DE69929032T2

DE69929032T2 - Verfahren und vorrichtung zur schätzung der mehrstreckenübertragungszeit in einem direktsequenzspreizspektrumübertragungssystem

Info

Publication number: DE69929032T2
Application number: DE69929032T
Authority: DE
Inventors: Essam Sourour; Greg Bottomley; Rajaram Ramesh; Sandeep Chennakeshu
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: DE69929032D1; AR015508A1; EP1048127A1; IL137263A0; EP1048127B1; BR9906840A; HK1035086A1; MY124669A; IL137263A; BRPI9906840B1; TR200002016T2; US6839378B1; KR20010034086A; WO1999035763A1; CN1288613A; CO4820425A1; AU747307B2; CN1137551C; EE200000413A; AU2216799A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschätzen von Multipfadfunksignal-Übertragungsverzögerungen, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschätzen von Multipfadsignalverzögerungen in Telekommunikationssystemen, die direkt Sequenzspreizspektrumtechniken verwenden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Gebiet der drahtlosen Kommunikation expandiert mit einer phänomenalen Rate, solange mehr Funkspektrum zur Verfügung steht für kommerzielle Verwendung und solange Mobiltelefon alltäglich werden. Zusätzlich gibt es gegenwärtig eine Evolution von analoger Kommunikation zu digitaler Kommunikation. In digitaler Kommunikationer wird Sprache durch eine Folge von Bits repräsentiert, die moduliert und übertragen werden von einer Basisstation an ein Telefon. Das Telefon demoduliert die empfangene Wellenform, um die Bits wiederzuerlangen, die dann zurück zu Sprache konvertiert werden. Es gibt auch eine wachsende Nachfrage für Datendienste, wie zum Beispiel E-Mail und Internet-Zugang, die digitale Kommunikationen benötigen.
In EP 0 654 677 A1 wird ein Verfahren und ein Gerät zum Verarbeiten eines Signals beschrieben. Eine Schätzung eines Multipfad-induzierten Beitrags zu einem demodulierten Navigationssignal wird berechnet und subtrahiert von dem demodulierten Navigationssignal, um einen geschätzten Sichtverbindungsbeitrag zu dem demodulierten Navigationssignal zu erhalten. Ferner wird eine Ausbreitungszeit berechnet von dem so berechneten Sichtverbindungsbeitrag zu dem demodulierten Navigationssignal, so dass eine sehr akkurate Ausbreitungszeit des Navigationssignals berechnet werden kann.
Es gibt viele Arten von digitalen Kommunikationssystemen. Traditionell wird ein Frequenzmultiplexzugangssystem (FDMA) verwendet, um das Spektrum in eine Vielzahl von Funkkanäle entsprechend den verschiedenen Trägerfrequenzen zu teilen. Diese Träger können weitergeteilt werden in Zeitschlitze, eine Technik, die als Zeitmultiplexzugangsbetrieb (TDMA, Time Division Multiple Access), bekannt ist, wie es in den D-AMPS, PDC und GSM digitalen zellularen Systemen durchgeführt wird.
Falls der Funkkanal weit genug ist, können mehrere Benutzer den gleichen Kanal verwenden, unter Verwendung von Spreizspektrums-(SS)-Techniken und einem Code-Multiplexzugangsbetrieb (CDMA, Code Division Multiple Access). IS-95 und JSTD-008 sind Beispiele von CDMA-Standards. Bei dem Direktsequenzspreizspektrum (DS-SS) werden Informationssymbole bzw. Informationszeichen dargestellt durch Sequenzen von Zeichen, die als Chips bezeichnet werden. Dies spreizt die Informationszeichen in dem Frequenzband. An dem Empfänger werden Korrelationen bezüglich der Chip-Sequenzen verwenden, um die Informationszeichen wiederzuerlangen. Das Auf spreizen erlaubt dem System, bei einem geringen Chip-Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) zu arbeiten. Falls thermisches Rauschen nicht groß ist, dann ist Rauschen von anderen Benutzern tolerierbar und mehrere Benutzersignale können die gleiche Bandbreite zur gleichen Zeit besetzen.
Das Funksignal wird reflektiert und gestreut von verschiedenen Objekten, was eine Multipfadausbreitung bewirken kann. Als Ergebnis kommen mehrere Bilder des Signals an der Empfangsantenne an. Wenn diese Bilder ungefähr die gleiche Verzögerung aufweisen, relativ zu der Chip-Periode, ruft dies ein Schwächerwerden hervor. Ein Schwächerwerden tritt auf, weil die Bilder manchmal konstruktiv und manchmal destruktiv sich addieren. Wenn diese Bilder mit verschiedenen Verzögerungen relativ zu der Chip-Periode ankommen, können sie als Echos des Signals betrachtet werden, und werden oft als "lösbare Multipfade", "Strahlen" oder einfach "Multipfade" bezeichnet.
Um effizient und verlässlich zu kommunizieren, sollte der Empfänger den Multipfadabklingkanal ausnutzen, durch Sammeln von Signalenergie von den verschiedenen Multipfaden. Dies wird erreicht durch Verwenden eines RAKE-Empfängers, der individuell jedes Echosignal detektiert, unter Verwendung eines Korrelationsverfahrens, für verschiedene Zeitverzögerungen korrigiert und die detektierten Echosignale kohärent kombiniert. Der RAKE-Empfänger enthält eine Anzahl von Verarbeitungselementen oder "Finger". Der Empfänger muss die Verzögerungen der Multipfade abschätzen und einen Finger jedem Delay zuweisen. Der Finger entspreizt dann dieses Signalbild. Die Fingerausgaben sind RAKE-kombiniert durch Gewichten dieser und Zusammenaddieren derselben.
Für Mobilkommunikationen bewegt sich das Telefon oder die Umgebung derart, dass sich Multipfadverzögerungen über die Zeit ändern. Um die Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten, muss das Verzögerungsabschätzungsverfahren in der Lage sein, die Multipfadverzögerungen nachzuverfolgen. Herkömmliche Ansätze beim Verfolgen von einer Verzögerung sind Früh/Spät-Gate und TAU-Dither-Ansätze. Bei diesen Ansätzen wird die Signalenergie ein wenig vor und ein wenig nach der abgeschätzten Verzögerung gemessen. Wenn die abgeschätzte Verzögerung korrekt ist, sollten dann die frühen und späten Messungen ungefähr gleich sein, während die Chip-Pulswellenform um ihre Spitze symmetrisch abfällt. Wenn ein Ungleichgewicht detektiert wird, wird die Verzögerungsabschätzung angepasst, um das Gleichgewicht wieder herzustellen.
Speziell arbeitet ein Früh-Spät-Gate (ELG, Early-Late Gate) für jeden RAKE-Empfänger-Finger wie folgt. Jedes ELG wird bereitgestellt mit einer Anfangsschätzung der Verzögerung, τ_est eines der Kanalpfade. Die Anfangsverzögerungsabschätzungen für jeden Pfad sind typischerweise innerhalb eines halben Pseudorauschens-(PN, Pseudo Noise)-Code-Chips von der exakten Verzögerung, τ_exact, von diesem Pfad, das heißt |τ_exact – τ_est| ≤ 0,5T_C. Das ELG führt zwei Korrelationen zwischen dem lokalen PN-Code und dem empfangenen DS-SS-Signal durch. Eine Korrelation verwendet eine Verzögerung τ_est + δ, das heißt, Frühkorrelation, während die andere eine Verzögerung, τ_est – δ, verwendet, das heißt, eine späte Korrelation. Der Wert von δ ist typischerweise 0,5T_C oder ein wenig niedriger. 1 zeigt ein Beispiel der Korrelationsfunktion des empfangenen SS-Signals gegen τ. Die frühe und späte Korrelationen sind gegeben durch C(τ_est+ δ) bzw. C(τ_est – δ).
Die Ergebnis der frühen und späten Korrelationen, C(τ_est+ δ) und C(τ_est – δ) werden verglichen und die Anfangsabschätzung τ_est wird aktualisiert. Beispielsweise ist in 1 das frühe Korrelationsergebnis C(τ_est+ δ) größer als das späte Korrelationsergebnis C(τ_est– δ). Daher wird die anfangs zugewiesenen Verzögerung τ_est erhöht durch einen kleinen Wert ε < δ, und die neue Schätzung wird τ_est|new = τ_est|old + ε. Der Prozess wird kontinuierlich wiederholt. Letztendlich konvergiert die geschätzte Verzögerung τ_est gegen die exakte Kanalpfadverzögerung τ_exact nach einer Anzahl von Iterationen. In diesem Fall werden, das heißt, wenn τ_est = τ_exact, die Ergebnisse der frühen und späten Korrelationen gleich, und τ_est wird nicht mehr verändert. Das ELG verlässt sich auf die Tatsache, dass die Korrelationsfunktion, die von der Korrelation des übertragenen SS-Codes resultiert, und der lokale Code symmetrisch ist. Daher sind, wenn τ_est = τ_exact, die frühen und späten Korrelationsergebnisse bei τ_est + δ und τ_est – δ gleich. Dies ist der Fall, wenn der Kanal, der durch Block 304 in 3 gezeigt ist, ein einfacher Pfad ist. 1
zeigt ein Beispiel der Korrelationsfunktion in diesem Fall. Jedoch ist, wenn der in Block 304 von 3 gezeigte Kanal ein Multipfadabklingkanal ist, die Korrelationsfunktion nicht länger symmetrisch.
