CDMA-Kodierung und Mehrwegeausbreitung sind die Ursache von Mehrfachnutzer-Interferenz (multiple access interference = MAI), d. h. der Signale mehrer Mobilstationen in derselben Funkzelle. ISI und MAI lassen sich eliminieren, und zwar : -im Empfänger durch gemeinsame Detektion (joint detection, JD), -im Sender durch gemeinsame Vorentzerrung (joint predistor- tion, JP).

Aus einem Artikel von A. Klein, G. K. Kaleh und P. W. Baier : "Zero Forcing and Minimum Mean-Square-Error Equalization for Multiuser Detection in Code-Division Muliple-Access Chan- nels", IEEE Trans. Vehic. Tech., Bd. 45 (1996), 276-287 sind bereits joint detection-Verfahren bekannt, die sogenannte Inter-Symbol-Interferenzen (ISI) zwischen Datensymbolen eines Nutzers und Multiple-Access-Interferenzen (MAI), d. h. Störun- gen durch andere Nutzer, in einem Empfänger von Funkdaten be- rücksichtigen. Es werden somit alle Störungen der Funkkanal- übertragung beim Empfänger weitgehend berücksichtigt. Bei der Verwendung derartiger Verfahren in Mobiltelefonsystemen bzw.

Mobilfunksystemen werden die einzelnen mobilen Stationen sehr aufwendig, da dieses Verfahren hohe technische Anforderungen an den Empfänger stellt.

Lediglich für Ein-Pfad-Kanäle existiert z. B. nach B. R. Vojic and W. M. Jang :"Transmitter Precoding in Synchronous Multi- user Communications", IEEE Trans. Comm, Vol. 46 (1998), pp.

1346-1355 ein Vorentzerrungs-Algorithmus, der die gewünschte Sendeleistung berücksichtigt. Dieser Algorithmus liefert we- niger fehlerbehaftete Detektionsergebnisse als andere Algo- rithmen, ist jedoch in der Praxis nicht bei Mehrwegeausbrei- tung-wie in zellularen Mobilfunknetzen die Regel-brauch- bar.

Aufgabe der Erfindung ist es, spreizkodierte Signale so vor- entzerrt zu senden, dass beim Empfang dieser Signale im je- weiligen Empfänger störende Interferenzen weitgehend vermie- den sind. Insbesondere sollen sowohl Intersymbol-als auch Mehrfachnutzer-Interferenzen eliminiert werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vor- richtung hat den Vorteil, dass alle Störungen, die durch die Funkübertragung auftreten können, beim Sender berücksichtigt werden. Die Empfänger der Daten können daher besonders ein- fach ausgelegt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Sende- station und die erfindungsgemäße Empfangsstation mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, daß die zu übertragenden Datensignale in der Sende- station durch Filterung vorentzerrt werden. Auf dies Weise stellt die Vorentzerrung einen Teil des Übertragungskanals von der Sendestation zur Empfangsstation dar, so daß eine Entzerrung der zu übertragenden vorentzerrten Datensignale in der Empfangsstation ermöglicht wird. Vor allem bei schnellen Änderungen der Eigenschaften des Übertragungskanals kann so- mit durch Entzerrung in der Empfangsstation eine fehlerhafte Vorentzerrung ausgeglichen werden, die den Änderungen der

Eigenschaften des Übertragungskanals nicht mehr schnell genug nachgeführt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, daß zumindest mit einem Teil der Datensignale Referenzsignale zu den verschiedenen Emp- fangsstationen übertragen und vor ihrer Übertragung in glei- cher Weise wie die Datensignale gefiltert werden. Auf diese Weise lassen sich Referenzsignale mit derselben Vorentzerrung von der Sendestation zur entsprechenden Empfangsstation über- tragen wie die Datensignale, so daß in der entsprechenden Empfangsstation eine Kanalschätzung unter Berücksichtigung der Vorentzerrung anhand der empfangenen Referenzsignale durchgeführt werden kann. Auf dies Weise kann man vor allem bei schnellen Kanaländerungen eine Nachentzerrung in der Emp- fangsstation realisieren, wenn die Vorentzerrung in der Sen- destation nicht mehr vollständig an die neuen Kanaleigen- schaften angepaßt ist.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Datensignale und die Referenzsignale durch ein gemeinsames Filter vorentzerrt wer- den. Auf diese Weise wird dieselbe Vorentzerrung für die Da- tensignale und die Referenzsignale sichergestellt und gleich- zeitig Aufwand und Zeit für die Vorentzerrung eingespart, da keine separate Vorentzerrung für die Referenzsignale erfor- derlich ist.

Vorteilhaft ist auch, daß für eine erste Empfangsstation min- destens ein eigenes Referenzsignal übertragen wird. Auf diese Weise läßt sich aus den bei der ersten Empfangsstation emp- fangenen Referenzsignal das dem Funkkanal von der Sendestati- on zur ersten Empfangsstation zugeordnete Referenzsignal durch Korrelationsempfang detektieren, so daß die Empfangs- station auf dieses Referenzsignal synchronisieren kann. Dabei werden für die Synchronisation die HF- Übertragungseigenschaften in der Rückwärtsübertragungsstrecke von der Empfangsstation zur Sendestation aufgrund der Vorent-

zerrung des Referenzsignals, die ja auf der Kanalschätzung der Rückwärtsübertragungsstrecke basiert, mitberücksichtigt.

Besonders vorteilhaft ist es, dass zumindest ein Teil der Da- tensignale nach ihrer Filterung und vor ihrer Übertragung um mindestens eine Komponente verkürzt wird. Dadurch werden In- terferenzen zwischen aufeinanderfolgenden Bursts bei der bertragung der Datensignale verhindert.

