Die Einrichtung 501 zum Liefern einer Schwelle ist angeordnet, um die Schwelle derart zu bestimmen, dass die Schwelle höher ist als ein diskreter Wert, dessen Größe durch das Aliasing dominiert wird, und derart, dass die Schwelle niedriger ist als ein diskreter Wert, der eine Größe aufweist, die durch den Kanal statt durch das Aliasing domi niert wird. In anderen Worten wird eine Energie der diskreten Werte, die durch Aliasing dominiert werden, aufgrund einer Energieausbreitung eines Werts über mehrere Werte aufgrund der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals durch die Aliasing-Energie dominiert. Andererseits weisen die Werte, die durch den Kanal dominiert werden, eine Energie auf, die im Wesentlichen durch den entsprechenden Kanalkoeffizient und nicht durch Aliasing-Energie bestimmt wird.
Die Einrichtung 510 zum Liefern einer Schwelle kann wirksam sein, um die Schwelle auf der Basis einer Energie von diskreten Punkten in dem Satz von diskreten Punkten zu liefern. Zum Beispiel kann eine Gesamtenergie des Satzes von diskreten Punkten berechnet werden, so dass die Schwelle durch ein geeignetes Skalieren der Gesamtenergie abgeleitet werden kann, so dass die Schwelle d. h. gleich 20 % der Gesamtenergie ist. Die Einrichtung 510 zum Liefern einer Schwelle kann jedoch auf mehrere Arten und Weisen wirksam sein, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist. Zum Beispiel kann die Einrichtung 501 angeordnet sein, um die Schwelle derart zu bestimmen, dass eine Energie des verarbeiteten Satzes von diskreten Werten höher ist als z.B. 80 % der Gesamtenergie des Satzes von diskreten Werten.
Um die Energie des verarbeiteten Satzes von diskreten Werten zu berechnen, kann eine Rückkopplungsschleife implementiert werden, so dass die Schwelle, die von einem Energiekriterium abhängt, genau berechnet werden kann, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist. Außerdem kann die Schwelle innerhalb eines Teilintervalls in dem Satz von diskreten Punkten auf eine ähnliche Weise bestimmt werden, wie es im Zusammenhang mit der Minimumsuchvorrichtung beschrieben ist. Zum Beispiel kann die Einrichtung 510 zum Liefern einer Schwelle z.B. bei einem Teilintervall wirksam sein, das eine Anzahl von letzten diskreten Punkten in dem Satz von diskreten Punkten umfasst, wobei die Anzahl z.B. durch eine bereits bekannte Kanallänge bestimmt werden kann. Eine Energie des Teilintervalls kann ferner mit einer Energie einer zweiten Anzahl von Punkten verglichen werden, die mit den Punkten beginnt, die einen niedrigsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweisen, wobei die zweite Anzahl von diskreten Punkten einem verbleibenden Teil der Kanalimpulsantwort zugeordnet werden kann, wenn die Anzahl von Punkten einer ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort zugeordnet wird. Falls die Energie der Anzahl von diskreten Punkten weniger als z.B. 20 % der Energie der zweiten Anzahl von diskreten Punkten ist, dann ist die Einrichtung 501 zum Liefern einer Schwelle in der Lage, die Schwelle derart zu bestimmen, dass die zu verwerfenden Punkte das Energiekriterium erfüllen.
Die Einrichtung 501 liefert die bestimmte Schwelle über das Ausgangssignal 505 an die Einrichtung 507 zum Vergleichen. Die Einrichtung 507 ist zum Vergleichen von Werten mit der Schwelle wirksam, wobei die Werte von dem Satz von diskreten Punkten sind.
Die Einrichtung 507 zum Vergleichen kann bei dem ganzen Satz von diskreten Punkten wirksam sein. Die Vergleichsoperation kann jedoch z.B. hinsichtlich einer Hardwarekomplexität effizient durchgeführt werden, wenn die zu vergleichenden Werte Ordnungsindizes aufweisen, die größer als ein vorbestimmter Index sind, wobei der vorbestimmte Index nur beispielsweise von einer Vorkenntnis einer Kanallänge oder einer Kanalenergie abgeleitet werden kann. Um eine Effizienz einer Vergleichsoperation zu erhöhen, kann der vorbestimmte Index derart ausgewählt werden, dass derselbe eine geschätzte oder bereits bekannte Länge des Kanals ohne Aliasing darstellt, d. h. dass derselbe ein Intervall darstellt, das diskrete Werte aufweist, die durch den Kanal statt durch Aliasing dominiert werden. Zum Beispiel kann der vorbestimmte Index derart ausgewählt werden, dass derselbe z.B. größer als 2/3 einer Kanallänge ist, beginnend mit einem niedrigsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten.
Die Einrichtung 507 zum Vergleichen kann z.B. die Einrichtung 503 zum Verwerfen über das Ausgangssignal 511 steuern. Genauer gesagt kann die Einrichtung 507 zum Vergleichen Steuerinformationen ausgeben, wie z.B. Ordnungsindizes von zu verwerfenden Werten oder andere Informationen, die es ermöglichen, dass die Einrichtung 513 zum Verwerfen bei diskreten Punkten wirksam ist, um den verarbeiteten Satz von diskreten Werten zu erhalten, der eine verkürzte Eingangskanalimpulsantwort umfassen kann.
Die Einrichtung 513 zum Verwerfen kann wirksam sein, um die zu verwerfenden Werte auf Null zu setzen, abhängig von den Informationen, die von der Einrichtung 507 zum Vergleichen erhalten werden. Auf diese Weise kann eine verkürzte Kanalimpulsantwort erreicht werden, da auf Null gesetzte Werte von der nachfolgenden Signalverarbeitung ausgeschlossen werden können. Außerdem kann die Einrichtung 513 wirksam sein, nur Werte zu verwerfen, die andere Indizes aufweisen, die größer als der vorbestimmte Index sind, und die kleiner als die Schwelle sind, so dass die Einrichtung 513 zum Verwerfen auf eine effizientere Weise hinsichtlich Hardwarekomplexität oder Verarbeitungsgeschwindigkeit wirksam sein kann. Wie bereits erwähnt, kann der vorbestimmte Index von einer Vorkenntnis einer Kanallänge oder Kanalenergie abgeleitet werden, so dass der vorbestimmte Index eine geschätzte Länge des Kanals ohne Aliasing darstellt.
Wie bereits erwähnt, kann der Satz von diskreten Punkten Kanalinformationen einer Mehrzahl von Kommunikationskanälen aufgrund eines MIMO-Übertragungsszenarios enthalten. Somit umfasst der Satz von diskreten Werten in diesem Fall eine weitere Impulsantwort eines weiteren Kanals, wobei sich der weitere Kanal von einem weiteren Sendepunkt zu einem gemeinsamen Empfangspunkt erstreckt.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein verarbeiteter Satz von diskreten Punkten bezüglich eines Satzes von diskreten Punkten gezeigt.
Im Gegensatz zu der Anordnung, die in 4 gezeigt ist, ist in 6 eine Schwelle gezeigt, um eine Funktionalität der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erläutern, die in Verbindung mit 5 erörtert ist.