Beispielsweise zeigt 2 die Korrelationsfunktion in einem Zwei-Pfad-Abklingkanal. Die gesamte Korrelationsfunktion aufgrund der Kombination der zwei Pfade ist gegeben durch die gestrichelte Linie. Falls der Kanal zwei Pfade mit Verzögerung τ_1,exact und τ_2,exact aufweist, wobei τ_1,exact< τ_2,exact ist, dann wird das zum Folgen des zweiten Pfads zugewiesene ELG verschiedene Korrelationswerte bei der frühen Korrelation bei τ_2,est + δ und der späten Korrelation bei τ_2,est – δ aufweisen, selbst wenn τ_2,est = τ_2,exact ist. Die späte Korrelation wird mehr beeinflusst durch Interferenz von dem anderen Pfad als der frühen Korrelation. Daher werden, wie in 2 gezeigt, selbst, wenn τ_2,est = τ_2,exact ist, die früheren und späteren Korrelationen nicht gleich und τ_2,est wird sich erhöhen oder verringern um ε bis die früheren und späteren Korrelationen gleich sind. Wenn die frühere und spätere Korrelation gleich sind, gilt τ_2,est ≠ τ_2,exact. Daher ist in einem Multipfadabklingkanal das konventionelle ELG nicht in der Lage, die Multipfadverzögerung akkurat nachzuverfolgen. Dieser Nachteil wird in "Frequency Selective Propagation Effects on Spread Spectrum Receiver Tracking" von Robert L. Bogusch, Fred W. Guigliano, Dennis L. Knepp und Allen H. Michelet, Proceedings von IEEE, Band 69, Nr. 7, Juli 1981, berichtet, aber keine Lösung wird bereitgestellt.
Eine Alternative zu dem ELG-Ansatz ist bei Baier et al., "Design study for a CDMA-based third-generation mobile radio system", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Band 12, Seiten 733–743, Mai 1994, gegeben. In dieser Veröffentlichung wird das Basisbandsignal zweimal pro Chip-Periode abgetastet. Verzögerungen werden abgeschätzt, basierend auf einer Rahmen-zu-Rahmen-Basis. Daten werden entspreizt unter Verwendung von datenabhängigen Entspreizungssequenzen und einem angepassten Filter (Schiebekorrelator). Dies stellt eine Sequenz von Korrelationswerten entsprechend Verzögerungen bereit, die T_C/2 getrennt voneinander sind, wobei T_C die Chip-Periode ist. Der quadrierte Betrag dieser Sequenz wird genommen und dann mit anderen Messungen gemittelt, was ein geschätztes Verzögerungsleistungsspektrum bereitstellt. Dieses Verzögerungsspektrum wird dann durchsucht nach den stärksten Strahlen.
Ein Bedenken bei diesem Ansatz ist, dass, wenn die Chip-Pulsform ziemlich breit ist, der Ansatz mehrere Spitzen nebeneinander finden wird, die wirklich nur zu einem Strahl gehören. Dieses Problem würde noch verstärkt werden, sollten mehrere Abtastungen pro Chip genommen werden bzw. durchgeführt werden.
Ein anderes Bedenken, das auch ein Bedenken bei dem ELG-Ansatz war, ist die Interpfadinterferenz. Diese kann auszuwählende Spitzen bzw. Peaks hervorrufen, die nicht tatsächlichen Verzögerungen entsprechen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG.
Die vorliegende Erfindung löst das Problem einer Multipfadverzögerungsabschätzung, wenn ein Direktsequenzspreizspektrums-(DS-SS)-Signal in einem Multipfadabklingkanal übertragen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Abschätzen von Verzögerungen von Pfaden in einem Multipfadkanal bereitgestellt, wie in dem anhängigen Anspruch 1 definiert und ein Verfahren für ein Abschätzen von Verzögerungen von Pfaden in einem Multipfadkanal, wie in dem anhängigen Anspruch 20 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, wenn diese in Verbindung mit den beigelegten Zeichnungen gelesen wird. Ähnliche Elemente in den Zeichnungen wurden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 stellt eine Korrelationsfunktion entsprechend einem einfachen Pfadkanal dar;
2 stellt eine Korrelationsfunktion entsprechend zu einem Dual- bzw. Zwei-Pfadabklingkanal dar;
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Direktsequenzspreizspektrum-Kommunikationssystems, das der Erfindung entspricht;
4 zeigt ein Blockdiagramm, das den Basisbandprozessor von 3 detaillierter zeigt;
5 stellt Korrelationsergebnisse für zwei Korrelatoren in einer Ausführungsform der Erfindung dar;
6 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das eine Einhüllenden-basierte Abschätzung ausführt, die der Erfindung entspricht;
7 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das eine Einhüllenden-basierte Abschätzung mit Subtraktion ausführt, die der Erfindung entspricht;
8 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das eine Einhüllenden-basierte Abschätzung mit Subtraktion und Iteration ausführt, das der Erfindung entspricht;
9 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das eine metrisch-basierte Verzögerungsabschätzung ausführt, die der Erfindung entspricht;
10 stellt einen Prozess zum Ausführen einer metrisch-basierten Verzögerungsabschätzung dar, der der Erfindung entspricht;
11 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das eine iterative metrisch-basierte Verzögerungsabschätzung ausführt, die der Erfindung entspricht;
12 stellt einen Prozess zum Ausführen einer iterativen metrisch-basierten Verzögerungsabschätzung dar, der der Erfindung entspricht; und
13 zeigt ein Blockdiagrammsignalmodell eines Maximalwahrscheinlichkeitsabschätzungssystems, das der Erfindung entspricht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform wird die Einhüllende des Signals um die Verzögerungsabschätzung gemessen und verwendet zum Bestimmen einer neuen Verzögerungsabschätzung. In einer anderen Ausführungsform werden Verzögerungsabschätzungen erhalten in einer Strahlenstärkenreihenfolge, wobei der Einfluss der stärkeren Strahlen auf die schwächeren subtrahiert wird. Der Subtraktionsansatz kann iterativ ausgeführt werden, was eine weitere Verbesserung der Verzögerungsabschätzungen erlaubt. Verzögerungsabschätzungen können auch bestimmt werden durch Minimieren oder Maximieren einer Metrik. Der metrisch-basierte Ansatz kann auch iterativ ausgeführt werden. Insbesondere werden zwei Metriken betrachtet; minimales mittleres Fehlerquadrat (MMSE, Minimum Means Square Error) und maximale Wahrscheinlichkeit (ML).
Die vorliegende Erfindung wird nun in Verbindung mit einem Pilotkanal-basierten System beschrieben, wie zum Beispiel dem IS-95-Downlink. Der Pilotkanal bzw. Steuerkanal für solch ein System ist unmoduliert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf andere Systeme, wie zum Beispiel Systeme, die einen modulierten Steuerkanal, Steuersymbole oder keine Steuerinformation verwenden. Auch wird die vorliegende Erfindung im Kontext eines Verzögerungsnachverfolgens beschrieben. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch angewandt werden auf eine Anfangsverzögerungsabschätzung, in der es keine vorher abgeschätzten Verzögerungen zum Aktualisieren gibt.
Ein DS-SS-Kommunikationssystem, das die vorliegende Erfindung verwendet, wird in 3 dargestellt. Ein DS-SS-Sender 303 überträgt ein DS-SS-Signal über den Funkkanal 304. Es wird von einem Empfänger empfangen, der aus einem RF-Abschnitt 301 und einem Basisbandprozessor 402 besteht. Der RF-Abschnitt verstärkt, filtert und mixt das Signal auf eine Basisbandfrequenz, typischerweise 0 Hz. Das Signal wird auch typischerweise abgetastet und quantisiert, was Datenproben bzw. Abtastwerte erzeugt. Für Darstellungszwecke nehmen wir an, das es N-Proben bzw. N-Werte pro Chip-Periode T_C gibt.
