DE60110452T2

DE60110452T2 - Zeitanpassung in einem cdma-system

Info

Publication number: DE60110452T2
Application number: DE60110452T
Authority: DE
Inventors: Andy Girton THURSTON
Original assignee: Ubinetics Ltd
Current assignee: Ubinetics VPT Ltd
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-11-02
Also published as: US7443939B2; GB2369017A; KR20030059234A; WO2002039607A1; DE60110452D1; GB0027540D0; GB2369017B; CN1248423C; AU2002210752A1; GB2369017B8; US20040081262A1; EP1334564A1; EP1334564B1; ATE294466T1; JP2004523145A; CN1483247A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zeitanpassung eines Empfängers mit einem empfangenen Signal. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Bestimmung der Position einer bekannten Synchronisationsmarkierung oder einer Datenfolge in einem empfangenen Signal zur Vereinfachung der Durchführung weiterer Vorgänge (wie etwa der Frequenzfestlegung und der Datendekodierung des empfangenen Signals.
Die Struktur des Datenübertragungsblocks eines empfangenen Signals, beispielsweise eines Mobiltelefons, ist in 1 dargestellt. Das empfangene Signal umfallt eine Abfolge aufeinanderfolgender Signalteile, jeweils mit einer bestimmten Dauer. Jeder Signalteil umfallt ein Paar von Werten I (phasengleich) und Q (Blindkomponente), und in diesem Sinne ist jeder Signalteil r eine komplexe Zahl r = r_x + j r_y, wobei r_x und r_y jeweils die Werte I und Q darstellen, die der Signalteil enthält. Man kann sich jedes der IQ-Signalteil-Paare als ein Symbol vorstellen. Wie in 1 dargestellt ist, umfaßt die Datenübertragungsblock-Struktur einen Datenübertragungsblock, der 38.400 Signalteile lang ist. Der Datenübertragungsblock wird durch 15 aufeinanderfolgende Leistungssteuerungs-Perioden (PCP) gebildet, die jeweils 2.560 Signalteile lang sind. Jede PCP umfaßt 10 aufeinanderfolgende Fenster, die jeweils 256 Signalteile lang sind. Eines der Fenster (in jeder PCP) enthält ein Synchronisationswort (SW), dessen Länge 256 Signalteile oder Symbole beträgt.
Die Vorrichtung, die das Signal in 1 empfängt, durchsucht das empfangene Signal nach dem Synchronisationswort (SW), so dass der Empfänger sich selbst zeitlich an das empfangene Signal anpassen kann, um eine Frequenzfestlegung und eine korrekte Dekodierung der empfangenen Informationen zu erreichen.
Die herkömmlichen Verfahren zur Zeitanpassung eines Empfängers mit einem empfangenen Signal sind zeitaufwendig und rechenintensiv.
Ein Beispiel für eine vorbekannte Synchronisation wird durch die US 6, 069, 915 gegeben. Sie offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Synchronisation eines Empfängers mit einem empfangenen Signal, das eine Abfolge von Signalteilen enthält. Der lokale Code wird mit einer Anzahl von Proben des empfangenen Signals korreliert. Sobald das Ergebnis eine Schwelle überschreitet, ist die Synchronisation abgeschlossen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Probleme zu überwinden.
Gemäß einem Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zur Synchronisation eines Empfängers mit einem empfangenen Signal, das eine Abfolge von Signalteilen umfaßt, die in aufeinander folgenden Perioden angeordnet sind, welches Verfahren die Korrelation eines Synchronisationsworts mit zumindest einer Periodenlänge des empfangenen Signals umfaßt, sowie das Sammeln der Korrelationsergebnisse zur Erzeugung erster kumulativer Korrelationsergebnisse, das Beenden des Sammelns der ersten kumulativen Korrelationsergebnisse nach der Verarbeitung einer Anzahl von Periodenlängen, wenn die ersten kumulativen Korrelationsergebnisse eine Schwelle überschreiten, Untersuchen der ersten kumulativen Korrelationsergebnisse zur Durchführung einer ersten Bestimmung der Position des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal, Verschieben der Anfänge der Periodenlängen zur Erzeugung verschobener Längen, Korrelation des Synchronisationswortes mit der Anzahl verschobener Längen zur Erzeugung zweiter kumulativer Korrelationsergebnisse und Untersuchen der zweiten kumulativen Korrelationsergebnisse zur Durchführung einer zweiten Bestimmung der Position des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal.
