СПОСОБ И УСТРОЙСТВО БЫСТРОГО УСТАНОВЛЕНИЯ СИНХРОНИЗАЦИИ В ШИРОКОПОЛОСНОЙ СИСТЕМЕ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА С КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ Российский патент 2005 года по МПК H04B1/707 

Область техники

Настоящее изобретение относится к беспроводной связи. В частности, настоящее изобретение относится к улучшенному способу достижения синхронизации с принимаемым сигналом и его идентификации в асинхронной системе множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР).

Уровень техники

Не так давно Международный союз по электросвязи (ITU) объявил о приеме предложений по способам обеспечения услуг высокоскоростной передачи данных и высококачественной передачи речи по беспроводным каналам связи. Одно из этих предложений было выдвинуто Европейским институтом стандартов электросвязи (ETSI) под названием "The ETSI UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA) ITU-R RTT Candidate Submission", называемое далее WCDMA (Широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов). Содержание этих документов опубликовано и хорошо известно специалистам в данной области техники; в них описывается использование каналов PERCH в обсуждаемой здесь системе WCDMA.

На фиг.1 показаны части кадра, передаваемого по каналу PERCH WCDMA каждой станцией в системе связи WCDMA, которые используются для того, чтобы дать возможность мобильной станции установить синхронизацию с базовой станцией.

Длительность кадра составляет 10 миллисекунд, а сам кадр состоит из 40960 элементарных посылок. Кадр разделен на 16 тактов (временных интервалов), причем каждый временной интервал содержит 2560 элементарных посылок. Затем каждый временной интервал можно представить разделенным на 10 следующих друг за другом частей, причем каждая часть состоит из 256 элементарных посылок. В целях раскрытия сущности изобретения 10 частям каждого временного интервала присвоены номера от 1 до 10, причем часть 1 представляет собой 256 элементарных посылок каждого временного интервала, передаваемых раньше других.

Первые 256 элементарных посылок (часть 1) каждого временного интервала в кадре состоят из двух ортогональных последовательностей, передаваемых одна за другой. Первая из двух ортогональных последовательностей является последовательностью первичного синхронизирующего кода (ПСК). Последовательность ПСК одинакова для каждого временного интервала и для каждой базовой станции в системе WCDMA. Вторая из двух ортогональных последовательностей, передаваемых в части 1, является вторичным синхронизирующим кодом (ВСК). В каждом временном интервале передается одна из семнадцати возможных последовательностей ВСК.

Части с 2 по 5 каждого временного интервала включают данные широковещательной передачи, такие как системный идентификатор передающей базовой станции, и другую информацию, которая совместно используется всеми мобильными станциями, осуществляющими связь с данной базовой станцией. Части с 6 по 10 каждого временного интервала используют для переноса пилот-сигнала, который создается в соответствии с ортогональным кодом Голда, как это определено в вышеупомянутом стандарте UTRA.

Поскольку сигналы ПСК и ВСК передают в течение одной и той же части каждого кадра, состоящей из 256 элементарных посылок, каждый из них передают с мощностью, составляющей половину мощности сигналов в других частях. Другими словами, сигнал ПСК передают с мощностью на 3 дБ меньше, чем сигналы в частях с 2 по 10 каждого такта. Сигнал ВСК также передают с мощностью на 3 дБ меньше, чем сигналы в частях с 2 по 10. Хотя это затрудняет обнаружение ПСК и ВСК, при этом обеспечивается поддержание постоянной мощности сигнала передачи на протяжении каждого кадра.

На фиг.2 показано устройство, применяемое для создания канала PERCH, который используют для начального установления синхронизации в предложенной системе связи WCDMA третьего поколения. Генератор 1 первичного синхронизирующего кода (ПСК) формирует предварительно определенную последовательность из 256 элементарных посылок, которая используется на первом этапе установления синхронизации в системе, который описан ниже. ПСК одинаков для всех базовых станций в данной системе связи, причем первичный синхронизирующий код прокалывают в первых 256 элементарных посылках каждого временного интервала каждого кадра.

В системах WCDMA каждая базовая станция расширяет свои сигналы передачи, используя ортогональный код Голда. Формирование ортогональных кодов Голда хорошо известно в данной области техники. В WCDMA все коды Голда формируют с использованием одного и того же порождающего многочлена. Всего имеется 512 возможных временных смещений кода Голда для данной базовой станции. Эти смещения измеряются относительно начала кадра, а не относительно какого-либо централизованного синхронизирующего сигнала. Смещенный во времени код Голда усекается в конце каждого десятимиллисекундного кадра, а затем он повторяется с точки смещения в начале каждого кадра.

Базовые станции WCDMA передают вторичный синхронизирующий код (ВСК), который выполняет две функции. Во-первых, вторичный синхронизирующий код используют для идентификации кадровой синхронизации базовой станции. Во-вторых, вторичный синхронизирующий код обеспечивает групповую идентификацию (ГИ), что сужает смещение ортогонального кода Голда до субнабора, состоящего из шестнадцати смещений из возможных 512 смещений. В предложенных системах WCDMA имеется 32 разных групповых идентификации, каждая из которых связана с набором из шестнадцати смещений кода Голда.

Групповой идентификатор подается во внешний кодер 2 ВСК. Групповой идентификатор отображается в одно из 32 возможных 16-элементных кодовых слов, в которых каждый элемент принимает одно из семнадцати возможных значений. Кодовые слова выбраны в виде кодов без запятой так, что любой циклический сдвиг любого из кодовых слов формирует вектор, не являющийся допустимым кодовым словом. Затем элементы кодового слова подают во внутренний кодер 3 ВСК, который отображает каждый из элементов кодовых слов на последовательность, состоящую из 256 элементарных посылок. Каждая из возможных последовательностей ВСК, состоящих из 256 элементарных посылок, в которую может быть преобразован элемент кодового слова, ортогональна любой другой последовательности, используемой для кодирования одного элемента кодового слова. Каждая из возможных последовательностей ВСК, состоящая из 256 элементарных посылок, также ортогональна последовательности из 256 элементарных посылок, используемой кодом ПСК. Каждая из шестнадцати последовательностей ВСК из 256 элементарных посылок добавляется к последовательности ПСК, "проколотой" в первых 256 элементарных посылках части 1 временных интервалов в каждом кадре.

Последовательность ПСК и последовательность ВСК суммируются в сумматоре 6. Поскольку эти последовательности ортогональны друг другу приемник может их отличить друг от друга, и они не будут создавать взаимные помехи при анализе в контексте однолучевого распространения сигнала. Вдобавок, в частях с 2 по 5 каждого временного интервала "прокалываются" общие данные широковещательной передачи. Остальные 1280 элементарных посылок (занимающих части с 6 по 10) временных интервалов в каждом кадре состоят из оставшихся "непроколотых" элементарных посылок последовательности ортогонального кода Голда, используемой для расширения сигналов передач от базовой станции. Первые 1280 элементарных посылок последовательности ортогонального кода Голда в каждом временном интервале "прокалываются" кодом ПСК/ВСК и общей информацией широковещательной передачи.

На фиг.3 показано, как согласно современному уровню техники решается задача установления синхронизации в системе связи WCDMA. Антенна 10 принимает сигнал и подает его в приемник (ПР) 11. Приемник 11 преобразует принимаемый сигнал с понижением частоты, усиливает его и дискретизирует, а затем подает выборки в детектор 12 первичного синхронизирующего кода (ПСК). ПСК передается с избыточностью в части 1 каждого из шестнадцати временных интервалов каждого кадра. ПСК передают с очень низкой мощностью, используя весьма слабое кодирование, при использовании которого существует вероятность ложного обнаружения. Для того, чтобы снизить вероятность ложного обнаружения до приемлемого уровня, в современных системах в буфере накапливают три полных кадра выборок.

В последующем описании предполагается, что используется дискретизация 1х и берутся только действительные выборки. На самом деле в системе WCDMA используют модуляцию на основе квадратурной фазовой манипуляции, так что дискретизация выполняется в комплексной форме, причем для повышения вероятности точного обнаружения желательно использовать избыточную дискретизацию (с запасом по частоте).

Буфер 14 временных интервалов представляет собой кольцевой буфер, способный хранить 2560 выборок. Элементы кольцевого буфера 14 устанавливают в ноль в начале установления тактовой синхронизации. Первые 2560 выборок подают непосредственно в буфер 14 временного интервала. После этого выборки, полученные на оставшейся части трех кадровых периодов, суммируют в сумматоре 13 с соответствующими накопленными значениями выборок, запомненными в буфере 14 временного интервала, в соответствии с уравнением (1), приведенным ниже:

где i - номер элементарной посылки от 0 до 2559 временного интервала, ACCUM_SAMP(i) - i-oe значение, запоминаемое в буфере 14 временного интервала, NEW SAMP(i) - полученная i-я выборка, a n - номер от 0 до 47 временного интервала (соответствует количеству временных интервалов в 3 полных кадрах).

