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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Korrektur der Frequenzverschiebung in einem Spreizspektrum-Kommunikationssystem
mit direkter Signalfolge (DSS) und ein Speichermedium, das ein Steuerprogramm
hierfür
speichert, und ist besonders auf diese Art von Korrektur der Verschiebung
in einem Breitband-CDMA-Netzwerk (CDMA: Code Division Multiple Access)
(BCDMA) anwendbar, wie z. B. das universelle mobile Telekommunikationssystem
(UMTS). Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität des britischen
Patents GB-A-2 367 212, das am 20. September 2000 eingereicht wurde
und das hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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In
zellulären
Kommunikationssystemen beruht die Zeit- und Frequenzgenauigkeit
von Übertragungen von
Basisstationen des Netzwerks auf sehr stabilen und hochpräzisen Referenzoszillatoren.
Da es eine festgelegte und relativ kleine Anzahl von Basisstationen
des Netzwerks in einem System, wie beispielsweise UMTS oder anderen
mobilen Telefonsystemen, gibt, können
die Referenzoszillatoren und die Basisstationen des Netzwerks relativ
teuer und genau sein. Eine Genauigkeit von z. B. 0,05 ppm ist typisch
und noch genauere Oszillatoren sind verfügbar. In solchen Systemen gibt
es jedoch typischerweise weit mehr mobile Stationen, die mit den
Basisstationen des Netzwerks kommunizieren. In einem System wie
beispielsweise UMTS, gibt es mobile Telefone, die zu einem wettbewerbsfähigen Marktpreis
verkauft werden müssen,
und daher müssen
die Kosten minimiert werden. Daher würden im Allgemeinen Referenzoszillatoren
mit niedrigen Kosten, wie z. B. spannungsgesteuerte Quarzoszillatoren
(VCXO) für
Referenzoszillatoren von mobilen Stationen gewählt werden. Die Frequenzgenauigkeit
dieser Referenzoszillatoren mit geringen Kosten ist relativ gering, z.
B. bei 5 ppm.
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Da
die Genauigkeit der mobilen Oszillatoren viel geringer ist als diejenige,
die in den Basisstationen mit ihren genaueren Referenzoszillatoren
verfügbar
ist, können
erhebliche Probleme bei der Synchronisation zwischen der Übertragung
der Basisstation und der lokal generierten Trägerfrequenz, die für die Abwärtsumsetzung
verwendet wird, auftreten.
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Ein
Beispiel für
ein Verfahren, das sich mit diesem Problem befasst, ist in dem US-Patent
US 5,276,706 angegeben.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Im
Hinblick auf das oben Beschriebene ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur der Frequenzverschiebung
in einem Spreizspektrum-Kommunikationssystem mit
direkter Signalfolge und ein Speichermedium, das ein Steuerprogramm
hierfür
speichert, zur Verfügung
zu stellen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Korrigieren
einer Frequenzverschiebung eines lokalen Oszillators in einem Spreizspektrum-Empfänger mit
direkter Signalfolge zur Verfügung
gestellt, wobei die empfangenen Signale mehrere aufeinanderfolgende Datenzeitschlitze
aufweist, von denen mindestens einer Synchronisationsdaten enthält, mit
den folgenden Schritten des Durchführens einer ersten Korrelation
zwischen den empfangenen Daten und einem lokal gespeicherten Synchronisationscode,
des Anpassens der Phase der empfangenen Daten durch einen vorbestimmten
Phasenschritt, des Durchführens
einer zweiten Korrelation zwischen den phasenangepassten Daten und
dem gespeicherten Synchronisationscode, des Bestimmens, welche der
ersten und zweiten Korrelation den größten Korrelationsscheitelwert
ergeben, des Speicherns eines Signals, das dem größten Korrelationsscheitelwert
entspricht, des Abschätzens
der Phasenverschiebung für
den lokalen Oszillator aus dem Signal und des Anwendens der abgeschätzten Verschiebung
auf den lokalen Oszillator.
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Bezüglich des
Voranstehenden umfasst ein bevorzugter Modus der Erfindung weiterhin
die Schritte des wiederholten Anpassens der Phase der empfangenen
Daten um den gleichen vorbestimmten Phasenschritt nach dem Speichern
des Signals, das dem größten Korrelationsscheitelwert
entspricht, für
eine vorbestimmte Anzahl von Malen vor dem Anlegen der Verschiebung
an den lokalen Oszillator.
