DE60216055T2

DE60216055T2 - Verfahren zur symboltaktsynchronisation in kommunikationssystemen

Info

Publication number: DE60216055T2
Application number: DE60216055T
Authority: DE
Inventors: Rajiv Basking Ridge Laroia; Junyi Bedminster LI; Vladimir New York PARIZHSKY
Original assignee: Flarion Technologies Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: US20070140395A1; EP1366591A2; EP1366591B1; WO2002073870A2; ES2275841T5; US7751448B2; KR100866781B1; DE60216055D1; AU2002240566A1; ATE466427T1; JP2005506720A; WO2002073870A3; HK1107200A1; DE60216055T3; EP1366591B2; CN100409608C; US20020126706A1; DE60236220D1; EP1755256A1; JP4202144B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme, und insbesondere auf Verfahren und eine Vorrichtung für das Durchführen von Symboltiming, beispielsweise in Frequenzmultiplexsystemen (frequency division multiplexed systems).
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In Kommunikationssystemen, z.B. Funk- oder anderen drahtlosen Systemen, haben der Sender und der Empfänger häufig keinen Zugriff auf eine gemeinsame Taktquelle. Stattdessen laufen wahrscheinlich zwei Takte gleichzeitig, einer in dem Sender und eine weiterer in dem Empfänger. In drahtlosen Systemen haben Basisstationen typischerweise sehr genaue Takte bzw. Taktgeber. Aufgrund von Kostenüberlegungen jedoch verwenden drahtlose Terminals bzw. Endgeräte, z.B. Mobiltelefone und/oder andere mobile Kommunikationsgeräte, oft preisgünstige Taktgeber. In vielen Fällen sind diese preisgünstigen Taktgeber weniger genau als die Taktgeber, die in den Basisstationen verwendet werden, mit denen die Mobilstationen interagieren.
Eine Folge davon, beim Sender und bei dem Empfänger verschiedene Taktgeber zu haben ist die, dass die Sender- und Empfängersymboltimings über die Zeit oft driften bzw. abweichen, sogar dann, wenn der Sender und der Empfänger zum Beginn einer Kommunikationssitzung perfekt synchronisiert sind. Um eine richtige Kommunikation sicherzustellen, ist es wichtig, dass Symboltimingsynchronisation über eine Kommunikationssitzung hinweg aufrecht erhalten wird.
In einem bekannten Kommunikationssynchronisationssystem wird das Empfängersymboltiming dem Sendersymboltiming untergeordnet. In dem bekannten System korrigiert ein Empfänger kontinuierlich das Empfängersymboltiming basierend auf dem empfangenen Signal. Das Sendersymboltiming basiert einfach auf dem Takt, der beim Sender verwendet wird und muss nicht korrigiert werden. Das obigen Verfahren funktioniert gut in vielen Punkt-zu-Punkt-Kommunikationssystemen und in einigen Vielfachzugriffssystemen, so lange die von verschiedenen drahtlosen Terminals empfangenen Symbole nicht bei der Basisstation ausgerichtet werden müssen.
In anderen Systemen jedoch funktioniert das Synchronisationsverfahren des Standes der Technik nicht effektiv. In einem OFDM- bzw. Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexed-Vielfachzugriffssystem bzw. Orthogonalfrequenzmultiplex-Vielfachzugriffssystem beispielsweise empfängt eine Basisstation OFDM-Symbole von mehreren drahtlosen Terminals gleichzeitig. Zum Zweck der Eliminierung von Interferenz zwischen drahtlosen Terminals ist es vorteilhaft, wenn Symbole von verschiedenen drahtlosen Terminals gleichzeitig bzw. synchron beim Basisstationsempfänger ankommen. Da verschiedene drahtlose Terminals wahrscheinlich verschiedene und mit der Zeit variierende Sendertimings haben, ist es nicht möglich, das Basisstationsempfängertiming dem Sendertiming der zahlreichen individuellen drahtlosen Terminals sklavisch (slaved) anzupassen, mit denen ein Basisstationsempfänger interagieren kann. Daher funktionieren Synchronisationssysteme des Standes der Technik nicht effektiv in OFDM-Vielfachzugriffssystemen.
EP 0 933 897 offenbart ein ADSL-Discrete-Multitone-System (ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Loop), das getrennte und angrenzende Aufwärts- und Abwärts- bzw. Upstream- und Downstream-Kanäle besitzt. In dem beschriebenen System synchronisiert ein ADSL-Sender während einer Kommunikationsphase die Übertragung bzw. Sendung von Daten mit/zu einem Referenztakt. Zusätzlich werden Zyklische Erweiterungen jedes Symbols als eine Funktion einer Ausbreitungsverzögerung erhöht.
US 5,802,004 offenbart eine Kommunikationssystemvorrichtung und ein Verfahren für Rückwärtsverbindungssymboltimingsynchronisation von gesendeten Signalen, um Rückwärtsverbindungstimingsynchronisation zu ermöglichen. In dem beschriebenen System empfängt eine Vielzahl von Multiträgerteilnehmereinheiten ein Vorwärtsverbindungssignal und sendet ein Rück wärtsverbindungssymboltimingsynchronisationsburst auf einem Rückwärtsverbindungstimingsynchronisationskanal. Der Rückwärtsverbindungstimingsynchronisationskanal weist eine Vielzahl von benachbarten Rückwärtsverbindungsträgerfrequenzen auf, die von jeder Teilnehmereinheit verwendet werden. Jede Teilnehmereinheit passt eine Timingreferenz für das Senden von Signalen an, um eine Rückwärtsverbindungstimingsynchronisation zu ermöglichen.
EP 0 820 171 A1 offenbart einen Modulator/Demodulator (MODEM), das mit Rotationsmitteln in einem Sendeteil und Rotationsmitteln in seinem Empfangsteil ausgestattet ist, um Taktgeschwindigkeitsdifferenzen zwischen den Takten von zwei kommunizierenden Modems zu kompensieren. Wenn die Rotation, die auf ein Sendedatensymbol angewandt werden soll einer Zeitverschiebung von der Hälfte eines Samples bzw. einer Abtastung entspricht, dann wird eine Abtastung kopiert oder gelöscht in einem Sendedatensymbol.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt ein Kommunikationssystem, das gemäß der Erfindung implementiert ist, dar.
2 stellt eine Basisstation und ein drahtloses Terminal dar, welche in dem in 1 gezeigten System verwendet werden können.
3 stellt die Verarbeitung eines Satzes von empfangenen Symbolen durch einen Empfänger, der in dem System der 1 enthalten ist, dar.
4 und 5 stellen Basisstationssymboltiming, das mit der Verarbeitung von Symbolen durch einen Basisstationsempfänger assoziiert ist, dar.
6 stellt ein Verfahren der Anpassung von Drahtlosterminalsendersymboltiming als eine Funktion von Drahtlosterminalempfängersymboltiminganpassungen dar.
7 stellt die Anpassung des Symboltimings dar, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird durch Einfügen von Samples in ein Symbol, das verwendet wird um das Drahtlosterminalsendertiming einzustellen.
8 stellt eine Verweilzeit (dwell) und die ersten und letzten Symbole dar, deren Dauer verändert werden kann gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung, um Drahtlosterminalsymboltimingkorrekturen vorzunehmen.
9 stellt ein OFDM-Symbol dar, das von dem in 1 gezeigten System gesendet werden kann.
