RU2437216C1 - Оценка задержки для контура опережения во времени - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к беспроводной системе связи и, в частности к технологиям синхронизации во времени передатчика с приемником. Технический результат - повышение точности коррекции синхронизации в соответствии с мощностью разностного сигнала. Для этого устройство включает радиочастотный приемник и блок коррекции временной синхронизации, который содержит, по меньшей мере, два блока оценки импульсной характеристики канала. Эти два блока оценки импульсной характеристики канала включают блок несмещенной по времени оценки и, по меньшей мере, один блок из блока опережающей оценки и блока запаздывающей оценки. Устройство также содержит вычислительный блок, выполненный с возможностью получения оценки канала для каждой измеренной импульсной характеристики канала и для усреднения полученных оценок канала по множеству принятых сигналов. 4 н.п. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Иллюстративные и не ограничивающие настоящего изобретения варианты его осуществления относятся, в целом, к беспроводным системам связи, способам, устройствам и компьютерным программам, и, в частности, относятся к технологиям синхронизации во времени передатчика с приемником.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В описании и/или на чертежах могут встречаться следующие сокращения:

3GPP	third generation partnership project (проект партнерства 3-го поколения связи)
EDGE	enhanced data rates for global evolution (усовершенствованная передача данных в сетях GSM)
GSM	global system for mobile communications (глобальная система мобильной связи)
GERAN	GSM/EDGE radio access network (сеть радиодоступа GSM/EDGE)
GPRS	general packet radio service (пакетная радиосвязь общего назначения)
(E)GPRS	enhanced GPRS (усовершенствованная GPRS)
UTRAN	universal terrestrial radio access network (универсальная наземная сеть радиодоступа)
UE	user equipment (пользовательское оборудование)
MS	mobile station (мобильная станция)
EUTRAN	evolved UTRAN (усовершенствованная сеть UTRAN, также известна как LTE)
LTE	long term evolution (долгосрочное развитие)
OFDMA	orthogonal frequency division multiple access (множественный доступ с ортогональным частотным разделением)
SC-FDMA	single carrier, frequency division multiple access (множественный доступ с частотным разделением на одной несущей)
UL	uplink (восходящая связь)
DL	downlink (нисходящая связь)
RACH	random access channel (канал произвольного доступа)
LSE	least square error (наименьшая квадратичная ошибка)
BLER	block error rate (коэффициент ошибок для блоков)
SNR	signal to noise ratio (отношение сигнал/шум)
BPSK	binary phase shift keying (бинарная фазовая манипуляция)
QPSK	quadrature phase shift keying (квадратурная фазовая манипуляция)
QAM	quadrature amplitude modulation (квадратурная амплитудная модуляция)
VolP	voice over internet protocol (передача голоса по IP-протоколу)

В системах сотовой связи независимо от используемого способа множественного доступа или способа модуляции между узлом доступа к сети (например, базовой станцией или Узлом В, или в LTE узлом eNB) и мобильным устройством (например, MS или UE) должен существовать контур опережения во времени. Например, контур опережения во времени определен для систем GSM/EDGE, систем OFDMA, а также систем SC-FDMA, таких как система LTE. Назначением контура опережения во времени является обеспечение возможности синхронизации сигналов восходящей связи (сигналов, передаваемых от мобильного устройства) в узле доступа к сети с некоторым разрешением по времени. Благодаря синхронизации по времени сигналов восходящей связи конструкция приемника узла доступа к сети может быть отчасти упрощена, и в некоторых схемах множественного доступа, таких как OFDMA, ортогональность сигналов, передаваемых по восходящей связи от множества мобильных устройств, может поддерживаться с большей легкостью.

Обобщенный процесс начальной синхронизации можно описать следующим образом:

1. Мобильное устройство синхронизируется с нисходящей передачей базовой станции для получения грубой оценки временной синхронизации. В эту оценку не включена задержка распространения сигнала.

2. Мобильное устройство отправляет сообщение (например, сообщение RACH), которое базовая станция принимает и с помощью него оценивает синхронизацию.

3. Базовая станция передает в мобильное устройство сигнал о корректировке его временной синхронизации таким образом, чтобы последующие передачи были синхронизированы с приемником базовой станции.

4. Мобильное устройство соответствующим образом корректирует синхронизацию передачи.

