DE102014104090B4

DE102014104090B4 - Verfahren und diesbezügliches Mobilgerät zur Zellensuche mit geringer Speicheranforderung

Info

Publication number: DE102014104090B4
Application number: DE102014104090.2A
Authority: DE
Inventors: Tianyan Pu
Original assignee: Intel IP Corp
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: US20150282055A1; US9414304B2; DE102014104090A1

Abstract

Verfahren zum Suchen nach einer Zelle in einem zellularen Mobilkommunikationssystem, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal mit einer ersten Datenrate führt, in einem Empfänger, wobei das Referenzsignal ein erstes Referenzteilsignal, d.h. ein PSS (Primary Synchronisation Signal) und ein zweites Referenzteilsignal, d.h. ein SSS (Secondary Synchronisation Signal) umfasst,Dezimieren des Signals, um ein herunterabgetastetes Signal mit einer zweiten Datenrate zu erzeugen,Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung undKorrelieren des herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem phasenkompensierten lokalen Referenzsignal oder eines phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem lokalen Referenzsignal.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein diesbezügliches Mobilgerät zur Zellensuche mit geringer Speicheranforderung. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein diesbezügliches Mobilgerät zur Zellensuche mit geringer Speicheranforderung in einem LTE-System (Long Term Evolution).
Stand der Technik
Zellensuche/-detektion ist eine wichtige Prozedur für ein Mobilgerät, das in einem Zellularnetz eingesetzt wird. Typischerweise werden Referenzsignale verwendet, um eine Zelle zu identifizieren, die durch das Mobilgerät während des Betriebs detektiert werden muss. Referenzsignale sind Datensymbole, die im Empfänger bekannt sind und für Parameterschätzungsaufgaben, z.B. Detektion der Zellen-Identität (Cell-ID), verwendet werden.
In einem Zellularnetz wird ein Versorgungsgebiet in Zellen aufgeteilt, wobei jede Zelle mit einer Basisstation ausgestattet ist, die die Mobilstationen in dieser Zelle versorgt. Jede Zelle muss eindeutig identifiziert werden, wenn ein Mobilgerät wünscht, sich mit einer Zelle zu verbinden, oder wenn das Mobilgerät bereits mit einer Zelle verbunden ist und wünscht, sich mit einer anderen Zelle zu verbinden. Zu diesem Zweck sendet eine Basisstation eine Zellenidentität (Cell-ID) im PSS (Primary Synchronization Signal) und im SSS (Secondary Synchronization Signal). Es gibt 504 einzigartige Bitübertragungsschicht-Zellenidentitäten bei LTE, die in 168 Gruppen von drei Kennungen gruppiert werden. Drei PSS-Sequenzen werden zur Angabe der Zellenidentität in der Gruppe verwendet und 168 SSS-Sequenzen werden zur Angabe der Identität der Gruppe verwendet.
Um zuverlässigen Datenempfang zu ermöglichen, muss im Mobilgerät eine Anzahl von Parameterschätzungsaufgaben ausgeführt werden, z.B. Zeitsynchronisationsschätzung, Frequenzsynchronisationsschätzung, Kanalschätzung, Störpegelschätzung, Dopplerverteilungsschätzung, Leistungsverzögerungsprofilschätzung, Rückmeldungsinformationsschätzung. PSS-Detektion dient zur Schlitztiming-Detektion und Bitübertragungsschicht-ID-Detektion. SSS-Detektion dient zur Funkrahmendetektion, Längendetektion des zyklischen Präfix (CP) und zur TDD/FDD-Detektion. SSS-Detektion basiert auf kohärenter Demodulation im Frequenzbereich.
Derzeitige Lösungen verwenden Überabtastung während der Referenzsignaldetektion, zum Beispiel 2x-Überabtastung während der PSS-Detektion und SSS-Detektion, um gute Zellensuchempfindlichkeit zu erzielen.
In der US 2013/0176991 A1 ist in 2 eine entsprechende Empfängerstruktur zur PSS-Detektion und SSS-Detektion dargestellt. Durch ein Filter wird die Abtastrate des empfangenen Signals von 30.72 MHz auf 1.92 MHz reduziert. Die 1.92 MHz entsprechen einer 2x-Überabtastung in Bezug auf die PSS-Detektion und SSS-Detektion.
In der US 2013/0258876 A1 sind in 4 die Korrelatoren der US 2013/0176991 A1 in einem Signalflussdiagramm dargestellt. Für die Zellsuche wird zuerst das PSS-Signal empfangen. Hieraus wird eine Zeitsynchronisation abgeleitet und basierend auf diesem Ergebnis wird das SSS-Signal ausgewertet.
