DE112009000538B4

DE112009000538B4 - Mehrfachempfang

Info

Publication number: DE112009000538B4
Application number: DE112009000538.1T
Authority: DE
Inventors: Olivier Bernard Andre Seller
Original assignee: Cambridge Silicon Radio Ltd
Current assignee: Qualcomm Technologies International Ltd
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: US8699607B2; DE112009000538T5; WO2009112560A3; WO2009112560A8; WO2009112560A2; US20110013727A1; GB0804616D0

Abstract

Empfänger zum Empfangen von Signalen eines Protokolls bei dem Verkehrsdaten gemäß einem vorgegebenen Entscheidungsschema redundant auf beide von zwei Trägern moduliert werden, wobei der Empfänger aufweist: einen Eingang zum Empfangen von Signalen auf den zwei Trägern; einen Demodulator zum Demodulieren der auf jedem der zwei Träger empfangenen Signale, um zwei entsprechende empfangene Datenströme zu bilden; erste Transformationslogik zum Erzeugen eines ersten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Verarbeiten der empfangenen Datenströme durch das funktional Inverse des vorgegebenen Entscheidungsschemas; zweite Transformationslogik zum Erzeugen eines zweiten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Aggregieren entsprechender Bits von jedem der empfangenen Datenströme; und einen Verkehrsdatensatzselektor zum Wählen von Daten zur weiteren Verarbeitung aus entweder dem ersten Kandidatensatz von Verkehrsdaten oder aus dem zweiten Kandidatensatz von Verkehrsdaten, wobei der Verkehrsdatensatzselektor ausgebildet ist, diese Auswahl in Abhängigkeit von der relativen Stärke, mit der Signale auf den zwei Trägern empfangen werden, zu treffen.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf das Detektieren von Bits eines empfangenen Signals unter Verwendung eines Mehrfachempfängers.
1 veranschaulicht schematisch das Kanalcodierungssystem in einem Beispiel eines Dual Carrier Modulation (DCM) Senders. Ein Bitstrom 1 wird zur Übertragung an eine Kodiereinheit 2 geleitet, die zwei Ströme 3, 4 von QPSK-(Quaternary Phase Shift Keyed – Quadraturphasenumtastung)Daten erzeugt. Diese Ströme werden an eine Entscheidungsmatrix 5 übergeben, die zwei Ströme 6, 7 von 16-QAM-(16 State Quadrature Amplitude Modulation – Quadraturamplitudenmodulation mit 16 Zuständen) Daten erzeugt. Die Matrix 5 arbeitet auf eine solche Weise, dass beide QAM-Ströme von beiden QPSK-Strömen abhängig sind, mit dem Ergebnis, dass, wenn einer der QAM-Ströme perfekt empfangen wird, ein Empfänger dann beide QPSK-Ströme aus diesem wieder herstellen kann. Jeder QAM-Strom wird verwendet, um einen entsprechenden Ton 8, 9 zu modulieren und die sich ergebenden Signale werden zusammengefasst und über eine Antenne 10 gesendet.
Dieses Schema wird in dem modernen UWB-(Ultra-Wideband)Protokoll verwendet. 2 veranschaulicht einen Kanal dieses Systems. Die Kanäle sind 528 MHz breit. Wenn ein bestimmter Kanal (zum Beispiel Kanal 20) verwendet wird, weisen die Töne 21, 22 einen Abstand von 210 MHz voneinander auf.
Ein Grund für das Umwandeln der QPSK-Datenströme in QAM-Datenströme auf diese Weise ist, zusätzliche Vielfalt in das System einzubringen. Es wäre möglich, zwei Träger direkt mit entsprechenden der QPSK-Datenströme zu modulieren. Dies würde jedoch erfordern, dass der Empfänger erfolgreich auf beiden Trägerfrequenzen empfängt, um die Originaldaten vollständig wieder herzustellen. In der Praxis (wie durch den Störpegel 23 in 2 veranschaulicht) ist es weniger wahrscheinlich, dass bei beiden der Trägerfrequenzen mangelhafte Übertragungsbedingungen auftreten als bei einer. Das oben beschriebene Schema weist den Vorteil auf, dass es ermöglicht, dass die Originaldaten sogar dann wieder hergestellt werden, wenn nur ein Träger empfangen wird.
