EP1104595A1 - Verfahren und vorrichtung für ein vollduplexfähiges funkübertragungssystem mit cdma-zugriff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung für ein vollduplexfähiges funkübertragungssystem mit cdma-zugriff

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Publication number
EP1104595A1
EP1104595A1 EP99944327A EP99944327A EP1104595A1 EP 1104595 A1 EP1104595 A1 EP 1104595A1 EP 99944327 A EP99944327 A EP 99944327A EP 99944327 A EP99944327 A EP 99944327A EP 1104595 A1 EP1104595 A1 EP 1104595A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base station
radio base
subscriber
radio
preamble
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99944327A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Hachenberger
Klaus Jäckel
Mathias Reibe
Reinhard Schiffel
Joachim Seidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Q-cell GmbH
Original Assignee
Q-cell GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Q-cell GmbH filed Critical Q-cell GmbH
Publication of EP1104595A1 publication Critical patent/EP1104595A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
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    • H04W56/0065—Synchronisation arrangements determining timing error of reception due to propagation delay using measurement of signal travel time
    • H04W56/007—Open loop measurement
    • H04W56/0075—Open loop measurement based on arrival time vs. expected arrival time
    • H04W56/0085—Open loop measurement based on arrival time vs. expected arrival time detecting a given structure in the signal
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    • H04B1/7093—Matched filter type
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/54—Circuits using the same frequency for two directions of communication
    • H04B1/56—Circuits using the same frequency for two directions of communication with provision for simultaneous communication in two directions
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2201/00—Indexing scheme relating to details of transmission systems not covered by a single group of H04B3/00 - H04B13/00
    • H04B2201/69—Orthogonal indexing scheme relating to spread spectrum techniques in general
    • H04B2201/707—Orthogonal indexing scheme relating to spread spectrum techniques in general relating to direct sequence modulation
    • H04B2201/70707—Efficiency-related aspects
    • H04B2201/70709—Efficiency-related aspects with discontinuous detection

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for a full-duplex radio transmission system with CDMA access, with a central radio base station and a plurality of mutually independent subscriber stations
  • radio-based information systems which work with a central radio base station and a large number of independent external or subscriber stations, and which allow full-duplex information transmission in both directions
  • the information intended for the individual users is frequently multiplexed into a message channel in the down nk and in Organized transmission of uplmk as an access system
  • Examples of such systems are mobile radio systems, trunked radio systems, point-to-multipoint directional radio systems and wireless local loop systems.
  • mutually orthogonal signal spaces are used, for example
  • Time division multiple access systems TDMA (time division multiple access)
  • CDMA code division multiple access
  • SSMA read spectrum multiple access
  • the systems differ in that the information transmission from and to the individual users takes place in separate frequency, time, code or space segment positions. Nested, coupled or different multiplexing and access technologies within a system, so-called hybrid methods, have become known After application and implementation, different parameters and good criteria of the transmission can be achieved with these methods
  • the useful signal is coded by linking it to a spreading function, with a separate spreading function being selected for each subscriber station, which is orthogonal to the other spreading functions.
  • the linkage is carried out, for example, by means of an X-OR gate coded signal are demodulated, the coded user data for other subscriber stations becoming zero in the demodulation process due to the orthogonality.
  • the multiuse reference is generally disadvantageous, which in practice is caused by implementation problems such as band limitation, level differences between the two individual transmissions, multipath propagation, etc. arises and leads to a loss of orthogonality.
  • band limitation level differences between the two individual transmissions, multipath propagation, etc. arises and leads to a loss of orthogonality.
  • the radio systems under consideration it should be noted that due to the different signal delays due to different distances of the outstations from the central station in the base station receiver, there is usually an asynchronous reception situation, which intensifies this interference considerably that then no code orthogona did exist in the uplmk even under ideal conditions.
  • the maximum number of simultaneous transmissions M within a frequency band in the uplmk can be estimated approximately as follows in a DS-CDMA system
  • PG is the process gain or spreading factor
  • E b / N 0 is the ratio of bit energy to storage power at the demodulator necessary for the desired bit error rate.
