DE69814081T2

DE69814081T2 - Iterative Zeitabschätzung für GSM-Bursts

Info

Publication number: DE69814081T2
Application number: DE69814081T
Authority: DE
Inventors: Hai Grange Park Zhou
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JP2000209136A; CA2281400A1; BR9904712A; JP3762162B2; EP0996238A1; CN1132337C; KR20000035017A; US6859491B1; KR100317396B1; CA2281400C; AU5356999A; CN1253423A; AU726149B2; DE69814081D1; EP0996238B1

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Nachverfolgen einer Trainingssequenz in einem übertragenen Funksignal, und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, das Nachverfolgen von Trainingssequenzen in Datenblöcken (data bursts) in GSM-Systemen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft bei Anwendung in stark verrauschten Umgebungen, wenn ein niedriges Signal-zu-Rausch-Verhältnis vorhanden ist.
Hintergrund der Erfindung
Bei allen Funkkommunikationen werden System-Intersymbol-Interferenzen (intersymbol interference = ISI) in dem Funkpfad durch Reflektionen von Objekten weiter entfernt von der Empfangsantenne hervorgerufen. Die Symbole werden über die Zeit gespreizt und benachbarte Symbole interferieren miteinander. Der Empfänger des Funkkommunikationssystem muss dann die Information ermitteln, die übertragen werden sollte.
In einem GSM-System werden Daten in Blöcken (bursts) in Zeitschlitzen übertragen. Eine Trainingssequenz eines bekannten Musters und mit guten Autorkorrelationseigenschaften ist in der Mitte des Datenblocks angeordnet. Die Trainingssequenz wird in der Mitte des Blocks angeordnet, um eine korrekte Kanalschätzung für die erste und zweite Hälfte des Blocks zu ermöglichen. Die zeitliche Position des empfangenen Blocks variiert von Block zu Block wegen Änderungen in dem verzögernden Kanal und Bewegungen der Mobilstation.
In einem GSM-System wird ein Kanalentzerrer in dem Empfänger zur Verfügung gestellt. Zweck des Entzerrers, der in dem Pfad des empfangenen Signals angeordnet ist, ist es, die ISI und Mehrpfadeffekte (multi path effects) soweit wie möglich zu reduzieren und die Wahrscheinlichkeit korrekter Entscheidungen zu maximieren. Der Kanalentzerrer nutzt die Trainingssequenz in dem Block, um die Mehrpfadeffekte zu entzerren. Um die Entzerrung effektiv durchzuführen muss der Empfänger zunächst die exakte Position der Trainingssequenz erkennen.
Die Trainingssequenz wird in dem Entzerrer dazu verwendet, ein Kanalmodell zu erzeugen, welches sich ständig ändert, das für einen sich langsam über der Zeit ändernden Kanal während eines Blocks jedoch als konstant angenommen werden kann. Wenn zwei ähnlich interferierende Signale annähernd zur selben Zeit an dem Empfänger ankommen, und wenn deren Trainingssequenzen dieselben sind, gibt es keine Möglichkeit, den Beitrag jedes Signals zu dem empfangenen Signal zu unterscheiden. Aus diesem Grund werden den einzelnen Kanälen, die dieselbe Frequenzen in Zellen, die nahe genug sind, dass sie nicht interferieren, unterschiedliche Trainingssequenzen zugewiesen. Wenn sich zwei Trainingssequenzen unterscheiden und so wenig wie möglich korreliert sind, kann der Empfänger wesentlich einfacher den Anteil jedes empfangenen Signals ermitteln.
Der Empfänger kennt die Trainingssequenz, die der Sender des Funkkommunikationssystems überträgt, und speichert diese Trainingssequenz. Durch Korrelieren der gespeicherten Trainingssequenz mit der von dem Empfänger empfangenen Trainingssequenz kann die Kanalimpulsantwort gemessen werden. Der Entzerrer erzeugt ein Modell des Übertragungskanals und berechnet die wahrscheinlichste Empfangssequenz.
