WO2003077450A1 - Hardware support for sinr calculation in mobile radio receivers - Google Patents

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WO2003077450A1
WO2003077450A1 PCT/DE2003/000369 DE0300369W WO03077450A1 WO 2003077450 A1 WO2003077450 A1 WO 2003077450A1 DE 0300369 W DE0300369 W DE 0300369W WO 03077450 A1 WO03077450 A1 WO 03077450A1
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Burkhard Becker
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Infineon Technologies Ag
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B17/00Monitoring; Testing
    • H04B17/30Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/336Signal-to-interference ratio [SIR] or carrier-to-interference ratio [CIR]

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for the SINR calculation for mobile radio receivers, comprising a hardware module (1) for calculating the intermediate results of said SINR calculation. The SINR calculation is carried out by a processor (2) on the basis of the intermediate results that have been calculated in the hardware.

Description

Beschreibungdescription
Hardware-Unterstützung für die SINR-Berechnung in FunkempfängernHardware support for SINR calculation in radio receivers
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur SINR- Berechnung für Funkempfänger, insbesondere im Bereich des Mobilfunks, und ein Verfahren zur Berechnung des SINR.The invention relates to a circuit arrangement for SINR calculation for radio receivers, in particular in the field of mobile radio, and a method for calculating the SINR.
Für CDMA- (Code Division Multiple Access- ) Mobilfunksysteme der dritten Generation, insbesondere UMTS (Universal Mobile Tele- communications System) , ist die Berechnung des Verhältnisses der Nutzleistung zur Störleistung (SINR: Signal-to-Inter- ference-plus-Noise Ratio) im Empfänger von besonderer Bedeu- tung, da die Leistungsregelung des CDMA-Systems basierend auf dem SINR durchgeführt wird. Für die SINR-Berechnung müssen unterschiedliche Betriebs- oder Ausbreitungsmodi (ohne und mit Antennendiversität, ohne und mit geschlossenem Regel- schleifenbetrieb bei der Leistungsregelung) berücksichtigt werden. Hinzu kommt, dass das SINR gegebenenfalls - z.B. beim Soft-Handover (SHO) - für mehrere Zellen berechnet werden muss. Die beim SHO zu berücksichtigenden Zellen können wiederum unterschiedliche Übertragungsmodi verwenden. Eine weitere Variabilität bei der Berechnung des SINR besteht darin, dass die der Berechnung zugrunde liegenden Pilotsymbole (d.h. Symbole, die dem Empfänger a-priori bekannt sind) aus unterschiedlichen Kanälen stammen können, z.B. dem DPCH (Dedicated Physical Channel) Kanal, dem CPICH (Common Pilot Channel) Kanal oder einer Kombination mehrerer Kanäle.For CDMA (Code Division Multiple Access) mobile radio systems of the third generation, in particular UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), the calculation of the ratio of useful power to interference power (SINR: Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) ) of particular importance in the receiver, since the power control of the CDMA system is carried out based on the SINR. For the SINR calculation, different operating or propagation modes (without and with antenna diversity, without and with closed control loop operation for power control) must be taken into account. In addition, the SINR may - e.g. with soft handover (SHO) - must be calculated for several cells. The cells to be considered at the SHO can in turn use different transmission modes. A further variability in the calculation of the SINR is that the pilot symbols on which the calculation is based (i.e. symbols which are known a priori to the receiver) can originate from different channels, e.g. the DPCH (Dedicated Physical Channel) channel, the CPICH (Common Pilot Channel) channel or a combination of several channels.
Angesichts dieser Bedingungen ist verständlich, dass bei der Berechnung des SINR im Funkempfänger auf eine größtmögliche Flexibilität geachtet werden muss.In view of these conditions, it is understandable that the greatest possible flexibility must be taken into account when calculating the SINR in the radio receiver.
Bisher werden die verschiedenen SINR-Werte mittels eines DSP (Digital Signal Processor) in der Firmware berechnet. Dazu werden die benötigten Daten (dedizierte oder gemeinsame Pi- lotsy bole, Datensymbole, Kanalkoeffizienten) an den DSP ü- bermittelt. Die Übermittlung erfolgt pfadspezifisch, d.h. für jeden (aufgrund der Mehrwegeausbreitung in Mobilfunksystemen auftretenden) Übertragungspfad müssen die genannten Daten ge- sondert dem DSP verfügbar gemacht und von diesem geeignet kombiniert und verarbeitet werden. Dies bewirkt eine signifikante Rechenbelastung des DSP, die für andere Aufgaben dann nicht mehr zur Verfügung steht und das Systemverhalten (Leistungsaufnahme, Rechengeschwindigkeit usw.) insgesamt be- einträchtigt .So far, the various SINR values have been calculated in the firmware using a DSP (Digital Signal Processor). For this, the required data (dedicated or shared Pi lotsy bole, data symbols, channel coefficients) transmitted to the DSP. The transmission is path-specific, ie for each transmission path (occurring due to the multipath propagation in mobile radio systems), the data mentioned must be made available to the DSP separately, and appropriately combined and processed by the DSP. This causes a significant computing load on the DSP, which is then no longer available for other tasks and impairs the overall system behavior (power consumption, computing speed, etc.).
Dies soll an einem Beispiel verdeutlicht werden: sind bei einem SHO sechs Zellen (d.h. sechs Basisstationen) und jeweils vier Ausbreitungspfade pro Basisstation bei einem Spreizfak- tor von SF = 4 zu berücksichtigen, müssen pro ZeitschlitzThis should be illustrated using an example: if an SHO has to take into account six cells (i.e. six base stations) and four propagation paths per base station with a spreading factor of SF = 4, each time slot
6*4*16 (komplexwertige) dedizierte Pilotsymbole dem DSP übermittelt werden (da in dem DPCH-Kanal 16 Pilotsymbole pro Zeitschlitz für die Störleistungsmessung vorhanden sind) . Bei einer Ermittlung des SINR anhand der gemeinsamen Pilotsymbole des CPICH-Kanals sind 6*4*10 (komplexwertige) gemeinsame Pilotsymbole pro Zeitschlitz an den DSP zu übermitteln und von diesem zu verarbeiten (da 10 Pilotsymbole pro Zeitschlitz für die Störleistungsmessung im CPICH-Kanal vorhanden sind) .6 * 4 * 16 (complex value) dedicated pilot symbols are transmitted to the DSP (since there are 16 pilot symbols per time slot for the interference power measurement in the DPCH channel). When determining the SINR using the common pilot symbols of the CPICH channel, 6 * 4 * 10 (complex-valued) common pilot symbols per time slot must be transmitted to and processed by the DSP (since there are 10 pilot symbols per time slot for measuring interference power in the CPICH channel are) .
Neben der beträchtlichen Rechenbelastung des DSP besteht ein weiterer Nachteil dieser Vorgehensweise darin, dass aufgrund der strengen Zeiterfordernisse für die Auswertung der Symbole und die Rückantwort an die Basisstation eine nicht zu vernachlässigende Spitzenbelastung auf den DSP-Datenbussen auf- tritt. Diesen Spitzenbelastungen für die Datenübertragung von und zu dem DSP muss ebenfalls durch einen erhöhten Hardware- Aufwand Rechnung getragen werden.In addition to the considerable computing load on the DSP, another disadvantage of this procedure is that due to the strict time requirements for the evaluation of the symbols and the response to the base station, a not insignificant peak load occurs on the DSP data buses. These peak loads for data transmission from and to the DSP must also be taken into account by increased hardware expenditure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsa- nordung bzw. ein Verfahren zu schaffen, welche bzw. welches eine Reduzierung des Datenübertragungsaufkommens und der Rechenbelastung eines DSP in einem Funkempfänger für die SINR- Berechnung ermöglicht. Dabei soll eine für den praktischen Gebrauch ausreichend hohe Flexibilität bei der Berechnung des SINR gewahrt bleiben.The invention is based on the object of providing a circuit alignment or a method which reduces the amount of data transmission and the computing load of a DSP in a radio receiver for the SINR Calculation enables. A sufficiently high flexibility in calculating the SINR should be maintained for practical use.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst .The problem underlying the invention is solved by the features of the independent claims.
Demzufolge weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ein Hardware-Modul zur Berechnung von Zwischenergebnissen für die SINR-Berechnung auf. Von einem Prozessor wird dann auf der Basis der berechneten Zwischenergebnisse die eigentliche SINR-Berechnung durchgeführt.Accordingly, the circuit arrangement according to the invention has a hardware module for calculating intermediate results for the SINR calculation. The actual SINR calculation is then carried out by a processor on the basis of the calculated intermediate results.
Durch die Berechnung von Zwischenergebnissen in einem Hard- ware-Modul wird eine "Vorverdichtung" der dem Prozessor zugeführten Daten bewirkt. Infolgedessen treten geringere Datenübertragungsraten an der Prozessor-Schnittstelle und eine Entlastung des Prozessors in Bezug auf seine Rechenleistung auf.By calculating intermediate results in a hardware module, the data supplied to the processor is "pre-compressed". As a result, lower data transfer rates occur at the processor interface and the processor is relieved in terms of its computing power.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind zumindest einige, vorzugsweise jedoch sämtliche der von dem Hardware-Modul berechneten Zwischenergebnisse pfadunspezifisc e, auf Zellenniveau verdichtete Größen für die SINR-Berechnung. D.h., dass dem Prozessor von dem Hardware-Modul nur wenige oder keine pfadspezifischen Daten sondern größtenteils oder ausschließlich über eine vollständige Zelle berechnete Daten als Zwischenergebnisse übertragen werden. Mit anderen Worten wird die Hardware-Software-Schnittstelle "hinter" die von dem Hardware-Modul durchgeführte Pfadintegration gelegt, so dass der Prozessor lediglich Zellen-spezifische Eingangsdaten weiterverarbeiten muss.According to a particularly advantageous embodiment of the circuit arrangement according to the invention, at least some, but preferably all, of the intermediate results calculated by the hardware module are path-specific, cell-level-compressed variables for the SINR calculation. This means that the processor transmits only a little or no path-specific data to the processor, but rather mostly or exclusively data calculated as an intermediate result about a complete cell. In other words, the hardware-software interface is "behind" the path integration carried out by the hardware module, so that the processor only has to process cell-specific input data.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kennzeichnet sich dadurch, dass das Hardware-Modul ausgelegt ist, Zwischenergebnisse für jeweils un- terschiedliche Betriebs- bzw. Übertragungsmodi zu berechnen. Damit wird den Flexibilitätserfordernissen bei der Berechnung des SINR bereits durch die Auslegung des Hardware-Moduls Rechnung getragen.A further advantageous embodiment of the circuit arrangement according to the invention is characterized in that the hardware module is designed to provide intermediate results for each to calculate different operating or transmission modes. This means that the flexibility requirements for calculating the SINR are already taken into account by the design of the hardware module.