Die Schwelle, die an die Einrichtung 507 zum Vergleichen geliefert wird, kann bei dem ganzen Satz von diskreten Punkten angewendet werden, so dass die Werte unter der Schwelle verworfen werden. Die Einrichtung 507 zum Vergleichen kann jedoch bei einem Intervall wirksam sein, das die ansteigende Flanke der Kanalimpulsantwort umfasst. In diesem Fall sind nur Werte zwischen der abfallenden Flanke der weiteren Kanalimpulsantwort und der ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort, die niedriger als die Schwelle sind, zu verwerfen. Es sei jedoch hier darauf hingewiesen, dass auch Werte, die gleich der Schwelle sind, verworfen werden können, da die Schwellenoperation von einer Definition einer oberen Grenze (Maximalwert) abhängt, die durch die Schwelle gegeben ist.
Falls die Schwellenoperation bei dem ganzen Satz von diskreten Punkten angewendet wird, können die Kanalimpulsantworten, die in dem Satz von diskreten Punkten enthalten sind, z.B. durch eine Auswähloperation getrennt werden, so dass eine jeweilige Anzahl von diskreten Punkten der jeweiligen Kanalimpulsantwort zugewiesen werden kann, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist.
Außerdem kann die Vorrichtung, die in 5 gezeigt ist, ferner eine Minimumsuchvorrichtung zum Suchen eines Punktes aufweisen, der einen Minimalwert in dem Satz von diskreten Werten aufweist, und wobei die Einrichtung zum Verwerfen ferner wirksam ist zum Verwerfen der Werte unter der Schwelle, die nach dem Minimum auftreten, das dem Minimal wert in dem Satz von diskreten Punkten zugeordnet ist. Dieser Lösungsansatz hat den Vorteil, dass die Schwelle nur in einer jeweiligen Nähe zu einem jeweiligen Minimum angewendet werden kann, wobei das jeweilige Minimum ein globales Minimum oder ein lokales Minimum innerhalb eines gegebenen Intervalls sein kann. Somit können die Kanalimpulsantworten, die in dem Satz von diskreten Punkten enthalten sind, wirksam getrennt werden, da nur notwendige Operationen durchgeführt werden müssen, die zu einer erhöhten Geschwindigkeit und einer verringerten Komplexität des erfindungsgemäßen Lösungsansatzes führen.
Außerdem kann die Vorrichtung, die in 5 gezeigt ist, eine Einrichtung zum Manipulieren von Punkten aufweisen, die bei dem verarbeiteten Satz von diskreten Punkten wirksam ist, der z.B. eine Anzahl von diskreten Punkten über der Schwelle aufweist. In diesem Fall können ein erster diskreter Punkt der Anzahl von diskreten Punkten, der einem diskreten Punkt folgt, der unter der Schwelle liegt und der einen höchsten Ordnungsindex der Punkte unter der Schwelle aufweist, und ein zweiter diskreter Punkt, der einen höchsten Ordnungsindex des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten aufweist, bestimmt werden, wobei der erste und der zweite diskrete Punkt einem Intervall zugeschrieben werden, das die ansteigende Flanke der Kanalimpulsantwort umfasst, die diskrete Punkte über der Schwelle aufweist und Ordnungsindizes aufweist, die größer als ein Ordnungsindex sind, der dem Minimum zugeordnet ist.
Basierend auf diesen Informationen kann die Einrichtung zum Manipulieren wirksam sein, um den Satz von verarbeiteten Werten neu zu ordnen, um einen verarbeiteten Satz von Werten zu erhalten, derart, dass die Anzahl von diskreten Punkten vor einem diskreten Punkt platziert wird, der einen niedrigen Ordnungsindex in dem verarbeiteten Satz von diskreten Punkten aufweist. Der niedrige Ordnungsindex kann ein niedrigster Ordnungsindex in dem verarbeiteten Satz von diskreten Punkten sein. In diesem Fall werden die diskreten Punkte, die der ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort zugeordnet sind, die Größen aufweisen, die größer als die Schwelle sind, und Ordnungsindizes, die größer als der Ordnungsindex sind, der dem Minimum zugeordnet ist, an den Beginn des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten angebracht, wie es in 6 gezeigt ist, wobei Δn eine Anzahl von angebrachten Koeffizienten (Werten) bezeichnet.
Außerdem kann die Einrichtung zum Manipulieren wirksam sein, um eine Anzahl von Nullen an den verarbeiteten Satz von diskreten Punkten anzuhängen, zum Erweitern einer Länge des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, die z.B. gleich 2ⁿ sein kann, wobei n eine Ganzzahl ist.
Außerdem kann die Einrichtung zum Manipulieren wirksam sein zum Einfügen einer Anzahl von Nullen zwischen einer abfallenden Flanke und einer ansteigenden Flanke, wobei der Index, der die Stelle bezeichnet, wo die Nullen eingefügt werden müssen, z.B. durch einen Index bestimmt werden kann, der dem Minimalwert zugeordnet ist. Unter erneuter Bezugnahme auf 6 kann eine Anzahl von Nullen zwischen der abfallenden Flanke der weiteren Kanalimpulsantwort und der ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort eingefügt werden, um die Länge des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten zu erweitern. Außerdem kann die Einrichtung zum Manipulieren wirksam sein, um die Werte nach der Kanalimpulsantwort und vor der ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort auf Null zu setzen, so dass der verarbeitete Satz von diskreten Punkten nur die Punkte umfasst, die der Kanalimpulsantwort zugeordnet sind.
Um Kanalinformationen einer Mehrzahl von Kanälen in einem MIMO-Fall auszuwählen, wie es in Verbindung mit den 4 und 6 erörtert ist, kann die Einrichtung zum Manipulieren in der Lage sein, eine jeweilige Kanalimpulsantwort der Kanalimpulsantworten auf der Basis einer Minimumsuche oder einer Schwellenoperation auszuwählen. Somit kann die Einrichtung zum Manipulieren als eine Auswähleinrichtung zum Auswählen einer Gruppe aus dem Satz von diskreten Punkten angeordnet sein, wobei die Gruppe, wie es im Vorhergehenden erörtert ist, diskrete Punkte umfasst, die die Kanalimpulsantwort darstellen, wobei die Gruppe eine Anzahl von diskreten Punkten umfasst.
Die Anzahl von diskreten Punkten kann durch eine bereits bekannte Kanallänge bestimmt werden. Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Anzahl von diskreten Punkten, die in einer Gruppe enthalten sind, nicht unbedingt aus Punkten bestehen muss, die aufeinander folgen. Unter erneuter Bezugnahme auf 6 ist ersichtlich, dass die Gruppe, die die vollständige Kanalimpulsantwort enthält (die auch die ansteigende Flanke umfasst), diskrete Punkte umfasst, die nicht aufeinander folgen, aufgrund der ansteigenden Flanke der Kanalimpulsantwort, die von dem restlichen Teil der Kanalimpulsantwort getrennt ist.
