專利名稱：碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，尤其涉及一種TDD(時(shí)分雙工)方式的碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
CDMA系統(tǒng)的同步包括幀同步、時(shí)隙同步、碼同步等，不管哪種同步都要求接收機(jī)的本地偽隨機(jī)碼與接收到的PN碼在結(jié)構(gòu)、頻率和相位上完全一致，否則就不能正常接收所發(fā)送的信息，接收到的只是一片噪聲。即只要完成碼同步，其它同步都可迎刃而解。
CDMA系統(tǒng)中的PN碼同步過程分為PN碼捕獲(粗同步)和PN碼跟蹤(細(xì)同步)兩部分。PN碼捕獲是快速捕捉本地PN碼的相位，使本地產(chǎn)生的PN碼與接收到的PN碼間定時(shí)誤差小于1個(gè)碼片間隔，PN碼捕獲可采用基于滑動(dòng)相關(guān)的串行捕獲方案或基于時(shí)延估計(jì)問題的并行捕獲方案。PN碼跟蹤則自動(dòng)調(diào)整本地碼相位，進(jìn)一步縮小定時(shí)誤差，使定時(shí)誤差小于一個(gè)碼片間隔的幾分之一，達(dá)到本地碼與接收PN碼頻率和相位精確同步。
WCDMA TDD系統(tǒng)的初始同步，通過“三步捕獲法”進(jìn)行，第一步時(shí)隙同步，通過同步信道的基本同步碼來獲取一個(gè)小區(qū)的時(shí)隙同步，采用一個(gè)與基本同步碼匹配的匹配濾波器，這里的同步碼對于所有小區(qū)都是相同的，通過檢測匹配濾波器輸出的峰值來獲得時(shí)隙同步。第二步，幀同步和碼組指示，UE采用同步信道的輔助同步碼來獲得幀同步并且確定在第一步中發(fā)現(xiàn)的所有小區(qū)的碼組，需要將接收信號與所有可能的輔助同步信道的不同擴(kuò)頻碼進(jìn)行相干運(yùn)算，并確定最大相關(guān)值，確定幀同步和擾碼組號。第三步，擾碼識(shí)別。第二步基站所屬的擾碼碼組確定后，需要進(jìn)一步確定基站的身份碼-下行擾碼，通過對可能的擾碼進(jìn)行窮舉搜索，建立擾碼同步。
TD-SCDMA系統(tǒng)的小區(qū)搜索和初始同步分為四步，第一步下行導(dǎo)頻時(shí)隙DwPTS搜索，在TD-SCDMA的下行信道中包含下行導(dǎo)頻時(shí)隙，移動(dòng)臺(tái)使用一個(gè)匹配濾波器搜索下行信道，通過接收匹配濾波器的輸出找到信號最強(qiáng)的基站發(fā)射的下行導(dǎo)頻時(shí)隙，從而找到SYNC識(shí)別號(ID)，而一個(gè)SYNC ID對應(yīng)一個(gè)擾碼和訓(xùn)練序列的碼組，每一個(gè)碼組含有八個(gè)擾碼。第二步，擾碼和基本訓(xùn)練序列碼識(shí)別。該步驟的主要目的是找到該小區(qū)所使用的基本訓(xùn)練序列碼和與其對應(yīng)的擾碼。因第一步已找到了該訓(xùn)練序列碼所在的碼組，所以這一步移動(dòng)臺(tái)只需要通過分別使用四個(gè)基本訓(xùn)練序列碼進(jìn)行符號到符號的相關(guān)性判斷，就可以確定該訓(xùn)練序列是四個(gè)碼中的哪一個(gè)，而每個(gè)擾碼是和特定的基本訓(xùn)練序列碼相對應(yīng)的，進(jìn)而就可以確定擾碼。第三步，實(shí)現(xiàn)復(fù)幀同步。復(fù)幀頭的具體位置是由n個(gè)連續(xù)的導(dǎo)頻信道QPSK相位編碼確定的，而下行導(dǎo)頻信道采用QPSK(四相移相鍵控)調(diào)制，因此其包含QPSK相位編碼信息，移動(dòng)臺(tái)通過解出該編碼信息就可以搜索到復(fù)幀頭。第四步讀廣播信道(BCH)。移動(dòng)臺(tái)利用前幾步已經(jīng)識(shí)別出的擾碼，基本訓(xùn)練序列碼，復(fù)幀頭讀取BCH廣播信道信息，從而得到小區(qū)的配置等公共信息。TD-SCDMA的初始同步過程和WCDMA TDD的初始同步過程的第一步都進(jìn)行了時(shí)隙同步，在時(shí)隙同步的基礎(chǔ)上就可以快速的實(shí)現(xiàn)幀同步。WCDMATDD的時(shí)隙同步是通過所有小區(qū)采用相同的同步碼字完成的，而TD-SCDMA的時(shí)隙同步是通過所有小區(qū)使用不同的同步碼字完成，從節(jié)省資源的角度WCDMA TDD優(yōu)于TD-SCDMA。但是TD-SCDMA的幀同步比WCDMA TDD更加快捷。
另外，WCDMA