Der Basisbandprozessor 402 ist detailliert in 4 gezeigt. Das Basisbandsignal wird zu einem Verzögerungssucher 421, Verzögerungsabschätzer 422 und einem RAKE-Empfänger 423 zugeführt. Der Verzögerungssucher 421 führt anfangs Grobabschätzungen der Multipfadverzögerungen durch und stellt dem Verzögerungsabschätzer 422 diese Anfangsabschätzungen bereit. Der RAKE-Empfänger 423 enthält eine Vielzahl von demodulierenden Fingers bzw. Zeiger. Jeder RAKE-Empfänger- Finger muss kontinuierlich synchronisiert werden mit einem der Kanalpfade. Dies bedeutet, dass die Dejustierung zwischen dem ortsentspreizenden Code, der bei diesem Finger verwendet wird, und dem empfangenen entspreizenden Code von einem der Kanalpfade, nahe Null sein muss. Daher müssen dem RAKE-Empfänger die Verzögerungen der Multipfade in dem Kanal bereitgestellt werden.
Der Verzögerungsabschätzer 422 verbessert die Multipfadverzögerungsabschätzungen, die von dem Verzögerungssucher bereitgestellt werden, und schreitet fort, diese Verzögerungen zu verfolgen und stellt akkurate Verzögerungsschätzungen dem RAKE-Empfänger-Finger bereit. Der Verzögerungsabschätzer 422 ist Gegenstand dieser Erfindung.
Aus Zwecken der Präsentation nehmen wir im allgemeinen einen Multipfadabklingkanal mit M Pfaden mit exakten Verzögerungen τ₁, τ₂, ... τ_M an. In den meisten Lösungen nehmen wir an, dass der RAKE-Empfänger eine Anzahl von L ≤ M-Korrelatoren aufweist, um die stärksten L-Pfade abzuschätzen. Der Korrelatornummer 1 wird eine anfangs abgeschätzte Verzögerung τ_1,est zugewiesen, die der Kanalpfadnummer 1 entspricht, wobei l = 1, 2, ... oder L entspricht. Diese Anfangszuordnung wird von dem Verzögerungssucherblock 421 von 4 ausgeführt.
Die Korrelatornummer 1 führt eine Anzahl von Korrelationen mit Verzögerungen um τ_1,est aus. Beispielsweise kann es N + 1 Korrelationen mit Verzögerungen λ(n) = τ_1,est+ nε ausführen, wobei l = 1, 2, ... L ist, und wobei ε eine Probenperiode ist, wie in 5 gezeigt. In dieser Darstellung nehmen wir an, dass N gerade ist, und n in dem Bereich [-N/2, N/2] ist. Dies bedeutet, dass N + 1 Korrelationen bei der Korrelation mit der geschätzten Verzögerung t_1,est zentriert sind. 5 zeigt ein Beispiel der Korrelationen für den Fall von L = M = 2 und N = 8 (das heißt, 9 Korrelationen). Daher ist das Korrelationsergebnis C₁(n) bei der Verzögerung λ₁(n) und wird ausgeführt durch Korrelatornummer 1. Daher haben wir (N + 1)L Korrelationsergebnisse, wie durch vertikale Pfeile in 5 gezeigt. Diese Korrelationsergebnisse, C₁(n) werden gespeichert und verarbeitet. In diesem Dokument beschreiben wir Ausführungsformen der Erfindung zum Verarbeiten der Korrelationsergebnisse und Ableiten akkurater Verzögerungen der Kanalverzögerungen τ₁, für die stärksten L-Pfade, wobei 1 < l < L ist. Alternativ können wir Korrelationsergebnisse verwenden, um akkurate Abschätzungen für alle Kanalverzögerungen τ₁ zu finden, wobei 1 < l < M ist, und nur die L-Verzögerungen verwenden, die den stärksten L-Pfaden entsprechen, für Demodulationszwecke. Die Darstellung in diesem Dokument nimmt den ersten Fall an, das heißt, 1 < l < L.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird die Einhüllenden-basierte Schätzung verwendet. Für eine Einhüllenden-basierte Schätzung werden die größten L-Werte von |C₁(n)|² sukzessiv ausgewählt, unter der Bedingung, dass die entsprechende Verzögerungen λ₁(n) getrennt sind durch eine minimale Verzögerungstrennung, die typischerweise in der Größenordnung einer Chip-Dauer T_C ist. Die entsprechenden Verzögerungen λ₁(n) werden den L-Korrelatoren als die neuen Schätzungen für τ_1,est zugeordnet.
6 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das diese Operationen ausführt. Jeder Block von den L-Blocks 661 führt N + 1 Korrelationen bei Verzögerungen λ₁(n) aus, um die Ergebnisse C₁(n) zu erzeugen. Diese Korrelationsergebnisse werden in Blöcken 662 gespeichert. Sobald alle Korrelationen beendet sind, wählt Block 663 die größte von allen |C₁(n)|² aus, wobei 1 ≤ l ≤ L und –N/2 ≤ n ≤ N/2 ist, und aktualisiert die erste (stärkste) Verzögerungsabschätzung τ_1,est, so dass sie gleich zu der entsprechenden λ₁(n) ist. Block 663 löscht auch (das heißt, setzt auf Null) Die Korrelationen, die bei dem ausgewählten Wert von λ₁(n) zentriert sind. Dies garantiert, dass die nächste ausgewählte Verzögerung mindestens Dε/2 entfernt ist von der ersten, was daher die Verzögerungsabschätzungen einer halben Chip-Periode oder einem anderen passenden Wert sind. Der Block 664 wiederholt den gleichen Prozess, der bei Block 663 ausgeführt wird, um die nächste Verzögerungsabschätzung τ_2,est zu finden. Der Prozess wird L-mal wiederholt, bis der L-te Block 665 die Abschätzung τ_1,est findet.
Die neuen Abschätzungen werden zu dem Block 666 zugeführt, der sie den RAKE-Fingern und den Korrelatorblöcken 661 zuordnet. Dieser Prozess wird kontinuierlich wiederholt mit neuen Korrelationen, unter Verwendung der neuen Abschätzungen, um Verzögerungsabschätzungen bereitzustellen und die Multipfadsignale zu verfolgen. Um plötzliche Änderungen in der Verzögerung zu vermeiden, die ein Kanalverfolgen negativ beeinflussen, können existierende Verzögerungen angepasst werden, um sich in Richtung der neuen Verzögerungen in einem oder mehreren Schritten der Größe ε pro Verzögerungsaktualisierungsperiode zu bewegen.
In 6 stellt der Block der L Korrelatoren 661 die benötigten L(N + 1) Korrelationen bereit. Jeder Korrelator kann ein einfacher Integrier- und Dump-Korrelator sein, so dass nur eine der N + 1 Korrelationen zu einer Zeit ausgeführt wird. Der Korrelator kann auch ein Schiebe- bzw. Sliding-Korrelator sein, der die N + 1 Korrelationen viel schneller erzeugt. Letztendlich kann der Block der L-Korrelatoren 661 ersetzt werden durch einen einzelnen Schiebekorrelator, der Korrelationen in einem Fenster erzeugt, überspannend N/2 Proben vor dem frühsten ankommenden Strahl zu N/2 Proben nach dem spätesten ankommenden Strahl. In diesem Fall weisen die Auswahlgeräte 663, 664 und 665 eine fortlaufende Gruppe von Korrelationen auf, mit welchen gearbeitet werden kann, anstatt einer Gruppe von L, möglicherweise nicht fortlaufenden Untergruppen von N + 1 Korrelationen. Die Verwendung eines einzelnen Schiebekorrelators gilt auch für alle nachfolgenden Ausführungsformen.