В течение первых 30 миллисекунд накопления сигнала переключатель 30 устанавливается таким образом, чтобы значения, выдаваемые сумматором 13, запоминались в буфере 14 временного интервала. При завершении периода накопления сигнала переключатель 30 переключается таким образом, чтобы выходные значения сумматора 13 подавались в коррелятор 15.

Функцией коррелятора 15 является обнаружение последовательности ПСК в 2560 возможных ячейках буфера 14 временного интервала. Специалистам в данной области техники очевидно, что буфер 14 временного интервала является кольцевым буфером, который позволяет выполнять циклическую адресацию для проверки всех возможных гипотез. Коррелятор 15 устанавливает корреляцию 256 накопленных сигнальных выборок с последовательностью ПСК, состоящую из 256 элементарных посылок, и подает 2560 результирующих вычисленных значений энергии корреляции в детектор 16 максимума. Детектор 16 максимума определяет точку максимальной корреляции с последовательностью ПСК в запомненных накопленных выборках.

При обнаружении ПСК во временных интервалах приемник устанавливает синхронизацию на уровне временного интервала, в результате чего в приемнике известно, где начинается каждый из временных интервалов кадра. Данные синхронизации временных интервалов подаются в мультиплексор 31. В действительности, данные синхронизации временных интервалов будут подаваться в управляющий процессор (не показан), который управляет работой мультиплексора 31, используя данные синхронизации временных интервалов.

ВСК также передается с низким уровнем энергии и для того, чтобы обеспечить достаточную достоверность при приеме сигнала, потребуется накопление двух передаваемых с избыточностью ВСК символов. В отличие от ПСК, который имеет одно и то же значение для каждого временного интервала, ВСК может принимать одно из семнадцати возможных значений в каждом временном интервале. Таким образом, для накопления данных ВСК необходимо накапливать выборки из временных интервалов разных кадров. Последовательность ВСК в восьмом временном интервале кадра не обязательно должна совпадать с последовательностью ВСК в девятом временном интервале того же кадра. Однако последовательность ВСК в восьмом временном интервале данного кадра совпадает с последовательностью ВСК в восьмом временном интервале следующего кадра и может накапливаться корректным образом.

Мультиплексор 31 получает выборки, собранные на множестве кадровых периодов, причем каждый кадровый период совпадает с 16 последовательными временными интервалами. Мультиплексор 31 подает первые 256 выборок каждого временного интервала (часть 1 временного интервала, содержащую последовательность ВСК) на один из шестнадцати возможных детекторов 18 внутреннего кода ВСК, которые функционируют аналогично детектору ПСК 12. В начале накопления выборок для декодирования ВСК буфер ВСК 19 в каждом детекторе 18 внутреннего кода ВСК очищается путем установки всех его элементов в ноль. Также переключатели 20 устанавливают таким образом, что значения, выдаваемые сумматорами 19, запоминаются в буферах 21 ВСК.

В первом кадровом периоде часть 1 первого периода временного интервала подается на детектор 18а внутреннего кода ВСК, часть 1 второго периода временного интервала подается на детектор 18b внутреннего кода ВСК и так далее, вплоть до части 1 шестнадцатого периода временного интервала подаваемого на детектор 18р внутреннего кода ВСК. В течение второго кадрового периода часть 1 первого периода временного интервала подается на детектор 18а внутреннего кода ВСК, часть 1 второго периода временного интервала подается на детектор 18b внутреннего кода ВСК и так далее, вплоть до части 1 шестнадцатого периода временного интервала, подаваемого на детектор 18р внутреннего кода ВСК. Таким путем на множестве кадровых периодов накапливаются последовательности ВСК, соответствующие каждому из шестнадцати временных интервалов в каждом кадре.

После накопления выборок ВСК переключатель 20 переключается, подавая запомненные накопленные выборки из буфера ВСК 21 в коррелятор 22. Коррелятор 22 вычисляет энергию корреляции между накопленными выборками и каждой из семнадцати возможных допустимых последовательностей (c₁, с₂, ..., с₁₇) и подает энергию корреляции в детектор 23 максимума. Детектор 23 максимума выбирает допустимую последовательность с максимальной энергией корреляции и подает эту последовательность в выходной декодер 24 ВСК. После получения шестнадцати оценок последовательностей от каждого детектора 18 внутреннего кода ВСК выходной декодер 24 ВСК определяет наиболее вероятное переданное кодовое слово из шестнадцати.

Выходной декодер 24 ВСК преобразует оценки последовательностей в элементы (c₁, c₂, ..., с₁₇) кодового слова, а затем сравнивает результирующее кодовое слово со всеми допустимыми кодовыми словами и всеми циклически сдвинутыми версиями этих допустимых кодовых слов. После выбора наиболее вероятного переданного кодового слова выходной декодер ВСК определяет кадровую синхронизацию и декодирует групповой идентификатор (ГИ) базовой станции.

Затем выборки запоминают для обеспечения обнаружения канала пилот-сигнала, причем последний из трех этапов направлен на установление синхронизации с базовой станцией. Пилот-сигнал представляет собой непрерывный ортогональный код Голда, несущий данные широковещательной передачи и данные канала ПСК/ВСК, "проколотые" в первой половине каждого временного интервала. Начало кадровой синхронизации используется для уменьшения объема памяти, необходимой для обнаружения ортогонального кода Голда, который базовая станция использует для расширения передач. Буфер 27 половины кадра запоминает только вторую половину каждого временного интервала в кадре, которая является частью, "не проколотой" другой информацией. Буфер 27 половины кадра запоминает 20480 выборок.

Декодированный групповой идентификатор подается в генератор 25 ортогонального кода Голда. В соответствии с групповым идентификатором генератор 25 ортогонального кода Голда выбирает набор из шестнадцати возможных масок. Для формирования последовательностей и десятимиллисекундных усеченных частей последовательностей, которые используют для выполнения операции расширения, используют один многочлен.

Конкретные части последовательности, используемые для расширения, выбирают с помощью операции маскирования, которая хорошо известна специалистам в данной области техники и подробно описана в патенте США №5103459 на "Систему и способ для генерации сигналов в сотовой телефонной системе МДКР", права на который принадлежат правопреемнику настоящего изобретения и содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки.

Генератор 25 формирует последовательность ортогонального кода Голда, состоящую из 40960 элементарных посылок, которая представляет собой последовательность, используемую для расширения десятимиллисекундной передачи. Эта последовательность из генератора 25 подается на стробирующий элемент 26. Стробирующий элемент 26 выделяет первую половину каждого 625-микросекундного периода последовательности, выдаваемой генератором 25, соответствующую частям канала пилот-сигнала, проколотым ПСК/ВСК и данными общего канала широковещательной передачи в передаче канала PERCH.

Стробированные последовательности из стробирующего элемента 26 подаются в коррелятор 28. Коррелятор 28 вычисляет корреляцию между локально генерируемой и стробированной последовательностью ортогонального кода Голда и выборками, запомненными в буфере 27 половины кадра. Энергия корреляции для каждого потенциального смещения подается в детектор 29 максимума. Поскольку приемник уже установил синхронизацию на уровне кадра и ввиду сброса последовательности ортогонального кода Голда на границах кадров, необходимо проверить только шестнадцать гипотез смещения (O₁, О₂, ..., O₁₆).

После проверки шестнадцати возможных гипотез смещения детектор 29 максимума выдает наиболее вероятное смещение. Имея информацию о кадровой синхронизации и маску, используемую для выполнения расширения, приемник теперь может принимать канал поискового вызова и начинать двухстороннюю связь с передающей базовой станцией.

В предложенной системе WCDMA попытки декодирования смещений ПСК, ВСК и пилот-сигнала предпринимаются на фиксированном количестве кадровых периодов, пока не будет достигнута синхронизация. Одновременно анализируют шесть кадровых периодов, причем первые три кадра используют для оценки синхронизации временных интервалов ПСК, следующие два кадра используют для декодирования кодового слова ВСК, а последний кадр используют для декодирования пилот-сигнала. Каждый раз, когда один из этих шести кадровых периодов заканчивается без достижения удовлетворительного результата декодирования ПСК, ВСК и пилот-сигнала, процесс возобновляется с использованием других шести кадров. Поскольку последовательности ПСК и ВСК передаются, как упомянуто, с низкой мощностью по сравнению с другими частями кадра, обычно проходит много таких наборов кадровых интервалов, прежде чем в одном наборе будет успешно декодирована информация всех трех типов.

