DE10260653B4 - A mobile radio receiver architecture and method for synchronizing hardware blocks of a mobile radio receiver - Google Patents
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Abstract
Mobilfunkempfänger zur gleichzeitigen Demodulation mehrerer von verschiedenen Basisstationen (BS(i)) ausgesandten Signalen mit unterschiedlichen Rahmen-Zeitlagen (100.0; 100.1), mit
– einem digitalen Signalprozessor (DSP),
– einem Rake-Demodulator (RK) mit mehreren Rake-Fingern (RD1, ..., RDN),
– einem den Rake-Fingern (RD1, ..., RDN) des Rake-Demodulators (RK) gemeinsamen Rake-Speicher (RAKE_RAM) zur Zwischenspeicherung von in den Rake-Fingern (RD1, ..., RDN) zu prozessierenden Abtastwerten,
– einer Mehrzahl von Hardware-Blöcken (RD1, ..., RDN, AD_GEN, SCR_GEN) zum Prozessieren der Signale, wobei jeder Hardware-Block (RD1, ..., RDN, AD_GEN, SCR_GEN) einen Timing-Eingang (40) zur Entgegennahme eines Referenzzeit-Triggersignals (tREF) und einen Port zur Entgegennahme von einem oder mehreren Offset-Parametern (frame_offset(i), start_offset(i), CPICH_DEL(i); actframe_offset(i), frame_offset(0)), welche einen zeitlichen Offset zwischen einem gewünschten Prozessierungs-Timing des Hardware-Blocks und dem Referenzzeit-Triggersignal (tREF) bestimmen, aufweist,
– einem einzigen Zeitgeber (TM_C), welcher für sämtliche Hardware-Blöcke (RD1, ..., RDN, RAKE_RAM, AD_GEN, SCR_GEN) das gemeinsame Referenzzeit-Triggersignal (tREF) erzeugt und dieses den Timing-Eingängen (40) der...Mobile radio receiver for the simultaneous demodulation of a plurality of different base stations (BS (i)) emitted signals with different frame time slots (100.0, 100.1), with
A digital signal processor (DSP),
A rake demodulator (RK) with several rake fingers (RD1, ..., RDN),
A rake memory (RAKE_RAM) common to the rake fingers (RD1, ..., RDN) of the rake demodulator (RK) for buffering samples to be processed in the rake fingers (RD1, ..., RDN),
A plurality of hardware blocks (RD1, ..., RDN, AD_GEN, SCR_GEN) for processing the signals, each hardware block (RD1, ..., RDN, AD_GEN, SCR_GEN) having a timing input (40) for receiving a reference time trigger signal (t REF ) and a port for accepting one or more offset parameters (frame_offset (i), start_offset (i), CPICH_DEL (i), actframe_offset (i), frame_offset (0)), which determine a time offset between a desired processing timing of the hardware block and the reference time trigger signal (t REF ),
A single timer (TM_C), which generates the common reference time trigger signal (t REF ) for all hardware blocks (RD1,..., RDN, RAKE_RAM, AD_GEN, SCR_GEN) and supplies this to the timing inputs (40) of the. ..
Description
Die Erfindung betrifft einen Mobilfunkempfänger zur gleichzeitigen Demodulation mehrerer physikalischer Kanäle mit unterschiedlichen Rahmen-Zeitlagen sowie ein Verfahren zur Synchronisation von Hardware-Blöcken eines Mobilfunkempfängers, welcher für eine gleichzeitige Demodulation mehrerer physikalischer Kanäle mit unterschiedlichen Rahmen-Zeitlagen ausgelegt ist.The The invention relates to a mobile radio receiver for simultaneous demodulation several physical channels with different frame timings and a synchronization procedure of hardware blocks a mobile receiver, which for a simultaneous demodulation of several physical channels with different ones Frame time slots is designed.
Moderne Mobilfunkempfänger zeichnen sich dadurch aus, dass eine Vielzahl von Rechenalgorithmen in Hardware – d. h. in festverdrahteten Hardware-Schaltungen – ausgeführt werden. Diese festverdrahteten Hardware-Schaltungen, die in der Literatur vielfach auch als ”hardware supports” (Hardeware-Unterstützungen) oder ”dedicated (hardware) data paths” (aufgabenspezifische Hardware-Datenpfade) bezeichnet werden, ermöglichen eine schnelle und stromsparende Abarbeitung wiederkehrender Rechenoperationen.modern pager characterized by the fact that a variety of computational algorithms in hardware - d. H. in hard-wired hardware circuits - be executed. This hardwired Hardware circuits, often referred to in the literature as "hardware supports "(hardware support) or "dedicated (hardware) data paths "(task-specific Hardware data paths), allow a fast and energy-efficient Processing of recurring arithmetic operations.
Eine Schwierigkeit bei diesem Konzept (Auslagerung von bestimmten Rechenoperationen oder Algorithmen in festverdrahtete Hardware-Blöcke) besteht in der Synchronisierung der Hardware-Blöcke, d. h. in der Notwendigkeit, die Abarbeitung von Algorithmen in den verschiedenen Hardware-Blöcken zeitlich zu koordinieren.A Difficulty with this concept (outsourcing of certain arithmetic operations or algorithms in hardwired hardware blocks) is the synchronization the hardware blocks, d. H. in need of processing algorithms in the different hardware blocks in time to coordinate.
