DE102009050472A1

DE102009050472A1 - Verfahren zur Ermittlung einer zeitlichen Lage eines Funksignals sowie entsprechendes Computerprogramm und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102009050472A1
Application number: DE102009050472A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Kuhn
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2029-10-24
Also published as: DE102009050472B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein ausführbares Programm zur Synchronisation auf ein Funksignal. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein Computerprogramm zur robusten Synchronisation auf ein Mobilfunksignal (1), das eine Rahmenstruktur im Zeitbereich aufweist, und ein Rahmen (2) aus mehreren Unterrahmen (3) besteht und ein Unterrahmen (3) eines ersten Typs einen ersten Zeitschlitz (4) und einen zweiten Zeitschlitz (5) umfasst. Zur Synchronisation wird eine vorgegebene Trägerfrequenzallokation für den ersten und den zweiten Zeitschlitz (4, 5) genutzt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Synchronisation auf die Unterrahmenstruktur des Mobilfunksignals (1) ohne Demodulation und Auswertung des Signalinhalts auskommt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer zeitlichen Lage eines Funksignals sowie entsprechendes Computerprogramm und Computerprogrammprodukt. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein ausführbares Programm zur robusten Ermittlung der zeitlichen Lage eines Mobilfunksignals, das eine Rahmenstruktur im Zeitbereich aufweist.
Eine grundlegende messtechnische Herausforderung bei der Erfassung und Untersuchung von Funksignalen besteht in der Synchronisation auf Zeitraster und Frequenzraster des zu untersuchenden Funksignals. Um eine solche Synchronisation zu erreichen, werden bisher die Funksignale empfangen, abgetastet, demoduliert und der Signalinhalt zumindest in Teilen ausgewertet. Enthalten die Funksignale Sequenzen, deren Inhalt bekannt und deren Lage im vorgegebenen Zeitraster des Funksignals ebenfalls bekannt ist, kann nach Auswertung dieser Sequenzen die genaue zeitliche Lage des Signals ermittelt werden. Die Kommunikation zwischen Funkgerät und Messgerät kann dann in die korrekte zeitliche Lage kompensiert werden.
Zur Demodulation des zu untersuchenden Funksignals als Voraussetzung für die Auswertung des Signalinhalts müssen ohne Kenntnis der tatsächlichen zeitlichen Lage zunächst geschätzte Parameter verwendet werden. Demodulation und inhaltliche Auswertung mit diesen geschätzten Parametern ist zeit- und rechenintensiv.
In der europäischen Patentanmeldung EP 1 901 478 A2 wird eine zeitliche Synchronisation für das Signal von einer Teilnehmerendeinrichtung zu einer Basisstation im WiMAX-Standard für ein drahtloses Kommunikationssystem beschrieben. Nach dem Empfangen, Abtasten, einer Analog-Digital-Umsetzung und Demodulation des empfangenen Funksignals erfolgt eine Korrelation im Zeitbereich einer vorab bekannten Signalsequenz mit der Sequenz des empfangenen Signals. Die Korrelation ermöglicht die Lage des empfangenen Funksignals im Zeitbereich zu erfassen. Da die Lage der vorab bekannten Signalsequenz innerhalb des Rahmenrasters des WiMAX-Signals bekannt ist, ist eine zeitliche Kompensation des empfangenen Signals nun möglich. Von Nachteil bei dem beschriebenen Verfahren ist für dieses Vorgehen, dass eine Demodulation des empfangenen Signals Voraussetzung für die Synchronisation ist. Demodulation und Korrelation im Zeitbereich bedeuten allerdings einen erheblichen Rechenaufwand.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem eine Synchronisation auf das Funksignal mit reduziertem Rechenaufwand möglich ist und das zugleich ein robustes Synchronisationsergebnis zu Verfügung stellt.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und das Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt gelöst.
Die Struktur eines Funksignals im Zeitbereich umfasst zunächst einzelne Rahmen. Ein Rahmen eines zu untersuchenden Funksignals besteht aus einer Mehrzahl von Unterrahmen. Ein Unterrahmen umfasst dabei mindestens einen ersten Zeitschlitz und einen zweiten Zeitschlitz. Die Unterrahmen innerhalb eines Rahmens können unterschiedlichen Kanälen des Funksignals zugeordnet sein. Dementsprechend kann es in einem Rahmen Unterrahmen eines ersten Typs für einen ersten Kanal, beispielsweise einen Kontrollkanal, und Unterrahmen eines zweiten Typs, beispielsweise eines Kanals zur Übertragung von Nutzdaten geben. Die Ermittlung der zeitlichen Lage zur Synchronisation wird nachfolgend verkürzend als Synchronisation bezeichnet. Die Synchronisation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt ohne Demodulation des Funksignals unter Ausnutzung von Eigenschaften einer vorgegebenen Trägerfrequenzallokation für einen Kanal des Funksignals und damit ohne Auswertung des Dateninhalts.
Ein derartige Signalstruktur eines Funksignals ist beispielsweise für die Verbindung einer mobilen Teilnehmerendeinrichtung zu einer Basisstation für den Mobilfunkstandard LTE (3GPP, Release 8) vorgegeben. Es wird für diese Ausführung eines Mobilfunksignals einer Verbindung der mobilen Teilnehmerendeinrichtung zu einer Basisstation von einem Uplink-Signal gesprochen. Ein Uplink-Signal kann Signale unterschiedlicher Kanäle umfassen. Beispielsweise können in diesem Uplink-Mobilfunksignal ein Kontrollkanal (PUCCH-Kanal, Physical Uplink Control Channel) und/oder ein gemischter Kontroll-/Nutzkanal (PUSCH-Kanal, Physical Uplink Shared Channel) enthalten sein. Im Folgenden wird daher auch von einem Kanal eines ersten Typs (PUCCH-Kanal) und einem Kanal eines zweiten Typs (PUSCH-Kanal) gesprochen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Synchronisation auf ein Funksignal geht von einem Funksignal aus, das eine Rahmenstruktur aufweist. Ein Rahmen besteht aus mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Unterrahmen und ein Unterrahmen eines ersten Typs für einen Kanal eines ersten Typs umfasst wiederum wenigstens einen ersten Zeitschlitz und einen zweiten Zeitschlitz. Zur Synchronisation bzw. zunächst der Ermittlung der zeitlichen Lage wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine vorgegebene und für die zeitliche Lage des Signals charakteristische Trägerfrequenzallokation für den ersten und den zweiten Zeitschlitz eines Unterrahmens des ersten Typs des Funksignals genutzt. Das Verfahren weist dazu folgende Schritte auf:
In einem ersten Schritt wird ein Funksignal empfangen und anschließend abgetastet, so dass eine Sequenz von Abtastwerten deren zeitliche Reihenfolge durch einen Zeitindex festgelegt ist, vorliegt. In einem zweiten Schritt wird eine erste Liste möglicher Startindizes eines Unterrahmens des ersten Typs und einer zweiten Liste möglicher Unterrahmennummern eines Unterrahmens des ersten Typs ermittelt. Der Startindex bezeichnet dabei denjenigen Zeitindex, den der erste Abtastwert eines Unterrahmens aufweist. Anschließend wird ein erster Erkennungswert für einen ersten Zeitschlitz und ein zweiter Erkennungswert für einen zweiten Zeitschlitz für eine vorgegebene charakteristische Trägerfrequenzallokation für den ersten und den zweiten Zeitschlitz für jeweils eine Hypothese aufweisend einen möglichen Startindex der ersten Liste und eine Unterrahmennummer aus der zweiten Liste berechnet. Schließlich wird geprüft, ob ein Beurteilungswert ermittelt aus erstem Erkennungswert und zweitem Erkennungswert einen Schwellwert überschreitet. Damit wird mittels eines Hypothesentests bestätigt, ob die Hypothese mit einem der möglichen Startindizes eines Unterrahmens des ersten Typs und aus zugehöriger Unterrahmennummer tatsächlich einen Unterrahmen des ersten Typs in der Sequenz von Abtastwerten identifiziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt bei der Bildung der Erkennungswerte aus, dass die Trägerfrequenzallokation zu den einzelnen Zeitschlitzen eines Unterrahmens des Kanals eines ersten Typs von der charakteristischen, d. h. eindeutigen Unterrahmennummer abhängt. Bei bekannter Signalstruktur im Zeitbereich kann davon ausgehend auch die Identifizierung des Startindex der Sequenz von Abtastwerten des Funksignals im Zeitbereich erfolgen, zu dem ein Unterahmen des ersten Typs beginnt. Damit kann unter Ausnutzung wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft eines ersten Kanals des untersuchten Funksignals eine robuste und zuverlässige Synchronisation auf die Unterrahmenstruktur ausgeführt werden, ohne dass eine Demodulation und Auswertung der Signalinhalte erfolgen muss.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausformung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird zusätzlich zu einer ersten Liste für mögliche Startindizes eines Unterrahmens eines ersten Typs und einer zweiten Liste von Unterrahmennummern des ersten Typs eine dritte Liste möglicher Werte für einen ganzzahligen Trägerfrequenzversatz ermittelt. Im Rahmen der Hypothesentests wird dann jede einzelne zu überprüfende Hypothese neben einem Kandidaten für einen Startindex eines Unterrahmens eines ersten Typs und einem Kandidaten für eine Unterrahmennummer eines Unterrahmens eines ersten Typs einen Kandidaten für einen ganzzahligen Trägerfrequenzversatz durchgeführt. In dieser Ausformung ermittelt das erfindungsgemäße Verfahren neben einer Synchronisation auf einen Unterrahmen eines ersten Typs auch einen Trägerfrequenzversatz für das zu untersuchende Funksignal. Die Kenntnis des Trägerfrequenzversatzes in seinem ganzzahligen Anteil und seinem fraktionalen Anteil ist für die weitere Verarbeitung des Funksignals von großem Vorteil. Diese Ausprägung des Verfahrens ist daher besonders vorteilhaft.
Weist das Funksignal wenigstens zwei Kanäle unterschiedlichen Typs und unterschiedlicher Eigenschaften auf, so besteht in einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Möglichkeit, dass zur Ermittlung der ersten Liste und/oder der zweiten Liste und/oder einer dritten Liste Schätzwerte aus einer anderen Ermittlungs- bzw. Synchronisationsstufe genutzt werden. Eine solche weitere Synchronisationsstufe kann im Fall eines Mobilfunksignals nach dem Standard LTE beispielsweise auf Demodulationsreferenzsymbole DMRS eines Kontroll-Kanals (PUCCH) unter Ausnutzung besonderer Eigenschaften dieser DMRS-Symbole synchronisieren. Die Ergebnisse dieses Synchronisationsversuchs können anschließend als Ausgangspunkt für die Hypothesentests des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aufgrund seiner Robustheit besonders dazu geeignet, die Ergebnisse hinsichtlich Synchronisation eines anderen Verfahrens zu überprüfen und eine Resynchronisation auszuführen.
Kann für die Bildung der ersten Liste möglicher Startindizes eines Unterrahmens und einer zweiten Liste möglicher Unterrahmennummern nicht auf die Ergebnisse eines vorangegangenen Synchronisationsversuchs auf andere Parameter des zu untersuchenden Funksignals zurückgegriffen werden, so kann in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der ersten Liste eine das Funksignal besonders charakterisierende Eigenschaft des Funksignals ausgenutzt werden. Es wird auf die Eigenschaft zurückgegriffen, dass bei der Zuweisung von Unterträgerfrequenzblöcken zu den Symbolen des ersten Zeitschlitzes und den Symbolen des zweiten Zeitschlitzes die zugewiesenen Unterträgerblöcke innerhalb des Trägerfrequenzbandes an der Grenze zwischen erstem Zeitschlitz und zweitem Zeitschlitz und damit an der Grenze zweier Zeitschlitze innerhalb eine Unterrahmens von der unteren Hälfte des Trägerfrequenzbandes in die obere Hälfte des Frequenzbandes springen. Dies ist auch die charakteristische Eigenschaft, die dem Hypothesentest zugrunde liegt. Wird anhand dieser Eigenschaft die Grenze zweier Zeitschlitze innerhalb eines Unterrahmens des gesuchten Typs identifiziert, so kann davon ausgehend bei bekannter Struktur eines Unterrahmens des ersten Typs ein möglicher Startindex eines Unterrahmens des ersten Typs abgeleitet werden. Dazu werden folgende Verfahrensschritte ausgeführt: Zunächst erfolgt eine Ermittlung einer ersten Teilmenge und einer zweiten Teilmenge aus einer (Gesamt-)Menge von Unterträgerindizes für das Funksignal und anschließend eine Auswahl eines Kandidaten für eine Zeitschlitzgrenze innerhalb eines Unterrahmens des ersten Typs. Im nächsten Schritt wird ein erster Kennwert für eine Menge von Abtastwerten eines Datensymbols unmittelbar links (d. h. zeitlich vor der möglichen Zeitschlitzgrenze) und ein zweiter Kennwert für eine Menge von Abtastwerten eines Datensymbols unmittelbar rechts (d. h. zeitlich nach der möglichen Zeitschlitzgrenze) des Kandidaten für die Zeitschlitzgrenze für die erste Teilmenge der Unterträgerindizes und die zweite Teilmenge der Unterträgerindizes bestimmt. Anschließend wird über das Vorliegen eines Kandidaten für die erste Liste der Kennwerte anhand eines Vergleichs des ersten und des zweiten Kennwerts für jeweils die erste Teilmenge der Unterträgerindizes und die zweite Teilmenge der Unterträgerindizes mit einem Schwellwert entschieden.