Gemäß einem damit verbundenen Aspekt schafft die Erfindung ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Synchronisation eines Empfängers mit einem empfangenen Signal, welches eine Abfolge von Signalteilen umfaßt, die in aufeinanderfolgenden Perioden angeordnet sind, welche Vorrichtung eine Korrelationseinrichtung zur Korrelation eines Synchronisationswortes mit zumindest einer Periodenlänge des empfangenen Signals umfaßt, sowie eine Sammeleinrichtung zum Sammeln der Korrelationsergebnisse zur Erzeugung erster kumulativer Korrelationsergebnisse, eine Beendigungseinrichtung zum Beenden des Sammels der ersten kumulativen Korrelationsergebnisse nach Verarbeitung einer Anzahl von Periodenlängen, wenn die ersten kumulativen Korrelationsergebnisse eine Schwelle überschreiten, eine Untersuchungseinrichtung zur Untersuchung der ersten kumulativen Korrelationsergebnisse zur Durchführung einer ersten Bestimmung der Position des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal, und eine Verschiebungseinrichtung zum Verschieben der Anfänge der Periodenlängen zur Erzeugung verschobener Längen, welche Korrelationseinrichtung dazu vorgesehen ist, das Synchronisationswort mit der Anzahl der verschobenen Längen zur Erzeugung zweiter kumulativer Korrelationsergebnisse zu korrelieren, und welche Untersuchungseinrichtung dazu vorgesehen ist, die zweiten kumulativen Korrelationsergebnisse zur Durchführung einer zweiten Bestimmung der Position des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal zu untersuchen.
Da der Korrelationsprozeß beendet werden kann, wird der Synchronisationsvorgang effizienter durchgeführt. Da ferner die Korrelation wieder für andere Referenzrahmen der Periodenlängen durchgeführt werden kann, kann die Position des Synchronisationsworts in dem empfangenen Signal mit größerer Genauigkeit lokalisiert werden.
Es wird angemerkt, dass die Anfänge der Periodenlängen wieder verschoben werden können, so dass einer oder mehrere weitere unterschiedliche Referenzrahmen der Periodenlängen zur Erzeugung zusätzlicher kumulativer Korrelationsergebnisse erhalten werden, was zu noch weiteren Bestimmungen der Position des Synchronisationsworts führt.
In einer Ausführungsform werden die unterschiedlichen Referenzrahmen, die für die Periodenlängen verwendet werden, gegeneinander um Bruchteile eines Signalteils verschoben.
Der Sammelvorgang zur Erzeugung der zweiten kumulativen Korrelationsergebnisse ist auf die gleiche Anzahl von Periodenlängen beschränkt, wie bei der Erzeugung der ersten kumulativen Korrelationsergebnisse. Ein weiterer Vorteil kann sich aus der Tatsache ergeben, dass die ersten und zweiten kumulativen Korrelationsergebnisse auf der Grundlage der gleichen Anzahl von Periodenlängen erzeugt worden sind. Das heißt, dass in dem Fall, in welchem die ersten und zweiten kumulativen Korrelationsergebnisse zur Lokalisation des Synchronisationsworts in dem empfangenen Signal miteinander vergli chen werden, ein Satz kumulativer Korrelationsergebnisse nicht gegenüber dem anderen vorgezogen wird.
Die bei der Beendigung verwendete Schwelle kann vorbestimmt oder dynamisch bestimmt sein.
