FI102335B

FI102335B - Vastaanottomenetelmä ja vastaanotin

Info

Publication number: FI102335B
Application number: FI970888A
Authority: FI
Inventors: Olli Piirainen
Original assignee: Nokia Telecommunications Oy
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-11-13
Also published as: WO1998038747A2; FI102335B1; JP2001513955A; AU6102298A; FI970888A0; WO1998038747A3; NO994180L; US6590939B1; FI970888A; NO994180D0; EP0965174A2; CN1249085A; AU733164B2

Description

102335

Vastaanottomenetelmä ja vastaanotin Tekniikan ala

Keksinnön kohteena on vastaanottomenetelmä, jossa 5 vastaanotetut symbolit ovat funktioita biteistä, joiden ilmaisemiseksi trelliksen peräkkäisissä tasoissa A ja B tason A kuhunkin tilaan johtaneen polun transitiometriikan summaan lisätään bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvän, seuraa-vaan tasoon B johtavan polkuhaaran transitiometriikka, 10 verrataan tasoa A seuraavassa tasossa B kuhunkin tilaan tulevien polkuhaarojen transitiometriikoiden summia ja valitaan tason B kussakin tilassa kahdesta polusta parempi selviytyjäpoluksi transitiometriikoiden summien perusteella .

15 Keksinnön kohteena on lisäksi vastaanottomenetelmä, jossa vastaanotetut symbolit ovat funktioita biteistä, joiden ilmaisemiseksi trelliksen peräkkäisissä tasoissa A ja B tason A kuhunkin tilaan johtaneen polun transitiometriikan summaan lisätään bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvän, 20 seuraavaan tasoon johtavan polkuhaaran transitiometriikka, verrataan tasoa A seuraavassa tasossa B kuhunkin tilaan tulevien polkuhaarojen transitiometriikoiden summia ja valitaan tason B kussakin tilassa kahdesta polusta parempi selviytyjäpoluksi transitiometriikoiden summien perusteel-25 la.

‘ Keksinnön kohteena on lisäksi vastaanotin, joka vas taanotin käsittää vastaanotettuihin symboleihin liittyvien bittien määrittämiseksi välineet muodostaa trelliksen transitiometriikka ja valintavälineet lisätä kahden peräk-30 käisen tason A ja B tason A kuhunkin tilaan johtaneen polun transitiometriikan summaan kahden seuraavaan tasoon B johtavan polkuhaaran transitiometriikka, verrata tasoa A seuraavassa tasossa B kuhunkin tilaan tulevien polkuhaarojen transitiometriikoiden summia ja valita tason B kussa-35 kin tilassa kahdesta polusta parempi selviytyjäpoluksi 2 102335 transitiometriikoiden summien perusteella.

Keksinnön kohteena on lisäksi vastaanotin, joka käsittää vastaanotettuihin symboleihin liittyvien bittien määrittämiseksi välineet muodostaa trelliksen transitio-5 metriikka ja valintavälineet lisätä kahden peräkkäisen tason A ja B tason A kuhunkin tilaan johtaneen polun transitiometriikan summaan kahden seuraavaan tasoon johtavan polkuhaaran transitiometriikka, verrata tasoa A seu-raavassa tasossa B kuhunkin tilaan tulevien polkuhaarojen 10 transitiometriikoiden summia ja valita tason B kussakin tilassa kahdesta polusta parempi selviytyjäpoluksi transitiometriikoiden summien perusteella.

Tekniikan taso Äärellistilaisessa aikadiskreetissä Markovin pro-15 sessissa valkoisen kohinan vaikuttaessa millaiseksi digitaalisen solukkoradiojärjestelmän olosuhteet tavallisesti oletetaan, Viterbi-algoritmi on sekvenssiestimoinnin optimaalinen rekursiivinen algoritmi, joka ei kuitenkaan ole niin hyvä yksittäisten bittien ilmaisussa. Viterbi-dekoo-20 daus vastaanotetulle signaalille voidaan suorittaa solukkoradiojärjestelmän tukiasemalla tai tilaajapäätelaitteel-la. Vastaanottimen Viterbi-dekoodauksessa etsitään lähetetyn datan todennäköisin sekvenssi. Siten Viterbi-dekoodauksessa ilmaistaan lähetettyä informaatiota vastaavat 25 symbolit, jotka edustavat lähetetyn sanoman bittejä tai bittikombinaatioita. Viterbi-algoritmia käytetään tunnetusti signaalin ilmaisussa ja dekoodauksessa. Viterbi-algoritmi tuottaa signaalista ML-sekvenssin estimaatin (ML = Maximum Likelihood) ja tyypillisesti myös pehmeät päätök-30 set kanavan dekoodausfunktioille. ML-estimaatti käsittää estimaatit signaalin käsittämistä symbolijaksoista. ML-.*: menetelmää on esitelty kirjassa Proakis, J., G.: Digital

Communications, McGraw-Hill Book Company, 1989, kappale 4.2 ja Viterbi-algoritmin kovototeutusta on esitelty jul-35 kaisussa Fettweis, G., Meyer, H.: High-Speed Parallel Vi- 3 102335 terbi Decoding: Algorithm and VLSI-Architecture, IEEE Communications Magazine, Vol. 29(5), 1991, jotka otetaan tähän viitteiksi.