TDD系統(tǒng)通過檢測匹配濾波器輸出的峰值來獲得時(shí)隙同步，計(jì)算量大，時(shí)間長，增加了小區(qū)搜索的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種更精確、操作簡單、快速的用于碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索的初始同步方法，尤其適用于TDD方式碼分多址無線傳輸系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，該CDMA通信系統(tǒng)中各基站嚴(yán)格同步，在同一小區(qū)中的下行同步信道有P個(gè)等間隔或不等間隔的時(shí)隙，在其中多數(shù)個(gè)時(shí)隙，所有小區(qū)采用相同的擴(kuò)頻碼字，用來時(shí)隙同步，其余時(shí)隙各個(gè)小區(qū)采用不同的碼字，共有L個(gè)兩兩相互正交的擴(kuò)頻碼碼字分配給一個(gè)蜂窩中的L個(gè)小區(qū)，并且每兩個(gè)碼字兩兩互相關(guān)的副峰和主峰之比小于等于M分之一，其特征在于該方法至少包括以下步驟1)利用所有小區(qū)采用相同的擴(kuò)頻碼字的多數(shù)個(gè)時(shí)隙，采用傅里葉變換和反變換進(jìn)行接收序列和擴(kuò)頻碼字的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)時(shí)隙同步；2)檢測小區(qū)擴(kuò)頻碼字和幀同步。
其中，步驟1)中采用傅里葉變換和反變換進(jìn)行接收序列和擴(kuò)頻碼字的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算，包括構(gòu)建一個(gè)與該接收序列長度相同的擴(kuò)頻碼字，再利用構(gòu)建后的擴(kuò)頻碼字的傅里葉變換與接收序列的傅里葉變換進(jìn)行點(diǎn)乘，然后進(jìn)行反傅里葉變換。
較優(yōu)地，步驟1)中構(gòu)建一個(gè)與該接收序列長度相同的擴(kuò)頻碼字，包括對擴(kuò)頻碼字取共軛并逆序排列，末尾補(bǔ)零成為N點(diǎn)的數(shù)得到構(gòu)建的擴(kuò)頻碼字。
較優(yōu)地，步驟1)中進(jìn)一步包括在進(jìn)行反傅里葉變換之前先進(jìn)行低通濾波。
較優(yōu)地，步驟1)中進(jìn)一步包括對多數(shù)幀的反傅里葉變換的結(jié)果進(jìn)行對應(yīng)位置值的累加，然后再進(jìn)行多數(shù)個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累積，該多數(shù)個(gè)時(shí)隙的長度等于所有小區(qū)采用相同的擴(kuò)頻碼字的多數(shù)個(gè)時(shí)隙的長度，最后再找出一幀中滑動(dòng)累加最大值的位置作為第一個(gè)時(shí)隙的起始位置。
較優(yōu)地，步驟1)對多數(shù)幀的反傅里葉變換的結(jié)果進(jìn)行對應(yīng)位置值的累加，進(jìn)一步包括對反傅里葉變換后的結(jié)果的實(shí)部和虛部的平方和除以接收信號經(jīng)過模數(shù)變換后的平方和，得到的結(jié)果，再對每一個(gè)下行同步時(shí)隙取其結(jié)果的極大值，如果這個(gè)極大值不等于0，則置為1，否則置為0，得到二進(jìn)制序列；進(jìn)行多數(shù)個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累積時(shí)，是對二進(jìn)制序列多幀累加后的多數(shù)個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累積。
較優(yōu)地，檢測小區(qū)的擴(kuò)頻碼字包括以下步驟2a)在步驟1)中時(shí)隙同步可以得到所有小區(qū)采用相同擴(kuò)頻碼字的多數(shù)個(gè)時(shí)隙的最后一個(gè)時(shí)隙的末尾的位置，從這一位置開始到一幀的最后一個(gè)時(shí)隙的末尾的范圍內(nèi)以輪詢的方式搜索所有小區(qū)其余時(shí)隙使用的碼字，檢測所有碼字和接收信號的相關(guān)峰值，和相關(guān)峰值的位置；2b)所有碼字和接收信號的相關(guān)峰值和相應(yīng)的相關(guān)峰值的位置組成集合，并且按相關(guān)峰值的大小進(jìn)行排序；2c)取相關(guān)峰值最大的碼字對應(yīng)的小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)。
進(jìn)一步地，幀同步應(yīng)至少通過以下步驟完成2d)通過檢測小區(qū)的碼字，完成小區(qū)選擇，得到相關(guān)峰值最大的碼字對應(yīng)的峰值位置是下行同步幀的最后一個(gè)時(shí)隙的末尾；2e)對前述步驟中檢測到的下行同步幀的最后一個(gè)時(shí)隙末尾的位置，減去一個(gè)下行同步幀的長度，即為幀邊界的位置，即完成了幀同步。
一種碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法的實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于，包括時(shí)隙同步電路和選擇服務(wù)小區(qū)電路，其中時(shí)隙同步電路包括接收序列與擴(kuò)頻碼的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算電路，連接滑動(dòng)累加電路與多時(shí)隙滑動(dòng)累積電路以及計(jì)算一幀中多時(shí)隙滑動(dòng)累積值最大值位置的電路。
