ES2292855T3 - Estructura de discriminacion de caminos mejorada. - Google Patents
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Abstract
Un método para proporcionar la alineación temporal de señales de múltiples caminos, recibidas por un receptor de discriminación de múltiples caminos desde una estación de base dada, de tal modo que dicho receptor de discriminación de caminos tiene una pluralidad de terminales de discriminación de caminos, que comprende: - recibir señales de múltiples caminos codificadas, desde dicha estación de base; - inscribir dichas señales en una posición dada de una memoria compartida (60); - leer dichas señales desde una posición de la memoria compartida hasta un dispositivo (10'') seguidor de código, perteneciente a un terminal de discriminación de caminos dado, de acuerdo con un descentramiento de fragmento desde la posición de inscripción, de tal modo que dicho descentramiento de fragmento está asociado con cada terminal de discriminación de caminos; caracterizado por que dicha estación de base transmite señales a dicho receptor de discriminación de caminos a una velocidad de fragmento dada, dicha memoria compartida funciona a una velocidad doble de dicha velocidad de fragmento cuando lee e inscribe desde dicha memoria compartida; y dichos dispositivos seguidores de código generan un descentramiento adicional que es sensible a la correlación de una señal procesada o tratada por el dispositivo seguidor de código, para proporcionar un ajuste adicional del descentramiento entre la posición de lectura en memoria y la posición de inscripción en memoria.
Description
Estructura de discriminación de caminos
mejorada.
La presente invención se refiere a una
arquitectura de discriminación de caminos empleada en los sistemas
de comunicación de CDMA. Más concretamente, la invención se refiere
a una arquitectura de discriminación de caminos que emplea una
memoria compartida diseñada para reducir significativamente la
capacidad de memoria requerida y, por tanto, reducir también un
área de desvanecimiento de un circuito integrado específico de la
aplicación (ASIC -"application specific integrated circuit")
para la arquitectura de discriminación de caminos, sin reducción
alguna en las capacidades del sistema. La arquitectura puede
emplearse en todo tipo de sistemas de comunicación que se sirvan de
un receptor de discriminación de caminos, incluyendo dúplex con
división en frecuencia (FDD -"frequency division duplex"),
dúplex con división en el tiempo (TDD -"time division duplex")
y acceso múltiple con división en el tiempo y división en código
sincrónica (TD-SCDMA -"time
division-synchronous code division multiple
access"), si bien no se limita a éstos.
Los receptores de discriminación de caminos se
utilizan en muchos tipos de sistemas de comunicación. En el sistema
del tipo de acceso múltiple con división en código de banda ancha
(W-CDMA -"wide band code division multiple
access"), la estación de base transmite códigos de sincronización
primario y secundario, así como un canal piloto común (CPICH),
siendo la señal piloto única para cada estación de base. Unas
unidades móviles inalámbricas (UEs) reciben entonces y se
sincronizan con estos códigos con el fin de establecer y dar soporte
a una comunicación.
En un ejemplo, una UE puede efectuar el
seguimiento de tres o más estaciones de base. Se utiliza un receptor
de discriminación de caminos para deshacer o invertir la dispersión
de las transmisiones recibidas desde las estaciones de base por
medio de la utilización de un dispositivo de correlación transversal
y un generador de código, como es convencional. El receptor de UE
recibe tanto ondas directas de RF (es decir, en la línea de visión)
como ondas retardadas debidas a las diferentes longitudes de los
caminos de transmisión, a las reflexiones, etc. Puesto que la onda
directa no es necesariamente la señal más fuerte o no es una señal
lo bastante fuerte para los propósitos de recepción, sintetizar (es
decir, la combinar) la energía de las ondas directas con la energía
de las ondas retardadas da lugar a una señal mejor. Cada terminal de
un receptor de discriminación de caminos está dotado de un
dispositivo de correlación transversal y de un generador de código
para llevar a cabo la inversión de la dispersión. El descentramiento
temporal se ajusta utilizando un circuito de retardo con el que
todas las señales se añaden unas a otras tras imponer los retardos
apropiados a estas señales.
