專利名稱：接收機的初始同步的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及將接收機同步到通信系統(tǒng)的時序與載頻的一種方法和裝置，具體而言，涉及利用時分雙工(TDD)發(fā)射有效載荷數(shù)據(jù)的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中無線接收機的初始同步。
在CDMA中，給每個用戶分配一個唯一的代碼序列，用它對承載信息的信號進行編碼。知道了用戶的這個代碼序列，接收機在收到信號以后對收到的信號進行解碼，恢復出原始信號。因為期望的用戶的代碼和其他用戶的代碼之間互相關很小，因此這樣做是可行的。由于將代碼信號的帶寬選擇得比承載信息的信號的帶寬大得多，所以編碼處理擴大或擴展了信號頻譜，因此叫做擴展頻譜調(diào)制。CDMA信號的速率叫做碼片速率，其中談到擴展代碼信號時，一個碼片表示一個碼元。發(fā)射了CDMA信號之后，接收機通常利用本地產(chǎn)生的代碼序列采用相干解調(diào)技術對CDMA信號解擴頻。為了能夠進行解擴頻操作，接收機不僅要知道用于擴展信號的代碼序列，并且收到的信號的代碼還必須與本地產(chǎn)生的代碼同步。這個同步必須在開始接收時就完成，并且一直持續(xù)到全部信號接收完。
時分同步碼分多址(TD-SCDMA)與移動TD-SCDMA(TSM)分別是第3代(3G)和第2.5代(2.5G)移動通信標準，采用這些標準的產(chǎn)品現(xiàn)在正處于開發(fā)階段。這些標準支持以高數(shù)據(jù)率發(fā)射基于數(shù)據(jù)包的寬帶文本和多媒體數(shù)據(jù)，比如音頻、視頻和數(shù)字化語音。這兩個標準的物理層大多相同，并且都是基于用TDD發(fā)射有效載荷數(shù)據(jù)的CDMA。這個發(fā)射標準規(guī)定每個基站(BTS)都發(fā)射獨一無二的64碼片同步序列SYNC，以幫助終端裝置或用戶設備(UE)在幀、頻率和塊上同步。
為了高效率地利用頻譜，蜂窩部署的一個目的是使頻率重用因子等于1，就象在其它CDMA系統(tǒng)中所做的一樣。這意味著相鄰小區(qū)使用相同的載頻，并因此在UE上產(chǎn)生互相干擾的信號。BTS是幀同步的這一點是TD-SCDMA的一個特征，因此收到的SYNC信號部分受到來自相鄰小區(qū)時間略微偏移了的SYNC干擾信號的破壞，這種情況給利用簡單的現(xiàn)有技術相關算法獲得的時序結果和頻率估計帶來了不利影響。更為復雜的是，所有信道都受到多徑傳播的影響。
目前，載頻是采用相關技術利用單個BTS的SYNC估計出來的，在具有白噪聲也就是沒有干擾的非色散信道中，它接近于最優(yōu)。但是，簡單的相關在色散(也就是多徑)信道中性能會下降，在強干擾下則會崩潰。
在Michele Morelli等等于2002年10月在《IEEE Transactions onWireless Communications》第一卷第4期的第554～557頁發(fā)表的文章“Frequency Estimation for the Downlink of the UMTS-TDDComponent”中，提出了基于發(fā)射的SYNC信號，利用最小二乘(LS)信道估計(CE)解決多徑問題的一種估計器。這種估計器根據(jù)從SYNC的不同部分估計出來的相應信道抽頭之間的相位差，來計算頻率估計。這些作者描述了他們用于3GPP(第三代合作伙伴計劃)規(guī)范TS25.223中高碼片速率TDD選項的訓練序列的算法，也就是說該算法不是用于TD-SCDMA的，并且估計只是基于來自單獨一個BTS的訓練信號。
