Способ первоначального поиска ячейки в мобильной cdma-системе связи
Владельцы патента RU 2274954:
ЧАЙНА АКЭДЕМИ ОФ ТЕЛЕКОММЬЮНИКЕЙШНС ТЕКНОЛОДЖИ (CN)
Настоящее изобретение относится к способу первоначального поиска ячейки для аппаратных средств пользователя (АСП) в цифровой сотовой мобильной CDMA - системе связи. Способ включает: выбор рабочей частоты АСП, синхронизацию базовой станции с АСП; и корректировку девиации несущей частоты между АСП и базовой станцией, что является техническим результатом. Синхронизация базовой станции с АСП включает: определение диапазона временного интервала настроечной последовательности, передаваемой от базовой станции к АСП на основании способа определения значения характеристического окна мощности настроечной последовательности; вычисление корреляции для принятых данных и настроечной последовательности в этом диапазоне для получения точного положения приема АСП. При этом корректирование девиации несущей частоты между АСП и базовой станцией включает: оценку девиации несущей частоты между АСП и базовой станцией с помощью программных средств, компенсацию разности несущей частоты с использованием полученной оценки и способа обратной связи для регулировки аппаратных средств, причем способ корректировки девиации несущей частоты основан на совместном детектировании для корректировки девиации несущей частоты. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к технологии мобильной связи, в частности к способу первоначального поиска ячейки аппаратными средствами пользователя (АСП) в цифровой сотовой мобильной связи с множественным доступом с кодовым разделением каналов - CDMA, с настроечной последовательностью сигналов (пилот-сигнал).
Предпосылки изобретения
В цифровой сотовой мобильной системе связи при включении АСП сначала производится первоначальный поиск ячейки. Целью первоначального поиска ячейки является выбор соответствующей рабочей частоты и обеспечение синхронизации между АСП и базовой станцией на этой рабочей частоте. Только таким образом АСП может правильно принимать сообщения, передаваемые с базовой станции.
Кроме того, в реальной цифровой сотовой мобильной системе связи основные средства синхронизации в АСП и в базовой станции являются полностью независимыми. Даже если оба устройства работают на одной рабочей частоте, между ними происходит девиация несущей частоты (называемая разностью частот, девиацией частоты). При демодуляции сигнала, если АСП не имеет возможности выполнить относительно точную компенсацию девиации несущей (так называемую калибровку, коррекцию), то в модулированном сигнале остается компонент несущей, который впоследствии вызывает ошибку кода, и приводит к тому, что АСП не сможет правильно принять информацию, передаваемую с базовой станции.
В связи с этим, для цифровой сотовой мобильной системы связи во время первоначального поиска ячейки АСП должны выполнять следующие операции: выбор рабочей частоты, обеспечение синхронизации базовой станции с АСП на рабочей частоте, коррекцию девиации несущей частоты.
Естественно, в реальных условиях в ходе выполнения первоначального поиска ячейки из-за того, что опорные частоты синхронизации базовой станции и АСП с течением времени смещаются, также должна отслеживаться девиация несущей частоты.
В реальной системе сотовой мобильной CDMA-системе связи, обычно синхронизацию базовой станции с АСП выполняют с помощью пилотного канала. При этом синхронизация базовой станции с АСП обычно осуществляется следующим образом: вначале производится выбор рабочей частоты, затем вычисляют корреляцию между целым принятым кадром данных и заранее установленной пилотной последовательностью (настроечной последовательностью), непрерывно отслеживая рабочую частоту вычисляют корреляцию, до тех пор, пока пик корреляции не станет большим, чем заранее установленное пороговое значение, затем выполняют синхронизацию базовой станции с АСП на этой рабочей частоте. Рабочая частота, на которой расположен пик корреляции, представляет собой положение приема АСП.
В любой сотовой мобильной CDMA - системе связи для синхронизации требуется вычислять корреляцию. Тем не менее, обычное вычисление корреляции имеет следующее ограничение. Поскольку вычисление корреляции должно проводиться для каждого элемента всего кадра данных, объем выполняемых операций получается огромным и требует длительного времени на вычисления. Кроме того, операция корреляции проводится для всего кадра данных, что повышает вероятность ошибочных решений в CDMA-системе с дуплексным временным разделением (TDD-CMDA). Для TDD-CDMA системы предположим, что рядом с АСП А расположены другие АСП В, между которыми осуществляется обмен данными. Поскольку расстояние между АСП А и В невелико, АСП А принимает более мощный сигнал, посылаемый от АСП В, чем сигнал, передаваемый базовой станцией. Это приводит к принятию ошибочного решения о положении корреляционного пика, которое не является действительным положением приема АСП, и приводит к получению ошибочной информации синхронизации базовой станции с АСП.
Обычно девиацию несущей частоты корректируют в цифровом демодуляторе (в обычной ситуации некоторая степень девиации несущей не влияет на синхронизацию базовой станции с АСП, но может повлиять на демодулированную информацию). Обычно используют аналоговую систему фазовой автоподстройки, которая является устаревшей технологией. Недостатки этого решения состоят в следующем: трудно обеспечить одновременный учет рабочих характеристик и захват полосы модулирующего сигнала, и, кроме того, такая схема является чувствительной к кратковременным внезапным изменениям амплитуды или фазы сигнала, и является сложной для аппаратного воплощения.
