ES2331785T3 - Procedimiento y dispositivo para la sincronizacion de receptores de telefonia movil en un sistema de telefonia movil. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para sincronizar receptores de telefonía móvil CDMA en un sistema de telefonía móvil en el que a través de un primer canal de sincronización PSCH que presenta una primera frecuencia en el estándar UMTS, se transmite el código de sincronización PSCH conocido por todos los receptores de telefonía móvil y por todas las estaciones de base del sistema de telefonía móvil mediante una señal de sincronización, llegando la señal de sincronización al receptor de telefonía móvil en una posición en el tiempo desconocida y estando desplazada la primera frecuencia hasta una segunda frecuencia, con las siguientes etapas: - estimación de la posición en el tiempo desconocida de la señal de sincronización mediante filtrado de la misma con un filtro, cuya función de transmisión depende del código de sincronización PSCH conocido, - desexpansión de la señal de sincronización recibida con el código de sincronización PSCH conocido, considerando la posición en el tiempo estimada, - determinación de la desviación de frecuencia entre la primera y la segunda frecuencia en base a la señal de sincronización desexpandida, y - ajuste fino de la segunda frecuencia a la primera frecuencia.
Description
Procedimiento y dispositivo para la
sincronización de receptores de telefonía móvil en un sistema de
telefonía móvil.
La invención se refiere a un procedimiento y un
dispositivo para la sincronización de receptores de telefonía móvil
en un sistema de telefonía móvil.
En sistemas de telefonía móvil, un receptor de
telefonía móvil que se quiere "registrar" en el sistema de
telefonía móvil debe sincronizarse. Entonces la sincronización
incluye obtener una señal de sincronización y a continuación el
seguimiento (tracking) de esa señal, así como eventualmente de otras
señales de un enlace.
En los sistemas de telefonía móvil según el
estándar GSM (Global System for Mobile Communications, sistema
global para comunicaciones móviles) se utiliza para la obtención un
llamado canal de control de la transmisión (Broadcast Control
Channel BCCH), que envía señales unidireccionales de cada estación
de base a receptores de telefonía móvil. En un Broadcast Control
Channel se transmiten informaciones importantes para un receptor de
telefonía móvil, como por ejemplo para la regulación de potencia,
sobre la intensidad mínima de campo para la recepción y sobre la
posición en cuanto a frecuencias del BCCH. Además se transmiten en
el BCCH un canal de control de la frecuencia (Frequency Control
Channel FCCH) para la corrección de la frecuencia, que presenta una
ráfaga (burst) de corrección de la frecuencia y un canal de
sincronización Synchronisations-Channel SCH) para
la sincronización. El SCH presenta entonces una llamada ráfaga
(burst) de sincronización, mediante la que el receptor de telefonía
móvil puede sincronizarse.
Al conectar un receptor de telefonía móvil GSM,
se busca en todas las frecuencias portadoras posibles el BCCH. A
continuación se evalúa la ráfaga (burst) de corrección de la
frecuencia para elegir una frecuencia adecuada y la ráfaga de
sincronización, para ajustar una referencia de tiempo correcta.
Los sistemas de telefonía móvil que se basan en
el procedimiento de acceso de multiplexado en códigos (CDMA: Code
Division Multiple Access, acceso múltiple con división por códigos),
como por ejemplo el UMTS (Universal Mobile Telecommunication
System, sistema universal de telecomunicación móvil), presentan un
canal de sincronización primaria Primary Synchronization Channel
(PSCH), que se transmite como el BCCH en sistemas GSM
unidireccionalmente desde cada estación de base a receptores de
telefonía móvil. La frecuencia del PSCH es la misma para todas las
estaciones de base del sistema de telefonía móvil. Al conectar un
receptor de telefonía móvil, busca éste primeramente el PSCH, para
realizar una sincronización de tiempo y frecuencia. Entonces se
realiza posteriormente un ajuste fino de un ajuste inicialmente
demasiado basto de la frecuencia del PSCH en el receptor de
telefonía móvil mediante los correspondientes algoritmos para la
corrección de la frecuencia.
Una señal s(t) que se transmite a través
del PSCH y que envía una estación de base, presenta la siguiente
forma:
siendo g(t) una función de
formación de impulsos (por ejemplo la señal rectangular) T_{c} la
duración de un chip, c_{n} los chips del PSCH y \omega_{0}
= 2\pif_{0} la frecuencia portadora del PSCH. T_{d} es un
tiempo de retardo que desconoce el receptor, que resulta entre otros
debido al tiempo de recorrido desde la estación de base hasta un
receptor de telefonía
móvil.
