SE502656C2 - Metod för synkronisering av sändare och mottagare vid mobilt radiosystem - Google Patents

Description

10 20 25 30 35 502 656 1 I den europeiska patentskriften EP 606941 beskrivs en apparat för synkronisering av en lokaloscillator i ett OFDM-system.

Dokumentet WO 92-5646 beskriver mottagning av OFDM-signaler. För att erhålla synkronisering utförs en multiplikation med komplexkonjugatet av en känd referens.

I skriften WO 92-16063 beskrivs mottagning och synkronisering i ett OFDM-system.

Enligt dokumentet placeras referenssymboler åtminstone en bärvâg från kanten av frekvensrastret och åtminstone två bärvågor från övriga referenssymboler.

Den europeiska skriften EP 218966 beskriver ett TDMA-system avsett för radioöverföring. För att erhålla så bra synkronisering som möjligt stoppas en speciell signal in i varje ledig tidslucka.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN TEKNISKT PROBLEM Vid överföring av paketförmedlade digitala signaler mellan en sändande och en mottagande utrustning i ett kommunikationssystem är det nödvändigt att kunna synkronisera signalöverföringen för att användbar information skall kunna erhållas i den mottagande utrustningen. För meddelandetransporten mellan sändare och mottagare har ettantal accessmetoder utvecklats varav MC/ DS-CDMA är en. Metoden är en kombination av OFDM och traditionell DS-CDMA.

I ett OFDM-system blir pilotsekvenserna ofta långa, t ex N=512 eller 1024. Så långa korrelationer är möjliga men mycket skrymmande att implementera med hjälp av digital hårdvara för faltning. Eftersom man i ett OFDM-system alltid har signalerna tillgängliga i både tid- och frekvensplanen är det tilltalande att implementera korrelationen med hjälp av multiplikation i frekvensplanet. Härvid byter man en process som kräver N*N komplexa multiplikationer per ram mot en annan som kräver komplexa multiplikationer per ram. Det är emellertid inte lätt att genomföra detta då OFDM-systemet opererar med skyddsintervall (A).

Fouriertransformen av datakanalen genomförs med blocklängden N. Om pilotkanalen är synkron med datakanalen är pilotkanalen cyklisk med 'upprepningsavståndet N+A. För att genomföra korrelationen i frekvensplanet måste man använda en blocklängd som är lika med upprepningsavstândet. Med detta 10 15 20 25 30 35 3 soz ess arrangemang kan man således inte använda samma block av data för fouriertransformerna och metoden är därför inte praktiskt användbar.

Det är således önskvärt att finna metoder där samma blocklängd kan utnyttjas i såväl datakanalen som i pilotkanalen. Föreliggande uppfinning har för avsikt att lösa ovan angivet problem.

LÖSNINGBN Föreliggande uppfinning avser metod för synkronisering av MC / DS-CDMA-system.

Information överförs i en datakanal i block som skiljs åt med skyddsintervall. I en andra kanal anordnas block som följer varandra successivt utan skyddsintervall emellan blocken. Blocken i den andra kanalen relationsställs till block i datakanalen varvid blockens förhållande till varandra fastställer datakanalens läge och synkronisering av mottagaren och sändaren erhålles.

Uppfinningen avser således ett system där sändare och mottagare vid mobilt radiosystem överför information digitalt i ramar. Ett antal ramar bildar ett block och olika block i datakanalen särskiljs med skyddsintervall. Åtminstone en andra kanal bildas. Informationen i den andra kanalen är blockindelad och blocken är anordnade i direkt följd efter varandra utan skyddsintervall mellan blocken. Blocken i den åtminstone andra kanalen förskjuts relativtblocken i datakanalen. Ett block i den andra kanalen relationsställs till block i datakanalen varvid blockens förhållande till varandra identifierar datakanalens läge varvid synkronisering av mottagaren och sändaren erhålles.

