专利名称：时分多址型电信系统中接收机与基站的同步的制作方法
技术领域：
本发明涉及TDMA(时分多址)型的电信系统中接收机与基站同步的方法。
本发明还涉及包含同步装置的接收机，在TDMA型的电信系统中，所述同步装置使所述接收机与基站同步。
最后，本发明还涉及包括至少一个接收机和至少一个基站的TDMA型的电信系统。
本发明有许多应用，特别是在无线数字电信系统中，例如DECT(泛欧数字无绳电话)型的电信系统，而且应用在GSM(全球移动通信系统)型的移动无线电通信系统中。
依照本发明的电信系统使用TDMA帧。每帧为多个时隙的复用。例如，在DECT系统中，每个帧持续时间为10毫秒且包含24个长度均为480位的时隙。基站(B1)的时基与接收机(B2)的时基开始时是不同步的，如
图1所示，接收的TDMA帧的时隙(x)相对于发射的TDMA帧的相应时隙(y)在时间上偏移。
为了将接收机的时基对准作为基准的基站时基，该系统的基站每帧至少一次地在信道上发送同步消息。信道为该系统的工作频率和时隙的组合，DECT型的系统通常使用10个频率。DECT系统的同步消息的结构由图2中例子给出，这个消息包括下列字段长为16位的前置码PRE，长同样为16位的同步字SYNC，包含一个校验字CRC且总长为64位的字段A。
当这样的一个同步消息被检测到并且当此消息中含有可被该接收机识别的基站标识符时，同步是可能的。
各种各样的同步方法已经被用于TDMA型的电信系统，例如在英国专利说明书GB 2 286 949A中公开的那些方法。这样的同步方法使得接收机在检测到具有与图2所示消息不同结构的同步消息时就与基站同步。在引述的先有技术中，TDMA帧的每个时隙实际上包含同步字的一部分，而且只要尚未接收到整个TDMA帧，就无法检测到完整的同步字。
在此讨论的电信系统中，同步字位于发送的TDMA帧的单个时隙中，结果不能应用先有技术的方法。
本发明的目的是通过提出一种可靠和有效的同步方法来解决所述问题，其中所述方法适应于在此讨论的电信系统的同步消息结构。
为此，本发明提出的同步方法包括将基站发送的TDMA帧存储到接收机的m个时隙中的步骤，并行计算接收机时隙内容的一部分与同步消息的至少一部分的相关积的相关步骤，一旦在所述接收机某个时隙中发现含有该接收机可识别的基站标识符的同步消息就中断相关步骤并且确定该同步消息在所述时隙中的位置的监控步骤，基于所述同步消息在接收机的时隙中位置的确定而使所述接收机与基站同步的步骤。
由于对不同时隙的并行扫描，这样的同步消息是可靠和有效的，特别是在有多个基站和多个接收机的干扰环境中。
本发明还提出一种同步方法，其中监控步骤接收n个连续子步骤中相关窗口CW内的相关步骤的结果，n严格地大于1，相关窗口的宽度大于某个参考值，所述参考值等于一个时隙总位数被n除的比值的取整值，并且在每个子步骤中，接收机时隙内容被移位于所述参考值的左边。
这提高了所述方法的有效性，所述方法能使整个时隙被扫描到。
最后，本发明涉及可利用所述方法实现的接收机并涉及包括至少一个这样的接收机的TDMA型的电信系统。
这些以及其它更详细的方面将通过下面参照附图对作为无限制性例子给出的本发明的多个实施例的描述而变得一清二楚，附图中图1示出接收机与基站的时基失同步，图2示出在TDMA型的电信系统中的同步消息的结构，图3示意性示出依照本发明的含有同步装置的接收机，图4示出采用在TDMA帧的两个区间中扫描TDMA帧的方法的以下描述涉及DECT型的电信系统。然而，本领域的技术人员将明白所提出的同步方法也可应用于任何其它的TDMA型同步电信系统。
依照本发明的同步方法能使接收机查找基站并将其时基对准所述基站时基。为此，所述接收机含有包括下列部件的同步装置，图3示意性示出所述部件。