Tunnetun tekniikan mukainen Viterbi-ilmaisin tarvit-5 see oikean polun jäljitysvaiheen bittipäätösten tekemiseksi. Tämä aiheuttaa viivettä bittien ilmaisuun. Lisäksi Viterbi-ilmaisin horjahtelee eli ajautuu pois oikealta polulta useiden tilamuutosten ajaksi valittuaan kerrankin väärän polkuhaaran.

10 Keksinnön tunnusmerkit

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin toteuttaa Viterbi-algoritmin kaltainen vastaanottomenetelmä ja vastaanotin, joissa bittipäätökset voidaan tehdä suoraan käyttämättä oikean polun jäljitystä.

15 Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että symbolin jokaiselle bitille erikseen muodostetaan tasossa B bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät selviytyjäpolkujen transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut, summataan useamman kuin 20 yhden tilan bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut erikseen, muodostetaan summien logaritmit ja muodostetaan summien logaritmien erotus, jonka perusteella määritetään vastaanotettu bitti.

25 Johdannon tyyppiselle menetelmälle on edelleen tun- * nusomaista, että symbolin jokaiselle bitille erikseen muo dostetaan tasossa B bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät selviytyjäpolkujen transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut, summataan useamman kuin yhden tilan bittiin 1 30 ja bittiin 0 liittyvät transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut erikseen, jaetaan muodostetut summat kes-kenään, muodostetaan summien jakotuloksen logaritmi, jonka perusteella määritetään vastaanotettu bitti.

Keksinnön mukaiselle vastaanottimelle on tunnus-35 omaista, että vastaanotin käsittää välineet muodostaa ta- 4 102335 sossa B bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät selviytyjäpolku-jen transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut symbolin jokaiselle bitille erikseen, välineet summata tasossa B useamman kuin yhden tilan bittiin 1 ja bittiin 0 5 liittyvät transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut erikseen, välineet tallettaa transitiometriikan todennäköisyyttä edustavien lukujen summaustulokset, välineet muodostaa mainittujen summien logaritmit ja välineet muodostaa summien logaritmien erotus, jolloin voidaan teh-10 dä suoraan päätös vastaanotetusta bitistä.

Keksinnön mukaiselle vastaanottimelle on edelleen tunnusomaista, että vastaanotin käsittää välineet muodostaa tasossa B bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät selviytyjä-polkujen transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat lu-15 vut symbolin jokaiselle bitille erikseen, välineet summata tasossa B useamman kuin yhden tilan bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut erikseen, välineet tallettaa transitiometriikan todennäköisyyttä edustavien lukujen summaustulokset, väli-20 neet muodostaa jakotulos välineiden ja muodostamasta transitiometriikan todennäköisyyttä edustavien lukujen sum-maustuloksista ja välineet muodostaa mainittujen jaettujen summien logaritmi vastaanotetun bitin määrittämiseksi.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan huo-25 mättäviä etuja. Ilmaisun suorituskyky paranee, bittipää- tökset nopeutuvat ja tunnetun tekniikan mukaiselle Vi-terbi-ilmaisulle tyypillinen horjahtelu häviää.

Kuvioiden selitys

Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin viitaten 30 oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa kuvio 1 esittää trellis-kaaviota, kuvio 2 esittää vastaanottodekooderia, kuvio 3 esittää vastaanotinta ja kuvio 4 esittää vastaanotinta.

35 Edullisten toimintamuotojen kuvaus 5 102335

Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan soveltaa Viter-bi-algoritmia soveltavassa digitaalisissa radiojärjestelmissä, erityisesti GSM-radiojärjestelmässä siihen kuitenkaan rajoittumatta. Radiojärjestelmässä vastaanotetun sig-5 naalin datanäytteet y voidaan esittää muodossa: Y= HS + n, (1) missä H on kanavaestimaatti eli impulssivaste-estimaatti, 10 S edustaa lähetettyä dataa, n edustaa kohinaa ja interferenssiä. Merkkien lihavointi tarkoittaa, että kysymyksessä on vektori tai matriisi. Tarkastellaan aluksi keksinnön mukaisen ratkaisun teoreettista pohjaa. Määritetään ryhmä B, jossa on kaksi alkiota. Kutsutaan ryhmää B bitiksi B = 15 {a0/ ax}, missä a0 on esimerkiksi 0 ja ax on esimerkiksi 1.