Als Beispiel eines Hardware-Blockes wird eine Entspreizungs-Einheit betrachtet, welche einen Spreizcode zeitrichtig mit einem Datenstrom multipliziert, welcher aus den erhaltenen Abtastwerten eines Empfangssignals besteht. Um die zeitrichtige Aufmultiplikation des Spreizcodes auf den Abtastwerte-Strom zu gewährleisten, ist es erforderlich, die folgenden Einflussgrößen zu berücksichtigen:
- – Aufgrund der Mehrwegeausbreitung treffen Signalkomponenten eines Funksignals zu unterschiedlichen Zeiten am Empfänger ein. Diese Ausbreitungsweg-Verzögerungen werden im Empfänger geschätzt. Jede Signalkomponente wird in einem Rake-Empfänger separat in einem der sogenannten Rake-Finger entspreizt. Die Entspreizungsstufen der Rake-Finger müssen dabei entsprechend den geschätzten Ausbreitungsweg-Verzögerungen synchronisiert werden;
- – Signale, die von unterschiedlichen Basisstationen ausgesandt werden, sind zeitlich nicht korreliert. Im Empfänger werden die unterschiedlichen Rahmen-Zeitlagen der Signale von unterschiedlichen Basisstationen gemessen. Sie müssen ebenfalls bei der Entspreizung des Empfangssignals (Strom von Abtastwerten) berücksichtigt werden;
- – darüber hinaus werden nutzerseitig unterschiedliche Startzeitpunkte für die Entspreizung verschiedener empfangener Signale (physikalischer Kanäle) vorgegeben. Das System muss eine kanalindividuelle Vorgabe bestimmter gewünschter Startzeitpunkte für die Entspreizung (z. B. für Messzwecke) unterstützen.
- - Due to the multipath propagation, signal components of a radio signal arrive at the receiver at different times. These propagation path delays are estimated in the receiver. Each signal component is despread separately in a rake receiver in one of the so-called rake fingers. The despreading levels of the rake fingers must be synchronized according to the estimated propagation delays;
- - Signals emitted by different base stations are not correlated in time. The receiver measures the different frame timings of the signals from different base stations. They must also be taken into account in the despreading of the received signal (stream of samples);
- In addition, different starting times for the despreading of different received signals (physical channels) are specified by the user. The system must support a channel-specific predefinition of certain desired start times for despreading (eg for measurement purposes).
Bisher wurde das Problem der Synchronisierung unterschiedlicher Hardware-Blöcke durch unabhängige Zeitgeber (Timer) gelöst, die vom digitalen Signalprozessor (DSP) programmiert werden. Jeder Zeitgeber wird einer aktiven Basisstation (von der ein Signal empfangen wird) zugeordnet und erzeugt ein Basisstations-spezifisches Triggersignal. Mittels dieses Triggersignals wird ein Hardware-Block gestartet. Das Triggersignal gewährleistet, dass genau die gewünschten bzw. ”richtigen” Abtastwerte in dem Hardware-Block prozessiert werden. Beispielsweise kann das Triggersignal den Anfang eines Zeitrahmens anzeigen, wenn der Hardware-Block am Zeitrahmenanfang aktiviert werden soll. Oder es ist möglich, dass das Triggersignal den Beginn einer zu startenden Leistungsmessung anzeigt, welcher koinzident mit dem Beginn einer Symbolgrenze eines von einer bestimmten Basisstation empfangenen Datenstroms ist.So far was the problem of synchronizing different hardware blocks through independent Timer (timer) solved, which are programmed by the digital signal processor (DSP). Every timer becomes an active base station (from which a signal is received) and generates a base station specific trigger signal. By means of this trigger signal, a hardware block is started. The trigger signal ensures that exactly the desired ones or "correct" samples be processed in the hardware block. For example, that can Trigger signal indicate the beginning of a timeframe when the hardware block to be activated at the time frame start. Or it is possible that the trigger signal indicates the beginning of a power measurement to be started indicates which coincident with the beginning of a symbol boundary of a is data stream received from a particular base station.
Die
anhand der
Neben dem hohen Hardware-technischen Aufwand für die Implementierung von 32 Zeitgebern ist das Controlling derart vieler Zeitgeber relativ kompliziert, insbesondere dann, wenn zeitgemultiplexte Rake-Finger für verschiedene Demodulationsaufgaben benutzt werden sollen.Next the high hardware-technical effort for the implementation of 32 For timers, controlling so many timers is relatively complicated. especially when time multiplexed rake fingers for different Demodulation tasks are to be used.
In
der Schrift
Die
den nächstliegenden
Stand der Technik repräsentierende
Schrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Konzept für die Synchronisierung von Hardware-Blöcken in einem Mobilfunkempfänger zu schaffen, welcher zur gleichzeitigen Demodulation mehrerer von verschiedenen Basisstationen ausgesandter Signale mit unterschiedlichen Rahmen-Zeitlagen ausgelegt ist. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, ein Verfahren zur Synchronisation von Hardware-Blöcken eines Mobilfunkempfängers, welcher für eine gleichzeitige Demodulation mehrerer von verschiedenen Basisstationen ausgesandter Signale mit unterschiedlichen Rahmen-Zeitlagen ausgelegt ist, anzugeben.Of the Invention is based on the object, a simple concept for synchronization of hardware blocks in a mobile radio receiver to provide for the simultaneous demodulation of several of different base stations emitted signals with different Frame time slots is designed. Furthermore, the invention aims to a method for synchronizing hardware blocks of a Mobile radio receiver, which for a simultaneous demodulation of several different base stations emitted signals is designed with different frame timings, specify.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.The The invention is based task by the Characteristics of the independent claims solved.
