DE69911642T2

DE69911642T2 - Verfahren zum feststellen einer optimalen anzahl von komplexen abtastwerten zur kohärenten mittelwertbildung in einem vermittlungssystem

Info

Publication number: DE69911642T2
Application number: DE69911642T
Authority: DE
Inventors: Louay Jalloul; Nabil Yousef
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: KR100424994B1; DE69911642D1; EP1135911A1; EP1135911B1; EP1135911A4; US6104747A; KR20010075729A; WO2000033530A1

Description

Diese Anmeldung betrifft eine gemeinsam übertragene Patentanmeldung mit dem Titel: Verfahren zum Feststellen eines Fadingkorrekturfaktors in einem Kommunikationssystem ("Method for Determining Fading Correction Factor in a Communication System"), angemeldet am 30. November 1998, demselben Tag wie der Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationssysteme und genauer gesagt, Codeteilungs-Mehrfachnutzungs ("code division multiple access (CDMA)")- Kommunikationssysteme.
Hintergrund der Erfindung
Kohärente und nichtkohärente Mittelwertbildungsfunktionen, zwei wohlbekannte Funktionen, werden auf einem Empfangssignal in einem Empfängerbereich eines Kommunikations systems aus vielen unterschiedlichen Gründen ausgeführt. Zum Beispiel werden insbesondere in einem Codeteilungs-Mehrfachnutzungs-Kommunikationssystem eine oder mehrere der Mittelwertbildungsfunktionen auf einem Empfangssignal ausgeführt, um einige unerwünschte Auswirkungen der Empfangssignalverzerrungen aufgrund von Fading und additivem Rauschen plus Störung zu mildern. Die Ergebnisse der Mittelwertbildung werden zum Erzeugen eines Leistungsverzögerungsprofils des Kanals, durch den sich das Empfangssignal ausgebreitet hat, verwendet. Typischerweise wird dann das Leistungsverzögerungsprofil zum Abschätzen der Zeitverzögerung und der Amplitude des Empfangssignals verwendet, um die Demodulation des Empfangssignals in einem Rechen ("Rake")-Empfänger in dem Codeteilungs-Mehrfachnutzungs-Kommunikationssystem auszuführen. Zudem werden die Zeitverzögerung und die Amplitude des Empfangssignals zum Feststellen des Standortes einer entfernten kommunizierenden Einheit verwendet. Zum Beispiel werden die Zeitverzögerung und die Amplitude des Empfangssignals in einem, in dem von den Vereinigten Staaten an Bruckert erteilten, Motorola Inc., dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung, zugeteilten Patent Nr. 5,.786,791 offenbarten Verfahren verwendet zum Feststellen eines Ankunftswinkels eines durch eine entfernte kommunizierende Einheit in einem Kommunikationssystem zum Feststellen des Standortes der entfernten kommunizierenden Einheit übertragenen Signals.
Im Allgemeinen werden die Mittelwertbildungsfunktionen über ein begrenztes Intervall ausgeführt, um ein Leistungsverzögerungsprofil des Empfangssignals festzustellen. Die Phaseninformation geht bei nichtkohärenter Mittelwertbildung verloren, wie einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik wohlbekannt ist. Im Gegensatz dazu bleibt bei kohärenter Mittelwertbildung die Phaseninformation immer erhalten. Zudem sind die Vorteile einer kohärenten Mittelwertbildung in vielen unterschiedlichen Anwendungen in Kommunikationssystemen wohlbekannt. Als Folge der Erhaltung der Phaseninformation wird ein genaueres Leistungsverzögerungsprofil des Empfangssignals als mit einer nichtkohärenten Mittelwertbildung bei demselben Signal-Rausch-Verhältnis erzeugt.
