專利名稱：一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)通信技術(shù)，更確切地說是涉及一種包含有訓(xùn)練序列的碼分多址(CDMA)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中終端設(shè)備(UE)的小區(qū)初始搜索方法。
在任一數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)終端設(shè)備開機(jī)后，首先要進(jìn)行的是小區(qū)初始搜索。小區(qū)初始搜索的目的是選擇合適的工作頻點(diǎn)，并在該頻點(diǎn)上取得終端設(shè)備與基站的下行同步，如此，終端設(shè)備才能正確接收基站發(fā)送的信息。
此外，在實(shí)際的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于基站和終端設(shè)備彼此使用的是完全獨(dú)立的主時(shí)鐘，即使雙方工作在同一工作頻點(diǎn)上，相互之間也必然存在一個(gè)載波偏差(或稱頻差、頻偏)，如果終端設(shè)備在解調(diào)時(shí)不能實(shí)現(xiàn)相對(duì)準(zhǔn)確的載波偏差恢復(fù)(或稱校正、糾正)，那么基帶信號(hào)中將會(huì)保留有殘余載波分量，就會(huì)影響基帶信號(hào)的處理，導(dǎo)致誤碼的產(chǎn)生，終端設(shè)備就不可能正確接收基站的信息。
所以，對(duì)于數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)來說，終端設(shè)備都需通過小區(qū)初始搜索完成鎖定工作頻點(diǎn)；在鎖定的工作頻點(diǎn)上獲得與基站的下行同步；糾正載波頻差的步驟過程，然后終端設(shè)備才能正確接收基站信息。
當(dāng)然，在實(shí)際的小區(qū)初始搜索過程中，由于基站和終端設(shè)備的各自主時(shí)鐘都會(huì)隨著時(shí)間漂移，因此，還必須同時(shí)進(jìn)行載波頻差跟蹤。
在實(shí)際的碼分多址蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般都是通過導(dǎo)頻信道來完成下行同步的。傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)下行同步的方法是首先，鎖定在一個(gè)工作頻點(diǎn)上，然后對(duì)整幀接收數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)置的導(dǎo)頻序列(訓(xùn)練序列)求相關(guān)，不斷地滑動(dòng)求相關(guān)的位置直至相關(guān)峰值大于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，則表明在該工作頻點(diǎn)上完成了下行同步，相關(guān)峰值出現(xiàn)的位置表示終端設(shè)備的接收位置。
任何碼分多址蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中同步的完成都要進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，但是，傳統(tǒng)相關(guān)運(yùn)算方法的局限在于相關(guān)是在整幀數(shù)據(jù)上以每個(gè)碼片(chip)甚至以幾分之一個(gè)碼片的量級(jí)為基礎(chǔ)滑動(dòng)進(jìn)行的，因此運(yùn)算量非常大，需要很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間，而且是對(duì)整幀數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)操作，還增大了誤判的概率，尤其是在時(shí)分雙工碼分多址通信系統(tǒng)(TDD-CDMA)中，當(dāng)終端設(shè)備A附近恰好有正在通話的另一終端設(shè)備B時(shí)，由于距離的原因，使終端設(shè)備A接收到的終端設(shè)備B的功率會(huì)強(qiáng)于接收到的基站信號(hào)功率，從而導(dǎo)致在相關(guān)操作后因誤判出的相關(guān)峰值出現(xiàn)的位置不是終端設(shè)備真正的接收位置，而產(chǎn)生錯(cuò)誤的下行同步信息。
糾正載波頻差一般在數(shù)字解調(diào)器中進(jìn)行(一般情況下，存在一定的載波偏差不會(huì)影響下行同步，但會(huì)影響解調(diào)出來的信息)，傳統(tǒng)的方法是采用模擬鎖相環(huán)電路，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，缺點(diǎn)是性能與捕獲帶寬難以兼顧，對(duì)載波的抖動(dòng)比較敏感，且硬件電路過于復(fù)雜。
