Um bei Mobilfunksystemen eine gute Übertragungsqualität zu erreichen, ist die Kenntnis der Kanalimpulsantwort eines Mo- bilfunkkanals von besonderer Bedeutung. Erst dadurch kann ein über den Mobilfunkkanal übertragenes Signal in einem Empfän- ger für eine anschließende Auswertung ausreichend entzerrt werden. Je genauer dabei die Kanalimpulsantwort des Mobil- funkkanals dem Empfänger bekannt sind, desto besser kann ein empfangenes Signal entzerrt und ausgewertet werden.

Die Schätzung der Kanalimpulsantwort eines Mobilfunkkanals bei CDMA-Mobilfunksystemen (Code Division Multiple Access) erfolgt üblicherweise durch eine Schätzung der Verzögerungs- zeit und einer anschließenden Schätzung der komplexen Ampli- tude bzw. Amplitude und Phase eines Signals, das über den Mobilfunkkanal übertragen wird. Da Mobilfunkkanäle zeitvari- ant sind, müssen sowohl die Verzögerungszeit als auch die komplexe Amplitude, beziehungsweise Amplitude und Phase, lau- fend von einem Empfänger geschätzt werden. Dies geschieht im Empfänger üblicherweise entweder durch eine iterative Nach- stellung (Tracking) auf das Signal oder durch Mittelung des Signals.

In dem CDMA-Mobilfunksystem der dritten Generation UMTS (Uni- versal Telecommunication System) werden dazu Pilotsymbole verwendet, die an festgelegten, dem Empfänger bekannten Stel- len innerhalb eines Slots oder Zeitschlitzes, zum Beispiel am Anfang, der einem Mobilfunkteilnehmer zum Empfangen von Si- gnalen zur Verfügung steht, übertragen werden. Die Pilotsym- bole werden dabei über einen Synchronisationskanal, der ein Downlink-Kanal ist, übertragen.

Die Schätzung der Kanalimpulsantwort erfolgt allerdings erst, nachdem eine Akquisition des Synchronisationskanals im Mobil- funkempfänger abgeschlossen ist. Zudem ist die zweischrittige Schätzung der Kanalimpulsantwort-Schätzung der Verzögerung, dann erst Schätzung der Gewichtsfaktoren-nicht optimal, da der Mobilfunkkanal zeitvariant ist und insbesondere bei einer hohen Geschwindigkeit des Mobilfunkempfängers laufend seine Eigenschaften ändert, wodurch ungenaue Schätzergebnisse er- zielt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schätzung der Kanalimpulsantwort eines Mobilfunkkanals zu schaffen, bei dem die eingangs geschilderten Nachteile ver- mieden werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahren sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schätzung der Ka- nalimpulsantworten eines Mobilfunkkanals, im weiteren als Mo- bilfunkkanalimpulsantworten bezeichnet, auf den breitbandig mittels dem Codemultiplex-Verfahren zugegriffen wird, wobei ein Synchronisationskanal, über den fortlaufend Sequenzen an eine Vielzahl von Mobilfunkempfängern übertragen werden, zur Synchronisation jedes Mobilfunkempfängers vorgesehen ist und die über den Synchronisationskanal übertragenen Sequenzen je- dem der Vielzahl von Mobilfunkempfängern a-priori bekannt sind oder durch geeignete Verfahren im Empfänger ermittelt wurden, wobei die übertragenen Sequenzen Pilotsymbole zum Er- kennen des Synchronisationskanals aufweisen und die Pilot- symbole an dem Empfänger bekannten Stellen innerhalb eines Slots oder Zeitschlitzes übertragen werden. Erfindungsgemäß werden beim Suchen und Erkennen des Synchronisationskanals durch Auswerten der den Mobilfunkempfängern bekannten Pilot- symbole sowie gegebenenfalls weiterer im Empfänger bekannten

Symbole und Sequenzen die Verzögerungszeiten und die komple- xen Amplituden, beziehungsweise Amplituden und Phasen, der Mobilfunkkanalimpulsantworten geschätzt.

Vorteilhafterweise werden durch diese kombinierte Schätzung der Mobilfunkkanalimpulsantwort die Ergebnisse der Schätzung gegenüber einem mehrstufigen sequentiellen Schätzverfahren deutlich verbessert.

Vorzugsweise werden die Pilotsymbole sowie gegebenenfalls weitere im Empfänger beispielsweise durch Vorabentscheidung bekannte Symbole und Sequenzen beim Suchen und Erkennen des Synchronisationskanals während einer Slot-Synchronisation ausgewertet. Insbesondere werden zweite Sequenzen, die über einen zweiten Synchronisationskanal übertragen werden, zu- sätzlich zur Schätzung der Verzögerungszeit und der Gewichts- faktoren der Übertragungsfunktion des Mobilfunkkanals be- nutzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden jeweils beim Empfangen eines Pilotsymbols am Anfang eines Zeitschlitzes die Mobilfunkkanalimpulsantwort geschätzt.

Diese Ausführungsform wird vorteilhafterweise bei niedrigen Geschwindigkeiten eines Mobilfunkempfängers bis etwa 100 km/h eingesetzt.

