EP1151548A1 - Method and device for synchronizing a receiver with a transmitter - Google Patents

Method and device for synchronizing a receiver with a transmitter

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Publication number
EP1151548A1
EP1151548A1 EP00910520A EP00910520A EP1151548A1 EP 1151548 A1 EP1151548 A1 EP 1151548A1 EP 00910520 A EP00910520 A EP 00910520A EP 00910520 A EP00910520 A EP 00910520A EP 1151548 A1 EP1151548 A1 EP 1151548A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
synchronization
channel
channels
time synchronization
evaluation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00910520A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Raaf
Jürgen MICHEL
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1151548A1 publication Critical patent/EP1151548A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • 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
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073—Synchronisation aspects
    • H04B1/7075—Synchronisation aspects with code phase acquisition
    • H04B1/7077—Multi-step acquisition, e.g. multi-dwell, coarse-fine or validation
    • H04B1/70775—Multi-dwell schemes, i.e. multiple accumulation times
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • 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
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073—Synchronisation aspects
    • H04B1/7075—Synchronisation aspects with code phase acquisition
    • H04B1/708—Parallel implementation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2662—Arrangements for Wireless System Synchronisation
    • H04B7/2668—Arrangements for Wireless Code-Division Multiple Access [CDMA] System Synchronisation

Definitions

  • the invention relates to a method for synchronizing a receiver with a transmitter / transmit signal in a digital message transmission system, in particular a mobile radio system, the method comprising a step of time synchronization using at least one filter device matched to a predetermined synchronization code, and a device for carrying it out Procedure.
  • a digital information signal of low bandwidth is modulated with a high-frequency bit stream of high bandwidth. This is generated by a spreading code generator.
  • a code sequence which is identical to the spread code sequence, as used for modulation in the transmitter, is generated in the receiver. To ensure correct functioning of the receiver, this code sequence on the receiver side must be synchronized with the transmitter. Then the "despread" information signal is obtained by demodulation and integration. The most important task of synchronization during the signal acquisition phase is to detect the timing and phase of a synchronization signal.
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • UMTS / WCDMA-FDD Universal Mobile Telecommunication System / Wide Band Code Division Multiple Access-Frequency Division Duplex
  • a three-stage process for synchronization during the acquisition phase is proposed at the current state of standardization.
  • the mobile station searches for the base station to which the transmission loss is lowest.
  • PSCH primary synchronization channel
  • SSCH secondary synchronization channel
  • peaks are determined for each base station within the range of the mobile station.
  • the detection of the position of the strongest peak provides the timing of the strongest base station modulo of the time slot length.
  • the output of the tuned filter is incoherently accumulated over a number of time slots.
  • the second step of the synchronization process is frame synchronization and code group identification for the base station found in the first step, which are carried out using the SSCH.
  • the received signal at the positions of a secondary synchronization code c s is correlated with all possible secondary synchronization codes (here: 17) according to the system protocol.
  • the single Units of this step are of secondary importance in the given context, as are those of the third step, which consists in the identification of the so-called "scrambling code" which is used by the determined base station. Details of these steps are given for the system mentioned as an example in the system document "ETSI STC SMG2 UMTS-Ll 163/98, UTRA / FED Physical Layer Description".
  • the invention is based on the object of specifying a method of the generic type in which the received signal energy is better utilized for the time synchronization process, thereby reducing measurement time and power consumption for the synchronization process, and an apparatus for carrying out this method.
  • the invention includes the basic technical teaching of using at least one additional physical channel of the message transmission system for time synchronization. This improves the utilization of the received signal energy, reduces the time required and reduces the power consumption in the receiver. Under a physical
  • Channel is understood to be one that is characterized by its frequency, a spreading code, the time window position or a space division state.
  • a time synchronization includes, in particular, the slot or time slot synchronization, but also a frame (frame) or a symbol synchronization.
  • a synchronization channel provided according to the transmission protocol of the message transmission system is used for a purpose other than that of time synchronization.
  • this is the secondary synchronization channel (SSCH).
  • SSCH secondary synchronization channel
  • one implementation possibility that requires comparatively little computational effort is that the code words of the second synchronization channel are obtained from the code of the primary synchronization channel or another known code by modulation with so-called Hadamard sequences. Then the evaluation of the correlations in the secondary synchronization channel for the purpose of time synchronization can be carried out via a so-called "Fast Hadamard" transformation.
  • control or data channel of the system in addition to time synchronization. This requires the definition of certain channel specifications.
  • the proposed method includes a separate correlation evaluation in the channels used for time synchronization and the subsequent linking of the evaluation results to a time synchronization indicator.
