DE60316413T2

DE60316413T2 - Empfänger für drahtlose Telekommunikationsstationen und Verfahren

Info

Publication number: DE60316413T2
Application number: DE60316413T
Authority: DE
Inventors: Donald M. Manhasset Grieco; Hyun Seok Oh; Alexander Princeton REZNIK
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: KR20050090087A; EP1483840B1; EP1483840A1; DE60316413D1; TWI232649B; TW200640159A; NO20043706L; KR100737792B1; ES2292941T3; MXPA04007880A; CN1630990A; AU2003209007A1; ATE373895T1; TW200417164A; EP1483840A4; CA2475293A1; JP2005518132A; WO2003069793A1; KR20040080001A; TW200303663A

Description

Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft drahtlose Kommunikationssysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung den Empfang von Kommunikationssignalen in drahtlosen Kommunikationssystemen.
Hintergrund
Signalsynchronisation ist in der drahtlosen Telekommunikation wichtig. In Modemsystemen gibt es verschiedene Synchronisationsebenen, wie etwa Träger-, Frequenz-, Code-, Symbol-, Rahmen- und Netzwerksynchronisation. Auf jeder Ebene kann die Synchronisation in zwei Phasen unterteilt werden: Erfassung (Anfangssynchronisation) und Verfolgung (Feinsynchronisation).
Ein typisches drahtloses Kommunikationssystem, wie etwa in dem Partnerschaftsprojekt der dritten Generation (3GPP) spezifiziert, sendet Abwärtsstrecken-Kommunikationen von einer Basisstation an ein oder mehreren Benutzergeräte (UEs) und Aufwärtsstrecken-Kommunikationen von UEs an die Basisstation. Ein Empfänger in jedem UE arbeitet durch Korrelieren oder Entspreizen eines empfangenen Abwärtsstreckensignals mit einer bekannten Codefolge. Die Codefolge wird mit der empfangen Folge synchronisiert, um die maximale Ausgabe von dem Korrelator zu erhalten.
Ein Empfänger kann zeitversetzte Kopien eines übertragenen Kommunikationssignals, die als Mehrwege bekannt sind, empfangen. Bei Mehrwegeschwundkanälen ist die Signalenergie aufgrund ausgeprägter Echowege und Streuung über einen gewissen Zeitbetrag verteilt. Um die Leistung zu verbessern, kann der Empfänger den Kanal durch Kombinieren der Mehrwegekopien des Signals schätzen. Wenn der Empfänger Informationen über das Kanalprofil hat, ist eine Art der Erfassung der Signalenergie dann mehrere Korrelatorzweige an verschiedene Echowege zuzuweisen und ihre Ausgaben konstruktiv zu kombinieren. Dies wird herkömmlicherweise unter Verwendung einer Struktur erledigt, die als ein RAKE-Empfänger bekannt ist.
Herkömmlicherweise hat ein RAKE-Empfänger mehrere „Finger", einen für jeden Echoweg. In jedem Finger muß eine Wegverzögerung relativ zu einer Referenzverzögerung, wie etwa dem direkten oder dem frühesten empfangenen Weg geschätzt und über die Übertragung verfolgt werden. Die Schätzung der zeitlichen Anfangsposition der Wege kann unter Verwendung eine Mehrwegesuchalgorithmus erhalten werden. Der Mehrwegesuchalgorithmus führt eine umfassende Suche über Korrelatoren durch, um Wege mit einer gewünschten Chipgenauigkeit ausfindig zu machen. RAKE-Empfänger sind fähig, die Mehrwegeausbreitung auszunutzen, um von einer Wegdiversität des übertragenen Signals zu profitieren. Die Verwendung von mehr als einem Weg oder Strahl erhöht die an dem Empfänger verfügbare Signalleistung. Außerdem stellt sie einen Schutz gegen Schwund bereit, da es unwahrscheinlich ist, daß mehrere Wege gleichzeitig einem starken Schwund ausgesetzt sind. Mit geeignetem Kombinieren kann dies das empfangene Signal-Rausch-Verhältnis verbessern, den Schwund verringern und Leistungssteuerungsprobleme entschärfen.
Im Zusammenhang von mobilen UEs ändern sich aufgrund ihrer mobilen Bewegung und Änderungen der streuenden Umgebung die Verzögerungen und Dämpfungsfaktoren in dem Suchalgorithmus ebenfalls. Daher ist es wünschenswert, das abgegriffene Verzögerungsleitungsprofil zu messen und RAKE-Finger immer neu zuzuweisen, wenn die Verzögerungen sich um einen erheblichen Betrag geändert haben.
Ein wichtiges Konstruktionsproblem eines RAKE-Empfängers ist, wie mehrere Signalwege genau gesucht und gefunden werden sollen. Es gibt mehrere Schlüsselparameter, die für das Empfängersystem optimiert werden sollen, wie et wa die mittlere Erfassungszeit, die optimale Schwellwerteinstellung, Wahrscheinlichkeiten für die Erkennung und Fehlalarm, etc. Ein Problem mit einem RAKE-Empfänger ist, daß die Wege verschwinden können oder von einem RAKE-Lokalisierungsverfahren nicht erkannt werden können. Daher besteht ein Bedarf an einem verbesserten Empfänger.
Ein anderes ernstes Konstruktionsproblem eines RAKE-Empfängers ist, daß es nicht immer möglich ist, die empfangene Energie aufgrund von ausgeprägten Mehrwegekomponenten in Komponenten zu trennen. Dies kann zum Beispiel passieren, wenn die relativen Verzögerungen der verschiedenen ankommenden Wege im Vergleich zu der Dauer eines Chips sehr klein sind. Derartige Situationen entstehen häufig in Innen- und städtischen Kommunikationskanälen. Das Problem wird häufig als „Dickfingereffekt" („Fat Finger-Effekt") bezeichnet.
Während es Verfahren zum Demodulieren der Daten aus Dickfingern gibt, muß die zu einem Dickfinger gehörende empfangene Energie bestimmt werden, um derartige Verfahren anzuwenden. Unglücklicherweise sind typische RAKE-Korrelatoren dafür konstruiert, nach ausgeprägten Einwegkomponenten in einem Mehrwegekanal zu suchen, und sind nicht fähig, diese Bestimmung durchzuführen. Folglich besteht ein Bedarf an einem Empfänger, der fähig ist, die Dickfinger zu identifizieren.
WO 00/25439 A1 beschreibt einen RAKE-Empfänger mit einer vorbestimmten Anzahl von RAKE-Fingern. Ein Sucher durchsucht Fenster von Versätzen, die wahrscheinlich Mehrwegsignalspitzen enthalten, und meldet Energien um Spitzen herum an einen Mikroprozessor. Der Mikroprozessor bestimmt einzelne und dicke Wege und weist sie jeweiligen RAKE-Fingern zu.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung ist auf einen verbesserten Telekommunikationsempfänger zum Empfangen drahtloser Mehrwegekommunikationssignale ausgerichtet. Ein neuartiger RAKE-Empfänger wird zur Verfügung gestellt. Vorzugsweise wird der Empfänger in einem UE oder einer Basisstation eines drahtlosen CDMA-Telekommunikationssystems, wie etwa einem 3GPP-System, ausgeführt.
Nach einem Aspekt der Erfindung hat die Station einen Empfänger zum Verarbeiten von Kommunikationssignalen, der einen RAKE-Empfänger mit bis zu einer vorbestimmten Anzahl von RAKE-Fingern hat, um mehrere verschiedene Signalwege empfangener Kommunikationssignale zuzuweisen und zu kombinieren. In einem Beispiel ist die maximale Anzahl der RAKE-Finger fünf (5), von denen bis zu einer ein Dickfinger ist. Ein Dickfinger des RAKE-Empfängers implementiert einen Dickfinger-Demodulationsalgorithmus, der zum Beispiel ein herkömmliches adaptives Filter sein kann.
Der Empfänger hat einen RAKE-Lokalisierer, der Signalwege basierend auf Fenstern bestimmt, die durch Gruppen aufeinanderfolgender Signalabtastungen definiert sind. Fenster werden definiert, wenn Abtastungen innerhalb eines Fensters einen ersten Leistungsschwellwert überschreiten. Der RAKE-Lokalisierer kennzeichnet basierend auf der relativen Leistung der Abtastungen innerhalb der bestimmten Fenster eine Anzahl derartiger Fenster bis zu der Anzahl von RAKE-Fingern als Kandidatenfenster.
Vorzugsweise definiert der RAKE-Lokalisierer Fenster basierend auf einem Fensterleistungspegel, der durch Summieren von Leistungspegeln seiner Gruppe von Abtastungen bestimmt wird. Ein Fenster wird definiert, wenn sein Leistungspegel den ersten Leistungsschwellwert überschreitet. Vorzugsweise kennzeichnet der RAKE-Lokalisierer Fenster basierend auf Fenstern mit den höchsten Leistungspegeln als Kandidatenfenster. Allerdings wird ein Fenster nicht gekennzeichnet, wenn es zu nahe an einem anderen Kandidatenfenster ist, d.h. wenn mehr als eine angegebene Anzahl von Abtastungen in einem anderen Fenster mit einem höheren Leistungspegel enthalten ist. Zum Beispiel kann jedes Fenster eine Gruppe aus 21 Abtastungen enthalten, und die Kandidatenfenster können nicht mehr als 16 gemeinsame Abtastungen haben, so daß die Kandidatenfenster um mindestens 5 aufeinanderfolgende Abtastungen voneinander getrennt sind.
Eine Fenstersuchschaltung analysiert Kandidatenfenster, um zu bestimmen, ob die Leistung von Abtastungen der Kandidatenfenster einen zweiten Schwellwert überschreitet. Die Fenstersuchschaltung kennzeichnet ein Dickfinger-Kandidatenfenster, wenn mindestens eines der Kandidatenfenster eine ausgewählte Anzahl von Kandidatenabtastungen hat, die den zweiten Schwellwert überschreiten. Vorzugsweise kennzeichnet die Fenstersuchschaltung nur ein Dickfinger-Kandidatenfenster, welches das Kandidatenfenster mit dem höchsten Leistungspegel ist, das auch eine ausgewählte Anzahl, bevorzugt vier (4), Kandidatenabtastungen mit Leistungspegeln hat, welche den zweiten Schwellwert überschreiten. Kandidatenabtastungen sind die Abtastungen, die nach dem Ausschneiden aufeinanderfolgender Abtastungen, welche den zweiten Leistungsschwellwert überschreiten, übrig bleiben.
Ein RAKE-Fingerzuweiser weist Kandidatenfenster für die Verarbeitung entweder durch einen herkömmlichen RAKE-Finger oder einen RAKE-Dickfinger zu, so daß Kandidatenfenster, die nicht als Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet sind, jeweils einem anderen herkömmlichen RAKE-Finger zugewiesen werden. Vorzugsweise weist der RAKE-Fingerzuweiser jedes Kandidatenfenster, das als Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet ist, einem RAKE-Dickfinger zu.
Verfahren für die Verarbeitung von Kommunikationssignalen unter Verwendung eines RAKE-Fingers mit bis zu einer vorbestimmten Anzahl, zum Beispiel fünf (5), RAKE-Fingern, der eine Vielzahl verschiedener Signalwege empfangener Kommunikationssignale kombiniert, werden bereitgestellt. Signalwege werden basierend auf Fenstern bestimmt, die durch Gruppen von aufeinanderfolgenden Signalabtastungen definiert sind, in denen die Abtastungen innerhalb eines Fensters einen ersten Leistungsschwellwert überschreiten. Bis zu der vorbestimmten Anzahl von RAKE-Fingern derartiger Fenster werden basierend auf der relativen Leistung der Abtastungen innerhalb bestimmter Fenster als Kandidatenfenster gekennzeichnet. Kandidatenfenster werden analysiert, um zu bestimmen, ob die Leistung von Abtastungen der Kandidatenfenster einen zweiten Schwellwert überschreitet. Ein Dickfinger-Kandidatenfenster wird gekennzeichnet, wenn mindestens eines der Kandidatenfenster eine zweite vorbestimmte Anzahl von Kandidatenabtastungen hat, die den zweiten Schwellwert überschreiten. Kandidatenfenster werden für die Verarbeitung entweder durch eine erste Art von RAKE-Finger oder eine andere zweite Art von RAKE-Dickfinger zugewiesen, so daß Kandidatenfenster, die nicht als Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet sind, jeweils einem anderen RAKE-Finger der ersten Art zugewiesen werden.
Vorzugsweise werden Fenster definiert, die einen Leistungspegel haben, der durch Summieren von Leistungspegeln seiner Gruppe von Abtastungen bestimmt wird, der den ersten Leistungsschwellwert überschreitet, und Kandidatenfenster werden basierend auf Fenstern mit den höchsten Leistungspegeln gekennzeichnet. Ein Fenster wird jedoch nicht als Kandidatenfenster gekennzeichnet, wenn mehr als eine angegebene Anzahl von Abtastungen in einem anderen Fenster mit einem höheren Leistungspegel enthalten ist. Zum Beispiel kann jede Gruppe von Abtastungen 21 Abtastungen enthalten, und die angegebene Anzahl kann als 16 festgelegt werden, so daß nur Fenster, die durch mindestens 5 aufeinanderfolgende Abtastungen voneinander getrennt sind, als Kandidatenfenster gekennzeichnet sind.
Vorzugsweise wird nur bis zu ein Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet, welches das Kandidatenfenster mit dem höchsten Leistungspegel ist, das auch die ausgewählte Anzahl von Kandidatenabtastungen mit Leistungspegeln hat, welche den zweiten Schwellwert überschreiten. Kandidatenabtastungen sind Abtastungen, die nach dem Ausschneiden aufeinanderfolgender Abtastungen, welche die zweite Leistungsschwelle überschreiten, übrig bleiben.
Vorzugsweise wird jedes Kandidatenfenster, das als ein Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet ist, einem RAKE-Dickfinger zugewiesen, der ein adaptives Filter aufweist.
Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden für Leute mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm von Verarbeitungseinrichtungen für die anfängliche Zuweisung von Dickfingern und RAKE-Fingern gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Darstellung von Rahmen- und Schlitzstrukturen von P-SCH-, S-SCH- und CPICH-Kanälen eines 3GPP-Systems.
3 ist ein Blockdiagramm einer Dickfinger-Zuweisungsverarbeitungseinrichtung.
4 ist eine graphische Darstellung eines Schwellwertvergleichsblockverfahrens.
5 ist eine graphische Darstellung eines Fenstersuchblockverfahrens.
6 ist eine graphische Darstellung eines Dickfinger-Lokalisierungsverfahrens.
7 ist ein Dickfingerzuweisungs-Flußdiagramm.
8 ist ein Blockdiagramm einer RAKE-Fingerzuweisungsverarbeitungseinrichtung,
9 ist eine graphische Darstellung eines ersten Klassifizierungsfilterblockverfahrens.
10 ist eine graphische Darstellung eines RAKE-Fingererkennungsblockverfahrens.
11 ist eine graphische Darstellung eines zweiten Klassifizierungsfilterblockverfahrens.
12 ist eine Darstellung einer Struktur nach der Erkennung.
13 ist ein Diagramm der Erkennungswahrscheinlichkeit (P_D) für einen Einwegfall in einem AWGN-Kanal mit verschiedenen SNRs.
14 ist ein Diagramm der Erkennungswahrscheinlichkeit (P_D) eines ersten Wegs in einem Mehrwege-Schwundkanal (Fall 1) mit verschiedenen SNRs und einem zweiten Schwellwert η₂.
15 ist ein Diagramm der Erkennungswahrscheinlichkeit (P_D) eines zweiten Wegs in dem Mehrwege-Schwundkanal (Fall 1) mit verschiedenen SNRs und dem zweiten Schwellwert η₂.
16 ist ein Diagramm der Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm (P_FA) in Bezug auf den zweiten Schwellwert η₂.
17 ist ein Diagramm der Erkennungswahrscheinlichkeit (P_D) eines ersten Wegs in einem Mehrwege-Schwundkanal (Fall 5) mit den verschiedenen SNRs und dem zweiten Schwellwert η₂.
18 ist ein Diagramm der Erkennungswahrscheinlichkeit (P_D) eines zweiten Wegs in dem Mehrwege-Schwundkanal (Fall 5) mit den verschiedenen SNRs und dem zweiten Schwellwert η₂.
19 ist ein Diagramm der Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm (P_FA) in Bezug auf den zweiten Schwellwert η₂.
20 ist ein Blockdiagramm einer RAKE-Verwaltungsstruktur.
21 ist ein RAKE-Verlagerungsflußdiagramm.
22 ist eine graphische Darstellung eines Wegesuchverfahrens.
23 ist eine graphische Darstellung eines Wegverifizierungsverfahrens.
24 ist eine Darstellung eines Wegauswahlverfahrens.
25 ist ein Diagramm der Wahrscheinlichkeit für die Erkennung des Mehrwegeschwunds (Fall 1).
26 ist ein Diagramm der Wahrscheinlichkeit für die Erkennung des Mehrwegeschwunds (Fall 1).
27 ist ein Diagramm der Wahrscheinlichkeit für die Erkennung des Mehrwegeschwunds (Fall 1).
28 ist ein Diagramm der Birth-Death-Ausbreitungsfolge.
29 ist ein Diagramm der primären Synchronisationskanalantwort (PSC-Antwort).
30 ist ein Diagramm von gemeinsamen Pilotkanalantworten (CPICH-Antworten).
31 ist ein Diagramm der Erkennungswahrscheinlichkeit des ersten Wegs (Fall 1).
32 ist ein Diagramm der Erkennungswahrscheinlichkeit des zweiten Wegs (Fall 1).
33 ist ein Diagramm der Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm (Fall 1).
34 ist ein Diagramm der Erkennungswahrscheinlichkeit des ersten Wegs (Fall 5).
35 ist ein Diagramm der Erkennungswahrscheinlichkeit des zweiten Wegs (Fall 5).