Das Nullstellen von D Korrelationen hält effektiv die assoziierten D Verzögerungswerte von der Betrachtung zurück. Ein alternativer Ansatz würde es sein, die Korrelationswerte nicht auf Null zu setzen, aber eine Suche nach den größten Korrelationswerten über eine Untergruppe von Korrelationswerten auszuführen. Die Untergruppe würde diese Verzögerungswerte ausschließen, die um vorher ausgewählte Werte zentriert sind.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform verwendet eine Einhüllende-basierte Abschätzung mit Subtraktion. Für die Einhüllende-basierte Abschatzung mit Subtraktion werden bekannte Eigenschaften der Korrelationsfunktion zwischen dem übertragenen Signal und dem lokalen PN-Code verwendet. Die Korrelationsfunktion ist bevorzugt die Chip-Pulsform-Autokorrelationsfunktion oder die Antwort der Übertragungs- und Empfangsfilter zusammen. Es können auch die Effekte des Spreizcodes enthalten sein. Die Korrelationsfunktion ist eine Form einer Seiteninformation. Seiteninformation ist Information, die dem Verzögerungsabschätzprozess hilft. In einem Multipfadabklingkanal erzeugt jeder Pfad in dem Kanal eine der Korrelationsfunktionen. Die Korrelationsfunktionen der Pfade interferieren miteinander. Wie oben beschrieben, zeigt 2 ein Beispiel der Korrelationsfunktion in einem Zwei-Pfad-Abklingkanal. Jeder individuelle Pfad erzeugt eine Korrelationsfunktion, die ähnlich in der Form zu der in 1 gezeigten für einen einzelnen Pfadkanal ist. Jedoch interferieren in der Realität die zwei Pfade miteinander, und die Nettokorrelationsfunktion ist durch eine gestrichelte Linie in 2 gezeigt. Obwohl die Form der Korrelationsfunktion für einen Pfad im voraus bekannt ist, ist die Nettokorrelationsfunktion im voraus nicht bekannt, da sie von den Pfadverzögerungen und Verstärkungen abhängt, die nicht im voraus bekannt sind.
Ein Ziel dieser Ausführungsform ist, das Wissen der Form der Korrelationsfunktion für jeden individuellen Kanalpfad auszunutzen, um die Interpfadinterferenz zu entfernen. Die Interpfadinterferenz ist eine Interferenz, die die Korrelatornummer 1 empfängt aufgrund anderer Pfade, das heißt, Pfade ≠ 1. Lasst uns die Korrelatorfunktion zwischen dem empfangenen DS-SS-Signal und dem lokalen PN-Code, falls der Kanal nur einen Pfad mit einheitlicher Verstärkung aufweist, als p(τ) bezeichnen. Dieses p(τ) ist in 1 gezeigt und im voraus bekannt, oder wird abgeschätzt, wenn nur ein Pfad vorliegt.
Das Prozedere in diesem Verfahren ist wie folgt:

1. Bezugnehmend auf 7, führen die Blöcke 771 und 772 die gleiche Funktion der Blöcke 661 und 662 in 6 durch, um C₁(n) für jede Verzögerung λ₁(n) zu finden. Jedoch ist die Löschung der D-Korrelationen nicht durchgeführt.
2. Wie in der ersten Ausführungsform findet der Block 773 das größte von |C₁(n)|² und die entsprechende Verzögerung λ₁(n). Diese Verzögerung wird als die erste Abschätzung verwendet und als τ₁,est bezeichnet. Der entsprechende Korrelationswert wird als C_1,est bezeichnet. Beispielsweise, und unter Bezugnahme auf 5, ist |C₁(3)|² das größte. Demgemäss ist τ_1,est = λ₁(3) und C_1,est = C₁(3).
3. Wir nehmen an, dass diese erste Abschätzung exakt ist und verwenden diese, um den einen Pfadkorrelationsfunktionseffekt von allen anderen Korrelationsergebnissen zu subtrahieren. Daher führen wird die Subtraktion durch: C1(n)|new = C1(n)|old – C1,estp[λ1(n) – τ1,est]für alle berechneten Korrelationswerte C₁(n) für alle Werte von 1 und n. Beispielsweise subtrahieren wird, da die erste Abschätzung das Paar C_1,est = C₁(3) und τ_1,est = λ₁(3) war, die Funktion C₁(3)p[λ₁(n) – λ₁(3)] von allen berechneten Korrelationswerten C₁(n) für alle Werte von 1 und n. So und unter Bezugnahme auf 2, versuchen wir die Korrelationsfunktion aufgrund von Pfad 1 zu subtrahieren, der der stärkste Pfad ist, von der Nettokorrelationsfunktion, die durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist. Falls die erste Abschätzung exakt ist, wird eine Subtraktion in dem exakten Ort mit dem exakten Gewicht ausgeführt, und der Rest wird die Korrelationsfunktion von Pfad 2 sein. Da die erste Abschätzung durchgeführt wird unter Verwendung des stärksten Pfads, weist die erste Abschätzung eine hohe Wahrscheinlichkeit auf, korrekt zu sein.
4. Nach der ersten Subtraktion bei Block 774, wird bei Block 775 das größte |C₁(n)|² wieder ausgewählt, und die entsprechende Verzögerung λ₁(n) wird gefunden. Beispielsweise angenommen, dass |C₂(1)|² das größte ist. Dann wird die zweite Abschätzung als τ_2,est = λ₂(1) deklariert und die entsprechenden Korrelationsergebnisse zu C_2,est = C₂(1).
5. Dann wird in Block 776 die folgende Subtraktion ausgeführt: C1(n)|new = C1(n)|old – C2,estp[λ1(n) – τ2,est]
Diese Subtraktion wird ausgeführt für alle Korrelationsergebnisse C₁(n)|_old (die schon eine erste Subtraktion durchgemacht haben) für alle Werte von: 1 ≤ l ≤ L and –N/2 ≤ n ≤ N/2
6. Der Prozess wird wiederholt unter Verwendung der Blöcke folgend dem Block 776, bis in Block 779 die L ausgewählten Verzögerungen λ₁(n) zugewiesen werden zu den Korrelatoren, als die neuen abgeschätzten Werte τ_1,est Nach einem Abschätzen aller L Pfade wird der Prozess kontinuierlich mit den neuen Korrelationen wiederholt, um Verzögerungsabschätzungen bereitzustellen, und die Multipfadsignale zu verfolgen.

Eine dritte bevorzugte Ausführungsform verwendet Einhüllende-basierte Abschätzungen mit Subtraktion und Iteration. In diesem Verfahren wird eines der vorigen Verfahren oder irgendein anderes Verfahren der Abschätzung zuerst angewandt, um eine Anfangsabschätzung für alle der L Verzögerungen durchzuführen. Jedoch werden diese Verzögerungen nicht schon durch Block 666 oder 779 den RAKE-Fingern oder Korrelatoren zugeordnet. Anstatt dessen werden die ursprünglichen unsubtrahierten Korrelationsergebnisse C₁(n) iterativ verwendet für mehrere Iterationen der Subtraktionen, um die Verzögerungsabschätzungen zu verbessern, vor einem Zuweisen derselben zu den RAKE-Fingern und den Korrelatoren.
Bezugnehmend auf 8 ist der Iterationsprozess wie folgt:

1. Alle die ursprünglichen, unsubtrahierten Korrelationsergebnisse C₁(n) werden gespeichert. Dies wird hier als C₁(n)|_orig bezeichnet. Dies wird in Block 881 durchgeführt. Block 881 kann irgendeinen Verzögerungsabschätzungsansatz darstellen. Eine Kopie der Korrelationsergebnisse, C₁(n)|_orig wird geliefert und gespeichert in jedem der Blöcke 882, 883, ... bis 884, so dass jeder Block seine eigene Kopie hat. Auch werden Anfangsverzögerungsabschätzungen τ_1,est und die entsprechenden Korrelationsergebnisse C_1,est für 1 ≤ l ≤ L erzeugt, unter Verwendung eines der vorigen Verfahren (oder der Stand-der-Technik-Verfahren).
2. Der Schalter 885 ist zuerst auf die obere Verbindung gesetzt, und die Anfangsverzögerungsschätzungen werden den Blöcken 882, 883, ... bis 884 als Startwerte für Iterationen zugeführt. Danach wird der Schalter 885 auf die untere Position gesetzt.
3. Jeder der L Blöcke 882, 883, ... bis 884 wird verwendet, um die Verzögerung für einen Pfad neu zu schätzen. Für jeden Block, der zum Neuabschätzen einer entsprechenden Pfadnummer f verwendet wird (in Block 882 f = 1, während in Block 883 f = 2 und so weiter ist), wird die folgende Subtraktion ausgeführt, um die Verzögerung τ_f,est der Pfadnummer f neu abzuschätzen. Die Subtraktion wird ausgeführt, unter Verwendung aller usprünglichen Korrelationsergebnisse C₁(n)|_orig, die in dem Block gespeichert sind, für alle Werte von 1 ≤ l ≤ L und –N/2 ≤ n ≤ N/2.
Dies wird in allen Blöcken simultan durchgeführt. Im Endeffekt löscht oder entfernt dieser Subtraktionsprozess eine Interferenz mit Pfad f, die durch andere Pfade hervorgerufen wird, das heißt, allen Pfaden ≠ f. Eine Kopie der ursprünglichen unsubtrahierten Werte von C₁(n)|_orig wird auch einbehalten.
