專利名稱：移動無線接收機與無線信號的幀結(jié)構同步的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動無線接收機與從多個基站中的一個確定基站中獲得的無線信號的幀結(jié)構同步的方法，以及涉及適合于移動無線接收機的幀同步設備。
為了移動無線系統(tǒng)的運行，在基站和移動站之間時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)到移動站(接收機)實現(xiàn)幀同步。幀同步表明，移動站在接收的無線信號中識別(也就是說時間上正確地獲得)發(fā)送的數(shù)據(jù)流的(在基站中通過數(shù)據(jù)結(jié)構規(guī)則預定的)幀結(jié)構，由此在移動站中使不僅接收的數(shù)據(jù)符號的關于幀的處理而且必須發(fā)送的無線信號的時間正確(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)則的重復發(fā)出的“同步脈沖串”執(zhí)行移動站的幀同步。
在CDMA(碼分多址)系統(tǒng)中建議，為了獲得幀同步應用一個由所有基站共同使用的同步信道。每個基站以持續(xù)的重復在有用信號的每個幀期間在同步信道內(nèi)剛好發(fā)出一個對于基站表征的、包括預定數(shù)目N個幀同步代碼的序列。對于所有基站相同的幀持續(xù)時間以及由不同基站發(fā)出的不同序列對于移動站是已知的。移動站從一個任意開始時刻借助于經(jīng)過幀持續(xù)時間檢測的、具有全部已知序列并具有全部N個循環(huán)偏移的幀同步代碼與幀相關，并且接著以最大相關性確定(也許循環(huán)偏移的)序列，這樣移動站獲得由一個確定基站發(fā)出的有用信號的幀的時間狀況。達到最大相關的序列一方面識別確定的基站，并且另一方面使在移動站中幀同步成為可能。
這個方法的缺點是較高的計算費用。在R個基站(也就是說R個不同序列)的情況下對于確定基站的識別必需實施RN個相關計算和最大檢索。
本發(fā)明基這個任務，給出一個低成本的移動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、用于移動站與基站幀同步的設備。
通過權利要求1和6的特征解決這個任務。
通過分配給每個已檢測的幀同步代碼一個代碼特征值使在N個確定的代碼特征值的基礎上簡單識別確定基站發(fā)送的序列成為可能。
對此在一個幀的持續(xù)時間中計算緊張的相關分析不是必需的，因此需要相對較低的計算費用。
“成對不同的序列”的概念意識是，在至少一個幀同步代碼(在考慮這些代碼的順序的情況下)區(qū)分每二個(來自不同基站的)序列。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個有益的實施形式在于，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)用于識別由確定基站發(fā)送的序列，并且函數(shù)運用N個收到的代碼特征值，并且獲得的函數(shù)值識別由確定基站發(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，一個序列的幀同步代碼中的那一個作為N個代碼的(時間上)第一個代碼檢測。
在從屬權利要求中給出本發(fā)明的另外的有益擴展。
下面根據(jù)實施例參考圖描述本發(fā)明；在圖中指出

圖1具有一個移動站和多個基站的移動無線系統(tǒng)的空間接口的圖解描述；圖2a在該移動無線系統(tǒng)中應用的幀的數(shù)據(jù)結(jié)構的圖解描述；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)過時間到達必需同步的移動站的位置。
圖1以圖解說明指出了蜂窩式移動無線系統(tǒng)的空間接口。分配給各個用戶的移動站MS處于多個基站BS1、BS2、…、BSX、…的無線范圍內(nèi)，這些基站與一個公共的電信網(wǎng)連接。在基站BS1、BS2、…、BSX、…和移動站MS之間的電信連接K1、K2、…、Kx、…不如多路徑傳播。
每個基站BS1、BS2、…、BSX、…與多個另外的移動站(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)構相同的幀結(jié)構。
圖2a指出了無線信號F的一個如此幀結(jié)構的實例。
無線信號F包括各個數(shù)據(jù)符號(位)d的順序。數(shù)據(jù)塊B1；B2；…；BN由系統(tǒng)標準特殊數(shù)目的數(shù)據(jù)符號d(在此例如320個數(shù)據(jù)符號)形成。由系統(tǒng)標準特殊數(shù)目N個數(shù)據(jù)快B1、B2、…、BN建立一個幀R。例如可以由N＝16個數(shù)據(jù)塊B1、B2、…、B16建立一個幀R，并且一個幀在本實施例中于是包含5120個數(shù)據(jù)符號d。