進(jìn)一步地，該接收序列與擴(kuò)頻碼的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算電路包括相互連接的擴(kuò)頻碼構(gòu)建電路和傅立葉變換電路，產(chǎn)生設(shè)定長度的頻域擴(kuò)頻碼，接收信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換和下變頻得到基帶信號，再經(jīng)傅立葉變換得到頻域接收序列；頻域擴(kuò)頻碼和頻域接收序列經(jīng)過乘法電路后進(jìn)行反傅立葉變換，得到接收序列與擴(kuò)頻碼的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果。
進(jìn)一步地，反傅里葉變換后的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果的實(shí)部和虛部輸入到取平方和電路，再輸出到除法器；基帶接收信號輸入到取平方和電路，經(jīng)過滑動(dòng)累加器之后，再輸出到除法器，得到滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果實(shí)部和虛部的平方和除以接收信號經(jīng)過模數(shù)變換后的平方和的結(jié)果。
本發(fā)明使用FFT/IFFT代替匹配濾波器或滑動(dòng)相關(guān)器做接收序列與本地?cái)U(kuò)頻碼字的互相關(guān)，和匹配濾波器相比計(jì)算量至少降低一個(gè)量級，通過IFFT之后的模的平方除以FFT之前的模的平方，可以有效的降低上下行業(yè)務(wù)信道對下行同步捕獲的干擾，快速實(shí)現(xiàn)TDD模式下的下行鏈路的初始幀同步同時(shí)實(shí)現(xiàn)小區(qū)選擇。同步精度高，方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。


下面通過附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。
圖1是一個(gè)蜂窩的小區(qū)示意圖。
圖2是本發(fā)明小區(qū)搜索流程圖。
圖3是本發(fā)明移動(dòng)站下行同步信道接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明滑動(dòng)累加器示意圖。
圖5是本發(fā)明多幀累加器示意圖。
圖6是本發(fā)明多個(gè)時(shí)隙滑動(dòng)累加器示意圖。
圖7顯示了某個(gè)蜂窩中的L個(gè)基站的一種碼字分配方式。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明所述的CDMA通信系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)共有L個(gè)兩兩相互正交的下行同步信道擴(kuò)頻碼分配給L個(gè)兩兩相鄰的小區(qū)，L個(gè)小區(qū)構(gòu)成一個(gè)蜂窩，在此假定1號小區(qū)、2號小區(qū)、3號小區(qū)、4號小區(qū)……L號小區(qū)是相鄰小區(qū)。每個(gè)小區(qū)被分配一個(gè)下行同步擴(kuò)頻碼，并且每兩個(gè)擴(kuò)頻碼兩兩互相關(guān)的副峰和每個(gè)擴(kuò)頻碼自相關(guān)主峰之比小于等于M分之一，M大于等于8。
CDMA通信系統(tǒng)中各基站的時(shí)鐘，定時(shí)嚴(yán)格同步，所有小區(qū)的幀結(jié)構(gòu)相同，在同一小區(qū)中的下行同步信道和下行業(yè)務(wù)信道采用時(shí)分方式成幀。下行同步幀包括P個(gè)等間隔或不等間隔的時(shí)隙，其中所有小區(qū)的前P/2個(gè)時(shí)隙使用相同的擴(kuò)頻碼字，后P/2個(gè)時(shí)隙使用不同的下行同步擴(kuò)頻碼字，共有L個(gè)兩兩相互正交的下行同步擴(kuò)頻碼碼字分別分配給L個(gè)兩兩相鄰的小區(qū)的下行同步幀的后P/2個(gè)時(shí)隙。其中，P大于等于1并且是2的整數(shù)倍。每兩個(gè)碼字兩兩互相關(guān)的副峰和主峰之比小于等于M分之一，M越大，則下行同步捕獲性能越好。并且，下行同步信道的每個(gè)時(shí)隙不發(fā)送信息或者說發(fā)送信息是一常數(shù)。
對于TDD系統(tǒng)，下行同步信道和上下行業(yè)務(wù)信道采用時(shí)分的方式，其它用戶的上下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)對本用戶的下行同步捕獲造成干擾，尤其對于在小區(qū)邊緣的用戶，其它用戶的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)對相鄰用戶的下行同步的干擾非常強(qiáng)，有可能造成下行同步捕獲一直無法成功。利用本發(fā)明的小區(qū)搜索的初始同步方法就可以快速獲得下行同步，其具體步驟如下1)利用下行同步幀的使用相同擴(kuò)頻碼的前P/2個(gè)時(shí)隙完成時(shí)隙同步；2)檢測小區(qū)的擴(kuò)頻碼；3)實(shí)現(xiàn)幀同步。