Los terminales de discriminación de caminos
trabajan en combinación con un mecanismo de búsqueda de celdas y
con el localizador de terminal de discriminación de caminos.
La Figura 1 muestra la regulación de secuencia
temporal básica de una trama. Una trama de radio de canal de
sincronización (SCH -"synchronization channel") de diez
milisegundos está dividida en quince ranuras designadas como cero
(0) a catorce (14). Cada estación de base transmite un código de
sincronización primario y un código de sincronización secundario,
así como un canal piloto común (CPICH -"common pilot channel").
A diferencia de los códigos de sincronización primario y secundario
que están presentes únicamente durante los 256 primeros fragmentos
de cada ranura, el CPICH está presente durante toda la trama y se
repite en cada trama, además de ser único para cada estación de
base. El localizador de terminal de discriminación de caminos
utiliza está exclusividad o unicidad para llevar a cabo una
correlación contra el CPICH para cada una de las posibles estaciones
de base del área de la UE. Una vez realizada la correlación, el
localizador de terminal de discriminación de caminos determina qué
pico asignar a qué terminal del receptor de discriminación de
caminos. Tal y como se mencionó aquí anteriormente, se requiere
típicamente que cada UE efectúe el seguimiento de hasta tres o más
estaciones de base, capacidad que es debida a requisitos de entrega
o cesión.
Haciendo referencia a la Figura 3, se muestra en
ella un diagrama de bloques simplificado de un dispositivo 10
seguidor de código convencional. Cada terminal de discriminación de
caminos está dotado de un dispositivo 10 seguidor de código. Un
generador 12 de código se ha dotado de un código para una estación
de base concreta. La regulación de secuencia temporal de código ha
de estar descentrada para compensar el descentramiento temporal en
ese momento desde el comienzo de la trama para el pico asignado. Un
filtro interpolador y de decimación 14 produce salidas temprana,
tardía y puntual, respectivamente en 14c, 14b y 14a. Las salidas
temprana y tardía se utilizan para mantener la salida puntual
centrada en el tiempo de fragmento.
Las salidas temprana, tardía y puntual se
invierten en su dispersión con el código para la estación de base
específica en 18, 16 y 26, respectivamente. Las señales temprana y
tardía invertidas en su dispersión experimentan una integración y
un volcado o transferencia en unos dispositivos de integración y
volcado 24 y 22, una ortogonalización en unos dispositivos de
ortogonalización 28 y 26, y se suman en 30 para producir una señal
de error e(t).
La salida puntual también experimenta una
integración y un volcado en el dispositivo de integración y volcado
34, cuya salida pasa a través de un filtro de promedio móvil 36 y un
limitador estricto 38 para su aplicación al circuito de
normalización 32 conjuntamente con la suma de errores e(t)
suministrada como salida desde el circuito sumador 30. La salida
normalizada se hace pasar entonces a través de un camino de
realimentación, hasta el dispositivo interpolador y de decimación
14, a través de un filtro en bucle 40, un acumulador 42, un
amplificador 44, un limitador duro 46, un procesador 48 de
estimación de retardo, y un cuantificador 50, para proporcionar una
estimación del retardo al dispositivo interpolador y de decimación
14, con propósitos de mantener la salida puntual centrada en el
tiempo de fragmento. Si el error se hace demasiado grande para que
el dispositivo seguidor de código pueda seguirlo, se ajustará el
generador 12 de código. El filtro interpolador y de decimación 14
básicamente rompe el tiempo de fragmento en, por ejemplo, 8
segmentos. Basándose en la señal de error se selecciona uno de los
8 segmentos. A medida que transcurre este tiempo y si el error
continúa incrementándose, se selecciona una salida diferente desde
el filtro 14. Finalmente, si el error es lo suficientemente grande
para que expire el tiempo de fragmento, se ajusta el generador
piloto 12 en este punto. El generador piloto 12 es, por lo común,
un registro de desplazamiento de realimentación lineal (LFSR
-"linear feedback shift register"), que se regula en su
cadencia de reloj a la velocidad de fragmento. Si el generador
piloto necesita ser adelantado en el siguiente tiempo de fragmento,
se adelantará realmente el doble para ese tiempo de fragmento. Y a
la inversa, si el generador piloto precisa ser retrasado, el
generador piloto mantendrá su valor actual o vigente en ese
instante, durante un segundo tiempo de fragmento.