如中國(guó)專利97115151.2“擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中載波恢復(fù)和補(bǔ)償?shù)姆椒捌溲b置”提出了一種數(shù)字載頻的載波頻差校正方法，但由于該方法是在沒有噪聲和多徑干擾的信道模型下所作的最佳估計(jì)，并不適用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，對(duì)傳統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法作出改進(jìn)，即提出一種解決小區(qū)初始搜索中的下行同步方法和載波偏差校正方法，可使終端設(shè)備快速而準(zhǔn)確地完成與基站的下行同步和達(dá)到很好的載波偏差糾正效果。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，包括由終端設(shè)備選擇工作頻點(diǎn)，并在該頻點(diǎn)上取得和基站的下行同步；由終端設(shè)備跟蹤與基站間的載波偏差，并在數(shù)字解調(diào)器中糾正與基站間的載波偏差，其特征在于所述的取得和基站的下行同步包括
a．采用基于訓(xùn)練序列功率特征窗值的方法先判斷出下行訓(xùn)練序列時(shí)隙的一個(gè)范圍；b．在該范圍內(nèi)通過求接收數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列的相關(guān)獲得精確的終端設(shè)備接收位置；所述的在數(shù)字解調(diào)器中糾正與基站間的載波偏差包括a．用軟件估計(jì)載波偏差，并用判決反饋方法調(diào)整硬件；b．采用基于聯(lián)合檢測(cè)的載波偏差校正方法，消除多徑與多址干擾，將載波偏差糾正到基帶解調(diào)要求的范圍。
所述的基于訓(xùn)練序列功率特征窗值的方法包括a．在基站幀結(jié)構(gòu)中增加下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)中同步符號(hào)的發(fā)射功率，并且在該下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙中位于同步符號(hào)前、后的保護(hù)符號(hào)上沒有發(fā)射功率；b．終端設(shè)備在接收時(shí)首先搜尋下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)的功率特征窗值，在發(fā)現(xiàn)了同步符號(hào)的位置范圍后只在該位置附近作相關(guān)操作。
所述的搜尋下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)的功率特征窗值，以發(fā)現(xiàn)同步符號(hào)的位置范圍，包括終端設(shè)備首先鎖定一工作頻點(diǎn)，然后接收一幀完整的數(shù)據(jù)；計(jì)算下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)中每個(gè)同步符號(hào)的功率；在每個(gè)同步符號(hào)的位置上計(jì)算功率特征窗值；計(jì)算整幀數(shù)據(jù)的平均功率特征窗值；尋找整幀接收數(shù)據(jù)所有同步符號(hào)位置上功率特征窗值中的最小值；判斷平均功率特征窗值與最小功率特征窗值之比是否大于閾值，在平均功率特征窗值與最小功率特征窗值之比大于閾值時(shí)，該最小功率特征窗值的位置是下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)的起始位置；在該起始位置附近求相關(guān)獲得精確的接收起點(diǎn)，完成下行同步。
所述的計(jì)算每個(gè)同步符號(hào)的功率，是先假定接收時(shí)刻為一個(gè)同步符號(hào)的起點(diǎn)，將所有屬于這個(gè)符號(hào)的碼片按功率相加，即得到每一個(gè)同步符號(hào)的功率。
所述的在每個(gè)同步符號(hào)的位置上計(jì)算功率特征窗值，是在整幀接收數(shù)據(jù)上，按符號(hào)級(jí)別滑動(dòng)，在每個(gè)位置上按下述公式計(jì)算每個(gè)位置上的功率特征窗值R(i)，式中i代表實(shí)際的接收位置，P(k)代表每個(gè)符號(hào)的功率值，N與M是特征窗的參數(shù)，Ri=(Σk=ii+N-1P(k)+Σk=i+N+Mi+2N+M-1P(k))/Σk=i+Ni+N+M-1P(k)]]>所述的在每個(gè)同步符號(hào)的位置上計(jì)算功率特征窗值，是按照每個(gè)碼片的功率，在碼片級(jí)別上滑動(dòng)，在每個(gè)位置上計(jì)算功率特征窗值。
所述基于聯(lián)合檢測(cè)的載波偏差校正方法中用軟件估計(jì)載波偏差，并用判決反饋調(diào)整硬件，包括采用純軟件方法估計(jì)每幀數(shù)據(jù)的載波頻差；計(jì)算硬件調(diào)整值；用計(jì)算出的調(diào)整值調(diào)整數(shù)字解調(diào)器中的自動(dòng)頻率控制硬件。
所述的采用純軟件方法估計(jì)每幀數(shù)據(jù)的頻差，具體公式是Ae-jKa=1LΣL[I(i)+jQ(i)]*[I(i+K)+jQ(i+K)]*]]>式中α代表估計(jì)的頻差，I與Q是正交解調(diào)信號(hào)，L是統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度。
所述的計(jì)算硬件調(diào)整值即計(jì)算載波頻差調(diào)整值是采用下述公式，fa(n)=fe(n)*coefk(n)式中，fe(n)是對(duì)第n幀接收數(shù)據(jù)估計(jì)出的頻差值，調(diào)整系數(shù)coefk的范圍是0～1之間，選取原則是k較大時(shí)，則coefk較小。
