Beschreibungdescription
Hardware-Unterstützung für die SINR-Berechnung und die Berechnung von Normierungsfaktoren für demodulierte Symbole in UMTS-MobilstationenHardware support for the SINR calculation and the calculation of standardization factors for demodulated symbols in UMTS mobile stations
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hardware-Modul, mit welchem die Berechnung von SINR-Werten und Normierungsfaktoren für demodulierte Symbole in UMTS-Mobilstationen unterstützt wird.The invention relates to a hardware module with which the calculation of SINR values and standardization factors for demodulated symbols in UMTS mobile stations is supported.
In Mobilfunksystemen erfolgt die Signalübertragung von einer Basisstation zu einer Mobilstation (Downlink) sowie von einer Mobilstation zu einer Basisstation (Uplink) über sogenannte physikalische Kanäle. Die physikalischen Kanäle eines Mobilfunksystems sind durch Standardisierung vorgegeben. Jeder physikalische Kanal ist durch eine bestimmte Trägerfrequenz, Vorschriften für die Spreizcodierung und eine bestimmte Datenstruktur gekennzeichnet .In mobile radio systems, signals are transmitted from a base station to a mobile station (downlink) and from a mobile station to a base station (uplink) via so-called physical channels. The physical channels of a mobile radio system are specified by standardization. Each physical channel is characterized by a specific carrier frequency, rules for spreading coding and a specific data structure.
Die im UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) - Standard vorgesehenen Kanäle sind in der UMTS-Spezifikation 3GPP TS 25.211 V4.4.0 (2002-03) definiert.The channels provided in the UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) standard are defined in the UMTS specification 3GPP TS 25.211 V4.4.0 (2002-03).
Generell unterscheidet man zwischen gemeinsamen physikalischen Kanälen (Common Pilot Channel; CPICH) , über welche für alle Teilnehmer bestimmte Daten übertragen werden, und dedi- zierten physikalischen Kanälen (Dedicated Physical Channel; DPCH) , über welche teilnehmerspezifische Daten gesendet wer- den.In general, a distinction is made between common physical channels (Common Pilot Channel; CPICH), over which certain data are transmitted for all participants, and dedicated physical channels (Dedicated Physical Channel; DPCH), over which participant-specific data are sent.
Über den CPICH-Kanal werden gemeinsame Pilotsymbole übertragen, welche dem Empfänger a priori bekannt sind und welche für Synchronisations- und Messzwecke verwendet werden. Die Datenübertragung über den DPCH-Kanal umfasst sowohl teilnehmerspezifische Nutzdatensymbole als auch dedizierte Pilotsym-
bole. Die dedizierten Pilotsymbole dienen genauso wie die gemeinsamen Pilotsymbole Synchronisations- und Messzwecken.Common pilot symbols are transmitted via the CPICH channel, which are known a priori to the receiver and which are used for synchronization and measurement purposes. The data transmission via the DPCH channel includes both subscriber-specific user data symbols and dedicated pilot signals. bole. The dedicated pilot symbols serve just as the common pilot symbols for synchronization and measurement purposes.
Bei der Übertragung zwischen Basis- und Mobilstation werden die Funksignale an diversen Hindernissen im Ausbreitungsweg reflektiert, gestreut bzw. gebeugt, was zur Folge hat, dass am Empfänger mehrere Funksignalversionen auftreten, die zeitlich zueinander verschoben sind.During the transmission between the base and mobile station, the radio signals are reflected, scattered or diffracted at various obstacles in the propagation path, with the result that several radio signal versions occur at the receiver that are shifted in time from one another.
Nach dem Empfang werden die Signale von einem Rake-Empfänger demoduliert. Aufgrund der Mehrwege-Übertragung müssen für jeden zu demodulierenden physikalischen Kanal die entsprechenden zeitlichen Verzögerungen der Mehrwege-Komponenten bestimmt und einzelnen Fingern des Rake-Empfängers zugeordnet werden. Die Rake-Finger, die zeitlich justierbare Spreizcode- Korrelatoren sind, werden auf die ermittelten Mehrwege- Verzögerungen des empfangenen Signals eingestellt und mit dem jeweiligen Spreizcode des zu demodulierenden physikalischen ■ Kanals betrieben.After reception, the signals are demodulated by a rake receiver. Because of the multipath transmission, the corresponding time delays of the multipath components must be determined for each physical channel to be demodulated and assigned to individual fingers of the rake receiver. The rake fingers, the temporally adjustable Spreizcode- correlators are adjusted to the determined multi-path delay of the received signal and driven with the respective spreading code of the physical channel to be demodulated ■.
Die von den Rake-Fingern gelieferten Symbole werden mit den jeweiligen Kanalkoeffizienten, die aus den übertragenen gemeinsamen Pilotsymbolen ermittelt wurden, gewichtet . Anschließend werden die Symbole, die innerhalb einer Zelle über verschiedene Ausbreitungswege übertragen wurden, miteinander kombiniert. Dies wird als zellenspezifische MRC (Maximum Ratio Combining) -Kombination bezeichnet.The symbols supplied by the rake fingers are weighted with the respective channel coefficients that were determined from the transmitted common pilot symbols. The symbols that were transmitted within a cell via different propagation paths are then combined with one another. This is called a cell-specific MRC (Maximum Ratio Combining) combination.
Um Symbole, die innerhalb einer Zelle MRC-kombiniert wurden, über mehrere Zellen kombinieren zu können, ist es notwendig, die Symbole zuvor mit einem zellenspezifischen Normierungsfaktor zu normieren. Der Normierungsfaktor setzt sich zusammen aus einem Skalierungsfaktor und der zellenspezifischen Rauschvarianz .In order to be able to combine symbols that have been MRC-combined within a cell over several cells, it is necessary to standardize the symbols beforehand using a cell-specific standardization factor. The normalization factor is composed of a scaling factor and the cell-specific noise variance.
Der Skalierungsfaktor dient dazu, die zellenspezifische Sendeenergie auf Basis des Datenkanals beim MRC zu berücksichti-
gen und somit Sendeleistungsunterschiede verschiedener Basis- Stationen beim MRC über Pfade verschiedener Basisstationen miteinfließen zu lassen. Dazu weist der Skalierungsfaktor zwei Faktoren auf. Der erste Faktor ist durch das Verhältnis aus der empfangenen Amplitude der dedizierten Pilotsymbole zu der empfangenen Amplitude der gemeinsamen Pilotsymbole gegeben und dient zur Normierung der MRC-kombinierten Symbole auf die Energie der dedizierten Pilotsymbole. Der zweite Faktor ist durch das Verhältnis aus der Sendeenergie der über den DPCH-Kanal übertragenen Nutzdatensymbole zu der Sendeenergie der dedizierten Pilotsymbole gegeben und dient zur Normierung auf die Energie der Nutzdatensymbole.The scaling factor serves to take into account the cell-specific transmission energy based on the data channel at the MRC. conditions and thus transmit power differences of different base stations in the MRC via paths of different base stations. The scaling factor has two factors. The first factor is given by the ratio of the received amplitude of the dedicated pilot symbols to the received amplitude of the common pilot symbols and serves to normalize the MRC-combined symbols to the energy of the dedicated pilot symbols. The second factor is given by the ratio of the transmission energy of the user data symbols transmitted via the DPCH channel to the transmission energy of the dedicated pilot symbols and serves to standardize the energy of the user data symbols.
Des Weiteren ist in Mobilfunksystemen das Verhältnis der Nutzleistung zur Störleistung (Signal to Interference andFurthermore, the ratio of useful power to interference power (signal to interference and
Noise Ratio; SINR) im Empfänger von besonderer Bedeutung, da häufig, wie beispielsweise bei CDMA (Code Division Multiple Access) -Mobilfunksystemen, die Leistungsregelung anhand des SINR-Wertes durchgeführt wird. Für die Berechnung des SINR- Wertes müssen die erwartete Signalleistung und die zellenspezifische Rauschvarianz berechnet werden.Noise ratio; SINR) in the receiver is of particular importance since, as is often the case, for example in CDMA (Code Division Multiple Access) mobile radio systems, the power control is carried out on the basis of the SINR value. To calculate the SINR value, the expected signal power and the cell-specific noise variance must be calculated.
Die Grundlage zur Berechnung des Normierungsfaktors und des SINR-Wertes stellen die "über den CPICH-Kanal übertragenen ge- meinsamen Pilotsymbole sowie die über den DPCH-Kanal übertragenen dedizierten Pilotsymbole und Nutzdatensymbole dar. Sowohl die Berechnung des Normierungsfaktors als auch die Berechnung des SINR-Wertes wird zellenspezifisch ausgeführt, damit beim Soft-Handover Unterschiede in der Sendeenergie auf Basis des Datenkanals und der Rauschvarianz zellenspezifisch berücksichtigt werden können.The basis for calculating the normalization factor and the SINR value are the " common pilot symbols transmitted via the CPICH channel and the dedicated pilot symbols and user data symbols transmitted via the DPCH channel. Both the calculation of the normalization factor and the calculation of the SINR The value is carried out cell-specifically so that differences in the transmission energy based on the data channel and the noise variance can be taken into account cell-specifically during the soft handover.
Ferner muss bei den vorstehend genannten Berechnungen der Betriebsmodus der Basisstation berücksichtigt werden. Bei- spielsweise kann die Basisstation im UMTS-Standard im Normal- Modus, im STTD (Space Time Transmit Diversity) -Modus und im CLTD (Closed Loop Mode Transmit Diversity) -Modus betrieben
werden. Im Normal-Modus wird das Funksignal von nur einer Antenne der Basisstation abgestrahlt, während im STTD-Modus für die Abstrahlung des Funksignals zwei Antennen vorgesehen sind. Im CLTD-Modus werden die Funksignale ebenfalls von zwei Antennen ausgesendet, jedoch sind im CLTD-Modus zusätzlich die Phasenbeziehung und gegebenenfalls die Amplituden der von den beiden Antennen ausgesendeten Signale variabel ausgelegt. Dies ermöglicht es, empfängerseitig eine konstruktive Interferenz der von den beiden Antennen ausgehenden Übertragungs- kanäle einzustellen.Furthermore, the operating mode of the base station must be taken into account in the calculations mentioned above. For example, the base station can operate in the UMTS standard in normal mode, in STTD (Space Time Transmit Diversity) mode and in CLTD (Closed Loop Mode Transmit Diversity) mode become. In normal mode, the radio signal is emitted by only one antenna of the base station, while in STTD mode two antennas are provided for the radiation of the radio signal. In the CLTD mode, the radio signals are also transmitted by two antennas, but in the CLTD mode the phase relationship and, if appropriate, the amplitudes of the signals transmitted by the two antennas are also variable. This makes it possible to set constructive interference on the receiver side of the transmission channels emanating from the two antennas.
Angesichts der vorstehend genannten Bedingungen ist es verständlich, dass bei der Berechnung der Normierungsfaktoren und der SINR-Werte auf eine größtmögliche Flexibilität geach- tet werden muss.In view of the above conditions, it is understandable that the greatest possible flexibility must be taken into account when calculating the standardization factors and the SINR values.