La Figura 2 muestra un camino múltiple típico.
Cada uno de los puntos de valor alto representa un camino
múltiple.
Cada una de las salidas puntuales se suministra
dentro de elementos de retardo temporal independientes (no
mostrados) del receptor de discriminación de caminos. El propósito
de los elementos de retardo temporal es eliminar la ambigüedad
temporal, mostrada en la Figura 2, de los diversos caminos
múltiples. Toda la energía que queda tras el seguimiento de código
se suma entonces en un estimador de datos (no mostrado), y se
invierte en su dispersión y se desmezcla para formar símbolos.
Haciendo referencia a la Figura 4, se muestra en
ella una estructura convencional de discriminación de caminos que
comprende seis (6) terminales de discriminación de caminos. Puesto
que todos los terminales de discriminación de caminos son
sustancialmente idénticos en diseño y función, tan sólo se ha
mostrado uno en detalle en la Figura 4, con propósitos de
simplicidad. Tal y como se expuso aquí en lo anterior, el seguidor
10 de código que se muestra en la Figura 3 y que también se muestra
en forma de diagrama de bloques simplificado en la Figura 4,
produce una salida puntual 14c (véase la Figura 3) que se suministra
al interior de un elemento 52 de retardo, el cual consiste,
preferiblemente, en un registro de almacenamiento intermedio
circular que tiene un acceso o puerta de lectura y una puerta de
escritura o inscripción. Un puntero de inscripción 54 se incrementa
a una velocidad de fragmento hasta posiciones en las que inscribe
una entrada puntual y apunta de forma continua a la siguiente
posición de fragmento dentro del registro de almacenamiento
intermedio 52. Un puntero de lectura 56 también se incrementa a la
velocidad de fragmento, pero está descentrado con respecto al
puntero de inscripción 54 basándose en el número de fragmentos
descentrados con respecto al tiempo de ranura tomado como
referencia. El descentramiento fino se obtiene de los circuitos 56
de descentramiento de código, que reciben el descentramiento de
fragmento en 56a, una salida procedente del seguidor de código en
56b, y la salida procedente del generador de código 58 en 56c, con
lo que se proporciona un descentramiento fino para ajustes
adicionales del puntero 56 de lectura de memoria. El registro de
almacenamiento intermedio 52 proporciona una salida alineada
temporalmente. Ha de comprenderse que los restantes terminales
"2" a "6" de discriminación de caminos funcionan de una
forma similar.
El documento "Una arquitectura de receptor de
discriminación de caminos flexible para terminales móviles de
WCDMA" ("A Flexible Rake Receiver Architecture for WCDMA Mobile
Terminals"), de L. Harju et al., Tercer taller de
tratamiento de señal del IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y
Electrónicos) sobre avances en el tratamiento de señal en
comunicaciones inalámbricas ("Third IEEE Signal Processing
Workshop on Signal Processing Advances in Wireless
Communications"), Taoyuan, Taiwán, 20-23 de marzo
de 2001, describe una arquitectura de receptor de discriminación de
caminos que tiene un único motor o máquina de correlación y un
registro de almacenamiento intermedio que almacena la totalidad de
la dispersión de retardo de las muestras de I/Q de banda de
base.