10 und 11 stellen Symboltiminganpassungen dar, die vorgenommen werden durch Modifizieren der Anzahl von Abtastungen in einem Symbol, welches das erste Symbol in einer Verweilzeit ist.
12 und 13 stellen Symboltiminganpassungen dar, die vorgenommen werden durch Modifizieren der Anzahl von Abtastungen in einem Symbol, welches das letzte Symbol in einer Verweilzeit ist.
14 stellt ein Drahtlosterminal dar, das mit zwei Basisstationen zur gleichen Zeit kommuniziert.
15 stellt ein Verfahren des Ausführens von Symboltiminganpassungen gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem drahtlosen Terminal dar, welches mit zwei Basisstationen zur gleichen Zeit kommuniziert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Implementierung von Symboltimingsynchronisation in OFDM-Kommunikationssystemen gemäß Ansprüchen 1 bzw. 15 vor.
Durch Anpassen von Sendersymboltiming von mobilen Drahtlosgeräten in der oben beschriebenen Weise als eine Funktion von Empfängertiminganpassungen, wird die Notwendigkeit, ein Basisstationsempfängersymboltiming anzupassen, so dass es mit dem Sendersymboltiming eines bestimmten drahtlosen Kommunikationsgeräts abgeglichen ist, reduziert oder vermieden. Zusätzlich wird die Notwendigkeit, Sendersymboltimingkorrektursignale zu individuel len mobilen Drahtlosgeräten zu senden, welche das spezifische individuelle Drahtlosgerät anweisen, wie es sein Sendertiming anpassen soll, reduziert oder vermieden. Dementsprechend können die Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die effiziente Verwendung der verfügbaren Kommunikationsbandbreite ermöglichen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf eine großen Bereich von digitalen Kommunikationssystemen, und zwar Punkt-zu-Punkt- oder Vielfachzugriffssysteme, in denen ein erstes Kommunikationsgerät mit einem zweiten Kommunikationsgerät kommuniziert.
1 zeigt ein beispielhaftes OFDM-Vielfachzugriffssystem 100, in dem mehrere erste Kommunikationsgeräte, d.h. Drahtlosterminals 104, 106, z.B. Mobilstationen, OFDM-Signale 110, 112 zu einem zweiten Kommunikationsgerät, d.h. einer einzelnen Basisstation 102 gleichzeitig senden. Die Signale 110, 112 weisen jeweils eines oder mehrere Symbole auf, z.B. OFDM-Symbole. Die drahtlosen Terminals 104, 106 weisen Antennen 105, 107 für das Senden von Signalen 110, 112 auf. Die Basisstation 102 weist eine Antenne 103 für das Empfangen der gesendeten Signale 110, 112 auf.
In dem beispielhaften System 100 bestehen OFDM-Symbole aus zwei Teilen: einem zyklischen Präfix und einem FFT-Körper. 9 zeigt ein Beispiel eines solchen OFDM-Symbols 900, das eine Gesamtzahl von N Abtastungen aufweist. Das zyklische Präfix 902 weist K Abtastungen auf, während der FFT-Körper 904 N-K Abtastungen aufweist. Die K Abtastungen, die in dem zyklischen Präfix enthalten sind, werden erhalten durch Kopieren der letzten K Abtastungen 906 des FFT-Körpers und Positionieren dieser vor dem FFT-Körperteil 904 des gesendeten Symbols. Daher ist das zyklische Präfix 902 eines Symbols normalerweise eine Kopie des letzten Teils des FFT-Körpers.
Wiederum Bezug nehmend auf 1 treffen OFDM-Symbole, die von verschiedenen Drahtlosterminals 105, 107 gesendet worden sind, additiv bei einem Empfänger, der in der Basisstation 102 aufgenommen ist, ein. Der Basisstationsempfänger verwendet ein Symbolfenster, um einen Teil des empfangenen Signals 110, 112 als entsprechend zu einem OFDM-Symbol auszuwählen. Der Empfänger der Basisstation führt dann eine FFT-Operation auf dem Symbolteil aus, um Information zu erhalten, die von den individuellen Drahtlosterminals zu der Basisstation gesendet wird. Das Empfängersymboltiming bestimmt, wo das Symbolfenster platziert bzw. gesetzt werden soll.
2 ist ein Diagramm 200, das eine Basisstation 204 und ein beispielhaftes Drahtlosterminal 202, die gemäß der Erfindung implementiert sind, darstellt. Die Basisstation 204 kann als eine Basisstation 102 des Systems 100 verwendet werden. Das Drahtlosterminal 202 kann als ein jedes der Drahtlosterminals 104, 106 des in 1 gezeigten Systems 100 verwendet werden.
Die Basisstation 204 sendet Signale 222 zu dem Drahtlosterminal 202 und empfängt Signale 224 von dem Drahtlosterminal. Die gesendeten und empfangenen Signale 222, 224 können beispielsweise OFDM-Symbole aufweisen. Die Basisstation 204 beinhaltet einen Takt bzw. einen Taktgeber 230, eine Senderschaltung 226, eine Empfängerschaltung 232, einen Speicher 236 und eine zentrale Verarbeitungseinheit bzw. eine CPU (CPU = central processing unit) 240, welche durch einen Bus 225 zusammen gekoppelt werden. Der Basisstationstakt 230 wird verwendet, um Taktsignale zu liefern, die verwendet werden, um Symboltiming zu sowohl der Senderschaltung 226 als auch der Empfängerschaltung 232 zu steuern. Ein relativ genauer Taktgeber wird für den Basisstationstakt 230 verwendet. Der Taktgeber in dem Drahtlosterminal 202 kann weniger genau sein als der Basisstationstaktgeber aufgrund von Versuchen, die Kosten des Mobilgeräts 202 niedrig zu halten.
Die Senderschaltung 226 der Basisstation weist eine feste Sendersymboltimingschaltung 228 auf, welche auf den Basisstationstakt 230 anspricht. Die Empfängerschaltung 232 weist ähnlich dazu eine feste Empfängersymbolti mingschaltung 234 auf, die auch auf den Takt 230 anspricht. Demgemäß passt in dem System 200 die Basisstation nicht ihr Sender- oder Empfängertiming an oder modifiziert es basierend auf Information von einem individuellen Drahtlosgerät, wie dem Drahtlosterminal 202. In den Ausführungsbeispielen, in denen mehrere Drahtlosterminals 202 von einer einzelnen Basisstation 204 versorgt werden, vermeidet das Synchronisationsverfahren der Erfindung die Komplexität, die aus dem Versuch resultieren würde, das Symboltiming bei der Basisstation anzupassen basierend auf Information von verschiedenen, unterschiedlichen Drahtlosterminals 202.
