CN1340250A - 使接收机跟发射机同步的方法和装置 - Google Patents

Abstract

讲述一种在信息传输系统内使接收机跟发射机时间同步的方法和装置,所述的信息传输系统尤其为移动无线电系统,其中,至少在满足某一预定条件下,通过相互并行地采用所述信息传输系统的至少两个物理信道来执行所述的同步,其方式是在所述的信道内分开地进行相关性分析。

Description

使接收机跟发射机同步的方法和装置

本发明涉及一种在尤其为移动无线电系统的数字信息传输系统中使接收机跟发射机/发射信号同步的方法，其中所述的方法具有一种通过采用至少一个按预定同步码进行调谐的滤波器来实施时间同步的步骤，此外本发明还涉及执行该方法的装置。

已经公知在信息传输系统中可以采用物理信道来传输通信信息和同步数据。通过采用该物理信道，可以从发射台向接收台、尤其是用无绳方法从第一无线电台向第二无线电台传输数字消息和同步信号。

在按照DS-CDMA原理(直接序列编码扩展频谱原理)工作的传输或通信系统中，低带宽的数字信息信号是利用高带宽的高频比特流进行调制的。该比特流利用扩展码发生器来产生。在接收机内产生一种与该扩展码序列相同的代码序列，正如其在发射机内被用来进行调制一样。为了确保接收机的正确工作方式，该接收侧的代码序列必须与所述的发射机同步。于是，通过解调和积分来获得“解扩展”的信息信号。在信号捕获阶段，所述同步的最重要的任务是检测同步信号的时间位置和相位。此外，按照数字信息传输系统的工作方式和协议，另外还有一些重要的其它任务，在通过引入时分复用或TDMA(时分多址)观点进行工作的系统中，所述的其它任务尤其还包括时隙同步和帧同步。

在面向将来的系统UMTS/WCDMA-FDD(通用移动电信系统/宽带码分多址-频分双工)中，建议在现有的标准等级中采用三级方法来在捕获阶段中进行同步。在开始搜寻小区时，由移动台搜寻传输损耗最低的那个基站。为此定义了主同步信道(PSCH＝主同步信道)和次同步信道(SSCH＝次同步信道)。在第一步，为获得与最强的基站同步而采用所述的PSCH。借助一个单独的、按照主同步码cp(对所有基站都是共同的)进行调谐的滤波器来测定位于移动台作用范围之内的每个基站的峰值。这种对最强峰值的位置测定可以提供最强基站的、模时隙长度的定时。为了提高可靠性，将所述调谐滤波器的输出在若干时隙上进行不相干地累加。

在同步过程的第二步中，为第一步中找到的基站形成帧同步和码组识别，且它们是通过采用SSCH来执行的。对此，将次同步码cs位置处的接收信号与根据系统协议为可能的所有(此处为17个)次同步码进行相关。按照给定的关系，该步骤的详细情况和第三步骤一样只有次要的意义，其中所述的第三步骤在于识别所述被测定的基站所采用的所谓“扰码”。在系统文献“ETSI STC SMG2 UMTS-L1163/98，UTRA/FED物理层说明”中曾为被称作实施例的系统讲述过这些步骤的细节。

可以得出，为时间同步设定了一种特殊的物理信道、亦即PSCH。

本发明所基于的任务在于提供一种文章开头所述类型的方法，其中可以更好地为时间同步过程利用接收信号的能量，并由此为所述的同步过程减少测量时间和电流消耗，本发明的另一任务是提供一种执行该方法的装置。

在所述的方法方面，该任务由具有权利要求1所述特征部分的方法来实现，而在其装置方面，该任务由具有权利要求11所述特征部分的装置来实现。

本发明包括如下基本技术理论，即为时间同步使用信息传输系统的至少一个附加的物理信道。由此来在接收机内改善接收信号的能量利用、减少时间耗费和降低电流消耗。在此，物理信道应理解为这样的信道，其特征在于其频率、扩展码、时窗位置或空间多路复用状态等等。

时间同步尤其包括时隙同步，但也包括帧同步或符号同步。

在本发明的优选实施方案中，把按信息传输系统的传输协议而设定用于其它目的的同步信道用作所述的时间同步目的。在上文所描绘的系统中，这是指所述的次同步信道(SSCH)。如果通过利用所谓的哈达马序列从所述主同步信道的代码或从其它已知的代码中获得所述次同步信道的代码字，则可以用比较低的计算费用来付诸实现。然后，为了时间同步，可以对所述次同步信道中的相关性进行分析，也即通过所谓的“快速哈达马”变换来实现该分析。