  • the spreading factor is the ratio of t blt to t chip and is typically between 10 and 10 4
  • the invention is therefore based on the technical problem of creating a method and a device for synchronization in a radio transmission system with CDMA access, by means of which the multiuse interference in the radio base station in the up-nk mode can be reduced with little implementation effort
  • the radio transmission system in time-division duplex operation is assumed, in which transmission and reception are separated from one another in time within a message channel, which considerably simplifies the sequence control for the synchronization of all Subscriber stations the radio base station sends a maximum or gold sequence specific to the radio transmission system in the form of a preamble for all subscriber stations before the actual data transmission.
  • the transmission of the synchronous information in the uplink parallel to the useful data transmission is made more difficult by the fact that the synchronous information a-p ⁇ o ⁇ is not known or is not known with sufficient accuracy, as a result of which its acquisition has led to an asynchronous interference situation for the actual useful data transmission transmitted per all parallel active subscriber stations in the dead time between the send and receive cycle, as a result of which the time information can be detected more reliably owing to the substantially less interference in transmission.
  • the dead time may have to be lengthened somewhat, but this is justifiable in view of the improved detection
  • the temporal resolution or accuracy of the synchronization information within only one burst is up to one sample value
  • Improved t sample which can be up to 0.5 x chip duration t ch ⁇ in conventional detection
  • the radio base station sends a status signal to the subscriber station via the central service channel, which subscriber stations should subsequently send their synchronization sequence. After the signal base time has been evaluated by the radio base station, the base station transmits the subscriber-specific start times for the up-link transmission via the service channel
  • orthogonal gold sequences of the length of one symbol are used, which are relatively easy to generate. Furthermore, the orthogonal gold sequences have defined cross-correlation properties for this ensure that subscriber stations / where the synchronization mechanism fails do not cause any significant interference to the other parallel transmissions. Furthermore, compared to Walsh sequences and similar sequences, these have the advantage of a uniform spectral power distribution, which is particularly important in the case of short sequences
  • radio base stations or subscriber stations that have line-of-sight to each other due to an exposed geographical location could otherwise make noticeable interference contributions cause the receivers of the respective other radio cells.
  • the synchronization can take place, for example, via GPS or beacon signals, which are forwarded within the radio network
  • the method can be implemented particularly advantageously in wireless local loop systems, since in these the station act of the subscriber stations is relative minor changes in the properties of the radio channel can be exploited
  • FIG. 1 shows a signal course of a program in the downlink for a subscriber station
  • FIG. 2 shows a signal course of a program in the downlink for n subscriber stations
  • FIG. 3 shows a schematic signal course at the output of a matched filter in one Subscriber station
  • FIG. 5 shows a structure of an up nk synchronization sequence
  • FIG. 6 shows a detailed representation of the structure according to FIG. 5 and
  • the signal comprises a preamble 1 and a date 2 which are transmitted with an amplitude P ⁇ .
  • the preamble 1 is a radio system-specific maximum or gold - Sequence generated by the radio base station
  • the date 2 represents the actual user data for the subscriber station. Since the information for the immediate subscriber-specific system control is transmitted in a central service channel, a common preamble 1 can be used for all subscriber stations
  • the preamble 1 received by each subscriber station is fed to a matched filter, by means of which the received good can be determined.
  • a typical signal curve at the output of the matched filter of a subscriber station is shown in FIG. 3 to determine the time of reception of the broadcast from the radio base station to the the respective subscriber station, the output signal at the matched filter is evaluated by means of an amplitude threshold value switch. If the output signal exceeds a predefinable threshold Tr1, the amplitude threshold value switch generates a trigger signal that represents the start time for the reception of the preamble
  • synchronization sequences 3 are sent from the individual subscriber stations in the form of a polling method, ie in the first burst only the first subscriber station sends its synchronization sequence 3 to the radio base station then all n subscriber stations send their user data 4 simultaneously to the radio base station. In the second burst, only the second subscriber station then sends its synchronization sequence 3 until finally, in the nth burst, the nth subscriber station sends its synchronization sequence 3
  • the synchronization sequence 3 comprises, for example, four identical symbols 5, which are transmitted in succession, the distance between the symbols 5 being successively increased by a clock t samplc of the system clock and the first symbol 5 serves as a preamble
  • An exemplary course of a symbol 5 is shown in FIG. 6, this corresponding to the second symbol 5 with the transition to the third symbol 5 according to FIG. 5
  • FIG. 7 shows an exemplary signal curve at the output of a matched filter in the radio base station when a synchronization sequence 3 according to FIG. 5 is received.
