WO2006072516A1 - Code sequence and radio station - Google Patents

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WO2006072516A1
WO2006072516A1 PCT/EP2005/056432 EP2005056432W WO2006072516A1 WO 2006072516 A1 WO2006072516 A1 WO 2006072516A1 EP 2005056432 W EP2005056432 W EP 2005056432W WO 2006072516 A1 WO2006072516 A1 WO 2006072516A1
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WO
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code
matrix
columns
hadamard
hadamard matrix
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Application number
PCT/EP2005/056432
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German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Raaf
Jürgen MICHEL
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems
    • H04J13/10Code generation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems
    • H04J13/0007Code type
    • H04J13/004Orthogonal
    • H04J13/0048Walsh

Definitions

  • the invention relates to both code sequences and radio stations, in particular mobile stations or base stations, which are set up to use code sequences accordingly.
  • Enhanced-up-link is a focal point of these development and standardization activities.
  • Enhanced-Up-Link increased data rates are to be made available for the connection from a mobile station to a base station.
  • the Enhanced Up Link Dedicated Channel Hybrid (ARQ Indicator Channel) signaling channels and Enhanced Up Link dedicated Channel Relative Grant Channel (E-RGCH) are provided in the direction from the base station to the mobile station ,
  • the E-RGCH signals to the mobile station whether it is allowed to transmit at a higher, equal or lower data rate.
  • the data, in particular data bits, which are sent via said signaling channels, in particular via the same radio channel, to different mobile stations are spread for subscriber separation with a code sequence, also called a signature sequence.
  • the enhanced uplink channel relates to a data transmission from the mobile station to the base station, describing the mentioned signaling channels, E-HICH and E-RGCH, the rich ⁇ processing of the base station to different mobile stations.
  • the invention is therefore based on the problem to provide a technical teaching that allows an efficient implementation of said signaling channels.
  • This problem is solved by the features of the independent claims to ⁇ .
  • Advantageous and advantageous developments of the invention are defined by the features of the dependent claims.
  • the invention is based initially on the idea of using code sequences which are mutually orthogonal. This has, that a receiver (e.g., a Mobilsta ⁇ tion), which correlates with its code sequence in a received signal sequence, which is not intended for it, is obtained the advantage, in the ideal case, no correlation signal. Therefore, in a first step, the use of code sequences which form the lines of a Hadamard matrix proves to be advantageous, since the lines of a Hadamard matrix are mutually orthogonal.
  • a receiver e.g., a Mobilsta ⁇ tion
  • Hadamard matrices are defined in particular as matrices with size 1 elements whose rows are mutually orthogonal and whose columns are mutually orthogonal. In the context of the application, however, the term "Hadamard matrix" is generally intended to describe all matrices with elements of size 1 whose rows are mutually orthogonal.
  • An essential aspect of the invention is therefore the recognition to use code sequences for the realization of the above-mentioned signaling channels, the orthogonality of which is as far as possible unimpaired even in the presence of a frequency error.
  • the subject matter of the invention is therefore also a set of code sequences, in particular of length 40, for which it holds that the code sequences are mutually orthogonal and that the maximum of
  • n columns of the Hadamard matrix from 0 to n-1; - Grouping of the columns in even-numbered columns (0, 2, 4, ... n-2) and in odd-numbered columns (1, 3, 5, ..., n-1);
  • Odd-numbered columns form the last n / 2 columns of the code matrix.
  • radio stations in particular base stations and mobile stations, which are suitably set up to use code sequences according to the invention, in particular for the transmission of the above-mentioned signaling channels.
  • the data bits to be transmitted via these signaling channels can be multiplied (spread) on the transmitter side for better separability by the code sequences according to the invention.
  • the receiver can correlate a code sequence according to the invention with the received signals for better separation of the received signals, ie. H . Form correlation sums and process them accordingly.
  • Figure 1 is a simplified representation of an up-link or. Down-link connection
  • Figure 2 is a code matrix
  • FIG. 3 shows a simulation result
  • FIG. 1 shows two (enhanced uplink) data channels EU0 and EU1 from two mobile stations MS0 and MS1 to a base station BS of a UMTS system.
  • the signaling channels E-HICHO and E-HICHl Enhanced Up Link Dedicated Channel Hybrid ARQ Indicator
  • e-RGCHO and e-RGCHl Enhanced Up Link Dedicated Channel Relative Grant Channel
  • MSl within a radio channel (same time and Frequenzres ⁇ source) realized signaling channels at the receiving end for the various mobile stations MSO, MSl separable, are the transmitting end over these signaling channels to be transmitted data bits ( base station side) ver ⁇ different code sequences imprinted.
  • Radio stations are in terms of hardware or software technology arranged to code sequences according to the invention are used for the transmission of data, in particular data to be transmitted with a ⁇ OF INVENTION to the invention code sequence multiplied (are spread advertising the) or received signals are correlated with a code sequence according to the invention.
  • a base station transmitting means for transmitting data to various subscribers and a processor device which is set up such that Da ⁇ th, which are directed to different subscribers, various ⁇ dene code sequences are imprinted, wherein the code sequences of a code matrix are taken, which is obtainable by the following steps:
  • the code sequences are taken from a code matrix which can be obtained by the following steps:
  • a mobile station has a receiving device for receiving a received signal sequence and a processor device which is set up such that the received signal sequence in accordance with one of the named above ge ⁇ code sequences is correlated.
  • a receiver e.g. a mobile station
  • which correlates to a row (code ⁇ sequence) receives a signal when another row (code sequence) has been sent:
  • the received signal E is then when the transmitter correlates the sequence (code sequence) and the receiver sends s to the sequence (code ⁇ follow) e:
  • f denotes the value of the frequency error
  • T is the duration of one bit.
  • the calculation is complex.
  • the i-th Sym bol ⁇ is sent once i at time t. Strictly speaking, this is only the case if the bits are transmitted serially in succession. will wear.
  • IQ multiplex method ie. H .
  • one bit is transmitted as a real part and the other as an imaginary part.
  • emissions affect each other, d. H .
  • data is sent to a mobile station based on the code string s, it interferes with the reception at the mobile station which expects data on the basis of the code string e. This disturbance is minimized by the present invention.
  • the aim of the invention is therefore also to provide a method for generating such sequences and the use of these sequences for purposes of transmission.
  • Hadamard matrices of length 20 are known, from which can be generated with this rule matrices of length 40, 80, 160 ....
  • a column interchange which has proved particularly advantageous in simulations, is the following:
  • a Hadamard matrix of dimension 2n is generated by the fact that one replaces all elements of the Hadamard matrix of dimension 2n by the elementary 2er Hadamard matrix, multiplied ⁇ ed with the value of the element, d. H . you replace in the matrix
  • the Williamson matrix is thus the following matrix, with the individual blocks of 5 highlighted:
  • C and D are Hadamard matrices
  • C and D are Hadamard matrices
  • code matrices can be further optimized by the above-mentioned column commutation steps.