Das vorstehend geschilderte Verfahren kann in besonders vorteilhafter Weise damit kombiniert werden, dass zur Ermittlung des Schwellwerts im Frequenzbereich folgende zusätzlichen Verfahrensschritte ausgeführt werden: Zunächst Ermitteln einer dritte Teilmenge aus Unterträgerindizes des Funksignals, die in dem betrachteten Kanal nicht belegt sind, und anschließend Messen der mittleren Leistung je Träger im Frequenzbereich für die Unterträger der dritten Teilmenge für Unterträgerindizes. Der Schwellwert wird in einem nächsten Schritt aus der gemessenen mittleren Leistung je Träger für die Sequenz der Abtastwerte des Funksignals gebildet. Dabei werden die Unterträger der dritten Teilmenge für Unterträgerindizes, die definitiv nicht belegt sind für die Berechnung des Schwellwertes herangezogen.
Die Verfahrensschritte zur Ermittlung eines möglichen Startindex eines Unterrahmens des ersten Typs können auch besonders sinnvoll dadurch ergänzt werden, dass für den Fall, dass anhand eines Vergleichs des ersten und des zweiten Kennwertes für die erste Teilmenge und für die zweite Teilmenge der Unterträgerindizes mit dem Schwellwert kein Kandidat für die erste Liste erkannt wurde, der nächste Schätzwert für einen Kandidaten für die erste Liste um einen ersten Wert verschoben gewählt wird. Die Höhe dieses ersten Werts nutzt aus, dass der Startindex eine Unterrahmens immer auch zugleich ein Startindex eines Zeitschlitzes und eines Datensymbols sein muss, so dass der Zeitindex des Abtastwerts eines nächsten möglichen Kandidaten in der Sequenz der Abtastwerte um einen definierte und bekannte Anzahl von Abtastwerten zeitlich versetzt liegt. Daher wird, falls anhand eines Vergleichs des ersten und des zweiten Kennwertes für die erste Teilmenge und für die zweite Teilmenge der Unterträgerindizes mit dem Schwellwert kein Kandidat für die erste Liste erkannt wurde, der nächste Schätzwert für die erste Liste um einen ersten Wert verschoben gewählt. Diesen ersten Wert erhält man aus der gewählten Länge der Inversen Diskreten Fouriertransformation IDFT und der Anzahl der Abtastwerte für einen Zeitschlitz.
Dementsprechend wird in einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, falls anhand eines Vergleichs des ersten und des zweiten Kennwerts für die erste und die zweite Teilmenge der Unterträgerindizes mit dem Schwellwert nicht eindeutig ein Kandidat für die erste Liste erkannt wurde oder nicht eindeutig ein Kandidat für die erste Liste von Startindizes abgelehnt wurde, der nächste Schätzwert für einen Kandidaten für die erste Liste von möglichen Startindizes um einen zweiten Wert verschoben gewählt. Dieser Fall tritt auf, wenn im untersuchten Bereich zumindest ein Datensymbol des Kanals des ersten Typs erkannt wurde. Dieser zweite Wert setzt die Suche nach einem Kandidaten für den Startindex um die Länge der Fouriertransformation geänderten Zeitindex versetzt fort. Der Ansatz, die erneute Suche nach einem Kandidaten für einen Startindex mit einem um einen ersten oder zweiten Wert versetzt durchzuführen, reduziert die Anzahl der notwendigen Verfahrensläufe und damit den Aufwand für das Verfahrens in vorteilhafter Weise.
In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch dahingehend ergänzt werden, dass nach Synchronisation auf die Unterrahmen des ersten Typs des Funksignals mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Konsistenztest ausgeführt wird. Im Rahmen dieses Konsistenztest wird geprüft, ob die als Ergebnis vorliegende Kombination von Startindizes für Unterrahmen des ersten Typs und die dazu ermittelten Unterrahmennummern Mehrfachzuweisungen aufweisen und ob die Ergebnisse des erfindungsgemäßen Synchronisationsverfahrens in Kombination mit Ergebnissen von Synchronisationsversuchen anderer Verfahren Widersprüche aufweisen. So wird geprüft, ob die zugehörigen Unterrahmennummern mehrfach für Unterrahmen des ersten Typs und eines zweiten Typs vergeben wurden und/oder ob erkannte Unterrahmennummern des ersten Typs alle zu demselben Rahmen gehören. Unterrahmennummern nummerieren fortlaufend vorzugsweise bei „0” beginnend die Unterrahmen genau eine Rahmens. Wird im Rahmen dieses Konsistenztests erkannt, dass Widersprüche bei der Zuordnung von Unterrahmen auftreten und/oder dass die Zuordnung der gefundenen Unterrahmennummern zu mehr als einem Rahmen des Funksignals vorliegt, so wird mit einem entsprechenden Resynchronisationssignal (resync flag) eine Resynchronisation, d. h. die erneute Ermittlung der zeitlichen Lage, eingeleitet. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aufgrund seiner Robustheit besonders dazu, Widersprüche in der Synchronisation auf das Funksignal zu erkennen, die bei der Nutzung anderer Eigenschaften des zu untersuchenden Funksignals in weiteren Synchronisationsmodulen auftreten können.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Figuren im Detail erläutert. Es zeigen:
1 einen Aufbau eines Rahmens für Frequenzduplex FDD (Frequency Division Duplex) eines Funksignals,
2 einen Aufbau eines Rahmens für Zeitduplex TDD (Time Division Duplex) eines Funksignals,
3 Zuordnung der Unterrahmen für die Übertragung von einer mobilen Teilnehmerendeinrichtung zu einer Basisstation (Uplink) und von einer Basisstation zu einer mobilen Teilnehmerendeinrichtung (Downlink),
4 Aufbau eines Zeitschlitzes im Uplink,
5 Aufbau eines PUCCH-Unterrahmens und dessen charakteristische Trägerfrequenzzuweisung,
6 ein Blockschaltbild eines Messempfängers,
7 ein Blockschaltbild einer Einheit zur Synchronisation auf den PUCCH-Kanal,
8 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Ablaufs der Generierung von Startindizes für PUCCH-Unterrahmen im Zeitbereich
9 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Ablaufs der Hypothesentests zur Identifizierung der PUCCH-Unterrahmen und der Zuordnung der Unterrahmennummern,
10 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Ablaufs des Verfahrens der Ableitung der Resynchronisationsinformation.
Bevor auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens im Detail eingegangen wird, soll zunächst zum besseren Verständnis die Rahmenstruktur eines dem Verfahren zugrundeliegenden Funksignals kurz erläutert werden. Dies erfolgt am Beispiel eines Mobilfunksignals 1 des Mobilfunkstandards LTE in 1. Ein Senderahmen 2 eines Funksignals 1 besteht aus zehn zusammenhängenden Unterrahmen 3, von denen in der 1 ein erster Unterrahmen 3 ausdrücklich gekennzeichnet ist. Jeder Unterrahmen 3 ist durch eine eindeutig zugeordnete Unterrahmennummer 6 innerhalb des Rahmens 2 in seiner zeitlichen Position festgelegt. Der Unterrahmen 3 seinerseits besteht aus einem ersten Zeitschlitz 4 und einem zweiten Zeitschlitz 5. Ein Rahmen 2 eines Mobilfunksignals 1 wird auch als „frame” 2 bezeichnet. Ein Unterrahmen 3 ist dementsprechend ein „subframe” 3 und ein Zeitschlitz 4, 5, 6, 7 wird auch als ein „slot” 4, 5, 7, 8 bezeichnet. Einem Zeitschlitz 4, 5 ist eine konstante Anzahl Unterträger zugewiesen, über einen Unterrahmen 3 kann die Anzahl der Unterträger hingegen variieren. Ein Zeitschlitz 4, 5 umfasst eine festgelegte Anzahl von Symbolen. Die Anzahl der Symbole je Zeitschlitz 4, 5 beträgt für eine normale Länge des Schutzintervalls (cyclic prefix) sieben Symbole, für eine erweiterte Länge des Schutzintervalls sechs Symbole. Die Symbole können vom Typ Nutzlastsymbol (Payload), Demodulationsreferenzsymbol (DMRS, DeModulation Reference Symbol) oder Messreferenzsymbol (SRS, Sounding Reference Signal) sein. Der Dateninhalt der Symbole sind dementsprechend entweder Nutzdaten oder Kontroll- bzw. Signalisierungsinformation.
Aus 2 kann der Zusammenhang zwischen der erläuterten Rahmenstruktur und Indizes der Abtastwerte des Mobilfunksignals 1 anhand einer zweiten Rahmenstruktur des Mobilfunksignals 1 entnommen werden. Dabei bezeichnet 21 den Startindex, d. h. den Zeitindex des ersten Abtastwerts, eines Unterrahmens und 22 den Index der Grenze zwischen erstem Zeitschlitz 4 und zweitem Zeitschlitz 5 eines Unterahmens. Bei bekannter Rahmenstruktur kann damit aus Kenntnis des Index 22 für eine Grenze zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen 4, 5 innerhalb eines Unterahmens 3 auf den Startindex 21 des Unterrahmens 3 geschlossen werden. Der Zusammenhang ist über die bekannte Länge eines Zeitschlitzes 25 und die gewählte Länge der Fouriertransformation gegeben. Ist zusätzlich die Unterrahmennummer 6 desjenigen Unterrahmens 3 mit dem Startindex 21 ermittelt, so kann auch auf den Rahmen 2 des Mobilfunksignals synchronisiert werden. Seine zeitliche Lage ist eindeutig ermittelt.
Die Zuweisung der Unterrahmen 4, 5 zu den Übertragungsrichtungen von Basisstation zu mobiler Teilnehmerendeinrichtung (Downlink) und von mobiler Teilnehmerendeinrichtung zu Basisstation (Uplink) wird in 3 für unterschiedliche Konfigurationen 32 des Mobilfunksignals dargestellt. Horizontal ist die Unterrahmennummer 31 aufgetragen und in vertikaler Richtung die unterschiedliche Konfigurationen 32 für den Duplexmodus Zeitmultiplex (TDD, Time Division Duplex). Der Eintrag 35 für die Unterrahmennummer 33 und die TDD Konfiguration 37 mit dem Buchstaben D bedeutet, dass der entsprechende Unterrahmen 8 im TDD Konfigurationsindex 4 für die Übertragung von Basisstation zu mobiler Teilnehmerendeinrichtung vorgesehen ist (Downlink). Der Eintrag 36 „U” in der 3 steht dementsprechend für einen Unterrahmen, der für das Uplink, also Übertragung von Signalen von mobiler Teilnehmerendeinrichtung zu Basisstation reserviert ist.
Der Uplink eines Mobilfunksignals 1 des Standards LTE umfasst Unterrahmen verschiedener Arten von Kanälen. Ein Kanal des Typs PUCCH umfasst Zeitschlitze 4, 5 die in den Nutzlastsymbolen ausschließlich Kontrollinformationen enthalten. Dies kann ACK/NACK-Signalisierungsinformation und/oder Information über die Übertragungsqualität sein. Je Zeitschlitz 4, 5, ... des Kanals PUCCH werden formatabhängig ein bis drei Demodulationsreferenzsymbole DMRS an vordefinierten Positionen des PUCCH übertragen. Hinzu kommt möglicherweise ein Messreferenzsymbol SRS, das stets an letzter Stelle eines Zeitschlitzes 4, 5 gesendet wird. Wird ein Messreferenzsymbol SRS gesendet, so entfällt das letzte Nutzlastsymbol. Man spricht in diesem Fall von einem gekürzten PUCCH (shortened PUCCH).
Im Kanal eines zweiten Typs PUSCH werden innerhalb eines Zeitschlitzes 4, 5 Nutzdaten eventuell mit anteiligen Kontrollinformationen (DMRS oder SRS) von einer Teilnehmerendeinrichtung zu einer Basisstation übertragen.
Im Folgenden wird ohne Einschränkung der Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens von einem Mobilfunksignal 1 im Uplink, das Unterrahmen 3 des PUCCH-Kanals enthält, ausgegangen.