Синхронизация процесса передачи данных мобильным устройством после осуществления первоначальной процедуры синхронизации может меняться вследствие изменений задержки распространения сигнала. Подобное происходит при перемещении мобильного устройства, а также наличии частотной погрешности между задающими генераторами мобильного устройства и базовой станции. Контур опережения во времени корректирует эти изменения задержки распространения. Процесс происходит следующим образом:

1. Базовая станция оценивает изменения задержки посредством оценки задержки.

2. Базовая станция передает мобильному устройству сигнал корректировки синхронизации передачи с целью компенсации оценочного изменения задержки распространения.

3. Мобильное устройство осуществляет запрошенную коррекцию синхронизации передачи сигналов.

В традиционных решениях базовая станция измеряет импульсную характеристику канала исходя из временного окна с большей длиной, чем могло бы потребоваться без осуществления оценки задержки. Это необходимо для получения информации об импульсной характеристике до и после ожидаемого времени получения сигнала, переданного мобильным устройством. Также энергия импульсной характеристики усредняется по периоду пакетов до, во время и после ожидаемого времени прихода сигнала. Затем на основании максимальной энергии импульсной характеристики принимается решение о выдаче мобильному устройству сигнала либо на задержку либо на опережение его синхронизации по времени.

Традиционные технологии временной синхронизации не оптимальны и требуется их усовершенствование.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с неограничивающими примерами осуществления настоящего изобретения решаются вышеуказанные и другие проблемы, а также реализуются другие преимущества.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения способ включает измерение импульсной характеристики канала принятого сигнала при помощи по меньшей мере двух блоков оценки; получение оценки канала для каждой измеренной импульсной характеристики канала; усреднение полученных оценок канала по множеству принятых сигналов и определение коррекции синхронизации в направлении, указанном мощностью разностного сигнала.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения представлен машиночитаемый носитель с программными инструкциями, выполнение которых обеспечивает осуществление операций, содержащих измерение импульсной характеристики канала принятого сигнала при помощи по меньшей мере двух блоков оценки; вычисление оценки канала для каждой измеренной импульсной характеристики канала; усреднение полученных оценок канала по множеству принятых сигналов и определение коррекции синхронизации в направлении, указанном мощностью разностного сигнала.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения представлено устройство, включающее радиочастотный приемник и блок коррекции временной синхронизации, который содержит по меньшей мере два блока оценки импульсной характеристики канала, включающих блок несмещенной по времени оценки и по меньшей мере блок опережающей или запаздывающей оценки, и вычислительный блок. Вычислительный блок конфигурируют для получения оценки канала для каждой измеренной импульсной характеристики канала и для усреднения полученных оценок канала по множеству принятых сигналов с целью определения коррекции синхронизации в соответствии с мощностью разностного сигнала.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения представлено устройство, включающее средство для приема радиочастотного сигнала от устройства мобильной связи и средства для формирования части контура опережения во времени, которые содержат по меньшей мере первое и второе средства для оценки импульсной характеристики канала, включая несмещенную по времени характеристику и по меньшей мере или опережающую или запаздывающую характеристику. Средства формирования части контура опережения также содержат средство для получения оценки канала для каждой измеренной импульсной характеристики канала, средство для усреднения полученных оценок канала по заранее установленному фиксированному количеству кадров/подкадров или по динамически определенному количеству кадров/подкадров, и средство для определения коррекции временной синхронизации в соответствии с мощностью разностного сигнала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанные и другие аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения рассмотрены в нижеследующем подробном описании с приложенными чертежами, на которых:

на фиг.1 изображен график, показывающий отношение BLER к SNR (в условных единицах) для множества видов модуляции и показывающий уменьшение выигрыша при использовании блока оценки канала для 47 отсчетов в отличие от блока оценки канала для 39 отсчетов;

на фиг.2 показана мощность разностного сигнала (в данном случае измерена с использованием дисперсии шума Рn) в исходной ситуации, где максимум расположен с нулевым сдвигом (выбран блок несмещенной по времени оценки).

