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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Kanalschätzen
in einem Mobilkommunikationssystem, insbesondere in einem Mobiltelefon.
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WO99/20061
offenbart ein Verfahren und eine Empfangsvorrichtung zum Schätzen von
Kanälen
in Kommunikationssystemen. Dabei wird ein Empfangssignal, das aus
Datensymbolen besteht, von einer Empfangsstation empfangen. Das
Empfangssignal wird an dem Empfangsende in einzelne Abtastwerte
aufgeteilt und wird mit bekannten Datensymbolen verglichen, um Kanalkoeffizienten
zu bestimmen, wobei individuelle bekannte Datensymbole des Empfangssignals
in der Empfangsstation gespeichert werden. Da weniger Kanalkoeffizienten
für sich schnell
bewegende Mobilstationen bestimmt werden, verbessert sich die Schätzungspräzision für diese Kanalkoeffizienten.
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DE 19 747 369 offenbart
das Schätzen
des Übertragungskanals
in Telekommunikationssystemen mit drahtloser Telekommunikation.
Dabei wird eine Beziehung zwischen der Geschwindigkeit eines Abonnenten
und der Trägerfrequenz
abhängig
von der Korrelation geschätzter
Kanalimpulsantworten bestimmt.
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Das
Dokument WO00/02328, das eingereicht wird vor und veröffentlicht
wird nach dem Einreichungsdatum dieser Anmeldung, offenbart einen Entzerrer
mit Kanaltrackerumschalten. Der Entzerrer wird für den Gebrauch in einem Mobilfunkkommunikationssystem
zum Ausgleichen wechselnder Kanalbedingungen verwendet, die durch
das Bewegen einer mobilen Kommunikationsvor richtung mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten verursacht werden. Der Entzerrer umfasst einen
Schätzer,
der ein digitales Signal empfängt,
das über
einen Kommunikationskanal übertragen
wird, wobei das digitale Signal negativ durch Fading während der Übertragung,
verursacht durch Bewegung der Mobilkommunikationsvorrichtung mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten, modifiziert wird, und ein Kanalschätzungssignal, wobei
der Schätzer
reagierend ein Beschlusssignal erzeugt, das eine Annäherung des übertragenen
digitalen Signals mit eliminiertem Fading darstellt. Erste und zweite
Kanaltracker werden bereitgestellt, die jeweils auf eine unterschiedliche
Geschwindigkeit der Mobilkommunikationsvorrichtung abgestimmt sind
und jeweils das Entscheidungssignal empfangen. Der Entscheidungsschaltkreis
empfängt
das Entscheidungssignal und wählt
reagierend einen des ersten und zweiten Kanaltrackers aus, um das
Kanalschätzungssignal
zu erzeugen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung auf jedes Mobilkommunikationssystem angewandt
werden kann, werden sie und ihre zugrunde liegenden Probleme unter
besonderer Bezugnahme auf mobile Zell-CDMA-Datenkommunikationssysteme (CDMA = Code
Division Multiple Access) besprochen.
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Beim Übertragen
von Daten über
Mehrfachpfadkanäle
gibt es Störungen
der übertragenen
Datensymbole in dem Empfänger.
Diese Störungen können eliminiert
werden, wenn die Impulsantwort des Übertragungskanals bekannt ist.
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Daher
muss der in CDMA-Systemen verwendete Empfänger die Impulsantwort des Übertragungskanals
kennen. Das wird gewöhnlich
unter Einsatz einer so genannten Pilotbitsequenz verwirklicht, die
Pilotbitblöcke
P enthält,
die in das übertragene Datensignal
zwischen die übertragenen
Informationsdatenbitblöcke
D gemultiplext wird. Die Anzahl von Pilotbits lautet Npilot,
und die Anzahl von Informationsdatenbits lautet Ninfo.
Das ist in 2 veranschaulicht, die einen
Teil eines Übertragungsdatenstroms
S in einem solchen CDMA-System zeigt.
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Während des
Empfangs der Pilotbits schätzt der
Datenempfänger
die Impulsantwort auf dem physikalischen Übertragungskanal. In Wirklichkeit
wird Rauschen von der Umgebung und der Funkfrequenz HF zu dem empfangenen
Signal hinzugefügt.