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Auch
sind gemäß einem
bevorzugten Modus weiterhin die Schritte des wiederholten Anpassens
der Phase der empfangenen Daten, wenn jede Anpassung der Phase die
zu einer Verbesserung des größten Korrelationsscheitelwertes
führt,
vorgesehen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum
Korrigieren der Frequenzverschiebung eines lokalen Oszillators in
einem Spreizspektrum-Empfänger
mit direkter Signalfolge vorgesehen, wobei empfangene Signale eine
Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Datenzeitschlitzen aufweisen,
von denen mindestens einer Synchronisationsdaten aufweist, wobei
die Vorrichtung eine Einrichtung zum Durchführen einer ersten Korrelation
zwischen den empfangenen Daten und einem lokal gespeicherten Synchronisationscode,
eine Anpassungseinrichtung zum Anpassen der Phase der empfangenen
Daten um einen vorbestimmten Phasenschritt, eine zweite Korrelationseinrichtung
zum Durchführen
einer zweiten Korrelation zwischen den phasenangepassten Daten und
dem gespeicherten Synchronisationscode, eine Bestimmungseinrichtung
zum Bestimmen des größten Korrelationsscheitelwertes
von sowohl der ersten als auch der zweiten Korrelation, eine Speichereinrichtung
zum Speichern eines Signals, das dem größten Korrelationsscheitelwert
entspricht, eine Abschätzeinrichtung
zum Abschätzen
der Phasenverschiebung für
den lokalen Oszillator aus dem Signal und eine Einstelleinrichtung
zum Anlegen der abgeschätzten
Verschiebung an den lokalen Oszillator.
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Gemäß einem
bevorzugten Modus ist weiterhin eine Einrichtung zum wiederholten
Anpassung der Phase der empfangenen Daten durch die gleichen vorbestimmten
Phasenschritte nach dem Speichern des Signals, das dem größten Korrelationsscheitelwert
entspricht, für
eine vorbestimmte Anzahl von Malen, bevor die Verschiebung an den
lokalen Oszillator angelegt wird, vorgesehen.
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Gemäß einem
bevorzugten Modus wird weiterhin eine Steuereinrichtung zum Veranlassen
der Anpassungseinrichtung zum wiederholten Anpassen der Phase der
empfangenden Daten, alle Wiederholungen im Falle zu wiederholen,
wenn jede Anpassung der Phase zu einer Verbesserung des größten Korrelationsscheitelwertes
führt.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Speichermedium
vorgesehen, das ein Steuerprogramm speichert, um einen Computer
zu veranlassen, ein Verfahren zum Korrigieren der Frequenzverschiebung
eines lokalen Oszillators in einen Spreizspektrum-Empfänger mit
direkter Signalfolge auszuführen,
wobei die empfangenen Signale mehrere aufeinanderfolgende Datenzeitschlitze
aufweisen, von denen mindestens einer Synchronisationsdaten enthält, wobei
das Verfahren einen Schritt des Durchführens einer ersten Korrelation
zwischen den empfangenen Daten und einem lokal gespeicherten Synchronisationscode, einen
Schritt des Anpassens der Phase der empfangenen Daten um einen vorbestimmten
Phasenschritt, einen Schritt des Durchführens einer ersten Korrelation
zwischen den empfangenen Daten und einem lokal gespeicherten Synchronisationscode,
einen Schritt des Anpassens der Phase der empfangenen Daten um einen vorbestimmten
Phasenschritt, einen Schritt des Durchführens einer zweiten Korrelation
zwischen den phasenangepassten Daten und dem gespeicherten Synchronisationscode,
einen Schritt des Bestimmens, welche der ersten und zweiten Korrelation
den größten Korrelationsscheitelwert
ergibt, einen Schritt des Speicherns eines Signals, das dem größten Korrelationsscheitelwert
entspricht, einem Schritt des Abschätzens der Phasenverschiebung
für den
lokalen Oszillator aus dem Signal und einem Schritt des Anlegens
der abgeschätzten
Verschiebung an den lokalen Oszillator umfasst.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden offensichtlicher aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen in denen:
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1 eine
schematische Darstellung von Übertragungen
von einer Basisstation an einen Empfänger darstellt;
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2 den
Aufbau einer eine Synchronistation betreffenden Übertragung der Basisstation
darstellt;
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3 einen
Graph der normalisierten Korrelationsleistung über der Frequenzverschiebung
zeigt;
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4 das
Ergebnis einer vollen Korrelation ohne Frequenzverschiebung zeigt;
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5 die
Ergebnisse einer vollen Korrelation bei einer Frequenzverschiebung
von 5 ppm zeigt;
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6 die
Ergebnisse einer vollen Korrelation bei einer Frequenzverschiebung
von 7,5 ppm zeigt;
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7 ein
Flussdiagramm darstellt, das zeigt, wie das Verfahren der Erfindung
arbeitet; und
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8 ein
Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Die
besten Modi zur Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlicher
mit Hilfe verschiedener Ausführungsformen
und mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Die
oben beschriebenen Probleme und die Lösung, die durch die Ausführungsformen
der Erfindung bereitgestellt werden, werden mit Bezug auf UMTS beschrieben.
