КАДРОВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ СКРЕМБЛИРУЮЩЕГО КОДА В СИСТЕМАХ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ И СПОСОБЫ ДЛЯ ЭТОГО
FRAME TIMING AND IDENTIFICATION OF SCRAMBLING CODE IN SYSTEMS OF WIRELESS COMMUNICATION AND METHODS FOR IT

Область техники, к которой относится изобретение
Данное раскрытие в целом относится к беспроводной связи, и более конкретно к кадровой синхронизации и определению скремблирующего кода в системах связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), например, в 3-м поколении (3G) Универсальной Мобильной Системы Телефонной Связи (UMTS) системах связи, включая мобильные устройства беспроводной связи, и способам для этого.
Уровень техники
В третьем поколении (3G) UMTS систем связи для мобильных станций или устройств абонента требуется значительное время для поиска соседних пилот-сигналов из соседнего списка информации, предоставляемого базовыми станциями сети в системной информационной радиопередаче или подобном сообщении.
Теперь при поиске соседних пилот-сигналов процедуры кадровой синхронизации UMTS и идентификации скремблирующего кода выполняются на отдельных этапах обработки сигналов, которые в целом требуют эксплуатации радиочастотного приемника (RF) для расширенных периодов времени, включая эксплуатацию в течение режима ожидания, при котором происходит несущественный разряд батареи.
На этапе 1 обработки сигнала определяют границы слота основного канала синхронизации (PSCH) принятых соседних сигналов. Впоследствии, на этапе 2 обработки, выполняют кадровую синхронизацию посредством корреляции нескольких слотов вторичного канала синхронизации (SSCH) с каждым из 16 вторичных кодов синхронизации (SSC), таким образом, позволяя определять границы фрейма (кадра) и идентифицировать групповой код, из которого может быть определен соответствующий набор скремблирующих кодов. В теории предполагается отсутствие помех или затухания, кадровая синхронизация требует корреляции с более 3 слотами, но на практике корреляция может совершаться с 15 или более слотами. Кадровая синхронизация должна быть выполнена для каждой границы слота, идентифицированной на этапе 1 обработки. На этапе 3 обработки выбор базовой станции происходит на основании скремблирующих кодов, идентифицированных на этапе 2.
Существующая процедура кадровой синхронизации производит много ложных результатов и имеет низкую вероятность обнаружения, в некоторой степени потому что канал SSCH представляет собой слабый сигнал. Кроме того, так как канал SSCH может быть коррелирован только для 256 чипов на слот, обычно требуется корреляция со множеством слотов, таким образом продлевая время, в течение которого должен работать радиочастотный приемник RF. Таким образом, существующий процесс кадровой синхронизации относительно неэффективен, особенно в течение режима ожидания, когда радиочастотный приемник RF при других обстоятельствах был бы отключен.
Различные аспекты, особенности и преимущества раскрытия станут более очевидными специалистам в данной области техники после тщательного рассмотрения следующего подробного описания раскрытия и сопровождающих чертежей, описанных ниже.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой типичную систему связи, включающую в себя сетевую инфраструктуру и устройство абонента.
Фиг.2 представляет собой блок-схему алгоритма типичного процесса кадровой синхронизации.
Фиг.3 иллюстрирует радио-фрейм и временной слот доступа физических каналов нисходящей линии радиосвязи.
Фиг.4 представляет собой схематическое изображение границы слота и информации скремблирующего кода.
Фиг.5 представляет собой частичную схематическую блок-схему радио (RF) приемника и схем обработки сигнала.
Фиг.6 представляет собой частичную схематическую блок-схему устройства поиска сигнала.
Фиг.7 представляет собой блок-схему альтернативного процесса кадровой синхронизации.
Подробное описание
Раскрытие относится в целом к способам для кадровой синхронизации и идентификации скремблирующего кода в мобильных устройствах беспроводной связи, работающих в системах связи с расширенным спектром, например в мобильных устройствах абонента, осуществляющих связь в CDMA сетях связи.