結(jié)合圖2，下面具體講解步驟1)利用下行同步幀的前P/2個(gè)時(shí)隙完成時(shí)隙同步?？梢岳斫猓绻行^(qū)的Q個(gè)時(shí)隙使用相同的擴(kuò)頻碼字，其中Q小于N但是不等于P/2，則本發(fā)明也可以利于這Q個(gè)時(shí)隙進(jìn)行時(shí)隙同步，其原理與利用前P/2個(gè)時(shí)隙實(shí)現(xiàn)時(shí)隙同步是相同的，在此不累述。
11)接收機(jī)收到起始時(shí)間為Δ的接收信號，首先進(jìn)行模數(shù)變換和下變頻，使得接收信號變成基帶信號，即基帶接收序列。然后，對長度為N的基帶接收序列{r}Δ，N＝(rΔ，rΔ+1，...，rΔ+N-1)進(jìn)行快速傅利葉變換(FFT)，得到頻域接收序列{R}N＝(R0，R1，....，RN-1)＝FFT[{r}Δ，N]，其中N為FFT的長度，N的取值為2的整數(shù)次冪；
12)利用本地?cái)U(kuò)頻碼字構(gòu)建與頻域接收序列相同長度N的擴(kuò)頻碼字。對本地?cái)U(kuò)頻碼字si(1)序列取共軛，變成逆序后再補(bǔ)零，構(gòu)成長度為N的序列{s*}Na=(sI-1*,sI-2*,sI-3*,....s0*,....0),]]>其中i表示第i個(gè)擴(kuò)頻碼，1表示第1個(gè)碼字。每個(gè)小區(qū)分配一個(gè)碼字，補(bǔ)零的個(gè)數(shù)為N-I，I為擴(kuò)頻碼長。對其進(jìn)行FFT變換，得到{S*}N=(S0*,S1*,S2*,......SN-1*)=FFT[{s*}N].]]>13)將步驟11)中得到的接收信號的共軛的FFT變換和步驟12)中得到的本地序列的FFT變換值對位相乘得到N點(diǎn)的值。
步驟13)可以進(jìn)一步優(yōu)化為計(jì)算Yq(l)=Rq·Sq(l)0≤q<M/2Rq+N-M·Sq+N-M(l)M/2≤q<M,]]>這一步可以認(rèn)為是對兩個(gè)N點(diǎn)的序列Rq·Sq(1)相乘后進(jìn)行頻域上的低通濾波或者時(shí)域上的下采樣的結(jié)果。其中M的選取至關(guān)重要，若M與N相差不大，則計(jì)算復(fù)雜度減小太少；若M與N相差很大，則導(dǎo)致下一步IFFT頻域的點(diǎn)數(shù)太少，變換之后時(shí)域分辨率不夠，估計(jì)的峰值位置與真實(shí)的位置會(huì)有偏差，M越小，偏差越大。考慮采用IFFT，M為2的冪次。
14)將步驟13)中得到的N點(diǎn)的值進(jìn)行IFFT變換，IFFT變換結(jié)果還是N點(diǎn)的值。
步驟11)-14)的實(shí)質(zhì)是利用傅里葉變換和反變換進(jìn)行接收序列和擴(kuò)頻碼字的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算。時(shí)域上的接收序列和本地?cái)U(kuò)頻序列的滑動(dòng)相關(guān)由接收序列和本地?cái)U(kuò)頻序列各自傅立葉變換的乘積再進(jìn)行反傅立葉變換代替，是因?yàn)轭l域上的兩個(gè)序列的乘積的反傅立葉變換相當(dāng)于兩個(gè)序列在時(shí)域上的卷積。接收序列的FFT和本地?cái)U(kuò)頻序列的FFT的復(fù)數(shù)乘積的結(jié)果通過一個(gè)理想低通濾波器，然后再進(jìn)行IFFT變換。相當(dāng)于在時(shí)域上做了抽取，IFFT的點(diǎn)數(shù)減少到抽取因子分之一，雖然損失了時(shí)隙同步精度，但是由于時(shí)隙同步只需要給出下行同步時(shí)隙的粗略位置，后面的幀同步的精度至少精確到一個(gè)碼片以內(nèi)。
15)對多個(gè)長度為N的接收序列的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行累加。由于長度N可以等于幀長，所以，將多個(gè)長度為N的接收序列的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行的累加簡單稱為多幀累加。由于多個(gè)長度為N的接收序列進(jìn)行對應(yīng)位置值的累加，結(jié)果還是長度為N的值，所以多個(gè)長度為N的接收序列的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果經(jīng)過累加后得到的還是N點(diǎn)的值。多幀累加的目的是消除噪聲和上下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)對下行同步干擾的影響。
對于TDD方式，如果用戶剛開機(jī)，而鄰近該用戶的其它用戶的上行業(yè)務(wù)會(huì)對其下行同步初始捕獲有很大的干擾，可以采用IFFT后的能量值EPI除以FFT前的滑動(dòng)累加能量值EBI作為去掉幅度影響的本地碼字和接收碼字的相關(guān)值Ri(步驟5A)。