專利名稱：移動(dòng)無線接收機(jī)與無線信號的幀結(jié)構(gòu)同步的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)無線接收機(jī)與從多個(gè)基站中的一個(gè)確定基站中獲得的無線信號的幀結(jié)構(gòu)同步的方法，以及涉及適合于移動(dòng)無線接收機(jī)的幀同步設(shè)備。
為了移動(dòng)無線系統(tǒng)的運(yùn)行，在基站和移動(dòng)站之間時(shí)間上的同步是必需的。對此區(qū)分二種形式的同步頻率同步和幀同步。本發(fā)明僅僅涉及幀同步。在下行鏈路上，也就是說從基站(發(fā)射機(jī))到移動(dòng)站(接收機(jī))實(shí)現(xiàn)幀同步。幀同步表明，移動(dòng)站在接收的無線信號中識(shí)別(也就是說時(shí)間上正確地獲得)發(fā)送的數(shù)據(jù)流的(在基站中通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)則預(yù)定的)幀結(jié)構(gòu)，由此在移動(dòng)站中使不僅接收的數(shù)據(jù)符號的關(guān)于幀的處理而且必須發(fā)送的無線信號的時(shí)間正確(也就是說與基站同步的)幀形成成為可能。
從P.Jung的著作“數(shù)字移動(dòng)無線系統(tǒng)的分析與布局”，斯圖加特，B.G.Teubner，1997，236-237頁中已經(jīng)公開了，借助于所謂的、由基站以有規(guī)則的重復(fù)發(fā)出的“同步脈沖串”執(zhí)行移動(dòng)站的幀同步。
在CDMA(碼分多址)系統(tǒng)中建議，為了獲得幀同步應(yīng)用一個(gè)由所有基站共同使用的同步信道。每個(gè)基站以持續(xù)的重復(fù)在有用信號的每個(gè)幀期間在同步信道內(nèi)剛好發(fā)出一個(gè)對于基站表征的、包括預(yù)定數(shù)目N個(gè)幀同步代碼的序列。對于所有基站相同的幀持續(xù)時(shí)間以及由不同基站發(fā)出的不同序列對于移動(dòng)站是已知的。移動(dòng)站從一個(gè)任意開始時(shí)刻借助于經(jīng)過幀持續(xù)時(shí)間檢測的、具有全部已知序列并具有全部N個(gè)循環(huán)偏移的幀同步代碼與幀相關(guān)，并且接著以最大相關(guān)性確定(也許循環(huán)偏移的)序列，這樣移動(dòng)站獲得由一個(gè)確定基站發(fā)出的有用信號的幀的時(shí)間狀況。達(dá)到最大相關(guān)的序列一方面識(shí)別確定的基站，并且另一方面使在移動(dòng)站中幀同步成為可能。
這個(gè)方法的缺點(diǎn)是較高的計(jì)算費(fèi)用。在R個(gè)基站(也就是說R個(gè)不同序列)的情況下對于確定基站的識(shí)別必需實(shí)施RN個(gè)相關(guān)計(jì)算和最大檢索。
本發(fā)明基這個(gè)任務(wù)，給出一個(gè)低成本的移動(dòng)站與基站幀同步的方法。此外本發(fā)明目的在于，建立低成本工作的、用于移動(dòng)站與基站幀同步的設(shè)備。
通過權(quán)利要求1和6的特征解決這個(gè)任務(wù)。
通過分配給每個(gè)已檢測的幀同步代碼一個(gè)代碼特征值使在N個(gè)確定的代碼特征值的基礎(chǔ)上簡單識(shí)別確定基站發(fā)送的序列成為可能。
對此在一個(gè)幀的持續(xù)時(shí)間中計(jì)算緊張的相關(guān)分析不是必需的，因此需要相對較低的計(jì)算費(fèi)用。
“成對不同的序列”的概念意識(shí)是，在至少一個(gè)幀同步代碼(在考慮這些代碼的順序的情況下)區(qū)分每二個(gè)(來自不同基站的)序列。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)有益的實(shí)施形式在于，在序列中包含的幀同步代碼的數(shù)量是成對不同的，一個(gè)與已檢測幀同步代碼的循環(huán)偏移檢測相比不變的函數(shù)用于識(shí)別由確定基站發(fā)送的序列，并且函數(shù)運(yùn)用N個(gè)收到的代碼特征值，并且獲得的函數(shù)值識(shí)別由確定基站發(fā)送的序列。
