ES2220472T3 - Procedimiento de busqueda de celulas para sistemas de comunicacion duplex de division de tiempo que utiliza acceso multiple por division de codigo. - Google Patents
Procedimiento de busqueda de celulas para sistemas de comunicacion duplex de division de tiempo que utiliza acceso multiple por division de codigo.Info
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Abstract
Un método para que un equipo de usuario (32) sincronice tanto la temporización como un grupo de códigos asignado a una estación base (30) en un sistema de comunicación de acceso múltiple por división de tiempo y por división de tiempo dúplex, utilizando el sistema de comunicación segmentos de tiempo en tramas de repetición, siendo el grupo de códigos asignado uno de un número predeterminado N de posibles grupos de códigos, comprendiendo el método: transmitir desde la estación base (30) una señal de sincronización de código primario en un segmento de tiempo seleccionado en un canal de sincronización de código primario (46), utilizando el canal de sincronización de código primario una pluralidad de segmentos de tiempo en trama para comunicación; recibir en el equipo de usuario (32) la señal de sincronización de código primario; y sincronizar el tiempo del equipo de usuario con una temporización recibida de la señal de sincronización de código primario; caracterizándose el método por: asociarcada combinación de dichos N grupos de códigos y dicha pluralidad de lo segmentos de tiempo en trama con una combinación singular de señales de sincronización secundarias desde un conjunto de señales de sincronización secundarias que no exceda (log2N)+1 en número (54, 56); transmitir desde la estación base (30) señales de sincronización secundarias seleccionadas de dicho conjunto de señales de sincronización secundarias; hacer corresponder la combinación singular de señales de sincronización secundarias asociadas con el grupo de códigos asignado y el segmento de tiempo seleccionado (48); recibir e identificar en el equipo de usuario (32) las señales de sincronización secundarias seleccionadas transmitidas (50); y, basándose en las señales de sincronización secundarias seleccionadas identificadas, determinar el grupo de códigos asignado de la estación base y el segmento de tiempo seleccionado (52).
Description
Procedimiento de búsqueda de células para
sistemas de comunicación dúplex de división de tiempo que utiliza
acceso múltiple por división de código.
Esta invención se refiere en general a sistemas
de comunicación Dúplex por División de Tiempo (TDD) con espectro
extendido que utilizan Acceso Múltiple por División de Código
(CDMA). Más en particular, la presente invención se refiere a un
procedimiento de búsqueda de células de Equipo de Usuario (UE)
dentro de sistemas de comunicación TDD/CDMA.
La figura 1 representa un sistema de comunicación
TDD/CDMA inalámbrico con espectro extendido. El sistema tiene una
pluralidad de estaciones base 30_{1} a 30_{7}. Cada estación
base 30_{1} tiene una célula asociada 34_{1} a 34_{7} y
comunica con equipos de usuario (UEs) 32_{1} a 32_{3} en su
célula 34_{1}.
Además de comunicar sobre diferentes espectros de
frecuencia, los sistemas TDD/CDMA soportan comunicaciones múltiples
sobre el mismo espectro. Las señales múltiples son distinguidas por
sus secuencias de código respectivas (códigos). Asimismo, para
utilizar más eficazmente el espectro, los sistemas TDD/CDMA
ilustrados en la figura 2 utilizan tramas de repetición 38 divididas
en un número de segmentos de tiempo 36_{1} a 36_{n1}, tal como
dieciséis segmentos de tiempo 0 a 15. En tales sistemas, se envía
una comunicación en segmentos de tiempo seleccionados 36_{1} a
36_{n} utilizando códigos seleccionados. Por consiguiente, una
trama 38 es capaz de soportar comunicaciones múltiples distinguidas
tanto por el segmento de tiempo 36_{1} a 36_{n} como por el
código.
Para que un UE 32_{1} comunique con una
estación base, se requiere sincronización de tiempo y código. La
figura 3 es un organigrama de la búsqueda de células y el
procedimiento de sincronización. Inicialmente, el UE 32_{1} tiene
que determinar con qué estación base 30_{1} a 30_{7} y célula
34_{1} a 34_{7} se comunica. En un sistema TDD/CDMA, todas las
estaciones base 30_{1} a 30_{7} están sincronizadas en el
tiempo dentro de un racimo de estaciones base. Para sincronización
con UEs 32_{1} a 32_{7}, cada estación base 30_{1} a 30_{7}
envía un Código de Sincronización Primario (PSC) y varias señales
de Código de Sincronización Secundario (SSC) en el segmento de
tiempo dedicado para sincronización. La señal PSC tiene un código de
chip asociado, tal como un código jerárquico 256 sin modular, y es
transmitida en el segmento de tiempo dedicado, etapa 46. Para
ilustración, una estación base 30_{1} puede transmitir en uno o
dos segmentos de tiempo, tal como para un sistema que utilice
segmentos de tiempo 0 a 15 en K segmentos de tiempo o K+8
segmentos, en que K es 0, ..., 7.
Una técnica utilizada para generar una señal PSC
consiste en utilizar dos secuencias jerárquicas 16, tal como X1 y
X2 en las ecuaciones 1 y 2.
Ecuación 1X1 =
[1, 1, -1, -1, 1, -1, 1, -1, -1, -1, -1, -1, 1, 1, 1,
-1]
Ecuación 2X2 =
[1, 1, -1, -1, -1, -1, 1, -1, 1, 1, -1, 1, 1, 1, -1,
1]
La ecuación 3 ilustra un enfoque para generar un
código jerárquico 256, y(i), utilizando X1 y X2.