Tällöin symboli Si voidaan määritellä bittien x muodostamien sekvenssien avulla

Si=f (Xi,N-l'· *Xi,o) ' ^ί,Ν-Ι^Β Λ xifN_2£B A. . .A xi(0€B, (2) 20 mikä tarkoittaa, että symboli Si on funktio biteistä Xi,N-i,xi(N.2f . .xi(o· Kaavassa (3) merkki A on ja-merkki. Tässä määritelmässä N kertoo bittien määrän.

Niin kauan kuin kysymyksessä on muistiton kanava eli 25 kyseessä on Markovin prosessi todennäköisyysfunktio vas-taanotetulle bitille p(xn|y) on muotoa p(ylx , x.)p(x , x.) / l \ 1 n' x' ^ ' n' x# . ~ .

p(x„|y) = Σ-/ (3) * p(y) 30 missä i on summauksen indeksi, xn edustaa n:nnettä bittiä, joka on 1 (tai vaihtoehtoisesti 0). Bitit sinänsä on tyy-pillisesti mapattu arvoiksi [-1, 1], laskennan helpottamiseksi. Tunnetun tekniikan mukaisesti toimivan Viterbi-il-maisimen lähtönä on vastaanotetun bitin log-uskottavuus 35 funktio (log-likelihood) , jota vastaanottimen muut osat 6 102335 vaativat. Tällainen funktio muodostetaan merkitsemällä xn:lle vastakkaista bittiä merkillä xn eli jos xn on 1, x on 0 ja päinvastoin, jakamalla näiden todennäköisyydet ja ottamalla logaritmi, jolloin log-todennäköisyysfunktio on 5 kaavan (2) avulla muotoa

In | = In (Σρ (y| x , χΛ) ) - ln(Ep(y|x , x)), (4) P(xjy) i i missä P(Y) on supistettu pois. Olettamalla, että todennä-10 köisyys on Rayleigh-jakautunut seuraavalla tavalla t -ly - «»I2] P(y\x) = —2o* , (5) 2 no2 missä σ on häiriöiden suuruus, kaava (4) voidaan edelleen 15 kirjoittaa Forney-metriikkaan sopivalla tavalla muotoon p {x ly) (~ ) (~\y -1^2) = 1η(Σβ 2W )-ln(Ee 2N ), (6) pujy) ί ί missä N tarkoittaa häiriöiden tehollista arvoa o2 ja se 20 lasketaan signaalin varianssina, x tarkoittaa x„:n käsittävää bittisekvenssiä ja x tarkoittaa x :n käsittävää sek-venssiä. Bittien sijasta voidaan käyttää myös muita symboleja ammattimiehelle ilmeisellä tavalla. Häiriöiden tehollinen arvo voidaan kertoa kaavassa (6) vielä jollain va-25 kiolla sovellettaessa sitä keksinnöllisessä menetelmässä. Käyttäen hyväksi Ungerboeckin metriikkaa, jota merkitään J-kirjaimella, kaava (6) voidaan puolestaan kirjoittaa vielä muotoon 30 L = In } = ln(Ee^) - In (Le™), (7) P(xn|y) i i missä J tarkoittaa sekvenssiin x„ liittyvää metriikkaa ja J tarkoittaa sekvenssiin xn liittyvää metriikkaa. Ungerboeckin metriikan sijasta voidaan käyttää muutakin met-35 riikkaa, kuten Forney-metriikkaa. Ungerboeckin metriikka 7 102335 määritellään J = 2Re[y(Hx)H)] + xhHhHx, joista termeistä 2Re[y(Hx)H)] vastaa sovitettua suodatinta ja termi xhHhHx vastaa referenssiarvoja, jotka eivät riipu vastaanotetusta symbolista. Todellisten todennäköisyyksien sijasta voidaan 5 tai on edullista käyttää todennäköisyyttä kuvaavia tai edustavia arvoja. Perustuen kaavaan (7) voidaan vastaanotetun sekvenssin bittiuskottavuudet määrittää käyttäen keksinnön mukaista algoritmia.

Tarkastellaan nyt lähemmin keksinnön mukaista algo-10 ritmia käyttäen hyväksi kuvion 1 trellis-kaaviota, joka esimerkin vuoksi käsittää vain 8 tilaa (STATE) ja 8 tasoa (LEVEL). Trellis-kaaviossa edetään vasemmalta oikealle, mikä edustaa trelliksessä tapahtuvien tapahtumien aikajärjestystä. Kunkin tason pisteestä eli tilasta voidaan edetä 15 transitiolla seuraavan tason N:ään eri tilaan, mikä tapahtuu kahta eri polkua pitkin riippuen vastaanotetusta bitistä (bitti on joko 1 tai 0) . Metriikassa oleva tila edustaa ikkunaa, josta näkyy kerrallaan vain muutama bitti, päättymättömässä bittijonossa (tässä esimerkissä ikku-20 na on 3 bittiä, koska kussakin tasossa on vain 8 tilaa). Ikkunasta näkyvästä muutaman bitin jonosta putoaa aina yksi bitti pois, kun metriikassa edetään tasosta toiseen, ja samalla jonon vastakkaiseen päähän tulee uusi, vastaanotettu bitti. Vastaanotetun bitin selvittämiseksi kussakin 25 tilassa valitaan parempi siihen tulevista poluista eli selviytyjä (survivor) ja talletetaan tämä tieto muistiin.