Falls somit die ansteigende Flanke als ein wesentlicher Teil der Kanalimpulsantwort angesehen wird, kann die Einrichtung zum Manipulieren eines Neuordnung des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten vor einem Auswählen durchführen, um Gruppen zu erreichen, die aus aufeinander folgenden diskreten Punkten bestehen, die eine bestimmte Kanalimpulsantwort charakterisieren, so dass die Gruppen, die die Kanalinformationen umfassen, z.B. durch ein Auswählen der Anzahl von aufeinander folgenden diskreten Punkte getrennt werden können, beginnend mit einem diskreten Punkt, der einen niedrigsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten oder in dem verarbeiteten Satz von diskreten Punkten aufweist. Außerdem ist, wenn keiner der Kommunikationskanäle ein nicht-abtastwertbeabstandeter Kanal ist, die weitere Manipulation vor einem Auswählen nicht nötig, da die Einrichtung zum Manipulieren die Gruppe auf eine einfache Weise durch ein aufeinander folgendes Auswählen der Anzahl von aufeinander folgenden diskreten Punkten auswählt.
Die erfindungsgemäße Minimumsuchvorrichtung kann jedoch wirksam sein zum Auswählen eines ersten und eines zweiten Minimums, um die Gruppen effizienter auszuwählen. Das erste Minimum kann einem ersten Ordnungsindex zugeordnet sein, wobei das erste Minimum sich z.B. in einem ersten Intervall befindet, das eine Länge aufweist, die durch eine bereits bekannte Kanallänge oder durch eine maximale Kanallänge bestimmt wird. Die maximale Kanallänge wird durch eine Länge eines längsten Kanals unter den zu schätzenden Kanälen bestimmt.
Im Gegensatz dazu kann das zweite Minimum einem zweiten Ordnungsindex zugeordnet sein, wobei das zweite Minimum sich in einem zweiten Intervall befindet, das eine Länge aufweist, die durch die bereits bekannte Kanallänge bestimmt wird. Das zweite Intervall kann durch die abfallende Flanke der weiteren Kanalimpulsantwort und die ansteigende Flanke der Kanalimpulsantwort bestimmt werden, die beide in 6 gezeigt sind. Das erste Intervall kann diskrete Punkte umfassen, die dem restlichen Teil der Kanalimpulsantwort und z.B. einer ansteigenden Flanke einer folgenden Kanalimpulsantwort zugeordnet sind.
Um die Gruppe auszuwählen, die Kanalinformationen von einem bestimmten Kanal umfasst, kann eine vorangehende Manipulation der auszuwählenden Werte, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, vermieden werden, falls die Auswähleinrichtung einen ersten Satz von diskreten Punkten auswählt, der sich von dem diskreten Punkt, der die niedrigste Ordnungsnummer in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, zu dem diskreten Punkt erstreckt, der den ersten Ordnungsindex aufweist, so dass der wesentlichste Teil der Kanalimpulsantwort gefunden wird, und um einen zweiten Satz von aufeinander folgenden diskreten Punkten auszuwählen, der sich von dem diskreten Punkt, der den zweiten Ordnungsindex aufweist, zu dem diskreten Punkt erstreckt, der den höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist. In diesem Fall ist der zweite Satz von diskreten Punkten die ansteigende Flanke der Kanalimpulsantwort, und der erste Satz von diskreten Punkten ist der Teil der Kanalimpulsantwort nach der ansteigenden Flanke.
In 7 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schätzen einer Mehrzahl von Kanälen einschließlich einer Auswähleinrichtung gezeigt.
Die Vorrichtung, die in 7 gezeigt ist, weist einen Multiplizierer 701 auf, der zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist. Der Ausgang des Multiplizierers 701 ist mit einem Transformator 703 verbunden, der eine Mehrzahl von Ausgängen zum Liefern eines umgewandelten Signals aufweist. Die Mehrzahl von Ausgängen des Transformators 703 ist mit einer Auswähleinrichtung 105 verbunden, die einen Steuereingang 704 aufweist, der eine Verzögerungsinformation für eine richtige Gruppenauswahl liefert. Die Auswähleinrichtung 705 weist eine Mehrzahl von Ausgängen auf, wobei eine Anzahl von Ausgängen gleich einer Anzahl von Eingängen der Auswähleinrichtung 705 und somit gleich einer Anzahl von Ausgängen des Transformators 703 ist. Die Mehrzahl von Ausgängen der Auswähleinrichtung 105 ist mit einer Einrichtung 707 zum Bestimmen von Kanalinformationen verbunden, wobei die Einrichtung 707 eine Mehrzahl von Ausgängen aufweist.
Die Vorrichtung, die in 7 gezeigt ist, zeigt das erfindungsgemäße Kanalschätzungsschema geringer Komplexität, das auf Pilotsignalen basiert, die innerhalb des vorbestimmten Orthogonalitätsbereichs zueinander orthogonal sind und eine Phasenverschiebung in Bezug aufeinander aufweisen. Falls die Pilotsequenzen, die aus Pilotsymbolen gebildet sind, wobei jede der Pilotsequenzen einem von einer Mehrzahl von Sendepunkten entspricht, durch die gleiche Komplexamplitudensequenz verwürfelt werden, umfassen die Pilotsequenzen eine Komplexamplitudensequenz und Phaseninformationen. Die Sendepunkte senden dann Signale basierend auf den Pilotsequenzen durch eine Mehrzahl von Kommunikationskanälen, wobei vor dem Senden die Pilotsequenzen z.B. unter Verwendung eines OFDM-Modulationsschemas moduliert werden. Ein Signal, das an einem Empfangspunkt (in 7 nicht gezeigt) empfangen wird, umfasst eine Überlagerung der Mehrzahl von gesendeten Signalen und möglicherweise eine Mehrzahl von überlagerten Verzerrungssignalen, die Kanalrauschen darstellen. Nach einer Demodulation, die durch ein Anwenden eines OFDM-Demodulationsschemas durchgeführt wird, wird ein empfangenes Signal erhalten, das in 7 gezeigt ist. Der Multiplizierer 701 ist somit wirksam, um das empfangene Signal mit einer konjugiert komplexen Version der Amplitudensequenz (Verwürfelungssequenz) zu multiplizieren, um die Amplitudeninformationen und die Phasenverschiebung zu entfernen, die in jede der Pilotsequenzen durch ein Verwürfeln eingeführt wurden. Das empfangene Signal ist ein Satz von aufeinander folgenden diskreten empfangenen Signalwerten, und der Multiplizierer 701 ist wirksam, um eine einfache komplexe Multiplikation für jeden Wert des Satzes von aufeinander folgenden diskreten empfangenen Signalwerten und einen entsprechenden Wert eines Satzes von aufeinander folgenden diskreten konjugiert komplexen Amplitudensignalwerten durchzuführen, so dass nach einer Anzahl von einzelnen komplexen Multiplikationen ein Satz von aufeinander folgenden diskreten Eingangswerten eines Eingangssignals erhalten wird.
Das Eingangssignal umfasst eine Überlagerung von Signalen, die auf einer Mehrzahl von Pilotsequenzen basieren, die z.B. auf einer ersten, einer zweiten und einer dritten Pilotsequenz basieren, die von einem ersten, einem zweiten und einem dritten Sendepunkt gesendet werden. Somit enthält das Eingangssignal Phasenverschiebungen der Pilotsequenzen, wobei die Phasenverschiebungen nicht durch weitere Vormultiplikationen entfernt werden. Stattdessen wird das Eingangssignal an den Transformator 703 geliefert, der wirksam ist, um die Phasenverschiebungen in Verzögerungen zu übersetzen.