Nach Anspruch 1 und 10 besteht die der Erfindung zugrunde liegende Idee darin, für die gesamte Hardware lediglich einen einzigen Zeitgeber (Timer) und somit lediglich eine einzige Zeitbasis (gegeben durch das Referenzzeit-Triggersignal) vorzusehen. Bezüglich dieses Referenzzeit-Triggersignals werden die einzelnen Hardware-Blöcke des Mobilfunkempfängers dezentral mit jeweiligen Offset-Parametern programmiert. Die Offset-Parameter nehmen Bezug auf unterschiedliche Ausbreitungswege, auf unterschiedliche Start-Bedingungen zur Demodulation, auf unterschiedliche unkorrelierte Rahmen-Zeitlagen der Signale von unterschiedlichen Basisstationen oder auch auf eine unterschiedliche zeitliche Zuordnung der Spreading-Codes (Scrambling-Code, Channelization-Code).To Claim 1 and 10 is the idea underlying the invention in it, for all hardware just a single timer and thus only a single time base (given by the reference time trigger signal) provided. In terms of this reference time trigger signal will be the individual hardware blocks of the mobile radio receiver decentrally programmed with respective offset parameters. The offset parameters refer to different propagation paths, to different ones Start conditions for demodulation, on different uncorrelated Frame timings of signals from different base stations or on a different temporal allocation of the spreading codes (Scrambling code, channelization code).
Das
Vorhandensein lediglich eines einzigen Zeitgebers bedeutet eine
Vereinfachung der Hardware – aber
auch eine Vereinfachung der Synchronisierung als solcher, da lediglich
ein einziges, systemweit gültiges
Referenzzeit-Triggersignal beachtet werden muss. Die im Stand der
Technik (siehe
Die Programmierung des zeitlichen Verhaltens der Hardware-Blöcke erfolgt erfindungsgemäß über die Offset-Parameter direkt am Hardware-Block selbst und nicht über eine Programmierung jeweiliger Zeitgeber. Dies hat zur Folge, dass der DSP für die unterschiedlichen Hardware-Blöcke dasselbe Programmierprinzip (Programmierung der Hardware-Blöcke mit Referenzzeit-bezogenen Offset-Parametern) verwendet, d. h. ein einheitliches Interface zwischen dem DSP und der Hardware realisiert ist. Dies erhöht einerseits die Skalierbarkeit der Hardware (für neu hinzukommende Hardware-Blöcke muss lediglich ein weiterer Satz von Offset-Parametern im DSP berechnet werden), und erleichtert andererseits die optimale Ausnutzung der Hardware-Blöcke durch Zeitmultiplex-Techniken, da (anders als im Stand der Technik) keine Triggersignale den zugeordneten Hardware-Blöcken im Zeitmultiplex-Raster zur Verfügung gestellt werden müssen.The Programming of the temporal behavior of the hardware blocks takes place according to the invention over the Offset parameters directly on the hardware block itself and not over one Programming of respective timers. As a result, the DSP for the different hardware blocks the same programming principle (Programming the hardware blocks with reference-time-related offset parameters), d. H. one unified interface between the DSP and the hardware realized is. This increases on the one hand, the scalability of the hardware (for newly added hardware blocks must only another set of offset parameters are calculated in the DSP), and on the other hand facilitates the optimal utilization of the hardware blocks by Time division multiplexing techniques, because (unlike in the prior art) none Trigger signals to the associated hardware blocks in the time division grid to disposal have to be asked.
Erfindungsgemäß weist ein Rake-Demodulator einen den Rake-Fingern gemeinsamen Rake-Speicher zur Zwischenspeicherung von in den Rake-Fingern zu prozessierenden Abtastwerten und einen Adressgenerator zur Erzeugung von Leseadressen für den Rake-Speicher auf, wobei der Adressgenerator den Port zur Eingabe von Offset-Parametern und den Timing-Eingang umfasst. Dabei geben die Offset-Parameter die Verzögerungszeiten unterschiedlicher Ausbreitungswege, bezogen auf das Referenzzeit-Triggersignal, an, und die Leseadressen für die einem Ausbreitungsweg zugeordneten Abtastwerte werden in Abhängigkeit von dem Referenzzeit-Triggersignal und dem (den) diesem Ausbreitungsweg zugeordneten Offset-Parameter(n) generiert. Durch die Programmierung des Adressgenerators mit den für die Ausbreitungsweg-Verzögerung charakteristischen Offset-Parametern werden die Wegverzögerungen der über unterschiedliche Ausbreitungswege übertragenen Signalkomponenten eines Signals berücksichtigt.According to the invention, a rake demodulator has a rake memory, which is common to the rake fingers, for the intermediate storage of samples to be processed in the rake fingers and an address generator for generating read addresses for the rake memory, the address generator comprising the port for inputting offset parameters and the timing input. Here, the offset parameters indicate the delay times of different propagation paths with respect to the reference time trigger signal, and the read addresses for the samples associated with a propagation path are determined as a function of the reference time trigger signal and the offset parameter (n) associated with this propagation path ) generated. By programming the address generator with the offset parameters characteristic of the propagation path delay, the path delays of the signal components of a signal transmitted via different propagation paths are taken into account.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die Hardware-Blöcke ferner die Finger eines Rake-Demodulators sowie Code-Generatoren umfassen. In diesem Fall wird dem gesamten Rake-Demodulator nur das eine systemweit einzige Referenzzeit-Triggersignal zugeleitet. Dieses eine Referenzzeit-Triggersignal zeigt vorzugsweise die Zeitlage des Rahmenbeginns des Pilotkanals, insbesondere CPICH (Common Pilot Channel) im UMTS-Standard, der zuerst detektierten Basisstation (Referenz-Basisstation) an. Dadurch wird gewährleistet, dass zum frühestmöglichen Zeitpunkt während der Signalakquisition – nämlich bereits nach der Synchronisation mit der ersten Basisstation – das Referenzzeit-Triggersignal zur Verfügung steht.A Particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that the hardware blocks the fingers of a rake demodulator and code generators include. In this case, the entire rake demodulator only which supplies a system-wide single reference time trigger signal. This one reference time trigger signal preferably shows the timing the beginning of the pilot channel, in particular CPICH (Common Pilot Channel) in the UMTS standard, the first detected base station (Reference base station). This will ensure that the earliest possible Time during the signal acquisition - namely already after synchronization with the first base station - the reference time trigger signal for disposal stands.