  • FIG. 3 shows the distribution of the correlations for frequency errors, namely for the prior art (UMTS) and the presented method with the optimized column interchange shown above (group even and odd). but de columns), which is equivalent to the process of the g ven alternatively ⁇ generation of the matrix (without the o.. tener (2004) further cleavage).
  • the frequency error was assumed to be 100 Hz.
  • the size of the cross-correlations is plotted on the y-axis, they are sorted by size. The x-axis thus corresponds to the number of the pair for which the cross-correlation was calculated.

Abstract

The invention relates to a code sequence which is described by the lines of a code matrix. The code matrix can be obtained according to the following steps: a hadamard matrix having the length n is formed and gaps of the hadamard matrix are interchanged.

Description

Beschreibungdescription
Codefolge und FunkstationCode sequence and radio station
Die Erfindung betrifft sowohl Codefolgen als auch Funkstationen, insbesondere Mobilstationen oder Basisstationen, die zur Verwendung von Codefolgen entsprechend eingerichtet sind .The invention relates to both code sequences and radio stations, in particular mobile stations or base stations, which are set up to use code sequences accordingly.
Die rasante technische Entwicklung auf dem Gebiet der Mobil- funkkommunikation führte in den letzten Jahren zur Entwicklung und Standardisierung der so genannten dritten Generation von Mobilfunksystemen, insbesondere dem UMTS (Universal Mobi¬ le Telecommunications System) , mit denen unter anderem das Ziel verfolgt wird, den Nutzern von Mobilstationen, wie bei- spielsweise Mobiltelefonen, erhöhte Datenraten zur Verfügung zu stellen .The rapid technological development in the field of mobile radio communication led in recent years to the development and standardization of the so-called third generation of mobile communications systems, in particular the UMTS (Universal Mobi ¬ le Telecommunications System), which among other objectives is to strengthen the To provide users of mobile stations, such as mobile phones, increased data rates.
Gerade in den letzten Monaten bildet ein so genannter Enhan- ced-Up-Link einen Schwerpunkt dieser Entwicklungs- und Stan- dardisierungsaktivitäten . Mit diesem Enhanced-Up-Link sollen für die Verbindung von einer Mobilstation zu einer Basisstation erhöhte Datenraten zur Verfügung gestellt werden . Zum Aufbau bzw . zur Aufrechterhaltung eines solchen Enhanced-Up- Links sind die Signalisierungskanäle E-HICH (Enhanced Up Link Dedicated Channel Hybrid ARQ Indicator Channel) und E-RGCH (Enhanced Up Link Dedicated Channel Relative Grant Channel) in der Richtung von der Basisstation an die Mobilstation vorgesehen .Especially in the last few months, a so-called enhanced-up-link is a focal point of these development and standardization activities. With this Enhanced-Up-Link increased data rates are to be made available for the connection from a mobile station to a base station. For construction or in order to maintain such an enhanced-up link, the Enhanced Up Link Dedicated Channel Hybrid (ARQ Indicator Channel) signaling channels and Enhanced Up Link dedicated Channel Relative Grant Channel (E-RGCH) are provided in the direction from the base station to the mobile station ,
Mit dem E-HICH wird ein "Acknowledge" oder ein "Not-With the E-HICH an "Acknowledge" or an "Emergency
Acknowlegde" an die Mobilstation signalisiert , je nachdem, ob ein Paket von der Basisstation korrekt empfangen wurde oder nicht . Mit dem E-RGCH wird an die Mobilstation signalisiert , ob sie mit höherer, gleicher oder niedrigerer Datenrate senden darf .Acknowlegde "signals to the mobile station, depending on whether a packet was received correctly by the base station or not. The E-RGCH signals to the mobile station whether it is allowed to transmit at a higher, equal or lower data rate.
Die Daten, insbesondere Datenbits , die über diese genannten Signalisierungskanäle, insbesondere über denselben Funkkanal, an verschiedene Mobilstationen gesendet werden, werden zur Teilnehmerseparierung mit einer Codefolge, auch Signatursequenz genannt , gespreizt .The data, in particular data bits, which are sent via said signaling channels, in particular via the same radio channel, to different mobile stations are spread for subscriber separation with a code sequence, also called a signature sequence.
Da beispielsweise innerhalb des gleichen Funkkanals verschie¬ dene Daten an verschiedene Mobilstationen gesendet werden, ist es erforderlich, den verschiedenen Daten entsprechend verschiedene Codefolgen aufzuprägen, um den Mobilstationen so zu ermöglichen, die über diesen Funkkanal empfangenen Daten voneinander zu trennen und in einer Mobilstation nur die an diese Mobilstation gerichteten Daten weiterzuverarbeiten .Since, for example, within the same radio channel various ¬ dene data to various mobile stations sent, it is necessary to impart the various data corresponding to different code sequences to the mobile stations as to enable to separate the received on this radio channel data from each other and in a mobile station, only the to further process data directed to this mobile station.
Während der Enhanced-Up-Link-Kanal eine Datenübertragung von der Mobilstation zur Basisstation betrifft , beschreiben die genannten Signalisierungskanäle, E-HICH und E-RGCH, die Rich¬ tung von der Basisstation zu verschiedenen Mobilstationen .During the enhanced uplink channel relates to a data transmission from the mobile station to the base station, describing the mentioned signaling channels, E-HICH and E-RGCH, the rich ¬ processing of the base station to different mobile stations.
Es ist nun das Ziel weltweiter Entwicklungsbemühungen, einen Satz von Codefolgen oder Signatursequenzen anzugeben, die eine effiziente Realisierung dieser genannten Signalisierungs¬ kanäle ermöglichen .It is now the aim of the global development efforts to provide a set of code sequences or signature sequences that allow an efficient implementation of these said signaling ¬ channels.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine techni- sehe Lehre anzugeben, die eine effiziente Realisierung der genannten Signalisierungskanäle ermöglicht . Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen An¬ sprüche gelöst . Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche definiert .The invention is therefore based on the problem to provide a technical teaching that allows an efficient implementation of said signaling channels. This problem is solved by the features of the independent claims to ¬. Advantageous and advantageous developments of the invention are defined by the features of the dependent claims.
Die Erfindung beruht dabei zunächst auf dem Gedanken, Code¬ folgen zu verwenden, die zueinander orthogonal sind . Dies hat den Vorteil, dass ein Empfänger (beispielsweise ein Mobilsta¬ tion) , der mit seiner Codefolge auf eine Empfangssignalfolge korreliert , die nicht für ihn bestimmt ist , im Idealfall kein Korrelationssignal erhält . Daher erweist sich in einem ersten Schritt die Verwendung von Codefolgen als vorteilhaft , welche die Zeilen einer Hadamardmatrix bilden, da die Zeilen einer Hadamardmatrix zueinander orthogonal sind .The invention is based initially on the idea of using code sequences which are mutually orthogonal. This has, that a receiver (e.g., a Mobilsta ¬ tion), which correlates with its code sequence in a received signal sequence, which is not intended for it, is obtained the advantage, in the ideal case, no correlation signal. Therefore, in a first step, the use of code sequences which form the lines of a Hadamard matrix proves to be advantageous, since the lines of a Hadamard matrix are mutually orthogonal.