на фиг.3 показано, что максимум типично расположен со сдвигом 8; при этом действует блок запаздывающей оценки, и сумма компенсаций задержек указывает общую компенсацию задержки в нужном направлении;

на фиг.4 показано, что при использовании блока запаздывающей оценки сдвиги и задержки компенсируют друг друга, в результате чего наиболее сильные отводы ассоциируются с блоком запаздывающей оценки, который очень точно указывает, в каком направлении в приемнике или устройстве доступа к сети должна быть скорректирована задержка;

на фиг.5-8 изображены графики, представляющие результаты моделирования. На фиг.5 показана традиционная оценка длиной 47 отсчетов (при условиях 16QAM, скорость 2/3, канал TU 5 МГц, 30 км/ч); на фиг.6 изображено использование системы с тремя блоками оценки, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, в таких же условиях, как и для традиционного подхода, изображенного на фиг.5; на фиг.7 традиционный способ единственной оценки сравнивается со способом множественной оценки в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения для разных типов модуляции; на фиг.8 показано восстановление утерянного отвода оценки при увеличении отношения сигнал/шум;

на фиг.9 изображена блок-схемы устройств, подходящих для реализации вариантов настоящего изобретения;

на фиг.10 показана логическая схема, изображающая способ и результат выполнения компьютерных программных инструкций процессором данных, изображенным на фиг.9.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Несмотря на то, что описанные выше традиционные способы в целом достаточно просты, имеются некоторые вопросы, связанные с их техническими характеристиками. Например, если количество дополнительных оцениваемых отводов импульсных характеристик каналов достаточно велико относительно общего количества оцененных отводов канала, потери в характеристиках будут значительными. В качестве неограничивающего примера при моделировании LTE были обнаружены потери 0,3 дБ и более.

В качестве примера на фиг.1 изображена зависимость BLER от SNR для множества видов модуляции и показано ухудшение характеристики при использовании блока оценки канала для 47 отсчетов в отличие от блока оценки канала для 39 отсчетов.

Помимо этого имеются некоторые проблемы, связанные с использованием энергии импульсной характеристики канала как критерия принятия решения. В таких случаях некоторые из отводов канала с большой энергией не находятся в окне измерений, и блок оценки, основанный на вычислении среднеквадратичной ошибки, начинает усиливать шум. Это вызывает сильное возрастание уровня шума импульсной характеристики, что влечет за собой недостоверность результатов измерения энергии (высокие значения энергии из-за возрастания уровня шума).

На фиг.9 проиллюстрированы упрощенные блок-схемы различных устройств, подходящих для реализации вариантов осуществления настоящего изобретения. Беспроводная сеть 1, изображенная на фиг.9, адаптирована для связи с мобильной станцией 10 при помощи базовой станции 12. Сеть 1 может включать сетевой управляющий элемент 14 (NCE, network control element), который может обеспечивать возможность соединения с сетью 16, такой как телекоммуникационная сеть и/или Интернет. Мобильная станция 10 содержит процессор 10А обработки данных (DP, data processor), память 10В (MEM), в которой хранится программа 10С (PROG), и по меньшей мере один подходящий радиочастотный приемопередатчик 10D для двусторонней беспроводной связи с базовой станцией 12, которая также имеет процессор 12А обработки данных, память 12В, хранящую программу 12С, и по меньшей мере один подходящий радиочастотный приемопередатчик 12D. Базовая станция 12 посредством канала 13 передачи данных может быть соединена с сетевым управляющим элементом 14, который также содержит процессор 14А обработки данных и память 14В, хранящую соответствующую программу 14С. Можно предположить, что по меньшей мере программа 12С включает программные инструкции, которые при выполнении соответствующим процессором 12А обеспечивают электронному устройству возможность работы в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, которые более подробно будут описаны далее.

Мобильная станция 10 может включать кодек 10Е и другие функциональные возможности, необходимые для ее работы по назначению, такому как осуществление голосовых звонков, которые могут быть звонками VolP. Изображенная базовая станция 12 включает блоки 12Е оценки канала, в частности блок (12Е-а) опережающей оценки, блок (12Е-b) несмещенной по времени оценки и блок (12Е-с) запаздывающей оценки, связанные с узлом радиочастотного приемника приемопередатчика 12D. Эти блоки оценки канала работают с дискретным принимаемым сигналом (например, отсчетами, получаемыми в результате аналого-цифрового преобразования, принимаемого сигнала). Также изображен блок 12F коррекции синхронизации по времени, который может включать функциональные возможности радиочастотной приемной части приемопередатчика 12D, блоков 12Е оценки и по меньшей мере часть функциональных возможностей процессора 12А обработки данных.