在圖2a中描述的實例以CDMA無線信號為基礎。這表明，以用戶特殊的擴展代碼(CDMA)對每個數(shù)據(jù)符號d擴展編碼。擴展代碼每數(shù)據(jù)符號d包含例如8個碎片e1、e2、…、e8。
系統(tǒng)特殊地預先確定全部的在圖2a中描述的、無線信號F的幀/塊/數(shù)據(jù)/碎片結(jié)構以及相應的幀/決/數(shù)據(jù)碎片持續(xù)時間，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。
如果在移動站MS和一個確定的基站(BSX)(通常具有對移動站MS較大接收信號強度的這個基站)之間的雙向通信連接KX與通話接受或接收(移交)應當建立聯(lián)系，則移動站MS首先必須與由確定基站BSX獲得的無線信號F的幀結(jié)構同步，也就是說移動站MS必需處于這種情況，斷定獲得的幀R的開始與結(jié)束。
為了得到一個如此的幀同步性應用了一個對于所有基站BSi來說公共的同步信道SK(參見圖2b)。該同步信道SK劃分為二個信道SK1和SK2。
在第一信道SK1中每個基站BSi在有規(guī)則的時間間隔內(nèi)-例如在每個數(shù)據(jù)塊B1、B2、…、BN的始端-發(fā)出一個第一同步代碼cp。這個第一同步代碼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”的移動站MS提供一個時鐘標準，這個時鐘標準使移動站能夠時間正確地檢測這個由(確定)基站BSX此外發(fā)出的、在下面還詳細闡述的(第二)幀同步代碼。
由于每個移動站MS已知了系統(tǒng)特殊的塊持續(xù)時間，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，則移動站然后也可以獲得確定基站BSX的時鐘。
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別。
經(jīng)過第二信道SK2實現(xiàn)基站BSi的識別以及與該基站的幀同步。在該信道中每個基站BSi發(fā)出一個在每個幀R中同樣再現(xiàn)的、包括N個幀同步代碼c1(BSi)；c2(BSi)；…；cN(BSi)的序列FBSi＝(c1(BSi)、c2(BSi)、…、cN(BSi))。
每個序列FBSi的各個幀同步代碼c1(BSi)；c2(BSi)；…；cN(BSi)來自成對不同的幀同步代碼c1、c2、…、cK的K個單元的基本量M＝{c1、c2、…、cK}，系統(tǒng)標準特殊地預先確定基本量并且其單元(各個幀同步代碼)不僅在基站BSi中而且在移動站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個碎片長度的正交的、未調(diào)制的金代碼。
由每個基站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。
二個序列FBSi、FBSj的區(qū)別以此為基礎，即二個序列是單元不相交的，也就是說一個序列包含至少一個幀同步代碼，另一個不包含幀同步代碼。否則二個序列FBSi、FBSj是單元相同的。由于這個幀同步代碼c1；c2；…；cK可能多次地出現(xiàn)在一個序列中，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)。第三個可能性在于，單獨通過幀同步代碼的不同順序區(qū)分二個序列FBSi、FBSj。
在第一個的二種情況(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描述移動站MS與確定基站BSX的幀同步。在移動站MS中在時刻t1、t2、…、tN接收在第一同步信道SK1中在時間t上描述的(BSX的)第一同步代碼cp。為了找到幀始端在移動站MS中現(xiàn)在必須首先識別發(fā)送這個第一同步代碼的確定基站(即BSX)。由此實現(xiàn)，-在一個任意的時鐘開始時刻(t1或t2或…或tN)開始-檢測并譯碼N個連續(xù)的、各自與第一同步代碼cp時間一致到達的幀同步代碼c1、c2、…、cN。
借助于一個用于復原最初發(fā)送碎片的適配均衡器以及一個用于譯碼各個幀同步代碼c1、c2、…、cN的譯碼器實施這個檢測/譯碼。
然后給每個已檢測的幀同步代碼c1、c2、…、cN分配一個代碼特殊的特征值(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的一個幀同步代碼cn的(可以隨意預先確定的)索引n，也就是說K(cn)＝n。
下面單獨根據(jù)N個確定的代碼特征值K(c1)、K(c2)、…、K(cN)確定這個確定基站BSX的一致性。
為了這個目的考慮一個與確定代碼特征值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，也就是說識別這個基站。
在這個在圖2b中描述的情況下，也得出一個函數(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。