所述的采用基于聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)消除多徑與多址干擾，將載波偏差糾正到基帶解調(diào)要求的范圍，包括在每幀中加入數(shù)據(jù)突發(fā)中的訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)，用于估計(jì)實(shí)際的信道響應(yīng)；終端設(shè)備利用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)消除多徑及多址干擾，并解調(diào)訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)附近的符號(hào)；利用這些符號(hào)中包含的載波頻差信息對(duì)硬件進(jìn)行自動(dòng)頻率控制調(diào)整。
所述的利用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)消除多徑及多址干擾，并解調(diào)訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)附近的符號(hào)進(jìn)一步包括采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)解調(diào)數(shù)據(jù)，得到訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)前面和后面的各P個(gè)符號(hào)，分別記作X(1)…X(P)和Y(1)…Y(P)，按公式Xi(n)=X(n)/Xj(n) Yi(n)=Y(n)/Yj(n)分別計(jì)算出頻偏的方向，其中Xj(n)=Yj(n)=±π/4,±3π/4，再通過公式Z=Σn=1PYi(n)/Xi(n)]]>獲得載波頻差方向；根據(jù)計(jì)算出的載波頻差方向，設(shè)定硬件自動(dòng)頻率控制的調(diào)整步長(zhǎng)；根據(jù)獲得的頻差方向，再以該一定的調(diào)整步長(zhǎng)調(diào)整硬件自動(dòng)頻率控制。
本發(fā)明的一種碼分多址移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，提出了一種在移動(dòng)通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)小區(qū)初始搜索的下行同步方法和基于聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)的載波偏差糾正方法，通過實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方法的若干操作步驟可以實(shí)現(xiàn)小區(qū)初始搜索。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)。


圖1是小區(qū)初始搜索過程框圖。
圖2是采用功率特征窗值方法時(shí)所要求的幀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是實(shí)現(xiàn)功率特征窗值方法的流程框圖。
圖4是載波頻差糾正方法中將初始較大頻差糾正到較小范圍的步驟流程框圖。
圖5是載波頻差糾正方法中將頻差糾正到基帶解調(diào)所要求的范圍內(nèi)的步驟流程框圖。
參見圖1，圖1所示是以TD-SCDMA系統(tǒng)(時(shí)分一同步碼分多址系統(tǒng))為例，說明了在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，小區(qū)初始搜索所包括的基本內(nèi)容。其中，步驟1是使用本發(fā)明的功率特征窗值法尋找下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)的大致位置范圍，并且確定工作頻點(diǎn)；步驟2中，在步驟1所確定的位置范圍內(nèi)通過慣用的求相關(guān)的方法搜尋準(zhǔn)確的接收位置，從而獲得下行同步；步驟3是采用本發(fā)明的基于聯(lián)合檢測(cè)(JD)的載波偏差校正方法開始進(jìn)行載波頻差恢復(fù)；在步驟4中即可監(jiān)聽廣播信道(BCCH)中的信息。
參見圖2，圖中所示是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明快速而準(zhǔn)確的下行同步時(shí)，采用功率特征窗值方法所要求的幀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)中定義了兩種訓(xùn)練序列獨(dú)立的下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)5和數(shù)據(jù)突發(fā)TD0……TDn,TU0……TUn中的中間碼(Midamble)，它們?cè)谛^(qū)初始搜索過程中均有不同的作用。圖中所示的導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)5占用一個(gè)獨(dú)立的時(shí)隙，包括N個(gè)GUARD(保護(hù))符號(hào)，M個(gè)SYNC(同步)符號(hào)，和又N個(gè)GUARD(保護(hù))符號(hào)，中間碼(Midamble)的前后是P個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)(Data Symbol)，共同占用一個(gè)獨(dú)立時(shí)隙。SYNC(同步)符號(hào)是從一組正交碼中挑選出的一個(gè)碼，可以通過求相關(guān)的方法找到這個(gè)碼，但必須要在整幀數(shù)據(jù)和對(duì)這一組正交碼進(jìn)行操作，運(yùn)算量很大。