Проблема, связанная со способом установления синхронизации, состоит в том, что для успешного обнаружения канала WCDMA таким путем требуется в среднем 500 миллисекунд. Это намного больше, чем 200 миллисекунд, которые обычно выделяют для успешного завершения переключения каналов связи (передачи обслуживания) в современных беспроводных системах МДКР, и может привести к потере вызовов из-за безуспешных операций переключения каналов связи. Следовательно, в данной области техники имеется потребность в способе более быстрого установления синхронизации в системе связи WCDMA.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение может быть использовано для установления синхронизации в системе WCDMA быстрее, чем в известных в настоящее время способах. В различных вариантах осуществления изобретения используются более длинные периоды накопления выборок ПСК, BCK, а также параллельное декодирование информации ПСК, BCK и пилот-сигнала для минимизации времени, необходимого для синхронизации.

В вышеописанном известном способе формируется оценка тактовой синхронизации ПСК на основе трех кадровых периодов выборок. Если эта оценка тактовой синхронизации оказывается неверной, то невозможно будет выполнить последующее декодирование информации BCK и пилот-сигнала, и прием выборок BCK начинается вновь. Выборки, используемые для формирования предыдущих оценок тактовой синхронизации по трем кадрам, отбрасываются при формировании следующих оценок тактовой синхронизации по трем кадрам.

Варианты осуществления данного изобретения позволяют удлинить периоды накопления выборок ПСК вместо вынужденного использования возможно неправильного решения на основе нескольких кадров. Варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя тесты для оценивания достоверности оценок синхронизации временных интервалов ПСК, исходя из накопленных выборок. Кроме того, изобретение предусматривает способы непрерывного накопления выборок ПСК до тех пор, пока не будет получена действительная оценка синхронизации временных интервалов. Только тогда, когда последовательность ПСК будет одинаковой для каждого временного интервала, накопление выборок в буфере с шириной временного интервала приведет к тому, что последовательность ПСК превысит область других накопленных значений. При формировании оценки синхронизации временного интервала, которая является "наилучшим предположением" для синхронизации временного интервала, но которая не прошла тест на достоверность, ее используют в качестве опорного значения для предварительного накопления выборок ВСК. Если эта оценка синхронизации временного интервала, являющаяся "наилучшим предположением", позднее пройдет тест на достоверность, то тогда накопленные выборки ВСК используют при декодировании кодового слова ВСК. Такое параллельное накопление выборок позволяет в вариантах осуществления изобретения выполнять более надежное декодирование кодового слова ВСК после более короткого периода накопления выборок.

Варианты осуществления изобретения кроме того включают параллельную обработку кода ВСК и смещения пилот-сигнала. Процесс декодирования ВСК также включает в себя тест на достоверность, но при этом формируется промежуточный "предположительно наилучший" код ВСК, который используют для оценки смещения пилот-сигнала. Если последующее накопление выборок кода ВСК сохраняет достоверность "предположительно наилучшего" кода ВСК, то тогда соответствующую оценку смещения пилот-сигнала можно немедленно использовать. Этот способ называется параллельным, поскольку смещение пилот-сигнала декодируется одновременно с ВСК.

В различных вариантах осуществления настоящего изобретения параллельная обработка накопленных значений выборок приводит к более быстрой синхронизации с каналом WCDMA. При использовании этих вариантов осуществления синхронизация может быть достигнута не более чем через 10 или 30 миллисекунд при высоком уровне принимаемого сигнала. Даже если принимаемый сигнал слаб, более эффективное использование накопленных выборок согласно настоящему изобретению приводит к более быстрой синхронизации, чем при использовании известных способов.

Краткое описание чертежей

Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем подробном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции определяют соответствующие элементы на всех чертежах и на которых представлено следующее:

Фиг.1 - схема структуры канала PERCH WCDMA,

Фиг.2 - блок-схема устройства, используемого для передачи канала PERCH WCDMA согласно известным способам синхронизации,

Фиг.3 - блок-схема устройства, используемого для установления синхронизации в системе WCDMA согласно известным способам,

Фиг.4 - блок-схема способа установления синхронизации в системе WCDMA согласно варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.5 - блок-схема способа установления синхронизации в системе WCDMA согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.6 - блок-схема высокого уровня для устройства, используемого для установления синхронизации сигнала WCDMA согласно варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.7 - блок-схема устройства обнаружения первичного синхронизирующего кода, выполненного согласно варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.8 - блок-схема устройства декодера вторичного синхронизирующего кода, выполненного согласно варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.9 - блок-схема устройства обнаружения смещения пилот-сигнала, выполненного согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

На фиг.4 показана блок-схема способа, используемого для установления согласования временных параметров и синхронизации между мобильной станцией и базовой станцией с использованием предложенной структуры канала PERCH WCDMA согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Реализация способа начинается с этапа дискретизации входного сигнала, преобразованного с понижением частоты, на одном или нескольких временных интервалах. Как описано со ссылками на фиг.1, каждый кадр WCDMA содержит шестнадцать временных интервалов, причем длина каждого временного интервала составляет 2560 элементарных посылок. Последовательность ПСК передается в первых 256 элементарных посылках каждого временного интервала.

Для того, чтобы синхронизировать систему обнаружения с временными характеристиками временных интервалов принимаемого сигнала, определяют корреляцию последовательности первичного синхронизирующего кода (ПСК) с данными, принимаемыми на первом периоде f₁. Этот этап 102 описывается формулой ПСК(f₁)=>ПCK₁, указывающей, что выборки, принимаемые во временных интервалах в кадровом периоде номер один, используют для корреляции с последовательностью ПСК для получения первой оценки синхронизации временных интервалов ПCK₁.

В приведенном в качестве примера варианте осуществления изобретения оценка синхронизации временных интервалов ПСК формируется путем накопления выборок на множестве периодов временных интервалов. Это выполняется путем использования буфера выборок временного интервала достаточно большой емкости для хранения данных выборок за один период временного интервала с последующим суммированием последовательных выборок, принятых на следующих периодах временных интервалов. Например, если принимаемый сигнал дискретизируется с интервалами, составляющими половину элементарной посылки, буфер выборок временного интервала, имеющий 5120 ячеек для выборок, используется для получения оценки синхронизации временных интервалов ПСК. После запоминания и оценки 5120 выборок для первого периода временного интервала в каждом из 5120 ячеек для выборок, каждая выборка, принятая на втором периоде временного интервала, добавляется в соответствующую ячейку. Таким образом, ЯЧЕЙКА₁ будет содержать сумму выборок S₁+S₅₁₂₁+S₁₀₂₄₁ и так далее. Поскольку последовательность ПСК является постоянной и передается в каждом временном интервале в одной и той же позиции, такой способ накопления с "гибким объединением" приводит к лучшей оценке, чем при использовании одного периода временного интервала.

В предпочтительном варианте осуществления корреляцию между принимаемыми выборками и последовательностью ПСК измеряют с использованием цифрового согласованного фильтра. Например, если выборки, полученные в течение 16 последовательных периодов временных интервалов, накапливают в 5120 ячейках для выборок с интервалами в половину элементарной посылки для измерения корреляции последовательности ПСК из 512 выборок с каждой из 5120 возможных групп (из 512 ячеек) используют цифровой согласованный фильтр ПСК. Буфер выборок временного интервала с 5120 ячейками реализуют в виде кольцевого буфера, который позволяет выполнять циклическую адресацию для формирования значений энергий корреляции после цифровой согласованной фильтрации со всеми возможными смещениями в периоде временного интервала. Например, для формирования периода, соответствующего 512 ячейкам, со смещением, равным 5100, согласованный фильтр должен быть коррелирован с номерами ячеек с 5100 по 5120, за которыми следуют ячейки с 1 по 491.

Хотя изобретение описано здесь с использованием цифровых согласованных фильтров, специалистам в данной области техники очевидно, что можно также использовать и другие виды корреляции, такие как аналоговые согласованные фильтры или схемы умножения и интегрирования, без изменения сущности настоящего изобретения.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения этап дискретизации включает комплексную дискретизацию, хорошо известную специалистам в данной области техники. Можно также использовать другие виды дискретизации, включая, без ограничений, действительную дискретизацию без изменения сущности настоящего изобретения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения выборки берут с интервалами, равными половине элементарной посылки. Следовательно, полученная последовательность ПСК из 256 элементарных посылок будет представлена в 512 интервалах дискретизации. При использовании комплексных выборок полученный поток выборок оценивают для установления корреляции по 1024 выборкам: 512 синфазных (I) выборок и 512 квадратурных (Q) выборок.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения первый период f₁, в течение которого данные аккумулируются и используются для синхронизации по ПСК, составляет полный кадровый период (16 тактов). Однако первый период f₁ может составлять любое количество периодов временных интервалов, в том числе меньше 16 временных интервалов, либо любое число, кратное 16 временным интервалам, что входит в объем настоящего изобретения.