Nach Anspruch 6 und 15 besteht ein weiterer Aspekt der Erfindung darin, dass das Referenzzeit-Triggersignal an den Sendezeitpunkt im Mobilfunkempfänger gekoppelt wird. Im UMTS-Standard wird als Zeitreferenz für die Mobilstation nicht der Empfangszeitpunkt (Rahmenbeginn des CPICH-Kanals), sondern der Sendezeitpunkt definiert. Dieser ist gegenüber dem Rahmenbeginn des CPICH-Kanals um eine Zeitdifferenz von 1024 Chips verschoben. Im Verlauf der Verbindung kann der Sendezeitpunkt jedoch mit einer definierten Rate verändert werden. Insbesondere wird diese Prozedur durchgeführt, wenn die Referenz-Basisstation wegfällt und eine andere Basisstation als Referenz-Basisstation gewählt werden muss. In diesem Fall wird der Sendezeitpunkt sukzessive (mit einer vordefinierten Maximal-Änderungsrate) geändert bzw. nachgeführt, bis am Ende der Prozedur der Sendezeitpunkt in einem zeitlichen Abstand von 1024 Chips zum Rahmenbeginn des CPICH-Kanals der neuen Referenz-Basisstation liegt.To Claims 6 and 15 is a further aspect of the invention in that in that the reference time trigger signal is coupled to the transmission time in the mobile radio receiver becomes. In the UMTS standard is as time reference for the mobile station is not the time of reception (frame start of the CPICH channel), but the transmission time defined. This is opposite the Frame start of the CPICH channel by a time difference of 1024 chips postponed. However, in the course of the connection, the transmission time may be be changed at a defined rate. In particular, this procedure is performed when the reference base station disappears and another base station to be selected as the reference base station got to. In this case, the transmission timing is successively (with a predefined maximum rate of change) changed or tracked, until the end of the procedure the transmission time in a temporal Distance of 1024 chips to begin the CPICH channel of the new Reference base station is located.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung kennzeichnet sich durch einen einem Rake-Finger zugeordneten Code-Generator zur Erzeugung eines Spreizcodes zum Entspreizen einer in einem der Rake-Finger prozessierten Wegekomponente eines Signals, wobei der Code-Generator den Port zur Eingabe von Offset-Parametern und den Timing-Eingang umfasst, und ferner den für den Rake-Finger vorgesehenen Spreizcode zu einem Zeitpunkt erzeugt, welcher abhängig ist von dem Referenzzeit-Triggersignal und dem diesem Rake-Finger zugeordneten Offset-Parameter. Bei dieser Lösung erfolgt eine Programmierung des Code-Generators durch den Offset-Parameter bezugnehmend auf den durch das Referenzzeit-Triggersignal vorgegebenen systemweit gültigen Trigger-Zeitpunkt.A further preferred embodiment The invention is characterized by a code generator associated with a rake finger for generating a spreading code for despreading one in one of Rake fingers processed path component of a signal, wherein the Code generator the port for input of offset parameters and the timing input includes, and further for generates the rake finger provided spreading code at a time, which depends is from the reference time trigger signal and associated with this rake finger Offset parameter. In this solution takes place a programming of the code generator by the offset parameter referring to the system wide predetermined by the reference time trigger signal valid Trigger time.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments and refinements of the invention are in the subclaims specified.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:The Invention will now be described with reference to an embodiment with reference closer to the drawing explains; in this shows:
Die
Die
Rake-Komponente RD1 umfasst einen Interpolator TVI (Time Variant
Interpolator), eine Entspreizungsstufe DS, die das interpolierte
Signal mit einem Scrambling-Code und einem Channelization-Code entspreizt,
eine Integrate&Dump-Einheit I&D, welche eine
Integration der entspreizten Chips über eine Symbolzeitdauer vornimmt
(d. h. es werden jeweils sf Chips addiert und der dabei gewonnene Wert
als Symbol ausgegeben; sf bezeichnet den Spreizfaktor des Channelization-Codes)
und einen Multiplizierer M, welcher die von der Einheit I&D erhaltenen Symbole
mit einem Kanalgewicht multipliziert. Die Ausgänge der Rake-Komponenten RD1, RD2,