Man kann sich dies so vorstellen, dass der Entzerrer die einzelnen zeitlich gestreuten Komponenten übernimmt, diese entsprechend der Kanalcharakteristik gewichtet, und nach Einfügen einer geeigneten Verzögerung zwischen den Komponenten aufsummiert, um ein Abbild des übertragenen Signals zu erzeugen.
Das Problem bei zellularer Funkübertragung wird wegen der dynamischen Natur des Kanals komplexer. Wenn sich die Mobilstation durch eine Mehrpfadumgebung bewegt, muss sich der Ent zerrer ständig an die sich ändernden Kanaleigenschaften anpassen. Der Entzerrer kennt die übertragene Trainingssequenz und weiß auch was er tatsächlich empfangen hat. Daher kann der Entzerrer eine Schätzung der Kanalübertragungsfunktion vornehmen. Dadurch aktualisiert ein adaptiver Entzerrer dauernd eine Schätzung der Übertragungsfunktion, um sicher zu stellen, dass ein Entscheidungsfehler während der Kanalübertragung nicht zu stark zunimmt.
Bei herkömmlichen Systemen wird eine Zeitschätzung durch Korrelieren eines Datenblockes mit einer in der Basisstation gespeicherten Trainingssequenz erhalten. Die Basisstation kennt die Trainingssequenz, die von der Mobilfunkstation verwendet wird. Korrelationen werden bei unterschiedlichen Bitpositionen des empfangenen Signals durchgeführt. Die Bitposition, die den höchsten Korrelationswert liefert, wird als das erste Bit der Trainingssequenz angenommen. Der empfangene Datenblock kann dann effektiv entzerrt werden, um den Kanal zu kompensieren, siehe zum Beispiel WO-A-9418752.
Allerdings leidet diese bekannte Technik erheblich unter den Effekten von Mehrpfadverzögerungen in stark verrauschten Umgebungen, in denen ein niedriges Signal-zu-Rausch-Verhältnis vorhanden ist. Durchführen der Korrelation vor der Entzerrung führt zu Fehlern in der Zeitschätzung und daher zu Bitfehlern am Ausgang des Entzerrers.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Schätzen der zeitlichen Position eines empfangenen Datenblocks zur Verfügung zu stellen, das in verrauschten Umgebungen zuverlässig funktioniert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem Aspekt ein Verfahren zum Schätzen der zeitlichen Position von Datenblöcken, die in einer Datenfolge empfangen werden, wobei jeder Datenblock eine Anzahl von Bits, die eine Trainingssequenz umfassen, an einer festen Position enthält, wobei das Verfahren für jeden empfangenen Datenblock die Schritte aufweist:
Schätzen wenigstens einer Bit-Position der zeitlichen Position der Trainingssequenz; Entzerren des Datenblocks für jede geschätzte Position; und Korrelieren jedes entzerrten Datenblocks mit einer gespeicherten Kopie Trainingssequenz.
Dadurch wird ein Verfahren zum Schätzen der zeitlichen Position von Datenblöcken zur Verfügung gestellt, das eine erhebliche Leistungsverbesserung in verrauschten Umgebungen bietet.
Wenn eine Anzahl von Positionen der zeitlichen Anordnung der Trainingssequenz geschätzt wird, umfasst das Verfahren vorzugsweise folgende Schritte für jeden empfangenen Datenblock: Ermitteln des Korrelationsergebnisses, das den höchsten Wert aufweist; und Behalten des entzerrten Datenblocks, der zu dem Korrelationsergebnis mit dem höchsten Wert gehört.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung einen Empfänger zum Synchronisieren von Datenblöcken, die in einer Datenfolge empfangen werden, wobei jeder Datenblock eine Anzahl von Bits umfasst, die eine Trainingssequenz an einer festen Position enthalten, wobei der Empfänger eine Schaltungsanordnung aufweist, die dazu ausgebildet ist, zu jedem empfangenen Datenblock wenigstens eine Position der zeitlichen Anordnung der Trainingssequenz zu schätzen, den Datenblock für jede geschätzte Position zu entzerren, und jeden entzerrten Datenblock mit einer gespeicherten Kopie der Trainingssequenz zu korrelieren.