Bei dem Synchronisationsvorgang arbeitet der Empfänger auf einem Testabschnitt des Eingangssignals, der zumindest eine Periodenlänge andauert. Vorzugsweise arbeitet der Empfänger auf einem Abschnitt mit einer Dauer von 3 bis 8 Periodenlängen. Es versteht sich, dass die Anzahl der bei dem Korrelationsvorgang verwendeten Periodenlängen vermindert wird, wenn die Beendigung stattfindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Empfänger ein UMTS-Empfänger, und das Synchronisationswort ist eine primäre Synchronisationssequenz PSCH.
Es ist offensichtlich, dass eine Periodenlänge nicht mit den Perioden des empfangenen Signals synchronisiert werden muß.
Lediglich beispielhaft wird nun eine Ausführungsform der Erfindung anhand der folgenden beigefügten Figur beschrieben:
1 illustriert den Aufbau des Übertragungsblocks eines empfangenen Signals.
Bei dieser Ausführungsform arbeitet der Empfänger an einem Signal mit der Übertragungsblock-Struktur, die weiter oben mit Bezug auf 1 beschrieben wurde. Der Empfänger führt den Synchronisationsvorgang durch, indem er auf einer Testlänge des empfangenen Signals arbeitet, die (nach vorgegebenen Kriterien) 6 PCP lang ist.
Der Empfänger korreliert das SW mit der PCP-Länge unter Verwendung folgender Gleichung:
Hierbei ist:
S_i eine skalare Größe, die den i-ten Signalteil des SW bezeichnet;
r_x
(i+k) bezeichnet die phasengleiche Komponente des (i+k)-ten Signalteils
(r_(i+k)) der PCP-Länge des Testabschnitts; und
r_{y (i+k)} bezeichnet die Blindkomponente des (i+k)-ten Signalteils (r_(i+k)) der PCP-Länge des Testabschnitts.
Das Korrelationsergebnis wird mit dem Buchstaben P bezeichnet (für "power", da das Ergebnis der Multiplikation das Quadrat der Signalgröße ist, welches dimensional einer Leistung entspricht. Der Index k bezeichnet, dass der Korrelationswert P erzeugt wird durch Multiplikation der Signalteile des SW mit Signalteilen k bis k+225 der PCP-Länge. Der Korrelationswert für P_k wäre hoch, wenn r_k der erste Signalteil des Auftretens des SW in der PCP-Länge wäre. Der Korrelationsvorgang kann bei jedem Signalteil des empfangenen Signals wiederholt werden, um zu überprüfen, ob das SW in der PCP-Länge bei diesem Signalteil aufgetreten ist, d.h., P_k kann berechnet werden für jedes k = 0 bis 2559. Somit wird eine Anordnung von 2560 P-Werten für die PCP-Länge erzeugt. Diese Anordnung wird die "Leistungs"-Anordnung genannt.
Um ein Maß der Mittlung in den Vorgang einzuführen, werden die Werte P_k für die nächste PCP-Länge des Testabschnitts berechnet. Die neue Leistungsanordnung wird mit der vorhergehenden Leistungsanordnung summiert, um eine kumulative Leistungsanordnung zu erzeugen. In der kumulativen Leistungsanordnung enthält das k-te Element die Summe der k-ten Leistungswerte der ersten und zweiten PCP-Längen.
Der Vorgang wird dann durch Berechnung vier weitere P_k-Anordnungen fortgesetzt, so dass alle 6 PCP-Längen des Testabschnitts des empfangenen Signals erzeugt werden. Jedesmal, wenn ein neuer P_k-Wert erzeugt wird, wird er zu dem k-ten Wert der kumulativen Leistungsanordnung addiert. Nachdem alle 6 PCP-Längen verarbeitet worden sind, wird die kumulative Leistungsanordnung zu der resultierenden Leistungsanordnung. Der größte Wert der resultierenden Anordnung kann den ersten Signalteil des Auftretens des SW in dem empfangenen Signal identifizieren, so dass eine Synchronisation des Empfängers mit dem empfangenen Signal ermöglicht wird.