Hadamardmatrizen sind insbesondere definiert als Matrizen mit Elementen der Größe 1 , deren Zeilen zueinander orthogonal sind, und deren Spalten zueinander orthogonal sind . Im Rahmen der Anmeldung soll aber der Begriff "Hadamardmatrix" allge- meiner alle Matrizen mit Elementen der Größe 1 beschreiben, deren Zeilen zueinander orthogonal sind .Hadamard matrices are defined in particular as matrices with size 1 elements whose rows are mutually orthogonal and whose columns are mutually orthogonal. In the context of the application, however, the term "Hadamard matrix" is generally intended to describe all matrices with elements of size 1 whose rows are mutually orthogonal.
Allerdings ergaben der Erfindung zugrunde liegende Untersu¬ chungen, dass die Verwendung der Zeilen einer Hadamardmatrix als Codefolge zur Aufprägung auf Daten, insbesondere Daten¬ bits , im genannten Anwendungsfall nicht zu den gewünschten Ergebnissen führt .However, the invention gave underlying investi ¬ deviations that the use of the rows of a Hadamard matrix as the code sequence for impressing on data, in particular data ¬ bits does not result in the application referred to the desired results.
Aufwändige Untersuchungen und Überlegungen führten zu der Er- kenntnis , dass Frequenzfehler, insbesondere die Differenz der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz aufgrund einer Dopplerverschiebung, die Orthogonalität der Codefolgen in der praktischen Anwendung verringert oder verschlechtert . Diese Verringerung oder Verschlechterung der Orthogonalität von Codefolgen aufgrund eines Frequenzfehlers stellte sich gerade dann als besonders stark heraus , wenn als Codefolgen die Zei¬ len bekannter Hadamardmatrizen verwendet werden .Extensive research and thought led to the realization that frequency errors, in particular the difference between the transmission frequency and the reception frequency due to a Doppler shift, reduce or worsen the orthogonality of the code sequences in practical application. These Reduction or deterioration of the orthogonality of code sequences due to a frequency error just then turned out to be particularly strong out when the Zei ¬ be used len known as Hadamard code sequences.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist daher die Erkenntnis , für die Realisierung der oben genannten Signalisierungs- kanäle Codefolgen zu verwenden, deren Orthogonalität zueinander auch beim Vorliegen eines Frequenzfehlers möglichst nicht beeinträchtigt wird . Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Satz von Codefolgen, insbesondere der Länge 40 , für den gilt , dass die Codefolgen zueinander orthogonal sind und dass das Maximum vonAn essential aspect of the invention is therefore the recognition to use code sequences for the realization of the above-mentioned signaling channels, the orthogonality of which is as far as possible unimpaired even in the presence of a frequency error. The subject matter of the invention is therefore also a set of code sequences, in particular of length 40, for which it holds that the code sequences are mutually orthogonal and that the maximum of
Figure imgf000006_0001
minimal ist , wobei das Maximum für alle möglichen Paare s und e, wobei s ungleich e ist , gebildet wird, C ( s , i) das Element der Codematrix in Zeile s und Spalte i ist , und die Summe ü- ber alle Spalten der Codematrix ausgeführt wird .
Figure imgf000006_0001
is minimal, the maximum being formed for all possible pairs s and e, where s is unequal to e, C (s, i) is the element of the code matrix in line s and column i, and the sum is over all the columns of Code matrix is executed.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Codefolge, die durch die Zeile einer Codematrix beschrieben wird, wobei die Code¬ matrix durch folgende Schritte erhältlich ist :In the context of the invention is also a code sequence which is described by the line of a code matrix, wherein the code ¬ matrix is obtainable by the following steps:
- Bilden einer Hadamardmatrix der Länge n;Forming a Hadamard matrix of length n;
Vertauschen von Spalten der Hadamardmatrix .Swapping columns of the Hadamard matrix.
Aufwändige Simulationen mit eigens für diesen Zweck erstell¬ ten Simulationswerkzeugen ergaben, dass Codefolgen, die durch die Zeilen einer derart gebildeten Codematrix beschrieben werden, auch bei einem Frequenzfehler ihre Orthogonalität zueinander möglichst gut bewahren, und so den Mobilstationen eine gute Separierbarkeit von Signalen, die auf einer Sprei¬ zung mit derartigen Codefolgen basieren, ermöglichen .Consuming simulations showed with specially Create ¬ for this purpose th simulation tools that code sequences, which are described by the lines of a code matrix thus formed, also preserve at a frequency error their orthogonality with each other as well as possible, and so the mobile stations a good separability of signals based on a Sprei ¬ tion with such code sequences allow.
Eine weitere Verbesserung ergibt sich bei der Verwendung von Codefolgen, die einer Codematrix entnommen werden, welche durch folgende Schritte erhältlich ist :A further improvement results from the use of code sequences taken from a code matrix which can be obtained by the following steps:
- Nummerierung der n Spalten der Hadamardmatrix von 0 bis n-1 ; - Gruppierung der Spalten in Spalten mit gerader Nummer ( 0 , 2 , 4 , ...n-2 ) und in Spalten mit ungerader Nummer ( 1 , 3 , 5 , ..., n-1 ) ;Numbering of the n columns of the Hadamard matrix from 0 to n-1; - Grouping of the columns in even-numbered columns (0, 2, 4, ... n-2) and in odd-numbered columns (1, 3, 5, ..., n-1);
- Vertauschen der Spalten der Hadamardmatrix derart , dass die Gruppe der Spalten mit gerader Nummer die ersten n/2 Spalten der Codematrix bilden, und dass die Gruppe derSwapping the columns of the Hadamard matrix such that the group of even-numbered columns form the first n / 2 columns of the code matrix, and that the group of the
Spalten mit ungerader Nummer die letzten n/2 Spalten der Codematrix bilden .Odd-numbered columns form the last n / 2 columns of the code matrix.
