WO2006072516A1

WO2006072516A1 - Codefolge und funkstation

Info

Publication number: WO2006072516A1
Application number: PCT/EP2005/056432
Authority: WO
Inventors: Bernhard Raaf; Jürgen MICHEL
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2006-07-13
Also published as: DE102005001149A1

Abstract

Codefolge, die durch die Zeile einer Code-Matrix beschrieben wird, wobei die Code-Matrix durch folgende Schritte erhältlich ist: Bilden einer Hadamardmatrix der Länge n und Vertauschen von Spalten der Hadamardmatrix.

Description

Beschreibung

Codefolge und Funkstation

Die Erfindung betrifft sowohl Codefolgen als auch Funkstationen, insbesondere Mobilstationen oder Basisstationen, die zur Verwendung von Codefolgen entsprechend eingerichtet sind .

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 .

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 .

Mit dem E-HICH wird ein "Acknowledge" oder ein "Not-

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 .

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 .

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 .

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 .

Es ist nun das Ziel weltweiter Entwicklungsbemühungen, einen Satz von Codefolgen oder Signatursequenzen anzugeben, die eine effiziente Realisierung dieser genannten Signalisierungs^¬ kanäle ermöglichen .

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 .

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 .

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 .

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 .

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 .

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 von

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 .

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 :

- Bilden einer Hadamardmatrix der Länge n;

Vertauschen von Spalten der Hadamardmatrix .

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 .

Eine weitere Verbesserung ergibt sich bei der Verwendung von Codefolgen, die einer Codematrix entnommen werden, welche durch folgende Schritte erhältlich ist :

- 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 ) ;

- 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 der

Spalten mit ungerader Nummer die letzten n/2 Spalten der Codematrix bilden .

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 .

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;

Figur 2 eine Code-Matrix;

Figur 3 ein Simulationsergebnis .

Figur 1 zeigt zwei (Enhanced Uplink-) Datenkanäle EUO und EUl von zwei Mobilstationen MSO und MSl zu einer Basisstation BS eines UMTS-Systems .

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 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 .

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 .

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 .

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 :

Bilden einer Hadamardmatrix der Länge n; Vertauschen von Spalten der Hadamardmatrix .

Gemäß einer Ausführungsvariante werden die Codefolgen einer Codematrix entnommen, die durch folgende Schritte erhältlich ist :

- 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 ) ;

- 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 der Spalten mit ungerader Nummer die letzten n/2 Spalten der Codematrix bilden .

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 .

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 :

Das empfangene Signal E ist dann, wenn der Sender die Sequenz (Codefolge) s sendet und der Empfänger auf die Sequenz (Code^¬ folge) e korreliert :

£ = ∑C(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 .

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 :

E=∑C(s,i)C(e,i)*_e ^j2πft(ι) = ∑C(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 .

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 .

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 .

Quadratische Matrizen mit n orthogonalen Zeilen werden auch Hadamardmatrizen genannt . Das folgende Bildungsgesetz zur

Konstruktion einer Hadamardmatrix der Länge 2n aus einer Matrix der Länge n ist allgemein bekannt und wird vielfach ange^¬ wendet : C_n C_n

C_2n = c„ -c„

Ausgehend von der Hadamardmatrix H2 der Länge 2 lassen sich damit Matrizen deren Länge eine Zweierpotenz ist erzeugen :

Des Weiteren sind Hadamardmatrizen der Länge 20 bekannt , aus denen sich mit dieser Regel Matrizen der Länge 40 , 80 , 160 ... generieren lassen .

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 .

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 .

Eine Spaltenvertauschung, die sich in Simulationen als beson- ders vorteilhaft herausgestellt hat ist die folgende :

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 .

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 .

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. )

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 Matrix

1 1 -1 -1

1 durch und- 1 durch

1 -1 -1 1 Dadurch erhält man eine Matrix mit der doppelten Dimension .

Als besonders vorteilhaft erwies sich folgende Konstruktions^¬ weise für eine Codematrix :

Generierung einer Hadamardmatrix C20 der Länge 20 als eine sog . Williamson-Matrix, sie kann generiert werden als : A A C D

-C -D A A

^ 20 -A A D -C -D C -A 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] .

Die Williamson Matrix ist somit die folgende Matrix, wobei die einzelnen 5er Blöcke hervorgehoben sind :

-1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 1 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 ;

- Nummerierung der 40 Spalten der Hadamardmatrix von 0 bis 39;

- Gruppierung der Spalten in Spalten mit gerader Nummer ( 0 , 2 , 4 , ...38 ) und in Spalten mit ungerader Nummer ( 1 , 3 , 5 ,

..., 39) ;

- Vertauschen der Spalten der Hadamardmatrix derart , dass die Gruppe der Spalten mit gerader Nummer die ersten 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.

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 .

In einer computerunterstützten Suche wurden dabei die folgenden Spaltenvertauschungen als besonders günstig festgestellt :

- Auf der 20er Hadamardmatrix vertausche die Spalten ( 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) ;

Generiere dann nach einer der oben genannten Vorschriften die 40er Hadamardmatrix, und vertausche dann die Spalten ( 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 :

- Auf der 20er Hadamardmatrix vertausche die Spalten ( 6 , 9) ,

(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 Matrix

3, 7406.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher folgende Schritte zur Bildung einer besonders vorteilhaften Codematrix vor :

C und D seien Hadamardmatrizen,

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht folgende Schritte zur Bildung einer besonders vorteilhaften Codematrix vor :

C und D seien Hadamardmatrizen,

[D_n D_n

- bilde eine Codematrix gemäß : D_7n =

C_n. -C_n

Diese Codematrizen lassen sich durch oben genannte Spalten- vertauschungsschritte weiter optimieren .

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 .

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 .

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 .

Claims

Patentansprüche

1. Codefolge, die durch die Zeile einer Codematrix beschrie^¬ ben wird, wobei die Codematrix durch folgende Schritte er- hältlich ist :

2. Codefolge nach Anspruch 1 , wobei die Codematrix durch folgende Schritte erhältlich ist :

- 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 ) ;

Spalten mit ungerader Nummer die letzten n/2 Spalten der Codematrix bilden .

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 .

4. Codefolge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei n = 40 ist

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 von

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 , die Summe über alle Spalten der Codematrix ausgeführt wird .

6. Funkstation mit einer Speichereinrichtung zur Speicherung einer Codefolge nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

7. Funkstation mit einer Prozessoreinrichtung zur Generierung einer Codefolge nach einem der Ansprüche 1 bis 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 .

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 .

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 .