36 ist ein Diagramm der Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm (Fall 5). Akronymtabelle

3GPP	Partnerschaftsprojekt der dritten Generation
AF	Adaptives Filter
AWGN	Additives weißes Gaußsches Rauschen
BCH	Rundrufkanal
CDMA	Codemultiplex-Vielfachzugriff
CFAR	Konstante Fehlalarmrate
CPICH	Gemeinsamer Pilotkanal
FRF	Erstes Klassifizierungsfilter
HGC	Hierarchischer Golay-Korrelator
MS	Mobilstation
P-CCPCH	Primärer gemeinsamer physikalischer Steuerkanal
PN	Pseudorauschen
PSC	Primärer Synchronisationscode
P-SCH	Primärer Synchronisationskanal
SSC	Sekundärer Synchronisationscode
S-SCH	Sekundärer Synchronisationskanal
SNR	Signal-Rausch-Verhältnis
UE	Benutzergerät
WG4	Arbeitsgruppe 4 (von 3GPP)

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
Die vorliegende Erfindung wird weiter unten im Zusammenhang eines Kommunikationssystems beschrieben, das gemäß aktuellen Spezifikationen des Partnerschaftsprojekts der dritten Generation (3GPP) aufgebaut ist. In derartigen Systemen werden CDMA-Kommunikationssignale innerhalb von Systemzeitrahmen mit einer spezifizierten Chiprate übertragen. Die drahtlose Kommunikation findet zwischen dem Benutzergerät (UE) und Basisstationen, die als Node Bs bekannt sind, statt. Sowohl UEs als auch Node Bs senden und empfangen drahtlose Kommunikationssignale. In Verbindung mit den Empfangsanlagen beider Arten von Kommunikationsstationen, d.h. UE oder Node B, kann ein RAKE-Empfänger gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung vorteilhaft verwendet werden, um die Leistung durch effizientes Verarbeiten der empfangenen Mehrwegekommunikationssignale zu verbessern. Wenn hier nicht anders angegeben, sind die bevorzugten Verfahren für die Zellensuche, die Codeerfassung und die Synchronisation gemäß der aktuellen 3GPP-Spezifikation.
Um die Leistung des RAKE-Empfängers der vorliegenden Erfindung zu bewerten, wurde seine Leistung im Hinblick auf verschiedene Simulationen bewertet. Diese enthaltenen Simulationen, die einen Kanal mit additivem weißem Gaußschen Rauschen (AWGN-Kanal) und zwei verschiedene Kanäle, wie von der 3GPP-Arbeitsgruppe 4 (WG4) spezifiziert, verwenden, sind in der Technik als WG4 Fall 1- und WG4 Fall 5-Kanäle unter der Version 3.2 der Technischen 3GPP-Spezifikationen bekannt.
Die Erfinder haben erkannt, daß eine Ausbreitungskanal-Impulsantwort einen „Dickfingerweg" in Kombination mit Standard-RAKE-Fingerwegen aufweisen kann. Ein Dickfingerweg stellt mehrere Wege dicht beieinander dar, und jeder Standard-RAKE-Fingerweg stellt einen einzelnen Weg dar, der durch mindestens ein Chipintervall von anderen Wegen getrennt ist. Typischerweise hat eine Kanalantwort nicht mehr als einen „Dickfingerweg", folglich konzentriert sich die hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform auf die Erkennung von nur einem „Dickfinger". Die Lehren der Erfindung sind jedoch ebenso auf die Erkennung mehrerer „Dickfinger" anwendbar.
In der vorliegenden Erfindung sucht ein RAKE-Lokalisierer fortlaufend nach Dickfinger- und RAKE-Fingerwegen. Der Dickfingerweg wird einem Dickfinger zugewiesen, der ein/en Demodulationsalgorithmus/system aufweist, der/das zur Demodulation des Dickfingerwegs fähig ist, und jeder einzelnen Mehrwegekomponente wird jeweils mit einem in jedem dieser Finger vorhandenen Verfolgungsmechanismus ein Standard-RAKE-Finger zugewiesen. Derartige Standard-RAKE-Finger, die durch mindestens eine Chipbreite getrennt sind, stellen die RAKE-Empfänger des bisherigen Stands der Technik dar. Ein Beispiel für ein/en Demodulationsalgorithmus/System, der/das zur Demodulation des Dickfingerwegs fähig ist, ist ein adaptives Filter (AF).
Der in 1 gezeigte RAKE-Lokalisierer spielt eine wichtige Rolle als die Verbindung zwischen dem Suchmechanismus (Zellensuche) und dem RAKE-Empfänger. Nachdem die Codephasenerfassung von einem Zellensuchverfahren eingerichtet wurde, werden die RAKE-Finger den erkannten Codephasen zugeordnet. Eine erkannte Codephase entspricht einer Zeitverzögerung aufgrund von Mehrwegen in einem empfangenen Funkkanal. Da die Verzögerungen der Kanalmehrwege häufig ortsveränderlich sind, ist es notwendig, fortlaufend nach neuen Mehrwegekomponenten in dem Kanal zu suchen. Die Codephasen aufgrund von Mehrwegen werden dann dem RAKE-Empfänger für die Demodulation zugewiesen. Diese grobe Synchronisation für jeden RAKE-Finger wird dann von einem Codeverfolgungsmechanismus in jedem einzelnen RAKE-Finger feinsynchronisiert. Die einem RAKE-Finger zugewiesenen Codephasen können verschwinden, wenn ein mobiles UE sich bewegt und das Verzögerungsprofil des empfangen Kanals sich ändert. Diese Finger werden dann von dem RAKE-Empfänger freigegeben, und von einem RAKE-Lokalisierer werden neue Codephasen neu zugewiesen. Dieses Verfahren wird in dem nachstehend dargelegten RAKE-Neuzuweisungssystem beschrieben.
1 zeigt ein Gesamtblockdiagramm für einen RAKE-Lokalisierer, der für ein 3GPP-System konzipiert ist, das Verarbeitungseinrichtungen für die anfängliche Dickfinger- und RAKE-Fingerzuweisung umfaßt. Der Lokalisierer arbeitet mit einem 3GPP-Anfangszellensuchalgorithmus zusammen, um die Geschwindigkeit für die Auflösung der Mehrwege zu beschleunigen.
Während der Synchronisation sucht eine Mobilstation (UE) nach einer Basisstation (BS), von der sie die höchste Signalleistung empfängt. In einer bevorzugten Ausführungsform bestimmt der Zellensuchblock den Abwärtsstrecken-Scramblingcode und die Rahmensynchronisation dieser Basisstation gemäß aktuellen 3GPP-Spezifikationen. Nachdem der Scramblingcode bestimmt wurde, benötigt der RAKE-Empfänger fortlaufend die Kenntnis der relativen Verzögerung oder Codephase jedes Mehrwegs oder jeder Mehrwegegruppe für einen Dickfinger des Funkkanals.
Während eines ersten Schritts des Zellensuchverfahrens verwendet das UE den Code eines primären Synchronisationskanals (P-SCH), um die Schlitzsynchronisation mit einer Zelle zu erfassen. Dies wird typischerweise mit einem einzelnen abgestimmten Filter, das auf den P-SCH-Kanal abgestimmt ist, erledigt. Der von dem P-SCH verwendete Code ist allen Zellen gemeinsam. Die Schlitzzeitsteuerung der Zelle kann durch Erkennen von Spitzen in der abgestimmten Filterausgabe erhalten werden.
Während eines zweiten Schritts des Zellensuchverfahrens verwendet das UE einen sekundären Synchronisationskanal (S-SCH), um die Rahmensynchronisation herauszufinden und die Codegruppe der in dem ersten Schritt gefundenen Zelle zu bestimmen. Dies wird erledigt, indem das empfangene Signal mit allen möglichen sekundären Synchronisationscodefolgen korreliert wird und der maximale Korrelationswert bestimmt wird. Da die zyklischen Verschiebungen der Folgen eindeutig sind, wird die Codegruppe ebenso wie die Rahmensynchronisation bestimmt.
Während eines dritten und abschließenden Schritts des Zellensuchverfahrens bestimmt das UE den exakten primären Scrabmlingcode, der von der gefundenen Zelle verwendet wird. Der primäre Scramblingcode wird typischerweise durch symbolweise Korrelation über einen gemeinsamen Pilotkanal (CPICH) mit allen Codes innerhalb der in dem zweiten Schritt bestimmten Codegruppe bestimmt. Nachdem der primäre Scramblingcode bestimmt wurde, kann der primäre gemeinsame physikalische Steuerkanal (P-CCPCH) demoduliert werden, und die system- und zellenspezifischen Informationen können aus einem Rundrufkanal (BCH) gelesen werden, der auf dem P-CCPCH befördert wird. 2 ist eine beispielhafte Darstellung des Zeitrahmens und von Schlitzstrukturen des P-SCH, S-SCH und CPICH.
Die Leistung des Zellensuchalgorithmus hat großen Einfluß auf den RAKE-Lokalisierer. Wenn die Zellensuche fehlschlägt, wird dem RAKE-Lokalisierer der falsche PN-Scramblingcode zugewiesen, und folglich erzeugt der RAKE-Lokalisierer eine falsche Wegangabe. Folglich arbeitet der RAKE-Lokalisierer derart, daß er den Zellensuchalgorithmus verifiziert und falsche Erkennungen entfernt.
3 zeigt ein Blockdiagramm der Dickfinger-Zuweisungsverarbeitungseinrichtung. Diese Verarbeitungseinrichtung umfaßt drei Hauptblöcke: den Schwellwertvergleichsblock, den Fenstersuchblock und den Dickfingerlokalisie rungsblock. Der Schwellwertvergleichsblock vergleicht bevorzugt hierarchische Golay-Korrelator-Ausgaben (HGC-Ausgaben) gemäß den aktuellen 3GPP-Spezifikation mit einem Schwellwert η₁, um Rauschkomponenten zu unterdrücken. Der Fenstersuchblock wählt eine vorbestimmte Anzahl, wie etwa fünf (5) der besten Fensterkandidaten aus, welche die höchsten gleitenden Fensterleistungsmittelwerte enthalten. Jedes gekennzeichnete Fenster wird dann ein Kandidat für einen der RAKE-Finger. Der Dickfingerlokalisierungsblock findet das Fenster, das die maximale Leistung enthält.
Der in dem Schwellwertvergleichsblock verwendete erste Schwellwert η₁ ist proportional zu der mittleren Rauschleistung in dem P-SCH. Ein zweiter Schwellwert η₂, der auf der mittleren Rauschleistung in dem CPICH basiert, wird in dem Dickfingerlokalisierungsblock verwendet. Die zwei Schwellwerte η₁ und η₂ bestimmen die Erkennungswahrscheinlichkeit und die Fehlalarmwahrscheinlichkeit des Empfängersystems.
Unter Verwendung der Schwellwertvergleiche wird einem mit einem Anfangszeitindex τ_w identifizierten Fenster die Dickfingerstelle zugewiesen. Dieser Index wird für die weitere Verarbeitung an das adaptive Filter (AF) zugeführt, das den Dickfinger des RAKE-Empfängers aufweist. Die Rolle des Dickfingerzuweisungsverfahrens ist, eine Fensterstelle bereitzustellen und die Leistungen der Dickfingerwege zu verifizieren.
4 stellt das Verfahren des Schwellwertvergleichsblocks dar. Die Aufgabe des Schwellwertvergleichsblocks ist die Vorerkennung und Suche nach der echten Codephase in dem P-SCH-Kanal. Der Zellensuchschritt 1 liefert eine Schlitzgrenze, die ein Wert im Bereich von 0 bis 5119 (ein Schlitz bei zwei Abtastungen pro Chip) ist. Wenn die Schlitzgrenze einmal gegeben ist, erzeugt ein Fenster mit ±200 Abtastungen mit einem Halbchipabtastintervall um die Schlitzgrenzen insgesamt 401 Abtastungen. Der Wert von ±200 ist bevorzugt, weil die maximale Verzögerungsspreizung des Funkkanals als ±100T_c angenommen wird.
Da der P-SCH für alle Zellen gemeinsam ist, enthält die Eingabe in den Schwellwertvergleichsblock Werte, die Wegenergien von allen erkennbaren Basisstationen entsprechen. Daher ist eine Nacherkennung erforderlich, um zu verifizieren, welches Signal zu der gewünschten Basisstation gehört, und um andere Signale zu unterdrücken. Um eine niedrige Fehlalarmwahrscheinlichkeit aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, einen geeigneten Schwellwert η₁ zu bestimmen. Dieser Schwellwert sollte proportional zu der mittleren Rauschleistung sein. Wenn η₁ zu niedrig ist, kann die Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm unannehmbar hoch sein. Wenn η₁ zu hoch ist, kann die Erkennungswahrscheinlichkeit zu niedrig sein. Dies ist ein Kompromiß bei der Auswahl von η₁.
Die Eingabe in den Schwellwertvergleichsblock, d.h. die integrierte HGC-Ausgabe des Zellensuchschritts 1, wird mit dem Schwellwert η₁ verglichen, um die Abtastungen über und unter dem Schwellwert zu trennen. Die Ausgabe des Schwellwertvergleichsblocks ist P ~HGCi = max(PHGCi – η1, 0), –200 ≤ i ≤ 200 (1)wobei i = 0 die Schlitzgrenze darstellt. Der Schwellwert wird durch die mittlere Rauschleistung σ HGC / n adaptiv geändert, so daß η1 = ασHGCn (2)mit einem geeigneten Skalierungsfaktor α.
Die Hauptaufgabe des Fenstersuchblocks ist, eine vorbestimmte Anzahl von Kandidatenfenstern zu finden, welche die höchsten Leistungen mit einem maximal erlaubten Überlapp enthalten. Die Anzahl von Kandidatenfenstern entspricht der Anzahl verfügbarer RAKE-Finger, die in diesem Beispiel fünf (5) ist. Die Fenstergröße ist zum Beispiel 21 Abtastungen. Die Leistungen der beweglichen Mittel-Gleitfenster (MA-Gleitfenster) kann berechnet werden als
wobei die Leistung P ~ HGC / i durch (1) gegeben ist. Dann werden die Fensterleistungen in abnehmender Reihenfolge klassifiziert, so daß P(1) ≥ P(2) ≥ P(3) ≥ ..., (4)wobei P⁽¹⁾ = max(P Fenster / i). Zum Finden von fünf Fenstern sind die bevorzugten Anforderungen gegeben durch:

1. Die Fensterkandidaten P⁽¹⁾ → P⁽⁵⁾ sollten alle eine minimale Fensterleistung P_min überschreiten, die ein Konstruktionsparameter ist, d.h. P(1) ≥ P(2) ≥ ... ≥ P(5) ≥ Pmin. (5)
2. Die Fensterkandidaten sind durch mindestens 5 Abtastungen getrennt, d.h. für den j-ten Kandidaten P^(j) = P Fenster / k und den (j + 1)-ten Kandidaten P^(j+1) = P Fenster / l sollte die Bedingung Wenn PFensterk ≥ PFensterl , dann |k – l| ≥ 5. (6)erfüllt sein.