FFT前的滑動(dòng)累加能量窗的窗口寬度定為一個(gè)下行同步時(shí)隙的長度，假設(shè)下行同步時(shí)隙的長度是Nchips，那么滑動(dòng)能量窗口的寬度是Nchips，如果FFT變換前的數(shù)據(jù)記作ri，發(fā)送端的擴(kuò)頻碼字為Ci，發(fā)送端的數(shù)據(jù)符號是qi，接收信號的幅度是αi，那么ri＝αiCiqi；如果本地接收序列的碼字為 IFFT之后的能量值EPI=|Σj=1Nαi+jqiCi+jC^j|2,]]>FFT之前的滑動(dòng)能量值EBI=Σj=1N|αi+jqiCi+j|2,]]>如果碼字都是正負(fù)1，并且發(fā)送數(shù)據(jù)是一常數(shù)qi＝Q，假設(shè)在一個(gè)下行同步時(shí)隙的長度內(nèi)αi不變，則Ri=EPIEBI=|Σj=1Nαi+jCi+jC^j|2Σj=1N|αi+jCi+j|2=α2Q2|Σj=1NCi+jC^j|2Nα2Q2=1N×|Σj=1NCi+jC^j|2]]>這樣下行同步子幀的數(shù)據(jù)通過上述操作得到的是本地?cái)U(kuò)頻序列和發(fā)送擴(kuò)頻序列的相關(guān)值，其它非下行同步幀數(shù)據(jù)，例如業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，采用的調(diào)制方式不確定，發(fā)送的是隨機(jī)的數(shù)據(jù)，在一個(gè)下行同步時(shí)隙的長度內(nèi)αi不總是恒定的，這樣上式就不是業(yè)務(wù)碼字和同步碼字的互相關(guān)，但是經(jīng)過上式的處理，業(yè)務(wù)信道對下行同步信道的干擾同樣可以有效的消除。如果采用FDD方式，步驟5A中用IFFT后的能量值EPI除以FFT前的滑動(dòng)累加能量值EBI作為去掉幅度影響的本地碼字和接收碼字的相關(guān)值Ri，這一步驟可以省略。
對于TDD方式，為了更好的去除業(yè)務(wù)信道對下行同步信道的干擾，利用下行同步時(shí)隙的等間隔特點(diǎn)，在步驟5A中用IFFT后的能量值EPI除以FFT前的滑動(dòng)累加能量值EBI作為去掉幅度影響的本地碼字和接收碼字的相關(guān)值Ri這一步驟中已經(jīng)求出滑動(dòng)相關(guān)后的發(fā)送碼字和本地碼字的互相關(guān)值，然后在一幀的數(shù)據(jù)內(nèi)，在每一個(gè)下行同步時(shí)隙的長度找一個(gè)最大值，這一時(shí)隙的其它值置為零，如果這一時(shí)隙的最大值不等于0，把這一時(shí)隙的最大值置為1，否則置為0，為了抵抗瑞利衰落，各種噪聲和業(yè)務(wù)信道干擾的影響，在一幀的長度內(nèi)進(jìn)行多幀數(shù)據(jù)的對應(yīng)位置的累加，累加的幀數(shù)是可變參數(shù)，這里進(jìn)行多幀累加的數(shù)據(jù)是01序列，可以大大節(jié)省接收機(jī)的存儲(chǔ)空間。
16)在一幀的數(shù)據(jù)里對經(jīng)過步驟14或15)操作得到的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行P/2個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累加。一個(gè)下行同步幀共有P個(gè)時(shí)隙，前P/2個(gè)時(shí)隙用來完成時(shí)隙同步。所有小區(qū)在前P/2個(gè)時(shí)隙采用的擴(kuò)頻碼字相同，后P/2個(gè)時(shí)隙采用的擴(kuò)頻碼字不同，所以只用前P/2個(gè)時(shí)隙進(jìn)行時(shí)隙同步。
17)在步驟16)得到的滑動(dòng)累加值的結(jié)果中找出滑動(dòng)累加值為最大值的位置作為下行同步幀的第一個(gè)時(shí)隙的起始位置，即完成了時(shí)隙同步TSlot。步驟7)的結(jié)果是01序列多幀累積后的多個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累加。
參見圖3，下行同步接收機(jī)將接收信號11通過模數(shù)變換單元(A/D)12和下變頻單元13得到基帶信號，這兩個(gè)單元順序可以顛倒。下變頻電路13的輸出I路、Q路值進(jìn)行復(fù)數(shù)N點(diǎn)傅里葉變換FFT14運(yùn)算，下變頻13的輸出I路、Q路值同時(shí)進(jìn)行平方和24運(yùn)算，本實(shí)施例中，本地?cái)U(kuò)頻序列16(假設(shè)本地?cái)U(kuò)頻序列長度是I)，首先取共軛和逆序排列17，然后在其末尾補(bǔ)上N-I個(gè)零18，再進(jìn)行N點(diǎn)傅里葉變換FFT19運(yùn)算，經(jīng)過傅里葉變換FFT19的輸出I路、Q路值進(jìn)入低通濾波器20，低通濾波器20主要是在頻域完成理想低通的功能，具體是保留傅里葉變換FFT19的輸出I路、Q路N個(gè)值的前后M/2個(gè)值，去掉中間的N-M個(gè)值，這里M必須是能被N整除的數(shù)。若M與N相差不大，則計(jì)算復(fù)雜度減小太少；若M與N相差很大，則導(dǎo)致下一步IFFT頻域的點(diǎn)數(shù)太少，變換之后時(shí)域分辨率不夠，估計(jì)的峰值位置與真實(shí)的位置會(huì)有偏差，M越小，偏差越大。考慮采用IFFT，M最好為2的冪次。這里假設(shè)K＝N/M，K是整數(shù)，K越大，時(shí)域上的抽取系數(shù)越大。