Es ist möglich, die Signalteil-Grenzen in dem Testabschnitt um den Versatz einer Signalteil-Hälfte zu verschieben. Der Korrelationsvorgang kann dann wiederholt werden, wobei eine Leistungsanordnung für jede PCP-Länge errechnet und eine weitere resultierende Leistungsanordnung aufgebaut wird. Diese neue resultierende Leistungsanordnung wird einen Maximalwert enthalten, der den ursprünglichen Signalteil des SW in dem empfangenen Signal anzeigt. Die Maximalwerte der ursprünglichen resultierenden Leistungsanordnung und der neuen resultierenden Leistungsanordnung können verglichen werden, und der Größere der beiden kann dazu verwendet werden, die Position des anfänglichen Signalteils des SW in dem empfangenen Signal anzuzeigen. Es wird angenommen, dass dies ein Weg ist, die Auflösung des Vorgangs der Lokalisierung des SW in dem empfangenen Signal zu vergrößern. Ferner ist anzunehmen, dass die Signalteil-Grenzen in dem Testabschnitt um weitere Bruchteile eines Signalteils verschoben werden könnten. Tatsächlich könnte eine resultierende Leistungsanordnung für jede aus einer beliebigen Anzahl von Versätzen berechnet werden (wobei jeder Versatz ein anderer Bruchteil eines Signalteils ist), um die Auflösung weiter zu verbessern.
Um die Bestimmung der SW-Position in dem empfangenen Signal zu beschleunigen, wird eine Beendigungsentscheidung in dem Vorgang der Berechnung einer resultierenden Leistungsanordnung verwendet. Vor dem Beginn einer Berechnung einer P_k-Anordnung für jede der zweiten und nachfolgenden PCP-Längen (hier, der zweiten bis sechsten PCP-Längen) überprüft der Empfänger die kumulative Leistungsanordnung zur Bestimmung, ob eines der darin enthaltenen k-Elemente eine Schwelle überschreitet. Falls dies der Fall ist, wird die kumulative Leistungsanordnung die resultierende Leistungsanordnung, und keine weiteren PCP-Längen werden bei der Erzeugung dieser resultierenden Leistungsanordnung verarbeitet.
Wenn mehrere resultierende Leistungsanordnungen erzeugt werden (auf Grundlage der unterschiedlichen Versätze von Bruchteilen eines Signalteils), muß offensichtlich jede resultierende Anordnung auf der gleichen Anzahl akkumulierter Leistungsanordnungen P_k (oder PCP-Längen) basieren. Andernfalls könnten die resultierenden Leistungsanordnungen nicht auf einer guten Grundlage zur Bestimmung der Position des Synchronisationsworts des empfangenen Signals verglichen werden. Wenn daher die Beendigung der Anzahl der verarbeiteten PCP-Längen bei der Erzeugung der ersten resultierenden Leistungsanordnung auftritt, wird dieselbe Beendigung bei der Erzeugung aller nachfolgenden resultierenden Leistungsanordnungen angewandt (ohne Rückgriff auf den Schwellen-Vergleich).

