TW200952369A - Efficient frame tracking in mobile receivers - Google Patents

Description

200952369 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致有關無線通信中之頻道估計。更特別是，本發明 係有關藉由行動接收器及時追蹤頻道脈衝響應飄移控制多路環 境中被接收顯著路徑之幀同步。 【先前技術】 此後，無線傳輸/接收單元(WTRU)可包含但不限於使用者設 備’行動台，固定或行動用戶單元，呼叫器，或可操作於無線環 境中之任何其他翻秘。此倾稱為基地⑽包含但不限於節 點-B，位址控制器，存取點或無線環境中之其他互連元件。 畠中貞同步，編碼時序及編碼位置被同步時，係可獲得基地二 及無線傳送/接收單元間之全下鏈⑽同步。幢同步可界定無線傳 送/接收單元接收ϋ所見之巾貞起始。編碼時序係為無_送/接收 單兀接收H前端巾被接收健採樣綱之整數倍數。編碼位置係 為無線傳送/接收單元接收器觀察之及時路徑或多路位置。全同步 係以三個不同演算法被完成於三個階段：胞元搜尋(⑶自動頻 率控制(AFC)及幀追蹤(FT)。 第-?皆段巾’胞元搜尋法可搜尋無_送/接收單元佔 據，且以纽舰魏展射n鱗雜sp)位置為基礎執 行幢同步之胞元。胞元搜尋完成後，自動頻率控綱始。自動頻 率控制演算法可藉_整電_織絲⑽)罐控制電壓來 200952369 ^整編碼時序。編碼時序被自軸率㈣起始輕及亦被維持。 β自動頻率姉錄其收斂狀態時（當電馳制震魅操作頻率 被調整時），編碼位置係藉由頻道估計來找出。頻道估計之輸出係 為用於絲傳送/接收單元接㈣之每個下鏈槽之編碼位置。 ❹ ❹ 雖然胞元搜尋執行起始_步，但仍需維持朗步。幢追縱 係為維持無線傳送/接收單元接收器之下鏈_步之-方法。因為 =步係以第-有效路徑位置為基礎，所以财雜序負責更新 第^效路徑。巾貞追蹤辩雜触綱步之蚊期運作。 若巾貞追_料蚊騎作，錄舰/触單元之頻道估計 級。tri之某魏徑可能消失，因這些路徑損失導致效能降 叙_可月b使此發生之三個主要案例：無線傳送/接收 動，陰影及衰減多路頻道。 1位接收單視無線料/接收單元之起始及目 步至其之後崎定距離為基礎移至較靠近基 地台時，傳播延遲會降 , _第—有效路徑接著與起始位置相較下 稍早及時出現。路徑將飄移至頻道 、 若無線傳送/接轉秘 的4摘且祕會狀。 朝向頻道估計序列向量右緣)^地°，則路徑將反方向（也就是 _步被更新，則頻道估==只要針對第—有效路徑位置之 顯示第-有效路徑，且於頻道估計向量起始處或附近 展頻中之所有路徑將出現於整個向 5 200952369 .量。例如’針對⑽公里/小時之無線傳送/接收單元徑向速度，第 一有效路徑之飄移將會消失非常緩慢，被用於3咖遍時約為 3. 84Mcps之260幀中之一晶片飄移。 - 乡路舰陰職為需巾貞畔更新之m⑽送/接收單 ‘搞始同步_…物體可阻礙從基地台至鱗傳猶收單元之 直接路徑。當該峽㈣或無轉送/接收單元賴位置時， ο 接路徑可能較目前已知第_有效路徑且甚至較頻道估計窗更早出 現。為了使用此路徑’提供_步係需第—有效路徑位置更新。 ▲衰減多路頻道係為幢同步之另一挑戰。胞元搜尋不可於多路 道情況下連續铜第—有效路徑。此情況可藉由於起始胞 =哥期間使用較長累積期間來避免。然而，由於起始綱步之 足=!制震舰受限時間預算’所有例中嶋數係不 足以連續找出第-有效路徑之位置。 〇 針+多路衰減頻道，頻道估計必須找出各路徑之時間位置及 性H、°頻道估計演算法應可遵循頻道之相冑慢及快速改變特 傳送/接㈣- 么.、银得达/接收早疋運動。同時，無線 送接收卓疋運動及基地台本地 脈衝響應飄移。當&此妨處、木 員手差異了產生頻道 飄移。 。二效應被組合時’其產生頻道脈衝響應及時 減：ΓΓ改變係因路徑大小袂速急遽改變之熟知多路衰 …、線傳域/接收料接收||運動亦簡财式影響所 6 200952369 有路控。然而，多路衰減储由單獨改變其功率位準以獨一方式 影響路徑。傳_計法並不纽使料異。此可能 產生過度計算或缺乏效率。 多路衰減需資料幢被固定之具高解析度之較頻繁更新。例 如’共用雷克(RAKE)接收器可定位路徑並藉由分配編碼追縱器給 各路徑來個別追蹤它們。同時，處理無線傳送/接收單元接收器 運動需較賴繁更新及較少時間解減之信號處理。更新頻率及 解析度之這些差異係為頻道估計之挑戰。

