DE60303587T2

DE60303587T2 - Ermittlung einer Kanalschätzung eines Übertragungskanals

Info

Publication number: DE60303587T2
Application number: DE60303587T
Authority: DE
Inventors: Elias Jonsson; Johan Nilsson; Bengt Lindoff
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-10-13
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2023-10-14
Also published as: ATE318024T1; DE60303587D1; EP1480350B1; EP1480350A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Bestimmung einer Kanalschätzung eines Übertragungskanals. Die Erfindung betrifft ferner die Bestimmung eines Signal-Störungs-Abstandes basierend auf einer Kanalschätzung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einem digitalen Kommunikationssystem werden Information darstellende digitale Symbole zwischen unterschiedlichen Knoten (z. B. Basisstationen, Mobiltelefonen) übertragen, um Information auszutauschen.
Ein mehrschichtiges Modell, das häufig als das OSI-Modell (Open System Interconnection, Referenzmodell für offene Systeme) bezeichnet wird, wird häufig verwendet, um Kommunikationssysteme zu beschreiben. Die unterste Schicht in diesem Modell, in der aus Bits bestehende Informationsströme übertragen werden, wird häufig als physikalischer Kanal bezeichnet. Ein physikalischer Kanal stellt in Abhängigkeit von der Anordnung Dienste mit einer vordefinierten Qualität bereit. In einer vereinfachten Beschreibung umfasst ein physikalischer Kanal das Formatieren der Bits in einem vordefinierten Format, ein Codieren, ein Verschachteln, eine Modulation eines Trägers, ein Übertragen über ein Medium, ein Abwärtswandeln, eine Demodulation, ein Entschachteln und eine Vorwärtsfehlerkorrektur. Zusätzlich gibt es viele andere Funktionen, die für einen ordnungsgemäßen Betrieb erforderlich sind, beispielsweise eine zeitliche Synchronisierung und eine Synchronisierung hinsichtlich der Frequenz sowie eine Kanalschätzung. Häufig werden unter den Informationssymbolen Pilotsymbole auf den physikalischen Kanälen übertragen. Diese Pilotsymbole werden anschließend in dem Sender verwendet, um die Synchronisierung und die Kanalschätzungen zu erhalten. Die Kanalschätzungen beschreiben, wie die übertragenen Symbole von dem Kanal (einschließlich der Modulation, einem Senderausgangsteil, einem Medium, einem Empfangseingangsteil und einem Demodulator) beeinflusst werden, und werden zur Rekonstruktion des Signals in dem Empfänger verwendet.
Zwei Typen von physikalischen Kanälen sind dedizierte Kanäle und gemeinsame (beispielsweise Mehrpunkt- bzw. Broadcast-) Kanäle. Dedizierte physikalische Kanäle werden an einen Empfänger übertragen, während gemeinsame physikalische Kanäle für mehrere Empfänger vorgesehen sind.
Eine Basisstation sendet sehr häufig mehrere physikalische Kanäle. In TDMA-Systemen sind physikalische Kanäle von der gleichen Basisstation durch Verwendung von Zeitschemata voneinander beabstandet (und durch Verwendung von Frequenzschemata voneinander beabstandet, falls mehrere Träger verwendet werden). Bei FDMA-Systemen wird nur die Frequenz verwendet, um die unterschiedlichen physikalischen Kanäle zu trennen. In Spreizspektrum-CDMA-Systemen werden Codes verwendet, um unterschiedliche Nutzer zu trennen (und Frequenzschemata, falls mehrere Träger verwendet werden).
Aus mehreren Gründen enthalten viele dieser physikalischen Kanäle Pilotsymbole, die zum Schätzen der Kanaleigenschaften verwendet werden können. Ein Pilotsignal besteht typischerweise aus einem oder mehreren vorbestimmten Symbolen, die auf ihrem eigenen Kanal gesendet werden können oder in einen anderen Kanal eingebunden werden können und die zu Überwachungs-, Steuerungs-, Entzerrungs-, Kontinuitäts-, Synchronisierungs- oder Referenzzwecken verwendet werden können.
In einem WCDMA-System werden Pilotsymbole eines gemeinsamen Pilotkanals (CPICH, common pilot channel) und die in dem dedizierten physikalischen Kanal (DPCH, dedicated physical channel) übertragenen Piloten von der Basisstation gesendet.
Unabhängig vom verwendeten Kanal unterscheidet sich aufgrund der Auswirkungen des Durchlaufens eines Übertagungsmediums ein empfangenes Signal von dem gesendeten Signal auf verschiedene Arten. In einem Medium umfassen derartige Effekte auf ein Hochfrequenzsignal in erster Linie einen Mehrpfadschwund, eine Störung bzw. Interferenz von anderen Signalen, die durch das Medium laufen, und ein thermisches Rauschen. Der Schwund wird durch die Wechselwirkung des Signals mit Reflexionen und Echos von sich selbst verursacht und kann zu hohen und stark lokal vorherrschenden Amplituden- und Phasenverschiebungen des Signals führen. In einer Funkumgebung wird eine Störung häufig durch das unerwünschte Vorhandensein anderer Funksignale verursacht. Diese anderen Signale können den gleichen Kanal wie das erwünschte Signal (was manchmal als Gleichkanalstörung (co-channel interference) bezeichnet wird) oder einen benachbarten Kanal (was manchmal als Nachbarkanalstörung bezeichnet wird) verwenden. Thermisches Rauschen ist in allen Kommunikationskanälen vorhanden und verursacht eine zusätzliche Verzerrung des übertragenen Signals. Das am Empfänger empfangene Signal kann daher als ein zusammengesetztes Signal betrachtet werden, das aus einer gewünschten Kompo nente und einer Schadkomponente besteht. Die Schadkomponente repräsentiert die Effekte aufgrund des Durchlaufens durch ein Medium, beispielsweise eine Störung und ein Rauschen.
Bei WCDMA wird der gemeinsame Pilotkanal (CPICH) üblicherweise als Phasenreferenz bei der Demodulation verwendet, da dieser Kanal häufig sehr stark ist, und es werden genaue Kanalschätzungen erhalten. Jedoch werden die Piloten auf dem dedizierten physikalischen Kanal (DPCH) für ein Signal-Störungs-Abstands-Schätzen (SIR-Schätzung, signal-to-interference ratio estimation) benötigt, beispielsweise zur Verwendung in der Leistungsregelungsschleife, der RAKE-Fingerauswahlprozedur (insbesondere bei Szenarien mit einer weichen Übergabe (soft handover) mit verschiedenen Basisstationen) aber auch bei Signalstärkenmessungen, beispielsweise Messungen innerhalb der Synchronisierung (in-of-sync) und Messungen außerhalb der Synchronisierung (out-of-sync). Da die Leistung des DPCH geregelt wird und da es nur relativ wenige Pilotsymbole auf dem DPCH gibt, sind die erhaltenen Kanalschätzungen und daher auch die erhaltenen SIR-Schätzungen mit einem Rauschen behaftet.
Systeme des Standes der Technik basieren hauptsächlich auf einem SIR-Schätzen, das dedizierte Piloten für ein Kanalschätzen verwendet, und dem Pilotkanal für ein Störungsschätzen.
Derartige Systeme des Standes der Technik leiden typischerweise unter verrauschten Kanalschätzungen, die eine reduzierte Systemleistung hinsichtlich der Präzision und der Genauigkeit der Kanalschätzungen und folglich des anschließenden SIR-Schätzens verursachen. Eine niedrige Präzision und Genauigkeit der SIR-Schätzung beeinträchtigt wiederum signifikant die Funktion der Leistungsregelung eines Kommunikationssystems und folglich die Kapazität des Kommunikationssystems.