Wenn die Anforderung 1 nicht erfüllt ist, werden weniger als fünf Fensterkandidaten bestimmt und weniger als fünf Finger des RAKE-Empfängers werden zugewiesen, wobei nicht zugewiesene Finger ungenutzt bleiben. Wenn die Anforderung 2 nicht erfüllt ist, wird das Kandidatenfenster mit der höchsten Leistung verwendet und die innerhalb von 5 oder weniger Abtastungen werden nicht verwendet.
5 stellt das Fenstersuchverfahren dar. Zuerst wird P Fenster / i gemäß Gleichung (3) berechnet. Zweitens wird P Fenster / i in abnehmender Reihenfolge sortiert. Drittens werden die ersten fünf Kandidaten ausgewählt, die um mindestens 5 Abtastungen getrennt sind. Für die einfachere Darstellung sind in jedem skizziert gezeigten Fenster nur die ersten sieben Abtastungen angezeigt. Wie weiter oben bemerkt, ist die bevorzugte Fenstergröße 21 Abtastungen.
Wenn die Fensterkandidaten einander überlappen (zum Beispiel {P Fenster / –193, P Fenster / –198} und {P Fenster / –5, P Fenster / 1} in 5 können diese Bereiche in einen Puffer gespeichert werden. In dem Dickfingerzuweisungsblock wird dies verwendet, um die Integrationszeit für die Berechnung der Korrelationsleistungen P PN / k zwischen der PN-Scramblingfolge und dem Empfangssignal zu verringern. Zum Beispiel wird angenommen, daß der erste Fensterkandidat 5 als einen Anfangspunkt hat und der zweite Fensterkandidat einen Anfangspunkt 11 hat. Die überlappenden Abtastungen für die 21 Abtastgrößenfenster sind 11 bis 25 (15 Abtastungen). In diesem Bereich ist es besser, doppelte Berechnungen für P PN / k zu verhindern.
Der Dickfinger-Lokalisierungsblock führt das Nacherkennungsverfahren unter Verwendung des CPICH-Kanals durch. Da der CPICH für jede Zelle in einem gegebenen Bereich eindeutig ist, ergibt die Korrelation über den CPICH die echte Codephase für eine bestimmte Zelle. Zum Beispiel wird angenommen, daß drei Basisstationen in dem Funkkanal zu einem UE verfügbar sind. Wenn das UE mit der BS1 kommuniziert, dann betont die Korrelation über den CPICH-Kanal nur die Codephasen der BS1 und unterdrückt die Codephasen der BS2 und BS3. Die Leistung der Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und den PN-Scramblingfolgen wird berechnet als
wobei die Folgen von r(·) und c(·) jeweils das empfangene Signal und die PN-Scramblingcodefolge darstellen. Typische Werte für J und N sind J = 50 (5 Schlitze), N = 256 (eine Symbollänge in Chips). Wie gegenwärtig in 3GPP spezifiziert, sind die Abtastraten des Empfangssignals und der PN-Scramblingfolgen unterschiedlich. Die Scramblingrate des Empfangssignals ist T_c/2. Die PN-Scramblingfolge wird jedoch im Intervall T_c abgetastet. Daher kann (7) modifiziert werden als
wobei r_gerade(·) und r_ungerade(·) jeweils gerade und ungerade Abtastungen des Empfangssignals darstellen. Um Gleichung (7) zu vereinfachen sei
Die Absolutwertoperation kann genähert werden als |x(m)| ≈ max(|a(m)|, |b(m)|) + 0,5 min(|a(m)|, |b(m)|). (9)
Dann wird Gleichung (7) mit Hilfe von (9) vereinfacht, so daß
Da außerdem die verschiedenen Abtastraten zwischen dem Empfangssignal und der Scramblingfolge berücksichtigt werden müssen, kann (10) ausgedrückt werden als
Wenn die Korrelationsleistung P PN / k größer als der zweite Schwellwert η₂ ist, dann wird die Codephase als ein echter Weg angenommen. Der zweite Schwellwert η₂ ist proportional zu der mittleren Rauschleistung, d.h. η2 = βσPNn , (12)wobei β ein Skalierungsfaktor ist und σ PN / n die mittlere Rauschleistung ist, die gegeben ist durch
Hier stellt c_Zusatz(·) einen zusätzlichen PN-Scramblingcode dar. Die Gleichung (13) wird auch unter Verwendung des modifizierten Absolutwertoperators als (10) vereinfacht. Wenn der Dickfinger an dem Punkt τ_w zugewiesen wird, dann werden die Leistungen P ~ HGC / i in (1) für die weitere Verarbeitung in der RAKE-Zuweisung auf null zurückgesetzt, so daß ein einzelner RAKE-Standardfinger nicht an der Dickfingerstelle zugewiesen wird. P ~HGCi = 0, i = τw, τw + 1, ..., τw + 20. (14)
6 zeigt das Dickfinger-Lokalisierungsblockverfahren. Der obere Teil zeigt die Auswahl der besten fünf Fensterkandidaten. Dieses Verfahren ist der Vorerkennungsteil. Die Fensterindizes werden in den Nacherkennungsteil zugeführt, der dem unteren Teil entspricht. Der untere Teil berechnet die Korrelationsleistungen unter Verwendung von Gleichung (11). Vorzugsweise wird ein Dickfinger zugewiesen, wenn ein ausgewähltes Fenster eine minimale Anzahl von nicht aufeinanderfolgenden Abtastungen über dem zweiten Schwellwert hat.
Wenn der Dickfinger nicht zugewiesen wird, ist die Ausgabe des Schwellwertvergleichsblocks die Eingabe der RAKE-Fingerzuweisungsverarbeitungseinrichtung. In diesem Fall werden nicht aufeinanderfolgende Messungen bevorzugt ausgeschnitten, um sicherzustellen, daß die Wege durch mindestens einen Chip getrennt sind. Dies kann zum Beispiel durchgeführt werden, indem mit der höchsten Abtastung in dem gegebenen Fenster begonnen wird, die benachbarten Abtastun gen entfernt werden, die nächsten neben den benachbarten Abtastungen belassen werden, die zu den gerade behaltenen Abtastungen benachbarten entfernt werden, etc.
7 ist ein Flußdiagramm, das ein bevorzugtes Dickfingerzuweisungsverfahren darstellt. Die Parameter in diesem Flußdiagramm sind:

P_min:: die minimale mittlere Fensterleistung.
N_c:: die Anzahl von Abtastungen über dem zweiten Schwellwert η₂.
N_tief:: die niedrigste zulässige Anzahl von Abtastungen über dem zweiten Schwellwert η₂.
N_erf:: die erforderliche Anzahl von Abtastungen über dem zweiten Schwellwert η₂.
N_c':: die Anzahl von Abtastungen über dem zweiten Schwellwert nach dem Ausschneiden naher Komponenten.
N_an:: die annehmbare Anzahl von Abtastungen über dem zweiten Schwellwert nach dem Ausschneiden. Beachten Sie, daß die Mehrwegebreite N_w gemessen wird und an den Dickfinger gesendet wird, der eine passende Anzahl von Abgriffen zuweist.

Die Anzahl von Abtastungen über dem zweiten Schwellwert (N_c) und die Anzahl von Abtastungen über dem Schwellwert nach dem Ausschneiden (N_c') wird gezählt. Schließlich wird das Fenster am weitesten rechts als ein Dickfinger gekennzeichnet, weil nur es das Kriterium für einen Minimalwert von N_c' erfüllt, der vorzugsweise auf 4 festgelegt ist. Das heißt, der Dickfinger wird nur verwendet, wenn es mindestens 4 Abtastungen über dem Schwellwert gibt, die jeweils durch mindestens einen Chip in einem ausgewählten Fenster getrennt sind.
Wie in 7 dargestellt, beginnt das Dickfingerlokalisierungsverfahren 10 durch Prüfen des ersten Kandidaten in dem Fenster, um zu sehen, ob seine Gesamtleistung (Schritt 1) die minimale annehmbare Leistung übersteigt. Falls nicht, versucht der Lokalisierungsblock den nächsten Kandidaten. Wenn es keinen Kandidaten gibt, der diese Bedingung erfüllt, geht das Verfahren zu Schritt 6. Die symbolweise Korrelation zwischen dem Eingangssignal r(m, n) und demf lokal erzeugten PN-Scramblingcode c(m, n) wird dann wie folgt berechnet (Schritt 2):
wobei J die Anzahl angesammelter Symbole ist und N die Symbollänge in Chips ist.
Dann wird mit dem zweiten Schwellwert η₂ verglichen. Die Anzahl von Abtastungen N_c über dem Schwellwert η₂ wird gezählt (Schritt 3) und wird bei Schritt 4 in einen von drei verschiedenen Fällen sortiert.

(a) Fall 1: Wenn N_c < N_tief, zu Schritt 1 gehen und den nächsten Kandidaten versuchen, sofern vorhanden.
(b) Fall 2: N_tief ≤ N_c ≤ N_erf, (i) Zählen von N_c', die Anzahl von Abtastungen über dem zweiten Schwellwert nach dem Ausschneiden von Proben. (ii) Prüfen, ob N_c' größer als N_an ist, die annehmbare Anzahl von Abtastungen nach dem Ausschneiden. Wenn ja, Dickfinger zuweisen und zu Schritt 5 gehen. Wenn nicht, zu Schritt 1 gehen.
(c) Fall 3: Wenn N_c ≥ N_erf, Dickfinger zuweisen und zu Schritt 5 gehen.