塊的開始一般是在所謂的匹配濾波器中，通過將檢測到的SYNC的相位與規(guī)定的相位序列進行相關處理檢測出來的，如果匹配濾波器輸出很大，就表明塊的開始。通常，這一相關窗具有固定大小，并且利用一個門限根據(jù)相關結果確定塊的開始。
但是，因為TD-SCDMA是一種CDMA系統(tǒng)，高效率地利用頻率要求最終將BTS部署成頻率重用因子等于1。這意味著小區(qū)間存在很強的同信道干擾，為幀、頻率和塊同步提供的較短的SYNC訓練序列不能充分地抑制這種干擾。現(xiàn)有技術中所有的頻率估計器在小區(qū)間存在干擾時性能都顯著下降，在頻率重用因子等于1的蜂窩系統(tǒng)中不能可靠地同步。用于塊同步的SYNC相位檢測也受到干擾的破壞。
本發(fā)明的一個目的是提供一種同步裝置和方法，即使存在很強的小區(qū)間同信道干擾，通過它們也能夠?qū)崿F(xiàn)魯棒的同步。
這個目的是通過權利要求1所述的同步裝置和權利要求15所述的同步方法實現(xiàn)的。
因此，通過檢測不同接收信道可能的同步模式，并且產(chǎn)生時序與結構信息，能夠?qū)⑿^(qū)間干擾考慮在內(nèi)，從而使提出的這一同步方案或者能夠抑制干擾，或者能夠從那些“產(chǎn)生干擾”的BTS實現(xiàn)另外的宏分集增益。這樣就能夠得到非常魯棒的頻率估計，對于工程師UE(engineer UE)來說它是一種基本的接收機組成部件，利用它能夠?qū)崿F(xiàn)高效率地利用頻譜，頻率重用因子等于1的蜂窩網(wǎng)絡部署。
所提出的這個魯棒的同步方案識別能夠為初始同步提供有用信號成分的所有BTS。在小區(qū)邊界上，也就是至少能夠接收到功率電平相當?shù)膬蓚€BTS信號的情形里，會導致信干比增大。這與一開頭描述的現(xiàn)有技術同步方案形成對比，在那些方案中將目標BTS以外的BTS當作干擾噪聲。所提出的這個頻率估計算法的一個優(yōu)點是在蜂窩情形里，將產(chǎn)生干擾的那些BTS作為具有已知結構要加以抑制的信號來進行處理，或者將它用于估計任務。這樣就能夠為頻率估計實現(xiàn)宏分集增益，使得小區(qū)邊界上的初始同步既容易又快。手機切換和獲得可用網(wǎng)絡之間的時間得以縮短。
但是即使是在單個小區(qū)的情況下，這種魯棒的信道系數(shù)估計(CCE)也是有優(yōu)勢的，因為估計任務的維數(shù)(dimensionality)是按照提出的時序和結構信息的生成改變的。設置給多個實際期望的非零信道系數(shù)的參數(shù)的相應減少，導致參數(shù)估計中能夠更好地降低噪聲。這種維數(shù)自適應和估計出來的信道系數(shù)不必是連續(xù)的，并且不必來自同一個BTS到UE信道這樣一個事實，與一開始描述的現(xiàn)有技術形成對比，在現(xiàn)有技術中，估計的是來自固定尺寸估計窗內(nèi)同一個BTS到UE信道的連續(xù)信道抽頭。
此外，所提出的這個時序和結構信息生成方法能夠?qū)е略摴烙媶栴}的平均維數(shù)較低，它將三次冪運算轉(zhuǎn)換為矩陣求逆運算，所以減小了平均計算量。
每種可能的同步模式都可以指定一種對應的信號源。因此能夠檢測到小區(qū)間干擾，并且為抑制或利用干擾信號分量而將小區(qū)間干擾考慮進去。
可以通過例如檢測模塊確定檢測到的同步模式的序列號列表和相關的時間位置?？梢詫⒋_定的列表傳送給反映時序和結構信息的系統(tǒng)矩陣。特別是只能檢測到這樣的同步模式它是以高于預定電平的電平收到的。另外，還可以用檢測功能或模塊來識別檢測到的同步模式的回波(echo)出現(xiàn)。
此外，還可以利用時序和結構信息，從檢測到的同步模式的預定部分，導出預定數(shù)量的信道系數(shù)估計。例如，從檢測到的同步模式的第一半和第二半可以分別得到兩個信道系數(shù)估計。