Eine Dopplerfrequenz beeinflusst neben anderen Auswirkungen die Phase des Empfangssignals. Die Dopplerfrequenz erzeugt eine Phasendrehung des Empfangssignals bei einer proportionalen Rate. Folglich können zwei Abtastwerte, nämlich Abtastwerte in komplexer Notation, aufgrund der durch die Dopplerfrequenz bewirkten Phasendrehung, eine 180 Grad-Phasendrehung relativ zueinander aufweisen. Wenn die komplexen Abtastwerte des Empfangssignals wesentliche Phasenunterschiede aufweisen, nimmt der Vorteil der kohärenten Mittelwertbildung ab, was dann ein weniger genaues Leistungsverzögerungsprofil des Empfangssignals erzeugt. Wenn das Mittelwertbildungsintervall als Mittel zum Verringern der Auswirkung der Doppler-Phasendrehung groß ausgewählt wird, nähert sich, bei Annahme, dass das Rauschen additiv war, das Ergebnis der kohärenten Mittelwertbildung Null. Wenn andererseits das kohärente Mittelwertbildungsintervall als ein Mittel zum Verringern der Auswirkung der Doppler-Phasendrehung klein ausgewählt wird, bleibt die Rauschveränderlichkeit groß und verursacht Fehler in dem Leistungsverzögerungsprofil des Empfangssignals.
Mit Bezug auf 1 wird ein Blockdiagramm eines Leistungsverzögerungsprofil-Generators 100 gezeigt, der in einen Empfängerbereich eines Codeteilungs-Mehrfachnutzungs (CDMA)-Kommunikationssystems eingegliedert sein kann. Der Leistungsverzögerungsprofil-Generator 100 kann in ein Sucherelement, wie allgemein durch einen Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik bezeichnet, des Empfängerbereichs eingegliedert sein. Der Leistungsverzögerungsprofil-Generator 100 empfängt ein codemoduliertes Signal 104 an einem Eingang eines Entspreizers bzw. Despreaders ("despreader") 102. Das codemodulierte Signal 104 hat sich vor der Ankunft bei dem Leistungsverzögerungsprofil-Generator 100 durch einen Kanal ausgebreitet. Der Despreader 102 entspreizt das codemodulierte Signal 104 unter Verwendung einer örtlich erzeugten Nachbildung des Spreizungscodes, um komplexe Abtastwerte 103 des codemodulierten Signals 104 zu erzeugen. Die Funktion des Despreaders 102 ist einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik wohlbekannt. Die Dauer einer Entspreizungsfunktion bzw. Despreading-Funktion in dem Despreader 102 kann gleich einem Vielfachen der Chipzeit des Moduliercodes sein, z. B. 256-mal die Chipdauer. Eine Chipzeit Tc in einem Codeteilungs-Mehrfachnutzungs-Nachrichtensystem ist gleich der Dauer einer Taktzeit der Codemodulierfolge, die zum Codemodulieren des Empfangssignals 104 verwendet wird. Zum Beispiel ist in einem wohlbekannten, gemäß dem allgemein bekannten IS-95-Standard arbeitenden Codeteilungs-Mehrfachnutzungs-Kommunikationssystem, Tc gleich 1/1,2288 Mcps, was gleich 0,813 Mikrosekunden ist. Der Despreader 102 verwendet zuvor festgelegte Codeinformationen und möglicherweise unter Verwendung eines gleitenden Korrelator, um die komplexen Abtastwerte 103 zu erzeugen. Die komplexen Abtastwerte 103 werden in einen kohärenten Mittelwertbil dungsblock 105 eingegeben. Der kohärente Mittelwertbildungsblock 105 führt nach Empfang einer Anzahl (N) von komplexen Abtastwerten 103 eine kohärente Mittelwertbildungsfunktion über die "N" komplexen Abtastwerte 103 aus, um einen kohärent Bemittelten komplexen Abtastwert 106 zu erzeugen. Das kohärente Mittelwertbestimmen kann gemäß dem Folgenden ausgeführt werden:
wo "S(n)" der empfangene komplexe Abtastwert für jeden komplexen Abtastwert von n = 1 bis N ist. Einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik wird klar sein, dass kohärentes Mittelwertbestimmen gemäß dem Folgenden ausgeführt werden kann:
wo "W(n)" ein Gewichtungskoeffizient für den empfangenen komplexen Abtastwert S(n) für jeden komplexen Abtastwert von n = 1 bis N ist.