US 2013/0294346 A1 betrifft die Signalverarbeitung von überabgetasteten Signalen zur Detektion von Referenzsignalen und Frequenzoffset mittels einer Filterbank wie in 27 dieser Druckschrift gezeigt und in Absätzen 214 fortfolgend beschrieben. Bspw. wird ein in Bezug auf das Referenzsignal zweifach überabgetastetes Signal in zwei Phasen aufgeteilt und ein Korrelationswert für jede der zwei Phasen ermittelt. Von diesen Korrelationswerten wird der Maximalwert zur Bestimmung des Referenzsignals und des Frequenzoffsets herangezogen. In der Polyphasenfilterbank erfolgt eine Dezimation um die Anzahl der Phasen, so dass sich die Anzahl der Abtastwerte in der Polyphasenfilterbank insgesamt nicht erhöht. Da hier überabgetastete Signale verarbeitet werden, liegt keine kritische Abtastung der einzelnen Phasen sondern weiterhin eine Überabtastung folglich auch für jede einzelne Phase vor.
Mit 2x-Überabtastungsratenverarbeitung sind einige offensichtliche Nachteile verbunden. Bei zu verarbeitenden 2x-Daten wird auf der Siliziumseite mehr dynamischer Strom verbraucht. Außerdem sind bei 2x-Daten viel mehr Hardwarebetriebsmittel erforderlich, was zu mehr Hardwarekosten und mehr Leckleistung führt. Dies gilt insbesondere für die Speicheranforderung, die gewöhnlich der dominante Teil bei Hardwarekosten im Zellensucherentwurf ist.
Es wird daher eine Lösung für Zellensuche mit geringer Speicheranforderung benötigt.
Offenbarung der Erfindung
Die Lösung wird mit einem Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch und einem diesbezüglichen Mobilgerät gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch erreicht. Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere Aspekte der vorliegenden Lösung.
Figurenliste
Das Verfahren und das diesbezügliche Mobilgerät gemäß der Erfindung werden im Folgenden anhand von beispielhaften Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines Mobilgeräts in einem Mobilkommunikationssystem;
2 ein Blockdiagramm der aktuellen Lösung für PSS- und SSS-Detektion;
3 ein Blockdiagramm einer ersten Version von PSS- und SSS-Detektion mit geringer Speicheranforderung;
4 ein Blockdiagramm einer zweiten Version von PSS- und SSS-Detektion mit geringer Speicheranforderung;
5 ein Blockdiagramm einer dritten Version von PSS- und SSS-Detektion mit geringer Speicheranforderung; und
6 ein Diagramm eines Vergleichs einer Zellenfehldetektionsrate als Funktion eines Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen für eine Zellensuche mit Abtastratenreduktion im Vergleich zu einer Zellensuche ohne Abtastratenreduktion.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein Mobilkommunikationssystem, das drei Basisstationen 11, 12, 13 und ein Mobilgerät 14 umfasst. Beim Herauffahren hat das Mobilgerät 14 keine Kenntnis über den Einsatz der Basisstationen 11, 12, 13 und daher die Anzahl der das Mobilgerät 14 umgebenden Zellen. Wenn das Mobilgerät 14 wünscht, sich an eine Zelle anzuschließen, führt das Mobilgerät 14 eine anfängliche Zellensuchprozedur aus. Die anfängliche Zellensuchprozedur erfordert das Detektieren von Referenzsignalen, die möglicherweise weitere Referenzteilsignale wie PSS und SSS umfassen, und ist Teil der im Basisband-Verarbeitungsmodul 17, speziell im Synchronisations- und Zellendetektionsmodul 19 ausgeführten Basisbandverarbeitung. Das Mobilgerät umfasst ferner ein Hochfrequenzmodul 15 mit einem Hochfrequenz-Analogsendeempfänger 18 zum Beschaffen von Funkabtastwerten. Funkabtastwerte werden aus dem Hochfrequenz- bzw. HF-Modul 15 über die BB/HF-Schnittstelle 16 zu dem Basisband- bzw. BB-Verarbeitungsmodul 17 transferiert. Die Mac/Phy-Steuerung 110 kann von dem Synchronisations- und Zellendetektionsmodul 19 anfordern, die Zellensuche durchzuführen.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer aktuellen Lösung für eine Zellensuchdetektionsprozedur in einem Mobilkommunikationssystem, wie etwa einem LTE-System, so wie sie durch das Synchronisations- und Zellendetektionsmodul 19 wie in 1 gezeigt ausgeführt wird. Funkabtastwerte werden zu der Dezimiererstufe 21 geleitet, um die Datenrate auf zum Beispiel 1,92 Ms/s herunterabzutasten. Bevor die Daten in den PSS-Korrelator 23 eintreten, der für die Detektion von PSS-Spitzen verantwortlich ist, kann eine gewisse weitere Zeitbereichsverarbeitung 22 angewandt werden. Nach der weiteren Zeitbereichsverarbeitungsstufe 22 werden Daten abhängig von der Implementierung und der Betriebsart (z.B. Offline-Verarbeitungs- oder Echtzeit-Verarbeitungsmodus) gleichzeitig wie die PSS-Spitzendetektion oder danach in einem Puffer 24 gespeichert. Auf der Basis der detektierten PSS-Spitzenpositionen wird ein Teil der gepufferten Daten aus dem Puffer 24 herausgesucht und durch die FFT-Stufe 25 über FFT in den Frequenzbereich transformiert, wobei SSS-Detektion in dem SSS-Korrelator 26 ausgeführt wird. Als Alternative können wie in der gestrichelten Linie in der Figur gezeigt die gepufferten Daten im Puffer 24 anstelle von Echtzeitdaten zu dem PSS-Korrelator 23 geleitet werden. Die Datenrate von 1,92 Ms/s nach der Dezimiererstufe 21 repräsentiert eine 2x-Überabtastung mit Bezug auf eine erforderliche Datenrate zum Durchführen von PSS- und SSS-Detektion. Daher besitzt der Puffer 24 eine Größe zur Unterbringung von mit 2x-Überabtastung abgetasteten Daten. Die vorliegende Lösung versucht, die Größe des Puffers zu verringern, indem die Abtastrate weiter verringert wird, zum Beispiel auf 1x-Überabtastung.
