Bei der Übertragung von Nachrichten von einem Sender, z. B. einem Mobilfunk-Endgerät, an einen Empfänger, z. B. eine Mo- bilfunk-Basisstation hängt die über einen bestimmten Kanal übertragbare Nachrichtenmenge von der verfügbaren Bandbreite, von der verfügbaren Übertragungszeit und vom Störabstand ab.

Soll ein Kanal von mehreren Sendern gleichzeitig genutzt wer- den, kann z. B. die verfügbare Bandbreite auf die verschiede- nen Sender aufgeteilt werden ("FDMA"= frequency division multiple access). Alternativ oder zusätzlich können jedem Sender jeweils bestimmte Zeitfenster auf der Zeitachse zuge- ordnet sein ("TDMA"= time division multiple access). Demge- genüber nutzen bei CDMA-Verfahren ("CDMA"= code division multiple access) alle Sender fortdauernd das gesamte Fre- quenzband. Die Trennung zwischen den Signalen einzelner Sen- der kann z. B. durch unterschiedliche Codes erfolgen.

Bei W-CDMA-Mobilfunksystemen ("W-CDMA"= wideband code divi- sion multiple access), beispielsweise bei UMTS- Mobilfunksystemen, kommuniziert eine Basisstation mit einer Vielzahl von mobilen Endgeräten, die sich (momentan) in einer der Basisstation zugeordneten Zelle befinden. Zum Senden von Informationen von den Endgeräten zur Basisstation (Kommunika- tion in"uplink"-Richtung) werden sog. Spreizcodes verwendet ("spreading codes"). Ein einzelnes zu übertragendes Datenbit wird mit Hilfe des jeweiligen Spreizcodes zu einer Chipfolge

aufgespreizt. Da die verwendeten Spreizcodes zueinander nicht orthogonal sind, kommt es zu Interferenzen, z. B. zu Interfe- renzen mit von Endgeräten anderer Zellen ausgesendeten Signa- len ("inter cell interference"), sowie zu Interferenzen zwi- schen den Signalen der einer bestimmten Zelle zugeordneten Endgeräten ("intra cell interference"). Hierbei kann es sich um Interferenzen eines von einem bestimmten Endgerät ausge- sendeten Signals mit den von anderen Endgeräten der gleichen Basisstation ausgesendeten Signalen handeln ("multi user in- terference"), oder um Interferenzen zwischen von einem be- stimmten Endgerät ausgesendeten, jedoch verschiedenen Daten- bits zugeordneten Signalen ("inter symbol interference").

Auch orthogonale Sequenzen können aufgrund von Laufzeitunter- schieden deorthogonalisiert werden, so dass auch bei orthogo- nalen Sequenzen Interferenzen auftreten können.

Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, mit denen Inter- ferenzen zwischen den einer bestimmten Zelle zugeordneten mo- bilen Endgeräten unterdrückt werden können. Beispielsweise wird bei der seriellen Interferenzunterdrückung ("serial in- terference cancellation") zunächst in einer ersten Stufe in der Basisstation das von dem am stärksten empfangenen Endge- rät stammende Datenbit-Signal ermittelt. Dann wird durch Re- Modulation die Interferenz mit den anderen Endgeräten ge- schätzt, und das Interferenz-Schätzsignal von den von den Endgeräten empfangenen Signalen subtrahiert. In einer zweiten Stufe wird das von dem zweitstärksten Endgerät stammende Da- tenbit-Signal ermittelt, und das durch Re-Modulation gewonne- ne Interferenz-Schätzsignal von den von den Endgeräten emp- fangenen Signalen subtrahiert, usw. Ein Nachteil hierbei ist unter anderem, dass die erforderlichen Signal-Remodulationen zu einem hohen Schaltungsaufwand führen. Außerdem wirken sich in den ersten Stufen gemachte Schätzfehler nachteilig auf die Bitfehlerquoten sämtlicher nachfolgender Stufen aus.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, neuartige adaptive CDMA-Inter- ferenzunterdrückungsverfahren, sowie neuartige Empfangsein-

richtungen für CDMA-Nachrichtenübertragungssysteme zur Verfü- gung zu stellen.