На этапе 104, после этапа 102, осуществляется обработка выборок, полученных в течение второго периода f₂. На этапе 104 синхронизацию временных интервалов из оценки ПCK₁ используют для декодирования данных вторичного синхронизирующего кода (ВСК), как показано в формуле "ВСК(f₂, ПCK₁)=>BCK₁". Декодирование кодового слова ВСК представляет собой двухступенчатый процесс, состоящий из декодирования символа ВСК, имеющегося в каждом временном интервале, и последующего декодирования кодового слова ВСК из сформированных символов ВСК.

Первая ступень декодирования символов ВСК выполняется в предположении, что имеющаяся оценка синхронизации временных интервалов является правильной. В приведенном в качестве примера варианте осуществления изобретения для системы WCDMA оценка синхронизации временных интервалов BCK₁ используется для установления местоположения первых 256 элементарных посылок каждого из шестнадцати временных интервалов в каждом кадре. В течение периода f₂ в буферах для накопления выборок ВСК накапливаются выборки для каждого из шестнадцати периодов, состоящих из 256 элементарных посылок. В приведенном в качестве примера варианте осуществления изобретения период f₂ является целым числом, кратным по длине кадровым периодам. В случае системы WCDMA шестнадцать буферов на 256 элементарных посылок можно реализовать в виде одного буфера на 4095 элементарных посылок, разделенного на шестнадцать секций. Затем накопленные значения выборок в каждом буфере или секции буфера сопоставляют с возможно переданными символами кода ВСК. В случае системы WCDMA имеется семнадцать различных возможных символов кода ВСК из 256 элементарных посылок. Для символа ВСК в каждом временном интервале в качестве наиболее вероятного символа кода ВСК выбирают символьную последовательность ВСК, имеющую максимальный коэффициент корреляции со значениями в соответствующем буфере для накопления выборок ВСК.

Второй ступенью декодирования ВСК является идентификация кодового слова ВСК из оцененных кодовых символов ВСК. В системе WCDMA кодовые слова ВСК выбирают из субнабора блочного кода Рида-Соломона без запятой. Шестнадцать выбранных кодовых символов ВСК преобразуют в кодовое слово Рида-Соломона, которое затем сдвигают, если это необходимо, для совпадения с одним из допустимых субнаборов без запятой. Для идентификации синхронизации (какой временной интервал принят первым) используют необходимое количество сдвигов, а идентифицированное кодовое слово ВСК определяет групповой идентификатор (ГИ).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения значения выборок ПСК, полученные в течение второго периода f₂, накапливают в буфере выборок временного интервала, уже содержащем накопленные выборки, которые были получены в течение первого периода f₁. Это означает, что на этапе 104, как показывает формула "ПСК(f₂, f₁)=>ПСК₂", ПСК₂ получают из выборок, собранных на обоих периодах f₁ и f₂. В альтернативном варианте буфер выборок временного интервала очищают в начале периода f₂, так что ПСК₂ формируется с использованием выборок из периода f₂.

После завершения этапа 104 ПСК₁ сравнивают на этапе 106 с новой оценкой ПСК₂. Если ПCK₁ равен ПСК₂, то тогда считают, что ПCK₁ действителен для использования при синхронизации временных интервалов. Если на этапе 106 принято решение, что ПCK₁ пока не действителен, то тогда BCK₁, созданный на основе синхронизации временных интервалов в ПCK₁, вызывает сомнение и пока не используется для оценки кадровой синхронизации.

Если определено, что ПCK₁ вызывает сомнение (не равен ПСК₂), то выполняется этап 108, где для оценки полученных данных используют данные из третьего периода f₃. На этом этапе, как показывает формула "ВСК(f₃, ПСК₂)=>ВСК₂", данные, полученные на третьем периоде f₃, используют для формирования BCK₂, второй оценки кодового слова ВСК. Вдобавок, на этапе 108 выполняется дополнительная оценка синхронизации временных интервалов на основе данных, полученных в третьем периоде f₃, для создания ПСК₃. Как и на этапе 104, накопленные выборки, использованные для формирования предыдущей оценки ПСК₂, используют при формировании ПСК₃. В альтернативном варианте ПСК₃ формируют на основе выборок, полученных только в течение периода f₃.

Специалистам в данной области техники очевидно, что количество последовательных не изменяющихся оценок ПСК, необходимых для теста на достоверность, может быть больше двух, что не требует использования дополнительного изобретательства. Например, может потребоваться три или четыре идентичных оценки синхронизации временных интервалов ВСК подряд, прежде чем оценка синхронизации временных интервалов ВСК будет признана действительной.

Кроме того, данные канала пилот-сигнала декодируют из данных, полученных в течение периода f₃, на основе кадровой синхронизации и группового идентификатора, полученного из BCK₁, для формирования оценки смещения пилот-сигнала ПИЛОТ₁. При определении смещения канала пилот-сигнала устанавливают корреляцию полученных выборок только с 16 смещениями пилот-сигнала, заданными групповым идентификатором (ГИ), который связан с BCK₁.

На этапе 110 ПCK₁ сравнивают с новой оценкой ПСК₃. Если ПСК₁=ПСК₃, то тогда ПСК₂ считают действительным для использования при синхронизации временных интервалов. Если ПCK₁ считают действительным, то на этапе 112 оценивают и проверяют достоверность BCK₁, в основе синхронизации временных интервалов которой лежит ПCK₁. В приведенном в качестве примера варианте осуществления достоверность ВСК на этапе 112 базируется на количестве символьных ошибок ВСК, обнаруженных при формировании BCK₁. Эти символьные ошибки измеряют путем подсчета количества символов, декодированных на первой ступени декодирования ВСК, которые не совпадают с символами ближайшего кодового слова ВСК, декодированного на второй ступени. Если это количество несовпадений символов (которое называют также расстоянием Хемминга) больше заранее установленного значения, то оценку BCK₁ считают недействительной. В другом варианте изобретения на этапе 112 используют сочетание расстояния Хемминга и энергий корреляции декодированных символов ВСК для определения того, достиг ли доверительный уровень декодирования ВСК уровня, необходимого для подтверждения достоверности. Если на этапе 112 оценку BCK₁ считают действительной, то на этапе 114 в качестве оценки смещения пилот-сигнала используют оценку ПИЛОТ₁.

В альтернативном варианте изобретения максимум не определяется для допустимого количества символьных ошибок, полученных вместе с оценками ВСК. Наилучшую оценку полученного кодового слова ВСК немедленно используют, а этапы 112 и 128 опускаются.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения мера уровня корреляции формируется для каждого декодированного символа ВСК. Эта мера уровня корреляции является мерой степени корреляции между оцененным значением переданного символа и принятым сигналом, причем эта мера формируется на первой ступени вышеописанного способа двухступенчатого декодирования ВСК. Меры уровня корреляции вместе с оцененными принятыми символами используют в качестве входных данных для алгоритма Чейза (Chase) для определения полученного кодового слова ВСК. Алгоритм Чейза является улучшенным способом выполнения декодирования блочных кодов с "нежестким решением" ("soft decision"), который описан в статье David Chase "IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY, VOL.IT-18, NO.1, JANUARY 1972". Использование алгоритма Чейза повышает точность декодирования ВСК на 2 дБ для каналов с аддитивным белым гауссовским шумом и на 6-8 дБ для каналов с замиранием.

Если на этапе 110 ПCK₁ считают недействительным, то на этапе 116 ПСК₂ сравнивают с новой оценкой ПСК₃. Если оценка ПСК₂ не равна ПСК₃, то тогда оценку ПСК₂ считают недействительной или вызывающей сомнение для синхронизации временных интервалов. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, если выборки, принятые на периодах f₁, f₂ и f₃, были накоплены в буфере выборок временного интервала ПСК на шаге 116, но пока не получена хорошая оценка для тактовой синхронизации, процесс обработки с этапа 118 переходит в начальное состояние, возвращаясь к этапу 102.

Если на этапе 116 оценка ПСК₂ равна ПСК₃, то тогда оценку ПСК₂ считают действительной для синхронизации временных интервалов. Если оценка ПСК₂ считается действительной, то на этапе 122 оценивают ВСК₂, в основе синхронизации временных интервалов которой лежала оценка ПСК₂. В предпочтительном варианте осуществления изобретения на этапе 122 используют те же способы оценки ВСК, что и на этапе 112. Если на этапе 122 оценку ВСК₂ считают действительной, то на этапе 124 ВСК₂ используют для декодирования данных канала пилот-сигнала из данных, полученных в четвертом периоде f₄. Затем данные ПИЛОТ₂, декодированные на этапе 124, становятся доступными для использования на этапе 126.