В патенте КНР CN 97115151.2 под названием «Способ и устройство для восстановления и компенсации несущей частоты в системе связи с расширенным частотным диапазоном» был предложен цифровой способ коррекции девиации несущей частоты. Однако этот способ позволяет осуществлять оптимальную оценку для модели канала без шумов и интерференции, возникающей из-за многолучевого распространения, и не пригоден для сотовой мобильной системы связи.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение направлено на способ первоначального поиска ячейки для цифровой мобильной CDMA - системы связи. Способ улучшает обычно используемый способ первоначального поиска ячейки, то есть, предлагает решение для синхронизации базовой станции с АСП и коррекции девиации несущей частоты в ходе первоначального поиска ячейки. При таком решении АСП получают возможность быстро и точно осуществлять синхронизацию базовой станции с АСП и позволяет лучше осуществлять коррекцию девиации несущей.
Настоящее изобретение может быть воплощено следующим образом:
Для цифровой мобильной CDMA-системы связи используется способ первоначального поиска ячейки для того, чтобы аппаратные средства пользователя могли правильно принимать информацию, передаваемую с базовой станции. Способ отличается тем, что в аппаратных средствах пользователя производится выбор рабочей частоты, и выполняется синхронизация базовой станции с АСП на рабочей частоте базовой станции, при этом способ содержит:
а. определение диапазона временного интервала настроечной последовательности, передаваемой от базовой станции к АСП на основании метода определения значения характеристичного окна мощности в настроечной последовательности вначале;
b. определение точного положения приема аппаратных средств пользователя в этом диапазоне путем вычисления корреляции между принятыми данными и настроечной последовательностью.
При этом метод определения значения характеристичного окна мощности в настроечной последовательности» содержит:
а. в структуре кадра базовой станции - повышение мощности передачи символов синхронизации во временном интервале последовательности пилот-сигнала, передаваемой от базовой станции к АСП (ВИПП)), и отключение мощности излучения на защитных символах, расположенных до и после символов синхронизации в ВИПП;
b. при приеме выполнение аппаратными средствами пользователя поиска значений характеристического окна мощности в ВИПП, причем после обнаружения диапазона расположения символов синхронизации операция корреляции осуществляется только вблизи этого положения.
При этом «поиск значений характеристического окна мощности в ВИПП, для обнаружения диапазона расположения символов синхронизации», состоит в том, что:
в АСП вначале производится выбор рабочей частоты, затем осуществляется прием кадра данных; вычисляется мощность каждого импульса синхронизации в ВИПП; производится вычисление значений характеристического окна мощности в каждом положении символа синхронизации; осуществляется вычисление среднего значения характеристического окна мощности для всего кадра данных; производится поиск минимального значения характеристического окна мощности во всех положениях символов синхронизации для всего принятого кадра данных; принимается решение в отношении того, превышает ли пороговое значение отношение среднего значения характеристического окна мощности и минимального значения характеристического окна мощности, и если это так, то положение минимального значения характеристического окна мощности будет являться начальным положением ВИПП; корреляция вычисляется вблизи к начальному положению для получения точной точки начала приема и конца синхронизации базовой станции с АСП.
При этом «вычисление мощности каждого символа синхронизации» состоит в том, что вначале предполагают, что момент приема совпадает с точкой начала символа синхронизации, затем складывают значение мощности для всех элементов, составляющих символ, для получения мощности каждого символа синхронизации.
При этом «вычисление значений характеристического окна мощности в каждом положении символа синхронизации» состоит в том, что для всего кадра данных, принятого с отслеживанием уровня мощности каждого символа, вычисляют значение R(i) характеристического окна мощности в каждом положении с использованием следующей формулы:
где i представляет реальное положение приема, Р(k) представляет значение мощности каждого символа, N и М представляют параметры характеристического окна.
При этом «вычисление значений характеристического окна мощности в каждом положении символа синхронизации» состоит в том, что на основе мощности каждого элемента символа при отслеживании уровня мощности элемента символа вычисляют значение характеристического окна мощности в каждом положении.
Другой вариант воплощения настоящего изобретения может состоять в следующем:
Способ первоначального поиска ячейки для цифровой мобильной CDMA системы связи используется для того, чтобы аппаратные средства пользователя могли правильно принимать информацию, передаваемую базовой станцией. Способ отличается тем, что аппаратные средства пользователя отслеживают отклонение несущей частоты между аппаратными средствами пользователя и базовой станцией, и производят коррекцию девиации несущей частоты в цифровом демодуляторе, при этом способ содержит:
а. оценку девиации несущей частоты с помощью программных средств и настройку устройства на основе указанной оценки с использованием метода обратной связи;
b. подавление интерференции, возникающей из-за многолучевого распространения и многостанционного доступа, на основе метода совместного детектирования для коррекции девиации несущей частоты и коррекцию девиации несущей частоты до диапазона, требуемого для демодуляции модулирующего сигнала.