An dem Empfänger wird, unabhängig davon ob Signalschwund (engl.: fading) oder Interferenz vorliegen, irgendeine Form von Signal bei jeder der Trägerfrequenzen empfangen. Wenn der Empfang perfekt ist, dann werden die von jedem Träger dekodierten Datenbits übereinstimmen, andernfalls jedoch muss der Empfänger über eine Strategie verfügen um zu entscheiden, auf welche Bits er sich verlassen soll. Ein Weg dies durchzuführen ist durch Verwendung eines Maximum Likelihood Dekoders, wie zum Beispiel eines List Dekoders oder eines Sphere Dekoders. Maximum Likelihood Dekoder weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie komplex zu implementieren sind. Sie benötigen eine erhebliche Menge an Schaltungsfläche und verbrauchen eine erhebliche Menge an Leistung. Diese Eigenschaften sind besonders unvorteilhaft, wenn der Empfänger auf einer integrierten Schaltung ausgeführt ist oder in einer batteriegetriebenen Anordnung verwendet werden soll. Ein einfacheres Verfahren der Verwendung von Daten von beiden Trägern ist, die auf jedem Träger empfangenen Datenbits unabhängig von jeder Information über ihre Zuverlässigkeit auf eine Entscheidungsmatrix anzuwenden. Dieser Ansatz ist in 3 veranschaulicht. QAM Daten auf jedem der Träger werden über Leitungen 30 beziehungsweise 31 auf eine Entscheidungsmatrix 32 angewendet. Die Entscheidungsmatrix 32 ist invers zu der Entscheidungsmatrix 5, die in dem Sender verwendet wird. Die Entscheidungsmatrix gibt zwei Ströme von QPSK Daten 33, 34 aus, die dann weiterverarbeitet werden können. Dieses Verfahren ist einfach zu implementieren und funktioniert gut, wenn die Empfangsbedingungen gut sind, Simulationen deuten jedoch darauf hin, dass es erhebliche Mengen an Daten verlieren kann, wenn das empfangene Signal einer mehrkanaligen Überblendung unterworfen worden ist. Ein anderes Verfahren besteht darin, MMSE Matrix Inversion zu verwenden, welches wirksamer ist, wenn mehrere Kanäle vorliegen, jedoch ist bei diesem Ansatz für jedes Paar von Tönen eine Matrixinversion erforderlich, so dass die Komplexität hoch ist.
Aus dem Dokument „Practical Algorithms for Soft-Demapping of Dual-Carrier Modulated Symbols” von V. Srivastava, Institute for Infocomm Research, IEEE, 2006, sind verschiedene Algorithmen zum Soft-Demapping Dual-Carrier modulierter Zeichen bekannt. Einer dieser Algorithmen umfasst das Berechnen eines Log-Likelihood-Quotienten (engl. Log-likelihood ratio, LLR) derart, dass eine zweidimensionale Soft-Decision Decodierung durchgeführt werden kann. Hierzu werden verschiedene approximative, und somit nicht optimale, LLR-Berechnungsmethoden dargestellt.
Es besteht daher die Notwendigkeit für ein verbessertes Verfahren zum Empfangen von Signalen bei den obigen und ähnlichen Protokollen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Empfänger zum Empfangen von Signalen eines Protokolls zur Verfügung gestellt, bei dem Verkehrsdaten gemäß einem vorgegebenen Entscheidungsschema redundant auf beide von zwei Trägern moduliert werden, wobei der Empfänger aufweist: einen Eingang zum Empfangen von Signalen auf den zwei Trägern; einen Demodulator zum Demodulieren der auf jedem der zwei Träger empfangenen Signale um zwei entsprechende empfangene Datenströme zu bilden; erste Transformationslogik zum Erzeugen eines ersten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Verarbeiten der empfangenen Datenströme durch das funktional Inverse des vorgegebenen Entscheidungsschemas; zweite Transformationslogik zum Erzeugen eines zweiten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Aggregieren entsprechender Bits von jedem der empfangenen Datenströme; und einen Verkehrsdatensatzselektor zum Wählen von Daten aus entweder dem ersten Kandidatensatz von Verkehrsdaten oder aus dem zweiten Kandidatensatz von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung, wobei der Verkehrsdatensatzselektor ausgebildet ist, diese Auswahl in Abhängigkeit von der relativen Stärke durchzuführen, mit der Signale auf den zwei Trägern empfangen werden.
Der Verkehrsdatensatzselektor kann angeordnet sein um Bits aus entweder dem ersten Kandidatensatz von Verkehrsdaten oder aus dem zweiten Kandidatensatz von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung zu wählen. Die Auswahl kann für das/die Bit(s) unabhängig von einem oder mehreren anderen Bits in den ersten und zweiten Sätzen von Verkehrsdaten in Abhängigkeit von der relativen Stärke durchgeführt werden, mit der Signale auf den zwei Trägern empfangen werden.
Der Verkehrsdatensatzselektor kann ausgebildet sein Daten aus dem zweiten Kandidatensatz von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung zu wählen, wenn die Differenz zwischen den Stärken, mit denen die zwei Träger empfangen werden, größer ist als ein vorgegebener Grenzwert, und andernfalls Daten aus dem ersten Kandidatensatz von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung zu wählen. Der Grenzwert kann zwischen 4 dB und 8 dB liegen.
