DE112005003180T5

DE112005003180T5 - Störungsunterdrückung in drahtlosen Empfängern

Info

Publication number: DE112005003180T5
Application number: DE112005003180T
Authority: DE
Inventors: Xintian Mountain View Lin; Qinghua Pleasanton Li; Camille Cupertino Chen
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: GB2435188B; US7653035B2; GB0711517D0; TW200637295A; WO2006069280A1; US20060133259A1; DE112005003180B4; TWI313991B; GB2435188A

Abstract

Verfahren, umfassend die Aktualisierung einer Rauschvarianzschätzung während des Empfangs eines Datenteils eines Paketes in einem Orthogonalfrequenzmultiplex-(OFDM-)Empfänger.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen die drahtlose Kommunikation und im speziellen die Störungsunterdrückung in drahtlosen Empfängern.
Hintergrund
Immer häufiger sind verschiedene Arten drahtloser Kommunikationsvorrichtungen anzutreffen. Mit der Verbreitung drahtloser Kommunikationsvorrichtungen geht die erhöhte Wahrscheinlichkeit einher, daß diese einander stören.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt Knoten in einem drahtlosen Netzwerk;
2 und 3 zeigen Signale, die ein Paket in einem Orthogonalfrequenzmultiplex(OFDM-)System stören;
4 und 5 zeigen die Leistung von Systemen, die der Störung gemäß 2 und 3 unterliegen;
6 und 7 zeigen Ablaufdiagramme gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt Simulationsergebnisse gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
9 zeigt ein Systemschema gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung praktisch ausgeführt werden kann. Diese Ausführungsformen sind ausreichend detailliert beschrieben, um Fachleuten die praktische Ausführung der Erfindung zu ermöglichen. Es ist davon auszugehen, daß die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, obgleich unterschiedlich, einander nicht notwendigerweise ausschließen. Zum Beispiel kann ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, das/die hier im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben ist, in anderen Ausführungsformen umgesetzt werden, ohne vom Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich ist davon auszugehen, daß die Lage oder Anordnung einzelner Elemente in jeder offenbarten Ausführungsform modifiziert werden kann, ohne vom Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht als Einschränkung zu verstehen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nur durch die entsprechend auszulegenden beigefügten Ansprüche und die gesamte Bandbreite an Äquivalenten, zu denen die Ansprüche berechtigen, definiert. In den Zeichnungen bezeichnen in sämtlichen Darstellungen gleiche Bezugszeichen die gleiche oder eine ähnliche Funktionalität.
1 zeigt ein Schema zweier drahtloser Stationen: Station 110 und Station 150, sowie eine Vorrichtung für ein drahtloses persönliches Netzwerk (Wireless Personal Area Network, WPAN) 170. In einigen Ausführungsformen sind Station 110 und Station 150 Teil eines drahtlosen lokalen Netzwerkes (Wireless Local Area Network, WLAN). Beispielsweise kann/können eine oder mehrere der Stationen 110 und 150 ein Zugangspunkt in einem WLAN sein. Ebenfalls beispielsweise kann/können eine oder mehrere der Stationen 110 und 150 eine mobile Station wie zum Beispiel ein Laptop-Computer, persönlicher digitaler Assistent (Personal Digital Assistant, PDA) oder dergleichen sein. Weiterhin sind Station 110 und Station 150 in einigen Ausführungsformen Teil eines drahtlosen Weitverkehrsnetzwerkes (Wirless Wide Area Network, WWAN). Beispielsweise kann/können eine oder mehrere der Stationen 110 und 150 eine Basisstation oder eine Teilnehmereinheit sein. Obgleich in 1 nur zwei Stationen gezeigt sind, kann jede beliebige Anzahl von Stationen vorhanden sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Station 110 schließt drahtlose Schnittstelle 112 ein, und Station 150 schließt drahtlose Schnittstelle 152 sowie WPAN-Schnittstelle 158 ein. In einigen Ausführungsformen können drahtlose Schnittstelle 112 und drahtlose Schnittstelle 152 teilweise in Übereinstimmung oder vollständig in Übereinstimmung mit einem Drahtlosnetzwerkstandard arbeiten.
Beispielsweise können drahtlose Schnittstelle 112 und drahtlose Schnittstelle 152 teilweise in Übereinstimmung mit einer Norm wie der ANSI/IEEE-Norm 802.11, Ausgabe 1999, arbeiten, obgleich dies keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt. Der hier verwendete Begriff „802.11" bezieht sich auf jede frühere, gegenwärtige oder zukünftige IEEE-Norm 802.11, einschließlich unter anderem der Ausgabe von 1999. Ebenfalls beispielsweise können drahtlose Schnittstelle 112 und drahtlose Schnittstelle 152 teilweise in Übereinstimmung mit jeder beliebigen anderen Norm arbeiten, zum Beispiel jeder beliebigen IEEE-Norm zu drahtlosen Weitverkehrsnetzwerken (WWAN).