首先根據(jù)函數(shù)F(c1,..,cN)=Σn=1N(K(cn))p]]>算出確定的基站，其中p是一個(gè)P＞0的自然數(shù)、特別是p＞1，并且K(c1)、…、K(cN)是確定的代碼值。根據(jù)該函數(shù)的不變量與幀同步代碼的循環(huán)偏移檢測相比這是不重要的，一個(gè)序列的幀同步代碼中的那一個(gè)作為N個(gè)代碼的(時(shí)間上)第一個(gè)代碼檢測。
在從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明的另外的有益擴(kuò)展。
下面根據(jù)實(shí)施例參考圖描述本發(fā)明；在圖中指出

圖1具有一個(gè)移動(dòng)站和多個(gè)基站的移動(dòng)無線系統(tǒng)的空間接口的圖解描述；圖2a在該移動(dòng)無線系統(tǒng)中應(yīng)用的幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖解描述；和圖2b同步信道的概括描述，在該同步信道內(nèi)描繪了確定基站的無線信號的第一同步代碼和(第二)幀同步代碼經(jīng)過時(shí)間到達(dá)必需同步的移動(dòng)站的位置。
圖1以圖解說明指出了蜂窩式移動(dòng)無線系統(tǒng)的空間接口。分配給各個(gè)用戶的移動(dòng)站MS處于多個(gè)基站BS1、BS2、…、BSX、…的無線范圍內(nèi)，這些基站與一個(gè)公共的電信網(wǎng)連接。在基站BS1、BS2、…、BSX、…和移動(dòng)站MS之間的電信連接K1、K2、…、Kx、…不如多路徑傳播。
每個(gè)基站BS1、BS2、…、BSX、…與多個(gè)另外的移動(dòng)站(沒有描述)存在無線連接。全部基站的經(jīng)過通信連接K1、K2、…、Kx、…發(fā)送的無線信號F具有系統(tǒng)一致的，也就是說結(jié)構(gòu)相同的幀結(jié)構(gòu)。
圖2a指出了無線信號F的一個(gè)如此幀結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
無線信號F包括各個(gè)數(shù)據(jù)符號(位)d的順序。數(shù)據(jù)塊B1；B2；…；BN由系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)特殊數(shù)目的數(shù)據(jù)符號d(在此例如320個(gè)數(shù)據(jù)符號)形成。由系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)特殊數(shù)目N個(gè)數(shù)據(jù)快B1、B2、…、BN建立一個(gè)幀R。例如可以由N＝16個(gè)數(shù)據(jù)塊B1、B2、…、B16建立一個(gè)幀R，并且一個(gè)幀在本實(shí)施例中于是包含5120個(gè)數(shù)據(jù)符號d。
在圖2a中描述的實(shí)例以CDMA無線信號為基礎(chǔ)。這表明，以用戶特殊的擴(kuò)展代碼(CDMA)對每個(gè)數(shù)據(jù)符號d擴(kuò)展編碼。擴(kuò)展代碼每數(shù)據(jù)符號d包含例如8個(gè)碎片e1、e2、…、e8。
系統(tǒng)特殊地預(yù)先確定全部的在圖2a中描述的、無線信號F的幀/塊/數(shù)據(jù)/碎片結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的幀/決/數(shù)據(jù)碎片持續(xù)時(shí)間，并且對于所有基站BSi，i＝1、2、…的發(fā)送的無線信號F是相同的。
如果在移動(dòng)站MS和一個(gè)確定的基站(BSX)(通常具有對移動(dòng)站MS較大接收信號強(qiáng)度的這個(gè)基站)之間的雙向通信連接KX與通話接受或接收(移交)應(yīng)當(dāng)建立聯(lián)系，則移動(dòng)站MS首先必須與由確定基站BSX獲得的無線信號F的幀結(jié)構(gòu)同步，也就是說移動(dòng)站MS必需處于這種情況，斷定獲得的幀R的開始與結(jié)束。
為了得到一個(gè)如此的幀同步性應(yīng)用了一個(gè)對于所有基站BSi來說公共的同步信道SK(參見圖2b)。該同步信道SK劃分為二個(gè)信道SK1和SK2。