Sie sind jedoch nicht auf diesen Übertragungsstandard beschränkt und
können
in jedem WCDMA-System verwendet werden.
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Bei
UMTS sind die Basisstationen, die Signale an mobile Stationen senden
und empfangen, asynchron. Die Übertragungen
von den Basisstationen müssen
lokal durch die mobilen Geräte,
die sie empfangen, synchronisiert werden. Dies wird bei einer anfänglichen
Zellensuche durchgeführt,
wenn das mobile Gerät
eingeschaltet ist.
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Das
UMTS-Sendesignal umfasst eine Abfolge von Rahmen. Jeder dieser Rahmen
hat z. B. 15 Zeitschlitze, in denen jeweils eine Information enthalten
ist, die von der zu verwendenden Datenrate abhängt. Jeder Zeitschlitz enthält eine
Anzahl von Symbolen, wobei jedes Symbol 2 Bit umfasst. Diese 2 Bits
können
verwendet werden, um 4 mögliche
Zustände
mit Hilfe einer Quadraturphasenumtastung zu übertragen. Somit umfasst ein
Zeitschlitz mit 10 Symbolen 20 Bits.
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Übertragungen
von einer Basisstation enthalten einen Synchronisationskanal (SCH),
der auf eine Zeitschlitzbegrenzung und einen physikalischen Hauptkanal
zur gemeinsamen Steuerung (PCCPCH) abgestimmt ist. Der Synchronisationskanal
umfasst einen Hauptsynchronisationscode (PSC) und einen Nebensynchronisationscode
(SSC), wie in 2 dargestellt ist. Diese werden
bei der anfänglichen
Zellensuche verwendet.
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Die
anfängliche
Zellensuche durch eine mobile Station wird in drei Schritten durchgeführt. Der
erste dieser Schritte besteht im Erreichen der Zeitschlitzsynchronisation
auf die Übertragungen
der Basisstation, die das stärkste
Signal an den Empfänger
einer mobilen Station liefert. Die 1 stellt
schematisch Funkübertragungen
einer Basisstation dar, die durch das Bezugszeichen 1 dargestellt
ist, einen Übertragungskanal 2 und einen
Empfänger
einer mobilen Station 3 dar. In diesem Beispiel sind Übertragungen
von zwei Basisstationen (BTS1 und BTS2) gezeigt.
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Die Übertragungen
der Basisstation sind nicht zueinander synchronisiert und übertragen
Rahmen mit Zeitschlitzen und Symbolen wie oben beschrieben. Die
Zeitintervalle für
die Zeitschlitze und Rahmen sind festgelegt.
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In 1 ist
der Beginn eines Zeitschlitzes für
die Übertragungen
von BTS2 dargestellt, wobei die Übertragung
von gegenüber
dem Beginn eines Zeitschlitzes für
die Übertragungen
von BTS1 um eine beliebige Zeitdauer t Sekunden verzögert ist.
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Die Übertragungen
von den Basisstationen BTS1 und BTS2 an den Empfänger 3 werden durch
den Kanal 2 vorgenommen. Die Übertragungen von BTS2 sind
so dargestellt, dass sie durch einen 3-Wege-Kanal (Mehrwege) empfangen
werden, während
die Übertragungen
von BTS1 dargestellt sind, so dass sie durch einen 3-Wege-Kanal
empfangen werden. Der Effekt des Kanals 2 besteht darin,
die Signale von BTS1 und BTS2 an den Empfänger 3 zu leiten,
wo diese addiert werden. Die Korrelation des empfangenen Signals
durch den mobilen Empfänger
mit dem erwarteten Hauptsynchronisationscode, der in dem Empfänger gespeichert
ist, liefert dann eine Anzahl von Kommunikationsscheitelwerten.