In diesem Fall ist der Prozessor zweckmäßigerweise so programmiert, dass er in Abhängigkeit von dem gewählten Betriebsmodus eine Kombination der geeigneten (von dem Hardware-Modul berechneten) Zwischenergebnisse durchführt.In this case, the processor is expediently programmed such that it carries out a combination of the suitable intermediate results (calculated by the hardware module) depending on the selected operating mode.
Vorzugsweise umfasst das Hardware-Modul zur Berechnung der Zwischenergebnisse einen Hardware-Datenpfad mit mehreren selektiv auswertbaren und/oder selektiv aktivierbaren/deaktivierbaren Hardware-Abschnitten. Dadurch wird eine Program- mierbarkeit des Hardware-Moduls geschaffen, welche es ermöglicht, je nach Betriebsmodus nur diejenigen Abschnitte auszuwerten und/oder zu aktivieren, welche für die Berechnung der in diesem Betriebsmodus relevanten Zwischenergebnisse ausgelegt sind und aktuell benötigt werden. Durch eine Deaktivie- rung der übrigen Hardware-Abschnitte kann die Leistungsaufnahme des Hardware-Moduls reduziert werden.The hardware module for calculating the intermediate results preferably comprises a hardware data path with a plurality of selectively evaluable and / or selectively activatable / deactivatable hardware sections. This creates a programmability of the hardware module which, depending on the operating mode, makes it possible to evaluate and / or activate only those sections which are designed for the calculation of the intermediate results relevant in this operating mode and are currently required. The power consumption of the hardware module can be reduced by deactivating the remaining hardware sections.
Vorzugsweise weist das Hardware-Modul eingangsseitig zwei parallel zueinander angeordnete Hardware-Abschnitte in Form von komplexen Multiplizierern auf. Dies bewirkt, dass das Hardware-Modul für einen Zeitmultiplex-Betrieb von vorgeschalteten RAKE-Fingern eines RAKE-Empfängers ausgelegt ist.On the input side, the hardware module preferably has two hardware sections arranged parallel to one another in the form of complex multipliers. This means that the hardware module is designed for time-division multiplex operation of upstream RAKE fingers of a RAKE receiver.
Ferner kennzeichnet sich eine weitere vorteilhafte Ausgestal- tung des Hardware-Moduls dadurch, dass zumindest einige der Hardware-Abschnitte an ihren Ausgängen mit selektiv ansteuerbaren Akkumulatoren versehen sind. Diese Akkumulatoren sind für jeden Intergartionsschritt vorladbar mit einem temporären Integrationswert und nach jedem Integrationsschritt auslesbar zur Abspeicherung des aktualisiertenn Integrationswertes zur weiteren Berechnung. Aufgrund der Selektivität der Ansteue- rung wird ermöglicht, dass die Integration (Akkumulation) nach jedem Integrationsschritt abgebrochen und als temporäres Ergebnis für den nächsten Integrationsschritt zwischengespeichert werden kann.A further advantageous embodiment of the hardware module is further characterized in that at least some of the hardware sections are provided with selectively controllable accumulators at their outputs. These accumulators can be preloaded for each integration step with a temporary integration value and can be read out after each integration step in order to store the updated integration value for further calculation. The selectivity of the control enables the integration (accumulation) can be canceled after each integration step and temporarily saved as a temporary result for the next integration step.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Hardware-Moduls kennzeichnet sich dadurch, dass dieses ferner einen Eingangsspeicher für Datensymbole, welcher mit dem Hardware-Datenpfad in Verbindung steht, und einen Eingangsspeicher für Kanalkoeffizienten, welcher ebenfalls mit dem Hardware-Datenpfad in Verbindung steht, umfasst. Durch die beiden internen Eingangsspeicher wird eine Entkoppelung des Hardware-Moduls von den vorgeschalteten Einheiten (üblicherweise ein RAKE- Empfänger für die Detektion der Datensymbole und ein Kanal- Schätzer für die Ermittlung der Kanalkoeffizienten) erreicht. Diese eingangsseitige Entkoppelung des Hardware-Moduls erleichtert dessen Programmierbarkeit sowie die zeitliche Abstimmung und Koordinierung der Rechenvorgänge in den vorgelagerten Einheiten und dem Hardware-Datenpfad.A further advantageous embodiment of the hardware module is characterized in that it further comprises an input memory for data symbols, which is connected to the hardware data path, and an input memory for channel coefficients, which is also connected to the hardware data path. The two internal input memories decouple the hardware module from the upstream units (usually a RAKE receiver for the detection of the data symbols and a channel estimator for the determination of the channel coefficients). This input-side decoupling of the hardware module facilitates its programmability, as well as the timing and coordination of the computing processes in the upstream units and the hardware data path.
In vergleichbarer Weise wird durch das Vorsehen eines internen Ausgangsspeichers zur Speicherung der in dem Hardware- Modul berechneten Zwischenergebnisse eine ausgangsseitige Entkoppelung zwischen dem Hardware-Modul und dem Prozessor gewährleistet. Dabei wird der Speicherinhalt des Ausgangs- Speichers fortlaufend von dem Hardware-Datenpfad (abhängig vom Betriebsmodus) aktualisiert und von dem Prozessor gelesen.In a comparable manner, the provision of an internal output memory for storing the intermediate results calculated in the hardware module ensures decoupling on the output side between the hardware module and the processor. The memory content of the output memory is continuously updated by the hardware data path (depending on the operating mode) and read by the processor.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment with reference to the drawing. In this show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der allgemeinen Struktur einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; Fig. 2 eine Darstellung der Architektur eines Ausfuhrungsbei- spiels eines erfindungsgemäßen Hardware-Moduls;Figure 1 is a schematic representation of the general structure of a circuit arrangement according to the invention. 2 shows a representation of the architecture of an exemplary embodiment of a hardware module according to the invention;
Fig. 3 eine Darstellung eines Schaltbilds des Hardware- Datenpfads aus Fig. 2;FIG. 3 shows a circuit diagram of the hardware data path from FIG. 2; FIG.
Fig. 4A eine Darstellung des Schaltbildes aus Fig. 3, in welcher aktivierte Schaltungsabschnitte schraffiert ein- gezeichnet sind;FIG. 4A shows the circuit diagram from FIG. 3, in which activated circuit sections are shown hatched;
Fig. 4B eine Darstellung des Schaltbildes aus Fig. 3, in welcher aktivierte Schaltungsabschnitte schraffiert eingezeichnet sind;FIG. 4B shows the circuit diagram from FIG. 3, in which activated circuit sections are shown hatched;
Fig. 4C eine Darstellung des Schaltbildes aus Fig. 3, in welcher aktivierte Schaltungsabschnitte schraffiert eingezeichnet sind;FIG. 4C shows the circuit diagram from FIG. 3, in which activated circuit sections are shown hatched;
Fig. 4D eine Darstellung des Schaltbildes aus Fig. 3, in welcher aktivierte Schaltungsabschnitte schraffiert eingezeichnet sind;FIG. 4D shows the circuit diagram from FIG. 3, in which activated circuit sections are shown hatched;
Fig. 5A eine Darstellung des Speicherinhalts des Ausgangs- Speichers des Hardware-Moduls bei einer Berechnung des SINR basierend auf dedizierten Pilotsymbolen des DPCH-Kanals;5A shows the memory content of the output memory of the hardware module when calculating the SINR based on dedicated pilot symbols of the DPCH channel;
Fig. 5B eine Darstellung des Speicherinhalts des Ausgangs- Speichers des Hardware-Moduls bei einer Berechnung des SINR basierend auf gemeinsamen Pilotsymbolen des CPICH-Kanals; und5B shows a representation of the memory content of the output memory of the hardware module when calculating the SINR based on common pilot symbols of the CPICH channel; and
Fig. 5C eine Darstellung des Speicherinhalts des Ausgangs- Speichers des Hardware-Moduls bei einer Berechnung des SINR basierend auf den gemeinsamen Pilotsymbolen des CPICH-Kanals für den STTD-Modus mit geschlossenem Regelschleifenbetrieb .5C shows the memory content of the output memory of the hardware module when calculating the SINR based on the common pilot symbols of the CPICH channel for STTD mode with closed control loop operation.
Nach Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für die SINR-Berechnung ein Hardware-Modul 1 und einen DSP 2 auf. Über eine Datenverbindung 3 werden von dem Hardware- Modul 1 berechnete Zwischenergebnisse an den DSP 2 übergeben. Eingangsseitig werden dem Hardware-Modul 1 über eine Datenverbindung 4 Pilotsymbole und gegebenenfalls auch Datensymbo- le sowie über eine Datenverbindung 5 Kanalkoeffizienten zugeleitet. Die über die Datenverbindung 4 übertragenen Pilotbzw. Datensymbole werden von der Integrate&Dump-Einheit eines RAKE-Empfängers (nicht dargestellt) geliefert, die über die Datenverbindung 5 übertragenen Kanalkoeffizienten werden in einem Kanalschätzer (ebenfalls nicht dargestellt) berechnet.1, a circuit arrangement according to the invention for the SINR calculation has a hardware module 1 and a DSP 2. Intermediate results calculated by the hardware module 1 are transferred to the DSP 2 via a data connection 3. On the input side, 4 pilot symbols and possibly also data symbols as well as 5 channel coefficients are supplied to the hardware module 1 via a data connection. The pilot or. Data symbols are supplied by the Integrate & Dump unit of a RAKE receiver (not shown), the channel coefficients transmitted via the data link 5 are calculated in a channel estimator (also not shown).
Die strichpunktierte Linie 6 deutet den Verlauf der Schnittstelle zwischen dem Hardware-Modul 1 und dem DSP 2 an, die auch als "Hardware-Software-Schnittstelle" bezeichnet wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hardware-Modul 1 im Gegensatz zu dem DSP keine CPU (Central Processing Unit) aufweist, d.h. keinen Maschinencode abarbeitet. Die Programmierbarkeit des Hardware-Moduls 1 beschränkt sich auf die Beeinflussung seiner Tätigkeit durch Einstellen von Parameterwer- ten (Parametrisierbarkeit) .The dash-dotted line 6 indicates the course of the interface between the hardware module 1 and the DSP 2, which is also referred to as "hardware-software interface". It is characterized in that, in contrast to the DSP, the hardware module 1 has no CPU (Central Processing Unit), i.e. no machine code processed. The programmability of the hardware module 1 is limited to influencing its activity by setting parameter values (parameterizability).
