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Fachgebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft allgemein Codemultiplex-Vielfachzugriff-Kommunikationssysteme.
Insbesondere betrifft die Erfindung Leistungsmessungen empfangener
Signale in derartigen Systemen.
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Hintergrund
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Leistungsmessungen
empfangener Signale sind in Kommunikationssystemen wichtig. Diese
Messungen werden zu vielen Zwecken, wie etwa zum Bestimmen von Signal-Interferenz-Verhältnissen
(SIRs), Signal-Rausch-Verhältnissen
(SNRs), die Leistungsregelung und zahlreiche andere Zwecke verwendet.
Eine andere Verwendung dieser Messungen ist für die Zellensuche, in der eine
drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU) eine bestimmte Zelle auswählt und
sich mit ihr synchronisiert.
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Zur
Veranschaulichung unter Verwendung der Zeitmultiplexduplexbetriebsart
(TDD-Betriebsart) des vorgeschlagenen UTRA-Breitband-Codemultiplex-Vielfachzugriffsystems
(W-CDMA-System)
mißt die
WTRU in Schritt 1 der Zellensuche die Leistung des primären Synchronisationssignals.
In Schritt 2 mißt
die WTRU die Leistung der sekundären
Synchronisationskanäle,
und in Schritt 3 mißt
die WTRU die Leistung der Midamble-Folge des Rundrufkanals (BCH).
Ungenaue Leistungsmessungen während
der Zellensuche könnten dazu
führen,
daß die
WTRU eine nicht optimale Zelle auswählt, oder möglicherweise zu einer erfolglosen
Zellensynchronisation führen.
Für diese Zwecke
ist es wichtig, genaue Messungen der empfangenen Signalleistung
zu verwenden.
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In
Codemultiplex-Vielfachzugriff-Kommunikationssystemen (CDMA-Kommunikationssystemen)
wird der Leistungspegel eines bestimmten empfangenen Signals typischerweise
durch Korrelieren eines Empfangsvektors mit einem Code des bestimmten
Signals bestimmt. Der Empfangsvektor enthält alle Signale, die über das
Spektrum des bestimmten Signals gesendet werden, zusammen mit Rauschen.
Da das Korrelieren des Code des bestimmten Signals mit Rauschen
allein zu einer kleinen Korrelation führt, ist es wünschenswert, die
Rauschkomponente aus dem korrelierten Signal zu entfernen. Um das
Rauschen zu entfernen, werden korrelierte Proben unter einem vorbestimmten
Schwellwert als Rauschen verworfen und werden nicht in die Empfangssignalleistungsbestimmung
aufgenommen. Obwohl dieser Ansatz die Genauigkeit der Empfangsignalleistungsbestimmung
verbessert, ist es wünschenswert,
die Genauigkeit weiter zu verbessern.
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"De-noising by soft-thresholding"", Donoho D. L., IEEE transactions on
information theory, IEEE Inc., New York, USA, Bd. 41, Nr. 3, Mai
1995, Seiten 613 – 627,
offenbart ein Verfahren zur Rekonstruktion einer unbekannten Funktion
aus verrauschten Daten.
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"Threshold selection
for wavelet shrinkage of noisy date", Donoho D. L. et al., Engineering in
medicine and biology society 1994, Veröffentlichungen der 16. jährlichen
Konferenz der IEEE, 3. – 6.
Nov. 1994, IEEE, USA, 3. November 1994, Seiten A24 – A25, offenbart
Verfahren auf der Basis von Schwellwertvergleich und Schrumpfung
empirischer Wavelet-Koeffizienten zum Wiedergewinnen und/oder Rauschentfernen
von Signalen, die in Rauschen beobachtet werden.
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US 4 182 993 offenbart ein
System, in dem ein Ausgangssignal gemäß einer vorbestimmten stetigen Verstärkungsfunktion,
die von einem festgelegten Schwellpegel abhängt, zu einem Eingangssignal
in Beziehung gesetzt wird.
