DE20219632U1 - Ein Netz von Basisstationen (BSs) und Benutzervorrichtungen (UEs), die jeweils mit einer erweiterten Rake-Struktur versehen sind - Google Patents

Description

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EIN NETZ VON BASISSTATIONEN (BSs) UND BENUTZERVORRICHTUNGEN (UEs), DIE JEWEILS MIT EINER ERWEITERTEN RAKE-STRUKTUR VERSEHEN SIND

HINTERGRUND

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rake-Architektur, die in CDMA-(Code Division Multiple Access-)Kommunikationssystemen eingesetzt wird. Im Besonderen betrifft die Erfindung eine Rake-Architektur unter Einsatz eines gemeinsamen Speichers, die so ausgelegt ist, dass sie die erforderliche Speicherkapazität signifikant reduziert und dadurch auch eine Chipfläche eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (application specific integrated circuit, ASIC) für die Rake-Architektur ohne jegliche Reduktion der Systemfähigkeiten reduziert. Die Architektur kann in allen Typen von Kommunikationssystemen eingesetzt werden, die einen Rake-Empfänger verwenden, einschließlich unter anderem Frequenzduplex (frequency division duplex, FDD), Zeitduplex (time division duplex, TDD), und TD-SCDMA (time division-synchronous code division multiple access).

Rake-Empfänger werden in vielen Typen von Kommunikationssystemen verwendet. In dem Breitband-Codemultiplex-(wide band code division multiple access, W-CDMA)-Systemtyp überträgt die Basisstation primäre und sekundäre Sync-Codes sowie einen Pilotkanal (common pilot channel, CPICH), wobei das Pilotsignal für jede Basisstation eindeutig ist. Drahtlose mobile Einheiten (UEs) empfangen und synchronisieren dann diese Codes, um eine Kommunikation herzustellen und aufrecht zu erhalten.

In einem Beispiel kann eine UE drei oder mehr Basisstationen verfolgen. Ein Rake-Empfänger wird verwendet, um die von Basisstationen empfangenen Übertragungen durch Verwendung eines Kreuzkorrelators und eines Code-Generators zu entspreizen, wie dies in herkömmlicher Weise geschieht. Der UE-Empfänger empfängt auf Grund verschiedener Übertragungsweglängen, Reflexionen etc. sowohl direkte (d. h. in Sichtverbindung) RF-Wellen als auch verzögerte (d. h. in Mehrwegeausbreitung) Wellen. Da die direkte Welle nicht notwendigerweise das stärkste Signal ist bzw. kein ausreichend starkes Signal für Empfangszwecke ist, resultiert eine Synthetisierung (d. h.

Kombination) der Energie der direkten Wellen mit der Energie verzögerter Wellen in einem besseren Signal. Jeder Finger eines Rake-Empfängers ist mit einem Kreuzkorrelator und einem Code-Generator zur Durchführung der Entspreizung versehen. Die zeitliche Verschiebung wird ' unter Verwendung eines Verzögerungsschaltkreises eingestellt, woraufhin alle Signale zusammenaddiert werden, nachdem diesen Signalen die geeigneten Verzögerungen aufgezwungen wurden.

Die Rake-Finger arbeiten in Verbindung mit einem Zellensuchmechanismus und dem Rake-Suchfinger.

Fig. 1 zeigt die grundlegende Taktung eines Rahmens. Ein Synchronisationskanal-(synchronization channel, SCH)-Funkrahmen ist in fünfzehn Schlitze unterteilt, die mit null (0) bis vierzehn (14) gekennzeichnet sind. Jede Basisstation überträgt einen primären Sync-Code und einen sekundären Sync-Code sowie einen Pilotkanal (CPICH).