3 zeigt die Operationen, die am Empfänger 232 der Basisstation ausgeführt werden. Wie in 3 gezeigt, unterliegt ein Signal, das bei der Basisstation 102 empfangen wird, mehreren Verarbeitungsoperationen. Im Schritt 304 wird das empfangene Signal mit einer festen Rate abgetastet bzw. gesampled. Dann nimmt im Schritt 306 die Empfängerschaltung N Abtastungen von dem abgetasteten bzw. gesampleten Signal, welche einem festen Symbolfenster entsprechen. Das zyklische Präfix wird dann von dem ausgewählten Satz von Abtastungen im Schritt 308 verworfen. Der Verwerfung des zyklischen Präfixes folgend wird dann eine FFT beim Schritt 310 auf dem übrigen Teil des Satzes von Abtastungen durchgeführt, die ausgewählt sind als zu einem empfangenen Symbol gehörend. Die Schritte 304, 306, 308 und 310 werden wiederholt über eine Zeitperiode ausgeführt, um die gesendeten Symbole wiederherzustellen.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Basisstation 102 eine Schaltung auf für das Durchführen jeder der Funktionen oder Schritte, die in 3 dargestellt sind. In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden einige oder alle der Funktionen/Schritte auf der CPU 240 unter Softwaresteuerung implementiert. Softwareroutinen für die Implementierung der dargestellten Operationen können in dem Speicher 236 gespeichert werden, der in der Basisstation 102 enthalten ist. Gemäß dem in 3 dargestellten Prozess tastet der Basisstationsempfänger 232 das empfangene Signal mit einer festen Rate ab. Für Erklärungszwecke sei angenommen, dass die Gesamtlänge eines OFDM- Symbols gleich N Abtastungen ist und dass die Länge des zyklischen Präfixes in einem OFDM-Symbol gleich K Abtastungen ist.
Basierend auf dem Empfängersymboltiming wählt die Basisstation 102 wiederholt N Abtastungen, z.B. einen Satz von Abtastungen entsprechend einem gesendeten Symbol, in der Sequenz von empfangenen Digitalsignalabtastungen aus. Die Basisstation verwirft die ersten K Abtastungen und behält die übrigen N-K Abtastungen. Dann wird eine FFT-Operation auf den N-K Abtastungen durchgeführt, um die Information, die von den Drahtlosterminals übertragen wurde, wiederherzustellen. Die Samplingrate wird von dem Takt 230 abgeleitet, der von der Basisstation 102 verwendet wird, welcher recht unterschiedlich sein kann von den Takten 210, die von jedem der Drahtlosterminals 202 verwendet werden. Die Sampling-Operation und das Empfängersymboltiming bei der Basisstation 102 sind fest, d.h. sind nicht angepasst basierend auf dem empfangenen Signal.
Wiederum Bezug nehmend auf 2 ist ersichtlich, dass das Drahtlosterminal 202 Folgendes aufweist: einen Taktgeber 210, eine Empfängerschaltung 206, eine Senderschaltung 212, einen Speicher 216 und eine CPU 220, welche durch einen Bus 215 zusammen gekoppelt sind. Der Taktgeber 210 liefert ein Timingsignal an die Empfängerschaltung 216 und die Senderschaltung 214. Aufgrund von Differenzen in den Takten, die in den verschiedenen Drahtlosterminals 202 auftreten, müssen das Sender- und das Empfängertiming möglicherweise periodisch angepasst bzw. eingestellt werden, um Abweichungen in der Taktgeschwindigkeit von der beabsichtigten Taktgeschwindigkeit und/oder der Geschwindigkeit des Basisstationstakts 230 zu kompensieren. Der Speicher 216 weist eine Timingsteuerroutine 218 auf, die von der CPU 220 ausgeführt wird. Die Timingsteuerroutine 218 weist Software und/oder andere Verarbeitungsinstruktionen auf, die verwendet werden, um das Drahtlosterminal 202 und die Schaltungen 206, 212, die darin enthalten sind, zu steuern, um das Symboltiminganpassungsverfahren der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Zusätzlich zur Timingsteuerroutine 218 wird der Speicher 216 verwendet, um Daten zu speichern, die von dem Terminal 202 gesendet werden sollen und Daten, die von dem Terminal 202 empfangen werden.
Die Empfängerschaltung 206 ist verantwortlich für das Empfangen, über eine Antenne, die in der Empfängerschaltung enthalten ist, von Signalen 222, die von der Basisstation 204 zu dem Drahtlosterminal 202 gesendet werden. Die Empfängerschaltung 206 ist auch verantwortlich für das Verarbeiten des empfangenen Signals 222, z.B. seine Digitalisierung und Segmentierung in Symbole, wie unten beschrieben wird. Die Empfängersymboltimingsynchronisationsschaltung 208 wird verwendet um zu bestimmen, welche Anpassungen im Empfängersymboltiming stattfinden sollten gemäß der vorliegenden Erfindung und für die Übermittlung von Symboltiminganpassungsinformation zur Sendersymboltimingsynchronisationsschaltung 214, die in der Senderschaltung 212 enthalten ist. Die Empfängersymboltimingsynchronisationsschaltung 208 passt das Empfängertiming in einem Versuch an, es mit dem Timing der Senderschaltung 226 der Basisstation abzugleichen.
Die Drahtlosterminalsenderschaltung 214 ist für die Erzeugung der Signale 224, die von dem Drahtlosterminal gesendet werden sollen, verantwortlich. Die Senderschaltung 212 weist eine Antenne für das Ausstrahlen bzw. Broadcasten des Signals 224 auf. Die Signale weisen beispielsweise OFDM-Symbole auf. Die Senderschaltung 212 weist auch die Sendersymboltimingsynchronisationsschaltung 214 auf für das Anpassen, beispielsweise periodisch, gemäß der vorliegenden Erfindung, des Timings der gesendeten Symbole. Dies kann, wie unten beschrieben wird, durchgeführt werden durch Hinzufügen oder Entfernen von Abtastungen zu bzw. von einem oder mehreren Symbolen, die gesendet werden. Die Symboltiminganpassung, die von Schaltung 214 durchgeführt wird, ist in die gleichen Richtung und betragsgleich, oder im betragsgleich, wie die Symboltiminganpassung, die von der Empfängersymboltimingsynchronisationsschaltung 208 durchgeführt wird. Da der Basisstationstakt 230 verwendet wird, um sowohl das Empfängerschaltungstiming der Basisstation als auch ihr Sendertiming zu betreiben, wobei angenommen wird, dass die Empfängerschaltung 206 des Drahtlosterminals erfolg reich ist in der Synchronisierung des Drahtlosempfängertimings zu dem des Senders der Basisstation, wird die entsprechende Anpassung an die Senderschaltung 212 des Drahtlosterminals die Synchronisation der Senderschaltung 212 mit der Empfängerschaltung 234 der Basisstation ermöglichen.
Durch Gestalten der Symboltiminganpassungen des drahtlosen Senders als eine Funktion der Empfängertimingveränderungen, werden die Timingdiskrepanzen zwischen dem Basisstationstakt 230 und dem Takt 210 des Drahtlosterminals kompensiert, und zwar durch Symboltimingkorrekturen der oben beschriebenen Art und Weise, die relativ häufig, beispielsweise zu Beginn und Ende jeder Verweilzeit, auftreten.
Eine Bewegung des Drahtlosgeräts 202 relativ zu einer festen Basisstation, beispielsweise Basisstation 204, kann einen gewissen Einfluss auf das Timing der empfangenen Symbole haben. Während sich beispielsweise das Drahtlosterminal weiter von der Basisstation wegbewegt, kann die Erhöhung der Distanz dem Empfänger des Drahtlosterminals als eine Verzögerung im Sendersymboltiming der Basisstation erscheinen. Um dem Effekt der steigenden Distanz zwischen dem Drahtlosterminal und der Basisstation entgegenzuwirken, kann es wünschenswert sein, das Empfängersymboltiming des Drahtlosterminals zu verzögern und das Sendersymboltiming des Drahtlosterminals zu beschleunigen bzw. vorzurücken. Veränderungen im Symboltiming aufgrund von Bewegung des Drahtlosterminals neigt dazu, mit einer Rate aufzutreten, die wesentlich langsamer ist als die Rate, mit der Differenzen zwischen dem Takt 210 des Drahtlosterminals und dem Basisstationstakt 230 das Symboltiming beeinflussen. Dementsprechend kann die Korrektur von Symboltimingfehlern aufgrund von Diskrepanzen zwischen einem Drahtlosterminaltakt und einem Basisstationstakt wichtiger sein als Symboltimingkorrekturen die darauf gerichtet sind, die Effekte von Veränderungen in der Distanz zwischen Empfänger- und Senderschaltungen anzugehen.