Wenn eine Anzahl von Positionen der zeitlichen Anordnung der Trainingssequenz geschätzt wird, ist der Empfänger vorzugsweise dazu ausgebildet, für jeden empfangenen Datenblock das Korrelationsergebnis zu ermitteln, das den höchsten Wert auf weist, und den entzerrten Datenblock zu erhalten, der zu dem Korrelationsergebnis mit dem höchsten Wert gehört.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1(a) zeigt die Struktur einer Datenfolge eines GSM-Systems, die eine Anzahl von Datenblöcken umfasst;
1(b) zeigt die Struktur eines normalen GSM-Datenblocks;
2 ist ein Blockdiagramm, der die Hauptkomponenten einer herkömmlichen Schaltungsanordnung zur Entzerrung eines GSM-Datenblocks veranschaulicht;
3 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise der Schaltung nach 2 veranschaulicht;
4 ist ein Flussdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Schaltungsanordnung zum Durchführen der Entzerrung eines GSM-Datenblocks gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
5 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise der Schaltungsanordnung von 4 zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1(a) zeigt einen Überblick über die grundlegende Struktur eines typischen übertragenen GSM-Signals. Wie ersichtlich ist, umfasst das übertragene Signal eine Anzahl von Datenblöcken 2a bis 2n. Es gibt fünf verschiedene Datenblöcke in einem GSM-System. Einen normalen Datenblock, einen Synchronisationsblock, einen Frequenzkorrekturblock, einen Zugriffsblock (access burst) und einen Dummy-Block. Jeder Block umfasst 156,25 Bits. Die vorliegende Erfindung ist auf jeden Block anwendbar, der eine Trainingssequenz zum Entzerren des Blocks aufweist. Die Länge der Trainingssequenz variiert gemäß der Art des Datenblocks. Bei einem normalen Datenblock ist die Trainingssequenz 26 Bit lang.
In der Praxis gehen übertragenen Nachrichten Zugriffsblöcke während der Aufbauphase einer Übertragung voran. Die Empfangsstation sucht daher anfangs eine Trainingssequenz eines Zugriffblocks. Danach umfasst die Nachricht eine Anzahl von normalen Datenblöcken, und die Empfangsstation sucht eine Trainingssequenz eines normalen Datenblocks. Das Gewinnen von Datenblöcken aus einer übertragenen Nachricht ist einem Fachmann bekannt und liegt außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Wie in 2(b) dargestellt ist, umfasst jeder normale Datenblock einen Header-Abschnitt 4, einen ersten Datenabschnitt 6a, eine Trainingssequenz 8, einen zweiten Datenabschnitt 6b und einen Schlussabschnitt 10. Das Format und die Erzeugung jedes Abschnitts der Datenfolge von 1(a) ist einem Fachmann bekannt.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Entzerrerschaltung zum Durchführen des herkömmlichen Entzerrungsprozesses in dem Empfänger einer GSM-Mobilstation und einer GSM-Basisstation.
Die Entzerrerschaltung empfängt eine Datenfolge, die Datenblöcke gemäß 1 enthält, auf einer Signalleitung 46 von der Empfangsantenne. Die Entzerrerschaltung gibt den entzerrten Datenstrom zur weiteren Verarbeitung in dem Empfänger an einer Signalleitung 48 aus.
Die Empfangsantenne und die vorverarbeitende Schaltungsanordnung (wie ein Abwärtskonverter) die das Signal vor der Entzerrung durchlaufen muss, ist in 2 nicht dargestellt. Eine derartige Schaltungsanordnung liegt außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, und die Implementierung einer solchen Schaltungsanordnung gehört zum Fachwissen eines Fachmanns.
