专利名称：用于w－cdma的单元搜寻方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种用于分码多任务接取系统(code divisionmultiple access，CDMA)的单元搜寻方法及装置，更特别有关于一种用于宽频分码多任务接取(wideband code division multiple access，W-CDMA)系统的单元搜寻方法及装置，该方法及装置能降低系统中取样频率偏移的效应(the effect of clock offset)。
在一分码多任务接取的单元式系统中，被用户装置(userequipment，UE)作为搜寻最佳单元的方法系被称为“单元搜寻”(cellsearch)。快速的单元搜寻非常重要，为了减少该用户装置开机延迟时间(switched-on delay)(初始搜寻)、增加待机(standby time)(闲置状态搜寻)及在换手(handover)(动作状态搜寻，active mode search)保持良好的通讯连结品质。
见于颁给Shou等人的美国专利号码第6,038,250号，其标题为“初始化同步方法及直接序列型的分码多任务接取中继台异步单元系统的接收器”(Initial Synchronization Method And Receiver for DS-CDMAInter Base Station Asynchronous Cellular System)提出一使用初始化同步方法于高速被搜寻的单元及一接收器用于直接序列型的分码多任务接取中继台异步单元系统。一基频带接受讯号被输入至一匹配滤波器且相关于一展频码，该展频码由展频码产生器提供。一讯号电功率计算器计算匹配滤波器的相关输出的电功率，且输出该结果至长码同步时程决定器(long code synchronization timing determiner)、门栏值计算器(threshold value calculator)及长码验证器(long code identifier)。于初始单元搜寻期间，该展频码产生器输出一短码，该短码共同于每一基地台的控制信道。长码同步时程已被决定后，每一组成一部分合成展频码序列的N码片的码片相继被置换与输出。
见于颁给Nystrom等人的美国专利号码第6,185,244号，其标题为“单元搜寻于分码多任务接取通讯系统”(Cell searching in a CDMAcommunications system)，于单元搜寻于分码多任务接取通讯系统期间，更有效率的编码计划需要一长码及码框时程。一个具有MQ列(MQ-ary)码字长度的码集合，其中该码字包含来自一Q短码的集合，该码集合定义至特定的特性。该被满足的初始特性为该码字无循环性飘移因而产生一有效的码字；其它的被满足的特性为于长码讯息与有效的码字之间，具有一对一应称(mapping)，且该编码器将可发现出现在干扰与噪声的随机移动(因而发现码框时程)与该传输的码字(即，相关于长码表示讯息(long code indication message))，具有某些程度上的精确与合理的复杂度。
见于颁给Kim等人的美国专利号码第6,289,007号，其标题为“一个在异步分码多任务接取行动通讯系统的获得搜寻单元基地台的方法”(Method for Acquiring A Cell Site Station in Asynchronous CDMACellular Communication Systems)，说明一群码(group code)与单元码是多任务传输的且被用作为一引导码(pilot code)，该引导码用于异步单元分码多任务接取通讯系统中的有差别的基地台。使用多任务传输码，干扰由于使用两个引导码而减少。一个在异步分码多任务接取行动通讯系统的获得搜寻单元基地台的方法包含一基地台控制器、复数个行动台及基地台、和使用不同序列的不同基地台，该搜寻单元基地台的方法的步骤包含(a)指定该单元的群码作为基地台的同相(inphase)信道的引导码(b)指定该单元的群码作为基地台的四分之一(quadrature)信道的引导码(c)多任务传输该同相(inphase)信道与四分之一(quadrature)信道的引导码及产生一同相与四分之一的引导码。
现请参考