Bisher werden die Normierungsfaktoren und die SINR-Werte mittels eines Digitalsignalprozessors in der Firmware berechnet. Dazu werden die benötigten Daten, wie z.B. gemeinsame und de- dizierte Pilotsymbole, Nutzdatensymbole (und Kanalkoeffizienten) , von der Hardware an den Digitalsignalprozessor übermittelt. Der Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass ein mit derartigen Aufgaben betrauter Digitalsignalprozessor eine hohe Rechenleistung benötigt, d.h. teuer ist, und außer- dem eine für Mobilfunk-Anwendungen hohe Leistungsaufnahme aufweist .So far, the standardization factors and the SINR values have been calculated in the firmware using a digital signal processor. The required data, such as common and dedicated pilot symbols, useful data symbols (and channel coefficients), transmitted from the hardware to the digital signal processor. The disadvantage of this procedure is that a digital signal processor entrusted with such tasks requires high computing power, i.e. is expensive, and also has a high power consumption for mobile radio applications.
Um Digitalsignalprozessoren mit geringen Rechenleistungen einsetzen zu können, werden bestimmte, immer wiederkehrende Rechenabläufe in Hardware ausgelagert. Dieses auch alsIn order to be able to use digital signal processors with low computing power, certain, recurring computing processes are outsourced to hardware. This also as
"Hardware-Tuning" bezeichnete Konzept ermöglicht eine deutliche Entlastung des Digitalsignalprozessors. Die ausgelagerte, aufgabenspezifische Hardware wird in der Literatur häufig als "periphere dedicated hardware", "hardware support" oder "(dedicated) datapath" bezeichnet. Im Folgenden wird die Bezeichnung "Hardware-Modul" verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, welche dazu ausgelegt ist, bei der zellenspezifischen Berechnung des SINR-Wertes und bei der Berechnung des Normierungsfaktors für zellenspezifisch MRC-kombinierte Sym- bole die Rechenbelastung eines in die Sehaltungsanordnung integrierten Digitalsignalprozessors zu reduzieren. Ferner soll eine Schaltung angegeben werden, welche eine effiziente Kombination von Symbolen unterschiedlicher Zellen ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine weite- re Schaltungsanordnung zu schaffen, mittels welcher sich der Normierungsfaktor für zellenspezifisch MRC-kombinierte Symbole berechnen lässt. Ein entsprechendes Verfahren soll ebenfalls angegeben werden.Concept called "hardware tuning" enables a significant relief of the digital signal processor. The outsourced, task-specific hardware is often referred to in the literature as "peripheral dedicated hardware", "hardware support" or "(dedicated) datapath". In the following the term "hardware module" is used. The object of the invention is to provide a circuit arrangement which is designed to reduce the computing load of a digital signal processor integrated in the vision arrangement in the cell-specific calculation of the SINR value and in the calculation of the normalization factor for cell-specific MRC-combined symbols. Furthermore, a circuit is to be specified which enables an efficient combination of symbols from different cells. Another object of the invention is to provide a further circuit arrangement by means of which the normalization factor for cell-specific MRC-combined symbols can be calculated. A corresponding procedure should also be given.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 17, 18 und 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The problem underlying the invention is solved by the features of independent claims 1, 17, 18 and 19. Advantageous further developments and refinements of the invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dient zur Berechnung eines SINR-Wertes und eines Normierungsfaktors für demodulierte und auf Zellenniveau MRC-kombinierte Symbole in einem Funkempfänger. Dabei werden die Berechnungen auf Zellenniveau durchgeführt . Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung um- fasst ein erstes Hardware-Modul, ein zweites Hardware-Modul und einen Prozessor. Mittels des ersten Hardware-Moduls werden Zwischenergebnisse berechnet, welche von dem zweiten Hardware-Modul zur Berechnung des Normierungsfaktors und von dem Prozessor zur Berechnung des SINR-Wertes verwendet wer- den.The circuit arrangement according to the invention is used to calculate a SINR value and a normalization factor for demodulated symbols and MRC-combined at cell level in a radio receiver. The calculations are carried out at cell level. The circuit arrangement according to the invention comprises a first hardware module, a second hardware module and a processor. Intermediate results are calculated by means of the first hardware module, which are used by the second hardware module to calculate the normalization factor and by the processor to calculate the SINR value.
Durch die Berechnung der Zwischenergebnisse in dem ersten Hardware-Modul und die Berechnung des Normierungsfaktors in dem zweiten Hardware-Modul wird der Prozessor um diese Be- rechnungen entlastet. Von dem Prozessor muss lediglich anhand der Zwischenergebnisse die eigentliche SINR-Berechnung durchgeführt werden. Zudem entsteht keine Bearbeitungsschleife ü-
ber die Rake-Finger-Hardware, den Prozessor und die MRC- Hardware .The processor is relieved of these calculations by calculating the intermediate results in the first hardware module and calculating the normalization factor in the second hardware module. The processor only has to carry out the actual SINR calculation on the basis of the intermediate results. In addition, there is no processing loop About the rake finger hardware, the processor and the MRC hardware.
Vorzugsweise wird der Normierungsfaktor aus einem Skalie- rungsfaktor, mittels welchem die zellenspezifische Sendeenergie auf Basis des Datenkanals berücksichtigt wird, und aus einer zellenspezifischen Rauschvarianz berechnet.The normalization factor is preferably calculated from a scaling factor, by means of which the cell-specific transmission energy is taken into account on the basis of the data channel, and from a cell-specific noise variance.
Des Weiteren werden in die erfindungsgemäße Schaltungsanord- nung als Eingangswerte vorzugsweise von dem Funkempfänger empfangene gemeinsame Pilotsymbole, dedizierte Pilotsymbole und Nutzdatensymbole eingegeben.Furthermore, common pilot symbols, dedicated pilot symbols and user data symbols received by the radio receiver are input as input values into the circuit arrangement according to the invention.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Schaltungsanordnung einen ersten KanalSchätzer zur Berechnung von Kanalkoeffizienten anhand der gemeinsamen Pilotsymbole und einen zweiten Kanalschätzer zur Berechnung von Kanalkoeffizienten anhand der dedizierten Pilotsymbole auf.According to a preferred embodiment of the invention, the circuit arrangement has a first channel estimator for calculating channel coefficients based on the common pilot symbols and a second channel estimator for calculating channel coefficients based on the dedicated pilot symbols.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Hardware-Modul einen ersten Hardware- Datenpfad und einen zweiten Hardware-Datenpfad enthält. Ferner weisen der erste Hardware-Datenpfad und/oder der zweite Hardware-Datenpfad zumindest einen selektiv adressierbaren und/oder selektiv auswertbaren und/oder selektiv aktivierbaren bzw. deaktivierbaren Hardware-Abschnitt auf.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the first hardware module contains a first hardware data path and a second hardware data path. Furthermore, the first hardware data path and / or the second hardware data path have at least one selectively addressable and / or selectively evaluable and / or selectively activatable or deactivatable hardware section.
Durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Erfindung wird eine Programmierbarkeit des ersten Hardware-Moduls ge- schaffen, welche es ermöglicht, je nach Erfordernis nur diejenigen Abschnitte auszuwählen und/oder zu aktivieren, welche für die Berechnung der zu diesem Zeitpunkt relevanten Zwischenergebnisse ausgelegt sind. Durch die Deaktivierung der übrigen Hardware-Abschnitte kann die Leistungsaufnahme der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung reduziert werden.
Vorteilhafterweise sind in dem ersten Hardware-Datenpfad mindestens ein komplexer Multiplizierer, ein komplexer Subtrahierer, ein komplexer Quadrierer und ein Akkumulator hintereinander angeordnet . Zumindest eines der genannten Bauelemen- te des ersten Hardware-Datenpfads ist insbesondere selektiv adressierbar und/oder selektiv aktivierbar bzw. deaktivierbar.The above-described embodiment of the invention creates a programmability of the first hardware module, which makes it possible, depending on requirements, to select and / or activate only those sections which are designed for the calculation of the intermediate results relevant at that point in time. By deactivating the remaining hardware sections, the power consumption of the circuit arrangement according to the invention can be reduced. At least one complex multiplier, one complex subtractor, one complex square and one accumulator are advantageously arranged in series in the first hardware data path. At least one of the named components of the first hardware data path can in particular be selectively addressed and / or selectively activated or deactivated.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des zweiten Hardware- Datenpfads sieht vor, dass dieser mindestens einen komplexen Quadrierer und mindestens einen dem mindestens einen komplexen Quadrierer nachgeschalteten Akkumulator aufweist.An advantageous embodiment of the second hardware data path provides that it has at least one complex square and at least one accumulator connected downstream of the at least one complex square.
Sofern in dem zweiten Hardware-Datenpfad eine Mehrzahl von komplexen Quadrierern und Akkumulatoren angeordnet sind, kann den Akkumulatoren vorzugsweise ein Addierer nachgeschaltet sein.If a plurality of complex squarers and accumulators are arranged in the second hardware data path, an adder can preferably be connected downstream of the accumulators.
Ferner ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des ersten Hardware-Moduls dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hardware-Datenpfad fünf hintereinander angeordnete Stufen aufweist.Furthermore, a further advantageous embodiment of the first hardware module is characterized in that the second hardware data path has five stages arranged one behind the other.
Die erste Stufe enthält mindestens einen komplexen Multipli- zierer und mindestens einen nachgeschalteten Akkumulator. Die zweite Stufe umfasst einen komplexen Addierer. Die dritte Stufe weist einen komplexen Multiplizierer und einen dem komplexen Multiplizierer nachgeschalteten Akkumulator auf. Die vierte Stufe enthält mindestens einen komplexen Quadrierer und mindestens einen dem mindestens einen komplexen Quadrierer nachgeschalteten Akkumulator. Die fünfte Stufe beinhaltet einen Addierer. Zumindest eine der fünf Stufen und zumindest ein Bauelement der fünf Stufen ist insbesondere selektiv adressierbar und/oder selektiv aktivierbar bzw. deaktivierbar ausgelegt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Hardware-Modul mindestens eine Skalierungseinheit zur Skalierung von Zwischenergebnissen auf.The first stage contains at least one complex multiplier and at least one downstream accumulator. The second stage involves a complex adder. The third stage has a complex multiplier and an accumulator connected downstream of the complex multiplier. The fourth stage contains at least one complex square and at least one accumulator connected downstream of the at least one complex square. The fifth stage includes an adder. At least one of the five stages and at least one component of the five stages is in particular designed to be selectively addressable and / or to be activated or deactivated selectively. According to a further advantageous embodiment of the invention, the first hardware module has at least one scaling unit for scaling intermediate results.
Das zweite Hardware-Modul umfasst vorzugsweise eine Divisionseinheit, einen Radizierer und insbesondere einen Zwischenspeicher.The second hardware module preferably comprises a division unit, an eraser and in particular an intermediate store.
Dabei kann die Divisionseinheit vorteilhafterweise durch eine Shift-und-Add-Stufe mit einer ROM-Tabelle gekennzeichnet sein. Die Shift-und-Add-Stufe ermöglicht eine aufwandsgünstige und näherungsweise Berechnung von Divisionen.The division unit can advantageously be characterized by a shift-and-add stage with a ROM table. The shift-and-add level enables an inexpensive and approximate calculation of divisions.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Berechnungsgleichung für den SINR-Wert und/oder die Berechnungsgleichung für den Normierungsfaktor in Abhängigkeit von der Anzahl der zur Verfügung stehenden dedizierten Pilotsymbolen und/oder von einer vorgegebenen Genauigkeit der Berechnung gewählt wird.A further preferred embodiment of the invention provides that the calculation equation for the SINR value and / or the calculation equation for the normalization factor is selected as a function of the number of dedicated pilot symbols available and / or of a predetermined accuracy of the calculation.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des ersten Hardware-Moduls kennzeichnet sich dadurch, dass Zwischenergebnisse für unterschiedliche Betriebsmodi berechnet werden können. Damit wird den Flexibilitätserfordernissen bei den Berechnungen des SINR-Wertes und des Normierungsfaktors bereits durch die Auslegung des ersten Hardware-Moduls Rechnung getragen.An advantageous embodiment of the first hardware module is characterized in that intermediate results can be calculated for different operating modes. The flexibility requirements for the calculations of the SINR value and the standardization factor are thus already taken into account by the design of the first hardware module.