Los chips c_{n} están codificados en la
técnica de expansión de banda usualmente en forma binaria mediante
los valores +1 y -1:
siendo b_{n} una secuencia de
bits 1/0. Desde luego son perfectamente posibles otros alfabetos de
chips, por ejemplo derivados de la transformación
BTQ.
Con el PSCH se transmiten en total 256 chips
binarios c_{n.} Los chips son conocidos entonces por todo receptor
de telefonía móvil y cada estación de base y representan una
secuencia inequívoca de bits para identificar el PSCH.
En la transmisión a través del PSCH se
distorsiona la señal s(t) debido a ruidos e interferencias,
que se presentan por ejemplo debido a un canal de sincronización
secundario (Secondary Synchronisation Channel, SCHC) y otros
canales contiguos.
Una señal de recepción desmodulada r(t)
que sirve de base a la señal de emisión s(t), presenta
entonces en un receptor de telefonía móvil la siguiente forma:
La función n(t) representa las
perturbaciones que se presentan debido a ruidos e interferencias. La
frecuencia \Delta\omega es aquí la desviación en el receptor de
telefonía móvil de la frecuencia de la señal de emisión
\omega_{0}. Para la frecuencia utilizada para la desmodulación
rige:
Al respecto es problemática la detección
correcta de los chips a partir de la señal de recepción r(t),
es decir, la sincronización y el ajuste exacto de la frecuencia de
desmodulación \omega_{d} respecto a la frecuencia de la señal
de emisión \omega_{0}, para sincronizar correctamente el
receptor de telefonía móvil. Para la detección es necesario
precisamente el tiempo de retardo T_{d} desconocido, así como una
frecuencia de desmodulación \omega_{d} lo más próxima posible a
la frecuencia de la señal de emisión \omega_{0}.
El documento WO 98/59427 A1 se refiere a un
equipo de sincronización que funciona en base al principio de
correladores controlados decalados en fase entre sí.
El documento "Intrabuilding Data Transmission
Using Powe-Line Wiring" (transmisión de datos en
edificios usando cableado power-line), de R.A.
Piety. publicado en mayo 1987 en la revista de
Hewlett-Packard HEWLETT PACKARD Co, Palo Alto,
EEUU, páginas 35 - 40 (XP-000984462), describe una
sincronización de un receptor en una LAN (Local Area Network, red
de área local) de líneas físicas en la que se transmiten datos en
forma codificada en expansión. El receptor utiliza para la
sincronización dos filtros, que contienen respectivos registros
deslizantes de varias etapas.
En el documento EP 0 892 523 A2 se propone, para
acelerar la obtención de una señal de recepción, desexpandir la
señal de recepción utilizando distintas hipótesis de posición en el
tiempo y averiguar sobre la base de la señal desexpandida una
desviación de frecuencia, utilizando una transformación de
Fourier.
Es tarea de la presente invención indicar un
procedimiento y un dispositivo para sincronizar receptores de
telefonía móvil en un sistema de telefonía móvil al que sirve de
base el procedimiento de multiplexado en códigos.
La tarea se resuelve mediante un procedimiento
para sincronizar receptores de telefonía móvil en un sistema de
telefonía móvil con las características de la reivindicación 1 y un
dispositivo para realizar el procedimiento con las características
de la reivindicación 5. Preferentes formas de ejecución de la
invención son objeto de las correspondientes reivindicaciones
subordinadas.
Según la invención, se resuelve la tarea
mediante un procedimiento para sincronizar receptores de telefonía
móvil CDMA en un sistema de telefonía móvil en el que a través del
primer canal de sincronización PSCH que presenta una primera
frecuencia en el estándar UMTS se transmite mediante una señal de
sincronización el código de sincronización PSCH conocido por todos
los receptores de telefonía móvil y por todas las estaciones de
base del sistema de telefonía móvil, llegando la señal de
sincronización al receptor de telefonía móvil con una posición en
el tiempo desconocida y estando desplazada la primera frecuencia
hasta una segunda frecuencia. En el procedimiento se estima la
posición en el tiempo desconocida de la señal de sincronización
mediante filtrado de la misma con un filtro cuya función de
transmisión depende del código de sincronización PSCH conocido. La
señal de sincronización recibida se desexpande con el código de
sincronización PSCH conocido teniendo en cuenta la posición en el
tiempo estimada. La desviación de frecuencia entre la primera y la
segunda frecuencia se determina en base a la señal de
sincronización desexpandida. A continuación se realiza un ajuste
fino de la segunda frecuencia a la primera frecuencia.