El documento WO 00/59123 A describe un buscador
de filtro en coincidencia programable, que tiene un registro de
desplazamiento, un generador PN, un filtro en coincidencia y
susceptible de cargarse, destinado a cargar secuencias de PN y a
sumar los resultados intermedios, así como un acumulador destinado a
recibir las sumas y a acumularlas en conjuntos.
El documento
US-A-5.903.550 describe un
desmodulador de señal de CDMA que tiene un registro de
almacenamiento intermedio de muestras, destinado a almacenar
muestras de una señal de CDMA, de tal manera que se desmodulan en
paralelo una pluralidad de muestras.
La ventaja principal de la presente invención
reside en un aparato y un método para compartir las muchas memorias
pequeñas (posiblemente) necesarias para alinear los caminos
múltiples de los que se efectúa el seguimiento y para trasladar las
memorias compartidas por delante del dispositivo seguidor de código.
Si bien la alineación de los caminos múltiples y el seguimiento de
su movimiento se sigue llevando a cabo por el dispositivo seguidor
de código, el dispositivo seguidor de código recibe ahora sus datos
de un registro de almacenamiento intermedio compartido de símbolos
de entrada, frente al método más convencional de enviar la corriente
de entrada a todos los dispositivos seguidores de código y requerir
que cada dispositivo seguidor de código almacene en un registro
intermedio los resultados y proporcione a continuación el retardo
requerido para obtener la alineación.
La invención se sirve de un registro de
almacenamiento intermedio circular, preferiblemente en forma de una
memoria compartida, y tiene un puntero de lectura de memoria para
cada terminal de discriminación de caminos con el fin de
proporcionar un descentramiento con respecto a la posición en la que
el puntero de inscripción en memoria inscribe los datos, de tal
modo que el descentramiento que está asociado con cada terminal de
discriminación de caminos recibe una componente de múltiples
caminos. Cada componente de múltiples caminos se envía a su
terminal de discriminación de caminos para someterse a un
seguimiento de código. Puesto que los caminos múltiples están,
todos, alineados, los códigos se encuentran también alineados
temporalmente, lo que permite que un único generador de código sea
compartido entre los dispositivos seguidores de código de todos los
terminales de discriminación de caminos. Estos aparato y método
novedosos permiten un ahorro en proporción de tres a uno en
memoria, así como la reducción del número de generadores de código
que se requieren para el receptor de discriminación de caminos.
El método y el aparato de la presente invención
se comprenderán mejor si se toman en cuenta los dibujos, en los
cuales:
La Figura 1 muestra una trama de radio de SCH
típica de 10 milisegundos.
La Figura 2 es una representación gráfica que
muestra un camino múltiple típico.
La Figura 3 es un diagrama de bloques
simplificado de un dispositivo seguidor de código convencional que
se emplea en cada terminal de discriminación de caminos
perteneciente a un receptor de discriminación de caminos.
La Figura 4 es un diagrama de bloques
simplificado que muestra un dispositivo seguidor de código
convencional que se emplea en cada terminal de discriminación de
caminos perteneciente a un receptor de discriminación de
caminos.
La Figura 5 es un diagrama de bloques
simplificado que muestra un aparato para la alineación temporal de
señal de múltiples caminos para los terminales de discriminación de
caminos de un receptor de discriminación de caminos, y que
incorpora los principios de la presente invención.
La presente invención se describirá con
referencia a las figuras de los dibujos, en las que los mismos
números representan elementos análogos en todas ellas.
La Figura 5 muestra un receptor 59 de
discriminación de caminos que incorpora los principios de la
presente invención y que comprende seis (6) terminales de
discriminación de caminos, tan sólo uno de los cuales (esto es,
"el terminal 1 de discriminación de caminos") se muestra en
detalle para propósitos de simplicidad. Ha de comprenderse que los
restantes terminales "2" a "6" de discriminación de
caminos son similares en diseño y funcionamiento. Ha de apreciarse
que el número de terminales de discriminación de caminos no es un
requisito de la invención, sino que se utiliza aquí únicamente como
medio para explicar el modo como funcionan los diversos
componentes.