Beispielsweise können die Betriebsmodi einen Normal-Modus ohne Antennendiversität und mindestens einen Mehrantennen- Diversitätsmodus umfassen.For example, the operating modes can include a normal mode without antenna diversity and at least one multi-antenna diversity mode.
Die Betriebsmodi können bei einem Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß dem UMTS-Standard der Normal- Modus, der STTD-Modus und der CLTD-Modus sein.The operating modes can be the normal mode, the STTD mode and the CLTD mode when operating the circuit arrangement according to the UMTS standard.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, die zur Kombination von demodulierten Symbolen in
einem Funkempfänger ausgelegt ist. Diese Schaltung enthält eine erste Hardware-Kombinierungseinheit , eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, eine Hardware-Normierungseinheit und eine zweite Hardware-Kombinierungseinheit.Another aspect of the invention relates to a circuit used to combine demodulated symbols in a radio receiver is designed. This circuit contains a first hardware combination unit, a circuit arrangement according to the invention, a hardware standardization unit and a second hardware combination unit.
Mittels der ersten Hardware-Kombinierungseinheit werden demodulierte Symbolen auf Zellenniveau MRC-kombiniert . Die Hardware-Normierungseinheit normiert die auf Zellenniveau MRC- kombinierten Symbole mittels des von der Schaltungsanordnung berechneten Normierungsfaktors. Anschließend kann die zweite Hardware-Kombinierungseinheit die auf Zellenniveau MRC- kombinierten und normierten Symbole unterschiedlicher Zellen kombinieren.Demodulated symbols at the cell level are MRC-combined using the first hardware combination unit. The hardware normalization unit normalizes the symbols combined at the MRC cell level by means of the normalization factor calculated by the circuit arrangement. The second hardware combination unit can then combine the symbols of different cells combined and standardized at the cell level MRC.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Schaltung weist den Vorteil auf, dass die Berechnung des Normierungsfaktors, die Normierung der zellenspezifisch MRC-kombinierten Symbole und die zellenübergreifende Kombination der Symbole in der Hardware vorgenommen werden. Es treten folglich keine Hard- ware-Firmware-Hardware-Schleifen auf.The circuit according to the invention described above has the advantage that the calculation of the normalization factor, the normalization of the cell-specific MRC-combined symbols and the cross-cell combination of the symbols are carried out in the hardware. As a result, no hardware-firmware-hardware loops occur.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Berechnung eines Normierungsfaktors Norm für demodulierte und auf Zellenniveau MRC-kombinierte Symbole in einem Funkempfänger. Dabei wird die Berechnung auf Zellenniveau durchgeführt. Die Berechnung kann wahlweise anhand der GleichungAnother aspect of the invention relates to a circuit arrangement for calculating a normalization factor Norm for demodulated symbols and MRC-combined symbols at cell level in a radio receiver. The calculation is carried out at cell level. The calculation can optionally be based on the equation
oder der Gleichungor the equation
oder der Gleichung or the equation
oder der Gleichungor the equation
Np(M)Np (M)
Norm = pnff • — - —Norm = p nff • - - -
Poff NC(M) ( J vorgenommen werden. In den vorstehend aufgeführten Gleichun- gen bezeichnen SC/exp(M) eine berechnete erwartete Signalleistung, Poff einen Normierungsfaktor, (σM c) 2 eine zellenspezifische Rauschvarianz, die aus gemeinsamen Pilotsymbolen abgeleitet ist, und (σM D)2 eine zellenspezifische Rauschvarianz, die aus dedizierten Pilotsymbolen abgeleitet ist. Die Terme Nc (M) und ND (M) werden anhand von gemeinsamen bzw. dedizierten Pilotsymbolen und den daraus hervorgegangenen Kanalparametern berechnet. Der Term S_Data,exp (M) wird anhand von empfangenen Nutzdatensymbolen berechnet. Die Auswahl der Gleichung zur Berechnung des Normierungsfaktors Norm kann beispielswei- se anhand der zur Verfügung stehenden übermittelten dedizierten Pilotsymbole und/oder der benötigten Berechnungsgenauigkeit erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass anhand der jeweiligen Gegebenheiten die günstigste Berechnungsgleichung ausgewählt werden kann. Poff N C (M) (J. In the equations given above, S C / exp (M) denote a calculated expected signal power, P off a normalization factor, (σ M c ) 2 a cell-specific noise variance, which consists of common pilot symbols is derived, and (σ W T) 2 is a cell-specific noise variance, which is derived from the dedicated pilot symbols. the terms N c (M), and N D (M) are based on common or dedicated pilot symbols and the points arising from channel parameters calculated. the term S_ Data, exp (M) is calculated based on the received useful-data. the selection of the equation for calculating the normalization factor standard can beispielswei- se made on the basis of the available transmitted dedicated pilot symbols and / or the required calculation accuracy. This has the advantage that the cheapest calculation equation can be selected based on the respective circumstances.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the drawings. In these show:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;1 shows a schematic circuit diagram of an exemplary embodiment of the circuit arrangement according to the invention;
Fig. 2 schematische Schaltbilder von Hardware- Architekturen als Ausführungsbeispiele für die Da- tenpfade 9 und 10; und
Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer Hardware- Architektur als Ausführungsbeispiel für die Berechnungseinheit 13.2 shows schematic circuit diagrams of hardware architectures as exemplary embodiments for data paths 9 and 10; and 3 shows a schematic circuit diagram of a hardware architecture as an exemplary embodiment for the calculation unit 13.
In Fig. 1 ist eine Schaltungsanordnung 1 als Ausführungsbei- spiel der Erfindung dargestellt. Die Schaltungsanordnung 1 ist in eine Mobilstation integriert, welche von einer Basis- Station ausgesendete Funksignale empfängt . Die Datenübertra- gung zwischen der Basis- und der Mobilstation basiert auf dem UMTS-Standard.1 shows a circuit arrangement 1 as an exemplary embodiment of the invention. The circuit arrangement 1 is integrated in a mobile station which receives radio signals transmitted by a base station. The data transmission between the base station and the mobile station is based on the UMTS standard.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Basisstation im Normal-Modus, im STTD-Modus oder im CLTD- Modus betrieben werden. Die Schaltungsanordnung 1 ist für die Verarbeitung von Symbolen, die von der Basisstation in einem der drei Betriebsmodi ausgesendet wurden, ausgelegt. Bei der nachfolgenden Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung 1 wird stets zunächst auf die Arbeitsweise der Schal- tungsanordnung 1 im Normal-Modus eingegangen. Daran anschließend wird die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung 1 in den STTD- und CLTD-Modi beschrieben.In the present exemplary embodiment of the invention, the base station can be operated in normal mode, in STTD mode or in CLTD mode. The circuit arrangement 1 is designed for the processing of symbols which have been transmitted by the base station in one of the three operating modes. In the following description of the mode of operation of the circuit arrangement 1, the mode of operation of the circuit arrangement 1 in normal mode is always dealt with first. The operation of the circuit arrangement 1 in the STTD and CLTD modes is then described.
Die Berechnungen, die im Folgenden bezüglich der Schaltungs- anordnung 1 beschrieben werden, beziehen sich auf eine Zelle, d.h. auf die Symbole, die von einer Basisstation ausgesendet wurden.The calculations described below with regard to circuit arrangement 1 relate to one cell, i.e. on the symbols emitted by a base station.
Die Schaltungsanordnung 1 umfasst eine Einheit 2 zur Berech- nung von Kanalkoeffizienten, eine Einheit 3, mittels welcherThe circuit arrangement 1 comprises a unit 2 for calculating channel coefficients, a unit 3, by means of which
Normierungsfaktoren und Zwischenergebnisse für die Berechnung von SINR-Werten berechnet werden, sowie einen Digitalsignal- Prozessor 4.Standardization factors and intermediate results for the calculation of SINR values are calculated, as well as a digital signal processor 4.
Die Einheit 2 umfasst Kanalschätzer 5 und 6 sowie Zwischenspeicher 7 und 8.
Der Kanalschätzer 5 dient zur Berechnung von Kanalkoeffizienten h^(i) für die betrachteten Übertragungspfade m (m = 1,The unit 2 comprises channel estimators 5 and 6 as well as buffers 7 and 8. The channel estimator 5 is used to calculate channel coefficients h ^ (i) for the considered transmission paths m (m = 1,
2,..., M) des CPICH-Kanals innerhalb der betrachteten Zelle. Die Kanalkoeffizienten hm(i) werden anhand von empfangenen gemeinsamen Pilotsymbolen ym ± des CPICH-Kanals berechnet.2, ..., M) of the CPICH channel within the cell under consideration. The channel coefficients h m (i) are calculated on the basis of received common pilot symbols y m ± of the CPICH channel.
Dabei gibt der Index i (i = 1, 2,..., 10) die Position des gemeinsamen Pilotsymbols ym i innerhalb des Zeitschlitzes an.The index i (i = 1, 2, ..., 10) indicates the position of the common pilot symbol y mi within the time slot.
Die Berechnung der Kanalkoeffizienten hm(i) erfolgt mittels bekannter Hardware-Schaltungsanordnungen. Die von dem Kanal- Schätzer 5 errechneten Kanalkoeffizienten h^(i) werden in demThe channel coefficients h m (i) are calculated by means of known hardware circuit arrangements. The channel coefficients h ^ (i) calculated by the channel estimator 5 are in the
Zwischenspeicher 7 abgelegt. Dadurch wird es nachgeschalteten Einheiten ermöglicht, auf die berechneten Kanalkoeffizienten h^(i) zuzugreifen.Buffer 7 stored. This enables downstream units to access the calculated channel coefficients h ^ (i).
Im STTD- und im CLTD-Modus ist zu berücksichtigen, dass die Signale von der Basisstation mittels zweier Antennen ausgesendet werden. Folglich müssen in diesen Fällen Kanalkoeffizienten hj/m(i) (j = 1, 2) für den CPICH-Kanal berechnet wer- den.In STTD and CLTD mode, it must be taken into account that the signals from the base station are transmitted by means of two antennas. Consequently, channel coefficients h j / m (i) (j = 1, 2) for the CPICH channel must be calculated in these cases.