Die vorliegende Lösung betrifft ein Verfahren zum Suchen nach einer Zelle in einem zellularen Mobilkommunikationssystem, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal führt und das eine erste Datenrate aufweist, wobei das Referenzsignal ein erstes Referenzteilsignal, d.h. ein PSS (Primary Synchronisation Signal) und ein zweites Referenzteilsignal, d.h. ein SSS (Secondary Synchronisation Signal) umfasst, in einem Empfänger, Dezimieren des Signals, um ein herunterabgetastetes Signal zu erzeugen, das eine zweite Datenrate aufweist, Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung und Korrelieren des herunterabgetasteten Signals im Vergleich zu einem phasenkompensierten lokalen Referenzsignal oder einem phasenkompensierten herunterabgetasteten Signal im Vergleich mit einem lokalen Referenzsignal. Die zweite Datenrate ist kleiner als die erste Datenrate. Die zweite Datenrate kann eine kleinste Abtastrate zum Erhalten einer vordefinierten Genauigkeit des Verfahrens sein, z.B. 1x-Überabtastung.
Phasenkompensation ist aufgrund einer Phasenverzerrung notwendig, die durch ein Tiefpassfilter eingeführt wird, das der Dezimierung zugeordnet ist, um dem Abtastratentheorem zu genügen. Das Kompensieren einer Phasenverzerrung kann Vorkompensieren umfassen, d.h. Offline-Vorberechnung des Referenzsignals, um das phasenkompensierte lokale Referenzsignal zu erzeugen, im Vergleich zu dem das herunterabgetastete Signal korreliert wird, speziell bei Verwendung eines Polyphasenkorrelators, zum Beispiel eines Zweiphasenkorrelators.
Als Alternative kann das Kompensieren einer Phasenverzerrung Phasenkompensieren des herunterabgetasteten Signals entweder im Zeitbereich oder im Frequenzbereich umfassen, um das phasenkompensierte herunterabgetastete Signal zu erzeugen, das zum Korrelieren im Vergleich mit dem lokalen Referenzsignal verwendet wird, dass mit dem Referenzsignal identisch ist.
Beim Puffern des herunterabgetasteten Signals vor oder nach dem Kompensieren wird die Puffergröße minimiert. Mit Pufferung des herunterabgetasteten Signals kann das HF-Modul abgeschaltet werden, was signifikant Modemstrom spart.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer ersten Version des in dem Synchronisations- und Zellendetektionsmodul 19 von 1 implementierten Verfahrens. Nach dem Empfang eines Signals, das ein Referenzsignal führt, das ein erstes Referenzteilsignal, d.h. ein PSS, und ein zweites Referenzteilsignal, d.h. ein SSS, umfasst, dezimiert der Dezimierer 31 das Signal, um ein herunterabgetastetes Signal mit einer Datenrate von 0,96 Ms/s am Ausgang des Dezimierers 31 zu erzeugen. Dann findet in der Stufe 32 weitere Zeitbereichsverarbeitung statt. Der Puffer 34 puffert das herunterabgetastete Signal. Das Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung im Zeitbereich umfasst Vorkompensieren des ersten Referenzteilsignals, d.h. des PSS, um ein erstes lokales Referenzsignal, d.h. ein vorkompensiertes lokales PSS-Referenzsignal, zu erzeugen. Der Polyphasen-PSS-Korrelator 33 mit dem vorkompensierten lokalen PSS-Referenzsignal zur PSS-Spitzendetektion polyphasenkorreliert im Zeitbereich das herunterabgetastete Signal im Vergleich mit dem ersten lokalen Referenzteilsignal, d.h. dem PSS. Die FFT-Stufe 35 transformiert das im Puffer 34 gespeicherte herunterabgetastete Signal aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich. Die Phasenkompensationsstufe 37 kompensiert im Frequenzbereich eine durch Dezimieren eingeführte Phasenverzerrung durch Kompensieren einer Phasenverzerrung des herunterabgetasteten Signals, um ein phasenkompensiertes herunterabgetastetes Signal zu erzeugen. Der SSS-Korrelator 36 korreliert im Frequenzbereich das phasenkompensierte herunterabgetastete Signal im Vergleich mit einem zweiten lokalen Referenzteilsignal, d.h. einem lokalen SSS, das mit dem zweiten Referenzteilsignal identisch ist. Phasenkompensation nach der FFT-Stufe 35 minimiert den Leistungsfähigkeitsverlust aufgrund einer Benutzung einer 1x-Abtastrate. Die 1x-Abtastrate verringert den Puffer verglichen mit aktuellen Lösungen um die Hälfte. Dies führt zu Ersparnissen bei der Siliziumfläche und dem Stromverbrauch.