Sie erreicht dieses und weitere Ziele gemäß einem ersten As- pekt der vorliegenden Erfindung dadurch, dass eine Empfangs- einrichtung für ein CDMA-Nachrichtenübertragungssystem zur Verfügung gestellt wird, welche einen Rake-Empfänger auf- weist, welcher aus von mehreren verschiedenen Sendeeinheiten gemeinsam empfangenen Signalen ein einer bestimmten Sendeein- heit zugeordnetes Signal herausfiltert, eine adaptive Inter- ferenzunterdrückungseinrichtung, welche in dem herausgefil- terten Signal enthaltene Interferenzen unterdrückt, und eine Koeffizientenaktualisiereinrichtung, die Filterkoeffizienten berechnet, die zur Interferenzunterdrückung verwendet werden, wobei die Interferenzunterdrückungseinrichtung eine Mehrpha- senstruktur aufweist, und wobei die zur Interferenzunterdrü- ckung verwendeten Filterkoeffizienten in Abhängigkeit von der momentanen Phase gewählt werden, in der sich die Interferenz- unterdrückungseinrichtung befindet.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wel- cher insbesondere zur Unterdrückung von"multi user interfe- rence"geeignet ist, weist eine Empfangseinrichtung für ein CDMA-Nachrichtenübertragungssystem einen ersten Rake- Empfänger auf, welcher aus von mehreren verschiedenen Sende- einheiten gemeinsam empfangenen Signalen ein einer ersten Sendeeinheit zugeordnetes Signal herausfiltert, einen zweiten Rake-Empfänger, welcher aus den von den mehreren verschiede- nen Sendeeinheiten gemeinsam empfangenen Signalen ein einer zweiten Sendeeinheit zugeordnetes Signal herausfiltert, und eine adaptive Interferenzunterdrückungseinrichtung, welche in dem der ersten Sendeeinheit zugeordneten, herausgefilterten Signal enthaltene Interferenzen unterdrückt, wobei die Inter- ferenzunterdrückungseinrichtung eine"soft-bit"Entschei- dungseinrichtung enthält, welcher als Eingabesignal das der zweiten Sendeeinheit zugeordnete, herausgefilterte Signal zu- geführt wird, und deren Ausgabesignal zur Berechnung von in

dem der ersten Sendeeinheit zugeordneten, herausgefilterten Signal enthaltenen Interferenzen verwendet wird.

Bei Verwendung einer"soft bit"Entscheidungseinrichtung wird das z. B. im Zahlenbereich zwischen + und-m liegende her- ausgefilterte Signal nicht wie bei"hard bit"Entscheidungs- einrichtungen genau z. B. entweder auf die Zahl + 1 oder auf die Zahl-1 abgebildet, sondern auf einen z. B. zwischen den Zahlen + 1 und-1 liegenden Zahlenbereich. Wie in Simulatio- nen gezeigt wurde, kann durch den Einsatz von"soft bits"die Bitfehlerrate in CDMA-Nachrichtenübertragungssystemen verrin- gert werden. Vorteilhaft werden die von der Entscheidungsein- richtung gelieferten"soft bits"auf Bit-bzw. Symbolebene, d. h. nach dem Despreizen verwendet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wel- cher insbesondere zur Unterdrückung von"inter symbol inter- ference"geeignet ist, wird eine Empfangseinrichtung für ein CDMA-Nachrichtenübertragungssystem zur Verfügung gestellt, welche einen Rake-Empfänger aufweist, welcher aus von mehre- ren verschiedenen Sendeeinheiten gemeinsam empfangenen Signa- len ein einer bestimmten Sendeeinheit zugeordnetes Signal herausfiltert, und eine adaptive Interferenzunterdrückungs- einrichtung, welche in dem herausgefilterten Signal enthalte- ne Interferenzen unterdrückt, wobei die Interferenzunterdrü- ckungseinrichtung eine"soft-bit"Entscheidungseinrichtung enthält, welcher als Eingabesignal das herausgefilterte Sig- nal zugeführt wird, und deren Ausgabesignal zur Berechnung von in dem herausgefilterten Signal enthaltenen Interferenzen verwendet wird.