Указанный этап «а» включает: оценку девиации несущей частоты для каждого кадра данных с помощью программных средств, вычисление величины регулировки для аппаратных средств, выполнение регулировки аппаратных средств автоматической подстройки частоты в цифровом демодуляторе с использованием вычисленного значения регулировки.
Для оценки разности частот каждого кадра данных с использованием программных средств используют следующую формулу:
где α представляет оценку разности частот, I и Q представляют сигналы ортогональной демодуляции, L - статистическая длина.
Следующую формулу используют для вычисления величины регулировки аппаратных средств, то есть для вычисления значения регулировки разности несущей частоты:
fa(n)=fe(n)·coefk(n),
где fe(n) представляет оценку разности частот для n-ного принятого кадра данных, диапазон изменения коэффициента регулировки coefk находится в пределах 0˜1, при большем значении k выбирают меньшее значение coefk.
При этом «подавление интерференции, возникающей из-за многолучевого распространения и многостанционного доступа, на основе метода совместного детектирования для коррекции девиации несущей частоты и коррекция девиации несущей частоты в диапазоне, требуемом для демодуляции модулирующего сигнала, включает: введение в середину каждого кадра пакета данных настроечной последовательности; подавление аппаратными средствами пользователя интерференции, возникающей в результате многолучевого распространения и многостанционного доступа с помощью технологии совместного детектирования, и демодуляцию символов, расположенных вблизи к настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных; регулировку аппаратных средств автоматической подстройки частоты по информации о разности несущих частот, заключенной в этих символах.
При этом «подавление интерференции, возникающей в результате многолучевого распространения и многостанционного доступа с помощью технологии совместного детектирования, и демодуляция символов, расположенных вблизи к настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных,» дополнительно включает: демодулирование данных с использованием технологии совместного детектирования, и получение Р символов до и после настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных, и записи их как Х(1)...Х(Р) и Y(1)...Y(P), соответственно; вычисление Xi(n)=X(n)/Xj(n), Yi(n)=Y(n)/Yj(n), где Хj(n)=Yj(n)=±π/4, ±3π/4; получение направления разности несущих частот по формуле: 
установку длины шага регулировки на основании вычисленного направления несущих частот; регулировку аппаратных средств автоматической подстройки частоты с использованием длины шага регулировки и полученного направления разности частот.
Другое воплощение настоящего изобретения может состоять в следующем:
Согласно способу первоначального поиска ячейки в цифровой мобильной CDMA-системе связи: аппаратные средства пользователя производят выбор рабочей частоты и выполняют синхронизацию базовой станции с АСП на рабочей частоте базовой станции; аппаратные средства пользователя отслеживают девиацию несущей частоты между аппаратными средствами пользователя и базовой станцией, и выполняют коррекцию девиации несущей частоты в цифровом демодуляторе.
При этом «выполнение синхронизации базовой станции с АСП» содержит:
а. определение диапазона временного интервала настроечной последовательности, передаваемой от базовой станции к АСП на основании способа определения значения характеристического окна мощности настроечной последовательности;
b. получение в этом диапазоне точного положения приема аппаратных средств пользователя путем вычисления корреляции принятых данных и настроечной последовательности.
При этом «выполнение коррекции девиации несущей частоты в цифровом демодуляторе между аппаратными средствами пользователя и базовой станцией» содержит:
а. оценку девиации несущей частоты с помощью программных средств и регулирование аппаратных средств на основании этой оценки и с помощью метода обратной связи;
b. подавление интерференции, возникающей из-за многолучевого распространения и многостанционного доступа, на основании метода совместного детектирования для коррекции девиации несущей частоты и коррекцию девиации несущей частоты до диапазона, требуемого для демодуляции модулированных сигналов.
При этом «метод определения значения характеристического окна мощности настроечной последовательности» содержит:
а. в структуре кадра базовой станции, повышение мощности излучения символов синхронизации в временном интервале пилот-сигнала, передаваемого от базовой станции к АСП (ВИПП), и отключение мощности передатчика на защитных символах, расположенных перед символами синхронизации в ВИПП и после них;
b. при приеме поиск аппаратными средствами пользователя значения характеристического окна мощности в ВИПП, после того как был определен диапазон положения символов синхронизации, причем операцию корреляции выполняют только вблизи к этому положению.