Die Entzerrerschaltung umfasst eine Steuerschaltung 32, eine Trainingssequenzspeicherschaltung 30, einen Korrelator 40, eine Anzahl von Registern 42, einen Entzerrer 44, eine Speicherschaltung 36, eine Vergleicherschaltung 38, einen Zähler und einen Wertespeicher 35.
Die Funktionsweise der Schaltung von 2 wird nun in Verbindung mit dem Flussdiagramm in 3 beschrieben, das die während eines herkömmlichen Entzerrungsprozesses durchgeführten Schritte veranschaulicht.
Die Entzerrerschaltung erhält den Datenstrom auf der Signalleitung 46, und der empfangene Datenstrom wird in die Gruppe von Registern 42 gesteuert durch eine Signalleitung 70 von der Steuerschaltung 32 verschoben. Die Gruppe von Registern 42 ist dazu ausgebildet, eine Anzahl von Datenbits zusätzlich zu der Anzahl der Bits in einem Datenblock zu speichern.
Wenn die Steuerschaltung die Gruppe von Registern 42 mit der eingehenden Datenfolge ausgefüllt hat, setzt die Steuerschaltung in einem Schritt 12 gemäß 2 ein Signal auf Leitung 60, um einen Wert i in dem Zähler zu setzen. Der Wert i in dem Zähler entspricht der Bitposition der in der Gruppe von Registern 42 gespeicherten Daten, für welche durch den Empfänger angenommen wird, dass es das erste Bit der Trainingssequenz des ersten Datenblocks ist. Diese Schätzung der Bitposition ist vorherbestimmt.
Im nächsten Schritt 14 überträgt der Empfänger die Inhalte der Bitposition i, und der nächsten nachfolgenden 25 Bitpositionen der empfangenen Datenfolge (die die 26 Bits der geschätzten Trainingssequenz in einem normalen GSM-Datenblock umfasst) aus der Gruppe von Registern über 26 Bit-parallele Signalleitungen 54 unter Steuerung des Signals 70 in den Korrelator 90. Der Korrelator empfängt auch auf 26 Bit-parallelen Signalleitungen 52 die in dem Empfänger gespei cherte Trainingssequenz in der Trainingssequenzspeichereinheit 30, die die Trainingssequenz ist, die der Empfänger als nächstes zu empfangen erwartet.
Der Korrelator 40 korreliert dann in einem Schritt 16 die geschätzte Trainingssequenz auf parallelen Leitungen 54 mit der gespeicherten Trainingssequenz auf parallelen Leitungen 50. Der Empfänger korreliert dann das Bit i und die nächsten nachfolgenden 25 Bits des empfangenen Signals mit den 26 Bits der Trainingssequenzspeichereinheit 30.
Das Ergebnis dieser Korrelation wird auf Leitung 64 ausgegeben, und in einem nächsten Schritt 18 wird das Ergebnis 18 in einer Speichereinheit 36 unter Steuerung des Signals 72 von der Steuereinheit gespeichert.
Die Steuerschaltung 32 des Empfängers ermittelt dann in einem Schritt 20, ob der Wert i in dem Speicher 34 gleich einem Wert n ist, der in dem Wertespeicher 35 gespeichert ist und auf Leitung 63 gelesen wird. Der Wert n ist der Maximalwert von i, für den die Korrelation durchgeführt wird. Die Steuerschaltung 32 liest die Inhalte des Zählers 34 auf Leitung 62 und vergleicht sie mit dem gespeicherten Wert n auf Leitung 63.
Wenn die Steuerschaltung 32 ermittelt, dass der Wert i den Wert n noch nicht erreicht hat, geht der Empfänger über zu Schritt 22 und erhöht den Wert i in dem Zähler 32 durch Setzen des Signals auf Leitung 60, wie in Schritt 22 in 3 veranschaulicht ist. Der Wert, um welchen der Wert i erhöht wird, ist vorherbestimmt.