Если после оценки достоверности оценки ПCK₁ на этапе 106 определяют, что оценка ПСК₁ является действительной, то на этапе 128 оценивают достоверность BCK₁. В предпочтительном варианте изобретения на этапе 128 используют те же способы оценивания ВСК, что и на этапе 112.

Если на этапе 128 оценка BCK₁ считается недействительной, то данные, полученные в течение третьего периода f₃, используют на этапе 120 для формирования другой оценки ВСК, ВСК₂. Хотя на фиг.4 показано, что на этапе 120 используют ПСК₂ для формирования ВСК₂, для получения того же результата на этапе 120 можно использовать ПСК₁. После этапа 120 на этапе 122 оценивают результирующую оценку ВСК₂, как описано выше.

Если на этапе 128 оценка BCK₁ считается действительной для использования при кадровой синхронизации, то BCK₁ используют вместе с данными, полученными в третьем периоде f₃, для декодирования на этапе 130 информации пилот-сигнала. Результатом этапа 130 является оценка ПИЛОТ₁, которая становится доступной для использования системой на этапе 132. Длина периода f₃ составляет один или более кадров.

В альтернативных вариантах осуществления изобретения на этапах 108 и 120 добавляются оценки символов, полученные в течение периодов f₂ и f₃ при формировании ВСК₂. Другими словами, BCK₁ используют для улучшения оценки ВСК₂.

В других альтернативных вариантах осуществления изобретения оценивание достоверности оценки тактовой синхронизации ПСК на этапах 106, 110 и 116 выполняют путем оценивания степени корреляции по результатам согласованной фильтрации, используемой для формирования оценок ПСК. Например, при использовании выборок с интервалами в половину элементарной посылки каждый период временного интервала содержит 5120 выборок, которые накапливаются в 5120 ячейках для выборок. Устанавливают корреляцию последовательности ПСК с каждым из 5120 возможных смещений для получения набора из 5120 значений энергии корреляции. Максимальная энергия корреляции является энергией наилучшей оценки ПСК, а смещение синхронизации временных интервалов, соответствующее этой энергии корреляции, является смещением наилучшей оценки ПСК. Для того, чтобы считаться действительным эталоном для декодирования ВСК, энергия наилучшей оценки ПСК сравнивается со следующим максимальным значением энергии из остальных 5119 значений энергии корреляции. Когда дополнительные выборки временных интервалов накапливаются в буфере, значение энергии наилучшей оценки ПСК становится все выше и выше, превосходя все другие значения энергии корреляции. В одном из вариантов осуществления изобретения смещение наилучшей оценки ПСК считают надежным, только если энергия наилучшей оценки ПСК превышает следующее максимальное значение энергии корреляции на заранее установленный пороговый коэффициент, например 6 дБ.

Синхронизация принимаемого кода ПСК может привести к появлению больших значений энергии корреляции в двух или трех соседних смещениях. Принимая во внимание эту возможность, в альтернативном варианте осуществления изобретения энергия наилучшей оценки ПСК сравнивается только с теми смещениями, которые не являются непосредственно смежными по отношению к смещению наилучшей оценки ПСК. Например, при реализации этого способа сохраняют четыре максимальных значения энергии корреляции и их смещения, когда устанавливается корреляция всех смещений с последовательностью ПСК, а энергию наилучшей оценки ПСК сравнивают со следующим максимальным значением энергии корреляции, которое не относится к смежному смещению.

Полезен и другой альтернативный вариант изобретения, где автокорреляционная функция последовательности ПСК, за которой следует 2304 элементарные посылки из нулей, имеет идентифицируемую огибающую. В этом варианте энергии корреляции всех смещений запоминаются в буфере для энергий корреляции. Например, для реализации с использованием дискретизации с интервалами в половину элементарной посылки буфер для энергий корреляции будет хранить 5120 значений энергии корреляции. Затем набор значений энергии корреляции сопоставляют с автокорреляционной функцией последовательности ПСК, за которой следует 2304 элементарных посылки из нулей. Смещение, дающее контур, наиболее близкий к этой автокорреляционной функции, и является смещением наилучшей оценки ПСК.

На фиг.5 показана блок-схема другого способа установления согласования по времени и синхронизации между мобильной станцией и базовой станцией с использованием предложенной структуры канала PERCH WCDMA согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Способ начинается с этапа 150 очистки буферов для накопления выборок, которые используют для накопления выборок ПСК и ВСК путем установки каждой ячейки каждого буфера в ноль. Выборки, полученные позднее, добавляются к значениям, уже имеющимся в ячейках. Буфер накопления выборок ПСК запоминает достаточное количество выборок для накопления всего периода временного интервала из 2560 элементарных посылок. Буфер накопления выборок ВСК запоминает достаточное количество выборок для накопления первых 256 элементарных посылок из 16 последовательных временных интервалов. Буфер накопления выборок ВСК имеет достаточно ячеек, чтобы запомнить значение выборок из 4096 элементарных посылок.

После очистки буферов ПСК и ВСК на этапе 150 на этапе 152 принимают первый набор выборок и накапливают его в буфере накопления выборок ПСК. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в буфере ПСК накапливается полный кадр (16 временных интервалов) выборок. Накопление выборок на этапе 152 выполняется так, как было описано выше на этапе 102. Затем устанавливают корреляцию последовательности ПСК с содержимым буфера ПСК для формирования оценки синхронизации временных интервалов ПСК1 (этап 154). Установление корреляции последовательности ПСК со значениями в буфере ПСК выполняется любым из вышеописанных способов.

На этапе 156 оценка синхронизации временных интервалов ПСК1 используется для накопления выборок в буфере накопления выборок ВСК. Как было описано выше, каждая выборка накапливается в ячейке буфера ПСК в соответствии с ее временным смещением во временном интервале. Однако в буфере ВСК накапливаются не все выборки. На основе синхронизации временных интервалов из оценки ПСК1 в буфере ВСК сохраняют только выборки, принятые в течение первых 256 элементарных посылок каждого временного интервала. Поскольку передаваемые символы ВСК отличаются для каждого временного интервала, ячейки для выборок буфера ВСК разбивают на шестнадцать областей из 256 элементарных посылок, в которых накапливаются принимаемые выборки. Если синхронизация временных интервалов, обеспечиваемая ПСК1, является точной, то каждая область из 256 элементарных посылок будет содержать накопленные выборки для периода символа ВСК одного временного интервала. Поскольку значение содержимого буфера ВСК зависит от точности ПСК1, а также для экономии вычислительных ресурсов, декодирование ВСК содержимого буфера ВСК может быть задержано или отложено до тех пор, пока ПСК1 не окажется действительной.

В то время, когда выборки ВСК накапливаются на этапе 156, выборки также накапливаются и в буфере накопления выборок ПСК. На этапе 160 содержимое буфера ПСК вновь анализируют для установления корреляции с последовательностью ПСК, в результате чего получают оценку синхронизации временных интервалов ПСК2. Таким образом, ПСК2 создают из всех выборок, накопленных на этапах 152 и 156. На этапе 164 оценка временного интервала ПСК1 сравнивается с оценкой временного интервала ПСК2. Если эти две оценки не равны, то полагают, что оценка ПСК1 не является точной. Оценка ВСК, созданная с использованием ПСК1, отбрасывается путем установки содержимого буфера накопления выборок ВСК в ноль (этап 162). Оценка синхронизации временных интервалов ПСК1 обновляется, чтобы она стала равной ПСК2 (этап 158), и обработка продолжается с этапа 156. Последующие оценки ВСК формируются в соответствии с синхронизацией временных интервалов, исходя из новой оценки синхронизации временных интервалов.

Если учесть, что небольшой уход частоты генератора может привести к небольшим изменениям оценки ПСК без полной потери достоверности накопления ВСК, в альтернативном варианте осуществления изобретения накопление выборок ВСК продолжается, если оценка ПСК изменилась на этапе 164 на одну элементарную посылку или менее. В предпочтительном варианте осуществления изобретения дискретизация выполняется с интервалами в половину элементарной посылки. При такой реализации буфер накопления выборок ПСК имеет 5120 ячеек для выборок, а буфер накопления ВСК имеет 8192 ячейки для выборок. На этапе 164, если ПСК1 отличается от ПСК2 только на половину элементарной посылки (одна ячейка для выборки), то этап 162 пропускается и сразу после этапа 164 выполняется этап 158. Другими словами, буфер ВСК не очищают, но обновляют индекс синхронизации временных интервалов, подлежащий использованию при последующем накоплении выборок ВСК.

Также на этапе 164 оценивают количество кадров, которое было накоплено в буфере накопления выборок ПСК. Если заранее установленное количество кадров, например 10, истекло, причем еще нет очевидной стабилизации в оценке синхронизации временных интервалов ПСК, буфер накопления выборок ПСК очищают (заполняют нулями), и процесс обработки либо продолжается на этапе 152, либо обрывается.