但从原则上讲，另外也可以利用系统的至少一个控制信道或数据信道来进行时间同步。这需要确立某些信道规范。

上述建议的方法包括：在被用于时间同步的信道中分开地进行相关性分析，且接下来将分析结果逻辑连接成一个时间同步指示符。如果所述的系统协议在用于时间同步的信道之间没有设定固定的基准相位，则所述的逻辑连接可以不相干地实现。尤其优选的是，在此期间设定一个尤其为+/-90°的固定和/或确定的基准相位，而且当所述的两个信道根据系统协议进行发射时还尽可能采用相同的天线，这样可以通过相干累加来实现逻辑连接，并由此实现一种优于不相干累加的检测。

另外，所建议的优选方案还提供了如下可能性，即把所述时间同步步骤中所获得的中间结果存储下来，并将其用于其它的步骤，譬如用于识别所述的扰码。

上述建议的方法可以是永久性的，或是根据满足预定的条件来进行应用，尤其可根据所述原则上可用于时间同步的信道内的信号可分析性来进行应用-譬如可表达为信号幅度超过某一阈值、比特出错率超过某一阈值等等。

执行本发明方法的装置尤其适用和被装设用在移动无线电网的移动台中。该装置包括多个用于分析的相关器级和一个用于计算的计算单元，所述计算单元根据按系统协议所选择的不相干或相干累加算法来从各相关器级的输出中计算出时间同步指示符。所述相关器级的输出信号利用线性组合来进行逻辑连接。在此可得出如下不相干的累加方法：

●平衡组合

●平方组合

●选择方法或相干的累加。

此外，本发明解决方案的优点及其有利性可以从从属权利要求和下文借助附图对优选实施方案的说明中得出。

附图为一种原理图，它在下文将既被用来阐述所述方法的实施方案，又被用来阐述执行所述方法的优选装置。

图中示出了用于时间同步的装置1，它可以作为组件而被装设在按照UMTS/WCDM-FDD标准进行工作的(没有全部画出的)移动台中。接收信号x(k)在主同步信道PSCH和次同步信道SSCH内进行同步分析。在所述的主同步信道PSCH内设有一个相关器级3。

所述相关器级3根据如下关系式为所述的主同步信道PSCH计算出相关函数(相关性)： $y_p\left(\mathrm{\κ}\right)=\frac{1}{N}\·\underset{k=1..2560}{\mathrm{\Σ}}{x}^{*}(k+\mathrm{\κ})\·c_p\left(k\right)----\left(1\right),$

其中：

N为标准化常量(此处为2560)

x^*(k)为共轭复数的输入信号

c_p为对应于UMTS/WCDMA-FDD规范256码片的主同步码(在此，除了规定的256个码片外，2560个码片中的其它码片具有c_p＝0)。

所述的输入信号在次同步信道SSCH中(按照注册时间点所作出的协议规定)被输入到17个相关器，这些相关器在附图中是统一地用参考数字5标示的。这些相关器可以按照下式来确定所述的相关性y_S ¹(κ)…y_S ¹⁷(κ)， ${y_S}^i\left(\mathrm{\κ}\right)=\frac{1}{N}\·\underset{k=1..2560}{\mathrm{\Σ}}{x}^{*}(k+\mathrm{\κ})\·c_S^i\left(k\right)---\left(2\right),$

此处适合上文对符号N和x^*(k)的解释，同时还适用：

c_s ⁱ为对应于UMTS/WCDMA-FDD规范256码片的17个次同步码之一(在此，除了规定的256个码片外，2560个码片中的其它码片具有c_s ⁱ＝0)，按照同步码，i＝1…17。