Ecuación
3y(i) = X1 (i mod 16) x X2 (i div 16), en que i
= 0, ...,
255
Utilizando y(i), se genera la PSC tal como
combinando y(i) con la primera fila de matriz Hadamarad de
256 de longitud, h_{0}, para producir C_{p} (i), como en la
ecuación 4.
Ecuación
4C_{p}(i) = y(i) x (h_{o}(i),
en que i = 0, ...,
255
Puesto que la primera fila de la matriz Hadamarad
es una secuencia de todos unos, la ecuación 4 se reduce a la
ecuación 5.
Ecuación
5C_{p}(i) = y(i), en que i = 0, ...,
255
Se utiliza C_{p} (i) para producir una señal
PSC con espectro extendido adecuada para transmisión.
A fin de impedir que las comunicaciones de las
estaciones base interfieran unas con otras, cada estación base
30_{1} a 30_{7} envía su señal PSC con un desplazamiento
singular en el tiempo, t_{offset}, desde el límite de segmentos
40 de tiempo. Se muestran diferentes desplazamientos en el tiempo
para el segmento de tiempo 42 en la figura 4. Para ilustración, una
primera estación base 30_{1} tiene un primer desplazamiento de
tiempo 44_{1}, t_{offset, 1} para la señal PSC, y una segunda
estación base 30_{2} tiene un segundo desplazamiento en el tiempo
44_{2}, t_{offset, 2}.
Para diferenciar las distintas estaciones base
30_{1} a 30_{7} y células 34_{1} a 34_{7}, a cada estación
base 30_{1} a 30_{7} dentro del racimo le es asignado un grupo
diferente de códigos (grupo de códigos). El enfoque para asignar un
t_{offset} para una estación base utilizando un n^{ésimo} grupo
de códigos 44_{n}, t_{offset,n} es la ecuación 6.
Ecuación
6t_{offset,n} = n \cdot
71T_{c}
T_{c} es la duración en chips, y cada segmento
tiene una duración de 2560 chips. Como resultado, el desplazamiento
42_{n} para cada grupo de códigos en secuencia está espaciado 71
chips.
Como inicialmente el UE 32_{1} y las estaciones
base 30_{1} a 30_{7} no están sincronizados en el tiempo, el UE
32_{1} busca a través de cada chip de la trama 38 señales PSC.
Para realizar esta búsqueda, las señales recibidas son ingresadas
en un filtro adaptado que está adaptado al código de chip de
señales PSC. El filtro adaptado PSC se utiliza para buscar a través
de todos los chips de una trama a fin de identificar la señal PSC
de la estación base 30_{1} que tiene la señal más fuerte. Este
proceso se denomina etapa 1 del procedimiento de búsqueda de
células.
Después de que el UE 32_{1} identifica la señal
PSC entre la estación base más fuerte 30_{1}, el UE 32_{1}
necesita determinar el segmento de tiempo 36_{1} a 36_{n} en
que las señales PSC y SSC son trasmitidas (llamado segmento de
tiempo de Canal de Sincronización Físico (PSCH)) y el grupo de
códigos utilizado por la estación base identificada 30_{1}. Este
proceso se denomina etapa 2 del procedimiento de búsqueda de
células. Para indicar el grupo de códigos asignado a la estación
base 30_{1} y el índice de segmentos de tiempo PSCH, la estación
base 30_{1} transmite señales que tienen códigos de
sincronización secundarios seleccionados (SSCs), etapa 48. El UE
32_{1} recibe estas señales SSC, etapa 50, e identifica el grupo
de códigos de la estación base y el índice de segmentos de tiempo
PSCH basado en los SSCs que fueron recibidos, etapa 52.
Para un sistema TDD que utiliza 32 grupos de
códigos y dos segmentos de tiempo PSCH posibles por trama, tal como
los segmentos de tiempo K y K+8, un enfoque para identificar el
grupo de códigos y el índice de segmentos de tiempo PSCH es enviar
una señal que tenga uno de 64 SSCs. Cada uno de los códigos de
sincronización corresponde a uno de los 32 grupos de códigos y dos
posibles segmentos de tiempo PSCH. Este enfoque añade complejidad
en el UE 32_{1} requiriendo al menos 64 filtros adaptados y un
tratamiento extensivo. Para identificar el grupo de códigos y el
índice de segmentos de tiempo PSCH, se requieren 17.344 adiciones
reales y 128 multiplicaciones reales en cada segmento de tiempo
PSCH y se requieren 64 adiciones reales para la decisión.
Un enfoque alternativo a la etapa 2 del
procedimiento de búsqueda de células utiliza 17 SSCs. Estos 17 SSCs
se utilizan para poner en índices los 32 grupos de códigos y dos
posibles segmentos de tiempo PSCH por trama. Para ejecutar este
enfoque, se requieren al menos 17 filtros adaptados. Para
identificar el grupo de códigos y el segmento de tiempo, se
requieren 1.361 adiciones reales y 34 multiplicaciones reales para
segmento de tiempo PSCH. Adicionalmente, se requieren 512 adiciones
reales para la decisión.
El documento WO 99/12273 describe un sistema para
sincronizar una estación base. Una transmisión de estación base se
divide en segmentos de tiempo. Cada segmento de tiempo incluye un
código de sincronización primario y un código de sincronización
secundario que comprenden sincronización de tramas e información de
enmascaramiento o de código largo.