Достоверность ПСК1 и ПСК2 дополнительно оценивают, используя один из вышеописанных способов вместе с выполнением этапов 106, 110 и 116. В одном варианте осуществления изобретения этап 160 включает сохранение второго максимального значения энергии корреляции, также как и ПСК2. На этапе 166 оценку ПСК2 оценивают с целью проверки достоверности, сравнивая ее с энергиями корреляции других смещений. Оценка синхронизации временных интервалов ПСК считается действительной только в том случае, если энергия корреляции превышает корреляцию любого другого смещения на заранее установленную величину, например 6 дБ.

В другом варианте осуществления изобретения этап 160 включает сохранение четырех самых больших значений энергии корреляции, а также их смещений. На этапе 166 оценка синхронизации временных интервалов ПСК считается действительной только в том случае, если энергия корреляции превышает корреляцию любого другого не смежного смещения на заранее установленную величину, например 6 дБ.

В другом альтернативном варианте осуществления изобретения энергии корреляции для всех смещений запоминают на этапе 160 в буфере для энергий корреляции. На этапе 166 оценка синхронизации временных интервалов ПСК считается действительной, только если значения, запомненные в буфере для энергий корреляции, оцененные для этого смещения, наиболее близки к автокорреляционной функции последовательности ПСК, за которой следует 2304 элементарных посылок из нулей.

Оценки ВСК, запоминаемые с использованием оценки синхронизации временных интервалов ПСК, не декодируют, пока оценка синхронизации временных интервалов ПСК не будет признана действительной. Если на этапе 166 оценка ПСК2 признана действительной, то процесс обработки продолжается от этапа 156 так, что оценка ПСК может быть улучшена в результате дополнительного накопления выборок. Если на этапе 166 оценка ПСК2 признана действительной, то декодирование ВСК и информации пилот-сигнала продолжается на этапе 168.

В одном из вариантов осуществления изобретения кодовое слово ВСК декодируют на этапе 168, используя вышеупомянутый алгоритм Чейза. Сначала декодируют кодовое слово ВСК, причем может оказаться, что степень достоверности не достаточна, чтобы признать его действительным. Тогда в буфере выборок ВСК накапливают следующие выборки, пока не будет декодировано кодовое слово ВСК и не подтверждена его достоверность. В случае, когда позднее обнаруживается, что кодовое слово ВСК является действительным, оценивают смещение пилот-сигнала на основе предположительно наилучшей информации о ВСК в то же время, когда накапливаются дополнительные выборки ВСК.

После того, как на этапе 168 декодируется действительное кодовое слово ВСК, на этапе 170 оценивается смещение пилот-сигнала, сформированное на этапе 168. Если смещение пилот-сигнала было сформировано на основе кодового слова ВСК, в конце концов признанного действительным, то на этапе 174 используют смещение пилот-сигнала, измеренное на этапе 168. Если декодированное кодовое слово ВСК не использовалось для создания смещения пилот-сигнала, доступного на этапе 170, то смещение пилот-сигнала на этапе 172 декодируют на основе действительного кодового слова ВСК. После декодирования смещения пилот-сигнала на этапе 172, оно готово для использования на этапе 174.

В другом варианте осуществления изобретения буфер для накопления кадровых выборок (имеющий достаточный объем для хранения выборок, накопленных по всему кадру) используют для декодирования информации ПСК, ВСК и пилот-сигнала. Выборки накапливают на достаточном количестве кадровых периодов, чтобы можно было декодировать ПСК, ВСК и пилот-сигнал с высокой достоверностью. Коль скоро синхронизация временных интервалов установлена, может быть сформирован буфер для 16 временных интервалов. Накопленные выборки в первых 256 элементарных посылках каждого временного интервала буфера немедленно анализируют для декодирования кодового слова ВСК. Как только кодовое слово ВСК декодировано, декодируют смещение пилот-сигнала из последних 1280 элементарных посылок каждого временного интервала буфера. Выборки из дополнительных кадровых периодов могут накапливаться в буфере, если это необходимо для создания достоверной информации ПСК, ВСК и пилот-сигнала. Вышеописанные технологии декодирования ПСК и ВСК, включая использование корреляции ПСК и автокорреляции, измерение энергии корреляции символов ВСК и алгоритм Чейза для декодирования ВСК, одинаково применимы для этого способа накопления кадра. Для этого способа необходим достаточно большой буфер для накопления выборок (на 81920 ячеек при использовании выборок с интервалами в половину элементарной посылки), но при этом появляется возможность декодирования информации ПСК, ВСК и пилот-сигнала на меньшем количестве кадров (теоретически только 10 миллисекунд).

В альтернативном варианте осуществления для декодирования информации пилот-сигнала используют буфер для накопления выборок пилот-сигнала, объем которого достаточен для накопления выборок для части каждого временного интервала в кадровом периоде, содержащем код пилот-сигнала. В случае WCDMA буфер для накопления выборок пилот-сигнала разделяется на шестнадцать секций из 1280 элементарных посылок. Накопление выборок в этом буфере может начаться, как только сформирована оценка синхронизации временных интервалов ПСК. Если оценка синхронизации временных интервалов ПСК, используемая для накопления выборок пилот-сигнала, изменяется, буфер для накопления выборок пилот-сигнала очищают, и накопление выборок пилот-сигнала возобновляется на основе новой оценки синхронизации временных интервалов ПСК. Либо, в альтернативном варианте, буфер для накопления выборок пилот-сигнала очищают только в том случае, если оценка ПСК изменяется больше, чем на смещение одной выборки. Как только кодовое слово ВСК будет успешно декодировано, в результате чего идентифицируется кадровая синхронизация и групповой идентификатор, немедленно устанавливают корреляцию содержимого секций в буфере для накопления выборок пилот-сигнала со смещениями кода Голда, заданными групповым идентификатором ВСК. В дополнительных периодах выборки нет необходимости, сверх тех, которые требуются для декодирования кодового слова ВСК.

На фиг.6 показана блок-схема высокого уровня для приемника, выполненного согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Изображенное устройство допускает параллельную обработку принимаемых выборок на основе потенциальной точности ранее полученных оценок ПСК и ВСК. Сигналы, несущие первичный синхронизирующий код (ПСК), вторичный синхронизирующий код (ВСК) и информацию пилот-сигнала, принимаются антенной 202, а затем преобразуются с понижением частоты, подвергаются комплексному псевдошумовому (ПШ) сжатию и комплексной дискретизации в приемнике (ПР) 204. Результирующий поток комплексных выборок посылается в детектор 206 ПСК, детектор 208 ВСК и детектор 210 пилот-сигнала. Детектор 206 ПСК, детектор 208 ВСК и детектор 210 пилот-сигнала также оперативно подсоединены к управляющему процессору 212.

Управляющий процессор 212 посылает сигналы управления в детектор 206 ПСК, детектор 208 ВСК и детектор 210 пилот-сигнала, подавая им команду начать поиск пилот-сигнала либо прервать поиск.

Детектор 206 ПСК оценивает выборки, полученные от приемника 202 на нескольких тактовых периодах, для создания оценки синхронизации временных интервалов. Операции, выполняемые детектором 206 ПСК, аналогичны операциям, используемым для создания оценок синхронизации временных интервалов ПСК, как было описано выше в связи с этапами 102, 104 и 108. Детектор 206 ПСК обеспечивает детектор 208 ВСК оценками синхронизации временных интервалов ПСК через показанное соединение.

В то же время, когда детектор ПСК 206 формирует дополнительные оценки синхронизации временных интервалов, детектор 208 ВСК использует оценки синхронизации временных интервалов, уже сформированные детектором 206 ПСК, для декодирования кодового слова ВСК из последующих выборок, обеспечиваемых приемником 204. Операции, выполняемые детектором 208 ВСК, аналогичны операциям ВСК, описанным выше в связи с этапами 104, 108 и 120. Детектор 208 ВСК обеспечивает детектор 210 пилот-сигнала оценками кадровой синхронизации через показанное соединение.

В то же время, когда детектор ВСК продолжает декодировать последовательные выборки ВСК, детектор 210 пилот-сигнала использует данные кадровой синхронизации и информацию о групповом идентификаторе, обеспеченную детектором 208 ВСК, для оценки смещения канала пилот-сигнала, используя последовательные выборки, обеспечиваемые приемником 204. Операции, выполняемые детектором 210 пилот-сигнала, аналогичны операциям определения смещения пилот-сигнала, описанным выше в связи с этапами 108, 124 и 130.

