DE69734134T2

DE69734134T2 - Verfahren und gerät zur kanalparameterschätzung in einem digitalen funksystem

Info

Publication number: DE69734134T2
Application number: DE69734134T
Authority: DE
Inventors: A. Thomas SEXTON
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1997-01-03
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2017-01-04
Also published as: CN1182509A; EP0827651A4; EP0827651A1; DE69734134D1; EP0827651B1; CN1083652C; JPH11505692A; KR100264407B1; JP3749733B2; US5790596A; KR19990014789A; WO1997034380A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf drahtlose Kommunikationssysteme und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschätzen eines Kanalparameters in einem digitalen Funkfrequenzkommunikationssystem.
Hintergrund der Erfindung
Bei einem typischen drahtlosen Kommunikationssystem, wie etwa einem digitalen Funktelefonsystem, weist eine Basisstation einen Controller auf und eine Mehrzahl von Sendern und Empfängern kommunizieren mit Mobilstationen, die innerhalb eines von der Basisstation bedienten Gebietes arbeiten.
Drahtlose Vielfachzugriffskommunikation zwischen der Basisstation und den Mobilstationen erfolgt über Funkfrequenz- (RF: radio frequency) Kanäle, die physikalische Pfa de bereitstellen, über welche digitale Kommunikationssignale, wie etwa Sprache, Daten und Video gesendet werden. Von Basis-zu-Mobilstation-Kommunikationen sagt man, sie treten auf einem Vorwärtsverbindungskanal auf, während man von Mobil-zu-Basisstation-Kommunikationen sagt, sie seien auf einem Rückwärtsverbindungskanal.
Wohlbekannte, digitale RF-Kanalisierungstechniken schließen Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA: time division multiple access) und Vielfachzugriff im Codemultiplex (CDMA: code division multiple access) ein.
Ein Kommunikationssystem, welches TDMA-Kanalisierung verwendet, ist im Detail beschrieben in TIA/EIA Interim Standard IS-95, Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System, Telecommunications Industry Association, Washington, D.C. Juli 1993.
Senden eines Kommunikationssignals über einen RF-Kanal durch ein Medium, wie etwa Luft, verursacht, dass sich das empfangene Kommunikationssignal wesentlich von dem ursprünglich gesendeten Kommunikationssignal unterscheidet. Wie in 1 gezeigt, kann ein gesendetes Kommunikationssignal 12 während der Übertragung über einen Kanal durch einen sich langsam verändernden Kanalparameter A 14 verändert werden, der beispielsweise eine Kanalverstärkung und eine Phasenverschiebung repräsentiert, und kann weiter durch eine Kanalvariable verschlechtert werden, die einen Betrag an Rauschen N 16 repräsentiert. Es kann daher sein, dass ein empfangenes Signal oft durch einen linearen Ausdruck, wie etwa R = A∙S + N repräsentiert wird.
Eine Wiederherstellungsqualität eines gesendeten Kommunikationssignal S 12 aus einem empfangenen Signal R 18 kann durch akkurate Abschätzung des sich langsam verändernden Kanalparameters A 14 verbessert werden. Ungenaue Abschätzung des sich langsam ändernden Kanalparameters A 14 kann die Leistung des Verstärkers signifikant verschlechtern.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem verbesserten Verfahren und einer Vorrichtung zum Abschätzen eines sich langsam ändernden Kanalparameters in einem drahtlosen digitalen Kommunikationssystem.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der vorangehende Bedarf durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Kanalparameters in einem digitalen Funkfrequenzkommunikationssystem angegangen, welches enthält: Empfangen eines Signals, umfassend einen Empfangsrahmen, wobei der Empfangsrahmen eine Mehrzahl von Empfangssymbolen aufweist und einen Empfangsinformationsbereich und einen Empfangsrahmenqualitätsindikator aufweist; Speichern wenigstens eines aus der Mehrzahl von Empfangssymbolen in einem Speicher; Demodulieren des Empfangsinformationsbereichs, um einen demodulierten Informationsbereich zu bilden, und Demodulieren des Empfangsrahmenqualitätsindikators, um einen demodulierten Rahmenqualitätsindikator zu bilden, wobei der demodulierte Informationsbereich und der demodulierte Rahmenqualitätsindikator einen demodulierten Rahmen umfassen; Neucodieren wenigstens eines Bereichs des demodulierten Rahmens, um einen codierten Rahmen zu bilden, wobei der codierte Rahmen eine Mehrzahl von codierten Symbolen aufweist; Vergleichen eines aus der Mehrzahl der codierten Symbole mit dem we nigstens einen aus der Mehrzahl der Empfangssymbole, die in dem Speicher gespeichert sind; und, basierend auf dem Vergleich, Abschätzen des Kanalparameters.