Besonders vorteilhaft ist es, daß bei der ersten Empfangssta- tion geprüft wird, ob die Datensignale über mehrere Wege emp- fangen wurden, daß in diesem Fall ein Verfahren zur Entzer- rung und Entspreizung der empfangenen Datensignale, insbeson- dere mittels eines Rake-Empfängers oder eines Joint Detection Verfahrens, angewendet wird und daß andernfalls eine Datende- tektion lediglich durch Entspreizung, insbesondere mittels eines zweiten Korrelationsempfängers, durchgeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Datendetektion in der ent- sprechenden Empfangsstation auch bei Empfang bereits in der Sendestation vorentzerrter Signale an unterschiedliche, sich mit der Zeit ändernde Eigenschaften des Funkkanals von der Sendestation zur entsprechenden Empfangsstation anzupassen, insbesondere dann, wenn aufgrund schneller Änderungen dieser Eigenschaften die Vorentzerrung nicht mehr aktuell ist. In diesem Fall kann die Detektion aufwendiger gestaltet werden und um eine Entzerrung erweitert werden, so daß weiterhin keine Einbußen in der Empfangsqualität bei der entsprechenden Empfangsstation hinzunehmen sind.

Durch die Prüfung auf Mehrwegempfang in der ersten Empfangs- station ist eine Signalisierung seitens der Sendestation nicht erforderlich, welche Art der Datendetektion in der ers- ten Empfangsstation vorzunehmen ist.

Besonders vorteilhaft ist dies für die Übertragung von Daten von einer Basisstation zu einer Mehrzahl von Mobilstationen.

Für die Rückübertragung (uplink= von der jeweiligen Mobilsta-

tion zur zugeordneten Basisstation) kann dann ein Verfahren oder eine Vorrichtung benutzt werden, welche alle Störungen auf der Seite des Empfängers weitgehend berücksichtigt, so dass die einzelnen Mobilstationen eines Mobilfunksystems be- sonders einfach ausgelegt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch zur Datenübertragung von Mobilstationen zu Basisstatio- nen verwendet werden. Besonders einfach erfolgt die Messung der Übertragungsqualität bzw. der Kanalimpulsantwort in der Basisstation, und kann gegebenenfalls von dort aus verteilt werden.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran- sprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an- hand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen : Figur 1 in schematischer Darstellung eine Sendestation mit zugeordneter Empfangsstation eines erfin- dungsgemäßen Mobilfunksystems, Figur 2 den allgemeinen Aufbau eines Mobilfunksystems, Figur 3 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfah- rens, Figur 4 die zeitliche Aufteilung eines Burts-Signals zur Kanalschätzung und Vorentzerrung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Figur 5 ein Leistungs-Zeitdiagramm zur Auswertung des Funkkanals von einer Sendestation zu einer zu- geordneten Empfangsstation, Figur 6 einen Vorentzerrer für eine Basisstation, der eine erfindungsgemäße Vorentzerrung der zu sendenden Signale vornimmt,

Figur 7 den zeitlichen Ablauf bei UMTS-TDD-Betrieb mit Vorentzerrung zwischen einer Basisstation und einer zu bedienenden Mobilstation, Figur 8 jeweils schematisch den Übertragungsablauf auf der down-und uplink-Funkstrecke zwischen ei- ner Basisstation und einer zu bedienenden Mo- bilstation entsprechend dem Ablaufplan nach Figur 3, und Figur 9 eine Tabelle mit simulierten Detektions- Fehlerraten, die in einem Vorversuch in Abhän- gigkeit vom Signal-/Rauschverhältnis auf der Luftschnittstelle des Mobilfunksystems und ei- nem Entzerrparameter gewonnen und zur Optimie- rung der erfindungsgemäßen Funkkanalentzerrung herangezogen werden.

Elemente mit gleicher Funtions-und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 mit 9 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

In der Figur 2 wird schematisch eine Funkzelle eines zellula- ren Mobiltelefonsystems bzw. Mobilfunksystems mit einer als Basisstation ausgebildeten Sendestation 1, einer als Mobil- station ausgebildeten ersten Empfangsstation MS1 sowie weite- ren ebenfalls als Mobilstationen ausgebildeten Empfangsstati- onen MS2, MS3 dargestellt. Bei diesem System wird ein Aus- tausch von Daten zweckmäßigerweise immer nur zwischen der Ba- sisstation BS1 und den Mobilstationen MS1, MS2, MS3 durchge- führt, hingegen nicht ein direkter Datenaustausch zwischen den Mobilstationen. Entsprechend werden die Basisstation auch als Zentralstation und die Mobilstationen als Peripheriesta- tionen bezeichnet. Der Austausch von Daten zwischen der Ba- sisstation und den Mobilstationen erfolgt durch Funkübertra- gung. Die Funkübertragung von der Basisstation BS1 zu einer der Mobilstationen wird dabei als Downlink, und die Daten- übertragung von einer der Mobilstationen zur Basisstation BS1 als Uplink bezeichnet. Bei einem derartigen, in der Figur 2 dargestellten System, mit einer Zentral-oder Basisstation

BS1 und mehreren Peripherie-oder Mobilstationen wie z. B. MS1 ist festzulegen, wie die Daten für die verschiedenen Mobil- stationen moduliert werden, damit sie in den Empfängern der verschiedenen Mobilstationen getrennt detektiert werden kön- nen. Bei dem System nach Figur 2 handelt es sich vorzugsweise um ein sogenanntes CDMA-System (Code Division Multiple Ac- cess), bei dem für die Datenübertragung ein gemeinsames Fre- quenzband zur Verfügung steht, wobei sich die einzelnen Funk- kanäle zwischen der Basisstation BS1 und den jeweiligen Mo- bilstationen wie z. B. MS1 hinsichtlich eines Codes unter- scheiden, mit dem das Signal für die entsprechende Mobilsta- tion gespreizt wird. Im folgenden wird der Fall beschrieben, in dem mehrere Mobilstationen wie z. B. MS1 mit MS3 neben der Basisstation BS1 in der Funkzelle vorgesehen sind. Durch die Spreizung mit dem Code wird dabei jedes Signal, das zwischen der Basisstation und einer bestimmten Mobilstation ausge- tauscht werden soll, über das gesamte zur Verfügung stehende Spektrum verteilt. Jedes einzelne zu übertragende Informati- onsbit wird dabei in eine Vielzahl kleiner"Chips"zerlegt.