Im Gegensatz zu den primären und sekundären Sync-Codes, die nur während der ersten 256 Chips eines jeden Schlitzes vorhanden sind, ist der CPICH während des gesamten Rahmens vorhanden und wiederholt sich bei jedem Rahmen; zusätzlich ist er für jede Basisstation eindeutig. Der Rake-Suchfinger nützt diese Eindeutigkeit aus, um eine Korrelation mit dem CPICH von jeder der möglichen Basisstationen in dem Bereich der UE durchzuführen. Nachdem die Korrelation durchgeführt wurde, bestimmt der Rake-Suchfinger, welche Spitze er welchem Finger des Rake-Empfängers zuweist. Wie oben bereits erwähnt wurde, wird von jeder UE verlangt, typischerweise bis zu drei oder mehr Basisstationen zu verfolgen; diese Fähigkeit wird auf Grund von Übergabeanforderungen verlangt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird ein vereinfachtes Blockschaltbild eines herkömmlichen Code-Trackers 10 gezeigt. Jeder Rake-Finger ist mit einem Code-Tracker 10 versehen. Ein Code-Generator 12 ist mit einem Code für eine bestimmte Basisstation versehen. Die Code-Taktung muss verschoben werden, um die aktuelle Zeitverschiebung vom Beginn des Rahmens für die zugewiesene Spitze zu kompensieren. Ein Interpolator- und Dezimator-Filter 14 erzeugt frühe, späte bzw. pünktliche Ausgänge bei 14a, 14b bzw. 14c. Die frühen und späten Ausgänge werden verwendet, um den pünktlichen Ausgang in der Chipzeit zentriert zu halten.

Die frühen, späten und pünktlichen Ausgänge werden mit dem Code für die bestimmte Basisstation bei 16, 18 bzw. 20 entspreizt. Die frühen und späten entspreizten Signale werden bei den Integrations- und Umspeichervorrichtungen 22 und 24 einer Integration und Umspeicherung sowie bei den Quadriervorrichtungen 26 und 28 einer Quadrierung unterzogen und bei 30 summiert, um ein Fehlersignal e(t) zu erzeugen.

Auch der pünktliche Ausgang wird bei der Integrations- und Umspeichervorrichtung 34 einer Integration und Umspeicherung unterzogen, deren Ausgang läuft durch den Gleitdurchschnitts-Filter 36 und den harten Begrenzer 38, um zusammen mit der von dem Summierschaltkreis 30 ausgegebenen Fehlersumme e(t) an den Normalisierungsschaltkreis 32 angelegt zu werden. Der normalisierte Ausgang wird dann durch einen Rückkoppelungspfad zu dem Interpolator und Dezimator 14 durch Schleifenfilter 40, Akkumulator 42, Verstärker 44, harten Begrenzer 46, Verzögerungsschätzungsprozessor 48 und Quantisierer 50 zurück geleitet, um dem Interpolator und Dezimator 14 eine Verzögerungsschätzung zu liefern, zu dem Zweck, den pünktlichen Ausgang in der Chipzeit zentriert zu halten. Wenn der Fehler zu groß wird, um vom Code-Tracker verfolgt zu werden, wird der Code-Generator 12 eingestellt. Der Interpolator- und Dezimator-Filter 14 teilt die Chipzeit im Prinzip in zum Beispiel 8 Segmente. Auf Basis des Fehlersignals wird eines der 8 Segmente ausgewählt. Während die Zeit fortschreitet und wenn der Fehler weiter ansteigt, wird von dem Filter 14 ein anderer Ausgang ausgewählt. Wenn der Fehler schließlich groß genug ist, dass die Chipzeit abläuft, wird an diesem Punkt der Pilot-Generator 12 eingestellt. Der Pilot-Generator 12 ist für gewöhnlich ein linear rückgekoppeltes Schieberegister (linear feedback shift register, LFSR), das mit der Chiprate getaktet

(d. h. vorgerückt) wird. Wenn der Pilot-Generator zur nächsten Chipzeit vorgerückt werden muss, wird er für diese Chipzeit tatsächlich zweimal vorgerückt. Wenn umgekehrt der Pilot-Generator verzögert werden muss, wird der Pilot-Generator seinen aktuellen Wert für eine zweite Chipzeit halten.

Figur 2 zeigt einen typischen Mehrweg. Jeder der Punkte mit höheren Werten stellt einen Mehrweg dar.

Jeder der pünktlichen Ausgänge wird in separate Zeitverzögerungselemente (nicht dargestellt) des Rake-Empfängers eingespeist. Der Zweck der Zeitverzögerungselemente besteht darin, die in Fig. 2 gezeigte zeitliche Mehrdeutigkeit