Claims

Verfahren zur Synchronisation eines Empfängers mit einem empfangenen Signal, das eine Folge von Signalteilen umfallt, die in aufeinanderfolgenden Perioden angeordnet sind, welches Verfahren die Korrelation eines Synchronisationswortes mit zumindest einer Periodenlänge des empfangenen Signals umfaßt, sowie das Sammeln der Korrelationsergebnisse zur Erzeugung erster kumulativer Korrelationsergebnisse, das Beenden des Sammelns der ersten kumulativen Korrelationsergebnisse nach der Verarbeitung einer Anzahl von Periodenlängen, wenn die ersten kumulativen Korrelationsergebnisse eine Schwelle überschreiten, Untersuchen der ersten kumulativen Korrelationsergebnisse zur Durchführung einer ersten Bestimmung der Position des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal, Verschieben der Anfänge der Periodenlängen zur Erzeugung verschobener Längen, Korrelation des Synchronisationswortes mit der Anzahl verschobener Längen zur Erzeugung zweiter kumulativer Korrelationsergebnisse und Untersuchen der zweiten kumulativen Korrelationsergebnisse zur Durchführung einer zweiten Bestimmung der Position des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Anfänge der Periodenlängen um einen Bruchteil eines Signalteils verschoben sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt der Korrelation des Synchronisationswortes mit einer Periodenlänge die Erzeugung eines Korrelationswerts für jede Signalteilposition in der Periodenlänge durch Korrelation des Synchronisationswortes mit einer Abfolge von Signalteilen umfallt, die bei dieser Signalteil-Position beginnt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem das Sammeln der Korrelationsergebnisse das Summieren der Korrelationswerte umfallt, die von einer Signalteil-Position in unterschiedlichen Periodenlängen abgeleitet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem der Schritt der Untersuchung der kumulativen Korrelationsergebnisse die Lokalisierung eines maximalen Korrelationswerts in den kumulativen Korrelationsergebnissen umfallt.
Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem im Schritt der Untersuchung der kumulativen Korrelationsergebnisse ein lokalisierter maximaler Korrelationswert als Anzeichen für den Beginn des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal interpretiert wird.
Computerprogramm zur Realisierung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Vorrichtung zur Synchronisation eines Empfängers mit einem empfangenen Signal, welches eine Abfolge von Signalteilen umfaßt, die in aufeinanderfolgenden Perioden angeordnet sind, welche Vorrichtung eine Korrelationseinrichtung zur Korrelation eines Synchronisationswortes mit zumindest einer Periodenlänge des empfangenen Signals umfaßt, sowie eine Sammeleinrichtung zum Sammeln der Korrelationsergebnisse zur Erzeugung erster kumulativer Korrelationsergebnisse, eine Beendigungseinrichtung zum Beenden des Sammels der ersten kumulativen Korrelationsergebnisse nach Verarbeitung einer Anzahl von Periodenlängen, wenn die ersten kumulativen Korrelationsergebnisse eine Schwelle überschreiten, eine Untersuchungseinrichtung zur Untersuchung der ersten kumulativen Korrelationsergebnisse zur Durchführung einer ersten Bestimmung der Position des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal, und eine Verschiebungseinrichtung zur Verschiebung der Anfänge der Periodenlängen zur Erzeugung verschobener Längen, welche Korrelationseinrichtung dazu vorgesehen ist, das Synchronisationswort mit der Anzahl der verschobenen Längen zur Erzeugung zweiter kumulativer Korrelationsergebnisse zu korrelieren und welche Untersuchungseinrichtung dazu vorgesehen ist, die zweiten kumulativen Korrelationsergebnisse zur Durchführung einer zweiten Bestimmung der Position des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal zu untersuchen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der die Verschiebungseinrichtung dazu vorgesehen ist, die Anfänge der Periodenlängen um den Bruchteil eines Signalteils zu verschieben.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem die Korrelationseinrichtung dazu vorgesehen ist, einen Korrelationswert für jede Signalteil-Position in der Periodenlänge zu erzeugen, durch Korrelation des Synchronisations wortes mit einer Abfolge von Signalteilen, die bei dieser Signalteil-Position beginnt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, bei der die Sammeleinrichtung dazu vorgesehen ist, die Korrelationswerte zu summieren, die für eine Signalteil-Position in unterschiedlichen Periodenlängen abgeleitet werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, bei der die Untersuchungseinrichtung dazu vorgesehen ist, einen maximalen Korrelationswert in den kumulativen Korrelationsergebnissen zu lokalisieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der die Untersuchungseinrichtung dazu vorgesehen ist, einen maximalen Korrelationswert als den Beginn des Synchronisationswortes in dem empfangenen Signal zu interpretieren.