Um die Zuweisung von RAKE-Fingern in dem Dickfingerbereich zu verhindern, HGC-Ausgabe in dem Dickfingerbereich von (1) auf null zurücksetzen, d.h. PHGCi = 0, i = τw, τw + 1, ..., τw + 20.
Wenn einmal alle Kandidaten verarbeitet wurden, wird in das RAKE-Fingerzuweisungsverfahren eingetreten (Schritt 6).
Ein Blockdiagramm der RAKE-Fingerzuweisungsverarbeitungseinrichtung ist in 8 gezeigt. Die RAKE-Fingerverarbeitungseinrichtung weist ein erstes Klassifizierungsfilter, eine RAKE-Fingererkennungseinrichtung, ein zweites Klassifizierungsfilter und eine Zuweisungseinrichtung auf. Das erste Klassifizierungsfilter klassifiziert die Eingabe P ~ HGC / i von dem Zellensuch-HGC in abnehmender Reihenfolge und wählt die M größten Abtastungen aus. Diese Abtastungen müssen mindestens 2 Abtastungen voneinander weg sein. Wenn kein Dickfinger zugewiesen ist, dann wird die Ausgabe des Schwellwertvergleichsblocks P ~ HGC / i direkt in den ersten Klassifizierungsfilterblock zugeführt. Die Eingabe dieses Blocks ist die HGC-Ausgangsleistung über dem Schwellwert η₁ wie in Gleichung (1), d.h. P ~HGCi , –200 ≤ i ≤ 200 (16)
Dieser Block klassifiziert diese Leistungen in abnehmender Reihenfolge, so daß: P(1)FRF ≥ P(2)FRF ≥ ... ≥ P(M)FRF , (17)wobei P (1) / FRF = max(P ~ HGC / i), und der Index FRF stellt das erste Klassifizierungsfilter dar, und M ist ein Konstruktionsparameter. Die Ausgabe dieses Blocks sind nicht die Korrelationsleistungen, sondern die diesen Leistungen entsprechenden Zeitindizes, d.h.: [I1, I2, ..., IM] (18)
Diese Abtastungen werden bevorzugt geprüft, um sicherzustellen, daß sie um 2 Abtastungen getrennt sind, um die bevorzugte Chipdauer-Mehrwegauflösung zu erhalten und ausgeschnitten zu werden, wenn sie nicht ausreichend getrennt sind. Mit anderen Worten wird die I_j+1 entsprechende Abtastung ausgeschnitten, wenn die folgende Beziehung nicht erfüllt ist: |Ij – Ij+1| ≥ 2, j = 1, 2, ..., M – 1. (19)
9 zeigt ein Beispiel, in dem die 8 größten Korrelationsleistungen ausgewählt werden, die den Dickfingerbereich nicht enthalten. Die diesen Stellen entsprechenden Indizes werden in den RAKE-Fingererkennungsblock zugeführt.
Der RAKE-Fingererkennungsblock verifiziert, ob die den durch Gleichung (17) bereitgestellten Indizes entsprechenden Korrelationsleistungen höher als der zweite Schwellwert η₂ in der CPICH-Leistung sind. Die Korrelationsleistungen können erhalten werden durch:
wenn die Abtastraten von r(·) und c(·) verschieden sind, wird die Gleichung (20) modifiziert als:
Wenn die Korrelationsleistung in Gleichung (20) höher als der zweite Schwellwert η₂ ist, (d.h. P PN / n ≥ η₂), wird die entsprechende Codephase als ein echter Weg für die erkannte Zelle verifiziert; andernfalls wird die Codephase nicht als ein echter Weg verifiziert. In dem Verifikationsbetrieb für die Nacherkennung werden die benachbarten Codephasen (links und rechts) der aus Gleichung (18) gegebenen Indizes ebenfalls geprüft, um die Taktdrift und Fahrzeugbewegung zu berücksichtigen. 10 zeigt das RAKE-Fingererkennungsblockverfahren. Der obere Teil stellt die Auswahl der größten M Abtastungen, zum Beispiel acht (8), und ihrer Indizes [I₁, I₂, ..., I₈] dar. Der untere Teil stellt das Verifizierungsverfahren dar, das L echte Wege bestimmt. Die benachbarten Indizes von [I₁, I₂, ..., I₈] sind: [(I1 – 1, I1, I1 + 1), (I2 – 1, I2, I2 + 1), ..., (I8 – 1, I8, I8 + 1)], (22)und ihre entsprechenden Leistungen sind:
Vorzugsweise werden die höchsten Leistungen über dem zweiten Schwellwert und ihre Indizes jedes Satzes in Gleichung (22) und (23) als ein echter Weg ausgewählt. 10 stellt die Auswahl der Indizes dar [I8 + 1, I3, I7 – 1, I1, I6 + 1] (24)als in dem dargestellten Beispiel jeweils als ein echter Weg identifiziert. In diesem Fall wird L als 5 ermittelt, da drei der acht Sätze in Gleichung (22) und (23) keine Leistung über dem zweiten Schwellwert haben.
Das zweite Klassifizierungsfilter wählt die K größten Abtastungen aus den L Kandidaten aus, wobei K die Anzahl von RAKE-Fingern oder L ist, wenn dieses kleiner ist. Die Eingabe dieses Blocks sind die Korrelationsleistungen über dem Schwellwert und ihre Indizes. Diese Leistungen werden in abnehmender Reihenfolge klassifiziert: PRAKE1 ≥ PRAKE2 ≥ ... ≥ PRAKEL . (25)und die zugehörigen Indizes aus (24) werden in Gleichung (25) sortiert als: [IRAKE1 , IRAKE2 , ..., IRAKEL ] (26)
Die Ausgabe dieses Blocks sind die Indizes der K größten Abtastungen in Gleichung (26), die entsprechen: [IRAKE1 , IRAKE2 , ..., IRAKEK ] (27)
11 stellt das zweite Klassifizierungsblockverfahren dar. Die Korrelationsleistungen sind in abnehmender Reihenfolge klassifiziert, so daß:
Die Indizes werden auch in dieser Reihenfolge sortiert, daß: [I1, I8 + 1, I7 – 1, I6 + 1, I3] ⇒ [IRAKE1 , IRAKE2 , IRAKE3 , IRAKE4, IRAKE5 ] (28).
Wenn schließlich K RAKE-Finger in dem Empfängersystem verfügbar sind, werden die K Indizes von Gleichung (28) als die RAKE-Finger zugewiesen, wie weiter unten dargelegt. Weniger als K Finger können verfügbar sein, wenn ein Dickfinger zugewiesen wurde.
Der größte RAKE-Fingerweg wird immer einem RAKE-Empfängerfinger zugewiesen, selbst wenn er die minimalen Kriterien nicht erfüllt, es sei denn, ein Dickfinger ist zugewiesen. Wenn ein RAKE-Finger, dick oder normal, zugewiesen ist, muß jeder zusätzliche Fingerweg vorzugsweise eine zusätzliche Prüfung bestehen, bevor er einem RAKE-Empfängerfinger zugewiesen wird.
Die zusätzliche Prüfung bestimmt, ob das erhöhte SNR ein minimales Δ dB überschreitet. Wenn das aktuelle SNR, nachdem k Finger zugewiesen sind, SNR_k dB ist, wird der zusätzliche Finger zugewiesen, wenn: SNRk+1 – SNRk ≥ ΔdB. (29)
Dies ist äquivalent zum Vergleichen der gemessenen linearen Leistung der k + 1-ten Komponente P_k+1 mit der Gesamtleistung:
Wenn P_k+1 ≥ (δ – 1)CP_k, dann wird der Finger zugewiesen. Hier ist δ = 10^0,1Δ. Wenn zum Beispiel δ = 1/16, dann Δ = 0,26 dB. In diesem Fall wird ein anderer RAKE-Empfängerfinger nur zugewiesen, wenn eine Komponente weitere 0,26 dB zu dem gesamten SNR beiträgt.
Ein typischer Funkausbreitungskanal enthält Reflexionen, die von Gebäuden, Bergen und mobilen Hindernissen in dem Ausbreitungsweg hervorgerufen werden. Diese mehreren Wege erzeugen die Dämpfung und Verzerrung der Signalenergie. Das Verzögerungsprofil erstreckt sich typischerweise von 1 bis 2 μs in städtischen und vorstädtischen Bereichen, wenngleich in manchen Fällen in bergigen Regionen Verzögerungen von bis zu 20 μs oder mehr mit wesentlicher Signalenergie beobachtet wurden. Wenn die Zeitdifferenz der Mehrwegekomponenten mindestens 0,26 μs (Chipdauer) ist, kann der CDMA- RAKE-Empfänger diese Mehrwegekomponenten trennen und sie kohärent kombinieren, um Diversität zu erhalten. Die 0,26 μs-Verzögerung kann erhalten werden, wenn die Differenz der Weglängen mindestens 260 Fuß ist. Die Empfangssignalstärke kann beträchtlich abfallen, wenn die Phasenauslöschung von Mehrwegereflexionen auftritt. Aufgrund der zugrundeliegenden Geometrie, welche die Schwund- und Dispersionsphänomene verursacht, treten Signalschwankungen aufgrund von schnellem Schwund um mehrere Größenordnungen häufiger auf als Änderungen in dem mittleren Mehrwegeverzögerungsprofil.
Es gibt mehrere Verfahren, um diesen Schwund zu bewältigen. Das erste Verfahren ist die Verwendung von RAKE-Fingern, die den Verzögerungspositionen zugewiesen werden, bei denen eine erhebliche Energie ankommt. Das zweite Verfahren ist die schnelle Leistungssteuerung und der Diversitätsempfang. Das dritte Verfahren ist Codieren und Verschachteln.
Die Ausgaben der Dickfingerzuweisungs- und RAKE-Fingerzuweisungsverarbeitungseinrichtungen werden verwendet, um die Gesamtsystemleistung zu verbessern. Zum Beispiel hängen die mittleren Erfassungszeiten von der Erkennungswahrscheinlichkeit, der Fehlalarmwahrscheinlichkeit, der Verweilzeit, der Fehlalarm-Mehraufwandszuschlagszeit und der Anzahl von zu durchsuchenden Zellen ab. Da die mittlere Erfassungszeit sehr wichtig für die Leistung der Erfassungsvorrichtung ist, ist es wünschenswert, alle obigen Parameter zu optimieren. 12 zeigt die Nacherkennungsstruktur für den Erhalt der Kreuzkorrelation zwischen der PN-Scramblingfolge und dem Empfangssignal in der Nachbarschaft der Rahmengrenze.
Bei Nichtvorhandensein irgendwelcher Vorabinformationen hinsichtlich der echten Codephasenposition könnte die Unsicherheit der Fehlausrichtung zwischen dem empfangenen PN-Code und seiner lokalen Kopie bis zu einer ganzen Codeperiode sein. Folglich könnte die aufzulösende Zeitunsicherheit für lange PN-Codes typischerweise ziemlich groß sein. Es ist in der Praxis typisch, zu fordern, daß die empfangenen und lokalen PN-Codesignale innerhalb einer halben Chipperiode T_c/2 ausgerichtet sind, bevor die Steuerung dem Feinsynchronisationsverfolgungssystem überlassen wird. Gemäß dieser Anforderung würde die Zeitverzögerung des lokalen PN-Codesignals in diskreten Schritten verzögert oder vorgerückt. Wenn folglich T_U = N_UT_c die aufzulösende Zeitunsicherheit ist, dann ist q = 2N_U + 1 die Anzahl möglicher Codeausrichtungen, die bei seriellem Suchjargon als Zellen bezeichnet werden, die während der Suche durch die Unsicherheitsregion zu untersuchen sind.
Das Ziel der Codeerfassung ist, eine grobe Zeitausrichtung zwischen dem empfangenen Pseudorauschcode (PN-Code) r(m, n) und dem lokal erzeugten Code c(m, n) mit einer Genauigkeit eines Bruchteils eines PN-Folgenchips zu erreichen. Ein beliebter Ansatz für die Codeerfassung sind die seriellen Suchverfahren, welche die empfangenen und lokal erzeugten Codefolgen korrelieren und dann die Synchronisation entweder basierend auf dem Durchqueren eines Schwellwerts oder der maximalen Korrelation prüfen. Ein Schwellwert wird abhängig von dem Signal-Rausch-Verhältnis der abgestimmten Filterausgabe bestimmt und kann entweder gemäß der Rauschleistung oder der Teilkorrelation eingestellt werden. Ein Suchverfahren verwendet sowohl das Maximalkriterium als auch das Schwellwertdurchquerungskriterium. Die Parameter in dieser Analyse sind die folgenden:

P_D:: Erkennungswahrscheinlichkeit, wenn das richtige Kriterium geprüft wird
P_FA:: Fehlalarmwahrscheinlichkeit, wenn ein falsches Kriterium geprüft wird
τ_d:: Verweilzeit (Integrationszeit) in jeder Zelle
K:: Anzahl der Verweilmehraufwandzuschlagszeiteinheiten
q:: Gesamtanzahl der Zellen, die durchsucht werden sollen

