DE10110708C2

DE10110708C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Code-Gruppen-suche und Rahmensynchronisation in DS-CDMA-Systemen

Info

Publication number: DE10110708C2
Application number: DE2001110708
Authority: DE
Inventors: Hui-Ming Wang; Ju-Chun Wu; Ching-Hong Lin
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: FR2816142B1; GB0105872D0; TW490981B; GB2368753B; GB2368753A; FR2816142A1; DE10110708A1

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Code- Gruppen-Suche und Rahmensynchronisation, die in Direkt-Sequenz- Kodemehrfachzugriff-Kommunikationssystemen (DS-CDMA) wie Breitband-CDMA- Systemen und dem System des Partnerschafts-Ptojektes der dritten Generation (3GPP- System) verwendet werden.

Beschreibung des Standes der Technik

Gegenwärtig werden DS-CDMA Mobilfunksysteme als zellübergreifende synchrone Systeme mit genauer zellenübergreifender Synchronisation oder als asynchrone Systeme ohne eine solche klassifiziert. Im Falle der zellenübergreifenden Synchronisationssysteme werden jeder Basisstation identische Langcodes zugeordnet, welche einen unterschiedlichen zeitlichen Off set besitzen. Die initiale Zellsuche kann durch die Zeiterfassung des Langcodes erfolgen. Die Suche nach einer angrenzenden Zelle bei einem Wechsel in eine andere Zelle (sog. hand- over) kann schnell durchgeführt werden, weil die Mobilstation die Offset-Information für den Langcode der benachbarten Basisstation von der gegenwärtigen Basisstation übermittelt be kommt. Jede Basisstation benötigt jedoch eine präzise zeitkonsistente Vorrichtung, wie das globale Satellitennavigationssystem GPS oder einen Rubidium-Oszillator. Es ist jedoch schwierig, GPS in Kellern oder anderen Orten zu empfangen, an denen HF-Signale nicht ein fach ankommen.

Bei asynchronen Systemen, wie Breitband-CDMA und 3GPP, nimmt jede Basisstation zwei Synchronisationskanäle an, wie in Fig. 1 dargestellt, so daß die Mobilgeräte die Verbindung zum einen einrichten können und zum anderen nicht verlieren, wenn die momentane Zelle verlassen wird (sogenannte hand-offs), eben durch Abfrage des Synchronisationscodes der von den Synchronisationskanälen abgestrahlt wird. Der erste Synchronisationskanal (primärer Synchronisationskanal, im nachfolgenden Text als PSCH bezeichnet) besteht aus einem un modulierten primären Synchronisationscode (dargestellt als C_psc) mit einer Länge von 256 Pulsen (Chips) die einmal während jeden Zeitschlitzes übertragen werden. C_psc ist derselbe filz alle Basisstationen. Dieser Code wird periodisch so übertragen, daß er zeitabgeglichen ist mit der Zeitschlitzgrenze des abwärtsgerichteten Signals, wie in Fig. 1 dargestellt. Der sekun däre Synchronisationskanal (im weiteren als SSCH bezeichnet) besteht aus einer Sequenz von 15 unmodulierten sekundären Synchronisationscoden (C_SSC ^i,0 bis C_SSC ^i,14) die wiederholt pa rallel zu den C_pec aus PSCH übertragen werden. Die 15 sekundären Synchronisationskodes werden sequentiell einmal innerhalb eines Rahmens übertragen. Jeder der sekundären Syn chronisationscodes wird aus einem Satz von 16 verschiedenen orthogonalen Codes einer Länge von 256 Pulsen (Chips) ausgewählt. Diese Sequenz des SSCH korrespondiert mit einer von 64 verschiedenen Codegruppen, zu welcher der abwärtsgerichtete Verschlüsselungscode der Basisstation gehört. Die Code-Zuordnung für eine Basisstation ist in Fig. 2 dargestellt. Diese 64 Sequenzen sind so aufgebaut, daß ihre zyklische Verschiebung eindeutig ist. Mit anderen Worten, wenn der Zähler der zyklischen Verschiebung von 0 bis 14 läuft, so sind alle 960 (= 64.15) möglichen Sequenzen, die durch zyklische Verschiebung der 64 Sequenzen generiert werden, unterschiedlich zueinander. Auf Grundlage dieser Eigenschaft können Zel lensuchalgorithmen entwickelt werden, die sowohl die Codegruppe als auch das Rahmen timing bestimmen.

Während der initialen Zellensuche für das von 3GPP vorgeschlagene Breitband-CDMA- System sucht die Mobilstation nach einer Basisstation zu der sie den geringsten Wegverlust hat. Danach bestimmt sie den abwärtsgerichteten Verschlüsselungscode und die Rahmen synchronisation der Basisstation. Die initiale Zellensuche verläuft typischerweise in drei Stu fen:

Schritt 1 Zeitschlitz-Synchronisation

Während des ersten Schrittes der initialen Zellensuchprozedur sucht die Mobilstation über den primären Synchronisationscodes, der durch den PSCH übertragen wird, nach einer Basis station zu der sie den geringsten Wegverlust hat. Dies wird typischerweise mittels eines Signal-angepaßten Filters, der an den ersten Synchronisationscode angepaßt ist, realisiert. Da der primäre Synchronisationscode für alle Basisstationen gleich ist, sollte die Stärke des Aus gangssignals des passenden Filters für jeden Strahl von jeder Basisstation im erreichbaren Bereich Spitzen besitzen. Die stärkste Spitze gehört zu der Basisstation, welche die stabilste Verbindung herstellen kann. Durch Bestimmung der Position der stärksten Spitze wird die Zeiteinstellung und die Zeitschlitzlänge geliefert, die die stärkste Station moduliert.