Der Effekt der Bewegung und Veränderungen in der Distanz zwischen dem Drahtlosterminal 202 und der Basisstation 204 kann ignoriert werden oder dementsprechend kann eine Korrektur ausgeführt werden durch Verwendung einer zusätzlichen Timingsteuerroutine oder -schaltung. In einem Ausführungsbeispiel weist das drahtlose Terminal 202 eine zusätzliche Timingsteuerroutine und/oder -unterroutine bzw. -subroutine auf, die ausgelegt ist, um hinsichtlich Symboltimingvariationen aufgrund von Bewegung des Drahtlosterminals zu korrigieren. Solche Korrekturen können beispielsweise auf Information und/oder periodischen Signalen basiert werden, die zu und/oder von dem Drahtlosterminal gesendet werden zu Zwecken der Bestimmung von Sende- und/oder Empfangsverzögerungen. Eine solche Anpassungsroutine würde zusätzlich zur Routine 218 sein, die zur Korrektur für Takttimingdiskrepanzen gemäß der Erfindung verwendet wird.
Um die Interferenz zwischen OFDM-Signalen von verschiedenen Drahtlosterminals und die Interferenz zwischen benachbarten OFDM-Symbolen zu eliminieren, ist es wichtig, dass die empfangenen Signale von den Drahtlosterminals mit dem Empfängersymboltiming synchronisiert werden. Insbesondere sollte das Empfängersymbolfenster so platziert werden, dass das Signal in dem Symbolfenster ein einzelnes OFDM-Symbol von irgendeinem gegebenen Drahtlosterminal aufweist.
4 ist ein Timingdiagramm 400, dass ein Szenario darstellt, in dem die empfangenen Signale von zwei Drahtlosterminals 104, 106 mit dem Empfängersymboltiming der Basisstation synchronisiert werden. Zeile 402 stellt zwei sequentielle Symbole X0, X1 dar, die von dem ersten Drahtlosterminal 104 gesendet werden. Zeile 404 stellt zwei sequentielle Symbole Y0, Y1 dar, die von dem zweiten Drahtlosterminal 106 gesendet werden. Zeile 406 stellt zwei aufeinander folgende Basisstationsempfängersymbolfenster W1, W2 dar, welche der Zeitperiode entsprechen, während der gesendete Symboldaten ausgewählt werden, um als ein empfangenes Symbol behandelt zu werden. Das erste Fenster W1 erstreckt sich von einer Zeit T1 zu einer Zeit T2. Das zweite Fenster W2 erstreckt sich von einer Zeit T3 bis T4. Es sei bemerkt, dass es eine Periode bzw. Zeitdauer zwischen den Symbolfenstern W1, W2 gibt, die der Zeit zwischen T2 und T3 entspricht, während der empfangene Symbolda ten nicht verwendet werden. Diese Zeitdauer ist gleich dem oder kleiner als das zyklische Präfix der gesendeten Symbole. Wenn das Empfängersymboltiming richtig mit dem Sendersymboltiming ausgerichtet ist, werden die Fenster W1 und W2 den gesendeten Symbolen X0, Y0 und X1, Y1 wie in 4 gezeigt, entsprechen, was in einer richtigen Wiederherstellung der gesendeten Symbole resultiert.
Die empfangenen OFDM-Signale von verschiedenen Terminals 104, 106 müssen jedoch nicht immer miteinander und mit dem Symbolfenster des Empfängers ausgerichtet sein, was zu einem möglichen Verlust von Symboldaten führt. Beispielsweise liefert 5 ein Timingdiagramm 500, in dem die empfangenen OFDM-Signale nicht ausgerichtet sind, beispielsweise weil die Sender in den Mobilstationen nicht synchronisiert sind. In 5 entspricht Zeile 502 den Symbolen X0 und X1, die von dem ersten Drahtlosterminal 104 gesendet werden. Zeile 504 entspricht den Symbolen Y0, Y1, die von dem zweiten Drahtlosterminal 106 gesendet werden. Ziele 506 stellt zwei aufeinander folgende Basisstationsempfängersymbolfenster W1, W2 dar, welche der Zeitperiode entsprechen, während der gesendete Symboldaten ausgewählt werden, um als ein empfangenes Symbol behandelt zu werden. Das beispielhafte Symbolfenstertiming, das in 5 gezeigt ist, führt dazu, dass Symbole vom ersten Drahtlosterminal 104 richtig empfangen werden. Aufgrund von Differenzen im Symboltiming zwischen dem Sender des zweiten Drahtlosterminals und dem Empfänger der Basisstation, werden Symbole von dem zweiten Drahtlosterminal 106 jedoch nicht richtig detektiert. Im Beispiel der 5 gibt es kein Basisstationsempfängertiming, das mit allen empfangenen OFDM-Signalen synchronisiert werden kann, d.h. den OFDM-Symbolen von den drahtlosen Terminals 104, 106.
Angesichts der Tatsache, dass die Sender in den Drahtlosterminals nicht synchronisiert werden können, beispielsweise in einem OFDM-Vielfachzugriffssystem, arbeitet das Synchronisationssystem des Standes der Technik, in der der zugrunde liegende Gedanke der ist, das Sendersymbolti ming festzulegen und das Empfängersymboltiming anzupassen, um eine Synchronisation zu erreichen, nicht effektiv.
Gemäß der Erfindung – anders als das Synchronisationssystem des Standes der Technik – verwendet der Basisstationsempfänger festgelegtes bzw. festes Symboltiming. Jedes Drahtlosterminal passt sein Sendertiming so an, dass die empfangenen Symbole von allen Drahtlosterminals synchronisiert werden mit dem Basisstationsempfängersymboltiming.
6 ist ein Blockdiagramm 600, das aus einer funktionalen Perspektive die Schritte zeigt, die von einem Drahtlosterminal als Teil einer Symboltimingsynchronisation durchgeführt werden, die in einem Kommunikationssystem durchgeführt wird, das gemäß der Erfindung implementiert ist. Im Schritt 602 empfängt das Drahtlosterminal 202 ein Signal, das von der Basisstation 204 gesendet wurde. Dann, im Schritt 604, rückt es vor oder verzögert das Empfängertiming und die Synchronisationsschaltung 208 das Empfängersymboltiming um D Abtastungen, wobei D ein positiver ganzzahliger Wert, gewöhnlicherweise ungleich Null, ist. Die Empfängersymboltiminganpassungsinformation, d.h. die Anzahl, D, von Abtastungen, um die das Empfängertiming vorgerückt oder verzögert wird, wird zur Sendersymboltimingsynchronisationsschaltung 212 des Drahtlosterminals gesendet. Pfeil 605 wird in 6 verwendet, um die Sendung des Wertes D und die Richtung der Timingkorrektur, d.h. ob es vorgerückt oder verzögert werden soll, darzustellen. Die Sendersymboltimingsynchronisationsschaltung 214 rückt vor oder verzögert das Sendersymboltiming um den gleichen, oder im Wesentlichen gleichen, Wert D, um den das Empfängersymboltiming angepasst wurde. Symbole, die mit dem angepassten Sendersymboltiming erzeugt wurden, werden dann im Schritt 606 durch das Drahtlosgerät gesendet.
