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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Abschätzen übertragener
Symbolfolgen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
vielen Typen von modernen Kommunikationssystemen, wie beispielsweise
Funktelefon-Kommunikationssystemen, wird Information unter Verwendung
von Folgen von Informationssymbolen, z. B. Bits, kommuniziert. Diese
Symbolfolgen werden typischerweise durch Modulieren einer Funkfrequenz-Trägersignals
mit der Symbolfolge gemäß verschiedenen
Typen von Pulsmodulationsschemen, wie z. B. einer Frequenzumtastung
(FSK = frequency-shift keying), einer binären Phasenumtastung (BPSK =
binary phase-shift keying) und von ähnlichem übertragen. Das modulierte Trägersignal
wird typischerweise bei einer anderen Stelle empfangen, und ein
komplementärer
Demodulator wird zum Wiedergewinnen der Folge aus dem modulierten
Trägersignal
verwendet.
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Die
Pulsmodulationstechniken, die zum Kommunizieren von Symbolfolgen
verwendet werden, leiden typischerweise an einer Form von Rauschzerstörung, die
Zwischensymbolinterferenz (ISI = intersymbol interference) genannt
wird. ISI entsteht aufgrund von Eigenschaften des Kommunikationskanals,
die Phänomene
wie beispielsweise ein Verzögerungsspreizen
und eine Dispersion induzieren. Zusätzlich zu ISI kann ein Kommunikationssignal
auch einem Rauschen unterzogen sein, das durch die verschiedenen
Quellen zugeteilt wird, wie z. B. einer Interferenz von anderen Übertragungs- bzw.
Sendequellen in dem Kommunikationsmedium, einem senderinduzierten
Rauschen, einem empfängerinduzierten
Rauschen und ähnlichem.
Das Rauschen in einem Kommunikationssignal ist oft "gefärbt", d. h. bezüglich der
Zeit korreliert.
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Eine
wohlbekannte Technik zum Erzeugen einer Abschätzung einer übertragenen
Symbolfolge bei einem Empfänger
besteht im Verarbeiten des empfangenen Signals mit einem Weiß-Filter
und dann im Durchführen
einer sequentiellen Maximum-Likelihood-Folgenabschätzung (SMLSE = sequential maximum
likelihood sequence estimation) an dem verarbeiteten Signal zum
Abschätzen
des ursprünglichen
gesendeten Signals, wie es in Forney, Jr., "Maximum Likelihood-Sequence Estimation
of Digital Sequences in the Presence of Intersymbol Interference", IEEE Transactions
on Information Theory, Vol. IT-18, No. 3, S. 363–378 (Mai 1972) beschrieben ist.
Wie es in 1 dargestellt ist, wird ein
Kommunikationssignal 15 mit Rauschen, das eine Symbolfolge 5 darstellt,
die über
einen Kommunikationskanal 10 übertragen wird und ein zusätzliches
Rauschen 17 enthält,
zu einem Entzerrer 20 eingegeben. Im Entzerrer 20 wird
das Signal 15 durch ein so genannte "Weiß"-Wurzel-Nyquist-Filter
bzw. angepasstes "Weiß"-Filter 22 geführt, um
ein Signal 23 zu erzeugen, bei welchem das gefärbte Rauschen
des Eingangssignals 15 "geweißt" worden ist. Das
geweißte Signal 23 wird
dann in eine Abschätzeinheit 24 geführt, die
eine Abschätzung 25 der übertragenen Symbolfolge
erzeugt. Die Abschätzeinheit 24 implementiert
typischerweise einen Prozess, der als sequentielle Maximum-Likelihood-Folgenabschätzung (SMLSE)
bekannt ist, die auch Viterbi-Algorithmus genannt wird. Die durch
die in der Abschätzeinheit 24 durchgeführte SMLSE
erzeugte Abschätzung 25 stellt
eine "optimale" Abschätzung der übertragenen Symbolfolge
in dem Sinne dar, dass der Viterbi-Algorithmus eine optimale Abschätzung der
Zustandsfolge eines finiten Markov-Prozesses erzeugt, die bei dem
Vorhandensein eines speicherlosen Rauschens beobachtet wird, wie
es in Forney, Jr., "The
Viterbi Algorithm",
Proceedings of the IEEE, Vol. 61, S. 268–278 (März 1973) beschrieben ist.