Настоящее изобретение направлено на способ поиска первоначальной ячейки для мобильной CDMA системы связи и на способ синхронизации базовой станции с АСП для мобильной CDMA системы связи. В способе осуществляется выбор рабочей частоты в ходе первоначального поиска ячейки, обеспечение синхронизации базовой станции с АСП и компенсация разности несущих частот между базовой станцией и аппаратными средствами пользователя. Способ выбора рабочей частоты и обеспечения синхронизации базовой станции с АСП состоит в следующем: вначале определяют приблизительный диапазон настроечной последовательности путем использования метода определения значения характеристического окна мощности на основе настроечной последовательности, затем выполняют вычисление корреляции принятого кадра данных и настроечной последовательности для получения точного положения приема и для завершения синхронизации базовой станции с АСП. Способ компенсации разности несущей частоты между базовой станцией и аппаратными средствами пользователя представляет собой способ коррекции разности несущих частот, основанный на технологии совместного детектирования. Осуществление нескольких этапов двух способов, описанных выше (или любого одного из них) приводит к осуществлению первоначального поиска ячейки, в соответствии с настоящим изобретением, и при этом аппаратные средства пользователя быстро и точно выполняют синхронизацию канала базовой станции к АСП.
Способ, в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой способ первоначального поиска ячейки, направленный, в основном, на мобильные системы связи, в которых используется настроечная последовательность.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена схема первоначального поиска ячейки;
на фиг.2 представлена структурная схема кадра, требуемого при использовании метода определения значения характеристического окна мощности;
на фиг.3 изображен алгоритм, в котором воплощен способ определения значения характеристического окна мощности;
на фиг.4 представлен алгоритм, предназначенный для корректировки первоначального большого диапазона разности частот в меньший диапазон разности частот при коррекции разности несущих частот;
на фиг.5 представлен алгоритм, предназначенный для корректировки разности частот для диапазона, требуемого для демодуляции модулированных сигналов при коррекции разности несущих частот.
Варианты воплощения настоящего изобретения
Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения. Настоящее изобретение, однако, может быть воплощено во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами воплощения, описанными здесь. Во всем описании одинаковыми позициями обозначены аналогичные элементы.
На фиг.1 представлены основные этапы процедуры первоначального поиска ячейки от начала до конца в сотовой мобильной системе связи с использованием системы с временным разделением - синхронизированным множественным доступом с кодовым разделением каналов (TD-SCDMA), приведенной в качестве примера. На этапе 1 производится поиск приблизительного положения диапазона ВИПП с использованием метода определения значения характеристического окна мощности, в соответствии с настоящим изобретением, и выполняется выбор рабочей частоты. На этапе 2 производится поиск точного положения приема путем использования обычного способа вычисления корреляции в диапазоне положения, определенном на этапе 1, и получают точное положение приема. На этапе 3 начинают компенсацию разности несущих частот на основании метода совместного детектирования коррекции разности несущей частоты, используемого в настоящем изобретении. На этапе 4 может отслеживаться информация в вещательном канале (ВК).
На фиг.2 изображена структура кадра, требуемого для использования в способе определения значения характеристического окна мощности для осуществления синхронизации базовой станции с АСП. В настоящем изобретении в структуре кадра системы TD-SCDMA определены две настроечные последовательности: независимая ВИПП 5 и настроечная последовательность, добавляемая в середину пакета данных, TD0...TDn, TU0...TUn. Две настроечные последовательности выполняют различную функцию в ходе первоначального поиска ячейки. ВИПП 5 занимает независимый временной интервал, включая N символов GP (защитных символов), М символов SYNC (символов синхронизации) и снова N символов GP. До и после настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных, расположены символы данных Р, соответственно, и эти два символа данных вместе с настроечной последовательностью, добавляемой в середину пакета данных, занимают временной интервал. Символы SYNC представляют собой код, выбранный из набора ортогональных кодов. Этот код может быть получен путем вычисления корреляции, но операция должна быть выполнена по всему кадру данных и набору ортогональных кодов, так, что объем вычислений будет очень большим.
В способе синхронизации базовой станции с АСП, в соответствии с настоящим изобретением, пусть базовая станция передает на высоком уровне мощности символы SYNC, но отключает мощность излучения на символах GP. Таким образом, при приеме аппаратные средства пользователя вначале могут производить поиск значения характеристичного окна мощности в ВИПП, и определять приблизительный диапазон положения символов SYNC, затем вычислять корреляцию только вблизи к диапазону положения. В связи с этим становится возможным существенно сократить время синхронизации базовой станции с АСП и уменьшить вероятность ошибки.
На фиг.3 показана процедура поиска приблизительного диапазона положения ВИПП. Используя в качестве примера систему TD-SCDMA, процедура начинает поиск с использованием способа определения характеристического окна и заканчивает его при определении приблизительного диапазона положения ВИПП или без нахождения диапазона приблизительного положения ВИПП. В системе TD-SCDMA, устанавливают количество защитных символов N=2, количество символов М=4 и продолжительность каждого кадра данных, равную 5 мс.
На этапе 6 вначале производится синхронизация аппаратных средств пользователя на рабочей частоте, которая может представлять собой возможную частоту мобильной системы связи, и затем аппаратные средства пользователя принимают полный кадр данных (например, 5 мс + Δ мс). На этапе 7 вычисляют мощность Р каждого символа, то есть, вначале предполагают, что момент приема является точкой начала символа, затем складывают мощность всех элементов, составляющих символ, для получения мощности символа. Хотя в действительности момент приема может точно совпасть с точкой начала символа, но целью метода определения значения характеристического окна мощности является получение приблизительного диапазона положения символа SYNC. Поэтому это не особенно влияет на результат.
