DE69815105T2

DE69815105T2 - Mobilstationssynchronisation in einem spreizspektrumnachrichtenübertragunssystem

Info

Publication number: DE69815105T2
Application number: DE69815105T
Authority: DE
Inventors: Erik Dahlman; Maria Gustafsson; Riaz Kawasaki-shi ESMAILZADEH
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2018-06-13
Also published as: BR9816367B1; DE69815105D1; EP0992122B1; CN1123142C; AR018001A1; JP2003037580A; BR9810325A; KR100363668B1; CN1261479A; AU737540B2; AU7947698A; RU2202149C2; JP2001508983A; JP3472773B2; ZA984725B; JP3408545B2; KR20010014261A; BR9810325B1; CA2293305A1; EP0992122A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Spreizspektrumkommunikationssysteme und insbesondere eine Zeitsynchronisation einer Mobilstation mit einer Basisstation in einem Spreizspektrumkommunikationssystem.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Zellulartelefonindustrie hat große Fortschritte bei kommerziellen Operationen in der ganzen Welt getätigt. Ein Wachstum in größeren Metropolen übersteigt die Erwartungen bei weitem und übersteigt eine Systemkapazität. Falls dieser Trend anhält, werden die Effekte des schnellen Wachstums bald auch die kleinsten Märkte erreichen. Das vorherrschende Problem mit Bezug auf ein anhaltendes Wachstum ist es, dass die Kundenbasis sich vergrößert, während die Größe des elektromagnetischen Spektrums, das Zellulardienstbereitstellern zugeordnet ist, unverändert bleibt. Innovative Lösungen sind erforderlich, um diese ansteigenden Kapazitätsbedürfnisse in dem begrenzten verfügbaren Spektrum zu befriedigen, wie auch um einen Service mit hoher Qualität aufrechtzuerhalten und um steigende Preise zu vermeiden.
Gegenwärtig wird ein Kanalzugang hauptsächlich unter Verwendung von Frequency Division Multiple Access (Frequenzunterteilungsvielfachzugriff)(FDMA)- und Time Division Multiple Access (Zeitunterteilungsvielfachzugriff) (TDMA)-Verfahren erzielt. Bei Frequency Division Multiple Access-Systemen ist ein Kommunikationskanal ein einzelnes Funkfrequenzband, auf den die Übertragungsleistung eines Signals konzentriert ist. Bei Time Division Multiple Access-Systemen umfasst ein Kanal einen Zeitschlitz in einer periodischen Abfolge von Zeitintervallen mit der gleichen Funkfrequenz. Obwohl eine zufriedenstellende Leistung durch FDMA- und TDMA-Kommunikationssysteme bereitgestellt wird, tritt allgemein eine Kanalverstopfung aufgrund einer sich vergrößernden Kundenanforderung auf. Demzufolge werden alternative Kanalzugriffsverfahren nunmehr vorgeschlagen, erwogen und implementiert.
Spreizspektrum umfasst ein Kommunikationsverfahren, das kommerzielle Anwendung als ein neues Kanalzugriffsverfahren bei drahtlosen Kommunikationen findet. Spreizspektrumsysteme gibt es seit den Tagen des Zweiten Weltkriegs. Frühe Anwendungen waren vornehmlich militärisch ausgerichtet (mit Bezug auf ein intelligentes Stören und Radar). Es gibt jedoch heute ein vergrößertes Interesse an der Verwendung von Spreizspektrumsystemen in Kommunikationsanwendungen, einschließlich digitalem, zellularem Funk, landgestütztem Mobilfunk und persönlichen Innenbereichs/Außenbereichs-Kommunikationsnetzen.
Spreizspektrum arbeitet mit Bezug auf bekannte TDMA- und FDMA-Kommunikationssysteme recht verschieden. In einem Direktsequenzcodeunterteilungsvielfachzugriff (DS-CMA, Direct Sequence Code Division Multiple Access)-Spreizspektrumtransmitter wird beispielsweise ein digitaler Symbolstrom mit einer Grundsymbolrate auf eine Übertragungssymbolrate (oder Typrate) gespreizt. Diese Spreizoperation umfasst ein Anwenden eines eindeutigen Nutzerdigitalcodes (der Spreizoder Signatursequenz) auf den Symbolstrom, der dessen Symbolrate unter Hinzufügung einer Redundanz erhöht. Die Anwendung umfasst typischerweise ein Multiplizieren des digitalen Symbolstroms mit dem digitalen Code. Die sich ergebenden übertragenen Datensequenzen (Chips) werden dann unter Verwendung eines geeigneten Modulationsverfahrens moduliert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Dieses Ausgangssigna 1. (als Kanal bezeichnet, wie beispielsweise ein Verkehrkanal oder ein Pilotkanal) wird zu anderen ähnlich verarbeiteten (d. h. gespreizten) Ausgangssignalen (Kanälen) für eine Multikanalübertragung über ein Kommunikationsmedium addiert. Die Ausgangssignale von multiplen Nutzern (Kanäle) teilen sich vorteilhafterweise eine Kommunikationsübertragungsfrequenz, wobei die multiplen Signale sowohl im Frequenzbereich als auch im Zeitbereich als aufeinanderliegend erscheinen. Da die angelegten digitalen Codes hinsichtlich des Benutzers eindeutig sind, ist jedoch jedes über die gemeinsam genutzte Kommunikationsfrequenz übermittelte Ausgangssignal auf ähnliche Weise eindeutig und kann durch die Anwendung geeigneter Verarbeitungstechniken am Empfänger von anderen unterschieden werden. Im DS-CDMA- Spreizspektrumempfänger werden die empfangenen Signale demoduliert, und der geeignete Digitalcode für den betreffenden Nutzer wird angelegt (d. h. multipliziert oder abgebildet), um die Codierung zu entspreizen oder von dem erwünschten übertragenen Signal zu entfernen und um zur Grundsymbolrate zurückzukehren. Wenn dieser digitale Code an andere übertragene und empfangene Signale angelegt wird, ergibt sich jedoch kein Entspreizen, da die Signale ihre Chiprate beibehalten. Der Entspreizbetrieb umfasst somit effektiv einen Korrelationsvorgang, der das empfangene Signal mit dem geeigneten digitalen Code vergleicht.