Der Verkehrsdatensatzselektor kann ausgebildet sein zu entscheiden, ob das Verhältnis der Stärken der zwei Träger (a) oberhalb eines ersten Grenzwerts (b) zwischen dem ersten Grenzwert und einem zweiten Grenzwert, (c) zwischen dem zweiten Grenzwert und einem dritten Grenzwert, (d) zwischen dem dritten Grenzwert und einem vierten Grenzwert oder (e) unterhalb des vierten Grenzwerts liegt, und in Abhängigkeit von dieser Entscheidung Daten aus den zweiten oder ersten Kandidatensätzen von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung zu wählen. Der erste Grenzwert kann größer sein als der zweite Grenzwert. Der dritte Grenzwert kann gleich dem Inversen des zweiten Grenzwerts sein. Der vierte Grenzwert kann gleich dem Inversen des ersten Grenzwerts sein.
Der erste Grenzwert kann etwa 6 dB betragen. Der zweite Grenzwert kann etwa 3 dB betragen.
Der Verkehrsdatensatzselektor kann angeordnet sein um in Abhängigkeit von dieser Entscheidung Daten aus den zweiten oder ersten Kandidatensätzen von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung auf eine solche Weise zu wählen, dass diejenigen Bits des zweiten oder ersten Kandidatensatzes gewählt werden, die stärker durch ein Verhältnis von Signalstärken gekennzeichnet sind wie es festgestellt wurde.
Die zweite Transformationslogik kann angeordnet sein um das Erzeugen des zweiten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Aggregieren entsprechender Bits von jedem der empfangenen Datenströme und Entschachteln (engl.: deinterleaving) dieser aggregierten Bits zu erzeugen.
Die Verkehrsdaten können durch ein QAM Modulationsschema auf die Träger moduliert werden. Das Modulationsschema kann 16QAM sein. Die Kandidatensätze von Verkehrsdaten können in der Form von QPSK Datenströmen vorliegen. Der Empfänger kann ein Ultrawideband-Empfänger sein.
Der Demodulator kann angeordnet sein um die empfangenen Datenströme so zu bilden, dass jedes Bit jedes Stroms durch vielfache Bits repräsentiert wird, die zusammen einen Wert repräsentieren der für das Vertrauen kennzeichnend ist mit dem jedes Bit des entsprechenden Stroms empfangen worden ist. Die zweite Transformationslogik kann angeordnet sein um entsprechende Bits von jedem der empfangenen Datenströme durch Zusammenaddieren der Werte zu aggregieren, die diese Bits repräsentieren.
Die erste Transformationslogik kann angeordnet sein um die empfangenen Datenströme mittels einer Entscheidungsmatrix zu verarbeiten, die das funktional Inverse des vorgegebenen Entscheidungsschemas ausführt.
Der erste Träger kann eine erste Frequenz aufweisen und der zweite Träger kann eine zweite, unterschiedliche Frequenz aufweisen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Empfangen von Signalen eines Protokolls zur Verfügung gestellt, bei dem Verkehrsdaten gemäß einem vorgegebene Entscheidungsschema redundant auf beide von zwei Trägern moduliert werden, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen von Signalen auf den zwei Trägern; Demodulieren der auf jedem der zwei Träger empfangenen Signale um zwei entsprechende empfangene Datenströme zu bilden; Erzeugen eines ersten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Verarbeiten der empfangenen Datenströme durch das funktional Inverse des vorgegebenen Entscheidungsschemas; Erzeugen eines zweiten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Aggregieren entsprechender Bits von jedem der empfangenen Datenströme; und Wählen von Daten aus entweder dem ersten Kandidatensatz von Verkehrsdaten oder aus dem zweiten Kandidatensatz von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung, wobei der Verkehrsdatensatzselektor ausgebildet ist diese Auswahl in Abhängigkeit von der relativen Stärke durchzuführen, mit der Signale auf den zwei Trägern empfangen werden.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt lediglich im Zuge eines Beispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen veranschaulicht:
1 einen Sender;
2 einen UWB Kanal;
3 einen Entwurf eines Empfängers;
4 einen alternativen Entwurf eines Empfängers;
5 ein Kodierungsschema; und
6 Bitwerte, die sich aus diesem Kodierungsschema ergeben.
Der nachfolgend zu beschreibende Empfänger weist zwei verfügbare Entscheidungsverfahren zum Ermitteln von Datenbits von zwei empfangenen QAM-Signalen auf. Jedes Verfahren kann durch eine einfache Entscheidungsmatrix oder eine andere deterministische Logik realisiert werden. Die Verfahren sind derart, dass eines besser bei einer ersten Reihe von Empfangsumständen arbeitet, und das andere besser bei anderen Empfangsumständen arbeitet. Der Empfänger wählt auf der Basis der relativen Stärke, mit der die zwei QAM-Signale empfangen werden, zwischen diesen Verfahren.