Der Transformator 703 kann ein beliebiger Transformator sein, der in der Lage ist, Phasenverschiebungen in Verzögerungen zu übersetzen. Zum Beispiel führt der Transformator 703 eine Fourier-Transformation oder eine schnelle Fourier-Transformation oder eine diskrete Fourier-Transformation oder eine inverse Fourier-Transformation oder eine inverse schnelle Fourier-Transformation oder eine inverse diskrete Fourier-Transformation des Eingangssignals durch. Insbesondere ist das Eingangssignal ein Satz von aufeinander folgenden Eingangssignalwerten, und der Transformator ist wirksam, um den Satz von aufeinander folgenden Eingangssignalwerten zu dem umgewandelten Signal umzuwandeln, bei dem es sich um einen Satz von diskreten Werten handelt, wobei eine Gesamtanzahl von diskreten Werten des Satzes von diskreten Werten des umgewandelten Signals gleich einer Gesamtanzahl von Eingangssignalwerten in dem Satz von Eingangssignalwerten ist.
Somit ist der Transformator wirksam, um einen einzigen Transformationsalgorithmus durchzuführen, der bei dem Satz von diskreten Werten angewendet wird, wobei der Transformationsalgorithmus z.B. einer der Algorithmen sein kann, die im Vorhergehenden erwähnt wurden, der bei der Gesamtanzahl von Eingangssignalwerten angewendet wird. Die Länge des Eingangssignals entspricht einer Länge einer Trainings- oder Pilotsequenz multipliziert mit einer Gesamtanzahl von Sendepunkten. Somit ist die Länge des umgewandelten Signals gleich der Länge des Eingangssignals.
Die Auswähleinrichtung 705 wählt eine Anzahl von Gruppen aus, wobei die Anzahl von Gruppen gleich der Gesamtzahl von Sendepunkten ist, um ausgewählte Gruppen zu erhalten, wobei jede Gruppe aus einer gleichen Anzahl von aufeinander folgenden diskreten Werten des Satzes von diskreten Werten des umgewandelten Signals besteht. Die Auswähleinrichtung ist wirksam, um als eine Gruppe eine Anzahl von aufeinander folgenden diskreten Werten auszuwählen, wobei die Anzahl von aufeinander folgenden diskreten Werten gleich der Gesamtanzahl von diskreten Werten des umgewandelten Signals geteilt durch die Gesamtanzahl von Sendepunkten ist, wobei die Gesamtzahl von diskreten Werten durch den Transformator erhalten wird.
Zum Beispiel ist die Auswähleinrichtung wirksam, um Gruppen derart auszuwählen, dass ein erster diskreter Wert des Satzes von diskreten Werten ein erster diskreter Wert in einer ersten Gruppe an dem Ausgang der Auswähleinrichtung ist, und ein erster diskreter Werte einer zweiten Gruppe von diskreten Werten ein diskreter Wert in dem Satz von diskreten Werten ist, der einem diskreten Wert folgt, der die höchste Ordnung der Werte aufweist, die ausgewählt werden, um die erste Gruppe zu erhalten, wobei die erste Gruppe und die zweite Gruppe entsprechende verschiedene Verzögerungen aufweisen, wobei die Verzögerungen durch den Transformator erhalten werden. Falls das Eingangssignal auf eine überlagerte Weise ein drittes Signal umfasst, das auf einer dritten Pilotsequenz basiert, die von einem dritten Sendepunkt sendbar ist, übersetzt der Transformator eine weitere Phasenverschiebung der dritten Gruppe in eine weitere Verzögerung, so dass eine dritte Gruppe des Satzes von diskreten Werten Kanalinformationen eines dritten Kanals von dem dritten Sendepunkt zu dem Empfangspunkt umfasst, und die Auswähleinrichtung die dritte Gruppe aus dem Satz von diskreten Werten auswählt, um eine ausgewählte dritte Gruppe zu erhalten, die eine weitere Verzögerung aufweist, die der dritten Gruppe zugeordnet ist. Falls somit das Eingangssignal eine Mehrzahl von überlagerten Signalen umfasst, die einer Mehrzahl von Sendepunkten entsprechen, wählt die Auswähleinrichtung 705 eine weitere Gruppe der Mehrzahl von Gruppen auf der Basis einer Verzögerung aus, die der weiteren Gruppe entspricht, wie es in 7 gezeigt ist.
Die Gruppen, die durch die Auswähleinrichtung basierend auf einer Verzögerungsinformation über das Steuereingangssignal 704 oder basierend auf einer festen Einstellung (in diesem Fall wird kein Steuereingangssignal benötigt) ausgewählt werden, werden an die Einrichtung 707 zum Bestimmen von Kanalinformationen basierend auf den ausgewählten Gruppen geliefert. Falls die Pilotsymbole innerhalb des Orthogonalitätsbereichs orthogonal zueinander sind, und falls die Pilotsymbole eine vorbestimmte Phasenverschiebung in Bezug aufeinander aufweisen, enthält jede der ausgewählten Gruppen Kanalinformationen, die einem bestimmten Kanal von einem bestimmten Sendepunkt zu dem Empfangspunkt entsprechen. In diesem Fall ist die Einrichtung 707 wirksam, um die ausgewählten Gruppen zu empfangen und die ausgewählten Gruppen auszugeben, da jede der Gruppen Kanalinformationen des bestimmten Kanals umfasst, wie es später gezeigt wird. Um die ausgewählten Gruppen auszugeben, kann die Einrichtung 707 so konzipiert sein, dass die Eingänge der Einrichtung 707 direkt mit den Ausgängen der Einrichtung 707 verbunden sind. Falls kein Kanalrauschen vorliegt oder falls das Kanalrauschen vernachlässigbar ist, gibt die Einrichtung 707 zum Bestimmen von Kanalinformationen die ausgewählten Gruppen aus, wobei jede Gruppe z.B. eine Kanalimpulsantwort eines bestimmten Kanals als Kanalinformationen umfasst. Außerdem kann die Einrichtung 707 eine Zeitfrequenzumwandlungseinrichtung umfassen, z.B. einen DFT-basierten Transformator zum Erhalten einer Kanalübertragungsfunktion durch ein Umwandeln der bestimmten Kanalimpulsantwort eines bestimmten Kanals zum Frequenzbereich, um die Kanalübertragungsfunktion als die Kanalinformationen zu erhalten.
Die Auswähleinrichtung 705 kann ferner über das Steuereingangssignal 704 gesteuert werden, wobei die Minimumsuchvorrichtung, die die Auswähleinrichtung steuert, aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt ist.