Im Rahmen der Erfindung liegen selbstverständlich auch Funk- Stationen, insbesondere Basisstationen und Mobilstationen, die geeignet eingerichtet sind, erfindungsgemäße Codefolgen, insbesondere zur Übertragung der oben genannten Signalisie- rungskanäle zu verwenden . Dabei können die über diese Signa- lisierungskanäle zu übertragenden Datenbits sendeseitig zur besseren Separierbarkeit mit den erfindungsgemäßen Codefolgen multipliziert (gespreizt ) werden . Empfangsseitig kann der Empfänger zur besseren Separierung der empfangenen Signale eine erfindungsgemäße Codefolge mit den empfangenen Signalen korrelieren, d . h . Korrelationssummen bilden und diese ent- sprechend weiterverarbeiten .Within the scope of the invention, of course, there are also radio stations, in particular base stations and mobile stations, which are suitably set up to use code sequences according to the invention, in particular for the transmission of the above-mentioned signaling channels. In this case, the data bits to be transmitted via these signaling channels can be multiplied (spread) on the transmitter side for better separability by the code sequences according to the invention. On the receive side, the receiver can correlate a code sequence according to the invention with the received signals for better separation of the received signals, ie. H . Form correlation sums and process them accordingly.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben . Dabei zeigen : Figur 1 eine vereinfachte Darstellung einer Up-Link- bzw . Down-Link-Verbindung;In the following, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to figures. Showing: Figure 1 is a simplified representation of an up-link or. Down-link connection;
Figur 2 eine Code-Matrix;Figure 2 is a code matrix;
Figur 3 ein Simulationsergebnis .FIG. 3 shows a simulation result.
Figur 1 zeigt zwei (Enhanced Uplink-) Datenkanäle EUO und EUl von zwei Mobilstationen MSO und MSl zu einer Basisstation BS eines UMTS-Systems .FIG. 1 shows two (enhanced uplink) data channels EU0 and EU1 from two mobile stations MS0 and MS1 to a base station BS of a UMTS system.
Zum Aufbau bzw . zur Aufrechterhaltung eines solchen Enhanced- Up-Links sind die Signalisierungskanäle E-HICHO und E-HICHl (Enhanced Up Link Dedicated Channel Hybrid ARQ IndicatorFor construction or in order to maintain such an enhanced-up link, the signaling channels E-HICHO and E-HICHl (Enhanced Up Link Dedicated Channel Hybrid ARQ Indicator
Channel) und E-RGCHO und E-RGCHl (Enhanced Up Link Dedicated Channel Relative Grant Channel) in der Richtung von der Ba¬ sisstation BS zu den Mobilstationen MSO , MSl vorgesehen .Channel) and e-RGCHO and e-RGCHl (Enhanced Up Link Dedicated Channel Relative Grant Channel) provided in the direction of the Ba ¬ sisstation BS to the mobile stations MSO, MSl.
Um die von der Basisstation BS an die Mobilstationen MSO , MSl innerhalb eines Funkkanals (gleiche Zeit- und Frequenzres¬ source) realisierten Signalisierungskanäle empfangsseitig für die verschiedenen Mobilstationen MSO , MSl separierbar zu machen, werden den über diese Signalisierungskanäle zu über- tragenden Datenbits sendeseitig (basisstationsseitig) ver¬ schiedene Codefolgen aufgeprägt .In order to make the base station BS to the mobile stations MSO, MSl within a radio channel (same time and Frequenzres ¬ source) realized signaling channels at the receiving end for the various mobile stations MSO, MSl separable, are the transmitting end over these signaling channels to be transmitted data bits ( base station side) ver ¬ different code sequences imprinted.
Die Funkstationen (Mobilstationen, Basisstationen) sind hardwaretechnisch oder softwaretechnisch so eingerichtet , dass zur Übertragung von Daten erfindungsgemäße Codefolgen verwendet werden, insbesondere zu sendende Daten mit einer erfin¬ dungsgemäßen Codefolge multipliziert werden (gespreizt wer- den) oder empfangene Signale mit einer erfindungsgemäßen Codefolge korreliert werden .Radio stations (mobile stations, base stations) are in terms of hardware or software technology arranged to code sequences according to the invention are used for the transmission of data, in particular data to be transmitted with a ¬ OF INVENTION to the invention code sequence multiplied (are spread advertising the) or received signals are correlated with a code sequence according to the invention.
Beispielsweise weist eine Basisstation eine Sendeeinrichtung zum Senden von Daten an verschiedene Teilnehmer auf und eine Prozessoreinrichtung, die derart eingerichtet ist , dass Da¬ ten, die an verschiedene Teilnehmer gerichtet sind, verschie¬ dene Codefolgen aufgeprägt werden, wobei die Codefolgen einer Codematrix entnommen werden, die durch folgende Schritte er- hältlich ist :For example, a base station transmitting means for transmitting data to various subscribers and a processor device which is set up such that Da ¬ th, which are directed to different subscribers, various ¬ dene code sequences are imprinted, wherein the code sequences of a code matrix are taken, which is obtainable by the following steps:
Bilden einer Hadamardmatrix der Länge n; Vertauschen von Spalten der Hadamardmatrix .Forming a Hadamard matrix of length n; Swapping columns of the Hadamard matrix.
Gemäß einer Ausführungsvariante werden die Codefolgen einer Codematrix entnommen, die durch folgende Schritte erhältlich ist :According to one embodiment variant, the code sequences are taken from a code matrix which can be obtained by the following steps:
- Nummerierung der n Spalten der Hadamardmatrix von 0 bis n-1 ;Numbering of the n columns of the Hadamard matrix from 0 to n-1;
- Gruppierung der Spalten in Spalten mit gerader Nummer ( 0 , 2 , 4 , ...n-2 ) und in Spalten mit ungerader Nummer ( 1 , 3 , 5 ,- Grouping of the columns in even-numbered columns (0, 2, 4, ... n-2) and in odd-numbered columns (1, 3, 5,
-, n-1 ) ;-, n-1);
- Vertauschen der Spalten der Hadamardmatrix derart , dass die Gruppe der Spalten mit gerader Nummer die ersten n/2Swapping the columns of the Hadamard matrix such that the group of even-numbered columns is the first n / 2
Spalten der Codematrix bilden, und dass die Gruppe der Spalten mit ungerader Nummer die letzten n/2 Spalten der Codematrix bilden .Form columns of the code matrix, and that the set of odd-numbered columns form the last n / 2 columns of the code matrix.
Beispielsweise weist eine Mobilstation eine Empfangseinrich¬ tung zum Empfang einer Empfangssignalfolge auf und eine Prozessoreinrichtung, die derart eingerichtet ist , dass die Empfangssignalfolge entsprechend mit einer der oben ge¬ nannten Codefolgen korreliert wird .For example, a mobile station has a receiving device for receiving a received signal sequence and a processor device which is set up such that the received signal sequence in accordance with one of the named above ge ¬ code sequences is correlated.