Die Anpassung des Sendertimings des Drahtlosterminals 202 kann auf einer Korrekturinstruktion, die von der Basisstation 204 empfangen wird, basieren, so wie beispielsweise derjenigen, die in der US-Patentanmeldung (09/503,040) beschrieben und verwendet wird. In dem System, das in der zi tierten US-Patentanmeldung beschrieben ist, sendet jedes Drahtlosterminal 202 ein bestimmtes Signal, das ein Timingsteuersignal genannt wird, zu der Basisstation 204. Die Basisstation 204 schätzt die Ankunftszeit des empfangenen Timingsteuersignals und sendet eine Korrekturinstruktion, um das Sendetiming des Drahtlosterminals als eine Funktion des empfangenen Signals zu korrigieren, wodurch eine Synchronisation zwischen dem Sender des Drahtlosterminals und dem Empfänger der Basisstation sichergestellt wird. Ein derartiges Closed-Loop-System bzw. Regelsystem ist nützlich, wenn unterschiedliche Drahtlosterminals 202 verschiedene unbekannte Ausbreitungsverzögerungen zu der Basisstation 204 besitzen, welche bestimmt werden können aus Signalen, die zu der Basisstation 204 von den einzelnen Drahtlosterminals gesendet werden.
Das Closed-Loop-System, das in der zitierten Patentanmeldung beschrieben ist, benötigt zusätzliche Systemressourcen, d.h. Bandbreite und Leistung, um Timingsteuersignale zu der Basisstation 204 zu senden und dann die Korrekturnachrichten zu Drahtlosterminals 202 zurückzugeben. Der zusätzliche Ressourcenoverhead kann möglicherweise nicht signifikant sein, wenn das Closed-Loop-System nur verantwortlich ist für die Korrektur sich langsam verschiebender Timing-Nicht-Übereinstimmung zwischen den Drahtlosterminalsendern und dem Basisstationsempfänger, wie zu Zweck der Kompensation von Ausbreitungsverzögerungsvariation, beispielsweise aufgrund von Veränderungen der Distanz zwischen dem Drahtlosterminal 202 und der Basisstation 204.
Wie jedoch im Abschnitt der den Hintergrund beschreibt angemerkt wurde, verwenden die Drahtlosterminals 202 jedoch im Allgemeinen preisgünstige und nicht sehr genaue Taktgeber 210. Die Taktdrift bzw. -verschiebung zwischen den Drahtlosterminals 202 und der Basisstation 204 kann so schnell sein, dass der zusätzliche Ressourcenoverhead groß sein kann, wenn das Closed-Loop-System verwendet wird, um sich den verschiebende bzw. driftende Timingunterschied zwischen den Drahtlosterminalsendern und dem Ba sisstationsempfänger zu kompensieren, der auf Taktunterschiede und/oder Taktungenauigkeiten zurückführbar ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Anpassung des Sendersymboltimings des Drahtlosterminals seiner Empfängertimingsynchronisation untergeordnet. Insbesondere führt das Drahtlosterminal 202 erst seine Empfängersymboltimingsynchronisation basierend auf dem empfangenen Signal aus. Die Empfängersymboltimingsynchronisation beim Drahtlosterminal kann ein irgendeines einer Vielzahl von Verfahren verwenden, einschließlich zahlreicher bekannter Synchronisationstechniken.
Es sei der Fall betrachtet, in dem das Drahtlosterminal 202 der vorliegenden Erfindung aus dem implementierten Timingsynchronisationsverfahren detektiert, dass das Empfängersymboltiming um einen gewissen Betrag, Δ, vorgerückt werden sollte, wobei Δ beispielsweise D Abtastungen des empfangenen Signals entspricht. D.h., das Sendersymboltiming der Basisstation 204 liegt um Δ vor dem Empfängersymboltiming beim Drahtlosterminal 202. Eine derartige Timingdrift hat ihren Grund wahrscheinlich in einer Taktungleichheit bzw. -Nicht-Übereinstimmung zwischen der Basisstation 204 und dem Drahtlosterminal 202. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein gemeinsamer Takt 210 verwendet, um die Empfänger- und die Senderschaltung 206, 212 in dem Drahtlosterminal 202 zu betreiben. Dementsprechend ist es auch wahrscheinlich, dass das Empfängersymboltiming bei der Basisstation 204 um Δ vor dem Sendersymboltiming beim Drahtlosterminal 202 liegt. Um den Timingfehler gemäß der Erfindung zu korrigieren, rückt das Drahtlosterminal 202 sein Sendersymboltiming um denselben, oder im Wesentlichen denselben, Betrag Δ, vor, der verwendet wird, um das Empfängertiming des Drahtlosterminals anzupassen.
Auf ähnliche Weise verzögert, wenn das Drahtlosterminal 202 detektiert, dass das Empfängersymboltiming um einen gewissen Betrag Δ verzögert werden sollte, das Drahtlosterminal 202 auch sein Sendersymboltiming um den glei chen, oder im Wesentlichen den gleichen, Betrag Δ, beispielsweise D Abtastungen.
Wie oben beschrieben, zeigt 6 die Operationen, die beim Drahtlosterminal gemäß der Erfindung ausgeführt werden. Die dargestellten Funktionen können durchgeführt werden unter Verwendung einer CPU in dem Drahtlosterminal, die eine oder mehrere Routinen ausführt, die aus dem Speicher, der auch in dem Drahtlosterminal enthalten ist, abgerufen werden. Jedes Drahtlosterminal korrigiert zuerst sein Empfängersymboltiming basierend auf dem empfangenen Signal, beispielsweise unter Verwendung eines herkömmlichen Timingsynchronisationsverfahrens. Dann wird das Sendersymboltiming des Drahtlosterminals als eine Funktion von, beispielsweise untergeordnet der, Empfängersymboltimingsynchronisation, angepasst. Wenn das Emfängersymboltiming korrigiert wird, korrigiert das Drahtlosterminal auch sein Sendersymboltiming in die gleiche Richtung mit dem gleichen, oder dem im Wesentlichen gleichen, Betrag der Anpassung. Wenn beispielsweise das Drahtlosterminal detektiert, dass das Empfängertiming um D Abtastungen verzögert werden muss, dann wird das Drahtlosterminalsendertiming auch um D Abtastungen verzögert. Auf ähnliche Weise wird, wenn das Drahtlosterminal detektiert, dass das Empfängertiming um D Abtastungen vorgerückt werden muss, das Sendertiming in dem Drahtlosterminal auch um D Abtastungen vorgerückt. Wenn Closed-Loop- bzw. Regeltimingsteuerung in dem Drahtlosterminal verwendet wird, dann wird in einem Ausführungsbeispiel die Timinganpassung der vorliegenden Erfindung additiv bzw. zusätzlich angewendet, beispielsweise zusätzlich zu der Closed-Loop- bzw. Regeltimingsteuerung.
7 zeigt die beispielhafte Anpassung des Drahtlosterminalsendersymboltimings für den Fall, in dem D Abtastungen zu einer Symbolzeitperiode hinzugefügt werden müssen, um die notwendige Timinganpassung vorzunehmen.