Die europäische Patentanmeldung EP 1 191 755 beschreibt ein System, bei dem sowohl der gemeinsame Pilotkanal als auch der dedizierte Pilotkanal gleichzeitig für ein Kanalschätzen verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehenden und andere Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Kanalschätzung eines ersten Übertragungskanals in einem Kommunikationssystem gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

a) Herleiten eines ersten Satzes von Kanalschätzungen aus Symbolen, die über den ersten Übertragungskanal empfangen werden;
b) Herleiten eines zweiten Satzes von Kanalschätzungen aus Symbolen, die über einen zweiten Übertragungskanal in dem Kommunikationssystem empfangen werden;
c) Bestimmen eines Skalierungsfaktors zwischen dem ersten und dem zweiten Satz von Kanalschätzungen aus einem Kriterium der kleinsten Fehlerquadrate; und
d) Bestimmen der Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals als eine Kanalschätzung des zweiten Übertragungskanals, die um den bestimmten Skalierungsfaktor skaliert ist.

Folglich wird durch Verwendung der Schätzungen von zwei Kanälen und durch Bestimmung eines Skalierungsfaktors, der die Kanalschätzungen der zwei Kanäle betrifft, die Kanalschätzung für einen der Kanäle verbessert. Folglich nützt das Verfahren die Tatsache, dass der Unterschied zwischen den Kanälen im Wesentlichen durch einen Skalierungsfaktor, der auch als Verstärkungs-Offset bezeichnet wird, beschrieben werden kann. Folglich wird durch Bestimmung einer Schätzung des Skalierungsfaktors eine verbesserte Schätzung der Kanalschätzung bereitgestellt.
Durch Anwenden des Kriteriums der kleinsten Fehlerquadrate auf die Schätzung des Skalierungsfaktors wird eine hohe Genauigkeit der Schätzung erreicht. Es ist ein weiterer Vorteil des Verfahrens, dass es nur eine niedrige Rechenkomplexität erfordert und dass es auf eine kosteneffiziente und leistungseffiziente Weise, beispielsweise durch eine Implementierung als ein digitaler Signalprozessor (DSP), implementiert werden kann.
Insbesondere kann ein Verfahren niedriger Komplexität zum Bestimmen einer Kanalschätzung vorteilhafterweise im Zusammenhang mit einem SIR-Schätzen verwendet werden, da ein SIR-Schätzen typischerweise sehr schnell durchgeführt werden soll, um die zeitlichen Anforderungen der Leistungsregelung zu erfüllen.
Es ist festrustellen, dass das vorstehende Verfahren Schätzungen bereitstellt, die von jeglichen Störungsschätzungen unabhängig sind, obwohl bei manchen Ausführungsformen Störungsschätzungen vorteilhafterweise verwendet werden können.
Außerdem ist festrustellen, dass das vorstehende Verfahren, das auf dem Ansatz der kleinsten Quadrate basiert, mittels linearer Operationen implementiert werden kann, wodurch die erforderliche Komplexität beträchtlich reduziert wird.
Bei einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Übertragungskanal Funkübertragungskanäle, aber Fachleute verstehen, dass die Kanäle andere Übertragungskanäle sein können. Beispiele von Übertragungskanälen umfassen Telefonübertragungskanäle, Übertragungskanäle für Mobiltelefone, Übertragungskanäle für ein lokales Netzwerk, etc. Die Kanäle können auch Funkkanäle sein, die Elementen einer phasengesteuerten Antennenanordnung oder Strahlen von einer Strahlbildungseinrichtung zugeordnet sind.
Insbesondere erkannten die Erfinder, dass die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise bei Kanalschätzungen des DPCH der abwärts gerichteten Verbindung (Downlink) bei WCDMA angewendet werden kann. Demgemäß ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erste Übertragungskanal ein dedizierter physikalischer Kanal (DPCH) in einem WCDMA-System und der zweite Übertragungskanal ist ein gemeinsamer Pilotkanal (CPICH) in einem WCDMA-System.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bestimmens des Skalierungsfaktors ferner ein Bestimmen eines Minimums einer Zielfunktion, wobei die Zielfunktion einen Fehlerausdruck umfasst, wobei der Fehlerausdruck eine Summe von quadratischen Fehlerbeiträgen umfasst, die je einer aus einer Anzahl von Ausbreitungsverzögerungen entsprechen, und wobei jeder der Fehlerbeiträge einem Fehler entspricht, der durch Ersetzen der Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals durch eine Kanalschätzung des zweiten Übertragungskanals, die um den Skalierungsfaktor skaliert ist, eingeführt wurde. Folglich ist es ein Vorteil, dass eine Kanalschätzung mit einer hohen Genauigkeit bestimmt wird, da der Skalierungsfaktor auf der Grundlage einer Mehrzahl von einzelnen Kanalschätzungen für einzelne Ausbreitungsverzögerungen oder Finger in einem RAKE-Empfänger geschätzt wird. Es ist festzustellen, dass der Skalierungsfaktor zwischen den Kanälen im Wesentlichen unabhängig von der Ausbreitungsverzögerung ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird jeder der Fehlerbeiträge mit einem entsprechenden Gewichtungsfaktor gewichtet. Vorzugsweise werden die Gewichtungsfaktoren als Reaktion auf einen Störungsbeitrag der entsprechenden Ausbreitungsverzögerung ausgewählt.
Außerdem ist festrustellen, dass bei vielen Kommunikationssystemen die von einem Kanal übertragene Information in einer Mehrzahl von Zeitschlitzen organisiert ist, die in einer Abfolge von Rahmen gruppiert sind. Jeder Schlitz kann Nutzinformation und zusätzliche Information umfassen, einschließlich Pilotsymbole, Übertragungsleistungsregelungsbefehle (TPC, transmit power control), etc. Bei einem beispielhaften Kommunikationssystem haben die Schlitze eine Dauer von 0,625 ms und umfassen eine variable Anzahl von Bits in Abhängigkeit der Art der Schlitze. Der Verstärkungs-Offset zwischen zwei benachbarten Schlitzen hängt von dem TPC-Befehl ab, der von dem Empfänger während eines vorangegangenen Schlitzes gesendet wurde. Folglich kann dieses Wissen einbezogen werden, um das Schätzen des Verstärkungs-Offset und daher auch die Funktion des SIR-Schätzens zu verbessern. Demgemäß umfasst bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Zielfunktion ferner einen zweiten Ausdruck, der von einem Verstärkungs-Offset, der für einen vorangegangenen Zeitschlitz bestimmt wurde, und von einem TPC-Befehl abhängt, der während eines vorangegangenen Zeitschlitzes gesendet wurde.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Skalierungsfaktor einen Leistungsinkrementparameter, wobei das Verfahren ferner das Schätzen des Leistungsinkrementparameters aus einer Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals und aus einer Störungsschätzung umfasst.
Es wird außerdem erkannt, dass die von der Erfindung erreichte Funktionsverbesserung von dem aktuellen Funkzugangsträger (RAB, radio access bearer) abhängen kann. Beispielsweise ist die Funktionsverbesserung bei RABn mit einer niedrigen durchschnittlichen DPCH-Leistung (die einen großen Spreizfaktor impliziert) und mit wenigen DPCH-Piloten höher. Folglich werden bei einer bevorzugten Ausführungsform die vorstehenden Schritte in Abhängigkeit von einer Information ausgeführt, die von einer höheren Schicht, beispielsweise dem aktuellen RAB, erhalten wird, was dadurch das Schätzverfahren an den gegenwärtigen RAB anpasst, um die Komplexität und daher die Leistungsaufnahme zu reduzieren.
