DE60131054T2

DE60131054T2 - Gerät und Verfahren zur Suche einer Basisstation in einem asynchronen mobilen Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60131054T2
Application number: DE2001631054
Authority: DE
Inventors: Won-Ho c/o Samsung Suwon-city Lee
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-09-09
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: CN1344117B; JP3714892B2; JP2002112319A; DE60131054D1; EP1187369B1; EP1187369A3; CN1344117A; US20020044538A1; US6894996B2; KR100342483B1; EP1187369A2; KR20020020546A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Mobilkommunikationssystem, und im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Durchführen einer Suche nach einer Basisstation in einem asynchronen Mobilkommunikationssystem.
Im Zuge der rasend schnellen Entwicklung der Mobilkommunikationstechnologie werden zukünftige Mobilkommunikationssysteme einen Datendienst und einen Bewegtbilderdienst ebenso wie den zum gegenwärtigen Zeitpunkt verfügbaren Sprachdienst bereitstellen. Die Standardisierung eines solchen Systems wird zum gegenwärtigen Zeitpunkt durchgeführt. Das zukünftige Mobilkommunikationssystem kann in ein synchrones Mobilkommunikationssystem, das durch die Vereinigten Staaten von Amerika angeführt wird und in ein asynchrones Mobilkommunikationssystem, das durch die Europäische Gemeinschaft angeführt wird, unterteilt werden. Das Europäische Mobilkommunikationssystem wird im Allgemeinen als „Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)" bezeichnet.
Das asynchrone UMTS-System muss eine Suche nach einer Basisstation (oder einer Zelle) durchführen, um über gegebene Synchronisationskanäle (Sync-Channels) Synchronisation mit einer spezifischen Basisstation zu erhalten. Die zwei Synchronisationskanäle für eine Suche nach einer Basisstation in einem UMTS-System sind in einem Downlink Physical Channel (DPCH) enthalten. Ein Kanal ist ein primärer Synchronisationskanal (P-SCH – primary sync channel), und der andere Kanal ist ein sekundärer Synchronisationskanal (S-SCH – secondary sync channel). Der SPEC in Verbindung mit dem UMTS-Synchronisationskanal kann in den Standards des European Telecommunications Standards Institute ETSI TS 25,211 TS 25,213, Ausgabe 99, nachgesehen werden. Wie dies in 1 dargestellt ist, hat der P-SCH eine Sequenzlänge von 256 Chips und bildet eine erste 256-Chipperiode eines jeden Schlitzes (1 Schlitz = 2560 Chips). Eine Mobilstation des UMTS-Systems erfasst unter Verwendung des P-SCH Slotzeit-Synchronisation.
Eine Mobilstation des UMTS-Systems führt die Suche nach dem primären Synchronisationskanal (P-SCH) vor der Suche nach dem sekundären Synchronisationskanal (S-SCH) durch. Nach der Slotzeit-Synchronisation durch die Suche nach dem P-SCH wird Framezeit-Synchronisation (Fsync) erfasst, und eine primäre Scramblingcodegruppe wird durch die Suche nach dem S-SCH bestimmt. Die Framezeit-Synchronisation Fsync und die Bestimmung der primären Scramblingcodegruppe PSCG durch die Suche nach dem S-SCH werden auf Basis der durch die Suche nach dem P-SCH erhaltenen Slotzeit-Synchronisation durchgeführt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Vorrichtung zum Durchführen der Suche nach dem S-SCH darstellt. Die Vorrichtung enthält eine Berechnungsvorrichtung zum Berechnen von über S-SCH empfangenen Signalstärkeindikatorwerten (RSSI – Received Signal Strength Indicator) 100, einen S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 102 und einen Sucher des sekundären Synchronisationskanals (S-SCH) 104.
In Bezug auf die 1 und 2 wird im Folgenden die Funktionsweise eines herkömmlichen S-SCH-Suchvorgangs beschrieben. In dem UMTS-System weist ein Frame eine Periode von 10 ms auf und enthält 15 Schlitze (SLOT#0-SLOT#14). Jeder Basisstation wird einer von 512 primären Scramblingcodes zugewiesen, und die Mobilstation muss zuerst die primäre Scramblingcodegruppe (PSCG) bestimmen, um die eindeutigen primären Scramblingcodes herauszufinden, die durch die jeweiligen Basisstationen verwendet werden. Die 512 primären Scramblingcodes werden mit 64 primären Scramblingcodegruppen (PSCG) verbunden, und jede PSCG enthält 8 primäre Scramblingcodes (512 = 64 × 8). In den 64 PSCGs enthält eine PSCG die primären Scramblingcodes #0-#7, eine 2^-te PSCG enthält die primären Scramblingcodes #8-#15, ..., und eine 64^-te PSCG enthält die primären Scramblingcodes #504-#511.