Die Größenordnung des kohärent Bemittelten komplexen Abtastwertes 106 kann in einem Block 107 quadriert werden, um einen kohärent Bemittelten Echtabtastwerte 108 zu erzeugen. Zum Erzeugen des Bemittelten Echtabtastwert 108 kann die Funktion des Blocks 107 auf das Übernehmen der Größenordnung des Bemittelten komplexen Abtastwertes 106 begrenzt werden, wie einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik klar sein wird. Gemittelte Echtabtastwerte 108 werden in den Mittelwertbildungsblock 109 eingegeben. Der Mittelwertbildungsblock 109 führt nach dem Empfang einer Anzahl (M) von gemittelten Echtabtastwerten 108 eine Mittelwertbildungsfunktion über die Anzahl (M) von gemittelten Echtabtastwerten 108 aus, um für das Erzeugen eines Leistungsverzögerungsprofils des Empfangssignals 104 einen Leistungsverzögerungsabtastwert 110 zu erzeugen. Die Mittelwertbildung in dem Block 109 kann dem Folgenden entsprechen:
wo "Y(m)" die gemittelten Echtabtastwerte 108 für m = 1 bis M darstellt. Einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik wird klar sein, dass die in den Blöcken 107 und 109 ausgeführten Funktionen im Wesentlichen in Kombination gleich einer nichtkohärenten Mittelwertbildungsfunktion sind.
Gemäß dem Stand der Technik kann eine optimale Anzahl "N" von komplexen Abtastwerten "S(n)" gemäß dem Folgenden festgestellt werden:
wo fD die durch das codemodulierte Signal 104 bei dem Leistungsverzögerungsprofil-Generator 100 erfahrene maximale Dopplerfrequenz ist. Der Parameter Ts ist die Despreadingdauer in dem Despreader 102. Die Anzahl (N) von komplexen Abtastwerten, wenn sie auf der maximalen Dopplerfre quenz beruht, ist am unwahrscheinlichsten eine optimale Anzahl von komplexen Abtastwerten für die kohärente Mittelwertbildungsfunktion in Block 105.
Deshalb besteht Bedarf nach Feststellung einer optimalen Anzahl von komplexen Abtastwerten zum Ausführen einer kohärenten Mittelwertbildung von codemodulierten komplexen Signalen und nach einem Verfahren zum Korrigieren von Fehlern in dem Leistungsverzögerungsprofil des Empfangssignals 104 aufgrund Dopplerfrequenzverschiebung und -fading.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt ein Blockdiagramm eines Leistungsverzögerungsgenerators in einem Kommunikationssystem dar, wie aus dem Stand der Technik bekannt.
2 stellt ein Leistungsverzögerungsprofil eines Empfangssignals dar.
3 stellt eine grafische Darstellung einer optimalen Anzahl von komplexen Abtastwerten gegen unterschiedliche Dopplerfrequenzen dar.
4 stellt einen Signal-Rausch-Verhältnisgewinn von komplexen Abtastwerten gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung dar.
5 stellt die Genauigkeit einer mittleren quadratischen Schätzung eines Leistungsverzögerungsprofils gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung dar.
6 stellt die Genauigkeit einer mittleren quadratischen Schätzung eines Leistungsverzögerungsprofils gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung dar.
7 stellt die Größenordnung eines Verzögerungsfehlers eines Leistungsverzögerungsprofils gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung dar.
8 stellt die Größenordnung eines Verzögerungsfehlers eines Leistungsverzögerungsprofils gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung dar.
9 stellt ein Blockdiagramm eines Leistungsverzögerungsgenerators dar, der einen Fadingkorrekturfaktor gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung aufnimmt.
10 stellt eine mittlere quadratische Schätzung des Leistungsverzögerungsprofils mit und ohne Eingliederung eines Fadingkorrekturfaktors gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung dar.
11 stellt ein Blockdiagramm eines Leistungsverzögerungsgenerators dar, der einen Fading- und einen Rauschkorrekturfaktor gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung aufnimmt.