Informationen i åtminstone andra kanalen är cykliskt. Blocken i datakanalen och den åtminstone andra kanalen är lika långa. Cykeln i den andra kanalen motsvarar ett bestämt antal block i datakanalen. Åtminstone andra kanalen innefattar en synkroniseringskanal och en pilotkanal. Block i synkroniseringskanalen är anordnade i cyklisk följd. Cykeln för blocken i synkroniseringskanalen ges samma längd som ett bestämt antal block i datakanalen.

Information i blocken i synkroniseringskanalen anger blockets relation till datakanalen. Avkodning av synkroniseringskanalens information anger datakanalens läge. Pilotkanalens block är anordnade efter varandra utan skyddsintervall emellan blocken' Pilotkanalens block är synkroniserade med blocken i synkroniseringskanalen. 10 15 20 25 30 35 502 ess *f Pilotkanalens block upprepas cykliskt med en period motsvarande ett blocks längd i datakanalen. Pilotkanalens läge anger synkroniseringskanalens läge. Samma block och data utnyttjas för informationsavkodning och synkronisering, vilket möjliggörs av att blocklängden i datakanalen och pilotkanalen ges samma längd. Systemet är ett MC / DS-CDMA-system.

Uppfinningen avser således en metod vid mobilt radiosystem för synkronisering av sändare och mottagare. Systemet avser MC/ DS-CDMA-systern. I systemet överförs information digitalt i ramar och en datakanal, en pilotkanal och en synkroniseringskanal bildas. I datakanalen skiljs datablocken åt DO, D1, D2 etc av skyddsintervall A. I pilot- respektive synkroniseringskanalen är informationen anordnad i synkrona block. Pilotkanalens upprepningsavstând, A, motsvaras av längden hos ett av datablocken DO, D1, D2 etc. Upprepningsavståndet för synkroniseringskanalen, S, motsvarar ett antal block i datakanalen. I synkroniseringskanalen är information införd i blocken och anger deras förhållande till datakanalen. Identifiering av pilotkanalens läge anger synkroniseringskanalens läge, och informationen i synkroniseringskanalen anger datakanalens läge. n FQRDELAR Föreliggande uppfinning medger att korrelation med hjälp av multiplicering i frekvensplanet kan genomföras med N komplexa multiplikationer per ram. Detta ska relationsställas till N*N komplexa multiplikationer som annars erfordras.

Fouriertransformering sker på datakanal och pilotkanal på block av samma längd. I normalfallet hade fouriertransformen varit tvungen att utföras på olika blocklängder i datakanalen respektive för pilotkanalen.

Man utnyttjar vidare samma block av data för fouriertransformering på kanalerna.

Synkroniseringskanalen anger ett relativt förhållande till ramarna i datakanalen.

Detta utnyttjas för att fastställa var i datakanalen man befinner sig.

Pilotkanalen anger synkroniseringskanalens läge. Vidare utnyttjas samma data för informationsavkodning och synkronisering. 5" 502 656 FIGURFÖRTECKNING Figur 1 visar blockindelning för en datakanal med blocken D1, D2, D3 etc skilda av ett skyddsintervall A. Vidare visas en pilotkanal med blocken PO åtskilda från varandra 5 av skyddsintervallet A.

Figur 2 visar en datakanal med blocken DO, Dl, D2 etc åtskilda av skyddsintervall A.

Vidare visas en pilotkanal, med blocken PO, vilka följer varandra omedelbart. Vidare visas i figuren en synkroniseringskanal med blocken SO, S1, S2 etc. 1 O Figur 3 visar principiellt en basstatlon, BS och en mobilstation, MS.

FÖREDRAQEN ivrig" RINQsFQRM 1 5 I det följande beskrivs uppfinningen med hänvisning till figurerna och betäckningarna däri.

I ett mobílradiosystern enligt figur 3 är basstationer, BS, anordnade. Nämnda 2 O basstationer, kommunicerar med mobilstationer, MS. Informationen överförs digitalt i ramar.

MC/ DS-CDMA står för Multi Carrier / Direct Sequence Code Divided Multiple Access.