Wenn ein Drahtlosterminal 202 sein Sendersymboltiming anpassen soll, dann wählt es zuerst ein OFDM-Symbol, welches in der Zukunft zu senden ist als das Übergangs-OFDM-Symbol, d.h. als das Symbol, dessen Dauer modifiziert werden soll, um die gewünschte Symboltimingänderung zu implementieren. In 7 beispielsweise entscheidet das Drahtlosterminal X während der Dauer des Symbols X0 sein Sendersymboltiming um D Abtastungen anzupassen. Das Symbol X1 wird dann als das Übergangssymbol gewählt. Im Allgemeinen muss das Übergangs-OFDM-Symbol nicht das OFDM-Symbol sein, das direkt als nächstes zu übertragen ist. Wenn die Timinganpassung ein Vorrücken um D Abtastungen ist, dann wird die Dauer des Übergangs-OFDM-Symbols gekürzt durch Entfernen von D Abtastungen. Falls die Timinganpassung eine Verzögerung um D Abtastungen ist, dann wird die Dauer des Übergangs-OFDM-Symbols vergrößert durch Hinzufügen von D Abtastungen.
In 7 wird die Dauer des ausgewählten Übergangssymbols X1 704 um D Abtastungen verlängert, wodurch das Sendertiming um D Abtastungen verzögert wird. Dies resultiert in Symbolen X0 702, X2 706 und X3 708, von denen jedes N Abtastungen hat, wobei das Übergangssymbol X1 704 N+D Abtastungen aufweist. Daher bleibt die Dauer der anderen Nicht-Übergangs-OFDM-Symbole unverändert bei N Abtastungen pro Symbol. Das Übergangssymbol X1 wird von dem Drahtlosterminal 202 zu der Basisstation 204 gesendet, zusammen mit anderen Symbolen in der Sendesequenz 700.
8 zeigt die Wahl des Übergangs-OFDM-Symbols und ein Verfahren für das Ändern der Dauer des Übergangs-OFDM-Symbols in einem System, in dem ein Drahtlosterminal Symbole auf dem gleichen Ton über mehrere aufeinander folgende Symbole sendet, für eine Zeitdauer, die als Verweilzeit bzw. Dwell bekannt ist. Die Dauer, während der das Drahtlosterminal auf dem gleichen Ton verbleibt, d.h. dem gleichen Frequenzunter- bzw. -subträger, wird eine Verweilzeit genannt. Ein Grund um für eine Verweilzeit auf demselben Ton zu bleiben ist es, Differentialmodulation zu verwenden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, der auf eine Übergangssymbolauswahl gerichtet ist, wird das Übergangs-OFDM-Symbol als entweder das erste Symbol oder das letzte Symbol in einer Verweilzeit ausgewählt. Wenn das erste Symbol das Übergangssymbol ist, wird die Dauer des Über gangssymbols durch zyklisches Hinzufügen oder Entfernen von Abtastungen in dem zyklischen Präfixteil verändert. Wenn das letzte Symbol das Übergangssymbol ist, dann wird die Dauer des Symbols verändert durch zyklisches Hinzufügen oder Entfernen von Abtastungen in dem FFT-Körper- bzw. Hauptteil. 8 stellt die Operationen des zyklischen Hinzufügens oder Entfernens von Abtastungen im dem zyklischen Präfix oder FFT-Körper in dem Übergangssymbol dar. Nach Vornehmen der Anpassungen wird das angepasste Symbol von dem drahtlosen Sender zu der Basisstation übertragen.
In der Darstellung der 8 entspricht die Verweilzeit 810 den vier Symbolen 802, 804, 806 und 808. Das erste Symbol 802 oder das letzte Symbol 808 wird als das Übergangssymbol gemäß einem Aspekt der Erfindung gewählt.
Die 10 und 11 stellen eine Modifizierung des ersten Symbols in einer Verweilzeit, um eine Symboltimingkorrektur zu implementieren, dar. 10 stellt den Fall dar, in dem Abtastungen zu dem Übergangssymbol hinzugefügt werden sollen, wodurch das Symbol verlängert wird. D Abtastungen 1005, die den letzten K Abtastungen 1006 des FFT-Körpers 1004 direkt vorausgehen, werden kopiert und vor dem regulären zyklischen Präfix mit K Abtastungen positioniert, was in einem zyklischen Präfix 1003 resultiert, das K+D Abtastungen aufweist. Das zyklische Kopieren von D Abtastungen vor das Symbol, ausgeführt wie in 10 gezeigt, resultiert in einem Symbol 1000 mit N+D Abtastungen.
11 zeigt den Fall, in dem Abtastungen von dem Übergangssymbol entfernt werden, wodurch das Symbol von den normalen N Abtastungen auf ein Symbol gekürzt wird, das N-D Abtastungen 1100 aufweist. Das Kürzen wird erreicht durch Reduzieren der Größe des zyklischen Präfixes um D Abtastungen 1102, was in einem zyklischen Präfix resultiert, das K-D Abtastungen 1103 hat. Es sei bemerkt, dass in dem Beispiel der 11 nur die letzten K-D Abtastungen 1106 des Symbols für die Verwendung als das zyklische Präfix kopiert werden. Die gestrichelten Linien werden in 11 verwendet um an zuzeigen, dass die D Abtastungen nicht in dem gesendeten Symbol enthalten sind.
Die 12 und 13 stellen eine Modifikation des letzten Symbols in einer Verweilzeit zur Implementierung einer Symboltimingkorrektur dar. 12 stellt den Fall dar, in dem Abtastungen zu dem Übergangssymbol hinzufügt werden sollen, wodurch das Symbol verlängert wird. D Abtastungen 1205 des FFT-Körpers, die direkt dem zyklischen Präfix mit K Abtastungen 1202 vorausgehen, werden kopiert und werden, auf das zyklische Präfix mit K Abtastungen 1202 folgend an das Ende des Symbols kopiert und hinter den K Abtastungen 1206 positioniert, um das zyklische Präfix 1206 zu erzeugen. Auf diese Weise wird der FFT-Körper des Übergangssymbols, das in 12 gezeigt ist, um D Abtastungen verlängert, was in einem Übergangssymbol resultiert, das N+D Abtastungen 1200 hat und in einem FFT-Körper 1204, der N-K+D Abtastungen hat.
In 13 wird die Gesamtsymbollänge auf N-D Abtastungen verkürzt durch Entfernen von D Abtastungen 1307 vom Ende des Symbols, das übertragen werden soll. Das zyklische Präfix 1302 beinhaltet K Abtastungen kopiert von den letzten K Abtastungen 1306 des FFT-Körpers vor der Entfernung der D Abtastungen 1307.
Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf Kommunikationssysteme, in denen ein erstes Kommunikationsgerät gleichzeitig mit einem zweiten Kommunikationsgerät und einem dritten Kommunikationsgerät kommuniziert.
14 stellt das erste Kommunikationsgerät dar, d.h. ein Mobilterminal 1406 in Kommunikation mit den zweiten und dritten Kommunikationsgeräten, d.h. zwei Basisstationen 1402, 1404 gleichzeitig, und zwar gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine derartige Situation kann beispielsweise auftreten, wenn sich das Mobilterminal 1406 in eine neue Zelle bewegt, die von der zweiten Basisstation B 1404 versorgt wird, während es noch bei der ersten Basisstation B 1404 registriert ist. Die Kommunikation mit der Basisstation B 1404 kann beispielsweise sein, sich mit der neuen Basisstation 1404 zu registrieren, bevor die Kommunikation mit der alten Basisstation 1404 beendet wird.