4 ist ein schematisches Diagramm eines Empfängers der zum Empfangen von Signalen eines Protokolls geeignet ist, bei dem zwei Zeichenströme einer ersten Art beim Sender auf eine solche Weise in zwei Zeichenströme einer zweiten Art kodiert werden, dass jeder Zeichenstrom der zweiten Art Information enthält, die alle der Zeichen von beiden Zeichenströmen der ersten Art definiert. In diesem Beispiel ist die erste Art QPSK und die zweite Art ist 16-QAM, und die QAM-Ströme werden auf eine solche Weise aus den QPSK-Strömen gebildet dass, wenn die durch die QPSK-Ströme transportierten Bits b sind:
QPSK-Strom 1: b₀, b₁, b₄, b₅ ...
QPSK-Strom 2: b₂, b₃, b₆, b₇ ...
dann die in den daraus folgenden QAM-Strömen transportierten Bits sind:
QAM-Strom 1: b₀, b₁, b₂, b₃, b₄, b₅, b₆, b₇
QAM-Strom 2: b₀, b₁, b₂, b₃, b₄, b₅, b₆, b₇
Die Zeichenströme der zweiten Art werden dann zum Empfang an einem Empfänger über entsprechende Kanäle gesendet, in einem Beispiel könnten die Zeichenströme der zweiten Art wie bei dem UWB-Protokoll drahtlos mit entsprechenden Funkträgerfrequenzen gesendet werden. Der Sender, der die Transformation zwischen den Zeichenströmen und der Mehrfachträgerübertragung durchführt, könnte sein wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
4 zeigt einen Empfänger der zum Empfangen solcher UWB-Signale geeignet ist. Der Empfänger weist eine Antenne 40, einen Verstärker 41 und einen Filter 42 auf, die ein Signal empfangen und dieses verstärken und mit einem Bandpassfilter filtern. Das empfangene Signal wird dann in zwei Pfade aufgeteilt. Jeder Pfad verarbeitet Signale bei einer entsprechenden der zwei Trägerfrequenzen eines ausgewählten UWB Kanals. In dem ersten Pfad wird der höhere Träger in einem Mischer 43 abwärts gewandelt und dann durch eine Abtasteinheit 44 abgetastet. Die Abtasteinheit 44 detektiert die empfangenen QAM-Zeichen und gibt bei 45 die dadurch repräsentierten Bits in einen ersten Strom von QAM-Bits aus. In einem zweiten Pfad wird der niedrigere Träger in einem Mischer 46 abwärts gewandelt und auf eine ähnliche Weise durch eine Abtasteinheit 47 abgetastet, um bei 48 einen zweiten Strom von QAM-Bits zu erzielen. Eine Steuereinheit 49 hat Kenntnis davon welcher Kanal gegenwärtig empfangen werden soll und signalisiert Oszillatoren 50, 51 zum Betrieb in Übereinstimmung mit den oberen und unteren Trägerfrequenzen dieses Kanals. Die Abtasteinheiten 44, 47 werden durch eine gemeinsame Takteinheit 52 mit der erwarteten Zeichenfrequenz und -phase der QAM-Zeichenströme getaktet.
Die ersten und zweiten abgetasteten Daten werden gemäß durch Blöcke 60 und 61 zur Verfügung gestellten Kanalschatzungskoeffizienten durch Mischer 62 und 63 abgeglichen. Die Entzerrung besteht aus einer Multiplikation von abgetasteten Daten mit komplex konjugierten der Kanalschätzung.
Die ersten und zweiten Zeichenströme werden beide an zwei Transformationsblöcke 53, 54 bereitgestellt. Jeder Transformationsblock führt basierend auf den empfangenen QAM-Bitströmen eine entsprechende Art von Transformation von QAM-Bits zu QPSK-Datenbits durch. Die Ausspeisungen der Transformationsblöcke werden an eine Entscheidungseinheit 55 übergeben, die auswählt, welche dieser Ausspeisungen zur weiteren Empfangsverarbeitung an eine Verarbeitungseinheit 56 weitergereicht werden sollten.
Der Transformationsblock 53 weist eine Entscheidungsmatrix 57 auf, die Logik implementiert, die das funktional Inverse der Logik ist, die während der Übertragung verwendet wird, um die originalen QPSK-Daten in QAM-Daten umzuwandeln. Die Entscheidungsmatrix könnte auf jede geeignet Weise so implementiert werden, dass sie die entgegengesetzte Transformation erzielt zu derjenigen, die während des Sendens verwendet wird. Die ersten und zweiten QAM-Zeichenströme werden auf Eingänge der Matrix 57 angewendet und die Matrix 57 stellt Ausspeisungen 58, 59 zur Verfügung, die Kandidaten für die zwei QPSK-Zeichenströme repräsentieren, von denen erwünscht ist, dass sie wieder hergestellt werden.