Demgemäß umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform das Verfahren Folgendes:

– Erhalten von Information von einer höheren Schicht eines mehrschichtigen Kommunikationssystems; und
– Aktivieren von zumindest Schritt d) in Abhängigkeit von der erhaltenen Information.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Anpassen zumindest eines Parameters der Zielfunktion als Reaktion auf eine Information über den gegenwärtigen RAB. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird jeder der Fehlerbeiträge des Fehlerausdruckes der Zielfunktion durch einen entsprechenden Gewichtungsfaktor gewichtet, wobei die Gewichtungsfaktoren als Reaktion auf eine Information, die von einer höheren Schicht eines mehrschichtigen Kommunikationssystems erhalten wird, vorzugsweise eine Information über den Funkzugangsträger, bestimmt werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Problem der Bereitstellung verbesserter SIR-Schätzmittel für einen Übertragungskanal eines Kommunikationssystems zu lösen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Signal-Störungs-Abstandes (SIR) für einen ersten Übertragungskanal in einem Kommunikationssystem gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

– Bestimmen einer Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals durch Durchführen der Schritte des zuerst erwähnten Verfahrens;
– Bestimmen einer Störungsschätzung; und
– Herleiten eines Signal-Störungs-Abstandes aus der bestimmten Kanal schätzung und der bestimmten Störungsschätzung.

Es ist festzustellen, dass die Merkmale der zuvor und im Folgenden beschriebenen Verfahren in Software implementiert werden können und auf einem Datenverarbeitungssystem oder einer anderen Verarbeitungseinrichtung aufgrund der Ausführung von Programmcodemitteln, beispielsweise von computerausführbaren Anweisungen, durchgeführt werden kann. Hier und im Folgenden umfasst der Ausdruck Verarbeitungseinrichtung eine beliebige Schaltung und/oder eine beliebige Einrichtung, die zum Durchführen der vorstehenden Funktionen in geeigneter Weise eingerichtet ist. Insbesondere umfasst der vorstehende Ausdruck programmierbare Allzweckmikroprozessoren oder programmierbare Spezialzweckmikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSP), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), programmierbare Logikanordnungen (PLA), vom Anwender programmierbare Gatteranordnungen (FPGA, field programmable gate arrays), elektronische Schaltungen für einen speziellen Zweck, etc. oder eine Kombination davon.
Beispielsweise können die Programmcodemittel in einen Speicher, beispielsweise ein RAM, von einem Speichermedium oder von einem anderen Computer über ein Computernetzwerk geladen werden. Alternativ hierzu können die beschriebenen Merkmale durch eine fest verdrahtete Schaltung anstelle von Software oder in Kombination mit Software implementiert werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf unterschiedliche Arten, einschließlich des zuvor und im Folgenden beschriebenen Verfahrens, einer Kommunikationseinrichtung und weiterer Produktmittel, implementiert werden, die je einen oder mehrere der Vorzüge und Vorteile, die in Verbindung mit dem zuerst erwähnten Verfahren beschrieben wurden, erzielen und die je eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen haben, die den bevorzugten Ausführungsformen entsprechen, die in Verbindung mit dem zuerst erwähnten Verfahren beschrieben wurden und in den abhängigen Ansprüchen offenbart sind.
Die Erfindung betrifft ferner eine Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von Kommunikationssignalen über einen Übertragungskanal, wobei die Kommunikationseinrichtung umfasst:

– Mittel zum Herleiten eines ersten Satzes von Kanalschätzungen aus Symbolen, die über einen ersten Übertragungskanal empfangen werden;
– Mittel zum Herleiten eines zweiten Satzes von Kanalschätzungen aus Symbolen, die über einen zweiten Übertragungskanal in dem Kommunikationssystem empfangen werden;
– Mittel zum Bestimmen eines Skalierungsfaktors zwischen dem ersten und dem zweiten Satz von Kanalschätzungen aus einem Kriterium der kleinsten Fehlerquadrate; und
– Mittel zum Bestimmen der Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals als eine Kanalschätzung des zweiten Übertragungskanals, die um den bestimmten Skalierungsfaktor skaliert ist.

Der Ausdruck Kommunikationseinrichtung umfasst eine beliebige Einrichtung, die eine zum Empfangen und/oder Senden von Kommunikationssignalen, beispielsweise Funkkommunikationssignalen, geeignete Schaltung umfasst, um eine Datenkommunikation zu ermöglichen. Beispiele derartiger Einrichtungen umfassen tragbare Funkkommunikationsgeräte und andere in der Hand zu haltende oder tragbare Einrichtungen. Der Ausdruck tragbare Funkkommunikationsgeräte umfasst alle Geräte, beispielsweise Mobiltelefone, Pager, Kommunikationseinrichtungen (Kommunika toren), d. h. elektronische Organisationseinrichtungen, intelligente Telefone (smart phones), persönliche digitale Assistenten (PDAs), in der Hand zu haltende Computer oder dergleichen.
Weitere Beispiele von Kommunikationseinrichtungen umfassen stationäre Kommunikationsgeräte, beispielsweise stationäre Computer oder andere elektronische Geräte, die eine Schnittstelle für eine drahtlose Kommunikation umfassen. Bei einer Ausführungsform kann eine der Einrichtungen eine Netzwerkeinrichtung, beispielsweise eine Basisstation eines zellularen Telekommunikationsnetzwerkes, sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und weitere Aspekte der Erfindung werden aus den im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert, wobei:
1 schematisch ein Blockdiagramm eines digitalen Kommunikationssystems zeigt;
2 schematisch ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Empfängers zeigt, der eine Anordnung zum Schätzen einer SIR umfasst;
3 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Schätzen einer Kanalschätzung zeigt;
4 schematisch ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Empfängers zeigt, der eine Anordnung zum Schätzen einer SIR umfasst;
5 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Schätzen einer Kanalschätzung zeigt; und
6 schematisch ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform eines Empfängers zeigt, der eine Anordnung zum Schätzen einer SIR umfasst.
In den Zeichnungen werden ähnliche Bezugszeichen für ähnliche und entsprechende Bauteile, Schritte, etc. verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines digitalen Kommunikationssystems. Das Kommunikationssystem umfasst eine sendende Kommunikationseinrichtung 101 und eine empfangende Kommunikationseinrichtung 102, die über einen Kommunikationskanal 103 kommunizieren. Beispielsweise kann bei einer tatsächlichen Implementierung die sendende Kommunikationseinrichtung eine Basisstation eines zellularen Hochfrequenz (HF)-Kommunikationssystems und die empfangende Kommunikationseinrichtung ein mobiles Endgerät oder umgekehrt sein. Das mobile Endgerät und die Basisstation kommunizieren über Kommunikationssignale miteinander, die über eine Luftschnittstelle übertragen werden. Es versteht sich, dass bei den meisten Kommunikationssystemen einige oder alle Kommunikationseinrichtungen sowohl sendende als auch empfangende Kommunikationseinrichtungen sind. Zum Zweck der folgenden Beschreibung wird die sendende Kommunikationseinrichtung 101 derart betrachtet, dass sie eine Sendeeinheit 105 umfasst, die die erforderliche Modulation an dem Signal durchführt, so dass es über den Kommunikationskanal übertragen werden kann. Die empfangende Kommunikationseinrichtung umfasst einen Empfänger 106, der ein Demodulationsverfahren implementiert, das dem von der Sendeeinheit 105 implementierten Modulationsverfahren entspricht, was dadurch ein Wiedergewinnen der ursprünglich gesendeten Information aus dem empfangenen Signal ermöglicht.