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Ein
Nachteil dieser Technik besteht jedoch in der Komplexität, die bei
einem Erzeugen der Abschätzung 25 enthalten
ist. Diese Komplexität
ist der Kanalantwort des Entzerrers 20 zuteilbar, die die
Reihenschaltung aus dem Weiß-Filter 22 und
der Abschätzeinheit 24 enthält. Die
Abschätzeinheit 24 ist typischerweise
entwickelt, um das Verhalten des Kommunikationskanals 10 anzunähern. Das Weiß-Filter 22 hat
typischerweise eine lange Zeitantwort im Vergleich mit der Abschätzeinheit 24,
was somit in einem komplexeren und teureren Aufbau des Entzerrers 20 resultiert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Angesichts
des Vorangehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Abschätzvorrichtung,
Verfahren und Computerprogrammprodukte, die genaue Abschätzungen
von übertragenen Symbolfolgen
von Kommunikationssignalen mit gefärbtem Rauschen auf eine Weise
erzeugen können, die
weniger komplex als herkömmliche
Systeme und Verfahren ist, zur Verfügung zu stellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abschätzvorrichtung,
Verfahren und Computerprogrammprodukte zur Verfügung zu stellen, die weniger
komplex als herkömmliche
Folgenabschätzsysteme
und Verfahren sind.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden gemäß der vorliegenden
Erfindung durch eine Vorrichtung, Verfahren und Computerprogrammprodukte
zur Verfügung
gestellt, wobei eine Symbolfolge, die durch Kommunikationssignale
dargestellt ist, die von einem Kommunikationskanal empfangen werden,
durch eine sequentielle Maximum-Likelihood-Folgenabschätzung (SMLSE)
unter Verwendung eines Pfad Metrum einschließlich einer Weiß-Funktion
abgeschätzt
wird. Die Weiß-Funktion entspricht
vorzugsweise der Impulsantwort eines Weiß-Filters zum Weißmachen
gefärbten
Rauschens in dem Kommunikationssignal. Vorzugsweise werden die Koeffizienten
der Weiß-Filter-Impulsantwort als
Gewichtungsfaktoren beim Berechnen eines Zweig Metrums verwendet,
das eine gewichtete Summe von Fehlerfolgen für Kandidat-Folgen darstellt,
die mögliche
Erweiterungen von Überbleib-Folgen
bei jeder Stufe Viterbi-Abschätzprozedur
darstellen. Weil die Koeffizienten des Weiß-Filters beim Bestimmen von
Pfad Metren für
SMLSE anstelle eines Verwendens eines Weiß-Filters zum Vorverarbeiten des
empfangenen Signals verwendet werden, kann die Komplexität und die
rechenmäßige Verzögerung, die
mit der Abschätzvorrichtung
verbunden ist, reduziert werden.
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Insbesondere
wird gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Abschätzung
einer ersten Symbolfolge von einem Kommunikationssignal abgeschätzt, das
die erste Symbolfolge darstellt, wobei das Kommunikationssignal über einen
Kommunikationskanal kommuniziert wird, der dem Kommunikationssignal ein
Rauschen zuteilt, in dem das Kommunikationssignal von dem Kommunikationskanal
empfangen wird und in dem das empfangene Kommunikationssignal verarbeitet
wird, um eine zweite Symbolfolge zu erzeugen. Eine Weiß-Funktion,
die ein Rauschen weißt,
das durch den Kommunikationskanal zugeteilt ist, wird identifiziert,
und eine Abschätzung
der einer sequentiellen Maximum-Likelihood-Abschätzung unterzogenen ersten Symbolfolge
von der zweiten Symbolfolge erfolgt unter Verwendung eines Pfad Metrums
einschließlich
der Weiß-Funktion.