4. Nach der Subtraktion wird der größte Wert des aktualisierten |C₁(n)|_new|² gefunden, und seine entsprechende Verzögerung λ₁(n) wird als neuer Abschätzungswert für τ_f,est ausgewählt. Dieser Prozess wird in den Blöcken 882 bis 884 für alle Werte von 1 ≤ f ≤ L durchgeführt.
5. Die neuen Abschätzungen werden durch Schalter 885 zugeführt und das gleiche Verfahren wird viele Male wiederholt, um die Abschätzung zu verbessern. Die Subtraktion wird immer an den ursprünglichen Werten ^von C₁(n)|_orig ausgeführt, die im Speicher beibehalten werden.

Beispielsweise nimmt man an, dass L = 3 ist und die abgeschätzten Verzögerungen von dem vorigen Verfahren τ_1,est und τ_2,est und τ_3,est sind. Um die Abschätzung von τ_1,est zu verbessern, das heißt, f = 1, führen wir die folgende Subtraktion an C₁(n) aus:
von allen ursprünglichen Korrelationswerten C₁(n)|_orig für alle Werte von 1 und n. Dieser Prozess subtrahiert eine Interferenz, die durch Kanalpfade 2 und 3 hervorgerufen wird. Dann wird der größte Wert von C_l(n)|_new|² gefunden, und seine entsprechende Verzögerung λ_l(n) wird als eine neue Abschätzung für τ_1,est ausgewählt. Eine ähnliche Abschätzung wird simultan für die zweite und dritte Verzögerungen ausgeführt. Die neuen Verzögerungsabschätzungen können für mehrere Iterationen der Subtraktion verwendet werden, um die Abschätzungen weiter zu verbessern.
In einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, finden wir Verzögerungen, die eine Metrik minimieren, wie zum Beispiel ein mittleres Fehlerquadrat zwischen Korrelationswerten und einer gewichteten verzögerten Summierung der Korrelationsfunktion p(τ). Im allgemeinen ist eine Metrik eine Kostenfunktion, die Leistungsmaßnahmen für verschiedene Lösungen für ein bestimmtes Problem bereitstellt. Daher kann eine Metrik evaluiert werden, um eine Lösung zu bestimmen, die ein spezifisches Leistungsniveau oder Charakteristik erfüllt.
Bezugnehmend auf 9, führen die Blöcke 991 und 992 die gleichen Funktionen aus, wie die Blöcke 661 und 662 der 6 und die Blöcke 771 und 772 der 7. Für jeden der L Korrelatoren gibt es N + 1 Kandidatenverzögerungen, wobei Korrelationsergebnisse erzeugt werden. Daher gibt es insgesamt (N + 1)^L mögliche Kandidatenverzögerungskombinationen. Für jede Kombination berechnet Block 993 eine Metrik, die den quadratischen Fehler zwischen den Korrelationswerten und einer gewichteten, verzögerten Summierung der Korrelationsfunktion repräsentiert. Block 994 speichert die beste Metrik, die die kleinste Metrik in diesem Fall ist. Nach dem Berechnen der Metrik für alle möglichen Kombinationen, behält Block 994 nur die kleinste Metrik und die entsprechende Kombination der Verzögerungen bei. Diese Verzögerungen werden an Block 995 geliefert. Block 995 weist die Verzögerungen dem RAKE-Empfänger und den Korrelatorblöcken 991 zu, um neue (N + 1)L Korrelationen zu erzeugen. Beispielsweise nimmt man an, dass L = 3 ist. Eine Aufgabe ist es, die Kombination von j, k und m zu finden, die die Metrik j minimiert:
wobei –N/2 ≤ j ≤ N/2, –N/2 ≤ k ≤ N/2 und N/2 ≤ m ≤ N/2 ist. Diese Metrik wird für alle Kombinationen von j, k und m im Block 993 berechnet. Block 994 behält nur die Kombination von j, k und m bei, die die Metrik minimiert. Wenn die ausgewählte Kombination als ĵ, k ^ und m ^ bezeichnet wird, dann sind die durch Block 994 erzeugten Verzögerungsabschätzungen τ_1,est = λ₁(ĵ), τ_2,est = λ₂(k ^) und τ_3,est = λ₃(m ^).
Für einen allgemeinen Wert von L, kann die oben beschriebene Metrik passend erweitert werden. Es sei bemerkt, dass, da jeder von j, k und m Werte von –N/2 bis N/2 annimmt, die gleiche Metrik (N + 1)^L-mal berechnet wird.
Wie bei vorherigen Ansätzen, müssen die Berechnungen nicht bei L möglichen nicht-fortlaufenden Untergruppen von Korrelationswerten operieren. Alternativ kann der Ansatz auf ein Fenster von fortlaufenden Korrelationswerten oder sogar mehreren Fenstern angewandt werden. Für das einzelne Fenster von K-Proben, würde es K!/(L!(K - L)!) mögliche Kombinationen von L Verzögerungen geben, wobei "!" die Fakultät bezeichnet (beispielsweise 4! = 4 × 3 × 2 × 1). Um die Komplexizität zu reduzieren, kann es wünschenswert sein, eine andere Verzögerungsabschätzungstechnik zu verwenden, um Anfangsverzögerungsabschätzungen zu erhalten, als nur Verzögerungen zu betrachten, die nahe der Anfangsgruppe sind. 10 zeigt ein Flussdiagramm des oben beschriebenen Prozesses, das beispielsweise innerhalb des Basisbandprozessors 402 von 3 stattfinden kann, und insbesondere in dem Verzögerungsabschnitt 422 von 4. In 10 beginnt der Prozess bei Schritt 1000 und schreitet fort zu Schritt 1002. In Schritt 1002 werden Korrelationswerte erzeugt und gespeichert. Von Schritt 1002 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1004, wobei eine neue Verzögerungskombination ausgewählt wird. Von Schritt 1004 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1006, wobei eine Metrik für die ausgewählte Verzögerungskombination berechnet wird. Von Schritt 1006 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1008, wobei bestimmt wird, ob die berechnete Metrik besser ist als eine vorher berechnete und gespeicherte Metrik. Falls die neue berechnete Metrik besser ist als die gespeicherte Metrik, schreitet der Prozess von Schritt 1008 auf Schritt 1010 fort, wobei die neue berechnete Metrik und die entsprechende Verzögerungskombination gespeichert werden. Von Schritt 1010 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1012. Falls die neue berechnete Metrik nicht besser ist als die gespeicherte Metrik, schreitet der Prozess dann von Schritt 1008 zu Schritt 1012. In Schritt 1012 wird bestimmt, ob die Metrik als letztes für die letztmögliche Kandidatenverzögerungskombination berechnet wurde. Falls nicht, kehrt der Prozess zurück zu Schritt 1004. Falls Ja, schreitet dann der Prozess fort von Schritt 1012 zu Schritt 1014. In Schritt 1014 wird die gespeicherte Verzögerungskombination entsprechend der besten Metrik dem RAKE-Empfänger und den Korrelatorblöcken 991 zugewiesen. Von Schritt 1014 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1002, und der Zyklus wiederholt sich.
In einer fünften bevorzugten Ausführungsform wird die zum Berechnen der Metrik benötigten Menge an Berechnung verringert durch iteratives Ausführen der Berechnung, unter Verwendung von beispielsweise der MMSE-Abschätzung. In diesem Verfahren und unter Bezugnahme auf 11 haben wir L verschiedene Metriken zu minimieren. Jede Metrik wird verwendet, um die Verzögerung eines Pfades abzuschätzen. Die Blöcke 1111 und 1112 entsprechen den Blöcken 991 und 992 von 9, und führen ähnliche Funktionen aus. Der Block 1113 wendet die erste Metrik L(N + 1) mal an, entsprechend den N + 1 Verzögerungen in den L-Korrelatoren (Blöcke 1111). Der Block 1114 speichert die beste Metrik und die entsprechende Verzögerung. Diese Verzögerung ist die erste Abschätzung. Der Prozess wie L-mal in den Blöcken 1115 bis 1118 mit einer unterschiedlichen Metrik für jeden Abschnitt wiederholt.