Bevor irgendeine Funkfrequenzkommunikation oder Informationsübertragung zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation des Spreizspektrumkommunikationssystems stattfinden kann, muss die Mobilstation den Zeitbezug zu Basisstation finden und sich darauf synchronisieren. In einem Direktsequenzcodeunterteilungsvielfachzugriff-Spreizspektrum-Kommunikationssystem muss die Mobilstation beispielsweise Abwärtsverbindungs-Chipgrenzen, Symbolgrenzen und Rahmengrenzen dieses Zeitvorgabebezugstaktes finden. Die hinsichtlich dieses Synchronisationsproblems implementierte allgemeinste Lösung ist es, dass die Basisstation periodisch (mit einer Wiederholungsperiode T_p) auf einem Pilotkanal übermittelt, und die Mobilstation einen erkennbaren Pilotcode c _p der Länge N_p Chips erkennt und verarbeitet, wie in 1 gezeigt. In einem CDMA-Kommunikationssystemtyp verwendet jede Basisstation einen verschiedenen bekannten Pilotcode, ausgewählt aus einem Satz von verfügbaren Pilotcodes. In einem anderen CDMA-Kommunikationssystemtyp, wie dem durch die US 5 416 797 beschriebenen, verwendet jede Basisstation den gleichen Pilotcode, wobei Unterschiede zwischen Basisstationen über die Verwendung von unterschiedlichen Phasen für die Übertragungen identifiziert werden.
Beim Spreizspektrumempfänger der Mobilstation werden die empfangenen Signale demoduliert und an einen an den Pilotcode (die Pilotcodes) angepassten Filter angelegt. Es versteht sich jedoch natürlich, dass alternative Erfassungsverfahren, wie beispielsweise eine Gleitkorrelation, für eine Pilotcodeverarbeitung angewendet werden können. Die Ausgabe des angepassten Filters weist Spitzen zu Zeitpunkten auf, die den Empfangszeitpunkten des periodisch übermittelten Pilotcodes entsprechen. Aufgrund der Effekte einer Multipfadausbreitung können mehrere Spitzen bezüglich einer einzelnen Pilotcodeübertragung erfasst werden. Aus einer Verarbeitung dieser empfangenen Spitzen auf bekannte Weise kann ein Zeitbezug mit Bezug auf die übertragende Basisstation aufgefunden werden, mit einer Ambiguität (Mehrdeutigkeit), die gleich der Wiederholungsperiode T_p ist. Falls die Wiederholungsperiode gleich der Rahmenlänge ist, dann kann dieser Zeitbezug für eine Rahmensynchronisation der Mobilstations- und Basisstationskommunikationsoperationen verwendet werden.
Während irgendeine Länge von N_p Chips für den übertragenen Pilotcode c _pausgewählt werden kann, ist aus praktischen Gründen die Länge N_p von Chips durch die Komplexität des angepassten Filters begrenzt, der im Mobilstationsempfänger implementiert ist. Zur gleichen Zeit ist es wünschenswert, die Momentanspitzenleistung
der Pilotcodesignal-/Kanalübertragungen zu begrenzen, um keine hohe Momentaninterferenz mit anderen Spreizspektrumübermittlungssignalen/-kanälen zu bewirken. Um eine ausreichende mittlere Leistung mit Bezug auf die Pilotcodeübertragungen mit einer gegebenen bestimmten Chiplänge N_p zu erlangen, kann es im CDMA-Kommunikationssystem notwendig werden, eine Pilotcodewiederholungsperiode T_p zu verwenden, die kürzer als die Rahmenlänge T_f für den Pilotkanal ist, wie in 2 veranschaulicht.
Ein weiterer Grund für die Übertragung von mehrfachen Pilotcodes c _p mit einer einzigen Rahmenlänge T_f ist es, eine Zwischenfrequenz-Abwärtsverbindungssynchronisation im komprimierten Modus zu unterstützen, wie es dem Fachmann bekannt ist. Bei einer Kompressionmodusverarbeitung wird eine Abwärtsverbindungssynchronisation auf einer gegebenen Trägerfrequenz nur während eines Teils eines Rahmens durchgeführt, statt während (über) des gesamten Rahmens. Es ist dann mit nur einem Pilotcode c _p pro Rahmen möglich, dass die Kompressionsmodusverarbeitung ein Erfassen des Pilotcodes über eine wesentliche Zeitperiode vollständig verfehlen könnte. Durch ein Übertragen von mehrfachen Pilotcodes c _p während eines jeden Rahmens gibt es multiple Möglichkeiten pro Rahmen für eine Kompressionsmodusverarbeitungserfassung, und mindestens eine Pilotcodeübertragung wird erfasst werden können.