Die 4 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Zeitschlitzes 41 im Uplink eines Mobilfunksignals 1. Die Zeichnung zeigt das Verfahren der Zuordnung von Unterträgern zu einem Zeitschlitz 41 mit Symbolen 46 des Mobilfunksignals 1. Dabei sind in horizontaler Richtung sieben zugehörige OFDM-Symbole 46 (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplex) eines Zeitschlitzes 41 dargestellt. In vertikaler Richtung sind die Unterträger 45 aufgetragen. Aus einer Vielzahl von möglichen Unterträgern 45 werden dem jeweiligen Zeitschlitz 41 ein oder mehrere Blöcke von Unterträgern (RB, Ressource Blocks) 43 zugewiesen. Die Anzahl der zugewiesenen Unterträgerblöcke 43 ist über einen Unterrahmen 41 konstant. Ein Block von Unterträgern 43 umfasst stets zwölf unmittelbar benachbarte Unterträger 45 aus der Gesamtzahl zu Verfügung stehender Unterträger, die über einen Unterträgerindex k eindeutig gekennzeichnet sind. Auf jedem dieser Unterträger 45 wird eine Folge von sieben Symbolen 46 seriell innerhalb eines Zeitschlitzes 41 übertragen, wenn ein Unterrahmen 41 mit einem Schutzintervall (CP, Cyclic Prefix) normaler Länge vorliegt.
5 zeigt die charakteristische Allokation von Unterträgern im Fall eines Kanals eines ersten Typs PUCCH des Mobilfunksignals 1. In horizontaler Richtung ist eine zeitliche Folge von zwei aufeinanderfolgenden Unterrahmen 51 des Typs PUCCH aufgetragen. In vertikaler Richtung sind die für die Übertragung verfügbare Blöcke von Unterträgern 52 dargestellt. Ein Unterrahmen 51 besteht aus einem ersten Zeitschlitz 53 und einem zweiten Zeitschlitz 54. Grundsätzlich sind innerhalb eines Rahmens 2 des Mobilfunksignals 1 Unterrahmen 51 bei der Kanaltypen PUSSCH und PUCCH möglich. Ein Teilnehmerendgerät kann allerdings immer nur entweder Unterrahmen 51 des Formats PUSCH oder Unterrahmen 51 des Formats PUCCH senden. Innerhalb eines Rahmens 2 sind die symmetrisch an den Rändern des verfügbaren Frequenzbandes liegenden Blöcke von Unterträgern 52, 56 für die Übertragung des Kanals des Typs PUCCH reserviert. Die Übertragung des Kanals vom Typ PUSCH erfolgt auf den Blöcken von Unterträgern, die zwischen den Blöcken von Unterträgern 52, 56 liegen, die für die Übertragung des PUCCH vorgesehen sind. Eine Allokation für den Kanal des Typs PUCCH besteht aus einem Ressource Block 52 je OFDM Symbol eines PUCCH-Unterrahmens 51. Der zugewiesene Ressource Block 52 ist über einen Zeitschlitz 53, 54 konstant. Ist in dem ersten Zeitschlitz 53 (linker Zeitschlitz) des PUCCH-Unterrahmens 51 der zugewiesene Ressource Block 52 im unteren Teilband 58 des verfügbaren Bandes von Unterträgern 59, so ist im zweiten Zeitschlitz 54 (rechter Zeitschlitz) des PUCCH-Unterrahmens 51 der zugewiesene Ressource Block 56 im oberen Teilband 57 des verfügbaren Bandes von Unterträgern 59. An der Grenze 55 zwischen dem ersten Zeitschlitz 53 und dem zweiten Zeitschlitz 54 findet also ein für das Mobilfunksignal 1 im Kanal des ersten Typs „PUCCH” charakteristisches Sprungverhalten bei der Allokation von Blöcken von Unterträgern 52, 56 statt. Diese Eigenschaft wird erfindungsgemäß zu einer robusten Synchronisation auf Unterrahmen 3 des Typs PUCCH im Mobilfunksignal ausgenutzt. Für alle Formate des PUCCH besteht das Trägersignal für die Kontrolldaten aus QPSK Sequenzen. Die Inhalte der Sequenzen hängen in eindeutiger Weise von der Unterrahmennummer 6 ab. Kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Synchronisation auf ein Funksignal erfolgreich auf die Unterrahmen 3 eines PUCCH-Kanal synchronisiert werden, so kann ebenfalls korrektes Synchronisieren auf den Rahmen 2 des Funksignals 1 erfolgen. Damit kann sichergestellt werden, dass ausschließlich Unterrahmen 3 desselben Rahmens 2 analysiert werden.
In 6 ist ein Gesamtüberblick über eine Messapplikation 600 zur Analyse eines Funksignals 1, in diesem Fall eines Mobilfunksignals des Standard LTE, dargestellt. Im Rahmen dieser Messapplikation 600 kann ein Synchronisationsmodul 700 zur Synchronisation auf einen Kanal des Typs PUCCH des Mobilfunksignals 1 genutzt werden. Dieses Synchronisationsmodul 700 arbeitet nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und ermittelt zur Synchronisation zunächst die zeitliche Lage des empfangenen Signals. Das zu untersuchende Mobilfunksignal 1 umfasst Signale in einem ersten Kanal des Typs PUCCH (Kontrollkanal) und einem zweiten Kanal des Typs PUSCH (gemischter Nutzkanal).
Das abgetastete, komplexwertige Mobilfunksignal 681 wird in der Messapplikation 600 im Zeitbereich verarbeitet und anschließend in getrennten Einheiten 630 und 640 für den ersten Kanal (PUCCH) 630 und den zweiten Kanal (PUSCH) demoduliert und analysiert. Das komplexwertige Mobilfunksignal 681 im Basisband wird in einem Pufferspeicher („capture buffer”) abgelegt und wird zunächst einer Leistungsmessung in einer Untereinheit 611 unterzogen und Signalanteile über einer Leistungsschwelle werden getrennt. Damit können Sendepausen im Signal erkannt und verworfen werden. Der Rechenaufwand für die aufwendige Synchronisation wird so reduziert. In einer Untereinheit 612 erfolgt die Auswahl der zu analysierenden Signalabschnitte aus einem Signal des PUCCH-Kanals und einem Signal des PUSCH-Kanals. Optional kann anschließend eine automatische Detektion der Länge des Schutzintervalls in Untereinheit 613 stattfinden. Diese Detektion kann zur anschließenden Synchronisation auf die Signale des PUSCH-Kanals und des PUCCH-Kanals verwendet werden. In den Untereinheiten 614 und 615 findet Auswahl der Unterrahmen des Typs PUSCH (Untereinheit 614) und Synchronisationsversuch (Untereinheit 615) auf die Unterrahmen des Typs PUSCH statt. Ergebnis ist eine Unterrahmenallokation 685 für den Kanal des Typs PUSCH. Anschließend wird das Signal des Kanals PUSCH mit den Ergebnissen des Synchronisationsversuchs auf den PUCCH-Kanal in Untereinheit 618 frequenzkompensiert und in Untereinheit 620 in den Frequenzbereich überführt. Demodulation und weitere Signalanalyse wird dann einer Einheit 630 zur Analyse des PUSCH-Kanals ausgeführt. Parallel zur Synchronisation des PUSCH-Kanals wird eine Synchronisation auf den PUCCH-Kanal ausgeführt. Zunächst wird in Untereinheit 617 auf den PUCCH-Kanal synchronisiert. Danach werden die Unterrahmen des PUCCH in Untereinheit 616 identifiziert, mit den Ergebnissen der Synchronisation auf den PUCCH-Kanal in Untereinheit 619 frequenzkompensiert und in Untereinheit 622 in den Frequenzbereich überführt und zur weiteren Analyse an die die Einheit zur Analyse des PUCCH-Kanals 640 geleitet. Ergebnis des Synchronisationsvorgangs auf den PUCCH ist eine Identifizierung der PUCCH-Unterrahmen in der Folge von Abtastwerten des Mobilfunksignals 681 mit Startindex 21 der PUCCH-Unterrahmen 3, Unterrahmennummer der PUCCH-Unterrahmen 6 und Trägerfrequenzversatz.
Im Folgenden wird anhand der Figuren der Aufbau eines den PUCCH-Kanal betreffenden Teils des Synchronisationsmoduls 700 und vereinfachten Flussdiagrammen das erfindungsgemäße Verfahren zur Synchronisation auf ein Funksignal 1 in einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Die dargestellte Ausführungsform bezieht sich auf die Synchronisation auf Unterrahmen des Kontrollkanals PUCCH in der Verbindung Teilnehmerendeirichtung zu Basisstation (Uplink) eines LTE-Mobilfunksignals.
In 7 ist der Aufbau eines Teils des Synchronisationsmoduls 700 in Form eines Signallaufplans gezeigt. Das Synchronisationsmodul 700 umfasst zwei Funktionsblöcke 710, 720. Die Aufgabe des Funktionsblocks 710 ist die Ermittlung einer ersten Liste möglicher Startindizes der PUCCH-Unterrahmen 762 innerhalb des zu analysierenden Funksignals 750 und einer zweiten Liste möglicher Kandidaten für die Unterrahmennummern 763 innerhalb des zu analysierende Signals 750. Zusätzlich wird im Funktionsblock 710 ein Schätzwert für den fraktionalen Trägerfrequenzversatz Δf ^_fract ermittelt. Im zweiten Funktionsblock 720 werden Hypothesentests unter Rückgriff auf die beiden Listen ausgeführt und mittels dieser Tests die PUCCH-Unterrahmen identifiziert. Dieser zweite Funktionsblock 720 erzeugt eine Liste von Startindizes für PUCCH-Unterrahmen 792, eine zugeordnete Liste von Unterrahmennummern 793, ein Signal 790, das das eine Information über den Trägerfrequenzversatz Δf ^ des Mobilfunksignals 750 enthält und ein zusätzliches Resynchronisationssignal 791, das eine Information über eine eventuell notwendige Resynchronisation beinhaltet.
Grundsätzlich wird innerhalb des Synchronisationsmoduls 700 soweit möglich und sinnvoll auf A-priori-Wissen aus vorhergehenden Synchronisationsstufen zurückgegriffen, um Rechenzeit zu sparen. Ist ein Mobilfunksignal 1 zu analysieren, das Unterrahmen sowohl eines PUSCH-Kanals als auch eines PUCCH-Kanals enthält, so können in einer ersten Betriebsart („Mixed Mode”) des Synchronisationsmoduls 700 die Ergebnisse 751 einer vorhergehenden Synchronisation auf den PUSCH-Kanal herangezogen werden. Dazu wird in einer Einheit 713 zur Wahl des Betriebsmodus des Funktionsblocks 710 die erste Betriebsart („Mixed Mode”) ausgewählt. Die Ergebnisse einer vorhergehenden Synchronisation auf den PUSCH-Kanal werden in einer Einheit zur Auswertung der PUSCH-Synchronisation 712 ausgewertet und den Funktionsblöcken 710 und 720 zur Verarbeitung zu Verfügung gestellt. Insbesondere kann die Liste möglicher Startindizes von PUCCH-Unterrahmen 3 aus den Ergebnissen der Synchronisation von PUSCH-Unterrahmen abgeleitet werden. Liegt bezüglich der Zuordnung von PUSCH-Unterrahmen 3 zu Unterrahmennummern 6 noch Mehrdeutigkeit vor, so wird dies über ein Signal 752 erkannt. Es kann dann lediglich davon ausgegangen werden, dass in der vorhergehenden PUSCH-Synchronisation eine erfolgreiche Synchronisation auf das Raster der Zeitschlitze 4, 5, ... des Mobilfunksignals 1 stattgefunden hat. Infolge der dann nicht eindeutigen Gruppierung der bereits erkannten Zeitschlitze 4, 5 zu Unterrahmen 3 wird die zweite Liste der möglichen Unterrahmennummern 6 für den PUCCH-Kanal folgendermaßen ermittelt: Ausgehend von der Annahme, dass die vorliegende Synchronisation aus einem PUSCH-Synchronisationsmodul 615 nicht nur das zeitliche Raster der Zeitschlitze 4, 5 korrekt erkannt hat, sondern auch die zeitliche Lage der Unterrahmen 3 richtig erfasst wurde, stellen die Startindizes 21 aller in den Lücken zwischen den dem PUSCH-Kanal zuzuordnenden Unterrahmen 3 mögliche Startindizes 3 eines PUCCH-Unterrahmens 3 dar und werden auf die Liste möglicher Startindizes für Unterrahmen des PUCCH-Kanals 762 gesetzt.