傅里葉變換FFT14的輸出I路、Q路N個(gè)值進(jìn)入低通濾波器15，低通濾波器15主要是在頻域完成理想低通的功能，具體是保留前后M/2個(gè)值，去掉中間的N-M個(gè)值，低通濾波器15輸出的I路和Q路值和低通濾波器20輸出的I路、Q路值進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算21，復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算21輸出的I路、Q路值進(jìn)行IFFT運(yùn)算22，經(jīng)過IFFT運(yùn)算22的I、Q路值進(jìn)行平方和運(yùn)算23，算出能量，平方和24運(yùn)算后的能量經(jīng)過滑動(dòng)累加器25，滑動(dòng)累加器25如圖4所示，滑動(dòng)累加器的長度是一個(gè)下行同步時(shí)隙的長度，假設(shè)一個(gè)下行同步時(shí)隙有T個(gè)樣值。平方和23的輸出和滑動(dòng)累加器25的輸出分別作為除法器26的被除數(shù)和除數(shù)，除法器26的輸出信號首先按每個(gè)時(shí)隙的長度選擇一個(gè)最大值31，進(jìn)入判決單元32，判決單元32把能量值變成01序列，如果這個(gè)值不等于零，令這個(gè)值為1，這個(gè)時(shí)隙的其它值置為0。經(jīng)過判決單元32后的值進(jìn)行多幀累積33，多幀累積的作用是低通濾波，減少噪聲和衰落對幀邊界位置的影響。多幀累加器，是本領(lǐng)域公知技術(shù)，在此不累述，圖5只是給出一個(gè)示意性的結(jié)構(gòu)圖。多幀累加器33輸出的連續(xù)N_Frame幀累加的值，N_Frame的選擇主要考慮多徑和信道衰落的影響。多幀累加器33的輸出進(jìn)入多個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累加器34，如圖6所示。多時(shí)隙滑動(dòng)累加器，是本領(lǐng)域公知技術(shù)，在此不累述，圖6只是給出一個(gè)示意性的結(jié)構(gòu)圖。多個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累加器的長度是P/2個(gè)時(shí)隙的長度，多個(gè)時(shí)隙滑動(dòng)累加器的輸出是一個(gè)時(shí)隙的長度的值。假設(shè)一個(gè)時(shí)隙共有T個(gè)樣值，多個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累加34的輸出進(jìn)入尋找一幀數(shù)據(jù)的最大值的位置單元35，尋找一幀的最大值位置單元35主要完成尋找這一幀的最大值位置的功能。這一幀的最大值位置將作為這個(gè)小區(qū)的下行同步時(shí)隙的起始位置。尋找最大值位置單元35的輸出進(jìn)入選擇服務(wù)小區(qū)單元36。
選擇服務(wù)小區(qū)單元36主要通過步驟2檢測小區(qū)的擴(kuò)頻碼完成小區(qū)選擇并完成檢測到的小區(qū)的幀同步(步驟3)。假設(shè)共有L個(gè)擴(kuò)頻碼分配給一個(gè)蜂窩中的L個(gè)基站。如圖7所示，圖7中是某個(gè)蜂窩中的L個(gè)基站的碼字分配方式之一，其它蜂窩的基站可以重復(fù)使用這些碼字進(jìn)行碼字復(fù)用。同一基站使用同一個(gè)下行同步擴(kuò)頻碼字作為FFT19的系數(shù)，其中，L個(gè)基站使用的下行同步碼字兩兩相互正交，可以看出，只要檢測到L個(gè)碼字中的某一個(gè)，就可以識(shí)別該碼字對應(yīng)的小區(qū)。根據(jù)附圖7，每個(gè)小區(qū)使用的碼字是固定的，當(dāng)檢測到一幀的相關(guān)峰值的最大值對應(yīng)的碼字序號，根據(jù)這一碼字序號所對應(yīng)的小區(qū)號就能確定所在的服務(wù)小區(qū)。具體步驟如下步驟301初始化每個(gè)碼字各幀的相關(guān)峰值能量集合和峰值能量位置集合。
步驟302形成每個(gè)碼字各幀的相關(guān)峰值能量集合和峰值能量位置集合。
如果使用第l號碼(l＝1，2，...L，L是所要輪詢的所有碼字的個(gè)數(shù)，)作為本地?cái)U(kuò)頻碼字，輪詢到第l號碼的最大能量值(峰值)記作Vl，對應(yīng)的最大值的位置記作Pl；輪詢所有的碼字以后，得到Vl，Pl，(l＝1，2，...L)。
步驟303形成每個(gè)碼字相關(guān)峰值能量按從大到小排序的集合和對應(yīng)的峰值能量位置集合。
步驟304選擇相關(guān)峰值能量平均值Vl最大的碼字對應(yīng)的小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)步驟305通過下行同步幀的P個(gè)時(shí)隙的后P/2個(gè)時(shí)隙完成幀同步，獲取服務(wù)小區(qū)的幀邊界Pl的值是一幀的最后一個(gè)時(shí)隙的最后一個(gè)碼片的位置，如果知道一幀的最后一個(gè)時(shí)隙的最后一個(gè)碼片的位置，即實(shí)現(xiàn)了該小區(qū)的幀同步。接收機(jī)采用輪詢的方式，利用L個(gè)小區(qū)的后P/2個(gè)時(shí)隙的碼字進(jìn)行步驟11)-17)的操作，搜索碼字的區(qū)域不再是一幀的長度，而是和小區(qū)半徑有關(guān)。假設(shè)小區(qū)半徑是Rkm，那么碼字的搜索區(qū)域是從TSlot到2Tslot+1.2288×1063×105R chips,]]>如果小區(qū)半徑R＝3公里，那么搜索小區(qū)的碼字的范圍是從TSlot到2TSlot+12chips，得到所有小區(qū)的幀邊界位置。即在TSlot+12 chips的范圍內(nèi)而不是一幀的范圍內(nèi)就可以搜索到小區(qū)的碼字，同時(shí)實(shí)現(xiàn)幀同步。
