SE469678B - Saett foer synkronisering och kanalestimering i tdma- radiosystem - Google Patents

Description

469 678 2 10 15 20 25 på fönstrets läge och skapar en varians (osäkerhet) i detta, vilket ger försämrade mottagarprestanda. nsnøcönznss FÖR UPPFINNINGEN Ett syftemál för föreliggande uppfinning är erbjudande av ett sätt att i ett TDMA-radiosystem bestämma ett mera robust kanal- estimat.

Detta syftemål uppnås genom ett sätt med de i patentkravet 1 an- givna särdragen.

Ett annat syftemål med uppfinningen är ett sätt att i ett TDMA- radiosystem bestämma synkroniseringspositionen i en signalram.

Detta syftemàl löses genom ett sätt med de i patentkravet 10 an- givna särdragen.

FIGURFÖRTECKNING Uppfinningen, ytterligare syften samt med uppfinningen uppnådda fördelar förstås bäst genom hänvisning till nedanstående beskriv- ning och de bifogade ritningarna, i vilka: Fig. 1 visar- ett korrelation-tiddiagram som .illustrerar' ett tidigare känt sätt att bestämma synkroniseringsposition och kanalestimat i ett TDMA-radiosystem; Fig. 2 visar ett motsvarande korrelation-tiddiagram i ett fall där radiokanalen är utsatt för störning; Fig. 3 visar ett korrelation-tiddiagram som illustrerar sättet enligt uppfinningen i det i figur 2 visade störningsut- satta fallet; Fig. 4 visar en föredragen utföringsform av en anordning för genomförande av sättet enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 3 469 678 FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Figur l visar ett korrelation-tiddiagram, i vilket samplingstill- fällena n löper längs X-axeln och det kvadrerade beloppet av kor- relationen mellan den lokalt alstrade träningssekvensen och den mottagna signalen löper längs Y-axeln.

Uppfinningen kommer fortsättningsvis att beskrivas under hänvis- ning till det europeiska GSM-systemet. I detta består ett synkro- niseringsord av 26 bitar. De 16 centrala bitarna i detta ord upp- visar vid korrelatirn1med.hela synkroniseringsordet goda korrela- tionsegenskaper, dvs maximal korrelation = 16 i mittläget och korrelationen = O i de övriga tio lägena (C(k) = [O O 0 O O 16 O O O 0 0]). Dessa 16 centrala bitar alstras som träningssekvens i en träningssekvensgenerator i mottagaren. Denna träningssekvens används för bildande av exempelvis 11 korrelationsvärden med den mottagna signalramen. De kvadrerade beloppen av dessa korrela- tionsvärden c(n) visas i figur 1. Den slutliga synkroniserings- positionen väljs genom att inbördes förskjutna fönster innehål- lande vardera 5 korrelationsvärden jämförs med avseende på ener- giinnehåll. Mittpositionen för det fönster som innehåller mest energi avges som synkroniseringsposition. Dessutom avges de 5 korrelationsvärdena c(n) inom detta fönster såsom ett kanales- timat till utjämnaren. I figur 1 har de olika fönstren markerats med siffrorna 2-8, där dessa siffror anger fönstrens mittposition i den korrelationsvektor som bildas av de ll korrelationsvärdena.

I det i figur 1 visade exemplet kommer det kända förfarandet sålunda att välja synkroniseringspositionen m=3, eftersom korre- lationstoppen ligger vid position 3 och energin samtidigt är koncentrerad kring denna position.

I praktiken är korrelationstoppen ej så entydigt definierad som i figur 1. Den mottagna signalen är nämligen störd av brus och av andra sändare, vilket ger upphov till störda kanalestimat. Figur 2 visar ett ogynnsamt fall, där en störningstopp införts i korre- lationsposition 8. Om denna topp är tillräckligt hög kan resulta- tet av det kända förfarandet bli att den totala energin för 5 korrelationsvärden råkar bli större kring störningen än kring korrelationstoppen. Det kända förfarandet kan därför i detta fall 4-69 678 10 15 20 25 4 sätta m=8 istället för det riktiga värdet 3. Dessutom kommer kanalutjämnaren att erhålla korrelationsvärden kring störnings- toppen vid m=8, vilket innebär att utjämnaren erhåller ett mycket dåligt estimat eftersom estimatet baseras på en störningstopp.

Figur 3 illustrerar en föredragen utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen.

Sättet enligt uppfinningen kan indelas i flera steg. I ett första steg beräknas energityngdpunkten w enligt formeln: M-l Ek|c(k) Iz w.= kw H1 2 |c(k) [2 1<=o där M är antalet korrelatiosvärden. Ett lämpligt värde på M har visat sig vara exempelvis ll. Det erhållna värdet avrundas till en preliminär fönstermittposition Im, genom att det erhållna värdet w avrundas till närmaste heltal.