Das heißt, diese Prozedur löst bei der Mobilstation die Übernahme der Zeitschlitzsynchroni sation mit der stärksten Basisstation aus.

Schritt 2 Rahmensynchronisation und Code-Gruppen-Identifikation

Während des zweiten Schrittes der Zellensuchprozedur nutzt die Mobilstation den sekundä ren Synchronisationscode der SSCH, um die Rahmen-Synchronisation und die Codegruppe der Zelle, die im ersten Schritt gefunden wurde, zu finden. Weil der sekundäre Synchroni sationscode parallel mit dem primären Synchronisationscode übermittelt wird, kann die Po sition des sekundären Synchronisationscodes auch während des ersten Schrittes ermittelt werden. Das erhaltene Signal an der Stelle des sekundären Synchronisationscodes ist somit mit allen möglichen sekundären Synchronisationscodes für die Codeidentifikation korreliert. Die 15 aufeinanderfolgenden Codes, die innerhalb eines Rahmens empfangen und identifi ziert werden, bilden eine empfangene Sequenz. Weil die zyklischen Verschiebungen der 64 Sequenzen, die mit den 64 Codegruppen korrespondieren, einmalig sind, kann durch Kor relation der empfangenen Sequenz mit den 960 möglichen Sequenzen die Codegruppe für die synchronisierte Basisstation und auch die Rahmensynchronisation bestimmt werden.

Schritt 3 Verschlüsselungscodeidentifikation

Während des letzten Schrittes der Zellensuchprozedur bestimmt das Mobilgerät den exakten primären Verschlüsselungscode, der von der Basisstation benutzt wird. Der primäre Ver schlüsselungscode wird typischerweise durch Symbol-für-Symbol-Korrelation über den Pilotkanal (im folgenden CPICH) mit allen Codes innerhalb der Codegruppe, die im zweiten Schritt identifiziert wurden, identifiziert. Nach der Identifikation des primären Verschlüs selungscodes, kann der Primary Common Control Physical Channel (nachstehend PCCPCH) bestimmt werden. Danach können system- und zellenspezifische Informationen gelesen werden.

Zusammengefaßt kann folgendes gesagt werden: die Abläufe der initialen Zellensuchproze dur sind (1) das Suchen nach einer Zelle mit der stärksten empfangenen Leistung, (2) die Bestimmung der Rahmensynchronisation und (3) die Bestimmung des abwärtsgerichteten primären Verschlüsselungscodes.

Aus DE 198 06 095 A1 ist ein Verfahren zur Erfassung eines Signals in einem Kodemehrfach zugriff-Datenübertragungssystem bekannt, das die Abtastung eines empfangenen Pilotsignals bei einer ersten Rate; die Speicherung einer Vielzahl von Pilotsignalabtastwerten; die Verar beitung der Vielzahl von Pilotsignalabtastwerten mit einer zweiten Rate, wobei die zweite Rate größer ist als die erste Rate, und die Identifizierung eines oder mehrerer Pilotsignale auf der Grundlage von Pilotsignalabtastwerten umfaßt.

Ein Verfahren zum Suchen einer spezifischen Codegruppe, die von einer Basisstation genutzt wird, ist aus Y.-P. E. Wang und T. Ottosson, Cell Search in W-CDMA, IEEE Journal on Se lected Areas in Communications, Bd. 18, Nr. 8, 2000, Seite 1470 ff, bekannt. Dabei umfaßt das Ver fahren den Schritt des Bereitstellens einer Vielzahl von sekundären Synchronisationscode- Sequenzen, wobei jede eine Länge von L Codes besitzt und mit einer spezifischen Codegrup pe korrespondiert, sowie das Lesen und Abtasten der Signale der Basisstation, um eine Refe renzcodesequenz zu bilden, deren Länge kleiner als L Codes ist.