El receptor 59 de discriminación de caminos se
sirve de un registro de almacenamiento intermedio circular 60,
preferiblemente, del tipo de memoria compartida, que funciona a una
velocidad doble de la de fragmento y que tiene un puntero de
inscripción 60a y seis punteros de lectura 60b (mostrados como un
conductor único para propósitos de simplicidad). El receptor 59 de
discriminación de caminos lleva a cabo la alineación temporal
trasladando inicialmente las señales piloto de múltiples caminos,
procedentes de la misma estación de base, hasta su alineación,
antes de ser sometidas a un seguimiento de código.
Haciendo referencia a la Figura 2 y suponiendo
que los picos originarios de la Correlación Jerárquica de Golay
(HGC -"Hierarchical Golay Correlation") son, todos ellos, de la
misma estación de base y son, todos, susceptibles de ser
desplazados en el tiempo para alinearse unos encima de otros, una
vez que se ha llevado a cabo el descentramiento, cada componente de
múltiples caminos se envía a su terminal de discriminación de
caminos asignado y se lleva a cabo el seguimiento de código.
Suponiendo la recepción de dos (2) señales que están separadas por
cinco (5) fragmentos, supóngase que cada punto de la representación
gráfica de los múltiples caminos es un instante de fragmento.
Suponiendo que los punteros de lectura y de inscripción de la Figura
5 funcionan a la velocidad de fragmento, si se hace avanzar el
puntero de lectura en una cuenta de cinco (5), las dos señales
pueden obtenerse por lectura de la memoria al mismo tiempo. Los
descentramientos de código proporcionados al puntero de lectura 68
están asociados, cada uno de ellos, con uno de los terminales de
discriminación de caminos. Las posiciones de los picos que se
muestran en la Figura 2 son conocidas. La separación y el número de
caminos múltiples se emplean para determinar la magnitud del
descentramiento para los punteros de lectura.
Puesto que se han alineado las componentes de
múltiples caminos, los códigos se encuentran también alineados en
el tiempo y el generador de códigos (es decir, uno de entre el 62,
el 64 y el 66) puede ser compartido entre los dispositivos 10'
seguidores de código de cada uno de los seis (6) terminales de
discriminación de caminos, 1 a 6. Los tres generadores de código,
62, 64 y 66, se han dispuesto para generar, respectivamente,
códigos de ruido pseudo-aleatorio (PN
-"pseudo-random noise") para las tres
estaciones de base BS1, BS2 y BS3, de los que se ha de efectuar el
seguimiento por parte de la UE que tiene el receptor de
discriminación de caminos que se muestra en la Figura 5. Un
multiplexador 69 conecta selectivamente el generador de código
deseado con los dispositivos 10' seguidores de código por medio del
multiplexador 69.
Cuando los dispositivos 10' seguidores de
código, pertenecientes a los terminales de discriminación de
caminos, solicitan al generador 62 de código, por ejemplo, que
cambie a uno de entre el 64 y el 66, se ajustan los punteros 68 de
lectura de memoria para los terminales de discriminación de caminos
que están asociados con ese generador de código. El puntero de
lectura correspondiente a ese dispositivo 10' seguidor de código se
incrementa o reduce en 1. La disposición única de compartición de
memoria de la presente invención permite el uso de una única
memoria 60 compartida por los seis (6) terminales de discriminación
de caminos, lo que da lugar a un ahorro en proporción de tres a uno
en memoria, basándose en el hecho de que, si bien existe sólo una
memoria compartida para los seis terminales de discriminación de
caminos, la memoria compartida (60) funciona a velocidad doble de
la de fragmento, puesto que el dispositivo 10' seguidor de código
requiere dos muestras por fragmento.