  • Each of the four symbols 5 generates an output signal with a larger amplitude P than a predetermined threshold value Tr2 of a downstream amplitude threshold switch.
  • the first symbol 5 generates an output signal with the amplitude Pb.
  • the second symbol 5, which is transmitted immediately after the first symbol 5, likewise generates an amplitude Pb.
  • the third symbol 5 delayed by a system clock clock t sample generates an amplitude Pa and the symbol 5 correspondingly delayed by 2 xt sample generates an amplitude Pc.
  • the optimum reception therefore takes place at the third symbol 5, so that the signal delay must be corrected by a system clock clock t sample .
  • the delay between a subscriber station and the radio base station can be determined accordingly, so that the synchronization is of the order of magnitude can be done by t sampio .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Synchronisation in einem vollduplexfähigen Funkübertragungssystem mit CDMA-Zugriff mit TDD-Betrieb, mit einer zentralen Funkbasisstation und einer Vielzahl voneinander unabhängiger Teilnehmerstationen, wobei den einzelnen Teilnehmerstationen empfängerseitig jeweils ein Matched-Filter mit einem nachgeschalteten Amplitudenschwellenwertschalter zugeordnet ist, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Generieren einer für jedes Funkübertragungssystem spezifischen Maximal- oder Goldfolge durch die Funkbasisstation, b) Senden der generierten Maximal- oder Goldfolge als Präambel (1) vor der eigentlichen Nuztdatenübertragung (2) an alle Teilnehmerstationen, c) Empfangen der Präambel (1) durch die Teilnehmerstationen, d) Zuführen der empfangenen Präambel (1) auf den Eingang des jeweiligen Matched-Filters, e) Übergeben des Ausgangssignals des Matched-Filters an den Amplitudenschwellenwertschalter und f) Erzeugen eines Triggersignals durch den Amplitudenschwellenwertschalters bei Überschreitung eines vorgebbaren Schwellwertes Tr1.

Description

Verfahren und Vorrichtung für ein vollduplexfahiqes Funkubertragungssystem mit CDMA-Zugriff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein vollduplexfahiges Funkubertragungssystem mit CDMA-Zugriff, mit einer zentralen Funkbasisstation und einer Vielzahl voneinander unabhängiger Teilnehmerstationen
Im Bereich der funkgestutzten Informationssysteme, die mit einer zentralen Funkbasisstation und einer Vielzahl voneinander unabhängiger Außen- oder Teilnehmerstationen arbeiten, und die vollduplexmaßig eine Informationsübertragung in beiden Richtungen gestatten, werden die für die einzelnen Nutzer bestimmten Informationen im down nk häufig in einen Nachrichtenkanal gemultiplext und im uplmk als Zugriffssystem organisiert übertragen Beispiele für derartige Systeme sind Mobilfunksysteme, Bundelfunksysteme, Point-to-Multipoint-Richtfunksysteme und Wireless Local Loop Systeme Für das Multiplexen bzw den Mehrfachzugriff kommen jeweils untereinander orthogonale Signalraume zur Anwendung, wie beispielsweise
- Frequenz-Multiplex- bzw Zugriffsysteme FDMA (frequence division multiple access)
- Zeit-Multiplex- bzw Zugriffsysteme TDMA (time division multiple access)
- Code-Multiplex- bzw Zugriffsysteme CDMA (code division multiple access) bzw SSMA (spread spectrum multiple access)
- Raum-Multiplex- bzw Zugriffsysteme