Wird lediglich ein einziger Unterrahmen 3 des PUSCH-Kanals in einer vorhergehenden Synchronisationsstufe erkannt, so werden ausgehend von dem im betrachteten Mobilfunksignal 1 verwendeten Multiplexmodus Zeitmultiplex TDD oder Frequenzmultiplex FDD der maximal mögliche zeitliche Abstand zweier Unterrahmen 3 bestimmt. Eine Menge möglicher Startindizes für Unterrahmen 3 wird daraus mit Hilfe des bekannten zeitlichen Abstands 26 zweier Startindizes 21 für Unterrahmen 3 abgeleitet. Diese so ermittelten Startindizes 21 werden auf die Liste möglicher Startindizes für Unterrahmen 762 gesetzt. Der niedrigste und der höchste Startindex 21 der bestehenden Liste 762 wird genommen, um davon ausgehend den Startindex 21 für den nächsthöheren und den nächstniedrigeren Startindex 21 eines Unterrahmens 3 der Liste der Kandidaten für Startindizes für die Unterrahmennummer 762 hinzuzufügen.
Um das Problem der möglicherweise inkorrekten Gruppierung der Zeitschlitze 4, 5, 7, 8 zu Unterrahmen 3 zu berücksichtigen, werden der Liste möglicher Startindizes 21 für Unterrahmen 3 diejenigen Startindizes 21 hinzugefügt, die exakt um die Länge 25 eines Zeitschlitzes 4, 5, 7, 8 verschoben sind.
Ungeachtet des Werts des Signals zur Mehrdeutigkeit 752 (Ambiguity Flag) wird in dem Synchronisationsmodul 700 eine Konsistenzprüfung der ersten Liste möglicher Startindizes eines PUCCH-Unterrahmens 762 durchgeführt. Diese Konsistenzprüfung führt zum Verwerfen aller möglichen Startindizes 6 für PUCCH-Unterrahmen 3, deren Unterrahmen nicht vollständig für die Analyse des Funksignals 750 vorliegen. Es werden in der ersten Betriebsart (Mixed Mode) für den Trägerfrequenzversatz Δf ^ ebenfalls Werte 716 aus einer vorhergehenden PUSCH-Synchronisation verwendet. Insbesondere bereits vorliegende Schätzwerte für den ganzzahligen Trägerfrequenzversatzes Δf ^_int reduzieren die Anzahl der zu testenden Hypothesen innerhalb des Funktionsblocks 720 erheblich.
Die Erzeugung einer Liste möglicher Unterrahmennummern 763 erfolgt in einer Einheit 714 gesteuert durch ein Signal zur automatischen Rahmenerkennung 753 (auto frame detection flag). Ist die Funktion der automatischen Rahmenerkennung eingeschaltet, so werden. alle im vorliegenden Mobilfunksignal 750 für die Verbindung Teilnehmerendeinrichtung zur Basisstation belegbaren Unterrahmennummern 6 in die Liste möglicher Unterrahmennummern 763 aufgenommen. Für den Fall eines Mobilfunksignals 750 im Frequenzmultiplexverfahren FDD sind dies die Unterrahmennummern Null bis Neun, für den Fall des Zeitmultiplexverfahrens TDD können die belegbaren Unterrahmennummern 3 entnommen werden. Dieses Vorgehen gewährleistet, dass keine Unterrahmennummern 6 aufgrund von Mehrdeutigkeiten ausgeschlossen werden. Ist die automatische Rahmenerkennung über das Signal zur automatischen Rahmenerkennung 753 ausgeschaltet, so werden die Informationen über die belegbaren Unterrahmen 3 vom Nutzer des Synchronisationsmoduls 700 vorgegeben und entsprechend in die Liste 763 übernommen.
Für den Fall einer Resynchronisation durch das Synchronisationsmodul 700 liegen bereits Unterrahmennummern 6 für den PUCCH-Kanal aus der vorhergehenden Synchronisation eindeutig vor. Es werden nur die tatsächlich vorliegenden Unterrahmennummern 6 für den PUCCH-Kanal auf die Liste der Kandidaten möglicher Unterrahmennummern 763 gesetzt.
Für den Fall, dass das zu analysierende Mobilfunksignal 751 lediglich aus Unterrahmen 3 des PUCCH-Kanals besteht, so liegen noch keine Synchronisationsergebnisse aus Synchronisationsmodulen, die auf Eigenschaften eines anderen Kanals des zu untersuchenden Signals synchronisieren, vor. Insbesondere liegt noch keine Synchronisation auf das Raster der Zeitschlitze 4, 5, 7 oder das Raster der Unterrahmen 3 vor. Für Mobilfunksignale 750 dieses Typs werden Kandidaten für fraktionalen Trägerfrequenzversatz 716 mögliche Startindizes eines Unterrahmens 762 in einer Einheit 711 (boundary detector) in einer zweiten Betriebsart (Stand Alone Mode) ermittelt. Die Liste der möglichen Unterrahmennummern wird in dieser zweiten Betriebsart (Stand Alone Mode) ebenso wie in der ersten Betriebsart (Mixed Mode) über das Signal zur automatischen Rahmenerkennung 753 (auto frame definition flag) gesteuert. Alle im vorliegenden Mobilfunksignal 750 für die Verbindung von Teilnehmerendeinrichtung zu Basisstation (Uplink) belegbaren Unterrahmennummern 6 werden in die Liste möglicher Unterrahmennummern 763 aufgenommen. In dieser zweiten Betriebsart (Stand Alone Mode) des Moduls zur Synchronisierung auf ein Mobilfunksignal ist eine Resynchronisierung nicht notwendig und nicht vorgesehen, da einerseits die Synchronisierung auf die Unterrahmen des Typs PUCCH robust ist und sich widersprechende Ergebnisse aus anderen Synchronisationsschritten bezüglich des zeitlichen Rasters der Unterrahmen 6 des Mobilfunksignals 750 nicht vorliegen.
In dem Funktionsblock 720 des Synchronisationsmoduls 700 werden die eigentlichen Hypothesentests durchgeführt und das zeitliche Raster der Unterrahmen 3 des PUCCH-Kanals in der Sequenz r_i des zu analysierenden Funksignals 750 erkannt. Die Steuereinheit 721 steuert überdies den gesamten Ablauf des Synchronisationsvorgangs auf PUCCH-Unterrahmen 3 des Mobilfunksignals 750. Dazu erhält die Steuereinheit 721 die erste Liste möglicher Startindizes für Unterrahmen 762 und die zweite Liste möglicher Unterrahmennummern 763. Die Steuereinheit 721 wählt dazu einen Startindex aus der ersten Liste der Kandidaten für den Startindex eines Unterrahmens 3 aus und übermittelt diese Hypothese 771 für einen möglichen Startindex an die Auswahleinheit zur Auswahl eines Unterrahmens 723. Die Auswahleinheit 723 ermittelt für diesen Startindex eines Unterrahmens die dazu gehörende Sequenz von Abtastwerten aus der zeitlichen Sequenz 750 des Mobilfunksignals 1 und stellt diese mögliche Sequenz von Abtastwerten eines Unterrahmens 773 der Auswerteeinheit 724 zur Auswertung der Erkennungsmetrik zu Verfügung. Zugleich wird von der Steuereinheit 721 eine Unterrahmennummer aus der Liste der Unterrahmennummern des Typs PUCCH ausgewählt und der Trägersignalerzeugungseinheit 722 zur Erzeugung der Trägersignale als Hypothese für eine PUCCH-Unterrahmennummer 772 zugeleitet. Aus dieser Hypothese für eine Unterrahmennummer 772 und der Konfiguration des PUCCH-Kanals 755 erzeugt die Trägersignalerzeugungseinheit 722 die zugehörige Hypothese für das Trägersignal 774 und stellt sie der Auswerteeinheit 724 zu Verfügung. Die Auswerteeinheit 724 führt die eigentliche Auswertung der Erkennungsmetrik für die vorliegende Hypothese für eine Sequenz eines Unterrahmens 773 und für das der ausgewählten Unterrahmennummer 772 zugeordnete Trägersignal 774 und die Hypothesen für den ganzzahligen Trägerfrequenzversatz 712 aus und erkennt auf das Vorliegen eines Unterrahmens 3 des Typs PUCCH und die zugehörige Unterrahmennummer 6. Nach Auswerten der Erkennungsmetrik wird das Ergebnis 775 der Steuereinheit 721 zugeleitet. Die Steuereinheit 721 schreibt die Listen der möglichen Startindizes eines Unterrahmens des Typs PUCCH 762 und die Liste der möglichen Unterrahmennummern des Typs PUCCH 763 entsprechend dem Ergebnis der Auswertung der Erkennungsmetrik fort. Wenn die erste Liste möglicher Startindizes und die zweite Liste möglicher Unterrahmennummern des Typs PUCCH sowie für eine dritte Liste für einen möglichen ganzzahligen Trägerfrequenzversatz 712 in den Hypothesentests in der Auswerteeinheit 724 abgearbeitet sind, wird das Ergebnis ausgegeben. Die Auswerteeinheit 724 stellt als Ergebnis einen Wert des ganzzahligen Trägerfrequenzversatzes 790, eine Liste bestätigter Startindizes für Unterrahmen des Typs PUCCH 792, eine Liste bestätigter Unterrahmennummern des Typs PUCCH 793 zugeordnet den Startindizes der Liste bestätigter Startindizes für Unterrahmen des Typs PUCCH 792 bereit. Zusätzlich wird in dem Funktionsblock 720 ein Konsistenztest ausgeführt, der das Ergebnis der PUCCH-Synchronisation im Synchronisationsmodul 700 und gegebenenfalls das Ergebnis weiterer Synchronisationen auf andere Eigenschaften des Funksignals 750 vergleicht und bei Vorliegen von Widersprüchen und/oder Mehrdeutigkeiten ein Resynchronisationssignal 791 zur erneuten Synchronisation (Resync Flag) setzt. Das Synchronisationsmodul 700 verfügt über einen Sondermodus, der für den Fall der Notwendigkeit einer erneuten Synchronisation eine erneute Synchronisation auf Unterrahmen 3 des Typs PUCCH ausführt.
Im Folgenden wird anhand des Flussdiagramms in 8 der Ablauf der Generierung einer Liste möglicher Startindizes für Unterrahmen 762 des Typs PUCCH erläutert. Die Erzeugung der Liste ist für den Fall aufwändiger, dass keine vorhergehende Synchronisation auf das Zeitraster der Zeitschlitze 4, 5, 6, ... oder der Unterrahmen 3 stattgefunden hat. In diesem Fall werden die möglichen Startindizes des Typs PUCCH im zweiten Betriebsmodus (Stand Alone Mode) in einer Erkennungseinheit 724 zum Erkennen einer Grenze zweier Zeitschlitze 4, 5 ausgeführt. Diese Erkennungseinheit 724 nutzt für den Detektionsvorgang eine spektrale Eigenschaft des PUCCH-Kanals des Mobilfunksignals 1 aus. Die spektrale Trägerallokation springt an der Grenze 22 zwischen den Zeitschlitzen 53 und 54 eines Unterrahmens 3 des Typs PUCCH vom oberen Teilband 58 der Blöcke von Unterträgern 56 in das untere Teilband 57 der Blöcke von Unterträgern 52 oder umgekehrt. Eine schematische Darstellung dieser Eigenschaft der Trägerallokation im Fall der Unterrahmen 3 des Typs PUCCH kann 5 entnommen werden. Wird in der Erkennungseinheit 711 ein solcher spektraler Sprung für einen Index 22 der Sequenz von Abtastwerten gefunden, so kann ausgehend von diesem Index 22 für diese Hypothese einer Grenze zwischen zwei Zeitschlitzen 53, 54 innerhalb eines Unterrahmens 3 des Typs PUCCH ein möglicher Startindex 21 eines Unterrahmens 3 des Typs PUCCH ermittelt werden. Das Verfahren für die Erkennung eines spektralen Sprungs läuft folgendermaßen ab:
In einem ersten Schritt S801 werden zunächst die Teilmengen von Unterträgerindizes K⁺, K^–, K^(unused) aus der gesamten Menge verfügbarer Unterträger des Trägersignals bestimmt. Im Folgenden entspricht κ_max dem maximal zu erwartenden Betrag des normierten Trägerfrequenzversatzes. Die Teilmenge K⁺ als erste Teilmenge von Unterträgerindizes enthält die Indizes der Unterträger für das obere Teilband des PUCCH, wobei die κ_max Unterträger mit den niedrigsten Indizes verworfen werden. Die Teilmenge K^– als zweite Teilmenge von Unterträgerindizes enthält die Indizes des unteren Teilbandes des PUCCH-Kanals, wobei die κ_max Unterträger mit den höchsten Indizes verworfen werden. Die Teilmenge K^(unused) als dritte Teilmenge aus Unterträgerindizes enthält die Unterträger, die außerhalb des PUCCH-Bandes liegen, wobei jeweils die κ_max Unterträger, die an den oberen Teil beziehungsweise an den unteren Teil des genutzten Trägerbandes grenzen, verworfen werden. In einem folgenden Schritt S802 wird die Liste der möglichen Startindizes eines Unterrahmens des Typs PUCCH initialisiert. Anschließend wird in Schritt S803 eine Leistungsschwelle T_CP gesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist diese Schwelle zur Bewertung der im folgenden Schritt S804 zu berechnenden normierten Metrik zu 0,75 gesetzt.