【發明内容】 種促使多路環境中以過度採樣傳送速率作信號處理之幅追 蹤無線通賴道方祕概供。巾貞追财法倾另—演算法一起 操作來提供最後頻道估計。這些頻道估計相於可頻道等化之雷 克，等傾或多使用者__)接㈣。行動接㈣追縱係 被維持來醜接收H及本地震|器飄移之運動。巾貞追蹤操作於第 -顯著信舰彳纽_當低速度來㈣其位置。相應此，被接 收多路碰之頻道估計係藉由固定短窗尺寸操作來增強，其依序 頻繁更新頻道估§丨。巾貞追蹤使所有移動路徑得以維持於頻道估計 _内側。結果’纽侧頻道之快速改變輪廓細改良精度來估 計。追縱各路徑係藉由分隔幀追蹤及頻道估計演算法來避免。 資料被傳送於多路環境中之框單元中之無線通信系統中接 7 200952369 收器之幀同步方法係藉由針對預定窗尺寸擷取資料樣本而開 始。對應被給疋胞元參數之訓練序列係被產生。該巾貞同步可為如 FDD CDMA中之前導’或如TDD W-CDMA中之用中間碼(midamble)。 . 資料係與訓練序列以不同延遲相關來定位可界定幀啟始之第一 • 有效路徑。該被相關資料係針對各延遲位置被累積N次來產生至 少一累積向量。最有效路徑值及位置係被決定為累積向量間之最 大值。幀同步修正值係以第一有效路徑位置及固定稱謂幀偏移之 ® 間差異來計算。幀同步係以幀同步修正值為基礎來調整。 【實施方式】 雖然此後實施例與使用3. 84Mcps分時雙工模式(TDD)第三代 夥伴計劃（3GPP)寬頻分碼多重存取(W-CDMA)系統一起作說明，但 ，該實施例亦可應用至任何混合分碼多重存取(CDMA)/分時多重存 取(TDMA)通信系統，如TD-SCDMA。另外，該實施例通常可應用至 ❹ 分碼多重存取系統，如3GPP W-CDMA或3GPP 2 CDMA2000之提議分 頻雙工(FDD)。 幀追蹤係為維持無線傳送/接收單元之下鏈幀同步之過程。因 為幀同步係以第一有效路徑位置為基礎，所以幀追蹤程序負責更 新第一有效路徑。幀追蹤程序將於起始胞元搜尋完成且自動頻率 控制收斂之後開始。此後，其定期運作。 第1圖顯示幀追蹤程序之輸入及輸出塊狀圖。資料輸入係包含 8 200952369 兩倍時槽區間102中之過度採樣廣播頻道(BCH)。三個控制信號亦 被提供為輸入：系統幀數(SFN)偶數/奇數指標1〇4，廣播頻道傳送 器時間分集指標丨⑽，及駐存基地台胞元108(步驟702)。幀同步修 - 正信號110係為幀追蹤處理之輸出。 • 第2圖顯示被用來實施幀追蹤處理之元件塊狀圖。幀追蹤處理 器200係輸出第一有效路徑位置202及最有效路徑（MSP)是否有效 之指標204。第一有效路徑處理部件2〇6可分析第一有效路徑位置 ❿ 202及最有效路徑有效指標2〇4來產生幀同步修正信號11〇以調整 系統時序。 例如，3GPP TDD系統中，擷取自輸入資料之資料係較佳被採 用自廣播頻道時槽中之中間碼(midamble)位置，其為來自槽起始 之976晶片或1952半晶片複合樣本。此用中間碼(midamble；)區段係 包含有用於頻道估計之被編碼至該資料上之訓練序列。較佳是， 幢追蹤係使用窗採樣技術來執行。於是，廣播頻道資料輸入於Mws ® 為多路窗尺寸之名目用中間碼(midamble)位置前後進一步包含2χ MWS複合半晶片樣本。為了方便，這些樣本可被分為獨立偶數及奇 數序列。 