Der Kanalschätzer 6 dient zur Berechnung von Kanalkoeffizienten h° für die betrachteten Übertragungspfade m (m = 1,The channel estimator 6 is used to calculate channel coefficients h ° for the transmission paths m (m = 1,
2,..., M) des DPCH-Kanals innerhalb der betrachteten Zelle. Diese Berechnungen werden anhand von empfangenen dedizierten Pilotsymbolen
des DPCH-Kanals durchgeführt. Der Index k (k = 1, 2,..., K) gibt die Position des dedizierten Pilotsymbols ^0t innerhalb des Zeitschlitzes an. Zur Berechnung der Kanalkoeffizienten ° liegen dem Kanalschätzer 6 des Weiteren die bekannten Pilotsymbole p vor, wie sie von der Basisstation ausgesendet wurden.2, ..., M) of the DPCH channel within the cell under consideration. These calculations are based on received pilot symbols of the DPCH channel. The index k (k = 1, 2, ..., K) indicates the position of the dedicated pilot symbol ^ 0t within the time slot. In order to calculate the channel coefficients °, the channel estimator 6 also has the known pilot symbols p as they were transmitted by the base station.
Vorliegend werden die Kanalkoeffizienten ^ für den Normal- Modus in der Hardware des Kanalschätzers 6 anhand folgender Gleichungen berechnet.
Pilot1 In the present case, the channel coefficients ^ for the normal mode are calculated in the hardware of the channel estimator 6 using the following equations. Pilot 1
1_ Pk x _:Pilotr m,k + Pk xm,k h^ = ( 1 ) K = l1_ Pk x _: pilot r m, k + Pk x m, kh ^ = (1) K = l
Pk + PkPk + Pk
Der Index r bzw. i bezeichnet den Real- bzw. Imaginärteil der betreffenden Kanalkoeffizienten bzw. Pilotsymbole.The index r or i denotes the real or imaginary part of the relevant channel coefficients or pilot symbols.
Bei einem Betrieb der Basisstation im STTD- oder im CLTD- Modus müssen die unterschiedlichen Übertragungspfade der zwei Sendeantennen berücksichtigt werden. Für die Kanalkoeffizienten h°m der Übertragungspfade, die von der Sendeantenne 1 ausgehen, gilt :When operating the base station in STTD or CLTD mode, the different transmission paths of the two transmit antennas must be taken into account. The following applies to the channel coefficients h ° m of the transmission paths starting from the transmitting antenna 1:
Für die Kanalkoeffizienten h2/ Itl der Übertragungspfade , die von der Sendeantenne 2 ausgehen, gilt :The following applies to the channel coefficients h 2 / Itl of the transmission paths starting from the transmitting antenna 2:
1 κ P2,k xm,k P2,k x Pilot1 m,k h 2, m [ 6 )1 κ P 2 , k x m, k P 2 , kx pilot 1 m, kh 2, m [6)
K k = l K k = l
P2,k + P2,kP 2 , k + P 2 , k
Die in dem Kanalschätzer 6 berechneten Kanalkoeffizienten hr bzw. hj/ m (j = 1 , 2 ) werden in dem Zwischenspeicher 8 abgelegt .The channel coefficients h r and h j / m (j = 1, 2) calculated in the channel estimator 6 are stored in the buffer memory 8.
Die Einheit 3 umfasst Datenpfade 9 und 10, Skalierungseinheiten 11 und 12, eine Berechnungseinheit 13 sowie Zwischenspeicher 14 und 15.The unit 3 comprises data paths 9 and 10, scaling units 11 and 12, a calculation unit 13 and buffers 14 and 15.
Der Datenpfad 9 wird mit den gemeinsamen Pilotsymbolen ym ^ , den Kanalkoeffizienten h^(i) bzw. h? (i) des CPICH-Kanals und den Kanalkoeffizienten h° bzw. h? des DPCH-Kanals gespeistThe data path 9 is provided with the common pilot symbols y m ^, the channel coefficients h ^ (i) and h? (i) the CPICH channel and the channel coefficients h ° and h? of the DPCH channel
In dem Datenpfad 9 werden eine erwartete SignalleistungAn expected signal power is in the data path 9
SC;exp(M) sowie Normierungskomponenten NC(M) und ND(M) berechnet. Für den Normal-Modus gilt:S C; exp (M) and standardization components N C (M) and N D (M) are calculated. The following applies to normal mode:
SC,exp(M) = ∑ ∑ K (i) • h° (7) τrt= lx=lS C , exp ( M ) = ∑ ∑ K ( i ) • h ° (7) τrt = lx = l
NC(M) = ∑ ∑ £(i) (8) m=lι=lN C (M) = ∑ ∑ £ (i) (8) m = lι = l
ND(M) = £ |h^ (9) m=lN D (M) = £ | h ^ (9) m = l
In Gleichung (7) bezeichnet der mit einem Stern gekennzeich- nete Kanalkoeffizient hcm*(i) das komplex Konjugierte des Kanalkoeffizienten h (i) . In entsprechender Weise sind im Folgenden komplex konjugierte Größen durch einen Stern gekennzeichnet .
In den Gleichungen (7) und (8) gibt der Parameter L die Anzahl der Kanalkoeffizienten h (i) an, die für die jeweiligeIn equation (7), the channel coefficient hc m * (i) marked with an asterisk denotes the complex conjugate of the channel coefficient h (i). Correspondingly, complex conjugate variables are identified by an asterisk in the following. In equations (7) and (8), the parameter L indicates the number of channel coefficients h (i) that are required for the respective
Summenbildung herangezogen werden. Eine Voraussetzung für die Festlegung des Parameters L ist, dass die zu den die Summe bildenden Kanalkoeffizienten h (i) gehörenden gemeinsamen Pilotsymbole ym j_ sich alle innerhalb eines DPCH-Zeitschlitzes befinden. Eine weitere Voraussetzung im STTD- oder CLTD-Modus ist, dass genauso viele gemeinsame Pilotsymbole A wie -A verwendet werden. Bevorzugterweise gilt L = 8 (als Maximalzahl L = 10) , sodass im STTD- oder CLTD-Modus 4 gemeinsame Pilotsymbole A und 4 gemeinsame Pilotsymbole -A verwendet werden.Sum formation can be used. A prerequisite for determining the parameter L is that the common pilot symbols y mj _ belonging to the channel coefficients h (i) forming the sum are all within a DPCH time slot. Another requirement in STTD or CLTD mode is that as many common pilot symbols A as -A are used. L = 8 (maximum number L = 10) preferably applies, so that 4 common pilot symbols A and 4 common pilot symbols -A are used in STTD or CLTD mode.
Im STTD-Modus berechnen sich die erwartete Signalleistung SC/exp(M) sowie die Normierungskomponenten NC(M) und ND(M) gemäß nachfolgenden Gleichungen.In STTD mode, the expected signal power S C / exp (M) and the normalization components N C (M) and N D (M) are calculated according to the following equations.
SC/exp(M) = ∑ ∑ h: 1, m (i) • h 1°l,m + h? 2,mm (D h "2, ι (10) m=li=lS C / exp (M) = ∑ ∑ h: 1, m (i) • h 1 ° l, m + h? 2, m m ( D h "2, ι (10) m = li = l
NcCM) = ∑ ∑ h£BCL) + h2,m& (11) m=li=lN c CM) = ∑ ∑ h £ B CL) + h 2, m & (11) m = li = l
2 \2 \
ND(M) = ∑ Nti 1, + h 2,m (12) m=l )N D (M) = ∑ Nti 1, + h 2, m (12) m = l)
Im CLTD-Modus müssen Antennengewichte Wx und W2 berücksichtigt werden. Mit den Antennengewichten Wx und W2 werden die dedizierten Signale, die von den zwei Antennen abgestrahlt werden sollen, beaufschlagt. Hingegen werden die gemeinsamen Pilotsymbole nicht mit den Antennengewichten Wx und W2 beaufschlagt. Durch die Multiplikation der auszusendenden dedizierten Signale mit den Antennengewichte Wi und W2 findet ei- ne Bewertung der beiden Diversitätskomponenten statt. DieIn CLTD mode, antenna weights W x and W 2 must be taken into account. The antenna signals W x and W 2 are applied to the dedicated signals that are to be emitted by the two antennas. On the other hand, the common pilot symbols are not subjected to the antenna weights W x and W 2 . The two diversity components are evaluated by multiplying the dedicated signals to be transmitted by the antenna weights Wi and W 2 . The
Wahl der Antennengewichte Wx und W2 hat dabei zum Ziel , unter Berücksichtigung der im UMTS-Standard vorgegebenen Gewichtsquantisierung die von der Mobilstation empfangene Energie pro Zeitschlitz zu maximieren. Die Antennengewichte Wx und W2
müssen anhand der Kanalkoeffizienten auf Basis der gemeinsamen Pilotsymbole in der Mobilstation geschätzt werden. DieThe choice of antenna weights W x and W 2 has the aim of maximizing the energy received by the mobile station per time slot, taking into account the weight quantization specified in the UMTS standard. The antenna weights W x and W 2 must be estimated based on the channel coefficients based on the common pilot symbols in the mobile station. The
Schätzung erfolgt vorzugsweise in dem Digitalsignalprozessor 4. Für die erwartete Signalleistung SC;exp(M) sowie für dieEstimation is preferably carried out in the digital signal processor 4. For the expected signal power S C; exp (M) and for the
Normierungskomponenten NC(M) und ND(M) ergeben sich dadurch im CLTD-Modus folgende Gleichungen.Standardization components N C (M) and N D (M) result in the following equations in CLTD mode.
SC,exp(M) Wχ + h£m (i) w, h (13)
S C , exp (M) W χ + h £ m (i) w, h (13)
2λ NC(M) = £ y tti) • Wx + h2, m( ) • W2 (14) m=lx=l2λ N C (M) = £ y tti) • W x + h 2 , m () • W 2 (14) m = lx = l
Bei den Gleichungen (13) und (15) ist zu beachten, dass h £"m == hh?ll,,mmm + + hti°2 2,, mm giltWith equations (13) and (15) it should be noted that h £ "m == hh? Ll ,, m mm + + hti ° 2 2 ,, mm
Nach ihrer Berechnung werden die erwartete Signalleistung Sc^exp(M) sowie die Normierungskomponenten NC(M) und ND(M) in der Skalierungseinheit 11 skaliert, woraus sich eine skalier- te erwartete Signalleistung SC( (M) sowie skalierte Normierungskomponenten NC(M) und ND(M) gemäß folgender Gleichungen ergeben.After their calculation, the expected signal power S c ^ exp (M) and the normalization components N C (M) and N D (M) are scaled in the scaling unit 11, from which a scaled expected signal power S C ( (M) and scaled Standardization components N C (M) and N D (M) result according to the following equations.
ScexpM M 11C, exp (M) (16)ScexpM M 11 C, exp (M) (16)
i N-irC(M) = NC(M) (17)i Ni r C (M) = N C (M) (17)
L • ML • M
ND(M) = - • ND(M) (18) MN D (M) = - • N D (M) (18) M
Die skalierte erwartete Signalleistung Sc C, eexxD(»M) sowie die ska- lierten Normierungskomponenten NC(M) und ND(M) werden in dem
Zwischenspeicher 14 zwischengespeichert und an die Berechnungseinheit 13 weitergeleitet.The scaled expected signal power S c C, e x x D ( » M) and the scaled standardization components N C (M) and N D (M) are in the Buffer 14 is temporarily stored and forwarded to the calculation unit 13.
Der Datenpfad 10 wird mit den gemeinsamen Pilotsymbolen ymi , den dedizierten Pilotsymbolen x^1 k ot , über den DPCH-Kanal ü- bertragenen Nutzdatensymbolen x^3 und den Kanalkoeffizienten h^(i) bzw. hj/tn(i) des CPICH-Kanals gespeist.The data path 10 is provided with the common pilot symbols y mi , the dedicated pilot symbols x ^ 1 k ot , useful data symbols x ^ 3 transmitted over the DPCH channel and the channel coefficients h ^ (i) or h j / tn (i) des CPICH channel fed.