Tarkastellaan trelliksen kahta peräkkäistä tasoa A ja B. Oletetaan, että ollaan tasossa 3, joka on täten taso B. Tällöin keksinnöllisessä menetelmässä tason 2 eli tason 30 A kuhunkin tilaan johtaneen selviytyjän transitiometriikan summaan lisätään bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvän ja seu- • raavaan tasoon johtavan polkuhaaran transitiometriikka.

Tason 2 tilasta 1 eli kolmen bitin ikkunalla merkittynä tilasta 001 siirrytään bitillä 1 tason 3 tilaan 4 eli bi-35 naarisena 100. Tilojen transitio, jota kaavassa (7) edus- 8 102335 tavat ja tasojen välillä voidaan yleisesti merkitä bitille 1 seuraavasti: TRAN(REM(2*i + 1, MS), i), missä i on kokonaisluku välillä [0, MS], MS on trelliksen tilojen määrä ja REM tarkoittaa jakojäännösfunktiota, joka toimii 5 seuraavasti: i REM (2*i, 8) REM (2*i + 1, 8) 0 0 1 12 3 10 2 4 5 3 6 7 4 0 1 5 2 3 6 4 5 15 _7__6__7_

Bitille 0 transitiot ovat puolestaan muotoa: TRAN (REM (2*i, MS), i) . Tämä transitio TRAN(f(i), i), missä 20 f(i) on REM(2*i + 1, MS) tai REM(2*i, MS) kuvaa edullisesti logaritmista todennäköisyyttä, jolla siirtymä kahden eri tason tilojen välillä tapahtuu. Keksinnöllisessä menetelmässä tunnetusta tekniikasta poiketen transitio skaala-« taan häiriöiden suuruudella N kuten kaavoista (6) ja (7) 25 käy ilmi. Tämän jälkeen keksinnöllisessä menetelmässä verrataan mainittua tasoa A seuraavassa tasossa B kuhunkin tilaan tulevien polkuhaarojen transitiometriikoiden summia ja valitaan tason 3 kussakin tilassa kahdesta polusta parempi eli todennäköisempi selviytyjäpoluksi transitiomet-. 30 riikoiden summien perusteella.

Keksinnöllisessä menetelmässä muodostetaan tietyssä tasossa, joka olkoon edelleen esimerkiksi taso 3, bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät selviytyjäpolkujen transitiomet-riikan todennäköisyyttä edustavat luvut, jollaisia ovat 9 102335 e(Tran(f(ί), i)) _ eA(TRAN(f (i), i)). Kantaluvun e sijasta voidaan käyttää kantalukua a, joka on vapaasti valittava reaaliluku ja jolloin todennäköisyyttä edustava luku on muotoa aA (TRAN (f (i), i)) = aA[(b· ly - HS|7(2N)]. Erona taval-5 liseen Viterbi-ilmaisuun on vain se, että transitiossa huomioidaan häiriöt N. Tällöin argumentti TRAN(f(i), i) on painotettu edullisesti luvulla b, joka on myös vapaasti valittava reaaliluku. Luku a on kuitenkin edullisesti luku e tai luku 2 ja luku b on tällöin edullisesti *1 tai Tln2, 10 missä In on luonnollinen logaritmi. Tämän jälkeen useamman kuin yhden tilan bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät todennäköisyyttä edustavat luvut e(TRAN(f(i1, in summataan erikseen, muodostetaan summien logaritmit ja muodostetaan erotus L bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvien logaritmisten transitio-15 metriikan todennäköisyyttä edustavien lukujen välillä seuraavan kaavan mukaisesti L = log (Σθ ΓΛΑΝ(Λ£Μ(2*1 ^ 1,MS> ' i! ) - l0g rKAAT(REM(2.1,MS), i) ^ (Q) ί i 20 missä log on edullisesti luonnollinen logaritmi. Kaavaa (8) tarkasteltaessa kannattaa huomioida, että matemaattisesti ekvivalenttia mille tahansa logaritmille on log(p) - log(r) = log(p/r), joten samaan tulokseen tullaan myös jakamalla summat ja ottamalla logaritmi jaetuista 25 summista. Kun bitin todennäköisyyttä edustava luku L on suurempi kuin 0, bitti on 1, ja, kun L on pienempi kuin 0, bitti on 0. Tällainen tulosten käsittely edustaa kovaa bittipäätöstä. Tulos sinällään on kuitenkin pehmeä bitti-päätös eli se kertoo kuinka varmasti bitti on 1 tai 0.

