FI114765B

FI114765B - Menetelmä ja laite kanavan estimointiin

Info

Publication number: FI114765B
Application number: FI971827A
Authority: FI
Inventors: Johan Skoeld; Linus Ericsson; Per-Olof Eriksson
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1997-04-29
Publication date: 2004-12-15
Also published as: SE503522C2; KR100256919B1; US5903610A; AU695989B2; CA2204135A1; SE9403724L; FI971827A0; DE69527436D1; MX9703119A; CA2204135C; JP3636366B2; WO1996013910A1; AU3861995A; FI971827A; EP0789955B1; CN1092873C; SE9403724D0; DE69527436T2; CN1171176A; JPH10508445A

Description

114765

MENETELMÄ JA LAITE KANAVAN ESTIMOINTIIN FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR KANALVÄRDERING

TEKNIIKAN ALUE

Tämä keksintö liittyy menetelmään ja laitteeseen, joilla muodostetaan kanavaestimaatti digitaalisessa radioviestintäjär-j estelmässä.

KEKSINNÖN TAUSTAA

Aikajakoiseen monikäyttöön (TDMA = Time Division Multiple Access) perustuvissa radioviestinnän järjestelmissä sekä muissa kehyksiin perustuvissa viestintäjärjestelmissä informaatio siirretään kanavassa signaalikehyksinä tai purskeina. Jotta vastaanotin saataisiin synkronoitua näihin signaalike-hyksiin, kukin signaalikehys sisältää tunnetun synkronointi-.sanan ennalta määritellyssä paikassa jokaisen signaalikehyksen : sisällä. Esimerkiksi eurooppalaisessa GSM-matkaviestinjärjes- * · telmässä tämä synkronointi sana on 26 bitin pituinen. Kun tit’. vastaanotin odottaa uutta signaalikehystä lähettimeltä, .. vastaanottimen opetussekvenssigeneraattori generoi opetussek- • * · venssin, joka on identtinen lähetetyn synkronointisanan kanssa. Vastaanotettuja signaaleja verrataan paikallisesti generoituun opetussekvenssiin, ja kun paras mahdollinen » · : ’·· korrelaatio on saavutettu tämän opetussekvenssin sekä vastaan- : otettujen signaalien välillä, paikallisesti generoidun ja , vastaanotetun signaalin katsotaan olevan synkronissa keske- _. · · φ nään.

* · ·.·.· Synkronoinnin lisäksi opetussekvenssiä käytetään myös kanavan estimointiin. Koska radiokanavalla esiintyy usein monitie-ete-nemistä, vastaanotin sisältää jonkin laatuisen ekvalisaatto-rin, joka eliminoi em. ilmiön. Ekvalisaattori vaatii ajallisesti rajoitetun estimaatin kanavan impulssivasteesta, joka voidaan saada korrelaatiosignaalista. Forney [1] ja Ungerboeck t 114765 [ 2 [2] kuvailevat kaksi erilaista algoritmia, jotka määrittävät todennäköisimmän lähetetyn sekvenssin, kun tunnetaan kanavan impulssivaste ja kanavan Gaussin kohina tunnetuilla korrelaatio-ominaisuuksilla. Molemmat algoritmit toimivat oikein, mutta huonommalla hyötysuhteella, jos todellisen impulssivas-teen asemesta käytetään kanavan impulssivasteen likimääräistä estimaattia tai jos kohina on ei-Gauss-tyyppistä. Ekvalisaat-tori käyttää kanavaestimaattia esim. suodatintappien alustamiseen ja päivittämiseen. Esimerkkinä tästä on suurimman todennäköisyyden sekvenssiestimaation (MLSE = Maximum Likelihood Sequence Estimation) ilmaisin, jossa FIR-suodatinta käytetään suoraan kanavamallina [2] . Toisena esimerkkinä ovat päätöksenteon takaisinkytketyt ekvalisaattorit (DFE = decision feedback equalizer) [4], joissa sekä menosuunnan että takaisinkytkennän suodatintapit lasketaan kanavaestimaatista.