在本發(fā)明的下行同步方法中，讓基站提高導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)5中SYNC(同步)符號(hào)的發(fā)射功率，但在GUARD(保護(hù))符號(hào)上沒有發(fā)射功率，這樣在終端設(shè)備接收時(shí)，就可以首先搜尋下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)的功率特征窗值，并在發(fā)現(xiàn)了SYNC(同步)符號(hào)的大致位置范圍后，就只在該位置范圍附近進(jìn)行相關(guān)操作，這樣就可大大縮短下行同步時(shí)間，并且減少誤判的概率。
參見圖3，圖中示出采用本發(fā)明的功率特征窗值法搜索下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)大致位置范圍的過程。是以TD-SCDMA系統(tǒng)為例說明利用功率特征窗值法搜索下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)的過程。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，保護(hù)符號(hào)N=2，同步符號(hào)M=4，每一幀數(shù)據(jù)時(shí)長(zhǎng)為5ms。
步驟6，終端設(shè)備首先鎖定一工作頻點(diǎn)，該頻點(diǎn)應(yīng)是移動(dòng)通信系統(tǒng)可能的頻點(diǎn)，然后接收一幀完整的數(shù)據(jù)(如5+Δms)；步驟7，計(jì)算每個(gè)符號(hào)(SYMBOL)的功率P，即先假定接收時(shí)刻為一個(gè)符號(hào)的起點(diǎn)，將所有屬于這個(gè)符號(hào)的碼片按功率相加，得到每一個(gè)符號(hào)的功率，雖然，實(shí)際的接收時(shí)刻不會(huì)正好是一個(gè)符號(hào)的起點(diǎn)，但是采用功率特征窗值方法的目的是要獲得同步符號(hào)(SYNC)的大致位置范圍，因此，并不會(huì)對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生較大影響。
下述公式(1)中，Ri是每個(gè)位置上的功率特征窗值，i代表實(shí)際的接收位置，P(k)代表每個(gè)符號(hào)的功率值，M和N是特征窗形狀的參數(shù)，Ri=(Σk=ii+N-1P(k)+Σk=i+N+Mi+2N+M-1P(k))/Σk=i+Ni+N+M-1P(k)----···(1)]]>步驟8，在每個(gè)符號(hào)的位置上計(jì)算特征窗值(比)，在整幀接收數(shù)據(jù)上，按照符號(hào)級(jí)別滑動(dòng)，在每個(gè)位置上對(duì)應(yīng)TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)N=2,M=4，并按照公式((Pi+Pi+1)+(Pi+6+Pi+7))/(Pi+2+Pi+3+Pi+4+Pi+5)計(jì)算功率特征窗值。實(shí)際上，也可以不需要得到每一個(gè)符號(hào)的功率，而按照每個(gè)碼片(CHIP)的功率，在碼片級(jí)別上滑動(dòng)，這樣，可以獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)果，但代價(jià)是運(yùn)算量增大。步驟9，計(jì)算整幀數(shù)據(jù)的平均特征窗值比Raver；Raver=Σi=1QR(i)]]>，式中R(i)是每個(gè)接收位置上的特征窗值，Q代表整幀數(shù)據(jù)所包含的接收位置個(gè)數(shù)。
步驟10，尋找整幀接收數(shù)據(jù)所有特征窗值中的最小值Rmin,Rmin=min(R(i))，并且計(jì)算Raver/Rmin平均特征窗值/最小特征窗值是否遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于閾值，如果沒有大于閾值說明沒有找到下行序列時(shí)隙(DwPTS)，如果超過了閾值，則認(rèn)為此最小特征窗值的位置表明了下行序列時(shí)隙(DwPTS)的起始位置；然后就可從獲得的下行序列時(shí)隙(DwPTS)的起始位置附近求相關(guān)，獲得精確接收起點(diǎn)，完成下行同步。