Drahtlose Schnittstelle 112 und drahtlose Schnittstelle 152 können an jede beliebige Anzahl von Antennen gekoppelt sein. In dem Beispiel von 1 ist Antenne 114 als eine an drahtlose Schnittstelle 112 gekoppelte einzelne Antenne gezeigt, und Antenne 154 ist als eine an drahtlose Schnittstelle 152 gekoppelte einzelne Antenne gezeigt, obgleich dies keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt. Beispielsweise kann Antenne 114 mehrere physikalische Antennen einschließen, und Antenne 154 kann ebenfalls mehrere physikalische Antennen einschließen.
Der „Kanal", über den Station 110 und Station 150 miteinander kommunizieren, kann viele mögliche Signalwege einschließen. Wenn sich Station 110 und Station 150 beispielsweise in einer Umgebung mit vielen „Reflektoren" befinden (zum Beispiel Wände, Türen oder sonstige Hindernisse), können viele Signale über unterschiedliche Wege eintreffen. Dieser Zustand ist als „Mehrwege-Effekt" bekannt. In einigen Ausführungsformen nutzen Station 110 und Station 150 mehrere Antennen, um den Mehrwege-Effekt vorteilhaft zu nutzen und um die Kommunikationsbandbreite zu erhöhen. Beispielsweise können Station 110 und Station 150 in einigen Ausführungsformen miteinander unter Nutzung von Multiple-Input-Multiple-Output-(MIMO-)Verfahren kommunizieren. Im allgemeinen bieten MIMO-Systeme höhere Kapazitäten durch Nutzung mehrerer Raumkanäle, die durch den Mehrwege-Effekt ermöglicht werden.
In einigen Ausführungsformen können Station 110 und Station 150 unter Nutzung des Orthogonalfrequenzmultiplexens (OFDM) in jedem Raumkanal miteinander kommunizieren. Der Mehrwege-Effekt kann frequenzselektiven Schwund einführen, der Beeinträchtigungen wie Intersymbolstörungen (ISI) verursachen kann. OFDM ist zum Teil deshalb bei der Bekämpfung von frequenzselektivem Schwund wirkungsvoll, weil OFDM in jedem Raumkanal mehrere Frequenzunterträger nutzt, so daß das von jedem Unterträger belegte Spektrum eine flachere Kanalkennlinie aufweist. Zur Korrektur von Unterträgerabschwächungen kann eine für jeden Unterträger geeignete Skalierung implementiert werden. Weiterhin kann die Datenträgerkapazität eines jeden Unterträgers in Abhängigkeit den Schwundeigenschaften des von dem Unterträger belegten Spektrums dynamisch gesteuert werden.
WPAN-Vorrichtung 170 ist an Antenne 172 gekoppelt, und WPAN-Schnittstelle 158 ist an Antenne 156 gekoppelt. Wie in 1 gezeigt, kann WPAN-Vorrichtung 170 jede beliebige Vorrichtung sein, die in der Lage ist, mit Station 150 über ein persönliches Netzwerk zu kommunizieren. Beispielsweise kann WPAN-Vorrichtung 170 eine Bluetooth-kompatible Vorrichtung, wie ein drahtloses Headset oder ein Mobiltelefon, sein. In einigen dieser Ausführungsformen kann Station 150 ein Notebook-Computer sein, und kann WPAN-Vorrichtung 170 Audioverbesserungen oder Modemfähigkeiten bieten.