可以在確定的預定信道系數(shù)估計的相關和確定的信道系數(shù)估計之間相位差的基礎上，來確定頻率偏移?？梢赃x擇在確定相位差之前，通過對收到的信號的預定數(shù)量的幀進行平均來得到相關結果。
在另一種模塊或功能中，基于至少一個先前得出的信道系數(shù)估計，可以在收到的信號中檢測到信道塊的開始。例如，可以通過將至少一個先前的信道系數(shù)估計與一個相應的當前信道系數(shù)估計進行相關處理來實現(xiàn)。這個當前信道系數(shù)估計可以是從一個信道抽頭估計得到的，例如，這個信道抽頭估計獲自收到的這個信號的一幀中第一個時隙(即TS0)中的中間訓練序列(midamble)?？梢詮囊粋€對應的檢測到的同步模式的第一半獲得至少一個先前的信道系數(shù)估計。
所提出的這種塊同步功能可以利用在產(chǎn)生同步相位估計的頻率估計期間得到的信道系數(shù)估計，但是也可以與所有其它適當?shù)耐较辔还烙嬕黄鸸ぷ鳌Ｅc查找塊開始的標準技術形成對比，這一塊同步功能可以基于一個模4復相關累加器單元，為了提高可靠性，這種累加器單元實現(xiàn)了一種擴展相關窗。基于這些累加器，這一同步器采用了兩級來實現(xiàn)塊同步。首先，它找出4個無線幀相位(即4-幀節(jié)奏)中的最佳，因為塊開始與作為4的倍數(shù)的幀數(shù)一致。于是，在屬于最佳幀相位的條件下，最終的塊開始檢測以兩個指定的SYNC相位序列作為基于門限的(thr2)假設檢驗的特征，它毫無疑問地能夠降低虛警。
這種塊同步器能夠單獨使用，或者它可以利用頻率估計期間計算出來的信道系數(shù)估計，來獲得魯棒的SYNC相位調(diào)制估計。
在從屬權利要求中給出更進一步的有利變型。
下面參考附圖，以優(yōu)選實施例為基礎來描述本發(fā)明。在這些附圖中

圖1示出了具有多小區(qū)干擾的一種通信狀況的原理圖；圖2示出了優(yōu)選實施例中一種同步裝置的原理框圖；圖3示出了在所述優(yōu)選實施例中用于同步的TD-SCDMA無線幀結構中一部分的示意圖；圖4示出了所述優(yōu)選實施例中用于塊開始檢測的TD-SCDMA無線幀結構中另一部分的示意圖；和圖5示出了所述優(yōu)選實施例中塊開始檢測的原理框圖.
下面在用于頻率內(nèi)BTS幀同步蜂窩部署的CDMA系統(tǒng)，頻率利用率高，頻率重用因子為1，功率利用率高的UE接收機單元的基礎上描述所述優(yōu)選實施例。所提出的魯棒的同步方案允許所述UE的同步單元處理頻率利用率高，重用因子等于1的情況。特別是將要描述一種魯棒的頻率和塊開始估計器，它能夠提高并加速符合TD-SCDMA或TSM標準的蜂窩移動通信中初始小區(qū)的搜尋和UE的同步。這兩個方案都要使用的這一訓練序列將針對以下系統(tǒng)進行標準化TD-SCDMA，例如，在3GPP規(guī)范TS 25.223“通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)”擴展和調(diào)制(TDD)中定義的低碼片率TDD選項；或者針對在“中國無線電信標準(CWTS)”規(guī)范TSM 05.02“3G蜂窩電信系統(tǒng)”中的TSM系統(tǒng)；移動TD-SCDMA系統(tǒng)(TSM)；無線電路徑上的多路復用和多址。
UE必須能夠識別SYNC序列號，它們很可能存在于收到的信號部分，并且也檢測它們在時間上的位置。序列號檢測和頻率估計算法必須在(嚴重的)多徑傳播情形中工作。為了部署頻率重用因子等于1的TSM BTS，UE應該能夠?qū)Ω秮碜圆捎孟嗤d頻的相鄰小區(qū)或扇區(qū)的同信道SYNC碼干擾。