Kun kanava estimoidaan vastaanotetusta synkronointisanasta, estimaatti sisältää kohinaa, koska vastaanotettu data on • kohinaista ja opetussekvenssi on äärellisen pituinen. Jopa jatkuvasti päivitetty kanavaestimaatti on kohinainen. Kanava-estimaatin kohinasisältö on erittäin korkea esim. häipymäkuo- .pissa (fading dip) , koska tässä tapauksessa signaalin taso on alhainen verrattuna kohinan tai häiriön tasoon, jolloin # · vastaanotetulla datalla on alhainen signaali/kohina-suhde. Myös vastaanottimen kohina häiritsee synkronointiprosessia. Väärä ja epästabiili synkronointi antaa sivuilmiönä väärän ' *’ kanavaestimaatin, aiheuttaen näin merkittävän heikennyksen vas- ‘ taanottimen suorituskykyyn. Kohinainen kanavaestimaatti antaa ; ilmaisimen tai ekvalisaattorin suodatintapeille väärät ase- .*·. tukset, esim. MLSE saa virheellisen FIR-kanavamallin. Tämä huonontaa ilmaisun suorituskykyä samalla tavalla, kuin jos I · t * vastaanotetut näytteet olisivat kohinaisia. Seurauksena on, \ että vastaanotetuissa näytteissä olevalla häiriöllä tai kohinalla on kaksinkertainen vaikutus: ensinnäkin kanavamalli vääristyy ja toisaalta virheellisesti asetettu ekvalisaattori joutuu ekvalisoimaan ja ilmaisemaan kohinaisia näytteitä.

3 114765

Kuvatun tunnetun tekniikan yhteinen piirre on se, että kanava-estimaattia käytetään suoraan ilmaisu- tai ekvalisointiprose-duurissa ottamatta huomioon estimaatin kohinasisältöä. Kuitenkin esim. MLSE on optimoitu siinä mielessä, että se antaa todennäköisimmän ilmaistun symbolisekvenssin vain jos vastaanottimen kohina on additiivisesti Gaussin tyyppistä j_a jos kanavaestimaatti on tarkka. MLSE ei ole optimaalinen, jos kana-vaestimaatissa on kohinaa.

Menetelmä, jolla kohinaisten tappien vaikutusta kanavaesti-maatissa pienennetään, on esitetty US-patentissa 5,251,233 (Labedz et ai) . Siinä esitetään, että kanavaestimaatin ne tapit tuhotaan, jotka ovat alle tietyn kynnysarvon. Näin vähennetään kohinaosuutta niiden kohinaisten tappien osalta, joilla on vähän käyttökelpoista signaalia. Kanavaestimaatin joidenkin tappien täydellinen eliminointi saattaa kuitenkin poistaa oleellista informaatiota, koska on erittäin vaikeata tehdä ero tapin hyödyllisen signaalienergian ja kohinaenergian välillä.

EP-A-0 535 403 kuvailee menetelmän, jossa virtapurskeen kanavaestimaatti yhdistetään edellisen purskeen kanavaestimaat-: tiin. Molemmissa estimaateissa on sama määrä tappeja.

» I * t * » · • 1 ·

KEKSINNÖN YHTEENVETO

» » » f « » i Tämän keksinnön eräänä tarkoituksena on tuottaa menetelmä ja • ♦ · '·“ ’ laite, joilla muodostetaan parannettu kanavaestimaatti digitaa lista radioviestintäjärjestelmää varten.

I 1 · * 1 » • Keksinnön menetelmälle ovat tunnusomaisia patenttivaatimuk-sessa 1 esitetyt piirteet.

'1’ Keksinnön laitteelle ovat ominaisia patenttivaatimuksessa 9 » » esitetyt piirteet.

• · · » · 4 114765 Tämä keksintö perustuu havaintoon, jonka mukaan pitkä kanavaes-timaatti (estimaatti, jossa on monta tappia) sisältää enemmän kohinaa kuin lyhyt estimaatti (jossa on vähemmän tappeja). Tämä on osoitettu LIITTEESSÄ, missä tappikohina saadaan yhtälöstä (9). Tässä yhtälössä N esittää kanavaestimaatin laskemisessa käytettyjen näytteiden kokonaismäärää. M esittää kanavaestimaatin tappien lukumäärää. Tappien lukumäärän (M) kasvattaminen kanavaestimaatissa lisää siis myös tappikohinaa. Lisäksi ilmaisimen tai ekvalisaattorin ilmaisuprosessissa kohinan kokonaisosuus on verrannollinen myös kanavaestimaatin tappien lukumäärään. Tästä näkökulmasta katsottuna on edullista käyttää mahdollisimman lyhyttä kanavaestimaattia.