Bei einem 3GPP-System werden dedizierte und gemeinsame Kanäle unter Verwendung unterschiedlicher Signale übertragen, die häufig als physikalische Kanäle bezeichnet werden. Folglich umfasst der Übertragungskanal 103 eine Mehrzahl von physikalischen Kanälen 107 und 108. Die physikalischen Kanäle werden durch Kanalbildungscodes und/oder ein Zeitmultiplexen voneinander getrennt. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Basisstation können diese Signale jedoch durch das gleiche Medium übertragen werden, wodurch sie die gleiche Mehrpfadausbreitung erfahren.
Die empfangende Kommunikationseinrichtung 102 kann gleichzeitig die Signale von dem DPCH-Kanal und dem CPICH-Kanal 107 bzw. 108, beispielsweise über unterschiedliche Finger eines RAKE-Empfängers, empfangen. Der CPICH wird in jeder Zelle eines zellularen Telekommunikationsnetzwerkes unter Verwendung eines speziellen Kanalbildungscodes und ohne Leistungsregelung ausgestrahlt. Die Leistung des CPICH wird derart ausgewählt, dass sogar Mobiltelefone außerhalb der Zellgrenze ihn empfangen können. Folglich wird die Leistung des CPICH in vielen Fällen viel höher sein als die Leistung der DPCH. Ferner wird der DPCH in den meisten Fällen unter Verwendung einer Leistungsregelung übertragen, die dazu verwendet wird, die von jedem einzelnen DPCH verwendete Leistung auf das zu beschränken, was für jedes Mobiltelefon zum Empfangen jedes DPCH erforderlich ist. Folglich werden sich die Sendeleistungen auf jedem DPCH und dem CPICH in den meisten Fällen um einen für das Mobiltelefon unbekannten Betrag unterscheiden. Im Folgenden wird das Verhältnis der Übertragungsleistungen als Verstärkungs-Offset bezeichnet. Es ist festrustellen, dass sich der Verstärkungs-Offset aufgrund der Leistungsregelung zeitlich verändern kann.
Der DPCH und der CPICH können an der Basisstation unter Verwendung des gleichen Ausgangsteils und der gleichen Antenne gesendet werden, was dadurch bewirkt, dass die zwei Kanäle die gleiche Antwort des Mediums erfahren. Es wird folglich erkannt, dass die Kanalschätzungen, die auf dem CPICH und dem DPCH basieren, beide zum Bereitstellen einer guten Schätzung der Kanalkoeffizienten nützlich sind.
Während der Übertragung eines Kommunikationssignals führen Reflexionen aufgrund von Gebäuden und anderen Hindernissen zu einer Abschwächung und zu einer Streuung (Dispersion). Die Streuung kann in Abhängigkeit von der Symbolrate auf dem physikalischen Kanal und dem Grad der Streuung eine Mehrpfadausbreitung verursachen. Eine Mehrpfadausbreitung ist im Allgemeinen nachteilig, da die Eigeninterferenzsignale zeitlich verteilt sind und daher in der Lage sind, miteinander zu interferieren und eine Interferenzabschwächung zu erzeugen. Eine Mehrpfadausbreitung kann jedoch auch einen Vorteil haben. Die reflektierten Signale übertragen die gleiche Information wie das Hauptsignal. Wenn die Abschwächung eine ausgeprägte Dämpfung des Hauptsignals selbst verursacht hat, kann das Hauptsignal durch eine konstruktive Addition der zeitlich verteilten Strahlen "rekonstruiert" oder verstärkt werden, d. h. das Signal wird Diversitäts-verstärkt.
In der empfangenden Kommunikationseinrichtung 102 verarbeitet der Empfänger 106 das empfangene Signal, um eine Sequenz oder einen Strom digitaler Abtastwerte zu erhalten, und diese Abtastwerte können als komplexe Zahlen dargestellt werden. Beispielsweise kann der Empfänger das empfangene Signal verarbeiten, was ein Filtern, ein Verstärken, ein Abwärtsmischen auf das Basisband unter Verwendung von In-Phase- und Quadratur-Phase-Mischoszillatoren, eine Analog-zu-Digital (A/D)-Umsetzung und eine Synchronisierung umfasst, was in einem Strom von empfangenen Abtastwerten resultiert.
Der Empfänger 106 wendet typischerweise irgendeine Form einer Basisbandsignalverarbeitung auf den empfangenen Strom von Abtastwerten an, um die Informationssymbole, die von dem empfangenen Strom von Abtastwerten dargestellt werden, gemäß der Modulation, die von der Sendeeinheit 105 der sendenden Kommunikationseinrichtung 101 angewandt wird, wiederzugewinnen (oder zu "detektieren"). Eine derartige Basisbandsignalverarbeitung kann auf einem Modell des Übertragungsmediums basieren. Beispielsweise kann das Übertragungsmedium als ein Filter mit einer Anzahl von Kanalabgriffskoeffizienten modelliert sein; das Eingangssignal in das Filter ist das gesendete digitale Signal und das Ausgangssignal von dem Filter ist die gewünschte Signalkomponente des empfangenen Signals. Falls b(n) das gesendete digitale Signal darstellt, sind die Abtastwerte s(n) der gewünschten Signalkomponente durch s(n) = h(0)b(n) + h(1)b(n – 1) ... + h(K – 1)b(n – K + 1)gegeben, wobei h(k) die Kanalabgriffskoeffizienten sind, die komplexe Werte mit sowohl Realteilen als auch Imaginärteilen sind.
Die Schätzungen der Kanalabgriffskoeffizienten können durch verschiedene Kanalabgriffsschätzungstechniken bestimmt werden. Die Kanalabgriffsschätzung oder die Kanalnachverfolgung ist in der Technik wohl bekannt und beispielsweise in "Digital Communications", 4. Auflage, von John G. Proakis, McGraw-Hill, 2000 diskutiert. Anfängliche Kanalabgriffschätzungen können von Korrelationswerten eines Synchronisierungssignals oder einer Schätzung mit kleinsten Fehlerquadraten unter Verwendung bekannter Techniken erhalten werden.
2 zeigt schematisch ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Empfängers, der eine Anordnung zum Schätzen eines SIR umfasst. Der allgemein mit 106 bezeichnete Empfänger umfasst einen Eingangsempfänger 202, der das empfangene Funksignal auf ein digitales Basisbandsignal Y_t abwärts wandelt und abtastet. Der Empfänger 106 umfasst ferner eine Schätzeinheit 207 für einen dedizierten Kanal, eine Schätzeinheit 204 für einen gemeinsamen Piloten und einen RAKE-Empfänger 203, die je das digitale Basisbandsignal Y_t empfangen. Der RAKE-Empfänger verwendet in den sogenannten Fingern des RAKE-Empfängers mehrere Basisbandkorrelatoren, um mehrere Signalmehrpfadkomponenten gemäß einer entsprechenden Ausbreitungsverzögerung und Kanalschätzung einzeln zu verarbeiten. Die Ausgangssignale des Korrelators werden kombiniert, um eine verbesserte Zuverlässigkeit und Funktion der Kommunikation zu erzielen (siehe beispielsweise "Digital Communications", 4. Auflage, von John G. Proakis, McGraw-Hill, 2000). Der RAKE-Empfänger erzeugt Signalsymbole D_u, die in einen Dekoder 205 gespeist werden.