12 stellt eine mittlere quadratische Schätzung des Leistungsverzögerungsprofils mit und ohne Eingliederung eines Fadingkorrekturfaktors gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung dar.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Gemäß verschiedener Aspekte der Erfindung enthält das Feststellen einer optimalen Anzahl (Nopt) von komplexen Abtastwerten zur Ausführung einer kohärenten Mittelwertbildung eines komplexen Signals S(n) in einem Codeteilungs-Mehrfachnutzungs-Kommunikationssystem das Abschätzen einer anfänglichen Anzahl (Nint) von komplexen Abtastwerten und das Erhalten einer Fadingkanal-Autokorrelationsfunktion (R(n)) für eine Mehrzahl (n) von komplexen Abtastwerten. Die Anzahl der Mehrzahl (n) von komplexen Abtastwerten entspricht der anfänglichen Anzahl (Nint) von komplexen Abtastwerten. Eine Konstante (K) wird auf der Grundlage der Autokorrelationsfolge (R(n)) und der Mehrzahl (n) von komplexen Abtastwerten berechnet. Die anfängliche Anzahl (Nint) von komplexen Abtastwerten wird für die optimale Anzahl (Nopt) von komplexen Abtastwerten ersetzt, wenn die Konstante (K) gleich Null ist. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Konstante (K) gemäß Folgendem berechnet:
Mit Bezug auf 2 wird ein Leistungsverzögerungsprofil eines möglichen Empfangssignals für ein Suchfenster (T) 227 in einem typischen CDMA-Sucher gezeigt. Zum Beispiel werden in Bezug auf einen Zeitverweis 226 Signalspitzen 222 und 223 bei den Zeitverzögerungen (7Tc/8) 224 und (10Tc) 225 ermittelt. Für eine Kombinieroperation in einem typischen Rake-Empfänger in einem CDMA-Kommunikationssystem wird das Empfangssignal bei den Spitzen 222 und 223 durch den Umfang an Zeitverzögerung zwischen den Zeitverzögerungen (7Tc/8) 224 und (10Tc,) 225 zeitlich versetzt. Falls gewünscht wird, dass der Standort der entfernten kommunizierenden Einheit festgestellt wird, die das Empfangssignal übertrug, ist es möglich, nur die am frühesten ankommende Spitze, Spitze 222, und ihre entsprechende Zeitverzögerung (7Tc/8) 224 zu verwenden. Deshalb sind die genaue Schätzung von jeder Spitze und ihrer entsprechenden Zeitverzögerung für den Empfängerbetrieb kritisch. Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Feststellen einer optimalen Anzahl (Nopt) von komplexen Abtastwerten für die Berechnung der kohärenten Mittelwertbildung des Empfangssignals bereit, um eine genaue Schätzung der Amplitude der Spitze und der Zeitverzögerung des Empfangssignals zu errechnen.
Mit Bezug auf 3 werden eine optimale Anzahl (Nopt) 390 von gemäß der Erfindung festgestellten komplexen Abtastwerten und eine Anzahl 391 von gemäß dem Stand der Technik festgestellten komplexen Abtastwerten, beide im Sinne von Walsh-Symbolen, bei unterschiedlichen maximalen Dopplerfrequenzen grafisch gezeigt. Zum Beispiel ist bei der maximalen Dopplerfrequenz von 20 Hz die optimale Anzahl (Nopt) 390 gleich 150 Walsh-Symbolen, wo ein Walsh-Symbol gleich 256Tc ist, und die Anzahl 391 von gemäß dem Stand der Technik festgestellten komplexen Abtastwerten gleich einer Anzahl weniger 50 ist.
Mit Bezug auf 4 werden durch eine grafische Darstellung ein oder mehrere Vorteile der Erfindung gezeigt. Der Signal-Rausch-Verhältnis ("signal to noise ratio (SNR)")-Gewinn der komplexen Abtastwerte 106, in 1 gezeigt, wird in Bezug auf unterschiedliche Dopplerfrequenzen gezeigt. Der auf der Grundlage der optimalen Anzahl (Nopt) 390 von komplexen Abtastwerten errechnete SNR-Gewinn der komplexen Abtastwerte 106 wird durch den SNR-Gewinn 490 gezeigt und der auf der Grundlage der Anzahl von komplexen Abtastwerten 391 errechnete wird durch den SNR-Gewinn 491 gezeigt. Einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik wird klar sein, dass der SNR-Gewinn 490 mindestens 3,5 dB höher ist als der SNR-Gewinn 491, was ein Vorteil der Erfindung ist.