Der größte detektierte
Scheitelwert entspricht der Basisstation des Netzwerks, auf die
sich der Empfänger
synchronisiert.
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Die
Korrelation wird in einem Zeitschlitz durchgeführt und die Ergebnisse in einen
Zwischenspeicher gespeichert. Die Ergebnisse einer Anzahl von Zeitschlitzen
werden hinzuaddiert. Rauschen und Interferenzen sollten reduziert
werden und die Korrelation auf den Scheitelwert durchgeführt, wenn
einer detektiert wird.
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Der
zweite Schritt der anfänglichen
Zellensuche besteht in der Rahmensynchronisation und identifiziert
die Codegruppe der Basisstation, die in Schritt 1 gefunden
wurde. Der dritte Schritt der anfänglichen Zellensuche bestimmt
den Verschlüsselungscode,
der der gefundenen Basisstation zugeordnet ist. Weitere Details
dieser zweiten und dritten Schritte sind für die vorliegende Erfindung
nicht bedeutsam und werden daher nicht weiter hierin beschrieben,
sind jedoch dem Fachmann bekannt.
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Bei
der Abwärtsumsetzung
in einem mobilen Empfänger
kann es vorkommen, dass die genaue Frequenz, auf die das empfangene
Signal abwärts
konvertiert wird, nicht exakt die gleiche ist, wie die des Senders aufgrund
von Ungenauigkeiten des lokalen Oszillators, die auftreten, weil – wie oben
beschrieben – er
kostengünstiger
ausgeführt
ist, als derjenige, der in der Basisstation verwendet wird. Wenn
es eine Frequenzverschiebung gibt, wird die Größe des Korrelationsscheitelwertes
reduziert. Wenn die Verschiebung erheblich ist, geht der Korrelationsscheitelwert
im Rauschen und der Interferenz unter und macht es damit unmöglich, auf die
Zeitschlitzbegrenzungen zu synchronisieren.
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Die
Ungenauigkeit des lokalen Oszillators ist ein möglicher Grund dieser Frequenzverschiebung
und die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung versuchen dies zu korrigieren.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Korrigieren der Frequenzverschiebung während der anfänglichen
Zellensuche in einem Spreizspektrum-Empfänger mit direkter Signalfolge
zur Verfügung.
Die empfangenen Signale umfassen mehrere aufeinander folgende Datengruppen,
von denen mindestens eine Synchronisationsdaten enthält. Eine
Korrelation zwischen diesen empfangenen Daten und dem lokal gespeicherten
Synchronisationscode wird durchgeführt. Nachfolgend werden die
Phasen der empfangenen Daten angepasst und eine weitere Korrelation
zwischen den phasenangepassten Daten und dem lokal gespeicherten
Code durchgeführt.
Der größte Korrelationsscheitelwert
wird dann bestimmt und eine Phasenverschiebung für den lokalen Oszillator abgeschätzt und
an den Oszillator angelegt.
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Die
Umsetzung der hierin beschriebenen Erfindung kann bei der anfänglichen
Zellensuche angewendet werden, die in einer mobilen Station, die
in einem Frequenzduplexmodus (FDD: frequency division duplex) in
einem UMTS-Netzwerk betrieben wird, durchgeführt wird. Die Leistungsfähigkeit
der UMTS-Zellensuche kann
durch Verschiebungen der Trägerfrequenz
und der Abtasttaktfrequenz verschlechtert werden. In der Praxis
werden sowohl die Trägerfrequenz
als auch die Abtasttaktfrequenz von der Frequenz eines Referenzoszillators
(gewöhnlicherweise
ein VCXO) abgeleitet. Die Trägerfrequenz
(fc) und die Abtasttaktfrequenz (FSMP) können
gemäß den Gleichungen
(1) bzw. (2) ausgedrückt
werden. Die Ausdrücke
k1 und k2 in diesen
Gleichungen stellen Konstanten dar und fx ist
die Bezugsfrequenz, die durch den Referenzoszillator der mobilen
Station bereitgestellt wird. fC = k1 × fX (1) fSMP =
k2 × fX (2)
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Die
Gleichungen (1) und (2) geben die Wege an, durch die die Ungenauigkeiten
der Bezugsfrequenz, die durch den Quarzoszillator erzeugt werden,
sich in den Ungenauigkeiten der Trägerfrequenz und der Abtasttaktfrequenz
zeigen. Wenn die gleiche Ungenauigkeit in Anteilen pro Million (ppm)
ausgedrückt
wird, trifft sie auf jede der drei Frequenzen zu fX fC und fSMP zu. Z.
