DE69030185T2

DE69030185T2 - Synchronisierung und entzerrung in einem tdma-zellularen system

Info

Publication number: DE69030185T2
Application number: DE69030185T
Authority: DE
Inventors: Scott Carney; Steven Goode; Stephen Levine; Larry Puhl
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2010-06-23
Also published as: AU632350B2; JPH04505994A; ES2098277T3; DK0479950T3; JP2674314B2; WO1991000660A1; KR940007670B1; AU5952290A; IL94773A; EP0479950B1; EP0479950A1; CA2063421C; CA2063421A1; EP0479950A4; KR920702805A; DE69030185D1; IL94773A0; ATE150239T1

Description

Erfindungsgebiet

Diese Erfindung befaßt sich mit Synchronisierung und Entzerrung.
Im besonderen befaßt sich diese Erfindung mit der Systemsynchronisierung und -entzerrung in einem zellularen Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff- (TDMA) System.

Hintergrund der Erfindung

Bei drahtlosen Landmobil-Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff- (TDMA) Systemen, wo die Ankunftszeiten von Teilnehmersendungen zeitlich mit der Zellensynchronisierung abgestimmt werden müssen (vorgeschoben oder verzögert), um unterschiedliche Ausbreitungsverzögerungen infolge der Mobilität des Teilnehmers zu berücksichtigen, muß dem Teilnehmer Synchronisierungsinformation zur Verfügung gestellt werden, um alle in der Zeitmultiplex- (TDM) Schlitzstruktur des Übertragungskanals synchronisierten Übertragungen zu erlangen und weiterzuführen.
Eine Möglichkeit ist, genügend Schutzzeit bereitzustellen, bevor der Teilnehmer irgendwelche brauchbare Information sendet, um die weiteste erwartete Übertragung unterzubringen. Dieser Teilnehmer wird dann angewiesen, seine folgenden Sendungen vorzuziehen, um mit der Zelle synchron zu werden. Bekannte Synchronisierungsfolgen sind in allen übertragungen enthalten und werden zum Aufrechterhalten der Zellensynchronisation verwendet.
Das Problem bei zellularen TDMA-Systemen ist, daß benachbarte Zellen Teilnehmer in Nachbarzellen aperiodisch auf Übergabeanwartschaft (wenn sich der Teilnehmer von Zelle zu Zelle bewegt) überwachen müssen. Wie in Fig. 1 gezeigt sind daher, wenn Teilnehmer mit ihrer Wirtszelle (unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Entfernung von dem Wirt) synchronisiert sind, Teilnehmerübertragungen mit denen von angrenzenden Zellen nicht synchron (wegen der vermutlich entgegengesetzten Beziehung ihrer Entfernungen von der angrenzenden Zellenstation). Wenn z.B. der Mobilteilnehmer 2 (M2) seine Übertragungen um acht Bits (bei 48 kbps - Kilobit pro Sekunde) vorgezogen hat (wie in Fig. 2a), um den 30 Meilen Unterschied in der Entfernung von Zellenstation A zu berücksichtigen, um im Zeitschlitz 2 anzukommen, der dem des Mobilteilnehmers 1 (M1), Fig. 2a, folgt (Fig. 2c), werden Übertragungen von M2 in Richtung auf die von M1 vorgerückt sein. Für die angrenzende Zelle B sollten jedoch die Übertragungen von M1 in Richtung auf die von M2 vorgerückt sein, um die Unterschiede in ihren jeweiligen Entfernungen von der Zellenstation B zu akkomodieren. Das Ende der Übertragungen von M1 im Zeitschlitz 1 wird folglich mit dem Beginn der Übertragungen von M2 im Zeitschlitz 2, wie durch die Zellenstation B empfangen, kollidieren (wie durch den schraffierten Bereich von Fig. 2d gezeigt). Die Synchronisationsinformation (die Information, die für die angrenzende Zelle von Interesse ist) kann daher nicht am Anfang eines Zeitschlitzes erscheinen oder sie wird der Kollision (in dem schraffierten Bereich von Fig. 2d) unterliegen.