WO 99/12295 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erleichterung der Zellsuche in zellulären Kom munikationssystemen. Dabei erzeugt eine Basisstation eine Identifikationscodegruppe zur Übertragung, wobei die Identifikationscodegruppe eine Vielzahl von Codewörtern, ein schließlich eine Vielzahl von Symbolen aus einer Gruppe von Kurzcodes, umfaßt. Jedes Co dewort ist so definiert, das eine symbolweise zyklische Verschiebung dieses Codewortes kein gültiges Codewort erzeugt. Dieses Codewort wird von der Basisstation übertragen.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein leistungs- und kosteneffektives Verfahren und eine leistungs- und kosteneffektive Vorrichtung zur Rahmenbegrenzungssynchronisati on und Codegruppenidentifizierung bereitzustellen.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird zum Suchen einer spezifischen Codegruppe, die von einer Basisstation genutzt wird und zur Rahmenzeitsynchronisation mit der Basis station benutzt. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: (a) Bereitstellen einer Viel zahl von sekundären Synchronisationscode-Sequenzen (SSCSs), wobei jede SSCS eine Länge von L Codes besitzt und mit einer spezifischen Codegruppe korrespondiert; (b) Lesen und Abtasten der Signale der Basisstation, um eine Referenzcodesequenz (RCS) zu bilden, deren Länge kleiner als L Codes ist; c) Vergleichen der RCS mit allen möglichen Codese quenzen, um eine Kandidatencodegruppe und eine relevante Rahmenbegrenzung zu finden, wobei jede der möglichen Codesequenzen durch Abtasten benachbarter Codes einer zyk lisch verschobenen SSCS generiert wird und die gleiche Länge wie die RCS's hat, wobei die Kandidatencodegruppe und die relevante Rahmenbegrenzung mit einer der möglichen Codesequenzen korrespondieren, welche die größte Ähnlichkeit mit der RCS hat; d) An hängen eines empfangenen Codes von der Basisstation an die RCS, falls die Kandidatenco degruppe nicht einmalig ist, und Wiederholung des Schrittes (c); und (e) Ausgabe der Kan didatencodegruppe und der relevanten Rahmenbegrenzung für die Synchronisierung, wenn die Kandidatencodegruppe einmalig ist.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Speicher, einen Dekoder, einen ersten Sampler und eine Vielzahl von Prozessoren. Der Speicher speichert eine Vielzahl von sekundären Synchronisationscodesequenzen (SSCS), welche mit Codegruppen korrespon dieren. Der Dekoder empfängt und tastet Signale einer Basisstation ab, um eine Eingangs sequenz zu bilden. Der erste Sampler tastet weiterhin verschiedene benachbarte Codes der Eingangssequenz ab, um eine Referenzcodesequenz zu bilden. Jeder Prozessor korrespon diert mit einer korrespondierenden SSCS und stellt einen zweiten Scanner und einen Sucher bereit. Jeder Prozessor besitzt weiterhin Mittel zur zyklischen Verschiebung der korrespon dierenden SSCS um eine zyklisch-verschobene Codesequenz zu erhalten. Der zweite Sampler tastet benachbarte Codes in zyklisch-verschobenen Codesequenzen ab, um abge tastete Codesequenzen zu bilden, wobei jede dieser abgetasteten Codesequenzen die Code länge der ersten Referenzcodesequenz hat. Der Sucher vergleicht die Referenzcodesequenzen mit den abgetasteten Codesequenzen, um Wahrscheinlichkeitswerte auszugeben und findet den relativ-größten Wahrscheinlichkeitswert und eine korrespondierende Rahmenbe grenzung. Die Vorrichtung besitzt weiterhin Mittel, um eine Kandidatencodegruppe inner halb der Codegruppen zu finden, durch Ermittlung des größten Wahrscheinlichkeitswertes unter den relativ-größten Wahrscheinlichkeitswerten, und Ausgabe des Kandidatengruppen codes und der gefundenen Rahmenbegrenzung, welche mit dem Kandidatengruppencode korrespondiert, wenn die Kandidatencodegruppe einmalig ist, und Mittel zum Ansteuern, wenn die Kandidatencodegruppe nicht einmalig ist, des ersten Samplers, um einen weiteren benachbarten Code in der Eingangssequenz zum Anhängen an die Referenzcodesequenz abzutasten.

Der erste Vorteil der Erfindung ist die Leistungseinsparung. Weil die Referenzcodesequenz nicht die spezifische Länge besitzen muß, die die sekundäre Synchronisationscodesequenz hat. Beispielsweise ist im Falle von 3GPP die Länge der sekundären Synchronisationscode sequenz 15. Theoretisch reicht jedoch durch Nutzung der vorliegenden Erfindung die Länge 4 der Referenzcodesequenz aus, um die Rahmenbegrenzung zu bestimmen und die Code gruppe zu identifizieren. Die Operationen die zur Korrelation, zum Vergleich und zur Be rechnung benötigt werden, sind konsequent eingeschränkt worden und der Energie verbrauch ist deshalb reduziert.

Da die vorliegende Erfindung praktisch ein Parallel-Sucher ist, können sowohl die Code nummernidentifikation als auch die Rahmenbegrenzung gleichzeitig ermittelt werden. Des halb kann der Zeitrahmen für die Zellensuche im Vergleich zum sequentiellen Sucher ef fektiv verkürzt werden. Das ist der zweite Vorteil der vorliegenden Erfindung. Der dritte Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit der Fehlerimmunität. Selbst wenn ver schiedene Codes der Referenzcodesequenz nicht korrekt empfangen werden, können die Codegruppennummer und die relevante Rahmenbegrenzung immer noch exakt ermittelt werden. Das liegt daran, daß die vorliegende Erfindung Wahrscheinlichkeitscharakteristiken anstelle von Exaktheit benutzt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung kann im Detail besser verstanden werden, wenn zusammen mit den folgenden detaillierten Beschreibungen die Beispiele und Referenzen zu den zugehöri gen Zeichnungen gelesen werden, wobei:

Fig. 1 die Beziehung zwischen primären und sekundären Synchronisationskanälen illustriert;

Fig. 2 die Codezuweisung für die Basisstation darstellt;

Fig. 3 die generelle Architektur der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 4 das Ablaufschema der Methode für die Codegruppenbestimmung und die Rahmen synchronisation, entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 das Grundkonzept des Algorithmus zum Finden der wahrscheinlichsten Codesequenz darstellt;

Fig. 6 das Ablaufschema des Suchalgorithmus aus Fig. 5 zeigt;

Fig. 7 das Konzept der Nutzung von DSP-Chips, um den Suchalgorithmus der vorliegenden Erfindung zu realisieren, illustriert;

Fig. 8 eine mögliche Hardwareimplementation mit Logikverschaltung, um den Suchalgo rithmus für die Gruppe i zu realisieren, illustriert; und