El documento TR 101 146 Universal Mobile
Telecommunications System 30.06 versión 3.0.0 describe un sistema
de sincronización de estación base. Se transmite también un código
de sincronización primario para una trama y una referencia de fase.
Cada uno de 16 posibles grupos de códigos de estación base es
asignado a un código de sincronización secundario singular. El
código de sincronización secundario transmitido por la estación
base identifica el grupo de códigos de la estación base.
Higuchi y otros, "Algoritmo de Búsqueda Rápida
de Células en Radio Móvil DS-CDMA utilizando
Códigos de Extensión Larga", describe un sistema para asignar
códigos de extensión larga a una célula. Un canal de control está
formado por una combinación de emplazamiento de
célula-código largo singular y un código corto
común a todos los emplazamientos de célula. Cada código corto
transmitido de la célula tiene un código largo de identificación de
grupos de códigos para identificar el código largo.
Sería deseable reducir la complejidad requerida
por un UE 32_{1} para ejecutar el procedimiento de búsqueda de
células.
Una estación base envía una señal de
sincronización en un segmento de tiempo asignado a un equipo de
usuario en un sistema de comunicación de acceso múltiple por
división de tiempo y por división de código dúplex. La estación base
tiene un grupo de códigos asignado de una pluralidad predeterminada
de grupos de códigos. La estación base trasmite señales de código
de sincronización secundario seleccionadas de un conjunto de
señales de código de sincronización secundario. La pluralidad de
señales de código de sincronización secundario numera menos de la
mitad del número predeterminado de grupos de códigos. El equipo de
usuario identifica las señales de código secundario seleccionadas
trasmitidas. Basándose en parte en las señales identificadas de
código de sincronización secundario se determina el grupo de
códigos asignado.
La figura 1 ilustra un sistema TDD/CDMA de la
técnica anterior.
La figura 2 ilustra segmentos de tiempo en tramas
de repetición de un sistema TDD/CDMA.
La figura 3 es un organigrama de búsqueda de
células.
La figura 4 ilustra desplazamientos en el tiempo
utilizados por diferentes estaciones base que envían señales de
código de sincronización primario.
La figura 5 es un diagrama de los componentes
simplificados de un equipo de usuario y una estación base que
utilizan modulación de manipulación de desfase binario para la
búsqueda de células.
La figura 6 es un organigrama de asignación de
código de sincronización secundario.
La figura 7 ilustra los componentes simplificados
de un equipo de usuario y una estación base que utilizan modulación
de manipulación de desfase en cuadratura para la búsqueda de
células.
La figura 8 ilustra los componentes simplificados
de un equipo de usuario y una estación base que reducen el número
máximo de códigos de sincronización secundarios transmitidos que
utilizan modulación de manipulación de desfase en cuadratura.
Las figuras 9 a 17 son gráficos que representan
la ejecución de diversos sistemas de sincronización en condiciones
de canal simuladas variables.
Se describirán las realizaciones preferidas con
referencia a las figuras del dibujo, en que números similares
representan en todas ellas elementos similares. La figura 5 muestra
el circuito simplificado de una estación base 30_{1} y un UE
32_{1} para su uso en la búsqueda de células. Durante la etapa 1
de la búsqueda de células, la estación base 30_{1} genera una
señal PSC utilizando un generador de señales con espectro extendido
PSC 66 que tiene el desplazamiento en el tiempo en el segmento de
tiempo 42 asociado con la estación base 30_{1}. La señal PSC es
combinada por un combinador 63 con señales M SSC. La señal
combinada es modulada por un modulador 62 a frecuencia de
portadora. La señal modulada pasa a través de un aislador 60 y es
radiada por una antena 58 o alternativamente, por una red de
antenas.
El UE 32_{1} recibe señales utilizando una
antena 70 o, alternativamente, una red de antenas. Las señales
recibidas son pasadas a través de un aislador 72 en que son
desmoduladas por un desmodulador 74 a frecuencia de banda base.
Durante la etapa 1 de la búsqueda de células, el filtro adaptado PSC
76 es utilizado por el procesador 80 para buscar a través de todos
los chips de una trama 38 para identificar la señal PSC de la
estación base 30_{1} que tiene la señal más fuerte.
Un enfoque para detección de un lugar de señales
PSC en una trama es el siguiente. Un número seleccionado de
posiciones en la trama de señales recibida, tal como cuarenta, que
tienen el número más alto de adaptaciones de chip acumuladas (es
decir, máxima intensidad de señal), se correlaciona repetidas veces
en las mismas posiciones en tramas subsiguientes 38. De los lugares
seleccionados, el que tenga el mayor número de adaptaciones
acumuladas (es decir, la máxima intensidad de señal) es
identificado como el lugar de la señal PSC.
Para la etapa 2 del procedimiento de búsqueda de
células, la estación base 30_{1} genera señales SSC, SSC_{1} a
SSC_{M}, utilizando generadores de señales con espectro extendido
SSC 68_{1} a 68_{M}. A fin de reducir la complejidad en el UE
32_{1}, se utiliza un número reducido de SSCs. Reduciendo los
SSCs, se reduce el número de filtros adaptados requeridos en el UE
32_{1}. Adicionalmente, los SSCs reducidos disminuyen los
recursos de tratamiento requeridos para distinguir los diferentes
códigos. Los SSCs reducidos disminuyen también la probabilidad de
detección incorrecta de un número de grupos de códigos e índice de
segmentos de tiempo PSCH (véanse las figuras
9-15).