Drahtlose Übertragungen werden auf ihren Weg zu dem Empfänger von zahlreichen Objekten und Hindernissen reflektiert. Als Folge müssen zur richtigen Erfassung der einzelnen gesendeten Informationsbits Entzerrer die verschiedenen zeitverteilten Echos, die sie empfangen, zeitlich ausrichten und Entscheidungen über jedes Bit treffen. Der Empfänger korreliert folglich die in jedem Echo vorhandene Synchronisationsfolge mit einer bekannten Folge und ist im Fall der Korrelation jedes Echos imstande, sie zeitlich auszurichten und Zeitstreuungskoeffizienten zur Entzerrung zu erlangen. Mit dem Fall der Korrelation und der Zeitstreuungsfunktion ist es möglich, nachfolgende Information zu erfassen (und vorangehende Information rückblickend zu erfassen, wenn gespeichert), bis sich die Ausbreitungsbedindungen verändern und die Zeitstreuungsmerkmale ändern. Adaptive Entzerrung, obwohl rechenintensiv, adaptiert die Koeffizienten, um den Zeitstreuungsmerkmalen über der Zeit zu folgen; je länger die Zeit (gemessen durch die Anzahl von Bits) seit der Ankunft der Synchronisations/Entzerrungsfolge, um so größer die Notwendigkeit der adaptiven Entzerrung. Eine ausgiebigere Erörterung der adaptiven Entzerrung kann in Shahid Qureshi, Adaptive Equalization, IEEE Communications Magazine, März 1982, 0163-6804/82/0300-0009, Seiten 9-16, gefunden werden.
Das paneuropäische digitale Zellularsystem ist ein TDMA-Zellensystem, das eine Mittenambel verwendet; Synchronisationsinformation erscheint in der Mitte des Zeitschlitzes. Unser Problem ist dort niemals entstanden, weil feste Entzerrung bei seiner Datenrate und Schlitzlänge für die zuverlässige Erfassung sowohl in der Vorwärtszeitrichtung als auch der Rückwärtszeitrichtung angemessen ist. Bei unserer Datenrate und Schlitzlänge würde jedoch eine adaptive Entzerrung zur zuverlässigen Erfassung in der Rückwärtszeitrichtung erforderlich sein, was die Komplexität des Entzerrers erhöht und einen ziemlich großen Speicher benötigt, um die der Synchronisationsfolge vorangehenden zeitgestreuten Echos zu speichern.
Die Veröffentlichung WO-A-88/05981 (D1) offenbart ein TDMA-Kommunikationssystem mit einer Empfangsstation zum Empfangen eines TDMA-Signals und Demultiplexen einer ersten Benutzernachricht von anderen Benutzernachrichten des empfangenen TDMA-Signals und einer Einrichtung zum Entzerren der zeitverzögerungsgestreuten Merkmale eines Datenwortteils des empfangenen TDMA-Signals als Reaktion die Demultiplexierung.
Diese Erfindung sieht es als ihre Aufgabe an, diese Mängel zu überwinden und bestimmte unten dargelegte Vorteile zu verwirklichen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt folglich ein Verfahren zum Synchronisieren und Entzerren in einem zellularen Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff- (TDMA) System (Fig. 1) zur Verfügung, das von dem Anfang eines TDM-Schlitzes (M1) entfernte Synchronisationsinformation (S/S) bereitstellt, um eine Kollision dieser Synchronisationsinformation (S/S) in benachbarten Zellen zu vermeiden, und gekennzeichnet durch den Schritt zum Bereitstellen dieser Synchronisationsinformation (S/S) innerhalb des TDM-Schlitzes (M1) derart, daß eine nicht-adaptive Entzerrung von Information, die der Synchronisationsinformation vorangeht, im Anschluß an den Empfang der Synchronisationsinformation (S/S) durchgeführt wird.
Die Entzerrung wird weiter verbessert, indem zwischen der Synchronisationsinformation und dem Ende des Schlitzes zusätzliche Information bereitgestellt wird, auf der die Entzerrung neu üben kann.
Die Entzerrer führen folglich eine nicht-adaptve Entzerrung von Information durch, die der Synchronisationsinformation vorangeht, führen eine adaptive Entzerrung von Information durch, die dieser Synchronisationsinformation folgt, und üben sich neu unter Verwendung bekannter Bitfolgen irgendwo innerhalb des TDM-Schlitzes. Die zusätzliche Information umfaßt bekannte Bitfolgen, die einzelne Zellen identifizieren.

Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden klarer verstanden, und die beabsichtigte beste Art und Weise, sie in ihrer bevorzugten Ausführung zu praktizieren, wird (auf dem Wege eines uneingeschränkten Beispiels) aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, die mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird, anerkannt werden.
Inhalt der Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung des durch diese Erfindung gelösten Problems und der Umgebung, in der die bevorzugte Ausführung der Erfindung arbeitet.
Fig. 2a bis 2d sind Zeitdiagramme des angetroffenen Problems und der durch die bevorzugte Ausführung der Erfindung gebotenen Lösung.
Eines aus einer Anzahl von exemplarischen Beispielen einer solchen Vorrichtung wird in US-Patent Nr. 4,829,543 an Borth et al., abgetreten an Motorola, dem vorliegenden Zessionar, und hierin als eine Zeichnung des Standes der Technik zur Bequemlichkeit des Lesers wiedergegeben, erläutert.

Ausführliche Beschreibung

Die Erfindung erkennt an, daß, indem Synchronisationsinformation (S/S) genügend weit jenseits des Anfangs des TDM-Schlitzes positioniert wird, die Integrität der Synchronisationsinformation beibehalten wird und die Information nicht mit dem Ende des vorangehenden Schlitzes kollidieren wird (der schraffierte Bereich von Fig. 2d). Außerdem erlaubt es die Positionierung der Synchronisation so weit vorwärts wie mit dem Vermeiden einer Kollision vereinbar, jede rückblickende Erfassung durch einen Entzerrer mit festen Koeffizienten anstelle eines adaptiven Entzerrers vorzunehmen. Dies ist weit weniger rechenintensiv und reduziert den Speicherbedarf (weil viel weniger Information für rückblickende Verarbeitung behalten werden muß).
Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung wird Synchronisationsinformation 16 Bits (2 Radien der Entfernungsdifferenz bei 30 Meilen bei 48 kbps) nach dem Beginn des Zeitschutzes (d.h. gerade nach dem schraffierten Bereich von Fig. 2d) bereitgestellt, was die in den angrenzenden Zellen benötigte Schutzzeit bereitstellt. Somit müssen zur rückblickenden Verarbeitung nur 16 Bits gespeichert werden (was den Speicherbedarf wesentlich reduziert) und, da sich die zeitgestreuten Merkmale während dieses 16-Bit Intervalls kaum ändern werden, wird die Notwendigkeit der rückblickenden adaptiven Entzerrung beseitigt (wodurch die Komplexität der Entzerrung wesentlich reduziert wird). Steuerinformation (Information, die für die angrenzende Zelle unwichtig ist) wird in den beginnenden 16 Bit des Schlitzes gesendet.
Als weitere Verbesserung kann eine bekannte Bitfolge, die die Wirtszelle identifiziert (CC -- "Farbcode" oder digitaler Überwachungsaudioton - DSAT), die regelmäßig als Teil aller Übertragungen ausgetauscht wird, etwas später in dem Schlitz irgendwo (den schraffierten Bereich von Fig. 2d vermeidend) so gesendet werden, daß sie auch der angrenzenden Zelle zur Verfügung steht. So plaziert würde sie zum umtrainieren des adaptiven Entzerrers brauchbar sein, wenn er auf der Folge korreliert; für diesen Zweck würde vielleicht irgendwo in der Mitte zwischen der Synchronisationsfolge und dem Ende des Schlitzes optimal sein.
Ein begleitender Vorteil eines solchen getrennten Zellenidentifizierungsfeldes ist, daß das Feld leicht erfaßt werden kann, ohne andere Teile der Sendung zu decodieren (z.B. digitalisierte Sprache oder Fehlerkorrekturinformation). Dieses Feld kann daher ohne weiteres durch rudimentäre Abtastempfänger ohne Sprachfähigkeit benutzt werden (zur Bestätigung der Anwartschaft eines Teilnehmers zur Übergabe), was eine wesentliche Hardware- und Verarbeitungsvereinfachung zur Folge hat. Außerdem kann dieses Feld, wegen seiner vorteilhaften Position innerhalb des Zeitschlitzes unversehrt empfangen, leicht zur sicheren Unterdrückung (Sprachunterdrückung) von Gleichkanalstörern (mit anderen "Farbcodes") benutzt werden, was andernfalls die unabsichtliche Rekonstruktion von Sprachnachrichten von anderen Zellen zur Folge haben würde.
Die begleitenden Vorteile dieser Erfindung umfassen die Beseitigung der rückblickenden adaptiven Entzerrung (und ihre gleichzeitigen Rechenbestrafungen) und eine wesentliche Verringerung des Speicherbedarfs.
In einem zellularen Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff- (TDMA) System ist ein Mechanismus zum Synchronisieren und Entzerren bereitgestellt worden, der umfaßt: Bereitstellen von genügend vom Anfang eines TDM- Schlitzes entfernter Synchronisationsinformation, um die Unversehrtheit dieser Synchronisationsinformation in angrenzenden Zellen zu erhalten, und Bereitstellen dieser Synchronisationsinformation nicht so weit entfernt vom Anfang des Schlitzes, um adaptive Entzerrung von der Synchronisationsinformation vorangehender Information zur zuverlässigen Rückgewinnung nötig zu machen.