Die Systeme unterscheiden sich dadurch, daß die Informationsübertragung von und zu den einzelnen Nutzern in getrennten Frequenz-, Zeιt-,Code bzw Raumsegmentlagen erfolgt Auch geschachtelte, verkoppelte oder jeweils unterschiedliche Multiplex- und Zugriffstechnologien innerhalb eines Systems, sogenannte hybride Verfahren, sind bekannt geworden Je nach Anwendung und Realisierung sind mit diesen Verfahren unterschiedliche Parameter und Gutekriterien der Übertragung erzielbar Bei CDMA-Systemen wird das Nutzsignal durch Verknüpfung mit einer Spreizfunktion codiert, wobei für jede Teilnehmerstation eine eigene, zu den anderen Spreizfunktionen orthogonale Spreizfunktion gewählt wird Die Verknüpfung erfolgt dabei beispielsweise mittels eines X-OR-Gatters Empfangerseitig kann dann durch Kenntnis der zugeordneten Spreizfunktion das codierte Signal demoduliert werden, wobei aufgrund der Orthogonalitat die codierten Nutzdaten für andere Teilnehmerstationen beim Demodulationsprozeß zu Null werden Besonders vorteilhaft an CDMA-Systemen ist, daß alle Nutzer im gleichen Frequenzband arbeiten können und eine relative hohe Storleistung im Band toleriert werden kann Des weiteren ist es unter bestimmten Bedingungen möglich, daß benachbarte Funkzellen auf dem gleichen Frequenzband arbeiten können Nachteilig gestaltet sich im allgemeinen die Multiuseπnteferenz, die in der Praxis durch Implementierungsprobleme wie Bandbegrenzung, Pegelunterschiede zwischen den einzelnen Sendungen, Mehrwegausbreitung usw entsteht und zu einem Orthogonalitatsverlust fuhrt Bei den betrachteten Funksystemen ist grundsätzlich zu beachten, daß wegen der unterschiedlichen Signallaufzeiten durch unterschiedliche Entfernungen der Außenstationen von der Zentralstation im Basisstationsempfanger in der Regel eine asynchrone Empfangssituation gegeben ist, die diese Interferenzen erheblich so verschärft, daß dann auch unter idealen Bedingungen keine Codeorthogona tat im uplmk gegeben ist In diesem Fall laßt sich die maximale Anzahl gleichzeitiger Sendungen M innerhalb eines Frequenzbandes im uplmk naherungsweise eines DS-CDMA- Systems wie folgt abschätzen
M =PG / (Eb/N0),
wobei PG der Prozeßgewinn bzw Spreizfaktor und Eb/N0 das für die angestrebte Bitfehlrate notwendige Verhältnis von Bitenergie zur Storleistung am Demodulator ist Der Spreizfaktor ist das Verhältnis von tblt zu tchιp und liegt typischerweise zwischen 10 und 104
Bei einem beispielsweise angenommenen Eb/N0 von 3, was ca 5 dB entspricht, steht damit bezogen auf eine gleiche belegte Bandbreite im uplink nur ca 1/3 der Übertragungskapazität gegenüber dem downlink bzw gegenüber TDMA- oder FDMA-Systemen zur Verfugung, wenn man für letztere orthogonale Signale annimmt
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, die den zuvor beschriebenen Nachteil der asynchronen CDMA-Verfahren verringern, beispielsweise die Synchronisation der Außenstation derart, daß ihre Sendungen chipsynchron im Empfanger der Basisstation verarbeitet werden können Weiter wurde die Implementierung von Interferencecancelem vorgeschlagen, die den Interferenzanteil der parallelen Übertragungen aufgrund verschiedener a priori - oder a posteriori - Kenntnisse durch mathematische Algorithmen nachtraglich eliminieren Des weiteren ist auch der Einsatz von Multiuser-Detektoren vorgeschlagen worden Nachteilig an all diesen bekannten Verfahren ist die sehr aufwendige Implementierung