Preferiblemente incluye la estimación del
intervalo de tiempo desconocido las siguientes etapas:
- a)
- fraccionamiento de la señal de sincronización recibida en señales parciales real e imaginaria,
- b)
- exploración de cada señal obtenida en a) mediante fraccionamiento,
- c)
- filtrado digital de cada señal explorada en b) para la correlación de la misma con el código de sincronización PSCH conocido,
- d)
- elevación al cuadrado de cada señal filtrada en c),
- e)
- averiguación del nivel de señal más alto de ambas señales elevadas al cuadrado en d) y
- f)
- estimación de la posición en el tiempo desconocida con el nivel de señal más alto averiguado en e).
Ventajosamente puede utilizarse este
procedimiento tanto para la obtención como también para el
seguimiento (tracking) en sistemas de telefonía móvil basados en
UMTS.
En una forma de ejecución preferente presenta el
código de sincronización PSCH transmitido con la señal de
sincronización una secuencia de 256 chips, caracterizando los 256
chips inequívocamente el primer canal de sincronización. La señal
de sincronización PSCH recibida se explora entonces en particular
con una velocidad de exploración en la que por cada chip del código
se toman dos valores de exploración.
La invención se refiere además de un dispositivo
previsto para sincronizar receptores de telefonía móvil CDMA en un
sistema de telefonía móvil en el que a través de un primer canal de
sincronización PSCH que presenta una primera frecuencia en el
estándar UMTS se transmite el código de sincronización PSCH conocido
por todos los receptores de telefonía móvil y por todas las
estaciones de base del sistema de telefonía móvil mediante una
señal de sincronización, presentando el dispositivo medios para
ejecutar las etapas de procedimiento indicadas en la reivindicación
1. En el receptor de telefonía móvil están previstas preferiblemente
unidades de procesamiento de la señal de entrada para la parte real
e imaginaria de una señal recibida, a las que se llevan señales
parciales real e imaginaria y que generan valores de exploración,
que para la correlación de las señales parciales real e imaginaria
con el código PSCH conocido, se llevan en cada caso a circuitos de
retardo conectados en serie, llevándose la señal de entrada y la
señal de salida en cada circuito de retardo a respectivos
multiplicadores, que multiplican una señal que les llega por un
coeficiente y las señales de salida de los multiplicadores se
llevan a primeros sumadores, a los que están posconectados
elevadores al cuadrado y llevándose las señales de salida de los
elevadores al cuadrado a un segundo sumador.
Preferiblemente incluye un procesamiento de la
señal de entrada un filtro pasobajo analógico, al que están
posconectados un explorador, así como una memoria para memorizar los
valores de exploración.
Preferiblemente se prevén (k + 1) coeficientes
distintos.
Otras ventajas y posibilidades de utilización de
la invención resultan de la siguiente descripción de ejemplos de
ejecución en relación con el dibujo. En el dibujo muestra
Figura 1 un ejemplo de ejecución del dispositivo
para realizar el procedimiento correspondiente a la invención.
El dispositivo representado en la figura 1 es un
filtro digital incoherente para averiguar el retardo T_{d}
desconocido debido a la transmisión. El filtro incoherente presenta
la siguiente función de transmisión h(t) = c*(K \cdot
T_{c} - t) con 0 \leq t \leq K \cdot T_{c}.
K corresponde entonces a la cantidad de
coeficientes que se utilizan en el filtro digital para el
filtrado.
Para averiguar el retardo T_{c} se fracciona
la señal compleja recibida en el receptor de telefonía móvil
primeramente en una parte real 1 y una parte imaginaria 2. La parte
real 1 y la parte imaginaria 2 se procesan a continuación en
paralelo mediante el mismo procesamiento de la señal de entrada
correspondiente.
La parte real 1 y la parte imaginaria 2 se
llevan a respectivos filtros pasobajo analógicos 4 y 5.