Die zuvor beschriebenen Schritte 14 bis 20 von 3 werden dann wiederholt, allerdings mit einem unterschiedlichen Wert von i, so dass eine unterschiedliche Schätzung der Trainingssequenz auf Leitung 54 ausgegeben und mit den Inhalten der Trainingssequenzspeicherschaltung korreliert wird.
Wenn der Wert i gleich dem Wert n in Schritt 20 von 3 ist, steuert die Steuerschaltung des Empfängers die Vergleicherschaltung 38 über Leitung 74 dahingehend an, die gespeicherten Korrelationswerte in der Speicherschaltung 36 zu vergleichen. Die gespeicherten Korrelationswerte werden an die Vergleicherschaltung 38 auf Leitung 66 unter Steuerung der Steuerschaltung 32 über die Leitung 72 weitergegeben. Dies ist durch Schritt 24 in 3 veranschaulicht. Die Vergleicherschaltung vergleicht dann die gespeicherten Korrelationswerte und ermittelt den höchsten Wert.
Die Speicherschaltung 36 speichert die Korrelationsergebnisse zusammen mit dem Wert i, für den die Korrelation durchgeführt wurde. Der Vergleicher gibt den Wert i des höchsten Korrelationsergebnisses an die Steuerschaltung 32 auf Leitung 76 weiter. Für das Korrelationsergebnis, das den höchsten Wert ergibt, wird angenommen, dass es der Wert von i ist, der das erste Bit der Trainingssequenz des ersten Datenblocks ist.
In einem Schritt 26 gibt die Steuerschaltung die Gruppe von Bits, die den ersten Datenblock bildet, aus der Gruppe von Registern aus, die einer Trainingssequenz zugeordnet sind, die ein erstes Bit an der Bitposition i besitzen. Dieser Datenblock wird über die Leitungen 56 an den Entzerrer 44 ausgegeben.
In dem beschriebenen Beispiel eines normalen GSM-Datenblocks ist der Datenblock beispielsweise 156,25 Bit lang, und das erste Bit der Trainingssequenz ist das 62. Bit des normalen Datenblocks. Die Steuerschaltung kann daher das erste Bit des Datenblocks ermitteln, sobald sie die Position des ersten Bits der Trainingssequenz weiß und kann alle Bits des Datenblocks auswählen. Wenn beispielsweise 200 Bit in der Gruppe von Registern 42 gespeichert wurden, wählt die Steuerschaltung die 156,25 Bit des normalen Datenblocks aus.
Als Antwort auf ein Steuersignal auf Leitung 73 von der Steuerschaltung 32 entzerrt der Entzerrer 24 dann den empfangenen Datenblock. Der Datenblock wird durch den Entzerrer in bekannter Weise gemäß Standardverfahren entzerrt, um den Verzögerungspfad des Kanals zu kompensieren. Der entzerrte empfangene Datenblock wird dann auf Leitung 48 von dem Entzerrer 44 ausgegeben.
Der Entzerrprozess entfernt die Mehrpfadeffekte des empfangenen Signals. Das heißt, der Entzerrprozess eliminiert Rauschen von dem empfangenen Signal und erzeugt eine "saubere Version" davon. Der Entzerrer 44 ist ein angepasstes Filter (matched filter).
Die Steuerschaltung verschiebt dann das erste empfangene Bit in die Gruppe von Registern 42 nach dem letzten Bit des ersten normalen Datenblocks an die Position des am meisten signifikanten Bits der Gruppe von Registern, und verschiebt dann eine weitere Gruppe von empfangenen Bits in die Gruppe von Registern bis diese voll sind. Die oben beschriebenen Schritte werden dann wiederholt, um die Trainingssequenz des zweiten und weiterer Datenblöcke zu identifizieren.