Anschließend wird in Schritt S804 die normierte rekursive Korrelationsmetrik im Zeitbereich zur Erkennung eines Schutzintervalls (cyclic prefix, abgekürzt CP) berechnet:
Die normierte Korrelationsmetrik Λ (CP) / i nutzt dabei die Eigenschaft des Schutzintervalls zu Beginn eines OFDM-Signals aus.
Die Berechnung der normierten Korrelationsmetrik Λ (CP) / i erfolgt für alle im Pufferspeicher gefundenen Leistungsbereiche der Basisbandabtastwerte des zu analysierenden Funksignals 1.
Zur Berechnung der Metrik wird die in dem Pufferspeicher liegende Zeitsequenz von Basisbandabtastwerten des Funksignals 1 in Signalabschnitte der Länge L_Mtr unterteilt. Die minimale Länge der Signalabschnitte L_Mtr wurde in der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur 2,75-fachen Länge eines Zeitschlitzes 4, 5, ... gesetzt. Unter Beachtung der Verlängerungsbedingung ist damit gewährleistet, dass mindestens ein Unterrahmen für die Berechnung der Metrik vollständig herangezogen wird. Ist der letzte Signalabschnitt eines der so definierten Leistungsbereiche kürzer als
so wird er an den vorhergehenden Signalabschnitt angefügt. Für die so erzeugten Signalabschnitte Ω_m mit 1 ≤ m ≤ M wird die durchschnittliche Leistung der darin enthaltenen komplexen Basisbandabtastwerte r_i nach
berechnet. Die Signalabschnitte Ω_m werden dazu nach absteigender mittlerer Leistung P_m geordnet. Die so entstehenden Indexbereiche werden im Folgenden mit Ω (s) / m bezeichnet. Die Korrelationsmetrik Λ (CP) / i wird auf Indexbereiche Ω (s) / m in Reihenfolge absteigender mittlerer Leistung P_m berechnet.
Dabei bedeutet Λ (CP) / i den normierten Metrikwert, R_i die Korrelationskomponente der normierten Korrelationsmetrik und P_i den Leistungsanteil zur Normierung der Korrelationsmetrik. Der Index i ist der Zeitindex für die zu untersuchende Signalsequenz. Die Korrelationskomponente R_i berechnet sich zu
und der Leistungsanteil zu
Dabei stellt N_FFT die Transformationslänge der schnellen Fouriertransformation (FFT), N_CP die Länge des Schutzintervalls, Δi_n den zeitlichen Versatz eines OFDM-Symbols n innerhalb eines Unterrahmens 3 dar. Die letzten beiden Parameter hängen also von der Länge des eingesetzten Schutzintervalls ab.
Für die OFDM-Symbolgenerierung existieren im Mobilfunkstandard LTE zwei unterschiedliche Längen des Schutzintervalls CP. Für beide Längen des Schutzintervalls wird die Metrik Λ (CP) / i solange berechnet, bis eine der Metriken den Schwellenwert T_CP für die Erkennung des Schutzintervalls überschreitet. Gegebenenfalls wird dazu der nächste Wertebereich Ω (s) / m+1 herangezogen. Kann kein normierter Metrikwert Λ (CP) / i ermittelt werden, der die Schwelle T_CP überschreitet und liegen keine weiteren zu analysierenden Signalabschnitte Ω (s) / m vor, so wird die Analyse abgebrochen. Das Verfahren der Auswertung der Metrik besteht also grundsätzlich aus der Auswahl entsprechender Signalbereiche und anschließender Tests auf diesen ausgewählten Signalbereichen. Durch die Auswahl der Bereiche wird die Robustheit des Verfahrens erhöht. Durch die Anordnung der Signalabschnitte mit hoher mittlerer Leistung vor Signalabschnitten geringer mittlerer Leistung werden zunächst bevorzugt Signalabschnitte mit vielen zugewiesenen Blöcken von Unterträgern 52 untersucht und das Signal-zu-Rauschverhältnis der Schätzung erhöht sich dementsprechend.
In einem Schritt S805 wird anschließend geprüft ob die berechnete normierte Korrelationsmetrik Λ (CP) / i den Schwellwert T_CP überschreitet. Die gefundenen Indizes i ^_s, für die der Schwellwert T_CP überschritten ist, stellen mögliche Startindizes eines Unterrahmens des PUCCH-Kanals dar.
In einem Schritt S806 wird anschließend gemäß folgendem Zusammenhang ein Schätzwert für den fraktionalen Trägerfrequenzversatz Δf ^_fract bestimmt:
Dabei ist Δf ^_fract der fraktionale Trägerfrequenzversatz, N_FFT die Transformationslänge der inversen diskreten Fouriertransformation IDFT, f_a die Abtastfrequenz und
bestimmt sich zu
In (6) sind h_l die Koeffizienten der Impulsantwort des frequenzselektiven Kanals, s'_n,l ist die inverse diskrete Fouriertransformation des Sendesymbols einschließlich des Schutzintervalls (CP), i ^_s der Startindex des Unterrahmens 3 mit der Unterrahmennummer 6 im Zeitbereich. N_CP ist die Länge des Schutzintervalls CP im Zeitbereich und Δi_G ein Schutzintervall für die Berechnung:
Das neueingeführte Schutzintervall Δi_G ≠ 0 für die Berechnung hat sich insbesondere für Kanäle mit hohem Kanalgedächtnis L als notwendig herausgestellt, um die Fehlervarianz der Schätzung zu reduzieren. Andernfalls entstehen hohe Störeinflüsse auf das Korrelationsmaß für die Abtastwerte am Rand des Schutzintervalls CP. Ebenso liegt eine höhere Robustheit im Fall einer Schätzung der Zeit, die nicht dem Abtastzeitpunkt entspricht, vor. Beziehung (7) dient dabei der Einstellung der Abweichung des Abtastzeitpunkts mit einem Parameter ρ. Parameter ρ stellt den prozentualen Anteil des Schutzintervalls CP dar, der zur Bestimmung des fraktionalen Trägerfrequenzversatzes Δf ^_fract verwendet wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde dieser Wert fest auf 80% eingestellt. Damit gilt ρ = 0,8.
Für den in Schritt S805 ermittelten Kandidaten für einen Startindex eines Unterrahmens des PUCCH-Kanals wird nun in Schritt S807 der Index für die Grenze 22 zwischen einem ersten (linken) Zeitschlitz 4 und einem zweiten (rechten) Zeitschlitz 5 bestimmt. Im folgenden Schritt S808 werden die Basisbandabtastwerte für das OFDMA-Symbol unmittelbar links und für das OFDMA-Symbol unmittelbar rechts des in Schritt S807 bestimmten Kandidaten für eine Grenze zwischen einem ersten Zeitschlitz 4 und einem zweiten Zeitschlitz 5 eines Unterrahmens 3 des PUCCH-Kanals ausgewählt. Die OFDMA-Symbole werden in Schritt S809 mit dem in Schritt S806 ermittelten Schätzwert für den fraktionalen Trägerfrequenzversatz Δf ^_fract kompensiert und in den Frequenzbereich transformiert. Im Schritt S810 werden folgende Leistungsmessungen ausgeführt:

– es wird die mittlere Leistung pro Träger innerhalb des unteren PUCCH-Teilbands K^– als zweiter Teilmenge von Unterträgerindizes für Abtastwerte des Datensymbols links des Kandidaten als erstem Kennwert für eine Grenze zwischen erstem Zeitschlitz 4 und zweitem Zeitschlitz 5 P – / L und für Abtastwerte des Datensymbols rechts des Kandidaten für eine Grenze zwischen erstem Zeitschlitz 4 und zweitem Zeitschlitz 5 P – / R als zweitem Kennwert gemessen.
– es wird die mittlere Leistung pro Träger innerhalb des oberen PUCCH-Teilbands K⁺ als erster Teilmenge von Unterträgerindizes für Abtastwerte des Datensymbols links des Kandidaten für eine Grenze 22 zwischen erstem Zeitschlitz 4 und zweitem Zeitschlitz 5 P + / L als erstem Kennwert und für Abtastwerte des Datensymbols rechts des Kandidaten für eine Grenze 22 zwischen erstem Zeitschlitz 4 und zweitem Zeitschlitz 5 P + / R als zweitem Kennwert gemessen.
– Falls dies die erste Leistungsmessung ist, dann wird zusätzlich die mittlere Leistung pro Träger P ^(unused) auf den unbelegten Trägerfrequenzen der Teilmenge K^(unused) dritte Teilmenge von Unterträgerindizes gemessen.

Von diesem Messwert P ^(unused) wird entsprechend folgendem Zusammenhang der Leistungsschwellwert T_p als Schwellwert in Schritt S811 abgeleitet: T_P = T (rel) / P·P ^(unused) (8)
In (8) ist P ^(unused) die mittlere Leistung pro Träger auf den definitiv unbelegten Trägerfrequenzen und T (rel) / P eine relative Schwelle. Die relative Schwelle T (rel) / P wird basierend auf einem Einstellparameter des am Empfänger vorliegenden minimalen Signal-zu-Rauschverhältnisses γ_min über T (rel) / P = 1 / 2(12N (PUCCH) / PRB + γ_min(12 – κ_max)) (9) ermittelt. In Zusammenhang (9) ist N (PUCCH) / PRB die Anzahl der dem PUCCH-Kanal zu Verfügung stehenden Blocks von Unterträgern 52 aus jeweils zwölf Unterträgern, K_max ist der maximal zu erwartende Betrag des normierten Trägerfrequenzversatzes. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das minimale Signal-zu-Rauschverhältnis mit 15 dB voreingestellt. Geht man von dem Erwartungswert einer empfangsseitigen Leistungsmessung über alle PUCCH-Unterträger k aus E{P^(PUCCH)} = E{Σ_k|H_kS_k,l + W_k,l|²} (10) mit H_k als Koeffizienten der Übertragungsfunktion des frequenzselektiven Kanals, S_k,l dem Sendesymbol, k dem Unterträgerindex des OFDM-Übertragungsverfahrens ergibt sich
Wählt man die minimale Anzahl der belegten Unterträger, welche von der Leistungsmessung erfasst werden, zu |K^(alloc)| = 12 – κ_max (12) so ergibt sich auch für das Signal-zu-Rauschverhältnis für das gesamte PUCCH-Band γ der Minimalwert. Dabei ist K_max der maximal zu erwartende normierte Trägerfrequenzversatz. Ersetzt man für den mittelwertfreien Rauschprozess die zugehörige Varianz E{|W_k,l|²} durch die Leistungsmessung P ^(unused), so sieht man, dass die Schwelle (8) zu der halben minimal zu erwartende Leistung für den PUCCH-Kanal gewählt worden ist.
In den Schritten S813 bis S819 wird nun durch Testen der ermittelten Leistung mit der in Schritt S811 ermittelten Leistungsschwelle geprüft, ob der Kandidat für eine Grenze 22 zwischen erstem Zeitschlitz 4 und zweitem Zeitschlitz 5 eines Unterrahmen 3 des Typs PUSCH-Kanal einen spektralen Sprung aufweist. Schritte S814, S817 und S819 setzen je Ergebnis der Detektion die Indizes für die Fortsetzung der Suche nach weiteren mögliche Startindizes 22 für eine Grenze zwischen erstem Zeitschlitz 4 und zweitem Zeitschlitz 5 eines Unterrahmen 3 des Typs PUSCH-Kanal.