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Abschätzen eines Kanalparameters in einem digitalen Funkfrequenzkommunikationssystem: Empfangen eines Signals, umfassend einen Empfangsrahmen, wobei der Empfangsrahmen eine Mehrzahl von Empfangssymbolen aufweist, die einer Mehrzahl von gesendeten Symbolen zugeordnet sind, und einen Empfangsinformationsbereich und einen Empfangsrahmenqualitätsindikator aufweist; Eingeben eines aus der Mehrzahl von Empfangssymbolen in einen Demodulator mit einer Anzahl von Ausgaben; Speichern wenigstens eines aus der Mehrzahl von Ausgaben in einem Speicher; Demodulieren des Empfangsinformationsbereichs, um einen demodulierten Informationsbereich zu bilden und Demodulieren des Empfangsrahmenqualitätsindikators, um einen demodulierten Rahmenqualitätsindikator zu bilden, wobei der demodulierte Informationsbereich und der demodulierte Rahmenqualitätsindikator einen demodulierten Rahmen umfassen; Neucodieren wenigstens eines Bereichs des demodulierten Rahmens, um einen codierten Rahmen zu erzeugen, wobei der codierte Rahmen eine Mehrzahl von codierten Symbolen aufweist; Vergleichen eines aus der Mehrzahl codierter Symbole mit wenigstens einem aus der Anzahl von Ausgaben, die in dem Speicher gespeichert sind; und basierend auf dem Vergleich, Abschätzen des Kanalparameters.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Abschätzen eines Kanalparameters in einem digitalen Funkfrequenzkommunikationssystem eine Antenne, die ein Signal, enthaltend einen Empfangsrah men, empfängt. Der Empfangsrahmen weist eine Mehrzahl von Empfangssymbolen auf. Ein Speicher, welcher wenigstens eines aus der Mehrzahl von Empfangssymbolen speichert, spricht auf die Antenne an. Ein Demodulator spricht auf den Empfangsrahmen an und bildet einen demodulierten Rahmen. Ein Wiedercodierer spricht auf den demodulierten Rahmen an, um einen codierten Rahmen mit einer Mehrzahl codierter Symbole zu bilden. Ein Komparator spricht auf die Mehrzahl von codierten Symbolen an und spricht auf das wenigstens eine aus der Mehrzahl von Empfangssymbolen an, welche in dem Speicher gespeichert sind.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Abschätzen eines Kanalparameters in einem digitalen Funkfrequenzkommunikationssystem eine Antenne, welche ein Signal, enthaltend einen Empfangsrahmen, empfängt. Der Empfangsrahmen weist eine Mehrzahl von Empfangssymbolen auf und weist einen Empfangsinformationsbereich und einen Empfangsrahmenqualitätsindikator auf. Ein erster Demodulator weist eine Anzahl von Ausgaben auf und spricht auf wenigstens eines aus der Mehrzahl von empfangenen Symbolen an. Ein Speicher, welcher wenigstens eines aus der Anzahl von Ausgaben speichert, befindet sich in Kommunikation mit dem ersten Demodulator. Ein zweiter Demodulator spricht auf den ersten Demodulator an, indem er den Empfangsinformationsbereich demoduliert, um einen demodulierten Informationsbereich zu bilden, und indem er den Empfangsrahmenqualitätsindikator demoduliert, um einen demodulierten Rahmenqualitätsindikator zu bilden. Der demodulierte Informationsbereich und demodulierte Rahmenqualitätsindikator umfassen einen demodulierten Rahmen. Eine Rahmenqualitätsindikatorschaltung, die einen wiederbe rechneten Rahmenqualitätsindikator berechnet, spricht auf den demodulierten Informationsbereich an. Ein erster Komparator weist einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang auf, wobei der erste Eingang auf den demodulierten Rahmenqualitätsindikator anspricht und der zweite Eingang auf den wiederberechneten Rahmenqualitätsindikator anspricht. Ein Wiedercodierer spricht auf den Ausgang des Komparators an, indem er den demodulierten Rahmen codiert, um einen codierten Rahmen zu bilden, wobei der codierte Rahmen eine Mehrzahl codierter Symbole aufweist. Ein zweiter Komparator spricht auf die Mehrzahl codierter Symbole an und spricht auf die wenigstens eine aus der Anzahl von Ausgaben, die in dem Speicher gespeichert ist, an. Ein Kanalparameterabschätzer, der auf den zweiten Komparator anspricht, gibt den Kanalparameter aus.