B. stellt bei einer gewünschte
Trägerfrequenz
von 2 GHz und einer Abtasttaktfrequenz von 15,36 MHz eine Ungenauigkeit
von 1 ppm (in fX) Verschiebungen von 2 khz
bei der Trägerfrequenz
und 15,36 Hz bei der Abtastfrequenz dar.
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Mit
Bezug auf die WCDMA-Zellensuche führt eine Verschiebung der Trägerfrequenz
zu einer kontinuierlichen Phasenabweichung des empfangenen komplexen
Signals. Die Verschiebung der Abtasttaktfrequenz kann die inkorrekte
Detektion von wesentlichen Systemzeitsteuerungseinheiten verursachen.
Die Effekte einer Verschiebung der Abtasttaktfrequenz können lediglich
nach dem Verarbeiten der Signale einer großen Anzahl von Zeitschlitzen
beobachtet werden. Die Phasendrehung, die durch die Verschiebungen
der Trägerfrequenz verursacht
werden, führen
zu einer Abnahme des Verhältnisses
der empfangenen Signalleistung zu der Rausch- plus der Interferenzleistung
und als Folge zu einem Anstieg der Wahrscheinlichkeit der Fälle der
falschen Detektion der Zeitsteuerung. Daher führen Verschiebungen sowohl
in der Trägerfrequenz
als auch in der Abtasttaktfrequenz zu einer Verschlechterung der
Leistungsfähigkeit
bei allen drei Schritten des UMTS-Zellensuchverfahrens.
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Der
Verlust der Leistungsfähigkeit
bei der Zellensuche, die durch die Frequenzungenauigkeiten verursacht
werden, ist während
des ersten Schrittes des Zellensuchverfahrens offensichtlich. Die
Verschiebungen des Abtasttaktes können zu Fehler bei der Detektion
der Zeitschlitzbegrenzungen führen,
d. h., die Zeitschlitzbegrenzungen werden an den falschen Stellen
angenommen. Wenn der Fehler beim Feststellen der Zeitschlitzbegrenzungen
größer ist
als eine Chip-Periode, sind die Ergebnisse, die man durch die verbleibenden Schritte
der Zellensuche erhält,
ebenfalls fehlerhaft. Für
die praktische Bestimmung von Frequenzungenauigkeiten wird jedoch
der Versatz von einem Chip, der durch die Abtasttaktungenauigkeiten
verursacht wird, über lange
Zeiträume
untersucht.
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Als
Folge sind die Ungenauigkeiten des Abtasttaktes von nebengeordneter
Wichtigkeit, verglichen mit den Verschiebungen der Trägerfrequenz.
Da die Effekte einer Verschiebung der Trägerfrequenz sofort erkennbar
sind, können
diese Effekte gemessen und dazu verwendet werden, die Bezugsfrequenz
zu korrigieren. Eine Reduktion der Ungenauigkeit der Bezugsfrequenz
reduziert die Verschiebungen sowohl der Trägerfrequenz als auch der Abtasttaktfrequenz.
Das hierin beschriebene Verfahren basiert auf differentiellen Phasenverschiebungen,
die an den empfangenen Hauptsynchronisationscode bei der Abwärtsumwandlung
aufgrund von Fehlern der lokalen Oszillatorfrequenz, die für die Abwärtsumwandlung
verwendet wird, übermittelt
werden. Die resultierenden Messungen der Phasenverschiebung werden
verwendet, um die Frequenz des Referenzoszillators zu korrigieren.
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Ein
komplexes Basisbandsignal, das von einer Basisstation übertragen
wird, kann als St = A(t)ejθ(t) dargestellt
werden, wobei A(t) und θ(t)
die Amplitude bzw. Phase des Signals darstellen. Das gesendete Signal kann
als Sr = β(t)Stej(Δϖt + ϕ(t)
+ σ(t)) (3) dargestellt
werden, wenn es über
einen sich abschwächenden
Pfad gesendet wird, wobei Δϖt
der Verschiebung der Trägerfrequenz
in Radian/sec. ϕ(t) der zufälligen Phase (in Radian) aufgrund
der Dopplerverschiebung und σ(t)
der zufälligen
Phase aufgrund des Rauschens und der Interferenz entspricht. Variationen
des Signalträgers
werden als β(t)
dargestellt.