Es gibt jedoch einen Nachteil mit Bezug auf einen Empfang und eine Synchronisation, die mit multiplen Pilotcode-c _p-Übertragung in einer einzelnen Rahmenlänge T_f festgestellt wird. Wiederum werden die empfangenen Signale demoduliert und an einen Filter (oder Korrelator) angelegt, der an den bekannten Pilotcode angepasst ist. Die Ausgabe des angepassten Filters hat Spitzen zu Zeitpunkten, die Empfangszeiten des periodisch übertragenen Pilotcodes entsprechen. Von einer Verarbeitung dieser Spitzen kann ein Zeitbezug für die übertragende Basisstation bezüglich der Pilotcodewiederholungsperiode T_p auf die im Stand der Technik hinlänglich bekannte Weise aufgefunden werden. Dieser Zeitbezug ist jedoch mit Bezug auf die Rahmenzeitvorgabe mehrdeutig und liefert somit nicht ausreichende Information, um die Basis/Mobilstationrahmensynchronisation mit dem Zeitbezug zu ermöglichen. Mehrdeutig bedeutet, dass die Begrenzung des Rahmens (d. h. seine Synchronisation) aus den erfassten Pilotcodespitzen alleine nicht identifiziert werden kann. Somit gibt es in Verbindung mit der Übertragung multipler Pilotcodes c _p innerhalb einer einzelnen Rahmenlänge T_f eine Notwendigkeit für ein Verfahren zur Bestimmung einer Rahmensynchronisation.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jeder Rahmen einer Basisstationsübertragung in einem Spreizspektrumkommunikationssystem bezüglich eines Pilotkanals ist in eine Vielzahl von Synchronisationsschlitzen aufgeteilt. Jeder dieser Synchronisationsschlitze enthält einen mit einem vorgegebenen Zeitversatz bezüglich zur Schlitzbegrenzung übermittelten Pilotcode c _p. Mindestens einer der Synchronisationsschlitze enthält weiter einen Rahmensynchronisationscode c _s, der mit einem vorgegebenen Zeitversatz bezüglich entweder der Schlitzbegrenzung oder dem zugeordneten Pilotcode c _p übermittelt wird. Der Pilotcode c _p und der Rahmensynchronisationscode c _s sind vorzugsweise nicht überlappend. In Fällen, in denen multiple Rahmensynchronisationscodes c _s übermittelt werden (bspw. einer pro Synchronisationsschlitz), sind die Rahmensynchronisationscodes für jeden Schlitz in einem Rahmen eindeutig, werden jedoch in jedem Rahmen wiederholt. Darüber hinaus sind die multiplen Rahmensynchronisationscodes c _s vorzugsweise wechselseitig orthogonal und vorzugsweise orthogonal zum Pilotcode c _p.
Um Synchronisationsinformation zu erhalten, identifiziert eine Mobilstation zuerst eine Pilotcodezeitvorgabe durch Anlegen eines c _p-angepassten Filters an ein Empfangssignal und durch ein Identifizieren von Spitzen. Aus diesen Spitzen kann ein Zeitbezug mit Bezug auf die Synchronisationsschlitzbegrenzungen unter Verwendung des bekannten Zeitversatzes zwischen dem Pilotcode und der Synchronisationsschlitzbegrenzung aufgefunden werden. Während dieser Zeitbezug hinsichtlich einer Rahmenzeitvorgabe mehrdeutig ist, weist eine Kenntnis der Synchronisationsschlitzbegrenzungen indirekt auf den Ort des Rahmensynchronisationscodes c _s in dem Synchronisationsschlitz. Die Mobilstation korreliert dann weiter den Satz von bekannten Rahmensynchronisationscodes c _s mit dem empfangenen Signal am Ort eines Rahmensynchronisationscodes. Da sowohl der Zeitversatz eines jeden Rahmensynchronisationscode (einer oder mehrere)-c _s-Ortes mit Bezug auf die Schlitzbegrenzung als auch die Position der Schlitzbegrenzung relativ zur Rahmenbegrenzung bekannt sind, ist, sobald eine Korrelationsübereinstimmung an dem Ort gefunden ist, die Begrenzung des Rahmens relativ dazu (und damit die Rahmensynchronisation) auch bekannt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständigeres Verständnis des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen erhalten werden:
1, vorhergehend beschrieben, veranschaulicht in einem Diagramm ein bekanntes Pilotkanalsignalübertragungsformat in einem Direktsequenzcodeunterteilungsvielfachzugriff (DS-CDMA)-Kommunikationssystem;
2, vorhergehend beschrieben, veranschaulicht in einem Diagramm ein alternatives bekanntes Pilotkanalsignalübertragungsformat in einem Direktsequenzcodeunterteilungsvielfachzugriff-Kommunikationssystem;
3 veranschaulicht in einem Diagramm ein Pilotkanalsignalübertragungsformat in einem Direktsequenzcodeunterteilungsvielfachzugriff-Kommunikationssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
4 veranschaulicht in einem Flussdiagramm einen durch eine Mobilstation durchgeführten Prozess beim Erlangen eines Basisstationszeitbezugs aus einer Verarbeitung einer Pilotkanalübertragung in dem Format von 3;
5 veranschaulicht in einem Flussdiagramm einen durch eine Mobilstation durchgeführten Prozess beim Auffinden einer Rahmenzeitvorgabe (Begrenzung) in dem Prozess von 4.