Tekniken är en kombination av OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing 2 5 och traditionell DS-CDMA (Direct Sequence CDMA). Principen för MC / DS-CDMA bygger på att informationen är uppdelad i ramar. Den sända tidsdiskreta signalen skIi) för ram k med längden T och med N sampel, kan beskrivas som: Ilhl-lq *JMJ N 1 -'2 . -- - _ S (I) g n C e i xškffnjrl + Jzngkífnlf.. Jzngkífnyl k Q n - 0M_1 2 cne + 0 e f' 'Û N-l n -N-I M (M-l) Där i = (N-A), (N-I), 0, (N-I) 3 O En ram Fk representeras då av: 10 15 20 25 30 35 502 656 F 1. ={fk(N-A). SAN-J), mo), stav-I )1 A utgör det så kallade guard intervallet som syftar att hantera tidsdispersionen på kanalen. För att det ska gå att utföra en EFT så är N=2P där p är ett heltal. Antalet symboler som överförs per ram anges av M. Förhållandet mellan totala antalet underbärvågor N och antalet underbärvågor som varje symbol sprids ut över (spridningsfaktorn) R, anges då av: MR=N-l N-l är det antal underbärvågor som i en ram är aktiva, dvs bärare av information.

Följaktligen är då antalet inaktiva underbärvågor Lcn är spridningssekvensen som varje symbol sprids med. Denna kan vara repetitiv över varje symbol eller lika lång som ramen. Funktionen §k(fn) utför interleavingen i frekvensplanet enligt lämpligt vald algoritm. Kombinationen mellan den sista summan i formeln šflfn) och svarar för utformningen av spektrat med ett erforderligt passband vid sidan om de aktiva underbärvågoma för att därefter kunna filtrera bort nyquistkopior.

Tekniken är tänkt att användas i ett cellulärt system för mobil radiokommunikation med full duplex där förbindelsen från den stationära enheten (Basstationen, BS) till den mobila enheten (mobilstationen, MS) betecknas som nerlänken. Den omvända förbindelsen benämns som upplänken.

Synkroniseringsmetoden bygger på att varje upplänk eller nedlänk består av minst två stycken kodade fysiska kanaler. Dessa benämns datakanal och pilotkanal enligt figur 1.

Varje sändande enhet, basstation eller mobilstation, sänder en cyklisk pilotsekvens som är unik inom det avlyssningsbara området.

I datakanalen är block kallade DO, D1, D2 etc åtskilda av skyddsintervall A. Vidare är en pilotkanal anordnad med blocken PO där skyddsintervall A mellan blocken saknas.

En basstation sänder alltid ut en unik pilotsekvens. Detta gör att en nyligen påslagen mobilstation identifierar den/ de basstationer som finns inom avlyssningsbart avstånd. En mobilstation sänder en av två olika typer av pilotsekvenser. En så kallad random access sekvens sänds från en mobilstation som vill göra en uppkoppling mot en basstation. Genom att random access sekvensen endast utnyttjas för detta ändamål, samt är unik för varje mobilstation, vet basstationen att en mobilstation vill komma i kontakt med den. Den andra typen av pilotsekvens sänds från 10 15 20 25 30 502 656 mobilstationen under en etablerad förbindelse. Sekvensen är unik för varje sändande mobilstation. Båda upplänkssekvenserna har mobilstationen fått sig tilldelad av basstationen. Tilldelníng av upplänksekvensen sker enligt metoder som är välkända för fackmannen inom området.

För att kunna finna en pilotsekvens, och även att sedan kunna använda sekvensen till synkronisering i tid och frekvens samt för kanalestimering, måste man genomföra korrelationer i mottagaren. I ett OFDM-system blir pilotsekvenserna långa, t ex 512 eller 1024. Så långa korrelationer är möjliga men skrymmande att implementera med hjälp av digital hårdvara för för faltning. Eftersom man i ett OFDM-system alltid har signalerna tillgängliga i båda tid- och frekvensplanet är det önskvärt att implementera korrelationen med hjälp av multiplikation i frekvensplanet. I detta fall byter man en process som kräver N*N komplexa multiplikationer per ram mot en annan med N komplexa multiplikationer per ram. Att genomföra detta i ett OFDM-system är emellertid inte enkelt i och med att skyddsintervall utnyttjas. Fouriertransformen av datakanalen genomförs med en blocklängd N. Om pilotkanalen är synkron med datakanalen är pilotkanalen cyklisk och upprepningsavståndet N+A. För att genomföra korrelationer i frekvensplanet måste man använda en blocklängd som är lika med upprepningsavståndet. Arrangemanget medger således inte att man använder samma block av data för fouriertransformerna och metoden är därför inte praktisk användbar.

