SE465005B - Foerfarande att bestaemma samplingstidpunkt - Google Patents

Description

465 1D 15 20 005 2 efterforskning, bade i patentlitteraturen och annorstädes, har inte nagon publikation påträffats som behandlar detta problem.

REDOGÖRELSE F ÖR LPPFENIMBEN Till grund för föreliggande uppfinning ligger tanken att optimalt utnyttja signalstyrkan hos en överförd signal, för att förenkla den i en mottagare nödvändiga signalbehandlingen. Optimeringen sker genom att välja en tidpunkt för sampling av de överförda symbolerna. Detta val grundas pa en jämförelse av energiinnehallet hos skilda delar av kanalens impulssvar.

Uppfinningen har det kännetecken som framgår av bifogade patentkrav.

FIGLRFÖRTECKNIBG Ett utföringsexempel av uppfinningen skall beskrivas nedan i anslutning till figurer av vilka figur l visar ett blockschema över en del i ett mobiltelefonisystem, figur 2 visar tidluckor för tidsdelad överföring av information, figur 3 visar symbolsekvenser som överföras i en tilldelad tidslucka, figur 4 visar ett komplext talplan med symbolvärden, figur 5 visar ett blockschema över ett kanalestimeringsfilter och figur 6 visar ett diagram med ett impulssvar för överföringskanalen.

FÖREDRAGEN UTFÖRDGSFORM Ett radioöverföringssystem visas schematiskt i figur 1. I en enhet l sker signalbehandling, exempelvis kanalkodning, av den information man önskar överföra och informationen avges i form av digitala signaler till en digital/ ana- logomvandlare D/A. Denna avger analoga signaler till en sändande radioenhet "-\ 10 15 20 25 30 465 ons" 3 RAl, vilken utsänder signalerna över en kanal till en mottagande radioenhet RA2. Denna avger de mottagna signalerna till en analog/digitalomvandlare A/D, i vilken sampling av signalen sker i en relativt hög takt. Samplingen sker med regelbundna intervall i signalsamplingstidpunkter, vars nummer allmänt beteck- nats n, så att en samplad signal S(n) erhålles. Den hittills beskrivna delen av radioöverföringssystemet är välkänt för fackmannen. I en korrelerings- och synkroniseringskrets KS sker synkronisering och kanalkorrelering samt nedsamp- ling av signalen S(n), såsom skall förklaras närmare nedan. Själva sättet att vid nedsamplingen välja samplingstidpunkt är härvid föremål för uppfinningen. De nedsamplade signalerna avges från kretsen KS för vidare Signalbehandling, enligt exemplet till en utjämnare V, vilken avger estimerade symboler U. Det uppfinningsenliga sättet att välja samplingstidpunkt medför en förbättrad signalbehandling i utjämnaren V.

Det ovan beskrivna radioöverföringssystemet kan exempelvis utgöra en del i ett tidsdelat mobiltelefonisystem. Abonnenter i detta system tilldelas regelbundet återkommande tidluckor l,----, P såsom illustreras i figur 2, i vilken T betecknar tiden. En av abonnenterna har tilldelats tidluckan med nummer H och i denna tidlucka överföras symbolsekvenser som betecknas S51, SS2, 553,-".

Varje symbolsekvens omfattar en synkroniseringssekvens SY och en datasekvens D och upptar tillsammans längden av en tidlucka vilken betecknas med TU i figur 3. De överförda symbolerna kan vara modulerade enligt exempelvis GJPSK- modulering såsom visas i figur 4. I ett komplext talplan, med axlarna beteckna- de I och Gl, är symbolernas fyra möjliga värden markerade ett i varje kvaëflt med de binära talen UD, Ûl, ll] och ll. Den tid det tar att överföra en symbol, en symboltid Ts, är för den nämnda GIPSK-moduleringen lika med tiden för två binära siffror.