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Zusammenfasung
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Eine
Empfangsleistung eines CDMA-Signals wird bestimmt. Proben eines
zu dem empfangenen CDMA-Signal gehörenden Spektrums werden als
empfangene Proben genommen, die dann mit einem Code des CDMA-Signals
korreliert werden. Für
korrelierte Proben unter einem ersten Schwellwert werden diese korrelierten
Proben verarbeitet, indem sie zu null gemacht werden. Für Proben
zwischen dem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert werden
diese korrelierten Proben verarbeitet, indem sie neu skaliert werden. Die
korrelierten Proben über
dem zweiten Schwellwert werden unverändert durchgelassen. Der Empfangsleistungspegel
des empfangenen CDMA-Signals wird unter Verwendung der korrelierten
Proben nach der Verarbeitung bestimmt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Ein
detailliertes Verständnis
der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
erhalten werden, welche beispielhaft gegeben wird und die in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen zu verstehen ist, wobei:
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1 ein
Diagramm einer harten Schwellwertübertragungsfunktion ist;
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2 ein
Diagramm einer Korrelatorausgabe ist, nachdem ein harter Schwellwert
verwendet wurde;
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3a ein
Blockschaltbild eines Empfängers
ist, der eine gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaute Leistungsmeßvorrichtung enthält;
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3b ein
Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform eines Empfängers ist,
der eine gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaute Leistungsmeßvorrichtung enthält;
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4a ein
Flußdiagramm
eines Verfahrens für
das Erzielen einer Leistungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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4b ein
Flußdiagramm
eines alternativen Verfahrens für
das Erzielen einer Leistungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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5 ein
Blockdiagramm der Anwendung von weichen Schwellwerten ist, die zur
Berechnung der RSCP des PCCPCH an einer WTRU gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden;
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6a und 6b Diagramme
von weichen Schwellwertübertragungsfunktionen
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind;
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7a und 7b Diagramme
von Korrelatorausgaben sind, nachdem weiche Schwellwerte verwendet
wurden; und
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8 ein
Zeitablaufdiagramm von PCCPCH-RSCP-Messungen ist, die gemäß der vorliegenden
Erfindung gemacht werden.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
WTRU umfaßt
hier im weiteren ein Benutzergerät,
eine Mobilstation, eine feste oder mobile Teilnehmereinheit, einen
Funkrufempfänger
oder jede andere Art von Vorrichtung, die fähig ist, in einer drahtlosen Umgebung
zu arbeiten, ist aber nicht darauf beschränkt. Wenn hier im weiteren
darauf Bezug genommen wird, umfaßt eine Basisstation eine Basisstation,
einen Node B, eine Standortsteuerung, einen Zugangspunkt oder eine
andere Schnittstellenvorrichtung in einer drahtlosen Umgebung, ist
aber nicht darauf beschränkt.
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In
einem CDMA-System gibt es Fenstergrößenzeitabstände (WS-Zeitabstände), die
von den Korrelatoren ausgegeben werden, und in den vorhandenen Verfahren
werden diese Ausgaben gegen einen harten Schwellwert ausgewertet,
bevor sie zu einer Gesamtleistungsmessung summiert werden. Der harte
Schwellwert kann zu grob sein, um eine gute stabile Leistungsmessung
zu ergeben. 1 ist ein Diagramm einer Übertragungsfunktion
für einen
harten Schwellwert. Wie in 1 gezeigt,
steigt die Verstärkung
plötzlich, wenn
der Eingangswert den harten Schwellwert überschreitet. 2 zeigt
ein Diagramm einer Korrelatorausgabe, in der ein Algo rithmus auf
der Basis eines harten Schwellwerts angewendet wird. Wie in 2 gezeigt, hat
das Diagramm für
den Großteil
der Kurve eine Einheitsverstärkung
(Steigung = 1); aufgrund des harten Schwellwerts ist die Ausgabe
bei niedrigen Signaleingangspegeln null.
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Ein
Grund für
die Betrachtung eines weichen Schwellwerts ist, daß es, wie
durch die abrupten Änderungen
in den Diagrammen von 1 und 2 dargestellt,
Schwierigkeiten bei der Festlegung des korrekten harten Schwellwerts
für die
derzeitigen Algorithmen gibt. Aufgrund der nicht vorhersagbaren
Midamble-Kreuzkorrelationen, die zwischen Zellen auftreten können, kann
manchmal eine Nebenkeule unter den Schwellwert gedrückt werden
und in der Leistungssummierung nicht berücksichtigt werden. Die Anordnung
der Nebenkeule hängt
davon ab, ob die Kreuzkorrelationsterme sich bei einem beliebigen
gegebenen Zeitabstand zu der realen Leistung addieren oder von der
realen Leistung subtrahieren. Die Kreuzkorrelationen sind Vektoren,
so können
sie sich abhängig
von der Phasenbeziehung zwischen dem gewünschten Signal und den Kreuzkorrelationstermen
addieren oder subtrahieren. Dies macht die Leistungsmessung abhängig von
den Kreuzkorrelationseigenschaften des zur Zeit verwendeten spezifischen
Satzes von Midambles höchst
veränderlich.
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Die
Wirkung von mehreren Wegen führt
ebenfalls einige erhebliche Schwankungen ein, die Nebenkeulen über oder
unter den harten Schwellwert drücken
können.
Eine andere Quelle für
Schwankungen ist der Moment des Abtastens. Selbst wenn die Proben
bei 2x genommen werden, ist der Versatz relativ zu der echten Spitze
jedes Chips unbekannt. Daher können
einige der Proben in die Summierung aufgenommen werden, wenn sie über dem
harten Schwellwert sind, und andere Proben können ausgenommen werden, wenn
sie unter den harten Schwellwert fallen. Diese Bestimmung hängt von
der exakten Beziehung zwischen dem Chipabtastungstakt und dem Senderchiptakt
ab. Mit einem weichen Schwellwert wird die Auswirkung verschiedener
Kreuzkorrelationen und von Mehrwegen we niger drastisch, die gewünschte Wirkung
des Herausfilterns des Rauschpegels würde immer noch erzielt.