Der besseren Separierbarkeit wegen sollen diese Codefolgen zueinander orthogonal sein . Das bedeutet , dass ein Empfänger (beispielsweise eine Mobilstation) , der auf eine Zeile (Code¬ folge) korreliert , kein Signal erhält , wenn eine andere Zeile (Codefolge) gesendet wurde :For better separability because of these code sequences should be mutually orthogonal. This means that a receiver (e.g. a mobile station), which correlates to a row (code ¬ sequence) receives a signal when another row (code sequence) has been sent:
Das empfangene Signal E ist dann, wenn der Sender die Sequenz (Codefolge) s sendet und der Empfänger auf die Sequenz (Code¬ folge) e korreliert :The received signal E is then when the transmitter correlates the sequence (code sequence) and the receiver sends s to the sequence (code ¬ follow) e:
£ = ∑C(s,i)C(e,/) = 0 ,£ = ΣC (s, i) C (e, /) = 0,
dabei stellt C ( s , i) das i-te Element der sendeseitig verwen¬ deten Codefolge dar und C (e, i) das i-te Element der empfangs- seitig verwendeten Codefolge .this represents C (s, i) is the i-th element of the transmitting end USAGE ¬ Deten code sequence represents and C (e, i) is the i-th element of the code sequence receiving side used.
Somit interferieren Aussendungen für andere Benutzer basierend auf der Codefolge s nicht mit den Aussendungen für einen vorgegebenen Nutzer, der Daten auf der Basis der Codefolge e erwartet . Diese perfekte Orthogonalität geht aber verloren, wenn die Signale einen Frequenzfehler aufweisen . Dann gilt :Thus, transmissions for other users based on the code sequence s do not interfere with the transmissions for a given user who expects data based on the code sequence e. However, this perfect orthogonality is lost if the signals have a frequency error. Then:
E=∑C(s,i)C(e,i)*e j2πft(ι) = ∑C(s,i)C(e,i)*ej2πfTι ≠ 0 < <E = ΣC (s, i) C (e, i) * e j2πft (ι) = ΣC (s, i) C (e, i) * e j2πfTι ≠ 0 <<
Dabei bezeichnet f den Wert des Frequenzfehlers , t (i) =Ti ist die Zeit , zu der das i-te Bit übertragen wird, T die Dauer eines Bits . Wie in der Signalverarbeitung üblich wird komplex gerechnet . Hierbei wird davon ausgegangen, dass das i-te Sym¬ bol zur Zeit T mal i gesendet wird . Dies ist streng genommen nur dann der Fall, wenn die Bit seriell hintereinander über- tragen werden . Es ist auch möglich beispielsweise zwei Bit parallel zur gleichen Zeit zu übertragen, beispielsweise durch Anwendung eines so genannten I-Q Multiplex-Verfahrens , d. h . in einem komplexen Sendesignal wird das eine Bit als Re- alteil und das andere als Imaginärteil übertragen . In diesem Fall werden jeweils zwei Bit zur gleichen Zeit übertragen, so dass t (i) = (int (i/2 ) *2+0 , 5 ) *T ist . int ( ) bezeichnet hier den ganzzahligen Anteil . Der Unterschied zwischen diesen beiden Fällen beträgt aber nur 0 , 5T und ist im Allgemeinen zu ver- nachlässigen, so dass auf diese Feinheit im Folgenden nicht weiter eingegangen wird .Where f denotes the value of the frequency error, t (i) = Ti is the time at which the i-th bit is transmitted, T is the duration of one bit. As usual in signal processing, the calculation is complex. Here, it is assumed that the i-th Sym bol ¬ is sent once i at time t. Strictly speaking, this is only the case if the bits are transmitted serially in succession. will wear. It is also possible, for example, to transmit two bits in parallel at the same time, for example by using a so-called IQ multiplex method, ie. H . In a complex transmission signal, one bit is transmitted as a real part and the other as an imaginary part. In this case, two bits each are transmitted at the same time, so that t (i) = (int (i / 2) * 2 + 0, 5) * T. int () denotes the integer part here. However, the difference between these two cases is only 0.5T and is generally negligible so that this fineness will not be discussed further below.
Somit beeinflussen sich Aussendungen gegenseitig, d . h . wenn Daten an eine Mobilstation auf der Basis der Codefolge s ge- sendet werden, so stört dies den Empfang an der Mobilstation, die Daten auf der Basis der Codefolge e erwartet . Diese Störung wird durch die vorliegende Erfindung gering gehalten .Thus, emissions affect each other, d. H . When data is sent to a mobile station based on the code string s, it interferes with the reception at the mobile station which expects data on the basis of the code string e. This disturbance is minimized by the present invention.
Es wäre optimal, wenn man Sätze (Codematrizen) von orthogona¬ len Sequenzen (Codefolgen) finden könnte, welche auch bei Vorliegen eines Frequenzfehlers gute Eigenschaften haben . Insbesondere sollte im schlimmsten Fall die oben genannte Be¬ einflussung für das schlechteste Paar von Sequenzen möglichst gering sein . Ziel der Erfindung ist es daher auch, ein Verfahren zum Generieren solcher Sequenzen und die Anwendung dieser Sequenzen für Zwecke der Übertragung anzugeben .It would be optimal if one sets (code matrices) of orthogona ¬ len sequences (code sequences) could find that even in the presence of a frequency error have good properties. In particular, should the worst case, the Be ¬ above influencing be as low as possible for the worst pair of sequences. The aim of the invention is therefore also to provide a method for generating such sequences and the use of these sequences for purposes of transmission.
Quadratische Matrizen mit n orthogonalen Zeilen werden auch Hadamardmatrizen genannt . Das folgende Bildungsgesetz zurSquare matrices with n orthogonal lines are also called Hadamard matrices. The following education law to
Konstruktion einer Hadamardmatrix der Länge 2n aus einer Matrix der Länge n ist allgemein bekannt und wird vielfach ange¬ wendet : Cn Cn Construction of a Hadamard matrix of length 2n n of a matrix of the length generally known and is frequently fixed ¬ applies: C n C n
C2n = c„ -c„C 2n = c "-c"
Ausgehend von der Hadamardmatrix H2 der Länge 2 lassen sich damit Matrizen deren Länge eine Zweierpotenz ist erzeugen :Starting from the Hadamard matrix H2 of length 2, it is possible to generate matrices whose length is a power of two:
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
Des Weiteren sind Hadamardmatrizen der Länge 20 bekannt , aus denen sich mit dieser Regel Matrizen der Länge 40 , 80 , 160 ... generieren lassen .In addition, Hadamard matrices of length 20 are known, from which can be generated with this rule matrices of length 40, 80, 160 ....