Abhängig von Pilotsequenzen, die bei einer Kanalschätzung angewendet werden, können eine Gruppe der ausgewählten Gruppen und eine weitere Gruppe der ausgewählten Gruppen Kanalinformationen eines Kanals und Kanalinformationen eines weiteren Kanals auf eine überlagerte Weise umfassen. Außerdem kann abhängig von der Gestaltung der Pilotsequenzen eine Gruppe der ausgewählten Gruppen eine Überlagerung der Kanalinformationen eines Kanals, der mit einem Phasenverschiebungsfaktor multipliziert wird, und einer weiteren Kanalinformation eines weiteren Kanals, der mit einem weiteren Phasenverschiebungsfaktor multipliziert wird, umfassen, wobei eine weitere Gruppe der ausgewählten Gruppen eine Überlagerung der Kanalinformationen des Kanals, der mit dem konjugiert komplexen Phasenverschiebungsfaktor multipliziert wird, und der weiteren Kanalinformationen des weiteren Kanals, der mit dem konjugiert komplexen weiteren Phasenverschiebungsfaktor multipliziert wird, umfassen kann, wobei der Phasenverschiebungsfaktor und der weitere Verschiebungsfaktor durch die Gestaltung der Pilotsequenzen bewirkt werden. In diesem Fall ist die Einrichtung 107 wirksam, um die Kanalinformationen des Kanals und die weiteren Kanalinformationen des weiteren Kanals unter Verwendung der Gruppe und der weiteren Gruppe z.B. durch ein Lösen eines Satzes von linearen Gleichungen und ein Entfernen der zusätzlichen Phasenverschiebungsfaktoren zu bestimmen. Zum Beispiel wendet die Einrichtung 707 Phasenverschiebungsoperationen und Additionen und/oder Subtraktionen bei der Gruppe und bei der weiteren Gruppe an, um Kanalinformationen zu bestimmen. Falls z.B. Pilotsequenzen, die auf Spalten einer Hadamard-Matrix basieren, bei einer Kanalschätzung angewendet werden, dann ist der Phasenverschiebungsfaktor abhängig von einer Phasenverschiebung von 180° geteilt durch die Gesamtanzahl von Sendepunkten. Unter Verwendung dieser Informationen werden die bekannten Phasenverschiebungen entfernt, um die Kanalinformationen zu bestimmen.
Falls das Kanalrauschen nicht vernachlässigt werden kann, werden die Kanalinformationen in den ausgewählten Gruppen durch ein Verzerrungssignal beeinflusst, das mit dem Kanalrauschen in Beziehung steht. Um das Verzerrungssignal zu unterdrücken, kann die Einrichtung 107 eine Schätzeinrichtung aufweisen, die wirksam ist, um die Kanalinformationen von den verfälschten Kanalinformationen z.B. durch ein Anwenden einer Kleinster-Mittlerer-Quadrierter-Fehler- (MMSE-) Schätzeinrichtung, einer Kleinste-Quadrate- (LS-) Schätzeinrichtung, einer Maximale-Wahrscheinlichkeit- (ML-) Schätzeinrichtung oder einer Maximal-A-Posteriori- (MAP-) Schätzeinrichtung (wobei es sich um ein bestimmtes Ausführungsbeispiel einer ML-Schätzeinrichtung handelt) zu schätzen. Falls die MMSE-Schätzeinrichtung angewendet wird, um Kanalinformationen zu schätzen, führt die Schätzeinrichtung ein Filtern der verfälschten Kanalinformationen durch, wobei das Filter Filterkoeffizienten aufweist, wobei jeder Filterkoeffizient aus einer Multiplikation einer ersten Matrix mit einer zweiten Matrix bestimmbar ist, wobei die erste Matrix eine Kreuzkorrelations- (im Allgemeinen: Kreuzkovarianz-) Matrix zwischen Kanalinformationen und verfälschten Kanalinformationen ist, und die zweite Matrix eine Inverse einer Autokorrelations- (im Allgemeinen: Autokovarianz-) Matrix der verfälschten Kanalinformationen ist.
Die Pilotsequenzen, die bei einer Kanalschätzung bei einem OFDM-Übertragungssystem angewendet werden, werden normalerweise verwendet, um diskrete Träger bei einem Mehrträgermodulationsschema zu einem vorbestimmten Zeitmoment zu modulieren, der dem Zeitmoment entspricht, zu dem Pilotsequenzen zu senden sind. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Steuerung aufweisen zum Erfassen des Eingangssignals bei einem empfangenen Signal und zum Aktivieren des Transformators, der Auswähleinrichtung oder der Einrichtung zum Erfassen nur dann, wenn das Eingangssignal, das Pilotsequenzen umfasst, bei dem empfangenen Signal erfasst wird.
Alternativ dazu können die Pilotsequenzen verwendet werden, um den gleichen Pilotträger bei einem Mehrträgermodulationsschema zu modulieren, um zeitveränderliche Koeffizienten einer Kanalübertragungsfunktion eines Kommunikationskanals zu schätzen, wobei die Koeffizienten der Kanalübertragungsfunktion durch den Pilotträger bestimmt werden. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuerung zum Erfassen des Pilotträgers bei einem empfangenen Signal, einschließlich aufeinander folgender modulierter Mehrträgersymbole, und zum Sammeln von Werten des Pilotträgers zu Zeitmomenten, die den Sendemomenten entsprechen, um das Eingangssignal zu erhalten, aufweisen, wobei die Kanalinformationen, die durch ein Verarbeiten des Eingangssignals unter Verwendung der Transformatorauswähleinrichtung und der Einrichtung zum Erfassen erhalten werden, ein Verhalten eines Mehrträgerkanals von Sendepunkten zu Empfangspunkten umfasst, das durch den Pilotträger über der Zeit definiert ist. Die Kanalinformationen, die das Verhalten der Mehrträgerkanäle umfassen, stehen z.B. in Beziehung zu einer Geschwindigkeit eines Mobilempfängers, was z.B. eine Doppler-Verschiebung bezüglich der relativen Geschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger bewirkt. Um die Doppler-Verschiebung zu schätzen, können Veränderungen eines Koeffizienten der Kanalübertragungsfunktion über der Zeit ausgenutzt werden.
Falls die Pilotsequenzen zu unterschiedlichen Zeitmomenten gesendet werden und nicht aufeinander folgen, wird bevorzugt eine Interpolation durchgeführt, um Zwischenwerte von Kanalinformationen zwischen Zeitmomenten zu erhalten, die den Zeitmomenten entsprechen, zu denen Pilotsequenzen gesendet werden. Somit kann die Einrichtung zum Bestimmen von Kanalinformationen eine weitere Einrichtung zur Interpolation aufweisen, die wirksam ist, um zwischen einer ersten Kanalinformation, die zu einem ersten Zeitmoment erhalten wird, und einer zweiten Kanalinformation, die zu einer zweiten Zeitinstanz erhalten wird, zu interpolieren, wobei die interpolierten Zwischenkanalinformationen z.B. durch ein Anwenden einer bekannten Wiener-Interpolationstechnik (Wiener-Filter) basierend auf den ersten und den zweiten Kanalinformationen oder z.B. durch ein Anwenden eines Lagrange-Interpolationsschemas bestimmt werden können.
Außerdem kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum Senden des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der die Kanalimpulsantwort in richtiger Erscheinungsreihenfolge aufweist, an einen Datendetektor aufweisen. Der Datendetektor kann z.B. wirksam sein zum Durchführen einer weiteren Kanalschätzung, z.B. zur Verwendung eines Einflusses von Kanalrauschen.
Um eine abtastwertbeabstandete Beschaffenheit des Kanalmodells mathematisch zu beschreiben, wird Bezug genommen auf 3.