In dem Datenpfad 10 werden Summationswerte Spilot^exp(M) und SData/exp(M) berechnet, die aus einer Summation der dediziertenIn the data path 10, summation values S pilot ^ exp (M) and S Data / exp (M) are calculated, which result from a summation of the dedicated
Pilotsymbole ^k°fc bzw. der Nutzdatensymbole x^ über einenPilot symbols ^ k ° fc or the user data symbols x ^ over one
Zeitschlitz und über alle betrachteten Übertragungspfade innerhalb der betrachteten Zelle hervorgehen. Dabei wird vor der Summation das Betragsquadrat der Summanden gebildet .Time slot and emerge over all considered transmission paths within the considered cell. The sum square of the summands is formed before the summation.
MM
Pilotpilot
SPilot,exp(M) = ∑ ∑ lτn,k (19) m=lk=l S pilot, exp ( M ) = ∑ ∑ l τn, k (19) m = lk = l
M Koatal + KData2M Koatal + K Data2
DataData
SData- exp(M) = ∑ ∑ xm,k (20) m= l k= lS D ata- exp (M) = ∑ ∑ x m, k (20) m = lk = l
In Gleichung (20) bezeichnet KDatal bzw. KData2 die Anzahl der Nutzdatensymbole x^k a i-n dem ersten bzw. dem zweiten Nutzdatensymbol-Abschnitt des DPCH-Zeitschlitzes.In equation (20) K Datal and Data2 K denotes the number of payload data symbols x ^ k a i n the first and second Nutzdatensymbol portion of the DPCH timeslot.
Aus den Summationswerten Spilot/exp(M) und SData(exp(M) werden in der Skalierungseinheit 12 skalierte Summations erteScaled summations are obtained in the scaling unit 12 from the summation values S pilot / exp (M) and S data (exp (M)
Spilot(eχp(M) und SDat3( (M) gemäß folgender Gleichungen berechnet .S pilot (eχp (M) and S Dat3 ( (M) calculated according to the following equations.
Spiiot,exp(M) = ^—^ • Spiiot,exp(M) (21)Spiiot, exp ( M ) = ^ - ^ • Spii ot , exp (M) (21)
§Data,exp(M) = ZT-I T^ ' SData,exp(M) (22) m ' ^Datal + ^Data2^
Des Weiteren wird in dem Datenpfad 10 eine Integrationskomponente ω^ für die spätere Berechnung der Rauschvarianz (σ^j berechnet. Im Normal-Modus gilt für die Integrationskomponen- te ωM :§Data, exp ( M ) = ZT-I T ^ 'S Data, exp ( M) (22) m ' ^ Datal + ^ Data2 ^ Furthermore, an integration component ω ^ is calculated in the data path 10 for the later calculation of the noise variance (σ ^ j. In normal mode, the following applies to the integration component ω M :
In den STTD- und CLTD-Modi berechnet sich die Integrations- komponente ωM nach folgender Gleichung :In the STTD and CLTD modes, the integration component ω M is calculated using the following equation:
ω» ∑ ∑ Ym,! - h£m (i) Pι,i - h2,m(i) P2 (24) ra=li=lω »∑ ∑ Ym ,! - h £ m ( i ) Pι, i - h 2 , m (i) P2 (24) ra = li = l
Aus der Integrationskomponente ω^ lässt sich die zellenspezifische Rauschvarianz (σMJ für den Datenkanal gemäß nachfol- gender Gleichung berechnen, wobei SFC bzw. SFD für denThe cell-specific noise variance (σ M J for the data channel according to the following equation can be calculated from the integration component ω ^, with SF C and SF D for the
Spreizfaktor im CPICH- bzw. DPCH-Kanal steht.Spreading factor in the CPICH or DPCH channel.
te — • ωM (25)te - • ω M (25)
(L - 1) • M SE M (L - 1) • M SE M
Die Rauschvarianz (σM wird aus der Integrationskomponente α-M abgeleitet und in der Skalierungseinheit 12 skaliert.The noise variance (σ M is derived from the integration component α- M and scaled in the scaling unit 12.
Von der Skalierungseinheit 12 werden die skalierten Summati- onswerte Spilot (M) und SDat ^(M) sowie die Rauschvarianz sowohl an die Berechnungseinheit 13 als auch an den Zwischenspeicher 15 weitergeleitet.The scaled summation values S pilot (M) and S Dat ^ (M) as well as the noise variance are forwarded by the scaling unit 12 both to the calculation unit 13 and to the buffer store 15.
Die Berechnung von SINR-Werten erfolgt in der Firmware mittels des Digitalsignalprozessors 4. Dazu werden die skalierte erwartete Signalleistung Sc (M) sowie die skalierten Normierungskomponenten NC(M) und ND(M) aus dem Zwischenspeicher 14 über einen gemeinsamen Datenpuffer 16 an den Digitalsignal- Prozessor 4 transferiert . Ferner werden die skalierten Summa-
tionswerte Spilot/ (M) und SData(eχp(M) sowie die RauschvarianzThe SINR values are calculated in the firmware by means of the digital signal processor 4. For this purpose, the scaled expected signal power S c (M) and the scaled standardization components N C (M) and N D (M) are obtained from the buffer memory 14 via a common data buffer 16 transferred to the digital signal processor 4. Furthermore, the scaled sum- S pilot / (M) and S Data (eχp (M) as well as the noise variance
(σ^j aus dem Zwischenspeicher 15 über den gemeinsamen Datenpuffer 16 an den Digitalsignalprozessor 4 übermittelt.(σ ^ j transmitted from the buffer 15 to the digital signal processor 4 via the common data buffer 16.
Für die Berechnung eines SINR-Wertes stehen in dem Digital- Signalprozessor 4 verschiedene Gleichungen zur Verfügung. Grundsätzlich muss bei der Auswahl der jeweiligen Gleichung die Anzahl der zur Verfügung stehenden dedizierten Pilotsymbole x^0 innerhalb des betrachteten Zeitschlitzes des DPCH-Kanals beachtet werden. Stehen viele dedizierte Pilotsymbole x^k ot innerhalb des Zeitschlitzes zur Verfügung, so wird ein SINR-Wert SINR-L unter Verwendung der Kanalkoeffizienten h^(i) bzw. h? (i) und h° bzw. hl? nach folgenderFour different equations are available in the digital signal processor for calculating a SINR value. When selecting the respective equation, the number of available dedicated pilot symbols x ^ 0 within the considered time slot of the DPCH channel must be taken into account. If there are many dedicated pilot symbols x ^ k ot available within the time slot, a SINR value SINR- L is calculated using the channel coefficients h ^ (i) or h? (i) and h ° or hl? according to the following
Gleichung berechnet :Equation calculated:
Sofern nur wenige dedizierte Pilotsymbole x^k ot innerhalb des betrachteten Zeitschlitzes des DPCH-Kanals zur Verfügung stehen, wird ein SINR-Wert SINR2 anhand der Nutzdatensymbole x mk a berechnet :If only a few dedicated pilot symbols x ^ k ot are available within the considered time slot of the DPCH channel, a SINR value SINR 2 is calculated on the basis of the user data symbols x mk a :
SINR2 = (27)
SINR 2 = (27)
Gleichungen (26) und (27) stellen die bevorzugten Berechnungsgleichungen für die SINR-Werte unter den jeweiligen Bedingungen dar.Equations (26) and (27) represent the preferred calculation equations for the SINR values under the respective conditions.
Falls eine geringe Genauigkeit bei der Berechnung des SINR- Wertes ausreichend ist, kann der Rechenaufwand reduziert werden, indem ein SINR-Wert gemäß einer der beiden nachfolgenden Gleichungen berechnet wird.
SINR3 = ND(M) • η r- (28)If a low accuracy is sufficient when calculating the SINR value, the computational effort can be reduced by calculating a SINR value according to one of the two following equations. SINR 3 = N D (M) • η r- (28)
Die Rauschvarianz
in Gleichung (29) lässt sich folgendermaßen in der Firmware berechnen:The noise variance in equation (29) can be calculated in the firmware as follows:
)2 = ^ ■ 4 = Spilot,exp(M) - ND(M) (30)) 2 = ^ ■ 4 = S pilot , exp (M) - N D (M) (30)
Die Integrationskomponente υ^ ist durch folgende Gleichung definiert :The integration component υ ^ is defined by the following equation:
M K ,M K,
,,2 _ V v pilo ι-,D D , D D -^ , _ . , υM - 2-ι 2-t Xm,k nl, ra ' Pl,k ~ n 2, m ' P2,k ^ -i ± > m=lk=l,, 2 _ V v pilo ι-, DD, DD - ^, _. , υ M - 2-ι 2- t X m, k n l, ra ' Pl, k ~ n 2 , m ' P 2 , k ^ - i ± > m = lk = l
Normierungsfaktoren für Symbole, die zellenspezifisch MRC- kombiniert wurden, werden in der Berechnungseinheit 13 berechnet .Standardization factors for symbols that have been combined in a cell-specific MRC manner are calculated in the calculation unit 13.
Für die Berechnung der Normierungsfaktoren stehen verschiede- ne Gleichungen zur Verfügung. Hierbei muss wie bei der Berechnung der SINR-Werte die Anzahl der zur Verfügung stehenden dedizierten Pilotsymbole ^k ot innerhalb des betrachteten Zeitschlitzes des DPCH-Kanals beachtet werden. Stehen viele dedizierte Pilotsymbole ^0* innerhalb des Zeit- Schlitzes zur Verfügung, so wird ein Normierungsfaktor Normx unter Verwendung der Kanalkoeffizienten h^(i) bzw. hjjltl(i) und hm bzw. hj/Itl nach folgender Gleichung berechnet:Various equations are available for calculating the normalization factors. As with the calculation of the SINR values, the number of available dedicated pilot symbols ^ k ot within the considered time slot of the DPCH channel must be taken into account. If many dedicated pilot symbols ^ 0 * are available within the time slot, a normalization factor Norm x is calculated using the channel coefficients h ^ (i) or h jjltl (i) and h m or h j / Itl according to the following equation :
Norm,, = poff • (32)
Nach der MRC-Kombination befinden sich die Symbole aufgrund der Gewichtung mit den Kanalkoeffizienten h (i) bzw. hjm(i) auf dem Energieniveau der gemeinsamen Pilotsymbole ym i . Durch die Einbeziehung der erwarteten Signalleistung SC(6,xp(M) in den Normierungsfaktor Normx werden die MRC-kombinierten Symbole auf die Energie der dedizierten Pilotsymbole x^k 0t normiert. Zur Normierung auf die Energie der Nutzdatensymbole x rr -a ist der Faktor poff in Gleichung (32) vorgesehen. Der Faktor poff errechnet sich anhand des Offsets Pilot0ffSet- wel- eher die Differenz zwischen dem Energieniveau der dedizierten Pilotsymbole ^01 und dem Energieniveau der Nutzdatensymbole ^k a angibt: Standard, off = p • (32) After the MRC combination, the symbols are at the energy level of the common pilot symbols y m i due to the weighting with the channel coefficients h (i) and h jm (i). By including the expected signal power S C (6 , xp (M) in the normalization factor Norm x , the MRC-combined symbols are normalized to the energy of the dedicated pilot symbols x ^ k 0t . For normalization to the energy of the user data symbols x rr - a i the factor st p off is provided in equation (32) the factor p off is calculated on the basis of the offset pilot 0 ff S ET WEL rather the difference between the energy level of the dedicated pilot symbols ^ 01 and the energy level of the useful-data ^ k a indicates.:
Poff = 10 2° (33)Poff = 10 2 ° (33)
Falls nur wenige dedizierte Pilotsymbole ^k ot innerhalb des betrachteten Zeitschlitzes des DPCH-Kanals zur Verfügung stehen, wird ein Normierungsfaktor Norm2 anhand der Nutzdatensymbole °a k & berechnet :If only a few dedicated pilot symbols ^ k ot are available within the time slot of the DPCH channel under consideration, a normalization factor norm 2 is calculated on the basis of the useful data symbols ° a k & :
Die Einbeziehung des Summationswertes SData exp(M) in den Normierungsfaktor Norm2 bewirkt eine Normierung der MRC- kombinierten Symbole auf die Energie der NutzdatensymboleThe inclusion of the summation value S Data exp (M) in the normalization factor Norm 2 brings about a normalization of the MRC-combined symbols to the energy of the useful data symbols
Data xm,k • Data x m, k •
Die Gleichungen (32) und (34) stellen die bevorzugten Berechnungsgleichungen für die Normierungsfaktoren Normx bzw. Norm2 unter den jeweiligen Bedingungen dar.Equations (32) and (34) represent the preferred calculation equations for the normalization factors Norm x and Norm 2 under the respective conditions.