Der hier erläuterte Hardware-Software-Split kennzeichnet sich durch die Art bzw. den Verdichtungsgrad der Zwischenergebnisse, die über die Datenverbindung 3 transportiert werden. Wie im Folgenden noch näher erläutert, handelt es sich bei diesen Zwischenergebnissen vorzugsweise um Zellen-spezifische Zwischenergebniswerte ohne pfadbezogene Information. Auf der Basis dieser Zwischenergebniswerte erfolgt die Berechnung und Ausgabe des SINR durch den DSP 2 über eine Datenverbindung 7.The hardware-software split explained here is characterized by the type or the degree of compression of the intermediate results that are transported via the data connection 3. As explained in more detail below, these intermediate results are preferably cell-specific intermediate result values without path-related information. On the basis of these intermediate result values, the calculation and output of the SINR is carried out by the DSP 2 via a data connection 7.
Fig. 2 zeigt den Aufbau des Hardware-Moduls 1. Dieses weist als zentralen Bestandteil einen Hardware-Datenpfad 10 auf. Ferner umfasst das Hardware-Modul 1 einen ersten, zweiten und dritten Pufferspeicher Pl, P2 bzw. P3 , einen ersten und zweiten Multiplexer MUX1 bzw. MUX2 , einen Demultiplexer DMUX sowie einen Zustandsgenerator FSM (Finite State Machine) .2 shows the structure of the hardware module 1. This has a hardware data path 10 as a central component. Furthermore, the hardware module 1 comprises a first, second and third buffer memory P1, P2 or P3, a first and second multiplexer MUX1 or MUX2, a demultiplexer DMUX and a state generator FSM (Finite State Machine).
Dem ersten Pufferspeicher Pl werden über die DatenverbindungThe first buffer memory Pl are over the data connection
4 drei Typen von Symbolen geliefert, nämlich dedizierte Pilotsymbole (das sind Pilotsymbole, die in einem teilnehmerspezifischen Kanal übermittelt werden) , gemeinsame Pilotsym- bole (das sind Pilotsymbole, die allen Teilnehmern über einen gemeinsamen Kanal zur Verfügung stehen) und Datensybole. Zur Speicherung dieser drei Symboltypen kann der erste Pufferspeicher Pl in drei Speicherabschnitte (nicht dargestellt) partitioniert sein.4 three types of symbols, namely dedicated pilot symbols (these are pilot symbols that are transmitted in a subscriber-specific channel), common pilot symbols (these are pilot symbols that are available to all participants via a common channel) and data symbols. To store these three symbol types, the first buffer memory P1 can be partitioned into three memory sections (not shown).
Dem zweiten Pufferspeicher P2 werden über die DatenverbindungThe second buffer memory P2 are over the data connection
5 Kanalkoeffizienten zugeleitet. Die Kanalkoeffizienten können entweder auf der Basis der dedizierten Pilotsymbole aus dem DPCH-Kanal oder auf der Basis der gemeinsamen Pilotsymbo- le aus dem CPICH-Kanal berechnet sein. Mischformen sind ebenfalls denkbar.5 channel coefficients supplied. The channel coefficients can be calculated either on the basis of the dedicated pilot symbols from the DPCH channel or on the basis of the common pilot symbols from the CPICH channel. Mixed forms are also conceivable.
Sowohl die Symbole und Pilotsymbole im Pufferspeicher Pl als auch die Kanalkoeffizienten im Pufferspeicher P2 sind pfad- spezifische Daten, d.h. die entsprechenden Werte liegen für jeden betrachteten Ausbreitungspfad in einer Zelle (und gegebenenfalls für mehrere Zellen) in den Pufferspeichern Pl, P2 vor.Both the symbols and pilot symbols in the buffer memory P1 and the channel coefficients in the buffer memory P2 are path-specific data, i.e. the corresponding values are available in the buffer memories P1, P2 for each considered propagation path in a cell (and possibly for several cells).
Die weitere Datenverarbeitung erfolgt entsprechend einem gewählten Betriebsmodus . Als Betriebsmodi stehen der Normalmodus (Modus ohne senderseitige Antennendiversität) und der STTD- (Space Time Transmit Diversity-) Modus (Modus mit sender- seitiger Antennendiversität) zur Verfügung. Ferner wird eine Leistungsregelung ohne Regelschleifenbetrieb (sog. open-loop Regelung; diese wird bei UMTS z.B. bei der Verbindungsaufnahme verwendet) und eine Leistungsregelung mit geschlossenem Regelschleifenbetrieb (sog. closed-loop Regelung; bei dieser werden die im Empfänger berechneten SINR-Ergebnisse der Basisstation zur Steuerung der Sendeleistung mitgeteilt) betrachtet .Further data processing takes place according to a selected operating mode. The operating modes are normal mode (mode without transmitter-side antenna diversity) and STTD (Space Time Transmit Diversity) mode (mode with transmitter-side antenna diversity). Furthermore, a power control without control loop operation (so-called open-loop control; this is used with UMTS, for example when establishing a connection) and a power control with closed Control loop operation (so-called closed-loop control; in this the SINR results calculated in the receiver are communicated to the base station for controlling the transmission power).
Der erste Multiplexer MUXl wird über eine Steuerleitung 11 von dem Zustandsgenerator FSM in Abhängigkeit von dem gewählten Betriebsmodus gesteuert. Dadurch wird festgelegt, welche der genannten Typen von Symbolen und Kanalkoeffizienten von dem ersten Multiplexer MUXl dem Demultiplexer DMUX weitergeleitet werden. Der Demultiplexer DMUX nimmt eine Verteilung der erhaltenen Datenwerte (Real- und Komplexteil) auf die Eingänge des Hardware-Datenpfads 10 vor.The first multiplexer MUX1 is controlled via a control line 11 by the state generator FSM depending on the selected operating mode. This determines which of the types of symbols and channel coefficients mentioned are forwarded from the first multiplexer MUX1 to the demultiplexer DMUX. The demultiplexer DMUX distributes the received data values (real and complex part) to the inputs of the hardware data path 10.
Der Hardware-Datenpfad 10 weist eine erste Gruppe von achtHardware data path 10 has a first group of eight
Eingängen 12, eine zweite Gruppe von acht Eingängen 13, sowie zwei weitere Eingangspaare 14 und 15 auf.Inputs 12, a second group of eight inputs 13, and two further input pairs 14 and 15.
Der Hardware-Datenpfad 10 ist aus drei komplexen Multiplizie- rern MULI, MUL2 und MUL3 und zwei Quadrier-Einheiten SQR1 und SQR2 aufgebaut. Eine detaillierte Erläuterung der Struktur des Hardware-Datenpfads 10 erfolgt später anhand der Fig. 3.The hardware data path 10 is composed of three complex multipliers MULI, MUL2 and MUL3 and two squaring units SQR1 and SQR2. A detailed explanation of the structure of the hardware data path 10 is given later with reference to FIG. 3.
Die einzelnen Subeinheiten MULI, MUL2, MUL3 , SQR1 und SQR2 sind über eine Steuerleitung 16, welche von dem Zustandsgenerator FSM ausgeht, separat aktivierbar bzw. deaktivierbar. Ferner können über die Steuerleitung 16 verschiedene Vorgabe- Werte für in den Subeinheiten MULI, MUL2 , MUL3 , SQR1 und SQR2 vorhandene Akkumulatoren (siehe Fig. 3) programmiert werden.The individual sub-units MULI, MUL2, MUL3, SQR1 and SQR2 can be separately activated or deactivated via a control line 16, which starts from the state generator FSM. Furthermore, different control values for accumulators present in the sub-units MULI, MUL2, MUL3, SQR1 and SQR2 (see FIG. 3) can be programmed via the control line 16.
Ausgangsseitig weist der Hardware-Datenpfad 10 Ausgangspaare 17, 18, 19 und 20 sowie einzelne Ausgänge 21 und 22 auf. Diese Ausgänge sind mit dem zweiten Multiplexer MUX2 verbunden. Der zweite Multiplexer MUX2 ist über eine Steuerleitung 23, welche von dem Zustandsgenerator FSM ausgeht, programmierbar. Über die Steuerleitung 23 bestimmt der Zustandsgenerator FSM, welche der Ausgänge 17 bis 22 des Hardware-Datenpfads 10 an den dritten Pufferspeicher P3 weitergeleitet werden. Die An- steuerung des zweiten Multiplexers MUX2 ist ebenfalls abhängig von dem gewählten Betriebsmodus .On the output side, the hardware data path 10 has output pairs 17, 18, 19 and 20 and individual outputs 21 and 22. These outputs are connected to the second multiplexer MUX2. The second multiplexer MUX2 is programmable via a control line 23, which starts from the state generator FSM. Via the control line 23, the state generator FSM determines which of the outputs 17 to 22 of the hardware data path 10 the third buffer memory P3 are forwarded. The control of the second multiplexer MUX2 is also dependent on the selected operating mode.
Die von dem zweiten Multiplexer MUX2 ausgewählten Daten werden also in den dritten Pufferspeicher P3 (Ausgangsspeicher) geschrieben. Der DSP 3 greift über die Datenverbindung 7 auf den dritten Pufferspeicher P3 zu und bezieht von diesem pfadunabhängige Zwischenergebnisse für die SINR-Berechnung.The data selected by the second multiplexer MUX2 are thus written into the third buffer memory P3 (output memory). The DSP 3 accesses the third buffer memory P3 via the data connection 7 and obtains path-independent intermediate results for the SINR calculation.
Für eine detailliertere Erläuterung der Funktionsweise des Hardware-Moduls 1 wird die folgende mathematische Schreibweise eingeführt .The following mathematical notation is introduced for a more detailed explanation of the functioning of the hardware module 1.
