DE69824898T2

DE69824898T2 - Schätzung der kanalimpulsantwort mittels der streuung vom empfangenen signal

Info

Publication number: DE69824898T2
Application number: DE69824898T
Authority: DE
Inventors: Olli Piirainen; Aki Happonen
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: WO2000005847A1; AU8732198A; EP1099328B1; US20030007571A1; DE69824898D1; US6816558B2; ATE270482T1; CN1130882C; CN1309857A; NO20010313D0; EP1099328A1; NO20010313L

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten empfangener Signale, die über einen Übertragungskanal übertragen wurden, und die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung für Kanalimpulsantwort-Verbesserungen in TDMA-Systemen.
Hinter rund der Erfindung
In letzter Zeit haben Mobilfunk-Telekommunikationssysteme eine weite Verbreitung gefunden. Derartige Mobilfunk-Telekommunikationssysteme arbeiten zum Beispiel nach einem gemeinhin vereinbarten Standard, wie beispielsweise dem GSM-Standard. Gemäß dem GSM-Standard wird eine Datenübertragung gemäß einem Zeitmultiplex (TDMA)-Verfahren durchgeführt. Das TDMA-Übertragungsprinzip legt fest, dass Daten von einem Sender zu einem Empfänger, und umgekehrt, nur während jeweils festgelegter Zeitschlitze von Rahmen übertragen werden.
Die Datenübertragung stützt sich in derartigen Telekommunikationssystemen im Wesentlichen auf digitale Datenübertragung. Zwischen einer mobilen Funk-Sende-Empfänger-Vorrichtung als Teilnehmerendgerät (nachfolgend: Mobilstation MS) und einer stationären Funk-Sende-Empfänger-Vorrichtung als bedienendes Funknetzwerkelement (nachfolgend: Basisstation BS) müssen Daten jedoch notwendigerweise als analoge Daten über die Luftschnittstelle Um übertragen werden.
Dementsprechend werden durch die Mobilstation MS übertragene Daten über eine Basisstations-Antenneneinrichtung einer Empfangsvorrichtung der Basisstation BS als analoge Daten empfangen. Im Verlauf der Weiterverarbeitung der somit durch die Empfangsvorrichtung empfangenen Daten werden die analogen Daten analog-zu-digital-gewandelt, d.h. durch eine A/D-Wandlereinrichtung geführt. Die erhaltenen digital_en Daten werden auf der nächsten Stufe der Verarbeitung einer Entzerrereinrichtung bzw. "Equalizer"-Einrichtung zugeführt, um entzerrt zu werden. Die somit erhaltenen Ausgabedaten werden dann einer Kanal-Codec-Einrichtung zum Codieren/Decodieren der Daten zugeführt. An der Empfangsseite wird eine Decodierung durchgeführt, um empfangene Sprachdaten von assoziierten Signalisierungsdaten zu trennen.
Im Verlauf dieser Verarbeitung muss dem Entzerren der empfangenen Daten besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden, weil das Entzerren notwendig ist, um auf der Empfangsseite das übertragene Signal aus einer Mischung empfangener Signale wiederherzustellen.
Zum Beispiel sei eine Situation in einem Funk-Telekommunikationsnetzwerk mit einer Basisstation BS und nur einer einzigen im Funkversorgungsbereich der Basisstation vorhandenen Mobilstation MS angenommen. Dann kann ein von der Mobilstation MS übertragenes Signal s die Basisstation BS direkt über eine Sichtverbindung zu einer Zeit s(t) erreichen. Das gleiche Signal s kann jedoch beispielsweise durch ein in der Umgebung vorhandenes Gebäude, einen Berg oder ähnliches reflektiert werden. Das gleiche Signal kann die Basisstation BS somit zu einem späteren Zeitpunkt s(t + T) erreichen, und ist somit dem Signal s(t) überlagert. Aufgrund der Verzögerung T sind beide empfangenen Signale nicht länger miteinander in Phase. Darüber hinaus kann das verzögerte Signal s(t + T) aufgrund des längeren Übertragungspfads sogar stärker gedämpft sein als das Signal s(t). Das durch die Basisstation BS empfangene und von der Mobilstation MS stammende Signal ist somit verzerrt. Wird nun angenommen, dass zusätzlich eine andere Mobilstation MS' vorhanden ist, dann werden zusätzlich die Signale s'(t'), s'(t' + T') durch die Basisstation BS empfangen, wobei dies zu Interferenz zwischen den jeweiligen übertragenen Datensymbolen (Intersymbolinterferenz) führen kann.