..., RDN werden einem Kombinierer (Maximum-Ratio-Combiner) MRC zugeleitet,
welcher diejenigen Symbole, welche (zwar über unterschiedliche Ausbreitungswege
empfangen und möglicherweise auch
von unterschiedlichen Basisstationen ausgesendet aber) demselben
Signal zugeordnet sind, addiert. Am Ausgang
Die
Entspreizungsstufe DS kann durch zwei seriell angeordnete Entspreizungs-Einheiten
(Multiplizierer) DSCR und DCHN reali siert sein. Die Entspreizungs-Einheit
DSCR führt
das sogenannte De-Scrambling (Entwürfeln) der erhaltenen Folge von
Chip-Werten durch. (Sofern es sich bei den im Speicher RAKE_RAM
abgelegten Abtastwerten um Halb-Chips handelt, bewirkt der Interpolator
TVI eine Ratenerniedrigung um den Faktor 2, so dass am Eingang der
Entspreizungsstufe DS stets Chip-Werte vorliegen.) Hierzu wird der
Entspreizungs-Einheit DSCR von einem Scrambling-Code-Generator SCR_GEN über die
Datenverbindung
Wie allgemein bekannt, werden Scrambling-Codes verwendet, um Signale, die von unterschiedlichen Basisstationen stammen, unterscheidbar zu machen. Genauer werden die von einer bestimmten Basisstation ausgesandten Signale senderseitig mit einem Basisstation-spezifischen Scrambling-Code multipliziert. Durch das De-Scrambling in der Entspreizungs-Einheit DSCR wird die betrachtete Rake-Komponente RD1 einer bestimmten Basisstation zugeordnet.As generally known, scrambling codes are used to generate signals, which come from different base stations, distinguishable close. More precise are those of a particular base station emitted signals transmitter side with a base station-specific Scrambling code multiplied. By de-scrambling in the despreading unit DSCR becomes the considered Rake component RD1 of a particular base station assigned.
Die
De-Channelization-Einheit DCHN nimmt eine Entspreizung bezüglich des
Channelization-Codes vor. Sie wird also (in hier nicht näher dargestellter Weise)
mit einem Channelization-Code gespeist. Die hierfür verwendete
Schaltung umfasst einen Channelization-Code-Generator. Sie entspricht
der Schaltung für
das De-Scrambling und ist in
Anstelle
der in
Die
(bekannte) Funktionsweise des Rake-Empfängers RK besteht darin, dass
jeder Rake-Finger durch ein eingangsseitig vorhandenes Verzögerungsglied
auf einen bestimmten Ausbreitungsweg ”gesetzt” wird, d. h. dass die Ausbreitungsweg-Verzögerungen,
welche aufgrund der Mehrwegeausbreitung eines von einer Basisstation
ausgesandten Signals auftreten, am Eingang jedes Rake-Fingers kompensiert
werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
geschieht dies dadurch, dass die über den Eingang
Im
Folgenden wird die Programmierung des Adressgenerators AD_GEN und
des Scrambling-Code-Generators SCR_GEN mittels Parameterwerten, welche
von dem DSP über
die Datenverbindung
CPICHCPICH
Jede Basisstation sendet gemäß Kapitel 5.3.3.1.1. der oben genannten Spezifikation genau einen CPICH pro Zelle aus. Dieser eine CPICH ist für die gesamte Zelle gültig. Der von einer Basisstation mit dem Index 0 ausgesandte CPICH wird im Folgenden als CPICH_BS(0) bezeichnet, und der von einer Basisstation mit dem Index 1 ausgesandte CPICH wird im Folgenden als CPICH_BS(1) bezeichnet. Da für sämtliche CPICH der gleiche Channelization-Code eingesetzt Wird, unterscheiden sich die von unterschiedlichen Basisstationen ausgesandten CPICH lediglich durch ihren Sramblingcode.each Base station transmits according to chapter 5.3.3.1.1. of the above specification exactly one CPICH per cell. This one CPICH is for the entire cell valid. The CPICH sent from a base station with the index 0 becomes hereinafter referred to as CPICH_BS (0) and that of a base station CPICH sent with the index 1 is referred to below as CPICH_BS (1) designated. Therefore all CPICH uses the same channelization code the CPICH sent from different base stations only by their Sramblingcode.
Ein Rahmen des CPICH-Kanals dauert 10 ms. Der Rahmen umfasst 15 Zeitschlitze. Gemäß der oben genannten UMTS-Spezifikation enthält jeder Zeitschlitz 2560 Chips. Die Rahmenzeitdauer beträgt somit 38400 Chip-Zeitdauern. Innerhalb eines Zeitschlitzes werden 10 Symbole (10 × 256 Chips) des CPICH-Kanals ausgesandt.One The CPICH channel takes 10 ms. The frame comprises 15 time slots. According to the above UMTS specification, each timeslot contains 2560 chips. The frame period is thus 38400 chip durations. Within a time slot will be 10 symbols (10x256 Chips) of the CPICH channel.