Der Transformationsblock 54 realisiert einen angenäherten Log Likelihood Ratio (LLR) Entscheidungsalgorithmus. Dieser wird implementiert durch Aggregieren entsprechender, synchroner Bits, die von den ersten und zweiten QAM-Zeichenströmen abgeleitet werden; Verwenden des sich ergebenden aggregierten Bitstroms als eine Repräsentation der Bits die durch das empfange QAM-Signal repräsentiert werden; und darauffolgendes Ableiten empfangener QPSK-Bits von dieser Repräsentation. Daher, wenn die durch die wieder hergestellten QAM-Zeichenströme repräsentierten Bits wie folgt sind:
QAM-Strom 1: b ₀₁, b ₁₁, b ₂₁, b ₃₁, b ₄₁, b ₅₁, b ₆₁, b ₇₁ ...
QAM-Strom 2: b ₀₂, b ₁₂, b ₂₂, b ₃₂, b ₄₂, b ₅₂, b ₆₂, b ₇₂ ...
wird der aggregierte Bitstrom dann gebildet zu:
{b ₀₁~b ₀₂}, {b ₁₁~b ₁₂}, {b ₂₁~b ₂₂} ...
wobei ~ eine Aggregierungsfunktion darstellt. In eine bevorzugten Ausführungsform wird jedes Bit b ₀₁ usw. in den empfangenen Bitströmen durch vielfache Bits (zum Beispiel drei Bits) repräsentiert, die auf einer Skala von 0 bis 1 das Vertrauen kennzeichnen, mit dem das Bit 0 beziehungsweise 1 ist, und das Ergebnis der Aggregierungsfunktion ist eine aggregierte Repräsentation des empfangenen Werts des Bit, wobei das Vertrauen berücksichtigt wird, mit dem es auf jedem der Träger empfangen wird. In einem solchen Schema kann die Aggregierungsfunktion durch Addieren der entsprechenden Bits der empfangenen QAM-Ströme einfach implementiert werden. Alternativ dazu könnten die entsprechenden Bits zum Beispiel unter Verwendung jedes geeigneten Algorithmus gemittelt werden, wie zum Beispiel durch Equal Gain Combining, Zero Forcing Combining oder Maximum Ratio Combining. Es wurde festgestellt, dass Maximum Ratio Combining gut funktioniert.
Eine weitere Alternative besteht darin, einen Bitstrom auszugeben, in dem die Bits nicht aus entsprechenden Bits in dem Eingangsstrom aggregiert werden, sondern stattdessen jedes gleich einem ausgewählten der zwei entsprechenden Bits in dem Eingangsstrom sind: zum Beispiel dem verlässlicheren der beiden. Die mit jedem Bit verbundenen Vertrauenswerte können auf jede geeignete Weise in Abhängigkeit von dem Modulationsschema bestimmt werden, welches verwendet wird. Um die obige Logik umzusetzen kann der Transformationsblock 54 eine Aggregierungseinheit 58 aufweisen um eine ausgewählte Aggregierungsfunktion auf aufeinanderfolgende Paare von entsprechenden Bits anzuwenden.
Von beiden der Transformationsblöcke 53, 54 werden Paare von QPSK Bitströmen an die Entscheidungseinheit 55 zur Verfügung gestellt. Die Entscheidungseinheit entscheidet für jede Bitposition, ob zur weiteren Verarbeitung (a) das entsprechende QPSK-Bit von dem Transformationsblock 53 oder (b) das entsprechende QPSK-Bit von dem Transformationsblock 54 zur Verfügung zu stellen ist. Sie führt diese Entscheidung basierend auf der relativen Stärke aus, mit der Signale bei den zwei Trägerfrequenzen des aktuellen Kanals empfangen werden. Wenn das erste Signal um mehr als einen ersten vorgegebenen Grenzwert stärker empfangen wird als das zweite Signal, oder wenn das zweite Signal um mehr als einen zweiten vorgegebenen Grenzwert stärker empfangen wird als das erste Signal, dann werden die Log Likelihood Werte von Block 54 verwendet. Andernfalls werden die Werte der inversen Entscheidungsmatrix von Transformationsblock 53 verwendet. Die zwei Grenzwerte sind von der Bitposition abhängig: das heißt, einzelne Bits oder Paare von Bits werden unabhängig gemäß dem Ergebnis des Vergleichs der relativen Signalstärken mit den Grenzwerten ausgewählt. Die Entscheidungseinheit kann die Signalstärken der empfangenen Signale kontinuierlich oder periodisch vergleichen, in Abhängigkeit von den Überblendungseigenschaften der Umgebung in der erwartet wird dass sie verwendet wird, und das Ergebnis dieses Vergleichs für Entscheidungszwecke verwenden bis der nächste Vergleich durchgeführt wird. Die Grenzwertewerte könnten zum Beispiel in dem Bereich von 1 bis 12 dB liegen, bevorzugter in dem Bereich von 2 bis 8 dB, und am bevorzugtesten um 3 dB und/oder 6 dB.