Dadurch wird die Energie eines Bits über das gesamte Fre- quenzspektrum verteilt, welches dem CDMA-System zur Verfügung steht. In Figur 1 wird ein CDMA-System anhand einer Downlink- Übertragung näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt wiederum die als Basisstation ausgebildete Sendestation BS1 und die als Mobilstation ausgebildete erste Empfangsstation MS1. Die Basisstation BS11 umfasst dabei eine erste Antenne ATS. Die erste Empfangsstation MS1 umfaßt eine zweite Antenne ATE. Die Basisstation BS1 und die erste Emp- fangsstation MS1 tauschen somit Daten über einen ersten Funk- kanal RC in Downlink-Ubertragungsrichtung von der Basisstati- on BS1 zur ersten Empfangsstation MS1 und einem zweiten in Figur 1 nicht dargestellten Funkkanal in Uplink- Übertragungseinrichtung von der ersten Empfangsstation MS1 zur Sendestation BS1 aus. Der erste Funkkanal RC beschreibt dabei eine Übertragungsstrecke von der ersten Antenne ATS zur zweiten Antenne ATE. Der zweite Funkkanal beschreibt eine Ü-

bertragungsstrecke von der zweiten Antenne ATE zur ersten An- tenne ATS. Die Basisstation BS1 umfaßt einen Datengenerator DGS, der eine Datenquelle darstellt und Datenströme erzeugt.

Die Datenströme werden einem Modulator MOD der Basisstation BS1 zugeführt, der die Datenströme von der Datenquelle DGS für die Übertragung über den ersten Funkkanal RC aufbereitet.

Dazu benötigt der Modulator MOD noch Codeinformationen, die von einem Codegenerator CG zur Verfügung gestellt werden. Der Modulator MOD erzeugt aus den Datenströmen und den Codeinfor- mationen ein mit den Codeinformationen gespreiztes Datensig- nal, welches einem Filter FI der Basisstation BS1 zugeführt wird. Dabei werden im Modulator MOD Datenströme für verschie- dene Empfangsstationen mit verschiedenen Codes gespreizt. Im Filter FI findet eine Vorentzerrung der Datenströme unter Be- rücksichtigung der Übertragungseigenschaften aller Funkkanäle und aller unterschiedlichen Codes statt. Die Berücksichtigung der unterschiedlichen Codes erfolgt mittels der Codeinforma- tion aus dem Codegenerator CG, der zu diesem Zweck mit dem Filter FI verbunden ist. Die Berücksichtigung der Übertra- gungseigenschaften der Funkkanäle erfolgt durch einen Kanal- schätzer CES, der die Funkkanäle in Uplink- Übertragungsrichtung von den einzelnen Empfangsstationen wie z. B. MS1 zur Basisstation BS1 schätzt. Dies ist besonders dann möglich, wenn die Funkkanäle im Uplink und im Downlink gemäß einem Zeitschlitzduplexbetrieb TDD (Time Division Duplex)-wie z. B. im UMTS-Standard (universal mobile tele- communications system)-realisiert sind. Die Übertragungsei- genschaften von Funkkanälen zwischen der Basisstation BS1 und einer entsprechenden Empfangsstation sind dann im Uplink und im Downlink nahezu gleich.

Der Kanalschätzer CES ist mit einer ersten Sende- /Empfangsvorrichtung SES verbunden, an die die erste Antenne ATS als Sende-/Empfangsantenne angeschlossen ist und aus der der Kanalschätzer Referenzsignale von den einzelnen Empfangs- stationen wie z. B. MS1, MS2 erhält, um die Übertragungseigen- schaften im jeweiligen Uplink zu ermitteln und als Schätzung

der Übertragungseigenschaften für den jeweiligen Downlink, im Beispiel nach Figur 1 also den ersten Funkkanal RC, zu ver- wenden.

Das Filter FI ist vorzugsweise linear. Es kann vorgesehen sein, in der Basisstation BS1 für jede Empfangsstation wie z. B. MS1, die sich in der Funkzelle der Basisstation befin- det, ein solches Filter vorzusehen. Die im durch den Modula- tor MOD kodierten Gesamtsignale enthaltenen verschieden CDMA- codierten Teilsignale für die einzelnen Empfangsstationen werden dann verschieden gefiltert. In Figur 1 ist beispiel- haft das Filter FI für die erste Empfangsstation MS1 darge- stellt.

Es kann weiterhin, wie in Figur 1 strichpunktiert darge- stellt, vorgesehen sein, daß ein Referenzsignalgenerator RG in der Basisstation BS1 vorgesehen ist, der für eine oder mehrere der Empfangsstationen jeweils ein Referenzsignal er- zeugt. Dieses wird in gleicher Weise mit dem Filter FI gefil- tert wie die für die jeweiligen Empfangsstationen vorgesehe- nen Datensignale. Die Referenzsignale werden dabei dem Filter FI vom Referenzsignalgenerator RG gemäß Figur 1 zugeführt, so daß die Datensignale und die Referenzsignale durch das Filter FI vorentzerrt werden.

Die Übertragung der Datensignale und der Referenzsignale von der Basisstation BS1 an die erste Empfangsstation wie z. B.

MS1 gemäß dem hier beschriebenen Beispiel erfolgt in Form von Bursts BU der Dauer BL über der Zeitachse t gemäß Figur 4.

Bursts BU, in denen Referenzsignale übertragen werden sollen, sind gemäß dem Beispiel in Figur 4 in einen ersten Block DA1, einen zweiten Block MA und einen dritten Block DA2 aufge- teilt, wobei der mittlere, zweite Block MA die Referenzsigna- le umfaßt und die beiden anderen Blöcke DA1, DA2 die Daten- signale. Der Burst BU wird dabei am Eingang des Filters FI gebildet. Das Filter FI kann nun die Vorentzerrung entweder blockweise durchführen, so daß die Blöcke DA1, MA, DA2 des