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die mittels Zeichnungen dargestellt und beschrieben ist, leicht erkennbar. Wie man erkennen wird, ist die Erfindung für andere und unterschiedliche Ausführungsformen tauglich und ihre Details sind für Modifikationen in verschiedenen Hinsichten tauglich. Entsprechend sollen die Zeichnungen und die Beschreibung als von illustrativer und nicht restriktiver Natur betrachtet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Beispiel eines gesendeten Kommunikationssignals S, welches während der Übertragung durch den Ka nalparameter A und Rauschen N verändert wurde, was zu dem empfangenen Kommunikationssignal R führt.
2 ist ein Blockdiagramm eines Senders zum Erzeugen einer Kommunikationssignalwellenform, die mit dem Rückwärtsverbindungskanal des IS-95 kompatibel ist.
3 ist ein Diagramm eines IS-95-Rückwärtsverbindungskanalrahmens zur Versendung bei einer Rate von 9600 Bits pro Sekunde.
4 ist ein Diagramm eines digital codierten und verschachtelten Rahmens, der mittels des Senders von 2 erzeugt wurde.
5 ist ein Blockdiagramm eines Empfängers zum Empfangen der Kommunikationssignalwellenform, die von dem in 2 gezeigten Sender erzeugt wurde, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Diagramm eines Empfangsrahmens in dem in 5 illustrierten IS-9 95-Rückwärtsverbindungskanalempfänger.
7 ist ein Diagramm einer Ausführungsform eines Speichers zur Verwendung in dem in 5 illustrierten Empfänger.
8 ist ein Diagramm einer alternativen Ausführungsform des Speichers zur Verwendung in dem in 5 illustrierten Empfänger.
9 ist ein Diagramm eines demodulierten Rahmens in dem in 5 illustrierten IS-95-Rückwärtsverbindungskanalempfänger.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen. 2 ist ein Blockdiagramm eines Senders 10 zum Erzeugen einer Kommunikationssignalwellenform, die mit dem Rückwärtsverbindungskanal von IS-95 kompatibel ist. Ein Sprachkommunikationssignal 17 wird in einen Datenbitstrom gewandelt und zwar mittels eines Sprachcodierers 19 mit variabler Rate, der ein Signal 21 erzeugt, welches aus einer Serie von Sendekanalrahmen (weiter unten diskutiert) mit variierenden Sendedatenraten besteht. Die Sendedatenrate jedes Rahmens hängt von den Eigenschaften des Kommunikationssignals 17 ab. Natürlich kann das Kommunikationssignal 17 von irgendeinem anderen Typ sein, beispielsweise Daten oder Sprache.
3 ist ein Diagramm eines IS-95-Rückwärtsverbindungssendekanalrahmens 20, der von dem Sprachcodierer 19 zur Versendung bei einer Rate von 9600 Bit pro Sekunde (bps) erzeugt wurde (falls nicht anders spezifiziert, entsprechen alle IS-95-Rückwärtsverdingungskanalbeispiele hier einer Übertragungsrate von 9600 bps). Der Rahmen 20 umfasst: einen Informationsbereich 22 mit 172 Informationsbits; einen Qualitätsindikatorbereich 24, der aus dem Informationsbereich 22 gemäß einem in IS-95, bei Sektion 6.1.3.3.2.1. von IS-95 aufgestellten Polynominalsatz berechnet ist; und acht Codierer-Endbits 26.
Es wird Bezug genommen auf 2. Der Codiererblock 28 umfasst einen Faltungscodierer 30 und einen Verschachteler 32. Beim Faltungscodierer 30 kann jeder Rahmen 20 von einem 1/3-Ratencodierer unter Verwendung wohlbekannter Algorithmen, welche die nachfolgende Decodierung von Rahmen 20 erleichtern, codiert werden. Der Verschachteler 32 wirkt, um die Inhalte der Rahmen 20 unter Verwendung wohlbekannter Techniken zu mischen.
Wie in 4 gezeigt, umfasst jeder Rahmen 34 aus digital codierten und verschachtelten Bits 69 Gruppen von 6 codierten Bits, was insgesamt 576 Bits ergibt. Jede Gruppe von 6 codierten Bits repräsentiert einen Index 35 für eines von 64 Symbolen, wie etwa Walsh-Codes. Ein Walsh-Code entspricht einer einzelnen Zeile oder Spalte in einer 64 × 64 Hadamard-Matrix, eine quadratische Matrix aus Bits mit einer Dimension, die eine Potenz von zwei ist.
Es wird nochmals Bezug genommen auf 2. Jeder der 96-Walsh-Codeindizes 35 im Rahmen 34 wird in einen M-wertigen orthogonalen Modulator 36 eingegeben, der vorzugsweise ein 64-wertiger orthogonaler Modulator ist. Für jeden Eingangs-Walsh-Codeindex 35 erzeugt der M-wertige orthogonale Modulator 36 am Ausgang 38 einen entsprechenden 64-Bit-Walshcode W 39. Es wird daher ein Folge von 96-Walshcodes W 39 für jede Rahmeneingabe 34 in den M-wertigen orthogonalen Modulator 36 erzeugt.