In der vorhergehenden Beschreibung wurde beschrieben, dass die Korrelation für 26 Bits durchgeführt wird, die aus den empfangenen Daten ausgewählt werden, unter der Annahme, dass das beschriebene Beispiel ein normaler Datenblock mit einer 26-Bit-Trainingssequenz ist. Es ist verständlich, dass die Steuerschaltung 72 durch einen Prozessor in dem Empfänger derart gesteuert wird, dass bei Identifizierung eines Datenblocks als unterschiedlicher Datenblock mit einer unterschiedlichen Anzahl von Bits der Trainingssequenz, die Anzahl der korrelierten Bit geändert wird, und dass die in der geänderten Trainingssequenzspeicherschaltung abgespeicherte Trainingssequenz angepasst wird.
Das herkömmliche Korrelations- und Entzerrverfahren, das unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben ist, kann in einem beliebigen Empfänger verwendet werden, unabhängig davon, ob der Empfänger in einer Mobilstation oder in einer Basisstation angeordnet ist.
Das Verfahren des verbesserten Entzerrverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erläutert.
In 4 ist ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Entzerrverfahrens in dem Empfänger einer GSM-Mobilstation oder GSM-Basisstation gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche Bezugszeichen sind in 4 dazu verwendet, Elemente zu veranschaulichen, die den in 2 gezeigten Elementen entsprechen. Die Entzerrschaltung gemäß 4 umfasst zusätzlich eine Speicherschaltung für einen entzerrten Datenblock.
Der Empfänger empfängt die Datenfolge einschließlich der Datenblöcke wie zuvor auf Leitung 46, und gibt die entzerrten Datenblöcke auf Leitung 84 aus.
In einem ersten Schritt 102 gibt die Steuerschaltung die Datenfolge in die Gruppe von Register 42 ein. Wenn die Daten in die Gruppe von Registern 42 geladen werden, setzt die Steuerschaltung die Inhalte i des Zählers 34 über die Leitung 60 wie zuvor auf die erste geschätzte Bitposition der Trainingssequenz.
In einem nächsten Schritt 106 gibt die Steuerschaltung 32 den Datenblock entsprechend der Annahme, dass das erste Bit der Trainingssequenz das Bit i ist, auf parallelen Leitungen 56 an den Entzerrer aus. Wie zuvor entzerrt der Entzerrer in einem Schritt 108 den Datenblock basierend auf einem Kanalmodell, das durch eine Kanalmodellschaltung auf Leitung 73 bereitgestellt wird.
Gemäß der Erfindung gibt der Entzerrer den entzerrten Datenblock auf parallelen Signalleitungen 82 an die entzerrte Datenblockspeicherschaltung aus, wo der entzerrte Datenblock unter Steuerung eines Signals 86 von der Steuerschaltung zusammen mit dem Wert i des Zählers 34 gespeichert wird.
In einem Schritt 110 liest die Steuerschaltung 32 dann die Inhalte des Zählers 34 auf Leitung 62 aus und vergleicht sie mit dem gespeicherten Wert n in dem Wertespeicher 365 auf Leitung 63. Wenn der Wert i nicht gleich dem Wert n ist, erhöht die Steuerschaltung den Wert i in den Zähler 34 um einen vorgegebenen Wert in Schritt 112. In den Schritten 106 und 108 wiederholt die Steuerschaltung 32 den Entzerrerschritt für einen unterschiedlichen Wert von i und speichert den entzerrten Datenblock und den zugehörigen Wert von i in der entzerrten Datenblockspeicherschaltung 80.
Der in die Gruppe von Register geladene Datenstrom wird so für eine Anzahl von unterschiedlichen Werten von i entzerrt, wobei i eine Schätzung des ersten Datenbits der Trainingssequenz ist, anhand welcher das erste Bit des Datenblocks geschätzt wird.
Wenn in Schritt 110 der Wert i gleich dem Wert n ist, setzt die Steuerschaltung 32 den Zähler auf den ursprünglichen Wert von i zurück und beginnt eine zweite Phase der Verarbeitung, wie in Schritt 114 dargestellt ist.