In dem Vorgang zum Suchen des sekundären Synchronisationskanals (S-SCH) durch die Mobilstation berechnet die S-SCH-RSSI-Berechnungsvorrichtung 100 16 Energiewerte E_m,k an einem m^–ten Slot (m = 1, 2, ...), wie dies durch die untenstehende Gleichung (1) ausgedrückt ist, um die Framezeit-Synchronisation (Fsync) zu erfassen und die primäre Scramblingcodegruppe (PSCG) zu bestimmen. Emk = [Em,k,l]2 + [Em,k,Q]2, k = 1, ..., 16 (1)
In Gleichung (1) zeigen r_I(m,i) und r_Q(m,i) ein i^–tes I-Kanalsignal und ein i^–tes Q-Kanalsignal an, die jeweils an einem m^–ten Slot empfangen wurden (wobei i = 0–255), und SSC_k(i) zeigt einen i–ten Chip eines k^–ten SSC (Sekundärer Synchronisationscode) an.
Die 16 Energiewerte E_m,k die durch die S-SCH-RSSI-Berechnungsvorrichtung 100 an jedem Slot berechnet worden sind, werden dem S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 102 bereitgestellt, der eine 15 × 16 große Matrix S aktualisiert, wie dies untenstehend dargestellt ist, wobei er die Energiewerte E_m,k verwendet. In der Matrix S, zeigt S_(i,j) ein Element in einer i^–ten Zeile und einer j^–ten Spalte an.
In dem Anfangszustand: S_(i,j) = 0, i = 1, 2, ...15 und j = 1, 2, ..., 16
an dem m^–ten Slot (m = 1, 2, 3, ...):
wenn (m mod 15) == 0
i = 15
ansonsten
i = (m mod 15);
S_(i,j) = S_(i,j) + E_(i,j);
Im folgenden Verlauf der Beschreibung wird die Matrix S als eine S-SCH-Energiematrix bezeichnet.
Die S-SCH-Energiematrix, die fortlaufend durch den S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 102 aktualisiert wird, wird dem Sucher 104 des sekundären Synchronisationskanals (S-SCH) bereitgestellt, wenn ein Befehl zum Starten der Suche Start_SEARCH (der von ,0' auf ,1' übergeht) zu vorgegebenen Zeitintervallen auf den Sucher 104 des sekundären Synchronisationskanals angewendet wird.
Der Sucher 104 des sekundären Synchronisationskanals erfasst die Framezeit-Synchronisation (Fsync) und bestimmt eine Nummer einer primären Scramblingcodegruppe PSCG_No, indem er die Suche nach dem S-SCH unter Verwendung der fortlaufend durch den S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 102 aktualisierten S-SCH-Energiematrix, einer SSC-Tabelle für den S-SCH, dargestellt in den 4A bis 4C, und der untenstehenden Gleichung (2) durchführt. Im Folgenden wird eine ausführliche Beschreibung dahingehend gegeben, wie die Framezeit-Synchronisation (Fsync) zu erfassen und die Nummer der primären Scramblingcodegruppe No_PSCG zu bestimmen ist.
Als ein typisches Verfahren zum Suchen des sekundären Synchronisationskanals (5-SCH) berechnet der S-SCH-Sucher 104 die S-SCH-Energie für jedes der S-SCH-Muster, die mit den 64 primären Scramblingcodegruppen (PSCGs) in der in den 3A bis 3C dargestellten SSC-Tabelle verbunden sind (im Folgenden als „64 S-SCH-Muster" bezeichnet). Da die Framezeit-Synchronisation (Fsync) nicht während der Suche nach dem sekundären Synchronisationskanal (S-SCH) erfasst wird, können die 64 S-SCH-Muster, die in den 4A bis 4C dargestellt sind, die um L Slots verschoben werden (L = 0, ...14), allesamt eine Hypothese der Framezeit-Synchronisation (Fsync) und der Nummer der primären Scramblingcodegruppe No_PSCG werden. Die Anzahl der Hypothesen, die durchsucht werden, um die Framezeit-Synchronisation (Fsync) zu erfassen und die primäre Scramblingcodegruppe zu bestimmen (das heißt, die Anzahl an Hypothesen, von denen die Energie zu berechnen ist), beträgt 960 (= 64 × 15). Die Suche nach einer (p,q)^–ten Hypothese (wobei p = 1, 2, ...64 und q = 1, 2, ..., 15 ist) von den 960 Hypothesen wird in (p,q)^–ter S-SCH-Energie berechnet, wie dies in der untenstehenden Gleichung (2) ausgedrückt ist.
wobei t(p,q,l) = SSC der Gruppe p an dem Slot ((q – 1 + l)mod15) (wie dies in der in den 3A bis 3C dargestellten Tabelle illustriert ist).
Der S-SCH-Sucher 104 kann die Framezeit-Synchronisation erfassen und die primäre Scramblingcodegruppe (PSCG) der Basisstation bestimmen, indem er unter Verwendung von Gleichung (2) die Hypothese von den 960 Hypothesen heraussucht, die das maximale Energieniveau aufweist.
Die herkömmliche Vorrichtung weist jedoch die folgenden Nachteile auf:

(1) Das Durchsuchen sämtlicher Hypothesen unter Verwendung von Gleichung (2) mit einer gleichen S-SCH-Beobachtungszeit erfordert eine lange S-SCH-Suchzeit.