En el organigrama de la figura 6 se muestra un
enfoque para reducir los SSCs. El número de SSCs utilizado, M, se
basa en el número de grupos de códigos y los segmentos de tiempo
PSCH utilizados por trama, etapa 54. El número de SSCs, M, es el
logaritmo de base dos del número de combinación máximo redondeado
hasta el número entero más alto siguiente, etapa 56, como en la
ecuación 7.
Ecuación 7M =
log_{2} (# de Grupos de Códigos x # de Segmentos de Tiempo PSCH
por
trama)
La estación base 30_{1} genera, utilizando
generadores de señales SSC 68_{1} a 68_{M}, las señales SSC
asociadas con el grupo de códigos de la estación base y el número
de segmentos de tiempo PSCH por trama. Las señales SSC son
combinadas entre sí, así como también con la señal PSC por el
combinador 63. A continuación, la señal combinada es modulada por
el modulador 62, hecha pasar a través del aislador 60 y radiada por
la antena 58. El UE 32_{1} recibe la señal transmitida, la hace
pasar a través del aislador 72 y desmodula la señal recibida
utilizando el desmodulador 74. Utilizando filtros adaptados
correspondientes SSC_{1}a SSC_{M} 78_{1} a 78_{M}, el
procesador 80 determina el código binario con que son modulados los
SSCs. Basándose en el código binario determinado, se determina el
grupo de códigos de la estación base y el índice de segmentos de
tiempo PSCH de la trama. Para ilustración para un sistema que
utiliza 32 grupos de códigos y dos posibles segmentos de tiempo por
trama, tal como los segmentos K y K+8, el número de bits binarios
necesarios para modular SSCs, M, es de seis (log_{2} 64). En
dicho sistema, los seis SSCs son modulados con seis bits utilizando
modulación de manipulación de desfase binario (BPSK). Los seis SSCs
son escogidos entre las 256 filas de la matriz de Hadamarad,
H_{8}. La matriz de Hadamarad es generada en secuencia, tal como
por las ecuaciones 8 y 9.
Ecuación
8H_{o} =
(1)
Un código particular, C_{k n}, (i), en que n es
el número del grupo de códigos asociado con un SSC es producido
utilizando la ecuación 10. Las seis filas de la matriz de
Hadamarad, H_{8}, son r(k) = [24, 40, 56, 104, 120,
136].
Ecuación
10C_{k,n}(i) = b_{k},n x
h_{r(k)}(i) x y(i), en que i = 0, 1, ..., 255
y k = 1, ...,
6
Los valores de b_{2} a b_{6} están
representados en la Tabla 1.
El valor de b_{1,n} está representado en la
Tabla 2
| Orden de segmentos de tiempo PSCH en la trama | B_{1,n} |
| K, en que K = 0,...,7 | +1 |
| K + 8 | -1 |
Cada código corresponde a un SSC, SSC_{1} a
SSC_{6}. Para distinguir las diferentes señales SSC de la
estación base unas de otras, cada una de las señales SSC de la
estación base tiene el mismo desplazamiento que su señal PSC. En el
UE 32_{1}, la etapa 2 del procedimiento de búsqueda de células (es
decir, el número de grupos de códigos y la detección del orden de
segmentos PSCH) es realizada de la manera siguiente. La señal de
banda de base recibida es correlacionada primero con C_{p} según
la ecuación 4 para obtener referencia de fase. Esta correlación es
realizada por el filtro adaptado PSC 76 en la figura 5. La
referencia de fase es obtenida normalizando el valor de correlación
obtenido en la salida del filtro adaptado PSC 76. La señal de banda
de base recibida es también correlacionada con C1, ..., C6 según la
ecuación 10 para obtener datos binarios que representan el grupo de
códigos de la estación base 30_{1} y el orden de segmentos PSCH
en la trama. Esta correlación es realizada por filtros adaptados
SSC 78_{1}-78_{M} en la figura 5. Estas salidas
de filtro adaptado son desrotadas antes de la desmodulación BPSK.
La desrotación es realizada mediante multiplicación compleja de la
conjugada compleja de la referencia de fase. Las salidas de filtro
adaptado SSC desrotadas son desmoduladas por BPSK. La desmodulación
por BPSK es realizada por un limitador riguroso en la parte real de
las salidas de filtro adaptado SSC desrotadas. Como resultado, si la
parte real de la salida de filtro adaptado SSC desrotada es mayor
que cero, es desmodulada como +1. De otra manera, es desmodulada
como -1. Los datos binarios desmodulados representan el grupo de
códigos de la estación base 30_{1} y el orden de segmentos de
tiempo PSCH en la trama como se representa en la taba 1 y en la
tabla 2, respectivamente. Para facilitar la detección de los seis
SSCs, el UE 32_{1} acumula las salidas desrotadas de los filtros
adaptados SSC 78_{1}-78_{M} sobre una pluralidad
de segmentos de tiempo PSCH, tal como cuatro u ocho.
Utilizando seis SSCs, 32 grupos de códigos y dos
posibles segmentos de tiempo PSCH requieren 653 adiciones reales y
28 multiplicaciones reales en el UE 32_{1} para identificar el
grupo de códigos/índice de segmentos de tiempo PSCH. Para la
decisión, no se requieren adiciones ni multiplicaciones. Por
consiguiente, disminuyendo el número de SSCs transmitidos en el
segmento de tiempo PSCH se reduce el proceso en el UE 32_{1}.