M: Anzahl der Pfade innerhalb der Zelle Z, Index mM: number of paths within cell Z, index m
K: Anzahl der dedizierten Pilotsymbole des Kanals DPCH in dem aktuellen Zeitschlitz, Index k L: Anzahl der gemeinsamen Pilotsymbole des Kanals CPICH, Index 1 Z: Zellennummer hdm: Kanalkoeffizient, berechnet aus dedizierten Pilotsymbolen, für den Pfad m, im Normalmodus lid-Λn, hd2 m: Kanalkoeffizienten, berechnet aus dedizierten Pi- lot-symbolen, für den Pfad m, im STTD-Modus, für die Sendeantennen 1 bzw. 2 hcm: Kanalkoeffizient, berechnet aus gemeinsamen Pilotsymbolen, für den Pfad m, im Normalmodus hc1,!,, hc2 m: Kanalkoeffizienten, berechnet aus gemeinsamen Pilotsymbolen, für den Pfad m, im STTD-Modus, für die Sendeantennen 1 bzw. 2 dm,k: empfangene dedizierte Pilotsymbole oder Datensymbole des Pfads m cm,ι: empfangene gemeinsame Pilotsymbole des Pfads mK: Number of dedicated pilot symbols of the channel DPCH in the current time slot, index k L: Number of common pilot symbols of the channel CPICH, index 1 Z: Cell number hd m : Channel coefficient, calculated from dedicated pilot symbols, for the path m, in normal mode lid- Λn, hd 2 m : channel coefficients, calculated from dedicated pilot symbols, for path m, in STTD mode, for transmit antennas 1 and 2 hc m : channel coefficients, calculated from common pilot symbols, for path m, im Normal mode hc 1 ,! ,, hc 2 m : channel coefficients, calculated from common pilot symbols, for the path m, in STTD mode, for the transmit antennas 1 and 2 d m , k: received dedicated pilot symbols or data symbols of the path mc m , ι: received common pilot symbols of the path m
Die folgenden Zwischenergebnisse werden von dem Hardware- Datenpfad 10 je nach gewähltem Modus berechnet. Die verschiedenen Modi sind in der technischen Spezifikation von UMTS 3GPP TS 25.211 V4.2.0 (2001-09) im Kapitel 5, insbesondereThe following intermediate results are calculated by the hardware data path 10 depending on the mode selected. The different modes are in the technical specification of UMTS 3GPP TS 25.211 V4.2.0 (2001-09) in Chapter 5, in particular
5.3.1.1 (open loop transmit diversity), 5.3.1.1.1 (STTD),5.3.1.1 (open loop transmit diversity), 5.3.1.1.1 (STTD),
5.3.1.2 (closed loop transmit diversity), 5.3.2.1 (STTD for - DPCH) und 5.3.3.1 (CPICH - open and closed loop), beschrieben und die genannten Textstellen werden durch Bezugnahme dem Inhalt dieser Schrift hinzugefügt.5.3.1.2 (closed loop transmit diversity), 5.3.2.1 (STTD for - DPCH) and 5.3.3.1 (CPICH - open and closed loop), are described and the mentioned passages are added to the content of this document by reference.
Mit p wird ein zum Zeitpunkt k gesendetes Pilotsymbol bezeichnet. Somit ist hdm * p das erwartete empfangene Pilot- symbol, welches über den Pfad m zum Zeitpunkt k ausgesendet wurde.P denotes a pilot symbol sent at time k. Thus hd m * p is the expected pilot symbol received, which was transmitted via path m at time k.
Die erwartete Energie des empfangenen Pilotsymbols istThe expected energy of the received pilot symbol is
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
Fall 1. Zwischenergebnisse für die SINR-Berechnung auf der Basis des DPCH-Kanals:Case 1. Interim results for the SINR calculation based on the DPCH channel:
1.1 DPCH: Normalmodus1.1 DPCH: normal mode
Im folgenden wird angenommen, dass alle Pilotsymbole die gleiche gesendete Energie besitzen,In the following it is assumed that all pilot symbols have the same transmitted energy,
P PP P
d.h. dass I pk |2 keine Funktion von k ist . Somit istthat is, I p k | 2 is not a function of k. So is
Figure imgf000012_0002
Figure imgf000012_0002
Dann gilt :Then:
Figure imgf000012_0003
SDxp ist die erwartete Signalenergie, integriert über alle Pilotsymbole (K) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z.
Figure imgf000012_0003
SD xp is the expected signal energy, integrated over all pilot symbols (K) and over all paths (M) within cell Z.
SDmeas m,l*
Figure imgf000013_0001
SDmeas m, l *
Figure imgf000013_0001
SD ist die gemessene Signalenergie, integriert über alleSD is the measured signal energy, integrated across all
Pilotsymbole (K) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z.Pilot symbols (K) and over all paths (M) within cell Z.
1.2 DPCH: STTD-Modus oder generell 2-Antennen-Modus1.2 DPCH: STTD mode or generally 2-antenna mode
Im folgenden wird angenommen, dassIn the following it is assumed that
Figure imgf000013_0002
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d.h. dass die gesendete Energie eines Pilotsymbols keine Funktion von k und keine Funktion der Antennennummer ist.i.e. that the transmitted energy of a pilot symbol is not a function of k and not a function of the antenna number.
Dann gilt:Then:
22
SDexp K fadj + d' m=lSDexp K fadj + d 'm = l
SDxp ist die erwartete Signalenergie, integriert über alle Pilotsymbole (K) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z.SD xp is the expected signal energy, integrated over all pilot symbols (K) and over all paths (M) within cell Z.
M KM K
SD2 meaS = ∑ ∑ |dm,k| m=lk=lSD 2 meaS = ∑ ∑ | d m , k | m = lk = l
SD™6313 ist die gemessene Signalenergie, integriert über alle Pilotsymbole (K) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z. Fall 2. Zwischenergebnisse für die SINR-Berechnung auf der Basis des CPICH-Kanals:SD ™ 6313 is the measured signal energy, integrated over all pilot symbols (K) and over all paths (M) within cell Z. Case 2. Interim results for the SINR calculation based on the CPICH channel:
2.1. CPICH: Normalmodus2.1. CPICH: normal mode
Im folgenden wird angenommen, dassIn the following it is assumed that
I |2 I |2I | 2 I | 2
Pk = |P| ' wobei Pk die dedizierten Pilotsymbole sind, d.h. die gesendete Energie eines Pilotsymbols ist keine Funktion von k.P k = | P | 'where Pk are the dedicated pilot symbols, ie the transmitted energy of a pilot symbol is not a function of k.
Ebenso wird angenommen, dassIt is also believed that
= |p| , wobei pi die gemeinsamen Pilotsymbole sind, d.h. die gesendete Energie eines Pilotsymbols ist keine Funktion von 1.= | p | , where pi are the common pilot symbols, i.e. the transmitted energy of a pilot symbol is not a function of 1.
Wenn aufgrund einer erfolgten Kanalschätzung unter Zugrunde- legung von gemeinsamen PilotSymbolen für jeden Pfad m nun ein Kanalkoeffizient vorliegt, kann die erwartete Signalenergie über alle Pfade m und Piloten k mit Hilfe des RAKE-Combinings ermittelt werden:If a channel coefficient is now available for each path m on the basis of a channel estimate based on common pilot symbols, the expected signal energy can be determined over all paths m and pilots k using the RAKE combination:
hc * hd. Pk =lhc * hd. Pk = 1
Dann gilt:Then:
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001
SCxp ist die erwartete Signalenergie, integriert über alle dedizierten Pilotsymbole (K) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z. q itieas, com _ ' 1 V"1 m, l m = l l =lSC xp is the expected signal energy, integrated over all dedicated pilot symbols (K) and over all paths (M) within cell Z. q itieas, com _ ' 1 V " 1 m, lm = ll = l
g meas,com ^st ^e gemessene Signalenergie der gemeinsamen Pilotsymbole, integriert über alle gemeinsamen Pilotsymbole (L) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z.g meas , com ^ st ^ e g measured signal energy of the common pilot symbols, integrated over all common pilot symbols (L) and over all paths (M) within the cell Z.
M L M scexp , com = ∑ ∑ |hCm |2| f --- ∑ L * |hCm |2 |p|2 m = l l =l m=lMLM sc exp, co m = ∑ ∑ | hCm | 2 | f --- ∑ L * | hCm | 2 | p | 2 m = ll = lm = l
sc exp,com ^st ^e erwartete Signalenergie der gemeinsamen Pi- lotsymbole, integriert über alle gemeinsamen Pilotsymbole (L) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z. sc exp, com ^ st ^ e expect t e te S ignalenergie of the common pilot symbols, integrated over all common pilot symbols (L) and over all paths (M) within the cell Z.
Statt der Ausdrücke sceas'com und SCxp,com , die auf der Basis der gemeinsamen Pilotsymbole berechnet werden, können auch SD2 βas bzw. SDxp auf der Basis von dedizierten Pilotsymbolen berechnet werden. Aus Hardware-technischer Sicht ergibt sich kein Unterschied. Es muss lediglich ein Normierungsfaktor NCxp'norm auf der Basis der gemeinsamen Pilotsymbole berechnet werden, da der Normierungsfaktor aufgrund des RAKE- Combinings anfällt.Instead of the expressions sc eas ' com and SC xp, com , which are calculated on the basis of the common pilot symbols, SD 2 βas or SD xp can also be calculated on the basis of dedicated pilot symbols. There is no difference from a hardware perspective. It is only necessary to calculate a normalization factor NC xp ' norm on the basis of the common pilot symbols, since the normalization factor is due to the RAKE combination.
Der Normierungsfaktor beim RAKE-Combining Ncxp'norm ist proportional zu SCxp,com .The normalization factor for RAKE-Combining Nc xp ' norm is proportional to SC xp, com .
2.2 CPICH: STTD-Modus2.2 CPICH: STTD mode
Im folgenden wird angenommen, dassIn the following it is assumed that
I |pk||2 = t[p||2 , d.h. die gesendete Energie eines dedizierten Pi- lotsymbols keine Funktion von k ist;I | p k || 2 = t [p || 2, ie the energy transmitted by a dedicated pilot symbol is not a function of k;
PnJ = |p| , d.h. die gesendete Energie eines gemeinsamen Pilotsymbols keine Funktion von 1 ist; und dass vl = p sowie PΪ P2ι p , d.h. die gesendetenPnJ = | p | , ie the transmitted energy of a common pilot symbol is not a function of 1; and that vl = p and PΪ P 2 ι p, ie the sent
Energien der dedizierten bzw. gemeinsamen Pilotsymbole keine Funktionen der Antennennummer sind.Energies of the dedicated or common pilot symbols are not functions of the antenna number.
Zur Berechnung der erwarteten Signalleistung gehen wir von der FormelWe use the formula to calculate the expected signal power
M f * M f *
SC xp(RAKE-Combining) = ∑ ∑ hCm * hdm * Pk + hC hd' >l k = l aus und nehmen folgende Vereinfachung dieser Formel an:SC xp (RAKE-Combining) = ∑ ∑ h C m * hd m * Pk + h C hd '> lk = l and assume the following simplification of this formula:
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001
SCx ist die erwartete Signalenergie, integriert über alle dedizierten Pilotsymbole (K) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z.SC x is the expected signal energy, integrated over all dedicated pilot symbols (K) and over all paths (M) within cell Z.
p
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p
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sc^eas'co -j_ste gemessene Signalenergie der gemeinsamen Pilotsymbole, integriert über alle gemeinsamen Pilotsymbole (L) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z. sc ^ eas ' co -j_ ste measured signal energy of the common pilot symbols, integrated over all common pilot symbols (L) and over all paths (M) within the cell Z.