Die Entzerrung ist weiter verbessert worden, indem ungefähr in der Mitte zwischen der Synchronisationsinformation und dem Ende des Schlitzes zusätzliche Information bereitgestellt wird, auf der die Entzerrung neu üben kann.
Die Entzerrer führen folglich eine nicht-adaptve Entzerrung von Information durch, die der Synchronisationsinformation vorangeht, führen eine adaptive Entzerrung von Information durch, die dieser Synchronisationsinformation folgt, und üben sich neu unter Verwendung bekannter Bitfolgen irgendwo innerhalb des TDM-Schlitzes. Die zusätzliche Information umfaßt bekannte Bitfolgen, die einzelne Zellen identifizieren.
Die vorangehende Erörterung ist nur für Teilnehmer-zu-System-Kommunikation von Bedeutung, da nur diese in der angrenzenden Zelle von Interesse ist.
Die Einrichtung zur Verwirklichung der oben dargelegten Erfindung ist leicht aufzubauen und den in dieser Technik erfahrenen Personen bekannt. Eines aus einer Anzahl von exemplarischen Beispielen einer solchen Vorrichtung wird in US-Patent Nr. 4,829,543 an Borth et al., abgetreten an Motorola, dem vorliegenden Zessionar, und hierin als eine Zeichnung des Standes der Technik zur Bequemlichkeit des Lesers wiedergegeben, erläutert. Während die bevorzugte Ausführung der Erfingung beschrieben und gezeigt worden ist, werden die Fachleute in dieser Technik anerkennen, daß andere Variationen und Modifikationen der Erfindung verwirklicht werden können. Es wird erwartet, daß diese und alle anderen Variationen und Adaptionen in den Umfang der anliegenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Verfahren zum Synchronisieren und Entzerren in einem zellularen Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff- (TDMA) System, das von dem Anfang eines TDM-Schlitzes (M1) entfernte Synchronisationsinformation (S/S) bereitstellt, um eine Kollision dieser Synchronisationsinformation (S/S) in benachbarten Zellen zu vermeiden, und gekennzeichnet durch den Schritt zum Bereitstellen dieser Synchronisationsinformation (S/S) innerhalb des TDM-Schlitzes (M1) derart, daß eine nicht-adaptive Entzerrung von Information, die der Synchronisationsinformation vorangeht, im Anschluß an den Empfang der Synchronisationsinformation (S/S) durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch den Schritt des Bereitstellens nachfolgender zusätzlicher nicht der Kollision in angrenzenden Zellen unterliegender Information (CO), auf der die Entzerrung umschulen kann.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die zusätzliche Information (CO) zwischen der Synchronisationsinformation (S/S) und dem Ende des Schlitzes (M1) bereitgestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die nachfolgende zusätzliche Information (CO) Bitfolgen umfaßt, die Zellen identifizieren.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Bitfolgen zum Bestätigen der Übergabeantwartschaft verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Bitfolgen zur Sprachdämpfung verwendet werden.

7. Verfahren zum Synchronisieren und Entzerren in einem zellularen Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff- (TDMA) System, gekennzeichnet durch die Schritte:

Durchführen einer nicht-adaptiven Entzerrung von Information, die in einem Signalbündel (M1) empfangen wird, das einer Synchronisationsinformation (S/S) vorangeht, nach dem Empfang der Synchronisationsinformation (S/S) und

Durchführen einer adaptiven Entzerrung von Information, die der Synchronisationsinformation (S/S) folgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, weiter gekennzeichnet durch den Schritt des Umschulens der adaptiven Entzerrung unter Verwendung bekannter Bitfolgen (CO).

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die bekannten Bitfolgen Folgen umfassen, die Zellen (A, B) identifizieren.

10. Vorrichtung zum Synchronisieren und Entzerren in einem zellularen Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff- (TDMA) System, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung zum Durchführen einer nicht-adaptiven Entzerrung von Information, die der Synchronisationsinformation (S/S) vorangeht, nach dem Empfang der Synchronisationsinformation (S/S) und

eine Einrichtung zum Durchführen einer adaptiven Entzerrung von Information, die dieser Synchronisationsinformation (S/S) folgt.