30 Transitiometriikan todennäköisyyttä edustavien lukujen summien logaritmifunktion kantalukuna voidaan käyttää . edullisimmin lukua 2 Neperin luvun e sijasta, koska kanta- luvun 2 käyttö helpottaa liukulukuoperaatioiden suorittamista binaarilukujärjestelmässä.

35 Keksinnössä adaptiivisesti säädetään arvioitua im- 10 102335 pulssivastetta saatujen ilmaisutulosten avulla. Tämä voidaan tehdä minimoimalla neliöllistä virhettä. Yleinen LSE-ongelma (Least Square problem) voidaan ratkaista käyttämällä Kalman-suodatinta, muunnettua Kalman-suodatinta (Ex-5 tended Kalman Filter), RLS-suodatinta (Recursive Least Square), LMS-suodatinta (Least Mean Square).

Keksinnöllisessä menetelmässä ohjataan ilmaisussa käytettävää metriikkaa, kun impulssivaste-estimaatin on käytettävissä. Tämä toiminto suoritetaan muodostamalla 10 edullisesti kovia bittipäätöksiä bittien uskottavuuksista tai todennäköisyyksistä, muodostamalla kovista bittipää-töksistä symboleita. Impulssivasteen ja muodostettujen symbolien avulla muodostetaan referenssinäytteitä ja vertaamalla referenssinäytteitä vastaaviin vastaanotettuihin 15 näytteisiin pienimmän neliösumman menetelmällä tai vastaavalla. Ilmaisussa käytettävää metriikkaa voidaan tämän jälkeen ohjata referenssinäytteiden ja vastaanotettujen näytteiden vertailussa muodostetulla pienimmän neliösumman tuloksella, joka on edullisesti uusi impulssivaste-esti-20 maatti H. Tällöin metriikkaa ohjataan muuttamalla impuls-sivaste-estimaattia H pienimmän neliösumman menetelmässä olevan muutoksen gradientin suuntaan. Impulssivaste-estimaatin H muutoksen suuruutta säädetään edullisesti seuraa-valla tavalla .· 25 res_vec = create_symbol(hard([outk, . . ., outk.r])}; di st = yk - h*res_vecH; H = H + mu*dist*res_vec; (9) 30 missä res_vec on kovien bittipäätösten outk, . . ., outk_r vektori, yk on vastaanotetun signaalin symbolivektori, H on : impulssivaste-estimaattivektori, dist on signaalin näyt teiden ja referenssinäytteiden erotusvektori, H*res_vec on referenssisymbolivektori ja mu = [0, 1] toimii gradientin 35 suuntaisen muutoksen painokertoimena. Jos mu on 0, impuls- 11 102335 sivaste-estimaattia ei muuteta. Simulaation perusteella hyvä parametrin mu arvo on esimerkiksi 1/128.

Muodostettaessa kovia bittipäätöksiä vastaanotetusta biteistä muodostetaan kovien bittipäätösten ja impulssi-5 vasteen konvoluution avulla referenssinäytteitä. Konvoluutio lasketaan yleisessä tapauksessa esimerkiksi seuraavan kaavan (10) mukaisesti estimoidusta impulssivasteesta H ja näyte-estimaateista S

10 (H*S) . = Ehj-S. _ jf (10) missä i ja j ovat alkioita osoittavia indeksejä. Tämän jälkeen verrataan referenssinäytteitä ajallisesti vastaaviin vastaanotettuihin näytteisiin pienimmän neliösumman 15 menetelmällä, joka on esitetty kaavassa (11) LS = Σ|y - H*S\2, (11) missä LS on pienimmän neliösumman tulos. Referenssinäyt-20 teiden ja vastaanotettujen näytteiden vertailussa muodostetulla tuloksella LS ohjataan ilmaisussa käytettävää metriikkaa muuttamalla impulssivastetta H.

Keksinnöllisen menetelmän mukainen dekoodaus voidaan suorittaa vastaanottimen ilmaisuosassa, josta on lohkokaa-25 vio kuviossa 2. Tällainen dekooderi käsittää transitiomet-riikkayksikön 21, joka voi olla pääosin myös tunnetun tekniikan mukainen BMU (Transition/Branch Metrics Unit) tai sovitettu suodatin, valinta-yksikön (Add-Compare-Select Unit, ACS) 22, kumulatiivisen metriikan yksikön (Cumulati-30 ve Metrics Memory, CUM) 23, välineet 24 muodostaa eksponentti, välineet 25 muodostaa summa, rekisterit 26, välineet 27 muodostaa logaritmi, välineet 28 muodostaa erotus, rekisterin 29. Lisäksi keksinnöllinen ratkaisu käsittää edullisesti välineet 30 muodostaa kova bittipäätös, 35 välineet 36 muodostaa symboli, välineet 31 muodostaa pie- 12 102335 nin neliösumma, välineet 32 muodostaa viive ja välineet 33 ohjata ilmaisuosan toimintaa. Katkoviivan sisällä olevia lohkoja 24 - 30 on keksinnöllisessä ratkaisussa ainakin loogisesti useita kappaleita, edullisesti symbolien koo-5 daamisessa tarvittavien bittien määrä.