圖1示出了在一個UE和三個BTS之間的數(shù)據(jù)信道引起的多小區(qū)干擾的通信情況。這個UE試圖與BTS1同步，而BTS2和BTS3則是同信道或相鄰信道干擾源，并且從BTS 1、2和3到UE的這三個有效信道都受到多徑傳播的影響，多徑傳播是由各種不同的障礙物，比如建筑物或山丘所引起的反射。因此，可以從協(xié)議層傳送關于相鄰小區(qū)的信息，并且這些信息可能有用于識別收到的信號中有用的BTS信號。
BTS的RF頻率應該非常準確，最大相對誤差為百萬分之0.05，也就是說在2GHz的載頻上是100Hz。對于最快120km/h的車輛速度來說，最大多普勒頻移是有限的，大約是230Hz。因此，對于初始頻率偏移估計(IFOE)，可以將來自不同同信道BTS的載頻假設為大部分相同，這種估計通常將1kHz作為輸出誤差目標，隨后是另一個更精細的頻率偏移估計級。對于更高的多普勒頻率，或者IFOE輸出更嚴格的精度要求，還可以修改估計過程，僅僅集中在來自目標BTS的信號分量，而對其它分量只是進行簡單的抑制處理。
下面，假設有B個BTS向UE貢獻出具有足夠功率，互不相同的SYNC信號分量。在一個具體的無線幀的下行鏈路導頻時隙(DwPTS)期間，UE預期的來自BTS b的有效訓練信號由sb[k]給出，其中0＜k＜64M，其中k是離散樣本下標，M是過采樣因子。如果M＞1，這個序列應當包含發(fā)射濾波和接收濾波的影響，于是，為了適應濾波器瞬態(tài)效應向左右略微擴展時間間隔也是有利的。在這個訓練間隔的范圍之外發(fā)送的是0。
從BTS b收到的多徑分量的數(shù)量用Nb表示，來自這個BTS的多徑延遲經(jīng)過排序以后的列表由Kb，1＜Kb，2＜...＜Kb，Nb給出。BTS B的有關信道系數(shù)由hb|Kb，1|...hb|Kb，Nb|給出。從這個BTS收到的總功率是Pb=Σn=1Nb|hb[Kb,n]|2.]]>不失一般性，可以假設P1≥Pb，2≤b≤B，所以BTS 1是“想要的”BTS，而其它那些BTS中的每一個則是總功率較低，“產(chǎn)生干擾的”BTS。假定載頻偏移為v，在離散時間k(采樣間隔Ts＝Tc/M，Tc是碼片間隔)收到的信號可以寫為
r[k]=exp(j2πvTsk)Σb=1BΣn=1Nbhb[Kb,n]pbsb[k-Kb,n]+n[k]---(1)]]>其中復值pb是基站b在所考慮的幀中施加的未知的SYNC相位調(diào)制(|pb|＝1)。因為這些BTS是幀同步而不必是塊同步的，因此來自不同BTS的SYNC相位調(diào)制可能是不同的。n[k]是加性噪聲，它由相鄰信道干擾和高斯噪聲組成，而只要未加抑制的同信道干擾存在，就可以忽略這種相鄰信道干擾，因為通常是同信道干擾為主。
圖2示出具有所提出的頻率估計功能的同步單元10的原理框圖。
同步單元10包含檢測功能，即單元20，向它提供收到的信號，由它識別所有那些SYNC序列，收到的時候那些SYNC序列具有足夠大的功率電平，它們還具有相關的多徑延遲，也就是那些特定SYNC序列的回波位置?？梢酝ㄟ^例如與SYNC序列進行相關處理，并且有選擇地對多幀進行平均來得到它。結果是用于提供關于SYNC序列號以及有關的時間位置，例如幀時序FT的信息的一個有限的對列表。為了壓縮這組可能的SYNC序列號，可以有選擇地充分利用來自協(xié)議層PL的任何可用信息，以限定這組可能的SYNC序列號。然后將這個列表轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)矩陣，它反映了收到的信號上所有可用的時序和結構信息。因此可以將這個程序稱為“信號結構和時序估計”。
更進一步，將收到的信號提供給用于信道系數(shù)估計(CCE)的信道估計功能，或單元30，在TD-SCDMA的最佳模式中，它可能涉及利用從檢測單元20中產(chǎn)生的系統(tǒng)矩陣獲得的知識，分別根據(jù)SYNC序列的第一半和第二半計算兩個CCE。也可以獲得多于兩個的CCE。除頻率估計外，還可以將這些CCE用于小區(qū)選擇和塊開始檢測，如同后面參考圖5所作的有關描述一樣。