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Synchronisation in einem Funkubertragungssystem mit CDMA-Zugriff zu schaffen, mittels derer die Multiuseπnterferenz in der Funkbasisstation im up nk-Betπeb mit geringem Implementierungsaufwand reduziert werden kann
Die Losung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 Dazu wird das Funkubertragungssystem im Time- Division-Duplex-Betneb vorausgesetzt, bei dem Sendung und Empfang innerhalb eines Nachrichtenkanals zeitlich voneinander getrennt sind, was die Ablaufsteuerung wesentlich vereinfacht Zur Synchronisation aller Teilnehmerstationen sendet die Funkbasisstation eine für das Funkubertragungssystem spezifische Maximal- oder Goldfolge in Form einer Präambel für alle Teilnehmerstationen vor der eigentlichen Datenübertragung Da die Informationen zur unmittelbaren teilnehmeπndividuellen Systemsteuerung, wie beispielsweise call-setup und ähnliches, in einem zentralen Dienstkanal übertragen werden, kann eine gemeinsame Präambel für alle Teilnehmerstationen benutzt werden Diese Präambel kann ohne Beschrankung anderer Systemparameter mit einem wesentlich besseren Signal/Rausch-Verhaltnis detektiert werden, da Multiuserinterferenzen fehlen und die teilnehmerbezogenen Signalleistungen additiv kohärent übertragen werden können, was eine hohe Erkennungssicherheit in den Teilnehmerstationen bewirkt. Die dort empfangene Präambel wird einem Matched- bzw. Korrelations-Filter zugeführt, dessen Ausgangssignal bei Überschreitung eines definierten Amp tudenschwellenwertes als Triggerkriterium dient Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen
Durch die zeitliche Mitteilung der ermittelten Synchroninformationen und die Auswertung der Kenntnis des exakten Wertes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Präambeln wird bei genügender Taktstabilitat in den Teilnehmerstationen eine wesentlich größere Genauigkeit erzielt, da bei einer einfachen Detektion mit einem angepaßten Filter eine zeitliche Unsicherheit bis zu 0,5 x Chipdauer tchιp auftreten kann
Die Übertragung der Synchroninformationen im uplink parallel zur Nutzdatenubertragung ist dadurch erschwert, daß die Synchroninformation a- pπoπ nicht oder nicht hinreichend genau bekannt ist, wodurch ihre Gewinnung zu einer asynchronen Interferenzsituation zur eigentlichen Nutzdatenubertragung fuhren wurde Um dies zu vermeiden, wird gleichzeitig jeweils nur eine Synchroninformation pro allen parallel aktiven Teilnehmerstationen in der Totzeit zwischen Sende- und Empfangszyklus gesendet, wodurch aufgrund der wesentlich storungsarmeren Übertragung die Zeitinformation zuverlässiger detektiert werden kann Dazu muß gegebenenfalls die Totzeit etwas verlängert werden, was jedoch im Hinblick auf die verbesserte Detektion vertretbar ist
Durch die sendeseitige Verschiebung der Symbole um jeweils einen Abtastwert, jedoch einer zeitstarren, symbolweise erfolgenden angepaßten Filterung im Empfanger der Basisstation wird die zeitliche Auflosung bzw Genauigkeit des Synchronisationsinformation innerhalb nur eines Burst bis zu einem Abtastwert tsample verbessert, die bei herkömmlicher Detektion bis zu 0,5 x Chipdauer tchφ liegen kann