Ein Verwürfler/Spreizerblock 40 wendet unter anderem eine pseudozufällige Rausch- (PN-) Sequenz auf die Folge von Walsh-Codes W 39 unter Verwendung wohlbekannter Verwürflungstechniken an. Bei Block 42 wird die verwürfelte Folge von Walsh-Codes W 39 unter Verwendung eines Quadraturamplitudenmodulationsprozesses oder eines anderen Modu lationsprozesses phasenmoduliert, aufwärts gewandelt und als Kommunikationssignal S 12 von der Antenne 46 aus gesendet.
5 ist ein Blockdiagramm eines Empfängers 60, konstruiert gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der kompatibel ist mit der Rückwärtsverbindung von IS-95 zum Detektieren des Kommunikationssignals S 12, welches von dem in 2 dargestellten Sender erzeugt wurde. Der Empfänger 60 ist vorzugsweise ein RAKE-Empfänger mit einer Anzahl von Fingern, obgleich nur ein einzelner Finger gezeigt ist. Der Empfänger 60 kann kohärent, nicht-kohärent oder quasi-kohärent sein.
Die Antenne 62 empfängt das Kommunikationssignal R 187, welches eine Anzahl von Empfangsrahmen (unten weiter diskutiert) umfasst. Das Kommunikationssignal R 18 kann, wie in Verbindung mit 1 illustriert und diskutiert, über den Ausdruck R 18 = A 14∙S 12 + N 16 mit dem Kommunikationssignal S 12 in Beziehung stehen, wobei A 14 ein sich langsam verändernder Kanalparameter ist, wie etwa eine Kanalverstärkung oder eine Phasenverschiebung und wobei N 16 eine Kanalvariable ist, die einen Rauschbetrag repräsentiert.
Eine Vorfeldverarbeitung, wie etwa Filtern, Frequenz-Abwärts-Wandeln und Phasendemodulation des Kommunikationssignals R 18 wird mittels wohlbekannter Verfahren und Schaltungen bei Block 64 durchgeführt. Ein Entwürfeler-/Entspreizerblock 66 entfernt unter anderem den von dem Verwürfelerblock 44 (in 2 gezeigt) auf die Folge von Walsh-Codes W 39 (ebenfalls in 2 gezeigt) angewendeten PN-Code. In dem IS-95-Rückwärtsverbindungskanal umfasst ein Empfangsrahmen (weiter unten diskutiert) des Empfangs signals 18 96 empfangenen Symbole oder Walsh-Codes, die jeweils 64 Bit lang sind.
6 ist ein Diagramm, welches einen Empfangsrahmen 45 repräsentiert, der sich aus dem Entwürfeler-/ Entspreizerblock 66 ergibt. Der Empfangsrahmen 45 umfasst 96 empfangene Walsh-Codes RW 68, welche beispielsweise durch einen sich langsam verändernden Kanalparameter, wie etwa A 14 (in 1 gezeigt), und eine Kanalvariable, wie etwa N 16 (ebenfalls in 1 gezeigt), verschlechtert wurden. Außerdem weist der Empfangsrahmen 45 einen Empfangsinformationsbereich 47, einen Empfangsrahmenqualitätsindikator 49 und einen Empfangscodiererendbitbereich 51 auf, von denen keiner ausdrücklich irgendeinem der empfangenen Walsh-Codes RW 68 zugeordnet ist.
Es wird nochmals Bezug genommen auf 5. Jeder empfangene Walsh-Code RW 68 wird, nachdem er den Entwürfeler- / Entspreizer 66 verlassen hat, in einen orthogonalen Demodulator 70, wie etwa eine schnelle Hadamard-Transformation (FHT) eingegeben. Die FHT 70 kann unter Verwendung käuflich erhältlicher Hardware oder als ein Array von Addierern oder als ein gemultiplexter Addierer implementiert sein, abhängig von Ihrer Größe. Alternativ kann die FHT 70 unter Verwendung eines herkömmlichen Digitalsignalprozessors (DSP), wie etwa eines Motorola DSP, Teile-Nr. 56166, implementiert werden.
Nach Empfang eines empfangenen Walsh-Codes RW 68 erzeugt die FHT 70 eine Anzahl von Ausgangssignalen 72. Es werden 64 Ausgangssignale 72 pro empfangenen Walsh-Code RW 68 in dem IS-95-Rückwärtsverbindungskanal erzeugt. Jedes Ausgangssignal 72 weist einen Index auf, der einen der 64 möglichen Walsh-Codes W 39, die von dem M-wertigen orthogo nalen Modulator 36 erzeugt wurden (in 2 gezeigt) referenziert. In dem IS-95-Rückwärtsverbindungskanal werden daher, wenn ein empfangener Walsh-Code RW 68 in die FHT 70 eingegeben wird, 64 Ausgangssignale 72 erzeugt, die mit 64 möglichen gesendeten Walsh-Codes 39 korrelieren. Es sollte verstanden werden, dass zusätzlich zu dem Vorliegen eines Index, jedes Ausgangssignal 72 auch eine zugeordnete komplexe Zahl C aufweist. Der Einfachheit halber werden der Index und die komplexe Zahl gemeinsam als Ausgangssignal 72 bezeichnet.