Die WPAN-Kommunikationsvorgänge können Störungen der Kommunikationsvorgänge zwischen drahtloser Schnittstelle 112 und drahtloser Schnittstelle 152 verursachen. WPAN-Schnittstelle 158 ist beispielsweise ortsgleich mit drahtloser Schnittstelle 152 angeordnet und kann Störungen verursachen. Weiterhin kann WPAN-Vorrichtung 170 Störungen einer der oder beider drahtlosen Schnittstellen 112 und 152 verursachen. Andere Vorrichtungen können ebenfalls Störungen des Betriebs einer der oder beider drahtlosen Schnittstellen 112 und 152 verursachen. Beispielsweise können Vorrichtungen, wie schnurlose Telefone, Babymonitore, Mikrowellenherde und Garagentoröffner, Störungen verursachen.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schwächen die oben beschriebenen Störungen durch Anwendung verschiedener Verfahren ab. In einigen Ausführungsformen kann eine drahtlose Schnittstelle Informationen von einer anderen Vorrichtung empfangen, um die Störungsermittlung zu unterstützen. Beispielsweise kann WPAN-Vorrichtung 158 drahtloser Schnittstelle 152 ein Signal zuführen, um anzuzeigen, daß die beiden Schnittstellen ortsgleich angeordnet sind, und drahtlose Schnittstelle 152 kann ihren Störungsermittlungsalgorithmus entsprechend modifizieren. In anderen Ausführungsformen kann eine Schmalbandstörung durch eine drahtlose Schnittstelle, wie drahtloser Schnittstelle 152, ermittelt werden, ohne Informationen von einer ortsgleich angeordneten Schnittstelle zu empfangen.
Zusätzlich können verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die oben beschriebenen Störungen durch Aktualisierung einer auf empfangenen Daten beruhenden Rauschvarianzschätzung abschwächen. Beispielsweise kann eine Rauschvarianz während des Empfangs einer Datenpaketpräambel geschätzt werden, um die Störungsabschwächung zu unterstützen. Weiterhin kann die Rauschvarianzschätzung auch während des Empfangs von Daten aktualisiert werden. Durch Aktualisierung der Rauschvarianzschätzung können die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Auswirkungen von Schmalbandstörungen in jedem OFDM-Unterträger abschwächen.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wenden Sender Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) an. Beispielsweise kann ein Sender einen Datenstrom unter Anwendung von Faltungskodierung, Block-Turbokodierung, Faltungs-Turbokodierung, Low-Density-Parity-Codes (LDPC) oder sonstigen Kodierschemata kodieren. Außerdem kann er Hybrid-ARQ anwenden. Weiterhin kann ein Empfänger den Datenstrom unter Verwendung eines geeigneten Dekoders dekodieren. Beispielsweise kann ein Viterbi-Dekoder an einem Empfänger verwendet werden, um einen faltungskodierten Datenstrom zu dekodieren. Die hier verwendete Begriffe „kodieren" und „dekodieren" umfassen die mit jedem der möglichen Vorwärtsfehlerkorrekturschemata zusammenhängenden Vorgänge, einschließlich der oben aufgelisteten sowie weiterer. Weiterhin können unter Bezugnahme auf Faltungskodierung verschiedene Ausführungsformen beschrieben sein, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Beispielsweise können unter Bezugnahme auf Faltungskodierung beschriebene Ausführungsformen andere Arten der FEC anwenden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
2 und 3 zeigen Signale, die ein Paket in einem Orthogonalfrequenzmultiplex(-OFDM)-System stören. Wie in 2 und 3 gezeigt, stellt die horizontale Achse von links nach rechts den Zeitverlauf dar, und die vertikale Achse stellt die Frequenz von OFDM-Unterträgern dar. 2 und 3 zeigen zehn OFDM-Unterträger, obgleich dies keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt. Beispielsweise nutzen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine mit IEEE 802.11g kompatible drahtlose Schnittstelle, die 52 OFDM-Unterträger sendet und empfängt.
Die Pakete sind in 2 Teile unterteilt: die Präambel 202 und die Daten 204, wobei die Teilungsstelle durch eine vertikale Linie angegeben ist. Die Präambel kann jede beliebige Länge aufweisen. Beispielsweise beträgt die Zeitspanne T_p der Präambel in einigen Ausführungsformen 16 Mikrosekunden. Weiterhin liegt die Datenlänge T_d in einigen Ausführungsformen im Bereich von einigen hundert Mikrosekunden bis zu zwei Millisekunden oder darüber. Die starken horizontalen Linien 210 und 310 stellen Schmalbandstörungen dar.
2 zeigt eine mit oder vor der Präambel beginnende Störung, und 3 zeigt eine nach der Präambel beginnende Störung. Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen einen Empfänger ein, der für jeden der OFDM-Unterträger während des Empfangs der Präambel sowie während des Empfangs der Daten Rauschvarianzschätzungen vornimmt. Durch fortlaufende Aktualisierung der Rauschvarianzschätzungen können das Vorhandensein von Störungen ermittelt und deren Auswirkungen abgeschwächt werden, selbst wenn die Störung, wie in 3 gezeigt, nach der Präambel auftritt.