Vid överföringen av symbolerna över kanalen kan störningar av olika slag inträffa, exempelvis flervägsutbredning såsom antyds med dubbla signalvägar i figur 1. Dessa störningar ändrar sig från den ena signalsekvensen till den nästkommande. För att kur ïolka den överförda informationen i datasekven- sen D fastställes kanalens iri slssvar pà känt sätt för varje signalsekvens. Detta sker genom korrelering av den i mottagaren kända synkroniseringssekvensen SY med de mottagna, samplade värdena S(n) i synkroniseringssekvensen. Korrele- ringen utföres i ett filter såsom visas i figur 5. Filtret har fördröjningsenheter 4.65 005 10 15 20 25 30 4 2, filterkoefficienter 3 samt summatorer 4. F ilterkoefficienterna har värden SYÛ---SYK_l svarande mot det kända synkroniseringsordet, vars längd är K symbolsamplingsintervall. Det mottagna samplade synkroniseringsordet S(n) fördröjes i fördröjningsenheterna 3 sa att signaler S(n-N)---S(n-(K-l)N) erhalles efter hand, vilka är stegvis fördröjda ett symbolsamplingsintervall. De fördröjda signalerna multipliceras med sin respektive koefficient och summeras i summa- torerna 4. Efter division med värdet K i en krets 5 erhålles värden C2(n-(K-l)N) i det samplade impulssvaret för kanalen mellan radioenheterna RAl och RAZ.

Det samplade impulssvaret, vilket erhållits pa det ovan beskrivna sättet för synkroniseríngssekvensen i symbolsekvensen S51, visas i figur 6. Liksom i figur 2 betecknar T tiden och CZ betecknar allmänt energin för impulssvarets diskreta korrelationsvärden, vilka markerats med stolpar vid signalsamplingstidpunkter- na n. Impulssvaret har en längd av L + M ' N sampel, vilka numrerats fran 0 till L -1 + M ' N i figuren. N betecknar här antalet signalsamplingstidpunkter n för varje symbol och enligt exemplet N = 2. Med M betecknas längden pa ett kanalestimat för utjämnaren V i symboltider Ts och enligt exemplet är M = 3.

Kanalestimatets längd M x Ts bestäms av hur stor tidsdispersion kanalen har, sa att utjämnaren V kan utjämna över dispersioner upptill M ' Ts. Med L betecknas det antal signalsamplingstidpunkter över vilken korrelationen maste utföras för att impulssvaret med säkerhet skall täcka en stor och snabb förändring av kanalens överföringsegenskaper. Intervallet av L sampel benämnes vanligen ett korrelationsfönster. Enligt exemplet i figur 6 där L =ll och impulssvarets signalsamplingstidpunkter n har numrerats fran 0 till 16.

Sasom nämndes inledningsvis sker en nedsampling av signalen S(n) i korrela- tions- och synkroniseringskretsen KS. Denna nedsampling sker till symboltakt i symbolsamplingstidpunkter med ett intervall av en symboltid Ts mellan tva intill varandra liggande sampel. Även impulssvaret nedsamplas till symboltakt till ett kanalestimat, vars längd väljes till M symboltider Ts enligt ovan. Det är enligt uppfinningen möjligt att välja flera olika kanalestimat ur impulssvaret i figur 6 och detta val sker pa följande sätt. En första nedsampling av impuls- svaret börjar vid signalsamplingstidpunkten n = 0. Samplingen fortsätter i symbolsamplingstidpunkterna med varannan samplingstidpunkt n = 2, n = 4 upp till n = 6, då enligt exemplet N = 2 och M = 3. Detta kanalestimat är i figur 6 1D 15 2D 25 4 6 5 G G 5 5 markerat med kraftiga i-lpar. Här-vid erhålles ett kanzalestimat med längden M x Ts vars totala ene .l (n) få erellt kan uttr ckas f :ed sambandet M 2 Eke= fío c (nns-i) 1: vilket utgör ett jämför 'sevärda för kanalestimatets energi. Nästa nedsampling av impulssvaret börjar -..d n = l och nya värden på energin Eke (II) bßräknas efterhand upptill n =L -l, enligt exemplet n=lÛ. På detta sätt. erhålles jämförelsevärdfn Eka (n) som är L till antalet, varav ett har störst belopp och betecknas Ekem). I figur 6 har markerats me kryss de symbolsamplingstid- punkter i impulssvaret som ger ett kanalestimat med denna maximala energi.