(2) Das Durchsuchen der Hypothesen nach dem Beobachten der S-SCH-Energie für eine vorgegebene Periode (beispielsweise eine Periode eines oder zwei Frames) ist nicht effektiv, da sich die Kanalbedingungen mit dem Fortschreiten der Zeit ändern können. Wenn beispielsweise das Verhältnis zwischen Signalleistung und Rauschleistung (SNR-Verhältnis) sehr niedrig ist, ist für die Beobachtung der S-SCH-Energie eine sehr lange Periode erforderlich, um eine hohe Erfassungswahrscheinlichkeit und eine geringe falsche Alarmwahrscheinlichkeit zu garantieren. Dementsprechend kann in diesem Fall das Verwenden einer vorgegebenen Beobachtung in einer Verringerung der Erfassungswahrscheinlichkeit und in einer Erhöhung einer falschen Alarmwahrscheinlichkeit resultieren. Wenn im Gegensatz dazu das SNR-Verhältnis sehr hoch ist, kann die Beobachtung der S-SCH-Energie über eine sehr kurze Periode in einer guten S-SCH-Suchleistung resultieren. Dies bedeutet, dass das Verwenden einer vorgegebenen Beobachtungszeit in einer unnötigen Verlängerung der Suchzeit resultiert.

Wang Y-P E et al.: „Cell search in W-CDMA" im IEEE Journal an Selected Areas in Communications, IEEE Inc., New York, USA, Bnd. 18, Nr. 8, August 2000, Seiten 1470 bis 1482, offenbart den Prozess der Suche einer Mobilstation nach einer Zelle in einem zellularen CDMA-System, und es wird das Erhalten von Code- und Zeitsynchronisation betrachtet. Die Zellsuche wird in drei Szenarien durchgeführt: der anfänglichen Zellsuche, wenn die Mobilstation eingeschalten wird, der Suche im Ruhemodus, wenn Inaktivität vorliegt und der Suche im aktiven Modus, während eines Anrufs. Die Abhandlung präsentiert Algorithmen und Ergebnisse für sowohl die Anfangs- als auch die Zielszenariozellsuche für Breitband-CDMA-Systeme. Beim WCDMA wird die Zellsuche selbst in fünf Erfassungsstufen unterteilt: Slot-Synchronisation, Frame-Synchronisation und Scramblingcodegruppen-Identifizierung, Scramblingcode-Identifizierung, Frequenzerfassung und Zellenidentifizierung. Die Anfangs-Zellsuche erfordert alle fünf Stufen, während die Ziel-Zellsuche im Allgemeinen die letzten zwei Stufen nicht benötigt.
B.N. Vejlgaar et al: „Adaptive Threshold Settings in Code Phase Acquisition for the Double Dwell Architecture", IEEE, 15. Mai 2000, Seiten 259 bis 263 präsentiert und analysiert einen Algorithmus für die Codephasenerfassung in Spreizspektrum-Systemen mit Direktsequenz. Bei dem Algorithmus handelt es sich um einen auf Fenster Direktsequenz. Bei dem Algorithmus handelt es sich um einen auf Fenster basierenden Sucher mit doppelter Haltezeit. Der Algorithmus mit einer moderaten Fenstergröße hat eine kürzere Erfassung als der unmittelbare Verifizierungsalgorithmus – insbesondere bei einem niedrigen SNR-Verhältnis. Die erste Haltezeit verwendet ein robustes Verfahren auf Basis eines Rankfilters, während die zweite Haltezeit die bekannte Schwellenwert-Hypothese verwendet. Der Algorithmus der Codephasenerfassung wird sowohl mit einzelnen als auch doppelten Schwellenwerthypothesealgorithmen verglichen.
Das Dokument EP-A-0 654 913 offenbart ein Erfassungssystem mit seriellem Gleiten mit doppelter Haltezeit und maximaler Wahrscheinlichkeit (10) (double well, maximum likelyhood, serial sliding acquisition system), das anstelle von vorgegebenen optimalen Schwellenwerten zwei Schwellenwerte verwendet, die eine Funktion maximaler Wahrscheinlichkeitsschwellenwerte sind. Die zwei Schwellenwerte haben Werte, die signalunabhängig sind, und sie werden in Echtzeit anhand einer Korrelation eines empfangenen PN-Signals und einer lokal erzeugten PN-Sequenz während des Erfassungsprozesses erhalten. Das Erfassungssystem überwacht kontinuierlich die Zuverlässigkeit des erfassten Signals. Als ein Ergebnis wird der Entscheidungsfindungsprozess kontinuierlich durchgeführt, so dass der Erfassungsprozess immer dann beendet werden kann, wenn von dem erfassten Signal bestimmt wird, dass es zuverlässig ist. Das Erfassungssystem verwendet ein Prinzip, dass ein optimaler Schwellenwert in dem Leistungsbereich 6 dB niedriger ist als der Schwellenwert des Signals maximaler Wahrscheinlichkeit. Das Erfassungssystem erhält die maximale Signalleistung von einem Erfassungsabschnitt für maximale Wahrscheinlichkeit, um eine Schwellenwertschätzung adaptiv zu aktualisieren und verwendet anschließend die adaptive Schwellenwertschätzung zum Überwachen der Zuverlässigkeit des erfassten Signals. Nachdem das zuverlässige Signal erfasst ist, wird der Suchprozess für ein zusätzliches Zeitintervall fortgesetzt, bei dem es sich um eine Funktion einer falschen Alarmwahrscheinlichkeit handelt. Das begrenzte Intervall, für das der Suchprozess fortgesetzt wird, ist vorzugsweise ein Bruchteil oder ein Mehrfaches einer Sekunde, längerer Haltezeit. Dieses zusätzliche Suchintervall wird als ein Nach-Erfassungs-Suchintervall bezeichnet. Während des Nach-Erfassungs-Suchintervalls überwacht das Erfassungssystem die empfangenen Signalabtastwerte, und wenn kein zusätzliches Signal erfasst wird, wird der Erfassungsprozess beendet.