der verschiedenen Mehrwege zu beseitigen. Die gesamte nach dem Code-Tracking verbleibende Energie wird dann in einem Datenschätzer (nicht dargestellt) summiert und entspreizt sowie in Symbole entwürfelt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird eine herkömmliche Rake-Struktur gezeigt, die sechs (6) Rake-Finger umfasst. Da alle Rake-Finger im Wesentlichen in Konstruktion und Funktion identisch sind, wird aus Gründen der Einfachheit in Fig. 4 nur einer im Detail dargestellt. Wie weiter oben schon ausgeführt wurde, erzeugt der in Fig. 3 und auch in Form des vereinfachten Blockschaltbildes in Fig. 4 gezeigte Code-Tracker 10 einen pünktlichen Ausgang 14c (siehe Fig. 3), der in ein Verzögerungselement 52 eingespeist wird, welches vorzugsweise ein Kreispuffer mit einem Leseport und einem Schreibport ist. Ein Schreibzeiger 54 wird mit einer Chiprate auf Positionen inkrementiert, auf welche ein pünktlicher Eingang geschrieben wird, und zeigt laufend auf die nächste Chipposition innerhalb des Puffers 52. Ein Lesezeiger 56 wird ebenfalls mit der Chiprate inkrementiert, wird jedoch von dem Schreibzeiger 54 verschoben, basierend auf der Verschiebung gegenüber der referenzierten Schlitztaktung in Höhe der Chipanzahl. Die Feinverschiebung wird durch den Codeverschiebungsschaltkreis 56, der die Chipverschiebung bei 56a empfängt, einen Ausgang von dem Code-Tracker bei 56b und dem Ausgang des Code-Generators 58 bei 56c erhalten, was eine Feinverschiebung für weitere Einstellungen des Speicher-Lesezeigers 56 liefert. Der Puffer 52 liefert einen zeitlich abgeglichenen Ausgang. Die verbleibenden Rake-Finger "2" bis "6" arbeiten auf eine ähnliche Weise.

ZUSAMMENFASSUNG

Ein Netz besitzt eine Vielzahl von Basisstationen (BSs) und Benutzervorrichtungen (UEs). Jede UE ist mit einer Rake-Architektur für ein Frequenzduplexsystern (FDD) und auch zur Verwendung in Kommunikationssystemen vom TDD- und TD-SCDMA-Typ versehen, die so ausgelegt ist, dass sie die erforderliche Speicherkapazität signifikant reduziert und dadurch auch eine Fläche auf dem Chip eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC), in welchen der Speicher integriert ist, reduziert. Ein einzelner Kreispuffer, vorzugsweise vom Typ des gemeinsamen Speichers, wird von allen Rake-Fingern eines Rake-Empfängers geteilt, um die Hardware und Software, die zur Ausrichtung von Mehrwege-Signalen, welche durch eine UE von einer Basisstation empfangen werden, erforderlich ist, signifikant zu

reduzieren. Diese einzigartige Zeitzeitabgleichtechnik reduziert auch die Anzahl der Code-Generatoren, die zur Verfolgung einer Vielzahl (typischerweise drei) von Basisstationen erforderlich sind. Ein Multiplexer koppelt selektiv die Code-Generatoren mit den Rake-Fingern.
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Die Erfindung verwendet einen Kreispuffer, vorzugsweise in Form eines gemeinsamen Speichers, und besitzt einen Speicher-Lesezeiger für jeden Rake-Finger, um eine Verschiebung gegenüber der Position, an welcher der Speicher-Schreibzeiger die Daten schreibt, zu liefern, wobei die Verschiebung zu jedem Rake-Finger gehört, der eine Mehrwege-Komponente empfängt. Jede Mehrwege-Komponente wird an ihren zugewiesenen Rake-Finger gesendet, um dort einem Code-Tracking unterzogen zu werden. Da alle Mehrwege abgeglichen sind, sind auch die Codes zeitlich abgeglichen, was es ermöglicht, einen einzelnen Code-Generator unter den Code-Trackern aller Rake-Finger zu teilen. Diese neue Vorrichtung und dieses neue Verfahren ermöglichen eine Einsparung beim Speicher im Verhältnis von drei zu eins sowie eine Reduktion der Anzahl von Code-Generatoren, die für den Rake-Empfänger erforderlich sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG(EN)

Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden durch eine Betrachtung der Zeichnungen besser verständlich, in welchen:

Fig. 1 einen typischen SCH-Funkrahrnen von 10 Millisekunden zeigt;
Figur 2 ein Graph ist, der einen typischen Mehrweg zeigt.
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Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines herkömmlichen Code-Trackers ist, der in jedem Rake-Finger eines Rake-Empfängers eingesetzt wird.

Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild ist, das einen herkömmlichen Code-Tracker zeigt, der in jedem Rake-Finger eines Rake-Empfängers eingesetzt wird.

Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild ist, das die Vorrichtung zum zeitlichen Abgleich eines Mehrwege-Signals für die Rake-Finger eines Rake-Empfängers zeigt und die Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausführt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben, in welchen gleiche Bezugszahlen durchgehend gleiche Elemente darstellen.

Fig. 5 zeigt einen Rake-Empfänger 59, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausführt und der sechs (6) Rake-Finger umfasst, von welchen aus Gründen der Einfachheit nur einer (und zwar "Rake-Finger 1") im Detail gezeigt wird. Es ist einzusehen, dass die verbleibenden Rake-Finger "2" bis "6" in Auslegung und Funktion ähnlich sind. Es sollte angemerkt werden, dass die Anzahl der Rake-Finger keine Forderung der Erfindung ist, sondern dass sie hier nur als Mittel zur Erklärung dafür dient, wie die verschiedenen Komponenten arbeiten.

Der Rake-Empfänger 59 verwendet einen Kreispuffer 60, vorzugsweise vom Typ des gemeinsamen Speichers, der mit der doppelten Chiprate arbeitet und einen Schreibzeiger 60a sowie sechs Lesezeiger 60b (aus Gründen der Einfachheit nur als einzelne Linie dargestellt) besitzt. Der Rake-Empfänger von 59 führt den zeitlichen Abgleich durch, indem er zuerst die Mehrwege-Pilotsignale von derselben Basisstation in Ausrichtung bringt, bevor sie dem Code-Tracking unterzogen werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sowie unter der Annahme, dass die Spitzen aus der höheren Hierarchischen Golay-Korrelation (HGC) alle von derselben Basisstation stammen und zeitlich so verschoben werden können, dass sie über einander abgeglichen werden können, wird, wenn die Verschiebung erreicht ist, jede Mehrwege-Komponente an ihren zugewiesenen Rake-Finger gesendet und das Code-Tracking durchgeführt. Unter der Annahme, dass zwei (2) Signale empfangen wurden, die fünf (5) Chips auseinander liegen, sei weiter angenommen, dass jeder Punkt des Mehrwege-Graphen eine Chipzeit darstellt. Unter der Annahme, dass die Lese- und Schreibzeiger in Figur 5 mit der Chiprate arbeiten, können durch Vorrücken des Lesezeigers um die Anzahl Fünf (5) die zwei Signale zur selben Zeit aus dem Speicher ausgelesen werden. Die Code-Verschiebungen, die dem Lesezeiger 68 geliefert werden, gehören jeweils zu einem der Rake-Finger. Die in Fig. 2 gezeigten Positionen der Spitzen sind bekannt. Der Abstand

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und die Anzahl der Mehrwege dienen der Bestimmung des Verschiebungsbetrags für die Lesezeiger.

Da die Mehrwege-Komponenten abgeglichen wurden, sind auch die Codes zeitlich abgeglichen, und der Code-Generator (d h. einer von 62, 64 und 66) kann unter den Code-Trackern 10' eines jeden der sechs (6) Rake-Finger 1 bis 6 geteilt werden. Drei Code-Generatoren 62, 64 bzw. 66 sind vorgesehen, um PN-(pseudo-random noise)-Codes für die drei Basisstationen BSI, BS2 bzw. BS3 zu erzeugen, die von der UE mit dem in Fig. 5 gezeigten Rake-Empfänger verfolgt werden. Ein Multiplexer 69 koppelt selektiv den gewünschten Code-Generator mit den Code-Trackern 10' durch den Multiplexer 69.

Wenn die Code-Tracker 10 der Rake-Finger fordern, dass der Code-Generator, zum Beispiel 62, auf einen von 64 oder 66 geändert wird, wird der Speicher-Lesezeiger 68 für die zu diesem Code-Generator gehörenden Rake-Finger eingestellt. Der diesem Code-Tracker 10' entsprechende Lesezeiger wird um 1 inkrementiert oder dekrementiert. Die einzigartige Speicherteilvorrichtung der vorliegenden Erfindung macht die Verwendung eines einzelnen Speichers 60 möglich, der von allen sechs (6) Rake-Fingern gemeinsam genutzt wird, was in einer Einsparung beim Speicher im Verhältnis von drei zu eins resultiert, basierend auf der Tatsache, dass, obwohl es nur einen gemeinsamen Speicher für alle sechs Rake-Finger gibt, der gemeinsame Speicher (60) bei der doppelten Chiprate arbeitet, da der Code-Tracker 10' zwei Abtastergebnisse pro Chip verlangt.