I ett andra steg beräknas energin för de korrelationsvärden c(n) som ingår i två fönster kring denna preliminära fönstermittposi- tion enligt formeln: K En = E {c(j+mw+n) [2 n = 0,1 .____K där 2K+l=N, dvs antalet korrelationsvärden i varje fönster, exem- pelvis 5. I figur 3 innebär detta förfarande att w kommer att ligga nära 3, den preliminära fönstermittpositionen avrundas till 3, och två fönster centrerade kring positionerna 3 och 4 jämförs med avseende på energiinnehåll. Koefficienterna c(n) som ingår i det fönster som har det största energiinnehållet avges till ut- jämnaren såsom ett kanalestimat.

Den slutliga synkroniseringspositionen m kan avgöras på flera sätt. Ett sätt är att såsom vid den kända metoden helt enkelt välja fönstmittpositionen. Ett annat sätt är att bestämma energi- centrum inom det valda fönstret enligt formeln: 10 15 20 5 469f67s K Z s' |c |2 = 1=-K K 2,, I<= |2 X där n5+n betecknar mittpositionen i det det valda fönstret.

I det beskrivna exemplet undersöks endast två fönster kring den preliminära fönstermittpositionen nu. Det är dock även möjligt att välja fler fönster än två. Exempelvis kan man välja 5 fönster kring den preliminära fönstermittpositionen ng. Antalet fönster kan exempelvis väljas i beroende av den aktuella tidsdispersio- nen. Exempelvis kan antalet fönster väljas proportionellt mot fördröjningsspridningen s definierad enligt formeln: H-l (k-w) 2 lc(k) |2 k=0 M-l Z lc(k) [2 k0 Vidare inses att antalet korrelationsvärden i varje fönster ej är begränsat till 5 utan att andra värden också är möjliga.

En 'väsentlig fördel med föreliggande uppfinning är att be- stämningen av energicentrum och läsningen av sökfönstren till värden kring detta ger en mera robust bestämning av både synkro- niseringsposition och.kanalestimat. Detta beror på att en enstaka störningstopp i korrelationen ej har så stark inverkan på energi- centrumberäkningen.

En föredragen utföringsform av en anordning för genomförande av sättet enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas under hänvis- ning till figur 4.

Den av mottagaren via en antenn mottagna signalen konverteras i en.blandare till en basbandssignal och delas i tvâ A/D-omvandlare på konventionellt sätt upp i en komplex insignal y(n). Denna in- signal korreleras i en korrelator CORR med en träningssekvens från en i mottagaren lokal träningssekvensgenerator TR. Denna [L l 10 15 20 25 30 ”9 678 6 träningssekvensgenerator avger 16 värden till korrelatorn CORR.

Korrelatorns CORR korrelationsvärden c(n) lagras i en buffert BUF1. I exemplet innehåller denna buffert 11 minnespositioner för ll komplexa korrelationsvärden c(n).

I en enhet 10 bildas kvadraten på absolutbeloppet av varje korre- lationsvärde c( n). Dessa kvadrerade värden avges till en summe- ringsenhet 20, som beräknar ett viktat medelvärde av de ll insig- nalerna, där viktkoefficienten i heltalssteg går från 10 ned till 0. Summeringsenheten 20 kan exempelvis realiseras såsom ett FIR- filter. På liknande sätt bildas sununan av de kvadrerade beloppen av korrelationskoefficienterna c( n) i en summeringsenhet 30. Även denna kan vara realiserad som ett FIR-filter, i vilket filterko- efficienterna alla satts lika med 1.

Utsignalen A från sununeringsenheten 20 divideras i en divisions- enhet 40 med utsignalen B från summeringsenheten 30 för bildande av energicentrum w. I en avrundningsenhet 50 avrundas w till när- maste heltal m". Detta värde làser referenspositionen för en sum- meringsenhet 60, exempelvis ett FIR-filter, som utför energibe- räkningen för exempelvis 5 kring positionen mw fördelade, inbör- des ett samplingssteg förskjutna fönster, som vart och ett inne- håller de kvadrerade beloppen av vardera 5 korrelationsvärden c(n). Dessa 5 summor, vilka representerar energin inom varje fönster, lagras i en buffert BUF2. I en enhet MAX jämförs dessa 5 värden och väljs det största värdet, dvs. väljs det fönster som hade det största energiinnehållet. Såsom utsignal avges exempel- vis mittpositionen m i detta fönster. Denna utsignal definierar i denna utföringsform även synkroniseringspositionen. Alternativt kan energicentrum inom fönstret beräknas enligt ovan för slutlig bestämning av synkroniseringspositionen.