Es ist dementsprechend die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erhöhen der Suchgeschwindigkeit für einen sekundären Synchronisationskanal (S-SCH) in einem Prozess einer Basisstationssuche in einem asynchronen Mobilkommunikationssystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 3 erfüllt.
Bevorzugte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden eine Vorrichtung und ein System zum Reduzieren der Suchzeit eines sekundären Synchronisationskanals in einem S-SCH-Suchprozess bereitgestellt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verringern der falschen Alarmwahrscheinlichkeit und zum Erhöhen einer Erfassungswahrscheinlichkeit in einem S-SCH-Suchprozess bereitgestellt.
Die voranstehend beschriebene Aufgabe, die Leistungsmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlicher, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben wird, in denen:
1 ein Diagramm ist, das einen Synchronisationskanal in dem UMTS-System darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Vorrichtung zum Suchen eines sekundären Synchronisationskanals (S-SCH) darstellt;
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zum Suchen eines S-SCH in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Die 4A bis 4C sind Diagramme, die eine SSC-(Secondary Sync Code) Tabelle für einen S-SCH darstellt.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zum Suchen eines S-SCH in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Im Folgenden wird in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden gut bekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht ausführlich beschrieben, da sie das Verständnis der Erfindung durch unnötige Einzelheiten erschweren würden.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zum Suchen nach einem sekundären Synchronisationskanal (S-SCH) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Vorrichtung enthält eine P-SCH-RSSI (über den primären Synchronisationskanal empfangene Signalstärkeindikatorwerte)-Berechnungseinrichtung 200, eine P-SCH-RSSI-Akkumuliereinrichtung 202, eine Vergleichseinrichtung 204, eine S-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 206, einen S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 208 und einen 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: (1) führt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die S-SCH-Suche in zwei Schritten durch; und (2) wird der Ausgangspunkt der S-SCH-Suche unter Verwendung des akkumulierten P-SCH-RSSI-Wertes bestimmt.
Zunächst ist es ein Leistungsmerkmal der 2-Stufen-Suche, dass der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210, der in 3 dargestellt ist, sequenziell einen ersten Suchprozess und einen zweiten Suchprozess durchführt. Im Folgenden wird eine kurze Beschreibung des ersten und des zweiten Suchprozesses gegeben.

(1) In dem ersten Suchprozess wählt der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 aus der Gesamtzahl der 960 Hypothesen, die durchsucht werden, lediglich die Hypothesen aus, die ein Energieniveau aufweisen, das größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD (ERSTE_SUCHE_SCHWELLENWERT). Anstelle des Auswählens der Hypothesen, die das maximale Energieniveau aufweisen, aus den 960 Hypothesen unter Verwendung eines empfangenen Signals, das für eine kurze Zeitperiode beobachtet wird, wählt der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 die Hypothesen aus, die die höchste Wahrscheinlichkeit aufweisen, dass sie in den Hypothesen das maximale Energieniveau aufweisen.
(2) In dem zweiten Suchprozess bestimmt der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 die Hypothese, die das maximale Energieniveau von den Hypothesen aufweist, die in dem ersten Suchprozess bestimmt worden sind, und bestimmt anschließend eine Framezeit-Synchronisation Fsync und eine primäre Scramblingcodegruppe PSCG in Übereinstimmung mit der bestimmten Hypothese. In dem zweiten Suchprozess führt der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 eine verfeinerte Suche unter Verwendung des empfangenen Signals, das für eine relativ längeren Zeitperiode als die Beobachtungsperiode beobachtet wird, die in dem ersten Suchprozess verwendet wurde, durch, und anschließend bestimmt er die Framezeit-Synchronisation Fsync und die primäre Scramblingcodegruppe PSCG. Verglichen mit dem ersten Suchprozess weist der zweite Suchprozess eine längere Suchzeit pro Hypothese auf, hat jedoch eine geringere Anzahl an Hypothesen zu durchsuchen. Als Ergebnis ist die Gesamt-S-SCH-Suchzeit um Vieles kürzer als die entsprechend dem Stand der Technik.