Repräsentationen der QPSK-Bitströme können dann durch Entschachteln des kumulierten QAM-Bitstroms gemäß dem Inversen des während der Aussendung verwendeten Verschachtelungsmusters abgeleitet werden. Dies kann durch die Entschachtelungseinheit 59 ausgeführt werden.
5 zeigt den Aufbau von DOM für QPSK unter Verwendung von Rotationen in Übereinstimmung mit dem in der Wimedia Spezifikation dargelegten Schema. Die zweite DCM-Konstellation wir um –pi/2 gedreht. Dies kann leicht in eine orthogonale 4×4 Matrix (Matrix 5) übersetzt werden, die einen Punkt in {–1, 1}^4 auf einen Punkt in {–3/sqrt(10), –1/sqrt(10), 1/sqrt(10), 3/sqrt(10)}^4 abbildet.

In einer bevorzugten Umsetzung, die QPSK verwendet, wird die Entscheidung in Abhängigkeit von den relativen Signal to Noise Ratios (SNRs) der ersten und zweiten QAM-Signale paarweise für von einem bestimmten Zeichen abgeleitete Bits durchgeführt. In diesem Beispiel basiert die Entscheidung auf dem Verhältnis des SNR von einem QAM-Signal (Signal A) zu dem SNR des anderen QAM-Signals (Signal B): das heißt, SNR_A/SNR_B. Bei dieser Implementierung werden zwei Grenzwerte angewendet. Die Grenzwerte könnten so gewählt werden, dass in einem gegebenen System die beste Leistung erzielt wird, könnten aber zum Beispiel 3 dB und 6 dB sein. Die Grenzwerte definieren fünf Bereiche, wie in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet. Die Tabelle zeigt auch, wie die ausgegebenen Bits in Abhängigkeit von dieser relativen SNR Anwendung ausgewählt werden.

Relatives SNR (SNR_A/SNR_B)	Ausgewählte ausgegebene Bits
SNR_A übersteigt SNR_B um 6 dB oder mehr	Alle Bits werden vom angenäherten LLR Kanal verwendet
SNR_A übersteigt SNR_B um 3 dB oder mehr, aber um weniger als 6 dB	Bits 0 und 2 werden vom angenäherten LLR Kanal verwendet, Bits 1 und 3 werden vom Entscheidungsmatrixkanal verwendet
SNR_A und SNR_B unterscheiden sich um weniger als 3 dB	Alle Bits werden vom Entscheidungsmatrixkanal verwendet
SNR_B übersteigt SNR_A um 3 dB oder mehr, aber um weniger als 6 dB	Bits 0 und 2 werden vom Entscheidungsmatrixkanal verwendet, Bits 1 und 3 werden vom angenäherten LLR Kanal verwendet
SNR_B übersteigt SNR_A um 6 dB oder mehr	Alle Bits werden vom angenäherten Log Likelihood Kanal verwendet

Dieses Schema wird unter Bezugnahme auf 6 erläutert. Die Signalzustände in jeder der vier l/Q Dimensionen eines 16-QAM Zeichens sind unabhängig. Jede Dimension beinhaltet zwei Bits. Wie in 6 gezeigt, die den Dekodiervorgang für eine solche Dimension veranschaulicht, ist eines der in der Dimension kodierten Bits stark durch einen ansteigenden Signalwert (entweder positiv oder negativ) in dieser Dimension gekennzeichnet, wohingegen das andere Bit empfindlicher variiert. Aus diesem Grund werden für die zweiten und vierten in der obigen Tabelle aufgelisteten Zustände die ”starken” und ”schwachen” Bits aus unterschiedlichen Kanälen entnommen. Anstatt eine Entscheidungsmatrix zu verwenden, könnten die Bits direkt berechnet werden, dies ist aber rechenintensiver. Matlab Code zum Realisieren einer Version des Entscheidungsalgorithmus ist nachstehend aufgelistet.
Obwohl sie relativ einfach ist, wurde diese Strategie durch Simulationen als höchst vorteilhaft befunden dahingehend, dass sie ohne die Notwendigkeit für eine komplexe Maximum Likelihood Verarbeitung eine relativ hohe Qualität des Datenempfangs erzielt. Die Transformationsblöcke 53 und 54 können in einfacher Logik umgesetzt werden, so dass sie nicht viel an Leistung oder Schaltungsfläche benötigen, und das Wählen zwischen diesen auf Basis der Signalstärke bedingt eine einfache Metrik, die in vielen Empfängern keine zusätzlich auszuführenden Berechnungen erfordert. Die Signalstärke könnte auf jede geeignete Weise gemessen werden. Messungen der Signalstärke könnten zum Beispiel von den Kanalschatzungsblöcken 60, 61 abgeleitet werden und in die Entscheidungseinheit 55 eingespeist werden, indem die quadrierte Größe von komplexen Koeffizienten errechnet wird, die Kanalschätzungen repräsentieren.