Bursts BU getrennt vorentzerrt werden, oder burstweise, so daß die Blöcke DA1, MA, DA2 zusammenhängend vorentzerrt wer- den. Der Referenzsignalgenerator RG kann für jede Empfangs- station und damit gemäß dem hier beschriebenen Beispiel auch für die erste Empfangsstation MS1 in der Funkzelle der Basis- station BS1 ein eigenes Referenzsignal erzeugen, das in der entsprechenden Empfangsstation bekann ist und als zweiter Da- tenblock MA in einem zur entsprechenden Empfangsstation zu übertragenden Burst BU vor der Filterung im Filter FI einge- fügt wird. Es ist dabei nicht erforderlich, in jeden Burst BU ein Referenzsignal einzufügen. Die so gebildeten Bursts BU werden wie beschrieben in den jeweiligen Filtern für die ein- zelnen Empfangsstationen vorentzerrt, wobei die Vorentzerrung für die erste Empfangsstation MS1 im Filter FI gemäß Figur 1 stattfindet. Die so vorentzerrten Bursts BU werden dann vom Filter FI bzw. von den Filtern an die Sende- /Empfangsvorrichtung SES weitergeleitet, von wo sie über die erste Antenne ATS und die entsprechenden Funkkanäle im Down- link an die entsprechenden Empfangsstationen abgestrahlt wer- den bzw. im Fall der ersten Empfangsstation MS1 über den ers- ten Funkkanal RC.

Es kann dabei vorgesehen sein, daß die Sende- /Empfangsvorrichtung SES zumindest einen Teil der an die je- weilige Empfangsstation zu sendenden Datensignale und gegebe- nenfalls Referenzsignale nach deren Filterung um eine oder mehrere Komponenten kürzt, maximal auf die Länge der Daten- bzw. Referenzsignale vor der Filterung.

Der Modulator MOD erzeugt aus den Datenströmen und den Co- deinformationen ein Sendesignal, das der ersten Empfangssta- tion MS1 und den weiteren Empfangsstationen wie z. B. MS2, MS3 nach Filterung im jeweiligen Filter zugesendet wird. In Figur 1 wird exemplarisch nur die erste Empfangsstation MS1 als empfangende Mobilstation dargestellt. Wäre nur die erste Emp- fangsstation MS1 als empfangende Mobilstation in der Funkzel- le zur Versorgung mit einem einzigen Datenstrom vorgesehen,

so würde in der Basisstation BS1 nur eine Codeinformation be- nötigt. Die Basisstation BS1 sendet jedoch in der Regel gleichzeitig über entsprechende Funkkanäle auch zu den weite- ren Empfangsstationen, deren jeweilige Daten ebenfalls mit verschiedenen Codes moduliert sind. Die weiteren Empfangssta- tionen werden aus Vereinfachungsgründen in Figur 1 nicht dar- gestellt.

Der Codegenerator CG erzeugt Codes in Abhängigkeit von ge- wählten Funkverbindungen zu den Empfangsstationen. Die mit den Signalen zu übertragenden Daten werden im Modulator MOD mit diesen Codes gespreizt.

Bei der Übertragung zwischen der Basisstation BS1 und der ersten Empfangsstation MS1 treten nun eine Vielzahl von Stö- rungen auf. Eine erste Störung wird dabei als ISI (Intersym- bolinterfrequenz) bezeichnet und resultiert daher, daß ein ausgesandtes Funksignal über mehrere verschiedene Pfade zum Empfänger gelangen kann, wobei sich die Ankunftszeiten beim Empfänger geringfügig unterscheiden. Es handelt sich somit um eine Störung, die in dem betreffenden Funkkanal dadurch ent- steht, daß zeitlich vorhergehend ausgesandte Signale aktuell empfangene Signale stören (daher : Inter-Symbol-Interferenz).

Eine weitere Störung erfolgt dadurch, daS mehrere Datenströme gleichzeitig übertragen werden, die sich nur hinsichtlich des Codes unterscheiden. Diese Störung tritt auf, wenn die Basis- station mit mehreren Empfangsstationen gleichzeitig in Funk- kontakt steht, was bei modernen Mobiltelefonsystemen den Re- gelfall darstellt. Es handelt sich somit um eine Störung, die von den Signalen unterschiedlicher Benutzer ausgeht und die daher auch als MAI (multiple access interference) bezeichnet wird.

MAI und ISI werden durch die Vorentzerrung mittels des oder der Filter in der Basisstation eliminiert.

Im folgenden wird der Empfang der von der Basisstation 1 aus- gesandten Signale in der ersten Empfangsstation MS1 beispiel- haft betrachtet. Die erste Empfangsstation MS1 umfaßt dazu eine Sende-/Empfangsschaltung SER, an die die zweite Antenne ATE als Sende-/Empfangsantenne angeschlossen ist. Über die zweite Antenne ATE empfängt die erste Empfangsstation dabei in der Regel sämtliche Downlink-Datenströme in der Funkzelle der Basisstation BS1, und zwar über ihren ersten Funkkanal RC. Die über diesen Downlink-Funkkanal empfangene Signal der Basisstation BS1 werden von der Sende-/Empfangsschaltung SER an einen Demultiplexer DMOD weitergeleitet, der aus den emp- fangenen Signalen aufgrund der bekannten Burststruktur gemäß Figur 4 die Datensignale von den Referenzsignalen in den ver- schiedenen Blöcken DA1, MA, DA2 der jeweiligen Bursts BU trennen kann. Die auf diese Weise empfangenen und in der Re- gel für mehrere Empfangsstationen vorgesehenen Referenzsigna- le werden einem ersten Korrelationsempfänger COR1 zugeführt und dort mit dem für die erste Empfangsstation vorgegebenen Referenzsignale korreliert.

Dem ersten Korrelationsempfänger COR1 ist eine Synchronisier- vorrichtung SYNC nachgeschaltet, die aus dem Ergebnis der Korrelation die durch den Demultiplexer DMOD getrennten Da- tensignale in einer dem Demultiplexer DMOD für die extrahier- ten Datensignale nachgeschalteten Datenaufbereitungseinheit DPU synchronisiert. Dazu wählt sie den Zeitpunkt des größten vom ersten Korrelationsempfänger ermittelten Korrelationswer- tes als Synchronisationszeitpunkt, da zu diesem Zeitpunkt höchste Korrelation zwischen den empfangene Referenzsignalen und dem für die erste Empfangsstation MS1 vorgegebenen Refe- renzsignal herrscht. Das Ergebnis der Korrelation ist in Fi- gur 5 dargestellt. Dort ist die Leistung P der bei der Korre- lation ermittelten einzelnen Komponenten hi^, hi^, über der Zeit t aufgetragen. Zu einem Zeitpunkt ta wird dabei der größte Korrelationswert ermittelt, so daß der Zeitpunkt t2 als Synchronisationszeitpunkt gewählt wird. Entsprechend paßt die Synchronisiervorrichtung SYNC die Phase der empfangenen

Datensignale in der Datenaufbereitungseinheit DPU an die Pha- se des größten ermittelten Korrelationswertes zum Zeitpunkt t2 an.