Vorzugsweise ist die identifizierte Weiß-Funktion eine Weiß-Filter-Impulsantwort
für ein
Weiß-Filter,
das ein gefärbtes
Rauschen in einem in das Weiß-Filter
eingegebenen Signal weißt,
und der einer sequentiellen Maximum-Likelihood-Abschätzung enthält eine
sequentielle Maximum-Likelihood-Abschätzung einer Ab Schätzung der
ersten Symbolfolge von der zweiten Symbolfolge unter Verwendung
eines Pfad Metrums einschließlich
Zweig Metren, die gemäß der Weiß-Filter-Impulsantwort
gewichtet sind.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine sequentielle Maximum-Likelihood-Abschätzung ein
Bestimmen von Überbleib-Symbolfolgen,
wobei jede Überbleib-Symbolfolge
wenigstens ein Symbolpostulat eines Symbols in der ersten Symbolfolge
enthält
und ein zugehöriges Pfad-Metrum
hat, das einen Fehler der Überbleib-Symbolfolge
in Bezug zu der ersten Symbolfolge darstellt, wobei jedes Symbolpostulat
in einer Überbleib-Symbolfolge
ein zugehöriges
Zweig Metrum hat, das einen inkrementalen Fehler darstellt, der
zu einem Hinzufügen
des Symbolpostulats zu der Überbleib-Symbolfolge
gehört.
Kandidat-Symbolfolgen werden für
jede Überbleib-Symbolfolge
erzeugt, wobei jede Kandidat-Symbolfolge die Überbleib-Symbolfolge und ein zusätzliches
Symbolpostulat enthält.
Ein Pfad Metrum wird für
jede Kandidat-Symbolfolge von der Kandidat-Symbolfolge, der zweiten
Symbolfolge, den Zweig Metren der Symbolpostulate in der zugehörigen Überbleib-Symbolfolge, der
Weiß-Filter-Impulsantwort,
dem Pfad Metrum der zugehörigen Überbleib-Symbolfolge
und einer Kanal-Impulsantwort
des Kommunikationskanals bestimmt. Wenigstens eine neue Überbleib-Symbolfolge
wird aus den Kandidat-Symbolfolgen
gemäß den Pfad
Metren der Kandidat-Symbolfolgen ausgewählt. Die Schritte zum Erzeugen
von Kandidat-Symbolfolgen,
zum Bestimmen eines Pfad Metrums für jede Kandidat-Symbolfolge
und zum Auswählen
von wenigstens einer neuen Überbleib-Symbolfolge
von den Kandidat-Symbolfolgen werden wiederholt durchgeführt, um
eine Abschätzung
der ersten Symbolfolge zu erzeugen. Vorzugsweise weist der Schritt
zum Bestimmen eines Pfad Metrums für jede Kandidat-Symbolfolge den Schritt
zum Bestimmen eines Pfad Metrums für jede Kandidat-Symbolfolge
auf, wobei jedes Pfad Metrum eine ihm zugehörige Magnitude bzw. Größe hat und
weist der Schritt zum Auswählen von
wenigstens einer Überbleib-Symbolfolge
den Schritt zum Auswählen
von wenigstens einer Kandidat-Symbolfolge
mit einem Pfad Metrum einer geringeren Magnitude bzw. Größe auf.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pfad Metrum
für eine
Kandidat-Folge durch Bestimmen eines Zweig Metrums für die Kandidat-Symbolfolge
aus der Kandidat-Symbolfolge,
der Kanal-Impulsantwort, der zweiten Symbolfolge, der Weiß-Filter-Impulsantwort
und den gespeicherten Zweig Metren für die zugehörige Überbleib-Symbolfolge und durch Hinzufügen des
für die Kandidat-Symbolfolge bestimmten
Zweig Metrums zu dem Pfad Metrum für die zugehörige Überbleib-Symbolfolge bestimmt,
um dadurch ein Pfad Metrum für
jede Kandidat-Symbolfolge zu berechnen. Vorzugsweise wird das Pfad
Metrum durch Falten der Kandidat-Symbolfolge
und der Kanal-Impulsantwort, durch Subtrahieren der Faltung der
Kandidat-Symbolfolge und der Kanal-Impulsantwort von der zweiten Symbolfolge
zum Erzeugen einer Fehlerfolge, durch Berechnen einer gewichteten
Summe von Fehlerfolgen für
die Kandidat-Symbolfolge der gemäß der Weiß-Filter-Impulsantwort
gewichteten Gewichtungssumme und durch Bestimmen einer Größe bzw.