步驟306獲取廣播信道的信息步驟307CRC校驗(yàn)如果CRC校驗(yàn)成功，則小區(qū)搜索和選擇成功，否則重新進(jìn)行時(shí)隙同步。
上面雖然通過實(shí)施例描繪了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，所附的權(quán)利要求將包括這些變形和變化。
權(quán)利要求
1.一種碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，該CDMA通信系統(tǒng)中各基站嚴(yán)格同步，在同一小區(qū)中的下行同步信道有P個(gè)等間隔或不等間隔的時(shí)隙，在其中多數(shù)個(gè)時(shí)隙，所有小區(qū)采用相同的擴(kuò)頻碼字，用來時(shí)隙同步，其余時(shí)隙各個(gè)小區(qū)采用不同的碼字，共有L個(gè)兩兩相互正交的擴(kuò)頻碼碼字分配給一個(gè)蜂窩中的L個(gè)小區(qū)，并且每兩個(gè)碼字兩兩互相關(guān)的副峰和主峰之比小于等于M分之一，其特征在于該方法至少包括以下步驟1)利用所有小區(qū)采用相同的擴(kuò)頻碼字的多數(shù)個(gè)時(shí)隙，采用傅里葉變換和反變換進(jìn)行接收序列和擴(kuò)頻碼字的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)時(shí)隙同步；2)檢測小區(qū)擴(kuò)頻碼字和幀同步。
2.如權(quán)利要求1所述碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，其特征在于，步驟1)中采用傅里葉變換和反變換進(jìn)行接收序列和擴(kuò)頻碼字的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算，包括構(gòu)建一個(gè)與該接收序列長度相同的擴(kuò)頻碼字，再利用構(gòu)建后的擴(kuò)頻碼字的傅里葉變換與接收序列的傅里葉變換進(jìn)行點(diǎn)乘，然后進(jìn)行反傅里葉變換。
3.如權(quán)利要求2所述碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，其特征在于步驟1)中構(gòu)建一個(gè)與該接收序列長度相同的擴(kuò)頻碼字，包括對擴(kuò)頻碼字取共軛并逆序排列，末尾補(bǔ)零成為N點(diǎn)的數(shù)得到構(gòu)建的擴(kuò)頻碼字。
4.如權(quán)利要求2所述碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，其特征在于步驟1)中進(jìn)一步包括在進(jìn)行反傅里葉變換之前先進(jìn)行低通濾波。
5.如權(quán)利要求2所述碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，其特征在于步驟1)中進(jìn)一步包括對多數(shù)幀的反傅里葉變換的結(jié)果進(jìn)行對應(yīng)位置值的累加，然后再進(jìn)行多數(shù)個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累積，該多數(shù)個(gè)時(shí)隙的長度等于所有小區(qū)采用相同的擴(kuò)頻碼字的多數(shù)個(gè)時(shí)隙的長度，最后再找出一幀中滑動(dòng)累加最大值的位置作為第一個(gè)時(shí)隙的起始位置。
6.如權(quán)利要求5所述碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，其特征在于步驟1)對多數(shù)幀的反傅里葉變換的結(jié)果進(jìn)行對應(yīng)位置值的累加，進(jìn)一步包括對反傅里葉變換后的結(jié)果的實(shí)部和虛部的平方和除以接收信號經(jīng)過模數(shù)變換后的平方和，得到的結(jié)果，再對每一個(gè)下行同步時(shí)隙取其結(jié)果的極大值，如果這個(gè)極大值不等于0，則置為1，否則置為0，得到二進(jìn)制序列；進(jìn)行多數(shù)個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累積時(shí)，是對二進(jìn)制序列多幀累加后的多數(shù)個(gè)時(shí)隙的滑動(dòng)累積。