Die mittlere Erfassungszeit T ACQ ist:
wobei die mittlere Verweilzeit gegeben ist durch: τd = JTs = 256 × JTc (32)
Wenn 5 Schlitze verwendet werden (J = 50), dann ist τ_d = 3,3 ms. Die Formel für die mittlere Erfassungszeit in Gleichung (31) ist eine Funktion der Erkennungswahrscheinlichkeit P_D, der Fehlalarmwahrscheinlichkeit P_FA und der Verweilzeit τ_d. Für eine hohe Erkennungswahrscheinlichkeit P_D und die niedrige Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm P_FA:
Da q – 1 = 400, ermitteln wir T ACQ ≈ 0,66 sec, wobei (33) aus (31) durch Nähern wie folgt erhalten wird: P_FA ≈ 0, P_D ≈ 1, q ist viel größer als 1.
In vielen praktischen Codeerfassungssystemen bedingt die Verringerung der Fehlalarmwahrscheinlichkeit für eine gegebene Gesamterfassungszeit die Verwendung von Suchverfahren in Verbindung mit einem Verifizierungsalgorithmus. Das Verifizierungsverfahren wechselt mit dem Suchverfahren ab und wird immer begonnen, wenn eine Erfassung festgestellt wird. Die Suche wird dann während des Verifizierungsalgorithmus zurückgestellt. Ein System, das sowohl die Suche als auch die Verifizierung verwendet, wird als Double-Dwell-System bezeichnet. Wenn sie richtig verwendet wird, kann eine Double-Dwell-Suchstrategie zu einer erheblichen Beschleunigung des Gesamtsuchverfahrens führen. Eine Beschleunigung von etwa einem Faktor 3 wurde in der Simulation beobachtet.
13 zeigt die Erkennungswahrscheinlichkeit P_D des einzigen Wegs in dem AWGN-Kanal in Bezug auf die verschiedenen SNRs. Wenn das Eingangs-SNR 4 dB überschreitet, ist die Erkennungswahrscheinlichkeit fast 1,0. Um die glei che Leistung in einem Mehrwegeschwundkanal zu erhalten, muß das Eingangs-SNR auf bis zu 15 dB–20 dB zunehmen.
14 zeigt die Erkennungswahrscheinlichkeit für den ersten Weg in dem Mehrwegeschwundkanal für die WG4, Fall 1, wobei es zwei Wege mit 0 und –10 dB Raleighschwundamplituden bei einer Geschwindigkeit von 3 km/h gibt. Das Eingangs-SNR muß bis zu 20 dB erhöht werden, um eine im Vergleich zu 13 ähnliche Leistung zu erhalten. Für den ersten Weg ist die Erkennungswahrscheinlichkeit in Bezug auf den zweiten Schwellwert η₂ nicht sehr unterschiedlich.
15 zeigt die Erkennungswahrscheinlichkeit des zweiten Wegs in dem Mehrwegeschwundkanal. Wenn der zweite Schwellwert η₂ niedrig ist, gibt es eine bessere Erkennungswahrscheinlichkeit. Wenn zum Beispiel das Eingangs-SNR 10 dB ist, dann ist die Differenz der Erkennungswahrscheinlichkeit 0,23 (23%), wenn der zweite Schwellwert sich von η₂ = 1.2 σ PN / n auf η₂ = 1.8 σ PN / n ändert.
16 zeigt die Fehlalarmwahrscheinlichkeit (P_FA) in Bezug auf den zweiten Schwellwert η₂. Es ist offensichtlich, daß die Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm abnimmt, wenn der zweite Schwellwert zunimmt.
Es gibt einen Kompromiß zwischen der Fehlalarmwahrscheinlichkeit und der Erkennungswahrscheinlichkeit, der durch den zweiten Schwellwert gesteuert wird. Wenn der zweite Schwellwert abnimmt, nehmen die Fehlalarmwahrscheinlichkeit und die Erkennungswahrscheinlichkeit, insbesondere für den zweiten Weg, beide zu und umgekehrt. 16 zeigt auch, daß der zweite Schwellwert, wenn das Eingangs-SNR hoch genug ist, auf einen Wert eingestellt werden sollte, der hoch genug ist, um eine niedrige Fehlalarmwahrscheinlichkeit zu bekommen.
17 zeigt die Erkennungswahrscheinlichkeit für den ersten Weg mit verschiedenen SNRs und dem zweiten Schwellwert η₂ für den Fall 5 des Mehrwegeschwundkanals, wo bei es zwei Wege mit 0 und –10 dB Rayleigh-Schwundamplituden bei einer Geschwindigkeit 50 km/h gibt. Im Vergleich zu dem Fall 1 (14) ist die Erkennungswahrscheinlichkeit bei η₂ = 1,2 σ_n und 5 dB Eingangs-SNR von 0,44 auf 0,83 erhöht. Beachten Sie, daß die Erkennungswahrscheinlichkeit fast verdoppelt wird, wenn die Geschwindigkeit von 3 km/h auf 50 km/h erhöht wird. Wenn das Eingangs-SNR höher als 10 dB ist, sind die Erkennungswahrscheinlichkeiten höher als 90%.
18 zeigt die Erkennungswahrscheinlichkeit für den zweiten Weg (–10 dB Amplitude). Im Vergleich zu dem Fall 1 (15) ist die Erkennungswahrscheinlichkeit mit dem zweiten Schwellwert η₂ = 1,2 σ_n und 5 dB Eingangs-SNR von 0,04 aus 0,27 erhöht. Im allgemeinen zeigen die Simulationsergebnisse, daß die Erkennungswahrscheinlichkeit erhöht ist, wenn die Geschwindigkeit erhöht ist.
Um den zweiten Weg bei jedem Schwellwert mit mehr als 90% zu erkennen, sollte das Eingangs-SNR um 20 dB sein. Bei einem niedrigen Eingangs-SNR hängt die Erkennungswahrscheinlichkeit stark von dem zweiten Schwellwert ab. Die Erkennungswahrscheinlichkeiten sind bei η₂ = 1,2 σ_n, η₂ = 1,5 σ_n und η₂ = 1,8 σ_n jeweils 0,27, 0,13 und 0,04.
19 zeigt die Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm unter Bezug auf den zweiten Schwellwert η₂. Im Vergleich zu dem Fall 1 (16) sind die Gesamtfehlalarmraten erhöht. Zum Beispiel ist die Fehlalarmrate bei dem zweiten Schwellwert η₂ = 1,2 σ_n an und 20 dB Eingangs-SNR von 0,2250 auf 0,3233 erhöht. Es ist offensichtlich, daß der Schwellwert η₂ hoch genug sein sollte, um eine niedrige Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm zu erhalten.
Die Erkennungswahrscheinlichkeit wird verbessert, wenn die Geschwindigkeit erhöht wird. Die Fehlalarmwahrscheinlichkeit wird jedoch erhöht, wenn die Geschwindigkeit mit ansonsten den gleichen Bedingungen erhöht wird. Der zweite Schwellwert η₂ wird bevorzugt ausgewählt, um die Er kennungswahrscheinlichkeit zu maximieren und die Fehlalarmwahrscheinlichkeit zu minimieren. Die richtige Strategie zwischen der Erkennungswahrscheinlichkeit und der Fehlalarmwahrscheinlichkeit wird ausgewählt, um die Leistung des Empfängersystems zu optimieren.
Um das Problem der Wege, die verschwinden oder von dem obigen RAKE-Lokalisierungsverfahren nicht detektiert werden, zu verringern, nutzt die vorliegende Erfindung vorzugsweise ein RAKE-Verlagerungsverfahren. Wenn der Dickfingerweg verschwindet oder wenn kein Dickfinger zugewiesen wurde, wird das RAKE-Verlagerungsverfahren bevorzugt nach einem ausgewählten Zeitintervall erneut durchgeführt.
Ein RAKE-Verwaltungssystem implementiert das Verlagerungsverfahren und weist die folgenden Verarbeitungseinrichtungen auf: Wegsucher, Zuweisung, Verlagerung, Wegauswähler und RAKE-Steuerung. 20 zeigt die übergreifende RAKE-Verwaltungssystemstruktur.
Das in 21 gezeigte RAKE-Verlagerungsverfahren wird verwendet, um die Wegkandidaten neu auszuwählen und die Wegkandidaten mit den vorhandenen Wegen zu vergleichen. Wenn die Leistungen der Kandidaten höher als die Leistungen der vorhandenen Spuren sind, werden dann die aktuellen Wege freigegeben, und die neuen Wege werden neu an die RAKE-Finger zugewiesen.
Die Leistungsverzögerungsprofile können unter Verwendung der hierarchischen Golay-Korrelatorausgaben aus dem Zellensuchschritt 1 bestimmt werden. Der Schwellwertvergleichsblock entfernt die Rauschkomponenten aus den HGC-Ausgaben. Die aktuellen Dick- und RAKE-Fingerstellen werden aus dem Wegsuchverfahren ausgeklammert. Dann werden die HGC-Ausgaben, bis auf die aktuellen Dick- und RAKE-Fingerstellen in abnehmender Reihenfolge klassifiziert. Schließlich werden die größten Wege, getrennt durch mindestens 2 Abtastungen, als neue Wegkandidaten ausgewählt.
Der primäre Synchronisationscode (PSC) ist eine unmodulierte Golay-Folge mit der Länge 256 Chips, die mit einer Periode von einem Schlitz wiederholt wird. Durch Erken nen des PSC erfaßt das Benutzergerät (UE) die Schlitzsynchronisation zu der Zielbasisstation.