首先，频率合成器SYNT被编程至该电信系统的其中一个工作频率。为执行依照本发明的方法，合成器工作在闭环状态。由此，在至少等于一个帧持续时间的时间段内频率接收保持稳定。
该接收机的存储部件STO有m个用于收发信息而此处用于接收的存储单元(对于DECT系统，m=24)。这些存储单元，也当作是接收机的时隙，是例如寄存器REG1至REGm并能使由基站发送的TDMA帧被存储下来。
相关部件接着并行计算接收机时隙内容的一部分与同步消息的至少一部分的相关积。在最佳实施例中，该同步消息的所述部分相当于同步字SYNC，对于DECT系统其长为16位，在本例中其被存于一个存储器MEM中。
监控部分控制相关部件，并且一旦在接收机的某个时隙中检测到含有同步字SYNC的同步消息就中断所述的相关部件。这些监控部件接着验证对于DECT系统其长为64位且跟在同步字之后的字段A是否含有一个校验字CRC以及接收机可识别的基站标识符。如果没有发现包括这三个要素(同步字、校验字和一个可识别的基站标识符)的同步消息，则合成器将被程序设置在一个新频率上，且所述同步方法一直进行直至找到一个正确的基站。在最佳实施例中，这些频率按升序被扫描，但也可按其它顺序扫描。当发现基站时，监控部件确定同步消息在接收机时隙中的位置。
同步部件则将该接收机的时基按相应于所述位置的位数移位以便对准基站时基。
在最佳实施例中，监控部件和同步部件由控制器CONT来实现。这个控制器例如是Philips控制器PCD801X。通过这种装置，接收机的时基可以按一位移位且同步消息在接收机时隙中的位置可确定下来。在最佳实施例中，控制器使用一个相关窗口CW。当在寄存器REG1至REGm的其中之一检测到同步字且其在相关窗口CW内时，在同步字最后一位之后的64位被控制器处理。
相关窗口CW可从接收机时隙的位32开始开启，与位于位0至位31的前置码和同步字对应。在一个时隙含有480位的情况下，它应该在位416之前结束，接收机应该能够读取整个64位的字段A，以确知所述字段内容有效。
如果同步消息的字段A被分在接收机的两个时隙(x-1和x)中(参见图4)，接收机将无法用上述相关窗口检测所述消息。为克服这个问题，采用在两个区间内扫描的方法。在第一个区间SL1中，接收机每个时隙仅有一半被扫描。这是借助于从位32开启至位272结束的相关窗口CW来完成的。实际上，为容许接收机时基可能的漂移，有些附加位被增加到相关窗口CW的上限，如图4所示。如果没有发现包含所述三个关键要素的同步消息，控制器将寄存器的内容左移等于半个时隙的长度，在本例中即240位。既然相关窗口的位置保持不变，则由此获得的接收机新时隙的一半在第二个区间SL2中被扫描。这个方法由此能将TDMA帧整个扫描到。
在通常条件下，所述方法用宽度等于480除以n的商的整数值再加上一些附加位的相关窗口CW作n次连续扫描。如果未发现含有所述三个关键要素的同步消息，控制器将寄存器的内容左移等于480除以n的商的整数值的长度，直到获得有效的同步消息或完成对TDMA帧的扫描。
目前用于DECT型电信系统中的同步方法对不同时隙中的同步消息进行搜索，它是在不同的信道中(DECT系统中有240个)依次完成的。有两种可能的搜索方式或者通过依次扫描在接收机附近按测到的功率值降序排列的信道，或者通过对可能的不同工作频率依次扫描时隙。
一方面，既然顺序频率扫描方式要很长时间，特别是如果基站用最后扫描的频率发送同步消息，使用依照本发明的方法能使达到同步所需搜索时间减少。另一方面，依照本发明的同步方法与信道扫描方式相比有更好的可靠性。实际上，当执行完功率测量后对含有同步消息的接收机时隙检测太久时，接收机时基与基站时基之间产生移位，在干扰的环境中同步可能失败。而且，在这两种顺序扫描方式下，每当发现同步消息时，接收机的时基可能被强加到基站的推测的时基上。然而，如果所述消息未包含基站的正确标识，则时基必须被恢复，这就延长了搜索时间。