6 veranschaulicht in einem Diagramm ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Pilotkanalsignalübertragungsformats in einem Direktsequenzcodeunterteilungsvielfachzugriff-Kommunikationssystem;
7 veranschaulicht in einem Flussdiagramm einen durch eine Mobilstation durchgeführten Prozess beim Erlangen eines Basisstationszeitbezugs aus einer Verarbeitung einer Pilotkanalübertragung in dem alternativen Format von 6; und
8 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Spreizspektrum-Kommunikationssystempfängers.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nunmehr auf 3 Bezug genommen, in der ein Diagramm gezeigt ist, das ein Pilotkanalsignalübertragungsformat in einem Spreizspektrumkommunikationssystem (wie bspw. ein Direktsequenzcodeunterteilungsvielfachzugriff-Kommunika tionssystem) in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt. Jeder Rahmen mit einer Länge T_f einer Pilotkanalübertragung ist in eine Vielzahl (Anzahl M) von Synchronisationsschlitzen s_o, s₁, ..., s_M–1 unterteilt. Die Länge eines jeden Synchronisationsschlitzes s ist gleich einer Pilotcodewiederholungsperiode T_p. Ein jeder der Synchronisationsschlitze enthält einen Pilotcode c _p und einen Rahmensynchronisationscode c _s. Der Pilotcode ist der gleiche in jedem Synchronisationsschlitz und über die sich wiederholenden Rahmen. Der Pilotcode c _p und der Rahmensynchronisationscode c _s sind vorzugsweise nicht überlappend. Mit der Übertragung von mehreren (Anzahl M) Rahmensynchronisationscodes c _s,o , c _s,1, ..., c _s,M–1 (einer pro Synchronisationsschlitz s_o, s₁, ..., s_M–1) , sind die Rahmensynchronisationscodes für jeden Schlitz in einem Rahmen eindeutig und werden in jedem Rahmen wiederholt. Darüber hinaus sind die mehrfachen Rahmensynchronisationscodes c _s,o, c_s,1, ..., c_s,M–1 vorzugsweise wechselseitig orthogonal und vorzugsweise orthogonal zum Pilotcode. Der Pilotcode c _p weist einen bekannten Zeitversatz t₁ mit Bezug auf eine Begrenzung 30 des Begrenzungsschlitzes auf. Der Rahmensynchronisationscode c_s weist einen bekannten Zeitversatz t₂ mit Bezug auf seinen zugehörigen Pilotcode c_p auf und einen bekannten Zeitversatz t₃ mit Bezug auf die Begrenzung 30 des Synchronisationsschlitzes. Darüber hinaus weisen die Synchronisationsschlitze eine bekannte Position relativ zu einer Rahmenbegrenzung 34 auf.
Es wird nunmehr auf 4 Bezug genommen, in der ein Flussdiagramm gezeigt ist, das einen Prozess veranschaulicht, der durch eine Mobilstation beim Auffinden eines Basisstationszeitbezugs aus einer Verarbeitung eines empfangenen Signals mit dem Pilotkanalsignalübertragungsformat von 3 durchgeführt wird. In Schritt 10 empfängt die Mobilstation ein Signal. Als nächstes verarbeitet im Schritt 12 die Mobilstation das empfangene Signal s, um die Pilotcode-c _p-Zeitvorgabe zu finden (d. h. den Ort der Synchronisations schlitze). Dieser Prozess findet in Übereinstimmung mit dem angepassten Filter oder den Korrelationsprozeduren, oben erwähnt, statt, wie es im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Aus der aufgefundenen Pilotcode-c _p-Zeitvorgabe identifiziert die Mobilstation als nächstes im Schritt 14 den Ort (die Orte) des/der enthaltenen Rahmensynchronisationscode(s) c _s (in Schritt 14). Diese Identifikation des Rahmensynchronisationscode-c _s-Ortes folgt natürlich der Verwendung des bekannten Zeitversatzes t₂, wie in 3 veranschaulicht, sobald der Ort der Synchronisationsschlitze (Pilotcodes c _p) aufgefunden ist. Die Mobilstation verarbeitet dann den Rahmensynchronisationscode (die Codes) c _s (Schritt 16) mit dem empfangenen Signal s an den Synchronisationsschlitzorten, um die Rahmenzeitvorgabe (d. h. die Rahmenbegrenzung) aufzufinden unter Verwendung des Zeitversatzes t₂ und/oder des Zeitversatzes t₃, wie auch der bekannten Position der Synchronisationsschlitzbegrenzung 30 bezüglich der Rahmenbegrenzung 34.