Mit Bezug auf 5 und 6 werden jeweils Verbesserungen in der Genauigkeit der mittleren quadratischen Schätzung ("mean square estimate (MSE)") der Amplitude des Leistungsverzögerungsprofils eines Empfangssignals mit 80 und 10 Hz Dopplerfrequenzen gezeigt. In 5 wird MSE 590 aus einem Leistungsverzögerungsprofil errechnet, das auf der Grundlage der optimalen Anzahl (Nopt) 390 von komplexen Abtastwerten erzeugt wurde. MSE 591 wird aus einem Leistungsverzögerungsprofil errechnet, das auf der Grundlage der Anzahl von gemäß dem Stand der Technik festgestellten komplexen Abtastwerten 391 erzeugt wurde. Einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik wird klar sein, dass bei MSE gleich –20 dB das erforderliche Chipenergie-Rausch-Verhältnis des Empfangssignals gemäß MSE 590 etwa bei –40 dB liegt, während MSE 591 nicht einmal –20 dB MSE bei einem Chipenergie-Rausch-Verhältnis des Empfangssignals von –30 dB erreicht. Dies ist eine gemäß der unterschiedlichen Aspekte der Erfindung erzielte wesentliche Verbesserung. In 6 wird auf ähnliche Weise MSE 690 aus einem Leistungsverzögerungsprofil errechnet, das auf der Grundlage der optimalen Anzahl (Nopt) 390 von komplexen Abtastwerten erzeugt wurde. MSE 691 wird aus einem Leistungsverzögerungsprofil errechnet, das auf der Grundlage der Anzahl von gemäß dem Stand der Technik bestimmten komplexen Abtastwerten 391 erzeugt wurde. Einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik wird klar sein, dass die Verbesserung darin liegt, dass über 15 dB weniger Chipenergie-Rausch-Verhältnis des Empfangssignals erforderlich ist, um ein Leistungsverzögerungsprofil mit einer MSE-Amplitude bei –20 dB zu erzeugen.
Mit Bezug auf 7 und 8 werden für 80 und 10 Hz Dopplerfrequenzen absolute Verzögerungsfehlerverbesserungen in dem Leistungsverzögerungsprofil des Empfangssignals gezeigt. Verzögerungsfehler 790 werden aus einem Leistungsverzögerungsprofil errechnet, das auf der Grundlage der optimalen Anzahl (Nopt) 390 von komplexen Abtastwerten erzeugt wurde. Verzögerungsfehler 791 werden aus einem Leistungsverzögerungsprofil errechnet, das auf der Grundlage der Anzahl von gemäß dem Stand der Technik festgestellten komplexen Abtastwerten 391 erzeugt wurde. In 8 werden auf ähnliche Weise Verzögerungsfehler 890 aus einem Leistungsverzögerungsprofil errechnet, das auf der Grundlage der optimalen Anzahl (Nopt) 390 von komplexen Abtastwerten erzeugt wurde. Verzögerungsfehler 891 werden aus einem Leistungsverzögerungsprofil errechnet, das auf der Grundlage der Anzahl von gemäß dem Stand der Technik festgestellten komplexen Abtastwerten 391 erzeugt wurde. Einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik wird klar sein, dass die Verzögerungsfehler 790 und 890 weniger Verzögerungsfehler anzeigen als die Verzögerungsfehler 791 bzw. 891. Dies ist eine Verbesserung der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel erzeugen bei einem Chipenergie-Rausch-Verhältnis des Empfangssignals von –40 dB die gemäß verschiedener Aspekte der Erfindung errechneten Verzögerungsfehler 890 und 790 fast keinen Verzögerungsfehler in dem Leistungsverzögerungsprofil des Empfangssignals. Als Folge ist das Leistungsverzögerungsprofil des Empfangssignals in Bezug auf Zeitverzögerung und Amplitude bei einem niedrigen Chipenergie-Rausch-Verhältnis des Empfangssignals genauer. Dies führt zu einer weniger kostspieligen Empfängerkonstruktion und zu einer verbesserten Leistung bei der Demodulation und der Schätzung des Standortes der übertragenden Einheit.