4 und 5 zeigen die Leistung von Systemen, die der Störung gemäß 2 und 3 unterliegen. 4 zeigt die Leistung eines Systems, das der Störung gemäß 2 unterliegt. In 4 weist der Empfänger eine exakte Rauschvarianzschätzung auf, die während des Empfangs der Präambel vorgenommen wurde. Da die Störung während der Präambel vorhanden ist, wurde die Störung als „Rauschen" gemessen, und die Rauschvarianzschätzung spiegelt die Kombination aus Rauschen und Störung genau wider. Der Dekoder im Empfänger kann diese Rauschvarianzschätzung nutzen, um die Auswirkung der Störung abzuschwächen. In Abhängigkeit von den zu der Störung verfügbaren Informationen kann das System die Störung ausgleichen oder das Gewicht des stärker rauschenden Unterträgerbeitrags reduzieren und kleinere Dekodierfehler erreichen. 4 zeigt das Ergebnis der Nutzung eines geringeren Gewichts für den rauschenden Unterträger. Die horizontale Achse ist das Signal-Rausch-Verhältnis auf der dB-Skala. Die drei Kurven stellen unterschiedliche Störleistungspegel dar. Kurve 410 weist ein Störungs-Rausch-Verhältnis (I/N) von –20 dB auf; dies entspricht im wesentlichen dem Fall, daß keine Störung vorliegt. Kurve 420 und Kurve 430 stellen I/N = 10 dB beziehungsweise I/N = 40 dB dar. Es ist zu beachten, daß die Störbandbreite lediglich 1 MHz beträgt und 802.11g eine Bandbreite von etwa 16 MHz aufweist (12 auf der dB-Skala), daher ist das Träger-Störungs-Verhältnis (C/I) etwa gleich 2 dB beziehungsweise –28 dB. Die Tatsache, daß sich die Funkleistung um lediglich den Bruchteil eines dB verschlechtert, zeigt, wie hoch die Fehlerkorrekturfähigkeit der Vorwärtsfehlerkorrektur ist, wenn die Störinformation richtig genutzt wird.
5 dient dazu, die Leistungsverschlechterung zu veranschaulichen, wenn die Rauschvarianzschätzung nach der Präambel des Paketes nicht aktualisiert wird. In der Simulation, die 5 ergeben hat, werden die Rauschvarianzschätzungen während der Datenphase des Paketes nicht aktualisiert. Da das Störsignal während der Datenphase des Paketes beginnt, ist die korrekte Rauschvarianz für den Faltungsdekoder nicht verfügbar, und der Dekoder verliert aufgrund der Störung wesentlich an Leistung, Die fehlerhafte Rauschvarianzschätzung liefert dem Faltungsdekoder nicht ausreichend Informationen, um die Entscheidungsmatrix richtig zu gewichten. Wie in 4 gezeigt, stellen die drei Kurven unterschiedliche Störleistungspegel dar. Kurve 510 weist ein I/N von –20 dB auf, Kurve 520 weist ein I/N von 10 dB auf und Kurve 530 weist ein I/N von 40 dB auf. Der Leistungsverlust nähert sich asymptotisch (Störleistung + Rauschleistung)/Rauschleistung.
Wie unten beschrieben, können, wenn in einem OFDM-Empfänger verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, die Auswirkungen eines starken Schmalband-Störsignals abgeschwächt werden. Beispielsweise kann in einem IEEE-802.11g-(OFDM-)Empfänger ein starkes Bluetooth-kompatibles Störsignal mit geringer Verschlechterung bis zu dem Pegel abgeschwächt werden, bei dem der Hochfrequenz(HF-)Eingang gesättigt ist.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Verfahren 600 stellt die Arbeitsschritte eines OFDM-Empfängers bei der Aktualisierung der Rauschvarianzschätzung während des Datenempfangs dar. Bei 610 wird die Rauschvarianz für jeden Ton in einem OFDM-Signal geschätzt. Beispielsweise kann bei 610 die Präambel eines OFDM-Datenpaketes genutzt werden, um das Datenpaket zu synchronisieren und die Rauschvarianz in jedem Ton zu schätzen. Bei 620 wird das Signal y = hx + n empfangen, wobei y, h, x und n das empfangene Signal, die Auswirkungen auf den Kanal, das gesendete Symbol beziehungsweise das Rauschen sind.
Bei 630 werden Hard-Bits (b_h) und Soft-Bits (b_s) geschätzt. Hard-Bits entsprechen einer Schätzung des gesendeten Symbols, und Soft-Bits geben die log-Likelihood an, mit der die Hard-Bits korrekt sind. In einigen Ausführungsformen kann diese Funktionalität durch Anwendung einer Funktion sym2bit(y, h, σ) implementiert sein als:
wobei N die Anzahl der Bits in b_h ist. Es ist wichtig zu beachten, daß die Abhängigkeit von der Rauschvarianz in der dritten Zeile explizit angegeben ist. In Abhängigkeit von der Größe der Quadraturamplitudenmodulations (QAM-)Konstellation kann b_h eine andere Anzahl von Bits enthalten. Beispielsweise schließen BPSK, QPSK, 16QAM und 64QAM 1, 2, 4 beziehungsweise 6 Bits ein.