  • This link is incoherent, provided the system protocol does not provide a fixed phase relationship between the channels used for time synchronization.
  • the proposed procedure also offers the possibility that intermediate data obtained in the step of time synchronization results are saved and used for further steps, e.g. identifying the scrambling code.
  • the proposed method is used either permanently or as a function of the fulfillment of a predetermined condition, in particular as a function of the evaluability of the signals in the channels that can generally be used for time synchronization - expressed, for example, by exceeding a threshold value of the signal amplitude, or falling below one Threshold in the bit error rate or the like.
  • the device for carrying out the method according to the invention is particularly suitable and intended for use in the mobile station of a mobile radio network. It includes several correlator stages for evaluation and a calculation unit for calculating the time synchronization indicator from the outputs of the individual correlator stages in accordance with an algorithm of incoherent or coherent accumulation chosen depending on the system protocol. The output signals of the correlator stages are linked by a linear combination. The following methods of incoherent accumulation result:
  • the figure is a schematic diagram which serves to explain both an embodiment of the method and a preferred device for carrying out the method.
  • the figure shows a device 1 for time synchronization, the ⁇ as a component of operating according to the UMTS / FDD standard WCDM mobile station (not illustrated in total) one is settable.
  • a received signal x (k) is subjected to a synchronization evaluation in a primary synchronization channel PSCH and a secondary synchronization channel SSCH.
  • a correlator stage 3 is provided in the primary synchronization channel PSCH.
  • Correlator level 3 computes according to the relationship
  • Chips with c p 0 outside the 256 specified
  • the input signal (in accordance with the protocol specifications drawn up at the time of registration) is fed to 17 correlators, which are denoted in the figure by the reference number 5. These determine according to the relationship
  • the output signals of the correlators 3 and 5 are fed to an evaluation or calculation unit 9, which either according to the relationship
  • the overall correlation z (K) is calculated incoherently as a time synchronization indicator.
  • this is subjected to an accumulation modulo of the time slot length and then to a maximum detection in a maximum detector 11, as a result of which time synchronization with the "best" base station of the mobile radio system is established.
  • the correlation evaluation in the secondary synchronization channel SSCH is particularly simple in the UMTS / WCDMA-FDD system explained as an example, if the code words of the secondary synchronization channel are derived from the code of the primary synchronization channel PSCH or another known code by modulation with so-called Hadamard Consequences are formed as suggested in the conference paper Ericsson, ETSI SMG2 UMTS Ll Export Group, Meeting # 6, Helsinki, FI, September 8-11, 1998. In this case, a Fast Hadamard transformation is used, which is also described as such in the publication mentioned.
  • the embodiment of the invention is not limited to this example, but - in a form adapted to the respective system protocol - is also possible with other digital message transmission systems in which time synchronization of a received signal is relevant.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and a device for temporally synchronizing a receiver with a transmitter in a telecommunication system, especially a mobile radio system. Synchronization takes place if a predetermined requirement is met, using at least two physical channels of the telecommunication system in parallel by making separate correlation evaluations in said channels.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur Synchronisation eines Empfängers mit einem SenderMethod and device for synchronizing a receiver with a transmitter
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation eines Empfängers mit einem Sender/Sendesignal in einem digitalen Nachrichtenübertragungssystem, insbesondere einem Mobilfunksystem, wobei das Verfahren einen Schritt einer Zeit- Synchronisation unter Einsatz mindestens einer auf einen vorbestimmten Synchronisationscode abgestimmten Filtereinrichtung aufweist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for synchronizing a receiver with a transmitter / transmit signal in a digital message transmission system, in particular a mobile radio system, the method comprising a step of time synchronization using at least one filter device matched to a predetermined synchronization code, and a device for carrying it out Procedure.
Es ist bekannt, in Nachrichtenübertragungssystemen physikalische Kanäle zur Übertragung von Kommunikationsinformation sowie von Synchronisationsdaten zu nutzen. Durch Nutzung dieser physikalischen Kanäle wird zum einen die digitalisierte Nachricht und zum anderen ein Synchronisationssignal von ei- ner Sende- zu einer Empfangsstation, insbesondere auf drahtlosem Weg von einer ersten Funkstation zu einer zweiten Funkstation, übermittelt.It is known to use physical channels in communication systems to transmit communication information and synchronization data. By using these physical channels, on the one hand, the digitized message and, on the other hand, a synchronization signal are transmitted from a transmitting station to a receiving station, in particular wirelessly from a first radio station to a second radio station.