Jedes Ausgangssignal 72 weist weiter einen zugeordneten Energiewert C² (nicht dargestellt) auf, der üblicherweise durch Betragsquadrierung der dem Ausgangssignal 72 zugeordneten komplexen Zahl C berechnet wird. Der Energiewert C² entspricht einem Maß an Vertrauenswürdigkeit oder einer Wahrscheinlichkeit, dass das Ausgangssignal 72 einen Walsh-Code W 29 indiziert, der dem empfangenen Walsh-Code RW 68, der in die FHT 70 eingegeben wurde, entspricht. Bei etwa 20% der Fälle ist jedoch der Energiewert C², der das höchste Maß an Vertrauenswürdigkeit repräsentiert, falsch – das bedeutet, das dem Energiewert C² zugeordnete Ausgangssignal 72 indiziert tatsächlich keinen Walsh-Code W 39, der gesendet wurde.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Speicher 110, der beispielsweise ein käuflich erhältlicher, computerlesbarer Direktzugriffsspeicher sein kann, an einem Punkt innerhalb des Empfängers 60 positioniert. Wie dargestellt, spricht der Speicher 110 auf die FHT 70 an. Der Speicher 110 speichert vorzugsweise die jedem der 64 Ausgangssignale 72 zugeordneten komplexen Zahlen C für jeden der 96 empfangenen Walsh- Codes RW 68 pro empfangenen Rahmen 45, die in die FHT 70 eingegeben werden.
7 ist ein illustratives Diagramm einer Ausführungsform eines Speichers zur Verwendung in dem in 5 illustrierten Empfänger.
Für einen einzelnen empfangenen Rahmen 45 (in 6 gezeigt) kann der Speicher 110 als eine Matrix mit 96 Zeilen 112 und 64 Spalten 114 dargestellt werden, wobei jede Zeile 112 einem speziellen empfangenen, in die FHT 70 eingegebenen Walsh-Code RW 68 entspricht und wobei jede Spalte 114 die 64 komplexen Zahlen C 116 repräsentiert, die den Ausgangssignalen 72 zugeordnet sind. Der Index jeder komplexen Zahl ist durch ihre Position im Speicher 110 impliziert.
Alternativ kann der Speicher 110 weniger als alle der 64 von der FHT 70 für jeden empfangenen Walsh-Code RW 68 erzeugten Ausgangssignale 72 speichern. Beispielsweise kann es sein, dass der Speicher 110 nur ein Ausgangssignal 72 pro empfangenen Walsh-Code RW 68 behält, wobei das eine gespeicherte Ausgangssignal 72 einen Energiewert C² aufweist, der einem höchsten Maß an Vertrauenswürdigkeit oder einer höchsten Wahrscheinlichkeit entspricht, dass das gespeicherte Ausgangssignal 72 einen Walsh-Code W 39 indiziert, der dem in die FHT 70 eingegebenen, empfangenen Walsh-Code RW 68 entspricht.
8 ist ein illustratives Diagramm einer alternativen Ausführungsform des Speichers 110 zur Verwendung in dem in 5 illustrierten Empfänger 60. Wie dargestellt kann der Speicher 110 für einen einzelnen Empfangsrahmen 45 als eine Matrix mit 96 Zeilen 118 und einer Spalte 120 dargestellt werden, wobei jede Zeile ein Ausgangssignal 72 repräsentiert, welches der höchsten Wahrscheinlichkeit entspricht, dass das Ausgangssignal 72 einen Walsh-Code W 39 indiziert, der einem in die FHT 70 eingegebenen, empfangenen Walsh-Code RW 68 entspricht. Jede Zeile des Speichers 110 speichert die komplexe Zahl C und den dem gespeicherten Ausgangssignal 72 zugeordneten Index.
Es wird nochmals Bezug genommen auf 5. Der Decodiererblock 76, der einen Entschachteler 78 und einen Faltungsdecodierer 80 enthalten kann, demoduliert weiter das Empfangssignal R 18, wobei das gesendete Signal 21 (in 2 gezeigt) abgeschätzt wird, welches aus einer Folge von Kanalrahmen besteht, um eine Folge von demodulierten Rahmen (weiter unten diskutiert) zu bilden. Der Decodiererblock 76 kann auf eine Vielzahl von Weisen implementiert werden. Beispielsweise kann ein Höchstwahrscheinlichkeitsdecodierer, implementiert in Hardware oder Software gemäß wohlbekannter Verfahren, in dem Decodiererblock 76 verwendet werden.