Es zeigt sich nun aber, dass mit dieser Regel erzeugte Matri¬ zen der Länge 2n eine besonders schlechte Eigenschaft beim Vorliegen von Frequenzfehlern haben, d . h . der Verlust der Or- thogonalität besonders groß ist . Die Beeinflussung der Zeilen k und n+k (wobei k<n) ist hierbei besonders groß . Das liegt daran, dass zwei solche Zeilen in den ersten n Elementen i- dentisch sind, wohingegen sie in den letzten n Elementen ent- gegen gesetzte Vorzeichen aufweisen . Der Korrelationsbeitrag der ersten Hälfte wird somit erst in der zweiten Hälfte kor¬ rigiert . Da der Frequenzfehler aber mit der Zeit zunimmt , ist diese Korrektur durch den somit schon relativ starken Ein- fluss des Frequenzfehlers schon vergleichsweise stark ver- fälscht .It now appears, however, that generated this rule Matri ¬ zen length 2n a particularly bad trait in the presence of frequency errors have d. H . the loss of orthogonality is especially great. The influence on the lines k and n + k (where k <n) is particularly large. This is because two such lines in the first n elements are identical, whereas in the last n elements they have opposite signs. The correlation contribution of the first half is thus rigiert until the second half kor ¬. However, as the frequency error increases with time, this correction is already comparatively strongly falsified by the already relatively strong influence of the frequency error.
Es zeigt sich, dass sich bei einer bestimmten Vertauschung von Spalten einer Hadamardmatrix die Orthogonalitätseigen- schaften (ohne Frequenzfehler) nicht ändern, die Spaltenver- tauschung aber durchaus Einfluss auf die Orthogonalitätsei- genschaften bei Frequenzfehler hat . Es sind daher zur Opti- mierung der Orthogonalitätseigenschaften bei Frequenzfehlern geeignete Spaltenvertauschungen realisierbar .It turns out that with a certain permutation of columns of a Hadamard matrix, the orthogonality properties (without frequency error) do not change, but the column interchange definitely has an influence on the orthogonality properties in the case of frequency errors. They are therefore mierung the orthogonal properties in case of frequency errors suitable column interchanges feasible.
Eine Spaltenvertauschung, die sich in Simulationen als beson- ders vorteilhaft herausgestellt hat ist die folgende :A column interchange, which has proved particularly advantageous in simulations, is the following:
Der Algorithmus wird hier für die Konvention beschrieben, dass die Spalten beginnend mit 0 (nicht mit 1 ) gezählt wer¬ den, lässt sich aber selbstverständlich auch für andere Num- merierungskonventionen anpassen .The algorithm is described here for the convention that the columns (not 1) counted starting with 0 to who, but can of course also for other Num merierungskonventionen ¬ adapt.
Aus der Matrix C2n wählt man die geraden Spalten aus ( Spalten 0 , 2 , 4 , ... 2n-2 ) und setzt sie auf die Spalten 0 bis n-1. Die ungeraden Spalten ( Spalten 1 , 3 , 5 , ... 2n-l ) setzt man auf die Spalten n bis 2n-l . Die Reihenfolge innerhalb der geraden bzw . ungeraden Spalten wird beibehalten . Man verwendet also die folgende Permutation : 0 , 2 , 4 , 6 , ... 2n-4 , 2n-4 , 1 , 3 , 5 , 7 , ... 2n-3 , 2n-l .From the matrix C2n, one selects the even columns (columns 0, 2, 4, ... 2n-2) and sets them to the columns 0 to n-1. The odd columns (columns 1, 3, 5, ... 2n-l) are placed on the columns n to 2n-l. The order within the straight or Odd columns are retained. Thus one uses the following permutation: 0, 2, 4, 6, ... 2n-4, 2n-4, 1, 3, 5, 7, ... 2n-3, 2n-l.
Die gerade dargestellte Spaltenvertauschung ist äquivalent zu folgendem alternativen Konstruktionsprinzip (im Übrigen führt dieses Konstruktionsprinzip auch noch zu einer äquivalenten Zeilenvertauschung . Zeilenvertauschungen sind aber irrelevant für das zu lösende Problem. )The just-shown column interchange is equivalent to the following alternative construction principle (by the way, this design principle also leads to an equivalent interchanging of lines.) However, interchanging lines are irrelevant to the problem to be solved.)
Eine Hadamardmatrix der Dimension 2n wird dadurch generiert , dass man alle Elemente der Hadamardmatrix der Dimension 2n durch die elementare 2er Hadamardmatrix ersetzt , multipli¬ ziert mit dem Wert des Elementes , d . h . man ersetzt in der MatrixA Hadamard matrix of dimension 2n is generated by the fact that one replaces all elements of the Hadamard matrix of dimension 2n by the elementary 2er Hadamard matrix, multiplied ¬ ed with the value of the element, d. H . you replace in the matrix
1 1 -1 -11 1 -1 -1
1 durch und- 1 durch1 through and 1 through
1 -1 -1 1 Dadurch erhält man eine Matrix mit der doppelten Dimension .1 -1 -1 1 This gives a matrix with the double dimension.
Als besonders vorteilhaft erwies sich folgende Konstruktions¬ weise für eine Codematrix :Particularly advantageous is the following construction ¬ proved, for a code matrix:
Generierung einer Hadamardmatrix C20 der Länge 20 als eine sog . Williamson-Matrix, sie kann generiert werden als : A A C DGeneration of a Hadamard matrix C20 of length 20 as a so-called Williamson matrix, it can be generated as: A A C D
-C -D A A-C -D A A
^ 20 -A A D -C -D C -A A^ 20 -AA-C-D-C-A
Wobei A bzw . C jeweils 5 mal 5 Matrizen sind mit Zeilen die aus den zyklische Vertauschungen der Folgen [-1 1 1 1 l] bzw . [l -1 1 1 -l] bestehen und D = II -C wobei I die 5 mal 5 Ein¬ heitsmatrix darstellt , damit enthält D die zyklischen Vertau¬ schungen der Folge [l 1 -1 -1 l] .Whereby A resp. C in each case 5 times 5 matrices are with lines that from the cyclic permutations of the sequences [-1 1 1 1 l] resp. [l -1 1 1 -l] exist, and D = -C II where I is the 5 by 5 matrix represents a ¬ standardized so that D contains the cyclic mix up ¬ mixtures of the sequence [l 1 -1 -1 l].
Die Williamson Matrix ist somit die folgende Matrix, wobei die einzelnen 5er Blöcke hervorgehoben sind : The Williamson matrix is thus the following matrix, with the individual blocks of 5 highlighted:
-1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 -1-1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 - 1 1 1 1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 - 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 -1
Generierung einer Hadamardmatrix der Länge 40 aus dieser Matrix der Länge 20 ;Generation of a Hadamard matrix of length 40 from this matrix of length 20;
- Nummerierung der 40 Spalten der Hadamardmatrix von 0 bis 39;Numbering of the 40 columns of the Hadamard matrix from 0 to 39;
- Gruppierung der Spalten in Spalten mit gerader Nummer ( 0 , 2 , 4 , ...38 ) und in Spalten mit ungerader Nummer ( 1 , 3 , 5 ,- Grouping of columns in even numbered columns (0, 2, 4, ... 38) and in odd numbered columns (1, 3, 5,
..., 39) ;..., 39);
- Vertauschen der Spalten der Hadamardmatrix derart , dass die Gruppe der Spalten mit gerader Nummer die ersten 20Swapping the columns of the Hadamard matrix such that the group of even-numbered columns is the first 20
Spalten der Codematrix bilden, und dass die Gruppe der Spalten mit ungerader Nummer die letzten 20 Spalten der Codematrix bilden; Vertauschen der Spalten 12 und 37.Form columns of the code matrix, and that the group of odd-numbered columns form the last 20 columns of the code matrix; Swap columns 12 and 37.