Alternativamente, para reducir aún más el número
de SSCs se utiliza modulación (QPSK) de manipulación de desfase en
cuadratura. Para reducir el número SSC, cada señal SSC es enviada
sobre un componente en Fase (I) o en Cuadratura (Q) del PSCH. Se
utiliza un bit adicional de datos asociados con el uso de las
portadoras I o Q para distinguir el grupo de códigos/segmentos de
tiempo PSCH. Como resultado, se reduce en uno el número de SSCs, M,
requerido por la ecuación 6.
Por ejemplo, para distinguir 32 grupos de códigos
y dos posibles segmentos de tiempo PSCH, se requieren cinco SSCs (M
= 5). Los grupos de códigos son divididos por la mitad (grupos de
códigos 1-16 y grupos de códigos
17-32). Cuando los SSCs son transmitidos en la
portadora I, se restringen los grupos de códigos a la mitad
inferior (grupos de códigos 1-16) y, cuando los SSCs
son transmitidos en la portadora Q, se restringen los grupos de
códigos a la mitad superior (grupos de códigos
17-32). Los cinco SSCs se distinguen entre los
posibles dieciséis grupos de códigos restantes y 2 posibles
segmentos de tiempo PSCH.
En la figura 7 se muestran una estación base
simplificada 30_{1} y UE 32_{1} que utilizan modulación QPSK.
La estación base 30_{1} genera las señales apropiadas SSC para su
grupo de códigos y el segmento de tiempo PSCH utilizando los
generadores de señales con espectro extendido SSC 68_{1} a
68_{M}. También basándose en el grupo de códigos de la estación
base/índice de segmentos de tiempo PSCH, unos conmutadores 90_{1}
a 90_{M} cambian las salidas de los generadores 68_{1} a
68_{M} a un combinador I 86 o a un combinador Q 88. La señal I
combinada, que incluye la señal PSC, es modulada por un modulador I
82 antes de la transmisión. La señal combinada Q es modulada por un
modulador Q 84 antes de la transmisión. Una solución para producir
la portadora Q para modular la señal consiste en retardar la
portadora I en noventa grados por un dispositivo de retardo 98. El
UE 32_{1} desmodula las señales recibidas tanto con un
desmodulador I 92 como con un desmodulador Q 94. De manera similar
a la estación base 30_{1}, el UE 32_{1} puede producir una
portadora Q para desmodulación utilizando un dispositivo de retardo
96. La obtención de datos binarios que representan la mitad
superior o la mitad inferior de los 16 grupos de códigos y el
índice de segmentos de tiempo PSCH es igual que aplicar
desmodulación BPSK en los componentes I y Q de la señal recibida,
respectivamente. Los filtros adaptados 100_{1} a 100_{M} son
utilizados por el procesador 80 para determinar si fueron enviadas
cualesquiera señales SSC sobre la componente I del PSCH. Se obtiene
una variable de decisión, I_{dvar}, tal como utilizando la
ecuación 11.
Ecuación
11I_{dvar} = |rx_{1}| + |rx_{2}| + ... +
|rx_{m}|
|rx_{i}| es la magnitud de la componente real
(componente I) de la i^{ésima} salida de filtro adaptado SSC. De
manera similar, los filtros adaptados Q102_{1} a 102_{M} son
utilizados por el procesador 80 para determinar si fueron enviadas
cualesquiera señales SSC sobre la componente Q del PSCH. Se obtiene
una variable de decisión, Q_{dvar}, tal como utilizando la
ecuación 12.
Ecuación
12Q_{dvar} = |ix_{1}| + |ix_{2}| + ... +
|ix_{M}|
|ix_{i}| es la magnitud de la salida imaginaria
(componente Q) de las i^{ésimas} salidas de filtro adaptado
SSC.
Si I_{dvar} es mayor que Q_{dvar}, las
señales SSC serán transmitidas a la componente I. De otra manera,
las señales SSC serán transmitidas en la componente Q.
En la figura 8 se representa otro enfoque que
utiliza modulación QPSK para reducir el número de señales SSC
transmitidas. En lugar de transmitir el número de SSCs de la figura
7, el número de SSCs, M, que representa el número de grupos de
códigos y el índice de segmentos de tiempo PSCH es reducido en uno.
A fin de recuperar el bit de información perdido reduciendo los
SSCs, se utilizan dos conjuntos de M SSCs. Por ejemplo, utilizando
32 grupos de códigos y dos posibles segmentos de tiempo PSCH, un
conjunto, SSC_{11} a SSC_{14} es asignado a los grupos
inferiores de códigos, tales como los grupos de códigos 1 a 16, y el
segundo conjunto, SSC_{21} a SSC_{24}, es asignado a los grupos
de códigos superiores, tales como los grupos de códigos 17 a 32.
Para el grupo inferior de códigos, el envío de SSC_{11} a
SSC_{14} en la portadora I limita los grupos de códigos a 1 a 8.
La portadora Q limita los grupos de códigos a 9 a 16. De manera
similar, para el grupo superior de códigos, SSC_{21} a SSC_{24}
en fase se limitan los grupos de códigos a 17 a 24, y Q SSC_{21}
a SSC_{24} limita los grupos de códigos a 25 a 32. Como resultado,
el número máximo de SSCs transmitidos de una vez es reducido en uno.
Reduciendo el número de SSCs, se hace disminuir la interferencia
entre las señales SSC. La interferencia reducida entre los SSCs
permite niveles de potencia de transmisión más altos para cada
señal SSC facilitando la detección en el UE 32_{1}.