第3圖顯示幀追蹤處理元件塊狀圖，包含一擷取及分割單元 ,302 ;用於偶數採樣處理之兩中間碼(midamble)相關器3〇4，3〇6 ; 用於奇數採樣處理之兩中間碼(midamble)相關器3〇8，31〇 ; 一偶 數樣本延遲單元312 ; —奇數樣本延遲單元314 ;相關器相加器 9 200952369 316，318 ; —偶數樣本累積器320 ; —奇數樣本累積器322 ;及幀 追蹤處理器200。各中間碼(midamble)相關器3〇4，306，308，310 係被第4圖所示之中間碼(midamble)產生器4〇〇饋送。應注意假設 相關器’ 306，308 ’ 310間之時間被共享，則一中間碼(midamble) • 產生器4〇〇可被使用。中間碼(midamble)產生器400可以對應胞元 識別號之基本中間碼(midamble)序列為基礎產生512晶片長中間 碼（midamble)m⑴，若BCH_tx_diversity為開啟，則中間碼 ❹ （midamble)m(2) ’其中m〇〇代表被k晶片轉移之基本中間碼(midambie) 序列。 第一有效路徑位置係藉由不同延遲執行被接收廣播頻道中間 碼(midamble)之相關來找出。若控制信號BCH_tx一diversity為關 閉，則僅中間碼(midamble)mu^使用；否則，中間碼(midamble)m(1) 及動被使用。從2x(976-MWS)至2x(976+MWS)半晶片複合樣本之廣 播頻道時槽部分係被擷取；也就是中間碼(midamble)加上50稍早 © 及50稍後晶片。這些樣本係被分割為偶數及奇數序列來獨立處理。 針對中間碼(midamble)!^，具有兩相關器304，308，一個用 於偶數序列304，另一個用於奇數序列308。如第3圖顯示，若中間 碼(midamble)m(2)被處理(BCH_tx_diversity為開啟），則具有附加 相關器306 ’ 310配對。各兩或四個相關器中，針對各1〇1延遲位置 η ’其中η變化當作-50 ’ -49，…，+49，+50晶片位置，則相關被 計算為： 511 200952369 («) = 2 +«+5〇)w * (〇 i=0 . 方程式1 其中Ps(n)為相關器c之輸出，r(i)為被擷取資料長度612,其中， '而"1⑴為中間碼(midamble)。注意，相關器之輸出係為量值，所 以相關器輸出之進一步處理係非同調。 延遲單元312，314提供位於中間碼(midamble)m⑴及中間碼 (midamble)m⑵間之較佳57晶片延遲。該延遲係對應兩中間碼 © (midamble)間之序列轉移。第5圖顯示與長度456之基本中間碼 (midamble)序列506相關之中間碼（Iflidamble)序列m( )5〇2及 m⑵504。以57晶片延遲為例，BCH_tx_diversity為開啟，偶數及奇 數_相關器306，310之輸出向量之元件_50至_7係各被添加至偶數 及奇數m⑴相關器304 ’ 308之輸出向量之元件7至5〇。此相同於添加 m(2)相關器輪出向量之57一元件延遲版本至動相關器輸出向量。 ❹ BCH-tx~diversity開啟例之兩相關器輸出或相加輸出向量係 被計算四次，每次相隔五幀。這些輸出係藉由累積器32〇，322累 積於此期間如下：