Bei höheren Geschwindigkeiten des Mobilfunkempfängers ändern sich die Mobilfunkkanalimpulsantworten so schnell, daß ihre einmalige Schätzung pro Slot bzw. Zeitschlitz nicht aus- reicht. Deshalb werden die Mobilfunkkanalimpulsantwort vor- zugsweise durch lineare Interpolation oder Prädiktion, bei- spielsweise basierend auf den Schätzungen der Mobilfunkka- nalimpulsantworten, die aufgrund von Pilotsymbolen jeweils einmalig pro Slot bzw. Zeitschlitz gewonnen werden, mehrfach innerhalb eines aktuellen Zeitschlitzes geschätzt. Bei Da- tenraten bis 64 kbit/s sowie einem Spreizfaktor von 32 und griser eignet sich diese Ausführungsform insbesondere zur

genauen Schätzung der Mobilfunkkanalimpulsantworten. Ferner können die Daten-und Kontrollinformationen, die zwischen dem Pilotsymbol des vorhergehenden Zeitschlitzes und dem Pilot- symbol des aktuellen Zeitschlitzes übertragen werden, zwi- schengespeichert werden.

Steigt die Datenrate bei höheren Geschwindigkeiten, so werden vorzugsweise die Mobilfunkkanalimpulsantworten durch Prädik- tion, basierend auf den in den beiden dem aktuellen Slot bzw.

Zeitschlitz vorangegangenen Slots bzw. Zeitschlitz gewonnen wurden, geschätzt. Diese Ausführungsform ist rechenintensiv.

Vorzugsweise wird zur Entscheidung über den Einsatz eines der vorhergehenden Verfahren ein programmierbares oder adaptiv regelbares Schwellwertkriterium benutzt.

Ferner wird die Anzahl der Abtastwerte zur Schätzung der Mo- bilfunkkanalimpulsantworten abhängig von der zu erzielenden Genauigkeit der Schätzung programmiert. Bei einem hohen Spreizfaktor eines empfangenen Signals ist es nämlich nicht erforderlich, alle Abtastwerte des Signals für die Schätzung der Mobilfunkkanalimpulsantworten zu berücksichtigen, wodurch sich der Rechenaufwand zur Durchführung des Verfahrens verringert.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt Figur 1 die Struktur der zur Synchronisation vorgesehenen Kanäle bei einem UMTS-Mobilfunksystem, und Figur 2 die Rahmenstruktur des Dedicated Physical Channel (DPC) bei einem UMTS-Mobilfunksystem.

In Figur 1 ist die Struktur der zur Synchronisation vorgese- henen Kanäle bei dem UMTS-Mobilfunksystem der dritten Genera- tion dargestellt.

Ein erster Synchronisationskanal pSCH (primary Synchronisa- tion Channel) und ein zweiter Synchronisationskanal sSCH (se- condary Synchronisation Channel) weisen jeweils erste Syn- chronisationskodes bzw. zweite Synchronisationskodes inner- halb eines Slots bzw. Zeitschlitzes auf. Insgesamt werden in einem Slot 2560 Chips übertragen, wovon die ersten 256 Chips für den ersten bzw. zweiten Synchronisationskode genutzt wer- den. Im ersten Synchronisationskanal werden zu Beginn eines Slots immer gleiche erste Synchronisationskodes cp (primary Synchronisation Codes) übertragen. Im zweiten Synchronisa- tionskanal werden dagegen zu Beginn jedes Slots verschiedene zweite Synchronisationskodes c5ik übertragen. Es sind dabei insgesamt 17 mögliche zweite Synchronisationkodes c., i, k vorge- sehen.

Im folgenden werden grob die Schritte, die beim"Einbuchen" in ein UMTS-Mobilfunksystem von einem Mobilfunkempfänger durchgeführt werden, beschrieben.

In einem ersten Schritt sucht der Mobilfunkempfänger zum Ein- buchen in das Mobilfunksystem nach dem ersten Synchronisa- tionskanal pSCH (primary Synchronisation Channel), um eine Slot-Synchronisation durchzuführen. Die Slot-Synchronisation dient zur zeitgenauen Synchronisation des Mobilfunkempfän- gers. Dazu ist im Mobilfunkempfänger ein Filter, das an den Synchronisationskode des ersten Synchronisationskanals ange- paßt ist, vorgesehen. Der erste Synchronisationskode ist da- bei für alle Funkzellen des Mobilfunksystems gleich, so daß eine einfache Ausführung des Filters zum Erkennen bzw."Her- ausfiltern"des Synchronisationskodes aus allen empfangenen Signalen ausreicht.