Die Kanalschätzeinheiten 204 und 207 empfangen je die digitale Basisbanddarstellung Y_t des empfangenen Funksignals und stellen basierend auf den über die entsprechenden Kanäle 107 und 108 übertragenen Piloten Schätzungen des Übertragungskanals 103 bereit. Insbesondere kennzeichnen die Kanalschätzeinheiten je eine Anzahl von Funkpfaden mit den entsprechenden Kanalschätzungen ĥ CH / f, f ∊ F_b für den physikalischen Kanal CH, wobei F_b der Satz von Fingerverzögerungen des RAKE-Empfängers für eine gegebene Zelle b ist und f der Index des Satzes von Fingerverzögerungen ist. Bei einem typischen Beispiel gibt es 3–4 Finger für jede Zelle. Jedoch kann das Verfahren auch bei Situationen mit einer anderen Anzahl von Fingern angewendet werden.
Gemäß einem Modell des Übertragungskanals kann die Kanalschätzung als ĥCHf = hf + ef ausgedrückt werden, wobei h_f den aktuellen Kanal und e_f das Rauschen darstellt. Das Rauschen kann gemäß einer gegebenen Rauschverteilung mit einer Varianz I_f modelliert werden. Beispielsweise kann das Rauschen als ein unkorreliertes, komplexes, Gauß-verteiltes Rauschen mit einem Mittelwert von Null modelliert werden. Die Kanalschätzeinheit 204 stellt ferner eine Schätzung der Störleistung I_f für jeden Finger f bereit. Es verseht sich jedoch, dass die Störleistung alternativ hierzu basierend auf dem DPCH bestimmt werden kann.
Typischerweise werden die Kanalschätzungen auf Basis eines Schlitzes berechnet, d. h. eine Kanalschätzung ĥ CH / j,f stellt einen Mittelwert des aktuellen Kanals über einen Zeitschlitz j dar. Im Folgenden werden die von der Kanalschätzeinheit 204 bestimmten Kanalschätzungen für den CPICH als ĥ CPICH / j,f bezeichnet, und die von der Kanalschätzeinheit 207 bestimmten Kanalschätzungen für den DPCH als ĥ DPCH / j,f bezeichnet.
Die Schätzeinheiten können eine beliebige geeignete Kanalschätzungstechnik implementieren, die als solches in der Technik bekannt ist, beispielsweise wie sie in "Digital Communicatons", 4. Auflage, von John G. Proakis, McGraw-Hill 2000 beschrieben ist. Die Kanalschätzungen ĥ CPICH / j,f, die von der Kanalschätzeinheit 204 für den CPICH für alle RAKE-Finger bestimmt werden, werden in den RAKE-Empfänger 203 einge speist und werden anschließend bei dem Demodulationsverfahren von dem Dekoder 205 verwendet.
Die CPICH-Kanalschätzung ĥ CPICH / j,f und die DPCH-Kanalschätzung ĥ DPCH / j,f sowie die Störungsschätzungen I_f werden auch in eine zusätzliche Kanalschätzeinheit 208 gespeist, die eine verbessere DPCH-Kanalschätzung 209 berechnet. Die verbesserte DPCH-Kanalschätzung wird anschließend in eine SIR-Schätzeinheit 210 eingespeist, die das SIR als das Quadrat des Absolutwertes der verbesserten DPCH-Kanalschätzung und dividiert durch die Störung schätzt, um dadurch einen verbesserten DPCH-Signal-Störungs-Abstand 211 bereitzustellen.
3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Schätzen einer Kanalschätzung. In Schritt 301 werden die CPICH-Kanalschätzungen ĥ CPICH / j,f für einen Zeitschlitz j, wie zuvor beschrieben, bestimmt. In Schritt 302 werden die DPCH-Kanalschätzungen ĥ DPCH / j,f für den Zeitschlitz j, wie zuvor beschrieben, bestimmt. Im anschließenden Schritt 303 wird der Verstärkungs-Offset oder der Skalierungsfaktor zwischen dem DPCH-Kanal und dem CPICH-Kanal bestimmt. Im Folgenden wird der Verstärkungs-Offset zwischen dem DPCH und dem CPICH in Schlitz j für eine Zelle b als g (b) / j bezeichnet, d. h. E(ĥDPCHj,f ) = g(b)j E(ĥCPICHj,f ), f ∊ Fb wobei E(·) den Erwartungswert der entsprechenden Kanalschätzungen bezeichnet. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass die Kanalschätzungen erwartungsgetreu bezüglich der Ausbreitungskanalschätzungen sind. Um g (b) / j für jede Zelle zu schätzen, bestimmt das Verfahren eine Schätzung der kleinsten Fehlerquadrate. Insbesondere bestimmt das Verfahren ein Minimum der folgenden Zielfunktion
d. h. eine gewichtete Summe über alle RAKE-Finger eines quadratischen Fehlers, der für jeden Finger durch Modellieren der DPCH-Kanalschätzung als eine skalierte CPICH-Kanalschätzung eingeführt wird. Hier sind α_f Gewichtungsfaktoren, die es ermöglichen, dass eine unterschiedliche Gewichtung verschiedenen Fingern zugewiesen wird. Es ist festzustellen, dass der Verstärkungs-Offset nicht von der Ausbrei tungsverzögerung der verschiedenen RAKE-Finger abhängt. Da die vorstehende Zielfunktion Kanalschätzungen für alle Finger verwendet, wird jedoch eine verbesserte Schätzung des Verstärkungs-Offsets erreicht.
Bei einer Ausführungsform werden die Gewichtungsfaktoren umgekehrt proportional zu der Störung für einen Finger f ausgewählt, d. h. α_f = 1/I_f, was dadurch einen Finger, bei dem geschätzt wird, dass die Störung niedrig ist, relativ stärker als Finger mit einer hohen geschätzten Störung wichtet. Es sind jedoch auch andere Auswahlmöglichkeiten für Gewichtungsfaktoren möglich. Beispielsweise können bei einer Ausführungsform alle Finger gleich hoch gewichtet werden, d. h. α_f = 1∀f, wodurch eine besonders einfache Implementierung bereitgestellt wird.
Das Minimum des vorstehenden Ausdruckes, d. h. des bestimmten Verstärkungs-Offsets, ist durch
gegeben.
Hier bezeichnet ()* die komplexe Konjugation. Da das Minimum der vorstehenden Zielfunktion in der vorstehenden geschlossenen Form bestimmt werden kann, werden folglich jegliche numerischen Minimierungsprozeduren vermieden. Ferner erfordert das Bestimmen des Verstärkungs-Offsets gemäß der vorstehenden Gleichung lediglich Additionsoperationen, komplexe Multiplikationsoperationen, Divisionsoperationen und komplexe Konjugationsoperationen, was dadurch eine effiziente Implementierung, beispielsweise in einem DSP, ermöglicht.
Es versteht sich, dass alternativ zu der vorstehenden Zielfunktion andere Zielfunktionen verwendet werden können. Beispielsweise minimiert das Verfahren bei einer Ausführungsform
mit der Lösung in der geschlossenen Form
Folglich umfasst bei dieser Ausführungsform die Zielfunktion eine Summe von quadratischen Fehlern von Absolutwerten der (komplexen) Kanalschätzungen. Folglich beinhaltet das Bestimmen des Verstärkungs-Offsets gemäß dieser Ausführungsform nur Operationen, die sich auf reelle Zahlen beziehen, was dadurch die Rechenkomplexität weiter reduziert. Weitere Beispiele von Zielfunktionen werden nachstehend beschrieben.