图5是表示依照本发明的同步方法应用于接收机时隙的一部分的同步方法的流程图。所述流程图P1包括下列步骤和测试·首先，开始搜索接收机与基站之间的同步(初始状态S1)。
·接下来是部分时隙的内容与同步字SYNC间的相关步骤(A1)。
·对相关步骤的结果作检测T1。如果在相关窗口CW内检测到同步字SYNC(Y)，则控制器对跟在同步字之后并对应于字段A的接收机时隙的64位执行处理步骤(A2)；如果未检测到同步字SYNC(N)，则执行测试T5。
·然后对比较步骤的结果执行测试T2。如果在处理步骤中发现校验字CRC(Y)，则执行测试T3；如果未发现校验字CRC(N)，则执行测试T6。
·测试T3验证字段A是否含有基站标识符。如果是(Y)，则执行测试T4；如果不是(N)，则在测试T3后是等待新帧载入的步骤(A3)。当新帧被载入后，所述同步方法从相关步骤(A1)重新开始。
·测试T4检查基站标识符的有效性。如果所述标识可被接收机识别(Y)，则执行同步步骤(A4)，控制器判定同步消息在接收机时隙中的位置并因而将时基移位以使其对准基站时基；如果不是这样(N)，则执行减小相关窗口大小的步骤(A5)。相关窗口的下限变成等于z，其中z是严格地大于在接收机时隙中确定的同步字最后位数的整数，因而，在装载下一帧的过程中(A3)，所述方法能使接收机时隙剩下的部分被扫描到，其中，可在相关窗口内检测到现在与含有可被接收机识别的基站标识符的同步消息相对应的另一个同步字。
·测试T5能使在同步字和一部分接收机时隙的内容间的多个相关测试得以执行，该测试的执行是为了避免可能出错的风险。如果约定的测试数量达到了(Y)，则对于所考虑的时隙部分，所述同步方法暂停(中间状态S2)；如果不是这样(N)，则所述方法在装载新帧(A3)之后从开头(A1)重新开始。
·测试T6在检验字CRC和字段A的内容之间作数次比较。如果几次测试结果都不成功(Y)，为了在装载入下一帧后扫描剩下的时隙部分，相关窗口被减小(A5)；如果不是这样，则用不变的相关窗口扫描下一帧。
·一旦达到同步(A4)，所述同步方法结束(最终状态S3)，并且用于接收机时隙的23个其它部分的测试不再继续。
在最佳实施例中，为了进行下一步测试，相关结果应为最大值；否则，要执行大量的测试。在另一个实施例中，还容许例如一或两个单位的相关结果中的错误，以便限制执行的测试的次数。
图6是表示依照本发明的同步方法扫描n个时间间隔的TDMA帧和频率扫描的处理过程的流程图P2。
·首先，开始搜索接收机与基站之间同步(初始状态S10)，例如通过接通接收机开始搜索。
·随后是为定义初始接收频率而对频率合成器SYNT进行的编程步骤(A10)。
·对关于24个时隙部分与基站的同步所作搜索的状态进行测试T10。如果这些部分中的一个达到其最终状态S3(Y)，则结束扫描处理过程(S11)。
·在相反情况下(N)，执行测试T11以检查接收机所有时隙部分是否均已达中间状态S2，后者对应于在相关窗口内没有检测到同步字的情况。如果是这样(Y)，则执行测试T12；如果不是(N)，则扫描过程返回测试T10。
·测试T12涉及扫描子步骤的数量，一个TMDA帧在n个连续的扫描子步骤中被扫描。如果所述数量等于n(Y)，即如果整个帧已被扫描，则扫描过程从头开始，并且测试一个新频率(A10)。
·在相反情况下(N)，由控制器进行对寄存器内容移位的步骤(A11)，每次移位量等于480除以n的商的整数值，且扫描过程返回测试T10。