Das Suchfenster ist von dem Erfassungsbereich der Kommunikationssystemzelle abhängig. Eine entfernte kommunizierende Einheit kann sich am Rand des Erfassungsgebietes befinden, deshalb wird das Suchfenster (T) 227 so ausgewählt, dass es geringfügig größer ist als eine maximale Ausbreitungszeit eines von dieser entfernten kommunizierenden Einheit an eine das Signal empfangende Basisstation übertragenen Signals. Normalerweise ist das Suchfenster (T) 227 so groß wie 20 bis 50 Chipzeiten, Tc. Eine Chipzeit Tc in einem Codeteilungs-Mehrfachnutzungs-Kommunikationssystem ist gleich der Dauer einer Taktzeit der codemodulierenden Folge, die zum Codemodulieren des Empfangssignals 104 verwendet wird.
Normalerweise wird ein Abtastpunkt des Leistungsverzögerungsprofils für einen Bruchteil von Tc festgestellt. Zum Beispiel kann ein Abtastpunkt des Leistungsverzögerungsprofils für jede Tc/8 festgestellt werden. Wenn das Suchfenster so ausgewählt wird, dass es gleich 50 mal Tc ist, dann würden sich 400 Abtastpunkte in dem Leistungsverzögerungsprofil befinden. Sobald eine optimale Anzahl (Nopt) von komplexen Abtastwerten zum Feststellen eines Abtastpunktes eines Leistungsverzögerungsprofils festgestellt ist, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung die optimale Anzahl (Nopt) verwendet, um für die Dauer des Suchfensters T jeden Abtastpunkt des Leistungsverzögerungsprofils festzustellen.
Der Despreader 102 erzeugt die komplexen Abtastwerte 103 des Empfangssignals 104 durch fortwährendes Korrelieren des Empfangssignals mit einem bekannten Code. Wenn zum Bei spiel die optimale Anzahl (Nopt) als gleich sechs festgestellt wird durch Berechnen von K gleich Null gemäß:
und M als gleich vier ausgewählt wird, wären insgesamt 24 komplexe Abtastwerte 103 zum Erzeugen eines Abtastwertes des Leistungsverzögerungsprofils 110 erforderlich. Die Berechnung der Autokorrelationsfolge R(n) ist einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik bekannt. Das bevorzugte Verfahren ist, die schnelle Fourier-Transformation zu nehmen und die schnelle Fourier-Transformation mehrerer komplexer Abtastwerte 103 umzukehren. Die zum Feststellen der Autokorrelationsfunktion verwendeten komplexen Abtastwerte können die auf einer früheren Übertragung des Signals 104 empfangenen komplexen Abtastwerte sein. Die Autokorrelationsfolge eines von einer entfernten Quelle übertragenen Signals verändert sich normalerweise nicht schnell, und sie ist normalerweise eine Funktion des Standortes und der Geschwindigkeit der übertragenden Einheit. Die Beschreibung der Autokorrelationsfolge kann gültig bleiben, es sei denn, die entfernte kommunizierende Einheit verändert ihre Position drastisch. Eine derartige drastische Veränderung des Standortes und der Position einer entfernten Einheit ereignet sich nicht sehr oft. Deshalb kann die Autokorrelationsfolge für unterschiedliche Anzahlen von komplexen Abtastwerten für schnelles Abrufen während der Verarbeitung des Empfangssignals 104 zur Erzeugung eines Leistungsverzögerungsprofils 110 in einer Tabelle eingegliedert werden.
In einem CDMA-Kommunikationssystem kommunizieren die mobilen und die feststehenden Einheiten durch unterschiedliche Übertragungskanäle. Zwei Typen solcher Kanäle werden allgemein als Verkehrskanal und als Leitkanal bezeichnet. Der Verkehrskanal enthält normalerweise durch den Anwender erzeugte Informationen, und der Leitkanal enthält Informationen, die auf beiden Seiten der Nachrichtenverbindung bekannt sind. Ein Empfänger, der ein Verkehrskanalinformationen enthaltenes Signal empfängt, kennt normalerweise den Inhalt der Informationen nicht, bis das Empfangssignal demoduliert ist. Andererseits kennt der Empfänger eines den Leitkanal enthaltenen Signals den Inhalt der Informationen. Gemäß der Erfindung sollte das Empfangssignal, wenn es den Verkehrskanal mit unbekannten Informationen enthält, von den unbekannten Informationen demoduliert werden, bevor es als Empfangssignal 104 dem Leistungsverzögerungsprofil-Generator 101 übergeben wird.