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3a zeigt
einen Empfänger 100,
der eine gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaute Leistungsmeßvorrichtung umfaßt. Eine
Antenne 102 empfängt
ein gesendetes Signal, das an eine Rauschpegelmeßvorrichtung 104 und
eine automatische Verstärkungsregelung
(AGC) 106 weitergegeben wird. Die AGC 106 erzeugt
ein Verstärkungsregelungssignal,
das an eine Abtastvorrichtung 108 und eine weiche Schwellwertvorrichtung 114 gesendet
wird. Die Abtastvorrichtung 108 erzeugt einen Empfangsvektor
r, der an einen Sequenzkorrelator 110 weitergegeben wird,
der den Empfangsvektor r mit einer Folge des zu messenden Signals
korreliert. Ein Sequenzgenerator 112 liefert die Referenzsequenz,
gegen welche das empfangene Signal korreliert wird.
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Die
weiche Schwellwertvorrichtung 114 empfängt als Eingaben das korrelierte
Signal von dem Korrelator 110, den Verstärkungsregelungswert
von der AGC 106 und eine Rauschpegelmessung von der Rauschpegelmeßvorrichtung 104.
Die weiche Schwellwertvorrichtung 114 leitet basierend
auf dem gemessenen Rauschpegel und dem Verstärkungsregelungswert einen weichen
Schwellwert ab. Die weiche Schwellwertvorrichtung 114 wendet
dann den weichen Schwellwert auf das korrelierte Signal an, wobei
sie alle korrelierten Signale, die unter dem weichen Schwellwert
sind, verwirft. Ein Akkumulator 116 akkumuliert die korrelierten Signale,
die den weichen Schwellwert eine gewünschte Zeitspanne lang überschreiten,
und erzeugt eine Leistungsmessung 118 des gewünschten
Signals.
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3b zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines Empfängers 130 mit
einer gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebauten Leistungsmeßvorrichtung. Eine Antenne 132 empfängt ein
gesendetes Signal, das an eine Rauschpegelmeßvorrichtung 134 und
eine automatische Verstärkungsregelung
(AGC) 136 weitergegeben wird. Die AGC 136 erzeugt
ein Verstärkungsregelungssignal,
das an eine Abtastvorrichtung 138 und eine weiche Schwellwertvorrichtung 146 gesendet
wird.
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Die
Abtastvorrichtung 138 erzeugt einen Empfangsvektor r, der
an einen Sequenzkorrelator 140 weitergegeben wird, der
den Empfangsvektor r mit einer Folge des zu messenden Signals korreliert.
Ein Sequenzgenerator 142 liefert die Referenzsequenz, gegen
welche das empfangene Signal korreliert wird. Eine Rauschpegelskalierungsvorrichtung 144 empfängt als
Eingaben das korrelierte Signal und eine Rauschpegelmessung und
gibt ein skaliertes korreliertes Signal aus.
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Die
weiche Schwellwertvorrichtung 146 empfängt als Eingaben das skalierte
korrelierte Signal von der Rauschpegelskalierungsvorrichtung 144 und
den Verstärkungsregelungswert
von der AGC 136. Die weiche Schwellwertvorrichtung 146 leitet
basierend auf dem Verstärkungsregelungswert
einen weichen Schwellwert ab. Die weiche Schwellwertvorrichtung 146 wendet
dann den weichen Schwellwert auf das skalierte korrelierte Signal
an, wobei sie alle korrelierten Signale, die unter dem weichen Schwellwert
sind, verwirft. Eine Rauschpegeldeskalierungsvorrichtung 148 empfängt als
Eingaben die korrelierten Signale, die den weichen Schwellwert überschreiten,
und die Rauschpegelmessungen und gibt unter Verwendung des gemessenen
Rauschpegels ein deskaliertes Ergebnis aus. Ein Akkumulator 150 akkumuliert
die deskalierten Werte über
eine gewünschte
Zeitspanne und erzeugt eine Leistungsmessung 152 des gewünschten
Signals.
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4a ist
ein Flußdiagramm
eines Verfahrens 200 für
das Erzielen einer Leistungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren 200 beginnt mit dem Empfang eines Signals über ein
Frequenzspektrum eines Signals, das gemessen werden soll (Schritt 202).
Auf das empfangene Signal wird eine Verstärkungsregelung angewendet,
um einen Verstärkungsregelungswert
zu erzeugen (Schritt 204). Das empfangene Signal wird abgetastet,
wobei ein Empfangsvektor r erzeugt wird (Schritt 206).