Фиг.1 иллюстрирует систему 100 беспроводной связи, включающую в себя сеть сотовой связи CDMA, например систему связи 3-го поколения (3G) Универсальной Мобильной Системы Телефонной Связи (UMTS). Сеть в целом включает в себя множество приемопередатчиков 110 базовых станций, имеющих соответствующие перекрывающиеся сотовые области для поддержки связи с мобильными устройствами беспроводной связи абонента или с пользовательским оборудованием 120 (UE) в сети. Сеть связи также включает в себя другую сетевую инфраструктуру, известную специалистам в данной области техники, схематично изображенную на Фиг.1 в блоке 130.
На Фиг.1 мобильные устройства абонента, например UE 120, в сети связи принимают информацию пилот-канала и канала синхронизации от каждого из соседних приемопередатчиков 110 базовых станций. Каждая базовая станция имеет уникальный пилот-сигнал, который можно отличить от других пилот-сигналов посредством его скремблирующего кода, например длинный скремблирующий код. Устройство абонента должно в целом идентифицировать пилот-сигналы соседней базовой станции, которые используются устройством абонента для идентификации присутствия сети, для системного обнаружения, для демодуляции каналов синхронизации, поискового вызова и трафика, а также для передачи обслуживания.
Раскрытие в целом касается способов для определения информации о границе фрейма и/или идентификации длинного скремблирующего кода, связанного с конкретной сотовой ячейкой. Эти и другие аспекты раскрытия более подробно обсуждаются ниже.
Устройства абонента с расширенным спектром, например UMTS UE, в целом способны к формированию информации скремблирующего кода, или информация скремблирующего кода сохраняется в них; для кадровой синхронизации, как известно, в целом, специалистам в данной области техники. Информация скремблирующего кода соответствует, например, длинным скремблирующим кодам, связанным с соответствующими соседними сотовыми ячейками. В сетях UMTS устройствам абонента предоставляется информация соседней сотовой ячейки в списке, предоставляемом в Системном Информационном Блоке (SIB) Радиовещательного канала (BCH).
В некоторых сетях операторы произвольно предоставляют информацию разницы опорных точек начала отсчета времени (RTD) между Общими Пилот-Каналами (CPICH) соседних сотовых ячеек и обслуживающей сотовой ячейкой. Эта информация может быть представлена, например, в Системном Информационном Блоке Радиовещательного Канала в системах связи UMTS. Информация (RTD) может быть полезна для продления срока службы аккумулятора устройств абонента. Таким образом, в целом в течение кадровой синхронизации информация кадровой синхронизации может быть или, возможно, не быть известна устройству абонента.
Фиг.2 представляет собой блок-схему 200 алгоритма типичного процесса для кадровой синхронизации соседней сотовой ячейки устройством абонента. На Фиг.2 в блоке 210 устройство абонента принимает сигналы от соседних базовых станций. Фиг.3 иллюстрирует типичную информацию синхронизации радио фрейма и типичную информацию синхронизации слота доступа физических каналов нисходящей линии связи, переданную от типичных сетевых базовых станций UMTS. Сигнал UMTS имеет 10-мс структуру фрейма. Каждый фрейм содержит 15 слотов, обозначенных как Слот 0 - Слот 14 на Фиг.3. Типичный сигнал UMTS включает в себя Основной Канал Синхронизации (PSCH), Вторичный Канал Синхронизации (SSCH), Общий Пилот-Канал (CPICH) и Выделенный канал (DCH), каждый из которых схематично изображен на Фиг.3.
На Фиг.2 в блоке 220 устройство абонента определяет информацию о границе слота принятого сигнала. Информация о границе слота в целом включает в себя идентификацию, по меньшей мере, одной границы слота, но в большинстве случаев идентифицируется множество границ слота. Информация о границе слота по существу является информацией синхронизации. Каждая соседняя сотовая ячейка в целом имеет соответствующую границу слота, хотя эффекты многолучевого распространения могут произвести множество границ слота для отдельной сотовой ячейки. Информация о границе слота для других соседних сотовых ячеек может не присутствовать, в связи с тем что соответствующий уровень сигнала - ниже заданного порога. В одном режиме работы информация о границе слота определяется от Основного Канала Синхронизации (PSCH) принятых сигналов соседней сотовой ячейки, например, посредством обычного этапа 1 обработки сигнала.