Um den 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 dazu zu befähigen, den ersten und den zweiten Suchprozess durchzuführen, enthält die Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die P-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 200, die P-SCH-RSSI-Akkumuliereinrichtung 202 und die Vergleichseinrichtung 204 zusätzlich zu der S-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 206 und dem S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 208, die dieselbe Funktionsweise haben, wie die S-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 100 und der S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 102 aus 2.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmen die P-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 200, die P-SCH-RSSI-Akkumuliereinrichtung 202 und die Vergleichseinrichtung 204 die Ausgangspunkte des ersten und des zweiten Suchprozesses. Ein Schlüsselfaktor, der in dieser Erfindung beim Bestimmen der Ausgangspunkte des Suchprozesses verwendet wird, besteht darin, dass ein RSSI (Received Signal Strength Indicator – empfangener Signalstärkeindikator) des S-SCH dem RSSI (empfangenen Signalstärkeindikator) des P-SCH-Kanals entspricht, wenn sowohl die Slot- als auch die Framezeit-Synchronisation erfasst werden. Unter Verwendung dieser Tatsache misst und akkumuliert die Ausführungsform den RSSI des primären Synchronisationskanals (P-SCH) und startet den ersten und den zweiten Suchprozess, wenn der akkumulierte RSSI-Wert die vorgegebenen Schwellenwerte TH1 und TH2, die jeweils als Systemparameter vorgegeben werden, übersteigt.
Im Folgenden wird eine ausführliche Beschreibung hinsichtlich einer Operation des Bestimmens der Ausgangspunkte der ersten und der zweiten Suche gegeben. Die P-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 200 misst einen empfangenen Signalstärkeindikatorwert P-SCH_RSSI des primären Synchronisationskanals (P-SCH) an jedem Slot. Der gemessene P-SCH_RSSI wird der P-SCH-RSSI-Akkumuliereinrichtung 202 bereitgestellt, die den bereitgestellten P-SCH_RSSI akkumuliert und diesen akkumulierten P-SCH_RSSI an jedem Slot der Vergleichseinrichtung 204 bereitstellt. Die Vergleichseinrichtung 204 vergleicht den akkumulierten P-SCH_RSSI, der von der P-SCH-RSSI-Akkumuliereinrichtung 202 bereitgestellt wurde, mit den vorgegebenen Schwellenwerten TH1 und TH2 und stellt dem 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 ein erstes Suche-Aktivierungssignal FIRST_SEARCH_EN und ein zweites Suche-Aktivierungssignal SE-COND_SEARCH_EN bereit, die sich wie folgt ergeben:
Unterdessen weisen die S-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 206 und der S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 208, die in 3 dargestellt sind, dieselbe Funktionsweise wie die S-SCH-Berechnungseinrichtung 100 und der S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 102, die in 2 dargestellt sind, auf. Die S-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 206 berechnet 16 S-SCH-Energiewerte, indem sie eine Korrelation zwischen den ersten 256 Chips der empfangenen Signale r_I und r_Q und 16 sekun dären Synchronisationscodes SSC_k (k = 1, 2, ..., 16) an jedem Schlitz berechnet. Der S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 208 aktualisiert die S-SCH-Energiematrix (S_(i,j) = S_(i,j) + E_(i,j)) an jedem Slot wie in der S-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 100, die in 2 dargestellt ist, unter Verwendung der 16 S-SCH-Energiewerte, die durch die S-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 206 berechnet worden sind.
Die S-SCH-Energiematrix, die fortlaufend durch den S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 208 aktualisiert wird, wird dem 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 bereitgestellt. Der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 erfasst die Framezeit-Synchronisation und bestimmt eine Nummer der primären Scramblingcodegruppe PSCG_No durch Durchführen einer 2-Stufen-Suche an den 960 Hypothesen unter Verwendung der S-SCH-Energiematrix, die durch den S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 208 aktualisiert worden ist, einer SSC-Tabelle für den sekundären Synchronisationskanal (S-SCH), die in den 4A bis 4C dargestellt ist und der voranstehenden Gleichung (2).
Der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchsucht die Hypothesen in dem ersten und in dem zweiten Suchprozess, die voranstehend erwähnt worden sind. Im Folgenden wird eine ausführliche Beschreibung des ersten und des zweiten Suchprozesses gegeben.
Erster Suchprozess: Nach Empfang des ersten Suche-Aktivierungssignals FIRST_SEARCH_EN (das von ,0' auf ,1' übergeht) von der Vergleichseinrichtung 204 berechnet der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 die S-SCH-Energien für die 960 Hypothesen unter Verwendung der S-SCH-Energiematrix, die durch den S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 208 aktualisiert wurde und der in den 4A bis 4C dargestellten SSC-Tabelle. Anschließend speichert der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 von den 960 Hypothesen die Hypothesen, die den S-SCH-Energiewert höher als den vorgegebenen Schwellenwert FIRST_SEARCH-THRESHOLD aufweisen, in einem Hypothesen-Speichersatz zum Speichern der Hypothesen, die für den ersten Suchprozess zugelassen werden. Die voranstehend beschriebene Operation ist die erste Suchoperation, die durch den 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 durchgeführt wird.
Zweiter Suchprozess: Nach Empfang des zweiten Suche-Aktivierungssignals SE-COND_SEARCH_EN (das von ,0' auf ,1' übergeht) von der Vergleichseinrichtung 204 nach Abschluss des ersten Suchprozesses berechnet der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 die S-SCH-Energien für die Hypothesen, die in dem Hypothesen-Speichersatz gespeichert sind, unter Verwendung der S-SCH-Energiematrix, die durch den S-SCH_Energiematrix-Aktualisierungsteil 208 aktualisiert wurde und der in den 4A bis 4C dargestellten SSC-Tabelle. Anschließend bestimmt der 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 die Hypothese, die den maximalen S-SCH-Energiewert aufweist, als die Framezeit-Synchronisation Fsync und die primäre Scramblingcodegruppe PSCG. Die voranstehend beschriebene Operation ist die zweite Suchoperation, die durch den 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 durchgeführt wird.