In Schritt 304 bestimmt das Verfahren eine verbesserte DPCH-Kanalschätzung, indem g (b) / jĥ CPICH / j,f, d. h. die um den geschätzten Skalierungsfaktor skalierte CPICH-Kanalschätzung, als die Kanalschätzung für den DPCH verwendet wird. Aus dieser verbesserten DPCH-Kanalschätzung kann ein verbesserter DPCH-SIR berechnet werden, indem das Quadrat des Absolutwertes der verbesserten DPCH-Kanalschätzung genommen wird und durch die Störung I_f dividiert wird:
4 zeigt schematisch ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Empfängers, der eine Anordnung zum Schätzen eines SIR umfasst. Gemäß dieser Ausführungsform basiert die Kanalschätzung ferner auf Leistungsregelungsbefehlen einer Leistungsregelungsschleife. Der Empfänger gemäß dieser Ausführungsform ähnelt dem in Verbindung mit 2 beschriebenen Empfänger. Der Empfänger umfasst ferner eine Leistungsregelungseinheit 401. Die Leistungsregelungseinheit implementiert eine Leistungsregelung mit einer geschlossenen Regelschleife für die Leistung, mit der der Empfänger die Kommunikationssignale auf dem DPCH empfängt. Insbesondere wird die gesendete Leistung auf dem DPCH in Schlitz j um einen Faktor
bezüglich eines vorangegangenen Schlitzes j-1 geändert. Hier ist Δ_TPC ein festes Leistungsinkrement, das durch das Netzwerk eingestellt wird, d. h. Δ_TPC bestimmt, um welchen Betrag die Leistung erhöht wird. In einigen Kommunikationsnetzwerken wird der Wert Δ_TPC an den Empfänger signalisiert. Dies kann jedoch bei anderen Systemen nicht der Fall sein. Außerdem stellt TPC_j-τ einen Leistungsregelungsbefehl dar, der von dem Empfänger für einen Schlitz j-τ bestimmt wird und an die Basisstation gesendet wird. Der Leistungsregelungsbefehl kann zwei Werte an nehmen: ("+1") oder ("–1"), und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Leistung in dem Schlitz j erhöht oder verringert werden soll. Die Leistungsregelungseinheit 401 empfängt die SIR-Schätzung 211, die von der SIR-Einheit 210 bestimmt wurde, und bestimmt einen entsprechenden TPC-Befehl als Ergebnis der Leistungsregelung mit einer geschlossenen Regelschleife auf dem DPCH. Eine Leistungsregelung mit geschlossener Regelschleife ist für sich in der Technik bekannt und kann beispielsweise, wie in "WCDMA for UMTS Radio Access for Third Generation Mobile Communication" von H. Holma und A. Toskala (Verfasser), Wiley, 2000 beschrieben ist, durchgeführt werden. Der TPC-Befehl wird an den Sender zurückgegeben, wie durch den Pfeil 403 dargestellt ist, und er steuert die Anpassung der Sendeleistung bei einem späteren Zeitschlitz. Der TPC wird ferner in die Kanalschätzungseinheit 208 eingespeist. Um die Zeit, die erforderlich ist, um den TPC an den Sender zu senden, die Zeit, die der Sender zum Reagieren auf den TPC benötigt, und die Zeit zu berücksichtigen, die die Signale, die mit der angepassten Leistung gesendet werden, zum Erreichen des Empfängers benötigen, wird der TPC von einer Verzögerungsschaltung 402 verzögert.
Der Verzögerungsparameter τ spezifiziert die Verzögerung, bevor die TPC-Befehle in der Basisstation berücksichtigt werden. Das kann beispielsweise unter Verwendung des in der internationalen Patentanmeldung WO 02/054637 beschriebenen Verfahrens geschätzt werden.
Die Kanalschätzeinheit 208 führt eine Schätzung mittels kleinster quadratischer Fehler durch, die die Information über die Sendeleistungsanpassungen berücksichtigt, wie jetzt detaillierter unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wird.
5 zeigt ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Schätzen einer Kanalschätzung. Im Schritt 301 werden die CPICH-Kanalschätzungen ĥ DPCH / j,f für den Zeitschlitz j, wie zuvor beschrieben, bestimmt. In Schritt 302 werden die DPCH-Kanalschätzungen ĥ DPCH / j,f für den Zeitschlitz j, wie zuvor beschrieben, bestimmt.
Wie zuvor erwähnt, kann der Leistungsinkrementfaktor Δ_TPC an den Empfänger signalisiert werden. Falls dies nicht der Fall ist, schätzt ihn das Verfahren in Schritt 501. Insbesondere kann der Inkrementfaktor für den Schlitz j aus der DPCH-Kanalschätzung und der Störungsschätzung geschätzt werden, beispielsweise gemäß
Vorzugsweise werden die gemäß der vorstehenden Gleichung bestimmten Werte gefiltert, um Rauschen zu reduzieren. Bei einem gegebenen System ändert sich der Wert des Inkrementfaktors nicht. Folglich kann die Filterung sehr stark gemacht werden. Der gefilterte Wert in dem Schlitz j sei mit Δ ^ F / j,TPC bezeichnet. Bei einem WCDMA-System kann Δ_TPC nur eine Anzahl von diskreten Werten annehmen, beispielsweise vier unterschiedliche Werte 0,5, 1, 1,5, und 2 dB. Folglich wird als endgültige Schätzung für Δ_TPC der Wert dieser diskreten Werte ausgewählt, der am nächsten zu Δ ^ F / j,TPC ist.
Es versteht sich, dass der vorstehende Schritt ausgelassen werden kann, falls der tatsächliche Wert von Δ_TPC dem Empfänger bekannt ist.
Im folgenden Schritt 503 wird der Verstärkungs-Offset g (b) / j zwischen dem DPCH-Kanal und dem CPICH-Kanal, wie zuvor beschrieben, als die Schätzung mit den kleinsten Fehlerquadraten bestimmt. Jedoch ist bei dieser Ausführungsform die zu minimierende Zielfunktion durch
gegeben.
Folglich umfasst die Zielfunktion zusätzlich zu dem in Verbindung mit 3 beschriebenen Fehlerausdruck ferner einen zweiten Ausdruck, der von den Leistungsregelungsparametern abhängt. Der zweite Ausdruck spiegelt wider, dass eine Änderung des Verstärkungs-Offsets vom Zeitschlitz j zum Zeitschlitz j-1 als Reaktion auf einen TPC-Befehl TPC_j-τ bei einem vorangegangenen Zeitschlitz j-τ erwartet wird. Es wird erwartet, dass die Größenordnung der Änderung
beträgt. In der vorstehenden Zielfunktion ist α_g eine Konstante, die ausgewählt wird, je nachdem wie stark die vorangegangene TPC-Information zu wichten ist. Es ist festzustellen, dass eine tatsächliche Änderung der Sendeleistung nicht auftreten könnte, wie von dem Empfänger auf der Grundlage eines ausgegebenen TPC erwartet werden würde. Dies könnte beispielsweise aufgrund möglicher Fehler in der TPC-Dekodierung auftreten.
Bei einigen Kommunikationssystemen verursachen derartige Fehler, dass 3–4% der TPC-Befehle inkorrekt dekodiert werden, was dadurch die Zuverlässigkeit der vorangegangenen TCP-Information zum Zwecke der Bestimmung des Verstärkungs-Offsets reduziert. Beispielsweise kann α_g derart ausgewählt werden, dass es kleiner als 0,3, vorzugsweise kleiner als 0,2, ist, beispielsweise gilt α_g = 0,1 oder α_g = 0,2. Es ist festzustellen, dass die Ausführungsform von 2 und 3 der Auswahl α_g = 0 entspricht.