Figure imgf000016_0003
Figure imgf000016_0003
sc eχp,com ^st ^e erwartete Signalenergie der gemeinsamen Pilotsymbole, integriert über alle gemeinsamen Pilotsymbole (L) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z. Die erwartete Signalenergie SCxp der dedizierten Pilotsymbole muss aufgrund des RAKE-Combinings normiert werden. sc eχp , com ^ st ^ e expected signal energy of the common pilot symbols, integrated over all common pilot symbols (L) and over all paths (M) within the cell Z. The expected signal energy SC xp of the dedicated pilot symbols must be standardized due to the RAKE combination.
Der Normierungsfaktor NcχP'norm ergibt sich aus der Summe der Betragsquadrate der Kanalkoeffizienten der gemeinsamen Pilotsymbole über alle Pfade m und ist damit proportional zu c exp,comThe normalization factor Nc χP ' norm results from the sum of the squares of the amounts of the channel coefficients of the common pilot symbols over all paths m and is therefore proportional to c exp, com
Statt der Ausdrücke sc™638'00"1 und SCxp, om , die auf der Basis der gemeinsamen Pilotsymbole berechnet werden, können auch hier SD™®618 bzw. SDxp auf der Basis von dedizierten Pilotsymbolen berechnet werden. Es gelten die gleichen Aussagen wie im Fall 2.1.Instead of the expressions sc ™ 638 '00 " 1 and SC xp, om , which are calculated on the basis of the common pilot symbols, SD ™ ®618 or SD xp can also be calculated here on the basis of dedicated pilot symbols. The same applies Statements as in case 2.1.
Fall 3. Zwischenergebnisse für SINR-Berechnung für einen geschlossenen Regelschleifenbetrieb auf der Basis des CPICH- Kanals:Case 3. Intermediate results for SINR calculation for closed control loop operation on the basis of the CPICH channel:
Das Verfahren ist analog dem Fall 2. Lediglich die Kanalkoef- fizienten der gemeinsamen Pilotsymbole werden mit den Zellenspezifischen Gewichtsfaktoren wl und w2 multipliziert.The procedure is analogous to case 2. Only the channel coefficients of the common pilot symbols are multiplied by the cell-specific weight factors wl and w2.
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
sc meas,com ^s^ ^e ge essene Signalenergie der gemeinsamen Pilotsymbole, integriert über alle gemeinsamen Pilotsymbole (L) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z. sc meas , com ^ s ^ ^ e g e essen signal energy of the common pilot symbols, integrated over all common pilot symbols (L) and over all paths (M) within the cell Z.
scexp,com = ∑ L * 2 hcm + hc2 IPI2 m=l J sc exp, com = ∑ L * 2 hc m + hc 2 IPI 2 m = l J
sc eχp,com ^st ^e erwartete Signalenergie der gemeinsamen Pilotsymbole, integriert über alle gemeinsamen Pilotsymbole (L) und über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z. Statt der Ausdrücke sC2 eas'com und SC|xp'com , die auf der Basis der gemeinsamen Pilotsymbole berechnet werden, können auch hier SD2 βas bzw. SDxp auf der Basis von dedizierten Pilotsymbolen berechnet werden. Es gelten die gleichen Aussagen wie im Fall 2.1. sc eχp, com ^ st ^ e expect t e th signal power of the common pilot symbols, integrated over all common pilot symbols (L) and over all paths (M) within the cell Z. Instead of the expressions sC 2 eas ' com and SC | xp ' com , which are calculated on the basis of the common pilot symbols, can also be calculated here SD 2 βas or SD xp on the basis of dedicated pilot symbols. The same statements apply as in case 2.1.
sc p = m * hcr * hdi, + w,
Figure imgf000018_0002
Figure imgf000018_0001
sc p = m * hc r * hdi, + w,
Figure imgf000018_0002
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SCxp ist die erwartete Signalenergie, integriert über alle Pfade (M) und über alle dedizierten Pilotsymbole K innerhalb der Zelle Z. Dabei bezeichnen wi und w2 Gewichtsfaktoren für die Sendeleistung der beiden senderseitigen Antennen der Zelle Z. Diese werden im Empfänger für die Berechnung des SINR geschätzt .SC xp is the expected signal energy, integrated over all paths (M) and over all dedicated pilot symbols K within cell Z. Here, wi and w denote 2 weighting factors for the transmission power of the two transmitter-side antennas of cell Z. These are used in the receiver for the calculation of the SINR.
NCexp,norm = £' + W * hc!
Figure imgf000018_0003
NCexp, norm = £ ' + W * hc!
Figure imgf000018_0003
NC<3χp,norm ^sj. ^e er artete Signalenergie-Normierung, integriert über alle Pfade (M) innerhalb der Zelle Z.NC <3χp, norm ^ s j . E ^ he ar ended signal energy normalization, integrated over all paths (M) within the cell Z.
Bei der Erstellung der Formeln wurde nicht auf die Berechnung von Kanalkoeffizienten eingegangen, die für verschiedene Betriebsmodi Vereinfachungen zulassen. Hier sollte lediglich eine allgemeine Gleichungsstruktur herausgearbeitet werden, anhand derer sich dann die Struktur des Hardware-Datenpfads verstehen lässt, auf welchen im folgenden näher eingegangen wird.When the formulas were created, the calculation of channel coefficients, which allow simplifications for different operating modes, was not dealt with. Only a general equation structure should be worked out here, on the basis of which the structure of the hardware data path can then be understood, which will be discussed in more detail below.
Fig. 3 zeigt die Struktur des Hardware-Datenpfads 10. Der Hardware-Datenpfad 10 besteht aus miteinander verschalteten3 shows the structure of the hardware data path 10. The hardware data path 10 consists of interconnected ones
Standard-Arithmetikelementen, die in Fig. 3 mit den folgenden Bezugszeichen bezeichnet sind:Standard arithmetic elements, which are designated in FIG. 3 with the following reference numerals:
Mzi: Multiplizierer der z-ten Subeinheit mit Index i Azi: Addierer der z-ten Subeinheit mit Index i ACzi: Akkumulator der z-ten Subeinheit mit Index i MUXzi: Multiplexer der z-ten Subeinheit mit Index i SQzi: Quadrierer der z-ten Subeinheit mit Index iMzi: multiplier of the zth subunit with index i Azi: adder of the zth subunit with index i ACzi: accumulator of the zth subunit with index i MUXzi: multiplexer of the zth subunit with index i SQzi: squarer of the zth subunit with index i
dabei bezeichnet z = 1 den ersten komplexen Multiplizierer MULI, z = 2 bezeichnet den zweiten komplexen Multiplizierer MUL2, z = 3 bezeichnet den dritten komplexen Multiplizierer MUL3, z = 4 bezeichnet die erste Quadrier-Einheit SQR1 und __ = 5 bezeichnet die zweite Quadrier-Einheit SQR2.z = 1 denotes the first complex multiplier MULI, z = 2 denotes the second complex multiplier MUL2, z = 3 denotes the third complex multiplier MUL3, z = 4 denotes the first squaring unit SQR1 and __ = 5 denotes the second squaring SQR2 unit.
Ferner umfasst der Hardware-Datenpfad 10 zwei Akkumulatoren AC1 und AC2 und zwei kombinierte Addierer und Register A/Rl und A/R2, die keiner der genannten Subeinheiten zugehörig sind.Furthermore, the hardware data path 10 comprises two accumulators AC1 and AC2 and two combined adders and registers A / Rl and A / R2, which are not associated with any of the subunits mentioned.
Die ersten und zweiten komplexen Multiplizierer MULI und MUL2 nehmen die erste Gruppe 12 bzw. die zweite Gruppe 13 von Eingängen entgegen. Eingänge für reelle Größen sind mit r und Eingänge für imaginäre Größen mit i gekennzeichnet. Die ersten und zweiten Eingangspaare 14 und 15 werden dem dritten komplexen Multiplizierer MUL3 zugeführt. Der erste Multiplizierer MULI stellt das Ausgangspaar 17 und der zweite Multiplizierer MUL2 stellt das Ausgangspaar 20 bereit. Die wei- teren Ausgänge 21 bzw. 22 werden von den Quadrier-Einheiten SQR1 bzw. SQR2 bereitgestellt. Die Anschlußpaare 18 bzw. 19 stellen Eingänge der Quadrier-Einheiten SQR1 bzw. SQR2 dar.The first and second complex multipliers MULI and MUL2 receive the first group 12 and the second group 13 of inputs, respectively. Inputs for real variables are marked with r and inputs for imaginary variables with i. The first and second input pairs 14 and 15 are fed to the third complex multiplier MUL3. The first multiplier MULI provides the output pair 17 and the second multiplier MUL2 provides the output pair 20. The further outputs 21 and 22 are provided by the squaring units SQR1 and SQR2. The connection pairs 18 and 19 represent inputs of the squaring units SQR1 and SQR2.
Die Multiplizierer Mzi und Addierer Azi, z = 1, 2, 3, der komplexen Multiplizierer MULI, MUL2 und MUL3 führen jeweils eine Multiplikation von zwei komplexen Datenwerten durch, welche' bekanntlich vier reelle Multiplikationen und zwei Additionen umfasst. Die kombinierten Addierer und Register A/Rl und A/R2 führen eine Addition der Ausgänge der Addierer All und A21 bzw. AI2 und A22 durch. Interne Eingänge des dritten komplexen Multiplizierers MUL3 sind mit den summierten Ausgängen der ersten und zweiten komplexen Multiplizierer MULI und MUL2 (d.h. mit den Ausgängen von A/Rl und A/R2) verbunden. Auf diese Weise kann die Summe von zwei dreifachen komplexen Multiplikationen berechnet werden.The multipliers Mzi and adders Azi, z = 1, 2, 3, the complex multipliers MULI, MUL2 and MUL3 each carry out a multiplication of two complex data values, which , as is known, comprises four real multiplications and two additions. The combined adders and registers A / Rl and A / R2 carry out an addition of the outputs of the adders All and A21 or AI2 and A22. Internal inputs of the third complex multiplier MUL3 are with the summed outputs of the first and second complex multipliers MULI and MUL2 (ie connected to the outputs of A / Rl and A / R2). In this way, the sum of two triple complex multiplications can be calculated.