图1，该图将有助于了解一第三代合作计划(3GPP)宽频分码多任务接取/分频多任务系统的码框结构(frame structure)。首先，在第三代合作计划(3GPP)的宽频分码多任务接取/分频多任务系统中，单元搜寻一般而言是由三个阶段(three stages)来完成，该三阶段包含两个特别设计的同步信道(synchronization channel，SCH)及一个共同引导信道(common pilot channel，CPICH)。在第一阶段110中，初级同步信道(primary synchronization channel，PSCH)111用于时槽(slot)同步。该初级同步信道111包含有初级同步码(primary synchronization code，PSC)定义为acp，其中“a”(＝±1)依赖于基地台的多样性传送(diversitytransmission)存在与否而定。在第二阶段120中，次级同步信道(secondary synchronization channel，SSCH)121用于码框/码群(frame/code group)辨识。该次级同步信道121包含有次级同步码(secondary synchronization code，SSCs)定义为acs，其中系数a等同于初级同步信道的系数。在第三阶段130中，该共同引导信道131是用于下传扰乱码(downlink scrambling code)的决定。如图所示，在10毫秒(ms)码框(radio frame)中包含了15个时槽，并且因为在该系统中使用每秒3.84百万码片(Mchips/sec)的速度。因此，每一码框中包含38400个码片，也就是每一时槽中包含2560个码片。此外，该初级同步信道与该次级同步信道长度包含256个码片且仅在该时槽边界的开端传输。
用于第三代合作计划(3GPP)的宽频分码多任务接取/分频多任务系统的传统的单元搜寻可概括地被分为两类依序式(serial)搜寻及导管式(pipelined)搜寻。如图2所示，依序式搜寻在下一个新的搜寻开始前，需要依序经过三个同步阶段，分别为(1)时槽同步(slot synchronization)(2)码框同步/码群判定(frame synchronization/code group identification)(3)扰乱码判定(scrambling code identification)。为更进一步了解依序式搜寻，现请参考图2，该图是一用于传统三阶段依序式(serial)单元搜寻过程的简化图。为简化起见，一完整的三阶段搜寻将被称为一个试验(trial)。在依序式单元搜寻中，试验并不重叠，直到该搜寻成功为止，也就是说，在一时间内只能有一个阶段在动作，即一时间内只有一个方框(block)211、方框212与方框213在动作(此处每一方框表示某一试验的某一阶段)，因此消耗较低的功率损失，但花费更长的搜寻时间。
此外，如图3所示，导管式(pipeline)搜寻的三个阶段则分别同时进行。为详细介绍导管式搜寻，请参考图3，该图为一用于传统三阶段导管式单元搜寻过程法的简化图。在导管式搜寻中，不同阶段的检测同时操作，也就是说试验与试验之间是重叠的。举例来说，方框311、方框321与方框331在同一个试验。明显的，在导管式搜寻中，在一个固定的时间内可以有更多可能的试验，也因此得到一个更快的搜寻。当然所付出的代价为更大的功率销耗。为了加速单元搜寻，因此，该导管式搜寻较广泛为人所使用。需注意对导管式搜寻而言，比起依序式单元搜寻并没有额外的硬件装置是需要的。举例来说，若我们假设每一阶段需要10毫秒的时间，如果该单元搜寻在第K次试验成功，则每一次搜寻所需要的单元搜寻时间为(K+2)×10毫秒(ms)；相比的下依序式搜寻则需要K×30毫秒(ms)。
然而，一般使用于第三代合作计划宽频分码多任务接取/分频多任务的单元搜寻的先前技术中基本假设，在发射机的码片时间对接收机是已精确知道(即是没有取样频率偏移(clock offset)))，也就是，该进入信号载波频率是皆设定没有频率的偏移。实际上，频率偏移(frequencyoffset)来自于用户装置的晶体震荡器的频率不稳定，对用户装置而言，该进入信号载波频率可能会具有频率的偏移量。频率偏移在基频带造成两项效应(1)相位偏移(phase rotation)(2)取样频率偏移，其中取样频率偏移的部分，在先前技术中尚未被考虑到。该频率偏移造成的取样频率偏移存在于基地台与用户装置之间。图4(a)图与图4(b)图并非先前技术，但是发明人在考虑频率偏移造成的取样点飘移(clock drift)效应下在初级码匹配滤波器输出的观察图。如图4(a)与图4(b)图显示，由于频率偏移所造成的取样频率偏移效应下，信号位准降低与码片间干扰增加的结果。