Es ist festgestellt worden, dass die Strategie der inversen Entscheidungsmatrix nach Block 53 für den Fall von AWGN (Additive White Gaussian Noise) Störung relativ effektiv ist, wohingegen die Log Likelihood Strategie nach Block 54 relativ effektiv ist für den Fall von mehrpfadiger Interferenz. Ein Indikator für den relativen Einfluss dieser Formen von Störungen auf das gegenwärtig empfangene Signal ist die relative Stärke, mit der die Signale auf den zwei Trägern empfangen worden sind.
Die ausgewählten Bitströme werden zur weiteren Verarbeitung in Basisbandblock 56 weitergeleitet. Die nachfolgende Verarbeitung könnte Fehlerprüfung und/oder Fehlerkorrektur beinhalten und die Darstellung der resultierenden Daten in visueller oder hörbarer Form für einen Nutzer.
Das obige Verfahren ist besonders auf Daten anwendbar, die über Paare von Kanälen parallel kodiert werden, und die von QPSK oder ähnlichem nach QAM kodiert werden, zum Beispiel 16-QAM. In dem obigen Beispiel kommen die Signale über Funk beim Empfänger an. Das vorliegende System ist auf andere Formen von Übertragungskanälen anwendbar.
Ein Teil oder das Gesamte des Empfängers kann auf einer einzelnen integrierten Schaltung, auf mehreren integrierten Schaltungen oder unter Verwendung diskreter Bauteile implementiert werden.
Der Antragsteller offenbart hiermit getrennt jedes einzelne hierin beschriebene Merkmal und jede Kombination von zwei oder mehr derartiger Merkmale in dem Umfang, dass derartige Merkmale oder Kombinationen dazu in der Lage sind, basierend auf der vorliegende Beschreibung in Anbetracht der üblichen allgemeinen Kenntnis einer in der Technik bewanderten Person als Ganzes ausgeführt zu werden, unabhängig davon, ob derartige Merkmale oder Kombination von Merkmalen irgendein hierin offenbartes Problem lösen, und ohne Einschränkung des Schutzumfangs der Ansprüche. Der Antragsteller weist darauf hin, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung aus jedem derartigen individuellen Merkmal oder einer Kombination von Merkmalen bestehen können. In Anbetracht der vorangehenden Beschreibung wird es für eine in der Technik bewanderte Person offensichtlich sein, dass verschiedenartige Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung durchgeführt werden können.

Claims

Empfänger zum Empfangen von Signalen eines Protokolls bei dem Verkehrsdaten gemäß einem vorgegebenen Entscheidungsschema redundant auf beide von zwei Trägern moduliert werden, wobei der Empfänger aufweist: einen Eingang zum Empfangen von Signalen auf den zwei Trägern; einen Demodulator zum Demodulieren der auf jedem der zwei Träger empfangenen Signale, um zwei entsprechende empfangene Datenströme zu bilden; erste Transformationslogik zum Erzeugen eines ersten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Verarbeiten der empfangenen Datenströme durch das funktional Inverse des vorgegebenen Entscheidungsschemas; zweite Transformationslogik zum Erzeugen eines zweiten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Aggregieren entsprechender Bits von jedem der empfangenen Datenströme; und einen Verkehrsdatensatzselektor zum Wählen von Daten zur weiteren Verarbeitung aus entweder dem ersten Kandidatensatz von Verkehrsdaten oder aus dem zweiten Kandidatensatz von Verkehrsdaten, wobei der Verkehrsdatensatzselektor ausgebildet ist, diese Auswahl in Abhängigkeit von der relativen Stärke, mit der Signale auf den zwei Trägern empfangen werden, zu treffen.
Empfänger wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei der Verkehrsdatensatzselektor angeordnet ist Bits aus entweder dem ersten Kandidatensatz von Verkehrsdaten oder aus dem zweiten Kandidatensatz von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung zu wählen, wobei die Auswahl dieser Bits in Abhängigkeit von der relativen Stärke, mit der Signale auf den zwei Trägern empfangen werden, unabhängig von einem oder mehreren anderen Bits in den ersten und zweiten Sätzen von Verkehrsdaten durchgeführt wird.
Empfänger wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, wobei der Verkehrsdatensatzselektor ausgebildet ist Daten aus dem zweiten Kandidatensatz von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung zu wählen wenn die Differenz zwischen den Stärken mit denen die zwei Träger empfangen werden größer ist als ein vorgegebener Grenzwert, und andernfalls Daten aus dem ersten Kandidatensatz von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung zu wählen.