Um die Effizienz des zweiten Suchprozesses durch den 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 zu erhöhen, müssen die Ausgangspunkte der ersten und der zweiten Suche und der Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD für die erste Suche angemessen eingestellt sein. Wenn beispielsweise die Beobachtungszeit für das empfangene Signal zu kurz ist oder wenn der Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD in dem ersten Suchprozess nicht angemessen eingestellt ist, können die folgenden Probleme (A und B) auftreten:

A. Selbst die Hypothese, die schließlich möglicherweise die Hypothese mit dem maximalen Energieniveau wird, kann nicht in den Suchgegenstand der zweiten Suche einbezogen werden, wenn die Energie in dem ersten Suchprozess niedriger ist als der Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD.
B. Die Anzahl der Hypothesen, die das Energieniveau höher haben als den Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD in dem ersten Suchprozess, ist übermäßig groß, wodurch die Anzahl von in dem zweiten Suchprozess zu durchsuchenden Hypothesen erhöht wird.

Im Folgenden wird eine ausführliche Beschreibung der Besonderheiten gegeben, die zu beachten sind, wenn die Schwellenwerte TH1 Und TH2, die der Vergleichseinrichtung 204 bereitgestellt werden und der Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD, der dem 2-Stufen-S-SCH-Sucher 210 bereitgestellt wird, eingestellt werden.
Von den 960 Hypothesen sind die S-SCH-Energiewerte, die durch Gleichung (2) berechnet werden, allesamt Zufallsvariablen und weisen die folgenden Verteilungen auf:

– Nicht zentrale Chi-Quadrat-Verteilung: eine oder mehrere Hypothesen, die eine korrekte Frame-Synchronisation und eine Codegruppe aufweisen. (Die Anzahl der Hypothesen mit dieser Verteilung entspricht nahezu der Anzahl von signifikanten Multipfaden.); und
– Zentrale Chi-Quadrat-Verteilung: die verbleibenden Hypothesen.

Ein Durchschnitt und eine standardmäßige Herleitung der voranstehend erwähnten zwei Wahrscheinlichkeitszufallsvariablen werden beeinträchtigt durch:

1) eine Kanalumgebung, wie beispielsweise das Verhältnis zwischen Signalleistung und Rauschleistung (SNR-Verhältnis); und
(2) die Anzahl von Suchschlitzen.

Wenn sich das SNR-Verhältnis des Kanals erhöht und die Anzahl der Suchschlitze vergrößert wird, steigt eine mittlere Differenz zwischen den voranstehenden zwei Chi-Quadrat-Variablen, und Variationen von ihnen werden relativ kleiner, was in einer Verbesserung der Erfassungsleistung für die Frame-Synchronisation resultiert. Dementsprechend veranlasst, selbst wenn eine geringe Anzahl von Slots beobachtet wird, ein hohes SNR-Verhältnis eines Kanals eine Erhöhung der Erfassungsleistung für die Frame-Synchronisation. Darüber hinaus veranlasst, selbst wenn das SNR-Verhältnis niedrig ist, die große Anzahl der beobachteten Slots eine Erhöhung der Erfassungsleistung für die Frame-Synchronisation. Dementsprechend ist, wenn sowohl das SNR-Verhältnis hoch ist, als auch die Anzahl der beobachteten Slots hoch ist, ist die Erfassungsleistung für die Frame-Synchronisation viel höher.
Eine Beschreibung der Operation des Bestimmens der Schwellenwerte TH1, TH2 und des Schwellenwertes FIRST_SEARCH_THRESHOLD kann ebenfalls in Übereinstimmung mit den zwei Suchprozessen gegeben werden.