En la figura 8 se muestra una estación base
simplificada 30_{1} y un UE 32_{1} que ejecutan el enfoque SSC
reducido. En la estación base 30_{1}, dos conjuntos de
generadores de señales con espectro extendido M SSC 104_{11} a
104_{2M} generan las señales SSC correspondientes al grupo de
códigos de la estación base y al segmento de tiempo PSC. Las
señales correspondiente SSC son cambiadas utilizando conmutadores
106_{11} a 106_{2M} a un modulador I 82 o Q 84, según resulte
apropiado para ese grupo de códigos de estación base y segmento de
tiempo PSCH. En el UE32_{1}, se utiliza un conjunto I de filtros
adaptados 108_{11} a 108_{2Q} para determinar si fue enviado
alguno de los SSCs en la portadora I. Se utiliza un conjunto Q de
filtros adaptados 110_{11} a 110_{2M} para determinar si fue
enviado alguno de los SSCs en la portadora Q. Detectando los SSCs I
y Q transmitidos, el procesador 80 determina el grupo de códigos de
la estación base y el segmento de tiempo PSCH.
A continuación se da un enfoque para determinar
cuál de los 32 grupos de códigos y dos posibles segmentos de tiempo
PSCH son utilizados por la estación base 32_{1}. Después de que
el procesador 80 acumula datos procedentes de filtros adaptados
110_{11} a 110_{24}, se determina el conjunto de grupos de
códigos, SSC_{11} a SSC_{14} o SSC_{21} a SSC_{24},
utilizando las ecuaciones 13 y 14.
Ecuación
13var\_set 1 = |r x _{11}| + |i x _{12}| +...+|r x
_{14}| + |i x
_{14}|
Ecuación
14var\_set 2 = |r x _{21}| + |i x _{22}| +...+|r x
_{24}| + |i x
_{24}|
Los valores, rx_{11} a rx_{24}, son el número
de adaptaciones acumuladas para un SSC respectivo, SSC_{11} a
SSC_{24}, recibidas en el canal I. De manera similar, ix_{11} a
ix_{24} son el número de adaptaciones acumuladas para el canal Q
para SSC_{11} a SSC_{24}. Las ecuaciones 13 y 14 requieren un
total de 16 adiciones reales. var_set 1 representa las acumulaciones
totales del primer conjunto SSC, SSC_{11} a SSC_{14}. var_set 2
representa las acumulaciones totales del segundo conjunto SSC,
SSC_{21} a SSC_{24}. El procesador 80 compara var_set 1 con
var_set 2 y se presume que la mayor de las dos variables es el
conjunto SSC transmitido por la estación base 32_{1}.
Para determinar si fueron transmitidas las SSCs
en el canal I o en el canal Q, se utilizan las ecuaciones 15 y
16.
Ecuación
15var\_I = |r x_{p1}| +...+|r x
_{p4}|
Ecuación
16var\_Q = |i x_{p1}| +...+|i x
_{p4}|
Si var_set 1 se selecciona como siendo mayor que
var_set 2, el valor de p es uno. Recíprocamente, si var_set 2 es
mayor, el valor de p es dos. var_I es el valor acumulado para el
conjunto seleccionado en la portadora I y var_Q es el valor
acumulado en la portadora Q. Se presume que la mayor de las dos
variables, var_I y var_Q, es el canal por el que fue transmitido el
conjunto seleccionado. Ordenando las adiciones en las ecuaciones 13
y 14, pueden determinarse simultáneamente los valores de var_I y
var_Q con var_set 1 y var_set 2. Por consiguiente, la determinación
de si se utilizó la portadora I o Q no requieren más adiciones.
Como resultado, el uso de la modulación QPSK y dos conjuntos SSC
requiere 803 adiciones reales y 36 multiplicaciones reales en cada
segmento de tiempo y 16 adiciones reales para la decisión.
Las figuras 9 a 15 son gráficos que ilustran el
rendimiento para distinguir 32 grupos de códigos/dos segmentos de
tiempo PSCH de sistemas utilizando 32 SSCs 128, 17 SSCs 124 y 6
SSCs 126. Los gráficos muestran el rendimiento para diversas
condiciones de canal simuladas. Las simulaciones acumularon las
adaptaciones SSC en el UE 32_{1} sobre cuatro u ocho segmentos de
tiempo PSCH y compararon la probabilidad de una sincronización
incorrecta con la relación de señal a ruido del canal (SNR) en
decibelios.
La simulación de la figura 9 utiliza un canal de
ruido gaussiano blanco aditivo (AWGN) y acumulación sobre ocho
segmentos de tiempo PSCH. La simulación de la figura 10 utiliza un
canal de desvanecimiento Rayleigh de trayectoria única con un
desfase de frecuencia de seis kilohertzios (kHz) y acumulación
sobre cuatro segmentos de tiempo PSCH. La simulación de la figura 11
es igual que la simulación de la figura 10, excepto que la
acumulación se realizó sobre ocho segmentos de tiempo PSCH. La
simulación de la figura 12 utiliza un canal ITU con tres
multitrayectorias con un UE 32_{1} que se mueve a 100 kilómetros
por hora (km/h) y una acumulación sobre ocho segmentos de tiempo
PSCH. La simulación de la figura 13 utiliza un canal ITU con tres
multitrayectorias que tienen un desfase de frecuencia de seis
kilohertzios (kHz) y un UE 32_{1} que se mueve a 500 km/h con una
acumulación sobre ocho segmentos de tiempo PSCH. La simulación de
la figura 14 utiliza un canal Rayleigh de trayectoria única que
tiene un desfase de frecuencia de 10 kHz con una acumulación sobre
ocho segmentos de tiempo PSCH. La simulación de la figura 15
utiliza un canal ITU con tres multitrayectorias que tienen un
desfase de frecuencia de 10 kHz y el UE 32_{1} moviéndose a 500
km/h con acumulación sobre ocho segmentos de tiempo PSCH.