Es wird nun auf 5 Bezug genommen, in der ein Flussdiagramm gezeigt ist, das einen durch eine Mobilstation beim Auffinden einer Rahmenzeitvorgabe (Begrenzung) in dem Prozess von 4 (Schritt 16) durchgeführten Prozess veranschaulicht. Ein Rahmensynchronisationscodeort ist bereits aus Schritt 14 von 4 bekannt. Ein Abschnitt des empfangenen Signals s an einem identifizierten Rahmensynchronisationscodeort (aufgefunden unter Verwendung des Zeitversatzes t₂) wird dann im Schritt 20 mit dem Satz von möglichen autorisierten Rahmensynchronisationscodes c _s,o, c _s,i, ..., c_s,M–1 korreliert. Dieser Operationsschritt kann mathematisch wie folgt dargestellt werden: Ri = |❬s, c s,i❭ (1) wobei: 0 ≤ i ≤ M–1 (d. h. über die M Synchronisationsschlitze s) und ❬a,b❭ bezeichnet die Korrelationsoperation.
Als nächstes bestimmt in Schritt 22 der Prozess die Position, innerhalb des Rahmens, des Abschnitts des empfangenen Signals s an dem identifizierten Ort, bezüglich sowohl der Schlitzbegrenzung 30 als auch der Rahmenbegrenzung 34. In Übereinstimmung mit dieser Operation, falls R_i ein Maximum aufweist, wenn i = n, wird angenommen, dass der Abschnitt des empfangenen Signals s an dem identifizierten Ort in dem n-ten Synchronisationsschlitz s des Rahmens am Zeitversatz t₃ positioniert ist. Dann wird im Schritt 24 die Rahmenzeitvorgabe (Begrenzung) aufgefunden, da die Position des Abschnitts des empfangenen Signals s, identifiziert als innerhalb der n-ten Synchronisationsschlitz-s-Begrenzung 30 relativ zur Rahmenbegrenzung 34, bekannt ist.
Die Korrelationsoperation des Schritts 20 kann über mehrere Synchronisationsschlitzintervalle aufeinanderfolgender Synchronisationsschlitze durchgeführt werden. Dieser operative Schritt kann mathematisch durch das Folgende dargestellt werden:
wobei: 0 ≤ i ≤ M–1 (d. h. über die M Synchronisationsschlitze s); s _j Abschnitte des empfangenen Signals sind, an identifizierten Rahmensynchronisationscodeorten aufeinanderfolgender Synchronisationsschlitze; L die Anzahl von Rahmensynchronisationscodeintervallen ist; und
❬a,b? die Korrelationsoperation zwischen dem empfangenen Signal s innerhalb des j-ten Rahmensynchronisationscodeintervalls und dem (i + j)-ten (modM)-Rahmensynchronisationscode (der Codes) c _s bezeichnet.
Als nächstes bestimmt in Schritt 22 der Prozess die Position, innerhalb des Rahmens, des Abschnitts des empfangenen Signals s an der identifizierten Stelle. In Übereinstimmung mit dieser Operation, falls R_i ein Maximum aufweist, falls i = n, wird angenommen, dass der Abschnitt des empfangenen Signals s an der identifizierten Stelle im ersten Intervall (j = 0) innerhalb des n-ten Synchronisationsschlitzes s des Rahmens am Zeitversatz t₃ positioniert ist. Dann wird im Schritt 24 die Rahmenzeitvorgabe (Begrenzung) gefunden, da die Position des Abschnitts des empfangenen Signals s, identifiziert als innerhalb der n-ten Synchronisationsschlitz-s-Begrenzung 30 positioniert, bezüglich der Rahmenbegrenzung 34 bekannt ist.
Ein vollständigeres Verständnis des in 4 und 5 implementierten Prozesses kann mit Bezug auf ein spezielles Beispiel erhalten werden. Demzufolge wird nunmehr Bezug wiederum auf 3 genommen. Die Operation von Schritt 12 legt einen c _p-angepassten Filter oder eine Korrelation an das empfangene Signal an. Die aus dieser Filterung aufgefundenen Spitzen identifizieren Synchronisationsschlitzgrenzen 30 unter Verwendung des bekannten Zeitversatzes t₁. Sobald diese Schlitzbegrenzungen 30 bekannt sind und unter der Voraussetzung der Kenntnis des implementierten Typs von Pilotkanalformatierung ist der Ort 32 des enthaltenen Rahmensynchronisationscodes (der Codes) c _s ebenso bekannt (Schritt 14), unter Verwendung des bekannten Zeitversatzes t₂. Als nächstes wird die Korrelationsoperation von Schritt 20 unter Verwendung von entweder der Gleichung (1) oder der Gleichung (2) durchgeführt, um einen Abschnitt des empfangenen Signals s an einer bestimmten der identifizierten Rahmencodeorte 32' mit einem des Satzes von möglichen autorisierten Rahmensynchronisationscodes c _s,o, c _s,1, c _s,M–1, anzupassen. Aus dieser Anpassung wird eine entsprechende bestimmte Schlitzbegrenzung 30' identifiziert (Schritt 22), unter Verwendung des bekannten Zeitversatzes t₃. Sobald diese spezielle Schlitzbegrenzung 30' bekannt ist und bei gegebener Kenntnis des angepassten Rahmensynchronisationscodeorts in einem gegebenen Schlitz innerhalb des Rahmens, wird die Rahmenbegrenzung 34 identifiziert (Schritt 24).