Empfänger wie in Anspruch 3 beansprucht, wobei der Grenzwert zwischen 4 dB und 8 dB liegt.
Empfänger wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, wobei der Verkehrsdatensatzselektor ausgebildet ist zu entscheiden, ob das Verhältnis der Stärken der zwei Träger (a) oberhalb eines ersten Grenzwerts, (b) zwischen dem ersten Grenzwert und einem zweiten Grenzwert, (c) zwischen dem zweiten Grenzwert und einem dritten Grenzwert, (d) zwischen dem dritten Grenzwert und einem vierten Grenzwert oder (e) unterhalb des vierten Grenzwerts liegt, und in Abhängigkeit von dieser Entscheidung Daten aus den zweiten oder ersten Kandidatensätzen von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung zu wählen.
Empfänger wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei der erste Grenzwert größer ist als der zweite Grenzwert, der dritte Grenzwert gleich dem Inversen des zweiten Grenzwerts ist und der vierte Grenzwert gleich dem Inversen des ersten Grenzwerts ist.
Empfänger wie in Anspruch 6 beansprucht, wobei der erste Grenzwert etwa 6 dB ist.
Empfänger wie in Anspruch 6 oder 7 beansprucht, wobei der zweite Grenzwert etwa 3 dB ist.
Empfänger wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei der Verkehrsdatensatzselektor angeordnet ist Daten in Abhängigkeit von der Entscheidung aus den zweiten oder ersten Kandidatensätzen von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung auf eine solche Weise zu wählen, dass diejenigen Bits des zweiten oder ersten Kandidatensatzes gewählt werden, die durch das festgestellte Verhältnis der Signalstärken stärker gekennzeichnet sind.
Empfänger wie in einem der vorherigen Ansprüche beansprucht, wobei die zweite Transformationslogik angeordnet ist das Erzeugen des zweiten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Aggregieren entsprechender Bits von jedem der empfangenen Datenströme und Entschachteln dieser kumulierten Bits zu erzeugen.
Empfänger wie in einem der vorherigen Ansprüche beansprucht, wobei die Verkehrsdaten durch ein QAM Modulationsschema auf die Träger moduliert sind.
Empfänger wie in Anspruch 11 beansprucht, wobei das Modulationsschema 16QAM ist.
Empfänger wie in einem der vorherigen Ansprüche beansprucht, wobei die Kandidatensätze von Verkehrsdaten QPSK Datenströme sind.
Empfänger wie in einem der vorherigen Ansprüche beansprucht, wobei der Empfänger ein Ultrawideband-Empfänger ist.
Empfänger wie in einem der vorherigen Ansprüche beansprucht, wobei der Demodulator angeordnet ist die empfangenen Datenströme so zu bilden, dass jedes Bit jedes Stroms durch vielfache Bits repräsentiert wird, die zusammen einen Wert repräsentieren, der kennzeichnend ist für das Vertrauen mit dem jedes Bit des entsprechenden Stroms empfangen worden ist, und die zweite Transformationslogik angeordnet ist entsprechende Bits von jedem der empfangenen Datenströme durch Zusammenaddieren der Werte zu aggregieren, die diese Bits repräsentieren.
Empfänger wie in einem der vorherigen Ansprüche beansprucht, wobei die erste Transformationslogik angeordnet ist die empfangenen Datenströme mittels einer Entscheidungsmatrix zu verarbeiten, die das funktional Inverse des vorgegebenen Entscheidungsschemas ausführt.
Empfänger wie in einem der vorherigen Ansprüche beansprucht, wobei der erste Träger eine erste Frequenz aufweist und der zweite Träger eine zweite, unterschiedliche Frequenz aufweist.
Verfahren zum Empfangen von Signalen eines Protokolls bei dem Verkehrsdaten gemäß einem vorgegebenen Entscheidungsschema redundant auf beide von zwei Trägern moduliert werden, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen von Signalen auf den zwei Trägern; Demodulieren der auf jedem der zwei Träger empfangenen Signale um zwei entsprechende empfangene Datenströme zu bilden; Erzeugen eines ersten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Verarbeiten der empfangenen Datenströme durch das funktional Inverse des vorgegebenen Entscheidungsschemas; Erzeugen eines zweiten Kandidatensatzes von Verkehrsdaten durch Aggregieren entsprechender Bits von jedem der empfangenen Datenströme; und Wählen von Daten aus entweder dem ersten Kandidatensatz von Verkehrsdaten oder aus dem zweiten Kandidatensatz von Verkehrsdaten zur weiteren Verarbeitung, wobei diese Auswahl in Abhängigkeit von der relativen Stärke, mit der Signale auf den zwei Trägern empfangen werden getroffen wird.