Multicode-Detektion im UMTS [online]

Nach dem Erfolg des bekannten Mobilfunksystems GSM, das als
Vertreter der zweiten Generation auf die Sprachkommunikation
optimiert ist und nachträglich mittels GPRS auf
Paketübermittlung erweitert wurde, bricht nun die dritte
Generation des Mobilfunks mit dem Universal Mobile
Telecommunication System (UMTS) an. Das Konzept von UMTS ist es,
überall und jederzeit multimediale Daten zur Verfügung zu
stellen. Es steht nicht mehr die
Sprachübertragung im Vordergrund, sondern die Datenübertragung.
Der Empfänger muss den Charakter der Daten (Sprache, Video,
Bilder, Texte, ...) entsprechend erfassen. Das Ziel dieser
Arbeit ist es, für die UTRA-FDD Luftschnittstelle von UMTS
effiziente Detektionsalgorithmen zu finden. Dazu muss zunächst
ein umfassender Überblick über solch ein System gegeben werden.
Daher erfolgt eine allgemeine Darstellung des Direct
Sequence-Code Division Multiple Access (DS-CDMA) Prinzips. Es
wird das für die Mobilfunkübertragung wichtige WSSUS Kanalmodell
erläutert. Schließlich werden die beiden Luftschnittstellen
UTRA-TDD und UTRA-FDD von UMTS beschrieben.
Neue Aspekte in dieser Arbeit sind für den Single-User Fall die
... mehrAnpassung des RAKE-Empfängers an die UTRA-FDD Gegebenheiten und
für den Multicode (MC) Fall, die Anwendung von linearen
MC-Detektoren (MCD) für den Multicode Betrieb im UTRA-FDD
uplink. Dabei wird zum einen ein neuer Ansatz verfolgt, der auf
dem bekannten Block Zero Forcing (ZF)-Detektionsprinzip aufbaut,
aber mittels einer Fensterung einen gröÿeren Bereich in die
Datenschätzung mit einbezieht, als letztlich detektierte Bits
ausgegeben werden. Zum anderen wird der Block-FFT MUD, der
bereits für das UTRA-TDD System untersucht wurde, an den
UTRA-FDD uplink Multicode Modus angepasst, und mit dem Fenster
MCD verglichen. Es zeigt sich, dass durch Ausnutzung der
Systemstruktur, die Rechenleistung sowohl im RAKE-Empfänger als
auch bei den MC-Detektoren verringert werden kann. Der
RAKE-Empfänger ist natürlich durch das Prinzip der Single-User
Detektion vom Aufwand klar überlegen, kann aber nur sehr mäÿige
Bitfehlerraten erreichen. Wenn man nicht nur in kleinen
geschlossenen Räumen im UTRA-FDD uplink hohe Datenraten
erreichen möchte, muss man auf Verfahren zur MC-Detektion
zurückgreifen.
Der MCD mit Fensterung erreicht bei etwas besseren
Bitfehlerraten als der Block-FFT MCD einen um etwa den Faktor
2;4 geringeren Rechenaufwand.