Mittels des ersten Korrelationsempfängers COR1 erfolgt auch eine Kanalschätzung des ersten Funkkanals RC aus den empfan- genen Referenzsignalen. Die Kanalschätzung kann dabei eben- falls aus dem Vergleich der empfangenen Referenzsignale mit dem für die erste Empfangsstation MS1 vorgegebenen Referenz- signal mittels Korrelation wie beschrieben erfolgen, wobei sich wie beschrieben die Komponenten hi^, hj^, der Kanal- schätzung gemäß Figur 5 ergeben. Dem ersten Korrelationsemp- fänger COR1 ist nun auch eine Auswertevorrichtung EVV nachge- schaltet, die mittels der Kanalschätzung prüft, ob innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums 125 gemäß Figur 5 in genau einem Pfad 1 des ersten Funkkanals RC der vorgegebene Leistungswert ccrit max h^ überschritten wird, wobei Ccrit ein festzulegen- der kritischer Faktor ist. Ist dies der Fall, so wird Einweg- empfang in der Auswertevorrichtung EW festgestellt, andern- falls wird Mehrwegempfang festgestellt. Gemäß dem Beispiel nach Figur 5 wird der vorgegebene Leistungswert nur zum Zeit- punkt t2, innerhalb des vorgegebenen Zeitraums 125 über- schritten, so daß von Einwegempfang ausgegangen wird.

Der vorgegebene Zeitraum 125 ist dabei in der Größenordnung des maximalen Verzögerungsunterschiedes der Kanalpfad eines Zeitschlitzes gewählt. Bei zu kurzem vorgegebenen Zeitraum 125 besteht die Gefahr einer fälschlichen Detektion eines Einwegempfangs, bei zu langem vorgegebenem Zeitraum 125 be- steht die Gefahr einer fälschlichen Detektion eines Mehrwert- empfangs.

Die erste Empfangsstation MS1 umfaßt nun weiterhin einen ers- ten Detektor DET1 zur Durchführung eines Verfahrens zur Ent- zerrung und Entspreizung der empfangnen Datensignale. Dazu kann beispielsweise ein Joint Detection Verfahren angewendet werden oder ein Rake-Empfänger eingesetzt werden. Der erste

Detektor DET1 ist über einen ersten steuerbaren Schalter SWS mit dem Ausgang der Datenaufbereitungseinheit DPU verbindbar.

Die erste Empfangsstation MS1 umfaßt außerdem einen zweiten Detektor DET2 zur Durchführung eines Verfahrens zur Datende- tektion lediglich durch Entspreizung der empfangenen Daten- signale. Dazu kann beispielsweise ein zweiter Korrelations- empfänger eingesetzt werden. Der zweite Detektor DET2 ist al- ternativ zum ersten Detektor DET1 über den ersten steuerbaren Schalter SWS mit dem Ausgang der Datenaufbereitungseinheit DPU verbindbar.

Über einen zweiten steuerbaren Schalter SS ist wahlweise der erste Detektor DET1 oder der zweite Detektor DET2 mit einem Datenausgang EX verbindbar, der die detektierten Daten einer Weiterverarbeitung zuführt.

Die Ansteuerung der beiden steuerbaren Schalter SWS, SS er- folgt durch die Auswertevorrichtung EW. Das vom ersten De- tektor DET1 durchzuführende Verfahren zur Entzerrung und Ent- spreizung benötigt zumindest für den Entzerrungsvorgang die Kanalschätzung der Übertragungseigenschaften des ersten Funk- kanals RC, die vom ersten Korrelationsempfänger COR1 an den ersten Detektor DET1 geliefert wird.

Die Auswertevorrichtung EW steuert nun die beiden steuerba- ren Schalter derart an, daß sie den ersten Detektor DET1 mit der Datenaufbereitungseinheit DPU und dem Datenausgang EX verbinden, wenn Mehrwegempfang festgestellt wird. Bei detek- tiertem Einwegempfang hingegen steuert die Auswertevorrich- tung EW die beiden steuerbaren Schalter derart an, daß sie den zweiten Detektor DET2 mit der Datenaufbereitungseinheit DPU und dem Datenausgang EX verbinden.

Für die in jedem Fall erforderlichen Entspreizung durch den ersten Detektor DET1 oder den zweiten Detektor DEt2 sind in der ersten Empfangsstation MS1 die der ersten Empfangsstation

zugeordneten Codeinformationen abgelegt und den beiden Detek- toren zugeführt. Dies ist in Figur 1 aus Gründen der Über- sichtlichkeit nicht dargestellt.

Für die Übertragung im Uplink umfaßt die erste Empfangsstati- on MS1 eine weitere Datenquelle DGR, von der Datensignale und gegebenenfalls Referenzsignale über die Sende- /Empfangsschaltung SER und die zweite Antenne ATE zur Basis- station BS1 übertragen werden. Anhand der im Uplink übertra- genen Referenzsignale kann der Kanalschätzer CES beispiels- weise durch den beschriebenen Korrelationsempfang den in Fi- gur 1 nicht dargestellten Funkkanal im Uplink schätzen und die Schätzung für die Vorentzerrung im Filter FI verwenden wie beschrieben.