El dispositivo 10' seguidor de código
proporciona, de esta forma, una salida puntual 70, alineada
temporalmente, de acuerdo con el código de estación de base que se
está descodificando. El dispositivo 10' seguidor de código, que
también incluye el circuito 56 de descentramiento de código que se
muestra en la Figura 4, proporciona la salida 10 de descentramiento
fino al puntero 68 de lectura de memoria, de una manera similar a la
descrita aquí anteriormente en relación con la Figura 4.
Claims (6)
1. Un método para proporcionar la alineación
temporal de señales de múltiples caminos, recibidas por un receptor
de discriminación de múltiples caminos desde una estación de base
dada, de tal modo que dicho receptor de discriminación de caminos
tiene una pluralidad de terminales de discriminación de caminos, que
comprende:
- recibir señales de múltiples caminos
codificadas, desde dicha estación de base;
- inscribir dichas señales en una posición dada
de una memoria compartida (60);
- leer dichas señales desde una posición de la
memoria compartida hasta un dispositivo (10') seguidor de código,
perteneciente a un terminal de discriminación de caminos dado, de
acuerdo con un descentramiento de fragmento desde la posición de
inscripción, de tal modo que dicho descentramiento de fragmento está
asociado con cada terminal de discriminación de caminos;
caracterizado porque dicha estación de
base transmite señales a dicho receptor de discriminación de caminos
a una velocidad de fragmento dada,
dicha memoria compartida funciona a una
velocidad doble de dicha velocidad de fragmento cuando lee e
inscribe desde dicha memoria compartida; y
dichos dispositivos seguidores de código generan
un descentramiento adicional que es sensible a la correlación de
una señal procesada o tratada por el dispositivo seguidor de código,
para proporcionar un ajuste adicional del descentramiento entre la
posición de lectura en memoria y la posición de inscripción en
memoria.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente conectar un único generador de código
a los dispositivos seguidores de código, seleccionado de entre un
grupo de generadores de código, de tal forma que el generador de
código seleccionado genera un código que es el mismo que el código
utilizado por la estación de base que transmite al receptor de
discriminación de caminos.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual los descentramientos de fragmento están asociados, cada
uno de ellos, con un terminal de discriminación de caminos dado.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual cada dispositivo seguidor de código convierte datos
recibidos desde la estación de base por correlación frente al código
procedente del generador de código.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual dichos descentramientos de fragmento para ajustar las
posiciones de lectura de la memoria compartida con respecto a la
posición de inscripción, se determinan de acuerdo con el terminal
de discriminación de caminos asociado a cada descentramiento de
fragmento.
6. Un aparato para uso en un receptor de
discriminación de caminos destinado a proporcionar la alineación
temporal de señales de múltiples caminos recibidas desde una
estación de base dada, de tal modo que dicho receptor de
discriminación de caminos tiene una pluralidad de terminales de
discriminación de caminos, que comprende:
medios de recepción, destinados a recibir
señales de múltiples caminos codificadas desde dicha estación de
base;
una memoria compartida (60);
medios de inscripción (60a), destinados a
inscribir dichas señales en una posición dada de una memoria
compartida;
medios de lectura (60b), destinados a leer
dichas señales desde una posición de la memoria compartida hasta un
dispositivo (10') seguidor de código, perteneciente a un terminal de
discriminación de caminos dado, de acuerdo con un descentramiento
de fragmento con respecto a la posición de inscripción, de tal forma
que dicho descentramiento de fragmento está asociado con cada
terminal de discriminación de caminos,
caracterizado porque dicha memoria
compartida, cuando se lee e inscribe en dicha memoria compartida,
está dispuesta para operar a una velocidad doble de la velocidad de
fragmento con la que dicha estación de base transmite señales a
dicho receptor de discriminación de caminos; y
dichos dispositivos seguidores de código están
configurados para generar un descentramiento adicional sensible a
la correlación de una señal tratada por el dispositivo seguidor de
código, a fin de proporcionar un ajuste adicional del
descentramiento entre la posición de lectura en memoria y la
posición de inscripción en memoria.
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