在第一信道SK1中每個(gè)基站BSi在有規(guī)則的時(shí)間間隔內(nèi)-例如在每個(gè)數(shù)據(jù)塊B1、B2、…、BN的始端-發(fā)出一個(gè)第一同步代碼cp。這個(gè)第一同步代碼cp對于所有塊B1、B2、…、BN和所有基站BSi是相同的。由確定基站BSX發(fā)出的第一同步代碼cp用于，為所有“愿意同步”的移動(dòng)站MS提供一個(gè)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)使移動(dòng)站能夠時(shí)間正確地檢測這個(gè)由(確定)基站BSX此外發(fā)出的、在下面還詳細(xì)闡述的(第二)幀同步代碼。
由于每個(gè)移動(dòng)站MS已知了系統(tǒng)特殊的塊持續(xù)時(shí)間，所以如果在第一信道SK1中此外出現(xiàn)另外基站BSi的第一同步代碼cp，則移動(dòng)站然后也可以獲得確定基站BSX的時(shí)鐘。
正如已經(jīng)提到的，由于第一同步代碼cp對于所有基站BSi是相同的，可是不允許發(fā)出該代碼的基站的識(shí)別。
經(jīng)過第二信道SK2實(shí)現(xiàn)基站BSi的識(shí)別以及與該基站的幀同步。在該信道中每個(gè)基站BSi發(fā)出一個(gè)在每個(gè)幀R中同樣再現(xiàn)的、包括N個(gè)幀同步代碼c1(BSi)；c2(BSi)；…；cN(BSi)的序列FBSi＝(c1(BSi)、c2(BSi)、…、cN(BSi))。
每個(gè)序列FBSi的各個(gè)幀同步代碼c1(BSi)；c2(BSi)；…；cN(BSi)來自成對不同的幀同步代碼c1、c2、…、cK的K個(gè)單元的基本量M＝{c1、c2、…、cK}，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)特殊地預(yù)先確定基本量并且其單元(各個(gè)幀同步代碼)不僅在基站BSi中而且在移動(dòng)站MS是已知的。在基本量M中包含的幀同步代碼c1、c2、…、cK例如可以是例如256個(gè)碎片長度的正交的、未調(diào)制的金代碼。
由每個(gè)基站BSi發(fā)出的序列FBSi對于要發(fā)送的基站BSi是特殊的，也就是說在各至少一個(gè)單元(幀同步代碼)中區(qū)分剩余基站BSj，j＝1、2、…；j≠i的所有另外的序列FBSj。
二個(gè)序列FBSi、FBSj的區(qū)別以此為基礎(chǔ)，即二個(gè)序列是單元不相交的，也就是說一個(gè)序列包含至少一個(gè)幀同步代碼，另一個(gè)不包含幀同步代碼。否則二個(gè)序列FBSi、FBSj是單元相同的。由于這個(gè)幀同步代碼c1；c2；…；cK可能多次地出現(xiàn)在一個(gè)序列中，所以也可以區(qū)分單元相同的序列FBSi、FBSj(通過相同幀同步代碼的不同數(shù)目)。第三個(gè)可能性在于，單獨(dú)通過幀同步代碼的不同順序區(qū)分二個(gè)序列FBSi、FBSj。
在第一個(gè)的二種情況(不相交序列；具有相同幀同步代碼的不同頻繁性的單元相同的序列)中，分別在序列FBSi、FBSj中包含的幀同步代碼的N個(gè)單元的量(c1(BSi)、…、cN(BSi)}和{c1(BSj)、…、cN(BSj)}是不同的。
這是很明顯的，K可以小于、等于或大于N。
現(xiàn)在根據(jù)圖2b描述移動(dòng)站MS與確定基站BSX的幀同步。在移動(dòng)站MS中在時(shí)刻t1、t2、…、tN接收在第一同步信道SK1中在時(shí)間t上描述的(BSX的)第一同步代碼cp。為了找到幀始端在移動(dòng)站MS中現(xiàn)在必須首先識(shí)別發(fā)送這個(gè)第一同步代碼的確定基站(即BSX)。由此實(shí)現(xiàn)，-在一個(gè)任意的時(shí)鐘開始時(shí)刻(t1或t2或…或tN)開始-檢測并譯碼N個(gè)連續(xù)的、各自與第一同步代碼cp時(shí)間一致到達(dá)的幀同步代碼c1、c2、…、cN。
借助于一個(gè)用于復(fù)原最初發(fā)送碎片的適配均衡器以及一個(gè)用于譯碼各個(gè)幀同步代碼c1、c2、…、cN的譯碼器實(shí)施這個(gè)檢測/譯碼。