Die Wegsuchverfahren sind wie folgt:
Schritt 1: Zellensuchschritt 1 erneut durchführen
Schritt 2: P ~ HGC / i über dem ersten Schwellwert erkennen
Schritt 3: Die aktuellen RAKE-Stellen ausklammern
Schritt 4: Die aktuellen Dickfingerstellen ausklammern
Schritt 5: P ~ HGC / i in abnehmender Reihenfolge klassifizieren
Schritt 6: Neue Kandidatenliste bestimmen
Schritt 7: Die verschwundenen Wege durch Vergleichen der alten und neuen RAKE-Stellen finden
Schritt 8: Abschließen der Kandidatenliste (der neuen Kandidatenliste und der verschwundenen Wege)
22 beschreibt das Wegsuchverfahren. Der ,Stern' und die ,Raute' stellen jeweils die aktuellen und alten RAKE-Stellen dar. Der schattierte Bereich zeigt die aktuelle Dickfingerstelle an. Die aktuellen Dick- und RAKE-Stellen werden in dem Sucheverfahren nach neuen Wegkandidaten ausgeklammert. Die HGC-Ausgangsleistungen werden in abnehmender Reihenfolge klassifiziert, und die größten Wege werden als die Kandidaten ausgewählt. Außerdem werden die verschwundenen Wege erkannt, indem die alten und aktuellen Wege verglichen werden. Die verschwundenen Wege werden ebenfalls als Wegkandidaten aufgenommen, weil sie vorhanden sein können. Schließlich werden in dem Wegsuchverfahren fünf Kandidaten ausgewählt.
Die in dem Suchverfahren ausgewählten Wegkandidaten sollten verifiziert werden. Um die Wege zu verifizieren, werden die Korrelationsleistungen der entsprechenden Codephasen durch symbolweise Integration zwischen dem Empfangssignal und dem gemeinsamen Pilotkanal (CPICH) erhalten. Wenn die Korrelationsleistung größer als der zweite Schwellwert ist, dann wird die entsprechende Codephase als ein echter Weg betrachtet. Wegverifizierungsverfahren sind wie folgt:
Schritt 1: Die Korrelationsleistungen P PN / i der neuen Kandidaten unter Verwendung des CPICH messen
Schritt 2: P PN / i über dem zweiten Schwellwert erkennen
Schritt 3: Sie in abnehmender Reihenfolge klassifizieren
Schritt 4: Die größten Wege auswählen
Das Wegverifizierungsverfahren ist in 23 dargestellt. Die obere Reihe zeigt das Suchverfahren, und die untere Reihe zeigt das Verifikationsverfahren. In der unteren Figur gibt es neue erkannte Wege und alte erkannte Wege. Die Leistungen und ihre Indizes werden an den Wegauswähler gesendet, um sie in abnehmender Reihenfolge zu klassifizieren. Schließlich werden die größten Wege neu an die RAKE-Finger zugewiesen.
Die in dem Verifikationsverfahren berechneten Korrelationsleistungen sind zuverlässiger als die HGC-Korrelationsausgaben, da die ersteren mit einer 15-Symbol-Intetgration berechnet werden, aber die letzteren mit einer 50-Symbol-Integration berechnet werden.
Nach dem Vergleichen der Leistungen der aktuellen Wege und der neuen Wegkandidaten werden die größten Wege neu ausgewählt und an die RAKE-Finger neu zugewiesen. Das Wegauswahlverfahren ist in 24 offenbart. Drei aktuelle Wege werden an die 2., 3. und 5. RAKE-Finger zugewiesen. Der 4. und 5. der aktuellen Wege werden neu zugewiesen. Zwei neue Wegkandidaten werden an den 1. und 4. RAKE-Fingern zugewiesen. Die 3., 4. und 5. der neuen Wegkandidaten werden nicht verwendet.
Betrachten Sie die Situation, in der zwei Wege an zwei getrennte RAKE-Finger zugewiesen sind. Angenommen, daß nach einiger Zeit die zwei Finger zu der gleichen Stelle konvergieren. In einem derartigen Fall muß die RAKE-Steuerung einen der Wege verwerfen, wobei der diesem Weg zugewiesene RAKE-Finger freigesetzt wird, die Steuerung informieren, daß der neue Finger freigesetzt wurde, und den Wegsucher anweisen, einen neuen Weg zu finden, der zugewiesen werden soll. Die RAKE-Steuerung sollte sich der Aktivität jedes Fingers bewußt sein und den gesamten RAKE-Empfänger einschließlich der Finger steuern.
25 zeigt die Wahrscheinlichkeit der Erkennungsleistung des Falls 1 (sich langsam bewegender Kanal 3 km/h) mit verschiedenen Werten für das Eingangs-SNR. Die durchgezogene Linie mit Kreisen stellt die Erkennungsleistung für den ersten Weg in dem RAKE-Zuweisungsverfahren dar. Die gestrichelte Linie mit Rechtecken stellt die Erkennungsleistung für den zweiten Weg in dem RAKE-Zuweisungsverfahren dar. Die Strichpunktlinie mit Rauten stellt die Erkennungsleistung für den zweiten Weg nach dem Verlagerungsverfahren dar. Die Erkennungsleistung wird um 3–9% erhöht. Dies impliziert, daß bei dem Ereignis, daß der zweite Weg in dem RAKE-Zuweisungsverfahren verloren geht, das RAKE-Verlagerungsverfahren häufig in der Lage ist, ihn wiederzugewinnen.
26 zeigt die Wahrscheinlichkeit für die Erkennungsleistung des Falls 5 (sich schnell bewegender Kanal: 50 km/h) mit verschiedenen Werten für das Eingangs-SNR. Die durchgezogene Linie mit Kreisen stellt die Erkennungsleistung für den ersten Weg in dem RAKE-Zuweisungsverfahren dar. Die gestrichelte Linie mit Rechtecken stellt die Erkennungsleistung für den zweiten Weg in dem RAKE-Zuweisungsverfahren dar. Die Strichpunktlinie mit Rauten stellt die Erkennungsleistung für den zweiten Weg nach dem Verlagerungsverfahren dar. Die Erkennungsleistung wird um 8–12% erhöht. Die Simulationsergebnisse zeigen, daß die RAKE-Verlagerung in dem sich schnell bewegenden Kanal besser arbeitet. Dies stellt dar, daß die RAKE-Verlagerung erheblich dazu beiträgt, einen verlorenen Weg in dem sich schnell bewegenden Kanal wiederzugewinnen.
27 zeigt die Erkennungswahrscheinlichkeitsleistung des Falls 5 mit verschiedenen Werten für das Eingangs-SNR. Hier ist das minimal erforderliche ΔSNR 0,4 dB. Die Erkennungsleistung für den zweiten Weg ist erhöht. Be achten Sie, daß die Fehlalarmwahrscheinlichkeit in diesem Fall ebenfalls leicht erhöht ist.
Die Kanalbedingung der Birth-Death-Ausbreitung ist ein Nichtschwund-Ausbreitungskanal mit zwei Wegen. Die sich bewegende Ausbreitungsbedingung hat zwei Wege, die zwischen Vorhandensein (Birth) und Verschwinden (Death) abwechseln. Die Positionen, an denen die Wege erscheinen, werden mit einer gleichen Wahrscheinlichkeit zufällig ausgewählt und sind in 38 gezeigt. Die Birth-Death-Ausbreitungsbedingungen sind die folgenden:
Schritt 1: Zwei Wege, Weg 1 und Weg 2 werden zufällig aus der Gruppe ([–5, –4, –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3, 4, 5] μs) ausgewählt. Die Wege haben gleiche Beträge und gleiche Phasen.
Schritt 2: Nach 191 ms verschwindet der Weg 1 und erscheint sogleich an einer neuen Stelle, die zufällig aus der Gruppe ausgewählt ist, aber den Punkt Weg 2 ausschließt. Die Beträge und die Phasen der Abgriffkoeffizienten des Wegs 1 und des Wegs 2 sollen unverändert bleiben.
Schritt 3: Nach zusätzlichen 191 ms verschwindet der Weg 2 und erscheint sogleich wieder an einer neuen Stelle, die zufällig aus der Gruppe ausgewählt ist, aber den Punkt Weg 1 ausschließt. Die Beträge und die Phasen der Abgriffkoeffizienten des Wegs 1 und des Wegs 2 sollen unverändert bleiben.
Schritt 4: Die Folge in Schritt 2 und Schritt 3 wird wiederholt.
29 zeigt die Simulationsergebnisse für die PSC-Kanalantworten von 100 Rahmenläufen (1 s). Hier ist das Eingangs-SNR 10 dB. Es gibt Übergänge (Geburt und Tod) alle 191 ms. Da die zwei Wege dominante Spitzen haben, sind sie ohne Schwundinterferenzen leicht zu erkennen. In dieser Figur ist der größte Weg zeitlich mit null relativer Verzögerung ausgerichtet. Die Erkennungs- und Fehlalarmleistungen erweisen sich jeweils als P_D = 1,0 und P_FA = 0,0017.