Das empfangene Signal wird dann mit einer Folge des zu messenden
Signals korreliert (Schritt 208). Ein Rauschpegel des empfangenen
Signals wird gemessen (Schritt 210). Die korrelierten Ergebnisse
werden dann mit einem weichen Schwellwert verarbeitet, der unter
Verwendung des gemessenen Rauschpegels und des Verstärkungswerts abgeleitet
wird (Schritt 212). Die verarbeiteten korrelierten Ergebnisse
werden über
eine gewünschte
Zeitspanne akkumuliert, um eine Leistungsmessung des gewünschten
Signals zu erzeugen (Schritt 214).
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4b ist
ein Flußdiagramm
eines alternativen Verfahrens 230 für das Erzielen einer Leistungsmessung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das Verfahren 230 beginnt mit dem Empfang eines
Signals über
ein Frequenzspektrum eines Signals, das gemessen werden soll (Schritt 232).
Auf das empfangene Signal wird eine Verstärkungsregelung angewendet,
um einen Verstärkungsregelungswert
zu erzeugen (Schritt 234). Das empfangene Signal wird abgetastet,
wobei ein Empfangsvektor r erzeugt wird (Schritt 236).
Das empfangene Signal wird dann mit einer Folge des zu messenden
Signals korreliert (Schritt 238). Ein Rauschpegel des empfangenen
Signals wird gemessen (Schritt 240).
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Das
korrelierte Ergebnis wird dann basierend auf dem gemessenen Rauschpegel
skaliert (Schritt 242). Die skalierten Ergebnisse werden
dann mit einem weichen Schwellwert verarbeitet, der unter Verwendung
des Verstärkungswerts
abgeleitet wird (Schritt 244). Die verarbeiteten korrelierten
Ergebnisse werden unter Verwendung des gemessenen Rauschpegels deskaliert
(Schritt 246). Die deskalierten Ergebnisse werden über eine
gewünschte
Zeitspanne akkumuliert, um eine Leistungsmessung des gewünschten
Signals zu erzeugen (Schritt 248).
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Der
Rest der Diskussion betrifft ein spezifisches Beispiel für eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, das in Verbindung mit dem Zellensuchschritt 3 beschrieben
wird. Nun Bezug nehmend auf 5 arbeitet
ein Verfahren 300 für
das Erzielen einer Leistungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung
im allgemeinen wie folgt; Einzelheiten bezüglich jedes Schritts des Verfahrens 300 werden
weiter unten diskutiert. Eine Midamble wird erfaßt (Block 302) und über ein
Gleitfenster mit einer vorbestimmten Größe korreliert (Block 304).
Die Korrelationen werden über
N Pro ben gemittelt und werden mit dem AGC-Verlust skaliert (Block 306).
Das Rauschen in dem System wird mit einer Effektivmittelwertfunktion
unter Verwendung der geradzahligen Chips geschätzt (Block 308) und
wird über
N Proben gemittelt (Block 310). Obere und untere weiche
Schwellwerte werden bestimmt (Block 312) und werden verwendet,
um das effektiv gemittelte Rauschen aus den korrelierten Proben
zu entfernen (Block 314). Die rauschfreien Proben werden
quadriert und summiert (Block 316). Zuletzt werden die
ungeradzahligen und geradzahligen Chipabtastergebnisse addiert und
mit mehreren Skalierungsfaktoren multipliziert, um den RSCP-Wert
zu bestimmen (Block 318).
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Das
Verfahren 300 wird vorzugsweise verwendet, um die Leistung
empfangener Signale von CDMA-Basisstationen zu messen, wenngleich
es zum Messen des Leistungspegels anderer Signale verwendet werden
kann. In einer UMTS-Systemanwendung wird diese Messung, welche die
empfangene Leistung auf dem primären
gemeinsamen physikalischen Steuerkanal (PCCPCH) ihrer eigenen Zelle
oder einer benachbarten Zelle ist, zum Beispiel empfangene PCCPCH-Signalcodeleistung
(RSCP) genannt. Der Referenzpunkt für die RSCP ist der Antennenstecker
an der drahtlosen Sende/Empfangseinheit (WTRU).
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Das
für die
Eingabe in das Verfahren 300 verwendete Signal ist bevorzugt
das auf dem PCCPCH von dem HF-Empfänger empfangene Signal nach
der Basisbandumwandlung. Die bevorzugte Steuerinformation ist die
Schlitznummer des PCCPCH, die Anfangsposition der Midamble in dem
Schlitz, die Zellenparameter-ID und die geradzahlige/ungeradzahlige
Auswahl der fortlaufenden Rahmennummer (SFN). Vorzugsweise wird das
empfangene Signal in der Nachbarschaft der Midamble alle fünf Rahmen
erfaßt.