Vastaanotetut näytteet syötetään transitiometriikan laskuyksikköön 21, johon tulee myös tieto signaalin varianssista N. Transitiometriikkayksikössä 21 muodostetaan kussakin tilassa kummastakin mahdollisesta tilasta mainit-10 tuun tilaan tulevaa transitiota vastaava arvo. Ungerboeck-metriikkaa käyttäen välineiden 21 lähtönä on 2Re[y(Hx)H), joka vastaa sovitettua suodatinta, ja xhHhHx, jotka voidaan ennalta muodostaa jokaiseen Viterbin tilaan referenssiar-voiksi. Yläindeksinä oleva H tarkoittaa kompleksikonjugaa-15 tin transpoosia. Ei välineiden 21 toiminta eikä metriikka ole kuitenkaan oleellista keksinnön tärkeimmän ajatuksen kannalta. Valinta-yksikössä 22 lisätään transitiot kumulatiivisen metriikan yksiköstä 23 saatavaan summaan, polkujen kumulatiivista transitioiden summia verrataan keske-20 nään, valitaan parempi tulos, ja lisätään mainittu tulos kumulatiivisen metriikan yksiköstä 23 saatavaan summaan, joka tulos talletetaan uudeksi summaksi kumulatiivisen metriikan yksikköön 23 seuraavan sarakkeen laskentaa varten. Kumulatiiviseen metriikkaan 23 on talletettuna siihen 25 asti lasketut arvot tason eli sarakkeen kutakin tilaa kohti.

Kuviossa 2 bittiin 1 liittyvää transitiota TRAN(REM(2*i + 1, MS), i) on merkitty numerolla 34 ja tähän transitioon liittyvät operaatiot suoritetaan välinei-30 den 24 - 27 yläosassa. Bittiin 0 liittyvää transitiota TRAN(REM(2*i, MS), i) on puolestaan merkitty numerolla 35 ja tähän transitioon liittyvät operaatiot suoritetaan välineiden 24 - 27 alaosassa. Keksinnöllisessä ilmaisuosassa bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät transitiot TRAN(f(i), i) 35 etenevät välineistä 22 välineille 24, jossa niistä muodos- 13 102335 tetaan bitin todennäköisyyttä kuvaava arvo oleellisesti kaavassa (5) olevan Rayleigh-jakauman mukaisesti. Välineissä 25 todennäköisyyttä kuvaavat arvot summataan rekistereihin 26 talletettuihin tason muiden tilojen vas-5 taaviin arvoihin. Edullisesti tason kaikkien tilojen arvot huomioidaan summauksessa, mutta keksinnöllisen ratkaisun kannalta on riittävää huomioida useamman kuin yhden tilan hitteihin liittyvät arvot. Välineissä 27 muodostetaan bittien todennäköisyyksien summan logaritmi ja logaritmisten 10 summien erotus muodostetaan välineissä 28. Tämä erotus, joka vastaa bittipäätöstä, talletetaan edullisesti rekisteriin 29.

Keksinnöllisen ratkaisun tehostamiseksi bittipäätök-sistä tehdään kovia bittipäätöksiä välineissä 30 ja muo-15 dostetaan vastaanotetun signaalin symboliestimaattiS välineissä 36. Symboliestimaatti S etenee edelleen välineisiin 31, johon tulee myös impulssivaste H. Impulssivasteen H ja symboliestimaatin S avulla muodostetaan konvoluutiota käyttäen referenssinäytteitä, jotka vähennetään neliölli-20 sesti kaavan (10) mukaan vastaanotetun signaalin näytteistä y, jotka tulevat myös välineisiin 31 viivästettynä välineissä 32. Näin muodostetulla pienimmän neliön tuloksella välineissä 31 ohjataan metriikkaan välineissä 21 muuttamalla tarvittaessa estimoitua impulssivastetta H.

25 Impulssivasteen H muuttaminen parantaa keksinnöllisen ratkaisun toimintaa.

Kuviossa 3 on esitettynä lohkokaavio keksinnön mukaisesta vastaanottimesta. Vastaanotin on muuten samanlainen kuin kuvion 2 vastaanotinkin, mutta siinä käytetään 30 välineitä 281 jakamaan välineissä 25 ja 26 summatut ja talletetut arvot. Tästä jakotuloksesta otetaan logaritmi välineillä 27 ja talletetaan tulos edullisesti rekisteriin 29. Katkoviivan sisällä olevia lohkoja 24 - 30 ja 281 on keksinnöllisessä ratkaisussa ainakin loogisesti useita 35 kappaleita, edullisesti symbolien koodaamisessa tarvitta- 14 102335 vien bittien määrä.