Необходимо отметить, что несмотря на то, что блоки 12Е оценки обсуждаются далее в контексте блока оценки дисперсии шума, ограничений в использовании настоящего изобретения нет, так как в других вариантах в качестве не ограничивающих изобретение примеров блоки оценки могут являться блоками оценки отношения сигнал/шум или блоками оценки вероятности ошибки в битах (ВЕР, bit error probability). Варианты реализации оценки вероятности ошибки в битах могут быть найдены, например, в документе US 7,028,232 В2, Error Estimation Method and Apparatus (Способ и устройство для оценки ошибки), авторы Pekka Kyosti и Mikko Saily.

Как правило, различные варианты осуществления мобильной станции 10 могут включать, но не ограничиваются этим, сотовые телефоны, персональные цифровые секретари (PDA, Personal Digital Assistant) с возможностью беспроводной связи, портативные компьютеры с возможностью беспроводной связи, устройства захвата изображений, такие как цифровые камеры, с возможностью беспроводной связи, игровые устройства с возможностью беспроводной связи, устройства записи и воспроизведения музыки с возможностью беспроводной связи, Интернет-устройства, обеспечивающие беспроводной доступ и обзор Интернета, портативные устройства, сочетающие в себе данные функции.

Примеры вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в виде компьютерного программного обеспечения, выполняемого процессором 12А обработки данных базовой станции 12, или в виде аппаратного обеспечения, или в виде комбинации программного и аппаратного обеспечения.

Память 10В, 12В и 14В может быть любого типа, который подходит локальному техническому окружению, и может быть выполнена на основе любой подходящей технологии хранения данных, такой как полупроводниковые запоминающие устройства, флэш-память, магнитные запоминающие устройства и системы, оптические запоминающие устройства и системы, постоянная память и сменная память. Процессоры 10А, 12А и 14А обработки данных могут быть любого типа, который подходит локальному техническому окружению, и могут содержать одно или более вычислительных устройств общего назначения, вычислительных устройств специального назначения, микропроцессоров, цифровых сигнальных процессоров (DSP, Digital Signal Processor) и процессоров с многоядерной архитектурой, но не ограничиваются этими примерами.

Примеры осуществления настоящего изобретения по меньшей мере частично относятся к способу, охарактеризованному следующим (см. фиг.10):

10А. На первом этапе импульсную характеристику канала измеряют при помощи двух или, возможно, всех трех блоков 12Е оценки, изображенных на фиг.9, опережающего, несмещенного по времени и запаздывающего. Все оценки содержат или одинаковое или разное количество отводов импульсной характеристики канала, и для детектирования используется только несмещенная по времени оценка. Таким образом, несмещенная по времени оценка не искажается дополнительным оценочным шумом от опережающей и запаздывающей оценок, и не возникает потерь чувствительности.

10В. На следующем этапе при помощи различных импульсных характеристик, измеренных по меньшей мере двумя из блоков 12Е опережающей, несмещенной по времени и запаздывающей оценки, вычисляются по меньшей мере две, а при возможности три (в зависимости от количества используемых на этапе 10А блоков оценки) оценки разных каналов (таких как оценки дисперсии шума).

10С. На следующем этапе оценки разных каналов усредняются по периоду пакетов.

10D. На другом этапе мощность разностного сигнала используют в качестве критерия принятия решения, в каком направлении необходимо корректировать синхронизацию по времени. Это может быть реализовано путем использования в качестве критерия мощности разностного сигнала (в качестве неограничивающих примеров) оценок дисперсии шума или в другом варианте оценок отношения сигнал/шум, или в еще одном варианте оценок вероятности ошибки в битах.

В вышеописанном способе на этапе 10А дисперсия шума в сигнале фактически измеряется в двух или более точках (например, с опережением, в реальном времени и с запаздыванием) на оси времени.

В вышеприведенном способе этап 10В может быть реализован различными путями. В целом, вычисление дисперсии шума может зависеть от реализации приемника в приемопередатчике 12D базовой станции. В общем, при получении оценки дисперсии шума используют разницу между оценкой импульсной характеристики канала и сглаженной оценкой импульсной характеристики канала, при этом сглаженную оценку импульсной характеристики канала определяют из функции, выделяющей определенные части сигнала, и ослабляющей остальные части сигнала. Для конкретного варианта реализации приемника, обрабатывающего сигнал в частотной области, может быть использовано следующее уравнение:

noise_variance_estimate=

mean(abs(channel_estimate-smoother*channel_estimate))²

где "mean" - арифметическое среднее, "abs" - абсолютное значение, и "smoother" - фильтрующая функция, выделяющая определенные части сигнала и ослабляющая другие части сигнала. Уравнение в свою очередь используют по меньшей мере в двух из блоков 12Е опережающей, несмещенной по времени и запаздывающей оценки. В варианте, изображенном на фиг.9, данное вычисление может выполняться процессором 12А обработки данных или может осуществляться специальным аппаратным обеспечением (например, аппаратным блоком, содержащим умножители и т.д.) или комбинацией процессора 12А обработки данных и специального аппаратного обеспечения (или встроенного программного обеспечения), при этом все из вышеперечисленного может являться подходящим вариантом реализации блока 12F коррекции временной синхронизации.