Bei 640 erfolgt die FEC-Dekodierung. Beispielsweise kann bei Ausführungen mit Faltungskodierung bei 640 ein Viterbi-Dekoder verwendet werden. Der Dekoder gibt bei 642 Daten aus und führt bei 644 Fehlerinformationen zurück. Die Rückführungsinformationen aus der Dekodierung können bei 650 verwendet werden, um die Rauschvarianz zu aktualisieren. Das nächste empfangene Symbol bei 620 kann anschließend unter Verwendung der aktualisierten Rauschvarianz verarbeitet werden. Wenn ein Schmalband-Störsignal viele Rohbitfehler verursacht, wird die Rauschvarianz bei 650 aktualisiert, und der neue Rauschvarianzwert hilft, die Auswirkungen des Störsignals abzuschwächen, wenn das Symbol im verbleibenden Verfahren 600 verarbeitet wird. Zur Korrektur der früheren Symbole kann iterative Dekodierung angewendet werden.
Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wenden eine robuste Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) an, bei der ein Sender den Datenstrom kodiert und der Empfänger den Datenstrom dekodiert. Durch Ermittlung der Störung in jedem OFDM-Unterträger beziehungsweise „Ton" und Modifizierung der Rauschvarianzschätzung kann auch die Soft-Bit-Schätzung modifiziert und die Auswirkungen des Störers können abgeschwächt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Rauschvarianzschätzung auf einer Symbol-für-Symbol-Basis fortlaufend aktualisiert werden. In anderen Ausführungsformen wird die Rauschvarianzschätzung weniger häufig als auf einer Symbol-für-Symbol-Basis aktualisiert. Wie oben beschrieben, nutzen die durch 6 dargestellten Ausführungsformen eine Rückführung von der FEC-Dekodierungsstufe im Empfänger. 7, die im Anschluß beschrieben ist, stellt Ausführungsformen dar, die nicht notwendigerweise eine Rückführung von der FEC-Dekodierungsstufe aufweisen.
Es wird nun auf 7 bezug genommen, wobei bei 710 ein Signal y = hx + n empfangen wird, wobei y, h, x und n dieselbe Bedeutung haben wie obenstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Bei 720 wird die Störung, sofern vorhanden, ermittelt, bei 730 wird die dem gestörten OFDM-Ton entsprechende Rauschvarianz aktualisiert oder der gestörte Ton wird punktiert, und bei 740 werden Hard-Bits und Soft-Bits geschätzt. Nachdem Hard-Bits und Soft-Bits geschätzt wurden, kann bei 750 die FEC-Dekodierung erfolgen.
Nachstehend sind verschiedene Ausführungsformen der Vorgänge in Block 720, Block 730 und Block 740 als eine alternative Implementierung von sym2bit(y, h, σ) beschrieben, obgleich dies keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt. Beispielsweise sind in einigen Ausführungsformen die Vorgänge in Block 720, Block 730 und Block 740 in separaten Funktionen oder über verteilte Verarbeitungselemente hinweg implementiert.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die zeitliche Lokalität und Frequenzlokalität der Störung nutzen oder nicht nutzen, um deren Vorhandensein zu ermitteln und die Rauschvarianz zu aktualisieren. Beispielsweise kann die Energie eines Symbols in einem Ton mit der Energie von Symbolen in demselben Ton oder mit der Energie von Symbolen in anderen Tönen verglichen werden. Der folgende Pseudocode veranschaulicht den Algorithmus:
Um die mögliche Abhängigkeit von Zeit und Tönen zu veranschaulichen, wurden dem Ausdruck zwei Indizes hinzugefügt; der erste Index ist der zeitliche Symbolindex, der zweite steht für die Tonkennungen (tone labels). Die Entscheidungsvariable d(j, k) wird gebildet durch Mittelwertbildung aus den benachbarten n + 1 Symbolen und den benachbarten m + 1 Tönen. Um die Latenzzeit zu reduzieren, kann n gleich Null oder Eins gesetzt werden.