Es wird nunmehr auf 6 Bezug genommen, in der ein Diagramm gezeigt ist, das ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Pilotkanalübertragungsformats in einem Direktsequenzcodeunterteilungsvielfachzugriff-Kommunikationssystem zeigt. Jeder Rahmen mit einer Länge Tf einer Pilotkanalübertragung ist in eine Vielzahl (Anzahl M) von Synchronisationsschlitzen s₀, s₁, ..., s_M–1 unterteilt. Die Länge eines jeden Synchronisationsschlitzes s ist gleich einer Pilotcodewiederholungsperiode T_p. Jeder der Synchronisationsschlitze enthält einen Pilotcode c _p. Der Pilotcode ist der gleiche in jedem Synchronisationsschlitz und über die wiederholten Rahmen. Einer der Synchronisationsschlitze s, beispielsweise ein erster der Schlitze s₀, wie veranschaulicht, ist im Rahmen weiter dazu bestimmt, einen Rahmensynchronisationscode c _s zu enthalten. Der Pilotcode c _p und der Rahmensynchronisationscode c _s sind vorzugsweise nicht überlappend. Der Pilotcode c _p weist einen bekannten Zeitversatz t₁ mit Bezug auf eine Begrenzung 30 des Synchronisationsschlitzes auf. Der Rahmensynchronisationscode c _s weist einen bekannten Zeitversatz t₂ mit Bezug auf den Pilotcode c _p auf und einen bekannten Zeitversatz t₃ mit Bezug auf die Begrenzung 30 des Synchronisationsschlitzes. Darüber hinaus weisen die Synchronisationsschlitze und insbesondere der bestimmte Synchronisationsschlitz eine bekannte Position bezüglich einer Rahmenbegrenzung 34 auf.
Es wird nunmehr auf 7 Bezug genommen, in der ein Flussdiagramm gezeigt ist, das einen Prozess veranschaulicht, der durch eine Mobilstation beim Erlangen eines Basisstationszeitbezugs aus einer Verarbeitung eines Empfangssignals mit dem Pilotkanalübertragungsformat von 6 durchgeführt wird. In Schritt 40 empfängt die Mobilstation das Pilotkanalsignal. Als nächstes verarbeitet im Schritt 42 die Mobilstation das empfangene Signal, um die Pilotcode-c _p- Zeitvorgabe (d. h, die Orte von Synchronisationsschlitzen) zu finden. Dieser Prozess verläuft in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Prozeduren, ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt und verwendet Kenntnis des Zeitversatzes t₁. Aus der aufgefundenen Ailotcode-c _p-Zeitvorgabe kennt die Mobilstation die Pilotcodewiederholungsperiode T_p. Als nächstes werden im Schritt 44 M Intervalle des empfangenen Signals s, entsprechend den möglichen Rahmensynchronisationscodeorten, identifiziert innerhalb der Synchronisationsschlitze s, aufgefunden aus der bekannten Pilotcodewiederholungsperiode T_p, mit dem autorisierten Rahmensynchronisationscode c _s korreliert. Dieser Operationsschritt kann mathematisch wie folgt repräsentiert werden: Ri = |❬s i,c s❭| (3) wobei: 0 ≤ i ≤ M–1 (d. h. über die M Intervalle); und ❬a,b❭ die Korrelationsoperation bezeichnet.
Als nächstes wird im Schritt 46 die Rahmenzeitvorgabe (Begrenzung) aufgefunden. In Übereinstimmung mit dieser Operation, falls R_i ein Maximum aufweist, wenn i = n, wird angenommen, dass der n-te Abschnitt des empfangenen Signals s an dem Synchronisationsschlitz s in dem für den Rahmensynchronisationscode bestimmten Rahmen (d. h, dem ersten Schlitz s₀ in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel) positioniert ist. Eine Rahmenzeitvorgabe (Begrenzung) wird dann aufgefunden, da die relative Position des bestimmten Synchronisationsschlitzes zur Rahmenbegrenzung bekannt ist.
Ein vollständigeres Verständnis des in 7 implementierten Prozesses kann mit Bezug auf ein bestimmtes Beispiel erlangt werden. Demzufolge wird nunmehr wiederum Bezug auf 6 genommen. Die Operation von Schritt 42 wendet einen c _p-angepassten Filter auf das empfangene Signal an. Die aus dieser Filterung aufgefundenen Spitzen identifizieren Identifikationsschlitzbegrenzungen 30 unter Verwendung des bekannten Versatztes t₁. Sobald diese Schlitzbegrenzungen 30 bekannt sind und unter gegebener Kenntnis des implementierten Pilotkanalformatierungstyps (d. h. Zeitversatz t₂ und Rahmencodeposition), wird der enthaltene Rahmensynchronisationscode c _s aufgefunden, unter Verwendung der Korrelationsoperation von Schritt 44 und Gleichung (3), was aufeinanderfolgende Abschnitte des empfangenen Signals s an den M Kandidatorten 32 für Rahmensynchronisationscodes innerhalb des identifizierten Schlitzes mit dem autorisierten Rahmensynchronisationscode c _s in Übereinstimmung (match) bringt. Sobald der Rahmensynchronisationscodeort 32 bekannt ist und unter gegebener Kenntnis des angepassten Orts innerhalb des Rahmens (z. B. Zeitversatz t₃ im ersten Synchronisationsschlitz, wie gezeigt), wird die Rahmenbegrenzung 34 identifiziert (Schritt 46).