本發(fā)明中，實(shí)現(xiàn)載波偏差糾正的方法分兩大步進(jìn)行，分別由圖4、圖5的流程示出。其中，由附圖4介紹了載波頻差糾正中第一大步的實(shí)現(xiàn)過程，首先采用軟件估計(jì)頻差，并引入判決反饋調(diào)整硬件機(jī)制，將頻差從初始較大的值恢復(fù)到一個(gè)較小的范圍。例如，當(dāng)使用的晶振精度為3ppm，工作頻段在2G左右，則可認(rèn)為初始值在6KHz左右。由附圖5介紹了載波頻差糾正中第二大步的實(shí)現(xiàn)過程，主要包括采用基于聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)的方法，在消除了多徑以及多址干擾的情況下，將這個(gè)較小的頻差范圍(例如1KHz左右)糾正到基帶解調(diào)的要求范圍以內(nèi)，可以得到更加精確的頻差信息來指導(dǎo)硬件調(diào)整。
參見圖4，采用軟件估計(jì)頻差的方法，并且加入判決反饋對(duì)硬件進(jìn)行自動(dòng)頻率控制(AFC)，將頻差從初始較大值糾正到一個(gè)比較小的范圍內(nèi)。
采用軟件估計(jì)頻差是純軟件補(bǔ)償，如果只采用這一方法不涉及對(duì)硬件的調(diào)整，勢(shì)必要求每次估值的準(zhǔn)確性，此外，在無線信道的條件下該方法也不是一個(gè)無偏估計(jì)，所以完全依靠純軟件補(bǔ)償?shù)男Ч麑⒉粫?huì)很好。另一方面，在無線信道條件下，該方法得到的估值雖不很準(zhǔn)確，但是，它所估計(jì)出的頻差方向，尤其在取多幀平均的情況下，也仍然是可信的。這樣，我們就可以利用它來指導(dǎo)對(duì)硬件AFC的調(diào)整，滿足第一大步的要求。具體步驟如下在步驟11接收一幀數(shù)據(jù)開始之前，先設(shè)幀數(shù)n=0；步驟12，利用公式(2)采用純軟件方法估計(jì)每幀數(shù)據(jù)的頻差，具體公式如下Ae-jka=1LΣL[I(i)+jQ(i)]*[I(i+K)+jQ(i+K)]*······(2)]]>式中α代表估計(jì)的頻差，I與Q是正交解調(diào)信號(hào)，L是統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度。
步驟13，利用公式(3)計(jì)算載波頻差調(diào)整值，即計(jì)算硬件調(diào)整值；fa(n)=fe(n)*coefk(n)……(3)式中，fe(n)是對(duì)第n幀接收數(shù)據(jù)估計(jì)出的頻差值即α，調(diào)整系數(shù)coefk的范圍是0～1之間，選取原則是k較大時(shí)，則coefk較小。例如，可以按照先后順序?qū)⒁粠邮諗?shù)據(jù)分成k1,k2,…,kn段，則當(dāng)k1＜k2＜…＜kn時(shí)，coefk1＞coefk2＞…＞coefkn步驟14，按照計(jì)算出的硬件調(diào)整值調(diào)整硬件自動(dòng)頻率控制(AFC)，并讓n=n+1，判斷n＞Q？，并在n不大于Q(Q是預(yù)先設(shè)置的調(diào)整的幀數(shù))時(shí)重復(fù)執(zhí)行步驟11至步驟14，直至n＞Q時(shí)則完成利用中間碼(Midamble)達(dá)到更高頻率精度的目的。
實(shí)際過程中，每一幀數(shù)據(jù)也可以不都反饋，而采用多幀反饋的方法。此處的反饋體現(xiàn)在軟件與硬件的相互調(diào)整上，即首先用軟件計(jì)算頻差值，然后指導(dǎo)硬件調(diào)整，硬件調(diào)整后再進(jìn)行軟件估計(jì)頻偏，不斷地重復(fù)此過程直至達(dá)到預(yù)設(shè)的次數(shù)。
參見圖5，采用基于聯(lián)合檢測(cè)的方法將較小的頻差糾正到基帶解調(diào)可以容忍的范圍以內(nèi)。在TD-SCDMA系統(tǒng)中采用聯(lián)合檢測(cè)(JD)技術(shù)，在每幀中加入訓(xùn)練序列(中間碼(Midamble)，可以用來估計(jì)實(shí)際的信道響應(yīng)。這樣，終端可以利用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)消除多徑以及多址干擾，并且解調(diào)訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)附近的數(shù)據(jù)符號(hào)(Data Symbol)，利用這些符號(hào)中包含的頻差信息來指導(dǎo)硬件進(jìn)行自動(dòng)頻率控制(AFC)調(diào)整。具體步驟如下步驟15，接收m幀數(shù)據(jù)；步驟16，采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)解調(diào)數(shù)據(jù)，即解調(diào)訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)附近的符號(hào)(Data Symbol)，得到訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)前面和后面的各P個(gè)符號(hào)(Symbol)，分別記作X(1)…X(P)和Y(1)…Y(P)。
步驟17，利用公式(4)對(duì)m幀數(shù)據(jù)中訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)前面和后面的各P個(gè)符號(hào)(Symbol)分別計(jì)算出頻偏的方向；Xi(n)=X(n)/Xj(n)Yi(n)=Y(n)/Yj(n)……(4)其中Xj(n)=Yj(n)=±π/4,±3π/4,]]>再通過公式(5)獲得載波頻差方向Z=Σn=1PYi(n)/Xi(n)------······(5)]]>步驟18，根據(jù)計(jì)算出的頻差方向，設(shè)定硬件自動(dòng)頻率控制(AFC)的調(diào)整步長(zhǎng)(STEP Hz)；步驟19，根據(jù)步驟17獲得的頻差方向，再以該一定的步長(zhǎng)(STEP Hz)調(diào)整硬件AFC。