Weiterhin kann jede beliebige Anzahl von vorangehenden Symbolen oder nachfolgenden Symbolen in jeder beliebigen Kombination genutzt werden. Der Wert von m kann auf der Basis der zu erwartenden kohärenten Bandbreite des Störers gewählt werden. Der beste Wert für m und n kann von der Frequenz-Zeit-Kohärenz der Störquelle abhängen. Er kann von dem Netzwerkschnittstellen-Controller (NIC) auf der Basis eines früheren Logs oder Informationen anderer Komponenten geschätzt werden. Die Wahl von m = 3 ist beispielsweise ein sinnvoller Wert für eine Bluetooth-Störung. In einigen Ausführungsformen kann der „Schwellenwert" wie folgt gesetzt werden:
Der Koeffizient α kann jeden beliebigen Wert annehmen. Beispielsweise kann α einen Wert im Bereich von 2–4 annehmen. In einigen Ausführungsformen kann die Rauschvarianzschätzung offensiver sein. Beispielsweise kann die Rauschvarianz berechnet werden als:
wobei die letzten l Entscheidungsvariablen berücksichtigt werden. In einigen Ausführungsformen kann l ausreichend groß sein, um sämtliche vorangegangenen Symbole im aktuellen Paket einzuschließen.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Störsignal ermittelt werden, ohne die zeitliche Lokalität und die Frequenzlokalität der Störung zu nutzen. Beispielsweise kann im Fall einer großen Schmalbandstörung wie derjenigen, die infolge einer ortsgleich angeordneten Bluetooth-Vorrichtung vorhanden ist, die folgende sym2bit-Funktion angewendet werden:
Der Schwellenwert kann auf jeden beliebigen geeigneten Schwellenwert eingestellt werden. Beispielsweise kann der Schwellenwert für eine gegebene Anwendung heuristisch ermittelt werden. Diese sym2bit-Funktion wurde mit einem Schwellenwert zwischen 2,6 und 4,9 simuliert, und alle lieferten gute Ergebnisse. Die Simulationsergebnisse sind in 8 gezeigt.
8 zeigt Simulationsergebnisse gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Bluetooth-Störung wurde in der Simulation bei verschiedenen Störungs-Rausch-(I/N-)Verhältnissen modelliert. Die drei Kurven stellen unterschiedliche Störleistungspegel dar. Kurve 810 weist ein Störungs-Rausch-Verhältnis (I/N) von –20 dB auf; dies entspricht im wesentlichen dem Fall, daß keine Störung vorliegt. Kurve 820 und Kurve 830 stellen I/N = 10 dB beziehungsweise I/N = 40 dB dar. Es ist zu beachten, daß bei dem I/N-Verhältnis von 10 dB dieser Algorithmus etwa 2 dB an Leistung verliert. Jedoch wird mit größerer Störung (Kurve 830) die Leistung verbessert. Dies zeigt, daß dieser Algorithmus bei der Heraustrennung des größeren Störers aus dem thermischen Rauschen gut funktioniert.
9 zeigt ein Systemschema gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Systemschema gemäß 9 schließt zwei elektronische Systeme, 910 und 950, ein. System 910 schließt Prozessor 912, Speicher 914, WPAN-Schnittstelle 916, WLAN-Schnittstelle 918 und Antenne 920 ein. System 950 schließt Prozessor 952, Speicher 954, WLAN-Schnittstelle 958 und Antenne 960 ein.
Elektronisches System 910 und elektronisches System 950 können jeglicher Art sein, die über Funksignale kommunizieren kann. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen sowohl elektronisches System 910 als auch elektronisches System 950 ein System darstellen, das einen WLAN-Zugangspunkt, eine mobile Station, eine Basisstation oder eine Teilnehmereinheit sowie sonstige Kreise einschließt. Ebenfalls beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen jedes der elektronischen Systeme ein Computer, ein Handcomputer, ein zur drahtlosen Kommunikation fähiges Telefon oder jede andere Art von Kommunikationsvorrichtung sein. Weiterhin können System 910 und System 950 Knoten in einem drahtlosen Netzwerk sein, wie zum Beispiel Station 110 und Station 150 (1).
WPAN-Schnittstelle 916 kann jede Art von Schnittstelle eines persönlichen Netzwerkes sein. Beispielsweise ist WPAN-Schnittstelle 916 in einigen Ausführungsformen eine Bluetooth-kompatible Schnittstelle, die WPAN-Konnektivität für elektronisches System 910 bereitstellt. WLAN-Schnittstelle 918 und WLAN-Schnittstelle 958 können jede Art von WLAN-Schnittstelle sein, einschließlich unter anderem eine mit IEEE 802.11 kompatible Schnittstelle.