Magnitude der gewichteten Summe bestimmt, um dadurch ein Zweig Metrum
für die
Kandidat-Symbolfolge
zu berechnen. Effiziente und genaue Abschätzungen von Symbolfolgen werden
dadurch zur Verfügung
gestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Einige
der Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind angegeben
worden, und andere werden vollständiger
aus der detaillierten Beschreibung verstanden werden, die folgt,
und durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das eine Abschätzung einer Symbolfolge bei
dem Vorhandensein von gefärbtem
Rauschen gemäß dem Stand der
Technik darstellt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das eine sequentielle Maximum-Likelihood-Folgenabschätzung gemäß dem Stand
der Technik darstellt;
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3 ein
Zustandsdiagramm ist, das Zustandsübergänge für einen Markov-Prozess darstellt;
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4 ein
Trellis-Diagramm ist, das Zustandsübergänge für einen Markov-Prozess darstellt;
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5 ein
Blockdiagramm ist, das eine Vorrichtung zum Abschätzen einer
Symbolfolge von einem Kommunikationssignal gemäß der vorliegen den Erfindung
darstellt;
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6 ein
Blockdiagramm ist, das einen Kommunikationsempfänger zum Abschätzen einer Symbolfolge
von einem empfangenen Kommunikationssignal gemäß der vorliegen den Erfindung
darstellt;
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7 ein
Ablaufdiagramm ist, das Operationen zum Abschätzen einer Symbolfolge von
einem empfangenen Kommunikationssignal gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt; und
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8 ein
Ablaufdiagramm ist, das Operationen zum Bestimmen eines Zweig Metrums
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird nun hierin nachfolgend vollständiger unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden, in welchen Ausführungsbeispiele der Erfindung
gezeigt sind. Obwohl eines der dargestellten Ausführungsbeispiele
sich auf eine Funktelefon-Kommunikationssystemanwendung bezieht,
werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass diese Erfindung in
vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein kann und nicht derart
gedacht sein sollte, dass sie auf die hierin aufgezeigten Ausführungsbeispiele
und Anwendungen beschränkt
ist; vielmehr sind diese Ausführungsbeispiele
zur Verfügung
gestellt, so dass diese Offenbarung sorgfältig und vollständig sein
wird und den Schutzumfang der Erfindung Fachleuten auf dem Gebiet
vollständig übermitteln
wird. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen immer
auf gleiche Elemente.
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Nimmt
man nun Bezug auf 2, wird ein empfangenes Signal
r[n] von einem Kommunikationssignal 10 empfangen, der eine
Impulsantwort h[n] hat, wobei das empfangene Signal r[n] eine erste Symbolfolge
[an, an–1,
...] darstellt. Eine SMLSE-Abschätzeinheit 30 erzeugt
eine postulierte Folge [bn, bn–1,
...], die eine Abschätzung
der ersten Symbolfolge [an, an–1,
...] darstellt. Der Betrieb der SMLSE-Abschätzeinheit kann unter Bezugnahme
auf einen Zustand und auf Trellis-Diagramme erklärt werden, wie es jeweils in
den 3 und 4 gezeigt ist. In 3 können die
Eigenschaften bzw. Charakteristiken eines Kommunikationskanals 200 als
Zustandsdiagramm 300 für
einen Markov-Prozess für
einen finiten Zustand dargestellt werden. Das Zustandsdiagramm 300 hat
vier mögliche
Zustände
A–D. Die möglichen
Zustandsübergänge des
Prozesses sind durch Pfeile angezeigt, und zwar entsprechend Übergängen, die
dann auftreten, wenn ein neues Signal in den Kanal eingegeben wird.
Nimmt man Bezug auf 4, kann ein Trellis-Diagramm 400 zum
Darstellen der Zustandsübergänge des
Kanals 200 verwendet werden. Das Trellis-Diagramm 400 ist
derart angenommen, dass es bei einem Anfangszustand A zu einer Zeit
n – 5
beginnt. Das Trellis-Diagramm enthält auch mögliche Übergänge zwischen den Zuständen A–D zu den
Zeiten n – 4–n, was
durch Pfeile angezeigt ist. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass
das Zustandsdiagramm und das Trellis-Diagramm eine variierende Reihenfolge
haben kann, und zwar in Abhängigkeit
von den Charakteristiken des Kanals 200.
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Wie
es von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden werden wird, schneidet
die SMLSE-Abschätzeinheit
potentielle Pfade, d. h. potentielle Symbolfolgen, von dem Trellis-Diagramm 400 basierend auf
einer stufenweisen Bestimmung eines Pfad Metrums weg, das ein Maß für die relative
Wahrscheinlichkeit zur Verfügung
stellt, das eine Folge in dem Pfad der ursprünglichen gesendeten Folge entspricht,
und zwar unter Vorgabe des empfangenen Signals r[n] und der Kanal-Impulsantwort h[n].