可重復(fù)執(zhí)行步驟13至15。隨著糾正后頻差的不斷減小，訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)附近的符號(hào)(Data Symbol)可以再多取一些，這樣可以獲得較多的頻差信息，同時(shí)調(diào)整硬件AFC時(shí)的步長(zhǎng)(STEP Hz)也可以逐漸減小。
雖然，本發(fā)明的下行同步方法和載波偏差校正方法是為基于中國(guó)無線通信標(biāo)準(zhǔn)組(CWTS)所提出并已成為國(guó)際上IMT-2000無線傳輸技術(shù)(RTT)之一的TD-SCDMA系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，但是通過適當(dāng)?shù)男薷耐耆梢杂迷谄渌臄?shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1．一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，包括由終端設(shè)備選擇工作頻點(diǎn)，并在該頻點(diǎn)上取得和基站的下行同步；由終端設(shè)備跟蹤與基站間的載波偏差，并在數(shù)字解調(diào)器中糾正與基站間的載波偏差，其特征在于所述的取得和基站的下行同步包括a．采用基于訓(xùn)練序列功率特征窗值的方法先判斷出下行訓(xùn)練序列時(shí)隙的一個(gè)范圍；b．在該范圍內(nèi)通過求接收數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列的相關(guān)獲得精確的終端設(shè)備接收位置；所述的在數(shù)字解調(diào)器中糾正與基站間的載波偏差包括a．用軟件估計(jì)載波偏差，并用判決反饋方法調(diào)整硬件；b．采用基于聯(lián)合檢測(cè)的載波偏差校正方法，消除多徑與多址干擾，將載波偏差糾正到基帶解調(diào)要求的范圍。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的基于訓(xùn)練序列功率特征窗值的方法包括a．在基站幀結(jié)構(gòu)中增加下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)中同步符號(hào)的發(fā)射功率，并且在該下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙中位于同步符號(hào)前、后的保護(hù)符號(hào)上沒有發(fā)射功率；b．終端設(shè)備在接收時(shí)首先搜尋下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)的功率特征窗值，在發(fā)現(xiàn)了同步符號(hào)的位置范圍后只在該位置附近作相關(guān)操作。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的搜尋下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)的功率特征窗值，以發(fā)現(xiàn)同步符號(hào)的位置范圍，包括終端設(shè)備首先鎖定一工作頻點(diǎn)，然后接收一幀完整的數(shù)據(jù)；計(jì)算下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)中每個(gè)同步符號(hào)的功率；在每個(gè)同步符號(hào)的位置上計(jì)算功率特征窗值；計(jì)算整幀數(shù)據(jù)的平均功率特征窗值；尋找整幀接收數(shù)據(jù)所有同步符號(hào)位置上功率特征窗值中的最小值；判斷平均功率特征窗值與最小功率特征窗值之比是否大于閾值，在平均功率特征窗值與最小功率特征窗值之比大于閾值時(shí)，該最小功率特征窗值的位置是下行導(dǎo)頻序列時(shí)隙(DwPTS)的起始位置；在該起始位置附近求相關(guān)獲得精確的接收起點(diǎn)，完成下行同步。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的計(jì)算每個(gè)同步符號(hào)的功率，是先假定接收時(shí)刻為一個(gè)同步符號(hào)的起點(diǎn)，將所有屬于這個(gè)符號(hào)的碼片按功率相加，即得到每一個(gè)同步符號(hào)的功率。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的在每個(gè)同步符號(hào)的位置上計(jì)算功率特征窗值，是在整幀接收數(shù)據(jù)上，按符號(hào)級(jí)別滑動(dòng)，在每個(gè)位置上按下述公式計(jì)算每個(gè)位置上的功率特征窗值R(i)，式中i代表實(shí)際的接收位置，P(k)代表每個(gè)符號(hào)的功率值，N與M是特征窗的參數(shù)，Ri=(Σk=ii+N-1P(k)+Σk=i+N+Mi+2N+M-1P(k))/Σk=i+Ni+N+M-1P(k)]]>