Bei Übertragungs- bzw. Kommunikationssystemen, die nach dem DS-CDMA-Prinzip (Direct-Sequence Coding Spread Spectrum Prin- ciple) arbeiten, wird ein digitales Informationssignal niedriger Bandbreite mit einem hochfrequenten Bitstrom hoher Bandbreite moduliert. Dieser wird durch einen Spreizcode- Generator erzeugt. Im Empfänger wird eine mit der Spreizcode- folge, wie sie zur Modulation im Sender verwendet wurde, identische Codefolge erzeugt. Zur Gewährleistung einer korrekten Arbeitsweise des Empfängers muß diese empfängerseitige Codefolge mit dem Sender synchronisiert sein. Dann erhält man durch Demodulation und Integration das "entspreizte" Informa- tionssignal. Wichtigste Aufgabe der Synchronisation während der Signalakquisitionsphase ist es, die zeitliche Lage und Phase eines Synchronisationssignals zu detektieren. Daneben gibt es, je nach Betriebsweise und Protokoll des digitalen Nachrichtenübertragungssystems, weitere wichtige Synchronisa- tiohsaufgaben, zu denen bei einem unter Einbeziehung von Zeitmultiplex- bzw. TDMA (Time Division Multiple Access) - Aspekten betriebenen System insbesondere die Zeitschlitz-In transmission or communication systems which operate according to the DS-CDMA principle (Direct Sequence Coding Spread Spectrum Principle), a digital information signal of low bandwidth is modulated with a high-frequency bit stream of high bandwidth. This is generated by a spreading code generator. A code sequence which is identical to the spread code sequence, as used for modulation in the transmitter, is generated in the receiver. To ensure correct functioning of the receiver, this code sequence on the receiver side must be synchronized with the transmitter. Then the "despread" information signal is obtained by demodulation and integration. The most important task of synchronization during the signal acquisition phase is to detect the timing and phase of a synchronization signal. Besides Depending on the mode of operation and protocol of the digital message transmission system, there are other important synchronization tasks, for which, in a system operated using time division multiple access or TDMA (Time Division Multiple Access) aspects, in particular the time slot
(Slot-) Synchronisation und die Rahmen- (Frame-) Synchronisation gehören.(Slot) synchronization and the frame (frame) synchronization belong.
Bei dem zukunftsorientierten System UMTS/WCDMA-FDD (Universal Mobile Telecommunication System/Wide Band Code Division Multiple Access-Frequency Division Duplex) wird beim derzeitigen Stand der Standardisierung ein dreistufiges Verfahren zur Synchronisation während der Akquisitionsphase vorgeschlagen. Während der anfänglichen Zellsuche sucht die Mobilstation diejenige Basisstation, zu der der Übertragungsverlust am niedrigsten ist. Hierzu sind ein primärer Synchronisationskanal (PSCH = Primary Synchronisation Channel) und ein sekundärer Synchronisationskanal (SSCH = Secondary Synchronisation Channel) definiert. Während des ersten Schrittes wird zur Gewinnung der Zeit-Synchronisation auf die stärkste Basisstation der PSCH genutzt. Mittels eines einzelnen, auf einen primären Synchronisationscode cp, der allen Basisstationen gemeinsam ist, abgestimmten Filters werden Peaks für jede innerhalb der Reichweite der Mobilstation liegende Ba- sisstation ermittelt. Die Erfassung der Position des stärksten Peaks liefert das Timing der stärksten Basisstation mo- dulo der Zeitschlitzlänge. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit wird der Ausgang des abgestimmten Filters über eine Anzahl von Zeitschlitzen inkohärent akkumuliert.With the future-oriented system UMTS / WCDMA-FDD (Universal Mobile Telecommunication System / Wide Band Code Division Multiple Access-Frequency Division Duplex), a three-stage process for synchronization during the acquisition phase is proposed at the current state of standardization. During the initial cell search, the mobile station searches for the base station to which the transmission loss is lowest. For this purpose, a primary synchronization channel (PSCH = primary synchronization channel) and a secondary synchronization channel (SSCH = secondary synchronization channel) are defined. During the first step, the time synchronization to the strongest base station of the PSCH is used. Using a single filter which is matched to a primary synchronization code c p , which is common to all base stations, peaks are determined for each base station within the range of the mobile station. The detection of the position of the strongest peak provides the timing of the strongest base station modulo of the time slot length. To increase reliability, the output of the tuned filter is incoherently accumulated over a number of time slots.