Es wird nunmehr auf 8 Bezug genommen, in der ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Spreizspektrum-Kommunikationssystemempfängers 50 gezeigt ist. Eine Empfangsantenne 52 sammelt die Signalenergie einer übermittelten modulierten Spreizdatensequenz auf und führt diese Energie zu einem Funkempfänger 54. Der Empfänger 54 verstärkt, filtert, mischt und wandelt analog-zu-digital um, wie erforderlich, um das empfangene Funksignal in ein Basisbandsignal umzuwandeln. Das Basisbandsignal wird normalerweise mindestens einmal pro Chipperiode abgetastet und kann in einem Pufferspeicher (nicht gezeigt) gespeichert werden oder auch nicht.
Die Basisbandsignale werden zu einer Vielzahl von Verkehrskanalkorrelatoren 56 geführt (die eine RAKE-Empfängerkonfiguration implementieren). Die Betriebsfunktion der Korrelatoren 56 wird manchmal als Entspreizen bezeichnet, da die Korrelation kohärent die multiplen gespreizten Datenwerte zurück in einen einzelnen Informationswert kombiniert, wenn eine gegebene Entspreizsequenz hinsichtlich der empfangenen Abtastsequenz richtig zeitbezogen ausgerichtet ist. Die ausgegebenen Korrelationen werden einem oder mehreren Detektoren 58 bereitgestellt, die den ursprünglichen Informationsdatenstrom reproduzieren. Die verwendete Detektorform hängt von den Eigenschaften des Funkkanals und Komplexitätsbeschränkungen ab. Eine Kanalschätzung und kohärente RAKE-Kombinierung oder eine Differenzialerfassung und -kombinierung kann enthalten sein, wie erforderlich.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung werden Basisbandsignale zu einem Pilotcodesucher 60 geführt, der speziell für eine Pilotkanalverarbeitung ausgelegt ist. Der Pilotcodesucher 60 verarbeitet das Basisbandsignal, um die Pilotcode-C _p-Zeitvorgabe aufzufinden, unter Verwendung bekannter Tätigkeiten eines Anlegens eines C _p-angepassten Filters, identifiziert Spitzen und ortet einen Zeitbezug mit Bezug auf Basisstationsübertragungen und identifiziert dann den Ort (die Orte) des enthaltenen Rahmensynchronisationscodes (der Codes) C _s aus dem Pilotcode-C _p-Ort. Diese Information wird dann zu einem Informationscodesucher 62 geführt, der die spezielle Pilotkanalverarbeitung der vorliegenden Erfindung implementiert, durch ein daraus Bestimmen der Rahmenzeitvorgabe (d. h. der Rahmenbegrenzung). Der Betrieb des Pilotcodesuchers 60 und des Synchronisationscodesuchers 62 sind durch die Flussdiagramme von den 4, 5 und 7 definiert, wie auch durch die Gleichungen (1), (2) und (3). Der Pilotkanalrahmen und die Schlitzzeitvorgabe-/Synchronisationsinformation, erzeugt durch den Pilotcodesucher 60 und den Synchronisationscodesucher 62, wird dann durch die Verkehrskanalkorrelatoren 56 und den Detektor 58 bei der Reproduktion und Verarbeitung des ursprünglichen Informationsdatenstroms verwendet.
Obwohl Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht wurden und in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung veranschaulicht wurden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern für verschiedenartige Umänderungen, Abwandlungen und Austauschungen geeignet ist, ohne von der durch die folgenden Ansprüche ausgeführten und definierten Erfindung abzuweichen.

Claims

Ein Format für eine Code Division Multiple Access Pilotkanalübertragung, umfassend: einen Wiederholungsrahmen mit einer Vielzahl von Synchronisationsschlitzen mit einer Schlitzperiode S₀ und einer bekannten Position relativ zu einer Rahmenbegrenzung (34); einen Pilotcode C _P, der während einer Pilotcodeperiode Np in jedem Synchronisationsschlitz des Wiederholungsrahmens wiederholt wird, und der einen bekannten Zeitversatz (t1) mit Bezug auf die Begrenzung (30) des Synchronisationsschlitzes aufweist, wobei die Pilotcodeperiode N_p kürzer als die Schlitzperiode S₀ ist; und einen Rahmensynchronisationscode C _S in mindestens einem der Syncronisationsschlitze des Wiederholungsrahmens, mit einem bekannten Zeitversatz (t2) mit Bezug auf einen zugeordneten Pilotcode, oder einem bekannten Zeitversatz (t3) mit Bezug auf die Begrenzung (30) des Synchronisationsschlitzes, und wobei die Synchronisationsperiode N_S kürzer als die Schlitzperiode S₀ ist, um eine Rahmenzeitvorgabe des Wiederholungsrahmens zu erfassen.
Das Format nach Anspruch 1, wobei der Pilotcode C _P und der Rahmensynchronisationscode C _S zeitlich nicht überlappen (3).
Das Format nach Anspruch 1, wobei die Rahmensynchronisationscodes C _S, falls in mehr als einem der Synchronisationsschlitze, für jeden Synchronisationsschlitz eindeutig sind und in jedem Rahmen wiederholt werden.