In einem Schritt 116 steuert die Steuerschaltung 32 die entzerrte Datenblockspeicherschaltung 80 dahingehend an, die geschätzte Trainingssequenz des ersten entzerrten Datenblocks auf den Leitungen 78 auszugeben. Dadurch wird die dem ersten vorherbestimmten Wert des Bits i zugeordnete Trainingssequenz auf Leitungen 78 an den Korrelator 40 ausgegeben. Wie zuvor erhält der Korrelator die gespeicherte Trainingssequenz auf parallelen Leitungen 52 von dem Trainingssequenzspeicher 30.
In einem Schritt 118 korreliert der Korrelator die zwei Signale auf den Leitungen 78 und 52 und erzeugt einen Korrelationswert auf Leitung 64. Unter der Steuerung des Signals 72 von der Steuerschaltung 32 wird in einem Schritt 120 der Korrelationswert in der Speicherschaltung 36 gespeichert.
Dadurch wird die der ersten geschätzten Position der Trainingssequenz zugeordnete entzerrte Trainingssequenz korreliert, und der Korrelationswert wird zusammen mit dem dieser geschätzten Position zugeordneten Bit i abgespeichert.
In einem nächsten Schritt 122 vergleicht die Steuerschaltung 32 den Wert des Zählers 34 auf Leitung 62 mit dem gespeicherten Wert n in dem Wertespeicher 35. Wenn i nicht gleich n ist, setzt die Steuerschaltung das Signal auf Leitung 60, um erneut den Wert i um einen vorgegebenen Wert (der derselbe vorgegebene Wert wie in Schritt 112 ist), anschließend werden die Schritte 116 bis 120 für einen nächsten Wert von i, beispielsweise für eine unterschiedliche Schätzung der Trainingssequenz, wiederholt.
Dadurch werden entzerrte Trainingssequenzen für aufeinanderfolgende Werte von i korreliert.
Wenn der Wert i gleich dem Wert n in Schritt 122 von 5 ist, steuert die Steuerschaltung 32 des Empfängers die Vergleicherschaltung 38 über Leitung 74 dahingehend an, die gespeicherten Korrelationswerte in der Speicherschaltung 36 zu vergleichen. Die gespeicherten Korrelationswerte werden an die Vergleicherschaltung 38 über die Leitungen 66 unter Steuerung der Steuerschaltung 32 auf Leitung 72 geliefert. Dies wird durch den Schritt 128 in 3 veranschaulicht. Die Vergleicherschaltung vergleicht die gespeicherten Korrelationswerte und ermittelt den höchsten Wert. Die Speicherschaltung 36 speichert die Korrelationsergebnisse zusammen mit dem Wert i für den die Korrelation durchgeführt wurde. Der Vergleicher gibt den Wert i des höchsten Korrelationsergebnisses an die Steuerschaltung 32 auf Leitung 76 aus. Für das Korrelationsergebnis, das den höchsten Wert ergibt, wird angenommen, dass es der Wert i ist, der dem ersten Bit der Trainingssequenz des ersten Datenblocks entspricht.
In einem Schritt 130 setzt die Steuerschaltung 32 das Steuersignal auf Leitung 86 zu der entzerrten Datenblockspeicherschaltung 80 zum Auswählen des darin gespeicherten entzerrten Datenblocks, der dem durch die Komparatorschaltung auf Leitung 76 bereitgestellten Wert i zugeordnet ist. Die verbleibenden entzerrten Datenblöcke werden verworfen.
Die oben beschriebenen Schritte werden dann für die zweiten und dritten Datenblöcke wiederholt.
Das oben erläuterte Verfahren zur Zeitablaufschätzung eliminiert die Effekte von Mehrwegkanälen und bietet große Verbesserung gegenüber herkömmlichen Zeitablaufschätzverfahren hinsichtlich der Bitfehlerrate am Ausgang des Entzerrers.
Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem speziellen Beispiel erläutert, bei dem mehrere Entzerrungen vor mehreren Korrelationen der entzerrten Datenblöcke durchgeführt werden. Die wesentliche Komponente der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der entzerrte Datenblock korreliert wird. Die Entzerrung entfernt die Effekte von Mehrwegekanälen und Interferenzen und erzeugt eine "saubere Version" des empfangenen Datenblocks. Gemäß der Erfindung wird dieser saubere Datenblock dann korreliert. Die Erfindung ist daher auf beliebige Umgebungen anwendbar, bei denen Datenblöcke normal korreliert und dann entzerrt werden. In verrauschten Umgebungen mit niedrigen Signal-zu-Rauschverhältnissen bietet die Erfindung ein besonders vorteilhaftes und wesentlich verbessertes Verfahren zum Schätzen der zeitlichen Position von empfangenen Datenblöcken.
Die Erfindung ist besonders effektiv bei interferenzbegrenzten Umgebungen, wie beispielsweise einer adaptiven Antennenverarbeitung, da die herkömmliche Zeitablaufschätzung nicht nur unter Mehrwegekanälen, sondern auch unter Interferenzen von anderen Zellen leidet. Adaptive Antennealgorithmen, wie beispielsweise Raum-Zeit-Verarbeitung (space time processing) entfernen die Mehrfachkanäle und Interferenzen.
Das beschriebene Verfahren erfordert eine relativ hohe Rechenleistung. Die Genauigkeit der Zeitablaufschätzung kann immer mit der vorhandenen Rechenleistung abgewogen werden. Wegen Beschränkungen der Verarbeitungs- und Leistungsressourcen ist es wahrscheinlich, dass das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung derzeit nur in Basisstationen von Kommunikationssystem angewendet wird. Das Anwenden der vorliegenden Erfindung in derzeitigen Mobilstationen würde zusätzliche Verarbeitungsmöglichkeiten erfordern, die derzeit nicht verfügbar sind. Allerdings ist es geplant, dass zukünftige Mobilstationen in der Lage sein werden, die vorliegende Erfindung zu unterstützen, wenn die erforderlichen Verarbeitungs- und Leistungsmöglichkeiten in den Mobilstationen integriert sind.

Claims

Verfahren zum Schätzen der zeitlichen Position von Datenblöcken, die in einer Datenfolge empfangen werden, wobei jeder Datenblock eine Anzahl von Bits, die eine Trainingssequenz umfassen, an einer festen Position enthält, wobei das Verfahren für jeden empfangenen Datenblock die Schritte aufweist: Schätzen wenigstens einer Bit-Position der zeitlichen Position der Trainingssequenz; Entzerren des Datenblocks für jede geschätzte Position; und Korrelieren jedes entzerrten Datenblocks mit einer gespeicherten Kopie der Trainingssequenz.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem eine Vielzahl von Positionen der zeitlichen Position der Trainingssequenz geschätzt werden, wobei das Verfahren für jeden empfangenen Datenblock weiterhin die Schritte umfasst: Ermitteln des Korrelationsergebnisses, das den höchsten Wert aufweist; und Behalten des entzerrten Datenblockes, der zu dem Korrelationsergebnis mit dem höchsten Wert gehört.
Empfänger zum Synchronisieren von Datenblöcken, die in einem Datenstrom empfangen werden, wobei jeder Datenblock eine Anzahl von Bits umfasst, die eine Trainingssequenz an einer festen Position enthalten, wobei der Empfänger eine Schaltungsanordnung umfasst, die dazu ausgebildet ist, zu jedem empfangenen Datenblock wenigstens eine Bit-Position der zeitlichen Position der Trainingssequenz zu schätzen, den Datenblock für jede geschätzte Position zu entzerren und jeden entzerrten Datenblock mit einer abgespeicherten Kopie der Trainingssequenz zu korrelieren.
Empfänger nach Anspruch 3, bei dem eine Vielzahl von Positionen der zeitlichen Anordnung der Trainingssequenz geschätzt werden, wobei die Empfängerschaltung dazu ausgebildet ist, für jeden empfangenen Datenblock das Korrelationsergebnis zu ermitteln, das den höchsten Wert besitzt und den entzerrten Datenblock zu behalten, der zu dem Korrelationsergebnis mit dem höchsten Wert gehört.