Ein Kanal ist als abtastwertbeabstandet definiert, wenn die Abgriffverzögerungen τ_q Vielfache des Abtastmoments T_spl sind, d. h. τq = Tsplβq; 1 ≤ q ≤ Q0 wobei β_q eine beliebige Ganzzahl ist, die größer oder gleich Null ist. Ohne einen Verlust an Allgemeinheit werden die Abgriffverzögerungen in aufsteigender Reihenfolge sortiert, derart, dass 0 ≤ β₁ < β₂ < ··· <
≤ Q. In diesem Fall wird H (μ) / l,i zu der diskreten Fourier-Transformation der Kanalimpulsantwort H (μ) / l,n. Somit kann H (μ) / l,i in Matrixschreibweise ausgedrückt werden: H'(μ)l = Fh'(μ)l wobei F die DFT-Matrix einer Dimension N_GI × N_c darstellt, definiert durch
Leider sind bei einem realen Kanal die Abgriffsverzögerungen τ_q keine Vielfachen der Abtastdauer T_spl. Solange Kanalschätzungstechniken im Frequenzbereich verwendet werden, ist das abtastwertbeabstandete Kanalmodell ausreichend. Kanalschätzungstechniken im Zeitbereich, die auf einer DFT-Transformation basieren, ermöglichen ein exaktes Bewahren der Kanalimpulsantwort durch eine inverse diskrete Fourier-Transformation (IDFT) H' (μ) / l = F^Hh' (μ) / l. Im Folgenden wird gezeigt, dass dies bei einem Kanal mit beliebigem τ_q nicht möglich ist. Somit modelliert bei Kanalschätzungstechniken im Zeitbereich der abtastwertbeabstandete Kanal einen realen Mobilfunkkanal nicht realistisch.
Bei dem nicht-abtastwertbeabstandeten Kanalmodell sind die Abgriffsverzögerungen keine Vielfachen des Abtastmoments zumindest bei einem Abgriff. Dieses Modell sollte für eine Zeitbereichkanalschätzung verwendet werden, die auf einer DFT-Transformation basiert. Bei Kanalschätzungstechniken im Zeitbereich ist die folgende Schätzung interessant:
wobei T eine Transformationsmatrix darstellt, die die Kanalimpulsantwort in den Frequenzbereich umwandelt, und
die μ-te Kanalimpulsantwort bezeichnet, die von einer abtastwertbeabstandeten Fourier-Transformation einer Kanalübertragungsfunktion eines nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals erhalten wird.
In Skalarform werden die Einträge von
zu
wobei
Zur Ableitung der oben genannten Gleichung wurden die Eigenschaften von exponentiellen Reihen ausgenutzt. Die exponentiellen Reihen seien definiert durch
Mit dieser Definition wird Folgendes erhalten:
Es ist ersichtlich, dass die Leistung jedes Abgriffs nicht an einer bestimmten Position örtlich begrenzt ist, sondern über den gesamten Zeitbereich verteilt ist. Dies liegt an einem Fenstern der Kanalübertragungsfunktion durch ein rechteckiges Fenster mit einer Bandbreite N_c/T, was einer Faltung mit einer Sinc-Funktion im Zeitbereich entspricht. Dieses Phänomen wird Lecken genannt. Nur wenn τ (μ) / q eine Ganzzahl ist, verschwindet das Lecken und der abtastwertbeabstandete Kanal wird erhalten. Außerdem ist, da die Kanalübertragungsfunktion in Frequenz abgetastet wird, ihre Transformation im Zeitbereich periodisch mit N_FFT, somit
wobei m eine beliebige Ganzzahl ist. Da
periodisch und nicht zeitlich begrenzt ist, kann ein Aliasing nicht vermieden werden. Dies ist besonders bei einer DFT-basierten Interpolation ein Problem.
Um die Aliasing-Effekte zu minimieren, wird
zyklisch um Δn = (N_FFT – Q)/2 Abtastwerte verschoben
wobei das * eine zyklische Faltung bezeichnet. Dann hat der nicht-abtastwertbeabstandete Kanal den größten Signalteil in dem Intervall 1 ≤ n ≤ Q_nss. Dies ermöglicht es,
auf die wesentlichsten Q_nss Abgriffe abzuschneiden. Eine derartige Näherung ist für die Ableitung von Kanalschätzungstechniken im Zeitbereich notwendig. Die zyklische Verschiebung erfolgt nur, um die Schreibweise zu vereinfachen. Insbesondere wenn Interpolation vorliegt, ist die formale Beschreibung wesentlich einfacher innerhalb eines kohärenten Intervalls 1 ≤ n ≤ Q_nss anstatt der ursprünglichen Intervalle 1 ≤ n ≤ Q_nss – Δn und N_FFT – Δn < n ≤ N_FFT.
Mit diesen Definitionen kann die folgende Gleichung geschrieben werden:
wobei die zyklische Verschiebung von Δn Abtastwerten aufgenommen wurde. Um die Effekte der zyklischen Verschiebung zu veranschaulichen, wird erneut Bezug genommen auf 3, die eine Zeitbereichrealisierung
zeigt. Der Bereich, der durch den DFT-Block gezeigt ist, ist die ursprüngliche Ausgabe der IDFT
Ein Verschieben von
um Δn Abtastwerte bedeutet, dass sich die Signalstärke in der Nähe der Flanken bei einer ausreichenden Überabtastung 0 nähert.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 4 und 6 sind bei dem abtastwertbeabstandeten Kanalmodell die Abgriffverzögerungen ganzzahlbeabstandet, d. h. τ (μ) / q= qm, wobei m eine positive Ganzzahl ist. Bei dem nicht-abtastwertbeabstandeten Kanalmodell ist τ (μ) / q jedoch als reellwertig innerhalb des Intervalls [0,QT_spl] definiert. Wird eine zyklische Verschiebung von Δn aufgenommen, ist das empfangene Pilotsignal, das in den Zeitbereich umgewandelt wurde, gegeben durch
Die Wirkung eines nicht-abtastwertbeabstandeten Kanalmodells bei dem Zeitbereichssignal ist z.B. in 4 veranschaulicht. Aufgrund eines Leckens ist keine perfekte Trennung mehr möglich. Aus der obigen Gleichung ist ersichtlich, dass die Empfängerstrukturen, die ursprünglich von dem abtastwertbeabstandeten Kanal abgeleitet wurden, für den nicht-abtastwertbeabstandeten Kanal modifiziert werden können. Zu diesem Zweck werden die Grenzen, die verwendet werden, um die Signale von unterschiedlichen Sendeantennen zu trennen, um Δn verschoben, wie es in 4 gezeigt ist.
Ein Fenstern im Frequenzbereich kann das Lecken verringern, und somit wird Überabtastung benötigt. Außerdem ist die Erweiterung auf eine MIMO-OFDM-Kanalschätzung mit der im Vorhergehenden erörterten Vereinfachung möglich, da die vereinfachte Schätzeinrichtungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen bei allen DFT-basierten Kanalschätzungsschemata anwendbar ist.