Beispielsweise betrachtet man L = 3. Block 1113 evaluiert die erste Metrik für (N + 1)L Kombinationen entsprechend den Werten von f und j, wobei 1 ≤ f ≤ L und –N/2 ≤ j ≤ N/2. Diese Werte von f und j werden verwendet, um all möglichen Verzögerungen λ_f(j) zu scannen und die Metrik zu minimieren:
Block 1114 wählt die Kombination von f gleich j aus, die diese Metrik minimiert. Angenommen die ausgewählte Kombination sei f ^ und ĵ, die der ersten Verzögerungsabschätzung entsprechen. Dann wird die Metrik erweitert, und Block 1115 evaluiert diese für die Werte von h und k, wobei 1 ≤ h ≤ L und –N/2 ≤ k ≤ N/2 ist, ausgenommen für die ausgewählte Kombination entsprechend der ersten Verzögerungsabschätzung. Diese Werte von h und k werden verwendet, um alle möglichen Verzögerungen λ_h(k) zu scannen und die Metrik zu minimieren:
Der Block 1116 wählt die Kombination von h und k aus, die die diese Metrik minimieren. Es wird angenommen, dass die ausgewählte Kombination ĥ und k ^, die der zweiten Verzögerungsabschätzung entsprechen. Dann wird die Metrik erweitert, und Block 1117 evaluiert diese für die Werte von s und m, wobei 1 ≤ s ≤ L und –N/2 ≤ m ≤ N/2 ist, ausgenommen für die ausgewählten Kombinationen entsprechend den vorherigen Verzögerungsabschätzungen. Diese Werte von s und m werden verwendet, um alle möglichen Verzögerungen λ_s(m) zu scannen und die Metrik zu minimieren.
Block 1118 wählt die Kombination von s und m aus, die diese Metrik minimiert. Es wird angenommen, dass die ausgewählte Kombination ŝ und m ^ ist. Daher sind die Endverzögerungsabschätzungen
und
Diese Verzögerungsabschätzungen werden durch Block 1119 dem RAKE-Empfänger und dem Korrelatorblock I11 zugewiesen, um neue Korrelationen zu erzeugen.
Die Verringerung an Rechenkomplexität hängt davon ab, wie die Verzögerungen beschränkt werden. In der vorhergehenden Beschreibung ist es Verzögerungen nicht erlaubt identisch zu sein. Mit dieser Beschränkung ist die berechnete Anzahl, der Metriken: L(N + 1) + [L(N + 1) – 1] + ... + [L(N + 1) – L + 1] = L2(N + 1) – L(L – 1)/2
Jedoch sind die ersten L(N + 1) Metriken einfacher als die nächsten L(N + 1) – 1 Metriken usw. Eine weitere Beschränkung ist möglich, indem verlangt wird, dass in jedem der L-Intervalle der Länge N + 1 es nur eine Verzögerungsabschätzung gibt. Für diesen Fall ist die Anzahl der berechneten Metriken: L(N + 1) + (L – 1)(N + 1) + ... + (N + 1) = L(L + 1)(N + 1)/2
Wieder weisen die Metriken eine verschiedene Komplexität auf. Es sei bemerkt, dass gemeinsame Ausdrücke zwischen Metriken in einem Speicher gespeichert werden können und wiederverwendet werden können. Auch werden für einen allgemeinen Wert von L, die oben beschriebenen Metriken passend erweitert.
12 zeigt ein Flussdiagramm des oben beschriebenen Prozesses, der beispielsweise innerhalb des Basisbandprozessors 402 von 3 stattfinden kann, und insbesondere in dem Verzögerungsabschnitt 422 von 4.
In 12 beginnt der Prozess bei Schritt 1200 und schreitet fort zu Schritt 1202, wobei 1 auf null gesetzt wird. Der Wert von 1 bezeichnet eine bestimmte der L-Metriken. Von Schritt 1202 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1204, wobei Korrelationswerte erzeugt und gespeichert werden. Von Schritt 1204 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1206, wobei 1 erhöht wird, um eine nächsten der L-Metriken zu kennzeichnen. In diesem Fall ist 1 gleich eins, um die erste der L-Metriken zu kennzeichnen. Von Schritt 1206 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1208, wobei eine neue Verzögerungsabschätzung für die Metrik ausgewählt wird, die abhängt von neuen und vorherigen Verzögerungsabschätzungen. Von Schritt 1208 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1210, wobei die Metrik berechnet wird. Von Schritt 1210 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1212, wobei bestimmt wird, ob die neu berechnete Metrik besser ist als die vorher berechnete Metrik. Falls nicht, schreitet der Prozess dann fort zu Schritt 1216. Falls ja, schreitet der Prozess dann fort zu Schritt 1214, wobei die beste Metrik und die entsprechend e Verzögerung gespeichert werden. Von Schritt 1214 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1216, wobei bestimmt wird, ob die Verzögerung die letztmögliche Verzögerung für die Metrik ist. Falls nicht, schreitet der Prozess dann fort zu Schritt 1208, wobei eine neue Verzögerung ausgewählt wird für die Metrik. Falls nicht, schreitet der Prozess dann fort zu Schritt 1218, wobei bestimmt wird, ob die Metrik die letzte der L-Metrik ist. Falls nicht, schreitet der Prozess dann fort zu Schritt 1206, wobei 1 erhöht wird, um die nächste Metrik auszuwählen. Falls ja, schreitet der Prozess dann fort zu Schritt 1220, wobei die L gespeicherten Verzögerungsabschätzungen, d.h. die besten Verzögerungen für jede der L-Metriken, dem RAKE-Empfänger und den Korrelatoren zugewiesen werden. Von Schritt 1220 schreitet der Prozess fort zu Schritt 1202 und wiederholt sich.
Beim Beschreiben der 9 bis 12 wird eine MMSE-Metrik verwendet. Alternativ kann eine Maximalwahrscheinlichkeitsabschätzung verwendet werden, um die wahrscheinlichsten Verzögerungswerte zu finden, mit den gegebenen empfangenen Proben bzw. Abtastwerten und einer Annahme, dass das Rauschen (Interferenz plus thermisches Rauschen) gausförmig ist. Im wesentlichen wird eine LOG-Wahrscheinlichkeitsfunktion der empfangenen Daten maximiert. Nebenprodukte dieses Ansatzes enthalten Maximalwahrscheinlichkeits-(ML)-Kanalkoeffizientenabschätzungen, die verwendet werden können zum Initialisieren eines Kanalkoeffizientenabschätzers.
Das Signalmodel wird in 13 dargestellt. Der allgemeine Fall wird dargestellt, in dem das Signal, das verwendet wird zum Abschätzen des Kanals, eine Datenmodulation a(k) aufweist. Es wird bemerkt, dass a(k) bekannt ist für Steuerkanäle oder Steuerzeichen, wobei a(k) für einen Datenkanal detektiert werden müsste. Per Survivor bzw. pro hinterbliebener Verarbeitungstechniken können verwendet werden, so dass für einen Datenkanal a(k) angenommen wird. Die Spreizsequenz wird bezeichnet mit p_k(n), die Chippulsform wird bezeichnet mit f(t), und die basisbandäquivalent übertragene Wellenform wird bezeichnet mit u(t). Das Medium wird modelliert als eine finite Gruppe von Strahlen oder lösbaren Multipfaden, mit Verzögerungen d_j und Koeffizienten c_j. Rauschen wird bezeichnet mit w(t) und die empfangenen Signale werden bezeichnet mit y(t).
Wie in dem Signalmodell von 13 gezeigt, wird eine Informationsquelle mit Datenmodulation a(k) in Block 1302 bereitgestellt und in Block 1304 mit der Spreizsequenz p_k(n) gespreizt und dann dem Block 1306 bereitgestellt. In Block 1306 wird das Spreizsignal verarbeitet, unter Verwendung der Pulsform f(t), um die basisbandäquivalente übertragene Wellenform u(t) zu erzeugen; die dann durch ein Übertragungsmedium 1308 übertragen wird. Das Übertragungsmedium wird wie oben beschrieben mit Verzögerung d_j und Koeffizienten c_j modelliert. Das Rauschen w(t) wird eingeführt in das Signal in Block 1310, und letztendlich wird das Signal von einem Empfänger in Block 1312 empfangen.