Mit Bezug auf 9 wird zum Korrigieren von Fehlern, die als Folge der Fadingkanaleigenschaften erzeugt werden, ein Fadingkorrekturfaktor 302 festgelegt und zum Korrigieren eines Abtastwertes des Leistungsverzögerungsprofils 110 des Empfangssignals 104 verwendet. Der Korrekturfaktor 302 wird einer Fadingkanaleigenschaft zugeordnet, durch die sich das Empfangssignal 104 ausbreitet, bevor es bei dem Leistungsverzögerungsprofil-Generator 101 empfangen wird. Ein Verfahren gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindung enthält das Schätzen einer Anzahl (N) von komplexen Abtastwerten und das Erlangen einer Fadingkanal-Autokorrelationsfolge (R(n)) für eine Mehrzahl (n) von komplexen Abtastwerten, einer Mehrzahl (n) von komplexen Abtastwerten entsprechend der Anzahl (N) von komplexen Ab tastwerten. Dann das Berechnen des Korrelationsfaktors 302 gemäß einer (N), (R(n) und (n) enthaltenden Gleichung. Zum Erzeugen eines korrigierten Abtastwertes 304 des Leistungsverzögerungsprofils wird der Abtastwert des Leistungsverzögerungsprofils 110 des Empfangssignals an einem Frequenzteiler 303 proportional zu dem Korrekturfaktor 302 skaliert.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Gleichung gemäß dem Folgenden:
wobei (n) von 1 bis N – 1 ist.
Das Abschätzen der Anzahl (N) von komplexen Abtastwerten kann, wie vorstehend beschrieben, das Abschätzen einer optimalen Anzahl (Nopt) von komplexen Abtastwerten und das Ersetzen der abgeschätzten (Nopt) durch (N) enthalten. Eine Tabelle kann erzeugt werden, die unterschiedliche Werte des Fadingkorrekturfaktors 302 für unterschiedliche Anzahlen (N) von komplexen Abtastwerten enthält. Auf die Tabelle kann durch einen Prozessor zum Beispiel zum Schnellabruf während der Verarbeitung des Empfangssignals 104 zugegriffen werden, um den korrigierten Abtastwert 304 des Leistungsverzögerungsprofils zu erzeugen.
Mit Bezug auf 10 werden für ein Empfangssignal mit 80 Hz Dopplerfrequenz bei unterschiedlichen Chipenergie-Rausch-Verhältnissen eine Skizze von der ohne irgendeine Korrektur gemäß dem Stand der Technik erzeugten MSE 991 und eine Skizze von der durch Verwendung des Korrekturfaktors 302 erzeugten MSE 990 gezeigt. Einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik werden die Vorteile der Erfindung beim Erzeugen eines Leistungsverzögerungsprofils mit etwa 20 dB besserer Amplitude MSE klar sein, wenn das Empfangssignal etwa bei einem Chipenergie-Rausch-Verhältnis von –20 liegt, wie in dem Unterschied zwischen MSE 991 und 990 gezeigt.
Mit Bezug auf 11 kann die Erfindung die Eingliederung anderer Faktoren, wie einen Rauschfaktor, enthalten, während die Genauigkeit des Leistungsverzögerungsprofils des Empfangssignals verbessert wird. Ein Rauschfaktor 350 auf der Grundlage des Empfangssignals wird gemäß dem Stand der Technik abgeschätzt. Das Abschätzen eines solchen Rauschfaktors ist einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik wohlbekannt. Zusätzlich zum Skalieren proportional zu dem Fadingkorrekturfaktor 302 wird ein Abtastwert des Leistungsverzögerungsprofils 110 des Empfangssignals proportional zu dem Rauschfaktor 350 skaliert, um einen Abtastwert des rauschkorrigierten Leistungsverzögerungsprofils 411 des Empfangssignals zu erzeugen. Der Rauschfaktor 350 kann auf der Grundlage der Anzahl (N) von komplexen Abtastwerten abgeschätzt werden. Der Abtastwert des Leistungsverzögerungsprofils 411 wird dann proportional zu dem Fadingkorrekturfaktor 302 skaliert, um mindestens einen korrigierten Abtastwert 304 des Leistungsverzögerungsprofils des Empfangssignals zu erzeugen.