Dem zweiten Schritt des Synchronisationsvorgangs bilden die Rahmensynchronisation und die Codegruppen-Identifikation für die im ersten Schritt gefundene Basisstation, die unter Nutzung des SSCH ausgeführt werden. Hierzu wird das Empfangs- signal an den Positionen eines sekundären Synchronisationscodes cs mit allen gemäß dem Systemprotokoll möglichen (hier: 17) sekundären Synchronisationscodes korreliert. Die Einzel- heiten dieses Schrittes sind im gegebenen Zusammenhang ebenso von untergeordneter Bedeutung wie diejenigen des dritten Schritts, der in der Identifikation des sogenannten "Scram- blingcode" besteht, der durch die ermittelte Basisstation be- nutzt wird. Einzelheiten dieser Schritte sind für das als Beispiel genannte System im Systemdokument "ETSI STC SMG2 UMTS-Ll 163/98, UTRA/FED Physical Layer Description" angegeben.The second step of the synchronization process is frame synchronization and code group identification for the base station found in the first step, which are carried out using the SSCH. For this purpose, the received signal at the positions of a secondary synchronization code c s is correlated with all possible secondary synchronization codes (here: 17) according to the system protocol. The single Units of this step are of secondary importance in the given context, as are those of the third step, which consists in the identification of the so-called "scrambling code" which is used by the determined base station. Details of these steps are given for the system mentioned as an example in the system document "ETSI STC SMG2 UMTS-Ll 163/98, UTRA / FED Physical Layer Description".
Es ergibt sich, daß für die Zeit-Synchronisation ein spezieller physikalischer Kanal, nämlich der PSCH, vorgesehen ist.It follows that a special physical channel, namely the PSCH, is provided for the time synchronization.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art, bei dem die Empfangssignalenergie für den Vorgang der Zeit-Synchronisation besser ausgenutzt wird und dadurch Meßzeit und Stromverbrauch für den Synchronisationsvorgang verringert werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method of the generic type in which the received signal energy is better utilized for the time synchronization process, thereby reducing measurement time and power consumption for the synchronization process, and an apparatus for carrying out this method.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrensaspekts durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich ihres Vorrichtungsaspekts durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.This object is achieved with regard to the method aspect by a method with the features of claim 1 and with regard to its device aspect by a device with the features of claim 11.
Die Erfindung schließt die grundsätzliche technische Lehre ein, mindestens einen zusätzlichen physikalischen Kanal des Nachrichtenübertragungssystems für die Zeit-Synchronisation zu nutzen. Hierdurch wird die Ausnutzung der Empfangssignalenergie verbessert, der Zeitaufwand verringert und der Strom- verbrauch im Empfänger gesenkt. Unter einem physikalischenThe invention includes the basic technical teaching of using at least one additional physical channel of the message transmission system for time synchronization. This improves the utilization of the received signal energy, reduces the time required and reduces the power consumption in the receiver. Under a physical
Kanal wird dabei ein solcher verstanden, der durch seine Frequenz, einen Spreizcode, die Zeitfenster-Lage oder einen Raummultiplex-Zustand charakterisiert ist.Channel is understood to be one that is characterized by its frequency, a spreading code, the time window position or a space division state.
Eine Zeitsynchronisation umfaßt insbesondere die Slot- oder Zeitschlitz-Synchronisation, aber auch eine Frame- (Rahmen-) oder eine Symbol-Synchronisation. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein gemäß dem Übertragungsprotokoll des Nachrichtenübertragungssystems zu einem anderen Zweck als demjenigen der Zeit-Syn- chronisation vorgesehener Synchronisationskanal genutzt. Bei dem oben skizzierten System ist dies der sekundäre Synchronisationskanal (SSCH) . Eine Realisierungsmöglichkeit, die mit vergleichsweise geringem Rechenaufwand auskommt, ergibt sich in diesem Fall, daß die Codeworte des zweiten Synchronisa- tionskanals durch Modulation mit sogenannten Hadamard-Folgen aus dem Code des primären Synchronisationskanals oder einem anderen bekannten Code gewonnen sind. Dann kann die Auswertung der Korrelationen im sekundären Synchronisationskanal zum Zwecke der Zeit-Synchronisation nämlich über eine soge- nannte "Fast-Hadamard"-Transformation durchgeführt werden.A time synchronization includes, in particular, the slot or time slot synchronization, but also a frame (frame) or a symbol synchronization. According to a preferred embodiment of the invention, a synchronization channel provided according to the transmission protocol of the message transmission system is used for a purpose other than that of time synchronization. In the system outlined above, this is the secondary synchronization channel (SSCH). In this case, one implementation possibility that requires comparatively little computational effort is that the code words of the second synchronization channel are obtained from the code of the primary synchronization channel or another known code by modulation with so-called Hadamard sequences. Then the evaluation of the correlations in the secondary synchronization channel for the purpose of time synchronization can be carried out via a so-called "Fast Hadamard" transformation.