Wir nehmen an, dass die Daten entsprechend zu den K-Symbolwerten verwendet werden, um die Verzögerungen (K = 1 typischerweise) abzuschätzen oder zu aktualisieren. Maximieren der Wahrscheinlichkeit ist äquivalent zu einem Maximieren der folgenden Log-Wahrscheinlichkeitsfunktion: J({ĉj,d ^j}) = f –|y(t) – ŷ(t)|2dt (1)wobei
wobei N_c die Anzahl von Chips pro Symbol ist. Diese Kostenfunktion oder Metrik kann ausgedrückt werden in Ausdrücken der Quantitäten, die zu den Basisbandprozessor zur Verfügung stehen, unter anderem:

1. ein Filtern in den RF und möglicherweise Basisbandabschnitten ist eine gute Nährung zu den Filtern, das der Pulsform f(t) nahe kommt; und
2. Entspreizen wird der Entspreizsequenz p_k(n) angenähert.

Die Verzögerungsabschätzung verlässt sich auf Entspreizwerte x_k(t), wobei t abgetastet wird, beispielweise 8 mal pro Chipperiode. Diese Entspreizwerte werden erhalten durch Korrelieren der Basisbandproben r(n) mit dem Konjugierten des Spreizcodes p_k*(n), d.h. xk(d ^j) = Σpk*(n)r(nTc + kNcTc + d ^j) (3)
Unter den obigen Annahmen kann gezeigt werden, dass die oben gegebene Metrik äquivalent zu der Metrik ist:
wobei die Kanalkoeffizientenabschätzungen eine Funktion der Verzögerungsabschätzungen und der
Pulsformautokorrelationsfunktion r_ff(τ) sind. Speziell ist Rĉ = x (5)wobei
ĉ = [ĉ0 ... ĉj-1]T
Daher würden Kandidatenverzögerungsabschätzungen betrachtet werden. Für jede Kandidatengruppe würden Kanalkoeffizientenabschätzungen bestimmt werden und die Metrik würde evaluiert werden. Die Kandidatenabschätzungen, die die Metrik maximieren, würden die geschätzten Verzögerungen werden. Dies ist in den 9 und 10 gezeigt, mit Ausnahme, dass die Metrik die ML-Metrik ist.
Alternative Formen der Metrik sind möglich. Beispielsweise könnte der Kanalkoeffizientenabschätzungsausdruck substituiert werden in dem Metrikausdruck, um eine Metrik zu erhalten, die nur von den Korrelationswerten und der Pulsformautokorrelationsfunktion abhängt. Auch könnte die Pulsformautokorrelationsfunktion vorberechnet und in dem Speicher gespeichert werden.
Praktisch können grobe oder Anfangsverzögerungsabschätzungen erhalten werden durch andere Ansätze. Dann können Kandidatenverzögerungsabschätzungen gebildet werden durch Suchen der Anfangsabschätzungen, so dass es nicht zu viele Kandidaten zu betrachten gibt.
Eine nicht ganz optimale iterative Variierung ist Anzunehmen, sc dass ŷ(t) nur einen Pfad enthält. Wir schätzen die Verzögerung dieses Pfades durch Minimieren der Metrik, eine Aufgabe, die im wesentlichen darin besteht, die Spitzenkorrelation zu finden. Dann setzen wir die erste abgeschätzte Verzögerung fest und nehmen an, dass ŷ(t) zwei Pfade enthält, wobei der erste Pfad schon abgeschätzt ist, plus einer zweiten unbekannten Verzögerung. Wir betrachten Kandidatengruppen, die die erste Verzögerung auf die geschätzte Verzögerung des ersten Pfades gesetzt haben, aber die Verzögerung des zweiten Pfades variieren. Die Verzögerung des zweiten Pfades, die die Metrik minimiert, gibt die abgeschätzte Verzögerung des zweiten Pfades. Der Prozess wird für mehrere Verzögerungsabschätzungen wiederholt. Sobald dieser sub-optimale Ansatz beendet ist, kann der optimale Ansatz ausgeführt werden durch Betrachten der Kandidatenverzögerungsgruppen, die nahe der ersten Gruppe der Abschätzungen sind. Dies in den 11 und 12 gezeigt, mit Ausnahme, dass die ML-Metrik anstatt dessen verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf Multiantennenempfang, unter Verwendung einer Vielzahl von Antennen, Phasenarrays und möglichen Strahlformen. Eine Verzögerungsabschätzung wird ausgeführt bei jedem der M-Eingangskanäle. Jeder der Kanäle weist L-Finger auf oder LM-Finger werden frei unter den Kanälen zugewiesen. Gemeinsame ML oder MMSE-Metriken können verwendet werden, wie auch eine Signalstärkenauswahl.
Die Grundlagen, bevorzugte Ausführungsformen und Modi des Betriebs der vorliegenden Erfindung wurden in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben. Jedoch ist die Erfindung, die zu schützen betrachtet wird, nicht zu betrachten, als beschränkend für die bestimmten offenbarten Ausführungsformen. Des weiteren sollen die hierin beschriebenen Ausführungsformen als darstellend und nicht beschränken betrachtet werden. Variationen und Änderungen können durch andere durchgeführt werden, und Äquivalente können angewandt werden, ohne die Idee der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können Metriken außer der ML oder MMSE verwendet werden, um Mulipfadverzögerungen abzuschätzen. Demgemäß wird es ausdrücklich beabsichtigt, dass solche Variationen, Änderungen und Äquivalente, die innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung fallen, wie er in den Ansprüchen definiert ist, dadurch umfasst werden.

Claims

Ein System zum Verfolgen eines Multipfadkanals, umfassend: Mittel zum Erzeugen von Korrelationswerten (661, 662; 771, 772; 991, 992; 1111, 1112), wobei jeder Korrelationswert entsprechend einer Vielzahl von Verzögerungswerten entspricht; Mittel zum Erzeugen von Verzögerungsschätzungen für Pfade des Multipfadkanals, basierend auf den erzeugten Korrelationswerten (663, 664, 665; 773, 774, 775, 776, 777, 778; 993; 1113, 1114, 1115, 1116, 1117, 1118), so dass verschiedene Verzögerungsschätzungen bereitgestellt werden, wobei die Verzögerungsschätzungen erzeugt werden durch eine Schätzung von Verzögerungswerten, basierend auf einer Einhüllenden oder durch metrische Evaluierungen, und Mittel zum Bereitstellen von verschiedenen Verzögerungsschätzungen an weitere Verarbeitungsmittel; und Mittel, angepasst zum Verfolgen der verschiedenen Pfade (423) unter Verwendung der verschiedenen Verzögerungsschätzungen.
Ein System nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Erzeugen der Verzögerungsschätzungen, das die Einhüllenden-basierte Schätzung von Verzögerungswerten verwendet, umfasst: Mittel zum Produzieren einer Gruppe von Verzögerungsschätzungen; Mittel zum Verarbeiten der Korrelationswerte durch Modifizieren der Korrelationswerte gemäß der Gruppe von Verzögerungsschätzungen, um verarbeitete Korrelationswerte zu produzieren; und Mittel zum Verbessern der Verzögerungsschätzungen unter Verwendung der verarbeiteten Korrelationswerte.
Das System nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Verarbeiten und das Mittel zum Verbessern umfassen: Mittel zum Berechnen eines ersten größten Korrelationswerts; Mittel zum Produzieren einer ersten Verzögerungsschätzung unter Verwendung eines Verzögerungswerts in Zusammenhang stehend mit dem größten Korrelationswert; Mittel zum Verarbeiten der Korrelationswerte durch Modifizieren mindestens eines Korrelationswerts, um verarbeitete Korrelationswerte zu produzieren; Mittel zum Berechnen eines größten verarbeiteten Korrelationswerts; und Mittel zum Produzieren einer zweiten Verzögerungsschätzung unter Verwendung einer Verzögerung, die mit dem größten verarbeiteten Korrelationswert in Zusammenhang steht.
Das System nach Anspruch 3, wobei das Erzeugungsmittel Korrelationswerte produziert, für nur diese Verzögerungswerte, die innerhalb Intervallen sind, die Verzögerungsschätzungen enthalten.
Das System nach Anspruch 3, wobei das Erzeugungsmittel Korrelationswerte für Verzögerungswerte innerhalb einer zusammenhängenden Gruppe produziert.
Das System nach Anspruch 3, wobei das Verarbeitungsmittel mindestens einen Korrelationswert modifiziert, in dem es ihn auf Null setzt.
Das System nach Anspruch 3, wobei das Verarbeitungsmittel mindestens einen Korrelationswert modifiziert, durch Subtrahieren einer Komponente, die in Zusammenhang steht mit dem Verzögerungswert, der mit dem größten Korrelationswert in Zusammenhang steht.
Das System nach Anspruch 7, wobei eine Subtraktion ausgeführt wird unter Verwendung eines Korrelationswerts und Seiteninformation.
Das System nach Anspruch 8, wobei die Seiteninformation sich auf die Chip-Pulsform bezieht.
Das System nach Anspruch 8, wobei sich die Seiteninformation auf die Spreizsequenz bzw. Ausbreitungssequenz bezieht.
Das System nach Anspruch 3, wobei das System einen Empfänger umfasst, und das System ferner Datendetektionsmittel zur Verwendung der ersten und zweiten Verzögerungsschätzung umfasst, um Informations-Zeichen bzw. Symbole zu detektieren.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Erzeugen von Verzögerungsschätzungen, das eine metrische Evaluierung verwendet, umfasst: Mittel zum Produzieren einer Vielzahl von Kandidatenverzögerungsschätzungsgruppen; Mittel zum Berechnen von Metriken, die mit jeder Kandidatenverzögerungsschätzungsgruppe in Zusammenhang stehen; Mittel zum Auswählen einer Verzögerungsschätzungsgruppe unter der Vielzahl von Kandidatenverzögerungsschätzungsgruppen unter Verwendung der berechneten Metriken; und Mittel zum Produzieren einer Vielzahl von Verzögerungsschätzungen unter Verwendung der ausgewählten Verzögerungsschätzungsgruppe.