Bei einem LTE-System verwenden aktuelle Lösungen 2x-Abtastdaten, um sicherzustellen, dass die PSS-Spitzendetektionsempfindlichkeit nicht geopfert wird. Es wurde gezeigt, dass bis zu 2~3 dB Leistungsfähigkeitsverlust möglich ist, wenn Brute-Force-1x-Abtastrate verwendet wird, im Vergleich zur Verwendung von 2x-Abtastrate. Bei der vorliegenden Lösung wird jedoch ein Polyphasen-PSS-Korrelator mit vorkompensierten lokalen PSS-Sequenzen bereitgestellt, so dass fast eine äquivalente Leistungsfähigkeit mit 1x-Abtastung erzielt werden kann.
Das auf 0,96 Ms/s dezimierte Zeitbereichssignal des Halbrahmens p wird als y(n,p) bezeichnet. Während der PSS-Detektion berechnet der PSS-Korrelator eine Korrelationsmetrik ∧_r auf der Basis der Sektor-ID-Hypothese r $\land_{r} (2 n + u, p) = \sum_{l = 0}^{L - 1} | \sum_{k = 0}^{N - 1} y (n - (l * N + k), p) * s_{u, r}^{*} (* N + k) - 1 |$
wobei s_u,r die komplexe Konjugierte der vorkompensierten Zeitbereichs-PSS-Sequenz mit der Sektor-ID r (r E 0, 1, 2 gemäß 3GPP-Spez.) und der Phase (u E 0, 1, 2), L die Anzahl der zur PSS-Korrelation verwendeten Datensegmente und N die Anzahl der Abtastwerte pro Datensegment ist, in dem kohärentes Kombinieren verwendet wird, wie in Gl. 1 gezeigt.
s_u,r wird auf der Basis der 3GPP-spezifzierten PSS-Sequenz und des Frequenzgangs des Dezimierers folgendermaßen erzeugt: $s_{r} = I F F T 128 (P_{r} * c o n j (D))$
$s_{u, r} = s_{r} (2 n + u), u = 0,1, n = 0 \dots 63$
dabei ist P_r die Frequenzbereichs-PSS-Sequenz mit der Sektor-ID r und D der Frequenzgang des Dezimierers im Frequenzumfang der PSS-Sequenz. Man beachte, dass hier Vorkompensation des Dezimiererfrequenzgangs wichtig ist, da der Dezimierer normalerweise am Rand eines Bands, wo sich die PSS-Sequenz befindet, eine Phasenverzerrung einführt. Mit Vorkompensation der lokalen PSS-Referenzsequenz funktioniert der PSS-Detektor wie ein angepasstes Filter und minimiert somit die Leistungsfähigkeitsverluste.