9 illustriert einen demodulierten Rahmen 85, der am Ausgang 81 des Decodiererblocks 76 erscheint. Der demodulierte Rahmen 85 umfasst einen demodulierten Informationsbereich 86, einen demodulierten Rahmenqualitätsindikator 88 und kann auch einen demodulierten Endbitbereich 89 umfassen. Der demodulierte Informationsbereich 86 entspricht dem Empfangsinformationsbereich 47 (in 6 gezeigt), während der demodulierte Rahmenqualitätsindikator 88 und der demodulierte Endbitbereich 89 dem Empfangsrahmenqualitätsindikator 49 bzw. dem Empfangsendbitbereich 51 (auch in 6 gezeigt) entsprechen.
Es wird nochmals Bezug genommen auf 5 und auf die 1 bis 4 und 5 bis 9, soweit notwendig. Ein De multiplexer 90 trennt den demodulierten Informationsbereich 86 des Rahmens 85 von dem demodulierten Rahmenqualitätsindikator 88. Eine Rahmenqualitätsindikatorschaltung 92 verwendet den demodulierten Bereich 86, um einen wiederberechneten Rahmenqualitätsindikator 93 zu berechnen. Der wiederberechnete Rahmenqualitätsindikator 93 wird dann mit dem demodulierten Rahmenqualitätsindikator 88 beim Komparator 94 verglichen, um zu bestimmen, ob ein spezieller demodulierter Rahmen 85 einem speziellen, von dem Sprachcodierer 19 erzeugten Kanalrahmen 20 entspricht.
Wenn der demodulierte Rahmen 85 nicht dem Kanalrahmen 20 entspricht, scheitert er und wird von dem Schalter 96 bei Punkt 97 verworfen.
Wenn der demodulierte Rahmen 85 dem Sendekanalrahmen 20 entspricht, besteht der demodulierte Rahmen 85. Obgleich der demodulierte Rahmen 85 erfolgreich decodiert wurde und das Kommunikationssignal S 12 wiederhergestellt wurde, enthält der demodulierte Rahmen 85 nicht länger die Kanalparameterinformation, wie etwa Kanalverstärkung und Phasenverschiebung A 14, was nützlich sein könnte zur Verbesserung der Empfängerleistung für nachfolgende Rahmen.
Wie in 5 gezeigt, hat der Rahmen 85 bestanden. Der demodulierte Informationsbereich 86 wird von dem Schalter 96 bei Punkt 91 an den Wiederverschlüsselungsblock 98 geleitet, der vorzugsweise im Wesentlichen ähnlich dem Decodiererblock 28, dargestellt in 2, ist. Ein codierter Rahmen 34, der in dem Wiederverschlüsselungsblock 98 existiert, ist daher im Wesentlichen eine Reproduktion des Rahmens 34 (gezeigt in 4). Wie in 4 illustriert, enthält der codierte Rahmen 34 bis zu 96 Gruppen von 6 codierten Bits, wobei jede Gruppe von 6 codierten Bits einen Index 35 für einen der 64 Walsh-Codes repräsentiert.
Es wird nochmals Bezug genommen auf 5. Ein Datenselektor 100 vergleicht einen speziellen codierten Index 35 (gezeigt in 4) eines speziellen Rahmens 34, der von dem Wiedercodierungsblock 98 her empfangen wurde, mit einem in dem Speicher 110 gespeicherten Empfangssymbol. Wenn der Speicher 110 beispielsweise wie in 7 beschrieben, ausgebildet ist, verwendet der Datenselektor 100 den speziellen codierten Index 35, um eine Speicherposition zu adressieren, die die komplexe Zahl 116 enthält, welche dem tatsächlich gesendeten Walsh-Code W 39 entspricht. Das adressierte gespeicherte Ausgangssignal 72 kann von dem Datenselektorausgang 131 an einen Kanalparameterabschätzer 130 weitergeleitet und zum Abschätzen eines sich langsam verändernden Kanalparameters (weiter unten diskutiert) verwendet werden. Dieser Prozess kann für jede Zeile 112 im Speicher 110 durchgeführt werden.