7.如權(quán)利要求1所述碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，其特征在于檢測小區(qū)的擴(kuò)頻碼字包括以下步驟2a)在步驟1)中時(shí)隙同步可以得到所有小區(qū)采用相同擴(kuò)頻碼字的多數(shù)個(gè)時(shí)隙的最后一個(gè)時(shí)隙的末尾的位置，從這一位置開始到一幀的最后一個(gè)時(shí)隙的末尾的范圍內(nèi)以輪詢的方式搜索所有小區(qū)其余時(shí)隙使用的碼字，檢測所有碼字和接收信號的相關(guān)峰值，和相關(guān)峰值的位置；2b)所有碼字和接收信號的相關(guān)峰值和相應(yīng)的相關(guān)峰值的位置組成集合，并且按相關(guān)峰值的大小進(jìn)行排序；2c)取相關(guān)峰值最大的碼字對應(yīng)的小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)。
8.如權(quán)利要求7所述碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，其特征在于幀同步應(yīng)至少通過以下步驟完成2d)通過檢測小區(qū)的碼字，完成小區(qū)選擇，得到相關(guān)峰值最大的碼字對應(yīng)的峰值位置是下行同步幀的最后一個(gè)時(shí)隙的末尾；2e)對前述步驟中檢測到的下行同步幀的最后一個(gè)時(shí)隙末尾的位置，減去一個(gè)下行同步幀的長度，即為幀邊界的位置，即完成了幀同步。
9.一種碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法的實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于它包括時(shí)隙同步電路和選擇服務(wù)小區(qū)電路，其中時(shí)隙同步電路包括接收序列與擴(kuò)頻碼的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算電路，連接滑動(dòng)累加電路與多時(shí)隙滑動(dòng)累積電路以及計(jì)算一幀中多時(shí)隙滑動(dòng)累積值最大值位置的電路。
10.如權(quán)利要求9所述的碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法的實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于該接收序列與擴(kuò)頻碼的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算電路包括相互連接的擴(kuò)頻碼構(gòu)建電路和傅立葉變換電路，產(chǎn)生設(shè)定長度的頻域擴(kuò)頻碼，接收信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換和下變頻得到基帶信號，再經(jīng)傅立葉變換得到頻域接收序列；頻域擴(kuò)頻碼和頻域接收序列經(jīng)過乘法電路后進(jìn)行反傅立葉變換，得到接收序列與擴(kuò)頻碼的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果。
11.如權(quán)利要求10所述的碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法的實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于反傅里葉變換后的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果的實(shí)部和虛部輸入到取平方和電路，再輸出到除法器；基帶接收信號輸入到取平方和電路，經(jīng)過滑動(dòng)累加器之后，再輸出到除法器，得到滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果實(shí)部和虛部的平方和除以接收信號經(jīng)過模數(shù)變換后的平方和的結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碼分多址通信系統(tǒng)小區(qū)搜索中的初始同步方法，該系統(tǒng)中各基站嚴(yán)格同步，共有L+1個(gè)兩兩相互正交的下行同步擴(kuò)頻碼碼字，下行同步幀的前P/2個(gè)時(shí)隙對于所有小區(qū)使用相同的碼字進(jìn)行時(shí)隙同步，然后在后P/2個(gè)時(shí)隙加上一個(gè)半徑時(shí)延的范圍內(nèi)利用L個(gè)碼字進(jìn)行小區(qū)碼字的搜索和小區(qū)選擇同時(shí)完成小區(qū)的幀同步。本發(fā)明可以有效降低上下行業(yè)務(wù)信道對下行同步捕獲的干擾，快速實(shí)現(xiàn)TDD模式下的下行鏈路的初始幀同步，同時(shí)實(shí)現(xiàn)小區(qū)選擇。同步精度高，計(jì)算量小，方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號H04J3/06GK1798003SQ20041010240
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者楊英, 牛凱, 賀志強(qiáng), 方善梅 申請人:方正通信技術(shù)有限公司