Das Pfad Metrum ist typischerweise durch Berechnen eines Zweig Metrums
für jeden
Zustandsübergang
in einem Pfad und durch Akkumulieren der Zweig Metren für einen
Pfad zum Erzeugen des Pfad Metrums für diesen Pfad aufgebaut. Nachdem
der Algorithmus zu einer Zeit n zu einem Endzustand fortgeschritten ist,
bleibt der Pfad mit dem niedrigsten akkumulierten Pfad Metrum zurück.
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Für einen
gegebenen Übergang
von einem der Zustände
A–D kann
ein Zweig Metrum entsprechend einem Abstand, wie beispielsweise
einem euklidischen Abstand, zwischen dem empfangenen Signal r[n]
und der Faltung der postulierten Folge [bn, bn–1,
...] und der Kanal-Impulsantwort h[n] erzeugt werden: M1 = |r[n] – Σbkh[n – k]|2
= |e[n]|2 wobei
e[n] ein Fehlersignal entlang den Zweigen des ursprünglichen
Trellis-Diagramms bezeichnet.
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Wenn
jedoch das empfangene Signal r[n] zuerst durch ein Weiß-Filter mit einer
Impulsantwort w[n] geführt
wird, wird dieses Zweig Metrum: M2 =
|(r[n]*w[n]) – Σbkt[n – k]|2 wobei * eine Faltung darstellt und
t[n] die Impulsantwort der Reihenschaltung aus h[n] und w[n] darstellt.
Da: Σbkt[n – k]
= (Σbkh[n – k])*w[n],kann
das Zweig Metrum M2 geschrieben werden als: M2 = |(r[n] – Σbkh[n – k])*w[n]|
=
|e[n]*w[n]|2
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Somit
ist anstelle eines Führens
eines Kommunikationssignals durch ein Weiß-Filter vor einer Viterbi-Abschätzung eine
Art zum Erzeugen einer Abschätzung
der Symbolfolge, die durch das Kommunikationssignal dargestellt
ist, ohne eine direkte Verwendung eines Weiß-Filters ein Viterbi-Decodieren unter
Verwendung eines Zweig Metrums, das durch Führen des Federsignals des Trellis-Diagramms durch
das Weiß-Filter
abgeleitet ist.
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Jedoch
deshalb, weil einer der Zwecke eines Verwendens des Viterbi-Algorithmus
typischerweise im Reduzieren von Speicheranforderungen durch Wegschneiden
von Zweigen besteht, die in einem bestimmten Knoten eintreten, welche
höhere
Pfad Metren haben, und durch beibehalten der Zweige in einem Zustand,
der das niedrigste akkumulierte Pfad Metrum hat, was oft als "Überbleibe" bzw. "Überlebende" genannt wird, ist
es allgemein nicht erwünscht,
das Fehlersignal für
alle Zustände
auf allen Pfaden beizubehalten. Daher kann gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung ein modifiziertes Zweig Metrum verwendet
werden, das nur Information von überbleibenden
Pfaden enthält.
Gemäß 4 sind
zwei Überbleib-Folgen
bk (1)[n], bk (2)[n] im Eintrittszustand
A zu einer Zeit n von zwei unterschiedlichen Zuständen A,
B gezeigt. Für
die Zweige, die in den Zustand A von den Zuständen A, B eintreten, können eine
erste und eine zweite Fehlerfolge berechnet werden: e(1)[n] = r[n] – Σjbj (1)h[n – k]und e(2)[n] = r[n] – Σjbj (2)h[n – k].
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Die
Fehlerfolgen für
andere Zweige auf den Pfaden sind angezeigt durch e(1)[n – 1], e(1)[n – 2]
und e(2)[n – 1], e(2)[n – 2]. Wenn
die Koeffizienten der Impulsantwort des Weiß-Filters w[n] durch w0, w1 und w2 gegeben sind, können modifizierte Pfad Metren
für die
Zweige gemäß der vorliegenden
Erfindung gegeben sein durch: M(1) =
|w0e(1)[n] + w1e(1)[n – 1] + w2e(1)[n – 2]|2.und M(2) =
|w0e(2)[n] + w1e(2)[n – 1] + w2e(2)[n – 2]|2.