Необходимо отметить, что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены использованием только в частотной области.

В вышеописанном способе этап 10С может быть реализован путем вычисления среднего значения для некоторого количества кадров для получения решения по временной синхронизации. В качестве не ограничивающего изобретения примера можно использовать 200 итераций (например, 100 кадров, которые могут соответствовать 200 подкадрам, как, например, в системе LTE). Тем не менее, количество итераций может также быть динамическим (переменным в отличие от постоянного), что может быть особенно выгодно в определенных приложениях, таких как приложение VolP.

Различные блоки, показанные на фиг.10, могут рассматриваться как этапы способа и/или операции, получаемые в результате выполнения компьютерного программного кода и/или множества соединенных элементов логической схемы, предназначенной для выполнения соответствующих функций.

На фиг.2 показана мощность разностного сигнала (в данном случае измеренная с использованием дисперсии шума Рn), где максимальное значение расположено с нулевым сдвигом (то есть выбран блок 12Е-b несмещенной по времени оценки). На данном рисунке принимаемый сигнал задержан на один отсчет.

На фиг.3 показано, что максимум типично расположен со сдвигом 8, где действует блок 12Е-С запаздывающей оценки, и сумма компенсаций задержек указывает общую компенсацию задержки в нужном направлении. На данном рисунке принимаемый сигнал задержан на семь отсчетов.

На фиг.4 показано, что задержки и сдвиги компенсируют друг друга в случае использования блока 12Е-С запаздывающей оценки, в результате чего все наиболее сильные отводы ассоциируются с блоком запаздывающей оценки. Таким образом, это может точно показать, в каком направлении необходимо корректировать задержку в приемнике базовой станции 12. На данном чертеже принимаемый сигнал задержан на восемь отсчетов.

Вышеописанный способ обеспечивает легко реализуемую и алгоритмически надежную технологию оценки задержки для контура опережения во времени.

В соответствии с осуществленным моделированием, по меньшей мере некоторые традиционные системы даже при полосе частот 5 МГц могут пропустить наиболее слабые отводы. Варианты осуществления настоящего изобретения корректно работают с принимаемыми сигналами с шириной спектра 5 МГц. Помимо этого, даже если наиболее слабый отвод утерян, он может быть восстановлен при увеличении отношения сигнал/шум, при этом традиционные системы не будут иметь возможности восстановления наиболее слабого отвода при его утере.

Как отмечалось выше, можно использовать оценки трех отдельных каналов или же менее чем трех каналов. Например, в одном из вариантов несмещенную по времени оценку используют вместе с опережающей оценкой, а затем в другой момент времени - с запаздывающей оценкой. Это может быть организовано таким образом, что приблизительно в 50% времени используют опережающую оценку, а в остальное время используют запаздывающую оценку. Данная возможность может быть реализована, даже если мобильная станция 10 движется со скоростью 360 км/ч. Необходимо отметить, что скорость 360 км/ч означает изменение задержки распространения приблизительно на 1 отсчет в течение 500 подкадров. К примеру, перед проверкой задержки распространения может быть 50 или 100 субкадров. Таким образом, несмотря на возможность использования двух дополнительных оценок канала (опережающей и запаздывающей), достаточно только одной дополнительной оценки, и, более того, нет необходимости постоянно ее обновлять.

Во избежание принятия «жесткого» решения относительно трех оценок шума (опережающей, несмещенной по времени и запаздывающей) возможно использование метода центра масс. По сравнению с использованием подхода с принятием жесткого решения (в котором выигрывает наименьшая дисперсия шума) метод центра масс рассчитывает «мягкие» решения посредством регистрации центра масс дисперсий шума. Это позволяет комбинировать различные промежутки усреднения таким образом, что период усреднения становится динамическим. Например, допустимо усреднение по 50 подкадрам. Для управления динамическим временем интегрирования может быть использован дополнительный фактор. Метод центра масс обеспечивает возможность более быстрой коррекции задержки распространения (в особенности если имеется значительная разница между значениями дисперсии шума для опережающей, несмещенной по времени и запаздывающей оценок), и появляется возможность объединения отдельных измерений.