In Schritt S812 werden folgende Bedingungen geprüft: Gilt P – / L > T_p und P – / L > T_p und P – / R > T_p und P + / R > T_p (13) so wurde ein spektraler Sprung für die zugewiesenen Blocks von Unterträgern für das OFDM-Symbol links des untersuchten Indexwertes zu dem OFDM-Symbol rechts des untersuchten Indexwertes gefunden. Damit kann in Schritt 813 ausgehend von dem untersuchten und bestätigten Indexwert der Startindex i ^_s als möglicher Startindex eines Unterrahmens des Typ PUCCH auf die Liste möglicher Startindizes eines Unterrahmens des Typs PUCCH 762 gesetzt werden. In Schritt S814 wird der nächste Kandidat für den Startindex eines Unterrahmens des Typs PUCCH für die Fortsetzung der Suche mit Schritt S804 ausgehend von dem gefundenen Startindex zu i ^_s + N (slot) / samples – N_CP (14) gesetzt, wobei i ^_s der Startindex des in Schritt S813 bestätigten Kandidaten für einen Startindex 22 ist, N (slot) / samples die Anzahl der Abtastwerte eines Zeitschlitzes 4, 5, 7, 8 und N_CP die zeitliche Länge des Schutzintervalls CP ist. Diese Wahl der Fortsetzung der Suche um die Distanz eines Zeitschlitzes versetzt ermöglicht eine Reduzierung der Rechenzeit und des Rechenaufwandes. Wurde in Schritt S813 die Bedingung (14) nicht erfüllt, so wird in einem nächsten Schritt S815 geprüft, ob die Bedingung P + / L ≤ T_P, P – / R ≤ T_P, P + / R ≤ T_P, P – / L ≤ T_P (15) erfüllt wird. Ist (15) erfüllt, so liegt für die untersuchten OFDM-Symbole kein spektraler Sprung im Bereich der zugewiesenen Blocks von Unterträgern 52 vor. Der Index für die Suche nach möglichen Startindizes eines Unterrahmens vom Typ PUCCH wird dann in Schritt S817 auf den Indexwert i ^_s + N (slot) / samples + N_FFT (16) gesetzt. Damit wird der Indexwert für die erneute Suche um einen ersten Wert verschoben gegenüber dem zuletzt geprüften Startindex gewählt. Dabei ist in (16) i ^_s der Startindex des in Schritt S816 abgelehnten Kandidaten für einen Startindex 22, N (slot) / samples die Anzahl der Abtastwerte eines Zeitschlitzes 4, 5, ... und N_FFT die zeitliche Länge der schnellen Fouriertransformation FFT. Mit dem in Schritt S817 bestimmten Indexwert wird anschließend die Suche nach weiteren Kandidaten für die Liste der Startindizes eines Unterrahmens des Typs PUCCH 762 in Schritt S805 fortgesetzt.
Wird die Bedingung (15) in Schritt S815 nicht erfüllt, so wurde zumindest ein OFDM-Symbol eines Unterahmens 3 des Typs PUCCH-Kanal im untersuchten Bereich der Sequenz von Basisbandabtastwerten gefunden. In diesem Fall wird in Schritt S819 der Indexwert für die Fortsetzung der Suche auf den Wert i ^_s + 1 (17) gesetzt und die Suche in Schritt S805 für diesen Indexwert als möglicher Startindex eines Unterrahmens des Typs PUCCH fortgesetzt. Damit wird der Startindex für eine weitere Suche nach einem möglichen Startindex um einen geeigneten zweiten Wert verschoben gewählt.
Die Bestimmung der normierten Korrelationsmetrik Λ (CP) / i erfolgt im geschilderten Verfahren im Zeitbereich. Die Implementierung kann in einem universell verwendbaren Berechnungsmodul 613 erfolgen, das auch in anderen Synchronisationsmodulen zur automatischen Detektion des Schutzintervalls CP eingesetzt werden kann. Das Modul ist insbesondere auch in Lage, unterschiedliche Längen des Schutzintervalls CP zu erkennen. Diese Erkennung findet in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unmittelbar nach der Selektion der Leistungsbereiche der Basisbandabtastwerte des zu untersuchenden Funksignals 1, 750 im Pufferspeicher statt. Das Ergebnis geht unmittelbar in die Bestimmung der Parameter des Synchronisationsmoduls 700 ein, da entsprechende Größen bezüglich der zeitlichen Struktur der Rahmen 2 von der Länge des Schutzintervalls abhängen.
Die Schleife S804 bis S819 des dargestellten Verfahrens, die in der Erkennungseinheit 724 implementiert ist, sucht die Sequenz von Basisbandabtastwerten r_i nach einem spektralen Sprung an der Grenze zwischen Zeitschlitzen 53, 54 innerhalb des Trägerbandes 59 ab. Aus den Leistungsmessungen der mittleren Leistung je Unterträger wird zusätzlich der Startindex für die weitere Suche nach weiteren spektralen Sprüngen gesucht. Hierdurch wird gewährleistet, das nicht auf Signalabschnitten, in denen kein Startindex i ^_s 21 eines Unterrahmens 3 vom Typ PUCCH liegen kann, die normierte Korrelationsmetrik Λ (CP) / i berechnet werden muss. Das in den Schritten S801 bis S819 implementierte Detektionsverfahren stellt dadurch zusätzlich einen Konsistenztest für die so ermittelte Liste möglicher Startindizes eines Unterrahmens des Typs PUCCH 762 implizit sicher.
Zusätzlich wird in Schritt S806 in der Erkennungseinheit 724 ein Schätzwert für den fraktionalen Anteil des Trägerfrequenzversatzes Δf ^_fract 716 ermittelt, der im Rahmen der Auswertung der Erkennungsmetrik als Beurteilungswert zum Test der Hypothesen für Startindizes 771 und 772 innerhalb des zweiten Funktionsblocks 720 es Synchronisationsmoduls genutzt wird. Für die grobe Schätzung dieses Anteils des Trägerfrequenzversatzes wird eine Mittelung der Einzelschätzwerte für die Unterrahmen der jeweiligen möglichen Unterrahmennummern 3 des Typs PUCCH durchgeführt, um für die weitere Analyse des Funksignals 1 eine zuverlässige Datenentscheidung zu ermöglichen. Auf eine datenunabhängige Schätzung des ganzzahligen Trägerfrequenzversatzes wird innerhalb des Funktionsblocks 710 verzichtet, da bei Empfangsfiltern mit hoher Dämpfung im Bereich der PUCCH-Träger nur eine wenig robuste Schätzung zu erreichen ist. Dieser ganzzahlige Anteil des Trägerfrequenzversatzes Δf ^_int wird im folgenden Funktionsblock 720 bei der Identifizierung der Unterrahmen 3 des Typs PUCCH bestimmt.
In 9 wird in einem vereinfachten Flussdiagramm der Ablauf der Hypothesentests zur Identifizierung der Unterrahmen 6 des Typs PUCCH im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Diese Hypothesentests werden im zweiten Funktionsblock 720 des Synchronisationsmoduls 700 ausgeführt. Im vorhergehenden ersten Funktionsblock 710 wurde eine erste Liste möglicher Startindizes für Unterrahmen des Typs PUCCH 762 und eine zweite Liste von möglichen Unterrahmennummern 763 des Typs PUCCH und ein Schätzwert für einen fraktionalen Trägerfrequenzversatz Δf ^_fract ermittelt. Innerhalb des zweiten Funktionsblocks 720 werden basierend auf den genannten Listen 762, 763 und Schätzwerten für den Trägerfrequenzversatz 712 die entsprechenden Hypothesentests mit dem Ziel durchgeführt, die Unterrahmen 3 des Typs PUCCH zu identifizieren und die korrekte Zuordnung zu den Unterrahmennummern 6 für die vorliegende PUCCH Konfiguration 754 herzustellen. Die beiden zuvor gefundenen Listen 762, 763 werden dazu der Steuereinheit 721 übergeben. Eine Unterscheidung nach einer ersten Betriebsart (Mixed Mode) und einer zweiten Betriebsart (Stand Alone Mode) ist innerhalb dieses zweiten Funktionsblocks 720 nicht mehr notwendig.
In 9 wird nun in einem vereinfachten Flussdiagramm zunächst der Ablauf der Hypothesentests zur Identifizierung der Unterrahmen 6 des Typs PUCCH im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Auf die Auswertung der Erkennungsmetrik als Beurteilungswert in der Auswerteinheit 724 wird dann im nachfolgenden Abschnitt eingegangen.
In Schritt S901 wird aus der ersten Liste der möglichen Startindizes ein Startindex ausgewählt. In Schritt S902 wird eine Unterrahmennummer des Typs PUCCH von der Liste möglicher Unterrahmennummern des Typs PUCCH 763 gewählt. Anschließend wird in Schritt S903 für die vorgegebenen PUCCH Parameter 754 und für den Unterrahmen der gewählten Unterrahmennummer 6 des Typs PUCCH-Kanal ein entsprechendes Trägersignal 774 erzeugt. In Schritt S904 werden für den ausgewählten Startindex 22 für einen Unterrahmen 3 alle OFDM-Symbole des zugehörigen PUCCH-Unterrahmens 3 in den Frequenzbereich transformiert. Entsprechend des Unterrahmens der ausgewählten Unterrahmennummer 6 werden die entsprechenden Unterträger für den PUCCH-Kanal in Schritt S905 ausgewählt. Anschließend werden für alle Hypothesen des ganzzahligen Trägerfrequenzversatzes Δf ^_int die normierten Erkennungsmetriken als Beurteilungswerte in Schritt S906 berechnet. In Schritt S907 wird nun geprüft, ob die normierten Erkennungsmetriken eine Erkennungsschwelle überschreiten. Ist dies Fall, so wurde ein Unterrahmen 3 des Typs PUCCH identifiziert. Der untersuchte Kandidat für einen Startindex eines Unterrahmens des Typs PUCCH 771 und der untersuchte Kandidat für eine Unterrahmennummer des Typs PUCCH 772 werden damit für einen Wert des ganzzahligen Frequenzversatz Δf ^_int identifiziert und die Kandidaten 771, 772 werden als bestätigter Startindex 22 eines Unterrahmens des Typs PUCCH und als zugehörige Unterrahmennummer 6 in Schritt S908 gespeichert. Ist in Schritt S907 der Schwellwert für keine der berechneten normierten Erkennungsmetriken als Beurteilungswert überschritten, so wird kein Unterrahmen 3 des Typs PUCCH identifiziert. Der untersuchte Kandidat für einen Startindex eines Unterrahmens des Typs PUCCH und der untersuchte Kandidat für eine Unterrahmennummer des Typs PUCCH werden damit abgelehnt. Die bestätigte oder abgelehnte Unterrahmennummer 6 und der bestätigte oder abgelehnte Startindex 22 werden anschließend in Schritt S909 aus der ersten Liste und der zweiten Liste entfernt. Im folgenden Schritt S910 wird geprüft, ob noch ungeprüfte Kandidaten für die Unterrahmennummer des Typs PUCCH 772 in der zweiten Liste vorliegen. Ist dies der Fall, so wird das Verfahren mit Auswahl einer neuen Unterrahmennummer des Typs PUCCH in Schritt S902 fortgesetzt. Ist dies nicht der Fall, so wird das Identifikationsverfahren abgeschlossen. In Schritt S911 wird geprüft, ob noch nicht geprüfte Startindizes in der ersten Liste vorliegen. Ist dies der Fall, so wird der nächste mögliche Startindex des Typs PUCCH 771 ausgewählt und das Verfahren mit Schritt S901 fortgesetzt. Ist dies nicht der Fall, so kann das Verfahren abgebrochen werden und eine Liste bestätigter Startindizes 22 für Unterrahmen des Typs PUCCH 792 mit zugeordneter Unterrahmennummer 793 und der bestimmte Wert für den Trägerfrequenzversatz Δf ^ 790 wird ausgegeben.
Während des Identifikationsverfahrens wird also neben einer Bestimmung von Unterrahmen 3 des Typs PUCCH mit ihrer Unterrahmennummer 6 und ihrem Startindex 22 zur Bestimmung im Zeitraster der Basisbandabtastwerte 750 des Mobilfunksignals 1 auch ein ganzzahliger Wert Δf ^_int des Trägerfrequenzversatzes bestimmt. Nach der Identifikation eines Unterrahmens des Typs PUCCH mit seiner Unterrahmennummer 6 wird der Hypothesenraum bestehend aus möglichen Startindizes und aus möglichen Unterrahmennummern 772 und Kandidaten für den Trägerfrequenzversatz 712 reduziert, um bei der Überprüfung der Startindizes 22 keine unnötigen weiteren Tests durchführen zu müssen. Möglich wird dies durch die eindeutige Zuordnung der Unterrahmennummer 6. Damit wird im erfindungsgemäßen Verfahren Rechenzeit eingespart.
Im Folgenden wird nun die in Schritt S906 in 9 zu berechnende normierte Erkennungsmetrik genauer beschrieben. Die Erkennungsmetrik wurde so entworfen, dass sie unabhängig vom tatsächlich vorliegenden Format des PUCCH-Kanals ist. Eine Erkennung von Kontrollkanälen PUCCH der Formate 1.x oder 2.x und weiterer Formate geeigneter Kanäle eines Mobilfunksignals 1 ist mit der vorgeschlagenen Metrik ebenso möglich und kann mit dem gleichen erfindungsgemäßen Verfahren verfolgt werden.