Toisaalta lyhyt kanavaestimaatti saattaa paljon aikadispersio-ta sisältävissä tapauksissa aiheuttaa sen, että vastaanotin jättää ottamatta huomioon vastaanotettua energiaa estimaatin alueen ulkopuolelta, jättäen samalla huomioon ottamatta signaalissa olevaa tärkeää informaatiota. Lyhyt kanavaestimaatti sisältää kuitenkin sen osan signaalista, joka käsittää : ' suurimman osan energiasisällöstä.

'·_'·/· Tämän keksinnön mukaisesti ratkaisuna em. ongelmaan on yhden : pitkän kanavaestimaatin yhdistäminen vähintään yhden lyhyemmän kanavaestimaatin kanssa. Näin yhdistetään molempien ominai-suudet: • » · .. 1. Se sisältää luotettavan (ei niin kohinaisen) informaation • * t i · *... siitä osasta vastaanotettua signaalia, joka sisältää • · » suurimman osan energiasta.

• » · 2. Se sisältää myös informaation signaalin levennyksestä, joka on aiheutunut aikadispersiosta pidemmällä aikajak-solia.

» · ·

PIIRROSTEN LYHYT KUVAUS

Keksintö sekä sen muut tarkoitukset ja niiden edut voidaan 5 114765 ymmärtää parhaiten viittaamalla seuraavaan kuvaukseen sekä mukana oleviin piirroksiin, joissa: KUVIO 1 on lohkokaavio tämän keksinnön mukaisesta laitteesta; KUVIO 2 on vuokaavio, joka esittää tämän keksinnön mene telmää; KUVIO 3 esittää, miten kanavaestimaatit yhdistetään tämän keksinnön yhdessä suoritusmuodossa; KUVIO 4 esittää, miten kanavaestimaatit yhdistetään tämän keksinnön toisessa suoritusmuodossa; KUVIO 5 esittää, miten kanavaestimaatit yhdistetään tämän keksinnön lisäsuoritusmuodossa; • ’ KUVIO 6 esittää kompleksiluvun amplitudin yksinkertaistetun • · * *· '! laskemisen. Lukua voidaan käyttää keksinnön edul- lisessa suoritusmuodossa.

• ·

EDULLISTEN SUORITUSMUOTOJEN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

Tämän keksinnön laite ja menetelmä esitetään nyt viitaten ;·, kuviin 1 ja 2.

Kuvassa 1 A/D-muutin vastaanottaa analogisia näytteitä b(nTg) ja muuttaa nämä näytteet digitaalisten näytteiden sekvenssiksi bn. Nämä digitaaliset näytteet bn siirretään edelleen suurimman todennäköisyyden sekvenssiestimaattoriin 12 (engl.

.·, : Maximum Likelihood Sequence Estimator), joka antaa ilmaistujen • · symbolien un sekvenssin. Digitaalinen sekvenssi bn siirretään myös edelleen korrelaattoriin 16, joka korreloi sekvenssin bn paikallisesti generoidun opetussekvensin u^ kanssa, joka saadaan opetussekvenssigeneraattorista 17. Korrelaattorista 16 6 114765 saatavia korrelaatioarvoja Cj_ käytetään purskeen synkronoinnissa (askel 110 kuvassa 2). Tätä synkronointiaskelta kuvaillaan tarkemmin alempana.