En las condiciones simuladas de las figuras 14 y
15, 6 SSCs 128 ejecutan las otras técnicas 124, 126. Como se
muestra en las figuras 9 a 13, 6 SSCs 128 realizan favorablemente
en comparación con las otras técnicas 124, 126.
La figura 16 es un gráfico del rendimiento
simulado de 6 SSCs 114 que utilizan BPSK y los dos conjuntos de 4
SSCs 112 que utilizan modulación QPSK. La simulación utilizó una
acumulación de ocho segmentos de tiempo PSCH de las adaptaciones
para cada SSC y transmisión sobre un canal AWGN. Como se muestra,
la modulación QPSK de dos conjuntos 112 ejecutó modulación BPSK de 6
SSC 114.
La figura 17 ilustra el rendimiento de modulación
por BPSK y QPSK con dos conjuntos acumulando adaptaciones sobre
cuatro y ocho segmentos de tiempo PSCH. Los SSCs fueron simulados
como que estaban siendo transmitidos sobre un canal Rayleigh de
trayectoria única. El rendimiento para ambos esquemas de modulación
mejora con las correlaciones adicionales de segmentos de tiempo. Una
modulación QPSK de dos conjuntos para cuatro segmentos de tiempo
PSCH 116 y ocho segmentos de tiempo PSCH 120 ejecuta modulación
BPSK para cuatro segmentos de tiempo PSCH 118 y ocho segmentos de
tiempo PSCH 122, respectivamente.
Claims (26)
1. Un método para que un equipo de usuario (32)
sincronice tanto la temporización como un grupo de códigos asignado
a una estación base (30) en un sistema de comunicación de acceso
múltiple por división de tiempo y por división de tiempo dúplex,
utilizando el sistema de comunicación segmentos de tiempo en tramas
de repetición, siendo el grupo de códigos asignado uno de un número
predeterminado N de posibles grupos de códigos, comprendiendo el
método: transmitir desde la estación base (30) una señal de
sincronización de código primario en un segmento de tiempo
seleccionado en un canal de sincronización de código primario (46),
utilizando el canal de sincronización de código primario una
pluralidad de segmentos de tiempo en trama para comunicación;
recibir en el equipo de usuario (32) la señal de sincronización de
código primario; y sincronizar el tiempo del equipo de usuario con
una temporización recibida de la señal de sincronización de código
primario; caracterizándose el método por: asociar cada
combinación de dichos N grupos de códigos y dicha pluralidad de lo
segmentos de tiempo en trama con una combinación singular de
señales de sincronización secundarias desde un conjunto de señales
de sincronización secundarias que no exceda (log_{2}N) + 1 en
número (54, 56); transmitir desde la estación base (30) señales de
sincronización secundarias seleccionadas de dicho conjunto de
señales de sincronización secundarias; hacer corresponder la
combinación singular de señales de sincronización secundarias
asociadas con el grupo de códigos asignado y el segmento de tiempo
seleccionado (48); recibir e identificar en el equipo de usuario
(32) las señales de sincronización secundarias seleccionadas
transmitidas (50); y, basándose en las señales de sincronización
secundarias seleccionadas identificadas, determinar el grupo de
códigos asignado de la estación base y el segmento de tiempo
seleccionado (52).
2. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además porque cada una de una pluralidad de
estaciones base (30) transmite una señal de sincronización de
código primario, y el equipo de usuario (32) acumula adaptaciones
de chip sobre un número de conjuntos de tramas para determinar cuál
de la pluralidad de estaciones base (30) comunica.
3. El método de la reivindicación 2,
caracterizado además porque el numero de conjuntos de tramas
es de cuarenta.
4. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además porque las señales de sincronización
secundarias transmitidas son moduladas con datos binarios.
5. El método de la reivindicación 4,
caracterizado además porque los datos binarios modulados
identifican el grupo de códigos de la estación base.
6. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además porque las señales secundarias
transmitidas son transmitidas selectivamente utilizando una
portadora en fase o de fase en cuadratura.
7. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además por correlacionar la señal de
sincronización de código primario con las señales secundarias
transmitidas para obtener referencia de fase.
8. El método de la reivindicación 7,
caracterizado además porque la señal de sincronización de
código primario no está modulada con datos.
9. El método de la reivindicación 7,
caracterizado además por desrotar las señales secundarias
recibidas basándose en la referencia de fase de la señal de
sincronización de código primario.
10. El método de la reivindicación 9,
caracterizado además por filtrar con adaptación las señales
secundarias recibidas y acumular resultados del filtrado con
adaptación sobre un número fijo de tramas.