Während der Kommunikation mit zwei Basisstationen 1402, 1404 ist es wünschenswert, dass das Mobilterminal 1406 verschiedene Symboltimingfenster für die Kommunikationen zu/von jeder der Basisstationen 1402, 1404 aufrecht erhält und anpasst. 15 zeigt ein Verfahren 1500 für das Aufrechthalten von Symboltimingsynchronisation zwischen einem Mobilterminal 1406 und zwei verschiedenen Basisstationen 1402, 1404 gleichzeitig.
Das Mobilterminalsymboltimingsynchronisationsverfahren 1500 beginnt im Schritt 1502, indem das Mobilterminal 1406 ein Signal empfängt, das die Übertragungen von beiden Basisstationen 1402, 1404 repräsentiert. Das empfangene Analogsignal wird in eine Vielzahl von Digitalsamples bzw. digitalen Abtastungen konvertiert durch Ausführen einer Analog-zu-Digital-(A/D)-Konvertierungsoperation im Schritt 1504. Die Digitalabtastungen werden dann entlang zweier unabhängiger Empfängerverarbeitungspfade verarbeitet.
Ein erster Empfängerverarbeitungspfad beginnt mit Schritt 1506 und entspricht dem Verarbeiten, das darauf abzielt die von der Basisstation A empfangenen Symbole wiederherzustellen. Als Teil der Empfängerverarbeitung, die in Schritt 1506 ausgeführt wird, wird eine Symboltimingkorrekturoperation durchgeführt, um das Symbolfenster, das für die Verarbeitung der Abtastungen verwendet wird, die von dem A/D-Konverter geliefert werden, mit dem Symboltiming des Senders zu synchronisieren, der in der Basisstation A 1402 enthalten ist. Die Symboltimingkorrekturinformation, die mit der Verarbeitung der Signale, die von der Basisstation A empfangen werden, assoziiert ist, z.B. die Anzahl der Abtastungen, die das Empfängertiming vorgerückt oder verzögert werden soll, wird zum Senderverarbeitungsschritt 1502 übermittelt, der verantwortlich ist für das Erzeugen von Symbolen, die zur Basisstation A übertragen werden sollen. Als Teil der Verarbeitung in Schritt 1510 wird das Symboltiming, das verwendet wird für das Senden zur Basisstation A um den gleichen, oder im Wesentlichen gleichen, Betrag angepasst wie das Empfän gersymboltiming des Mobilterminals, das verwendet wird um Signale von der Basisstation A 1402 zu verarbeiten.
Ein zweiter Empfängerverarbeitungspfad beginnt mit Schritt 1508 und entspricht dem Verarbeiten, das darauf abzielt die von der Basisstation B 1404 empfangenen Symbole wiederherzustellen. Als Teil der Empfängerverarbeitung, die in Schritt 1508 ausgeführt wird, wird eine Symboltimingkorrekturoperation durchgeführt, um das Symbolfenster, das für die Verarbeitung der Abtastungen verwendet wird, die von dem A/D-Konverter geliefert werden, mit dem Symboltiming des Senders zu synchronisieren, der in der Basisstation B 1404 enthalten ist. Die Symboltimingkorrekturinformation, die mit der Verarbeitung der Signale, die von der Basisstation B 1404 empfangen werden, assoziiert ist, z.B. die Anzahl der Abtastungen, die das Empfängertiming vorgerückt oder verzögert werden soll, wird zum Senderverarbeitungsschritt 1512 übermittelt, der verantwortlich ist für das Erzeugen von Symbolen, die zur Basisstation B 1404 übertragen werden sollen. Als Teil der Verarbeitung in Schritt 1512 wird das Symboltiming, das verwendet wird für das Senden zur Basisstation B1404, um den gleichen, oder im Wesentlichen gleichen, Betrag angepasst wie das Empfängersymboltiming des Mobilterminals, das verwendet wird um Signale von der Basisstation B 1404 zu verarbeiten.
Unter der Annahme, dass die Ausgaben der Schritte 1510 und 1512 analoge Signale sind, wird es ihnen erlaubt sich zu addieren, und zwar vor der Sendung im Schritt 1514. Wenn die Ausgaben der Schritte 1510, 1512 digitale Abtastungen sind, dann können die digitalen Signale summiert werden und einer D/A-Konvertierung unterzogen werden vor der Sendung im Schritt 1514.
Auf die oben beschriebene Weise kann ein Drahtlosterminal unabhängig verschiedene Sendersymboltimingfenster, entsprechend verschiedenen Drahtlosterminals, anpassen als eine Funktion von verschiedenen Empfängersymboltimingkorrekturen, die durchgeführt werden basierend auf Signalen, die gleichzeitig von verschiedenen Basisstationen empfangen werden.
Die Schritte der verschiedenen Verfahren können auf eine Vielzahl von Wegen implementiert werden, beispielsweise unter Verwendung von Software, Hardware oder eine Kombination von Software und Hardware, um jeden einzelnen Schritt oder eine Kombination der oben beschriebenen Schritte auszuführen. Demgemäß beinhalten die verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Mittel für das Durchführen der Schritte der verschiedenen Verfahren. Jedes Mittel kann implementiert werden unter Verwendung von Software, Hardware, beispielsweise Schaltungen, oder einer Kombination von Software und Hardware. Wenn Software verwendet wird, dann können die Mittel für das Durchführen eines Schrittes auch Schaltungen, wie beispielsweise einen Prozessor, für das Ausführen der Software enthalten. Demgemäß ist die Erfindung unter Anderem auf von einem Computer ausführbare Instruktionen gerichtet, wie beispielsweise Software zur Steuerung einer Maschine oder einer Schaltung zum Ausführen eines oder mehrerer der oben beschriebenen Schritte.

Claims

Ein Verfahren zum Anpassen des Symboltimings in einem ersten Kommunikationsgerät in einem OFDM- bzw. Orthogonal-Frequency-Division Multiplexing-System, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bestimmen einer Empfängersymboltiminganpassung, die durchgeführt wird, um das Empfängersymboltiming in dem ersten Kommunikationsgerät anzupassen, um das Empfängersymboltiming mit dem Symboltiming eines zweiten Kommunikationsgeräts zu synchronisieren; gekennzeichnet durch Anpassen des Symboltimings eines Senders in dem ersten Kommunikationsgeräte als eine Funktion der bestimmten Empfängersymboltiminganpassung; und wobei der Schritt des Anpassens des Symboltimings des Senders beinhaltet: Auswählen entweder des ersten oder des letzten Symbols in einer Verweilzeit (dwell) um es zu modifizieren um das Sendersymboltiming anzupassen, wobei die Verweilzeit eine Zeitperiode ist, während der der Sender auf demselben Ton verbleibt oder eine Zeitperiode ist, die mehrere Symbolzeiten vor dem Schalten zu einem anderen Ton oder Satz von Tönen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Empfängersymboltiminganpassung anzeigt, dass das Symboltiming um einen Betrag entsprechend zu D Digitalsignalabtastungen angepasst werden sollte.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bestimmens einer Empfängersymboltiminganpassung Folgendes aufweist: Empfangen eines Symboltimingkorrektursignals, gesendet von dem zweiten Kommunikationsgerät.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das erste Kommunikationsgerät ein Drahtlosterminal (104, 106) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das zweite Kommunikationsgerät bzw. -vorrichtung eine Basisstation (102) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin Folgendes aufweist: Bestimmen einer zusätzlichen Empfängersymboltiminganpassung, die vorgenommen wird um das Empfängersymboltiming eines zusätzlichen Empfängers in der ersten Kommunikationsvorrichtung anzupassen, um das Symboltiming des zusätzlichen Empfängers mit dem Symboltiming einer dritten Kommunikationsvorrichtung zu synchronisieren, wobei die dritte Kommunikationsvorrichtung eine zusätzliche Basisstation ist; und Anpassen des Symboltimings eines zusätzlichen Senders in dem ersten Kommunikationsgerät als eine Funktion der bestimmten Symboltiminganpassung des zusätzlichen Empfängers.