Diese erfaßten
Signale werden über
eine Zeitspanne von 20 Rahmen verarbeitet. Am Ende dieser 20-Rahmen-Zeitspanne wird ein neuer
PCCPCH-RSCP-Wert bestimmt.
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Für die Zielzelle
kann die RCCPCH-RSCP durch Kreuzkorrelieren der Proben der empfangenen
Beacon-Midamble mit einer gespeicherten Kopie der Midamble m(1) des PCCPCH der Zielzelle gemessen werden (Block 304).
Die PCCPCH-Leistung und der Beacon stehen in Beziehung zueinander.
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Die
Messung von Nachbarzellen kann nur durchgeführt werden, nachdem eine Anfangszellensuche die
Synchronisation abschließt
und die Nachbarliste aus dem BCH liest und eine periodische Zellensuche
bestätigt
und die Nachbarn ausfindig macht. Die RSCP-Messungen können dann
innerhalb der 200 ms Meßzeitspanne
für bis
zu sechs ausgewählte
Nachbarn gemacht werden (die 200 ms-Anforderung gilt nur für die CELL_DCH- und CELL_FACH-Zustände).
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Die
folgenden auf dem Zellensuchschritt 3 basierenden Verfahren
werden verwendet, um die Meßanforderungen
zu erfüllen.
Die Unsicherheit in der Empfangssignalzeit, die durch die Mehrwegeverzögerungsverteilung
und Node B-Synchronisationsfehler verursacht wird, erfordert die
Verwendung der RSCP-Messung innerhalb eines Fensters. Es wird angenommen,
daß die
periodische Zellensuche früher
verwendet wurde, um die Zelle, die gemessen werden soll, ausfindig
zu machen, und daher die Unsicherheit aufgrund der Ausbreitungsverzögerung kein
Faktor ist. Wenn man die Node B-Synchronisationsfehler im schlimmsten
Fall betrachtet und ein 57-Chip-Mehrwegeverteilungsfenster
addiert, kann die RSCP-Messung auf die Suche über 227 Chips reduziert werden,
wobei 50 Chips vor und 177 hinter dem Standort ihrer eigenen Zelle
abgedeckt werden (dies umfaßt
57 zusätzliche
Chips, um den Sendediversity-Betrieb zu unterstützen: 120 + 57 =177). Dieses Fenster
erfaßt
die höchstwertigen
Mehrwegekomponenten von der Antenne 1 und der Antenne 2 (in der
Sendediversity). Auf diese Weise werden während der Beacon-Periode 2 × (512 +
50 + 177) = 1478 I und 1478 Q Proben erfaßt, wobei die Midamble-Größe 512 Chips
ist.
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Der
Zellensuchschritt 3 erzielt innerhalb der Hälfte eines
Rahmens vor er Erfassung der nächsten
Proben 170 512-Chip-Korrelationen
für vier
Scramblingcodes. Die Werte von jedem Schlitz werden vor der abschließenden Erkennung über vier
Rahmen integriert. Insgesamt werden 4 × 340 = 1360 Speicherstellen
benötigt.
Die Nachbarzellensuche erfordert, daß 32 Zellen (64 Codes mit ungeradzahligen/geradzahligen
Zellenparameter-ID-Paaren) über
227 Chips (einschließlich
der zusätzlichen
Chips für
die Sendediversity) oder 454 Proben durchsucht werden. Die Suche
wird mit 200 ms zwischen jeder Suche vier mal wiederholt.
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RSCP-Messungen
erfordern eher sieben Codes als vier. Korrelationen werden unter
Verwendung von sechs Nachbarzellencodes und dem Code der betreuenden
Zelle durchgeführt,
wobei alle 200 ms vier Proben genommen werden. Die Korrelatoren
verwenden eine kohärente
Summierung über
alle 512 Chips. Die Gesamtzeit für
die Nachbarzellensuche und die RSCP-Messungen ist für insgesamt
20 Rahmen jeweils 16 Rahmen und vier Rahmen, was die 200 ms-Anforderung
erfüllt.
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Eine
weitere Verfeinerung ist L1-Filtern, das verwendet wird, um Zeitdiversity
gegen Schwund zu erreichen, und das sich basierend auf einer Simulation
als wirksam für
die Beseitigung von Schwund gezeigt hat. Das L1-Filtern wird wie
folgt erreicht. Einmal alle fünf
Rahmen über
eine Dauer von 20 Rahmen (200 ms) wird ein Midamble-Burst gespeichert
und korreliert. Diese vier Korrelationsergebnisse in der 200 ms-Zeitspanne werden
dann gemeinsam gemittelt, bevor eine Nachverarbeitung angewendet
wird. RSCP-Meßergebnisse
für alle
sechs Nachbarn und die betreuende Zelle werden alle 50 ms an höhere Schichten
gemeldet. Ein Gleitfenster oder ein bewegliches Mittelungsverfahren
mit einer Gleitfenstergröße von 200
ms, welche der Meßzeitspanne
entspricht, wird verwendet.