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Die
akkumulierten Pfad Metren für
die Pfade werden durch Hinzufügen
bzw. Addieren der Zweig Metren zu den existierenden Pfad Metren
bestimmt: A(1) = A(s1) + M(1) und A(2) = A(s2)
+ M(2).
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Der
Pfad in den Zustand mit dem niedrigsten Pfad Metrum kann dann ausgewählt werden,
um am Ende der Stufe übrig
zu bleiben. Obwohl die erzeugte Abschätzung im Sinne einer durch
eine Viterbi-Abschätzung
nach einer Verarbeitung mit einem Weiß-Filter erzeugten Abschätzung nicht
optimal sein kann, kann die vorliegende Erfindung eine Abschätzung erzeugen,
die sich einem Optimum nähert,
und zwar mit einer einfacheren Struktur als mit einer Reihenschaltung
aus einem Weiß-Filter
und einer SMLSE-Abschätzeinheit.
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5 stellt
eine Vorrichtung zum Abschätzen
einer Abschätzung 555 einer
ersten Symbolfolge 505 von einem Kommunikationssignal 509 gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Die erste Symbolfolge wird über einen Kommunikationskanal 510 kommuniziert
und als Kommunikationssignal 509 einschließlich eines
Rauschens 507 bei einer Kommunikationssignal-Empfangseinrichtung 520 empfangen. Eine
Kommunikationssignal-Verarbeitungseinrichtung 530 verarbeitet
das empfangene Kommunikationssignal 525 und erzeugt eine
zweite Symbolfolge 535. Eine sequentielle Weiß-Maximum-Likelihood-Folgenabschätzeinrichtung 550 erzeugt
eine Abschätzung 555 der
ersten Symbolfolge 505 unter Verwendung eines Pfad Metrums
einschließlich
einer Weiß-Funktion 545,
die durch eine Weiß-Funktions-Identifizierungseinrichtung 540 identifiziert
wird. Vorzugsweise wird eine Kanal-Impulsantwort 565 durch eine
Kanal-Impulsantwort-Abschätzeinrichtung 560 erzeugt
und durch die sequentielle Maximum-Likelihood-Folgenabschätzeinrichtung 550 verwendet.
Fachleute auf dem Gebiet werden auch verstehen, dass die Kommunikationssignal-Empfangseinrichtung 520,
die Kommunikationssignal-Verarbeitungseinrichtung 530,
die Weiß-Funktions-Identifizierungseinrichtung 540,
die sequentielle Weiß-Maximum-Likelihood-Folgenabschätzeinrichtung 550 und die
Kanal-Impulsantwort-Abschätzeinrichtung 560 auf
eine Anzahl von unterschiedlichen Arten implementiert werden können, einschließlich durch
Hardware für
spezielle Zwecke, durch Software, die auf Datenprozessoren für allgemeine
oder spezielle Zwecke läuft,
oder durch Kombinationen davon.
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Beispielsweise
stellt 6 eine Mobilfunk-Kommunikationseinheit 615 dar,
in welcher die Verfahren, die Vorrichtung und die Computerprogrammprodukte
gemäß der vorliegenden
Erfindung verkörpert
sein können.
Wie es in 6 zu sehen ist, enthält das Mobilfunkgerät 615 eine
Antenne 621, die an einen Transceiver 622 zum
Senden und Empfangen von Kommunikationssignalen angeschlossen ist. Der
Transceiver 622 wird durch einen Steuerprozessor 628 gesteuert.