Sofern eine geringe Genauigkeit bei der Berechnung des Normierungsfaktors ausreichend ist, kann der Rechenaufwand redu-
ziert werden und der Normierungsfaktor gemäß einer der beiden nachfolgenden Gleichungen berechnet werden.If a low level of accuracy is sufficient when calculating the standardization factor, the computation effort can be reduced. be decorated and the normalization factor can be calculated according to one of the two following equations.
Norm3 = poff • (35)
Norm 3 = p off • (35)
|Nn(M) 1 , ,| N n (M) 1,,
Norm4 = poff • ^^- • γ-^ä (36) Norm 4 = p off • ^^ - • γ- ^ ä (36)
Nr(M)N r (M)
Mit dem von der Berechnungseinheit 13 berechneten Normierungsfaktor Norm-L , Norm2 , Norm3 oder Norm4 wird eine Nor- mierungseinheit 18 gespeist. Die Normierungseinheit 18 erhält ferner von einer Berechnungseinheit 17 Symbole, die innerhalb einer Zelle MRC-kombiniert wurden. Die MRC-kombinierten Symbole werden in der Normierungseinheit 18 mit dem Normierungsfaktor Norm-L , Norn-2 , Norm3 oder Norm4 multipliziert.A standardization unit 18 is fed with the standardization factor Norm- L , Norm 2 , Norm 3 or Norm 4 calculated by the calculation unit 13. The standardization unit 18 also receives symbols from a calculation unit 17 which have been MRC-combined within a cell. The MRC-combined symbols are multiplied in the standardization unit 18 by the standardization factor Norm- L , Norn- 2 , Norm 3 or Norm 4 .
Nach der Normierung in der Normierungseinheit 18 werden die zellenspezifisch MRC-kombinierten und normierten Symbole in einer der Normierungseinheit 18 nachgeschalteten Berechnungs- einheit 19 über mehrere Zellen kombiniert. Die derart kombi- nierten Symbole werden von der Berechnungseinheit 19 an den Digitalsignalprozessor 4 zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet .After normalization in the standardization unit 18, the cell-specific MRC-combined and normalized symbols are combined in a calculation unit 19 downstream of the standardization unit 18 over several cells. The symbols combined in this way are forwarded by the calculation unit 19 to the digital signal processor 4 for further processing.
In Fig. 2 sind schematische Schaltbilder von Hardware- Architekturen als Ausführungsbeispiele für die Datenpfade 9 und 10 dargestellt.2 shows schematic circuit diagrams of hardware architectures as exemplary embodiments for the data paths 9 and 10.
Der Datenpfad 10 weist Eingänge INI, IN2 , IN3 und IN4 , Ausgänge OUT1, OUT2 und OUT3 sowie Steuereingänge CONTROL1 und CONTROL2 auf. Als Bauelemente umfasst der Datenpfad 10 Einheiten INV/SH/ADD1 und INV/SH/ADD2, einen komplexen Subtrahierer CSUB1, einen Multiplexer MUX1, einen komplexe Quadrierer CSQR1, einen Akkumulator ACCU1 und einen Demultiplexer DEMUX1.
Der Eingang der Einheit INV/SH/ADDl bzw. INV/SH/ADD2 ist der Eingang IN3 bzw. IN4. Der Steuereingang der Einheit INV/SH/ADDl bzw. INV/SH/ADD2 ist der Steuereingang CONTROL1 bzw. CONTROL2. Der komplexe Subtrahierer CSUB1 ist eingangs- seitig mit dem Eingang IN2 und den Ausgängen der Einheiten INV/SH/ADDl und INV/SH/ADD2 verbunden. Der Ausgang des komplexen Multiplizierers CSUB1 ist der Ausgang OUT1. Der Multiplexer MUXl ist eingangsseitig mit dem Eingang INI und dem Ausgang des komplexen Subtrahierers CSUB1 verbunden. Hinter den Multiplexer MUXl sind der komplexe Quadrierer CSQRl, der Akkumulator ACCUl und der Demultiplexer DEMUX1 in Reihe geschaltet. Die Ausgänge des Demultiplexers DEMUX1 sind die Ausgänge OUT2 und OUT3.The data path 10 has inputs INI, IN2, IN3 and IN4, outputs OUT1, OUT2 and OUT3 and control inputs CONTROL1 and CONTROL2. As components, the data path comprises 10 units INV / SH / ADD1 and INV / SH / ADD2, a complex subtractor CSUB1, a multiplexer MUX1, a complex squarer CSQR1, an accumulator ACCU1 and a demultiplexer DEMUX1. The input of the unit INV / SH / ADD1 or INV / SH / ADD2 is the input IN3 or IN4. The control input of the INV / SH / ADD1 or INV / SH / ADD2 unit is the CONTROL1 or CONTROL2 control input. The complex subtractor CSUB1 is connected on the input side to the input IN2 and the outputs of the units INV / SH / ADD1 and INV / SH / ADD2. The output of the complex multiplier CSUB1 is the output OUT1. The multiplexer MUX1 is connected on the input side to the INI input and to the output of the complex subtractor CSUB1. The complex squarer CSQRl, the accumulator ACCUl and the demultiplexer DEMUX1 are connected in series behind the multiplexer MUXl. The outputs of the demultiplexer DEMUX1 are the outputs OUT2 and OUT3.
Der Datenpfad 10 umfasst eine Pipeline-Stufe. Dies bedeutet, dass Eingangswerte von dem Datenpfad 10 stets innerhalb eines Taktzyklus verarbeitet werden.The data path 10 comprises a pipeline stage. This means that input values from data path 10 are always processed within one clock cycle.
In dem Datenpfad 10 werden der Summationswert SPilotexp(M) ge- maß Gleichung (19) , der Summationswert SData(exp(M) gemäß Gleichung (20) sowie die Integrationskomponente ω^ gemäß Gleichung (23) bzw. (24) berechnet. Dabei wird in einem Taktzyklus der Beitrag berechnet, den ein Rake-Finger, d.h. ein Ü- bertragungspfad m, zu einer der vorstehend genannten Größen bei Vorliegen eines neuen Nutzdatensymbols, dedizierten Pilotsymbols oder eines gemeinsamen Pilotsymbols beiträgt.The summation value S Pilotexp (M) in accordance with equation (19), the summation value S Data (exp (M) in accordance with equation (20) and the integration component ω ^ in accordance with equation (23) or (24) are calculated in the data path 10 The contribution that a rake finger, ie a transmission path m, contributes to one of the above-mentioned variables when a new user data symbol, dedicated pilot symbol or a common pilot symbol is present is calculated in one clock cycle.
Für die Berechnung des Summationswertes Spilotexp(M) bzw. S Data,exp(Nθ werden in den Eingang INI die dedizierten Pilotsym- bole x^0 bzw. die Nutzdatensymbole x°a a eingegeben. In dem komplexen Quadrierer CSQRl wird aus dem dedizierten Pilotsymbol x^k 0t bz . dem Nutzdatensymbol ^ jeweils das Betragsquadrat gebildet . Dabei führt der komplexe Quadrierer CSQRl bei einem komplexen Eingangswert a+jb die Operation (a+jb) (a- jb) aus. Die Betragsquadrate werden in dem Akkumulator ACCUl aufsummiert .
Die Integrationskomponente ω^ wird in dem Datenpfad 10 berechnet, indem in den Eingang IN2 die gemeinsamen Pilotsymbole ymi, in den Eingang IN3 die Kanalkoeffizienten h (i) bzw. hlm(i) und in den Eingang IN4 die Kanalkoeffizienten h2(in(i) eingegeben werden. Der Steuereingang CONTROL1 wird mit den bekannten Pilotsymbolen pf bzw. pζ ± gespeist. Der Steuereingang CONTROL2 wird mit den bekannten Pilotsymbolen p2ι± gespeist .To calculate the summation value S pilotexp (M) or S Data , exp (Nθ), the dedicated pilot symbols x ^ 0 or the useful data symbols x ° aa are entered in the input INI. In the complex squarer CSQRl, the dedicated pilot symbol is used x ^ k 0t or the user data symbol ^ each form the square of the amount. The complex squarer CSQRl performs the operation (a + jb) (a- jb) on a complex input value a + jb. The square of the amount are summed up in the accumulator ACCUl. The integration component ω ^ is calculated in the data path 10 by the common pilot symbols y m i in the input IN2, the channel coefficients h (i) or h lm (i) in the input IN3 and the channel coefficients h 2 ( in the input IN4 in (i) The control input CONTROL1 is fed with the known pilot symbols pf or pζ ± The control input CONTROL2 is fed with the known pilot symbols p 2ι ±.
Die Einheiten INV/SH/ADDl und INV/SH/ADD2 führen Multiplika- tionen der Kanalkoeffizienten h Cm(i) , hP m(i) und h2P m(i) mit den bekannten Pilotsymbolen p± , p^ und p2/i durch. Da die be- kannten Pilotsymbole
, pxP j_ und p2p _ nur die Werte 1+j und -The units INV / SH / ADD1 and INV / SH / ADD2 multiply the channel coefficients h C m (i), hP m (i) and h 2 P m (i) by the known pilot symbols p ±, p ^ and p 2 / i through. Since the well-known pilot symbols , p x P j _ and p 2 p _ only the values 1 + j and -
1-j annehmen können, müssen in den Einheiten INV/SH/ADDl und INV/SH/ADD2 keine echten Multiplikationen ausgeführt werden. Vielmehr genügt es, Vorzeicheninvertierungen und Additionen vorzunehmen. Des Weiteren können die Einheiten INV/SH/ADDl und INV/SH/ADD2 auch Shift-Operationen durchführen.1-j, no real multiplications have to be carried out in the units INV / SH / ADD1 and INV / SH / ADD2. Rather, it is sufficient to perform sign inversions and additions. Furthermore, the units INV / SH / ADD1 and INV / SH / ADD2 can also carry out shift operations.