Nach der Zeitschlitz- und Rahmensynchronisation werden die Zellen-spezifischen CPICH-Kanäle einem Prozess des Matched-Filtering unterzogen. In Halb-Chip-Abständen werden z. B. 512 aufeinanderfolgende Halb-Chip-Empfangsdaten mit den bekannten CPICH-Symbolen Zellen-spezifisch (die Zellen werden durch den Scrambling-Code unterschieden) korreliert und aufintegriert. Aus der Leistungsverteilung der Korrelationsergebnisse in Abhängigkeit von dem Anfangszeitpunkt der Korrelation lassen sich die Mehrwegekomponenten der Ausbreitung innerhalb der betreffenden Zelle erkennen. Dasselbe Verfahren wird für alle bekannten Zellen wiederholt.To time slot and frame synchronization become the cell-specific ones CPICH channels one Process of matched filtering subjected. In half-chip intervals be z. B. 512 consecutive half-chip receive data the known CPICH symbols cell-specific (the cells are distinguished by the scrambling code) correlates and integrates. From the power distribution of the correlation results in dependence from the beginning of the correlation, the multipath components can be used detect the spread within the cell in question. The same thing Procedure is for all known cells repeated.
In
den
DPCHDPCH
Nutzdaten
werden in UMTS über
die teilnehmerspezifischen (dedizierten) Downlink-Kanäle DPCH
(Dedicated Physical Channel) übertragen.
Die Rahmen der DPCH-Kanäle
sind in den
- frame_offset(i)
- Zeitversatz des DPCH_BS(i)-Rahmens gegenüber dem CPICH_BS(i)-Rahmen für die Basisstation BS(i) mit dem Index i.
- frame_offset (i)
- Time offset of the DPCH_BS (i) frame from the CPICH_BS (i) frame for the base station BS (i) with the index i.
Der Zeitversatz frame_offset(i) wird von der jeweiligen Basisstation BS(i) mitgeteilt. Die Werte frame_offset(i) sind im Empfänger somit für alle überwachten Basisstationen der Indizes i bekannt. Es gilt frame_offset(i) = n(i)·256 Chips, wobei n(i) = 1, 2, 3, ..., d. h. der Zeitversatz zwischen den Rahmen-Zeitlagen der DPCH- und CPICH-Kanäle einer Basisstation ist jeweils ein ganzzahliges Vielfaches der Symboldauer im CPICH-Kanal.Of the Time Offset frame_offset (i) is from the respective base station BS (i) communicated. The values frame_offset (i) are thus in the receiver for all monitored Base stations of indices i known. It is frame_offset (i) = n (i) · 256 Chips, where n (i) = 1, 2, 3, ..., d. H. the time offset between the frame timings of the DPCH and CPICH channels of a base station are respectively an integer multiple of the symbol duration in the CPICH channel.
Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt B_TS die Demodulation sowohl des DPCH_BS(0) Kanals als auch des DPCH_BS(1) Kanals in dem Rake-Empfänger gestartet werden soll – beispielsweise weil über beide Kanäle dasselbe Signal übertragen wird und beide Kanäle für die Demodulation ausgenutzt werden sollen – werden erfindungsgemäß die folgenden Schritte ausgeführt:If at a given time B_TS the demodulation of both the DPCH_BS (0) Channels as well as the DPCH_BS (1) channel in the Rake receiver for example because of both channels the same signal is transmitted and both channels for the Demodulation to be exploited - according to the invention, the following Steps performed:
1. Vorgabe einer einheitlichen Zeitbasis:1. Specification of a uniform time base:
Das über die
Signalleitung
Der
zuerst identifizierte Zeitrahmen CPICH_BS(0) legt also die universelle
Zeitbasis in dem Empfänger
fest. Der gewünschte
Startzeitpunkt für
die Demodulation orientiert sich an diesem Referenzzeit-Triggersignal
und beträgt
somit B_TS. In den
Dieses Referenzzeit-Triggersignal bleibt gültig, solange diese Basisstation BS(0) vom Empfänger empfangen wird. Sobald der Empfang des CPICH_BS(0) verloren geht, wird das Referenzzeit-Triggersignal mit einer vordefinierten Maximalrate nachgeführt und indirekt über den neuen Sendezeitpunkt bezüglich des CPICH-Rahmenanfangs einer anderen, durch Higher Layer mitgeteilten Basisstation definiert. In der Folgezeit bestimmt dann diese andere Basisstation die Zeitbasis im Empfänger.This Reference time trigger signal remains valid as long as this base station BS (0) received by the receiver becomes. As soon as the reception of the CPICH_BS (0) is lost, the Reference time trigger signal with a predefined maximum rate tracked and indirectly via the new transmission time with respect to of the CPICH frame start of another, communicated by Higher Layer Base station defined. In the following years then determines this other Base station the time base in the receiver.