Es ist aber auch grundsätzlich möglich, mindestens einen Kontroll- oder Datenkanal des Systems zusätzlich zur Zeit- Synchronisation zu nutzen. Dies erfordert die Festlegung be- stimmter Kanalspezifikationen.In principle, however, it is also possible to use at least one control or data channel of the system in addition to time synchronization. This requires the definition of certain channel specifications.
Das vorgeschlagene Verfahren schließt eine getrennte Korrelations-Auswertung in den zur Zeit-Synchronisation benutzten Kanälen und die anschließende Verknüpfung der Auswertungser- gebnisse zu einem Zeit-Synchronisationsindikator ein. Diese Verknüpfung erfolgt inkohärent, sofern das Systemprotokoll keinen festen Phasenbezug zwischen den zur Zeit- Synchronisation genutzten Kanälen vorsieht. Besonders vorteilhaft ist indes das Vorsehen eines festen und/oder defi- nierten Phasenbezugs insbesondere von +/-90° und möglichst auch derselben Antenne bei der Aussendung der beiden Kanäle im Systemprotokoll, was eine Verknüpfung durch kohärente Akkumulation und damit eine gegenüber inkohärenter Akkumulation verbesserte Detektion möglich macht.The proposed method includes a separate correlation evaluation in the channels used for time synchronization and the subsequent linking of the evaluation results to a time synchronization indicator. This link is incoherent, provided the system protocol does not provide a fixed phase relationship between the channels used for time synchronization. However, it is particularly advantageous to provide a fixed and / or defined phase reference, in particular of +/- 90 ° and, if possible, the same antenna when transmitting the two channels in the system protocol, which is linked by coherent accumulation and thus improved detection compared to incoherent accumulation makes possible.
Das vorgeschlagene Vorgehen bietet im übrigen die Möglichkeit, daß im Schritt der Zeit-Synchronisation erhaltene Zwi- schenergebnisse gespeichert und für weitere Schritte, z.B. die Identifizierung des Scramblingcodes, genutzt werden.The proposed procedure also offers the possibility that intermediate data obtained in the step of time synchronization results are saved and used for further steps, e.g. identifying the scrambling code.
Das vorgeschlagene Verfahren wird entweder permanent oder in Abhängigkeit von der Erfüllung einer vorbestimmten Bedingung angewandt, insbesondere in Abhängigkeit von der Auswertbarkeit der Signale in den jeweils grundsätzlich für die Zeit- Synchronisation nutzbaren Kanälen - ausgedrückt etwa durch die Überschreitung eines Schwellwerts der Signalamplitude, die Unterschreitung eines Schwellwerts in der Bitfehlerate oder ähnliches.The proposed method is used either permanently or as a function of the fulfillment of a predetermined condition, in particular as a function of the evaluability of the signals in the channels that can generally be used for time synchronization - expressed, for example, by exceeding a threshold value of the signal amplitude, or falling below one Threshold in the bit error rate or the like.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere zum Einsatz in der Mobilstation ei- nes Mobilfunknetzes geeignet und vorgesehen. Sie umfaßt zur Auswertung mehrere Korrelatorstufen und eine Berechnungseinheit zur Berechnung des Zeit-Synchronisationsindikators aus den Ausgängen der einzelnen Korrelatorstufen gemäß einem in Abhängigkeit vom Systemprotokoll gewählten Algorithmus der inkohärenten oder kohärenten Akkumulation. Die Ausgangssignale der Korrelatorstufen werden durch lineare Kombination verknüpft. Es ergeben sich dabei folgende Methoden der inkohärenten Akkumulation:The device for carrying out the method according to the invention is particularly suitable and intended for use in the mobile station of a mobile radio network. It includes several correlator stages for evaluation and a calculation unit for calculating the time synchronization indicator from the outputs of the individual correlator stages in accordance with an algorithm of incoherent or coherent accumulation chosen depending on the system protocol. The output signals of the correlator stages are linked by a linear combination. The following methods of incoherent accumulation result:
• Gleichgewichtige Kombination • Quadratische Kombination• Balanced combination • Square combination
• Auswahlmethode oder die kohärente Akkumulation.• Selection method or coherent accumulation.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Figur.Advantages and expediencies of the solution according to the invention result from the subclaims and the following description of a preferred embodiment with reference to the figure.