Purskesynkronoinnin menetelmiä esitellään alempana viitaten eurooppalaiseen GSM-järjestelmään. Tässä järjestelmässä synkronointisänä sisältää 26 bittiä. Tämän sanan 16 keskibi-tillä on hyvät korrelaatio-ominaisuudet korreloitaessa koko synkronointisanan kanssa, eli maksimikorrelaatio = 16 keskipo-sitiossa ja korrelaatio on 0 muissa kymmenessä positiossa (C(k) = [00000 16 00000]). Nämä 16 keskibittiä generoidaan opetussekvenssiksi (engl. traning sequence) vastaanottimen opetussekvenssigeneraattorissa. Tätä opetussekvenssiä käytetään esim. 11 korrelaatioarvon Cj_ muodostamiseen vastaanotetun signaalikehyksen kanssa. Yhden purskesynkronointimene-telmän mukaisesti lopullinen synkronointipositio valitaan vertaamalla sellaisten ikkunoiden energiasisältöä, joita on siirretty toistensa suhteen ja joista jokainen sisältää 5 ,, korrelaatioarvoa ja valitsemalla maksimienergian ikkunan • ’ aikapositio synkronointipositioksi. Toinen purskesynkronointi- ’· ' menetelmä on kuvattu dokumentissa EP-A-0 551 803.

• * • ·

Koska kaksi kanavaestimaattia yhdistetään, purskesynkronointi : suoritetaan sekä lyhyelle että pitkälle estimaatille. Synkro- nointiaskel suoritetaan synkronointielimissä 18 ja 19 vastaavassa järjestyksessä. (Koska estimaatit ovat eripituiset, ne eivät välttämättä synkronoidu samaan purskepositioon.)

It·

Synkronointipositiot siirretään edelleen kanavaestimaattorei-hin 20 ja 22 pitkää ja lyhyttä kanavaestimaattia varten, vastaavassa järjestyksessä. Nämä estimaattorit laskevat , kanavaestimaatit vastaavien synkronointipositioiden ympäriltä, : kuten alempana tarkemmin esitetään.

LIITTEESSÄ on esitetty, että tappikohinaa voidaan estimoida kaavalla (9). Tämä kaava ilmaisee sen, että tappikohina vaimenee käytettäessä mahdollisimman montaa näytettä bn 7 114765 (kasvattamalla arvoa N) . Tästä syystä pitkä estimaatti h]^ lasketaan uudestaan käyttäen mahdollisimman montaa opetussek-venssin u^ 26:sta näytteestä ja vastaanotettua synkronointi-sanaa bn. Kanavaestimaattori 20 laskee viisi korrelaatioarvoa (GSM-järjestelmässä) 22 näytteestä (N - M + 1 = 26 -5 +1 = 22) (kaikkia 26 näytettä itse asiassa käytetään, koska muodostetaan 5 korrelaatioarvoa, joista kukin perustuu 22 näytteeseen ja yhden näytteen siirrokseen). Nämä laskutoimitukset suoritetaan samalla tavalla kuin korrelaattorissa 16, mutta koska nyt tiedämme synkronointiposition, koko opetussekvenssiä voidan käyttää pitkän kanavaestimaatin h^ viiden tapin muodostamiseen. Kuvailtu menettely vastaa askelta 120 kuvassa 2.

Lyhyt kanavaestimaatti h^-S muodostetaan samalla tavalla kanavaestimaattorissa 22. Tässä tapauksessa riittää kuitenkin vähemmän kuin viiden tapin laskeminen (M < 5). Tämän keksinnön edullisimmassa suoritusmuodossa lyhyt kanavaestimaatti sisältää vain yhden tapin, joka tarkoittaa sitä, että 26 näytettä (N - M + 1 = 26 - 1 +1 = 26) voidaan käyttää kanavan estimoin- , nissa. Tästä syystä tässä tapauksessa koko opetussekvenssi » * * ’ käytetään yhden korrelaatioarvon muodostamisessa merkittävästi V.‘ pienennetyllä tappikohinalla. Kuvailtu menettely vastaa : askelta 130 kuvassa 2.

• ' • * · : : : Lasketut kanavaestimaatit h^ ja h^S yhdistetään keskiarvois- tuspiirissä 24 (vastaa askelta 150 kuvassa 2). Esimerkki tästä j'.t# keskiarvoistusprosessista on esitetty kuvassa 3 (piirroksen yksinkertaistamiseksi kuvassa on esitetty vain estimaattien amplitudit). Tässä suoritusmuodossa estimaatit yhdistetään niiden alkuperäisen purskesynkronoinnin kanssa (koska esite- tl* tyllä lyhyellä estimaatilla on vain yksi tappi, sillä olete-. taan olevan nolla-arvoiset tapit kaikissa muissa aikapositi- .·. : oissa) . Tämä saattaa johtaa tilanteeseen, missä kahden esti maatin maksimiarvot eivät ole samassa aikapositiossa, kuten on esitetty kuvassa 3.