Durch die Vorentzerrung mit dem Filter FI ist es möglich, das Filter FI zusammen mit dem ersten Funkkanal RC als Übertra- gungskanal zu betrachten und in der ersten Empfangsstation eine Gesamtimpulsantwort für diesen Übertragungskanal zu schätzen. Dies ist die Voraussetzung dafür, eine Entzerrung der über diesen Übertragungskanal übertragenen Datensignal in der ersten Empfangsstation zu ermöglichen. Die Entzerrung in der ersten Empfangsstation berücksichtigt somit auch eine fehlerhafte Vorentzerrung durch das Filter FI, die sich ins- besondere dann ergibt, wenn sich beispielsweise aufgrund ei- ner entsprechend schnellen Relativbewegung der ersten Emp- fangsstation gegenüber der Basisstation BS1 die Eigenschaften des ersten Funkkanals RC so schnell ändern, dass die Schät- zung der Übertragungseigenschaften des ersten Funkkanals RC aufgrund der Ermittlung der Übertragungseigenschaften im Uplink zum Zeitpunkt der nachfolgenden Übertragung über den ersten Funkkanal nicht mehr aktuell ist. Die Entzerrung in der ersten Empfangsstation eliminiert dann die durch fehler- hafte Vorentzerrung noch vorhandene MAI und ISI.

Voraussetzung für die Berücksichtigung der Vorentzerrung bei der Entzerrung ist die Verwendung eines Filters FI mit wäh-

rend der Dauer BL eines Bursts BU konstanten Koeffizienten, die sich jedoch von Burst zu Burst in Abhängigkeit der Kanal- schätzung im Uplink mittels dem Kanalschätzer CES ändern kön- nen.

In der ersten Empfangsstation MS1 wird der erste Funkkanal RC mit Hilfe des zugeordneten und durch den ersten Korrelations- empfänger COR1 wie beschrieben detektierten vorentzerrten Re- ferenzsignals geschätzt. Die Schätzung beschreibt nicht nur den ersten Funkkanal RC selbst, sondern wie beschrieben die Kombination aus dem ersten Funkkanal RC und dem Filter FI.

Zusätzlich wird bei dieser Schätzung auch die HF- Verarbeitung, die in der Basisstation BS1 die Sende- /Empfangsvorrichtung SES mit einem HF-Filter, einem Leis- tungsverstärker und einer Verdrahtung und die in der ersten Empfangsstation die Sende-/Empfangsschaltung SER mit einem HF-Filter, einem Verstärker, einem ZF-Filter, einem Basis- band-Filter und einer Verdrahtung umfaßt, berücksichtigt. HF- Filter, ZF-Filter, Basisband-Filter, Verstärker und Verdrah- tung sind in der Figur 1 nicht dargestellt.

Dies hat den Vorteil, daß alle auf der Kanalschätzung basie- renden Funktionen der ersten Empfangsstation MS1, insbesonde- re die Synchronisierung der ersten Empfangsstation, auf die Basisstation BS1 mittels eines Referenzsignals, gegenüber ei- nem System ohne Vorentzerrung beibehalten werden können. Das System mit Filter-Vorentzerrung ist nämlich einem System ohne Vorentzerrung äquivalent, bei dem der erste Funkkanal RC um das Filter FI erweitert ist. Dies bedeutet insbesondere fol- gende Vorteile : Trotz Vorentzerrung können entzerrende Verfahren wie bei- spielsweise JD-Verfahren (Joint Detection) oder ein Rake- Empfänger zur Detektion eingesetzt werden. Da die Vorentzer- rung in der Empfänger-Kanalschatzung voll berücksichtigt wird, wird sie durch ein solches entzerrendes Verfahren, das

die Gesamtkanalschätzung verwendet, automatisch ebenfalls be- rücksichtigt.

Auf den Referenzsignalen basierende Synchronisations- Mechanismen können unverändert weiterverwendet werden. Die aufgrund der Vorentzerrung nötige Veränderung der Synchroni- sation gegenüber einem System ohne Vorentzerrung wird automa- tisch durch die durch Vorentzerrung veränderten Referenzsig- nale berücksichtigt.

Auch die HF-Übertragungseigenschaften der Basisstation 1 und der ersten Empfangsstation sind in den Kanalschätzungen der ersten Empfangsstation enthalten. Die HF- Übertragungseigenschaften in der Rückwärtsstrecke im Uplink sind im durch den Kanalschätzer CES mitgeschätzten Filter FI enthalten. Die HF-Übertragungseigenschaften in der Vorwärts- strecke im Downlink werden in der ersten Empfangsstation MS1 direkt mitgeschätzt. Laufzeitunterschiede durch unterschied- liche HF-Übertragungseigenschaften in Rückwärts-und Vor- wärtsstrecken, werden dabei automatisch durch die auf den Re- ferenzsignalen basierende Synchronisation berücksichtigt.

Durch Übertragung von Referenzsignalen von der Basisstation BS1 zur ersten Empfangsstation MS1 kann die erste Empfangs- station auf die Übertragung der für die erste Empfangsstation bestimmte Signale synchronisiert werden, wobei durch die Vor- entzerrung der Referenzsignale in der Basisstation BS1 die Eigenschaften des Rücksignals im Uplink für die Synchronisie- rung berücksichtigt werden, die in der Regel eine Phasendre- hung zur Folge haben.

Durch die Prüfung in der ersten Empfangsstation MS1 auf Mehr- wegempfang und die davon abhängige Auswahl der Detektionsart ist eine Signalisierung seitens der Basisstation BS1 über die in der ersten Empfangsstation MS1 zu verwendende Datendetek- tion nicht mehr erforderlich.

Es kann auch zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, eine Vorentzerrung mit Filterung in mindestens einer der Empfangs- stationen für die Übertragung im Uplink vorzusehen und eine bislang für die Empfangsstationen beschriebene Datendetektion in entsprechender Weise in der Basisstation für die Detektion der im Uplink übertragenen Daten in der Basisstation vorzuse- hen.

Das oben beschriebene mehrkanalige Übertragungsverfahren zwi- schen der Basisstation und den Empfangsstationen, die im fol- genden auch als Nutzer bezeichnet werden, und bei dem die Ü- bertragungseigenschaften aller Funkkanäle, die verantwortlich für ISI sind, und die Codes aller Funkkanäle, die verantwort- lich für MAI sind, berücksichtigt werden, wird im folgenden durch mathematische Formeln beschrieben. Diese Formeln können entweder durch ein entsprechendes Programm oder entsprechende Hardwarebausteine, die diese Formeln implementieren, reali- siert werden.