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Nach
dem Abschluß der
Korrelation/Suche wird eine Rauschschätzung verwendet, um einen Schwellwert
festzulegen, der dann verwendet wird, um das Rauschen von den gewünschten
Proben zu trennen. Das Rauschen wird in der 200 ms-Meßzeitspanne über 20 Rahmen
gemittelt. Nur vier der 20 Rahmen werden verwendet, um die Rauschschätzung zu
berechnen, d.h. jeder fünfte
Rahmen wird verwendet. In der Rauschschätzung werden nur geradzahlige
Chipproben verwendet (Blöcke 308, 310).
Es wird bemerkt, daß die Rauschstatistiken
für die
ungeradzahligen und geradzahligen Proben gleich sind.
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Es
wird bemerkt, daß der
ungeradzahlige/geradzahlige SFN-Midamble-Abgleich inhärent durch
die Verwendung eines Rahmenabstands mit einer ungeradzahligen Länge von
50 ms zusammen mit der Verwendung von vier Proben in dem beweglichen
Mittel erreicht wird. Die Kreuzkorrelationsterme, die in geradzahligen SFN-Rahmen
auftreten, haben einen anderen Wert als die, welche in ungeradzahligen
SFN-Rahmen auftreten, und dieses Verfahren mittelt den Fehler zwischen
den ungeradzahligen und den geradzahligen SFN-Rahmen heraus.
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Die
bevorzugte Midamble-Korrelation (Block
304) wird über die
Fenstergröße WS wie
folgt durchgeführt:
wobei
|y(i)| der Betrag der zu speichernden Midamble-Korrelation (ein
Feld der Länge
WS) ist, wobei die Multiplikation komplex ist, m
(1)* die
komplex Konjugierte von m
(1) ist und wobei
0 ≤ i ≤ WS. WS ist
nominell 227 Chips. Die Datenvariable × reicht von x(0), das sich
an dem Midamble-Anfangspunkt minus WSL Chips befindet, bis × (511 +
WS). Folglich werden insgesamt 227 (= WSL + WSR = WS) Korrelationen
durchgeführt.
Um Sendediversity zu unterstützen,
wurde lieber die Gesamtfenstergröße von 170
Chips auf 227 Chips erweitert als gegen m
(2) zu
korrelieren; dies kann getan werden, weil das meiste der Energie
von der Antenne 2 57 Chips später
in dem m
(1)-Korrelator erscheint.
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Der
Betrag in Gleichung (1) wird wie folgt berechnet (genähert): |x| = max(|I|,|Q|) + min(|I|,|Q|)/2 Gleichung (2)wobei
I und Q jeweils gleichphasige und Quadratur-Komponenten sind. Auf dieses Näherungsverfahren
wird als L + S/2-Näherung
Bezug genommen. Ein Fehlermittel μ von
0,7 dB ist mit dieser Betragswertnäherung verbunden und muß, wie weiter
unten diskutiert, wegsubtrahiert werden. Da dieser Fehler konstant
ist, kann er am Ende all der Berechnungen zusammen mit der anderen
konstanten Korrektur (d.h. der Statischen-Verlustkorrektur) berücksichtigt
werden.
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Die
bevorzugte bewegliche Mittelberechnung (Block
306) wird
wie folgt durchgeführt.
Der z-Wert ist, wie in der folgenden Gleichung gezeigt, die Summe
der Korrelationsenergie der vier beweglichen Mittelungsproben (das
Mitteln wird erledigt, bevor der Schwellwert angewendet wird):
wobei
0 ≤ i < WS, AGC_Verlust
der Antilogarithmuswert der AGC-Verstärkungseinstellung ist, die
auf einer Rahmenanteilbasis aktualisiert wird und n die Rahmennummer
ist. Der sich ergebende z-Wert ist ein Feld von WS-Werten, das dann
an die Nachverarbeitungsfunktion weitergegeben wird, um durch die
Verwendung von Schwellwertvergleich Rauschen zu entfernen (Block
314).
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Die
bevorzugte Rauschberechnung (Blöcke
308,
310)
ist ein reines bewegliches Vier-Rahmen-Mittel der Beträge der Datenpunkte über den
Bereich, der bei WSL Chips vor dem Midamble-Anfangspunkt beginnt und
bei 512 + WSR Chips rechts von dem Midamble-Anfangspunkt endet.
Die Gleichung wird wie folgt geschrieben:
wobei
n die Rahmennummer ist und N = 512 + WS.
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Das
bevorzugte Schwellwert- und Rauschentfernungsverfahren ist wie folgt.