Außerdem können die Trennungsgrenzen für die Signale, die von unterschiedlichen Sendeantennen auftreffen, weiter optimiert werden. Ein Verfahren zum Bestimmen von Δn, die Anzahl von Abtastwerten, die Abtastwerte, die die Trennungsgrenze zwischen Signalen von unterschiedlichen Antennen verschoben wird, wird im Folgenden beschrieben.
Für den Fall, dass das Leistungsverzögerungsprofil unbekannt ist, wird die zyklische Verschiebung gesetzt auf Δn = (N'P/NT – NGI)/2.
Die tatsächliche maximale Verzögerung des Kanals τ (μ) / Q/T_spl ist jedoch oft geringer als N_GI, wobei es sich um den ungünstigsten Fall für die maximale Verzögerung des Kanals handelt. Für den Fall, dass τ (μ) / Q/T_spl < N_GI für alle Sendeantennen, kann die zyklische Verschiebung Δn erhöht werden, was das Lecken verringert.
Ein fortgeschrittenerer Lösungsansatz, um Δn zu bestimmen, besteht darin, das Leistungsverzögerungsprofil des Kanals zu verwenden, das z.B. durch einen Adaptivalgorithmus geschätzt werden kann, z.B. den bekannten Kleinste-Mittlere-Quadrate- (LMS-) Algorithmus. Es sei angenommen, dass Q₀ Abgriffe der Kanalimpulsantwort sich innerhalb des Intervalls [0, Q] befinden, wobei Q < N'_P/N_T. Außerdem sei angenommen, dass die Zeitbereichkanalschätzung von Antenne μ,
sich in dem Intervall [(μ – 1)N'_P/N_T + 1, μ N'_P/N_T] befindet. Innerhalb dieses Intervalls treten einige Signalkomponenten von Antenne μ + 1 in dem μ-ten Intervall aus.
Das Lecken, das durch
beschrieben wird, nimmt bezüglich n ∊ I innerhalb des Intervalls τ/T – N_FFT/2 < n < τ/T + N_FFT/2 monoton ab. Somit nimmt bei einem festen τ das Lecken von Antenne μ + 1 zu dem μ-Intervall monoton ab. Durch ein Bestimmen des μ-ten lokalen Minimums des geschätzten Leistungsverzögerungsprofils des μ-ten Intervalls mit der Position n = n (μ) / min stellt sich als eine Möglichkeit zum Optimieren von Δn Folgendes heraus:
Dieser Lösungsansatz mittelt über die Leistungsverzögerungsprofile für alle Sendeantennen und ist deshalb relativ robust gegenüber Schätzungsfehlern des Leistungsverzögerungsprofils. Die Wirkung eines Verschiebens der Trennungsgrenzen um Δn Abtastwerte ist in 4 veranschaulicht. Es ist klar, dass ein Verschieben der Trennungsgrenzen die Leckwirkung minimiert und somit die Störung von Signalen anderer Sendeantennen minimiert.
Die obige Gleichung ist geeignet, wenn das Leistungsverzögerungsprofil für alle N_T Sendeantennen von gleicher Länge. Ansonsten kann es bevorzugt werden, eine zyklische Verschiebung zu spezifizieren, die von μ abhängt.
Außerdem können abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen die erfindungsgemäßen Verfahren zum Verarbeiten einer Impulsantwort eines Kanals in Hardware oder in Soft ware implementiert werden. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums durchgeführt werden, insbesondere einer Diskette oder einer CD, auf der elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können, dass die erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden. Im Allgemeinen ist die vorliegende Erfindung deshalb ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, wobei der Programmcode dazu dient, die erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. In anderen Worten ist das erfindungsgemäße Verfahren deshalb ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen der erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft, aufweist.

Claims

Vorrichtung zum Verarbeiten einer Zeitbereichimpulsantwortschätzung eines Kanals, die durch Aliasing-Effekte beeinflusst wird und einen Satz von diskreten Punkten aufweist, wobei jeder Punkt einen Wert und einen Ordnungsindex aufweist, wobei der Kanal ein nicht-abtastwertbeabstandeter Kanal ist, wobei die Impulsantwortschätzung des Kanals, wie dieselbe durch den Satz von Werten dargestellt wird, eine abfallende Flanke, eine ansteigende Flanke und ein Minimum zwischen der abfallenden Flanke und der ansteigenden Flanke aufweist, wobei die ansteigende Flanke aufgrund der Aliasing-Effekte vorliegt, die durch ein Umwandeln einer Frequenzbereichschätzung des nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals zu der Impulsantwortschätzung eingeführt werden, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Minimumsuchvorrichtung (101) zum Suchen eines Punktes, der einen Minimalwert aufweist, wobei der Minimalwert einem bestimmten Ordnungsindex zugeordnet ist; und eine Einrichtung (107) zum Manipulieren von Punkten, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweisen, um einen verarbeiteten Satz von Punkten zu erhalten, bei dem der Einfluss der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals verringert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Minimumsuchvorrichtung (101) wirksam ist, um den Minimalwert innerhalb eines Intervalls von Punkten zu suchen, das durch einen ersten und einen letzten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten definiert ist, wobei das Intervall aus einer Vorkenntnis des Kanals abgeleitet wird, wobei das Intervall weniger Punkte als der Satz von diskreten Punkten umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Vorkenntnis des Kanals eine Kanallänge ist, wobei der letzte Ordnungsindex einem Punkt zugeordnet ist, der den höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, und wobei der erste Ordnungsindex derart gesetzt ist, dass eine Größe des Intervalls durch die Kanallänge bestimmt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Vorkenntnis des Kanals eine Kanalenergie ist, wobei der letzte Ordnungsindex einem Punkt zugeordnet ist, der den höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, und wobei der erste Ordnungsindex derart gesetzt ist, dass eine Energie von Werten der diskreten Punkte in dem Intervall durch die Kanalenergie bestimmt wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Minimumsuchvorrichtung (101) wirksam ist zum Bestimmen von Größen von Punkten, und wobei die Minimumsuchvorrichtung (101) ferner wirksam ist, um die kleinste Größe unter den Größen zu suchen.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (107) zum Manipulieren wirksam ist, um einen Wert eines Punktes, der einen höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, mit einem vorbestimmten Wert zu vergleichen, und die Punkte über einem Minimum, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Index aufweisen, auf Null zu setzen, wenn der Wert des Punktes, der den höchsten Index aufweist, kleiner als der vorbestimmten Wert ist, oder die Punkte über dem Minimum, die Ordnungsindizes auf weisen, die höher als der bestimmte Ordnungsindex sind, am Beginn des Satzes von diskreten Werten zu platzieren, wenn der Wert größer ist als der vorbestimmte Wert.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Einrichtung (107) zum Manipulieren wirksam ist, um eine Energie von diskreten Punkten, die Ordnungsindizes aufweisen, die höher als der bestimmte Ordnungsindex sind, mit einem vorbestimmten Energiewert zu vergleichen und die Punkte über einem Minimum, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Index aufweisen, auf Null zu setzen, wenn die Energie geringer ist als die vorbestimmte Energie, oder die Punkte über dem Minimum, die Ordnungsindizes aufweisen, die höher als der bestimmte Ordnungsindex sind, am Beginn des Satzes von Werten zu platzieren, wenn die Energie größer ist als der vorbestimmte Energiewert.