Des Weiteren kann man Spaltenvertauschungen auch schon bei der Hadamardmatrix der Länge 20 durchführen, danach daraus die 40er Hadamardmatrix generieren, und dann weitere Spalten- vertauschungen auf der 40er Hadamardmatrix durchführen . Dies hat den Vorteil, dass man mit einer besseren 20er Hadamard¬ matrix startet , was auch eine bessere 40er Hadamardmatrix zur Folge hat , so dass dieses Verfahren schneller zu einer guten Lösung führt , als wenn man nur auf der 40er Hadamardmatrix Spaltenvertauschungen durchführen würde .Furthermore, one can perform column interchanges even with the Hadamard matrix of length 20, then generate the 40th Hadamard matrix from them, and then perform further column interchanges on the 40th Hadamard matrix. This has the advantage that you start with a better 20 Hadamard ¬ matrix, which is also a better 40 Hadamard result has, so that this method more quickly to a good solution results than if you would perform only on the 40 Hadamard column transpositions.
In einer computerunterstützten Suche wurden dabei die folgenden Spaltenvertauschungen als besonders günstig festgestellt :In a computer-aided search, the following column interchanges were found to be particularly favorable:
- Auf der 20er Hadamardmatrix vertausche die Spalten ( 5 , 6 ) , ( 0 , 4 ) , ( 6 , 9) , ( 0 , 1 )- On the 20's Hadamard matrix, replace the columns (5, 6), (0, 4), (6, 9), (0, 1)
(Hinweis : Da die Spalte 0 zweimal vertauscht wird, entspricht das einer zyklische Vertauschung der Spalten ( 1 , 4 , 0 ) ; die Permutation gegenüber der ursprünglichen 20er Hadamardmatrix ist dann ( 1 , 4 , 2 , 3 , 0 , 8 , 9, 7 , 5 , 6 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19) ;(Hint: Since the column 0 is exchanged twice, this corresponds to a cyclic permutation of the columns (1, 4, 0), the permutation in relation to the original 20's Hadamard matrix is then (1, 4, 2, 3, 0, 8, 9, 7, 5, 6, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19);
Generiere dann nach einer der oben genannten Vorschriften die 40er Hadamardmatrix, und vertausche dann die Spalten ( 1 , 10 ) , ( 3 , 4 ) .Then generate the 40's Hadamard matrix according to one of the above instructions, and then replace the columns (1, 10), (3, 4).
Dies ergibt die in Figur 2 dargestellte optimierte Matrix . Das Maximum der Nebenkorrelationen beträgt bei dieser Matrix 3, 89 was mit dem Wert der ursprünglichen Matrix von 8 , 26 zu vergleichen ist . Das bedeutet eine Unterdrückung für den Empfang von Aussendungen für andere Mobilstationen von 6 , 54dB . Eine weitere, noch bessere Optimierung ist durch folgende O- perationen erhältlich :This results in the optimized matrix shown in FIG. The maximum of the sub-correlations in this matrix is 3, 89, which is comparable to the value of the original matrix of 8, 26. This means suppression for receiving broadcasts for other mobile stations of 6, 54dB. Another, even better, optimization is available through the following operations:
- Auf der 20er Hadamardmatrix vertausche die Spalten ( 6 , 9) ,- On the 20th Hadamard matrix, replace the columns (6, 9),
(10 , 13 ) , ( 0 , 3 ) , ( 16 , 19) , ( 0 , 1 ) , ( 18 , 19) , ( 5 , 7 ) , ( 12 , 14 ) , (1 , 2 ) , ( 17 , 18 )(10, 13), (0, 3), (16, 19), (0, 1), (18, 19), (5, 7), (12, 14), (1, 2), (17 , 18)
Generiere dann nach einer der oben genannten Vorschriften die 40er Hadamardmatrix, und vertausche dann die Spalten ( 6 , 9) , ( 11 , 14 ) , ( 6 , 10 ) , ( 14 , 16 ) , ( 3 , 4 ) , ( 13 , 14 ) , (2 , 3 ) , ( 17 , 18 ) . Das Maximum der Nebenkorrelationen beträgt bei dieser MatrixThen, according to one of the above-mentioned rules, generate the 40th Hadamard matrix, and then exchange the columns (6, 9), (11, 14), (6, 10), (14, 16), (3, 4), (13, 14), (2, 3), (17, 18). The maximum of the minor correlations is with this matrix
3, 7406.3, 7406.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher folgende Schritte zur Bildung einer besonders vorteilhaften Codematrix vor :A development of the invention therefore provides the following steps for the formation of a particularly advantageous code matrix:
C und D seien Hadamardmatrizen,C and D are Hadamard matrices,
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht folgende Schritte zur Bildung einer besonders vorteilhaften Codematrix vor :A development of the invention provides the following steps for the formation of a particularly advantageous code matrix:
C und D seien Hadamardmatrizen,C and D are Hadamard matrices,
[Dn Dn [D n D n
- bilde eine Codematrix gemäß : D7n =form a code matrix according to: D 7n =
Cn. -Cn C n . -C n
Diese Codematrizen lassen sich durch oben genannte Spalten- vertauschungsschritte weiter optimieren .These code matrices can be further optimized by the above-mentioned column commutation steps.
In Figur 3 ist die Verteilung der Korrelationen bei Frequenzfehler angetragen und zwar für den Stand der Technik (UMTS ) und das vorgestellte Verfahren mit der oben gezeigten optimierten Spaltenvertauschung (Gruppiere gerade und ungera- de Spalten) , was äquivalent ist zum Verfahren der alternati¬ ven Generierung der Matrix (aber ohne die o . g . weiteren Spal- tenertauschungen) . Als Frequenzfehler wurde 100 Hz angenommen . Auf der y-Achse ist die Größe der Kreuz-Korrelationen angetragen, sie sind der Größe nach sortiert . Die x-Achse entspricht somit der Nummer des Paares für die die Kreuz- Korrelation berechnet wurde .FIG. 3 shows the distribution of the correlations for frequency errors, namely for the prior art (UMTS) and the presented method with the optimized column interchange shown above (group even and odd). but de columns), which is equivalent to the process of the g ven alternatively ¬ generation of the matrix (without the o.. tenertauschungen further cleavage). The frequency error was assumed to be 100 Hz. The size of the cross-correlations is plotted on the y-axis, they are sorted by size. The x-axis thus corresponds to the number of the pair for which the cross-correlation was calculated.