Durch den Transceiver 622 zu sendende bzw. übertragende
Information wird durch einen Sendeschaltkreis 624 verarbeitet,
der eine Sendesignalverarbeitung zur Verfügung stellt. Gleichermaßen wird
durch den Transceiver 622 empfangene Information durch
einen Empfangsschaltkreis 626 verarbeitet, der eine Empfangssignalverarbeitung
zur Verfügung
stellt. Jeder dieser Schaltkreise wird auch durch den Steuerprozessor 628 gesteuert, mit
welchem ein Speicher oder eine andere Speichereinrichtung 632 zum
Speichern von Daten oder Prozessoranweisungen verbunden ist. Das
Mobilfunkgerät 615 enthält auch
eine Energieversorgungseinheit 630, die typischerweise
von einer wiederaufladbaren Batterie arbeitet, oder von einer anderen
solchen tragbaren Energiespeichervorrichtung. Der Steuerprozessor 628 kann
selektiv Energie von der Energieversorgungseinheit 630 zu
anderen Komponenten des Mobilfunkgeräts 615 liefern, wie
beispielsweise dem Sendeschaltkreis 624, dem Empfangsschaltkreis 626 und
dem Transceiver 622, um einen Energieverbrauch zu reduzieren,
wie es hierin beschrieben ist. Das Mobilfunkgerät 615 kann auch Eingabe- und
Ausgabevorrichtungen, wie beispielsweise ein Tastenfeld 634,
einen Lautsprecher 636, ein Mikrofon 638 und eine
Anzeige 640, enthalten, die betriebsmäßig mit dem Steuerprozessor 628 zum
Interagieren mit einem Anwender verbunden sind.
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Die 7 und 8 sind
Ablaufdiagrammdarstellungen von Verfahren, Vorrichtungen und Computerprogrammprodukten
gemäß der Erfindung. Es
wird verstanden werden, dass jeder Block der Ablaufdiagrammdarstellungen
und Kombinationen von Blöcken
in den Ablaufdiagrammdarstellungen durch Computerprogrammanweisungen
implementiert sein können.
Diese Computerprogrammanweisungen können in einen Computer oder
eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung, wie beispielsweise
einen Entzerrer in dem Empfangsschaltkreis 626 der in 6 dargestellten
Mobilfunkeinheit 615, geladen werden, um eine Maschine
zu erzeugen, so dass die Anweisungen, die auf dem Computer oder
einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausführen, Mittel
zum Implementieren der in dem Ablaufdiagramm-Block oder den Ablaufdiagramm-Blöcken spezifizierten Funktionen
erzeugen. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Speicher
gespeichert werden, der einen Computer oder eine andere programmierbare
Datenverarbeitungsvorrichtung führen
kann, um auf eine besondere Weise zu funktionieren, so dass die
in dem computerlesbaren Speicher gespeicherten Anweisungen einen
Herstellungsartikel einschließlich
Anweisungsmitteln erzeugen, die die Funktion implementieren, die
in dem Block oder den Blöcken
des Ablaufdiagramms spezifiziert ist, wie beispielsweise der Speicher 632,
der mit dem Steuerprozessor 628 der Mobilfunkeinheit 615 der 6 verbunden
ist. Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer
oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung geladen
werden, um zu veranlassen, dass eine Reihe von Betriebsschritten auf
dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung durchgeführt wird,
um einen computerimplementierten Prozess zu erzeugen, so dass die Anweisungen,
die auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung
ausführen,
Schritte zum Implementieren der Funktionen zur Verfügung stellen,
die in dem Block oder den Blöcken
des Ablaufdiagramms spezifiziert sind.
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Demgemäß unterstützen Blöcke der
Ablaufdiagrammdarstellungen Kombinationen von Mitteln zum Durchführen der
spezifizierten Funktionen, Kombinationen aus Schritten zum Durchführen der spezifizierten
Funktionen und Programmanweisungsmitteln zum Durchführen der
spezifizierten Funktionen. Es wird auch verstanden werden, dass jeder
Block der Ablaufdiagrammdarstellungen und Kombinationen von Blöcken in
den Ablaufdiagrammdarstellungen durch hardwarebasierende Computersysteme
für spezielle
Zwecke implementiert sein können,
die die spezifizierten Funktionen oder Schritte durchführen, oder
durch Kombinationen aus einer Hardware für spezielle Zwecke und Computeranweisungen.