В следующей формуле (1) Ri представляет значение характеристического окна мощности для каждого положения и представляет действительное положение приема, P(k) представляет мощность каждого символа, М и N - параметры формы характеристического окна.
На этапе 8 вычисляют отношение значения характеристического окна мощности для каждого положения символа. Для принимаемого кадра данных с отслеживанием уровня мощности символа и в каждом положении структуры кадра TD-SCDMA N=2, М=4, вычисляют значение характеристического окна мощности по формуле ((Pi+Рi+1)+(Pi+6+Рi+7))/(Pi+2+Pi+3+Pi+4+Pi+5).
На практике можно учитывать мощность каждого элемента символа. Переход на уровень элементов символа позволяет получить более точный результат, но приводит к необходимости выполнения большего объема операций.
На этапе 9 вычисляют среднее значение Raver (отношение) характеристического окна мощности кадра по формуле:
где R(i) представляет значение характеристического окна мощности для каждого положения приема, Q представляет количество положений приема для кадра.
На этапе 10 производится поиск минимального значения характеристического окна мощности в кадре принимаемых данных: Rmin, Rmin=min(R(i)); и вычисляют отношение Raver/Rmin, то есть, отношение среднего значения характеристического окна мощности/к минимальному значению характеристического окна мощности для определения превышает ли отношение Raver/Rmin пороговое значение. Если отношение Raver/Rmin не больше, чем пороговое значение, то ВИПП не был найден. Если отношение Raver/Rmin больше, чем пороговое значение, то положение минимального значения характеристического окна мощности представляет собой начальное положение ВИПП. Затем вычисляют корреляцию вблизи к полученному начальному положению ВИПП для получения точной начальной точки приема и выполнения синхронизации базовой станции с АСП.
В настоящем изобретении корректировка девиации несущей частоты воплощается с помощью двух больших этапов, которые показаны на фиг.4 и 5 соответственно. На фиг.4 изображен первый большой этап, в котором оценка разности частот производится с помощью программных средств, и вводится механизм определения обратной связи для регулировки аппаратных средств. В первом большом этапе разность частот корректируют от первоначального большего значения к меньшему диапазону; например, когда используют кварцевый генератор с точностью 3 частей на миллион и рабочей частотой в диапазоне приблизительно 2 ГГц, первоначальное значение может рассматриваться равным приблизительно 6 кГц. На фиг.5 изображен второй большой этап, в котором с помощью в основном использования технологии совместного детектирования для подавления интерференции, вызываемой многолучевым распространением радиоволн и многостанционным доступом, меньшая разность частот (например, приблизительно 1 кГц) будет корректироваться до диапазона, требуемого для демодуляции модулированных сигналов, для получения более точной информации о разности частот для регулировки аппаратных средств.
На фиг.4 изображена непрерывно работающая процедура, начинающаяся с компенсации разности несущих частот для получения более точного значения частоты, с использованием настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных. В ходе этой процедуры производится оценка разности частот с помощью программных средств, при этом осуществляется автоматическая постройка частоты для аппаратных средств на основании решения и механизма обратной связи. Эта процедура позволяет корректировать разность частот от первоначально большего значения до меньшего диапазона.
Оценка разности частот с помощью программных средств также представляет собой процесс компенсации, выполняемый с помощью программных средств. Если будет использоваться только компенсация с помощью программных средств без регулировки аппаратных средств, каждый раз проводимая оценка должна быть достаточно точной. Кроме того, в условиях беспроводного канала, способ оценки с помощью программных средств не позволяет получить оценку без определенного допуска. Поэтому при компенсации с использованием только программных средств невозможно достичь требуемого эффекта. С другой стороны, хотя оценка с помощью программных средств в условиях использования беспроводного канала не обеспечивает достаточную точность, оценка направления разности частот является надежной, в особенности для усредненного значения множества кадров. Поэтому оценка с помощью программных средств может использоваться для управления регулировкой аппаратных средств автоматической подстройки частоты для удовлетворения требованиям первого большого этапа. При этом выполняются следующие этапы.
Перед этапом 11 количество кадров устанавливают n=0, и на этапе 11 производится прием кадра данных.
На этапе 12 производится оценка разности частот для каждого кадра данных с помощью программных средств, с использованием формулы (2):
где α представляет оценку разности частот, I и Q представляют сигнал ортогональной демодуляции, L представляют статистическую длину.
На этапе 13 с помощью формулы (3) производится вычисление величины регулировки разности несущих частот, то есть значения регулировки аппаратных средств:
где fe (n) представляет оценку разности частот, то есть значение α для n-го принятого кадра данных; коэффициент coefk регулировки изменяется в диапазоне 0˜1, причем используется принцип выбора, состоящий в том, что при большем значении k выбирают меньшее значения coefk. Например, принятый кадр данных может быть разделен на секции k1, k2..., kn; где k1<k2<...<kn, при этом принимается coefk1>coefk2>...>coefkn.