Verfahrensmäßig erreicht die Erfindung das oben genannte und weitere Ziele durch die Gegenstände der Ansprüche 8 und 11.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels und der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt : Figur 1 eine schematische Darstellung eines W-CDMA- Mobilfunkübertragungssystems ; Figur 2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts der in Fig. 1 gezeigten Empfangseinheit mit einer In- terferenzunterdrückungseinrichtung gemäß der vor- liegenden Erfindung ; und Figur 3 eine schematische Darstellung eines Abschnitts der in Fig. 1 gezeigten Empfangseinheit mit mehreren Interferenzunterdrückungseinrichtungen.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines W-CDMA Mo- bilfunkübertragungssystems 1. Dieses weist eine erste Sende- einheit 2, hier : ein erstes Mobilfunkgerät, eine zweite Send- einheit 3, hier : ein zweites Mobilfunkgerät, eine Empfangs- einheit 4, hier : eine Basisstation, sowie eine Anzahl (K-2) weiterer, hier nicht dargestellter Sendeeinheiten auf.

Ein von einer bestimmten Sendeeinheit 2 zu übertragendes Da- tenbit d wird zunächst mit Hilfe eines Spreizcodes C, der in einer der Sendeeinheit 2 zugeordneten Speichervorrichtung 2a abgespeichert ist, zu einer Bitfolge aufgespreizt. Die erhal- tene Bitfolge wird mit Hilfe eines ebenfalls in der Speicher- vorrichtung 2a abgespeicherten Pseudo-Zufallscodes S verwür- felt, und die so erhaltene Bitfolge dann zur Empfangseinheit 4 übertragen.

Das in der Empfangseinheit 4 von einer bestimmten Sendeein- heit 2 empfangene Signal e kann somit durch die folgende Gleichung beschrieben werden : (1) e = HSCd + noise

Dabei stellt die Matrix A = HSC die die Spreizung, die Ver- würfelung, und die Faltung durch die Übertragung (Übertra- gungsmatrix H) berücksichtigende, effektive Systemmatrix dar, und d den Vektor der Datensymbole. Aufgrund der periodisch- zeitvarianten Struktur des Pseudozufallscodes S ändert sich die Systemmatrix A ebenfalls periodisch.

Das von der Empfangseinheit 4 von sämtlichen K Sendeeinheiten 2,3 insgesamt empfangene Signal genügt somit der folgenden Gleichung : (2) eall = Z Au du + noise Gemäß Fig. 2 weist die Empfangseinheit 4 für jede der ihr zu- geordneten K Sendeeinheiten 2,3 einen herkömmlichen Rake- Empfänger 5,6, eine Entscheidungseinrichtung 8, 9, und eine Interferenzunterdrückungseinrichtung 10,11 auf. Jedem Rake- Empfänger 5,6 wird das von der Empfangseinheit 4 empfangene Gesamtsignal zugeführt. Der jeweilige Rake-Empfänger 5,6 führt dann auf herkömmliche Weise eine auf die ihm jeweils zugeordnete Sendeeinheit 2,3 abgestimmte Filterung des Ge- samtsignals durch. Die Ausgabe des u-ten Rake-Empfängers 5,6 kann dann durch die folgende Gleichung beschrieben werden : (3) ru = X Au Au'du'+ noise Dabei stellt die Matrix ATU die Transponierte der für die je- weilige Sendeeinheit 2,3 geltenden Systemmatrix dar. Die Matrix BUU = ATU Au beschreibt-für u'ungleich u-die "multi user interference", und-für u'gleich u-die"inter symbol interference". Die Interferenzmatrix Buu'weist eben- falls eine periodisch-zeitvariante Struktur mit einer Periode von 1 = p/Q auf, wobei p die Periode des Pseudo-Zufallscodes S, und Q der Spreizfaktor des Spreizcodes C ist.

Die periodisch-zeitvariante Struktur wird z. B. im Fall von

W-CDMA durch die Kombination von Spreizcode (typ. Länge 4 bis 128 chips) und Scramblingcode (Länge 256 chips bei einem short scrambling code oder 38400 chips bei einem long scrambling code) bedingt, wobei ein effektiver Spreizcode durch Kombination von Spreizcode und Scramblingcode entsteht.