所述相关器3和5的输出信号被输入到分析和计算单元9中，该分析和计算单元9根据关系式 $z\left(\mathrm{\κ}\right)=\underset{i}{\max }|y_p\left(\mathrm{\κ}\right)+k\left(y_S^i\left(\mathrm{\κ}\right)\right){|}^2---\left(3\right)$ 相干地或根据关系式 $z\left(\mathrm{\κ}\right)={\left|y_p\left(\mathrm{\κ}\right)\right|}^2+k|\underset{i}{\max }\left(y_S^i\left(\mathrm{\κ}\right)\right){|}^2---\left(4\right)$ 或 $z\left(\mathrm{\κ}\right)=\left|y_p\left(\mathrm{\κ}\right)\right|+k\left|\underset{i}{\max }\left(y_S^i\left(\mathrm{\κ}\right)\right)\right|---\left(5\right)$ 不相干地计算出总相关性z(k)作为时间同步指示符，其中k为实常量。所述的时间同步指示符在后接的分析级9中进行模时隙长度的累加，并随后在最大值检测器11中进行最大值检测，其结果是与移动无线电系统的“最佳”基站建立时间同步。

对于作为实施例讲述的UMTS/WCDMA-FDD系统，如果通过利用所谓的哈达马序列从所述主同步信道PSCH的代码或从其它已知的代码中获得所述次同步信道的代码字，则在所述的次同步信道SSCH中进行相关性分析时的计算将会非常简单，其中所述的哈达马序列曾在爱立信的会议稿件，ETSI SMG2 UMTS L1  出口组，会议#6，Helsinki，FI，8.-1998年9月10日中建议过。在该情形下可采用快速哈达马变换，而该变换也在上述公开物中讲述过。

本发明的实施方案不局限于所述的这些实施例，而是还可以-以与各系统协议相应匹配的形式-应用到其接收信号的时间同步非常重要的其它数字信息传输系统中。

Claims (14)

1.在信息传输系统中使接收机跟发射机或发射信号同步的方法，所述的信息传输系统尤其为移动无线电系统，其中所述方法具有一个时间同步的步骤，

其特征在于：

为了同步，相互并行地采用了所述信息传输系统的至少两个物理信道，并分开地进行相关性分析，随后把所述信道的分析结果(y_p(κ)，y_S ¹(κ)…y_S ¹⁷(κ))逻辑连接成一个时间同步指示符。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

采用至少一个为其它目的而设的、具有至少部分地已知的发射信号序列的信道来用于同步。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述具有至少部分地已知的发射信号序列的信道为所述信息传输系统的控制信道或数据信道。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述具有至少部分地已知的发射信号序列的信道为尤其用于上一级帧结构的同步信道。

5.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

通过利用哈达马序列进行调制来建立第二信道的已知代码字，并且通过快速哈达马变换来执行所述第二信道中的相关性分析。

6.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

所述信息传输系统的协议在所述用于时间同步的信道之间没有规定固定的基准相位，并通过不相干的累加来实现所述信道分析结果的逻辑连接。

7.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

所述信息传输系统的协议在所述用于时间同步的信道之间规定了固定或确定的基准相位，并尤其还规定通过相同的天线来发射该信道，而且通过相干的累加来实现所述信道分析结果的逻辑连接。

8.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

将所述时间同步步骤中所获得的结果存储下来，并将其用于其它的同步步骤，尤其是用于帧同步。

9.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

对于表征相应信道的信号可分析性的参数、尤其是信号幅度或比特出错率，把超过或低于其阈值定义为预定的条件。

10.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：

根据表征相应信道的信号可分析性的参数、尤其是根据信号幅度或比特出错率，在所述逻辑连接之前对所述信道的分析结果进行加权。

11.用于执行前述权利要求之一所述方法的装置，它尤其被用在移动无线电网的移动台中，所述装置具有一个用于某些信道的接收部分，而所述信道被用来进行时间同步，

其特征在于：

给所述使用的信道(PSCH，SSCH)分别分配至少一个相关器级(3，5)，以便按信道确定接收信号的相关性(y_p(κ)，y_S ¹(κ)…y_S ¹⁷(κ))，并在所述相关器级上后接一种计算单元(7)，以便计算出时间同步指示符(z(κ))。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于：

其特征在于：

所述装置被构造用来确定和分析主同步信道内的相关性，以便实现帧同步或符号同步，以及用来确定和分析次同步信道内的相关性，以便根据上一级帧结构进行同步和/或识别其它的参数，譬如识别由一个或多个不同但已知的代码字组成的扰码组。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于：

后接在所述计算单元(7)上的用于累加的分析级(9)，以及与所述分析级的输出相连的最大值检测器(11)。

14.如权利要求11～13之一所述的装置，其特征在于：

所述计算单元(7)被构造用来相干或不相干地累加所述相关器级(3，5)的输出信号(y_p(κ)，y_S ¹(κ)…y_S ¹⁷(κ))。

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