Das Minimum der vorstehenden Zielfunktion ist durch
gegeben.
Wie zuvor beschrieben wurde, kann bei einer alternativen Ausführungsform eine andere Zielfunktion verwendet werden, beispielsweise eine Zielfunktion, die auf Absolutwerten basiert, wodurch Operationen vermieden werden, die komplexe Zahlen umfassen. Bei einer Ausführungsform ist die Zielfunktion
mit der Lösung in der geschlossenen Form
Schließlich berechnet in Schritt 304 das Verfahren eine verbesserte DPCH-Kanalschätzung, indem g (b) / jĥ CPICH / j,f als Kanalschätzung für den DPCH verwendet wird.
6 zeigt schematisch ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform eines Empfängers, der eine Anordnung zum Schätzen eines SIR umfasst. Der Empfänger gemäß diese Ausführungsform ähnelt dem in Verbindung mit 2 beschriebenen Empfänger. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Empfänger ferner eine Steuerungseinheit 601, die eine Information 602 von einer höheren Schicht (nicht explizit gezeigt) des durch den Empfänger implementierten Kommunikationsmodells erhält. Bei einer Ausführungsform erhält die Steuerungseinheit eine Information über den aktuellen Funkzugangsträger (RAB), beispielsweise eine Information über die Schlitzformate, eine Information über die Anzahl von Pilotsymbolen in dem dedizierten Kanal, eine Information über die Spreizfaktoren, etc. Basierend auf dieser Information erzeugt die Steuerungseinheit ein Steuerungssignal 603, das in den Kanalschätzblock 208 eingespeist wird, um die Kanalschätzung und/oder das anschließende SIR-Schätzverfahren zu steuern.
Falls beispielsweise ein Datenkanal mit einer niedrigen Datenrate sowie mit einem hohen Spreizfaktor und wenigen DPCH-Pilotsymbolen verwendet wird, kann das in Verbindung mit einer der Ausführungsformen der 3 und 5 beschriebene SIR-Schätzungsverfahren verwendet werden. Falls ein Datenkanal mit einer hohen Datenrate sowie mit einem niedrigen Spreizfaktor und einer großen Anzahl von DPCH-Pilotsymbolen verwendet wird, wird eine einfachere SIR-Schätzung verwendet, die beispielsweise nur auf den DPCH-Piloten für eine Signalleistungsschätzung basiert. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 601 eine Schalter (nicht explizit gezeigt) steuern, der eine aus einer Anzahl von Schätzeinheiten betätigt, die je ein unterschiedliches zu aktivierendes Schätzverfahren implementieren. Beispielsweise könnte bei einer Ausführungsform die Steuerungseinheit bewirken, dass die verbesserte Kanalschätzung des Blocks 208 übergangen wird, falls die von den Kanalschätzmitteln 207 erzeugte Kanalschätzung gemäß der empfangenen Information 602 ausreichend ist.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Steuerungseinheit 601 einen oder mehrerer Parameter der Kanalschätzmittel 208 bestimmen. Bei einer Ausführungsform kann die Steuerungseinheit die Gewichtungsfaktoren α_f und/oder α_g als Reaktion auf den Funkzugangsträger steuern. Bei Sprachsignalen können beispielsweise die Gewichtungsfaktoren gemäß den geschätzten Störungen, wie zuvor beschrieben, ausgewählt werden, während für Signale mit einer höheren Rate, beispielsweise eine Videoübertragung, alle Gewichtungsfaktoren derart ausgewählt werden können, dass sie gleich 1 sind. Folglich kann gemäß dieser Ausführungsform die Komplexität und die Qualität der SIR-Schätzung gemäß den unterschiedlichen Anforderungen der unterschiedlichen Kommunikationsszenarien optimiert werden.
Es ist festrustellen, dass bei noch einer weiteren Ausführungsform die in Verbindung mit 6 beschriebene Steuerungseinheit mit der Ausführungsform von 2 statt der von 4 kombiniert werden kann.
Es ist ferner festzustellen, dass die vorliegende Erfindung dazu verwendet werden kann, die Funktion der Leistungsregelung in einem Kommunikationssystem zu verbessern. Insbesondere zeigten Simulationen, dass gute SIR-Schätzungen die Funktion der Leistungsregelung hinsichtlich eines reduzierten Mittelwertes (und einer reduzierten Varianz) der erforderlichen DPCH-Leistung in der abwärts gerichteten Verbindung verbessern können. Beispielsweise kann unter der Annahme von idealen SIR-Schätzungen eine Reduzierung der durchschnittlichen DPCH-Leistung um ungefähr 1,5 bis 2 dB bei dem WCDMA-Sprach-Funkzugangsträger (RAB) verglichen mit dem Fall erreicht werden, bei dem die SIR-Schätzungen auf DPCH-Piloten basieren. Selbst wenn bei einer praktischen Implementierung der theoretische Fall von idealen SIR-Schätzungen nicht erreicht werden kann, zeigt das vorstehende Ergebnis an, dass eine große Funktionsverbesserung hinsichtlich der Kapazität des Systems erreicht werden kann, indem die SIR-Schätzung in der Leistungsregelungsschleife verbessert wird. Beispielsweise bedeutet eine um 1 dB niedrigere, durchschnittliche DPCH-Leistung der abwärts gerichteten Verbindung eine um etwa 25% höhere Kapazität in dem System. Ferner hat eine gute SIR-Schätzung eine bessere Messfunktion zur Folge, die wiederum auch die Funktion der abwärts gerichteten Verbindung verbessert.
Es ist ferner festzustellen, dass die erfindungsgemäß bestimmten, verbesserten Kanalschätzungen auch für andere Zwecke verwendet werden können, beispielsweise, um eine Berechnung eines weichen Wertes in der nachfolgenden Signalverarbeitung zu verbessern.
Es ist zu betonen, dass der Ausdruck "umfasst/umfassen", wenn er in dieser Beschreibung verwendet wird, dazu verwendet wird, um das Vorhandensein der erwähnten Merkmale, Komponenten, Schritte oder Bauteile zu spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Komponenten, Schritte, Bauteile oder Gruppen davon ausschließt.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben und gezeigt wurden, ist die Erfindung nicht auf sie beschränkt, sondern kann auch auf andere Arten innerhalb des Bereichs des in den folgenden Ansprüchen definierten Gegenstandes realisiert werden.