Jeder komplexe Multiplizierer MULI, MUL2 und MUL3 umfasst zwei Akkumulatoren ACzl und ACz2, die die Multiplikationsergebnisse über eine vorbestimmte Anzahl von Multiplikationen integrieren.Each complex multiplier MULI, MUL2 and MUL3 comprises two accumulators ACzl and ACz2, which integrate the multiplication results over a predetermined number of multiplications.
Die erste komplexe Quadrier-Einheit SQRl ist eingangsseitig direkt mit dem akkumulierten Ausgang der Summe der beiden komplexen Multiplizierer MULI und MUL2 verbunden (die Akkumulation wird durch die Akkumulatoren AC1 und AC2 bewerkstelligt) . Die zweite komplexe Quadrier-Einheit SQR2 ist direkt mit dem akkumulierten Ausgang des dritten komplexen Multiplizierers MUL3 verbunden. Beide Quadrier-Einheiten SQRl und SQR2 enthalten integrierte Akkumulatoren AC41 bzw. AC51, die die quadrierten Ergebniswerte über eine vorgebbare Anzahl von Schleifen aufsummieren.The first complex squaring unit SQRI is connected on the input side directly to the accumulated output of the sum of the two complex multipliers MULI and MUL2 (the accumulation is accomplished by the accumulators AC1 and AC2). The second complex squaring unit SQR2 is connected directly to the accumulated output of the third complex multiplier MUL3. Both squaring units SQR1 and SQR2 contain integrated accumulators AC41 and AC51, which add up the squared result values over a predefinable number of loops.
Für die Berechnung des SINR müssen die Interferenz-plus- Rausch-Leistung und die erwartete Signalleistung ermittelt werden. Die folgenden beiden mathematischen Ausdrücke geben die Interferenz-plus-Rausch-Leistung in den unterschiedlichen Modi basierend auf den dedizierten Pilotsymbolen (aus dem DPCH-Kanal) an.For the calculation of the SINR, the interference plus noise power and the expected signal power must be determined. The following two mathematical expressions indicate the interference plus noise power in the different modes based on the dedicated pilot symbols (from the DPCH channel).
M K M p tnal = α ∑ ∑ |dm,k|2 - ß ∑ K *|hdm|2 = α' * SDraS - ß' * SD^ m =lk =l m= lMKM p tnal = α ∑ ∑ | d m, k | 2 - ß ∑ K * | hd m | 2 = α '* SDr aS - ß' * SD ^ m = lk = lm = l
(1)(1)
M K „ 2 MM K „2 M
P2Z,STTD = γ ∑ ∑ |dm|k - δ∑ ∑ K * hdj. = γ' * SDΓ" - δ' * SDZ m =lk=l j = l m = lP 2 Z, STTD = γ ∑ ∑ | d m | k - δ∑ ∑ K * hdj. = γ '* SDΓ "- δ' * SD Z m = lk = lj = lm = l
(2 )(2)
Dabei bezeichnet p2z, normal die Interf erenz -plus -Rausch-Lei - stung im Normalmodus und P2Z,STTD die Interferenz-plus-Rausch- Leistung in dem STTD-Modus mit zwei Sendeantennen oder generell im 2-Antennen-Modus .Here, p 2 z, normal denotes the interference plus noise power in normal mode and P 2 Z, STTD the interference plus noise Performance in the STTD mode with two transmit antennas or generally in the 2-antenna mode.
In den obigen Gleichungen wurden diese Ausdrücke auf der Basis von dedizierten Pilotsymbolen berechnet. Sofern die Berechnung auf der Basis der gemeinsamen Pilotsymbole (aus dem CPICH-Kanal) erfolgen soll, sind in den Gleichungen die Größen dm,k, hd1,,,, hd2 m, hdm durch die Größen dm,ι, hc1-^, hc2 m, hcm zu ersetzen.In the equations above, these expressions were calculated based on dedicated pilot symbols. If the calculation is to be based on the common pilot symbols (from the CPICH channel), the quantities d m , k , hd 1 ,,,, hd 2 m , hd m are given by the quantities d m , ι, hc 1 - ^ , hc 2 m , hc m to replace.
Die erwarteten Signalleistungen der dedizierten Pilotsymbole berechnen sich in den beiden Modi nach den folgenden Gleichungen:The expected signal powers of the dedicated pilot symbols are calculated in the two modes according to the following equations:
S2z,rmal = 8 * K∑|hdm| = ε' * SD§Xp (3) m=lS 2 z, rmal = 8 * K∑ | hd m | = ε '* SD§ Xp (3) m = l
S2Z,STTD = η * K∑ hd + hd = η' * SDxp (4) m=lS 2 Z, STTD = η * K∑ hd + hd = η '* SD xp (4) m = l
Dabei bezeichnet S2 Z,normal die erwartete Signalleistung im Nor- malmodus und S2 Z,STTD bezeichnet die erwartete Signalleistung im STTD-Modus mit zwei Sendeantennen. Die genannten Größen sind in den obigen Gleichungen auf der Basis der dedizierten Pilotsymbole (aus dem DPCH-Kanal) berechnet. Bei einer Berechnung dieser Größen auf der Basis der gemeinsamen Pilot- Symbole (aus dem CPICH-Kanal) sind die Werte hd1,!-., hd2 m, hdm durch die Werte hc1!!,, hc2 m, hcm zu ersetzen.S 2 Z , nor m a l denotes the expected signal power in normal mode and S 2 Z , STTD denotes the expected signal power in STTD mode with two transmit antennas. The quantities mentioned are calculated in the above equations on the basis of the dedicated pilot symbols (from the DPCH channel). When calculating these quantities on the basis of the common pilot symbols (from the CPICH channel), the values hd 1 ,! -., Hd 2 m , hd m are given by the values hc 1 !! ,, hc 2 m , hc m to replace.
Im Folgenden werden die Gleichungen zur Berechnung der erwarteten Signalleistung der dedizierten Pilotsymbole mit Hilfe des CPICH-Kanals in den beiden Modi angegeben.The equations for calculating the expected signal power of the dedicated pilot symbols using the CPICH channel in the two modes are given below.
S z,normal — * hdr = μ (5)
Figure imgf000021_0001
.2
S z, normal - * hd r = μ (5)
Figure imgf000021_0001
.2
S Z, STTD = λ ∑ [ hC;* * hd; + hc2 m * * hd: λ' * SC p ( 6 )SZ, STTD = λ ∑ [h C ; * * hd; + hc 2 m * * hd: λ '* SC p (6)
Dabei bezeichnet S2 Z,normal die erwartete Signalleistung der dedizierten Pilotsymbole im Normalmodus und S2 Z,STTD bezeichnet die erwartete Signalleistung der dedizierten Pilotsymbole im STTD-Modus (jeweils berechnet unter Zugrundelegung von Kanalkoeffizienten aus dem DPCH-Kanal und dem CPICH-Kanal) .S 2 Z , no rm a l denotes the expected signal power of the dedicated pilot symbols in normal mode and S 2 Z , S T TD denotes the expected signal power of the dedicated pilot symbols in STTD mode (calculated in each case on the basis of channel coefficients from the DPCH channel and the CPICH channel).
Ferner wird für die Normierung der erwarteten Signalleistung der Wert χ*NC ex , norm mi |hcm| (bei einer Antenne) bzw . m=l mit X ∑ | c +ιhcm (im 2-Antennen-Modus) berechnet. m=lFurthermore, the value χ * NC ex, norm mi | hc m | (with an antenna) or. m = l with X ∑ | c + ιhcm (in 2-antenna mode) calculated. m = l
Im Fall des STTD-Modus mit Regelschleifenbetrieb lautet die Gleichung für die Berechnung der erwarteten Signalleistung S2 Z,STTD der dedizierten Pilotsymbole mit Hilfe des CPICH- Kanals folgendermaßen:In the case of the STTD mode with control loop operation, the equation for calculating the expected signal power S 2 Z , ST TD of the dedicated pilot symbols using the CPICH channel is as follows:
S Z,STTD = * hc-„ * hdt + , * hc * hd = φ * scxp (7)
Figure imgf000022_0001
SZ, STTD = * hc- „* hdt +, * hc * hd = φ * sc xp (7)
Figure imgf000022_0001
Ferner wird für die Normierung der erwarteten Signalleistung der Wert τ * Ncz exp'norm errechnet:Furthermore, the value τ * N c z exp ' norm is calculated for the normalization of the expected signal power:
Σ w-, hc +w2 * hcm = τ * NC|xp'norm (8) m=lΣ w-, hc + w 2 * hc m = τ * NC | xp ' norm (8) m = l
In den vorstehenden Gleichungen sind die Größen α, ß, γ, δ, ε, η, μ, λ, χ, φ, τ, Konstanten, die Größen ß', δ', ε', η', μ' , λ' , φ' ergeben sich aus den vorstehenden Definitionen.In the above equations, the quantities α, β, γ, δ, ε, η, μ, λ, χ, φ, τ, constants, the quantities ß ', δ', ε ', η', μ ', λ' , φ 'result from the above definitions.
Das SINR ist als der Quotient aus der Nutzleistung zur Stör- leistung pro Chip definiert, wobei die Nutzleistung proportional zu der erwarteten Signalleistung ist und die Störleis- tung aus der Signal-plus-Interferenz-Leistung zu berechnen ist. Es wird in der Literatur teilweise auch als SIR bezeichnet. Sofern allein dedizierte (und keine gemeinsamen) Pilotsymbole betrachtet werden, gilt für den NormalmodusThe SINR is defined as the quotient of the useful power to interference power per chip, the useful power being proportional to the expected signal power and the interference power device is to be calculated from the signal plus interference power. It is sometimes referred to as SIR in the literature. If only dedicated (and not common) pilot symbols are considered, this applies to normal mode
2 / 22/2
SINR = S z,normal / p Z, normalSINR = S z, normal / p Z, normal
und für den Antennendiversitätsmodus STTDand for the antenna diversity mode STTD
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000023_0001
Im Folgenden wird in beispielhafter Weise die Berechnung einiger der oben angegebenen Zwischenergebnisse mittels des Hardware-Datenpfads 10 näher erläutert:In the following, the calculation of some of the intermediate results specified above is explained in more detail using the hardware data path 10:
Fig. 4A zeigt eine Darstellung des Schaltbildes aus Fig. 3, wobei die zur Berechnung der Gleichung (2) verwendeten Schaltungsabschnitte schraffiert kenntlich gemacht sind. Es wird deutlich, dass für die Berechnung der einzelnen Terme ledig- lieh die Subeinheiten MULI und MUL2 aktiviert werden müssen. Im Prozessor 2 müssen dann lediglich die beiden an dem Ausgangspaar 20 bereitstehenden Werte mit den betreffenden Konstanten gewichtet, addiert und von dem Wert am linken Ausgang des Ausgangspaars 17 subtrahiert werden.FIG. 4A shows a representation of the circuit diagram from FIG. 3, the circuit sections used for calculating equation (2) being indicated by hatching. It becomes clear that only the subunits MULI and MUL2 have to be activated to calculate the individual terms. In processor 2, only the two values available at output pair 20 then have to be weighted with the relevant constants, added and subtracted from the value at the left output of output pair 17.