1. Die Gesamterfassungszeit wird erheblich verringert, da die Verweilzeit (Integrationszeit) eingespart wird. Wenn es nur ein Verifizierungsverfahren gibt, dann erweist sich die Verweilzeit als etwa 0,66 s. Wenn der PSC in dem anfänglichen Zellensuchverfahren verwendet wird, wird die Verweilzeit auf 0,20 s verringert. Die Verbesserung der Systemgeschwindigkeit ist mehr als 3-fach.
2. Für die Verlagerung ist es leicht, das Wegsuchverfahren erneut durchzuführen, um die Erkennungsleistung zu erhöhen. Es erfordert zusätzliche 0,20 s, aber es ist immer noch schneller als ein Verifikationsverfahren ohne Wegsuchverfahren.

Ein alternatives Beispiel nutzt zeitdiverse Integration. Um derartige Schwundeffekte zu verlangsamen, wird die in der bevorzugten Ausführungsform offenbarte aufeinanderfolgende Symbolintegration in eine zeitdiverse Integration modifiziert. Die herkömmliche Integration, um die PN-Korrelationsleistung zu erhalten, wird durch aufeinanderfolgende Symbolintegration erledigt. In dem langsamen Schwundkanal bewirkt ein starker Schwund in dem Integrationsbereich eine niedrige Erkennungswahrscheinlichkeit. Um dieses Problem zu verringern, kann zeitdiverse Integration verwendet werden. Wie weiter oben bei Gleichung 7 dargelegt, wird die herkömmliche PN-Korrelationsleistung über eine vorbestimmte Anzahl von zum Beispiel 50 aufeinanderfolgenden Abtastungen berechnet als:
Die zeitdiverse Integration wird zum Beispiel dargestellt als:
I ist ein ausgewählter Indexsatz, der vorzugsweise nicht mehr als 150 Elemente hat, z.B. I = {0, ..., 9, 50, ..., 69, 100, ..., 199)}. Die Auswahl des Indexsatzes I wird vorgenommen, um die Korrelationsleistung von Abtastungen über verschiedene Zeitintervalle zu bewerten, wodurch Zeitdiversität bereitgestellt wird. Die Berechnung der zeitdiversen Integration kann auch als herkömmliche Integration, wie weiter oben unter Bezug auf Gleichung 8 bis 11 diskutiert, modifiziert und vereinfacht werden.
Wenn Kommunikationssignale teilweise basierend auf der relativen Leistung von Signalabtastungen verarbeitet werden, kann im allgemeinen Zeitdiversität verwendet werden, um die relative Leistung als eine Funktion von Werten, die zeitdiversen Signalabtastungen entsprechen, zu berechnen. Vorzugsweise wird ein Puffer bereitgestellt, der zumindest Werte r(r) speichert, die Signalabtastungen S_r entsprechen, welche einen Satz R von Abtastungen definieren. R ist ein Teilsatz von X aufeinanderfolgend empfangenen Signalabtastungen S₀ bis S_X–1, welche Werten r(0) bis r(X – 1) entsprechen. Die Anzahl von Elementen des Teilsatzes R ist weniger als X, so daß R mindestens zwei sich gegenseitig ausschließende Teilsätze aufeinanderfolgender Abtastungen {S₀ bis S_i} und {S_j bis S_X–1} enthält. Folglich umfaßt R nicht die Abtastung S_i+1 oder S_j–1. Zweckmäßigerweise kann der Puffer alle Werte r(0) bis r(X – 1) speichern, aber ein wesentlich kleinerer Puffer kann verwendet werden, wenn nur die zeitdiversen Teilsätze von Werten, die durch den Abtastungssatz R dargestellt werden, gespeichert werden.
Eine Verarbeitungseinrichtung ist betriebsbereit mit dem Puffer verbunden, um die relative Abtastungsleistung basierend auf Werten r(r) zu berechnen, die Signalabtastelementen S_r des ausgewählten Teilsatzes R von X aufeinanderfolgend empfangenen Signalabtastungen entsprechen. Werte von Abtastungen, die nicht in R enthalten sind, wie etwa Werte r(i + 1) oder r(j – 1), die jeweils Signalabtastelementen S_i+1 und S_j–1 entsprechen, werden in der Berechnung nicht verwendet. Folglich wird die relative Leistung basierend auf der Abtastreihe berechnet, die mindestens zwei verschiedene Zeitintervalle darstellt.
Jedes Paar aufeinanderfolgender Abtastungen stellt ein Abtastzeitintervall t dar, das der Abtastrate entspricht, die verwendet wird, um Abtastungen eines Empfangssignals zu erhalten. Vorzugsweise existieren mindestens zwei sich gegenseitig ausschließende Teilsätze der X aufeinanderfolgenden Abtastungen, die jeweils mindestens aufeinanderfolgende Abtastungen {S_i+1 bis S_i+51} und {S_j–51 bis S_j–1} enthalten und keine Elemente des Teilsatzes R enthalten. In einem derartigen Fall ist der Teilsatz R durch mindestens drei sich gegenseitig ausschließende Teilsätze aufeinanderfolgender Abtastungen definiert, welche Gruppen aufeinanderfolgender Abtastungen definieren, die zeitlich gegenseitig um mindestens 50 Zeiten t versetzt sind. In dem obigen Beispiel von Gleichung 35, in dem N 256 (die in dem CPICH verwendete Symbolgröße) ist und I = {0–9, 50–69, 100–199}, wird P PN / k für einen kleinen Satz von Abtastungen S_k aus Werten bestimmt, die der zeitdiversen Abtastreihe {S₀ bis S₂₅₅₉}, {S₁₂₈₀₀ bis S₁₇₉₁₉} und {S₂₅₆₀₀ bis S₅₁₁₉₉} des größeren Satzes von 51200 Abtastungen {s₀ bis S₅₁₁₉₉} entsprechen, welcher S_k enthält. Wenn Abtastungen mit einer Rate von einer Abtastung pro Chipdauer erzeugt werden, stellt dies die Zeitdiversität von mehr als 7000 Chips zwischen jeder der drei Abtastreihen dar, auf denen die Leistungsberechnungen basieren.
Die zeitdiverse Integration kann eine wichtige Rolle für die Erkennungswahrscheinlichkeit und die Fehlalarmleistung spielen. 31 zeigt, daß die zeitdiverse Integration die Erkennungsleistung bei 5 dB SNR zum Beispiel relativ zu der aufeinanderfolgenden Symbolintegration von 44% auf 79% erhöht. In diesem Fall wird die Erkennungsleistung 35% erhöht. Bei 10 dB SNR wird die Erkennungsleistung 19% erhöht.
32 zeigt, daß die zeitdiverse Integration die Erkennungsleistung bei 5 dB SNR von 4% auf 41% erhöht. In diesem Fall wird die Erkennungsleistung um 37% erhöht. Bei 10 dB SNR wird die Erkennungsleistung um 24% erhöht. Die RAKE-Verlagerung hilft, die Erkennungsleistung zu erhöhen. Sie erhöht allerdings auch Fehlalarme ein wenig. Um eine hohe Erkennungswahrscheinlichkeit zu erreichen, sollte ΔSNR, insbesondere bei einem hohen SNR, geeignet gesteuert werden.
33 zeigt die Fehlalarmwahrscheinlichkeit. Wenn für die Codephasenerkennung nur eine Schwellwertprüfung verwendet wird, dann nimmt die Fehlalarmwahrscheinlichkeit zu, wenn SNR zunimmt. Andererseits nimmt die Fehlalarmwahrscheinlichkeit mit der bevorzugten zusätzlichen SNR-Prüfung, die weiter oben für die RAKE-Fingerzuweisung erwähnt wurde, ab.
Die Modifikationen helfen, die Erkennungsleistung zu erhöhen, und den langsamen Schwundeffekt, insbesondere im Fall eines niedrigen SNR, zu verringern. Die zusätzliche SNR-Prüfung hilft, den Fehlalarm in einem hohen SNR-Fall zu verringern. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die beste Systemleistung zu erhalten.
Mit der festen Schwellwertprüfung erwarten wir eine konstante Fehlalarmrate (CFAR). Aber Simulationsergebnisse (in 33 nur Schwellwertprüfung) zeigen, daß die Fehlalarmwahrscheinlichkeit ebenfalls zunimmt, wenn das Eingangs-SNR zunimmt. In diesem Beispiel ist die Signalleistung fest, aber die Rauschleistung zum Steuern des Eingangs-SNR ändert sich, d.h. ein hohes SNR impliziert geringe Rauschleistung mit fester Signalleistung. Somit nimmt die geschätzte Rauschleistung ab, wenn SNR zunimmt. Dann wird der Schwellwert niedrig, wenn das SNR zunimmt. Wenn der Schwellwert zu niedrig festgelegt wird, gibt es mehr Möglichkeiten, daß die mehrdeutigen Korrelationskoeffizienten den Schwellwert durchqueren. Dies verursacht mehr Fehlalarmwahrscheinlichkeit bei hohem SNR.
34 zeigt die Erkennungswahrscheinlichkeit für den ersten Weg in dem Mehrwegeschwundfall 5. Sie zeigt, daß die zeitdiverse Integration die herkömmliche aufeinanderfolgende Integration bei niedrigem SNR übertrifft.
35 zeigt, daß die zeitdiverse Integration eine höhere Erkennungsleistung ergibt als die aufeinanderfolgende Integration. Bei 5 dB ist die Erkennungswahrscheinlichkeit der zeitdiversen Integration 51% höher als bei der aufeinanderfolgenden Integration. Außerdem erhöht das Verlagerungsverfahren die Erkennungswahrscheinlichkeit sogar noch weiter.
36 zeigt die Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm. Die Fehlalarmwahrscheinlichkeit wird verringert, wenn die zusätzliche SNR-Prüfung verwendet wird. Das Verlagerungsverfahren erzeugt eine ein wenig höhere Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm. Im Vergleich zu der Schwellwertprüfung allein hilft die zusätzliche SNR-Prüfung, die Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm zu verringern.