Der Code-Tracker 10' liefert so einen pünktlichen zeitlich abgeglichenen Ausgang 70 in Übereinstimmung mit dem zu dekodierenden Basisstations-Code. Der Code-Tracker 10', welcher auch den in Fig. 4 gezeigten Codeverschiebungsschaltkreis 56 umfasst, liefert den Feinverschiebungsausgang 10 an den Speicher-Lesezeiger 68 auf eine ähnliche Weise, wie sie weiter oben in Bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde.

Claims (12)

1. Ein System umfassend:
eine Vielzahl von Basisstationen, die jeweils einen unterschiedlichen Code senden, wobei jeder Code für seine zugehörige Basisstation eindeutig ist;
eine Vielzahl von Benutzervorrichtungen (UEs), jede umfassend:
einen Rake-Empfänger zum zeitlichen Abgleich von Mehrwege-Signalen von den Basisstationen, und umfassend eine Vielzahl von Rake-Fingern, wobei jeder Rake-Finger einen Code-Tracker besitzt;
eine Vielzahl von Code-Generatoren, von welchen jeder einen zu einer gegebenen Basisstation gehörenden Code erzeugt, wobei diese Codes voneinander verschieden sind;
einen Schaltkreis zur selektiven Kopplung eines der Code-Generatoren mit den Code-Trackern;
einen gemeinsamen Speicher zur selektiven Lieferung zeitlich abgeglichener Mehrwege-Signale an Code-Tracker eines jeden Rake-Fingers;
einen Speicher-Schreibzeiger zum Schreiben von Mehrwege-Signalen in den gemeinsamen Speicher an einer gegebenen Position;
einen Speicher-Lesezeiger zum Auslesen von Mehrwege-Signalen aus einer Speicherposition des gemeinsamen Speichers, die von der gegebenen Position in dem Speicher verschoben ist; und
wobei jeder der Code-Tracker einen der Ausgänge erhält, die von dem Lesezeiger ausgelesen werden.

2. System nach Anspruch 1, worin jeder der Code-Tracker eine Feinverschiebung mit dem Speicher-Lesezeiger koppelt, um eine Verschiebung zwischen dem Speicher-Schreibzeiger und dem Speicher-Lesezeiger zur Lieferung eines zeitlich abgeglichenen Ausganges einzustellen.

3. System nach Anspruch 1, worin der selektive Kopplungsschaltkreis einen Multiplexer zur selektiven Kopplung eines der Code-Generatoren mit den Code- Trackern eines jeden Rake-Fingers umfasst.

4. System nach Anspruch 1, worin der gemeinsame Speicher ein Kreis- Pufferspeicher mit einer Vielzahl von Speicherpositionen ist.

5. System nach Anspruch 3, worin der Speicher-Lesezeiger Verschiebungen relativ zu dem Speicher-Schreibzeiger ansprechend auf von dem Code-Tracker abgeleitete Chipverschiebungen und Feinverschiebungen steuert.

6. System nach Anspruch 5, worin jede Chipverschiebung zu einem der Rake-Finger gehört.

7. System nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Schaltkreis zur Änderung des Speicher-Lesezeigers, ansprechend auf den mit dem Code-Tracker eines jeden Rake-Fingers gekoppelten Code-Generator.

8. System nach Anspruch 1, worin zumindest drei Code-Generatoren vorgesehen sind, um drei unterschiedliche Basisstationen zu verfolgen.

9. System nach Anspruch 8, worin die drei unterschiedlichen Code-Generatoren durch einen Multiplexer selektiv mit einem Code-Tracker eines jeden Rake- Fingers gekoppelt sind.

10. System nach Anspruch 1, worin Chip-Codes, die von jeder Basisstation an den Rake-Empfänger übertragen werden, bei einer vorbestimmten Chiprate arbeiten, wobei die Schreib- und Lesezeiger bei der doppelten vorbestimmten Chiprate arbeiten.

11. System nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend Mittel zur Inkrementierung des Schreibzeigers auf aufeinander folgende Speicherpositionen ansprechend auf die Chipverschiebungen und Feinverschiebungen.

12. System nach Anspruch 11, worin das Inkrementierungsmittel den Schreibzeiger auf eine Startposition in dem Speichermittel inkrementiert, wenn der Schreibzeiger auf eine Endposition in dem Speichermittel inkrementiert wurde.