Kanalestimatet med jämförelsevärdet Ekgn) utväljes Qgh första samplingstid- punkten i det valda kanalestimatet utväljes såsom samplingstidpunkt. Enligt exemplet i figur 6 väljes sålunda samplingstidpunkten n = 8, vilket enligt ovan g Lear för symbolsekvensen SSl.

Enligt uppfinningen kan samplingstidpunkten även berëf-rias på följande alterna- tiva sätt. Den av signalsamplingstidpunkterna n i vilken impulssvaret har :maximal amplitud Crznaxm) uppsökes och utgör den valda samplingstidpunkten.

Jämförelsevärdet i denna samplingstidpunkt kan uttryckas med det enkla sambandet ' O 2 Et(n) = 05 Cmaxh) där OC. är en konstant. I exemplet i figur 6 är Crznaxh) markerat med en ring och motsvarande samplingstidpunkt är n = 9. Detta alternativa sätt att välja samplingstidpunkten är förmånligt om impulssvaret har ett enstaka korrela- tionsvärde CZ (n) som dominerar över de övriga korrelationsvärdena.

Det är också i enlighet med uppfinningen att kombinera de två ovan beskrivna sätten att välja samplingstidpunkt. Jämförelsevärdet E;æ(n) och jämförelsevär- det Et(n) beräknas enligt ovan. Det största av dessa värden Emax väljes och den motsvarande signalsamplingstidpunkt nmax utgör den valda samplingstidpunk- ten. 465 005 10 15 20 25 30 6 Det ovan beskrivna uppfinningsenliga sättet att välja samplingstidpunkt för en av signalsekvenserna, enligt exemplet S51, har fördelen att den efterföljande signalbehandlingen i exempelvis utjämnaren V förenklas. Det kan emellertid inträffa att den överförda signalen enligt figur l utsättes för fädning, dvs att signalstyrkan sjunker kraftigt under ett kort tidsintervall på grund av signal- interferens. Om fädningen inträffar under synkroniseringssekvensen SY kommer det valda kanalestimatet och den valda samplingstidpunkten inte att vara representativa för resten av symbolsekvensen. Denna svaghet är särskilt påtag- lig för överföringssystem med långa symbolsekvenser, vilka sträcker sig över flera millisekunder. Enligt föreliggande uppfinning motverkas denna svaghet genom att ett estimerat värde nestfi) för samplingstidpunkten beräknas itera- tivt på följande sätt. Det maximala energivärdet, exempelvis Emax motsvarande samplingstidpunkt nmax beräknas efter hand för symbolsekvenser- na S51, S52, SS3---. För symbolsekvensen med nummer j beräknas den estime- , och rade samplingstidpunkten enligt nestü) = nestwl) Üg (nmax ' nest(j'l) ) Här är nestÜ-l) den estimerade samplingstidpunkten från föregående symbol- sekvens, nmax hör till symbolsekvensen med nummer j och ß är en viktfunk- tion. Denna viktfunktion kan exempelvis anta värdet /6 :ß Û om Emax överskrider eller är lika med ett tröskelvärde ED och i övriga fall är /ß = 0. Även andra medelvärdesbildningar kan utföras. Den estimerade samplingstid- punkten nestfi) ligger i allmänhet mellan tva signalsamplingstidpunkter n och som samplingstidpunkt väljes den signalsamplingstidpunkt som ligger närmast nestm' Det bör noteras att alla tidpunkter hos mottagaren, exempelvis signalsamplings- tidpunkterna, beräknas i förhållande till en synkroniseringstidpunkt Tsynk hos en ramklocka, vilken styres på känt sätt.