8 114765

Koska lyhyt ja pitkä kanavaestimaatti on erikseen synkronoitu purskeen kanssa, saattaa olla parempi ensin synkronoida lasketut kanavaestimaatit keskenään. Tämä on ilmaistu rivillä 26 kuvassa 1, missä kanavaestimaattori 20 ilmoittaa synkronoin-tielimelle 18 oikean synkronointiposition, jota tulee käyttää lyhyen kanavaestimaatin kanssa. Tämä vastaa askelta 140 kuvassa 2.

On olemassa erilaisia tapoja saavuttaa keskinäinen synkroni-saatio lyhyen ja pitkän kanavaestimaatin välillä. Yksi menetelmä on esitetty kuvassa 4. Tämän menetelmän mukaan lyhyen estimaatin 1¾3 maksimitappi on synkronoitu pitkän estimaatin h]^L maksimitapin position kanssa. Tässä suoritusmuodossa lyhyen estimaatin tappeja saatetaan siirtää, kuten on esitetty katkoviivalla piirretyllä tapilla kuvassa 4. Tämä katkoviivalla piirretty tappi edustaa lyhyen estimaatin purskesynkro-noinnin positiota. Tappi lasketaan uudelleen estimaattorissa 22 ja siirretään sitten yhtenäisellä viivalla piirretyn tappiestimaatin 1¾3 positioon kuvassa 4. Tämä estimaattisynkro-\ ] nisaatio on kohtuullisen hyvä, koska pitkän ja lyhyen esti- *· maatin maksimitapeilla on tavallisesti yhtenevät positiot.

t * « *

Toinen kanavaestimaattien keskinäisen synkronoinnin menetelmä : ·· on esitetty kuvassa 5. Tässä lyhyen estimaatin 1¾3 (sisältäen esimerkissä vain yhden tapin) purskesynkronointipositio on esitetty katkoviivalla piirretyllä tapilla. Tätä tappia ei ;t kuitenkaan lasketa uudelleen. Sen sijaan se tappi, joka vastaa pitkän estimaatin hkL maksimitapin positiota, lasketaan > » · uudelleen ja keskiarvoistetaan pitkän estimaatin maksimitapin 1 I » kanssa. Kuten edellisessä suoritusmuodossa, tämä estimaattien

t I I

synkronisaatio on kohtuullisen hyvä, koska pitkän ja lyhyen . .·. estimaatin maksimitapit sijaitsevat tavallisesti yhtenevissä I I · ,·. : positioissa.

* · ·

Lyhyen kanavaestimaatin h]^3 ja pitkän kanavaestimaatin h]^ keskinäisen synkronoinnin jälkeen nämä estimaatit yhdistetään keskiarvoistuspiiriissä 24. Yksinkertaisessa edullisimmassa 9 114765 suoritusmuodossa tämä keskiarvoistuspiiri 24 suorittaa pitkän ja lyhyen estimaatin vastaavien tappien yksinkertaisen keskiar-voistuksen, kuten on esitetty kuvissa 3, 4 ja 5. Monimutkaisemmassa suoritusmuodossa voidaan muodostaa painotettu keskiarvo laskemalla painotuskertoimet luotettavuusarvoista (kohina-arvoista) kummallekin kanavaestimaatille. Yhdistetty kana-vaestimaatti h^*- siirretään edelleen suurimman todennäköisyyden sekvensstiestimaattoriin 12 suodatinkertoimien säätämiseksi .

Mikäli lyhyt kanavaestimaatti sisältää vain yhden tapin, edellä kuvattu prosessi voidaan yksinkertaistaa ottamalla huomioon, että korrelaatioarvoista c-^ suurinta voidaan käyttää suoraan edustamaan tätä tappia. Jos siis laskennan yksinkertaistaminen on toivottavaa, saattaa olla riittävää korvata lyhyt estimaatti suurimmalla korrelaatioarvolla (ei lyhyen estimaatin uudelleen laskemista). Sellaisessa suoritusmuodossa tämän estimaatin purskesynkronisaatiopositiota voidaan käyttää pitkän estimaatin suurimman tapin referenssipositiona.