Fig. 9A und 9B die Implementierung der Fenstergrößencontroller 82 beziehungsweise 85 darstellen, wie in Fig. 8 dargestellt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung ist die Nutzung eines Teils der 15 aufeinander folgend von der Basisstation empfangenen sekundären Codesequenzen (SSCS) zur Korrelati on mit allen möglichen Teilen der 64 SSCSs die mit den 64 Codegruppen korrespondieren. Dadurch kann eine wahrscheinlichste Codegruppe und wahrscheinlichste Rahmenbegrenzung gefunden werden.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die 64 SSCSs, mit der jeweiligen Länge von 15 Codes, die mit den 64 Codegruppen korrespondieren einmalig, genauso wie auch ihre zyklischen Verschie bungen. Das ist das Grundprinzip des Aufbaus der 64 SSCS. Trotzdem ist nach genauer Be trachtung jede aufeinanderfolgende Synchronisationscodesequenz mit einer Länge größer als 3 Codes in der Tabelle von Fig. 2 auch einmalig. Zum Beispiel kann die Codesequenz von (1, 1, 2, 8) nur durch Kombination der ersten 4 sekundären Synchronisationscodes der Code gruppe 1 ermittelt werden, und keine andere der 4 folgenden Codes in Fig. 2 kann (1, 1, 2, 8) bilden. Deshalb kann, falls ein Mobilgerät die Folgecodesequenz von (1, 1, 2, 8) empfängt, dieses sofort ermitteln, daß die Codegruppe, die von der Basisstation benutzt wird, die Code gruppe 1 ist und die Rahmenbegrenzung Zeitschlitz Nr. 1 ist. Mit anderen Worten können Codegruppe und Rahmenbegrenzung über einen Abschnitt und nicht über die Gesamtheit der SSCS, die von der Basisstation in einem Zeitrahmen übertragen wird, ermittelt werden. Die vorliegende Erfindung macht sich diese Eigenschaft für die Code gruppenidentifikation und Rahmensynchronisation nutzbar.

Fig. 3 ist die generelle Architektur der vorliegenden Erfindung. Da in 3GPP der SSC aus 16 verschiedenen Codeworten besteht, wird eine Korrelatorreihe, bestehend aus 16 Korrelato ren 3101-3116, genutzt, um die Korrelation zwischen den gegenwärtigen Eingangssignalen R_i(m) und R_q(m) mit den 16 orthogonalen Codeworten CS₀₁, CS₀₂, . . CS₁₆, Zeitschlitz für Zeitschlitz zu identifizieren, wobei m die Sequenzzeitschlitznummer der entsprechenden SSCS darstellt, i phasengleich bedeutet und q phasenquer darstellt. Jedem Korrelator 31n (n = 1-16) folgte ein Korrelationspegelspeicher 32n zur Speicherung der 15 Korrelationspe gel, die vom Korrelator 31n während eines Zeitrahmens ausgegeben werden. Der Korrelati onspegelspeicher 32n akkumuliert weiterhin die Korrelationspegel des selben Zeitschlitzes verschiedener Zeitrahmen zur Störfestigkeit. Der Maximumfinder 34 findet den maximalen Ausgangswert der 16 Ausgangswerte der 16 Korrelationspegelspeicher 3201-3216, um die aktuelle Codenummer auszugeben, welche von der Basisstation im gegenwärtigen Zeit schlitz übertragen wird. Nach einer Zeitspanne von N Zeitschlitzen, werden N Codenum mern im Recorder 36 gespeichert, um eine Eingangssequenz zu bilden. Entsprechend der Eingangssequenz, kann der Sucher 38 die Codegruppennummer und die Rahmenbegren zung bestimmen, die von der synchronisierten Basisstation benutzt wird.

Fig. 4 zeigt das Ablaufschema der Methode für die Codegruppenbestimmung und die Rah mensynchronisation entsprechend der vorliegenden Erfindung. Zuerst wird eine Eingangs codesequenz der Länge N Codes aufbereitet (dargestellt durch Symbol 40).

Dann werden die vorhergehenden N-K-Codes der Eingangscodesequenz als Referenzcode sequenz herausgezogen, (dargestellt durch Symbol 42), wobei K eine Ganzzahl größer als 0 darstellt. In der Zwischenzeit arbeiten die Korrelatoren 3101-3116, die Korrelationsspeicher 3201-3216, der Maximumfinder 34 und der Recorder immer noch an der Erkennung und der Aufzeichnung der Signale von der synchronisierten Basisstation (dargestellt durch Symbol 44). Dann wird die wahrscheinlichste Codesequenz durch Code-für-Code-Vergleich der Referenzcodesequenz mit den 64 SSCS und ihren 64 zyklischen Verschiebungen gefunden (dargestellt durch Symbol 46). Wenn die wahrscheinlichste Codesequenz nicht einmalig ist (Ja-Zweig an Symbol 48), wird die Referenzcodesequenz durch Extrahieren von P mehr Codes der Eingangscodesequenz verlängert (dargestellt durch Symbol 50), wobei P eine Ganzzahl größer als Null darstellt und eine andere wahrscheinlichste Codesequenz, die der erweiterten Referenzcodesequenz entspricht, gefunden wird (dargestellt durch Symbol 52). Diese Schleife des Anhängens und Findens wird solange durchlaufen, bis die wahrschein lichste Codesequenz einmalig ist (der Nein-Zweig an Symbol 48). Zur Vermeidung einer endlosen Schleife aufgrund einer Umgebung mit geringem Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) wird eine Schleifendurchlaufszählung in die Schleife eingebracht, um den Aussprung aus der Schleife zu ermöglichen. Wenn der Schleifenzähler die festgesetzte Ganzzahl A erreicht hat (Ja-Zweig an Symbol 54), wird die gegenwärtig eingehende Codesequenz verworfen, und die eingehende Codesequenz zur Codegruppenidentifizierung und zur Rahmensynchro nisation wird neu übernommen. Trotzdem wird, wenn die wahrscheinlichste Codesequenz einmalig ist (der Nein-Zweig an Symbol 48), L-mal die Eingangscodesequenz übernommen und die wahrscheinlichste Codesequenz gefunden. Die L wahrscheinlichsten Codesequen zen werden als L Kandidaten generiert, (Ja-Zweig an Symbol 56), und bei der Auswahl durch Mehrheitswahl wird die finale Codegruppe und Rahmenbegrenzung bestimmt.