Die Figur ist eine Prinzipdarstellung, die im folgenden so- wohl zur Erläuterung einer Ausführungsform des Verfahrens als auch einer bevorzugten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dient. Die Figur zeigt eine Vorrichtung 1 zur Zeit-Synchronisation, die~~als Komponente einer nach dem UMTS/WCDM-FDD-Standard arbeitenden (nicht insgesamt dargestellten) Mobilstation ein- setzbar ist. Ein Empfangssignal x(k) wird einer Synchronisations-Auswertung in einem primären Synchronisationskanal PSCH sowie einem sekundären Synchronisationskanal SSCH unterzogen. Im primären Synchronisationskanal PSCH ist eine Korre- latorstufe 3 vorgesehen.The figure is a schematic diagram which serves to explain both an embodiment of the method and a preferred device for carrying out the method. The figure shows a device 1 for time synchronization, the ~~ as a component of operating according to the UMTS / FDD standard WCDM mobile station (not illustrated in total) one is settable. A received signal x (k) is subjected to a synchronization evaluation in a primary synchronization channel PSCH and a secondary synchronization channel SSCH. A correlator stage 3 is provided in the primary synchronization channel PSCH.
Die Korrelatorstufe 3 berechnet gemäß der BeziehungCorrelator level 3 computes according to the relationship
VO = 7T ∑x*(k + κ)-cp(k) (1)VO = 7T ∑x * (k + κ) -c p (k) (1)
" fc=1..2560"fc = 1..2560
worin gilt:where:
N Konstante zur Normierung (hier 2560) x* (k) konjugiert komplexes Eingangssignal cp Primärer Synchronisationscode entsprechend UMTS/WCDMA-FDD Spezifikation 256 Chips (hier 2560N Constant for standardization (here 2560) x * (k) conjugates complex input signal c p Primary synchronization code according to UMTS / WCDMA-FDD specification 256 chips (here 2560
Chips mit cp = 0 außerhalb der 256 spezifiziertenChips with c p = 0 outside the 256 specified
Chips)Crisps)
die Korrelationsfunktion (Korrelation) für den primären Syn- chronisationskanal PSCH.the correlation function (correlation) for the primary synchronization channel PSCH.
Im sekundären Synchronisationskanal SSCH wird das Eingangssignal (gemäß den zum AnmeldeZeitpunkt ausgearbeiteten Protokollfestlegungen) 17 Korrelatoren zugeführt, die in der Figur zusammenfassend mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet sind. Diese bestimmen gemäß der BeziehungIn the secondary synchronization channel SSCH, the input signal (in accordance with the protocol specifications drawn up at the time of registration) is fed to 17 correlators, which are denoted in the figure by the reference number 5. These determine according to the relationship
ys' i*) = (2),ys' i *) = (2),
N i=1..2560 die Korrelationen ys(κ) 17 , > Ys (K) ,N i = 1..2560 the correlations y s (κ) 17,> Ys (K),
wobei die oben genannte Erläuterung der Symbole N und x * (k und zudem gilt:where the above explanation of the symbols N and x * (k and also applies:
Einer von 17 sekundären Synchronisationscodes entsprechend UMTS/WCDMA-FDD Spezifikation 256 Chips (hier 2560 Chips mit cs 2 = 0 außerhalb der 256 spezifizierten Chips), i = 1...17 je nach Synchronisationscode.One of 17 secondary synchronization codes according to UMTS / WCDMA-FDD specification 256 chips (here 2560 chips with c s 2 = 0 outside the 256 specified chips), i = 1 ... 17 depending on the synchronization code.