На фиг.7 представлена подробная блок-схема предпочтительного варианта выполнения детектора 206 ПСК. В приведенном в качестве примера варианте изобретения накопители выборок 304 временного интервала реализованы в виде буферов обратного магазинного типа ("первый прибыл, первым обслужен"), имеющих одну ячейку для каждой позиции выборки на одном периоде временного интервала. Например, для выборок с интервалами в половину элементарной посылки потребуется буфер временного интервала на 5120 выборок. В начале процесса канальной синхронизации накопители выборок временных интервалов очищают после приема команды или сигнала от управляющего процессора 212. После этого каждый раз, когда суммирующий блок 302 получает выборку со смещением временного интервала, она добавляется к значению для смещения временного интервала, извлеченного из накопителя 304. Результирующую сумму запоминают в ячейке выборки, связанной с этим смещением временного интервала в накопителе 304. Блок 302а суммирования и накопитель 304а принимают синфазные (I) выборки и накапливают I значения в ячейках выборок накопителя 304а. Блок 302b суммирования и накопитель 304b принимают квадратурные (Q) выборки и накапливают Q значения в ячейках выборок накопителя 304b.

В варианте осуществления изобретения, где накапливаются выборки по всем кадровым периодам, накопители 304 выборок временных интервалов имеют достаточно большой объем для накопления выборок за весь кадровый период. В случае выборок с интервалами в половину элементарной посылки это означает, что каждый накопитель 304 выборок временных интервалов имеет 81920 ячеек.

После накопления выборок на нескольких периодах временных интервалов значения в ячейках для выборок подают из накопителей 304 в согласованный фильтр 310, который измеряет корреляцию последовательности ПСК по всем областям ячеек для выборок. В предпочтительном варианте осуществления изобретения выборки накапливают на множестве кадровых периодов (с 16 временными интервалами каждый в случае WCDMA). Согласованный фильтр 310 измеряет действительное и мнимое значения энергии корреляции для каждого возможного смещения синхронизации временных интервалов. В случае, когда в системе WCDMA используют выборки с интервалами, равными половине элементарной посылки, это даст 5120 действительных и 5120 мнимых значений энергии корреляции. Как описано на этапе 102, ячейки для выборок используют в качестве кольцевого, или циклического, буфера при оценке смещений, находящихся ближе к концу буфера. Например, для создания периода из 512 выборок со смещением 5100 значений из ячеек с номерами от 5100 до 5120 в качестве входных данных для цифрового согласованного буфера 310 используют последующие ячейки с 1 по 491.

Действительное и мнимое значение энергии корреляции для каждого смещения временного интервала, созданного согласованным фильтром 310, подается в блок 312 преобразователя комплексных величин в скалярные. Как показано на чертеже, блок 312 преобразователя берет действительную и мнимую составляющие для каждого смещения и объединяет их согласно уравнению (2):

где x_r - действительная составляющая энергии корреляции для смещения временного интервала, x_i - мнимая составляющая энергии корреляции для смещения временного интервала, а r -скалярная величина вектора энергии корреляции для смещения временного интервала.

Набор скалярных значений энергии корреляции, созданных блоком 312 преобразователя комплексных величин в скалярные, подается в модуль 314 принятия решения по синхронизации временных интервалов, который определяет наиболее вероятное граничное смещение временного интервала ПСК путем выбора смещения с максимальной корреляцией. Определение достоверности ПСК можно выполнить, используя способы, описанные для этапов 106, 110 и 116. Модуль 314 принятия решения по синхронизации временных интервалов создает сигнал синхронизации временных интервалов, который подается в детектор 208 ВСК.

Как было описано выше, в варианте изобретения, где сравнивается полный набор энергий корреляции с огибающей автокорреляционной функции последовательности ПСК, модуль 314 принятия решения по синхронизации временных интервалов включает в себя буфер энергий корреляции, имеющий то же количество ячеек, что и накопитель 304 выборок временных интервалов.

На фиг.8 представлена подробная блок-схема предпочтительного варианта осуществления детектора 208. Буфер 402 выборок ВСК получает от приемника 204 I и Q выборки вместе с сигналом синхронизации временных интервалов, обеспечиваемым детектором 206 ПСК. Буфер 402 выборок ВСК принимает выборки для одного символа на временной интервал, на котором ожидается наличие символов ВСК. В WCDMA, например, символы передаются в первых 256 элементарных посылках, а значит, в первой символьной позиции каждого временного интервала.

I и Q выборки, принятые на символьном периоде ВСК, подают в коррелятор 404 символов ВСК, который определяет, какой из возможных символов ВСК имеет максимальную энергию корреляции для выборок в символьном периоде ВСК. В приведенном в качестве примера варианте, где символы ВСК являются кодами Уолша, коррелятор 404 символов ВСК представляет собой модуль быстрого преобразования Адамара (БПА).

Коррелятор 404 символов ВСК создает декодированные символы ВСК и подает их в декодер 406 ВСК. Когда декодер 406 ВСК будет обеспечен символом ВСК для каждого временного интервала в кадровом периоде, декодер 406 ВСК выполняет блочное декодирование кодового слова ВСК для определения группового идентификатора (ГИ) и кадровой синхронизации. Как обсуждалось выше, WCDMA использует код ВСК без запятой, который позволяет идентифицировать положение временного интервала в кадре из символов декодированного кодового слова ВСК. Декодированное кодовое слово ВСК также однозначно идентифицирует одно из шестнадцати значений группового идентификатора (ГИ) для использования при последующем декодировании канала пилот-сигнала. Как сигнал кадровой синхронизации, так и ГИ, созданный декодером 406 ВСК, подается в детектор 210 пилот-сигнала.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения коррелятор 404 символов ВСК также формирует метрики уровня корреляции для каждого декодированного символа ВСК и подает эти метрики в декодер 406 ВСК. В предпочтительном варианте осуществления изобретения декодер 406 ВСК является декодером Рида-Соломона. Метрики уровня корреляции, обеспечиваемые коррелятором 404 символов ВСК, позволяют декодеру 406 ВСК выполнять декодирование кодового слова ВСК с "мягким решением" в соответствии с вышеупомянутым алгоритмом Чейза.

На фиг.9 представлена подробная блок-схема примерного варианта осуществления детектора 210 пилот-сигнала. Буфер 502 выборок пилот-сигнала получает I и Q выборки от приемника 204 вместе с сигналом кадровой синхронизации, подаваемым детектором 208 ВСК. Буфер 502 выборок пилот-сигнала принимает выборки для частей каждого временного интервала, где ожидается наличие данных пилот-сигнала. В WCDMA, например, данные пилот-сигнала передают во второй половине, или последних 1280 элементарных посылках каждого временного интервала.

I и Q выборки, принятые буфером 502 выборок пилот-сигнала, подаются в коррелятор 504 пилот-сигнала, который определяет смещение кода Голда пилот-сигнала относительно начала каждого кадра. Коррелятор пилот-сигнала также обеспечивается информацией о групповом идентификаторе (ГИ), так что он может быть выполнен с возможностью поиска смещений пилот-сигнала только в идентифицируемой группе. В WCDMA, например, каждая группа, связанная со значением ГИ, содержит только 16 из 32·16 возможных смещений пилот-сигнала.

В альтернативном варианте осуществления изобретения буфер 502 выборок пилот-сигнала реализован в виде накопителя для суммирования выборок последовательных кадровых периодов с уже принятыми выборками. Это позволяет использовать для создания смещений пилот-сигнала усиленный набор значений выборок с более высокой степенью достоверности.

Приведенное выше описание предпочтительных вариантов осуществления предусмотрено для того, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Специалистам в данной области техники очевидны различные модификации этих вариантов, при этом определенные здесь общие принципы можно применить к другим вариантам без необходимости использования дополнительного изобретательства. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается показанными вариантами осуществления, а имеет самый широкий объем, соответствующий раскрытым принципам и новым признакам.