Fig. 5 stellt das Grundkonzept des Algorithmus zum Finden der wahrscheinlichsten Code sequenz dar. Zur Vereinfachung wird ein gleitendes Fenster für jede Codegruppe benutzt, um die wahrscheinlichste Codegruppe zu suchen. Die Größe dieses gleitenden Fensters ist gleich der Größe der Referenzcodesequenz. Nur die Elemente, die durch das Fenster frei gelegt werden, werden benutzt, um sie mit den Elementen der Referenzcodesequenz zu ver gleichen, wenn das Fenster von Zeitschlitz 0 bis Zeitschlitz 14 in Schrittweiten von einer Zeitschlitznummer wandert. Jeder Schritt wird mit einem Übereinstimmungsvergleich be endet, z. B. zeigt V(i, m) das Ergebnis für den Vergleich der Codegruppe i am Gleitschritt m an. Ist zum Beispiel die Referenzcodesequenz gleich {10, 15, 9, 10, 10, 2}, dann ist die Größe des verschiebbaren Fensters gleich 6 Codes. Der erste Schritt des verschiebbaren Fensters schließt die ersten 6 sekundären Codes der Codegruppe 1 ein und generiert eine abgetastete Codesequenz von (1, 1, 2, 8, 9, 10). Die Elemente der Referenzcodesequenz sind alle unterschiedlich zu den Elementen der abgetasteten Codesequenz, deshalb erhält V(1, 1) den Wert 0. Der zweite Schritt verschiebt das verschiebbare Fenster um einen Zeitschlitz und generiert eine weitere Codesequenz von {1, 2, 8, 9, 10, 15}. Es gibt nur ein Element (nämlich das Fünfte) in der Referenzcodesequenz, das den gleichen Wert an der gleichen Position in der abgetasteten Codesequenz besitzt, deshalb ist V(1, 2) gleich 1. Und so weiter. Es gibt insgesamt 15 Ergebnisse für jede Codegruppe. Unter diesen Ergebnissen wird das maximale ausgewählt, im gewählten Beispiel V(1, 6), und die korrespondierende abgetastete Codesequenz wird als Kandidat der wahrscheinlichsten Codesequenz benutzt. Jede Code gruppe benutzt denselben Suchalgorithmus und alle diese 64 Suchalgorithmen arbeiten gleichzeitig. Deshalb gibt es 64 Kandidaten für die wahrscheinlichste Sequenz. Unter diesen wird die abgetastete Sequenz, die mit dem Maximalwert V(k, m) korrespondiert, als wahr scheinlichster Kandidat ausgewählt. Das bedeutet, daß die synchronisierte Basisstation die Codegruppe k benutzt und der Rahmenbegrenzungs-Offset zwischen der synchronisierten Basisstation und der Mobilstation ist gleich m Zeitschlitze.

Fig. 6 zeigt das Ablaufschema des Suchalgorithmus, wie er im letzten Absatz beschrieben wurde. Weil alle 64 Codegruppen denselben Suchalgorithmus benutzen, soll zur Vereinfa chung Codegruppe i als Beispiel benutzt werden, um zu beschreiben, wie der Suchalgorith mus ausgeführt wird. Wenn der Algorithmus startet, führt er die folgenden Schritte aus:

1. Einstellen des Wertes für m, welcher den m-ten Verschiebeschritt anzeigt, zum Beispiel das m-te Fenster, auf den Wert 1.
2. Vergleich der abgetasteten Codesequenz mit der Referenzcodesequenz Element für Ele ment, bis alle Elemente verglichen sind. Der Wert von V(i, m) vergrößert sich um 1, wann immer eine Übereinstimmung von Elementen vorhanden ist.
3. Erhöhen des Wertes von m um 1, falls m kleiner 15 und Rücksprung nach Schritt 2.
4. Wenn m gleich 15 ist, wird der Maximalwert unter den ermittelten V(i, m) bestimmt, wo bei m = 1 bis 15 ist, und die korrespondierende abgetastete Codesequenz als Kandidat für die wahrscheinlichste Codesequenz der Codegruppe i benutzt wird.
5. Unter den 64 Kandidaten, die aus den 64 Codegruppen ermittelt wurden, wird wieder das Maximum V(k, m) bestimmt und die korrespondierende abgetastete Codesequenz als die wahrscheinlichste benutzt.
6. Stoppen des Algorithmus.

Der Suchalgorithmus der vorliegenden Erfindung kann durch Nutzung von Techniken der Chips der digitalen Signalauswertung (DSP) oder kombinatorische Logikschaltungen reali siert werden. Fig. 7 verdeutlicht das Konzept bei Nutzung eines DSP-Chips um den Suchal gorithmus der vorliegenden Erfindung zu realisieren. Die eingehende Codesequenz vom Ma ximumselektor 34 wird zuerst durch Nutzung des First-in-first-out-Speicher 71 (FIEFO) aufge zeichnet und die 64 sekundären Synchronisationscodesequenzen die mit den 64 Codegruppen korrespondieren, werden in der Verweistabelle (LUT) 73 aufgezeichnet. Nachdem das System initialisiert ist, werden das Suchalgorithmusprogramm (in C oder Assemblerspra che), die 64 SSCSs und die eingehende Codesequenz in den DSP gleichzeitig heruntergela den. Das Suchalgorithmusprogramm besteht hauptsächlich aus 64 ähnlichen Unterroutinen, wobei jede Unterroutine für das Auffinden der wahrscheinlichsten Codesequenz einer Code gruppe verantwortlich ist.