Wie man sieht , entstehen nach dem Stand der Technik 40 Neben- linien mit einem Wert von größer als 8. Nach der Verbesserung ist das Maximum nur ca . 6 und wird zusätzlich seltener erreicht .As you can see, according to the state of the art, 40 extra lines with a value greater than 8 are created. After the improvement, the maximum is only approx. 6 and is also rarely reached.
Es lässt sich zeigen, dass die Summe der Quadrate aller Ne- benlinien konstant ist . Werden daher die Maxima abgesenkt , so werden zwangsläufig bei kleineren Nebenlinien die Werte ange¬ hoben . Es sind aber im Wesentlichen die Maxima, die die Leis¬ tungsfähigkeit des Systems bestimmen . Dies liegt daran, dass genau dann ein Fehler auftritt , wenn durch die Störung der Kreuzkorrelation ein Empfangswert verfälscht wird . Dies wird hauptsächlich durch die großen Nebenmaxima erzeugt , weniger durch die kleinen . Somit ist die Anhebung der kleineren Nebenlinien (Kreuzkorrelationen) nicht nur unvermeidlich sondern auch unschädlich . It can be shown that the sum of the squares of all sublines is constant. Therefore lowered the maxima, so inevitably raised the values attached ¬ for smaller branch lines. But they are essentially the Maxima, the processing capacity, the Leis ¬ determine the system. This is because an error occurs just when a reception value is corrupted by the interference of the cross-correlation. This is mainly caused by the large secondary maxima, less by the small ones. Thus, the increase of the smaller secondary lines (cross-correlations) is not only inevitable but also harmless.

Claims

Patentansprüche claims
1. Codefolge, die durch die Zeile einer Codematrix beschrie¬ ben wird, wobei die Codematrix durch folgende Schritte er- hältlich ist :1. code sequence beschrie by the line of a code matrix is ben ¬, wherein the code matrix by the steps of ER- hältlich is:
Bilden einer Hadamardmatrix der Länge n; Vertauschen von Spalten der Hadamardmatrix .Forming a Hadamard matrix of length n; Swapping columns of the Hadamard matrix.
2. Codefolge nach Anspruch 1 , wobei die Codematrix durch folgende Schritte erhältlich ist :2. Code string according to claim 1, wherein the code matrix is obtainable by the following steps:
- Nummerierung der n Spalten der Hadamardmatrix von 0 bis n-1 ; - Gruppierung der Spalten in Spalten mit gerader Nummer ( 0 , 2 , 4 , ...n-2 ) und in Spalten mit ungerader Nummer ( 1 , 3 , 5 , -, n-1 ) ;Numbering of the n columns of the Hadamard matrix from 0 to n-1; - Grouping of the columns in even-numbered columns (0, 2, 4, ... n-2) and in odd-numbered columns (1, 3, 5, -, n-1);
- Vertauschen der Spalten der Hadamardmatrix derart , dass die Gruppe der Spalten mit gerader Nummer die ersten n/2 Spalten der Codematrix bilden, und dass die Gruppe derSwapping the columns of the Hadamard matrix such that the group of even-numbered columns form the first n / 2 columns of the code matrix, and that the group of the
Spalten mit ungerader Nummer die letzten n/2 Spalten der Codematrix bilden .Odd-numbered columns form the last n / 2 columns of the code matrix.
3. Codefolge nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , wobei die Hadamardmatrix auf einer Zwischen-Hadamardmatrix der Länge n/2 basiert , und wobei die Zwischen-Hadamardmatrix durch eine Vertauschung von Spalten aus einer Ausgangs-Hadamardmatrix der Länge n/2 her- vorgeht .3. A code sequence according to any one of claims 1 or 2, wherein the Hadamard matrix is based on an intermediate Hadamard matrix of length n / 2, and wherein the intermediate Hadamard matrix is based on an exchange of columns from an output Hadamard matrix of length n / 2 ,
4. Codefolge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei n = 40 ist 4. Code sequence according to one of the preceding claims, wherein n = 40
5. Codefolge, die durch die Zeile einer Codematrix beschrie¬ ben wird, wobei gilt , dass Zeilen der Codematrix eine Vielzahl von Codefolgen bildet , dass die Codefolgen zueinander orthogonal sind, und dass das Maximum von5. code sequence beschrie by the line of a code matrix is ben ¬, with the proviso that rows of the code matrix forms a plurality of code sequences that the code sequences are orthogonal to each other, and that the maximum of
Figure imgf000020_0001
minimal ist , wobei das Maximum für alle möglichen Paare s und e wobei s ungleich e ist gebildet wird,
Figure imgf000020_0001
is minimal, the maximum being formed for all possible pairs s and e where s is not e,
C ( s , i) das Element der Codematrix in Zeile s und Spalte i ist , die Summe über alle Spalten der Codematrix ausgeführt wird .C (s, i) is the element of the code matrix in line s and column i, the sum being executed over all columns of the code matrix.
6. Funkstation mit einer Speichereinrichtung zur Speicherung einer Codefolge nach einem der Ansprüche 1 bis 5.6. radio station with a memory device for storing a code sequence according to one of claims 1 to 5.
7. Funkstation mit einer Prozessoreinrichtung zur Generierung einer Codefolge nach einem der Ansprüche 1 bis 5.7. radio station with a processor device for generating a code sequence according to one of claims 1 to 5.
8. Funkstation, mit einer Prozessoreinrichtung die derart eingerichtet ist , dass zu übertragenden Daten eine Codefolge nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufprägt wird .8. radio station, with a processor device which is set up such that a code sequence according to one of claims 1 to 5 is imposed on data to be transmitted.
9. Funkstation, insbesondere Basisstation, mit einer Sendeeinrichtung zum Senden von Daten an verschie- dene Teilnehmer, mit einer Prozessoreinrichtung, die derart eingerichtet ist , dass Daten, die an verschiedene Teilnehmer gerichtet sind, verschiedene Codefolgen aufgeprägt werden, wobei die Codefol- gen einer der Codematrizen entnommen werden, die in einem der Ansprüche 1 bis 5 beschrieben sind .9. radio station, in particular base station, with a transmitting device for transmitting data to various subscribers, with a processor device which is set up in such a way that data which are directed to different subscribers are impressed on different code sequences, the code paths being gene are taken from one of the code matrices described in any one of claims 1 to 5.
10. Funkstation, insbesondere Mobilstation, mit einer Empfangseinrichtung zum Empfang einer Empfangssignalfolge, und mit einer Prozessoreinrichtung, die derart eingerichtet ist , dass die Empfangssignalfolge mit einer Codefolge nach einem der Ansprüche 1 bis 5 korreliert wird . 10. A radio station, in particular a mobile station, having a receiving device for receiving a received signal sequence, and having a processor device which is set up such that the received signal sequence is correlated with a code sequence according to one of claims 1 to 5.
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