Eine Entzerrereinrichtung muss daher das ursprünglich übertragene Signal s(t) und/oder s'(t') aus der Mischung der Signale s(t), s(t + T), s'(t'), s'(t' + T') rekonstruieren (detektieren).
Das somit rekonstruierte (oder detektierte) Signal soll dem ursprünglich übertragenen Signal so ähnlich wie möglich sein. Deshalb ist diese Rekonstruktion beim Entwerfen eines Entzerrers, z.B. zur Verwendung in einer Empfangsvorrichtung einer Basisstation BS, besonders wichtig.
Bisher wird in Entzerrern von in Mobil-Telekommunikationssystemen verwendeten Empfangsvorrichtungen die Kanalimpulsantwort (CIR) geschätzt, und die somit geschätzte Kanalimpulsantwort wird dazu verwendet, die übertragenen Datensymbole zu detektieren, d.h. zu rekonstruieren.
Das Dokument WO 94 28661, das den in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 7 beschriebenen Stand der Technik darstellt, offenbart ein Verfahren zur Schätzung eines Kanalzustands auf der Basis eines Modells mit geringer Komplexität. Dieses Verfahren wird durch einen Empfänger in Rayleigh-Schwund-Umgebungen verwendet, und der Empfänger umfasst zumindest einen Kanalzustandsschätzer, der ein autoregressives Model für Kanalschwankungen verwendet.
Das Dokument US 5 329 547 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für kohärente Kommunikation. Gemäß diesem Verfahren werden Referenzsymbole in einen Datenstrom eingefügt. Die Kanalantwort wird durch Verwenden des Stroms von Referenzabtastwerten geschätzt. Ein geschätztes Datensymbol wird anhand des Stroms von Datenabtastwerten durch Verwenden der geschätzten Kanalantwort detektiert.
Das Dokument WO 97 23089 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kanalerkennung unter Verwendung von zwei Kleinst-Quadrat- bzw. "Least-Squares" (LS)-Schätzern.
Jeder LS-Schätzer wird zur Berechnung einer Sequenz von Kanalwerten verwendet, und des Weiteren zur Bestimmung einer geschätzten Kanalimpulsantwort über ein gesamtes Frequenzband davon.
Wie auch in den vorangehend beschriebenen Dokumenten des Stands der Technik erwähnt, basiert die geschätzte Kanalimpulsantwort üblicherweise auf den empfangenen Abtastwerten des Stroms von Datensymbolen. Sie ist deshalb eine Schätzung der tatsächlichen (beobachteten) Kanalimpulsantwort. Ein Fehler in der Kanalimpulsantwort führt jedoch beim Detektieren/Rekonstruieren übertragener Datensymbole anhand empfangener Datensymbole zu einer schlechteren Performanz.
In einer früheren Lösung wird die vorangehend beschriebene geschätzte Kanalimpulsantwort als ideal angenommen, wodurch Fehler nicht berücksichtigt werden, und sie wird so wie sie ist zur Datensymbolrekonstruktion verwendet. Diese Lösung war jedoch nicht zufriedenstellend, da der Fehler in der beobachteten Kanalimpulsantwort nicht berücksichtigt wird.