Zwei Schwellwerte, ein oberer und ein unterer, werden berechnet,
indem der Rauschwert jeweils mit zwei vorbestimmten Konstanten, ALPHA_ober
und α, multipliziert
wird (Block 312). In einer bevorzugten Ausführungsform
sind ALPHA_ober = 200 und α =
78. Die zwei Schwellwertberechnungen werden wie folgt geschrieben: Schwellwert_ober = Rauschen·ALPHA_ober Gleichung (5) Schwellwert_unter = Rauschen·α Gleichung (6)
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Um
das Rauschen zu entfernen, werden die Beträge der korrelierten Werte auf
null gesetzt, wenn sie niedriger als Schwellwert_unter sind, sie
werden unverändert
gelassen, wenn sie Schwellwert_ober überschreiten, und werden, wie
weiter unten gezeigt, herunterskaliert, wenn sie irgendwo dazwischen
fallen (Block 314). Diese Logik wird wie folgt gezeigt:
Wenn
z(i) < Schwellwert_unter,
dann zneu(i) = 0,
falls sonst z(i) ≥ Schwellwert_unter,
dann zneu(i) = z(i), ansonsten zneu(i) = (z(i) – Schwellwert_unter)·Steigung·z(i),
wobei die Steigung = 1,0/(Schwellwert_ober – Schwellwert_unter) und 0 ≤ i < WS.
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Der
Wert der RSCP_Summe ist die Summe der Korrelationsenergie, nachdem
das Rauschen durch das weiche Schwellwertvergleichen entfernt wurde.
Die restlichen Wege werden quadriert und wie folgt miteinander summiert
(Block
316):
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Die
weiter oben beschriebene arithmetische Verarbeitung ist in Bezug
auf Überabtastung
generisch. Alle Gleichungen verarbeiten bis zu diesem Teil des Algorithmus
sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Chipprobenkomponenten
getrennt. Da Überabtasten
Teil des Standard-Implementierungskonzepts ist, sind immer geradzahlige
und ungeradzahlige Chipproben-Datenströme vorhanden. Der Nachbarsuchalgorithmus stellt
für jeden
der sechs zu messenden Nachbarn den RSCP-Algorithmus mit dem korrekten
ungeradzahligen oder geradzahligen SFN-Parameter bereit, folglich
brauchen ungeradzahlige/geradzahige SFN nicht in dem RSCP-Algorithmus
bestimmt werden.
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Die
Werte RSCP_Summe_gerade und RSCP_Summe_ungerade werden addiert,
d.h. die ungeradzahligen und die geradzahligen Akkumulatoren werden
zusammenaddiert. Daher ist der zu meldende letztendliche RSCP-Wert
RSCP_Meß (Block 318)
und ist wie folgt gegeben: RSCP_Meß = β·(RSCP_Summe_gerade
+ RSCP_Summe_ungerade) Statischer_Verlust2 Gleichung (8)wobei β ein Skalierungsfaktor
ist, der auf Simulationen für
Chipzeitsteuerungsversätzen
im besten und schlimmsten Fall basiert. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist β =
0,573.
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Ein
weicher Schwellwert wird verwendet, um zu bestimmen, wie die Komponenten
der Korrelatorausgabe zu der Gesamtleistungsmessung summiert werden
sollten. 6a und 6b zeigen,
wie ein weicher Schwellwert auf die Korrelatorausgaben angewendet
werden kann. Der Übergangsbereich
in 6a ist linear; d.h. er hat eine schräge Gerade.
Eine Exponentialkurve, wie in 6b gezeigt,
kann auf Kosten einer möglicherweise
höheren
Komplexität
eine bessere Leistung haben.
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In
einer alternativen Implementierung kann eine Nachschlagtabelle verwendet
werden, um eine quantisierte Version jeder gewünschten Übertragungsfunktion zu erzeugen,
und sie arbeitet grundsätzlich
wie folgt. In der Tabelle wird auf der Basis des Eingangssignalwerts
ein Verstärkungswert
nachgeschlagen. Das Eingangssignal wird mit diesem Wert multipliziert,
um den weichen Schwellwert anzuwenden, dann werden diese Werte zusammensummiert,
um die Gesamtleistung zu bestimmen.
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Eine
andere Art, die weiche Schwellwertfunktion zu betrachten, ist sie
als eine nichtlineare Verstärkungs-/Verarbeitungsvorrichtung
mit den folgenden Übertragungsfunktionen
zu behandeln. Die Eingabe in die Vorrichtung ist der Betrag der
Korrelatorausgaben bei jedem Zeitabstand. Auf die Ausgabe wird der
Schwellwert angewendet. 7a und 7b sind
Diagramme mit einem jeweiligen Zwei-Abschnitts-Kurvenbeispiel und einem Drei-Abschnitts-Kurvenbeispiel,
welche die Ausgabe von Korrelatoren darstellen, die weiche Schwellwerte
anwenden. Es wird bemerkt, daß die
Knickstellen dieser Kurven auf dem gemessenen Rauschwert basieren.