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Im
ersten Schritt der UMTS-Zellensuche werden die sich in Phasen befindlichen
(I) und rechtwinkligen (Q) Komponenten des empfangenen Signals mit
dem Hauptsynchronisationscode korreliert. Wenn der lokale Hauptsynchronisationscode
mit dem ersten Symbol eines empfangenen PCCPCH + SCH Zeitschlitzes
ausgerichtet wird (d. h. an der Zeitschlitzbegrenzung), kann das
gesendete Signal ausgedrückt
werden als: St = Mejπ/4 (4)wobei M einer
Konstanten entspricht. Die Korrelation des entsprechenden empfangenen
Signals mit dem lokalen Hauptsynchronisationscode, der in dem Empfänger gespeichert
ist, ist in der Gleichung (5) gezeigt, wobei T der Korrelationszeitdauer
entspricht.
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Die
Gleichung (5) stellt die Korrelation zwischen dem lokalen Hauptsynchronisationscode
und dem empfangenen Signal an den Zeitschlitzgrenzen dar. Da der
Hauptsynchronisationscode ein bekanntes Signal ist, kann die Verschiebung
der Trägerfrequenz
durch Messen der Änderung
der Phase des empfangenen Hauptsynchronisationscodes abgeschätzt werden.
Bei Vernachlässigung
des Dopplereffektes und des Rauschens und Interferenz aus Gründen der
Einfachheit, kann die Gleichung 5 reduziert werden auf
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Der
Korrelationsscheitelwert wird dann gefunden, indem das Maximum des
obigen Integrals gefunden wird. Wenn die empfangenen und lokal generierten
PSCs ausgerichtet werden, kann man M2 =
1 setzen und die folgende Beziehung drückt die Korrelationsleistung
aus:
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Die
graphische Darstellung der 3 ist von
der Gleichung 7 abgeleitet und zeigt den Wert der Korrelationsleistung über der
Verschiebung der Trägerfrequenz
(in ppm) für
die Korrelationszeitdauer von 1 PSC (256 Chips im FDD-Modus von
UMTS).
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Die 4 zeigt
das Ergebnis einer vollen Korrelation ohne eine Frequenzverschiebung, 5 zeigt die
Ergebnisse einer vollen Korrelation bei einer Frequenzverschiebung
von 5 ppm und 6 zeigt die Ergebnisse einer
vollen Korrelation bei einer Frequenzverschiebung von 7,5 ppm.
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Wie
es oben beschrieben wird, kann die Größe der Verschiebung der Trägerfrequenz
abgeschätzt werden,
indem ihre Wirkung auf die Korrelation zwischen dem empfangenen
PSC-Signal und einem lokalen PSC in dem mobilen Empfänger detektiert
werden. Die größeren Werte
der Verschiebung der Trägerfrequenz entsprechen
den kleineren Werten der Korrelationsleistung. Das Korrelationsverfahren
kann dann daher pro Zeitschlitz des empfangenen Signals angewendet
werden und können
gemittelt werden, um eine Menge von gemittelten Korrelationsleistungen
zur Verfügung
zu stellen, in dem mehrere empfangene Zeitschlitze verarbeitet werden.
Die größte gemittelte Leistung
entspricht dem größten (gemittelten)
Scheitelwert. Dieser wird ausgewählt
und als ein Bezug für
die Position einer Zeitschlitzbegrenzung gespeichert.
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Um
die Verschiebung des lokalen Oszillators der Basisstation zu bestimmen,
wird dann die Phase eines empfangenen und abwärtsgewandelten Signals um ΔϖZt verändert,
wobei ΔϖZ die Frequenzverschiebung aus einer Menge
von vorbestimmten Werten und T die Zeitdauer darstellt. Das Korrelationsverfahren
mit der lokalen PST wird dann erneut für die gleichen empfangenen
Daten mit dem phasenverschobenen Eingangssignal und der abgeschätzten gemittelten
Leistung des besten Korrelationsscheitelwertes durchgeführt. Das Verfahren
wird für
alle verfügbaren
Frequenzverschiebungen wiederholt und die besten Korrelationsleistungen in
jedem Fall miteinander und mit der Referenz verglichen. Die größte Korrelationsleistung
wird verwendet, um den Bezugswert zu ersetzen, und die entsprechende
Frequenzverschiebung wird einem Akkumulator hinzuaddiert. Das Phasenverschiebungsverfahren
wird beendet, wenn das phasenverschobene empfangene Signal keine
bessere Korrelationsleistung erzeugt, als die Referenzkorrelationsleistung.