Keksinnön mukaiselle ratkaisulle on erityisesti ominaista, että muistiyksikköä (Survivor Memory Unit, SMU), jossa oikean polun jäljitys tunnetun tekniikan tason mu-5 kaisessa ilmaisu-Viterbissä suoritetaan, ei tarvita.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa tarvittava kanavan häiriöiden suuruus lasketaan esimerkiksi seuraavasti. Ensiksi muodostetaan vertailusignaali YR kanavan estimoidusta impulssivasteesta ja ennalta määrätystä sekvenssistä, 10 jollainen on esimerkiksi GSM-järjestelmän opetusjakso, edullisesti konvoluutiona ja toiseksi häiriön energian N laskeminen vertailusignaalista ja kanavasta vastaanotetun signaalin ennalta määrätystä sekvenssistä varianssi-tyyp-pisesti. Käyttäen saatua vertailusignaalia YR ja vastaan-15 otettua signaalia Y, joka on vastaanotettu ennalta määrätty sekvenssi, lasketaan kaavalla (3) näiden varianssi-tyyppinen tulos N.

E[i?e(Y(i) - YR(i) )2+Im(Y(i) -YR(i))2] 20 N = J-, (12)

Q

missä Q on vapaasti valittava vakio.

Kuviossa 4 on esitetty lohkokaavio keksinnön mukaisesta vastaanottimesta. Vastaanotin käsittää antennin 41, 25 esikäsittelyvälineet 42, ilmaisuosan 43 ja jälkikäsittely-välineet 44. Antennista 41 tuleva radiotaajuinen signaali etenee esikäsittelyvälineille 42, joka käsittää sekoitti-men, suodattimen ja A/D-muuntimen. Sekoitin ja suodatin muuntavat signaalin alemmalle taajuudelle, minkä jälkeen 30 signaali muunnetaan digitaaliksi A/D-muuntimella. Esikäsittelyvälineet muodostavat myös estimoidun impulssivas-: teen h ja signaalin varianssin N. Digitaalista signaalia käsitellään keksinnön mukaisella menetelmällä ilmaisu-osassa 43, joka käsittää välineet 21 - 29 ja edullisesti 35 myös välineet 30 - 33. Tämän jälkeen signaali etenee väli- 15 102335 neissä 44 keksinnön kannalta epäoleellisiin prosesseihin, jotka kuitenkin ovat tukiaseman tai tilaajapäätelaitteen toiminnan kannalta oleellisia toimintoja.

Keksinnön mukaiset ratkaisut voidaan toteuttaa eri-5 tyisesti digitaalisen signaalinkäsittelyn osalta esimerkiksi ASIC- tai VLSI-piireillä (Application-Specific Integrated Circuit, Very Large Scale Integration). Suoritettavat toiminnot toteutetaan edullisesti mikroprosessori-tekniikkaan perustuvina ohjelmina.

10 Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims

102335

1. Vastaanottomenetelmä, jossa vastaanotetut symbolit ovat funktioita biteistä, joiden ilmaisemiseksi trel- 5 liksen peräkkäisissä tasoissa A ja B tason A kuhunkin tilaan johtaneen polun transitiometriikan summaan lisätään bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvän, seuraavaan tasoon B johtavan polkuhaaran transitiometriikka, verrataan tasoa A seuraavassa tasossa B kuhunkin tilaan tulevien polkuhaaro-10 jen transitiometriikoiden summia ja valitaan tason B kussakin tilassa kahdesta polusta parempi selviytyjäpoluksi transitiometriikoiden summien perusteella, tunnettu siitä, että symbolin jokaiselle bitille erikseen muodostetaan 15 tasossa B bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät selviytyjäpol-kujen transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut, summataan useamman kuin yhden tilan bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut erikseen, 20 muodostetaan summien logaritmit ja muodostetaan summien logaritmien erotus, jonka perusteella määritetään vastaanotettu bitti.