Die Ausgangssignale der Korrelatoren 3 und 5 werden einer Auswertungs- bzw. Berechnungseinheit 9 zugeführt, die entweder gemäß der BeziehungThe output signals of the correlators 3 and 5 are fed to an evaluation or calculation unit 9, which either according to the relationship
z(κ) = max| yp(κ) + k(y κ)) [3)z (κ) = max | y p (κ) + k (y κ)) [3)
kohärent oder gemäß der Beziehungcoherent or according to the relationship
oderor
worin k eine reelle Konstante ist,where k is a real constant
inkohärent die Gesamt-Korrelation z (K) als Zeit-Synchronisationsindikator berechnet. Dieser wird in einer nachgeschal- teten Auswertungsstufe 9 einer Akkumulation modulo der Zeitschlitzlänge und anschließend einer Maximumdetektion in einem Maximumdetektor 11 unterzogen, in deren Ergebnis die Zeit- Synchronisation mit der "besten" Basisstation des Mobilfunksystems hergestellt ist. Hinsichtlich der Berechnung besonders einfach gestaltet sich die Korrelationsauswertung im sekundären Synchronisationskanal SSCH bei dem als Beispiel erläuterten UMTS/WCDMA-FDD- System, wenn die Codeworte des sekundären Synchronisationskanals aus dem Code des primären Synchronisationskanals PSCH oder einem anderen bekannten Code durch Modulation mit sogenannten Hadamard-Folgen gebildet werden, wie im Tagungsbeitrag Ericsson, ETSI SMG2 UMTS Ll Export Group, Meeting # 6, Helsinki, FI, 8.-11 September 1998, vorgeschlagen. In diesem Fall wird eine Fast-Hadamard-Transformation angewandt, die als solche ebenfalls in den genannten Veröffentlichung beschrieben ist.the overall correlation z (K) is calculated incoherently as a time synchronization indicator. In a subsequent evaluation stage 9, this is subjected to an accumulation modulo of the time slot length and then to a maximum detection in a maximum detector 11, as a result of which time synchronization with the "best" base station of the mobile radio system is established. With regard to the calculation, the correlation evaluation in the secondary synchronization channel SSCH is particularly simple in the UMTS / WCDMA-FDD system explained as an example, if the code words of the secondary synchronization channel are derived from the code of the primary synchronization channel PSCH or another known code by modulation with so-called Hadamard Consequences are formed as suggested in the conference paper Ericsson, ETSI SMG2 UMTS Ll Export Group, Meeting # 6, Helsinki, FI, September 8-11, 1998. In this case, a Fast Hadamard transformation is used, which is also described as such in the publication mentioned.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern - in entsprechend dem jeweiligen Systemprotokoll angepaßter Form - auch bei anderen digitalen Nachrichtenübertragungssystemen möglich, bei denen eine Zeit- Synchronisation eines Empfangssignals relevant ist. The embodiment of the invention is not limited to this example, but - in a form adapted to the respective system protocol - is also possible with other digital message transmission systems in which time synchronization of a received signal is relevant.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Synchronisation eines Empfängers mit einem Sender bzw. einem Sendesignal in einem Nachrichtenübertra- gungssystem, insbesondere einem Mobilfunksystem, wobei das Verfahren einen Schritt einer Zeit-Synchronisation aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisation mindestens zwei physikalische Kanäle des Nachrichtenübertragungssystems parallel zueinander ge- nutzt werden und eine getrennte Korrelationsauswertung vorgenommen wird und die Auswertungsergebnisse der Kanäle (yp(κ), ys (κ)...ys (K) ) anschließend zu einem Zeit-Synchronisations- Indikator verknüpft werden.1. A method for synchronizing a receiver with a transmitter or a transmission signal in a message transmission system, in particular a mobile radio system, the method comprising a step of time synchronization, characterized in that for synchronization, at least two physical channels of the message transmission system are parallel to one another - are used and a separate correlation evaluation is carried out and the evaluation results of the channels (y p (κ), y s (κ) ... y s (K)) are then linked to form a time synchronization indicator.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zu einem anderen Zweck vorgesehener Kanal mit mindestens teilweise bekannter Sendesignalfolge zur Zeit- Synchronisation genutzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that at least one channel provided for another purpose with at least partially known transmission signal sequence is used for time synchronization.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal mit mindestens teilweise bekannter Sendesignalfolge ein Kontroll- oder Datenkanal des Nachrichtenübertra- gungssystems ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the channel with an at least partially known transmission signal sequence is a control or data channel of the message transmission system.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal mit mindestens teilweise bekannter Sendesignal- folge ein Synchronisationskanal, insbesondere für eine übergeordnete Rahmenstruktur, ist.4. The method according to claim 2, characterized in that the channel with at least partially known transmission signal sequence is a synchronization channel, in particular for a higher-level frame structure.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bekannte Codeworte eines zweiten Kanals durch Modulation mit Hadamard-Folgen gebildet werden und die Korrelations- auswertung im zweiten Kanal über eine Fast-Hadamard-Trans- formation ausgeführt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that known code words of a second channel are formed by modulation with Hadamard sequences and the correlation evaluation in the second channel is carried out via a Fast Hadamard transformation.