In dem ersten Suchprozess werden die meisten Hypothesen, die den Energiewert höher aufweisen als den Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD jeweils eine Hypothese, die keine korrekte Fsync oder PSCG aufweist. Von den 960 Hypothesen ent spricht die Anzahl der Hypothesen, die die korrekte Fsync und PSCG haben, nahezu der Anzahl der signifikanten Multipfade. Hierbei sollte beachtet werden, dass eine Aufgabe des ersten Suchprozesses nicht darin besteht, die Hypothese zu suchen, die das maximale Energieniveau aufweist, sondern sämtliche Hypothesen zu suchen, die eine gegebene Wahrscheinlichkeit aufweisen, dass sie das maximale Energieniveau in dem zweiten Suchprozess aufweisen werden. Aus diesem Grund ist es in der ersten Suche erforderlich, das Hauptaugenmerk auf das Erhöhen der Erfassungswahrscheinlichkeit und nicht auf das Verringern der falschen Alarmwahrscheinlichkeit zu legen. Dementsprechend wird es in einem Schritt des Bestimmens des Schwellenwertes FIRST_SEARCH_THRESHOLD in dem ersten Suchprozess bevorzugt, zuerst die Erfassungswahrscheinlichkeit zu bestimmen und anschließend die Schwellenwerte TH1 und FIRST_SEARCH_THRESHOLD zu bestimmen, die die bestimmte Erfassungswahrscheinlichkeit erfüllen. Wenn die Erfassungswahrscheinlichkeit auf einen bestimmten Wert eingestellt wird, wird der Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD in Abhängigkeit von dem Schwellenwert TH1 variiert. Wenn der Schwellenwert TH1 auf ein hohes Niveau eingestellt wird, um den Ausgangspunkt der ersten Suche aufzuschieben, erhöht sich ein gemittelter Wert der nicht zentralen Chi-Quadrat-Wahrscheinlichkeitszufallsvariablen, wodurch es ermöglicht wird, den Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD zu erhöhen, womit die Erfassungswahrscheinlichkeit erfüllt wird. Die Erhöhung des Schwellenwertes FIRST_SEARCH_THRESHOLD ist dahingehend vorteilhaft, dass dadurch die falsche Alarmwahrscheinlichkeit in der ersten Suche verringert wird und die Suchzeit der zweiten Suche reduziert wird, jedoch ist sie nachteilhaft dahingehend, dass sie den Ausgangspunkt für die erste Suche aufschiebt. Wenn andersherum dazu der Schwellenwert TH1 auf ein niedriges Niveau eingestellt wird, wird der Ausgangspunkt der ersten Suche vorverlegt, so dass sich der Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD, der die Erfassungswahrscheinlichkeit erfüllt, verringert. Das sich Verringern des Schwellenwertes FIRST_SEARCH_THRESHOLD ist dahingehend vorteilhaft, dass der Ausgangspunkt für die erste Suche vorverlegt wird, jedoch ist es dahingehend nachteilhaft, dass die zweite Suche eine lange Suchzeit aufweist. Da, wie dies voranstehend beschrieben worden ist, der Ausgangspunkt der ersten Suche und die Suchzeit der zweiten Suche in Abhängigkeit von dem Schwellenwert TH1 und dem Schwellenwert FIRST_SEARCH_THRESHOLD variiert wird, sollten die Schwellenwerte so bestimmt werden, dass zwischen ihnen ein Ausgleich berücksichtigt wird.
Der Ausgangspunkt der zweiten Suche variiert in Abhängigkeit von dem Schwellenwert TH2 und dem SNR-Verhältnis des Kanals. Wenn das SNR-Verhältnis niedriger wird und der Schwellenwert TH2 ansteigt, wird der Ausgangspunkt der zweiten Suche immer weiter aufgeschoben. Um den Ausgangspunkt der zweiten Suche vorzuverlegen, wird es bevorzugt, den Schwellenwert TH2 zu verringern. Um jedoch die falsche Alarmwahrscheinlichkeit zu reduzieren und die Erfassungswahrscheinlichkeit in dem zweiten Suchprozess zu erhöhen, ist es erforderlich, den Schwellenwert TH2 zu erhöhen. Wenn dementsprechend der Schwellenwert TH2 bestimmt wird, sollten bei der Auslegung des Systems die falsche Alarmwahrscheinlichkeit und die Erfassungswahrscheinlichkeit zusammen mit der Suchzeit berücksichtigt werden.
Wie dies voranstehend beschrieben worden ist, weist die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile auf.
Zunächst wird die Gesamt-S-SCH-Suchzeit reduziert, da der erste Suchprozess, vor der Beobachtungszeit des empfangenen Signals durchgeführt wird, das zum Erfassen der Hypothese mit der maximalen Energie erforderlich ist. Anschließend werden nur die Hypothesen, die durch den ersten Suchprozess zugelassen wurden, in dem zweiten Suchprozess zum Erfassen der abschließenden Hypothese mit dem maximalen Energieniveau durchsucht.
Zweitens, werden die Ausgangspunkte des ersten und des zweiten Suchprozesses automatisch in Übereinstimmung mit dem SNR-Verhältnis des Kanals gesteuert, da der erste und der zweite Suchprozess zu den Zeitpunkten durchgeführt werden, wenn der akkumulierte RSSI des P-SCH jeweils den Schwellenwert TH1 und TH2 übersteigt. Wenn das SNR-Verhältnis hoch ist, wird die Suche durchgeführt, ohne unnötigerweise eine lange Zeit zu warten, auf diese Weise wird die Suchzeit verringert. Wenn ansonsten das SNR-Verhältnis niedrig ist, wird das empfangene Signale für eine längere Zeit beobachtet, wodurch es möglich wird, die falsche Alarmwahrscheinlichkeit zu verringern und die Erfassungswahrscheinlichkeit in dem Suchprozess zu erhöhen.