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7 stellt
Operationen für
eine sequentielle Maximum-Likelihood-Folgenabschätzung unter
Verwendung eines Pfad Metrums einschließlich einer Weiß-Funktion
dar (Block 700). Vorzugsweise wird die Abschätzeinheit
zu einem Anfangszustand initialisiert (Block 710). Ein
Symbol von der zweiten Symbolfolge 535 wird in die Abschätzeinheit
eingegeben (Block 720). Kandidat-Symbolfolgen werden identifiziert
(Block 730), die jeweils eine Erweiterung des Anfangszustands
durch ein postuliertes Symbol darstellen, d. h. mögliche Zustandsübergänge von
dem Anfangszustand zu anderen Zuständen aufgrund des eingegebenen
Symbols von der zweiten Symbolfolge. Pfad Metren werden für die Kandidat-Symbolfolgen
bestimmt (Block 740), und zwar vorzugsweise aus Zweig Metren,
die gemäß der Impulsantwort
eines identifizierten Weiß-Filters gewichtet
sind. Überbleib-Folgen
werden dann aus den Kandidat-Folgen basierend auf den bestimmten
Pfad Metren ausgewählt
(Block 750), und zwar vorzugsweise durch Auswählen für jeden
Zustand der eintretenden Kandidat-Folge mit dem niedrigsten Pfad
Metrum. Wenn das Ende der Abschätzdauer
noch nicht erreicht ist (Block 760), wird ein neues Symbol
in die Abschätzeinheit
eingegeben (Block 720), und die Operationen zum Identifizieren
von Kandidat-Folgen (Block 730), zum Bestimmen von Pfad
Metren für
die neuen Kandidat-Folgen (Block 740) und zum Auswählen neuer Überbleib-Folgen
(Block 750) werden wiederholt. Wenn das Ende der Abschätzspanne
bzw. Abschätzdauer
bzw. der Abschätzeinheitendauer
erreicht ist (Block 760), kann die Abschätzung ausgegeben
werden (Block 770) und die Abschätzoperation wieder gestartet
werden (Block 710). Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen,
dass Entscheidungen alternativ durch Zurückverfolgen entlang des Trellis-Pfads
zu einer vorbestimmten Entscheidungstiefe erzeugt werden können, anstelle
entlang der gesamten Pfadvorgeschichte.
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8 stellt
Operationen zum Bestimmen eines Zweig Metrums für eine Kandidat-Folge dar,
die gemäß einer
Weiß-Filter-Impulsantwort gewichtet
ist (Block 800). Eine Faltung der Kandidat-Folge und der Kanal-Impulsantwort
wird bestimmt (Block 810) und von der zweiten Symbolfolge
subtrahiert, um eine Fehlerfolge für die Kandidat-Folge zu berechnen (Block 820).
Eine gewichtete Summe aus den Fehlerfolgen für die Kandidat-Folge wird berechnet,
gemäß der Weiß-Funktion-Impulsantwort gewichtet
(Block 830), und zwar vorzugsweise unter Verwendung der Koeffizienten
der Weiß-Funktion-Impulsantwort als Gewichtungsfaktoren,
wie es oben beschrieben ist. Die Magnitude der gewichteten Summe
wird berechnet, um das Zweig Metrum für die Kandidat-Folge zu bestimmen
(Block 840). Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen,
dass "Magnitude" gemäß der vorliegenden
Erfindung "Summe
von Quadraten", "quadrierte Magnitude" oder ähnliche
Maße enthalten kann.
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Fachleute
auf dem Gebiet werden erkennen, dass Operationen gemäß der vorliegenden
Erfindung auf unterschiedliche Arten durchgeführt werden können, wie
beispielsweise durch Ändern
der Reihenfolge und der Sequenz bzw. Ablauffolge von Berechnungen.
Fachleute auf dem Gebiet werden auch verstehen, dass die Vorrichtungen,
Verfahren und Computerprogramme gemäß der vorliegenden Erfindung nicht
auf Telekommunikationsanwendungen beschränkt sind, und dass die vorliegende
Erfindung auf eine breite Vielfalt von anderen Informationsanwendungen
anwendbar ist, wo es erwünscht
ist, eine Abschätzung
einer Symbolfolge aus einer anderen Folge zu erzeugen, die von einem
Kanal empfangen wird, der bezüglich
Markov-Prozessen beschrieben werden kann, und die durch Rauschen,
insbesondere Farb-Rauschen zerstört
ist. Beispielsweise können
die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden
Erfindung bei Zeichen-Erkennungsanwendungen und Erkennungsanwendungen
für andere
Muster, bei Faltungs-Anwendungen und Anwendungen für eine andere
Codierung, und ähnliches
verwendet werden.
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In
den Zeichnungen und der Beschreibung sind typische Ausführungsbeispiele
der Erfindung offenbart worden, und, obwohl spezifische Ausdrücke verwendet
sind, sind sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn
und nicht zu Zwecken einer Beschränkung verwendet, wobei der
Schutzumfang der Erfindung in den folgenden Ansprüchen aufgezeigt
wird.