Figur 3 zeigt einen zeitlichen Ablauf bei TDD-Betrieb mit Vorentzerrung. Bei einem ersten Schritt 200 sendet die erste Empfangsstation MS1 Referenzsignale zur Schätzung der Über- tragungseigenschaften des ersten Funkkanals RC an die Basis- station BS1. Diese Kanalschätzung wird in einem zweiten Schritt 205 nach Empfang der Referenzsignale in der Basissta- tion BS1 durchgeführt. Anschließend findet im Modulator MOD eine Spreizung und im Filter FI eine Vorentzerrung der an die erste Empfangsstation MS1 zu übertragenden Signale in einem dritten Schritt 210 statt. Die vorentzerrten Signale werden dann von der ersten Empfangsstation MS1 in einem vierten Schritt 215 empfangen und werden dort nach Prüfung durch die Auswertevorrichtung EW entweder entzerrt und entspreizt oder nur entspreizt.

Figur 1 zeigt wie beschrieben die Basisstation BS1 zur Kanal- schätzung in der Rückwärtsstrecke und zum Senden der vorent-

zerrten Signale. Figur 3 zeigt wie beschrieben den zeitlichen Ablauf des Verfahrens.

Im folgenden wird ein möglicher Algorithmus zur Berechnung der vorentzerrten Filter beschrieben. Die Beschreibung er- folgt im Basisband, also diskret. Die Daten werden blockweise übertragen.

Kern der Erfindung ist insbesondere ein spezieller Algorith- mus zur Vorentzerrung durch Filter. Statt durch Pseudoinver- sen-Bildung einer Matrix Z, werden die Filter durch Berech- nung einer Matrix (ZH#Z+##YH#Y)-1#ZH bestimmt. Der Algorithmus wird im Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Erfindung hat gegenüber dem Pseudoinversen-Verfahren insbesondere den Vorteil, weniger Fehler-behaftete Detektionsergebnisse zu liefern. Da zur Vorentzerrung Filter eingesetzt werden, kann das Verfahren gleichzeitig mit JD-Empfängern (Joint detecti- on) verwendet werden.

Der erfinderische Schritt der vorgeschlagenen Erfindung be- steht insbesondere in der Verwendung der Matrix (zH-z+i-YH-Y)--ZH anstelle der Pseudoinversen Z'von Z.

Ausführungsbeispiel : UMTS TDD-Modus : CDMA-System * Burstweise Übertragung, Burst enthält Referenzsignal zur Kanalschätzung (vgl. Figur 4) * TDD-Betrieb Kanalschatzung in der Rückwärtsstrecke, Vorentzerrung in der Vorwärtsstrecke * Vorentzerrung durch Filterung. Die im kodierten Gesamtsig- nal enthaltenen verschieden CDMA-kodierten Teilsignale werden verschieden gefiltert.

Figur 6 zeigt die Sende-und Empfangsvorrichtung zur Kanal- schätzung in der Rückwärtsstrecke und zum Senden der vorent- zerrten Signale. Figur 7 zeigt den zeitlichen Ablauf des Ver- fahrens.

Im Folgenden wird der Algorithmus zur Berechnung der vorent- zerrenden Filter beschrieben. Die Beschreibung erfolgt im Ba- sisband, also diskret. Die Daten werden Blockweise übertra- gen. Sei d(k) = d(k)1,...,d(k)M), k = 1,...,K der Vektor der M zu ü- bertragenden Datensymbole des k-ten Nutzers. Mit den CDMA- Codes c (k) = (c (k) l,..., c (k) Q), k=l,..., K und den Matrizen c(k)t = transponierter Vektor c (k) lässt sich das CDMA-kodierte Datensignal des k-ten Nutzers x(k)t schreiben als x(k)T = C(k)#d(k)T Diese Signale werden nach der Modulation linear gefiltert.

Die Filter-Koeffizienten seien mit pv(k), v = 1,..., V (V = fest- zulegende Filterlänge) bezeichnet. Die Filterung kann in Mat- rixschreibweise geschrieben werden als : X(k)#p(k)T<BR> wobei

Die gefilterten Signale werden zum Sendesignal t aufsummiert : tT = D#X#pT mit

p = (p(1),...,p(K)) Anschließend wird dieses Summensignal über Mehrwegekanäle zum Empfänger übertragen. Mit den Impulsantworten h(k) = (h1(k),...,hw(k)) (W = Kanallänge), dem additiven Rauschen n(k) = (n(k)1,...,n(k)M#Q+W-1), k=1,..., K der verschiedenen Nutzerübertragungskanäle und den Faltungsmatrizen

empfängt der k-te Empfänger des Systems also das Signal s(k)T = H(k)#D#X#pT + n(k)T Der matched filter'-Empfänger (1-Finger-Rake-Empfänger) zum k-ten Nutzercode c(k)

demoduliert das Empfangssignal zu d (k)T = R(k)H#s(k)T R(k)H = konjugiert transponierte Matrix R(k) Mit den Zusammenfassungen n = (n(1),...,n(K)) und der Vervielfachungsmatrix DT, erhält man als Gesamtvek- tor aller demodulierter Signale : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> # = RH#H#DT#D#X#pT + RH#nT<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> = Z#pT + RH#nT mit <BR> <BR> <BR> <BR> Z : = RH#H#DT#Y<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Y=D-X

Hieraus folgt, dass die Abweichung von d zu d minimal wird, wenn für p die folgende Pseudoinversenlösung gewählt wird [5] : T zt d T Z'bezeichnet die Pseudoinverse der Matrix Z. Diese Lösung berücksichtigt nicht, dass das zu sendende Signal eine vorge- gebene Sendeleistung haben muss. Dies muss durch anschließen- de Skalierung noch sicher gestellt werden. Die resultierende Gesamtlösung ist dann aber nicht mehr optimal, sondern führt zu unnötig Fehler-behafteten Detektionen.