Somit wird die Phasenverschiebung nach und nach angewendet, bis
das Ergebnis der zuletzt angewendeten Phasenverschiebung zu einer
Verschlechterung der Korrelationsleistung verglichen mit der Referenzkorrelationsleistung
führt.
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Die
Phasenverschiebungen können
bei der Suche einer besseren Abschätzung der Verschiebung der Trägerfrequenz
auf iterative Weise wiederholt zu den gleichen empfangenen Daten
addiert werden. Ein Speicher für
die letzte akkumulierte Phasenverschiebung wird dann eine Abschätzung der
Verschiebung speichern, die verwendet werden kann, um die Frequenz
des Referenzoszillators zu korrigieren.
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Ein
Flussdiagramm, das zeigt, wie dieser Prozess der iterativen Phasenanpassung
stattfindet, ist in 7 gezeigt. Darin werden Abtastdaten
durch eine Datenabtastung gemäß Schritt
S20 bereitgestellt und an einen Schritt S22 für die vollständige Korrelation
(über 265
Chips) weitergeleitet. Von dort werden die Daten an einen Schritt
S24 zur Auswahl des Scheitelwertes weitergeleitet, der den größten Scheitelwert
der Korrelation sucht und diesen an einen Schritt S26 zum Einstellen
eines Bezugswertes weitergibt, der die Position und Leistung des
größten Scheitelwertes
speichert. Im nächsten
Schritt S28 wird ein Akkumulator zur Abschätzung der Verschiebung auf
Null eingestellt.
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Die
Verfahrensfolge durchläuft
dann die iterative Phase. Darin werden die Originaldaten von dem Schritt
S20 zur Datenerfassung mit einer ersten Phasenverschiebung phasenverschoben.
Eine volle Korrelation wird dann darauf in Schritt S32 mit dem gespeicherten
PSC und dem höchsten
Leistungsscheitelwert, der in dem Schritt S34 des Auswählens des
Scheitelwertes ausgewählt
wurde, durchgeführt.
Diese wird dann an einen Schritt S36 zur Anpassung des Bezugswertes
weitergeleitet, der den Bezugswert, der in Schritt S26 gespeichert
wurde, anpasst, wenn der letzte Scheitelwert größer ist als der gespeicherte
Scheitelwert. Wenn weitere Frequenzschritte angewendet werden müssen, kehrt
das Verfahren zum Schritt S30 zurück, wo der nächste verfügbare Frequenzschritt
auf die Daten der Korrelation angewendet wird, und das Auswählen des
Scheitelwerts und auch die mögliche
Anpassung des Bezugswertes durchgeführt werden.
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Wenn
alle Frequenzschritte angewendet worden sind, fährt das Verfahren mit einem
Akkumulator für die
abgeschätzte
Verschiebung fort, der die Phasenverschiebung speichert, die notwendig
ist, um die aktuell gespeicherten Bezugsscheitelwerte abzuleiten.
Wenn dieser von den ursprünglichen
Bezugsscheitelwerten verschieden ist, kehrt das Verfahren zum Schritt
S30 zurück
und eine weitere Abfolge der Phasenverschiebungen wird durchgeführt, um
festzustellen, ob eine weitere Verbesserung der Verschiebung erreicht
werden kann oder nicht. Wenn keine Verbesserung abgeleitet wird
oder wenn diese zweite Schleife durch eine vorbestimmte Anzahl von
Malen durchlaufen wurde, so dass sich der Schleifenzähler auf
Null vermindert hat, werden die Inhalte des Akkumulators für die abgeschätzte Verschiebung
als eine Phasenverschiebung an dem Referenzoszillator angelegt.
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Die
Phasenverschiebungen, die iterativ durch das Verfahren verwendet
werden, können
alle gleich groß sein.
Alternativ kann das Verfahren so gestaltet sein, dass wiederholt
die gleiche Phasenverschiebung angelegt wird, bis die höchste ausgewählte durchschnittliche
Leistung keine Verbesserung zeigt. Die letzte Phasenverschiebung
könnte
dann entfernt werden und eine kleinere Phasenverschiebung benutzt
werden. Dieses Verfahren kann für
eine vorbestimmte Anzahl von Phasenverschiebungen mit abnehmender
Größe fortgesetzt
werden.