Alle diese 64 Unterroutinen werden parallel im DSP-Chip 72 ausgeführt. Entsprechend des Suchalgorithmus, wie er im letzten Abschnitt beschrieben wurde, wird der DSP-Chip 72 die gesuchte Codegruppennummer und die gesuchte Rahmenbegrenzung bestimmen.

Fig. 8 illustriert eine mögliche Hardwareimplementation mit Logikverschaltung, um den Suchalgorithmus für die Gruppe i zu realisieren. Der Inhalt der sekundären Synchronisations codesequenz der Codegruppe i wird von der Verweistabelle LUT zu einer Schieberegister bank 86 geladen, welche dieser Codegruppe i zugeordnet ist. Nachdem der Maximumselektor 34 N Codenummern ausgibt, um eine Eingangscodesequenz zu bilden, die in der Schiebere gisbrbank 81 gespeichert wird, werden verschiedene Elemente der Eingangscodesequenz der Codegruppe i durch den Einsatz von Fenstergrößencontrollern 82 und 85 parallel zu den Schieberegisterbänken 83 und 84 geschickt. Die Fenstergrößencontroller 82 und 85 werden geflitzt, um die Anzahl der Elemente, die in die Schieberegisterbänke 82 und 84 geschrieben werden, zu kontrollieren.

Jede Schieberegisterbank (81, 83, 84 und 86) besteht aus SN Schieberegistern der Größe Be-Sits, wobei Be und SN die minimale Anzahl von Bits um ein Element, beziehungsweise eine Zeitschlitznummer pro Zeitrahmen darstellen. Zum Beispiel bei 3GPP ist SN gleich 15 und Be ist gleich 4, weil es insgesamt 16 sekundäre Synchronisationscodes gibt. Die Aus gangswerte der Schieberegisterbänke 83 und 84 werden parallel zu einem Elementeverglei cher 87 geschickt, um diese Element für Element zu vergleichen. Weiterhin verschiebt die Schieberegisterbank 83 zyklisch Element für Element. Natürlich kann jede Schieberegister bank (81, 83, 84 und 86) durch ein Schieberegister der Größe Be*SN-Bits ersetzt werden. Bei solch einer Anwendung, werden die Ausgangsbits der Schieberegister 83 und 84 seriell zu einem Elementevergleicher 87 geschickt und werden für jeweils Be-Bits verglichen. Wenn die zwei verglichenen Elemente gleich sind, wird der Ausgang des Elementevergleichers 87 gleich 1. Die folgenden "integrate and dump"-Schaltkreise 8a werden benutzt, um die Zahl der gleichen Elemente zu berechnen.

Mit Hilfe des Einsatzes des Zähler-SN 88 kann das Vergleichen über Fensterverschiebung wie in Fig. 5 dargestellt realisiert werden. Der Zähler-SN 88 wird dazu benutzt die Zahl der Elemente zu zählen, die in der Schieberegisterbank 84 verglichen worden sind. Wenn alle der SN Elemente verglichen wurden, wird der Zähler-SN einen Impuls ausgeben, um sich selbst zurückzusetzen und zyklisch ein Element der Schieberegisterbank 84 zu verschieben. Weiterhin wird dieses Impulssignal dazu benutzt, die "integrate and dump"-Schaltkreise 8a zu triggern, um den berechneten Wahrscheinlichkeitswert an das Schieberegister 8b aus zugeben und dann den Wert des "integrate and dump"-Schaltkreises 8a zurückzusetzen. Zur gleichen Zeit, wird das Schieberegister 83 zu seinem Initialstatus zurückgedreht. Als nächstes wird der verschobene SSCS der Codegruppe i in die Schieberegisterbank 84 ge schrieben mit der gleichen Größe, die durch den Fenstergrößencontroller 85 gesteuert wird, und der Fenstergrößenvergleich am nächsten verschiebbaren Fenster arbeitet weiter.

Jede mit einem Fenster betrachtete sekundäre Synchronisationscodesequenz besitzt einen Wahrscheinlichkeitswert, nachdem sie verglichen wurde. Wie dargestellt, korrespondieren im Schieberegister 8b V(1), V(2) und V(SN) mit den Wahrscheinlichkeitswerten des ersten, zweiten beziehungsweise des SN-ten verschiebbaren Fensters. Von diesen erhaltenen Wahr scheinlichkeitswerten, wählen die Maximum-Auswahlschaltkreise den maximalen als den Kandidaten für die wahrscheinlichste Codesequenz der Codegruppe i aus. Der Zähler SN 89 wird benutzt, um die Zahl der verschiebbaren Fenster zu zählen, die bereits verglichen wor den sind. Wenn alle SN verschiebbaren Fenster verglichen worden sind, wird dieser Zähler einen Impuls generieren, um sich selbst zurückzusetzen und den Maximum- Auswahlschaltkreis 8c zu triggern, den gewählten Wert auszugeben.

Fig. 9A und 9B stellen die Implementierung der Fenstergrößencontroller 82 beziehungswei se 85 dar. Wie in Fig. 8 dargestellt, werden diese beiden Komponenten durch das Fenstergrößenansteuer-Wort angesteuert. Das Fenstergrößenansteuer-Wort besteht aus SN*Be-Ansteuerbits, welche benutzt werden, die Auswahl von Eingangssignalen oder vor her abgespeicherten Werten vorzunehmen. Es werden verschiedene vorher abgespeicherte Werte in den Fenstergrößenkontrollern 82 und 85 benutzt: "1" für 82 und "0" für 85. Auf diese Art und Weise haben diese Ausgangssignale, die auf den vorher abgespeicherten Wert gesetzt werden, keinen Einfluß auf den Ausgang des Elementevergleiches 87. Deshalb wer den die Größen der Referenzcodesequenz und der abgetasteten Codesequenz gesteuert.