WPAN-Schnittstelle 916 und WLAN-Schnittstelle 918 sind in elektronischem System 910 ortsgleich angeordnet. In einigen Ausführungsformen bietet WPAN-Schnittstelle 916 auf Leiter 917 einen Hinweis auf ihr Vorhandensein oder ihren Betrieb. Beispielsweise kann WPAN-Schnittstelle 916 in einigen Ausführungsformen auf Leiter 917 immer dann ein Signal aktivieren, wenn sie in System 910 vorhanden ist. In anderen Ausführungsformen kann WPAN-Schnittstelle 916 auf Leiter 917 immer dann ein Signal aktivieren, wenn sie in System 910 in Betrieb ist. In einigen Ausführungsformen wird auf Leiter 917 verzichtet.
Elektronisches System 910 und elektronisches System 950 können jede der oben unter Bezugnahme auf die vorangehenden Figuren beschriebenen Ausführungsformen zur Störungsermittlung und -abschwächung nutzen. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen ein FEC-Dekoder Fehlerinformationen bereitstellen und Rauschvarianzschätzungen auf einer Symbol-für-Symbol-Basis aktualisieren. Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen ein elektronisches System zeitliche Lokalität und Frequenzlokalität zur Ermittlung von Störungen, wie oben unter Bezugnahme auf 7 beschrieben, nutzen oder nicht nutzen. Außerdem kann WLAN-Schnittstelle 918 in einigen Ausführungsformen anders arbeiten, je nachdem, ob auf Leiter 917 ein Signal aktiviert wird, um eine ortsgleich angeordnete WPAN-Schnittstelle anzuzeigen. Beispielsweise kann WLAN-Schnittstelle 918 zeitliche Lokalität und Frequenzlokalität nutzen, um Störungen zu ermitteln, wenn eine WPAN-Schnittstelle nicht ortsgleich angeordnet ist, und einen einfacheren Ansatz anwenden, wenn eine WPAN-Schnittstelle ortsgleich angeordnet ist.
Während des Betriebs lesen Prozessor 912 und Prozessor 952 Befehle und Daten aus Speicher 914 beziehungsweise Speicher 954 aus und führen in Reaktion darauf Aktionen aus.
Beispielsweise kann Prozessor 912 auf Befehle aus Speicher 914 zugreifen und Verfahrensausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchführen, wie zum Beispiel die Gesamtheit oder einen Teil von Verfahren 600 (6) oder Verfahren 700 (7) oder unter Bezugnahme auf andere Figuren beschriebener Verfahren. Prozessor 912 und Prozessor 952 stellen jede beliebige Art von Prozessor dar, einschließlich unter anderem einen Mikroprozessor, einen Digitalsignalprozessor, einen Mikrocontroller oder dergleichen.
Speicher 914 und Speicher 954 sind Speicherelemente, die jeweils einen Artikel darstellen, der ein maschinenlesbares Medium einschließt. Beispielsweise kann sowohl Speicher 914 als auch Speicher 954 einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), dynamischen Schreib-Lese-Speicher (DRAM), statischen Schreib-Lese-Speicher (SRAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), Flash-Speicher oder jegliche andere Art von Artikel darstellen, der ein von jedem der Prozessoren lesbares Medium einschließt. Speicher 914 und Speicher 954 können Befehle zur Durchführung der verschiedenen Verfahrensausführungsformen der vorliegenden Erfindung speichern.
Obgleich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich, daß auf Modifikationen und Variationen zurückgegriffen werden kann, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie für Fachleute leicht ersichtlich sein wird. Derartige Modifikationen und Variationen gelten als im Umfang der Erfindung und der beigefügten Ansprüche inbegriffen.
Zusammenfassung
Die Störungsauswirkungen werden in einem drahtlosen System durch Aktualisierung von Rauschvarianzschätzungen abgeschwächt. Rauschvarianzschätzungen können nach dem Empfang einer Präambel in einem OFDM-Empfänger aktualisiert werden.

Claims

Verfahren, umfassend die Aktualisierung einer Rauschvarianzschätzung während des Empfangs eines Datenteils eines Paketes in einem Orthogonalfrequenzmultiplex-(OFDM-)Empfänger.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktualisierung das Messen von Signalenergie in zumindest einem OFDM-Ton umfaßt.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktualisierung das Messen von Signalenergie über mehrere Symbole hinweg in zumindest einem OFDM-Ton umfaßt.
Das Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktualisierung das Messen von Signalenergie über mehrere Symbole hinweg in mehreren OFDM-Tönen umfaßt.
Das Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend die Schätzung von Soft-Bits unter Nutzung der aktualisierten Rauschvarianz.