Weniger Fehler-behaftete Detektionen erreicht man durch Mini- mierung der Abweichung d-d unter der Nebenbedingung vorgege- bener Sendeleistung : =const.

Die Filterkoeffizienten haben dann die Form T = (ZH#Z+##YH#Y)-1#ZH#dT A ist ein freier Parameter, über den die Detektionsergebnis- se optimiert werden können. Der Grenzert ##0 entspricht der Pseudoinversenlösung. Der hier vorgeschlagene Algorithmus berücksichtigt die Nebenbedingung vorgegebener Sendeleistung exakter. Daher liefert er bessere Detektions-Egebnisse. Das optimale # hängt vom Signal zu Interferenz-Verhältnis EBIN, ab.

Das Sendesignal D#X#pT ist gegenüber dem nicht vorentzerrten Signal K x (k) um V-1 Komponenten verlängert. Um Interferen- zen aufeinanderfolgender Bursts zu vermeiden, wird daher nur das um V-1 Komponenten verkürzte Signal gesendet.

Neben den Datensignalen werden für jeden Nutzer eigene Refe- renzsignale übertragen. Das einem Nutzer zugeordnete Refe- renzsignal wird ebenfalls mit dem für sein Datensignal er- rechneten Vorentzerrungsfilter gefiltert (Figur 8, oben

links). Im Empfänger wird der Nutzerkanal mit Hilfe des zuge- ordneten vorentzerrten Referenzsignals geschätzt (Figur 8, oben rechts). Die Schätzung beschreibt nicht nur den Mobil- funkkanal, sondern die Kombination aus Mobilfunkkanal, Vor- entzerrungsfilter und HF-Verarbeitung (im Sender bestehend aus Switch, HF-Filter, Leistungsverstärker und Verdrahtung, im Empfänger bestehend aus Switch, HF-Filter, Verstärker, ZF- Filter, Basisband-Filter und Verdrahtung) (Figur 8, oben).

Dies hat den Vorteil, dass alle auf der Kanalschätzung basie- renden Funktionen des Empfängers gegenüber einem System ohne Vorentzerrung beibehalten werden können. Das System mit Fil- ter-Vorentzerrung ist nämlich einem System ohne Vorentzerrung äquivalent, bei dem der Mobilfunkkanal um das Vorentzerrungs- filter erweitert ist. Dies bedeutet insbesondere folgende Vorteile : 1. Trotz Vorentzerrung können JD-Verfahren (joint detection) zur Detektion eingesetzt werden. Da die Vorentzerrung in der Empfänger-Kanalschätzung voll enthalten ist, wird sie durch JD-Verfahren welche die Gesamtkanalschätzung verwen- den automatisch berücksichtigt.

2. Auf den Referenzsignalen basierende Synchronisations- Mechanismen können unverändert weiter verwendet werden.

Die aufgrund der Vorentzerrung nötige Veränderung der Syn- chronisation (gegenüber einem System ohne Vorentzerrung) wird automatisch durch die veränderten Referenzsignale be- rücksichtigt.

Gemeinsame Vorentzerrung und gemeinsame Detektion lassen sich somit in vorteilhafter Weise gleichzeitig verwenden, wenn die Vorentzerrung durch Filter vorgenommen wird.

Auch die HF-Übertragungseigenschaften von Sender und Empfän- ger sind in den Kanalschätzungen des Empfängers enthalten. Die HF-Übertragungseigenschaften in der Rückwärtsstrecke sind im mitgeschätzten Vorentzerrungsfilter enthalten. Die HF- Übertragungseigenschaften in der Vorwärtsstrecke werden di- rekt mitgeschätzt. Laufzeitunterschiede durch unterschiedli-

che HF-Übertragungseigenschaften in Rückwärts-und Vorwärts- strecke, die bei Vorentzerrung nach [3] eine Korrektur im Empfänger erfordern, werden hier automatisch durch auf Refe- renzsignalen basierende Synchronisationsmechanismen berück- sichtigt.

Figur 9 zeigt Simulationsergebnisse für die Abhängigkeit der Detektionsfehlerrate von A, die in mindestens einem Vorver- such gewonnen wurden. Durch den neuen Algorithmus (Roptl) läßt sich die Detektionsfehlerrate gegenüber dem Pseudoinver- sen-Algoritmus ( =0) erheblich verbessern. Die Abbildung zeigt außerdem, daß das optimale X vom Signal zu Interferenz- verhältnis SN1 mit SNk abhängt.

Diese Referenzmessungen entsprechend Figur 7 werden zweckmä- ßigerweise abgespeichert und dem Kanalschätzer in der Basis- station zur Vorentzerrung bei Downlinkübertragung bereitge- stellt. Zusammenfassend betrachtet wird also zur Daten- /Nachrichtenübertragung zwischen mindestens einer Basisstati- on wie z. B. BS1 und mindestens einer Mobilstation wie z. B.

MS1 eines Funkkommunikationssystems in der Basisstation BS1 eine Vorentzerrung der zu übertragenden Signale vorgenommen.

Dazu wird der Signal-/Rauschverhältnis (SN1) mindestens eines Testsignals wie z. B. TS1 in Figur 7, das von der jeweiligen Mobilstation wie z. B. MS1 an die zugordnete Basisstation wie z. B. BS1 gesendet wird, im aktuell vorliegenden Funkkanal zwischen der Basisstation und der jeweilig zugeordneten Mo- bilstation in der Basisstation bestimmt. Aufgrund dieses ge- messenen Signal-/Rauschabstandes im aktuellen Funkkanal wird mindestens ein Entzerrparameter wie z. B. Xoptl in Figur 9 für die Vorentzerrung des Funkkanals beim Übertragen von Signalen von der Basisstation an die Mobilstation aus einer bereitge- stellten Vielzahl von Entzerrparametern X derart ausgewählt wird, daß die Detektions-Fehlerrate BER bei diesem gemessenen Signal-/Rauschverhältnis minimal wird. Die Entzerrparameter X sind dabei unterschiedlichen Signal-/Rauschabständen (SN1 mit SNk) und Detektions-Fehlerraten BER zugeordnet sowie in min- destens einem Vorversuch ermittelt und zur Auswertung bereit- gestellt worden.