Eine andere bekannte Lösung zur Verbesserung der Performanz eines Entzerrers ist im Motorola Inc. zugewiesenen Dokument US-A-S 251 233 von Labedz et. al. offenbart. Die darin beschriebene grundlegende Idee ist, die Energie von nachfolgend als "Taps" bezeichneten Anzapfungen in der Impulsantwort zu schätzen. Die Taps mit einer Energie unter einem vorbestimmten Grenzpegel werden zu Null gesetzt, um Störungen in der geschätzten Kanalimpulsantwort zu reduzieren. Dieses früher vorgeschlagene Verfahren kann auf komplexe Taps oder reelle Taps angewendet werden, das heißt, es kann für reelle und imaginäre Taps getrennt durchgeführt werden. Das im Labedz-Patent offenbarte Verfahren verbessert (d.h. reduziert) die Bitfehlerrate BER im reproduzierten detektierten Signal (was ein Anzeichen für die Qualität eines Empfängers darstellt) in Situationen, in denen das Kanalinterferenzverhältnis C/I bzw. C/(I + N), wobei N ein einem interferierenden Signal überlagertes Störsignal ist, niedrig ist, und der Kanal eine schlechte Qualität aufweist. Das Verfahren ist auch in Kanälen mit einer kurzen Impulsantwort vorteilhaft. (Die Bezeichnung Taps bezieht sich auf Koeffizienten eines jeden jeweiligen Verzögerungselements des entsprechenden FIR-Modells für die verwendeten Schaltungen. Somit können auf der Basis der Tap-Werte Pole und Nullstellen der Übertragungsfunktion berechnet werden.)
Unter guten Kanalbedingungen verschlechtert das wie durch Labedz et. al. vorgeschlagene Verfahren jedoch sogar die Empfänger-Performanz, was auf das Zu-Null-Setzen von Amplitudenkoeffizienten bestimmter Taps zurückgeführt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verarbeitung empfangener, über einen Übertragungskanal übertragener Signale bereitzustellen, und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, die die Empfänger-Performanz in allen Kanälen verbessert, ungeachtet gegenwärtiger Kanalbedingungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Verarbeiten empfangener Signale, die über einen Übertragungskanal übertragen wurden, mit dem Schritt Erhalten einer beobachteten Antwortfunktion des Übertragungskanals auf der Basis der empfangenen Signale, gekennzeichnet durch die Schritte Ableiten einer geschätzten Varianz der empfangenen Signale, und Modifizieren der geschätzten Antwortfunktion durch Anwenden der geschätzten Varianz auf die geschätzte Antwortfunktion, wodurch eine modifizierte Impulsantwort erhalten wird, wobei der Modifizierungsschritt durch Multiplizieren der geschätzten Antwortfunktion mit einem Vektor bewerkstelligt wird, dessen Komponenten auf der Basis von Parametern der geschätzten Antwortfunktion und der geschätzten Varianz bestimmt werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird des Weiteren eine Vorrichtung vorgeschlagen, zur Verarbeitung empfangener Signale, die über einen Übertragungskanal übertragen wurden, mit einer Erhaltungseinrichtung, die dazu angepasst ist, auf der Basis der empfangenen Signale eine beobachtete Antwortfunktion des Übertragungskanals zu erhalten, gekennzeichnet durch eine Ableitungseinrichtung, die dazu angepasst ist, eine geschätzte Varianz der empfangenen Signale abzuleiten, und eine Modifizierungseinrichtung, die dazu angepasst ist, die beobachtete Antwortfunktion durch Anwendung der geschätzten Varianz auf die geschätzte Antwortfunktion zu modifizieren, wodurch eine modifizierte Impulsantwort erhalten wird, die Modifizierungseinrichtung weist des Weiteren eine Multiplikationseinrichtung auf, die dazu angepasst ist, die geschätzte Antwortfunktion mit einem Vektor zu multiplizieren, dessen Komponenten auf der Basis von Parametern der geschätzten Antwortfunktion und der geschätzten Varianz bestimmt sind.
Vorteilhafte weitere Entwicklungen der vorliegenden Erfindung sind wie den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das vorgeschlagene Verfahren und/oder die vorgeschlagene Vorrichtung leicht zu implementieren. Darüber hinaus verbessert die vorliegende Erfindung die Empfänger-Performanz in allen wie in der GSM 5.05-Empfehlung (z.B. Kanalmodelle "HT100" und "RA250") spezifizierten Kanaltypen. Die Verbesserung kann zudem nicht nur unabhängig vom Kanaltyp als solchen erreicht werden, sondern auch unabhängig von den speziellen Kanalbedingungen, d.h. in Situationen mit unterschiedlichen Kanalinterferenzverhältnissen.