Aus ∧_r kann die endgültige PSS-Spitzendetektionsmetrik durch Akkumulieren oder Durchführen von spezieller Niederkostenkombination über eine Anzahl von Halbrahmen erzeugt werden. Zum Beispiel können im Fall von Akkumulieren eine oder mehrere Spitzen über P_observ-Halbrahmen erhalten werden, wie in Gl. 4 gezeigt. $\tilde{r} = a r g m a x_{u, r, n} \sum_{p = 0}^{P_{o b s e r v^{- 1}}} \land_{r} (2 n + u, p)$
Phasenkompensation ist aus zwei Gründen vor Frequenzbereichs-SSS-Detektion erforderlich. Der erste Grund ist auf die Phasenverzerrung zurückzuführen, die durch den Dezimierer am Rand des Mitten-0,96-MHz-Bands, wo sich die PSS-Sequenz befindet, eingeführt wird, d.h. aus demselben Grund, aus dem vorkompensierte PSS-Sequenzen erforderlich sind. Der zweite Grund ist auf den Umstand zurückzuführen, dass das Startpositionsoffset der PSS- und SSS-Sequenz bei einer Abtastrate von 0,96 Ms/s gleich M+0,5 Abtastwerte sein kann, wobei M leicht abgehandelt werden kann, wenn Daten aus dem Puffer herausgesucht werden. Der verbleibende 0,5-Abtastwert-Effekt muss jedoch im Idealfall für die folgende SSS-Detektion kompensiert werden. Dies kann nach FFT mit Linearphasenkompensation über Hilfsträger geschehen. Eine Aggregatphase, d.h. eine Summe einer Linearphase aufgrund des 0,5-Abtastwert-Offsets, und eine vorkompensierte Phase aufgrund der Dezimierungsfilterantwort kann offline berechnet werden, und die Kompensation geschieht einmal pro SSS-Hypothese. Eine Alternative zur Kompensation der Linearphase aufgrund des 0,5-Abtastwert-Offsets kann Stopfen mit Nullen im Zeitbereich und Benutzung einer 128-Punkt-FFT sein.
4 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Version des in dem Synchronisations- und Zellendetektionsmodul 19 von 1 implementierten Verfahrens. Nach dem Empfang eines Signals, das ein Referenzsignal führt, das ein erstes Referenzteilsignal, d.h. ein PSS, und ein zweites Referenzteilsignal, d.h. ein SSS, umfasst, dezimiert der Dezimierer 41 das Signal, um ein Signal mit einer Datenrate von 1,92 Ms/s, die 2x-Überabtastung entspricht, zu erzeugen. Dann findet in der Stufe 42 weitere Zeitbereichsverarbeitung statt. Der PSS-Korrelator 43 arbeitet mit 2x-Überabtastung und korreliert im Zeitbereich das Signal mit einem ersten lokalen Referenzteilsignal, d.h. einem lokalen PSS, das mit dem ersten Referenzteilsignal, d.h. dem PSS, identisch ist. Nach Stufe 42 dezimiert der Dezimierer 48 das Signal mit einer Datenrate 1,92 Ms/s, um ein herunterabgetastetes Signal mit einer Datenrate von 0,96 Ms/s zu erzeugen. Der Puffer 44 puffert das herunterabgetastete Signal. Die FFT-Stufe 45 transformiert das im Puffer 44 gespeicherte herunterabgetastete Signal aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich. Die Phasenkompensationsstufe 47 kompensiert im Frequenzbereich eine Phasenverzerrung, die durch Dezimieren eingeführt wird, indem eine Phasenverzerrung des herunterabgetasteten Signals kompensiert wird, um ein phasenkompensiertes herunterabgetastetes Signal zu erzeugen. Der SSS-Korrelator 46 korreliert im Frequenzbereich das phasenkompensierte herunterabgetastete Signal im Vergleich mit einem zweiten lokalen Referenzteilsignal, d.h. einem lokalen SSS, das mit dem zweiten Referenzteilsignal, d.h. dem SSS, identisch ist. Mit 1x-Datenabtastung entsteht der größte Vorteil aus der Verringerung der Puffergröße wie oben besprochen. In der zweiten Version des Verfahrens wird deshalb die Abtastrate nur auf dem SSS-Detektionspfad auf 0,96 Ms/s verringert, wie in 4 gezeigt. Verglichen mit der in 3 gezeigten ersten Version erntet die zweite Version immer noch den größten Teil der Vorteile aus der 1x-Datenabtastung aufgrund derselben Verringerung der Speichergröße, die sie erzielen kann.
5 zeigt ein Blockdiaramm einer dritten Version des in dem Synchronisations- und Zellendetektionsmodul 19 von 1 implementierten Verfahrens. Nach dem Empfang eines Signals, das ein Referenzsignal führt, das ein erstes Referenzteilsignal, d.h. ein PSS, und ein zweites Referenzteilsignal, d.h. ein SSS, umfasst, dezimiert der Dezimierer 51 das Signal, um ein herunterabgetastetes Signal mit einer Datenrate von 0,96 Ms/s zu erzeugen, was 1x-Überabtastung entspricht. Das Zeitbereichs-Phasenkompensationsfilter 57 kompensiert im Zeitbereich eine durch das Dezimieren eingeführte Phasenverzerrung, um ein phasenkompensiertes herunterabgetastetes Signal zu erzeugen. Dann findet in Phase 52 weitere Zeitbereichsverarbeitung statt. Der PSS-Korrelator 53 korreliert im Zeitbereich das Signal im Vergleich mit einem ersten lokalen Referenzteilsignal, d.h. einem lokalen PSS, das mit dem ersten Referenzteilsignal, d.h. dem PSS, identisch ist. Nach weiterer Zeitbereichsverarbeitung in Phase 52 puffert der Puffer 54 das herunterabgetastete Signal. Die FFT-Phase 55 transformiert das in dem Puffer 54 gespeicherte herunterabgetastete Signal aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich. Der SSS-Korrelator 56 korreliert im Frequenzbereich das phasenkompensierte herunterabgetastete Signal im Vergleich mit einem zweiten lokalen Referenzteilsignal, d.h. einem lokalen SSS, das mit dem zweiten Referenzteilsignal, d.h. dem SSS, identisch ist. Somit findet die gesamte Phasenkompensation in der dritten Version im Zeitbereich statt.