Die Erfindung kann mittels Hardware, die mehrere verschiedene Elemente umfasst, und mittels eines geeignet programmierbaren Computers implementiert werden. In den Vorrichtungsansprüchen, die mehrere Mittel aufzählen, können mehrere dieser Mittel durch ein und dasselbe Hardwareelement implementiert werden, beispielsweise durch einen geeignet programmierten Mikroprozessor oder einen Computer, eine oder mehrere Nutzerschnittstellen und/oder eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen, wie hierin beschrieben ist. Die bloße Tatsache, dass gewisse Maßnahmen in zueinander unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen genannt sind oder in unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht in vorteilhafter Weise verwendet werden kann.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Kanalschätzung eines ersten Übertragungskanals in einem Kommunikationssystem, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: a) Herleiten eines ersten Satzes von Kanalschätzungen aus Symbolen, die über den ersten Übertragungskanal empfangen werden; wobei das Verfahren ferner durch Umfassen der folgenden Schritte gekennzeichnet ist: b) Herleiten eines zweiten Satzes von Kanalschätzungen aus Symbolen, die über einen zweiten Übertragungskanal in dem Kommunikationssystem empfangen werden; c) Bestimmen eines Skalierungsfaktors zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz von Kanalschätzungen aus einem Kriterium der kleinsten Fehlerquadrate; und d) Bestimmen der Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals als eine Kanalschätzung des zweiten Übertragungskanals, die um den bestimmten Skalierungsfaktor skaliert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Übertragungskanal ein dedizierter physikalischer Kanal (DPCH) in einem WCDMA-System und der zweite Übertragungskanal ein gemeinsamer Pilotkanal (CPICH) in einem WCDMA-System ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen des Skalierungsfaktors ferner das Bestimmen eines Minimums einer Zielfunktion umfasst, wobei die Zielfunktion einen Fehlerausdruck umfasst, wobei der Fehlerausdruck eine Summe von Fehlerbeiträgen umfasst, die je einer aus einer Anzahl von Ausbreitungsverzögerungen entsprechen, und wobei jeder der Fehlerbeiträge einem Fehler entspricht, der durch Ersetzen der Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals durch eine Kanalschätzung des zweiten Übertragungskanals, die um den Skalierungsfaktor skaliert ist, eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei jeder der Fehlerbeiträge mit einem entsprechenden Gewichtungsfaktor gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Gewichtungsfaktoren als Reaktion auf einen Störungsbeitrag der entsprechenden Ausbreitungsverzögerung ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Gewichtungsfaktoren als Reaktion auf eine Information bestimmt werden, die von einer höheren Schicht eines mehrschichtigen Kommunikationssystems empfangen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Zielfunktion ferner einen zweiten Ausdruck umfasst, der von einem Skalierungsfaktor, der für einen vorangegangenen Zeitschlitz bestimmt wird, und von einem TPC-Befehl abhängt, der während eines vorangegangenen Zeitschlitzes gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Skalierungsfaktor einen Leistungsinkrementparameter umfasst und wobei das Verfahren ferner das Schätzen des Leistungsinkrementparameters aus einer Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals und aus einer Störungsschätzung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Leistungsinkrementparameter gemäß
geschätzt wird, wobei die Schätzung des Leistungsinkrementparameters für einen Schlitz j mit Δ ^_j,TPC bezeichnet wird, die Störungsschätzung mit I_f bezeichnet wird, die Kanalschätzungen für einen Finger feines RAKE-Empfängers und für einen Schlitz j bzw. j-1 mit ĥ DPCH / j,f bzw. ĥ DPCH / j-1,f bezeichnet werden und wobei die Summe Summenbildungen über den Satz von Fingerverzögerungen eines RAKE-Empfängers einschließen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: – Empfangen einer Information von einer höheren Schicht eines mehrschichtigen Kommunikationssystems; und – Aktivieren von zumindest Schritt d) in Abhängigkeit von der empfangenen Information.
Verfahren zum Bestimmen eines Signal-Störungs-Abstandes (SIR) für einen ersten Übertragungskanal in einem Kommunikationssystem, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: – Bestimmen einer Kanalschätzung für den ersten Übertragungskanal durch Durchführen der Schritte des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10; – Bestimmen einer Störungsschätzung; und – Herleiten eines Signal-Störungs-Abstandes aus der bestimmten Kanalschätzung und der bestimmten Störungsschätzung.
Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von Kommunikationssignalen über einen Übertragungskanal, wobei die Kommunikationseinrichtung umfasst: – Mittel zum Herleiten eines ersten Satzes von Kanalschätzungen aus Symbolen, die über einen ersten Übertragungskanal empfangen werden; wobei die Kommunikationseinrichtung ferner gekennzeichnet ist durch Umfassen von: – Mitteln zum Herleiten eines zweiten Satzes von Kanalschätzungen aus Symbolen, die über einen zweiten Übertragungskanal in dem Kommunikationssystem empfangen werden; – Mitteln zum Bestimmen eines Skalierungsfaktors zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz von Kanalschätzungen aus einem Kriterium der kleinsten Fehlerquadrate; und – Mitteln zum Bestimmen der Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals als eine Kanalschätzung des zweiten Übertragungskanals, die um den bestimmten Skalierungsfaktor skaliert ist.
Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 12, ferner aufweisend: – Mittel zum Bestimmen einer Störungsschätzung; und – Mittel zum Herleiten eines Signal-Störungs-Abstandes aus der bestimmten Kanalschätzung und der bestimmten Störungsschätzung.
Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der erste Übertragungskanal ein dedizierter physikalischer Kanal (DPCH) in einem WCDMA-System und der zweite Übertragungskanal ein gemeinsamer Pilotkanal (CPICH) in einem WCDMA-System ist.
Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Mittel zum Bestimmen des Skalierfaktors dazu ausgelegt sind, ein Minimum einer Zielfunktion zu bestimmen, wobei die Zielfunktion einen Fehlerausdruck umfasst, wobei der Fehlerausdruck eine Summe von Fehlerbeiträgen umfasst, die je einer aus einer Anzahl von Ausbreitungsverzögerungen entsprechen, und wobei jeder der Fehlerbeiträge einem Fehler entspricht, der durch Ersetzen der Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals durch eine Kanalschätzung des zweiten Übertragungskanals, die um den Skalierungsfaktor skaliert ist, eingeführt wird.
Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 15, wobei jeder der Fehlerbeiträge mit einem entsprechenden Gewichtungsfaktor gewichtet ist.
Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 16, wobei die Gewichtungsfaktoren als Reaktion auf einen Störungsbeitrag der entsprechenden Ausbreitungsverzögerung ausgewählt werden.
Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 16, wobei die Gewichtungsfaktoren als Reaktion auf eine Information, die von einer höheren Schicht eines mehrschichtigen Kommunikationssystems empfangen wird, bestimmt werden.
Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Zielfunktion ferner einen zweiten Ausdruck umfasst, der von einem Skalierungsfaktor, der für einen vorangegangenen Zeitschlitz bestimmt wird, und von einem TPC-Befehl abhängt, der während eines vorangegangenen Zeitschlitzes gesendet wird.
Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 19, wobei der Skalierungsfaktor einen Leistungsinkrementparameter umfasst und wobei die Kommunikationseinrichtung ferner Mittel zum Schätzen des Leistungsinkrementparameters aus einer Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals und aus einer Störungsschätzung umfasst.
Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 20, wobei der Leistungsinkrementparameter gemäß
geschätzt wird, wobei die Schätzung des Leistungsinkrementparameters für einen Schlitz j mit Δ ^_j,TPC bezeichnet wird, die Störungsschätzung mit I_f bezeichnet wird, die Kanalschätzungen für einen Finger feines RAKE-Empfängers und für einen Schlitz j bzw. j-1 mit ĥ DPCH / j,f bzw. ĥ DPCH / j-1,f bezeichnet werden und wobei die Summe Summenbildungen über den Satz von Fingerverzögerungen eines RAKE-Empfängers einschließen.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 21, ferner aufweisend Steuerungsmittel, die ausgelegt sind zum – Empfangen einer Information von einer höheren Schicht eines mehrschichtigen Kommunikationssystems; und – wahlweisen Aktivieren von zumindest der Mittel zum Bestimmen der Kanalschätzung des ersten Übertragungskanals als eine Kanalschätzung des zweiten Übertragungskanals in Abhängigkeit von der empfangenen Information.
Computerprogrammprodukt, umfassend Programmcodemittel, die dazu ausgelegt sind, einen Prozessor zu veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.