要指出的是“包含(包括)”一词的使用不排除出现与权利要求中定义的那些不同的任何步骤或元件。
权利要求
1．一种在TDMA型的电信系统中接收机与基站同步的方法，所述方法包括-将所述基站发送的TDMA帧存储在所述接收机的m个时隙中的步骤，-并行计算所述接收机时隙内容的一部分与同步消息的至少一部分的相关积的相关步骤，-在所述接收机某一时隙中一发现含有所述接收机可识别的基站标识符的同步消息就中断所述相关步骤并且确定所述同步消息在所述时隙中的位置的监控步骤，-基于所述同步消息在所述接收机的所述时隙中位置的确定而使所述接收机与所述基站同步的步骤。
2．权利要求1的同步方法，其特征在于所述存储和相关步骤对于不同频率值是重复执行的直至含有所述接收机可识别的基站标识符的所述同步消息被所述监控步骤确定。
3．权利要求1的同步方法，其特征在于所述监控步骤在n个连续子步骤中接收相关窗口CW内所述相关步骤的结果，n严格地大于1，所述相关窗口的宽度大于一个参考值，该参考值等于时隙的总位数除以n的比值取整的整数，以及所述接收机的所述时隙内容在每个子步骤中被移位到所述参考值左边。
4．权利要求1的同步方法，其特征在于所述监控步骤接收相关窗口内相关步骤的结果，所述相关窗口从所述接收机的某时隙的某位、即所述同步消息中所述同步字的最后一位之后开始至所述接收机同一时隙某位之前结束，其位数相当于时隙总位数与包含所述基站标识符的字段的位数之间的差值。
5．权利要求3和4中任何一个的同步方法，其特征在于包括减小所述相关窗口的步骤，所述相关窗口从这样的位开始，该位的位数严格地大于在接收机时隙中先前的无效同步消息的同步字的最后位数。
6．一种接收机，它包括能使TDMA型电信系统中所述接收机与基站同步的同步装置，所述同步装置包括-部件STO，用于将所述基站发送的各TDMA帧存储于m个存储单元中，-相关部件COR，它并行计算在所述m个存储单元中时隙内容的一部分与同步消息的至少一部分的相关积，-控制器CONT，它在某个存储单元中一发现含有所述接收机可识别的基站标识符的同步消息时立即中断所述相关部分的计算并确定所述同步消息在所述存储单元中的位置以便使所述接收机与所述基站同步。
7．权利要求6的接收机，其特征在于包括频率合成器SYNT，后者可被编程至所述电信系统的不同工作频率，并且其控制器如果在所述接收机存储单元中未发现含有所述接收机可识别的同步消息就设置一个新频率。
8．权利要求7的接收机，其特征在于所述频率合成器工作在闭环状态以便确保在至少等于一个帧的持续时间的一段时间内接收频率的稳定性。
9．一种TDMA型电信系统，它包括至少一个权利要求6的接收机和至少一个基站。
全文摘要
本发明描述一种能使接收机将其时基对准基站的时基的同步方法和装置。该装置包括频率合成器,存储部件STO,相关部件COR和控制器CONT。频率合成器被编程到所述系统工作频率之一;存储部件STO包括m个存贮单元REG1至REGm并能存储由基站发送的TDMA帧;相关部件COR并行计算存贮单元内容的一部分与含有同步字SYNC的同步消息的一部分的相关积;控制器CONT一发现含有可被接收机识别的基站标识符的同步消息就中断相关部件,并且基于确定同步消息在接收机存贮单元中的位置而确保接收机与基站的同步。在失败的情况下,本同步方法会以新的频率重新开始,直至获得可被接收机识别的基站标识符。
文档编号H04W56/00GK1304231SQ01103028
公开日2001年7月18日 申请日期2001年1月8日 优先权日2000年1月11日
发明者A·塔维尔德特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司