Wie oben gezeigt, ergibt die vorliegende Lösung speziell eine 1x-Abtastungsverarbeitung in einem LTE-System sowohl zur PSS-Detektion als auch zur SSS-Detektion, um einen kostengünstigen und stromsparenden Entwurf zu erreichen. DSP-Verarbeitungstechniken werden angewandt, damit der Empfindlichkeitsverlust aufgrund der Einmal-Abtastratenverarbeitung fast vernachlässigbar wird. Während der PSS-Detektion werden 1x-abgetastete Daten benutzt, und es kann ein Polyphasenkorrelator mit vorkompensierten Filterkoeffizienten im Zeitbereich angewandt werden. Während der SSS-Detektion werden 1x-abgetastete Daten benutzt, und es kann Phasen-/Halbabtastwertkompensation im Frequenzbereich angewandt werden.
Die vorliegende Lösung bietet im Vergleich mit aktuellen Lösungen fast äquivalente Leistungsfähigkeit und verringert dabei Hardwarekosten und Stromverbrauch signifikant, wie für einen Offline-Verarbeitungsmodus und einen Online-Verarbeitungsmodus erläutert werden wird.
Aufgrund der Verwendung einer 1x-Abtastrate wird die Speicherpufferanforderung halbiert. Bei jeder Zellensuchimplementierung wird typischerweise der Speicherpuffer benutzt, um die Eingangsdaten während verschiedener Zellensuchmodi zu puffern. Wenn ein Speicherpuffer anwesend ist, kann die HF-Schaltung ausgeschaltet werden, wodurch sehr viel Modemstrom gespart wird, da Funkabtastwerte im Speicherpuffer gespeichert werden können. Die gespeicherten Funkabtastwerte können während der SSS-Detektion benutzt werden.
Während des Offline-Verarbeitungsmodus werden Daten zur späteren SSS-Detektion in Speicher gepuffert, wenn der Sucher immer noch PSS-Detektion betreibt. Dies erfordert anscheinend einen großen Puffer zum Speichern von Daten. Zum Beispiel wird ein Speicher mit der Größe von 153.6 K Byte benötigt, um 20 Millisekunden Daten zu speichern, wenn eine zweimal-Abtastrate, 8-Bit-Genauigkeit und 2 Empfangsantennen angenommen werden. Die Speicheranforderung kann mit einmal-Abtastrate, so wie sie mit der vorliegenden Lösung vorgeschlagen wird, auf 76.8 KByte verringert werden. Dies ist nicht nur vom Siliziumflächenstandpunkt aus gesehen sehr wichtig, sondern auch vom Stromverbrauchsstandpunkt, da Speicherleckstrom eine wichtige zu optimierende Entwurfsmetrik ist. Wenn wie in der vorliegenden Erfindung mit 1x-Datenabtastung weniger Speicher erforderlich ist, kann weniger Lecken und weniger Siliziumfläche erreicht werden. Der Echtzeit-Verarbeitungsmodus ist ein weiteres Beispiel.
Im Online-Betriebsmodus werden während der SSS-Verarbeitung Daten gepuffert und dann zur weiteren Verarbeitung auf der Basis von im PSS-Detektionsschritt detektierten Spitzenpositionen herausgesucht. Für kontinuierlichen Betrieb zur Erzielung besserer Sucherempfindlichkeit ist ein Ping-Pong-Puffer mit einer Größe von 10 ms erforderlich. Im Fall von Trägeraggregation und gleichzeitigem Suchen über einer Anzahl von Trägern werden die Pufferanforderungen mit der Trägerzahl linear vergrößert. Zum Beispiel müssen im Fall von 3-Träger-Aggregation insgesamt 30 ms Daten gepuffert werden, wenn gleichzeitig über drei Trägern gesucht wird. Anscheinend erfordert einmal-Abtastratenpufferung mit der vorliegenden Lösung die Hälfte der Speicher wie 2x-Abtastrate (z.B. 115.2 KByte im Gegensatz zu 230.4 KByte).
Nicht nur Speicherfläche und ihr zugeordneter Stromverbrauch, sondern auch Logikfläche und ihr zugeordneter Stromverbrauch können verringert werden, da die Datenabtastrate sofort nach der Dezimierung, die eine erste Phase in einer Suchverarbeitungskette ist, auf einmal verringert ist, wie in der ausdrücklichen Beschreibung der Erfindung gezeigt werden wird.