Zur Vermeidung von Datenkollisionen sendet die Funkbasisstation über den zentralen Dienstkanal an die Teilnehmerstation ein Statussignal, welche Teilnehmerstationen nachfolgend ihre Synchronisationssequenz senden soll Nach der Auswertung der Signallaufzeit durch die Funkbasisstation übertragt diese über den Dienstkanal die teilnehmeπndividuellen Startzeitpunkte für die up-link- Ubertragung
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden für die Codespreizung der Daten sowohl im uplink als auch im downlink orthogonale Gold-Folgen der Lange jeweils eines Symbols verwendet, die relativ einfach generierbar sind Des weiteren weisen die orthogonalen Gold-Folgen definierte Kreuzkorrelationseigenschaften auf, die dazu fuhren, daß Teilnehmerstationen/ bei denen der Synchronisationsmechanismus versagt, keine wesentlichen Störungen der anderen parallelen Sendungen hervorrufen Des weiteren haben diese gegenüber Walsh-Sequenzen und ähnlichen Folgen den Vorteil einer gleichmäßigen spektralen Leistungsverteilung, was insbesondere bei kurzen Sequenzen von Bedeutung ist
Für den Aufbau zellularer Strukturen ist es vorteilhaft, alle Funkbasisstationen, die im gegenseitigen Funkeinflußbereich egen, hinsichtlich des Sende-/ Empfangszyklus zu synchronisieren Insbesondere Funkbasisstationen oder Teilnehmerstationen, die aufgrund einer exponierten geographischen Lage Line- of-Sight zueinander haben, konnten ansonsten merkliche Interferenzbeitrage in den Empfangern der jeweils anderen Funkzellen hervorrufen Die Synchronisation kann beispielsweise über GPS oder Bakensignale erfolgen, die innerhalb des Funknetzes weitergeleitet werden
Besonders vorteilhaft laßt sich das Verfahren in Wireless Local Loop-Systemen implentieren, da bei diesen die Stationaπtat des Teilnehmerstationen mit relativ geringen zeitlichen Veränderungen der Eigenschaften des Funkkanals ausgenutzt werden kann
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels naher erläutert Die Fig zeigen ig 1 eine Signalverlauf einer Sendung im downlink für eine Teilnehmerstation, ig 2 einen Signalverlauf einer Sendung im downlink für n Teilnehmerstationen, ig 3 ein schematischer Signalverlauf am Ausgang eines Matched- Filters in einer Teilnehmerstation,
Fig 4 eine Darstellung des Pollingverfahrens für die Synchronisation im uplink,
Fig 5 einen Aufbau einer up nk-Synchronisationsfolge, ig 6 eine Detaildarstellung des Aufbaus gemäß Fig 5 und
Fig 7 ein schematischer Signalverlauf am Ausgang eines Matched Filters einer Funkbasisstation
In der Fig 1 ist ein schematischer Signalverlauf einer Sendung einer Funkbasisstation an eine Teilnehmerstation über die Zeit t dargestellt Das Signal umfaßt eine Präambel 1 und ein Datum 2, die mit einer Amplitude Pτ gesendet werden Die Präambel 1 ist dabei eine funksystemspezifische Maximal- oder Gold- Folge, die durch die Funkbasisstation generiert wird Das Datum 2 stellt die eigentlichen Nutzdaten für die Teilnehmerstation dar Da die Information zur unmittelbaren teilnehmeπndividuellen Systemsteuerung in einem zentralen Dienstkanal übertragen werden, kann eine gemeinsame Präambel 1 für alle Teilnehmerstationen genutzt werden