Mn)=^P^(n) ί=1 方程式2 其中Ρ(υ£(η)為第i次計算之相關之輸出向量，η範圍為。累積 器320 ’ 322係於貞追蹤值Frame_Sync_Correction 110被計算之後 被重設。第1至4圖之元件可被實施於單積體電路（1C)，當作分離 組件或當作這些之組合。 11 200952369 第6圖顯示幀追蹤處理之時序圖。幀追蹤處理係於起始胞元搜 尋完成且自動頻率控制來到穩定狀態（點A)之後開始運作。此後， 幀追蹤每五幀讀取及執行廣播頻道時槽之相關（點B)，其等於每 50ms之10ms較佳幢尺寸。第四個廣播頻道被處理之後(點c)，幀追 蹤修正值110係針對下一個被讀取廣播頻道時槽之幀被計算及應 用。

第7A及B圖係顯示依據本發明之幀追蹤程序之流程圖。程 序700係以收集廣播頻道及其他信號輸出而開始（步驟702)。資料 _係於廣播頻道中間碼(midambie)附近被擷取(步驟704)，而中間 碼（midamble)序列係被產生（步驟7〇6)。廣播頻道中間碼 (midamble)係以不同延遲被相關來找出第一有效路徑位置（步驟 708)。相關器輸出係被累積四次，每次相隔五幀。步驟7〇2一已 結合第1至6圖被較詳細說明如上。 累積四次之後，幀追蹤處理器係執行峰值偵測，其中該處理 可找出胞間兩累積器向量間最大值之元件。被辨識最大值係為最 有效路徑值（步驟712)。最有效路徑值之位置係為最有效路徑位 置’而包含最有效路徑之累積器係為最有效路徑累積器。 最有效路徑之有效性，也就是當累積器輸出之信號雜訊比 (SNR)強得足以假設有效路徑已被辨識時，（步驟714)係被決〜 序來獲得 下及如第7C圖所示。例如，雜訊功率之估計係使用以下兩步驟 “—第-’初步雜訊估計(PNE)係為所有最有效路獲累2 12 200952369

_ ，元件之平均（步驟730)。初步雜訊門播係為Cix戰步驟732) ; G .之較佳值係為丨.5。第二，最後雜訊估計(_係為該初步門檻以 下所有最有效路徑累積器元件之平均（步驟734)。 . 若鋪錢灰如㈣城剩，躲後雜訊門檻係藉 .由CixPNE來決定’或其為開啟’則為QxPNE(步驟736) ; C2之較佳值 係為1. 83而Q之較佳值係為2. 2。若最有效路徑值位於最後雜訊門 檻之上（步驟738)，則控制信號MSP_vaiid係為開啟（步驟74〇)，且 β 該方法終止（步驟742)。若最有效路徑值位於最後雜訊門檻之下 (步驟738)，則MSP_valid控制信號係為關閉（步驟744)，且該方法 終止（步驟742)。 回去參考第7A及B圖，第一有效路徑之偵測係涉及檢查控制信 號MSP一valid之狀態（步驟714)。若控制信號MSP_valid為開啟，則 從最早(-50)位置開始，偶數及奇數累積器32〇，322之元件係被檢 查最後雜訊門檻。具有大於最後雜訊門檻之值之第一位置係被選 ❹ 為第一有效路徑位置（步驟716)。若控制信號MSP_valid為關閉， 則此步驟被跳過。 接著，第一有效路徑處理係被執行如下。若控制信號 MSP_valid為開啟’則 Ί»貞追縱值 Frame_Sync_Correction 110係被 計算為：