6 zeigt die Simulationsergebnisse über alle verschiedenen Kanalbedingungen für die aktuelle Lösung (zweimal-Abtastratenlösung) und die derzeitige Lösung (d.h. einmal-Abtastrate). Verglichen mit 2x-Abtastratenergebnissen (Kurven mit Stern) ist der Leistungsfähigkeitsverlust aufgrund der Benutzung von lx-abgetasteten Daten (Kurven mit Kreis) sehr marginal und gut annehmbar.
Die vorliegende Lösung betrifft ferner ein Mobilgerät mit Mitteln zum Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal mit einer ersten Datenrate führt, Mitteln zum Dezimieren des Signals, um ein herunterabgetastetes Signal mit einer zweiten Datenrate zu erzeugen, Mitteln zum Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung und Mitteln zum Korrelieren des herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem phasenkompensierten lokalen Referenzsignal und Mitteln zum Korrelieren eines phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem lokalen Referenzsignal oder des herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem phasenkompensierten lokalen Referenzsignal.
Die vorliegende Lösung betrifft ferner ein computerlesbares Medium mit computerausführbaren Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens.

Claims

Verfahren zum Suchen nach einer Zelle in einem zellularen Mobilkommunikationssystem, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal mit einer ersten Datenrate führt, in einem Empfänger, wobei das Referenzsignal ein erstes Referenzteilsignal, d.h. ein PSS (Primary Synchronisation Signal) und ein zweites Referenzteilsignal, d.h. ein SSS (Secondary Synchronisation Signal) umfasst, Dezimieren des Signals, um ein herunterabgetastetes Signal mit einer zweiten Datenrate zu erzeugen, Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung und Korrelieren des herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem phasenkompensierten lokalen Referenzsignal oder eines phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem lokalen Referenzsignal.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Puffern des herunterabgetasteten Signals vor oder nach dem Kompensieren einer Phasenverzerrung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kompensieren einer Phasenverzerrung Vorkompensieren des Referenzsignals umfasst, um das phasenkompensierte lokale Referenzsignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Korrelieren des herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem phasenkompensierten lokalen Referenzsignal Verwendung eines Polyphasenkorrelators umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Korrelieren des herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem phasenkompensierten lokalen Referenzsignal Verwendung eines Zweiphasenkorrelators umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kompensieren einer Phasenverzerrung Kompensieren einer Phasenverzerrung des herunterabgetasteten Signals entweder im Zeitbereich oder im Frequenzbereich umfasst, um das phasenkompensierte herunterabgetastete Signal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal führt, wobei das Referenzsignal ein erstes Referenzteilsignal und ein zweites Referenzteilsignal umfasst; Dezimieren des Signals, um ein herunterabgetastetes Signal zu erzeugen; Puffern des herunterabgetasteten Signals; Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung im Zeitbereich durch Vorkompensieren des ersten Referenzteilsignals, um ein erstes lokales Referenzsignal zu erzeugen; Polyphasenkorrelieren des herunterabgetasteten Signals im Zeitbereich im Vergleich mit dem ersten lokalen Referenzteilsignal; Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung im Frequenzbereich durch Kompensieren einer Phasenverzerrung des herunterabgetasteten Signals, um ein phasenkompensiertes herunterabgetastetes Signal zu erzeugen; und Korrelieren des phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Frequenzbereich im Vergleich mit einem zweiten lokalen Referenzteilsignal, das mit dem zweiten Referenzteilsignal identisch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal führt, wobei das Referenzsignal ein erstes Referenzteilsignal und ein zweites Referenzteilsignal umfasst; Korrelieren des Signals im Zeitbereich im Vergleich mit einem ersten lokalen Referenzteilsignal, das mit dem ersten Referenzteilsignal identisch ist; Dezimieren des Signals, um ein herunterabgetastetes Signal zu erzeugen; Puffern des herunterabgetasteten Signals; Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung im Frequenzbereich durch Kompensieren einer Phasenverzerrung des herunterabgetasteten Signals, um ein phasenkompensiertes herunterabgetastetes Signal zu erzeugen; und Korrelieren des phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Frequenzbereich im Vergleich mit einem zweiten lokalen Referenzteilsignal, das mit dem zweiten Referenzteilsignal identisch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal führt, wobei das Referenzsignal ein erstes Referenzteilsignal und ein zweites Referenzteilsignal umfasst; Dezimieren des Signals, um ein herunterabgetastetes Signal zu erzeugen; Puffern des herunterabgetasteten