Uppfinningen har ovan beskrivits i anslutning till ett exempel med tidsdelad mobiltelefoni. Det är emellertid möjligt att tillämpa uppfinningen vid andra signalöverföringssystem så snart återkommande synkroniseringssekvenser över- föres. Intervallen mellan dessa synkroniseringssekvenser kan vara av skiftande längd.

Claims (5)

1D 15 20

1. l. 465 005' PATENTKRAV F örfarande att bestämma samplingstidpunkt vid överföring av symbolsek- venser med återkommande synkroniseringssekvenser, varvid symbolsekvenserna överföras såsom analoga signaler över en kanal och vid överföringen kan vara utsatta för störningar, vilket förfarande omfattar följande förfarandesteg:

2. sampling av de mottagna, analoga signalerna i återkommande signalsamp- lingstidpunkter vilka väljes i förhållande till en för en sändare och en mottagare gemensam synkroniseringstidpunkt, varvid ett tidsintervall för överförande av en symbol, en symboltid, omfattar ett helt antal signal- samplingstidpunkter och kanalkorrelering för beräkning av kanalens impulssvar med hjälp av de kända synkroniseringssekvenserna och de samplade, mottagna signalerna k ä n n e t e c k n a t därav att förfarandet ytterligare omfattar följande förfarandesteg: nedsampling av impulssvaret för kanalen för att erhålla åtminstone ett kanalestimat för en av synkroniseringssekvenserna (SYl), varvid nedsamp- lingen för varje kanalestimat utföres i ett önskat antal tidpunkter på en symboltids (Ts) avstånd från varandra, ett önskat antal symbolsamplings- tidpunkter, med startpunkt i en av signalsamplingstidpunkterna (n) beräkning av åtminstone ett jämförelsevärde (Eke(n), E't(n)) svarande mot impulssvarets energi i åtminstone en av symbolsamplingstidpunkterna, val av det största (Ekšn), E't(n), Emax) av jâmförelsevärdena och val av en av signalsamplingstidpukterna (nmax) vilken svarar mot det valda I I jämförelsevärdet (Eke(n), Et (n), Emax) och utgör samplingstidpunkten för den nämnda synkroniseringssekvensen. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav att, för vart och ett av kanalestimaten, jämförelsevärdet (E (n) ) svarar mot impulssvarets ke 465 005 8 sammanlagda energi i de önskade symbolsamplingstidpunkterna, varvid den mot jâmförelsevärdet (Eke (n)) svarande signalsamplingstidpunkten (n) sammanfaller med kanalestimatets första symbolsamplingstidpunkt.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav att ett av lämföffilßßvärdßfla (ät (n)) svarar mot impulssvarets energi i en av signalsamp- lingstidpunkterna, i vilken det totala impulssvaret har maximal amplitud, (Cmšx (n)) varvid den nämnda signalsamplingstidpunkten är den mot jämförelse- värdet svarande signalsamplingstidpunkten (n).

4. Förfarande enligt nagot av patentkraven l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t därav att förfarandet ytterligare omfattar följande förfarandesteg: - samplingstidpunkterna (nmax) väljes för efterhand mottagna synkronise- ringssekvenser och (SYl, SY2---) - ett medelvärde bildas iterativt av de efterhand valda samplingstidpunkter- na (nmax) för att utgöra en estimerad samplingstidpunkt (n e stfi) )-

5. Förfarandet enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t därav att medelvärdet bildas med hjälp av en viktfunktion ( ) för den senast inkomna ax)' varvid viktfunktionen antar ett nollvärde om det största jämförelsevärdet (Emax) underskrider ett tröskelvärde (EU). synkroniseringssekvensen (j) med den senast valda samplingstidpunkten (nm VÄ! IH U-