Die Metrik geht von folgendem, für alle Formate des PUCCH gültigen Kanalmodell aus:
Die Indizes für die OFDM-Symbole des zeitlich früheren, ersten (linken) Zeitschlitzes 53 sind in einer Menge L^(L) enthalten und entsprechend beinhaltet eine Menge L^(R) die OFDM-Symbole des zeitlich späteren, zweiten (rechten) Zeitschlitzes 54. Jedes OFDM-Symbol trägt den Datenwert d_l, der auf den OFDM-Symbolen des Kontrollkanales PUCCH aus dem BPSK- oder QPSK-Signalraum ist. Für ein OFDM-Symbol des Typs Demodulationsreferenzsymbol DMRS kann der Datenwert formal auf d_l = 1 gesetzt werden. Es wird bei der Identifikation nicht ausgenutzt, dass für den PUCCH-Kanal des Formats 1.x auf jedem Symbol derselbe Datenwert übertragen wird. Allgemein kann zudem eine symbolspezifische Verstärkung b_l (Boosting) vorliegen. Der gewählte Ansatz unterstützt damit ein Verstärken des Demodulationsreferenzsymbols DMRS. In Zusammenhang (18) ist weiter H_k der Koeffizient der Übertragungsfunktion des frequenzselektiven Kanals, der Index k ist dem Unterträger k zugeordnet. R_k+κ,l ist die Empfangssequenz im Frequenzbereich und der Term W_k+κ,l ist ein mittelwertfreier Rauschwert. Die Phasenterme
berücksichtigen Phasendrehungen bei der Übertragung in einem frequenzselektiven Kanal, eine verbleibende konstante Phase und einen ganzzahligen Trägerversatz. Die Übertragung des Datenwerts findet mittels eines Trägersignals statt, welches über die Phasenfunktion φ (c) / k,l vollständig beschrieben werden kann. Das Trägersignal besteht im vorliegenden Fall eines PUCCH-Kanals im Mobilfunksignal 1 des Standards LTE aus einer QPSK-Basissequenz mit zyklischer Verschiebung gemäß
mit dem QPSK-modulierten Symbol S_k,l, einer zusätzlichen zyklischen Verschiebung α im Zeitbereich und σ_k-κ,l ∊ {–3; –1; +1; +3} (20)
Die spektrale Verschiebung des Sendesignals um einen halben Unterträgerabstand vor der Übertragung findet symbolweise statt. Im Empfänger findet eine Kompensation des empfangenen Funksignals 1 im Zeitbereich mit einem über den gesamten Dateninhalt des Pufferspeichers kontinuierlichen Phasenverlauf statt. Die verbleibende konstante Phase je Symbol kann über
modelliert werden. In diesem Zusammenhang stellt i_s den Startzeitpunkt des Unterrahmens 3 im Empfangssignal dar. Der hierauf bezogene relative zeitliche Versatz für den Beginn des Nutzanteils des Symbols bezeichnet Δ (u) / l . N_FFT beschreibt die Länge der Inversen Diskreten Fouriertransformation IDFT. Zudem berücksichtigt die Modellierung des Kanals in (18) einen ganzzahligen Trägerfrequenzversatz, dessen normierter Wert mit K beschrieben wird. Es wird davon ausgegangen, dass eine Kompensation des fraktionalen Anteils des Trägerfrequenzversatzes Δf ^_fract stattgefunden hat. Für die Modellierung wird dieser als ideal modelliert angenommen. Infolge des ganzzahligen Anteils ergibt sich eine für jedes Symbol konstante Restphase zu
Der den relativen zeitlichen Versatz des Startzeitpunktes der Fouriertransformation des Symbols l bezeichnende Parameter Δ_l bezieht sich ebenfalls auf den Startindex i_s 22 eines Unterrahmens 3.
Zusätzlich zur Modellierung des Kanals müssen für die Berechnung der normierten Erkennungsmetrik als Beurteilungswert die zu berücksichtigenden Trägerbereiche definiert werden. Eine Trägerzuweisung für den PUCCH-Kanal besteht je OFDM-Symbol aus jeweils einem Block von Unterträgern 52. Das entspricht einer Belegung von zwölf Unterträgern. Aus der Unterrahmennummer 6 ergeben sich mit der Parametrierung des PUCCH-Kanals im LTE-Standard die niedrigsten Unterträgerindizes für den ersten (linken) Zeitschlitz 53 zu k (L) / o und den zweiten (rechten) Zeitschlitz 54 zu k (R) / o .
Berücksichtigt man den ganzzahligen Trägerfrequenzversatz κ, so müssen die Empfangswerte auf den Trägerbereichen K (L) / κ = {k (L) / o,RB + κ, k (L) / o,RB + κ + 1, ..., k (L) / o,RB + κ + 11} (23) und K (R) / κ = {k (R) / o,RB + κ, k (R) / o,RB + κ + 1, ..., k (R) / o,RB + κ + 11} (24) ausgewertet werden. Zudem werden die maximal zu betrachtenden Trägerbereiche als K (L) / max = {k (L) / o,RB – κ_max, k (L) / o,RB – κ_max + 1, ..., k (L) / o,RB – κ_max + 11} (25) und K (R) / max = {k (R) / o,RB – κ_max, k (R) / o,RB – κ_max + 1, ..., k (R) / o,RB – κ_max + 11} (26) definiert. Dabei bezeichnet κ_max den maximalen Betrag des ganzzahligen Trägerfrequenzversatzes.
Zur Berechnung der normierten Erkennungsmetrik als Beurteilungswert wird die Empfangssignalsequenz unter Berücksichtigung der Hypothese für den ganzzahligen Trägerfrequenzversatz Δf ^_int kompensiert. Die Kompensation erfolgt über den Zusammenhang
hinsichtlich der Restphasen je Symbol bedingt durch Spektralverschiebung bei Übertragung, Frequenzversatz und der Hypothese für das Trägersignal φ (c) / k,l . Im Idealfall, also bei Auswahl der richtigen Hypothesen im rauschfreien Fall verbleiben unter Berücksichtigung des Kanalmodells (17) nur noch das Produkt aus Datenwert d_l und Kanalkoeffizient H_k: R_k,l = d_lH_k (28)
Eine Unabhängigkeit von dem gewählten Modulationsverfahren des Datenwerts kann bei BPSK Modulation durch Potenzieren mit zwei und bei QPSK Modulation durch Potenzieren mit vier erzielt werden. Es wird auch im Falle von BPSK modulierten Funksignalen 1 mit vier potenziert, da sich die Entscheidungssicherheit für alle praktischen Funksignale 1 als ausreichend herausgestellt hat. Die Erfahrung zeigt, dass das dadurch verringerte Signal-zu-Rauschverhältnis der Schätzung hingenommen werden kann.
Die skalaren Metriken als erster Erkennungswert für einen ersten (linken) Zeitschlitz 53 und als zweiter Erkennungswert für einen zweiten (rechten) Zeitschlitz 54 einer Hypothese für einen Unterrahmen 3 eines PUCCH-Kanals bestimmen sich zu
und
Infolge der Aufsummierung in Symbolrichtung l wird ausgenutzt, dass im Idealfall die potenzierte Signalenergie für den jeweiligen Unterträger k akkumuliert wird. Anschließend wird die über die Symbole des Zeitschlitzes 4, 5 aufsummierte potenzierte Energie in Trägerrichtung k aufsummiert. Liegt nun eine falsche Trägerhypothese 774 für die Berechnung der Metriken (29), (30) aufgrund eines inkorrekten Kandidaten für eine Unterrahmennummer des PUCCH-Kanals 772 vor, so ergeben die Metriken (29), (30) einen kleinen skalaren Wert. Dieser kleine Wert der skalaren Metrik kommt infolge der in diesem Fall stark differierenden Phasenlagen der kompensierten Signalsequenz auf dem gleichen Unterträger zu Stande.
Um den Rechenaufwand für die hohe Anzahl von notwendigen Hypothesentests zu begrenzen, wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Normierung der skalaren Metriken als erstem Erkennungswert und zweitem Erkennungswert vorgenommen. Die gewählte Normierung im vorliegenden Fall wird unabhängig von der Hypothese für das Trägersignal 774, also der zu testenden Unterrahmennummer eines Unterrahmens des Typs PUCCH 772 und ebenfalls unabhängig von der Hypothese für den ganzzahligen Trägerfrequenzversatz Δf ^_int 712 gewählt. Eine andere Normierung ist ebenso möglich. Für die Normierung in der vorliegenden Ausführungsform wird jeweils der maximale Trägerbereich 59 betrachtet. Eine Kompensation muss lediglich hinsichtlich des symbolspezifischen Verstärkens (Boosting) erfolgen:
beziehungsweise
Dabei beschreibt b_l das symbolspezifische Verstärken (Boosting), L^(R) und L^(L) sind die Mengen der Indizes des ersten (linken) Zeitschlitzes 53 und des zweiten (rechten) Zeitschlitzes 54 des zu untersuchen Unterrahmens 3. Die normierte Metrik ρ_K als Beurteilungwert zur Identifizierung eines Unterahmens des Typs PUCCH auf Grundlage einer Hypothese für einen Unterrahmens des Typs PUCCH 771, 772 ergibt sich aus der Kombination und Normierung der skalaren Metriken des ersten (linken) Zeitschlitzes 4 und des zweiten (rechten) Zeitschlitzes 5 zu
In (33) wird für den Beurteilungswert eine gewichtete Mittelung ausgeführt. Dies führt dazu, dass der Zeitschlitz 53, 54 des Unterrahmens mit der höheren Leistung infolge der empfangenen Symbole stärker in die Berechnung des normierten Metrikwerts (33) als Beurteilungswert Eingang findet. Dies führt dazu, dass der zuverlässigere Signalanteil mit dem höheren Signal-zu-Rauschabstand stärkere Gewichtung bei der Entscheidung über das Vorliegen eine Unterrahmen 3 des Typs PUCCH findet. Diese Eigenschaft trägt damit zur Robustheit des erfindungsgemäßen Verfahrens bei. Ist das zu untersuchende Funksignal 1 ein Mobilfunksignal des Standards LTE und liegt ein PUCCH-Kanal des Typs verkürzter PUCCH-Kanal (Shortened PUCCH) vor, so ist die Anzahl der OFDM-Symbole im zweiten (rechten) Zeitschlitz 54 eines Unterrahmens 3 reduziert. Damit kann ein geschilderter Unterschied im Bereich der Signalleistung für diesen Zeitschlitz auftreten. Auch für diesen Fall eines Unterrahmens 3 des Typs PUCCH identifiziert die normierte Metrik (33) als Beurteilungswert also zuverlässig einen Unterrahmen 3 des Typs PUCCH.
Im Folgenden wird anhand einer Betrachtung der Erwartungswerte abgeschätzt, dass die gewählte normierte Metrik als Beurteilungswert zur Identifizierung eines Unterrahmens 3 des Typs PUCCH korrekte Ergebnisse bereitstellt.
Geht man von korrekten Kandidaten für Startindex 21 und Unterrahmennummer 6 aus sowie einer korrekten Hypothese für den ganzzahligen Frequenzversatz Δf_int aus, so ergibt sich für die Sequenz der kompensierten Basisbandabtastwerte R ~_k+κ,l = d_lH_k + W ~_k+κ,l (34) mit den mittelwertfreien Rauschwerten W ~_k+k,l, dem Koeffizienten H_k des frequenzselektiven Übertragungskanal k und dem Symbolwert d_l. Die mittelwertfreien Rauschwerte W ~_k+k,l können als normalverteilt angenommen werden. Folglich ergibt sich der Erwartungswert E zu E{R ~_k+κ,l} = d_lH_k (35)
Nach Potenzieren erhält man aus (35) einen erwartungstreuen Wert gemäß E{R ~_k+κ,l ⁴} = H_k ⁴ (36)
Es erhöht sich jedoch die Varianz des resultierenden normalverteilten Rauschprozesses. Betrachtet man nun beispielhaft den nicht normierten Metrikwert als ersten Erkennungswert für den ersten (linken) Zeitschlitz 53, so erhält man für dessen Erwartungswert mit (29)
Der mittelwertfreie, normalverteilte Rauschprozess, der die Rauschwerte W ~'_k+K pro Träger erzeugt, habe die Varianz σ' 2 / w . Der betrachtete Erwartungswert lässt sich damit zu
beschreiben. Hieraus ist zu ersehen, dass ein rauschabhängiger Gleichanteil entsteht, der den Metrikwert erhöht. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass für Messungen der Anteil der potenzierten Kanalleistung den Gleichanteil weitaus überwiegt. Damit ist auch für stark gestörte Funksignale 1 eine sichere Identifikation eines Unterrahmens des Typs PUCCH möglich und damit auch eine sichere Synchronisation auf die Unterrahmenstruktur des zu untersuchenden Funksignals 1 möglich. Dies wird durch die Redundanz erreicht, die darin besteht, dass zumindest für jedes OFDM-Symbol derselbe Datenwert auf jedem Unterträger übertragen wird. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man für PUCCH-Formate der Version 1.x zusätzlich noch die Redundanz in Symbolrichtung ausnutzen und dadurch die Entscheidungssicherheit weiter erhöhen. Dies ist für die Funktion des Verfahrens jedoch nicht zwingend notwendig und aus Gründen der Vereinheitlichung des Verfahrens kann davon abgesehen werden.