• * ·

Monimutkaisemmassa suoritusmuodossa pitkän estimaatin maksimi- « * * • tapin energiaa vertaillaan pitkän estimaatin kokonaisener- • 4 t » · ‘ ‘ giaan. Jos maksimitappi on hyvin dominoiva, on se merkki 1 " siitä, että aikadispersio on hyvin pieni. Tällaisessa tapauk- V * sessa yhden tapin kanavamalli on erittäin hyvä malli ja yhden tapin lyhyt estimaatti lasketaan uudelleen käyttäen koko ; opetussekvenssiä. Toisaalta, mikäli aikadispersio on suuri, kanavaestimaatti leviää ja maksimitappi ei ole dominoiva. Tällaisessa tapauksessa yhden tapin malli ei ole niin hyvä ;;; eikä paljoa ole saavutettavissa tämän tapin uudelleen laske- t 9 misella käyttäen koko opetussekvenssiä. Tällaisessa tapauk-: sessa purskesynkronisaation yhtä tappia käytetään lyhyenä estimaattina.

Toinen mahdollinen yksinkertaistus on ottaa huomioon vain lyhyen estimaatin amplitudi ja jättää huomioon ottamatta sen vaihe (mikäli lyhyessä estimaatissa on vain yksi tappi). Tämä 1 U765 10 epäkoherentti kombinaatio ei aiheuta merkittävää häviötä suorituskyvyssä, koska kummankin estimaatin kahden suurimman tapin vaiheet ovat tavallisesti lähellä toisiaan.

Yksinkertaistamista voidaan jatkaa laskemalla lyhyen estimaatin amplitudi summaamalla sen reaali- ja imaginääriosan absoluuttiarvot, vastaavassa järjestyksessä, kuten on esitetty kuviossa 6. Tässä likiarvoistuksessa z esitetään likiarvona |x| + |y| , missä x ja y ovat reaali- ja imaginääriosa vastaavassa järjestyksessä. Kuvion esittämissä suoritusmuodoissa on yhdistetty kaksi kanavaestimaattia. On kuitenkin ilmeistä, että on mahdollista yhdistää enemmän kuin kaksi estimaattia.

Eräs mahdollinen suoritusmuoto voi siis olla kolmen eripituisen kanavaestimaatin yhdistelmä. On myöskin edullista, että tämä keksintö on käyttökelpoinen myös muissa järjestelmissä kuin kuvaillussa GSM-järjestelmässä.

Edellä kuvaillut menetelmät ovat yksinkertaisia tapoja parantaa vastaanottimen suorituskykyä ilman merkittävää monimut-. kaistamista. Vastaanottimen suorituskyvyn parannus on noin 1 i 1 · ' .1 dB eräissä etenemisolosuhteissa GSM-järjestelmässä.

Asiantuntijat ymmärtävät, että tähän keksintöön voidaan tehdä • ’1 erilaisia modifikaatioita ja muutoksia poikkeamatta keksinnön • « f ’1.1 ’· hengestä ja toiminta-alueesta, joka on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa.

* » ► I · * · * · * · • » t « 1 * 1 f 9 t > · 1 9 I 1 · • · » · 11 114765

VIITTEET

[1] G.D. Forney, Jr., Maximum-Likelihood Sequence Estimation of Digital Sequences in the Presence of Intersymbol Interference, Vol. IT-18, pp. 363-378, May 1972.

[2] Gottfried Ungerboeck, Adaptive Maximum-Likelihood Receiver for Carrier-Modulated Data-Transmission System, IEEE Trans, on Communications, Vol. COM-22, pp. 624-636,

May 1974.

[3] Simon Haykin, Adaptive Filter Theory, pp. 307-316, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1986.

[4] S.U.H. Quereshi, Adaptive Equalization, Proc. IEEE, Vol.

73, pp. 1349-1387, September 1985.