Das zweite Leistungsmerkmal in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das heißt, der Ausgangspunkt der S-SCH-Suche, der unter Verwendung des akkumulierten P-SCH-RSSI-Wertes bestimmt wird, kann auf die her kömmliche Suche ebenso wie auf die 2-Stufen-S-SCH-Suche der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Die P-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 500 und die P-SCH-RSSI-Akkumuliereinrichtung 502, die in 5 dargestellt sind, haben dieselbe Funktionsweise wie die P-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 200 und die P-SCH-RSSI-Akkumuliereinrichtung 202, die in 3 dargestellt sind. Die Vergleichseinrichtung 504 vergleicht den akkumulierten P-SCH-RSSI-Wert, der von der P-SCH-RSSI-Akkumuliereinrichtung 502 bereitgestellt wird, mit einem vorgegebenen Schwellenwert TH und stellt den Wert dem S-SCH-Sucher 510 mit einem Suche-Aktivierungssignal SEARCH_EN bereit, das wie folgt gegeben ist:
Unterdessen weisen die S-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 506 und der S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 508, die in 5 dargestellt sind, dieselbe Funktionsweise auf, wie die S-SCH-RSSI-Berechnungseinrichtung 100 und der S-SCH-Energiematrix-Aktualisierungsteil 102, die in 2 dargestellt sind. Der einzige Unterschied bei der Funktionsweise zwischen dem S-SCH-Sucher 510, der in 5 dargestellt ist und dem S-SCH-Sucher 104, der in 2 dargestellt ist, besteht darin, dass der S-SCH-Sucher 104 die S-SCH-Suche startet, wenn das Suche-Aktivierungssignal SEARCH_EN von der Vergleichseinrichtung 504 angewendet wird.

Claims

Verfahren zum Suchen einer Basisstation in einem mobilen Kommunikationssystem, in dem eine Mobilstation aus einem ersten Signal auf einem primären Synchronisationskanal (P-SCH) Slotzeit-Synchronisierung erfasst, aus einem zweiten Signal auf einem sekundären Synchronisationskanal (S-SCH) Framezeit-Synchronisierung erfasst und eine primäre Scramblingcodegruppe (PSCG) bestimmt, die den primären Scramblingcodes entspricht, die durch die jeweiligen Basisstationen verwendet werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Berechnen der über S-SCH empfangenen Signalstärkeindikatorwerte (RSSI-Werte) aus dem zweiten Signal an jedem Schlitz in einem Frame und Aktualisieren der S-SCH-RSSI-Werte entsprechend dem einen Frame als Energiematrixwerte, Berechnen von Energiehypothesen entsprechend den Energiematrixwerten mit Hilfe der Energiematrixwerte und einer vorgegebenen sekundären Synchronisationscodetabelle (SSC-Tabelle) in Reaktion auf einen ersten Suchbefehl und Bestimmen von Energiehypothesen, die einen Wert höher als einen vorgegebenen Schwellenwert aufweisen, als zugelassene Hypothesen, Berechnen von Energiewerten für die zugelassenen Hypothesen mit Hilfe der bestimmten zugelassenen Hypothesen und der SSC-Tabelle in Reaktion auf einen zweiten Suchbefehl und Bestimmen einer Energiehypothese, die einen maximalen Energiewert aufweist, als die Framezeit-Synchronisation und die primäre Scramblingcodegruppe.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Berechnen und Akkumulieren von P-SCH-RSSI-Werten aus dem ersten Signal an jedem Slot und Vergleichen der akkumulierten P-SCH-RSSI-Werte mit ersten und zweiten Akkumulationsschwellenwerten und Bereitstellen des ersten und des zweiten Suchbefehls.
Vorrichtung zum Suchen einer Basisstation in einem mobilen Kommunikationssystem, in dem eine Mobilstation aus einem ersten Signal auf einem primären Synchronisationskanal (P-SCH) Slotzeit-Synchronisierung erfasst, aus einem zweiten Signal auf einem sekundären Synchronisationskanal (S-SCH) Framezeit-Synchronisierung erfasst und eine primäre Scramblingcodegruppe (PSCG) bestimmt, die den primären Scramblingcodes entspricht, die durch die jeweiligen Basisstationen verwendet werden, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Energieberechnungs- und Aktualisierungsteil (208) für ein sekundäres Synchronisationskanalsignal zum Berechnen von S-SCH-RSSI-Werten aus dem zweiten Signal an jedem Slot in einem Frame und zum Aktualisieren der S-SCH-RSSI-Werte entsprechend dem einen Frame als Energiematrixwerte, einen Suchbefehlsgeber (200, 202) zum Berechnen und Akkumulieren von P-SCH-RSSI-Werten aus dem ersten Signal an jedem Slot, zum Vergleichen der akkumulierten P-SCH-RSSI-Werte mit ersten und zweiten Akkumulationsschwellenwerten und zum Bereitstellen des ersten und des zweiten Suchbefehls und einen Sucher (210) des sekundären Synchronisationskanals (S-SCH) zum Durchführen eines ersten Suchprozesses des Berechnens von Energiehypothesen, die mit den Energiematrixwerten übereinstimmen, mit Hilfe der Energiematrixwerte und einer vorgegebenen SSC-Tabelle in Reaktion auf den ersten Suchbefehl und des Bestimmens von Energiehypothesen, die einen Wert höher als einen vorgegebenen Schwellenwert aufweisen, als zugelassene Hypothesen und eines zweiten Suchprozesses des Berechnens von Energiewerten für die zugelassenen Hypothesen mit Hilfe der zugelassenen Hypothesen und der SSC- Tabelle in Reaktion auf den zweiten Suchbefehl und des Bestimmens einer Energiehypothese, die eine maximale Energie aufweist, als die Framezeit-Synchronisation und die primäre Scramblingcodegruppe.