Geht man dagegen von inkorrekten Kandidaten für Startindex 22 und Unterrahmennummer 3 aus sowie einer inkorrekten Hypothese für den ganzzahligen Frequenzversatz Δf_int aus, so ergibt sich für die kompensierte Empfangssequenz R ~_k+K,l im Frequenzbereich
mit der symbol- und trägerabhängigen Restphase φ (r) / k,l , die durch fehlerhafte Kompensation zustande kommt. Die Rauschwerte W ~_k+K,l können auch in diesem Fall als mittelwertfrei und normalverteilt angenommen werden. Damit ergibt sich für den Erwartungwert E
im Fall der fehlerhaft kompensierten Empfangswerte. Das Potenzieren führt nach wie vor zur Datenunabhängigkeit und für den Erwartungswert ergibt sich damit
Betrachtet man erneut den nicht normierten Metrikwert als ersten Erkennungwert für den ersten (linken) Zeitschlitz 53 des Kandidaten für einen Unterrahmen 3 des Typs PUCCH, so erhält man für dessen Erwartungswert
Führt man die Varianz σ' 2 / w für den mittelwertfreien, normalverteilten Rauschprozess ein, der die Abtastwerte W ~'_k+K pro Träger erzeugt, so erhält man für den betrachteten Erwartungswert
Die potenzierten Kanalleistungen werden also mit einem Betrag der Summe einer Restphasenfunktion über dem Symbolindex bewertet. Da die komplexen Drehzeiger pro Symbol nicht, wie im Fall der korrekten Kompensation in eine Richtung zeigen, sondern in der Phasenlage über die zumindest fünf Symbole je Zeitschlitz stark differieren werden, ergibt sich ein Wert für die Metrik mit inkorrekten Kandidaten für Startindex 771, Unterrahmennummer 772 und ganzzahligen Trägerfrequenzversatz Δf_int 712, der deutlich unter dem Wert aus (38) für korrekte Kandidaten liegt.
Nach Abschluss der Identifizierung in Funktionsblock 720 liegt als Ergebnis eine Liste von Unterrahmen 3 mit Startindizes 792 und zugeordneten Unterrahmennummern 793 vor. Sollte diese Listen trotz Identifizierung noch Mehrdeutigkeiten aufweisen, so können diese Mehrdeutigkeiten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens im Synchronisationsmodul 700 aufgelöst werden. Dies erfolgt durch Resynchronisation, also erneute Synchronisation. Das Funktionsmodul 720 ist dazu eingerichtet, ein entsprechendes Resynchronisationssignal 791 (resync flag) zu erzeugen und bereitzustellen. Für die Erzeugung des Resynchronisationssignals 791 wird zwischen der ersten Betriebsart (Mixed Mode) und der zweiten Betriebsart (Stand Alone Mode) unterschieden. In 10 ist anhand eines vereinfachten Ablaufdiagramms dargestellt, wie das Resynchronisationssignal 791 erzeugt wird. In Schritt S101 wird zunächst geprüft, in welcher Betriebsart die Synchronisation erfolgte, beziehungsweise welcher Typ eine Funksignals 1 analysiert wurde. Handelt es sich um die zweite Betriebsart (Stand Alone Mode) und wurde dementsprechend auf ein Funksignal 1 synchronisiert, das nur Unterrahmen 3 des Typs PUCCH enthält, so wird im folgenden Schritt S102 geprüft, ob alle Unterrahmen 3 des Typs PUCCH zu demselben Rahmen 2 des zu analysierenden Funksignals gehören. Ist dies nicht der Fall und wurde also auf Unterrahmen 3 unterschiedlicher Rahmen 2 synchronisiert, so wird in Schritt S103 eine erneute Synchronisation auf den PUCCH-Kanal durchgeführt. Diese Synchronisation findet mit dem Resynchronisationssignal 791 (Resync Flag) im Synchronisationsmodul 700 innerhalb des Rahmens 2 statt, der den Unterrahmen des Typs PUCCH mit der niedrigsten Unterrahmennummer 6 beinhaltet. Innerhalb dieses Rahmens wird nach den verbleibenden Unterrahmen 6 des Typs PUCCH gesucht.
Wird in Schritt S101 auf die erste Betriebsart (Mixed Mode) entschieden und wurde dementsprechend auf ein Funksignal 1 synchronisiert, das sowohl Unterrahmen des Typs PUCCH und eines weiteren Typs, beispielsweise im Falle eines Mobilfunksignals des Standards LTE auf Unterrahmen 3 des Typs PUSCH enthält, werden in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Konsistenztests durchgeführt. Da in diesem Fall bereits Ergebnisse eines Synchronisationsversuchs auf die Unterrahmen des Typs PUSCH vorliegen, kann eine Mehrdeutigkeit bezüglich der Unterrahmennummern 6 vorliegen. Insbesondere für den Fall eines PUSCH-Kanals einer älteren Version des Standards LTE kann im Falle eines Synchronisationsversuchs auf den PUSCH-Kanal nur eine mögliche Zuordnung aus einer Mehrzahl möglicher Zuordnungen für die Unterrahmen 3 des Typs PUSCH erkannt werden. Hervorgerufen durch die eindeutige Zuordnung der Unterrahmennummern 6 für den PUCCH-Kanal kann an dieser Stelle der Analyse und der Synchronisation ein Widerspruch auftreten.
In Schritt S105 wird zunächst überprüft, ob Unterrahmennummern 6 während der Synchronisation mehrfach vergeben wurden. Ist dies der Fall, so wurden entsprechende Nummern gleichermaßen an Unterrahmen 3 des Typs PUSCH und an Unterrahmen 3 des Typs PUCCH vergeben. In Schritt S106 wird in einem zweiten Schritt des Konsistenztest geprüft, ob die identifizierten Unterrahmen 3 alle zu demselben Rahmen 2 gehören. Wird in Schritt S105 oder Schritt S106 auf eine Inkonsistenz in der gefundenen Unterrahmenstruktur entschieden, so wird basierend auf der der PUCCH-Synchronisation im Synchronisationsmodul 700 zunächst in Schritt S107 die zeitliche Lage des ersten belegten Unterrahmens des Typs PUSCH im Pufferspeicher bestimmt und mit den Unterrahmennummern 6 aller tatsächlich zugewiesenen PUSCH-Unterrahmen 3 in Schritt S108 ausgegeben. Diese Information wird einem PUSCH Synchronisationsmodul 614 zu Verfügung gestellt, das in einem Sondermodus eine erneute Synchronisation in Schritt S109 ausführt und in Schritt S110 die einzelnen Unterrahmen für den PUSCH bestätigt. Das Verfahren der Synchronisation macht sich an dieser Stelle zunutze, dass die erfindungsgemäße Synchronisation innerhalb des Synchronisationsmoduls 700 auf Unterrahmen des Typs PUSCH mit großer Zuverlässigkeit und Robustheit erfolgt.
Die beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch miteinander kombiniert werden. Eine Realisierung des beschriebenen Verfahrens kann sowohl in diskreter Form oder aber in Form eines auf einem Computer oder Signalprozessor ausführbaren Programms erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1901478 A2 [0004]

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer zeitlichen Lage eines Funksignals (1), wobei das Funksignal (1) eine Rahmenstruktur aufweist und ein Rahmen (2) aus mehreren Unterrahmen (3) besteht und ein Unterrahmen (3) eines ersten Typs einen ersten Zeitschlitz (4) und einen zweiten Zeitschlitz (5) umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Empfangen des Funksignals (1), – Abtasten des Funksignals (1) zur Bildung einer Sequenz von Abtastwerten (750), dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Liste möglicher Startindizes (762) für Abtastwerte eines Unterrahmens des ersten Typs und eine zweite Liste möglicher Unterrahmennummern (763) für einen Unterrahmen des ersten Typs ermittelt werden, ein erster Erkennungswert für den ersten Zeitschlitz (4) und ein zweiter Erkennungswert für den zweiten Zeitschlitz (5) für eine vorgegebene charakteristische Trägerfrequenzallokation für den ersten und den zweiten Zeitschlitz für jeweils eine Hypothese (773) umfassend einen möglichen Startindex (771) der ersten Liste und eine mögliche Unterrahmennummer (772) der zweiten Liste berechnet wird, und dass geprüft wird, ob ein Beurteilungswert, ermittelt aus erstem Erkennungswert und zweitem Erkennungswert, einen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine dritte Liste von möglichen Werten (712) für einen ganzzahligen Trägerfrequenzversatz ermittelt wird, und jede Hypothese (773) zur Berechnung des ersten Erkennungswertes und des zweiten Erkennungswertes zusätzlich einen dieser Werte für den ganzzahligen Trägerfrequenzversatz umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der ersten Liste möglicher Startindizes eines Unterrahmens des ersten Typs (762) und/oder einer zweiten Liste möglicher Unterrahmennummern des ersten Typs (763) und/oder einer dritten Liste von möglichen Werten für den ganzzahligen Trägerfrequenzversatz Schätzwerte (712) aus einem vorangegangenen anderen Synchronisationsverfahren genutzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der ersten Liste folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: – Ermitteln einer ersten Teilmenge und einer zweiten Teilmenge aus einer Menge von Unterträgerindizes für das Funksignal (1), und – Annehmen eines Abtastwerts als nächstliegend zu einer Zeitschlitzgrenze (22) innerhalb eines Unterrahmens (3) des ersten Typs, und – Ermitteln eines ersten Kennwerts für Abtastwerte eines Datensymbols unmittelbar links und eines zweiten Kennwerts für Abtastwerte eines Datensymbols unmittelbar rechts des angenommenen Abtastwerts für eine Zeitschlitzgrenze (22) für die erste Teilmenge der Unterträgerindizes und für die zweite Teilmenge der Unterträgerindizes, und – Entscheiden über das Zuordnen eines Zeitindex des angenommenen Abtastwerts als möglicher Startindex für die erste Liste anhand eines Vergleichs des ersten und des zweiten Kennwerts für jeweils die erste Teilmenge der Unterträgerindizes und die zweite Teilmenge der Unterträgerindizes mit einem Schwellwert.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Schwellwerts im Frequenzbereich folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: – Ermitteln einer dritten Teilmenge von Unterträgerindizes des Funksignals (1), die nicht belegt sind, und – Messen einer mittleren Leistung je Träger im Frequenzbereich für die Unterträger der dritten Teilmenge, und – Ermitteln eines Schwellwerts aus der gemessenen mittleren Leistung je Träger.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass, falls anhand eines Vergleichs des ersten und des zweiten Kennwertes für die erste Teilmenge der Unterträgerindizes und für die zweite Teilmenge der Unterträgerindizes mit dem Schwellwert kein möglicher Startindex für die erste Liste erkannt wurde, der Zeitindex für den nächsten angenommenen Abtastwert um einen ersten Wert für den Zeitindex verschoben gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, falls anhand eines Vergleichs des ersten und des zweiten Kennwerts für die erste Teilmenge der Unterträgerindizes und für die zweite Teilmenge der Unterträgerindizes mit dem Schwellwert nicht eindeutig ein Kandidat für die erste Liste von Kennwerten als Kandidaten für den Startindex eines Unterrahmens des ersten Typs (762) des Funksignals (1) erkannt wurde oder nicht eindeutig ein Kandidat für die erste Liste von Kennwerten (762) abgelehnt wurde, der Zeitindex für den nächsten angenommenen Abtastwert um einen zweiten Wert verschoben gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Ermittlung der zeitlichen Lage der Unterrahmen (3) des ersten Typs des Funksignals (1) ein Konsistenztest mit folgenden Schritten ausgeführt wird: – Prüfen, ob Unterrahmennummern (6) mehrfach für Unterrahmen des ersten Typs und eines zweiten Typs vergeben wurden, und/oder – Prüfen, ob erkannte Unterrahmennummern (6) des ersten Typs zu demselben Rahmen (2) gehören.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, falls der Konsistenztest ergibt, dass Unterrahmennummern (6) zu unterschiedlichen Rahmen (2) gehören, eine erneute Ermittlung der zeitlichen Lage der Unterrahmen (3) des ersten Typs des Funksignals (1) erfolgt, wobei in einem Rahmen mit dem Unterrahmen (3) des ersten Typs mit der niedrigsten Unterrahmennummer (6) nach weiteren Unterrahmen (3) des ersten Typs gesucht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass falls der Konsistenztest ergibt, dass Unterrahmennummern (6) zu unterschiedlichen Rahmen (2) gehören und/oder Unterrahmennummern (6) des ersten Typs und des zweiten Typs mehrfach vorliegen, eine erneute Ermittlung der zeitlichen Lage nach einem zweiten Ermittlungsverfahren bezüglich der Unterrahmen (3) des zweiten Typs unter Nutzung der Ergebnisse des Ermittlungsverfahrens bezüglich der auf Unterrahmen (3) des ersten Typs erfolgt.
Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchführen zu können, wenn das Programm auf einem Computer oder einem digitalen Signalprozessor ausgeführt wird.
Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Datenträger gespeicherten Programmcode-Mitteln, um alle Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchführen zu können, wenn das Programm auf einem Computer oder einem digitalen Signalprozessor ausgeführt wird.