Wenn der Speicher 110 wie in Verbindung mit 8 beschrieben, ausgebildet ist, d.h. wenn nur ein Ausgangssignal 72 mit der höchsten Wahrscheinlichkeit, den gesendeten Walsh-Code W 39 für jeden in die FHT eingegebenen, empfangenen Walsh-Code RW 68 gespeichert wurde, vergleicht der Datenselektor 100 den speziellen codierten Index 35 mit dem Index, der dem gespeicherten Ausgangssignal 72 entspricht. Wenn keine Übereinstimmung besteht, wird das nicht übereinstimmende gespeicherte Ausgangssignal 72 aus dem Speicher gelöscht und es kann von dem Datenselektorausgang 131 eine Null ausgegeben werden, so dass ein fälschliches Ausgangssignal 72 nicht von einer genauen Abschätzung des sich langsam ändernden Kanalparameters bei Block 130 ablenkt.
Wenn eine Übereinstimmung besteht, kann das übereinstimmende gespeicherte Ausgangssignal 72 von dem Datenselektorausgang 131 weitergeleitet und zum Abschätzen eines sich langsam ändernden Kanalparameters bei dem Kanalparameterabschätzer 130 verwendet werden.
Es wird Bezug genommen auf die 1 und 5. Ein sich langsam ändernder Kanalparameter, wie etwa A 14, der eine Kanalverstärkung oder eine Phasenverschiebung repräsentiert kann, wird bei Block 130 abgeschätzt. Man kann sehen, dass der sich langsam ändernde Kanalparameter A 14 als ein standardmäßiges inneres Produkt von R mit der komplex Konjugierten S, <R, S*>, angenährt werden kann. Es ist eine spezielle Repräsentation von R bekannt, die am Ausgang der FHT 70 als eine Anzahl von gespeicherten Ausgangssignalen 72 im Speicher 110 eingefangen wurde. Werte von S, die dem gespeicherten R entsprechen, sind gegeben durch die Indizes 35 der codierten Rahmen 34 (in 4 gezeigt), die im Wiedercodierungsblock 98 vorliegen. Weil der Datenselektor 100 zum Kanalparameterabschätzer 130 entweder gespeicherte Ausgangssignale 72, die mit einem entsprechenden Index 35 übereinstimmen, oder Nullwerte weiterleitet, wird eine Berechnung <R, S*> für einen speziellen Rahmen am Kanalabschätzer 130 im Allgemeinen nur durch einen Rauschbetrag N 16 verschlechtert. Um die Energie des Rauschens N 16 zu verringern, kann die Berechnung <R, S*> des Kanalparameters A 14 über eine Zeitperiode, beispielsweise über mehrere Rahmen, gemittelt werden.
Es wird Bezug genommen auf 5. Ein Rückkopplungsblock 140, der auf eine Ausgabe 141 des Kanalparameterabschätzers 130 anspricht, verwendet die Kanalparameterausgabe 141 auf verschiedene Weise, um die Empfängerleistung zu verbessern. Beispielsweise erlaubt ein Schätzwert des Kanalparameters A 14 eine verbesserte Kombination zwischen Diversity-Elementen, wie etwa Fingern in einem RAKE-Empfänger, um Bit- oder Rahmenfehler bei einem gegebenen Signal/Rausch-Verhältnis zu reduzieren. In einem weiteren Beispiel erlaubt es ein Kanalphasenschätzwert einem kohärenten Empfänger, eine absolute Phase eines Empfangssignals zu erhalten, die ihrerseits verwendet wird, um eine Phase eines gesendeten Signals zu rekonstruieren. Genaues Abschätzen der Kanalphase reduziert Bit- oder Rahmenfehler für ein gegebenes Signal-Rausch-Verhältnis.
Eine verbesserte Empfängerleistung in beispielsweise einem digitalen, drahtlosen Kommunikationssystem führt dazu, dass Rufe schneller etabliert werden können und reduziert das Auftreten fallengelassener Rufe. Eine größere Empfängerreichweite kann ebenfalls realisiert werden, was einen Ruf-Handoff erleichtert.
Man wird verstehen, dass andere, oft nicht-lineare Formen empfangener Kommunikationssignale R 18 für andere Kanalparameter von Interesse, wie etwa Timing-Fehler, Mobilstations-Geschwindigkeit und Varianz additiven Rauschens für jedes Diversity-Element, wie etwa einen RAKE-Empfängerfinger, bestehen. Diese Kanalparameter und noch andere können ebenfalls von der verbesserten Abschätzung durch Verwendung der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung profitieren, um zu erreichen, dass verbesserte Daten in einen geeigneten Abschätzer eingegeben werden.
Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung, die sich auf zellular basierte digitale Kommunikationssysteme bezieht, können auch auf andere Typen von Kommunikationssys temen angewendet werden, einschl. jedoch nicht limitiert auf persönliche Kommunikationssysteme, Bündelsysteme, Satelliten-Kommunikationssysteme und Datennetzwerke. Gleichermaßen sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung, die sich auf alle Typen von digitalen Funkfrequenzkanälen beziehen, auch auf andere Typen von Kommunikationskanälen, wie etwa Funkfrequenz-Signalgebungskanäle, elektronische Datenbusse, Kabelkanäle, optische Faserkanäle und Satellitenverbindungen anwendbar.