Fönstermittpositionen m tillförs även bufferten BUFl, ur vilken 5 kring denna position centrerade korrelationsvärden c(n) utväljs för överföring till en minnesenhet EST för lagring av kanalesti- matet. Dessa 5 komplexa värden överförs sedan till utj ämnaren för kanalut j ämning . lO 469 678 7 Föreliggande uppfinning har beskrivits under hänvisning till det europeiska GSM-systemet. Det inses dock att samma principer även kan användas vid exempelvis det amerikanska mobilradiosystemet enligt standarden IS-54. Uppfinningen är i själva verket använd- bar vid varje TDMA-system som baseras på att en mottagen signal- ram skall synkroniseras med en lokalt alstrad träningssekvens.

Fackmannen inser att olika förändringar och modifieringar av uppfinningen är möjliga utan att dessa faller utanför uppfin- ningens ram, vilken definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (10)

1. 469 678 a 10 15 20 1D P A T E N T K R A V Sätt att i ett TDMA-radiosystem ur en första vektor bestående av M korrelationsvärden mellan en synkroniseringssekvens och M med ett samplingsintervall inbördes tidsförskjutna, delvis över- lappande delar av en signalram utvälja en andra vektor av N korrelationsvärden för kanalestimering, k ä n n e t e c k n a t av att den första. vektorns energicentrum w beräknas enligt formeln H-l 2 k|c(k) I” k=0 H-l

2. :|c(k)P k=0 där c(k) betecknar korrelationsvärde k i den första vektorn; att det beräknade värdet w avrundas till närmaste heltal för bildande av en preliminär fönstermittposition.nn i den första vektorn; och att N på varandra följande, kring den preliminära fönstermitt- positionen nn fördelade korrelationsvärden utväljs för bildande av den andra vektorn. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att 2L+1 med ett samplingsintervall inbördes tidsförskjutna, delvis överlappande vektorer, var och en bestående av N=2K+l på varandra följande, kring den preliminära fönstermittpo- sitionen mv fördelade korrelationsvärden, utväljs; och att den av de 2L+1 utvalda vektorerna som har det största energiinnehållet En, dvs den vektor som maximerar uttrycket 10 15 469 678 IC En = X IC(J'+IH.,+H> Iz j=-K I1=-L,...,L väljs såsom den andra vektorn.

3. Sättenligtkrav2, kännetecknat avattLväljsi beroende av den aktuella tidsdispersionen.

4. Sätt enligt krav 3,k ä n n e t e c k n a t av att L väljs proportionellt mot fördröjningsspridningen s definierad enligt Il-l J; (k-ww la-(k) |2 S = "_17-'1_"“-_- lfflk) Iz k=0

5. Sättenligtkravl,kännetecknat av - att 2 med ett samplingsintervall inbördes tidsförskjutna, del- vis överlappande vektorer, var och en bestående av N=2K+l på varandra följande, kring den preliminära fönstermittpositionen mw fördelade korrelationsvärden, utvälj s; och - att den av de 2 utvalda vektorerna som har det största energi- innehållet En, dvs den vektor som maximerar uttrycket K En = 23 lc |2 J'=°X I2=0,1 väljs såsom den andra vektorn.

6. Sätt enligt något av kraven krav 2 till 5, k ä n n e t e c k - n a t av att såsom slutlig synkroniseringsposition m avges positionen för den andra vektorns mittposition i den första vektorn . 469 678 10 15 20 10

7. Sätt enligt något av kraven 2 till 5, k ä n n e t e c k n a t aV - att energicentrum x inom den utvalda andra vektorn beräknas enligt formeln 'Y K E J' lc(j+m,,+n) |2 _ j=-x X" K 2 lc 12 F- där m,,+n betecknar den andra vektorns mittposition i den första vektorn; - att värdet x adderas till den andra vektorns mittposition ng+n; och - att den i föregående steg erhållna positionen avges såsom slutlig synkroniseringsposition m.

8. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att den första vektorn innehåller ll korrelationsvärden, dvs M=1l.

9. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att den andra vektorn innehåller 5 korrelationsvärden, dvs N=5.

10. Sätt att i ett TDMA-radiosystem ur en vektor bestående av M korrelationsvärden mellan en synkroniseringssekvens och M med ett samplingsintervall inbördes tidsförskjutna, delvis överlappande delar av en signalram bestämma ramens synkroniseringsposition m i vektorn, k ä n n e t e c k n a t av - att vektorns energicentrum w beräknas enligt formeln M-l 21<|c<1<) |2 = kw M-l Ä%|c(k)F 4e9_e7s 11 I A där c( k) betecknar korrelationsvärde k i vektorn, varvid det beräknade energicentrumvärdet w bildar den sökta synkronise- ringspositionen m.