* 1 * * I · > · » 4 ? t * > « » * t f f * 1 · * · * « » < I « • 1

III

* 1 1 * » » 1 t 1 · « i · » 12 114765

LIITE

Kanavan pienimmän neliösumman estimaatio

Kanavalle käytetty malli on FIR-suodatin, jossa on suodatin-tapit {h-]c} / joka mallintaa etenemistä ja additiivisen valkoisen Gaussin kohinan (AWGN) lähde ej_( joka mallintaa kohinaa. Tämä vastaa Haykinin lineaarista regressiomallia (Simon Haykin, Adaptive Filter Theory, Prentice-Hall, 1986, pp. 307-316) . Vastaanotettujen diskreettien signaalinäytteiden bj_ lauseke on: M-l (ll = ΣΛΛ·ι * ei k=0 missä Uj_ on kanavan ottosignaali ja M on kanavaestimaatin pituus (suodatintapit {1¾}). Radiokanavan impulssivaste on t ·' siis rajoitettu M näytteeseen haista. Esimerkiksi GSM-järjes- telmässä M = 5. Impulssivaste on tuntematon parametri, joka ''/· estimoidaan opetussekvenssistä. GSM-esimerkissä opetussek- ’ venssi on 26 symbolin pituinen (N = 26). Pienimmän neliösumman ··.. menetelmää (ks. Haykin [3]) käytetään estimoimaan M tapin . malli (GSM-järjestelmässä viisi tappia). Opetussekvenssistä saatava ottodata ikkunoidaan käyttämällä kovarianssimenetel-;·, mää. Estimoinnissa on näin käytettävissä N - M + 1 vastaano tettua näytettä (22 kpl GSM-järjestelmässä). Otto on järjes-. tetty matriisiksi A ja vastaanotetut näytteet b, virhe e ja : impulssivaste h on järjestetty vektoreiksi seuraavasti: » * » 1 · * · I I · ; ;UM-i um un-i a - U"-2 um-i - ux-2 (2) Ä - - U0 U1 ·· UN-Mj 13 114765 (3) [A) — Av-w]Γ

(4) e = [eo ei - etf-/i]T

(5) h = [i20 — ^#-i] missä T on transponointi. Vektorimuodossa kanavamalli voidaan ilmaista (opetussekvenssille) seuraavasti: ; (6) b = Ah + e * » · *;*: Pienimmän neliösumman estimaatti li h:lie on (ks. Haykin) • » · (7) £ = (AnA)~xAHb = • » missä Φ=ΑηΑ on opetussekvenssin deterministinen korrelaationi,· matriisi. H on tässä Hermiten transponointi.

n, Kanavaestimaatin kunkin elementin varianssi on Nj_ ja se riippuu kohinan varianssista σ2 sekä käytettävästä opetussek-* * venssistä. on i:s diagonaalielementti lausekkeesta σ2Φ_1, missä Φ on edellä määritelty deterministinen korrelaatiomatriisi .

14 114765

Jos opetussekvenssi on lähellä valkoista (kuten esimerkiksi GSM-järjestelmässä), korrelaatiomatriisiksi tulee: (8) *.(*-*♦!) X - missä I on yksikkömatriisi. Lopputuloksena saadaan, että tappikohina on: at - °2 (9) 1 N-M+l

Claims

114765

1. Menetelmä digitaalisen radioviestintäjärjestelmän kanava-estimaatin muodostamiseksi, sisältäen vaiheen muodostamaan, vastaanotetusta opetussekvenssistä, ensimmäinen purskesynkro-noitu kanavaestimaatti, jolla on etukäteen määritelty määrä tappeja, muodostetaan ainakin yksi muu purskesynkronoitu kanavaestimaatti ja yhdistetään mainittu ensimmäinen ja mainitut muut kanavaestimaatit, jolloin saadaan yhdistetty kanavaestimaatti, tunnettu siitä, että mainittu muu kanavaestimaatti on muodostettu samasta vastaanotetusta opetussekvenssistä ja sillä on vähemmän tappeja kuin mainitussa ensimmäisessä kanavaestimaatissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu yhdistämisvaihe käsittää mainitun ensimmäisen ja mainittujen muiden kanavaestimaattien vastaavien tappien keskiarvoistamisen siten, että yksi tai useampi muu kanavaestimaatti täytetään nolla-arvoilla niissä tappipositioissa, jotka vastaavat mainitun ensimmäisen kanavaestimaatin niitä tappeja, ; , joilla ei ole vastaavuutta mainitussa ydessä tai useammassa . muussa kanavaestimaatissa.