Mit Bezug auf 12 werden für ein Empfangssignal mit 80 Hz Dopplerfrequenz bei unterschiedlichen Chipenergie-Rausch-Verhältnissen eine Skizze von der durch die Einbeziehung des Rauschkorrekturfaktors 350 gemäß dem Stand der Technik erzeugten MSE 1091 und eine Skizze von der durch Einbeziehung des Fadingkorrekturfaktors 302 und des Rauschkorrekturfaktors 350 erzeugten MSE 1090 gezeigt. Einem Fachmann mit normalen Kenntnissen in der Technik werden die Vorteile der Erfindung beim Erzeugen eines Leistungsverzögerungsprofils mit etwa 25 dB besserer Amplitude MSE klar werden, wenn das Empfangssignal etwa bei einem Chipenergie-Rausch-Verhältnispegel von –20 liegt.

Claims

Verfahren zum Feststellen einer optimalen Anzahl, Nopt, von komplexen Abtastwerten zur kohärenten Mittelwertbildung eines komplexen Signals S(n) in einem Kommunikationssystem, das folgende Schritte umfasst: a. Abschätzen einer anfänglichen Anzahl, Nint, von komplexen Abtastwerten; b. Erhalten einer Fadingkanal-Autokorrelationsfolge, R(n), für ein Mehrzahl von komplexen Abtastwerten, wobei die Artzahl der Mehrzahl n von komplexen Abtastwerten der anfänglichen Anzahl Nint von komplexen Abtastwerten entspricht; c. Berechnen einer Konstanten K auf der Grundlage der Autokorrelationsfolge R(n) der anfänglichen Anzahl Nint von komplexen Abtastwerten und der Anzahl der Mehrzahl n von komplexen Abtastwerten; d. wobei die optimale Anzahl Nopt von komplexen Abtastwerten als gleich der anfänglichen Anzahlt Nint von komplexen Abtastwerten festgestellt wird, wenn die Konstante K gleich Null ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin folgende Schritte umfasst: Wiederholen der Schritte "a–d" bis die Konstante K in dem Berechnungsschritt als gleich Null berechnet ist, wobei jedes Mal eine unterschiedliche anfängliche Anzahl Nint von komplexen Abtastwerten in dem Berechnungsschritt verwendet wird; Ersetzen einer in dem Wiederholungsschritt gefundenen endgültigen anfänglichen Anzahl Nint von komplexen Abtastwerten durch die optimale Anzahl Nopt von komplexen Abtastwerten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Berechnungsschritt die Konstante K gemäß Folgendem berechnet wird:
wobei R(n) eine Fadingkanal-Autokorrelationsfunktion und Nint eine anfängliche Anzahl von komplexen Abtastwerten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Erzeugens eines kohärent Bemittelten komplexen Abtastwertes auf der Grundlage der optimalen Anzahl von komplexen Abtastwerten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin den Schritt des Erzeugens der optimalen Anzahl von komplexen Abtastwerten durch Ausführen einer Entspreizungsfunktion ("despreading function") über ein von einer entfernten kommunizierenden Einheit übertragenen Empfangssignal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin den Schritt des Zusammenstellens einer ausreichenden Anzahl von den kohärent gemittelten komplexen Abtastwerten umfasst zum Erzeugen eines Abtastwertes eines Leistungsverzögerungsprofils eines Kanals, durch den sich das Signal von der entfernten kommunizierenden Einheit ausbreitete.
Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin den Schritt des Wiederholens der Erzeugung des Abtastwertes eines Leistungsverzögerungsprofils des Signals zum Erzeugen des Leistungsverzögerungsprofils des Kanals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Leistungsverzögerungsprofil zum Demodulieren von von der entfernten kommunizierenden Einheit übertragenen Informationen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Leistungsverzögerungsprofil zum Feststellen des Standortes der entfernten kommunizierenden Einheit verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das komplexe Signal S(n) auf einem Empfangssignal in dem Kommunikationssystem beruht, das weiterhin den Schritt des Demodulierens des Empfangssignals vor einem Schritt des Erzeugens des komplexen Signals S(n) umfasst.