然后給每個(gè)已檢測的幀同步代碼c1、c2、…、cN分配一個(gè)代碼特殊的特征值(代碼特征值)K(cn)，n＝1、2、…、N。所分配的代碼特征值K(cn)例如可能是基本量M的一個(gè)幀同步代碼cn的(可以隨意預(yù)先確定的)索引n，也就是說K(cn)＝n。
下面單獨(dú)根據(jù)N個(gè)確定的代碼特征值K(c1)、K(c2)、…、K(cN)確定這個(gè)確定基站BSX的一致性。
為了這個(gè)目的考慮一個(gè)與確定代碼特征值K(c1)、K(c2)、…、K(cN)的循環(huán)偏移相比恒等的函數(shù)、例如F(c1,..,cN)=Σn=1N(K(cn))p]]>其中例如p＝2。根據(jù)與確定代碼特征值的循環(huán)偏移相比的不變量F(c1、…、cN)＝F(FBSX)適用。
如此選擇基站BSi的序列FBSi和分配規(guī)則K(cn)，對于所有序列FBSi函數(shù)值F(FBSi)是不同的。在這種情況下函數(shù)值F(FBSi)明確地表明附屬的基站BSi，也就是說識(shí)別這個(gè)基站。
在這個(gè)在圖2b中描述的情況下，也得出一個(gè)函數(shù)值F(FBSX)，其明確地指出，第一和第二同步代碼cp或者cn(BSX)來自于基站BSX。
然后由此引起移動(dòng)站MS與確定基站BSX的同步，即用以斷定序列FBSX的開始時(shí)刻(t1)和結(jié)束時(shí)刻(tN)調(diào)準(zhǔn)在(接收和/或發(fā)送有用信號的)移動(dòng)站(MS)內(nèi)部應(yīng)用的幀結(jié)構(gòu)的時(shí)間長度。為此必須-例如-已斷定序列FBSX的處于幀始端t1的第一幀同步代碼c1(BSX)在移動(dòng)站MS中是已知并且在序列(FBSX)中是唯一的。一個(gè)或多個(gè)另外的在序列FBSX中唯一的、具有已知時(shí)間間隔tn-t1的參考幀同步代碼cn(BSX)自然同樣能夠更好地用于幀始端。
根據(jù)圖2a和2b舉一個(gè)例子闡述根據(jù)本發(fā)明的方法，在該例中在一個(gè)幀中塊的數(shù)目N與序列FBSi的幀同步代碼cn(BSi)的數(shù)目N一致?？墒沁@對于本發(fā)明來說是根本不需要的。
此外指明，借助于DS-(直接順序)CDMA無線信號或者有用信號(參見圖2)闡述根據(jù)本發(fā)明的方法，可是這是明顯的，在另外已知的CDMA方法中、例如FH(跳頻跳頻-)CDMA或MC(多載波編碼多載波-)CDMA以及一般也在另外的多重訪問方法(TDMA、FDMA)中可以使用本方法。
為了在移動(dòng)無線接收機(jī)中執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，這個(gè)接收機(jī)配備一個(gè)(通常通過軟件實(shí)現(xiàn)的)分配邏輯電路，其承擔(dān)這個(gè)任務(wù)，給各個(gè)已檢測并譯碼的幀同步代碼c1、…、cN分配代碼特征值K(c1)、…、K(cN)。一個(gè)計(jì)算單元執(zhí)行函數(shù)F的函數(shù)值的計(jì)算，該函數(shù)值識(shí)別接收的序列FBSX并因此識(shí)別基站BSX。然后由一個(gè)幀時(shí)隙調(diào)準(zhǔn)設(shè)備根據(jù)已識(shí)別的幀一個(gè)或多個(gè)獨(dú)特時(shí)刻(例如開始時(shí)刻和/或結(jié)束時(shí)刻)實(shí)施移動(dòng)無線接收機(jī)的幀同步。
權(quán)利要求
1.移動(dòng)無線接收機(jī)與一個(gè)從多數(shù)基站(BS1、BS2、…)中的一個(gè)確定基站(BSX)中獲得的無線信號(F)的幀結(jié)構(gòu)同步的方法，其中-每個(gè)基站(BSi)每幀(R)發(fā)送一個(gè)包括N個(gè)幀同步代碼((c1(BSi)、…、(cN(BSi))的預(yù)先確定的序列(FBSi)，并且-由不同的基站(BSi；BSj)發(fā)送的序列(FBSi、FBSj)是成對不同的；在該方法中-在移動(dòng)無線接收機(jī)(MS)中檢測并譯碼由確定基站(BSX)發(fā)送的幀同步代碼(c1、…、cN)；-給每個(gè)已檢測并譯碼的幀同步代碼(c1；…；cN)分配一個(gè)對于代碼獨(dú)特的代碼特征值(K(c1)；…；K(cN))；-在N個(gè)連續(xù)獲得的代碼特征值(K(c1)、…、K(cN))的基礎(chǔ)上識(shí)別由確定基站(BSX)發(fā)送的序列(FBSX)；并且-移動(dòng)無線接收機(jī)(MS)根據(jù)幀同步代碼的已識(shí)別的序列(FBSX)與從確定基站(BSX)獲得的無線信號(F)的幀結(jié)構(gòu)同步。