Помимо этого, в отношении метода центра масс данный подход исходит из использования аналогии, в которой предполагается, что дисперсии шума расположены вдоль невесомого стержня (снова необходимо отметить, что вместо дисперсии шума могут использоваться, например, оценки отношения сигнал/шум или вероятности ошибки в бите). Блок 12Е-b несмещенной по времени оценки расположен в середине стержня, блок 12Е-а опережающей оценки расположен на одном конце стержня, а блок 12Е-с - на другом конце. Количество и положения (моменты) блоков 12Е оценки определяются, когда для стержня в каждом цикле усреднения задается центральная точка блоков оценки. Если скользящее среднее центра масс превышает определенную величину сдвига от середины стержня, опережение во времени корректируется таким образом, чтобы центр масс переместился обратно в центр стержня.

Использование метода центра масс делает количество циклов усреднения динамическим и таким образом исключает проблемы, возникающие при использовании постоянного количества циклов усреднения. Если все циклы усреднения перемещают скользящее среднее центра масс в одном направлении, то коррекция опережения во времени будет обеспечена раньше, чем при фиксированном количестве циклов усреднения. Помимо этого, чем больше разница во времени между блоками 12Е оценки, тем быстрее можно скорректировать опережение.

Также в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, система имеет возможность вновь обнаружить наиболее слабый отвод при значительном росте отношения сигнал/шум путем изменения ширины детектора (то есть изменения расстояния во времени между блоками 12Е опережающей, несмещенной по времени и запаздывающей оценки). Например, предположим, что расстояние в нормальных условиях установлено равным -2 и +2 отсчета (относительно исходного не смещенного во времени отсчета), и что это расстояние поддерживают для четырех периодов усреднения, за которыми следует использование -20 и +20 отсчетов на один период усреднения, и это осуществляют для пяти периодических циклов.

Однако необходимо отметить, что изменение ширины детектора может не потребоваться во всех вариантах реализации изобретения, так как было установлено, что использование окна отсчетов от -2 до +2 позволяет снова обнаружить наиболее слабый отвод после увеличения отношения сигнал/шум от относительно низкого значения.

Далее со ссылками на фиг.5-8 описаны некоторые результаты моделирования. Предположим, что для опережения во времени модель генерирует от -10 до +10 отсчетов пилообразной кривой и что опережение во времени меняется на один отсчет каждые 500 подкадров. В данном сценарии детектор пытается отследить изменения в опережении во времени. Кривые «ошибка + коррекция», изображенные на фиг.5, 6 и 8, должны иметь нулевое значение (в действительности, вследствие конкретных операций модели целевым является значение -1), означающее, что сгенерированное опережение во времени целиком устранено.

На фиг.5 изображена традиционная оценка длиной 47 отсчетов (при условиях 16QAM, скорость 2/3, канал TU 5 МГц, 30 км/ч). Необходимо отметить, что на фиг.5 в результате традиционного подхода в системе остается примерно +10 отсчетов от правильного положения. В используемом канале TU это приводит к тому, что наиболее слабый отвод оказывается за пределами действия приемника и вызывает значительные потери в случае 16QAM.

На фиг.6 показано использование системы с тремя блоками оценки в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, применяемой в таких же условиях, как и в традиционном подходе, изображенном на фиг.5, и показано достижение более совершенного функционирования по сравнению с традиционным подходом, изображенным на фиг.5.

В случае работы с узкой полосой частот усовершенствованная система, соответствующая настоящему изобретению, также может потерять наиболее слабый отвод при низком отношении сигнал/шум, но имеет возможность заново обнаружить наиболее слабый отвод при росте отношения сигнал/шум. Это важная особенность, так как утеря наиболее слабого отвода в канале TU влечет за собой потери около 0,1-0,3 дБ в случае BPSK (BPSK используется при низком отношении сигнал/шум) и значительно большие потери при использовании 16QAM, то есть когда отношение сигнал/шум велико. Это может быть видно из фиг.7, на которой традиционный подход единственной оценки длиной 47 отсчетов для модуляций BPSK, QPSK и 16QAM сравнивается с методом трех оценок (BPSK и QPSK).