Beispielhaft werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine (erhaltene) geschätzte, auf empfangenen Datensymbolen basierende Kanalimpulsantwort (CIR), bevor sie zum Entzerren des übertragenen empfangenen, aus dem Strom von Datensymbolen bestehenden Signals verwendet wird, derart modifiziert, dass sie den inhärenten Fehler des Übertragungskanals (verursacht z.B. durch ungünstige externe Einwirkungen auf dem Funkkanal o.ä.) widerspiegelt.
Das heißt, dass das vorgeschlagene Verfahren entgegen den in letzter Zeit angewendeten, mehr oder weniger intuitiven Verfahren (die Übertragungskanalfehler vernachlässigen) auf einem analytischen Ansatz basiert, wie nachfolgend ausführlich dargelegt.
Es ist allgemein bekannt, dass in Mobil-Telekommunikationssystemen Entzerrereinrichtungen auf dem Prinzip der Maximalwahrscheinlichkeits-Sequenzschätzung bzw. "maximum-likelihood sequence estimation" (MLSE) basieren. In derartigen Entzerrereinrichtungen ist der Viterbi-Algorithmus implementiert, um eine optimale Entzerrer-Performanz zu erhalten. Dies ist zum Beispiel in "Introduction To Digital Mobile Communication" von Y.
Akaiwa, Seiten 83–89 und Seiten 285–286, John Wiley & Sons, New York, USA, 1997 beschrieben.
Wie allgemein bekannt, kann die MLSE, d.h. die geschätzte Sequenz der Maximalwahrscheinlichkeit, nach einer Minimierung der Zielfunktion (auch als "Metrik" bezeichnet) J als ein Ergebnis des durchgeführten implementierten Algorithmus gefunden werden. (Herkömmlich kann der Viterbi-Algorithmus für einen derartigen Zweck verwendet werden.) Jmin = (Y – Xh)H (y – Xh) (1)wobei
h die auf der empfangenen Signalsequenz basierende geschätzte Kanalimpulsantwort in Vektordarstellung ist, zur Verwendung beim Entzerren,
X die Symbolsequenzmatrix ist,
y der empfangene Datensymbolstrom in Vektordarstellung ist, und
der dem ersten Term beigefügte Operator "H" angibt, dass der sich ergebende Vektor die komplex-konjugierte Transposition darstellt.
Die Symbolsequenzmatrix X ist gemäß einer bekannten Trainingssequenz definiert. Die Trainingssequenz ist dem System im Voraus bekannt, und wird ebenfalls als ein Teil der während einem Zeitschlitz TS eines TDMA-Rahmens als ein sogenannter Daten-Burst übertragenen Daten übertragen.
Zum Beispiel sei eine Symbolsequenzmatrix angenommen, die die Trainingssequenz (in Vektordarstellung) trs verwendet. Der Vektor trs ist ein mehrere Symbolwerte umfassender Zeilenvektor. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass, beispielsweise gemäß GSM, beim Verwenden von GMSK- (Gauß-Minimalphasenlagen- bzw. "Gaussian Minimum Shift Keying"-) Modulation die Vektorelemente Werte von +1 und –1 (nicht 1 und 0) aufweisen können. Die Matrix kann wie folgt gebildet sein:
wobei tl die Länge des verwendeten Teils der Trainingssequenz darstellt, und hl die Länge der Impulsantwort darstellt.
Die Multiplikation der Matrix X mit dem Vektor h führt somit eine Faltungsoperation für die Trainingssequenz durch. In der vorangehend gewählten Darstellung der Gleichung ist der letzte Datenabtastwert das erste Element im Vektor y. (Andere Notationen der Gleichungen sind jedoch denkbar.)