На этапе 14 производится регулировка программных средств путем осуществления автоматической подстройки частоты в соответствии с вычисленным значением регулировки аппаратных средств, увеличивают значение n=n+1, производят определение n>Q? Когда n не превышает значения Q (Q представляет собой заранее заданное количество кадров регулировки), повторяют этапы 11-14 до тех пор, пока не выполнится условие n>Q, затем первый большой этап заканчивается и происходит переход на использование настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных для повышения точности настройки частоты.
На практике также может осуществляться обратная связь в пределах каждого кадра данных, но с использованием множества кадров. Обратная связь в этом случае представляет собой взаимную регулировку между программными средствами и аппаратными средствами, то есть вначале вычисляют разность частот с помощью программных средств, затем по вычисленной разности частот производят регулировку аппаратных средств; после регулировки аппаратных средств вновь производится оценка разности частот с помощью программных средств; эту процедуру повторяют заранее заданное количество раз.
На фиг.5 показана процедура, в которой используют настроечную последовательность, добавляемую в середину пакета данных, для получения большей точности определения частоты. На основании совместного детектирования производят корректировку незначительной девиации частоты в определенном диапазоне, в котором может производиться демодуляция модулированных сигналов. В TD-SCDMA системе использование технологии совместного детектирования означает ввод настроечной последовательности (вводимой в середину пакета данных) в каждый кадр для оценки реального отклика канала. Благодаря этому аппаратные средства пользователя могут подавлять интерференцию, возникающую в результате многолучевого распространения радиоволн и многостанционного доступа, с использованием технологии совместного детектирования, производят демодулирование символов данных, расположенных вблизи к настроечной последовательности, вводимой в середину пакета данных, и позволяют направленно осуществлять регулировку автоматической настройки частоты, используя информацию о девиации частоты, заключенную в этих символах. Ниже приведено описание конкретных этапов.
Этап 15, принять m кадров данных.
Этап 16, демодулировать m кадров данных с использованием технологии совместного детектирования, то есть демодулировать символы данных, расположенные вблизи к настроечной последовательности, вводимой в середину пакета данных, и получить Р символов до и после настроечной последовательности, вводимой в середину пакета данных соответственно, которые могут быть обозначены как Х(1)...Х(Р) и Y(1)...Y(P) соответственно.
Этап 17, вычислить соответственно направление девиации частоты путем использования формулы (4) для Р символов до и после настроечной последовательности, вводимой в середину пакета данных, для m кадров данных:
В которой Xj(n)=Yj(n)=±π/4, ±3π/4;
затем использовать формулу (5) для получения разности несущих частот:
Этап 18, установить длину шага регулировки (STEP Гц) аппаратуры автоматической подстройки частоты в соответствии с вычисленным направлением разности частот.
Этап 19, в соответствии с направлением разности частот, которое было получено на этапе 17, произвести регулировку аппаратных средств автоматической подстройки частоты с использованием длины шага STEP.
Этапы 15-19 могут повторяться. Наряду с постепенным уменьшением скорректированной разности частот может использоваться большее количество символов данных, расположенных вблизи к настроечной последовательности, вводимой в середину пакета данных, для получения большего количества информации о разности частот, и это позволяет постепенно уменьшать длину шага регулировки аппаратных средств автоматической подстройки частоты.
Способ, в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой способ поиска первоначальной ячейки, основанный на наличии системы настроечной последовательности, и может использоваться в мобильных CDMA системах связи. Настоящее изобретение может использоваться в CDMA системе связи, в которой применяется технология совместного детектирования, при этом настоящее изобретение представляет собой способ корректировки девиации несущей частоты, основанный на совместном детектировании для оценки девиации несущей частоты. Способ в соответствии с настоящим изобретением может иметь хороший эффект в области использования беспроводных каналов.
Хотя в настоящем изобретении предложен способ синхронизации базовой станции с АСП и способ коррекции девиации несущей частоты на примере системы TD-SCDMA, которая была предложена CWTS (Стандартизация беспроводной связи Китая) и представляет собой одну из технологий RTT (Технологий Радиопередач) Международных мобильных телекоммуникаций IMT-2000, после соответствующих изменений он может полностью использоваться в других цифровых сотовых мобильных системах связи.
1. Способ первоначального поиска ячейки для цифровой мобильной CDMA системы связи, используемый для обеспечения возможности правильного приема аппаратными средствами пользователя информации, передаваемой с базовой станции, отличающийся тем, что содержит выбор рабочей частоты с помощью аппаратных средств пользователя; обеспечение синхронизации базовой станции с аппаратным средствам пользователя на рабочей частоты, включающее выбор диапазона временного интервала настроечной последовательности, передаваемой от базовой станции к аппаратным средствам пользователя путем использования метода определения значения характеристического окна мощности, основанного на настроечной последовательности, определение точного положения приема для аппаратных средств пользователя путем вычисления корреляции принятых данных и настроечной последовательности в указанном диапазоне.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что метод определения значения характеристического окна мощности, основанный на настроечной последовательности, содержит увеличение мощности передачи символов синхронизации во временном интервале пилотной последовательности (ВИПП), передаваемой в кадре данных от базовой станции к аппаратным средствам пользователя, и отключение мощности передачи для защитных символов, расположенных до и после символов синхронизации в ВИПП; поиск значений характеристического окна мощности в ВИПП с помощью аппаратных средств пользователя при приеме, определение диапазона положения символов синхронизации и вычисление корреляции вблизи этого положения.