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в сокращении времени вхождения в синхронизм. Сущность изобретения заключается в следующем: заявленные способ и устройство для быстрого установления синхронизации сигнала в широкополосной системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (WCDMA) используют для накопления выборок переменной длительности, тестирования на достоверность оценок декодера и параллельного декодирования множества сигналов синхронизации в канале PERCH. Приемник накапливает выборки, необходимые для надежного определения синхронизации временных интервалов. Пока оценки синхронизации временных интервалов не прошли тест на достоверность, выборки накапливают для оценок кадровой синхронизации. Пока оценки кадровой синхронизации не пройдут тест на достоверность, выборки анализируют для определения смещения пилот-сигнала канала. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ приема сигнала, включающий этапы a) очистки буфера для накопления выборок первичного синхронизирующего кода (ПСК) и буфера для накопления выборок вторичного синхронизирующего кода (ВСК) путем установки их значений в ноль, b) накопления первого набора принимаемых выборок в буфере для накопления выборок ПСК для формирования набора накопленных значений ПСК, c) формирования первой оценки синхронизации временных интервалов на основе содержимого буфера для накопления выборок ПСК, d) накопления второго набора принимаемых выборок в буфере для накопления выборок ВСК для формирования набора накопленных значений ВСК на основе первой оценки синхронизации временных интервалов, e) накопления второго набора принимаемых сигналов в буфере для накопления выборок ПСК, f) выполнения теста для определения достоверности первой оценки синхронизации временных интервалов, g) выполнения первого декодирования ВСК на основе содержимого буфера для накопления выборок ВСК и на основе первой оценки синхронизации временных интервалов, когда тестом подтверждена ее действительность, для формирования набора кодовых символов ВСК, h) выполнения второго декодирования ВСК на основе кодовых символов ВСК для формирования кодового слова ВСК.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что накопление выборок на этапе b) выполняют в течение временного интервала заранее установленной длительности.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что заранее установленная длительность равна одному кадру.4. Способ по п.2, отличающийся тем, что заранее установленная длительность более чем в три раза превышает длину кадра.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап с) формирования первой оценки синхронизации временных интервалов дополнительно включает подэтапы с.1) установления корреляции содержимого буфера для накопления выборок ПСК с последовательностью ПСК для получения энергии корреляции ПСК для каждого смещения выборки в буфере для накопления выборок ПСК и с.2) идентификации смещения выборки, соответствующего наибольшей из энергий корреляции, в качестве первой оценки синхронизации временных интервалов.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что установление корреляции на подэтапе с.1) выполняют с использованием цифровой согласованной фильтрации.7. Способ по п.5, отличающийся тем, что этап f) включает подэтапы f.1) деления наибольшей из энергий корреляции на вторую по величине из энергий корреляции для получения отношения энергий корреляции и f.2) принятия решения о том, что первая оценка синхронизации временных интервалов действительна, если отношение энергий корреляции больше заранее установленного порога для энергий корреляции.8. Способ по п.7, отличающийся тем, что вторую наибольшую из энергий корреляции выбирают из набора энергий корреляции, смещения выборок которого не являются непосредственно смежными к смещению, связанному с наибольшей из энергий корреляции.9. Способ по п.5, отличающийся тем, что этап с) дополнительно включает сохранение второй по величине энергии корреляции, не связанной с ячейкой, смежной с ячейкой, имеющей наибольшую энергию корреляции, а этап f) включает сравнение энергии корреляции, соответствующей первой оценке синхронизации временных интервалов, со второй по величине корреляцией, и принятие решения о том, что первая оценка синхронизации временных интервалов действительна, если отношение наибольшей энергии корреляции ко второй по величине энергии корреляции больше заранее установленного порога для энергий корреляции.10. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап с) дополнительно включает подэтапы с.1) установления корреляции содержимого буфера для накопления выборок ПСК с последовательностью ПСК для получения энергии корреляции для каждого смещения выборки, имеющегося в буфере для накопления выборок ПСК, и запоминания результирующего набора энергий корреляции ПСК в буфере для энергий корреляции ПСК, с.2) установления корреляции содержимого буфера для энергий корреляции ПСК с последовательностью автокорреляции ПСК на основе функции автокорреляции последовательности ПСК для получения энергии согласования автокорреляции ПСК для каждого смещения выборки, имеющегося в буфере для энергий корреляции ПСК, и с.3) идентификации смещения выборки, соответствующего наибольшей из энергий согласования автокорреляции ПСК, в качестве первой оценки синхронизации временных интервалов.11. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап f) включает подэтапы f.1) формирования второй оценки синхронизации временных интервалов на основе содержимого буфера для накопления выборок ПСК и f.2) принятия решения о том, что первая оценка синхронизации временных интервалов действительна, если она равна второй оценке синхронизации временных интервалов.12. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап g) включает подэтапы g.1) повторения этапов с с) по f), пока не обнаружится, что первая оценка является действительной в соответствии с тестом, выполненным на этапе f), g.2) декодирования содержимого буфера для накопления выборок ВСК в символы кода ВСК на основе первой оценки синхронизации временных интервалов.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что по истечении заранее установленного периода времени ожидания ПСК, в течение которого не обнаружено, что первая оценка синхронизации временных интервалов ПСК является действительной, подэтап g.1) прерывается и начинается выполнение способа с этапа а).14. Способ по п.12, отличающийся тем, что этап d) включает дополнительную очистку буфера для накопления выборок ВСК путем установки запомненных значений в ноль перед накоплением второго набора принимаемых выборок в буфере для накопления выборок ВСК, причем дополнительную очистку выполняют только тогда, когда первая оценка синхронизации временных интервалов изменилась с предыдущего выполнения этапа d) на большее количество временных интервалов выборок, чем было заранее установлено.15. Способ по п.14, отличающийся тем, что заранее установленное количество временных интервалов выборок равно нулю.16. Способ по п.14, отличающийся тем, что заранее установленное количество временных интервалов выборок равно единице.17. Способ по п.1, отличающийся тем, что первое декодирование ВСК включает измерение степени корреляции между каждым символом из набора кодовых символов ВСК и содержимым буфера для накопления выборок ВСК для получения соответствующего набора метрик уровня корреляции.18. Способ по п.17, отличающийся тем, что второе декодирование ВСК включает декодирование кодового слова ВСК на основе метрик уровня корреляции и использования блочного декодирования с нежестким решением.19. Способ по п.18, отличающийся тем, что в блочном декодировании с нежестким решением используют алгоритм Чейза.20. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап h) дополнительно включает подэтапы h.1) формирования "предположительно наилучшего" декодированного кодового слова ВСК на основе набора кодовых символов ВСК, h.2) выполнения теста на достоверность для "предположительно наилучшего" декодированного кодового слова ВСК и h.3) повторения этапов d), g), h.1) и h.2), пока "предположительно наилучшее" декодированное кодовое слово ВСК не пройдет тест на достоверность.21. Способ по п.20, отличающийся тем, что этап h) дополнительно включает оценку смещения пилот-сигнала на основе выборок, полученных на подэтапе h.2), и на основе "предположительно наилучшего" декодированного кодового слова ВСК.22. Способ по п.20, отличающийся тем, что подэтап h.3) прерывают, если истек заранее установленный период времени ожидания ВСК без прохождения набором кодовых символов ВСК теста на достоверность, после чего выполнение способа начинают с этапа а).23. Способ по п.20, отличающийся тем, что тест на достоверность включает измерение расстояния Хемминга между набором кодовых символов ВСК и ближайшим циклическим сдвигом действительного кодового слова ВСК и сравнение расстояния Хемминга с заранее установленным максимально допустимым расстоянием Хемминга.24. Способ приема сигнала, включающий этапы a) очистки буфера для накопления кадровых выборок путем установки их запомненных значений в ноль, b) накопления принимаемых выборок в буфере для накопления кадровых выборок для формирования набора накопленных значений и c) выделения данных синхронизации временных интервалов, информации о вторичном синхронизирующем коде (ВСК) и информации пилот-сигнала из набора накопленных значений.25. Способ по п.24, отличающийся тем, что этап с) дополнительно включает выполнение тестов на достоверность для синхронизации временных интервалов и информации ВСК и повторение этапа b), пока синхронизация временных интервалов и информация ВСК не пройдут тест на достоверность.26. Устройство для приема сигнала, содержащее a) приемник для преобразования с понижением частоты и дискретизации принимаемого сигнала для получения потока цифровых немодулированных выборок, b) средство обнаружения синхронизации временных интервалов, оперативно связанное с приемником, для одновременного накопления выборок в буфере для накопления выборок временных интервалов и формирования оценок синхронизации временных интервалов на основе содержимого буфера для накопления выборок временных интервалов, c) средство обнаружения вторичного синхронизирующего кода (ВСК), оперативно связанное с приемником и средством обнаружения синхронизации временных интервалов, для одновременного накопления выборок в буфере для накопления выборок ВСК на основе оценок синхронизации временных интервалов и декодирования предположительно наилучшей информации ВСК на основе содержимого буфера для накопления выборок ВСК, d) средство обнаружения смещения пилот-сигнала, оперативно связанное с приемником и средством обнаружения ВСК, для определения смещения пилот-сигнала на основе содержимого буфера для накопления выборок ВСК.27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что средство обнаружения ВСК содержит коррелятор символов ВСК для формирования символов ВСК и метрик уровня корреляции символов ВСК на основе содержимого буфера для накопления выборок ВСК.28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что средство обнаружения ВСК дополнительно содержит декодер ВСК, оперативно связанный с коррелятором символов ВСК, для приема символов ВСК и метрик уровня корреляции символов ВСК и выполнения декодирования с нежестким решением для формирования информации ВСК.