Das bedeutet, dass die geschätzte
Kanalimpulsantwort durch Rauschen verschlechtert wird.
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Die
Leistung des Datenempfängers
hängt jedoch
stark von der Präzision
der geschätzten
Kanalimpulsantwort ab. Insbesondere kann die Leistung des Datenempfängers verbessert
werden, wenn das Rauschen aus der geschätzten Kanalimpulsantwort eliminiert
wird. Das kann zum Beispiel durch Mitteln mehrerer benachbarter
geschätzter
Kanalimpulsantworten in dem Empfänger
verwirklicht werden.
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Dieses
Verfahren ist geeignet, wenn das Mobilempfängerterminal niedrige Mobilität hat (das heißt, wenn
es sich langsam bewegt), da die geschätzte Kanalimpulsantwort zwischen
den verschiedenen Schätzungen
sehr ähnlich
ist. Niedrige Mobilität
bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich das Empfängerterminal
signifikant weniger als λ/2 (wobei λ die Wellenlänge des Übertragungssignals ist)
zwischen dem Schätzen
der Kanalimpulsantworten bewegt, das heißt, dass die zurückgelegte
Entfernung « λ/2 ist.
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Das
bedeutet auch, dass die Geschwindigkeit des Empfängerterminals signifikant geringer
ist als λ/(2*t),
wobei t die Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Kanalschätzungen
ist.
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Bei
dem UMTS-System (Universal Mobile Telephone System) ist t = 625 μs und λ = 0,15 m. Wenn
die Geschwindigkeit des Empfängerterminals daher
signifikant kleiner ist als 430 km/h (zum Beispiel 50 km/h wie in
einem Automobil), kann der Kanal als relativ konstant zwischen zwei
aufeinander folgenden Schätzungen
betrachtet werden, und das Mitteln der verschiedenen Schätzungen
ist ein sehr gut geeignetes Verfahren zum Verbessern der Leistung
des Datenempfängers.
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Wenn
sich das mobile Empfängerterminal
in der Umgebung jedoch zu schnell bewegt, sind die geschätzten Kanalimpulsantworten
zwischen den Schätzungen
sehr unterschiedlich, wenn die zwischen den geschätzten Kanalimpulsantworten
zurückgelegte
Entfernung im Vergleich zu der halben Wellenlänge groß ist, das heißt, dass
die zurückgelegte
Entfernung » λ/2 ist. In
diesem Fall führt
das Mitteln verschiedener Schätzungen
zu sehr schlechter Leistung.
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Es
ist daher unmöglich,
einen Kanalimpulsantwortschätzer
umzusetzen, der sowohl für
Terminals mit langsamer als auch für Terminals mit hoher Geschwindigkeit
gut funktioniert und in praktischen Lösungen ist immer ein Kompromiss
erforderlich.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Kanalschätzung
in einem Kommunikationssystem, insbesondere in einem Mobiltelefon,
jeweils gemäß Anspruch
1 und Anspruch 4 bereit.
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Ein
besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, dass sie eine Verbesserung der Leistung eines mobilen
Datenterminals verwirklichen, insbesondere für UMTS, für Mobile mit langsamer Geschwindigkeit,
während
sich die Leistung für Hochgeschwindigkeitsmobile
nicht verschlechtert.