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin Folgendes aufweist: Anpassen des Symboltimings eines Empfängers, der in dem ersten Kommunikationsgerät enthalten ist, und das Empfängersymboltiming um die D Abtastungen zu verzögern; und wobei der Schritt des Anpassens des Symboltimings des Senders in der ersten Kommunikationsvorrichtung das Verzögern der Übertragung von Symbolen um D Abtastungen beinhaltet, und zwar durch Modifizieren des ausgewählten Symbols durch Addieren von D Abtastungen zu dem ausgewählten Symbol, wodurch die Dauer des ausgewählten Symbols erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Symbole in der Verweilzeit, die nicht das ausgewählte Symbol sind, nicht verändert werden, als Teil des Symboltimings des Senders.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das erste Symbol in der Verweilzeit ausgewählt wird als das ausgewählte Symbol, wobei das ausgewählte Symbol N Abtastungen besitzt, wobei der Schritt des Modifizierens des ausgewählten Symbols durch Hinzufügen von D Abtastungen Folgendes aufweist: Kopieren von D Abtastungen von einem Hauptteil des ersten Symbols und Einfügen der D kopierten Abtastungen zu Beginn des ausgewählten Symbols um ein modifiziertes erstes Symbol mit N+D Abtastungen zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das letzte Symbol in der Verweilzeit als das ausgewählte Symbol ausgewählt wird, wobei das ausgewählte Symbol N Abtastungen besitzt, wobei der Schritt des Anpassens des Symboltimings weiterhin Folgendes aufweist: Kopieren von D Abtastungen von einem Hauptteil des ausgewählten Symbols und Einfügen der D kopierten Abtastungen an dem Ende des ausgewählten Symbols um ein modifiziertes letztes Symbol mit N+D Abtastungen zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Anpassens des Symboltimings des Senders in dem Drahtlosterminal Folgendes aufweist: Anpassen des Symboltimings des Senders, der in der ersten Kommunikationsvorrichtung enthalten ist, um die Übertragung von Symbolen vorzurücken.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Vorrücken der Übertragung bzw. Sendung von Symbolen den Schritt des Entfernens von D Abtastungen von dem ausgewählten Symbol beinhaltet, wodurch die Dauer des ausgewählten Symbols gesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das ausgewählte Symbol das erste Symbol in der Verweilzeit ist, wobei das ausgewählte Symbol N Abtastungen enthält, beginnend mit einem zyklischen Präfix mit K Abtastungen; und wobei die Anpassung des Symboltimings des Senders das Modifizieren des ausgewählten Symbols durch Löschen von D Abtastungen von dem Beginn des zyklischen Präfixes mit K Abtastungen des ausgewählten Symbols beinhaltet, um ein erstes modifiziertes Symbol mit N-D Abtastungen zu erzeugen, wobei N, D und K positive ganze Zahlen sind, die sich von Null unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das ausgewählte Symbol das letzte Symbol in der Verweilzeit ist, wobei das ausgewählte letzte Symbol N Abtastungen besitzt; und wobei das Anpassen des Symboltimings des Senders das Modifizieren des ausgewählten Symbols durch Löschen von D Abtastungen von dem Ende des ausgewählten Symbols beinhaltet, um ein modifiziertes letztes Symbol mit N-D Abtastungen zu erzeugen, wobei N und D positive ganze Zahlen, die sich von Null unterscheiden, sind.
Eine Mobilkommunikationsvorrichtung für ein OFDM-System, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: einen Taktgeber bzw. ein Taktelement (210); eine Schaltung zur Empfängersymboltimingsteuerung (208), gekoppelt an das Taktelement (210) zum Bestimmen und Erzeugen einer Empfängersymboltiminganpassung, die verwendet wird um das Empfängersymboltiming mit dem Symbol-Timing mindestens eines Broadcast- bzw. Ausstrahlsignals zu synchronisieren; und eine Schaltung zur Sendersymboltimingsteuerung (212), gekoppelt an das Taktelement (210) und an die Schaltung zur Empfängersymboltimingsteuerung (208), wobei die Schaltung zur Sendersymboltimingsteuerung (212) Symboltiminganpassungsinformation von der Schaltung zur Empfängersymboltiminganpassung (208) empfängt; dadurch gekennzeichnet, dass die Sendersymboltiminganpassungsschaltung (212) eine Sendersymboltiminganpassung um einen Betrag und in eine Richtung durchführt, was dieselbe ist oder sich um bis zu 20% unterscheidet von der Empfängersymboltiminganpassung, ausgeführt durch die Schaltung für Empfängersymboltimingsteuerung (208), die Schaltung zur Sendersymboltimingsteuerung (212) Mittel aufweist zum Auswählen eines Symbols, das verlängert oder verkürzt werden soll vor dem Senden, und zwar zum Implementieren der Symboltiminganpassung, wobei das ausgewählte Symbol entweder ein erstes Symbol oder ein letztes Symbol in einer Verweilzeit ist, wobei die Verweilzeit eine Zeitperiode ist, während der ein Sender der Mobilkommunikationsvorrichtung auf demselben Ton verbleibt, oder eine Zeitperiode ist, die mehrere Symbolzeiten aufweist, vor dem Schalten zu einem weiteren Ton oder einem Satz von Tönen.
Mobilkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Schaltung für die Symboltimingsteuerung weiterhin Folgendes aufweist: Kopierschaltung zum Ausführen einer zyklischen Kopie um kopierte Abtastungen zu dem ausgewählten Symbol, das zu senden ist, hinzuzufügen, wenn das Sendersymboltiming verzögert werden soll; und Löschschaltung zum Löschen von Abtastungen von dem ausgewählten Symbol, das zu senden ist, wenn das Sendersymboltiming vorzurücken ist.
Mobilkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Symbole frequenzmultiplexierte Symbole sind, und wobei die Mobilkommunikationsvorrichtung weiterhin Folgendes aufweist: eine Antenne (106, 107) zum Senden von Symbolen, die ein Symbol enthalten, dessen Dauer verändert wurde durch entweder die Kopierschaltung oder durch die Löschschaltung.
Mobilkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Empfängersymboltimingsteuerschaltung (208) Mittel aufweist zum unabhängigen Bestimmung von Symboltiminganpassungen, die durchzuführen sind, wenn Symbole verarbeitet werden, die jeder einer ersten und einer zweiten Basisstation entsprechen; und wobei die Sendersymboltimingsteuerschaltung (212) Mittel aufweist zum unabhängigen Anpassen des Symboltimings von Symbolen, die jeweils von den ersten und zweiten Basisstationen gesendet werden, und zwar als eine Funktion der Symboltiminganpassungen, von denen bestimmt wurde, dass sie durchzuführen sind, wenn Verarbeitungssymbole jeweils den zu ersten und zweiten Basisstationen korrespondieren bzw. diesen entsprechen.