Das Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: die Ermittlung, ob eine Bluethooth-kompatible Vorrichtung ortsgleich mit dem OFDM-Empfänger angeordnet ist; und die Wahl eines Algorithmus zur erneuten Schätzung der Rauschvarianz in Abhängigkeit davon, ob eine Bluethooth-kompatible Vorrichtung ortsgleich angeordnet ist.
Verfahren, umfassend: den Empfang eines Signals mit einer Präambel in einem Orthogonalfrequenzmultiplex-(OFDM-)System; die Schätzung einer Rauschvarianz für zumindest einen Frequenzunterträger in dem OFDM-System; den Empfang eines Signals mit Daten in dem OFDM-System; und die erneute Schätzung der Rauschvarianz aus dem Signal mit Daten.
Das Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend die Schätzung von Soft-Bits aus der erneut geschätzten Rauschvarianz.
Das Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend: die Ermittlung, ob eine ortsgleich angeordnete Vorrichtung für ein drahtloses persönliches Netzwerk (WPAN) vorhanden ist; und die Ermittlung eines Algorithmus zur Rauschvarianzschätzung in Abhängigkeit davon, ob die WPAN-Vorrichtung vorhanden ist.
Das Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung, ob eine ortsgleich angeordnete WPAN-Vorrichtung vorhanden ist, die Ermittlung umfaßt, ob eine ortsgleich angeordnete Bluetooth-kompatible Vorrichtung vorhanden ist.
Das Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erneute Schätzung der Rauschvarianz die erneute Schätzung einer Rauschvarianz für jeden Frequenzunterträger in dem OFDM-System umfaßt.
Das Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erneute Schätzung der Rauschvarianz das Messen von Signalenergie über mehrere Symbole hinweg in mehreren Frequenzunterträgern umfaßt.
Artikel, umfassend ein maschinenlesbares Medium, geeignet, Befehle vorzuhalten, die bei Zugriff auf dieselben dazu führen, daß eine Maschine fortlaufend eine Rauschvarianz für jeden Ton in einem empfangenen OFDM-Signal schätzt.
Der Artikel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzung einer Rauschvarianz das Messen von empfangener Signalenergie über eine Mehrzahl von empfangenen Symbolen hinweg in einem OFDM-Ton umfaßt.
Der Artikel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzung einer Rauschvarianz das Messen von empfangener Signalenergie über eine Mehrzahl von OFDM-Tönen hinweg umfaßt.
Der Artikel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzung einer Rauschvarianz das Messen von empfangener Signalenergie über eine Mehrzahl von empfangenen Symbolen hinweg in einer Mehrzahl von OFDM-Tönen umfaßt.
Der Artikel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzung einer Rauschvarianz die Anwendung eines ersten Verfahrens zur Schätzung der Rauschvarianz, wenn eine Bluetooth-Schnittstelle ortsgleich mit einem OFDM-Empfänger angeordnet ist, und die Anwendung eines zweiten Verfahrens zur Schätzung der Rauschvarianz, wenn keine Bluetooth-Schnittstelle ortsgleich mit dem OFDM-Empfänger angeordnet ist, umfaßt.
Der Artikel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verfahren das Messen empfangener Signalenergie über eine Mehrzahl von OFDM-Tönen hinweg umfaßt.
Elektronisches System, umfassend: eine Schnittstelle eines drahtlosen persönlichen Netzwerkes (WPAN); eine Schnittstelle eines drahtlosen lokalen Netzwerkes (WLAN), die Orthogonalfrequenzmultiplexen (OFDM) nutzt; und ein Speicherelement zum Vorhalten von Befehlen, die bei Zugriff auf dieselben zu einer Aktualisierung einer Rauschvarianz für ein empfangenes WLAN-Signal führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauschvarianz das empfangene WLAN-Signal für einen Zeitraum beschreibt, der nicht eine Zeit darstellt, während der eine Präambel empfangen wird.
Das elektronische System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das WPAN eine Bluetooth-kompatible Vorrichtung umfaßt.
Das elektronische System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das WLAN eine mit 802.11 kompatible Vorrichtung umfaßt.
Das elektronische System nach Anspruch 19, weiterhin umfassend einen Signalweg von dem WPAN zu dem WLAN, um das Vorhandensein des WPAN in dem elektronischen System anzuzeigen.
Das elektronische System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement weiterhin Befehle vorhält, die bei Zugriff auf dieselben zu einer Aktualisierung der Rauschvarianz unter Anwendung eines anderen Algorithmus in Reaktion auf das Vorhandensein des WPAN führen.