Nach einer zeitgenauen Synchronisation auf die Slots erfolgt in einem zweiten Schritt eine Synchronisation auf die Rahmen (Frames). Ein Rahmen des ersten und zweiten Synchronisations- kanals besteht bei UMTS aus sechzehn Slots. Anhand des zwei- ten Synchronisationskanals sSCH (secondary Synchronisation Channel), dessen Lage dem Mobilfunkempfänger aufgrund der Synchronisation im ersten Schritt bekannt ist, wird nun eine Kode-Gruppe, der die Funkzelle angehört, ermittelt. Dazu wird das empfangene Signal an den Positionen des zweiten Synchro- nisationskodes, die nach der zeitgenauen Synchronisation im ersten Schritt bekannt sind, mit allen möglichen zweiten Syn- chronisationskodes c5ik korreliert. Aus den Korrelationen werden Entscheidungsvariablen abgeleitet, die zur Ermittlung der Kode-Gruppe der Funkzelle dienen. Dadurch ist der Empfän- ger gleichzeitig auf die Rahmenstruktur des Synchronisations- kanals synchronisiert.

In einem dritten und letzten Schritt wird der genaue erste Spreizkode (Primary Scrambling Code), der von der erkannten Funkzelle verwendet wird, ermittelt. Das Korrelationsmaximum entspricht dann dem genauen ersten Spreizkode.

In Figur 2 ist Rahmenstruktur eines Downlink Dedicated Physi- cal Channel (Downlink DPCH) dargestellt. Der DPC weist 72 Rahmen (Frames) auf, die jeweils sechzehn Slots bzw. Zeit- schlitze aufweisen. Jeder Slot beginnt mit einem Pilotsymbol, gefolgt von einem TPC-und einem TFCI-Symbol sowie den Daten- bits. Die TPC-und TFCI-Symbole enthalten Kontrollinformatio- nen für den Empfänger. Jeder Rahmen dauert 10 ms und jeder Slot 0,625 ms.

Zur Schätzung der Kanalimpulsantwort stehen drei verschiedene Verfahren zur Verfügung : 1. Schätzung durch Pilot-Integration ;

2. Schätzung durch Pilot-Integration und Prädiktion bzw. In- terpolation durch Auswertung des Pilotsymbols des aktuellen und vorhergehenden Slots ; und 3. Schätzung durch Pilot-Integration und Prädiktion bzw. In- terpolation durch Auswertung der Pilotsymbole der beiden vor- hergehenden Slots.

Die Schätzung wird vorzugsweise durch einen Signalprozessor ausgeführt.

Bei der Schätzung durch Pilot-Integration werden die Mobil- funkkanalimpulsantworten während des Empfangs eines Pilotsym- bols eines Slots geschätzt. Da das gesendete Pilotsymbol dem Empfänger bekannt ist, kann eine einfache Schätzung der Mo- bilfunkkanalimpulsantworten anhand des empfangenen Pilotsym- bols durchgeführt werden. Dieses Verfahren ist insbesondere bei Geschwindigkeiten bis zu etwa 100 km/h des Empfängers an- wendbar.

Das zweite Verfahren wird bei Datenraten bis zu 64 kbit/s und hohen Geschwindigkeiten sowie bei Spreizfaktoren größer gleich 32 angewandt. In einem solchen Fall ändern sich die Mobilfunkkanalimpulsantworten sehr schnell, wodurch eine Schätzung der Mobilfunkkanalimpulsantworten mit den empfange- nen Pilotsymbolen am Beginn eines Slots bereits am Ende des Slots oder bei sehr hohen Geschwindigkeiten des Empfängers auch schon vor dem Ende des Slots sehr ungenau ist und den tatsächlichen Kanaleigenschaften nicht mehr entspricht. Des- halb ist eine Verfolgung der Änderung der Mobilfunkkanalim- pulsantworten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pilotsym- bolfolgen erforderlich. Die Daten-und Kontrollinformationen zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Pilotsymbolfolgen wer- den dabei aufgrund der durch Interpolation zwischen den bei- den Pilotsignalfolgen geschätzten Mobilfunkkanalantworten er- mittelt. Allerdings ist hierfür eine Pufferung der Daten-und

Kontrollinformationen eines Slots nötig. Die Formel zur Ermittlung der Mobilfunkkanalimpulsantworten lautet : <BR> <BR> h(n) = h (O) + h (Ns)-h (O) n<BR> s Die Mobilfunkkanalimpulsantworten h zum Zeitpunkt n werden dabei durch Interpolation der Mobilfunkkanalimpulsantworten zum Zeitpunkt 0 und zum Zeitpunkt Ns am Ende des Slots ermit- telt. Der Zeitpunkt N, entspricht der Gesamtanzahl der Sym- bole des Slots.

Für sehr hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Datenrate eig- net sich das dritte Verfahren. In einem solchen Fall unter- scheidet sich die aktuellen Mobilfunkkanalimpulsantworten im- mer von den am Anfang eines Slots mittels der Pilot-Integra- tion geschätzten Mobilfunkkanalimpulsantworten. Deshalb er- folgt eine Schätzung durch Pilot-Integration und Interpola- tion durch Auswertung der Pilotsymbole der beiden vorherge- henden Slots. Die Formel zur Ermittlung der Kanalimpulsant- wort lautet in diesem Fall : h (N,)-h (O)<BR> s Hier ist keine Pufferung der Daten-und Kontrollinformation eines Slots erforderlich, da zur Interpolation die Pilotsym- bole der beiden vorhergehenden Slots benutzt werden.