Wenn die Berechnung statt auf der Basis der dedizierten Pilotsymbole auf der Basis der gemeinsamen Pilotsymbole ausgeführt werden soll, werden einfach die Eingangsdaten durch dm/1 und c; , hc; ersetzt.If the calculation is to be carried out on the basis of the common pilot symbols instead of on the basis of the dedicated pilot symbols, the input data are simply replaced by d m / 1 and c; , hc; replaced.
Man erkennt sofort, dass die Berechnung eines Integrations- schrittes in den Schleifen k = l, ..., K, 1 = 1, ..., L und m = 1, ..., M nur einen Takt (Zyklus) dauert.It can be seen immediately that the calculation of an integration step in the loops k = 1, ..., K, 1 = 1, ..., L and m = 1, ..., M takes only one cycle (cycle) ,
Die hier verwendeten Akkumulatoren ACH, AC21 und AC22 werden mit den Ergebnissen des letzten Integrationsschrittes geladen, integrieren den aktuell berechneten Wert und können dann im nächsten Takt denselben SINR-Zwischenwert derselben Zelle oder einen anderen SINR-Zwischenwert derselben Zelle oder generell einen anderen SINR-Zwischenwert einer anderen Zelle integrieren. Die Information, welche SINR-Zwischenwerte wel- eher Zelle aufakkumuliert werden, wird durch die Zuordnung der virtuellen zeitgemultiplexten RAKE-Finger zu den Pfaden der Zellen und durch die Betriebsmodi der Zellen gegeben. Jeder virtuelle RAKE-Finger liefert im Zeitmultiplex Daten- o- der Pilotsymbole bzw. Kanalkoeffizienten, die zur Integration der SINR-Zwischenwerte benötigt werden.The accumulators ACH, AC21 and AC22 used here are loaded with the results of the last integration step, integrate the currently calculated value and can then integrate the same intermediate SINR value of the same cell or another intermediate SINR value of the same cell or generally another intermediate SINR value of another cell in the next cycle. The information as to which SINR intermediate values rather which cells are accumulated is given by the assignment of the virtual time-multiplexed RAKE fingers to the paths of the cells and by the operating modes of the cells. Each virtual RAKE finger supplies in time-division multiplex data or pilot symbols or channel coefficients that are required to integrate the intermediate SINR values.
Die zeitliche Zuordnung der virtuellen zeitgemultiplexten RAKE-Finger zu den Pfaden einer Zelle und damit die zeitliche Reihenfolge der Berechnung der SINR-Zwischenwerte ist will- kürlich.The temporal assignment of the virtual time-multiplexed RAKE fingers to the paths of a cell and thus the chronological order of the calculation of the SINR intermediate values is arbitrary.
Fig. 4B zeigt eine der Fig. 4A entsprechende Schaltbilddarstellung für die Berechnung der Gleichung (6) . Aktiviert sind die beiden komplexen Multiplizierer MULI und MUL2 , die kombi- nierten Addierer und Register A/Rl und A/R2, die Akkumulatoren AC1 und AC2 sowie die Quadrier-Einheit SQRl (jedoch ohne ausgangsseitige Ergebnisakkumulation durch AC41) . Wie die in Fig. 4B eingezeichneten Gleichungsterme verdeutlichen, werden in den beiden eingangsseitigen komplexen Multiplizierern MULT1 und MULT2 die komplexen Produkte hc; * hd; bzw. hc 2m* * hd2m gebildet. Im Prozessor 2 erfolgt nur noch die Multiplikation des am Ausgang 21 gelieferten Wertes mit der Konstanten λ.FIG. 4B shows a circuit diagram representation corresponding to FIG. 4A for the calculation of equation (6). The two complex multipliers MULI and MUL2, the combined adders and registers A / Rl and A / R2, the accumulators AC1 and AC2 and the squaring unit SQRl (but without the result-side accumulation of results by AC41) are activated. As the equation terms drawn in FIG. 4B illustrate, in the two input-side complex multipliers MULT1 and MULT2 the complex products hc; * hd; or hc 2 m * * hd2 m . In processor 2, only the value supplied at output 21 is multiplied by the constant λ.
Die Fig. 4A und 4B zeigen, dass die Berechnung eines Integrationsschrittes von Zwischenwerten der SINR-Berechnung (Gleichungen (6) und (2) ) selbst im Fall der STTD-Kodierung mit gemeinsamen Pilotsymbolen nur 2 Takte dauert (Pipelining und Latenzzeiten werden nicht berücksichtigt) .4A and 4B show that the calculation of an integration step of intermediate values of the SINR calculation (equations (6) and (2)) only takes 2 cycles even in the case of STTD coding with common pilot symbols (pipelining and latency times are not taken into account ).
Die Berechnung eines Integrationsschrittes der Gleichung (2) erfolgt im Takt 1. Im Takt 2 wird die Berechnung eines Integ- rationsschrittes der Gleichung (6) gestartet. Eine Latenzzeit von 2 Takten durch das Pipelining ist anzunehmen.The calculation of an integration step of equation (2) takes place in cycle 1. In cycle 2, the calculation of an integer ration step of equation (6) started. A latency of 2 cycles through the pipelining is to be assumed.
Nach 2 Takten plus der Latenzzeit ist demnach jeweils ein In- tegrationsschritt aller SINR-Zwischenwerte für die beiden o- bige Fälle 1 und 2 berechnet: SD^eas , SDxp bzw. Sceas'com , g exp ,com ,,,-,exp , norm σr;PAfter 2 cycles plus the latency, an integration step of all SINR intermediate values is calculated for the two cases 1 and 2 above: SD ^ eas , SD xp or S c eas ' com , g exp, com ,,, -, exp, norm σr; P
Fig. 4C zeigt die Schaltbilddarstellung zur Berechnung der Gleichung (7) . Die eingangsseitigen komplexen Multiplizierer MULI und MUL2 sind aktiviert und berechnen die Produkte wx * hcm bzw. w2 * hcm in 2 Takten. Im ersten Takt berechnet der erste Multiplizierer MULI den Wert vrx * hcm während der zweite Multiplizierer MUL2 eingangsseitig die Werte 0 erhält und den Wert 0 berechnet. Im zweiten Takt wird umgekehrt vorgegangen, das heisst der erste Multiplizierer MULI berechnet den Wert 0 und der zweite Multiplizierer MUL2 gibt den Wert w2 * hc; aus . Die Produkte w^ * hc; * hd; und vr* 2 * hc * d; werden dann in aufeinander folgenden Takten im dritten kom- plexen Multiplizierer MUL3 gebildet. Das Ergebnis der Gleichung (7) steht am Ausgang 22 der zweiten Quadrier-Einheit SQR2 (wiederum ohne Ergebnisakkumulation durch AC51) zur Verfügung und muss in dem Prozessor 2 nur noch mit der Konstanten φ multipliziert werden.4C shows the circuit diagram representation for calculating equation (7). The input-side complex multipliers MULI and MUL2 are activated and calculate the products w x * hc m and w 2 * hc m in 2 cycles. In the first cycle, the first multiplier MULI calculates the value vr x * hc m while the second multiplier MUL2 receives the values 0 on the input side and calculates the value 0. The procedure is reversed in the second cycle, that is to say the first multiplier MULI calculates the value 0 and the second multiplier MUL2 gives the value w 2 * hc; out . The products w ^ * hc; * hd; and vr * 2 * hc * d; are then formed in successive cycles in the third complex multiplier MUL3. The result of the equation (7) is available at the output 22 of the second squaring unit SQR2 (again without result accumulation by AC51) and only has to be multiplied in the processor 2 by the constant φ.
Schließlich sind in Fig. 4D die aktivierten Schaltungsbereiche des Schaltbildes der Fig. 3 für die Berechnung der Gleichung (8) dargestellt. Die beiden eingangsseitigen komplexen Multiplizierer MULI und MUL2 sowie die beiden kombinierten Addierer und Register A/Rl und A/R2 führen die gleichen Berechnungen wie in dem in Fig. 4C dargestellten Beispiel durch. Der weitere Rechenweg unterscheidet sich jedoch dadurch, dass nicht der dritte komplexe Multiplizierer MULT3 aktiviert ist, sondern dass in dem ausgangsseitigen Akkumula- tor AC41 der ersten Quadrier-Einheit SQRl eine Ergebnisakkumulation über M Schleifen durchgeführt wird. Bis auf die Mul- tiplikation mit der Konstanten τ wird von dem Hardware-Datenpfad 10 der zu bestimmende Normalisierungswert erzeugt.Finally, FIG. 4D shows the activated circuit areas of the circuit diagram of FIG. 3 for the calculation of equation (8). The two complex multipliers MULI and MUL2 on the input side and the two combined adders and registers A / Rl and A / R2 carry out the same calculations as in the example shown in FIG. 4C. The further calculation path differs, however, in that it is not the third complex multiplier MULT3 that is activated, but rather that in the output-side accumulator AC41 of the first squaring unit SQR1, results are accumulated over M loops. Except for the Mul- tication with the constant τ, the normalization value to be determined is generated by the hardware data path 10.
Vergleicht man die Fig. 4C und 4D, so erkennt man, dass ein Integrationsschritt der Gleichungen (7) und (8) parallel mit den gleichen Eingangswerten innerhalb von 2 Takten ausgeführt werden kann (Pipelining und Latenzzeiten werden hier nicht berücksichtigt) .Comparing FIGS. 4C and 4D, it can be seen that an integration step of equations (7) and (8) can be carried out in parallel with the same input values within 2 cycles (pipelining and latency times are not taken into account here).