Obwohl vorangehend erwähnt wurde, dass herkömmlich der Viterbi-Algorithmus zur Minimierung der Metrik verwendet wird, ist dies im vorliegenden Fall nicht notwendig. Die wie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung definierte Metrik "J" bezieht sich nämlich auf den Teil der empfangenen Sequenz, d.h. Strom von Datenabtastwerten, wo sich die bekannte Trainingssequenz befindet. Der Algorithmus wird somit nicht für die gesamten Daten des Burst ausgeführt, sondern nur für einen bekannten Teil des Burst. Dies ist zum Verringern der Verarbeitungszeit zum Erhalten der verbesserten Kanalimpulsantwort vorteilhaft. Aufgrund dieser Tatsache sind darüber hinaus keine Rückkopplungsschleifen vom Ausgang des Entzerrers zum Eingang einer entsprechend betriebenen Vorrichtung zur Kanalimpulsantwort-Schätzung notwendig, wie es herkömmlich zur Implementierung des Viterbi-Algorithmus notwendig ist, da die Daten (Trainingssequenz) bereits ohne dem Entzerrer bekannt sind. Dies ist hinsichtlich einer vereinfachten Hardware-Struktur der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft.
Die Schätzung der Kanalimpulsantwort h umfasst nun die reale (tatsächliche) Kanalimpulsantwort h (des Kanals als solchen) und den dem Kanal beigefügten Fehlervektor e.
h kann somit (in Vektornotation) ausgedrückt werden als h = h + e (2)
Das analytische Problem liegt nun in einer Bestimmung eines Vektors a, der, wenn er mit der beobachteten (detektierten) geschätzten Kanalimpulsantwort (h + e) multipliziert wird, den Erwartungswert der Metrik J_min minimiert. Es ist zu beachten, dass, da sich die Metrik "J" auf den Teil des Datenstroms bezieht, wo die wohl bekannte Trainingssequenz auftritt, der Viterbi-Algorithmus nicht benötigt wird, um diese Metrik mit Hinsicht auf den Vektor a zu optimieren.
Die modifizierte geschätzte Kanalimpulsantwort h ist daher derart umzuschreiben, dass sie wie folgt lautet
Die Fehlervektorpotenz |e|² hängt wiederum von der geschätzten Signalvarianz δ² der empfangenen Sequenz von Signalen ab, und kann somit von dieser geschätzten Signalvarianz unter Verwendung bekannter Impulsantwort-Schätzverfahren durch Berechnung abgeleitet werden. Ein Beispiel für derartige bekannte Impulsantwort-Schätzverfahren kann in der Patentanmeldung EP-A-O 701 334 gefunden werden, die im Namen von NOKIA Mobile Phones eingereicht wurde.
Unter der Annahme, dass weißes Rauschen als der Fehler auftritt, ergibt eine normale Optimierung für die Koeffizienten a_i des zu findenden Vektors a ai = |hi|2 / [|hi|2 + e* i ei] (4)für 0 <= i <= n der Vektorkomponenten, wobei e^* _i den konjugiert-komplexen Wert des Koeffizienten e_i bezeichnet, und e^* _i e_i die Größe der Leistung |e_i|² einer Fehlervektorkomponente darstellt. Dieses Ergebnis wird erhalten, wenn die Werte a·(h + e) (Gleichung 3) in die Metrik J anstelle von jedem Element h eingefügt werden, und die Optimierung bezüglich der Elemente des Vektors a ausgeführt wird.
Des Weiteren hängt der Term e^* _i e_i auch von der Varianz δ² des empfangenen Signals durch eine Konstante p ab, die, wie nachfolgend erläutert, einfach analysiert werden kann. Die Variable e ist der Fehlervektor bezüglich jedem Impulsantwort-Tap, weil die Impulsantwort geschätzt werden muss, da sie nicht exakt bekannt ist. Deshalb stellt e die Differenz zwischen der tatsächlichen Impulsantwort und der geschätzten Impulsantwort dar. Obwohl e als solches nicht bekannt sein kann, kann der Wert |e_i|² auf der Basis der Varianz δ² und der Konstante p geschätzt werden, und er stellt die Varianz der Impulsantwort-Taps dar.