6．根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的在每個(gè)同步符號(hào)的位置上計(jì)算功率特征窗值，是按照每個(gè)碼片的功率，在碼片級(jí)別上滑動(dòng)，在每個(gè)位置上計(jì)算功率特征窗值。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的基于聯(lián)合檢測(cè)的載波偏差校正方法中用軟件估計(jì)載波偏差，并用判決反饋調(diào)整硬件，包括采用純軟件方法估計(jì)每幀數(shù)據(jù)的載波頻差；計(jì)算硬件調(diào)整值；用計(jì)算出的調(diào)整值調(diào)整數(shù)字解調(diào)器中的自動(dòng)頻率控制硬件。
8．根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的采用純軟件方法估計(jì)每幀數(shù)據(jù)的頻差是采用公式Ae-jka=1LΣL[I(i)+jQ(i)]*[I(i+K)+jQ(i+K)]*]]>式中α代表估計(jì)的頻差，I與Q是正交解調(diào)信號(hào)，L是統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度。
9．根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的計(jì)算硬件調(diào)整值是采用公式fa(n)=fe(n)*coefk(n)，式中fe(n)是對(duì)第n幀接收數(shù)據(jù)估計(jì)出的頻差值，調(diào)整系數(shù)coefk的范圍是0～1之間，k較大時(shí)，則coefk較小。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的采用基于聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)消除多徑與多址干擾，將載波偏差糾正到基帶解調(diào)要求的范圍，包括在每幀中加入數(shù)據(jù)突發(fā)中的訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)，用于估計(jì)實(shí)際的信道響應(yīng)；終端設(shè)備利用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)消除多徑及多址干擾，并解調(diào)訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)附近的符號(hào)；利用這些符號(hào)中包含的載波頻差信息對(duì)硬件進(jìn)行自動(dòng)頻率控制調(diào)整。
11．根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法，其特征在于所述的利用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)消除多徑及多址干擾，并解調(diào)訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)附近的符號(hào)進(jìn)一步包括采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)解調(diào)數(shù)據(jù)，得到訓(xùn)練序列中間碼(Midamble)前面和后面的各P個(gè)符號(hào)，分別記作X(1)…X(P)和Y(1)…Y(P)，按公式Xi(n)=X(n)/Xj(n)Yi(n)=Y(n)/Yj(n)分別計(jì)算出頻偏的方向，其中Xj(n)=Yj(n)=±π/4,±3π/4，再通過公式Z=Σn=1PYi(n)/Xi(n)]]>獲得載波頻差方向；根據(jù)計(jì)算出的載波頻差方向，設(shè)定硬件自動(dòng)頻率控制的調(diào)整步長(zhǎng)；根據(jù)獲得的頻差方向，再以該一定的調(diào)整步長(zhǎng)調(diào)整硬件自動(dòng)頻率控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索方法,包括終端在選擇工作頻點(diǎn)后取得和基站的下行同步;在數(shù)字解調(diào)器中糾正與基站間的載波偏差。其下行同步包括采用基于訓(xùn)練序列功率特征窗值的方法判斷出下行訓(xùn)練序列時(shí)隙的一個(gè)范圍;在該范圍內(nèi)通過求接收數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列的相關(guān)獲得精確的終端接收位置。其糾正與基站間的載波偏差包括用軟件估計(jì)載波偏差,并用判決反饋方法調(diào)整硬件和采用基于聯(lián)合檢測(cè)的載波偏差校正方法。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1315808SQ00103548
公開日2001年10月3日 申請(qǐng)日期2000年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月27日
發(fā)明者李峰, 徐鐵鑄, 何毓嵩, 冉曉龍 申請(qǐng)人:信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院