Das System nach Anspruch 12, wobei das Mittel zum Produzieren einer Vielzahl von Kandidatenverzögerungsschätzungen, das Mittel zum Berechnen von Metriken, das Mittel zum Auswählen einer Verzögerungsschätzungsgruppe und das Mittel zum Produzieren einer Vielzahl von Verzögerungsschätzungen, umfassen: Mittel zum Produzieren von Kandidaten-Ersten-Verzögerungsschätzungen; Mittel zum Berechnen einer ersten Gruppe von Metriken, die in Zusammenhang stehen mit den Kandidaten-Ersten-Verzögerungsschätzungen; Mittel zum Auswählen einer besten Metrik von der ersten Gruppe der Metriken, um eine erste Verzögerungsschätzung zu produzieren; Mittel zum Produzieren von Kandidaten-Zweiten-Verzögerungsschätzungen; Mittel zum Berechnen einer zweiten Gruppe von Metriken, die in Zusammenhang stehen mit den Kandidaten-Zweiten-Verzögerungsschätzungen; und Mittel zum Auswählen einer besten Metrik von den zweiten Gruppen von Metriken, um eine zweite Verzögerungsschätzung zu produzieren.
Das System nach Anspruch 12, wobei die Korrelationswerte nur für Verzögerungen erzeugt werden, die nahe mindestens einer Anfangsverzögerungsschätzung liegen.
Das System nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei jede Metrik einen quadratischen Fehler repräsentiert zwischen den Korrelationswerten und einer gewichteten Summierung von Korrelationsfunktionen, die verzögert werden unter Verwendung einer der Vielzahl von Kandidatenverzögerungsschätzungen.
Das System nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei jede Metrik eine Maximalwahrscheinlichkeitsschätzungsmetrik ist.
Das System nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei jede Metrik Korrelationswerte verwendet, die mit Kandidatenverzögerungsschätzungen in einer der Kandidatenverzögerungsschätzungsgruppen in Zusammenhang stehen.
Das System nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei jede Metrik Kanalkoeffizientenschätzungen verwendet.
Das System nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei jede Metrik Pulsforminformation verwendet.
Ein Verfahren zum Verfolgen eines Multipfadkanals, umfassend: Erzeugen von Korrelationswerten, wobei jeder entsprechend einer Vielzahl von Verzögerungswerten entspricht; Erzeugen von Verzögerungsschätzungen für Pfade des Multipfadkanals, basierend auf den erzeugten Korrelationswerten, so dass verschiedene Verzögerungsschätzungen bereitgestellt werden, wobei die Verzögerungsschätzungen erzeugt werden durch eine Schätzung von Verzögerungswerten, basierend auf einer Einhüllenden oder durch metrische Evaluierung, und Bereitstellen der verschiedenen Verzögerungsschätzungen, an weitere Verarbeitungsmittel; und Verwenden der verschiedenen Verzögerungsschätzungen, um die verschiedenen Pfade zu verfolgen.
Das Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt eines Erzeugens von Verzögerungsschätzungen die Schritte umfasst: Produzieren einer Gruppe von Verzögerungsschätzungen; Produzieren der Korrelationswerte durch Modifizieren der Korrelationswerte gemäß der Gruppe von Verzögerungsschätzungen, um verarbeitete Korrelationswerte zu produzieren; und Verbessern der Verzögerungsschätzungen unter Verwendung der verarbeiteten Korrelationswerte.
Das Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend ein Wiederholen der Schritte des Verarbeitens und Verbesserns.
Das Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend ein Wiederholen der Schritte des Verarbeitens und Verbesserns bis jede einer Vielzahl von Verzögerungsschätzungen verbessert wurde.
Das Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Verarbeitungsschritte ein Modifizieren mindestens eines Korrelationswerts enthalten durch Subtrahieren mindestens einer Komponente, die mit einer Verzögerung in der Gruppe von Verzögerungsschätzungen in Zusammenhang steht.
Das Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Schritte des Verarbeitens der Korrelationswerte und Verbessern der Verzögerungsschätzungen die Schritte umfasst: Auswählen eines größten Korrelationswerts der erzeugten Korrelationswerte; Produzieren einer ersten Schätzung unter Verwendung einer Verzögerung, die dem größten Korrelationswert entspricht; Verarbeiten der Korrelationswerte durch Modifizieren mindestens eines Korrelationswerts, um verarbeitete Korrelationswerte zu produzieren; Auswählen eines größten verarbeiteten Korrelationswerts; und Produzieren einer zweiten Verzögerungsschätzung unter Verwendung einer Verzögerung, die mit dem größten verarbeiteten Korrelationswert in Zusammenhang steht.
Das Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Verarbeitungsschritt ein Modifizieren mindestens eines Korrelationswerts enthält, indem er auf Null gesetzt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Verarbeitungsschritt ein Modifizieren mindestens eines Korrelationswerts enthält, durch Subtrahieren einer Komponente, die mit der Verzögerung in Zusammenhang steht, die mit dem größten Korrelationswert in Zusammenhang steht.
Das Verfahren nach Anspruch 27, wobei eine Subtrahierung eine bekannte Korrelationsfunktion verwendet.
Das Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Schritte eines Auswählens, Aktualisierens und Verarbeitens wiederholt werden, bis eine vorbestimmte Anzahl von Verzögerungsschätzungen aktualisiert wurde.
Das Verfahren nach Anspruch 29, wobei die wiederholten Schritte ausgeführt werden in einer Strahlenstärkenreihenfolge.
Das Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt eines Erzeugens von Verzögerungsschätzungen die Schritte umfasst: Erzeugen von Korrelationswerten bei einer Vielzahl von Verzögerungen; Produzieren einer Vielzahl von Kandidatenverzögerungsschätzungsgruppen; Berechnen von Metriken, die mit jeder Kandidatenverzögerungsschätzungsgruppe in Zusammenhang stehen, um Berechnungsergebnisse zu produzieren; Auswählen eines der Berechnungsergebnisse; und Produzieren einer Vielzahl von Verzögerungsschätzungen unter Verwendung der Kandidatenverzögerungsschätzungsgruppe, die den ausgewählten Berechnungsergebnissen entspricht.
Das Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Schritte eines Produzierens einer Vielzahl von Kandidatenverzögerungsschätzungsgruppen, Berechnen von Metriken, Auswählen eines der Berechnungsergebnisse und Produzieren einer Vielzahl von Verzögerungsschätzungen, die Schritte umfasst: Produzieren einer Vielzahl von Kandidaten-Ersten-Verzögerungsschätzungen; Berechnen einer Gruppe von ersten Metriken, die mit den Kandidaten-Ersten-Verzögerungsschätzungen in Zusammenhang stehen, um ein erstes Berechnungsergebnis zu produzieren; Produzieren einer ersten Verzögerungsschätzung, basierend auf dem ersten Berechnungsergebnis; Produzieren einer Vielzahl von Kandidaten-Zweiten-Verzögerungsschätzungen; Berechnen einer Gruppe von zweiten Metriken, die mit den Kandidaten-Zweiten-Verzögerungsschätzungen in Zusammenhang stehen, um ein zweites Berechnungsergebnis zu produzieren; und Produzieren einer zweiten Verzögerungsschätzung, basierend auf dem zweiten Berechnungsergebnis.
Das Verfahren nach Anspruch 31 oder Anspruch 32, wobei die Metriken quadratische Fehler repräsentieren, zwischen den Korrelationswerten und gewichteten Summierungen der Korrelationsfunktionen, die verzögert werden, unter Verwendung einer der Vielzahl von Kandidatenverzögerungsschätzungen.
Das Verfahren nach Anspruch 31 oder Anspruch 32, wobei jede Metrik berechnet wird unter Verwendung von Korrelationswerten, die mit Kandidatenverzögerungsschätzungen in einer der Kandidatenverzögerungsschätzungsgruppen in Zusammenhang stehen.
Das Verfahren nach Anspruch 31 oder Anspruch 32, wobei jede Metrik berechnet wird, unter Verwendung von Kanalkoeffizientenschätzungen.
Das Verfahren nach Anspruch 31 oder Anspruch 32, wobei jede Metrik berechnet wird, unter Verwendung von Pulsforminformation