Unter Berücksichtigung des Vorangehenden kann die Gleichung (4) dann derart umgeschrieben werden, dass sie wie folgt lautet ai = |hr|2 / [|hi|2 + p δ2] (5)wobei p die vom Nutzer wählbare Konstante ist, und δ² die geschätzte Varianz des empfangenen Signals ist.
Der Wert der Konstanten p ist durch einen Nutzer zu setzen. Der Parameter p wird vor allem abhängig von den Eigenschaften der verwendeten Trainingssequenz eingestellt, wie der Länge, ihrer Orthogonalität usw. Alternativ, oder zusätzlich, kann der Wert p vom verwendeten Modulationsverfahren für die übertragenen Daten abhängen.
Da sich δ² auf die Varianz des empfangenen Signals bezieht, sollte p·δ² proportional zu |e_i|² sein, so dass dies die Varianz der geschätzten Impulsantwortkoeffizienten darstellt. Wie vorangehend erwähnt wurde ein Fall von Gauß'schem Rauschen angenommen, und unter dieser Annahme gilt die Varianz der Impulsantwortkoeffizienten als zuverlässig proportional zur Varianz der empfangenen Datenabtastwerte durch den Parameter p.
Die vorangehend erläuterten Gleichungen (4) und (5) erwähnen eine Variable |h_i|² der tatsächlichen Kanalimpulsantwort. Deren exakte Werte können jedoch nicht bekannt sein. Vom praktischen Standpunkt her können die von der geschätzten Impulsantwort erhaltenen, d.h. auf den Werten von (h + e) basierenden, (numerischen) Schätzungen verwendet werden, während immer noch eine akzeptable Genauigkeit erhalten werden kann.
Das vorangehend beschriebene Verfahren zum Ableiten der Parameter a_i des Vektors a kann für die komplexen Taps durchgeführt werden. Alternativ kann dies für reelle und imaginäre Teile der Koeffizienten separat gemacht werden, was jedoch darin resultiert, dass sich die Anzahl der Koeffizienten a_i verdoppelt.
Gemäß dem vorangehend beschriebenen, wie durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen Verfahren wird die (beobachtete) geschätzte Kanalimpulsantwort (h + e) offensichtlich zunächst durch Berücksichtigen des Fehlers e des Kanals modifiziert, und danach wird die modifizierte Kanalimpulsantwort h zum Entzerren der empfangenen Signale verwendet, um das ursprünglich übertragene Signal zu rekonstruieren.
Die vorliegende Erfindung kann leicht auf eine Vorrichtung 1 zur Verarbeitung empfangener Signale y angewendet werden, die über einen Übertragungskanal 4 übertragen wurden. Ein Beispiel dafür ist nachfolgend mit Bezug auf 1 beschrieben.
Ein Strom von Datensignalen y wird über einen Übertragungskanal 4 zugeführt.
Die Datensignale werden einer Erhaltungseinrichtung 2a eingegeben, die dazu angepasst ist, eine geschätzte Kanalimpulsantwort (h + e) des Übertragungskanals 4 zu erhalten/detektieren, basierend auf den empfangenen Signalen y und einer bekannten, von einer (nicht gezeigten) Speichereinrichtung der Empfängervorrichtung zugeführten und auch im Datenstrom y auftretenden Trainingssequenz TR_SEQ.
Die somit geschätzte Kanalimpulsantwort stellt die Kanaltransferfunktion h als solche dar, und berücksichtigt auch einen nach einer Übertragung auftretenden Fehler e.
Des Weiteren werden die Daten y direkt einer Entzerrereinrichtung 3 eingegeben, um entzerrt zu werden, um dadurch das ursprünglich übertragene Signal zu rekonstruieren.
Die Datensignale y werden auch einer Ableitungseinrichtung 2b zugeführt, die dazu angepasst ist, eine geschätzte Varianz δ² des empfangenen Signals y abzuleiten (oder zu schätzen), die dadurch für den inhärenten Fehler des Übertragungskanals 4 charakterisierend ist. Die Trainingssequenz TR_SEQ wird auch der Ableitungseinrichtung 2b zugeführt, um als eine Basis zum Ableiten der geschätzten Varianz zu dienen.