2. Programmierung des Scrambling-Code-Generators SCR_GEN für die Scrambling-Code-Erzeugung:2. Programming the scrambling code generator SCR_GEN for the scrambling code generation:
Gemäß den im Standard TS 25.213 V4.3.0 in Kapitel 5.2.2 angegebenen Vorgaben für die Erzeugung von Scrambling-Codes im UMTS-Standard können 262143 unterschiedliche Scrambling-Codes erzeugt werden, die durch eine Nummer zwischen 0 und 262142 bezeichnet werden. Um eine Demodulation des Datenkanals DPCH_BS(i) mit einem bestimmten Scrambling-Code zu erreichen, muss dieser Scrambling-Code zum Zeitpunkt B_TS von dem Scrambling-Code-Generator SCR_GEN geladen sein. Der Ladezeitpunkt des Scrambling-Codes für den DPCH_BS(i)-Kanal bezieht sich aber nicht auf den Rahmenanfang des DPCH_BS(i)-Kanals, sondern auf den Rahmenanfang des zugehörigen CPICH_BS(i)-Kanals. Der Rahmenanfang des DPCH_BS(i)-Kanals ist um frame_offset(i) Zeiteinheiten gegenüber dem CPICH_BS(i)-Rahmen verschoben. Innerhalb des CPICH_BS(i)-Rahmens wird für jeden Chip ein komplexes Code-Wort durch den Scrambling-Code-Generator SCR_GEN geliefert, bis am Anfang eines neuen CPICH_BS(i)-Rahmens der Code-Generator mit dem ursprünglichen der Basisstation i zugeordneten Scrambling-Code geladen wird und die zyklische Erzeugung der Scrambling-Code-Worte fortgesetzt wird.According to the im Standard TS 25.213 V4.3.0 specified in chapter 5.2.2 for the Generation of scrambling codes in the UMTS standard can be 262143 different scrambling codes are generated by a Number between 0 and 262142. To a demodulation of the data channel DPCH_BS (i) with a specific scrambling code To reach this scrambling code at time B_TS of be loaded to the scrambling code generator SCR_GEN. The loading time the scrambling code for the However, DPCH_BS (i) channel does not refer to the beginning of the frame DPCH_BS (i) channel, but to the beginning of the frame of the associated CPICH_BS (i) channel. The frame start of the DPCH_BS (i) channel is frame_offset (i) time units across from moved to the CPICH_BS (i) frame. Within the CPICH_BS (i) frame is for each chip a complex code word through the scrambling code generator SCR_GEN delivered until at the beginning of a new CPICH_BS (i) frame the code generator with the original one the base station i associated scrambling code is loaded and the cyclic generation of the scrambling code words is continued.
Mit ”Laden des
Scrambling-Codes” ist
gemeint, dass die beiden Schieberegister des Code-Generators (Code-Generatoren
werden durch rückgekoppelte
Schieberegister realisiert; der Code-Generator für die Erzeugung von Scrambling-Codes
im UMTS-Standard
ist in Kapitel 5.2.2,
Es werden ferner die folgenden Bezeichnungen verwendet:
- SCR_CNR(i)
- Nummer des Scrambling-Codes der Basisstation mit dem Index i.
- B_SCR_CNR(i)
- Anfangswert des Scrambling-Codes zum Zeitpunkt B_TS (wird durch das Laden des Scrambling-Code-Generators mit SCR_CNR(i) und dem Vorlauf des Scrambling-Code-Generators um frame_offset(i) + start_offset(i) Zeiteinheiten erzeugt).
- R_TS(i)
- Zeitpunkt für das Laden des der Basisstation mit dem Index i zugeordneten nicht durch Vorlauf veränderten Scrambling-Codes der Nummer SCR_CNR(i) in den Scramblin-Code-Generator (immer am Rahmenbeginn des CPICH_BS(i)-Rahmens).
- SCR_CNR (i)
- Number of the scrambling code of the base station with the index i.
- B_SCR_CNR (i)
- Initial value of the scrambling code at time B_TS (generated by loading the scrambling code generator with SCR_CNR (i) and the lead of the scrambling code generator by frame_offset (i) + start_offset (i) time units).
- R_TS (i)
- Time for loading the SCR_CNR (i) scrambling code generator associated with the index i to the base station with the index i (always at the beginning of the frame of the CPICH_BS (i) frame).
Die Scrambling-Code-Nummer SCR_CNR(i) ist auf den Rahmenanfang des zugehörigen CPICH-Kanals CHPICH_BS(i) bezogen. Der Wert B_SCR_CNR(i) des Scrambling-Codes zum Zeitpunkt B_TS, d. h. mit Beginn der Demodulation, ergibt sich durch Laden des Scrambling-Code-Generators mit SCR_CNR(i) und dem Vorlauf der im Generator vorhandenen rückgekoppelten Schieberegister um die Zeitdifferenz frame_offset(i) + start_offset(i). D. h., B_SCR_CNR(i) ist durch die relative Verzögerung zwischen den jeweiligen CPICH_BS(i)- und DPCH_BS(i)-Kanälen und dem Wert start_offset(i) bestimmt.The Scrambling code number SCR_CNR (i) is at the beginning of the frame of the associated CPICH channel CHPICH_BS (i). The value B_SCR_CNR (i) of the scrambling code at time B_TS, d. H. with the beginning of demodulation arises by loading the scrambling code generator with SCR_CNR (i) and the Forward the feedback shift registers present in the generator the time difference frame_offset (i) + start_offset (i). That is, B_SCR_CNR (i) is due to the relative delay between the respective CPICH_BS (i) and DPCH_BS (i) channels and determined by the value start_offset (i).