Bei einem"short-scrambling-code"der Länge 256 chips und bei einem Spreizcode mit Spreizfaktor 64 gliedert sich die Länge von 256 chips beispielsweise in 4 Abschnitte zu je 64 chips, wobei jeder Abschnitt einem Datensymbol entspricht. Für jedes Symbol in diesen 4 Abschnitten gilt damit ein anderer effek- tiver Spreizcode. Erst mit einer folgenden Periode von 256 chips wiederholt sich der effektive Spreizcode wieder, wo- durch eine periodische Struktur entsteht.

Von diesem effektiven Spreizcode sind auch Kreuzkorrelations- eigenschaften zwischen einzelnen Teilnehmersignalen (Usersig- nalen) auf Symbolebene abhängig, weshalb auch für diese Kreuzkorrelationseigenschaften eine entsprechende Periodizi- tät gilt.

Zu beachten ist, dass bei einem konstanten physikalische Ka- nal innerhalb einer Periode stark unterschiedliche Kreuzkor- relationen auftreten. Es ist daher nicht möglich, diesen durch ein adaptives Filter zu folgen. Jedoch ist demgegenüber beim konstanten physikalischen Kanal die Kreuzkorrelation für den gleichen Abschnitt in zwei aufeinanderfolgenden Peri- oden gleich. Eine adaptive Interferenzunterdrückungseinrich- tung, die Vorwissen über diese Periodizität nutzt, kann somit effektiv mit mehreren Koeffizientensätzen arbeiten, wobei ein Koeffizientensatz immer für einen Abschnitt innerhalb einer Periode gilt. Dieser Koeffizientensatz wird nur aus Kanalwer- ten innerhalb dieses Abschnitts und dem entsprechenden Spei- cherinhalt für diesen Abschnitt bestimmt. Für den nächsten Abschnitt wird auf einen anderen Koeffizientensatz umgeschal- tet. Erst im äquivalenten Abschnitt der nächsten Periode wird die Anpassung der Filterkoeffizienten fortgesetzt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird die Ausgabe jedes Rake- Empfängers 5,6 dann der dem jeweiligen Rake-Empfänger 5,6 zugeordneten Entscheidungseinrichtung 8,9, sowie der dem je- weiligen Rake-Empfänger 5,6 zugeordneten Interferenzunter- drückungseinrichtung 10,11 zugeführt.

Jede Interferenzunterdrückungseinrichtung 10,11 weist gemäß Fig. 3 eine Mehrphasenstruktur auf, wobei die Phasenzahl 1 = p/Q beträgt (hier : 3 Phasen X = 1, 2,3). Die in der jeweili- gen Interferenzunterdrückungseinrichtung 10,11 verwendeten Filterkoeffizienten werden separat für jede Phase X aktuali- siert. Beim hier gezeigten Mobilfunkübertragungssystem 1 mit K Sendeeinheiten 2,3 kann die Struktur der Interferenzunter- drückungseinrichtung 10,11 durch K21 zeitabhängige Filterko- effizientensätze w (X) u, u, (k) beschrieben werden. Jedoch wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zum Filtern und zum Aktualisieren der Filterkoeffizienten zu jedem Zeitpunkt k nur ein einzelne Phase verwendet. Aus diesem Grund ist der zum Filtern und zum Aktualisieren erforderliche Rechenaufwand unabhängig von der Phasenzahl l.

Die Filterkoeffizienten w (X) u, u, (k) werden dadurch berechnet, dass die folgende Minimier-Aufgabe gelöst wird : Dabei wird von u'=1 bis u'= K aufsummiert, wobei die Filter- koeffizienten w (X) u, u (k) Elemente der Matrix Bu," darstellen.

Die Minimier-Aufgabe (4) wird mit Hilfe der Methode der mini- malen mittleren Fehlerquadrate ("LMS"= Least Mean Square) gelöst, wobei die Approximation durch einen momentanen Fehler

ersetzt wird, wobei wiederum von u'=1 bis u'= K aufsummiert wird.

Die Gleichung zur Aktualisierung der Koeffizienten für die u- te Sendeeinheit 2,3 lautet dann wobei u'= 1... K ist. Aus Stabilitätsgründen wird im vor- liegenden Beispiel a = 0,995 gewählt.