Was nun das Problem der richtigen Größe der Referenzcodesequenz am Beginn des Systems betrifft, wie es in der Erfindung beschrieben ist, so muß diese durch Experimente bestimmt werden. Theoretisch ist die Größe 4 ausreichend für eine Codegruppenidentifizierung. Je grö ßer jedoch die Referenzcodesequenz am Anfang gesetzt wird, um so größer ist die Unemp findlichkeit gegenüber Störrauschen.

Die Vorteile der Erfindung sind:

1. Leistungseffizienz: Nur Teile der eingehenden Codesequenz werden für den Vergleich herangezogen, weil die Schaltoperationen während des Vergleichs zwischen der Referenzco desequenz und der abgetasteten Codesequenz konsequent reduziert worden sind und damit der Leistungsverbrauch des Mobilgeräts ebenfalls reduziert wird. Die Verbrauchssenkung beim Betrieb des Mobilgerätes ist sehr wichtig.
2. Fehlerimmunität: Es wird die wahrscheinlichste Codegruppe, nicht die exakt gleiche Co degruppe ermittelt. Deshalb kann in einer Umgebung mit großem Störrauschen, selbst wenn die Referenzcodesequenz einige Fehlercodes enthält, immer noch die wahrscheinlichste Co degruppe und relevante Rahmenbegrenzung gefunden werden. Ist zum Beispiel die Referenz codesequenz {1, 1, 4, 8, 9}, so wird die wahrscheinlichste Codegruppe und relevante Rah menbegrenzung als Codegruppe 1 bzw. Zeitschlitz Nr. 1 ermittelt werden, selbst wenn das dritte Element der Referenzcodesequenz fälschlicherweise "4" anstatt des korrekten Wertes "2" ist.
3. Gleichzeitigkeit: Die wahrscheinlichste Codegruppe und die relevante Rahmenbegrenzung werden gleichzeitig ermittelt, und nicht sequentiell. Deshalb kann die Zeit zur Ermittlung von Codegruppennummer und Rahmenbegrenzungsbestimmung effizient verkürzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Suchen einer spezifischen Codegruppe, die von einer Basisstation ge nutzt wird, und Synchronisieren mit der Basisstation, umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen einer Vielzahl von sekundären Synchronisationscode-Sequenzen (SSCSs), wobei jede SSCS eine Länge von L Codes besitzt und mit einer spezifi schen Codegruppe korrespondiert;
b) Lesen und Abtasten der Signale der Basisstation, um eine Referenzcodesequenz (RCS) zu bilden, deren Länge kleiner als L Codes ist;
c) Vergleichen der RCS mit allen möglichen Codesequenzen, um eine Kandidatenco degruppe und eine relevante Rahmenbegrenzung zu finden, wobei jede der mögli chen Codesequenzen durch Abtasten benachbarter Codes einer zyklisch-verscho benen SSCS generiert wird und die gleiche Länge wie die RCS's hat, wobei die Kandidatencodegruppe und die relevante Rahmenbegrenzung mit einer der mögli chen Codesequenzen korrespondieren, welche die größte Ähnlichkeit mit der RCS hat;
d) Anhängen der RCS durch Hinzufügen eines empfangenen Codes von der Basissta tion an die RCS, falls die Kandidatencodegruppe nicht einmalig ist, und Wieder holung des Schrittes (c); und
e) Ausgabe der Kandidatencodegruppe und der relevanten Rahmenbegrenzung für die Synchronisierung, wenn die Kandidatencodegruppe einmalig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zyklischen Verschiebungen der SSCSs einmalig sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte um faßt:

a) Wiederholen der Schritte (b) bis (e), um eine Vielzahl von Kandidatencodegruppen und eine Vielzahl von relevanten Rahmenbegrenzungen zu erhalten und
b) Auswahl durch Mehrheitswahl, und Ausgabe einer der Kandidatencodegruppen als wahrscheinlichste Codegruppe und einer der relevanten Rahmenbegrenzungen als wahrscheinlichste Rahmenbegrenzung.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren in einem digitalen Signalprozessor chip (DSP) ausgeführt wird.