In der Fig 2 ist der Signalverlauf der Sendung im downlink für alle n Teilnehmerstationen dargestellt Da die Funkbasisstation gleichzeitig an alle n Teilnehmerstationen sendet, kommt es zu einer entsprechenden Überlagerung der Signalverlaufe Aufgrund der Sendung einer gemeinsamen Präambel 1 für alle Teilnehmerstationen in einen Dienstkanal, kommt es zu einer kohärenten Addition und für die Amplitude gilt P, ~ n2 Pτ Die Überlagerung der Nutzdaten erfolgt entsprechend der verwendeten Code-Modulation und variiert dementsprechend in der Amplitude, wobei naherungsweise im Mittel P2 ~ n Pτ giit
Zur Ermittlung einer ersten Synchronisationsinformation wird die von jeder Teilnehmerstation empfangenen Präambel 1 einen Matched Filter zugeführt, mittels dessen die Empfangsgute ermittelbar ist Ein typischer Signalverlauf am Ausgang des Matched Filters einer Teilnehmerstation ist in Fig 3 dargestellt Zur Feststellung des Empfangzeitpunktes der Sendung von der Funkbasisstation an die jeweilige Teilnehmerstation wird das Ausgangssignal am Matched Filter mittels eines Amplitudenschwellenwertschalters ausgewertet Überschreitet das Ausgangssignal eine vorgebbare Schwelle Tr1 , so erzeugt der Amplitudenschwellenwertschalter ein Triggersignal, daß den Startzeitpunkt für den Empfang der Präambel darstellt
In der Fig 4 sind die Signalverlaufe für die Synchronisation im uplink darstellt Zur Vermeidung von Interferenzen erfolgt die Sendung von Synchronisationssequenzen 3 von den einzelnen Teilnehmerstationen dabei in Form eines Pollingverfahrens, d h im ersten Burst sendet nur die erste Teilnehmerstation ihre Synchronisationssequenz 3 an die Funkbasistation Anschließend senden dann alle n Teilnehmersationen ihre Nutzdaten 4 gleichzeitig an die Funkbasistation Im zweiten Burst sendet dann nur die zweite Teilnehmerstation ihre Synchronisationssequenz 3, bis schließlich im n-ten Burst die n-te Teilnehmerstation ihre Synchronisationssequenz 3 sendet
Eine genauerer Aufbau der Synchronisationssequenz 3 ist in Fig 5 dargestellt Die Synchronisationssequenz 3 umfaßt beispielsweise vier gleiche Symbole 5, die nacheinander gesendet werden, wobei der Abstand zwischen den Symbolen 5 sukzessive um einen Takt tsamplc der System-clock erhöht wird und das erste Symbol 5 als Präambel dient Ein beispielhafter Verlauf eines Symbols 5 ist in der Fig 6 dargestellt, wobei dies dem zweiten Symbol 5 mit dem Übergang zum dritten Symbol 5 gemäß Figur 5 entspricht
In der Figur 7 ist ein beispielhafter Signalverlauf am Ausgang eines Matched Filters in der Funkbasisstation bei Empfang einer Synchronisationssequenz 3 gemäß Fig. 5 dargestellt. Dabei erzeugt jedes der vier Symbole 5 ein Ausgangssignal mit einer größeren Amplitude P als ein vorgegebener Schwellenwert Tr2 eines nachgeschalteten Amplitudenschwellenwertschalters. Das erste Symbol 5 erzeugt ein Ausgangssignal mit der Amplitude Pb. Das zweite, unmittelbar nach dem ersten Symbol 5 gesendete, Symbol 5 erzeugt ebenfalls eine Amplitude Pb. Das dritte, um einen Systemclocktakt tsample verzögerte Symbol 5 erzeugt eine Amplitude Pa und das entsprechend um 2 x tsample verzögerte Symbol 5 eine Amplitude Pc. Der optimale Empfang findet also bei dem dritten Symbol 5 statt, so daß entsprechend die Signallaufzeit um einen Systemclocktakt tsample korrigiert werden muß Auf diese Weise kann die Laufzeit zwischen einer Teilnehmerstation und der Funkbasisstation entsprechend genau ermittelt werden, so daß auch die Synchronisation in der Größenordnung von tsampio vorgenommen werden kann.