Zur Approximation für die von den jeweiligen Sendeeinheit 2, 3 gesendeten Datenbits du werden bei der erfindungsgemäßen Interferenzunterdrückungseinrichtung 10,11 statt"hard bits" sog."soft bits"verwendet. Dabei wird ein bestimmtes, im Zahlenbereich zwischen +-und--liegendes Signal nicht genau entweder auf die Zahl + 1 oder auf die Zahl-1 abge- bildet, sondern auf einen zwischen den Zahlen + 1 und-1 liegenden Zahlenbereich. Hierzu wird beim vorliegenden Aus- führungsbeispiel die Tangenshyperbolikus-Funktion verwendet.

Konkret werden die Werte für xu (k) gemäß der folgenden Glei- chung berechnet : (7) x" (k) = tanh (ru (k)/2) Auf Grundlage dieser approximierten Werte x" (k) wird in der jeweiligen Interferenzunterdrückungseinrichtung 10,11 eine Interferenzunterdrückung entsprechend Gleichung (5) durchge- führt.

Dabei dient der in Fig. 3 gezeigte obere Zweig A der der ers- ten Sendeeinheit 2 zugeordneten Interferenzunterdrückungsein- richtung 10 zur Unterdrückung der"inter symbol interferen- ce", und die übrigen Zweige B, C zur Unterdrückung der"multi user interference".

Zunächst wird in einem ersten Schritt von den den Entschei- dungseinrichtungen 8,9 vom jeweiligen Rake-Empfänger 5,6 zugeführten Signalen in den Entscheidungseinrichtungen 7,8 gemäß Gleichung (7) der Tangenshyberbolikus gebildet. Die er- haltenen Signale x1 (k), X2 (k),..., Xk (k) werden jeweils ei- nem ersten Satz Verzögerungsglieder 13a, 13b, 13c zugeführt, und die verzögerten Signale jeweils einem zweiten Satz Verzö- gerungsglieder 14a, 14b, 14c. Die Signale x1 (k), x2 (k),..., Xk (k), die vezögerten Signale, und die zweifach verzögerten Signale werden-abhängig von der jeweils geltenden Phase mit dem von einer LMS-Koeffizientenaktualisiereinrichtung 15 gelieferten Filterkoeffizienten wfX) u, u (k) multipliziert.

Sämtliche erhaltene Signale werden in Addiergliedern 16a, b, c, d, e, f, g addiert, und dann das erhaltene Summensignal in einem Multiplizierglied 17 mit dem Faktor-1 multipliziert.

Das sich ergebende Signal stellt einen Schätzwert für die insgesamt im von der ersten Sendeeinheit 2 empfangenen Signal enthaltenen Interferenzen dar ("inter symbol interference" und"multi user interference"). Dieses Signal wird in einem Addierglied 16h mit dem von dem der ersten Sendeeinheit 2 zu- geordneten Rake-Empfänger 5 gelieferten Signal ri (k) addiert, und so für ri (k) ein korrigiertes Signal Y1 (soft) erzeugt. Zur Erzeugung des an die LMS-Koeffizientenaktualisiereinrichtung 15 gelieferten Fehlersignals el (k) wird entsprechend der Gleichung (5) das korrigierte Signal y1 (soft) einem Multipli- zierglied 20 zugeführt, welches das Signal Y1 (soft) mit dem Faktor-1 multipliziert, sowie einer entsprechend den o. g.

Entscheidungseinrichtungen 7,8 aufgebauten weiteren Ent- scheidungseinrichtung 18. Diese bildet entsprechend wie bei der Gleichung (7) vom halbierten Signal yl (soft) den Tangenshy- berbolikus. Das erhaltene Signal y1 (k) wird-abhängig von der jeweils geltenden Phase X-mit dem entsprechenden von der LMS-Koeffizientenaktualisiereinrichtung 15 gelieferten Filterkoeffizienten multipliziert, und das Multiplikations- signal in einem Addierglied 19 mit dem vom Multiplizierglied 20 erhaltenen Signal addiert. Das auf diese Weise erhaltene Fehlersignal ei (k) wird der LMS- Koeffizientenaktualisiereinrichtung 15 zugeführt, die hieraus entsprechend wie oben dargestellt die aktuellen Filterkoeffi- zienten berechnet.