Aufgrund des notwendigen Vorlaufs des Scrambling-Code-Generators SCR_GEN für die Demodulation und der Definition des Scrambling-Codes als ein mit den CPICH_BS(i)-Grenzen zyklisch zu wiederholendes Muster, wird während der Demodulation ein Zeitpunkt R_TS(i) auftreten, an dem der Scrambling-Code-Generator wieder neu mit der Scrambling-Code-Nummer SCR_CNR(i) geladen werden muss. Wenn nicht die Verschiebung zwischen dem DPCH_BS(i)- und dem CPICH_BS(i)-Kanal gleich Null ist, wird dieser Zeitpunkt inmitten des DPCH_BS(i)-Rahmens liegen.by virtue of the necessary forerun of the scrambling code generator SCR_GEN for the Demodulation and the definition of the scrambling code as having a the CPICH_BS (i) boundaries cyclically repeating pattern becomes while demodulation a time R_TS (i) occur at which the scrambling code generator again newly loaded with the scrambling code number SCR_CNR (i). If not the shift between the DPCH_BS (i) and CPICH_BS (i) channels is zero, this time will be in the midst of the DPCH_BS (i) frame.
R_TS(i)
stimmt mit der Rahmen-Grenze des CPICH_BS(i)-Rahmens überein:
Die
zeitliche Verschiebung frame_offset(i) zwischen dem DPCH_BS(i)-
und dem CPICH_BS(i)-Kanal, die Verzögerungszeit der Demodulation
des DPCH_BS(i)-Kanals start_offset(i) werden dem Scrambling-Code-Generator
SCR_GEN über
die in
Der
Anfangswert der Scrambling-Code-Nummer zum Zeitpunkt B_TS ergibt
sich nach:
3. Programmierung des Adressgenerators AD_GEN für die Verzögerungskompensation3. Programming the address generator AD_GEN for the delay compensation
Die
in
- actframe_offset(i)
- zeitlicher Versatz zwischen dem Zeitpunkt des Rahmenanfangs DPCH_BS(0) und dem Zeitpunkt des Rahmenanfangs DPCH_BS(i)
- actframe_offset (i)
- time offset between the time of frame start DPCH_BS (0) and the time of frame start DPCH_BS (i)
Die
Ausbreitungsweg-Verzögerung actframe_offset(i)
ist eine im Empfänger
ermittelte Messgröße. Die
Werte für
actframe_offset(i) werden von dem DSP z. B. in Zeiteinheiten eines
Chips berechnet und über
die Datenverbindung
In Abhängigkeit von den erhaltenen Werten für die Ausbreitungsweg-Verzögerung actframe_offset(i) berechnet der Adressgenerator AD_GEN auf diese Weise für jeden Ausbreitungsweg zwischen jeder Basisstation des Active Set und dem Empfänger eine Leseadresse AD(1), ..., AD(N). Die unter den Adressen AD(1), ..., AD(N) abgespeicherten Abtastwerte werden gleichzeitig aus dem Speicher RAKE_RAM ausgelesen. Wie bereits erläutert, bedeutet dies, dass der Speicher RAKE_RAM innerhalb einer Chip-Zeitdauer bis zu 2·N mal ausgelesen wird (sofern alle Rake-Komponenten RD1, RD2, ..., RDN aktiv sind und jeweils zwei Halb-Chips pro Chip-Zeitdauer und Rake-Komponente ausgelesen werden), so dass in jedem Chip-Zeittakt für jede Rake-Komponente RD1, RD2, ..., RDN hinter dem Interpolator TVI ein Abtastwert bereit steht. Die Größe des Speichers RAKE_RAM muss dabei so gewählt werden, dass die Abtastwerte für sämtliche Ausbreitungswege aller Zellen des Active Set in dem Speicher RAKE_RAM gleichzeitig verfügbar sind. D. h., dass der Speicher RAKE_RAM bei Abspeicherung von Halb-Chips eine größere Anzahl von Speicherplätzen als der maximale Wert von 2·actframe_offset(i) aufweisen muss (eine Speichergröße für 400 Chips ist ausreichend).Depending on the values obtained for the propagation path delay actframe_offset (i), the address generator AD_GEN computes a read address AD (1), ..., AD (N) for each propagation path between each base station of the Active Set and the receiver in this way. The samples stored under the addresses AD (1), ..., AD (N) are simultaneously read from the memory RAKE_RAM. As already explained, this means that the memory RAKE_RAM is read out within a chip time period up to 2 × N times (if all rake components RD1, RD2,..., RDN are active and in each case two half chips per chip). Time duration and rake component), so that one sample is available in each chip clock for each rake component RD1, RD2,..., RDN after the interpolator TVI. The size of the memory RAKE_RAM must be chosen so that the samples for all propagation paths of all cells of the Active Set in the memory RAKE_RAM are simultaneously available. That is, the memory RAKE_RAM must have a larger number of memory locations than the maximum value of 2 × actframe_offset (i) when storing half chips (a memory size for 400 chips is sufficient).
Die
Parameter actframe_offset(i) bezeichnen nur die relativen Zeitdifferenzen
der verschiedenen Mehrwege-Komponenten zueinander. Diese relativen
Zeitangaben müssen
auf eine absolute Zeitangabe bezogen werden. Hierzu werden mit dem
Parameter frame_offset(0) die relativen Zeitangaben auf den CPICH-Rahmen-Beginn der
Referenz-Basisstation referenziert. In diesem Fall werden die Parameter
actframe_offset(i) und frame_offset(0) über die Datenverbindung
Die
Datenverbindung
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