Das Format nach Anspruch 3, wobei der Pilotcode C _P und die einzelnen der Rahmensynchronisationscodes zeitlich nicht überlappen.
Das Format nach Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Rahmensynchronisationscodes gegeneinander orthogonal ist.
Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Signals einschließlich eines Pilotkanals, um eine Zeitvorgabesynchronisationsinformation zu erlangen, wobei das Signal einen Wiederholungsrahmen enthält, der in eine Vielzahl von Synchronisationsschlitzen aufgeteilt ist, mit einer Schlitzperiode S₀ und einer bekannten Position relativ zu einer Rahmenbegrenzung (34), wobei jeder Schlitz einen Pilotcode C _P mit einer Pilotcodedauer N_P und einen bekannten Zeitversatz (t1) mit Bezug auf die Begrenzung (30) des Synchronisationsschlitzes aufweist, und wobei mindestens ein Schlitz einen Rahmensynchronisationscode C _S einschließt, mit einer Synchronisationscodedauer N_S und einen bekannten Zeitversatz (t2) mit Bezug auf einen zugeordneten Pilotcode, oder einen bekannten Zeitversatz (t3) mit Bezug auf die Begrenzung (30) des Synchronisationscodes, wobei die Pilotcodedauer N_P und die Synchronisationscodedauer N_S kürzer als die Schlitzperiode S₀ sind, die Schritte umfassend: Korrelieren eines empfangenen Signals zum Pilotcode C _P, um Synchronisationsschlitzorte aufzufinden; und Korrelieren eines Abschnitts des empfangenen Signals, der dem gefundenen Synchronisationsschlitz entspricht, mit dem Rahmensynchronisationscode C _S, um Rahmensynchronisations-Zeitvorgabeinformation aufzufinden.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Schritt zur Korrelation den Schritt umfasst, den Rahmensynchronisationscode C _S mit einem Ortsabschnitt des empfangenen Signals abzugleichen, entsprechend einem jeden der Vielzahl von aufeinanderfolgend aufgefundenen Synchronisationsschlitzorte im Wiederholungsrahmen.
Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Rahmensynchronisationscodes zueinander orthogonal ist.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Schritt zum Korrelieren weiter den Schritt umfasst, die Rahmensynchronisationszeitvorgabeinformation aus einer bekannten relativen Position im Wiederholungsrahmen mit Bezug auf den Rahmensynchronisationscode C _S zu identifizieren.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Pilotcode C _P und der Rahmensynchronisationscode C _S zeitlich nicht überlappen.
Eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Code Division Multiple Access Signals, einschließlich eines Pilotkanals, um Zeitvorgabesynchronisationsinformation zu erlangen, umfassend: einen Empfänger zum Empfangen eines Signals einschließlich eines Wiederholungsrahmens, der in eine Vielzahl von Synchronisationsschlitzen mit einer Periode S₀ und einer bekannten Position relativ zu einer Rahmenbegrenzung (34) aufgeteilt ist, wobei jeder Schlitz einen Pilotcode C _P mit einer Dauer N_P und einen bekannten Zeitversatz (t1) mit Bezug auf die Begrenzung (30) des Synchronisationsschlitzes aufweist, und wobei mindestens ein Schlitz einschließlich eines Rahmensynchronisationscodes C _S eine Dauer N_S und einen bekannten Zeitversatz (t2) mit Bezug auf einen zugeordneten Pilotcode, oder einen bekannten Zeitversatz (t3) mit Bezug auf die Begrenzung (30) des Synchronisationsschlitzes aufweist, wobei die Pilotcodedauer N_P und die Synchronisationscodedauer NS kürzer als die Synchronisationsschlitzperiode S₀ sind; und einen Pilotkanalsucher, der mit dem Empfänger verbunden ist, um einen Pilotkanalabschnitt des Signals zu empfangen, wobei der Sucher betrieben wird, einen empfangenen Pilotkanalabschnittcode C _P zu korrelieren, um Synchronisationsschlitzorte aufzufinden, und um einen Abschnitt des empfangenen Pilotkanals in Entsprechung zu dem gefundenen Synchronisationsschlitz mit dem Rahmensynchronisationscode C _S zu korrelieren, um Rahmensynchronisationszeitvorgabeinformation aufzuffinden .
Die Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Sucherbetrieb weiter den Rahmensynchronisationscode C _S mit einem Abschnitt des empfangenen Signals in Entsprechung zu einem jeden der Vielzahl von aufgefundenen aufeinander folgenden Synchronisationsschlitzen im Wiederholungsrahmen abgleicht.
Die Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Rahmensynchronisationscode C _S, falls in mehr als einem der Synchronisationsschlitze vorhanden, pro Synchronisationsschlitz eindeutig ist, und wobei der zweite Schritt zum Korrelieren einen Schritt umfasst, die Vielzahl von Rahmensynchronisationscodes mit dem Abschnitt des empfangenen Signals in Entsprechung eines jeden Synchronisationsschlitzes abzugleichen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Rahmensynchronisationscodes zueinander orthogonal sind.
Die Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Sucherbetrieb weiter die Rahmensynchronisationszeitvorgabeinformation aus einer bekannten relativen Position im Wiederholungsrahmen in Bezug auf den Rahmensynchronisationscode C _S identifiziert.
Die Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Pilotcode C _P und der Rahmensynchronisationscode C _S zeitlich nicht überlappen.