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Ein
Blockdiagramm einer Ausführungsform
der Erfindung ist in 8 dargestellt. Darin werden
die Eingangsdaten RF/IF in einem Abwärtsumsetzer 50 mit
einer Frequenz von einem lokalen Oszillator 52 abwärts gewandelt,
die durch eine konstante K1 in einem Multiplizierer 54 modifiziert
wird. Die abwärts
gewandelten Daten werden an eine Abtasteinheit 56 weitergeleitet,
die durch eine Abtastfrequenz gesteuert ist, die auch von dem lokalen
Oszillator 52 durch Multiplikation seiner Frequenz in einen
Multiplizierer 58 mit einer Konstanten K2 bereitgestellt
wird.
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Die
abgetasteten Daten werden an einen Phasenschieber 60 über eine
Datenerfassungseinheit 61 bereitgestellt, die anfänglich eine
Phasenverschiebung von Null an die Daten anlegt, bevor sie an einen
Korrelator 62 angelegt werden, die sie mit den Daten in
dem Speicher 64 für
den Hauptsynchronisationscode korreliert. Das Ergebnis dieser Korrelation
wird dann an eine Scheitelwertauswahleinrichtung geleitet, die nach
dem Scheitelwert mit der größten Leistung
sucht und diesen in einen Bezugswertspeicher 68 speichert.
Das Auswählen
des Scheitelwerts sendet ein Steuersignal an den Phasenschieber 60,
um diesen zu veranlassen, die Daten, die dieser zuvor an den Korrelator 62 angelegt
hatte, um eine vorbestimmte Schrittweite zu verschieben, und um
die Korrelation und die Auswahl des Scheitelwerts, die durch den
Korrelator 62 und die Scheitelwertauswahleinrichtung 66 durchgeführt werden,
erneut durchzuführen.
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Wenn
der aus der letzten Korrelation ausgewählte Scheitelwert größer ist
als der in dem Bezugswertspeicher 68 abgespeicherte Scheitelwert,
werden die Inhalte dieses Speichers ersetzt. Der Phasenschieber wird
dann so gesteuert, um eine weitere Phasenverschiebung bezüglich der
Daten vorzunehmen und um das Verfahren zu wiederholen. Dies wird
eine vorbestimmte Anzahl von Malen fortgesetzt, bis ein Schleifenzähler auf
Null herabgezählt
hat, wonach die angelegte Phasenverschiebung an einen Akkumulator 70 für die abgeschätzte Verschiebung
angelegt wird.
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Wenn
jede angelegte Phasenverschiebung zu einer Verbesserung der Leistung
des größten Scheitelwertes
gemäß der Korrelation
führt,
wird das gesamte Verfahren erneut mit einer weiteren Menge von Phasenverschiebungen,
die an dem Phasenschieber 60 bereitgestellt werden, wiederholt.
Das gesamte Verfahren kann beliebig oft wiederholt werden, indem
ein Zähler
vorgesehen ist, der die Anzahl von Malen zählt, die die gesamte Menge
von Phasenverschiebungen angewendet wird. Nachdem eine vollständige Menge
angelegt worden ist, wird die aktuelle Phasenverschiebung in dem
Akkumulator 70 für
die abgeschätzte
Verschiebung addiert, falls die Position der Scheitelwert angebenden
Phasenverschiebung zu einer Verbesserung der größten Scheitelwertleistung führt.
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Sind
alle Schleifen beendet, wird die Abschätzung der Phasenverschiebung
aus dem Akkumulator für die
Verschiebung an den lokalen Oszillator 52 angelegt, so
dass er nachfolgend durch den Abwärtsumsetzer 50 und
die Abtasteinheit 56 verwendet wird, und das Verfahren
kann dann mit der Zellensuche in der Einheit 72 fortgesetzt
werden.
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Es
ist bekannt, dass ein mobiler Empfänger, wie er in den obigen
Ausführungsformen
beschrieben wird, einen Prozessor (nicht gezeigt) zum Steuern jeder
der Komponenten des mobilen Empfängers
gemäß einem
bestimmten Steuerprogramm, ein ROM (nicht gezeigt), das verwendet
wird, um das bestimmte Steuerprogramm, das durch den Prozessor ausgeführt wird,
zu speichern, ein RAM (nicht gezeigt), das als ein Arbeitsbereich
des Prozessors dient, und dergleichen aufweist.
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Es
ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die
obigen Ausführungsformen
beschränkt
ist, sondern geändert
und modifiziert werden kann, ohne von dem Bereich der Erfindung
abzuweichen.