На фиг.8 показана работа системы, ищущей утерянный (наиболее слабый) отвод при увеличении отношения сигнал/шум (предполагая использование канала TU с полосой частот около 416 кГц).

В целом, различные варианты выполнения изобретения могут быть осуществлены в виде аппаратных средств или схем специального назначения, программного обеспечения, логики или комбинаций перечисленных средств. Например, некоторые аспекты могут быть реализованы в виде аппаратных средств, в то время как другие - в виде встроенного или обычного программного обеспечения, которое может выполняться контроллером, микропроцессором или другим вычислительным устройством, однако изобретение не ограничено этим. Хотя различные аспекты изобретения могут быть изображены и описаны в виде блок-схем или при помощи других графических представлений, необходимо понимать, что эти блоки, устройства, системы, технологии или способы, описываемые здесь, могут быть без ограничений реализованы в виде аппаратных средств, программного обеспечения, встроенного программного обеспечения, схем или логики специального назначения, аппаратных средств общего назначения, контроллеров или других вычислительных устройств, или же в виде комбинации перечисленных средств.

Таким образом, необходимо принимать во внимание, что по меньшей мере некоторые аспекты вариантов осуществления изобретений могут быть реализованы в различных компонентах, таких как интегральные микросхемы и модули. Разработка интегральных схем в целом является высокоавтоматизированным процессом. Существуют комплексные и мощные программные средства для преобразования логических схем в проекты полупроводниковых схем, готовые для изготовления на полупроводниковой подложке. Такие программные средства автоматически разводят проводники и размещают компоненты на полупроводниковой подложке, используя твердо установленные правила проектирования, а также заранее заложенные в память библиотеки модулей проектирования. После окончания проектирования полупроводниковой схемы итоговый проект в стандартизованном электронном формате (например, Opus, GDSII или подобном) может быть отправлен для изготовления производителю полупроводников как одно или более устройств на интегральных схемах.

Из вышеизложенного описания с приложенными чертежами и формулой специалистам станут очевидны различные модификации и адаптации. Например, специалисты могут использовать иные, подобные или эквивалентные технологии вычисления и оценки, сдвиги отсчетов между блоком несмещенной по времени оценки и блоками опережающей/запаздывающей оценки, количество отводов блока оценки и т.п.Однако все подобные модификации настоящего изобретения находятся в рамках данного изобретения.

Помимо этого, хотя примеры вариантов осуществления были описаны в контексте различных беспроводных систем связи, таких как система Е-UTRAN (UTRAN-LTE), необходимо понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены использованием лишь в одном конкретном виде беспроводных систем связи, и в целях улучшения могут быть применены в беспроводных системах связи, отличных от упоминавшихся выше.

Необходимо отметить, что термины «соединен», «подключен» и другие их варианты означают любое соединение или подключение, прямое либо непрямое, между двумя или более элементами, и могут подразумевать наличие одного или более промежуточных элементов между двумя элементами, которые «соединены» друг с другом или «подключены» друг к другу. Соединение или подключение элементов может быть физическим, логическим, либо комбинацией таковых. В качестве нескольких не ограничивающих и не исчерпывающих примеров два элемента могут считаться «соединенными» или «подключенными» друг к другу при использовании одного или более проводов, кабелей и/или печатных электрических соединений, а также при использовании электромагнитной энергии, такой как электромагнитная энергия, имеющая длину волны в радиочастотном диапазоне, микроволновом диапазоне и оптическом (видимом и невидимом) диапазоне.

Кроме того, некоторые признаки вариантов осуществления данного изобретения могут быть использованы для получения преимуществ без соответствующего использования других признаков. Таким образом, вышеизложенное описание необходимо рассматривать лишь как пояснение принципов, идей, примеров и вариантов осуществления настоящего изобретения.

Claims (20)

1. Способ определения коррекции временной синхронизации, содержащий:
измерение импульсной характеристики канала принятого сигнального события с использованием, по меньшей мере, двух блоков оценки;
получение оценки канала для каждой измеренной импульсной характеристики канала;
усреднение полученных оценок канала по множеству принятых сигнальных событий и
определение коррекции временной синхронизации в направлении, указанном мощностью разностного сигнала.

2. Способ по п.1, в котором первый блок оценки является блоком несмещенной по времени оценки импульсной характеристики канала, а второй блок оценки является блоком опережающей оценки импульсной характеристики канала.