Signals; Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung im Zeitbereich durch Kompensieren einer Phasenverzerrung des herunterabgetasteten Signals, um ein phasenkompensiertes herunterabgetastetes Signal zu erzeugen; Korrelieren des phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Zeitbereich im Vergleich mit einem ersten lokalen Referenzteilsignal, das mit dem ersten Referenzteilsignal identisch ist; und Korrelieren des phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Frequenzbereich im Vergleich mit einem zweiten lokalen Referenzteilsignal, das mit dem zweiten Referenzteilsignal identisch ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das erste Referenzteilsignal ein PSS (Primär-Synchronisationssignal) eines LTE-Systems (Long Term Evolution) ist und wobei das zweite Referenzteilsignal ein SSS (Sekundär-Synchronisationssignal) des LTE-Systems ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Kompensieren einer Phasenverzerrung im Frequenzbereich ferner Kompensieren einer Phasenverzerrung aufgrund eines 0,5-Abtastwert-Offsets zwischen PSS und SSS umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Kompensieren einer Phasenverzerrung Vorberechnen einer Aggregat-Phase als Summe einer linearen Phase aufgrund des 0,5-Abtastwert-Offsets zwischen PSS und SSS und einer vorkompensierten Phase aufgrund des Dezimierens und Kompensierens einer Phasenverzerrung einmal pro SSS-Hypothese unter Verwendung der Aggregat-Phase umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Phasenkompensieren eines 0,5-Abtastwert-Offsets zwischen PSS und SSS Nullstopfen im Zeitbereich und Anwenden einer 128-Punkt-FFT beim Transformieren aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die zweite Datenrate kleiner als die erste Datenrate ist, und wobei die zweite Datenrate eine kleinste Abtastrate zum Erhalten einer vordefinierten Genauigkeit des Verfahrens ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die zweite Datenrate 0,96 Ms/s ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die erste Datenrate 1,92 Ms/s ist.
Mobilgerät, umfassend: Mittel zum Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal mit einer ersten Datenrate führt, wobei das Referenzsignal ein erstes Referenzteilsignal, d.h. ein PSS (Primary Synchronisation Signal) und ein zweites Referenzteilsignal, d.h. ein SSS (Secondary Synchronisation Signal) aufweist, Mittel zum Dezimieren des Signals, um ein herunterabgetastetes Signal mit einer zweiten Datenrate zu erzeugen, Mittel zum Kompensieren einer durch das Dezimieren eingeführten Phasenverzerrung und Mittel zum Korrelieren des herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem phasenkompensierten lokalen Referenzsignal und Mittel zum Korrelieren eines phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem lokalen Referenzsignal oder des herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit einem phasenkompensierten lokalen Referenzsignal.
Mobilgerät nach Anspruch 17, wobei das Mobilgerät ferner Mittel zum Puffern des herunterabgetasteten Signals vor oder nach dem Phasenkompensieren umfasst.
Mobilgerät nach Anspruch 18, wobei das Mobilgerät Folgendes umfasst: einen Empfänger zum Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal führt, das ein PSS und ein SSS umfasst; und ein Synchronisations- und Zellendetektionsmodul, umfassend: einen Dezimierer zum Dezimieren des Signals; eine mit dem Dezimierer verbundene Zeitbereichs-Verarbeitungsstufe; einen mit der Zeitbereichs-Verarbeitungsstufe verbundenen Polyphasen-PSS-Korrelator zum Korrelieren eines dezimierten Signals im Vergleich mit einem vorkompensierten PSS; einen mit der Zeitbereichs-Verarbeitungsstufe verbundenen Puffer; eine FFT-Stufe (schnelle Fouriertransformation) zum Transformieren des dezimierten Signals aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich, die mit dem Puffer verbunden ist; eine mit der FFT-Stufe verbundene Phasenkompensationsstufe zum Kompensieren einer Phasenverzerrung des dezimierten Signals im Frequenzbereich; und einen mit der Phasenkompensationsstufe verbundenen SSS-Korrelator zum Korrelieren eines phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit dem SSS.
Mobilgerät nach Anspruch 18, wobei das Mobilgerät Folgendes umfasst: einen Empfänger zum Empfangen eines Signals, das ein Referenzsignal führt, das ein PSS und ein SSS umfasst; und ein Synchronisations- und Zellendetektionsmodul, umfassend: eine Zeitbereichs-Verarbeitungsstufe zum Verarbeiten des Signals; ein PSS zum Korrelieren des Signals im Vergleich mit dem PSS; einen Dezimierer zum Dezimieren des Signals; einen mit dem Dezimierer verbundenen Puffer; eine FFT-Stufe (schnelle Fouriertransformation) zum Transformieren des dezimierten Signals aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich; eine mit der FFT-Stufe verbundene Phasenkompensationsstufe zum Kompensieren einer Phasenverzerrung des dezimierten Signals im Frequenzbereich; und einen mit der Phasenkompensationsstufe verbundenen SSS-Korrelator zum Korrelieren eines phasenkompensierten herunterabgetasteten Signals im Vergleich mit dem SSS.