Dies ist immer noch ein rauschbasierter Schwellwert, aber die Form
der Schwellwertvergleichsfunktion ist aufgeweicht; daher sind die
Orte der Knickstellen nicht statisch. Es kann schwierig sein, einen
Block mit einer Kurve, die sich dynamisch herumbewegt, zu realisieren;
folglich ist eine Art, den weichen Schwellwert zu realisieren, den
Eingangswert zu nehmen und ihn mit dem Kehrwert des mittleren Rauschpegels
vorzuskalieren. Dann wäre
die Kurvenform statisch und wäre
unabhängig
von dem mittleren Rauschpegel. Die Ausgangsseite würde jedoch
eine zusätzliche
Multiplikation mit dem mittleren Rauschpegel benötigen, um den ursprünglichen
Signalpegel wiederherzustellen.
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Um
die Zeitsteuerungsanforderungen des CELL_DCH-Zustands in den 3GPP-Standards,
d.h. hinsichtlich der für
die Suche über
32 Nachbarn zulässigen
Zeit (800 ms) und die zulässige
Zeit, um sechs RSCP-Nachbarzellmessungen zu machen, unter der Nebenbedingung
einer begrenzten Anzahl von aus der Zellensuch-Hardware verfügbaren Korrelatoren
zu erreichen, wird eine Zeitabfolge der Abläufe wie in 8 gezeigt,
bevorzugt. Die Zeitabfolge wird in zwei Aufgaben unterteilt: eine
Erkennungsaufgabe und eine Meßaufgabe.
Die Erkennungsaufgabe mißt
die RSCP von bis zu 32 Nachbarn in der Nachbarliste über eine
Meßzeitspanne
von 800 ms und bestimmt danach die sechs stärksten Nachbarn. Die Meßaufgabe
mißt die
RSCP dieser sechs stärksten
Nachbarn und der aktiven betreuenden Zelle über eine Meßzeitspanne von 200 ms.
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Die
Erkennungsaufgabe macht alle 200 ms einmal eine Momentaufnahme des
empfangenen Signals, insbesondere der PCCPCH-Midamble über die
Fenstergröße von 227
Chips. Während
dieser gleichen 200 ms-Zeitspanne macht die Meßaufgabe vier fünf Rahmen
beabstandete Momentaufnahmen. Während
des ersten Rahmens einer 200 ms-Zeitspanne verwendet die Meßaufgabe
alle Korrelatoren. Dann, während
den nachfolgenden vier Rahmen verwendet die Erkennungsaufgabe die
Korrelatoren. Diese abwechselnde Verwendung der Korrelatoren wird
in der 200 ms-Zeitspanne
mehrere Male wiederholt. Am Ende von vier dieser 200 ms-Zeitspannen
nimmt die Erkennungsaufgabe die vier Er gebnisse (von den vier Momentaufnahmen
in den vorhergehenden 800 ms), mittelt sie und wählt dann die sechs stärksten Nachbarn
aus. Ein Gleitfensterverfahren (d.h. bewegliches Mittel) wird verwendet,
so daß die
sechs stärksten
Nachbarn durch die Erkennungsaufgabe alle 200 ms aktualisiert werden.
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Die
Meßaufgabe
macht dann Messungen für
diese sechs stärksten
Nachbarn und meldet regelmäßig alle
50 ms ihren Leistungspegel. Sie meldet vier aufeinanderfolgende
50 ms-Meßzeitspannen
lang die Leistung der gleichen sechs Nachbarn und meldet dann weiterhin
die Leistung des neuesten Satzes aus sechs stärksten Nachbarn, nachdem der
Satz der sechs stärksten
Nachbarn durch die Erkennungsaufgabe aktualisiert wurde. Dieses
Verfahren wird in dem CELL_DCH-Zustand unbefristet wiederholt.
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Die
tatsächliche
Implementierung der Erkennungsaufgabe verwendet die die von der
Meßaufgabe
verwendeten Momentaufnahmen, die anstatt alle 200 ms alle 50 ms
einmal gemacht werden. Dies verringert die Speicheranforderungen,
weil die Momentaufnahmen, die von der Erkennungsaufgabe gemacht
werden müßten, nicht
200 ms gehalten werden müssen.
Dies ist ein kleiner Unterschied im Betrieb, wenn diese Alternative verwendet
wird, nämlich
daß die
Korrelationen in der Erkennungsaufgabe für alle 32 Zellen nicht an der
gleichen Momentaufnahme durchgeführt
wird. Aufgrund des langen Zeitfensters, über das die Messungen gemittelt
werden, wird jedoch kein Unterschied in der Leistung erwartet.
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Während diese
Erfindung insbesondere unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben wurde, versteht sich für Fachleute auf dem Gebiet,
daß vielfältige Änderungen
an der Form und den Details vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich
der Erfindung, wie in den beigefügten
Patentansprüchen
beschrieben, zu verlassen.