\ 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, M · I t että mainitussa keskiarvoistuksessa otetaan huomioon vain * i : “ yhden tai useamman muun kanavaestimaatin tappien amplitudi ja · jätetään huomioon ottamatta niiden vaihe.

·· 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, >» » että mainitun yhden tai useamman muun kanavaestimaatin kunkin i > * tapin amplitudi approksimoidaan reaali- ja imaginääriosien ;;;* amplitudien summana, vastaavassa järjestyksessä.

5. Patenttivaatimuksien 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdellä muulla kanavaestimaatilla on yksi tappi. • I 114765

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, j että mainitun muun kanavaestimaatin mainittu yksi tappi keskiarvoistetaan mainitun ensimmäisen kanavaestimaatin sen f tapin kanssa, jolla on maksimiamplitudi.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun ensimmäisen kanavaestimaatin se tappi, jolla on maksimiamplitudi, keskiarvoistetaan mainitun muun kanavaestimaatin yhden tapin kanssa siten, että estimointi tapahtuu samassa aikapositiossa.

8. Patenttivaatimuksien 2, 3, 4, 5, 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen ja mainitut muut kanavaestimaatit keskiarvoistetaan painotetusti.

9. Laite digitaalisen radioviestintäjärjestelmän kanavaestimaatin muodostamiseksi, sisältäen ensimmäiset välineet (20) ensimmäisen purskesynkronoidun kanavaestimaatin muodostamiseksi vastaanotetusta opetussekvenssistä, jolla kanavaestimaa-tilla on etukäteen määritelty määrä tappeja, toiset välineet (22) vähintään yhden muun purskesynkronoidun kanavaestimaatin ;*·,· muodostamiseksi, ja välineet (24) mainitun ensimmäisen ja • · mainitun muun (muiden) kanavaestimaatin (-tien) yhdistämiseksi yhdistetyn kanavaestimaatin muodostamiseksi, tunnettu siitä t t ;.t että mainitut toiset välineet (22) muodostavat mainitun muun * * kanavaestimaatin samasta vastaanotetusta opetussekvenssistä ja mainitulla muulla kanavaestimaatilla on vähemmän tappeja kuin mainitulla ensimmäisellä kanavaestimaatilla. • · » ·

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu keskiar- * ) · ,**·, voistusvälineistä (24) mainitun ensimmäisen ja mainitun muun *»' (muiden) kanavaestimaatin (-tien) vastaavien tappien keskiar- *. *i voistamiseksi, mainitun muun (muiden) kanavaestimaatin (-tien) » I | ollessa täytetyt nolla-arvoilla niissä tappipositioissa, jotka vastaavat mainitun ensimmäisen kanavaestimaatin niitä tappeja, ! 114765 i j joilla ei ole vastaavuutta mainitussa muussa (muissa) kanavaes-timaatissa (-eissa).

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu keskiarvoistusyksikkö (24) ottaa mainitussa keskiarvoistuksessa huomioon vain mainitun muun (muiden) kanavaestimaatin (-tien) tappien amplitudin ja jättää huomioon ottamatta niiden vaiheen.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu keskiarvoistusyksikkö (24) approksimoi muun (muiden) kanavaestimaatin (-tien) kunkin tapin amplitudin reaali- ja imaginääriosien amplitudien summana vastaavassa j ärj estyksessä.

13. Patenttivaatimuksien 10, 11 tai 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että yhdellä muulla kanavaestimaatilla on yksi tappi.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen yksikkö (20) synkronoi mainitun muun kanavaestimaatin mainitun yhden tapin mainitun ensimmäisen • · : kanavaestimaatin sen tapin kanssa, jolla on maksimiamplitudi. * · * ·

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, »«/ta J ’ että välineet (20) ensimmäisen kanavaestimaatin muodostami- ’ " seksi on järjestetty kontrolloimaan purskesynkronointia v ’ toiselle kanavaestimaatille siten, että yksi tappi estimoi daan . 1U76S