11. Un sistema de comunicación inalámbrico de
acceso múltiple por división de tiempo y por división de código
dúplex que utiliza segmentos de tiempo en tramas de repetición,
teniendo el sistema una estación base (30) y un equipo de usuario
(32), teniendo la estación base (30) un grupo de códigos asignado de
un número predeterminado N de posibles grupos de códigos, y que
tiene medios (66, 62, 60, 58) para transmitir una señal de
sincronización de código primario en un segmento de tiempo
seleccionado en un canal de sincronización de código primario,
utilizando el canal de sincronización de código primario una
pluralidad de segmentos de tiempo de trama para comunicación,
teniendo el equipo de usuario (32) medios (70, 72, 74, 76) para
recibir la señal de sincronización de código primario y medios (80)
para sincronización de tiempo con una temporización recibida de la
señal de sincronización de código primario, caracterizándose
el sistema porque: la estación base (30) comprende además: medios
(68, 90, 104) para asociar cada combinación de dichos N grupos de
códigos y dicha pluralidad de segmentos de tiempo de trama con una
combinación singular de señales de sincronización de secundarias
desde un conjunto de señales de sincronización secundarias cuyo
número no excede de (log_{2}N) + 1; y medios (68, 63, 62, 60, 58,
90, 104) para transmitir señales de sincronización secundarias
asociadas con las estaciones base asignadas al grupo de códigos y al
segmento de tiempo seleccionado; y un equipo de usuario (32) que
comprende además: medios (70, 72, 74, 78, 100, 102, 108, 110) para
recibir e identificar las señales de sincronización secundarias
seleccionadas transmitidas; y medios (80) para determinar el grupo
de códigos asignado de la estación base y el segmento de tiempo
seleccionado, basándose en las señales de sincronización secundarias
seleccionadas identificadas.
12. El sistema de la reivindicación 11,
caracterizado además porque los medios de recepción e
identificación (70, 72, 74, 78, 100, 102, 108, 110) comprenden una
pluralidad de filtros adaptados (78), al menos un filtro adaptado
(78) está adaptado a cada señal de sincronización secundaria del
conjunto de señales de sincronización secundarias.
13. El sistema de la reivindicación 12,
caracterizado además porque las señales secundarias son
transmitidas en una portadora en fase o de fase en cuadratura y la
pluralidad de filtros adaptados que tienen un filtro adaptado en
fase y de fase en cuadratura (100, 102, 108, 110) para cada señal
secundaria del conjunto de señales secundarias.
14. El sistema de lar reivindicación 11,
caracterizado además porque los medios de asociación (68)
asocian un segmento de tiempo seleccionado en los tramas con la
combinación singular de señales secundarias.
15. El sistema de la reivindicación 11,
caracterizado además porque la estación base (30) es una de
una pluralidad de estaciones base (30), cada estación base (30)
transmite una señal de sincronización de código primario, y el
equipo de usuario (32) comprende además medios (80) para acumular
adaptaciones de chip sobre un número fijo de tramas para determinar
cuál de la pluralidad de estaciones base comunica.
16. El sistema de la reivindicación 15,
caracterizado además porque el número fijo de tramas es de
cuarenta.
17. El sistema de la reivindicación 11,
caracterizado además porque las señales de sincronización
secundarias transmitidas son transmitidas selectivamente utilizando
una portadora en fase o de fase en cuadratura.
18. El sistema de la reivindicación 11,
caracterizado además porque el equipo de usuario (32)
comprende además medios (80) para correlacionar la señal de
sincronización de código primario con las señales de sincronización
secundarias transmitidas para obtener referencia de fase.
19. El sistema de la reivindicación 18,
caracterizado además porque la señal de sincronización de
código primario no está modulada con datos.
20. El sistema de la reivindicación 18,
caracterizado además porque el equipo de usuario (32)
comprende además medios para desrotar las señales secundarias
recibidas basándose en la referencia de fase de las señales de
sincronización de código primario.
21. El sistema de la reivindicación 20,
caracterizado además porque el equipo de usuario comprende
además medios (78, 100, 102, 108, 110) para filtrar con adaptación
las señales secundarias recibidas y medios (80) para acumular
resultados del filtrado con adaptación sobre un número fijo de
tramas.
22. Un conjunto de señales de sincronización para
su uso en un sistema de comunicación inalámbrico dúplex por división
de tiempo, utilizando el sistema de comunicación dúplex por división
de tiempo segmentos de tiempo en tramas de repetición para
comunicación, las señales de sincronización seleccionadas de dicho
conjunto de señales de sincronización son transmitidas desde una
estación base 30 para su uso en sincronizar un equipo de usuario
(32), estando asociada la estación base (30) con un grupo de
códigos asignado de un número predeterminado N de grupos de códigos
posibles y un segmento de tiempo seleccionado de una pluralidad de
segmentos de tiempo de canal de sincronización primarios,
caracterizándose el conjunto de señales de sincronización
porque el conjunto de señales de sincronización, cuyo número no
excede de (log_{2}N) + 1, identifica el grupo de códigos asignado
y el segmento de tiempo seleccionado.
23. El conjunto de señales de sincronización de
la reivindicación 22, caracterizado además porque el
conjunto de señales de sincronización tiene bits binarios
producidos combinando un identificador de grupos de códigos binario
con una fila seleccionada de una matriz Hadamarad.
24. El conjunto de señales de sincronización de
la reivindicación 23, caracterizado además porque la fila
seleccionada es de un conjunto de filas seleccionadas potenciales,
comprendiendo las filas seleccionadas potenciales una fila (24, 40,
56, 104 y 136).
25. El conjunto de señales de sincronización de
la reivindicación 22, caracterizado además por tener
desplazamiento predeterminado en un tiempo respecto de un límite de
guía de segmentos de tiempo.
26. El conjunto de señales de sincronización de
la reivindicación 22, caracterizado además porque cada señal
de sincronización del conjunto de señales de sincronización es
transmitido selectivamente utilizando una portadora en fase o de
fase en cuadratura.
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