Der komplexe Subtrahierer CSUBl und der komplexe QuadriererThe complex subtractor CSUBl and the complex square
CSQRl führen die Subtraktionen und die Bildung der Betrags- quadrate gemäß Gleichung (23) bzw. (24) durch. Der Akkumulator ACCUl summiert die Betragsquadrate auf .CSQRI perform the subtractions and the formation of the squares according to equations (23) and (24). The ACCUl accumulator sums up the squares of amounts.
Für die Abarbeitung der vorstehend beschriebenen Aufgaben des Datenpfads 10 muss der Multiplexer MUXl jeweils so angesteuert werden, dass von ihm die jeweils benötigten Werte durchgelassen werden.For the processing of the tasks of the data path 10 described above, the multiplexer MUX1 must be controlled in such a way that the required values are passed through.
Der Datenpfad 9 weist Eingänge IN5 bis IN14 und Ausgänge OUT4 bis OUT10 auf. Als Bauelemente enthält der Datenpfad 9 komplexe Multiplizierer CMULT1, CMULT2 und CMULT3 , komplexe Quadrierer CSQR2 und CSQR3 , Multiplexer MUX4 und MUX5, komplexe Akkumulatoren ACCUC2 , ACCUC3 und ACCUC4 , Akkumulatoren ACCU5 und ACCU6, einen komplexen Addierer CADD1 und einen reellen Addierer ADD1.
Der komplexe Multiplizierer CMULT1 und der komplexe Akkumulator ACCUC2 sind in der angegebenen Reihenfolge hintereinander angeordnet . Die Eingänge dieser Reihenschaltung stellen die Eingänge IN5 und IN6 dar. Der Ausgang der Reihenschaltung ist der Ausgang OUT4.Data path 9 has inputs IN5 to IN14 and outputs OUT4 to OUT10. As components, the data path 9 contains complex multipliers CMULT1, CMULT2 and CMULT3, complex squarers CSQR2 and CSQR3, multiplexers MUX4 and MUX5, complex accumulators ACCUC2, ACCUC3 and ACCUC4, accumulators ACCU5 and ACCU6, a complex adder CADD1 and a real adder ADD1. The complex multiplier CMULT1 and the complex accumulator ACCUC2 are arranged one after the other in the order given. The inputs of this series connection represent the inputs IN5 and IN6. The output of the series connection is the output OUT4.
In entsprechender Weise sind der komplexe Multiplizierer CMULT2 und der komplexe Akkumulator ACCUC3 hintereinander ge- schaltet. Die Eingänge dieser Reihenschaltung sind die Eingänge IN7 und IN8. Ihr Ausgang ist der Ausgang OUT5.The complex multiplier CMULT2 and the complex accumulator ACCUC3 are connected in series in a corresponding manner. The inputs of this series connection are the inputs IN7 and IN8. Its output is the OUT5 output.
Die Ausgänge der komplexen Akkumulatoren ACCUC2 und ACCUC3 sind mit den Eingängen des komplexen Addierers CADDl verbun- den. Der Ausgang des komplexen Addierers CADDl ist der Ausgang OUT6.The outputs of the complex accumulators ACCUC2 and ACCUC3 are connected to the inputs of the complex adder CADD1. The output of the complex adder CADD1 is the output OUT6.
Die Eingänge des komplexen Multiplizierers CMULT3 sind die Eingänge IN9 und IN10. Der Eingang IN10 ist mit dem Ausgang des komplexen Addierers CADDl verbunden. Hinter den komplexen Multiplizierer CMULT3 ist der komplexe Akkumulator ACCUC4 geschaltet. Der Ausgang des komplexen Akkumulators ACCUC4 ist der Ausgang OUT7.The inputs of the complex multiplier CMULT3 are the inputs IN9 and IN10. The input IN10 is connected to the output of the complex adder CADDl. The complex ACCUC4 accumulator is connected behind the complex multiplier CMULT3. The output of the complex ACCUC4 accumulator is the output OUT7.
Der Multiplexer MUX4 , der komplexe Quadrierer CSQR2 und der Akkumulator ACCU5 sind in der angegebenen Reihenfolge hintereinander geschaltet. Eingangsseitig ist der Multiplexer MUX4 mit dem Eingang IN13, mit den Ausgängen der komplexen Akkumulatoren ACCUC2 und ACCUC4 sowie mit dem Ausgang des komplexen Addierers CADDl verbunden. Der Eingang des komplexen Quadrierers CSQR2 ist der Eingang IN11. Der Ausgang des Akkumulators ACCU5 ist der Ausgang OUT8.The multiplexer MUX4, the complex squarer CSQR2 and the accumulator ACCU5 are connected in series in the order given. On the input side, the multiplexer MUX4 is connected to the input IN13, to the outputs of the complex accumulators ACCUC2 and ACCUC4 and to the output of the complex adder CADDl. The input of the complex squarer CSQR2 is the input IN11. The output of the ACCU5 accumulator is the output OUT8.
Der Multiplexer MUX5 , der komplexe Quadrierer CSQR3 und der Akkumulator ACCU6 sind in der angegebenen Reihenfolge hintereinander geschaltet. Eingangsseitig ist der Multiplexer MUX5 mit dem Eingang IN14 , mit den Ausgängen der komplexen Akkumu-
latoren ACCUC3 und ACCUC4 sowie mit dem Ausgang des komplexen Addierers CADDl verbunden. Der Eingang des komplexen Quadrierers CSQR2 ist der Eingang IN12. Der Ausgang des Akkumulators ACCU6 ist der Ausgang OUT10.The multiplexer MUX5, the complex squarer CSQR3 and the accumulator ACCU6 are connected in series in the order given. On the input side is the multiplexer MUX5 with the input IN14, with the outputs of the complex battery ACCUC3 and ACCUC4 and connected to the output of the complex adder CADDl. The input of the complex squarer CSQR2 is the input IN12. The output of the ACCU6 accumulator is the output OUT10.
Der reelle Addierer ADD1 weist eingangsseitig Verbindungen zu den Ausgängen der Akkumulatoren ACCU5 und ACCU6 auf. Der Ausgang des reellen Addierers ADD1 ist der Ausgang OUT9.The real adder ADD1 has connections on the input side to the outputs of the accumulators ACCU5 and ACCU6. The output of the real adder ADD1 is the output OUT9.
Der Datenpfad 9 umfasst insgesamt drei Pipeline-Stufen. Im Mittelpunkt der ersten Pipeline-Stufe stehen die komplexen Multiplizierer CMULT1 und CMULT2. Die zweite Pipeline-Stufe enthält den komplexen Multiplizierer CMULT3 , und die dritte Pipeline-Stufe ist durch die komplexen Quadrierer CSQR2 und CSQR3 charakterisiert. Die Verarbeitungsdauer eines Eingangswert beträgt pro Pipeline-Stufe einen Taktzyklus.The data path 9 comprises a total of three pipeline stages. The complex multipliers CMULT1 and CMULT2 are at the center of the first pipeline stage. The second pipeline stage contains the complex multiplier CMULT3, and the third pipeline stage is characterized by the complex squarers CSQR2 and CSQR3. The processing time of an input value is one clock cycle per pipeline stage.
In dem Datenpfad 9 werden die erwartete Signalleistung SC/Θxp(M) gemäß Gleichung (7) , (10) oder (13) , die Normierungs- komponente NC(M) gemäß Gleichung (8) , (11) oder (14) und die Normierungskomponente ND(M) gemäß Gleichung (9) , (12) oder (15) berechnet. Dabei wird in einem Taktzyklus der Beitrag berechnet, den ein Übertragungspfad m zu einer der vorstehend genannten Größen bei Vorliegen eines neuen dedizierten Pilot- symbols oder gemeinsamen Pilotsymbols beiträgt.The expected signal power S C / Θxp (M) according to equation (7), (10) or (13), the normalization component N C (M) according to equation (8), (11) or (14 ) and the normalization component N D (M) calculated according to equation (9), (12) or (15). In this case, the contribution that a transmission path m contributes to one of the abovementioned variables when a new dedicated pilot symbol or common pilot symbol is present is calculated in one clock cycle.
Im Normal-Modus erfolgt die Berechnung der erwarteten Signal- leistung SC(exp(M) gemäß Gleichung (7) , indem in den Eingang IN5 die konjugiert komplexen Kanalkoeffizienten hcm*(i) und in den Eingang IN6 die Kanalkoeffizienten h° eingespeist werden. Der komplexe Multiplizierer CMULT1 führt die benötigten Multiplikationen durch. In dem weiteren Verarbeitungsweg wird der komplexe Akkumulator ACCUC2 umgangen und in dem komplexen Quadrierer CSQR2 werden die Betragsquadrate gebildet, welche in dem Akkumulator ACCU5 aufsummiert werden.
Im STTD-Modus werden für die Berechnung der erwarteten Signalleistung SC/Sxp(M) gemäß Gleichung (10) der Eingang IN5 mit den konjugiert komplexen Kanalkoeffizienten hclr Ta*(i) , der Eingang IN6 mit den Kanalkoeffizienten h° m , der Eingang IN7 mit den konjugiert komplexen Kanalkoeffizienten hc2;m*(i) und derIn normal mode, the expected signal power S C (exp (M) is calculated in accordance with equation (7) by feeding the conjugate complex channel coefficients hc m * (i) into the input IN5 and the channel coefficients h ° into the input IN6 The complex multiplier CMULT1 carries out the required multiplications. In the further processing path, the complex accumulator ACCUC2 is bypassed and the amount squares are formed in the complex square CSQR2, which are summed up in the accumulator ACCU5. In STTD mode, the input IN5 with the conjugate complex channel coefficients hc lr Ta * (i), the input IN6 with the channel coefficients h ° m , for the calculation of the expected signal power S C / Sxp (M) according to equation (10) Input IN7 with the conjugate complex channel coefficients hc 2; m * (i) and the
Eingang IN8 mit den Kanalkoeffizienten 2?m gespeist. Anschließend durchlaufen diese Eingangswerte den komplexen Multiplizierer CMULT1 bzw. CMULT2. Die komplexen Akkumulatoren ACCUC2 und ACCUC3 werden umgangen und in dem komplexen Addie- rer CADDl werden Summen gebildet. Aus diesen Summen bildet der komplexe Quadrierer CSQR2 jeweils das Betragsquadrat. Die sich daraus ergebenden Betragsquadrate werden in dem Akkumulator ACCU5 aufsummiert .Input IN8 fed with the channel coefficients 2? M. These input values then pass through the complex multiplier CMULT1 or CMULT2. The complex accumulators ACCUC2 and ACCUC3 are bypassed and sums are formed in the complex adder CADD1. The complex square CSQR2 forms the square of the amounts from these sums. The resulting squares are summed up in the ACCU5 accumulator.
Im CLTD-Modus erfolgt die Berechnung der erwarteten Signal- leistung SC(βxp(M) gemäß Gleichung (13) , indem in den Eingang IN5 die konjugiert komplexen Kanalkoeffizienten hcx m*(i) , in den Eingang IN6 die Antennengewichte Wx, in den Eingang IN7 die konjugiert komplexen Kanalkoeffizienten hc2 m*(i) und in den Eingang IN8 die Antennengewichte W2 eingespeist werden.In CLTD mode, the expected signal power S C (βxp (M) is calculated according to equation (13) by using the conjugate complex channel coefficients hc xm * (i) in the IN5 input and the antenna weights W x in the IN6 input. the conjugate complex channel coefficients hc 2 m * (i) are fed into the input IN7 and the antenna weights W 2 are fed into the input IN8.