Mit den Ergebnissen der Fig. 4A ergibt sich eine Berechnungsdauer von 3 Takten für jeden Integrationsschritt aller SINR- Komponenten. Die ausstehenden Integrationsschritte werden ausgeführt, sobald ein RAKE-Finger ein weiteres demoduliertes Daten- oder Pilotsymbol, das auf einem Pfad derselben Zelle empfangen wurde, oder einen Kanalkoeffizienten eines Pfades derselben Zelle liefert.The results of FIG. 4A result in a calculation time of 3 cycles for each integration step of all SINR components. The pending integration steps are performed as soon as a RAKE finger provides another demodulated data or pilot symbol received on a path of the same cell or a channel coefficient of a path of the same cell.
Für sämtliche von dem Hardware-Datenpfad 10 ausgegebene Zwischenergebnisse ist die Integration über die M Pfade der be- trachteten Zelle Z bereits ausgeführt. Die an den Prozessor 2 übergebenen Werte sind daher Pfad-unspezifisch.For all intermediate results output by the hardware data path 10, the integration via the M paths of the cell Z under consideration has already been carried out. The values transferred to processor 2 are therefore path-non-specific.
Die Speicherbelegung des ausgangsseitigen Pufferspeichers P3 ergibt sich in Abhängigkeit von der Ansteuerung des zweiten Multiplexers MUX 2 und ist in den Fig. 5A bis 5C für verschiedene Fälle dargestellt. Fig. 5A zeigt die Speicherbelegung für eine SINR-Berechnung auf der Basis des DPCH-Kanals (dedizierte Pilotsymbole), siehe Fall 1. In den ersten drei Speicherabschnitten werden die aktuelle Zellennummer Z, die Anzahl der integrierten Pilotsymbole K und die Anzahl M der integrierten Pfade der Zelle Z angegeben. Es folgen Informationen bezüglich der Antennendiversität (normal/STTD) und des der Berechnung zugrunde liegenden Kanals (DPCH/CPICH; die Unterstreichung kennzeichnet den gewählten Kanal) . In den verbleibenden zwei Speicherbereichen sind die berechneten Zwischenergebnisse SDeas z und SDexp z abgelegt. Fig. 5B zeigt eine der Fig. 5A entsprechende Darstellung für den Fall 2 der SINR-Berechnung auf der Basis des CPICH-Kanals (gemeinsame Pilotsymbole) . In dem dritten Pufferspeicher P3 sind nun die Zwischenergebnisse scmeas'com z, SCexp'com z, SCexp z und NCexp'norm z abgelegt.The memory allocation of the output-side buffer memory P3 depends on the activation of the second multiplexer MUX 2 and is shown in FIGS. 5A to 5C for different cases. 5A shows the memory allocation for a SINR calculation based on the DPCH channel (dedicated pilot symbols), see case 1. In the first three memory sections, the current cell number Z, the number of integrated pilot symbols K and the number M of the integrated ones Paths of cell Z specified. This is followed by information regarding the antenna diversity (normal / STTD) and the channel on which the calculation is based (DPCH / CPICH; the underlining indicates the selected channel). The calculated intermediate results SD eas z and SD exp z are stored in the remaining two memory areas. FIG. 5B shows a representation corresponding to FIG. 5A for case 2 of the SINR calculation based on the CPICH channel (common pilot symbols). The intermediate results sc meas ' com z , SC exp ' com z , SC exp z and NC exp ' norm z are now stored in the third buffer memory P3.
Schließlich zeigt Fig. 5C den Speicherinhalt des dritten Pufferspeichers P3 bei einer SINR-Berechnung für den STTD-Modus im geschlossenen Regelschleifenbetrieb auf der Basis des CPICH-Kanals (Fall 3) .Finally, FIG. 5C shows the memory content of the third buffer memory P3 in a SINR calculation for the STTD mode in closed control loop mode on the basis of the CPICH channel (case 3).
Da der Datenpfad so konzipiert ist, dass mit jedem Takt die Eingänge mit anderen Werten beaufschlagt werden können, und die Berechnung eines Integrationsschrittes der SINR- Komponenten nur einen Takt (ohne Latenzzeiten) dauert und ein Integrationsschritt aller SINR-Komponenten innerhalb von zwei oder drei Takten berechnet werden kann, eignet sich dieses Konzept hervorragend, virtuelle zeitgemultiplexte RAKE-Finger zu unterstützen. Since the data path is designed in such a way that the inputs can be loaded with different values with each cycle, and the calculation of an integration step of the SINR components only takes one cycle (without latency times) and an integration step of all SINR components within two or three cycles can be calculated, this concept is ideally suited to support virtual time-multiplexed RAKE fingers.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaltungsanordnung zur SINR-Berechnung für Funkempfänger, mit - einem Hardware-Modul (1) zur Berechnung von Zwischenergebnissen für die SINR-Berechnung, und - einem Prozessor (2) , welcher auf der Basis der berechneten Zwischenergebnisse die SINR-Berechnung durchführt.1. Circuit arrangement for SINR calculation for radio receivers, with - a hardware module (1) for calculating intermediate results for the SINR calculation, and - a processor (2), which carries out the SINR calculation on the basis of the calculated intermediate results.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die berechneten Zwischenergebnisse pfadunspezifische, auf Zellenniveau verdichtete Zwischenergebnisse für die SINR- Berechnung sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, so that the calculated intermediate results are path-specific, cell-level compressed intermediate results for the SINR calculation.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Hardware-Modul (1) ausgelegt ist, Zwischenergebnisse für unterschiedliche Betriebsmodi zu berechnen.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, so that the hardware module (1) is designed to calculate intermediate results for different operating modes.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Prozessor (2) programmiert ist, in Abhängigkeit von dem gewählten Betriebsmodus eine Kombination geeigneter Zwi- schenergebnisse durchzuführen.4. Circuit arrangement according to claim 3, so that the processor (2) is programmed to carry out a combination of suitable intermediate results depending on the selected operating mode.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Betriebsmodi einen Normalmodus ohne senderseitige Antennendiversität, einen Mehrantennen-Diversitatsmodus ohne geschlossenen Regelschleifenbetrieb und/oder einen Mehrantennen-Diversitatsmodus mit geschlossenem Regelschleifenbetrieb umfassen.5. Circuit arrangement according to one of claims 3 or 4, so that the operating modes comprise a normal mode without transmitter-side antenna diversity, a multi-antenna diversity mode without closed control loop operation and / or a multi-antenna diversity mode with closed control loop operation.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Hardware-Modul (1) zur Berechnung der Zwischenergebnisse einen Hardware-Datenpfad (10) mit mehreren selektiv auswertbaren und/oder selektiv aktivierbaren bzw. deaktivierbaren Hardware-Abschnitten (MULT1, MULT2 , MULT3 , SQRl, SQR2) enthält .6. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that the hardware module (1) contains a hardware data path (10) with several selectively evaluable and / or selectively activatable or deactivatable hardware sections (MULT1, MULT2, MULT3, SQR1, SQR2) for calculating the intermediate results.
7. Schal tung sanordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Hardware-Abschnitte (MULT1, MULT2, MULT3) komplexe Multiplizierer und komplexe Quadrier-Einheiten (SQRl, SQR2) umfassen.7. Circuit arrangement according to claim 6, so that the hardware sections (MULT1, MULT2, MULT3) comprise complex multipliers and complex squaring units (SQRl, SQR2).
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Hardware-Modul eingangsseitig zwei parallel zueinander angeordnete Hardware-Abschnitte (MULT1, MULT2) in Form von komplexen Multiplizierern aufweist.8. Circuit arrangement according to claim 6 or 7, so that the hardware module has two parallel hardware sections (MULT1, MULT2) on the input side in the form of complex multipliers.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest einige der Hardware-Abschnitte an ihren Ausgängen selektiv ansteuerbare und damit für jeden Integrationsschritt vorladbare und auslesbare Akkumulatoren (ACH, AC12, AC21, AC22, AC31, AC32, AC41, AC51) aufweisen.9. Circuit arrangement according to one of claims 6 to 8, characterized in that at least some of the hardware sections at their outputs selectively controllable and thus pre-chargeable and readable for each integration step accumulators (ACH, AC12, AC21, AC22, AC31, AC32, AC41, AC51 ) exhibit.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Hardware-Modul (1) ferner umfasst:10. Circuit arrangement according to one of claims 6 to 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the hardware module (1) further comprises:
- einen Eingangsspeicher (Pl) für Datensymbole, welcher mit dem Hardware-Datenpfad (10) in Verbindung steht, und- An input memory (Pl) for data symbols, which is connected to the hardware data path (10), and
- einen Eingangsspeicher (P2) für Kanalkoeffizienten, welcher mit dem Hardware-Datenpfad (10) in Verbindung steht.- An input memory (P2) for channel coefficients, which is connected to the hardware data path (10).
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Eingangsspeicher (Pl) für Datensymbole und/oder der Eingangsspeicher (P2) für Kanalkoeffizienten eingangsseitig mit einem insbesondere im Zeitmultiplex betreibbaren RAKE- Empfänger in Verbindung stehen.11. Circuit arrangement according to claim 10, characterized in that the input memory (Pl) for data symbols and / or the input memory (P2) for channel coefficients on the input side are connected to a RAKE receiver that can be operated in particular in time division multiplex.
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Hardware-Modul (1) ferner einen AusgangsSpeicher (P3) zur Speicherung der Zwischenergebnisse für die SINR- Berechnung, dessen Speicherinhalt von dem Hardware-Datenpfad (10) fortlaufend aktualisiert und von dem Prozessor (2) gele- sen wird, umfasst.12. Circuit arrangement according to one of claims 6 to 11, characterized in that the hardware module (1) further an output memory (P3) for storing the intermediate results for the SINR calculation, the memory content of the hardware data path (10) continuously updated and is read by the processor (2).
13. Verfahren zur Berechnung des SINR für Funkempfänger, mit den Schritten:13. Procedure for calculating the SINR for radio receivers, with the steps:
- Berechnen von Zwischenergebnissen für die SINR-Berechnung in einem Hardware-Modul (1) ;- Calculating intermediate results for the SINR calculation in a hardware module (1);
- Zugreifen auf die in dem Hardware-Modul (1) berechneten Zwischenergebnisse von einem Prozessor (2) zum Berechnen des SINR.- Access to the intermediate results calculated in the hardware module (1) by a processor (2) for calculating the SINR.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die von dem Hardware-Modul (1) bereitgestellten Zwischenergebnisse pfadunspezifische, auf Zellenniveau verdich- - tete Zwischenergebnisse für die SINR-Berechnung sind. 14. The method according to claim 13, so that the intermediate results provided by the hardware module (1) are path-specific, compressed to cell level - intermediate results for the SINR calculation.
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