3. Способ по 2, отличающийся тем, что значение характеристического окна мощности ВИПП, поиск которого производится для определения диапазона положения символов синхронизации, содержит выбор рабочей частоты с помощью аппаратных средств пользователя и прием кадра данных; вычисление мощности каждого символа синхронизации в кадре данных; вычисление значений характеристического окна мощности в каждом положении символа синхронизации; вычисление среднего значения характеристического окна мощности по всему кадру данных; поиск минимального значения характеристического окна мощности во всех положениях символов синхронизации принятого кадра данных; принятие решения, не превышает ли отношение среднего значения характеристического окна мощности и минимального значения характеристического окна мощности пороговое значение, если это так, то назначение положения минимального значения характеристического окна мощности начальным положением для ВИПП; вычисление корреляции вблизи к указанному начальному положению для получения точной точки начала приема и окончание синхронизации базовой станции с аппаратными средствами пользователя.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что вычисление мощности каждого символа синхронизации содержит предположение вначале, что момент приема совпадает с точкой начала символа синхронизации, сложение мощности всех элементов, составляющих символ синхронизации, и вычисление мощности символа синхронизации.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что вычисление значений характеристического окна мощности в каждом положении символа синхронизации содержит:
отслеживание уровня мощности каждого символа в кадре принимаемых данных, и вычисление для каждого положения значения R(i) характеристического окна мощности по следующей формуле:
где i представляет действительное положение приема, P(k) представляет величину мощности каждого символа синхронизации, N и М параметры характеристического окна.
6. Способ по п.3, отличающийся тем, что вычисление значений характеристического окна мощности в каждом положении символа синхронизации содержит отслеживание уровня мощности каждого элемента символа синхронизации и вычисление значения характеристического окна мощности в каждом указанном положении.
7. Способ первоначального поиска ячейки для цифровой мобильной CDMA системы связи для обеспечения возможности правильного приема аппаратными средствами пользователя информации, передаваемой с базовой станции, отличающийся тем, что содержит отслеживание девиации несущей частоты между аппаратными средствами пользователя и базовой станцией с помощью аппаратных средств пользователя и корректировку девиации несущей частоты в цифровом демодуляторе аппаратных средств пользователя; которая дополнительно включает оценку девиации несущей частоты с помощью программных средств и регулировку аппаратных средств, используя эту оценку и метод обратной связи;
подавление интерференции, возникающей в результате многолучевого распространения радиоволн и многостанционного доступа с использованием метода коррекции девиации несущей частоты, основанного на совместном детектировании, и корректирование отклонения несущей частоты до диапазона, требуемого для демодуляции модулированных сигналов.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что оценка девиации несущей частоты с помощью программных средств и регулировка аппаратных средств, используя эту оценку и метод обратной связи, дополнительно содержит оценку девиации несущей частоты каждого кадра данных с помощью программных средств; вычисление величины регулировки для аппаратных средств; регулировку аппаратных средств автоматической подстройки частоты в цифровом демодуляторе на основании вычисленного значения регулировки.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что для оценки девиации несущей частоты каждого кадра данных используется следующая формула:
где α представляет оценку девиации частоты, I и Q представляют сигналы ортогональной демодуляции, L представляет статистическую длину.
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что для вычисления величины регулировки аппаратных средств используют следующую формулу:
fa(n)=fe(n)*coefk(n),
где fe (n) представляет оценку девиации несущей частоты для n-ного принимаемого кадра данных, диапазон регулировки коэффициента coefk изменяется в пределах 0˜1, и при увеличении k выбирают меньшее значение coefk.
11. Способ по п.7, отличающийся тем, что подавление интерференции, возникающей в результате многолучевого распространения радиоволн и многостанционного доступа с использованием метода коррекции девиации несущей частоты, основанного на совместном детектировании, и корректирование отклонения несущей частоты до диапазона, требуемого для демодуляции модулированных сигналов дополнительно содержит ввод настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных, в каждый кадр данных для оценки действительного отклика канала; подавление интерференции, возникающей из-за многочастотного распространения радиоволн и многостанционного доступа, с помощью технологии совместного детектирования с использованием аппаратных средств пользователя, и демодулирование символов, расположенных вблизи к настроечной последовательности; регулировку аппаратных средств автоматической подстройки частоты на основании информации о девиации несущей частоты, включенной в эти символы.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что подавление интерференции, возникающей из-за многолучевого распространения радиоволн и многостанционного доступа, с помощью технологии совместного детектирования и демодулирование символов, расположенных вблизи к настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных, содержит демодулирование принимаемых данных с помощью технологии совместного детектирования и получение Р знаков до и после настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных, и записываемых как Х(1)...Х(Р) и Y(1)...Y(Р), соответственно;
вычисление Xi(n)=Х(n/1/xj(n), Yi(n)=Y(n)/Yj(n), соответственно, где Xj(n)=Yj(n)=±π/4 или ±3π/4;
определение направления девиации несущей частоты по формуле:
установку длины шага регулировки аппаратных средств автоматической подстройки частоты на основе вычисленного направления девиации несущей частоты;
регулировку аппаратных средств автоматической подстройки частоты с использованием длины шага регулировки в соответствии с направлением девиации несущей частоты.