與開頭所述獲得同一個BTS-UE信道的固定個數(shù)連續(xù)系數(shù)，也就是估計窗大小固定的估計，這樣一個現(xiàn)有技術相反，本發(fā)明的這個信道估計單元30提供一種靈活得多的CCE，它根據(jù)不同的BTS-UE信道估計自適應數(shù)量的任意非連續(xù)信道系數(shù)。
將得到的CCE提供給頻率確定或估計單元40，在那里通過對CCE之間的相位差計算估計出頻率偏移FO，這一點可以通過例如將這些CCE進行相關處理，并計算相關結果的相位角來實現(xiàn)。取決于精度要求和UE速度，來自期望的BTS以外的其它BTS的信道系數(shù)或者可以被壓縮，或者可以被用來獲得頻率估計的宏分集增益。此外，在相位角計算之前平均多幀的相關結果也是有益的。
圖3示出了用于幀和頻率同步的TD-SCDMA無線幀的幀結構的一部分的細節(jié)。無線幀的持續(xù)時間是5ms(6400碼片)，它包括7個數(shù)據(jù)時隙(從TS0到TS7)，還有一個特殊部分用于幀和頻率同步。在圖3中示出了幀中第一個數(shù)據(jù)時隙TS0里第2部分數(shù)據(jù)(D2)和TS1里第1部分數(shù)據(jù)(D1)之間幀的結構和位置，這里的第2部分數(shù)據(jù)對應于在中間訓練序列MA以后(圖4所示)的碼片，第1部分數(shù)據(jù)對應于中間訓練序列MA以前的碼片。在下行鏈路導頻時隙DwPTS期間，BTS發(fā)射一組長為64碼片的已知SYNC序列中的一個，它們具有例如通過查找最大相關的位置使幀同步可行的良好的相關特性。根據(jù)SYNC序列也能實現(xiàn)頻率同步，例如，通過估計SYNC序列中碼片到碼片的相位旋轉(zhuǎn)。相鄰BTS應當使用不同的SYNC序列，以便使相互干擾最小。
每48個無線幀(240ms)有一個廣播控制信道(BCCH)塊，需要檢測到這個事件，并且需要讀取這個BCCH，以便在初始小區(qū)搜索期間得到重要的網(wǎng)絡信息。查找BCCH的過程叫做塊同步，為了這個目的，BTS用逐幀變化的一個相位值對整個SYNC序列進行相位調(diào)制。SYNC的相位基準是同一幀的上述TS0中的中間訓練序列MA。通過觀察都是從相同BTS收到的中間訓練序列MA與隨后的SYNC，在UE中得到一個相位估計。指定了不同的兩組4個連續(xù)SYNC相位，它們分別表明所述BCCH塊開始和沒有開始。
圖4進一步示出了TD-SCDMA無線幀在圖3中左邊部分的細節(jié)。TD-SCDMA無線幀的這一部分包括TS0的中間訓練序列MA和SYNC，用于塊開始檢測這一操作所需要的SYNC相位檢測。圖3和圖4示出了有足夠的零碼片，也就是在SYNC周圍的保護間隔GP1，GP2和g，以適應UE收自不同BTS的SYNC序列因為不同的傳播時間而存在的適度的相互時間偏移。234m的傳播路徑距離差相當于一個碼片。
這里提出的基于頻率估計的這個同步方案依賴于蜂窩BTS的幀同步操作，無論如何它都是兩個標準中建議的操作模式，因此總的來說能夠確保它的可行性。
下面的數(shù)學描述涉及有兩個CCE的具體模式，所以收到的SYNC信號第一半和第二半中的樣本為r‾(i)=φ‾‾A‾‾(i)h‾(i)+n‾(i),i=1,2---(2)]]>其中r(1)＝[r[K1]…r[K1+32M-1]]T，r(2)＝[r[K1+32M]…r[K1+64M-1]]T，并且K1=min1≤b≤BKb,1]]>是從所有BTS收到的最左邊信道系數(shù)的時間下標。兩個系統(tǒng)矩陣為A‾‾(i)=[s‾1(i)[K1,1-K1]···s‾1(i)[K1,N1-K1]······s‾B(i)[KB,1-K1]···s‾B(i)[KB,N-K1]],i=1,2]]>并且是從已知的部分SYNC序列矢量按照列的方式構造的 和s‾b(2)[x]=[sb[32M-x]···sb[64M-1-x]]T(x≥0)]]>具有信道系數(shù)(和未知的SYNC相位調(diào)制)的這兩個矢量為h‾(1)=exp(j2πv16Tc)[p1h1[K1,1]···p1h1[K1,N1]······pBhB[KB,1]···pBhB[KB,NB]]T]]>和h(2)＝exp(j2πv326Tc)h(1)。