Frame_Sync_Correction =第一有效路徑位置一幀偏移 方程式3 13 200952369 若Frame—Sync_Correc t ion量值大於預定最大幀同步修正 值，Smax，則其被限制為Smax，其較佳介於六至十晶片範圍（步 驟720)。Frame_Sync一Correction正值係表示幀同步應被延遲，也 • 就是第一有效路徑較預期為慢被偵測（步驟722)。時序被調整（步 . 驟724)’且該方法終止（步驟725)。？^〇16_8711〇_0〇]^(：1^〇11負值 係表示幀時序應被提前，也就是第一有效路徑較預期為早被偵測 (步驟726)。時序被調整（步驟724)，且該方法終止（步驟725)。若 ❹信號MSP_valid為關閉（步驟714)，則Frame_Sync一C〇rrecti〇n值係 被設定為零’且所有累積器係被重設為零（步驟728)。 針對此處理，遵照廣播頻道之相對幀15相關之計算， Fr*ame-Sync_Correct ion值可被計算及施加至相對幀丨6_2〇區間中 任何處。然而，為了與信號編碼功率（RSCP)量測同步，較佳施加 F]：ame_Sync_Correc t i on 值於相對幀 2 0 開始處。 雖然本發明已說明依據方程式3必須較佳執行累積四次， 醫較佳增量五之幢數，及使用五之較佳幅偏移，但這些值並不預期 受限而可被調整適應操作系統之需要。 雖然本發明特定實施例已被顯示及說明，但只要不背離本發 明範圍，熟練技術人士均可作許多修改及變異。上述提供說明但 不限制任何方式之特定發明。 200952369 【圖式簡單說明】 4 第1圖顯示幀追蹤程序之輸入及輸出塊狀圖； 第2圖顯示第一圖中幀追蹤程序之輸入及輸出更詳細塊狀圖； • 第3圖顯示幀追蹤程序元件之塊狀圖； • 第4圖顯示中間碼(midamble)產生器及相關器塊狀圖； 第5圖顯示被轉移中間碼(midamble)訓練序列之產生； 第6圖顯示依據本發明之幀追蹤程序之處理時線；及 ❹帛職7G ®縣顯雜據本發明之巾貞追雜雜作之流程圖 【主要元件符號說明】 102兩倍時槽區間 104系統紐偶數/奇數指標 106廣播頻道傳送器時間分集指標 108基地台胞元 110幅同步修正信號 200幅追蹤處理器 2〇2 ® 204最有效路徑是否有效指標 206第一有效路徑處理部件 302擷取及分割單元 304、306、308、310 相關器 312、314延遲單元 320、322累積器 400中間碼產生器 15

Claims (1)

1. 200952369 七、申請專利範園： 1.於一多路環境中用於無線通信中的幀追蹤而決定一第一有效路 徑(FSP)的裝置，該裝置包含為： ' 收集一廣播頻道及至少一信號輸入； ， 在該廣播頻道的一中間碼(midamble)附近定義一資料窗. 產生一中間石馬； 經由在資料窗内不同的延遲將已產生中間碼相關至該廣播 ❹道； X、頰 為多個修正值的-預定數量聽該已產生中啊的該相關之 該輸出值累積至該廣播頻道，其中每—修正值由—預定時間相隔； 將來自該等累積的修正值之最大值修正值視為最有效路徑； 比較該最有效路徑的值與一最後雜訊門檻；以及 依據大於或等於該最後雜關檻的該最有效路徑值而調整幢 時序。 、 ❹2.如申請專利範圍第1項的方法，更包含藉由平均該等累積的修正 值而決定一初步雜訊估計。 3. 如申請專利範圍第2項的方法，更包含藉由乘上為—第一預定因 子數倍的該初步雜估計而蚊—初錄朗播。 4. 如申請專利範圍第3項的方法，其找第—舦因子為15。 如申4專利綱f 3獅方法，更包含決定崎算小於該初步雜 訊估計之所有累_修正值的平均所得出的—最後雜訊估計。 16 200952369 6·如申咕專利氣圍第5項的方法，其_該最後雜訊估計由該最後雜 訊估計乘上-第二預定因子而計算得出。 7. 如申请專利範圍第6項的方法，其中當腿—饮―出觀办為關閉 ，時該第一預定因子為1.83，及當BCHjx—diversity為開啟時，該 ， 第二預定因子為2.2。 8. 如申請專利範圍第1項的方法，更包含： 设疋一最有效路徑有效指標如81>—valid)，其中當該最有效 ❹路U於或等於該最後軌門㈣，MSP_valid的值為開啟，當該 最有效路则、_最後軌m MSP_va職值為關閉。 9. 如申请專利範圍第8項的方法，其中當蕭一讀^的值為開啟 時，-幀追蹤調整被執行，當MSp一valid的值為酬時，該巾貞追縱 調整不被執行。 1〇·如申睛專利範圍第1項的方法，其中調整幢追蹤更包含： 辯識一第一有效路程位置； ® 自該第-有效路徑位置減去—預以貞偏移； t自該第一有效路徑位置減去該預定幀偏移的結果為負值 時，提前該巾貞追蹤，及當自該第一有效路徑位置減去該預定幅偏 移的結果為正值時，延遲該幀追縱。 17