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß das Protokoll des Nachrichtenübertragungssystems keinen festen Phasenbezug zwischen den zur Zeit-Synchronisation genutzten Kanälen vorsieht und die Verknüpfung der Aus- wertungsergebnisse der Kanäle durch inkohärente Akkumulation erfolgt.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the protocol of the message transmission system does not provide a fixed phase relationship between the channels used for time synchronization and the evaluation results of the channels are linked by incoherent accumulation.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Protokoll des Nachrichtenübertragungssystems einen festen oder definierten Phasenbezug zwischen den zur Zeit- Synchronisation benutzten Kanälen und insbesondere auch die Aussendung dieser Kanäle über dieselbe Antenne vorsieht und die Verknüpfung der Auswertungsergebnisse der Kanäle durch kohärente Akkumulation erfolgt.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the protocol of the message transmission system provides a fixed or defined phase relationship between the channels used for time synchronization and in particular also the transmission of these channels via the same antenna and the linking of the evaluation results of the channels by coherent Accumulation takes place.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt der Zeit-Synchronisation erhaltene Ergebnisse gespeichert und für einen weiteren Synchronisationsschritt, insbesondere für eine Rahmensynchronisation, genutzt werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that results obtained in the time synchronization step are stored and used for a further synchronization step, in particular for a frame synchronization.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als vorbestimmte Bedingung die Über- bzw. Unterschreitung eines Schwellwerts eines die Auswertbarkeit der Signale des entsprechenden Kanals kennzeichnenden Parameters, insbesondere der Signalamplitude oder der Bitfehlerrate, definiert ist. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the exceeding or falling below a threshold value of a parameter characterizing the evaluability of the signals of the corresponding channel, in particular the signal amplitude or the bit error rate, is defined as a predetermined condition.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß~~die Auswertungsergebnisse der Kanäle vor der Verknüpfung in Abhängigkeit von einem die Auswertbarkeit der Signale des entsprechenden Kanals kennzeichnenden Parameters, insbesondere der Signalamplitude oder der Bitfehlerrate, gewichtet werden.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that ~~ the evaluation results of the channels before the linkage are weighted as a function of a parameter characterizing the evaluability of the signals of the corresponding channel, in particular the signal amplitude or the bit error rate.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere zum Einsatz in der11. Device for performing the method according to one of the preceding claims, in particular for use in the
Mobilstation eines Mobilfunknetzes, mit einem Empfangsteil für die zur Zeit-Synchronisation genutzten Kanäle, gekennzeichnet durch je mindestens eine den genutzten Kanälen (PSCH, SSCH) zuge- ordnete Korrelatorstufe (3, 5) zur kanalweisen Bestimmung derMobile station of a mobile radio network, with a receiving part for the channels used for time synchronization, characterized by at least one correlator stage (3, 5) assigned to the channels used (PSCH, SSCH) for channel-by-channel determination of the
Empfangssignal-Korrelation (yp(κ), ys 1 17 (K) ... ys (K) ) und eine den Korrelatorstufen nachgeschaltete Berechnungseinheit (7) zur Berechnung des Zeit-Synchronisations-Indikators (z(κ)).Received signal correlation (y p (κ), y s 1 17 (K) ... y s (K)) and a calculation unit (7) downstream of the correlator stages for calculating the time synchronization indicator (z (κ)).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Ausbildung zur Bestimmung und Auswertung der Korrelation in einem primären Synchronisationskanal zur Rahmen- oder Symbolsynchronisation und einem sekundären Synchronisationskanal zur Synchronisation auf eine übergeordnete Rahmenstruktur und/oder zur Identifizierung weiterer Parameter, wie einer Scramblingcode-Gruppe, der aus einem oder mehreren unterschiedlichen, aber bekannten Codewort bzw. Codewörtern besteht.12. The apparatus according to claim 11, characterized by the training for determining and evaluating the correlation in a primary synchronization channel for frame or symbol synchronization and a secondary synchronization channel for synchronization to a higher-level frame structure and / or for identifying further parameters, such as a scrambling code group, which consists of one or more different but known code word or code words.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine der Berechnungseinheit (7) nachgeschaltete Auswertungsstufe (9) zur Akkumulation und einen mit deren Ausgang ver- bundenen Maximumdetektor (11) . 13. The apparatus according to claim 12, characterized by an evaluation stage (9) downstream of the calculation unit (7) for accumulation and a maximum detector (11) connected to its output.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch die-Ausbildung der Berechnungseinheit (7) zur kohärenten oder14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized by the formation of the calculation unit (7) for coherent or
_ inkohärenten Akkumulation der Ausgangssignale (yp(κ), ys (K)_ incoherent accumulation of the output signals (y p (κ), y s (K)
... ys 17 (K) ) der Korrelatorstufen (3, 5). ... y s 17 (K)) of the correlator stages (3, 5).
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