對角相位旋轉(zhuǎn)矩陣φ‾‾=diag[exp(j2πv(K1-16M)Ts)···exp(j2πv(K1+16M-1)Ts)]]]>用來模擬由于頻率偏移而增加的相位旋轉(zhuǎn)，但是現(xiàn)在用恒等矩陣(identity matrix)近似表示，兩個(最小二乘)LS CCE可按如下方式獲得h‾^(i)=(A‾‾(i)HA(i)‾‾)-1A‾‾(i)Hr‾(i),i=1,2---(3)]]>也可以換成由下式得到最小均方誤差(MMSE)CCE
h‾^(i)=(A‾‾(i)HA(i)‾‾+R‾‾)-1A‾‾(i)Hr‾(i),i=1,2,---(4)]]> 是噪聲協(xié)方差矩陣，但是在初始同步期間這個時刻，很難有噪聲功率估計。另外，如果使用過采樣，那么噪聲將是有色的。通過充分重用迫零塊線性均衡器(ZF-BLE)子程序，它一般出現(xiàn)在聯(lián)合數(shù)據(jù)檢測TD-SCDMA接收機中，能夠在線完成信道系數(shù)估計。這些程序在IFOE期間是空閑的，所以可以將這些資源用于同步?？梢赃x擇IFOE中矩陣的大小，使得它們符合ZF-BLE完全重用。
通過矢量內(nèi)積(也就是CCE的相關)的相位角獲得利用所有信號分量用于估計的完整宏分集頻率估計v^=arg(h‾^(1)Hh‾^(2))/(2π32Tc)---(5)]]>要指出，通過將第一個CCE的復共軛與第二個CCE相乘，SYNC序列的未知相位調(diào)制將會抵消。萬一因為車輛速度高引起不同BTS傳播路徑的相互多普勒頻移過大，也能夠只利用屬于同一個目標BTS的信道系數(shù)，從以下部分內(nèi)積估計IFOEv^=arg(h‾^(1)HB‾‾h‾^(2))/2(2π32Tc)---(6)]]>矩陣 是適當?shù)膶瞧帘尉仃?diagonal masking matrix)，它的對角線元素只從{0，1}這一組數(shù)值中取值。利用這種屏蔽估計器，能夠抑制來自其它BTS的干擾，但是根據(jù)那些信號貢獻不能實現(xiàn)用于頻率估計的任何宏分集增益。
在全部完成了頻率偏移估計之后，從這一程序得到的接近無干擾的CCE，也能夠用于可靠地檢測最強的BTS(即，具有最大功率和Pb)，這一點可以用下面的表達式完成b^=argmax1≤b≤BΣn=1NbΣi=12|h^b(i)[Kb,n]|2---(7)]]>另一種低復雜度的可能是b^=argmax1≤b≤B|h^b(1)[Kb,n]|---(8)]]>另外，還可以將得到的CCE用于檢測SYNC序列的相位調(diào)制，用它標記TD-SCDMA中BCCH多幀或塊結構的開始。
接下來，參考圖5描述另一種可選塊開始檢測單元或者功能。
圖5示出了塊開始檢測單元的一個原理框圖，可以用硬件或者軟件實現(xiàn)它。
為了檢測SYNC相位，可以將從以前的頻率估計得到的CCE用于將它們與作為SYNC的相位基準，獲自TS0里中間訓練序列的相應信道抽頭估計進行相關運算?；蛘甙凑找韵卤磉_式確定軟判決(SD)pb[f]=Σn=1NbH^b*[Kb,n]h^b(1)[Kb,n]---(9)]]>或者按照以下表達式確定軟相位判決(SPD)pb[f]=exp(jarg(Σn=1NbH^b*[Kb,n]h^b(1)[Kb,n])),---(10)]]>其中H^b[k],k=1,...,16,]]>是獲自TS0的中間訓練序列，從BTS b到UE的信道路徑的信道估計， 是從頻率估計期間獲得的SYNC序列的第一半得到的CCE。在存在信道估計誤差和剩余頻率偏移時，后一個SYNC相位檢測器通常能夠得到更好的結果。為了在快衰落信道中得到最好結果，將獲自SYNC序列第一半的CCE用于兩個信道估計之間的最小距離。