3. Способ по п.1, в котором первый блок оценки является блоком несмещенной по времени оценки импульсной характеристики канала, а второй блок оценки является блоком запаздывающей оценки импульсной характеристики канала.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором при получении оценки канала определяют оценку дисперсии шума с использованием разности между оценкой импульсной характеристики канала и сглаженной оценкой импульсной характеристики канала, при этом сглаженную оценку импульсной характеристики канала получают с помощью функции,
выделяющей определенные части сигнала и ослабляющей остальные части сигнала.

5. Способ по любому из пп.1-3, в котором усреднение выполняют по заранее заданному фиксированному количеству кадров/субкадров.

6. Способ по любому из пп.1-3, в котором усреднение выполняют по динамически определенному количеству кадров/субкадров.

7. Способ по любому из пп.1-3, в котором, по меньшей мере, два блока оценки имеют сдвиг по времени относительно друг друга, по меньшей мере, на два периода отсчета принятого сигнала.

8. Способ по любому из пп.1-3, в котором усреднение включает использование метода центра масс.

9. Способ по любому из пп.1-3, в котором блоки оценки являются многоотводными блоками оценки.

10. Способ по любому из пп.1-3, в котором направление коррекции временной синхронизации указывается отношением сигнал/шум, сформированным с использованием мощности разностного сигнала.

11. Машиночитаемый носитель, хранящий программные инструкции, выполнение которых устройством вызывает выполнение операций по любому из пп.1-10.

12. Устройство для определения коррекции временной синхронизации, содержащее:
радиочастотный приемник; и
блок коррекции временной синхронизации, содержащий, по меньшей мере, два блока оценки импульсной характеристики канала, включающих блок не смещенной по времени оценки и, по меньшей мере, один из блока опережающей оценки и блока запаздывающей оценки; причем блок коррекции временной синхронизации также содержит вычислительное устройство, конфигурируемое для получения оценки канала для каждой измеренной импульсной характеристики канала и для усреднения полученных оценок канала по множеству принятых сигнальных событий для определения коррекции по времени в соответствии с мощностью разностного сигнала.

13. Устройство по п.12, в котором указанное вычислительное устройство определяет оценку дисперсии шума с использованием разности между оценкой импульсной характеристики канала и сглаженной оценкой импульсной характеристики канала, при этом сглаженную оценку импульсной характеристики канала получают с помощью функции, выделяющей определенные части сигнала и ослабляющей остальные части сигнала.

14. Устройство по п.12 или 13, в котором указанное вычислительное устройство осуществляет усреднение по заранее заданному фиксированному количеству кадров/подкадров либо по динамически определенному количеству кадров/подкадров.

15. Устройство по любому из пп.12 или 13, в котором, по меньшей мере, два блока оценки импульсной характеристики канала имеют временной сдвиг относительно друг друга, по меньшей мере, на два периода отсчета принятого сигнала.

16. Устройство по любому из пп.12 или 13, в котором направление коррекции временной синхронизации указывается отношением сигнал/шум, сформированным с использованием мощности разностного сигнала.

17. Устройство по любому из пп.12 или 13, реализованное в узле сетевого доступа беспроводной системы связи.

18. Устройство для определения коррекции временной синхронизации, содержащее:
средство для приема радиочастотного сигнала от устройства мобильной связи; и
средства для формирования части контура опережения во времени, содержащие, по меньшей мере, первое и второе средства для оценки импульсной характеристики канала, включая несмещенную по времени оценку и, по меньшей мере, одну из опережающей и запаздывающей оценок; причем указанные средства формирования также содержат средство для получения оценки канала для каждой измеренной импульсной характеристики канала, средство для усреднения полученных оценок канала по заранее заданному фиксированному количеству кадров/подкадров или по динамически определенному количеству кадров/подкадров и средство для определения коррекции временной синхронизации в соответствии с мощностью разностного сигнала, при этом направление коррекции временной синхронизации указывается отношением сигнал/шум, сформированным с использованием мощности разностного сигнала.

19. Устройство по п.18, в котором указанное средство для получения оценки канала получает оценку дисперсии шума с использованием разности между оценкой импульсной характеристики канала и сглаженной оценкой импульсной характеристики канала, при этом сглаженную оценку импульсной характеристики канала получают с помощью функции, выделяющей определенные части сигнала и ослабляющей остальные части сигнала.

20. Устройство по п.18 или 19, реализованное в узле сетевого доступа беспроводной системы связи.

Images