Wie vorangehend beschrieben wird die somit erhaltene Varianz δ² durch Multiplikation mit einer vorbestimmten Konstante p gewichtet. Die Gewichtung wird in einer Gewichtungseinrichtung 2d durchgeführt. Die Konstante p hängt zum Beispiel von den Eigenschaften der Trainingssequenz und/oder dem Modulationsverfahren ab, und ist durch einen Betreiber des Systems (Basisstationssystem) unter Verwendung einer Einstell- bzw. Setzeinrichtung 2e eingestellt.
Die erhaltene (detektierte) Kanalimpulsantwort h + e wird mit der gewichteten Varianz p*δ² in einer Modifikationseinrichtung 2c kombiniert, die dazu angepasst ist, die geschätzte Antwortfunktion h + e durch Anwenden der geschätzten Varianz δ², nachdem sie gewichtet wurde, auf die geschätzte Antwortfunktion h + e zu modifizieren. Als ein Ergebnis der Modifikation wird eine modifizierte Impulsantwort h erhalten. Die modifizierte Impulsantwort wird einer Entzerrereinrichtung 3 als ein Steuersignal für das Entzerren zugeführt. Der somit gesteuerte Entzerrer 3 gibt ein rekonstruiertes ursprünglich übertragenes Signal hoher Qualität aus.
Wie in 1 zu erkennen ist, wird somit in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die tatsächlich detektierte Kanalimpulsantwort h + e anhand der detektierten Daten y geschätzt, und auch die Varianz δ² der empfangenen Daten y wird geschätzt. Dies wird für einen Teil eines übertragenen Burst getan, der die Trainingssequenz enthält, die im Voraus bekannt ist und auch als eine Basis in beiden Schätzungen verwendet wird. Die geschätzte Varianz und die tatsächlich detektierte geschätzte Kanalimpulsantwort werden dann verwendet, um die detektierte Kanalimpulsantwort zu modifizieren, und eine modifizierte Kanalimpulsantwort zu erhalten, die dann zum Steuern der Entzerrereinrichtung 3 verwendet wird, um die Datensymbolschätzung, d.h. die Rekonstruktion von ursprünglich übertragenen Signalen anhand der empfangenen Signale, zu verbessern.
Ein Nutzen der vorangehend beschriebenen Erfindung liegt darin, dass die erhaltene Bitfehlerrate BER des rekonstruierten Signals im Vergleich zum Kanalinterferenzverhältnis (C/I, oder C/(I+N)) bemerkenswert verbessert ist. Eine derartige Verbesserung wird sogar für jede von einer Vielzahl von jeweiligen, wie in der GSM 5.05-Empfehlung spezifizierten Kanaltypen erreicht. Unabhängig vom Kanalinterferenzverhältnis konnte somit in Untersuchungen der gegenwärtigen Erfinder eine Verbesserung der Bitfehlerrate von nahezu einem Faktor zwei beobachtet werden. Das heißt, dass unter Verwendung der vorliegenden Erfindung die Bitfehlerrate um fast 50% im Vergleich zu dem Fall verringert werden konnte, in dem die vorliegende Erfindung nicht implementiert ist.
Es ist zu verstehen, dass die vorangehende Beschreibung und die begleitende Zeichnung nur dazu gedacht sind, die vorliegende Erfindung beispielhaft zu veranschaulichen. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können somit innerhalb des Rahmens der beigefügten Patentansprüche variieren.

Claims

Verfahren zum Verarbeiten empfangener Signale, die über einen Übertragungskanal übertragen wurden, mit de_m Schritt Erhalten einer geschätzten Antwortfunktion h + e des Übertragungskanals auf der Basis der empfangenen Signale (Y) gekennzeichnet durch die Schritte Ableiten einer geschätzten Varianz δ² der empfangenen Signale (y), Modifizieren der geschätzten Antwortfunktion h + e durch Anwenden der geschätzten Varianz δ² auf die geschätzte Antwortfunktion h + e, wodurch eine modifizierte Impulsantwort h erhalten wird, wobei der Modifizierungsschritt durch Multiplizieren der geschätzten Antwortfunktion h + e mit einem Vektor a bewerkstelligt wird, dessen Komponenten gemäß einer Funktion a_i = f(|h_i|², δ²) bestimmt werden, wobei die Funktion derart ausgewählt ist, dass die Auswirkung des Fehlers in der Impulsantwort minimiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Anwenden der modifizierten Impulsantwort h zum Entzerren der übertragenen Signale.
Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Gewichten der geschätzten Varianz δ² mit einer vorbestimmten Konstante p.
Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Setzen der vorbestimmten Konstante p abhängig von den Eigenschaften einer verwendeten Trainingssequenz (TR_SEQ), wobei die Eigenschaften Länge oder Orthogonalität sind, oder eines verwendeten Modulationsverfahrens für übertragene Daten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (a_i) des Vektors (a) zum Multiplizieren gemäß der folgenden Gleichung bestimmt werden ai = |hi|2/{|hi|2 + p δ2},wobei die |h_i|² die geschätzten Kanalimpulsantwortwerte basierend auf den jeweiligen (h_i + e_i)-Werten darstellen, wobei die (h_i + e_i) Koeffizienten der geschätzten Antwortfunktion h + e darstellen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen von Schritten derart gesteuert wird, dass die Schritte nur während der Zeitperiode eines übertragenen Bursts durchgeführt werden, wobei die Zeitperiode die Trainingssequenz enthält.
Vorrichtung (1) zur Verarbeitung empfangener Signale, die über einen Übertragungskanal (4) übertragen wurden, mit einer Erhaltungseinrichtung (2a), die dazu angepasst ist, auf der Basis der empfangenen Signale (y) eine geschätzte Antwortfunktion h + e des Übertragungskanals (4) zu erhalten, gekennzeichnet durch eine Ableitungseinrichtung (2b), die dazu angepasst ist, eine geschätzte Varianz δ² der empfangenen Signale (y) abzuleiten, eine Modifizierungseinrichtung (2c), die dazu angepasst ist, die geschätzte Antwortfunktion h + e durch Anwendung der geschätzten Varianz δ² auf die geschätzte Antwortfunktion h + e zu modifizieren, wodurch eine modifizierte Impulsantwort h erhalten wird, die Modifizierungseinrichtung (2c) weist des Weiteren eine Multiplikationseinrichtung auf, die dazu angepasst ist, die geschätzte Antwortfunktion h + e mit einem Vektor a zu multiplizieren, dessen Komponenten gemäß einer Funktion a_i = f (|h_i|², δ²) bestimmt sind, wobei die Funktion derart ausgewählt ist, dass die Auswirkung des Fehlers in der Impulsantwort minimiert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, des Weiteren gekennzeichnet durch eine Entzerrereinrichtung (3) zur Entzerrung der übertragenen Signale, die zudem dazu angepasst ist, dass ihr die modifizierte Impulsantwort h zugeführt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, des Weiteren gekennzeichnet durch eine Gewichtungseinrichtung (2d), die dazu angepasst ist, die geschätzte Varianz δ² mit einer vorbestimmten Konstante p zu gewichten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, des Weiteren gekennzeichnet durch eine Setzeinrichtung (2e) zum Setzen der vorbestimmten Konstante p abhängig von den Eigenschaften einer verwendeten Trainingssequenz (TR_SEQ), wobei die Eigenschaften Länge oder Orthogonalität sind, oder eines verwendeten Modulationsverfahrens für übertragene Daten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (a_i) des Vektors (a) zur Multiplikation gemäß der folgenden Gleichung bestimmt sind ai = |hi|2/{|hi|2 + p δ2},wobei die |h_i|² die geschätzten Kanalimpulsantwortwerte basierend auf den jeweiligen (h_i + e_i)-Werten darstellen, wobei die (h_i + e_i) Koeffizienten der geschätzten Antwortfunktion h + e darstellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, des Weiteren gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur derartigen Steuerung der Vorrichtung, dass Komponenten (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) nur während der Zeitperiode eines übertragenen Signalbündels in Betrieb gesetzt werden, wobei die Zeitperiode die Trainingssequenz enthält.