將所述或其它適當?shù)氐奶崛〉腟YNC相位值p[f]輸入圖5描述的塊開始檢測單元的相關單元50。在這里，s1[f]，f＝0，...，3是所述SYNC相位序列，它表明在接下來的4個無線幀中找不到任何BCCH，而s2[f]，f＝0，...，3則是所述SYNC相位序列，它標志著存在BCCH塊。相關單元50包含匹配接收相位序列和兩個假設的兩個濾波器。將相關單元50的兩個輸出提供給對應的加法器功能，在那里將它們加到對應的模4復相關累加器60的輸出上，該累加器在確定BCCH塊將開始之前，首先從復位值零開始，實現(xiàn)一個擴展相關窗，從而可靠地得到作為基礎的4幀節(jié)奏(最佳幀相位)。因為針對剩余頻率誤差的魯棒性能，相應的度量塊702，802確定了復相關的平方幅度。或者，如果頻率同步是理想的，那么也能夠利用實部。
在一個最佳幀相位檢測單元80中，將第一個門限值thr1用于檢查4幀節(jié)奏的判定是否完全可靠。另外，在塊開始檢測單元70中，將第二個門限值thr2用于區(qū)分塊開始和非塊開始假設。通過一個邏輯與門90，說明塊開始的判決輸出是建立在以下情況的基礎之上的與當前檢測到4幀節(jié)奏一致，達到第一個門限值thr1，并且達到第二個門限值thr2。將這一判決輸出sb用于控制復相關累加器60的切換單元。這個切換單元確定復相關累加器60的輸入信號。塊開始檢測單元的子單元由收到的信號的幀時鐘控制。
如同已經(jīng)提到的一樣，圖5描述的框圖可以用硬件實現(xiàn)，但也可以用軟件實現(xiàn)，軟件的每個子塊對應控制信號處理等等的子程序。
這一塊同步方案總是能夠應用的，這是因為一旦有合適的SYNC相位估計可利用，那么對于這一工作原理不需要幀同步操作。在幀同步網(wǎng)絡中通過利用所提出的頻率估計期間計算出來的信道系數(shù)估計，產(chǎn)生相位估計以輸入到塊同步器，能夠?qū)崿F(xiàn)最好的性能。
需要指出的是，本申請不受上述具體實施例的限制，而是能夠用于以表明接收信道與/或信號源的收到的同步模式為基礎的任何同步單元或程序。特別是這里描述的同步方案的所有元素都能夠由硬件電路實現(xiàn)，或者用控制信號處理設備的軟件程序來實現(xiàn)，或者用兩者的結合來實現(xiàn)。因此，這些優(yōu)選實施例能夠在后面的權利要求的范圍中改變。
權利要求
1.一種同步裝置，用于將接收機同步到通信系統(tǒng)的時序和載頻上，該裝置(10)包括a)檢測模塊(20)，用于在所述接收機收到的信號中檢測一組預定的可能同步模式，并且用于產(chǎn)生時序和結構信息，這些信息說明在所述收到的信號中出現(xiàn)了所述可能同步模式組中檢測到的一些同步模式；b)信道估計模塊(48)，用于從所述時序和結構信息導出不同接收信道的信道系數(shù)估計；以及c)確定模塊，用來基于所述導出的信道系數(shù)估計中預定的一些信道系數(shù)估計的比較，確定所述收到的信號的載頻偏移。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述可能的同步模式中的每一個都說明了一個對應的信號源(BTS1～BTS3)。
3.如權利要求1所述的裝置，其中所述檢測模塊(20)用于確定檢測到的同步模式和有關時間位置的一個序列號列表。
4.如權利要求3所述的裝置，其中所述檢測模塊(20)用于將所述列表傳送給反映所述時序和結構信息的系統(tǒng)矩陣。