Фиг.4 иллюстрирует границы слота, идентифицированные на этапе 1 обработки сигнала. По меньшей мере, одна и, в целом, несколько границ слота идентифицируются для каждого слота. На Фиг.4 группы границ слота для каждого слота идентифицируются как 410, 420... и т.д. для слота 0, слота 1... слота 14 соответственно. В целом амплитуда сигнала, соответствующая границам слота, изменяется в зависимости от уровня сигнала, и только те, которые имеют амплитуды выше указанного порога, рассматриваются для границы фрейма и/или определения скремблирующего кода. На Фиг.4 каждая граница слота соответствует в целом соседней сотовой ячейке и имеет соответствующее смещение времени, основанное на его позиции по оси времени.
Фиг.5 представляет собой частичную схематическую блок-схему приемника (RF) мобильного устройства связи и схемы 500 обработки сигнала, включающей в себя в целом схему 510 преобразования с понижением радиочастоты для обеспечения сигналов основной полосы частот поисковому устройству 520 и процессору 530 основной полосы частот. Схема преобразования с понижением частоты соединена с антенной 540 посредством схем фильтрации и аналого-цифрового преобразователя, которые широко известны, но не иллюстрированы. Фиг.6 представляет собой схематическую блок-схему типичной схемы 600 поискового устройства, содержащую в целом каскад 1 поискового устройства 610 для выполнения этапа 1 обработки сигнала описанным выше способом.
На Фиг.2 в блоке 230 определяют информацию о границе фрейма и/или специфический скремблирующий код посредством корреляции сигнала с информацией скремблирующего кода на основании информации о границе слота, определенной в блоке 220. Специфический скремблирующий код - например, связанный со специфической соответствующей сотовой ячейкой.
Процесс корреляции происходит посредством согласования информации скремблирующего кода относительно принятого сигнала на основании информации о границе слота перед корреляцией сигнала и скремблирующих кодов. Более подробно, информация о границе слота включает в себя информацию смещения времени, которая используется для согласования скремблирующих кодов относительно принятого сигнала или его части для процесса корреляции, как обсуждается более подробно ниже. Для каждой границы слота корреляция между принятым сигналом и скремблирующим кодом выполняется в каждой из нескольких возможных границ фрейма.
Фиг.4 представляет собой схематическую иллюстрацию типичного процесса корреляции. Для каждой границы слота скремблирующие коды соседней сотовой ячейки - коды 1-N, каждый из которых согласуется и коррелируется с принятым сигналом в каждой из нескольких возможных границ фрейма для определения желательной информации о границе фрейма и/или для идентификации специфического скремблирующего кода. На Фиг.4 для каждой границы слота корреляция между принятым сигналом и скремблирующим кодом выполняется в каждой из пятнадцати (15) возможных границ фрейма. Не нужно использовать или сначала определять информацию о границе фрейма и/или информацию группы скремблирующего кода до определения скремблирующих кодов. Процесс корреляции приводит по существу одновременно к информации о границе фрейма и к информации специфического скремблирующего кода.
На Фиг.6 каскад 1 поискового устройства предоставляет информацию о границе слота, определенную в течение этапа 1 обработки, контроллеру 620. Контроллер предоставляет информацию скремблирующего кода, например длинных скремблирующих кодов, сформированных генератором 630 кода, в схему коррелятора 640 на основании информации о границе слота, определенной посредством каскада 1 поискового устройства, как описано выше. Схема коррелятора 640 определяет информацию о границе фрейма и/или информацию скремблирующего кода посредством корреляции принятого сигнала и скремблирующих кодов, как описано выше. Как отмечено, скремблирующие коды могут быть идентифицированы без использования информации о границе фрейма или информации группы скремблирующих кодов.