Claims

Empfänger für die Verarbeitung von Kommunikationssignalen, der einen RAKE-Empfänger mit bis zu einer vorbestimmten Anzahl von RAKE-Fingern aufweist, um eine Vielzahl verschiedener Signalwege von empfangenen Kommunikationssignalen zuzuweisen und zu kombinieren, der aufweist: einen RAKE-Lokalisierer, der geeignet ist, Signalwege basierend auf Fenstern zu bestimmen, die durch Gruppen aufeinanderfolgender Signalabtastungen, in denen Abtastungen innerhalb eines Fensters einen ersten Leistungsschwellwert überschreiten, definiert sind, und derartige Fenster bis zu der vorbestimmten Anzahl als Kandidatenfenster zu kennzeichnen, basierend auf der relativen Leistung der Abtastungen innerhalb der vorbestimmten Fenster; eine Fensterabsuchschaltung, die geeignet ist, die Kandidatenfenster zu analysieren, um zu bestimmen, ob Abtastungen der Kandidatenfenster einen zweiten Leistungsschwellwert überschreiten, und um ein Dickfinger-Kandidatenfenster zu kennzeichnen, wenn zumindest eines der Kandidatenfenster eine ausgewählte Anzahl von Kandidatenabtastungen hat, die die zweite Leistungsschwelle überschreiten; und einen RAKE-Finger-Zuweiser, der geeignet ist, die Kandidatenfenster entweder für die Verarbeitung durch eine erste Art von RAKE-Finger oder eine andere zweite Art von RAKE-Dickfinger zuzuweisen, so daß die Kandidatenfenster, die nicht als ein Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet sind, jeweils an einen anderen RAKE-Finger der ersten Art zugewiesen werden.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei der RAKE-Lokalisierer geeignet ist, Fenster mit einem Leistungspegel zu de finieren, der durch Summieren von Leistungspegeln seiner Gruppe von Abtastungen bestimmt wird, welche die erste Leistungsschwelle überschreiten, und derartige Fenster bis zu der vorbestimmten Anzahl als Kandidatenfenster zu kennzeichnen, basierend auf Fenstern mit den höchsten Leistungspegeln, aber ein Fenster nicht zu kennzeichnen, wenn mehr als eine angegebene Anzahl von Abtastungen in einem anderen Fenster mit einem höheren Leistungspegel enthalten ist.
Empfänger nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Anzahl von RAKE-Fingern 5 ist, von denen bis zu einer ein Dickfinger ist, der ein adaptives Filter aufweist.
Empfänger nach Anspruch 2, wobei jede der Gruppen von Abtastungen 21 Abtastungen enthält und die angegebene Anzahl 16 ist, wodurch die gekennzeichneten Fenster durch mindestens 5 aufeinanderfolgende Abtastungen voneinander getrennt sind.
Empfänger nach Anspruch 2, wobei die Fensterabsuchschaltung geeignet ist, bis zu ein Dickfinger-Kandidatenfenster das auch die ausgewählte Anzahl von Kandidatenabtastungen hat, deren Leistungspegel den zweiten Leistungsschwellwert überschreiten, als das Kandidatenfenster mit dem höchsten Leistungspegel zu kennzeichnen, wobei Kandidatenabtastungen Abtastungen sind, die nach dem Ausschneiden aufeinanderfolgender Abtastungen, welche die zweite Leistungsschwelle überschreiten, übrig bleiben, so daß die Wege durch mindestens einen Chip getrennt sind.
Empfänger nach Anspruch 5, wobei jede der Gruppen von Abtastungen 21 Abtastungen enthält und die angegebene Anzahl 16 ist, wodurch die gekennzeichneten Fenster durch mindestens 5 aufeinanderfolgende Abtastungen voneinander getrennt sind.
Empfänger nach Anspruch 5, wobei der RAKE-Finger-Zuweiser geeignet ist, jedes Kandidatenfenster, das als ein Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet ist, für die Verarbeitung an einen RAKE-Dickfinger zuzuweisen, der ein adaptives Filter aufweist.
Empfänger nach Anspruch 7, wobei jede der Gruppen von Abtastungen 21 Abtastungen enthält und die angegebene Anzahl 16 ist, wodurch die gekennzeichneten Fenster durch mindestens 5 aufeinanderfolgende Abtastungen voneinander getrennt sind.
Empfänger nach Anspruch 8, wobei die vorbestimmte Anzahl von RAKE-Fingern 5 ist.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Anzahl von RAKE-Fingern 5 ist, von denen bis zu einer ein Dickfinger ist, der ein adaptives Filter aufweist.
Verfahren für die Verarbeitung von Kommunikationssignalen unter Verwendung eines RAKE-Empfängers mit bis zu einer vorbestimmten Anzahl von RAKE-Fingern, der eine Vielzahl verschiedener Signalwege von empfangenen Kommunikationssignalen kombiniert, das aufweist: Bestimmen von Signalwegen basierend auf Fenstern, die durch Gruppen aufeinanderfolgender Signalabtastungen, in denen Abtastungen innerhalb eines Fensters einen ersten Leistungsschwellwert überschreiten, definiert sind, Kennzeichnen bis zu der vorbestimmten Anzahl derartiger Fenster als Kandidatenfenster basierend auf der relativen Leistung der Abtastungen innerhalb der vorbestimmten Fenster; Analysieren der Kandidatenfenster, um zu bestimmen, ob Abtastungen der Kandidatenfenster einen zweiten Leistungsschwellwert überschreiten; Kennzeichnen eines Dickfinger-Kandidatenfensters, wenn zumindest eines der Kandidatenfenster eine zweite vor bestimmte Anzahl von Kandidatenabtastungen hat, die die zweite Leistungsschwelle überschreiten; und Zuweisen der Kandidatenfenster entweder für die Verarbeitung durch eine erste Art von RAKE-Finger oder eine andere zweite Art von RAKE-Dickfinger, so daß die Kandidatenfenster, die nicht als ein Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet sind, jeweils an einen anderen RAKE-Finger der ersten Art zugewiesen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Fenster definiert werden, die einen Leistungspegel haben, der durch Summieren von Leistungspegeln ihrer Gruppe von Abtastungen bestimmt wird, welche die erste Leistungsschwelle überschreiten, und basierend auf Fenstern mit den höchsten Leistungspegeln bis zu der vorbestimmten Anzahl Kandidatenfenster gekennzeichnet werden, aber ein Fenster nicht gekennzeichnet wird, wenn mehr als eine angegebene Anzahl von Abtastungen in einem anderen Fenster mit einem höheren Leistungspegel enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die vorbestimmte Anzahl von RAKE-Fingern 5 ist, von denen bis zu einer ein Dickfinger ist, der ein adaptives Filter aufweist, so daß bis zu 5 Kandidatenfenster zugewiesen werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei jede Gruppe von Abtastungen 21 Abtastungen enthält und die angegebene Anzahl 16 ist, so daß nur Fenster, die um mindestens 5 aufeinanderfolgende Abtastungen voneinander getrennt sind, als Kandidatenfenster gekennzeichnet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei bis zu ein Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet wird, welches das Kandidatenfenster mit dem höchsten Leistungspegel ist, das auch die ausgewählte Anzahl von Kandidatenabtastungen hat, deren Leistungspegel den zweiten Leistungsschwellwert überschreiten, wobei Kandidatenabtastungen Abtastungen sind, die nach dem Ausschneiden aufeinanderfolgender Abtastungen, welche die zweite Leistungsschwelle überschreiten, übrig bleiben, sodass die Wege durch mindestens einen Chip getrennt sind.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede der Gruppen von Abtastungen 21 Abtastungen enthält und die angegebene Anzahl 16 ist, so daß nur Fenster, die um mindestens 5 aufeinanderfolgende Abtastungen voneinander getrennt sind, als Kandidatenfenster gekennzeichnet werden.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei jedes Kandidatenfenster, das als ein Dickfinger-Kandidatenfenster gekennzeichnet ist, an einen RAKE-Dickfinger zugewiesen wird, der ein adaptives Filter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei jede der Gruppen von Abtastungen 21 Abtastungen enthält und die angegebene Anzahl 16 ist, so daß nur Fenster, die um mindestens 5 aufeinanderfolgende Abtastungen voneinander getrennt sind, als Kandidatenfenster gekennzeichnet werden.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die vorbestimmte Anzahl von RAKE-Fingern 5 ist, so daß bis zu 5 Kandidatenfenster zugewiesen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die vorbestimmte Anzahl von RAKE-Fingern 5 ist, von denen bis zu einer ein Dickfinger ist, der ein adaptives Filter aufweist, so daß bis zu 5 Kandidatenfenster zugewiesen werden.
Benutzergerät für ein drahtloses CDMA-Kommunikationssystem, das den Empfänger nach Anspruch 1 aufweist.
Basisstation für ein drahtloses CDMA-Kommunikationssystem, das den Empfänger nach Anspruch 1 aufweist.
Drahtloses CDMA-Kommunikationssystem, das Benutzergeräte und eine Basisstation aufweist, die jeweils den Empfänger nach Anspruch 1 aufweisen.