Los filtros pasobajo 4 y 5 llevan posconectados
respectivos exploradores 6 y 7, que exploran con una velocidad de
exploración T_{s} la señal de salida del filtro pasobajo 4 y 5,
respectivamente. Al respecto se ha elegido como velocidad de
exploración T_{Z} = 2 T_{s}, es decir, mientras dura un chip de
la señal de recepción se toman dos valores de exploración. Cada
chip se caracteriza por dos valores de exploración. Para obtener
resultados más exactos del procedimiento a realizar, pueden tomarse
por cada chip más de dos valores de exploración, aumentando
naturalmente entonces el subsiguiente coste de procesamiento de los
valores de exploración. A continuación de los exploradores 6 y 7
están dispuestas respectivas memorias 8 y 9.
La parte real y la parte imaginaria, filtradas
en pasobajo y exploradas se denominarán a continuación Re e Im,
respectivamente. El índice k designa entonces un valor de
exploración.
Cada valor de exploración se retarda a
continuación en hasta (2K+1) ciclos de exploración y se multiplica
por cada uno de los K coeficientes del filtro. Los resultados de las
multiplicaciones se suman entonces, se elevan al cuadrado y se
llevan a un circuito de estimación, que detecta la señal de salida
más fuerte. La señal de salida más fuerte se lleva a continuación a
un ajuste fino de frecuencia, que ajusta finamente la frecuencia
utilizada para la desmodulación a la frecuencia de la señal de
emisión.
Los valores de exploración Re_{k} e Im_{k}
se llevan a un circuito de retardo, que presenta un conjunto de
etapas de retardo conectadas en serie 80, 81, 82, 83 hasta 84 y 90,
91, 92, 93 hasta 94, respectivamente. Cada serie presenta entonces
2K+1 etapas de retardo.
Antes de la entrada de cada una de las
2K-1 etapas de retardo 80, 81, 82, 83, 84 o bien 90,
91, 92, 93, 94 se lleva una señal de entrada de la correspondiente
etapa de retardo en paralelo a un multiplicador 100 o bien 110, 101
o bien 111, 102 o bien 112, 103 o bien 113, 104 o bien 114.
Adicionalmente se lleva la señal de salida de la última etapa de
retardo 84 o bien 94 a un multiplicador 105 o bien 115. Con ello
existen 2K+2 multiplicadores - por cada coeficiente de filtrado dos
multiplicadores - multiplicando en cada caso dos multiplicadores
100 y 101 o bien 110 y 111 hasta 104 y 105 o bien 114 y 115 un valor
de exploración - uno de ellos retardado en un ciclo de exploración
- por los mismos coeficientes C_{0} a c_{K} del filtro.
Las señales de salida de los multiplicadores 100
a 105 y 110 a 115 se llevan a un primer sumador 12 y 13,
respectivamente.
Los primeros sumadores 12 y 13 llevan
posconectados respectivos elevadores al cuadrado 14 y 15, que elevan
al cuadrado la señal de salida de los sumadores 12 y 13
respectivamente.
La señal de salida del elevador al cuadrado 14 y
la señal de salida del elevador al cuadrado 15 se llevan a un
segundo sumador 16.
La señal de salida 3 del segundo sumador 16, que
corresponde a una secuencia de valores de exploración filtrados de
la señal de recepción, se lleva entonces a un circuito de estimación
para averiguar la señal más fuerte de la secuencia.
La señal de salida 3 presenta entonces la
siguiente evolución:
Para la variable de tiempo t rige: t = 0,
T_{s}, 2T_{s},...
La señal de salida más fuerte se presenta
entonces en el tiempo de retardo que se encuentra más próximo al
tiempo de retardo T_{d} desconocido. Con ello puede determinarse
de manera sencilla el tiempo de retardo T_{d} desconocido en el
circuito de estimación.
Conociendo el tiempo de retardo T_{d}
desconocido, puede desexpandirse la señal de recepción r(t) y
procesarse para el ajuste fino de la frecuencia de desmodulación
\omega_{d} a la frecuencia de la señal de emisión
\omega_{0}.
La señal desexpandida e(t) presenta la
siguiente evolución:
Tras la exploración de la señal desexpandida
e(t) con la velocidad de exploración T_{s}, se obtiene la
secuencia:
Si se sustituye \Delta\omega = 2\pif' y
T_{t} = N T_{s}, resulta para la secuencia:
Esta secuencia puede seguirse procesando de
manera sencilla con algoritmos para la corrección de frecuencia para
detectar la desviación de frecuencia f'.