В одном варианте осуществления информация скремблирующего кода коррелируется с непрерывным сигналом. В типичном варианте осуществления UMTS информация скремблирующего кода коррелируется с Общим Пилот-Каналом (CPICH), изображенным на Фиг.3, хотя другие сигналы могут быть использованы в других вариантах осуществления.
В некоторых режимах работы устройство абонента сохраняет часть принятого сигнала, например часть Общего Пилот-Канала (CPICH), и затем отключает приемник RF, после чего корреляция выполняется, используя сохраненную часть сигнала без продолжения работы радиоприемного устройства.
Фиг.6 иллюстрирует входной буфер 650 для хранения принятой части сигнала, которая предоставляется схеме коррелятора для корреляции со скремблирующими кодами. На схематическом изображении Фиг.5 приемник RF блокируется при приведении в действие переключателя посредством поискового устройства 520 после приема и сохранения части сигнала в буфере. На Фиг.6 контроллер 620 отключает схемы приемника RF.
В некоторых вариантах осуществления информация для менее чем одного полного фрейма, например менее одного из 10-мс фрейма типичного сигнала UMTS, изображенного на Фиг.3, сохраняется в буфере. В одном варианте осуществления информация для отдельного слота или не существенно больше, чем для отдельного слота фрейма сохраняется в буфере. В других вариантах осуществления сохраненная часть принятого сигнала включает в себя информацию индикации поискового вызова для устройства абонента, производящего поиск пилот-сигналов.
В блок-схеме 700 процесса кадровой синхронизации Фиг.7 сигнал принимают в блоке 710 и этап 1 информации о границе слота определяют в блоке 720. В блоке 730 часть принятого сигнала, например непрерывный сигнал Общего Пилот-Канала (CPICH), записывается в память для последующей корреляции со скремблирующими кодами. В некоторых вариантах осуществления информация менее чем одного полного фрейма сохраняется в буфере, и в других вариантах осуществления информация для отдельного слота сохраняется в буфере. Информация о границе слота может быть получена от сохраненной части сигнала, хотя в других вариантах осуществления определение границ слота в течение этапа 1 происходит до сохранения части сигнала или частично одновременно с операцией сохранения сигнала.
В некоторых вариантах осуществления сохраненная часть сигнала включает в себя информацию поискового вызова для устройства абонента, таким образом, устраняя потребность повторно включать приемник для получения информации индикации поискового вызова.
В блоке 740 в некоторых вариантах осуществления после сохранения принятой части сигнала радио-схемы отключаются, таким образом уменьшая излишнюю потребляемую мощность, связанную с работой приемника RF в течение процесса корреляции. Определение информации о границе фрейма и/или информации специфического скремблирующего кода выполняется посредством корреляции сохраненной части сигнала со скремблирующими кодами в блоке 750, как описано выше, в то время как радио-схема отключена.
Если после определения информации о границе слота в течение обычного этапа 1 обработки сигналов информация сигнала не существенно больше, чем для отдельного слота захватывается или сохраняется в буфере, время включения радио-схемы может быть уменьшено на порядок с 10 мс (требуемое для обычного этапа 2 и этапа 3 обработки) до менее чем 1 мс при использовании процесса синхронизации, описанного выше, существенно уменьшая разряд батареи.
На Фиг.7 в блоке 760 для каждой корреляции предпочтительно интегрировать коррелированную информацию до тех пор, пока требуется определение границы фрейма и/или информации скремблирующего кода. В типичном применении синхронизации UMTS корреляция общего пилот-канала, CPICH, со скремблирующими кодами разрешает интеграцию.
В то время как данное рассмотренное раскрытие, являющееся лучшими режимами изобретений, было описано способом, который устанавливает объекты защиты изобретателей и который дает возможность специалистам в данной области техники создавать и использовать изобретения, будет понято и оценено то, что есть много эквивалентов типичным вариантам осуществления, раскрытым здесь, и что бесчисленные модификации и изменения могут быть сделаны к тому, не отступая от объема и сущности изобретений, которые не должны быть ограничены типичными вариантами осуществления, но в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.