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Die
Hauptidee, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist die,
dass das Mobilterminal mit einem Schätzer ausgestattet wird, der
ungefähr die
Geschwindigkeit des Mobilterminals bestimmen kann. Die geschätzte Terminalgeschwindigkeit
kann verwendet werden, um zwischen verschiedenen Modi der Kanalimpulsantwortschätzung umzuschalten
oder solche auszuwählen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgelistet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
die geschätzte
Mobilterminalgeschwindigkeit verwendet, um zwischen mindestens zwei
verschiedenen Modi der Kanalimpulsantwortschätzung in dem mobilen Terminal
umzuschalten, wobei das Kriterium zum Umschalten mindestens eine
Schwellenwertgeschwindigkeit umfasst.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
werden ein Kanalschätzer
für Hochgeschwindigkeit
und ein Kanalschätzer
für niedrige
Geschwindigkeit in dem Mobilterminal bereitgestellt, und ein Kanalschätzerumschalter,
der von einem Ausgangssignal des Geschwindigkeitsschätzers gesteuert
wird, wird verwendet, um alternativ das Schätzungsausgangssignal von jedem
Schätzer
zu einem Rake-Empfängermittel
umzuschalten.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
schätzt
das Rake-Empfängermittel
die von einem empfangenen Signal übertragenen Daten unter Einsatz
des umgeschalteten Schätzungsausgangssignals.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird besser anhand der folgenden detaillierten
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
kombiniert mit den begleitenden Zeichnungen verstanden, in welchen:
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1 eine
teilweise schematische Veranschaulichung eines Empfängerterminals
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und
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2 einen
Teil eines Übertragungsdatenstroms
S in einem CDMA-System zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine teilweise schematische Veranschaulichung eines Empfängerterminals
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen
RS ein empfangenes Signal, 10 einen Rake-Empfänger, ED
geschätzte Daten, 20 einen
Kanalschätzer
für Hochgeschwindigkeit, 30 einen
Kanalschätzer
für niedrige
Geschwindigkeit, 40 einen Geschwindigkeitsschätzer und 50 einen
Kanalschätzerumschalter.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist das Mobilterminal ein Empfängerterminal.
Der Kanalschätzer
für Hochgeschwindigkeit 20 und
der Kanalschätzer
für niedrige
Geschwindigkeit 30 werden mit dem empfangenen Datensignal
RD gespeist und liefern ein jeweiliges Ausgangssignal, das eine
Schätzung
der Kanalimpulsantwort enthält,
zu dem Kanalschätzerumschalter 50,
der von dem Ausgangssignal des Mobilgeschwindigkeitsschätzers 40 gesteuert
wird, um abwechselnd das jeweilige Schätzungsausgangssignal jedes
Schätzers 20, 30 zu
dem Rake-Empfängermittel 10 umzuschalten.
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Insbesondere
liefert der Mobilgeschwindigkeitsschätzer 40 eine Schätzung der
Terminalgeschwindigkeit zu dem Kanalschätzerumschalter 50. Der
Kanalschätzerumschalter 50 verwendet
diese Schätzung
als Grundlage zum Auswählen
einer der Kanalschätzungen
aus den Kanalschätzern 20, 30. Das
Umschaltkriterium kann sein, dass die Geschwindigkeit des Empfängerterminals
eine Schwellenwertgeschwindigkeit λ/(2*t*N) ist, wobei t die Zeit zwischen
zwei aufeinander folgenden Kanalschätzun gen und N eine festgelegte
Zahl im Bereich von 4 ist. Mit anderen Worten wird der Schätzer 30 für Geschwindigkeiten
gleich oder kleiner λ/(2*t*N)
mit dem Rake-Empfängermittel 10 verbunden,
anderenfalls wird der Schätzer 20 mit
dem Rake-Empfängermittel 10 verbunden.
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Das
Rake-Empfängermittel 10 schätzt von dem
empfangenen Signal RD übertragene
Daten ED anhand des Schätzungsausgangssignals,
das zu ihm umgeschaltet wird, in dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es klar, dass viele Änderungen vorgenommen werden
können,
ohne den Geltungsbereich der Erfindung, wie er von den anliegenden Ansprüchen definiert
wird, zu verlassen.
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Insbesondere
ist die Erfindung nicht auf UMTS-Mobiltelefone beschränkt, sondern
kann auf jedes andere Mobilkommunikationssystem angewandt werden,
das eine Kanalimpulsantwortschätzung
benötigt.
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Obwohl
das Mobilterminal mit dem Mobilschätzer und den Kanalimpulsantwortschätzern in der
oben beschriebenen Ausführungsform
ein Empfänger
ist, könnte
es sich ebenso um einen Sender handeln.
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In
dem oben beschriebenen Beispiel sind zwei Kanalschätzer gezeigt.
Es können
jedoch mehrere Kanalschätzer
in Abhängigkeit
von der Präzision des
Mobilgeschwindigkeitsschätzers
verwendet werden.