Bezuqszeichenliste
1 ) Präambel
2) Datum
3) Synchronisationssequenz
4) Nutzdaten
5) Symbol

Claims

Verfahren und Vorrichtung für ein vollduplexfahiges Funkubertragungssystem mit CDMA-Zugriff
Patentansprüche
1 Verfahren zur Synchronisation in einem vollduplexfahigen Funkubertragungssystem mit CDMA-Zugriff mit TDD-Betneb, mit einer zentralen Funkbasisstation und einer Vielzahl voneinander unabhängiger. Teilnehmerstationen, wobei den einzelnen Teilnehmerstationen empfangerseitig jeweils ein Matched-Filter mit einem nachgeschalteten Amplitudenschwellenwertschalter zugeordnet ist, umfassend folgende Verfahrensschritte a) generieren einer für jedes Funkubertragungssystem spezifischen Maximal- oder Goldfolge durch die Funkbasisstation, b) senden der generierten Maximal- oder Goldfolge als Präambel (1 ) vor der eigentlichen Nutzdatenubertragung (2) an alle Teilnehmerstationen, c) empfangen der Präambel (1 ) durch die Teilnehmerstationen, d) zufuhren der empfangenen Präambel (1 ) auf den Eingang des jeweiligen Matched Filters einer Teilnehmerstation, e) übergeben des Ausgangssignals des Matched-Filters an den Amphtudenschwellen wertschalter und f) erzeugen eines Triggersignals durch den Amplitudenschwellenwertschalters bei Überschreitung einer vorgebbaren Schwelle Tr,
2 Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmerstationen mittels a-pπoπ-Kenntnissen über die Burststruktur und -dauer eine zeitliche Mitteilung der ermittelten Synchroninformation durchfuhren
3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkbasisstation mit einem Matched Filter mit einem nachgeschalteten Amphtudenschwellenwertschalter ausgebildet ist und jeweils eine Teilnehmerstation eine spezifische Synchronisationssequenz (3) innerhalb der Totzeit von der eigentlichen Nutzdatenubertragung (4) an die Funkbasisstation sendet, die Funkbasisstation die Synchronisationssequenz (3) empfangt und die konkrete Signallaufzeit zwischen der Funkbasisstation und der entsprechenden Teilnehmerstation durch angepaßte Filterung mit Auswertung der Überschreitung eines Amphtudenschwellenwertes als Triggerkriterium am Filterausgang ermittelt
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationssequenz (3) aus einer Präambel und mehreren gleichen Symbolen (5) besteht, die mit teilnehmer- oder funksystemspezifischen Maximal- oder Goldfolgen gespreizt werden, wobei die einzelnen Symbole (5) jeweils untereinander sukzessive um eine Systemclock tsamp]e verschoben gesendet werden, und die Funkbasisstation alle Amphtudenwerte am Ausgang des Matched Filters zu den exakten Zeiten des Symbolwechsels zur Auswertung heranzieht, wobei als Bezugszeitwert der Zeitpunkt des Uberschreibens eines Amphtudenschwellenwertes bei Praambelempfang herangezogen wird
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkbasisstation über den zentralen Dienstkanal an die Teilnehmerstation ein Statussignal sendet, welche Teilnehmerstation ihre Synchronisationssequenz (3) senden soll, und nach der Auswertung der in der Funkbasisstation ermittelten Signallaufzeit über den Dienstkanal an die jeweilige Teilnehmerstation eine Information übertragen wird, mit welchen teilnehmeπndividuellen Startzeitpunkten die Nutzdaten- oder Steueπnformationsubertragung im uplink beginnen muß, damit die parallelen Sendungen aller Teilnehmerstationen chipsynchron im Empfanger der Funkbasisstation empfangen werden Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Codespreizung der Daten sowohl im uplink aus auch im downlink orthogonale Gold-Folgen der Lange jeweils eines Symbols verwendet werden
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Funkubertragungssysteme in unterschiedlichen Frequenzlagen arbeiten und/oder jeweils unterschiedliche Spreizsequenzen und/oder Spreizsequenzen aus unterschiedlichen Codefamilien verwenden
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Funkbasisstationen der benachbarten Funkubertragungssysteme untereinander synchron im up- und downhnk-Zyklus arbeiten
Vorrichtung zur Synchronisation innerhalb eines vollduplexfahigen Funkubertragungssystems mit CDMA-Zugriff mit TDD-Betneb, umfassend eine zentrale Funkbasisstation und eine Vielzahl voneinander unabhängigen Teilnehmerstationen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilnehmerstation empfangsseitig ein Matched Filter mit
Amphtudenschwellenwertschalter zugeordnet ist
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Funkbasisstation empfangsseitig mindestens ein Matched Filter mit Amphtudenschwellwertschalter zugeordnet ist
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Funkubertragungssystem als Wireless-Local-Loop-System ausgebildet ist
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