Den principiella idén för uppfinningen framgår av figur 2. I detta fall upprepas pilotkanalen med upprepningsavstånd N utan att något skyddsintervall A läggs till.

Pilotkanalens läge i förhållande till datakanalen förändras härvid från ram till ram. I figuren framgår detta av att pilotkanalerna P0 erhåller olika lägen i förhållande till datakanalen DO, Dl, D2 etc. Vidare införs en synkroniseringskanal där ramarna är modulerade och bland annat märkta med ramens relativa position i förhållande till ramarna i datakanalen. I figuren är synkroniseringsramarna betecknade S0, S1, S2 etc.

Synkroniseringskanalen är synkron med pilotkanalen. Genom att identifiera pilotkanalens läge är även synkroniseringskanalen läge identifierbart.

Synkroniseringskanalens information avkodas varvid datakanalens läge är identifierbart. I och med att pilotkanalens upprepningsavstånd är lika med datakanalens blocklängd är samma block av data användbara för informationsavkodning och synkronisering.

Uppfinningen är inte begränsad till det i ovan beskrivna eller till patentkraven utan kan underkasta sig modifikationer inom ramarna för patentidén.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 502 656 PATENTKRAV

1. Metod för synkronisering av sändare och mottagare vid mobilt radiosystem, varvid ínformationsöverföring sker digitalt i ramar, och ett antal ramar bildar ett antal block, - och block i en datakanal särskiljs med skyddsintervall, och åtminstone en andra kanal bildas, k ä n n e t e c k n a d av, att information i den åtminstone andra kanalen är blockindelad, att blocken i den andra kanalen anordnas i direkt följd efter varandra utan skyddsintervall mellan blocken, att blocken i den åtminstone andra kanalen förskjuts relativt blocken i datakanalen, och att ett block i den andra kanalen relationsställes till block i datakanalen varvid blockens förhållande till varandra identifierar datakanalens läge varvid synkronisering av mottagare och sändaren erhålles.

2. Metod enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a s av att informationen i den åtminstone andra datakanalen är cyklisk.

3. Metod enligt patentkrav 1 eller 2 k ä n n e t e c k n a d av att blocken i datakanalen och den åtminstone andra kanalen är lika långa.

4. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att cykeln i den andra kanalen motsvarar ett bestämt antal block i datakanalen.

5. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att den åtminstone andra kanalen innefattar en synkroniseringskanal och en pilotkanal.

6. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att block i synkroníseringskanalen anordnas i en cyklisk följd.

7. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att cykeln för blocken i synkroniseringskanalen ges samma längd som ett bestämt antal block i datakanalen.

8. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att information i blocken i synkroniseringskanalen anger blockens relation till datakanalen.

9. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att avkodning av synkroniseringskanalens information anger datakanalens läge. 5 l O 1 5 »ïjs 3.:; 2 Û 9' 502 656

10. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att pilotkanalens block är anordnade efter varandra utan skyddsintervall emellan blocken och att pilotkanalens block är synkroniserade med blocken i synkroniseringskanalen.

11, Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att pilotkanalens block upprepas cykliskt med en period motsvarande ett blocks längd i datakanalen.

12. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att pilotkanalens läge anger synkroniseringskanalens läge.

13. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att samma block av data utnyttjas för inforrnationsavkodriing och synkronisering, vilket möjliggörs av att blocklängden i datakanalen och pilotkanalen ges samma längd.

14. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att systemet är MC / DS-CDMA-system.

15. Metod enligt något av föregående patentl korrelationen implementeras med hjälp av multiplikation i frekvensplanet.