5. Vorrichtung zur Codegruppenfindung und Rahmensynchronisation, umfassend:
einen Speicher zur Speicherung einer Vielzahl von sekundären Synchronisationscode sequenzen (SSCSs), die mit den Codegruppen korrespondieren;
einen Dekoder zum Empfangen und Abtasten von Signalen einer Basisstation, um eine Eingangssequenz zu bilden;
einen ersten Sampler zum Abtasten benachbarter Codes der Eingangssequenz, um eine Referenzcodesequenz zu bilden; eine Vielzahl von Prozessoren, wobei jeder Prozessor mit einer spezifischen SSCS kor respondiert und umfaßt:
Mittel zur zyklischen Verschiebung der korrespondierenden SSCS, um zyklisch- verschobene Codesequenzen zu erhalten;
einen zweiten Sampler zum Abtasten benachbarter Codes in zyklisch-verschobenen Codesequenzen, um abgetastete Codesequenzen zu bilden, wobei jede abgetastete Co desequenz die Codelänge der ersten Referenzcodesequenz hat; und
einen Sucher zum Vergleichen der Referenzcodesequenz mit den abgetasteten Codese quenzen, um Wahrscheinlichkeitswerte auszugeben, und Finden des relativ-höchsten Wahrscheinlichkeitswertes und einer korrespondierenden Rahmenbegrenzung; und
Mittel zur Findung einer Kandidatencodegruppe innerhalb der Codegruppen durch Er mittlung des höchsten Wahrscheinlichkeitswertes unter den relativ-höchsten Wahr scheinlichkeitswerten und Ausgabe des Kandidatengruppencodes und einer gefundenen Rahmenbegrenzung, welche mit dem Kandidatengruppencode korrespondiert, wenn die Kandidatencodegruppe einmalig ist, und zum Ansteuern, wenn die Kandidatencode gruppe nicht einmalig ist, des ersten Samplers, um einen weiteren benachbarten Code in der Eingangssequenz zum Anhängen der Referenzcodesequenz abzutasten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei sie weiterhin einen Selektor zum Neustart des Dekoders, des ersten Samplers und der Prozessoren umfaßt, der wiederholt die ausge gebenen wahrscheinlichsten Codegruppen und ermittelten Rahmenbegrenzungen ab speichert, und eine finale Codegruppe, die durch Mehrheitswahl unter den ausgegebenen wahrscheinlichsten Codegruppen ausgewählt ist, und eine finale Rahmenbegren zung, die in Übereinstimmung mit der finalen Codegruppe ausgewählt ist, ausgibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Dekoder eine Vielzahl von Korrelatoren um faßt, wobei jeder Korrelator dazu genutzt wird, die von der Basisstation empfangenen Signale mit einem der vordefinierten orthogonalen Codes zu korrelieren, um einen Kor relationspegel pro Zeitschlitz auszugeben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Dekoder weiterhin eine Vielzahl von rahmen bezogenen Akkumulatoren umfaßt, wobei jeder rahmenbezogene Akkumulator mit ei nem spezifischen Korrelator korrespondiert und den Korrelationspegel zu dem voran gegangenen Korrelationspegel eines vorherigen Zeitrahmens addiert, um ein akkumu liertes Ergebnis zu erhalten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Dekoder weiterhin eine Schieberegisterbank umfaßt, die jeweils aus einer Vielzahl von Schieberegistern besteht, wobei jedes Schie beregister die akkumulierten Ergebnisse abspeichert, die mit einem Zeitschlitz in einem Zeitrahmen korrespondieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Dekoder weiterhin einen Maximumfinder zum Finden des maximalen akkumulierten Ergebnisses aus den akkumulierten Ergebnissen, die von den rahmenbezogenen Akkumulatoren ausgegeben werden, umfaßt, um eine korrespondierende Codenummer für jeden Zeitschlitz zu generieren.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Dekoder weiterhin einen Recorder für das fortlaufende Abspeichern der ausgegebenen Codenummern des Maximumfinders um faßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die abgetasteten Codesequenzen nacheinander generiert werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Sucher folgendes umfaßt:
einen Ähnlichkeitsvergleicher zum Vergleichen der Referenzcodesequenz mit einer der abgetasteten Codesequenzen und Ausgabe eines Wahrscheinlichkeitswertes; und
eine Schieberegisterbank zur Speicherung des Wahrscheinlichkeitswertes und zum Triggern des zweiten Samplers, um eine weitere der abgetasteten Codesequenzen zu generieren.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Ähnlichkeitsvergleicher:
einen Vergleicher für den Code-für-Code-Vergleich der Codes an den gleichen Positio nen in der Referenzcodesequenz und einer verglichenen und abgetasteten Codesequenz und die Ausgabe eines Gleichheitssignals, falls die Codes gleich sind; und
eine Summationseinheit für das Zählen des Auftretens der Gleichheitssignals umfaßt.

15. Verfahren zur Rahmensynchronisation in Direkt-Sequenz-Codemehrfachzugriff- Kommunikationssystemen (DS-CDMA-Systemen), wobei das DS-CDMA-System eine Basisstation umfaßt, die periodisch eine spezifische sekundäre Synchronisationscode sequenz aussendet, die spezifische sekundäre Synchronisationscodesequenz zu einer von solchen sekundären Synchronisationscodesequenzen gehört, jede sekundäre Syn chronisationscodesequenz eine Länge von L Codes besitzt und mit einer Codegruppe korrespondiert, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:

a) Lesen und Abtasten der spezifischen sekundären Synchronisationscodesequenz, die von der Basisstation empfangen wird, um eine Referenzcodesequenz (RCS) zu bil den, deren Länge kleiner als L Codes ist;
b) Vergleichen der RCS mit allen möglichen Codesequenzen, um eine Kandidatenco degruppe und eine relevante Rahmenbegrenzung zu finden, wobei jede der mögli chen Codesequenzen durch Abtasten benachbarter Codes einer zyklisch-verscho benen SSCS generiert wird und die gleiche Länge wie die RCS's hat, wobei die Kandidatencodegruppe und die relevante Rahmenbegrenzung mit einer der mögli chen Codesequenzen korrespondieren, welche die größte Ähnlichkeit mit der RCS hat;
c) Anhängen der RCS durch Hinzufügen eines empfangenen Codes von der Basissta tion an die RCS, falls die Kandidatencodegruppe nicht einmalig ist, und Wieder holung des Schrittes (b); und
d) Ausgabe der Kandidatencodegruppe und der relevanten Rahmenbegrenzung für die Synchronisierung, wenn die Kandidatencodegruppe einmalig ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die sekundären Synchronisationscodesequenzen so konstruiert sind, daß ihre zyklischen Verschiebungen einmalig sind.

17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfaßt:

a) Wiederholen der Schritte a) bis d), um eine Vielzahl von Kandidatencodegruppen und eine Vielzahl von relevanten Rahmenbegrenzungen zu erhalten; und
b) Auswahl durch Mehrheitswahl und Ausgabe einer der Codegruppen als die wahr scheinlichste Codegruppe und einer der relevanten Rahmenbegrenzungen als die wahrscheinlichste Rahmenbegrenzung.

18. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verfahren in einem digitalen Signalprozessor chip (DSP) ausgeführt wird.