Obgleich sich hier speziell auf den IS-95-Rückwärtsverbindungskanal bezogen wurde, ist die vorliegende Anwendung auf jeglichen digitalen Kanal, einschl. jedoch nicht limitiert auf den Vorwärtsverbindungs-IS-95-Kanal und auf alle Vorwärts- und Rückwärtsverbindungs-TDMA-Kanäle in allen TDMA-Systemen, wie etwa Groupe Special Mobile (GSM), ein europäisches TDMA-System, Pacific Digital Cellular (PDC), ein japanisches TDMA-System, und Interim Standart 54 (IS-54), ein US TDMA-System, anwendbar.
Es ist weiter offensichtlich, dass andere und weitere Formen der Erfindung und andere Ausführungsbeispiele als die oben speziell beschriebenen Ausführungsbeispiele in Betracht gezogen werden können, ohne sich vom Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren äquivalenten zu entfernen, und daher soll der Umfang dieser Erfindung allein von den nachfolgenden Ansprüchen regiert werden.

Claims

Verfahren zum Abschätzen eines Kanalparameters in einem digitalen Funkfrequenz-Kommunikationssystem, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Empfangen eines Signals, umfassend einen Empfangsrahmen, wobei der Empfangsrahmen eine Mehrzahl von Empfangssymbolen aufweist, die einer Mehrzahl von gesendeten Symbolen zugeordnet sind, und einen Empfangsinformationsbereich und einen Empfangsrahmen-Qualitätsindikator aufweist; Eingeben der Mehrzahl von Empfangssymbolen in einen Demodulator (70) mit einer Anzahl von Ausgaben (72); Speichern (110) wenigstens einer aus der Anzahl von Ausgaben in einem Speicher; Demodulieren (70) des Empfangsinformationsbereiches, um einen demodulierten Informationsbereich zu bilden, und Demodulieren des Empfangsrahmen-Qualitätsindikators, um einen demodulierten Rahmen-Qualitätsindikator zu bilden, wobei der demodulierte Informationsbereich und der demodulierte Rahmen-Qualitätsindikator einen demodulierten Rahmen umfassen; Neucodieren wenigstens eines Bereichs des demodulierten Rahmens, um einen codierten Rahmen zu bilden, wobei der codierte Rahmen eine Mehrzahl von codierten Symbolen aufweist; Vergleichen (100) eines aus der Mehrzahl von codierten Symbolen mit wenigstens einer aus der Anzahl von in dem Speicher gespeicherten Ausgaben; und Abschätzen (130) des Kanalparameters, basierend auf dem Vergleich.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei jede aus der Anzahl von Ausgaben (72) einen Wert aufweist, wobei der Wert eine Wahrscheinlichkeit repräsentiert, dass das eine aus der Mehrzahl von Empfangssymbolen einem aus der Mehrzahl gesendeter Symbole entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Schritt des Speicherns wenigstens einer aus der Anzahl von Ausgaben in dem Speicher (110) ein Speichern der Ausgabe mit dem Wert, der die größte Wahrscheinlichkeit repräsentiert, umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Schritt des Abschätzens des Kanalparameters das Auswählen der Ausgabe mit dem Wert, der die größte Wahrscheinlichkeit repräsentiert, umfasst, wenn die Ausgabe dem einen aus der Mehrzahl codierter Symbole entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Schritt des Abschätzens des Kanalparameters ein Löschen der Ausgabe mit dem Wert, der die größte Wahrscheinlichkeit repräsentiert, aus dem Speicher umfasst, wenn die Ausgabe nicht dem einen aus der Mehrzahl codierter Symbole entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Schritt des Speicherns (110) wenigstens einer aus einer Anzahl von Ausgaben in dem Speicher ein Speichern jeder aus der Anzahl von Ausgaben in dem Speicher umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 6, weiter umfassend den Schritt: Identifizieren einer Ausgabe aus allen aus der Anzahl von Ausgaben (72), wobei die eine Ausgabe von dem codierten Symbol adressiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt des Abschätzens des Kanalparameters ein Verwenden der einen Ausgabe umfasst, um den Kanalparameter abzuschätzen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Kanalparameter ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend im Wesentlichen aus einer Geschwindigkeit einer Mobilfunk-Kommunikationseinheit, einem Frequenzversatz, einem Timing-Fehler, einer Schwundamplitude ("faded amplitude") des Signals, einer Schwundphase ("faded phase") des Signals und einer Varianz eines additiven Rauschens.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Demodulator (70) eine schnelle Hadamard-Transformation umfasst.