2. Vastaanottomenetelmä, jossa vastaanotetut symbolit ovat funktioita biteistä, joiden ilmaisemiseksi trel- 25 liksen peräkkäisissä tasoissa A ja B tason A kuhunkin tilaan johtaneen polun transitiometriikan summaan lisätään bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvän, seuraavaan tasoon johtavan polkuhaaran transitiometriikka, verrataan tasoa A seuraavassa tasossa B kuhunkin tilaan tulevien polkuhaarojen 30 transitiometriikoiden summia ja valitaan tason B kussakin tilassa kahdesta polusta parempi selviytyjäpoluksi transi-tiometriikoiden summien perusteella, tunnettu siitä, että symbolin jokaiselle bitille erikseen muodostetaan 35 tasossa B bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät selviytyjäpol- * 102335 kujen transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut, summataan useamman kuin yhden tilan bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut erikseen, 5 jaetaan muodostetut summat keskenään, muodostetaan summien jakotuloksen logaritmi, jonka perusteella määritetään vastaanotettu bitti.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että transitiometriikan muodostuk- 10 sen yhteydessä huomioidaan häiriöiden vaikutus.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että summien logaritmifunktion kantalukuna käytetään lukua 2.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että impulssivasteen ollessa käytettävissä muodostetaan kovia bittipäätöksiä vastaanotetuista biteistä, muodostetaan symboleita kovista bittipäätöksistä, 20 muodostetaan mainittujen symbolien ja impulssivas teen avulla referenssinäytteitä, verrataan referenssinäytteitä vastaaviin vastaanotettuihin näytteisiin pienimmän neliösumman menetelmällä ja 25 ohjataan referenssinäytteiden ja vastaanotettujen näytteiden vertailussa muodostetulla tuloksella ilmaisussa käytettävää metriikkaa.

6. Vastaanotin, joka vastaanotin käsittää vastaanotettuihin symboleihin liittyvien bittien määrittämiseksi 30 välineet (21) muodostaa trelliksen transitiometriikka ja valintavälineet (22) lisätä kahden peräkkäisen tason A ja B tason A kuhunkin tilaan johtaneen polun transitiometriikan summaan kahden seuraavaan tasoon B johtavan polkuhaa-ran transitiometriikka, verrata tasoa A seuraavassa tasos-35 sa B kuhunkin tilaan tulevien polkuhaarojen transitiomet- 102335 riikoiden summia ja valita tason B kussakin tilassa kahdesta polusta parempi selviytyjäpoluksi transitiometrii-koiden summien perusteella, tunnettu siitä, että vastaanotin käsittää 5 välineet (24) muodostaa tasossa B bittiin 1 ja bit tiin 0 liittyvät selviytyjäpolkujen transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut symbolin jokaiselle bitille erikseen, välineet (25) summata tasossa B useamman kuin yhden 10 tilan bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät transitiometriikan todennäköisyyttä edustavat luvut erikseen, välineet (26) tallettaa transitiometriikan todennäköisyyttä edustavien lukujen summaustulokset, välineet (27) muodostaa mainittujen summien logarit- 15 mit ja välineet (28) muodostaa summien logaritmien erotus, jolloin voidaan tehdä suoraan päätös vastaanotetusta bitistä .

7. Vastaanotin, joka käsittää vastaanotettuihin sym-20 boleihin liittyvien bittien määrittämiseksi välineet (21) muodostaa trelliksen transitiometriikka ja valintavälineet (22) lisätä kahden peräkkäisen tason A ja B tason A kuhunkin tilaan johtaneen polun transitiometriikan summaan kahden seuraavaan tasoon johtavan polkuhaaran transitiomet-25 riikka, verrata tasoa A seuraavassa tasossa B kuhunkin ti-laan tulevien polkuhaarojen transitiometriikoiden summia ja valita tason B kussakin tilassa kahdesta polusta parempi selviytyjäpoluksi transitiometriikoiden summien perusteella, tunnettu siitä, että vastaanotin käsittää 30 välineet (24) muodostaa tasossa B bittiin 1 ja bit tiin 0 liittyvät selviytyjäpolkujen transitiometriikan to-dennäköisyyttä edustavat luvut symbolin jokaiselle bitille erikseen, välineet (25) summata tasossa B useamman kuin yhden 35 tilan bittiin 1 ja bittiin 0 liittyvät transitiometriikan 102335 todennäköisyyttä edustavat luvut erikseen, välineet (26) tallettaa transitiometriikan todennäköisyyttä edustavien lukujen summaustulokset, välineet (281) muodostaa jakotulos välineiden (25 ja 5 26) muodostamasta transitiometriikan todennäköisyyttä edustavien lukujen summaustuloksista ja välineet (27) muodostaa mainittujen jaettujen summien logaritmi vastaanotetun bitin määrittämiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen vastaanotin, 10 tunnettu siitä, että vastaanotin käsittää välineet (21) muodostaa transitiometriikka, joka on sovitettu huomioimaan transitiometriikan muodostuksen yhteydessä häiriöiden vaikutus.

9. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen vastaanotin, 15 tunnettu siitä, että välineissä (27) logaritmi funktion kantalukuna on luku 2.

10. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että vastaanotin käsittää välineet (30) muodostaa kovia bittipäätöksiä vas-20 taanotetuista biteistä, välineet (36) muodostaa kovista bittipäätöksistä symboleita, välineet (31) muodostaa mainituista symboleista ja impulssivasteesta referenssinäytteitä, verrata referenssi-25 näytteitä vastaaviin vastaanotettuihin näytteisiin pienim män neliösumman menetelmällä ja ohjata vertailussa muodostetulla tuloksella välineitä (21) . 102335