5.如權利要求1所述的裝置，其中所述檢測模塊(20)用于檢測在高于預定電平的電平上收到的同步模式。
6.如權利要求1所述的裝置，其中所述檢測模塊(20)用于識別檢測到的同步模式的回波的出現(xiàn)。
7.如權利要求1所述的裝置，其中所述估計模塊(30)用于利用所述時序和結構信息，從檢測到的同步模式的預定部分導出預定數(shù)量的信道系數(shù)估計。
8.如權利要求7所述的裝置，其中所述估計模塊(30)用于分別從所述檢測到的同步模式中的第一半和第二半中導出兩個信道系數(shù)估計。
9.如權利要求1所述的裝置，其中所述確定模塊(40)用于確定多個預定信道系數(shù)估計的相關，并且確定這些相關結果之間的相位差。
10.如權利要求9所述的裝置，其中所述確定模塊(40)用于在確定所述相位差之前，針對所述收到的信號的預定數(shù)量的幀平均所述相關結果。
11.如權利要求1所述的裝置，其中所述裝置還包括開始檢測模塊(50～90)，用于在由所述估計模塊(30)導出的至少一個以前的信道系數(shù)估計的基礎上，檢測所述收到的信號中信道塊的開始。
12.如權利要求11所述的裝置，其中所述開始檢測模塊(50～90)用于將所述至少一個以前的信道系數(shù)估計和一個對應的當前信道系數(shù)估計進行相關處理。
13.如權利要求11所述的裝置，其中所述當前信道系數(shù)估計是從一個信道抽頭估計導出的，這一信道抽頭估計是從所述收到的信號的一幀里第一個時隙的中間訓練序列得到的。
14.如權利要求11所述的裝置，其中所述至少一個以前的信道系數(shù)估計是從對應的檢測到的對應同步模式的第一半得到的。
15.如權利要求11所述的裝置，其中所述開始檢測模塊包括相關累加器單元(60)，用于得到一種提高可靠性的擴展相關窗；最佳幀檢測模塊(80)，用于確定預定數(shù)量幀相位中最佳的幀相位；以及塊開始檢測模塊(70)，在位于所述預定最佳幀相位的條件下，用于利用同步相位序列進行基于門限的假設檢驗，從而能夠充分地減少虛警。
16.將接收機同步到通信系統(tǒng)的時序和載頻上的一種方法，該方法包括以下步驟a)在由所述接收機收到的信號中檢測一組預定的可能同步模式，b)產(chǎn)生時序和結構信息，說明在所述收到的信號中出現(xiàn)了所述預定組可能的同步模式中檢測到的一些同步模式；c)從所述時序和結構信息導出不同接收信道的信道系數(shù)估計；以及d)基于所述導出信道系數(shù)估計中預定的一些的比較，確定所述收到的信號的載頻偏移。
全文摘要
本發(fā)明涉及將接收機同步到通信系統(tǒng)的時序與載頻上的一種方法和裝置。在所述接收機收到的信號(r[k])中檢測一組預定的可能的同步模式，產(chǎn)生時序和結構信息(FT)說明在收到的信號中出現(xiàn)了預定組可能的同步模式中檢測到的那些。從所述時序和結構信息得到不同接收信道的信道系數(shù)估計(CCE)，并且基于導出的信道系數(shù)估計中預定的那些的比較，確定所述收到的信號的載頻偏移(FO)。所以，能夠?qū)⑿^(qū)間干擾考慮在內(nèi)，從而使所提出的同步方案能夠抑制它，或者實現(xiàn)另外的宏分集增益。由此得到非常魯棒的頻率估計結果，從而能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜利用率高，頻率重用因子等于1的蜂窩網(wǎng)絡部署。
文檔編號H04B1/707GK1856945SQ200480027391
公開日2006年11月1日 申請日期2004年9月14日 優(yōu)先權日2003年9月23日
發(fā)明者斯特凡·米勒-魏因富特納 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司