13. Способ первоначального поиска ячейки для цифровой мобильной CDMA системы связи, содержащий выбор рабочей частоты с помощью аппаратных средств пользователя и обеспечение синхронизации базовой станции с аппаратными средствами пользователя на рабочей частоте; отслеживание девиации несущей частоты между аппаратными средствами пользователя и базовой станцией с использованием аппаратных средств пользователя, и корректировку девиации несущей частоты в цифровом демодуляторе; отличающийся тем, что обеспечение синхронизации базовой станции с аппаратными средствами пользователя, дополнительно содержит определение диапазона временного интервала настроечной последовательности, передаваемой от базовой станции к аппаратным средствам пользователя, с использованием метода определения значения характеристического окна мощности, основанного на настроечной последовательности; получение точного положения приема для аппаратных средств пользователя на основании вычисления корреляции принятых данных и настроечной последовательности в указанном диапазоне/корректирование девиации несущей частоты в цифровом демодуляторе, дополнительно содержащее оценку девиации несущей частоты с помощью программных средств и регулировку аппаратных средств, используя полученную оценку и метод обратной связи; подавление интерференции, возникающей из-за многолучевого распространения радиоволн и многостанционного доступа, используя метод коррекции девиации несущей частоты, основанный на совместном детектировании, и корректирование девиации несущей частоты до диапазона, требуемого для демодуляции модулированных сигналов.
14. Способ поиска первоначальной ячейки для цифровых мобильных CDMA систем связи, содержащий поиск приблизительного диапазона положения ВИПП с использованием метода определения значения характеристического окна мощности и определение рабочей частоты; поиск точного положения приема с помощью метода вычисления корреляции в указанном диапазоне, обеспечение синхронизации базовой станции с аппаратными средствами пользователя; компенсацию девиации несущей частоты, используя метод коррекции девиации несущей частоты, основанный на совместном детектировании.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что поиск приблизительного диапазона положения ВИПП, используя метод определения значения характеристического окна мощности, содержит выбор рабочей частоты с помощью аппаратных средств пользователя и прием полного кадра данных; вычисление мощности Р каждого символа; вычисление значений характеристического окна мощности для положения каждого символа; вычисление среднего значения характеристического окна мощности; поиск минимального значения из всех значений характеристического окна мощности; вычисление отношения среднего значения характеристического окна мощности к минимальному значению характеристического окна мощности, и определение, превышает ли значение этого отношения пороговое значение, и если это так, то назначение положения минимального значения характеристического окна мощности в качестве начального положения ВИПП.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что вычисление мощности Р каждого символа дополнительно содержит назначение момента приема в качестве точки начала символа, сложение мощностей всех элементов, составляющих символ, и вычисление мощности символа.
17. Способ по п.14, отличающийся тем, что компенсация девиации несущей частоты с использованием метода коррекции девиации несущей частоты, основанного на совместном детектировании, содержит
а. установку количества кадров n=0 для принимаемых кадров данных;
b. оценку девиации несущей частоты кадра данных с помощью программных средств;
с. вычисление величины регулировки девиации несущей частоты, то есть, вычисление значения регулировки аппаратных средств;
d. регулировку аппаратных средств автоматической подстройки частоты в соответствии с вычисленным значением регулировки аппаратных средств, установки приращения n=n+1, определение, превышает ли значение n заранее заданное количество кадров Q регулировки, и если нет, прием следующего кадра данных и переход на этап b, в противном случае, окончание регулировки.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что компенсация девиации несущей частоты с использованием метода коррекции/девиации несущей частоты, основанного на совместном детектировании, дополнительно содержит
е. прием m кадров данных;
f. демодуляцию принятых m кадров данных с помощью технологии совместного детектирования, то есть, демодуляцию символов данных, расположенных вблизи к настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных, и получение P символов до и после настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных, соответственно;
g. вычисление направления девиации несущей частоты для Р символов до и после настроечной последовательности, добавляемой в середину пакета данных, для m кадров данных, соответственно;
h. установку длины шага регулировки для аппаратных средств автоматической подстройки частоты, в соответствии с вычисленным направлением девиации несущей частоты;
i. регулировку аппаратных средств, осуществляющих автоматическую подстройку частоты, с использованием длины шага регулировки, в соответствии с полученным направлением девиации несущей частоты.
19. Способ по п.18, дополнительно содержащий повторение этапов от е до i.