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，-在序列(FBSi)中包含的幀同步代碼的數(shù)量是成對不同的，-一個(gè)與檢測的幀同步代碼(c1、…、cN)的循環(huán)偏移相比不變的函數(shù)用于識(shí)別由確定基站(BSX)發(fā)送的序列(FBSX)，并且-該函數(shù)運(yùn)用N個(gè)獲得的代碼特征值，并且獲得的函數(shù)值識(shí)別由確定基站(BSX)發(fā)送的序列(FSX)。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，函數(shù)是F(c1,..,cN)=Σn=1N(K(cn))p]]>其中p是一個(gè)p＞0的自然數(shù)，特別是p＞1，并且K(c1)、…、K(cN)是確定的代碼特征值。
4.按照上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，-在幀始端確定具有已知時(shí)間間隔的已識(shí)別的序列(FBSX)的至少一個(gè)參考幀同步代碼，并且-移動(dòng)無線接收機(jī)借助于參考幀同步代碼同步。
5.按照上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，幀同步代碼(c1、c2、…、cN)是正交金代碼。
6.移動(dòng)無線接收機(jī)與一個(gè)從多數(shù)基站(BS1、BS2、…)中的一個(gè)確定基站(BSX)中獲得的無線信號(F)的幀結(jié)構(gòu)同步的設(shè)備，其中-每個(gè)基站(BSi)每幀(R)發(fā)送一個(gè)包括N個(gè)幀同步代碼((c1(BSi)、…、(cN(BSi))的預(yù)先確定的序列(FBSi)，并且-由不同的基站(BSi；BSj)發(fā)送的序列(FBSi、FBSj)是成對不同的；具有-一個(gè)均衡器和譯碼器，借助于二者在移動(dòng)無線接收機(jī)(MS)中檢測并譯碼由確定基站(BSX)發(fā)送的幀同步代碼(c1、…、cN)；-一個(gè)分配邏輯電路，其為每個(gè)已檢測并譯碼的幀同步代碼(c1；…；cN)分配一個(gè)對于代碼獨(dú)特的代碼特征值(K(c1)；…；K(cN))；-一個(gè)計(jì)算單元，其在根據(jù)N個(gè)連續(xù)獲得的代碼特征值(K(c1)、…、K(cN))執(zhí)行的計(jì)算的基礎(chǔ)上識(shí)別由確定基站(BSX)發(fā)送的序列(FBSX)；和-一個(gè)幀時(shí)隙調(diào)準(zhǔn)設(shè)備，其根據(jù)幀同步代碼的已識(shí)別的序列(FBSX)使移動(dòng)無線接收機(jī)(MS)與從確定基站(BSX)獲得的無線信號(F)的幀結(jié)構(gòu)同步。
全文摘要
移動(dòng)無線接收機(jī)與從確定基站獲得的無線信號的幀結(jié)構(gòu)同步的方法以此為出發(fā)點(diǎn),每個(gè)基站每幀發(fā)送一個(gè)由幀同步代碼形成的預(yù)先確定的特殊序列。在移動(dòng)無線接收機(jī)中檢測并譯碼同步代碼,給每個(gè)同步代碼分配一個(gè)獨(dú)特的代碼特征值。在代碼特征值的基礎(chǔ)上識(shí)別由確定基站發(fā)送的序列,并且確定該幀的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻。在這些時(shí)候移動(dòng)無線接收機(jī)幀同步。
文檔編號H04J3/06GK1347598SQ00806239
公開日2002年5月1日 申請日期2000年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月16日
發(fā)明者M·德特施, P·榮, J·普萊欽格, P·施米德特, M·施奈德, T·凱拉 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司