Claims (8)
1. Procedimiento para sincronizar receptores de
telefonía móvil CDMA en un sistema de telefonía móvil en el que a
través de un primer canal de sincronización PSCH que presenta una
primera frecuencia en el estándar UMTS, se transmite el código de
sincronización PSCH conocido por todos los receptores de telefonía
móvil y por todas las estaciones de base del sistema de telefonía
móvil mediante una señal de sincronización, llegando la señal de
sincronización al receptor de telefonía móvil en una posición en el
tiempo desconocida y estando desplazada la primera frecuencia hasta
una segunda frecuencia, con las siguientes etapas:
- -
- estimación de la posición en el tiempo desconocida de la señal de sincronización mediante filtrado de la misma con un filtro, cuya función de transmisión depende del código de sincronización PSCH conocido,
- -
- desexpansión de la señal de sincronización recibida con el código de sincronización PSCH conocido, considerando la posición en el tiempo estimada,
- -
- determinación de la desviación de frecuencia entre la primera y la segunda frecuencia en base a la señal de sincronización desexpandida, y
- -
- ajuste fino de la segunda frecuencia a la primera frecuencia.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el código de
sincronización PSCH transmitido con la señal de sincronización
presenta una secuencia de 256 chips.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizado porque la estimación de la
posición en el tiempo desconocida mediante filtrado de la señal de
sincronización incluye las siguientes etapas:
- a)
- fraccionamiento de la señal de sincronización recibida en señales parciales real e imaginaria,
- b)
- exploración de cada señal obtenida en a) mediante fraccionamiento,
- c)
- filtrado digital de cada señal explorada en b) para la correlación de la misma con el código de sincronización PSCH conocido,
- d)
- elevación al cuadrado de cada señal filtrada en c),
- e)
- averiguación del nivel de señal más alto de ambas señales elevadas al cuadrado en d) y
- f)
- estimación de la posición en el tiempo desconocida con el nivel de señal más alto averiguado en e).
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque las señales
parciales real e imaginaria obtenidas mediante fraccionamiento se
exploran con una velocidad de exploración en la que por cada chip
del código de sincronización PSCH se toman dos valores de
exploración.
5. Dispositivo para sincronizar receptores de
telefonía móvil CDMA en un sistema de telefonía móvil en el que a
través del primer canal de sincronización PSCH que presenta una
primera frecuencia en el estándar UMTS se transmite mediante una
señal de sincronización el código de sincronización PSCH conocido
por todos los receptores de telefonía móvil y por todas las
estaciones de base del sistema de telefonía móvil, llegando la
señal de sincronización al receptor de telefonía móvil con una
posición en el tiempo desconocida y desplazada hasta una segunda
frecuencia, incluyendo el receptor de telefonía móvil:
- -
- medios para estimar la posición en el tiempo desconocida de la señal de sincronización mediante filtrado de la misma con el filtro cuya función de transmisión depende del código de sincronización PSCH conocido,
- -
- medios para desexpandir la señal de sincronización recibida con el código de sincronización PSCH conocido,
- -
- medios para determinar la desviación de frecuencia entre la primera y la segunda frecuencia en base a la señal de sincronización desexpandida, y
- -
- medios para el ajuste fino de la primera frecuencia a la segunda frecuencia.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque en el medio para
estimar la posición en el tiempo desconocida mediante filtrado de la
señal de sincronización están previstas unidades de procesamiento
de la señal de entrada (E1, E2) para las partes real e imaginaria
de una señal recibida, a las que se llevan las señales parciales
real e imaginaria (1, 2) y que generan valores de exploración, que
se llevan para la correlación de las señales parciales real e
imaginaria con el código de sincronización PSCH conocido, en cada
caso a circuitos de retardo conectados en serie (80 a 84, 90 a 94),
llevándose en cada caso la señal de entrada y la señal de salida de
cada circuito de retardo a un multiplicador (100 a 105, 110 a 115),
que multiplica una señal que le llega por un coeficiente y las
señales de salida de los multiplicadores se llevan a primeros
sumadores (12, 13), que llevan posconectados elevadores al cuadrado
(14, 15) y llevándose las señales de salida de los elevadores al
cuadrado (14, 15) a un segundo sumador (16).
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque la unidad de
procesamiento de la señal de entrada (E1, E2) presenta un filtro
pasobajo analógico (4, 5), un explorador (6, 7), así como una
memoria (8, 9).
8. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque están previstos
(K+1) coeficientes distintos (c_{0} a c_{k}).
Applications Claiming Priority (2)
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