Ferner werden in den Eingang IN9 die Kanalkoeffizienten h° eingegeben. In den komplexen Multiplizierern CMULT1 und CMULT2 werden die jeweiligen Produkte gebildet. Anschließend werden unter Umgehung der komplexen Akkumulatoren ACCUC2 , ACCUC3 und ACCUC4 der komplexe Addierer CADDl, der komplexe Multiplizierer CMULT3 und der komplexe Quadrierer CSQR3 durchlaufen. Die sich daraus ergebenden Werte werden in dem Akkumulator ACCU6 aufsummiert .Furthermore, the channel coefficients h ° are entered in the input IN9. The respective products are formed in the complex multipliers CMULT1 and CMULT2. The complex adder CADD1, the complex multiplier CMULT3 and the complex squarer CSQR3 are then run through, bypassing the complex accumulators ACCUC2, ACCUC3 and ACCUC4. The resulting values are summed up in the ACCU6 accumulator.
Die Normierungskomponente NC(M) wird im Normal-Modus gemäßThe normalization component N C (M) is in the normal mode according to
Gleichung (8) berechnet, indem in den Eingang IN13 die Kanal- koeffizienten h^(i) eingegeben werden. Die Kanalkoeffizienten h^(i) durchlaufen anschließend den komplexen Quadrierer CSQR2 und den Akkumulator ACCU5. Das Ergebnis wird am Ausgang OUT8 ausgegeben.
Die Berechnung der Normierungskomponente ND(M) im Normal-Equation (8) is calculated by entering the channel coefficients h ^ (i) into input IN13. The channel coefficients h ^ (i) then pass through the complex squarer CSQR2 and the accumulator ACCU5. The result is output at output OUT8. The calculation of the normalization component N D (M) in the normal
Modus gemäß Gleichung (9) erfolgt wie die vorstehend beschriebene Berechnung der Normierungskomponente NC(M) im Nor- mal-Modus. Anstelle der Kanalkoeffizienten hm(i) werden hierbei die Kanalkoeffizienten h° in den Eingang IN13 eingegeben.Mode according to equation (9) is carried out in the normal mode like the calculation of the normalization component N C (M) described above. Instead of the channel coefficients h m (i), the channel coefficients h ° are entered in the input IN13.
Für die Berechnungen der Normierungskomponenten NC(M) und ND(M) im STTD-Modus gemäß Gleichungen (11) und (12) werden in den Eingang IN13 die Kanalkoeffizienten h m(i) bzw. h°m und in den Eingang IN14 die Kanalkoeffizienten h2 P(tn(i) bzw. helreingegeben. Diese Eingangswerte durchlaufen den komplexen Quadrierer CSQR2 bzw. CSQR3 und den Akkumulator ACCU5 bzw. ACCU6. Anschließend erfolgt ein Additionsschritt in dem reellen Addierer ADD1. Die Ergebnisse werden an dem Ausgang OUT9 ausgegeben.For the calculations of the normalization components N C (M) and N D (M) in the STTD mode according to equations (11) and (12), the channel coefficients h m (i) and h ° m are entered into the input IN13 and into the input IN14 entered the channel coefficients h 2 P (tn (i) or hel r . These input values pass through the complex squarer CSQR2 or CSQR3 and the accumulator ACCU5 or ACCU6. An addition step then takes place in the real adder ADD1 Output OUT9 output.
Bei der Berechnung der Normierungskomponente NC(M) im CLTD- Modus gemäß Gleichung (14) werden als Eingangswerte für dieWhen calculating the normalization component N C (M) in CLTD mode according to equation (14), the input values for the
Eingänge IN5 bis IN8 dieselben Eingangswerte wie bei der oben beschriebenen Berechnung der erwarteten Signalleistung SC/exp(M) im CLTD-Modus verwendet. Diese Eingangswerte durchlaufen den komplexen Multiplizierer CMULT1 bzw. CMULT2 , den komplexen Quadrierer CSQR2 bzw. CSQR3 und den Akkumulator ACCU5 bzw. ACCU6. Nach der Durchführung eines Additionsschritts in dem reellen Addierer ADD1 wird das Ergebnis an dem Ausgang OUT9 ausgegeben.Inputs IN5 to IN8 use the same input values as in the calculation of the expected signal power S C / exp (M) described in CLTD mode. These input values pass through the complex multiplier CMULT1 or CMULT2, the complex square CSQR2 or CSQR3 and the accumulator ACCU5 or ACCU6. After an addition step has been carried out in the real adder ADD1, the result is output at the output OUT9.
Die Berechnung der Normierungskomponente ND(M) im CLTD-Modus gemäß Gleichung (15) wird genauso wie die oben beschriebene Berechnung der Normierungskomponente ND(M) im Normal-Modus durchgeführt .The calculation of the normalization component N D (M) in the CLTD mode according to equation (15) is carried out in the same way as the calculation of the normalization component N D (M) described in the normal mode.
Bei den in Fig. 2 gezeigten Datenpfaden 9 und 10 ist zu beachten, dass für die Berechnung der einzelnen Zwischenergebnisse, aus denen anschließend der SINR-Wert und/oder der Nor-
mierungsfaktor berechnet werden, nicht stets sämtliche Bauelemente der Datenpfade 9 und 10 benötigt werden. Die jeweils nicht benötigten Bauelemente der Datenpfade 9 und 10 können beispielsweise während dieser Zeit deaktiviert sein. Ferner kann auch vorgesehen sein, jeweils nicht benötigte Bauelemente dadurch zu deaktivieren, dass entsprechende Eingangswerte, wie z.B. Nullen, in die jeweiligen Eingänge eingespeist werden.In the case of the data paths 9 and 10 shown in FIG. 2, it should be noted that for the calculation of the individual intermediate results, from which the SINR value and / or the standard Mation factor are calculated, not all components of data paths 9 and 10 are always required. The components of the data paths 9 and 10 that are not required in each case can be deactivated, for example, during this time. Furthermore, provision can also be made to deactivate components that are not required by feeding corresponding input values, such as zeros, into the respective inputs.
In Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer Hardware- Architektur als Ausführungsbeispiel für die Berechnungseinheit 13 dargestellt.3 shows a schematic circuit diagram of a hardware architecture as an exemplary embodiment of the calculation unit 13.
Die Berechnungseinheit 13 umfasst Multiplexer MUX6 und MUX7, eine Divisionseinheit 20, einen Radizierer 21 und einen Zwischenspeicher 22.The calculation unit 13 comprises multiplexers MUX6 and MUX7, a division unit 20, an eraser 21 and a buffer 22.
Die Skalierungseinheiten 11 und 12 der Schaltungsanordnung 1 sind ausgangsseitig mit den Eingängen der Multiplexer MUX6 und MUX7 verbunden. Ferner existiert eine Verbindung von den Skalierungseinheiten 11 und 12 zu dem Zwischenspeicher 22.The scaling units 11 and 12 of the circuit arrangement 1 are connected on the output side to the inputs of the multiplexers MUX6 and MUX7. There is also a connection from the scaling units 11 and 12 to the buffer store 22.
Der Multiplexer MUX6 speist die Divisionseinheit 20 und den Radizierer 21. Der Multiplexer MUX7 speist die Divisionsein- heit 20. Die Divisionseinheit 20, der Radizierer 21 und der Zwischenspeicher 22 sind in der angegebenen Reihenfolge hintereinander geschaltet. Ferner ist eine Verbindung von dem Zwischenspeicher 22 zu dem Eingang der Divisionseinheit 20 vorgesehen.The multiplexer MUX6 feeds the division unit 20 and the eraser 21. The multiplexer MUX7 feeds the division unit 20. The division unit 20, the eraser 21 and the buffer store 22 are connected in series in the order given. A connection from the buffer store 22 to the input of the division unit 20 is also provided.
Dem Zwischenspeicher 22 ist die Normierungseinheit 18 der Schaltungsanordnung 1 nachgeschaltet.The standardization unit 18 of the circuit arrangement 1 is connected downstream of the buffer store 22.
Zur Berechnung der Normierungsfaktoren Normx bis Norm4 er- hält die Berechnungseinheit 13 die skalierte erwartete Signalleistung Sc (M) sowie die skalierten Normierungskomponenten NC(M) und ND(M) von der Skalierungseinheit 11 und den ska-
lierten Summationswert SDat xp(M) sowie die RauschvarianzTo calculate the normalization factors Norm x to Norm 4 , the calculation unit 13 receives the scaled expected signal power S c (M) and the scaled normalization components N C (M) and N D (M) from the scaling unit 11 and the scaled gated summation value S Dat xp (M) and the noise variance
(σ^j von der Skalierungseinheit 12. Diese Werte können entweder über den Multiplexer MUX7 direkt an die Divisionseinheit 20 weitergeleitet werden oder zunächst in dem Zwischenspei- eher 22 abgelegt werden und zu einem späteren Zeitpunkt an die Divisionseinheit 20 transferiert werden.(σ ^ j from the scaling unit 12. These values can either be forwarded directly to the division unit 20 via the multiplexer MUX7 or initially stored in the intermediate store 22 and transferred to the division unit 20 at a later point in time.
Des Weiteren werden der Berechnungseinheit 13 von den Skalierungseinheiten 11 und 12 über den Multiplexer MUX6 Steuersig- nale zugeführt. Über die Steuersignale wird der Berechnungseinheit 13 beispielsweise mitgeteilt, welche Werte in den Skalierungseinheiten 11 und 12 zur Weiterverarbeitung in derFurthermore, the calculation unit 13 is supplied with control signals by the scaling units 11 and 12 via the multiplexer MUX6. The control signals are used to inform the calculation unit 13, for example, of the values in the scaling units 11 and 12 for further processing in the
Berechnungseinheit 13 bereitstehen und welcher der vier verschiedenen Normierungsfaktoren Norm-L , Norm2 , Norm3 und Norm4 berechnet werden soll .Calculation unit 13 are available and which of the four different standardization factors Norm- L , Norm 2 , Norm 3 and Norm 4 is to be calculated.
In der Berechnungseinheit 13 werden die Normierungsfaktoren- gemäß Gleichung (32), (34), (35) oder (36) berechnet. Die dazu notwendigen Quotienten- bzw. Wurzelbildungen werden in der Divisionseinheit 20 bzw. in dem Radizierer 21 vorgenommen.The normalization factors are calculated in the calculation unit 13 in accordance with equation (32), (34), (35) or (36). The quotient or root formations required for this are carried out in the division unit 20 or in the root extractor 21.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Divisionseinheit 20 eine Shift-und-Add-Stufe mit einer ROM-Tabelle aufweist. Diese dem Fachmann bekannte Ausgestal- tung ermöglicht eine näherungsweise Berechnung der Divisionen.In the present exemplary embodiment, it is provided that the division unit 20 has a shift-and-add stage with a ROM table. This design known to the person skilled in the art enables an approximate calculation of the divisions.
Die Berechnung der Wurzeln in dem Radizierer 21 erfolgt vorliegend ebenfalls mit Hilfe einer ROM-Tabelle.
In the present case, the roots in the root extractor 21 are also calculated using a ROM table.