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Einrichtung (107) zum Manipulieren wirksam ist, um den Satz von diskreten Punkten durch ein Platzieren von Punkten, die Ordnungsindizes aufweisen, die über oder gleich dem bestimmten Ordnungsindex sind, vor dem Punkt des Satzes von diskreten Punkten, der einen niedrigen Ordnungsindex aufweist, neu zu ordnen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der der niedrige Ordnungsindex ein niedrigster Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (107) zum Manipulieren wirksam ist, um Werte der Punkte, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex aufweisen, auf Null zu setzen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Einrichtung (107) zum Manipulieren wirksam ist, um den Satz von Werten derart neu zu ordnen, dass Punkte, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex aufweisen, zu Ordnungsindizes werden, die geringer sind als die Ordnungsindizes, die der abfallenden Flanke zugeordnet sind, bei dem verarbeiteten Satz von Punkten.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Einrichtung zum Übertragen des verarbeiteten Satzes von diskreten Punkten, der die Kanalimpulsantwort aufweist, in einer richtigen Reihenfolge an einen Datendetektor aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Satz von Werten ferner eine weitere Impulsantwort eines weiteren Kanals umfasst, wobei der weitere Kanal sich von einem weiteren Sendepunkt zu einem gemeinsamen Empfangspunkt erstreckt, wobei der weitere Kanal ein weiteres Abfallende-Flanke-Aliasing mit der ansteigenden Flanke aufgrund der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals aufweist, wobei die Minimumsuchvorrichtung (101) zum Suchen des Minimums innerhalb eines Intervalls wirksam ist, das durch einen ersten und einen zweiten Ordnungsindex definiert ist, wobei der zweite Ordnungsindex durch den höchsten Ordnungsindex des Satzes von diskreten Punkten bestimmt wird, wobei der erste Ordnungsindex durch ein Subtrahieren einer bereits bekannten maximalen Kanallänge von dem zweiten Ordnungsindex erhalten wird, und wobei die Einrichtung (107) zum Manipulieren wirksam ist, um den verarbeiteten Satz von diskreten Punkten derart zu erzeugen, dass Punkte, die Ordnungsindizes über dem Minimumpunkt aufweisen, zu Ordnungsindizes in dem Satz von verarbeiteten Werten unter einem Punkt werden, der einen nied rigsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Werten aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (107) zum Manipulieren wirksam ist, um eine Anzahl von Nullen zwischen der abfallenden Flanke und der ansteigenden Flanke zum Erweitern der Kanalimpulsantwort einzufügen, um einen verarbeiteten Satz zu erhalten, der eine Länge aufweist, die sich von einer Länge des Satzes von diskreten Punkten unterscheidet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der die Länge des verarbeiteten Satzes gleich 2ⁿ ist, wobei n eine Ganzzahl ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung (501) zum Liefern einer Schwelle, wobei die Schwelle derart bestimmt wird, dass die Schwelle höher ist als ein erster Wert in dem Satz von Werten, wobei die Größe desselben durch Aliasing dominiert wird, und derart, dass die Schwelle niedriger ist als ein zweiter Wert in dem Satz von Werten, wobei die Größe desselben durch den Kanal anstatt durch das Aliasing dominiert wird; eine Einrichtung (507) zum Vergleichen von Werten des Satzes von Werten mit der Schwelle; und eine Einrichtung (513) zum Verwerfen von Werten, wobei deren Größe geringer ist als die Schwelle, wobei die Einrichtung (507) zum Vergleichen und die Einrichtung (513) zum Verwerfen bei diskreten Punkten wirksam sind, die der ansteigenden Flanke zugewiesen sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (107) zum Manipulieren eine Auswähleinrichtung (705) zum Auswählen einer Gruppe aus dem Satz von diskreten Punkten ist, wobei die Gruppe Werte umfasst, die die Kanalimpulsantwort darstellen, wobei die Gruppe eine Anzahl von diskreten Punkten umfasst, die durch eine bereits bekannte Kanallänge bestimmt wird, und wobei die Einrichtung (107) zum Manipulieren wirksam ist, um die Gruppe durch ein Auswählen der Anzahl von aufeinander folgenden diskreten Punkten beginnend mit einem diskreten Punkt, der einen niedrigsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, auszuwählen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der die Minimumsuchvorrichtung (101) wirksam ist zum Suchen eines ersten und eines zweiten Minimums, wobei das erste Minimum einem ersten Ordnungsindex zugeordnet ist, wobei das erste Minimum in einem ersten Intervall ist, das eine Länge aufweist, die durch eine bereits bekannte Kanallänge bestimmt wird, wobei das zweite Minimum einem zweiten Ordnungsindex zugeordnet ist, wobei das zweite Minimum in einem zweiten Intervall ist, das eine Länge aufweist, die durch die bereits bekannte Kanallänge bestimmt wird, wobei ein erster diskreter Punkt in dem ersten Intervall einen niedrigsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, und wobei ein diskreter Punkt in dem zweiten Intervall einen höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, wobei die Auswähleinrichtung (705) wirksam ist, um einen ersten Satz von diskreten Punkten auszuwählen, der sich von dem diskreten Punkt, der den niedrigsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, zu dem diskreten Punkt erstreckt, der den ersten Ordnungsindex aufweist, und um einen zweiten Satz von aufeinander folgenden diskreten Punkten auszuwählen, der sich von dem diskreten Punkt, der den zweiten Ordnungsindex aufweist, zu dem diskreten Punkt erstreckt, der den höchsten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweist, wobei der zweite Satz von diskreten Punkten eine ansteigende Flanke der Kanalimpulsantwort ist, und wobei der erste Satz von diskreten Punkten ein Teil der Kanalimpulsantwort nach der ansteigenden Flanke ist.
Verfahren zum Verarbeiten einer Zeitbereichimpulsantwortschätzung eines Kanals, die durch Aliasing-Effekte beeinflusst wird und einen Satz von diskreten Punkten aufweist, wobei jeder Punkt einen Wert und einen Ordnungsindex aufweist, wobei der Kanal ein nicht-abtastwertbeabstandeter Kanal ist, wobei die Impulsantwortschätzung des Kanals, wie dieselbe durch den Satz von Werten dargestellt wird, eine abfallende Flanke, eine ansteigende Flanke und ein Minimum zwischen der abfallenden Flanke und der ansteigenden Flanke aufweist, wobei die ansteigende Flanke aufgrund der Aliasing-Effekte vorliegt, die durch ein Umwandeln einer Frequenzbereichschätzung des nicht-abtastwertbeabstandeten Kanals zu der Impulsantwortschätzung eingeführt werden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Suchen eines Punktes, der einen Minimalwert aufweist, wobei der Minimalwert einem bestimmten Ordnungsindex zugeordnet ist; und Manipulieren von Punkten, die Ordnungsindizes über dem bestimmten Ordnungsindex in dem Satz von diskreten Punkten aufweisen, um einen verarbeiteten Satz von Punkten zu erhalten, bei dem der Einfluss der nicht-abtastwertbeabstandeten Beschaffenheit des Kanals verringert ist.
Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens zum Verarbeiten einer Impulsantwort gemäß Anspruch 19, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.