然后由此引起移動站MS與確定基站BSX的同步，即用以斷定序列FBSX的開始時刻(t1)和結(jié)束時刻(tN)調(diào)準在(接收和/或發(fā)送有用信號的)移動站(MS)內(nèi)部應用的幀結(jié)構的時間長度。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)在移動站MS中是已知并且在序列(FBSX)中是唯一的。一個或多個另外的在序列FBSX中唯一的、具有已知時間間隔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舉一個例子闡述根據(jù)本發(fā)明的方法，在該例中在一個幀中塊的數(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。
為了在移動無線接收機中執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，這個接收機配備一個(通常通過軟件實現(xiàn)的)分配邏輯電路，其承擔這個任務，給各個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)。一個計算單元執(zhí)行函數(shù)F的函數(shù)值的計算，該函數(shù)值識別接收的序列FBSX并因此識別基站BSX。然后由一個幀時隙調(diào)準設備根據(jù)已識別的幀一個或多個獨特時刻(例如開始時刻和/或結(jié)束時刻)實施移動無線接收機的幀同步。
權利要求
1.移動無線接收機與一個從多數(shù)基站(BS1、BS2、…)中的一個確定基站(BSX)中獲得的無線信號(F)的幀結(jié)構同步的方法，其中-每個基站(BSi)每幀(R)發(fā)送一個包括N個幀同步代碼((c1(BSi)、…、(cN(BSi))的預先確定的序列(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-在移動無線接收機(MS)中檢測并譯碼由確定基站(BSX)發(fā)送的幀同步代碼(c1、…、cN)；-給每個已檢測并譯碼的幀同步代碼(c1；…；cN)分配一個對于代碼獨特的代碼特征值(K(c1)；…；K(cN))；-在N個連續(xù)獲得的代碼特征值(K(c1)、…、K(cN))的基礎上識別由確定基站(BSX)發(fā)送的序列(FBSX)；并且-移動無線接收機(MS)根據(jù)幀同步代碼的已識別的序列(FBSX)與從確定基站(BSX)獲得的無線信號(F)的幀結(jié)構同步。
2.按照權利要求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)用于識別由確定基站(BSX)發(fā)送的序列(FBSX)，并且-該函數(shù)運用N個獲得的代碼特征值，并且獲得的函數(shù)值識別由確定基站(BSX)發(fā)送的序列(FSX)。
3.按照權利要求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.按照上述權利要求之一的方法，其特征在于，-在幀始端確定具有已知時間間隔的已識別的序列(FBSX)的至少一個參考幀同步代碼，并且-移動無線接收機借助于參考幀同步代碼同步。
5.按照上述權利要求之一的方法，其特征在于，幀同步代碼(c1、c2、…、cN)是正交金代碼。
6.移動無線接收機與一個從多數(shù)基站(BS1、BS2、…)中的一個確定基站(BSX)中獲得的無線信號(F)的幀結(jié)構同步的設備，其中-每個基站(BSi)每幀(R)發(fā)送一個包括N個幀同步代碼((c1(BSi)、…、(cN(BSi))的預先確定的序列(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-一個均衡器和譯碼器，借助于二者在移動無線接收機(MS)中檢測并譯碼由確定基站(BSX)發(fā)送的幀同步代碼(c1、…、cN)；-一個分配邏輯電路，其為每個已檢測并譯碼的幀同步代碼(c1；…；cN)分配一個對于代碼獨特的代碼特征值(K(c1)；…；K(cN))；-一個計算單元，其在根據(jù)N個連續(xù)獲得的代碼特征值(K(c1)、…、K(cN))執(zhí)行的計算的基礎上識別由確定基站(BSX)發(fā)送的序列(FBSX)；和-一個幀時隙調(diào)準設備，其根據(jù)幀同步代碼的已識別的序列(FBSX)使移動無線接收機(MS)與從確定基站(BSX)獲得的無線信號(F)的幀結(jié)構同步。
全文摘要
移動無線接收機與從確定基站獲得的無線信號的幀結(jié)構同步的方法以此為出發(fā)點,每個基站每幀發(fā)送一個由幀同步代碼形成的預先確定的特殊序列。在移動無線接收機中檢測并譯碼同步代碼,給每個同步代碼分配一個獨特的代碼特征值。在代碼特征值的基礎上識別由確定基站發(fā)送的序列,并且確定該幀的開始時刻和結(jié)束時刻。在這些時候移動無線接收機幀同步。
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:因芬尼昂技術股份公司