发明内容
本发明的次要目的为提供一种用于单元搜寻方法，用于分码多任务接取系统，更特别是用于宽频分码多任务接取系统，以降低频率偏移所造成的取样频率偏移效应及快速完成单元搜寻。
本发明的次要目的是提供一种用于单元搜寻装置，用于分码多任务接取系统，更特别是用于宽频分码多任务接取系统，在频率偏移所造成的取样频率偏移效应下实现单元搜寻装置且不增加硬件的复杂度。
为达上述的主要目的，本发明提供一种单元搜寻方法，用于分码多任务接取系统，更特别是用于宽频分码多任务接取系统，降低非理想取样效应，由使用一种新的单元搜寻算法，该方法中使用三个阶段的信道是在第三代合作计划(3GPP)标准。其中第一阶段具有一初级同步信道(PSCH)是用于时槽同步；第二阶段具有次级同步信道(SSCH)在时槽同步后，用于码框/码群辨识；且第三阶段具有共同引导信道(CPICH)是用于下传扰乱码的决定。根据本发明，该单元搜寻方式包含下列步骤由一码片匹配滤波器，匹配(match)一进入信号；由一取样元件，将该进入信号以码片速率过取样N次；由一降取样器(down-sampler)，将该进入信号且输出该N个过取样信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))至N条平行信号路径；由被一进入信号选择器在该N过取样点中随机地选取一取样点；并传送该N个过取样点中的被选取的取样点至一第二阶段检测器，一第二阶段检测器及一第三阶段检测器以完成一个试验(trial)。
该单元搜寻的该试验还包含下列步骤由第一阶段的检测器，可得到第一阶段的时槽同步；由一第二阶段的检测器，检测该码群与码框同步；由一第三阶段的检测器，选择一扰乱码；由一比较器，测试该扰乱码与一门栏值η0比较；由一在该比较器后的一第一决定元件决定该扰乱码；其中如果该门栏值被超过，则所选的扰乱码即进入一同步验证单元，否则该试验视为失败，且一新试验在不延迟下将重新开始；以及由一在该同步验证单元后的一第二决定元件决定该扰乱码；其中如果该扰乱码通过该第二决定元件，则试验成功，否则一新试验在一延迟时间TP毫秒(ms)后重新开始，且在匹配滤波器的一初始取样点假设是均匀分布的。
根据本发明的一特征，其中该N个取样后的信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))的一取样点在同一试验中被随机地选取一次并进入同一个试验的每一阶段处理。
根据本发明的另一特征，其中该N个取样后的信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))的一取样点在每一个试验的每一阶段处理是随机且独立地选取。
本发明也提供一种单元搜寻装置，用于分码多任务接取系统，更特别是用于宽频分码多任务接取系统，该装置处理三个阶段的信道，其中第一阶段具有一初级同步信道(PSCH)是用于时槽同步；第二阶段具有次级同步信道(SSCH)是在时槽同步后，用于码框/码群辨识；且第三阶段具有共同引导信道(CPICH)是用于下传扰乱码的决定。根据本发明一用于分码多任务接取系统的单元搜寻装置，该单元搜寻装置包含一码片匹配滤波器，用以匹配一进入信号；一取样元件，连结于该码片匹配滤波器，用以将该进入信号以一码片速率过取样N次；一降取样器(down-sampler)，连结于该取样元件，用以该进入信号且输出该N个过取样信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))至N条平行信号路径；一进入信号选择器，连结于该降取样器，用以将该N过取样点中随机地选取一取样点；以进行接下各阶段；一第一阶段检测器，连接于该进入信号选择器，用于得到第一阶段的时槽同步；一第二阶段检测器，连结至该进入信号选择器，用以得到码群与码框同步；一第三阶段检测器，连结至该进入信号选择器，用以决定一扰乱码；以及一认证单元，连结于该第三阶段检测器，用于决定该试验是否成功。
该认证单元还包含一比较器，连结至该第三阶段检测器，用以测试该第三阶段的输出值与一门栏值η0比较；一第一决定元件，连接至该比较器，用以决定该扰乱码是否正确；其中如果该门栏值被超过，则所选的扰乱码即进入一同步验证单元，否则该试验视为失败，且一新试验在不延迟下将重新开始；该同步验证单位，连结至该第一决定元件，用以验证该扰乱码；以及一第二决定元件，连接至该同步验证单位，用以决定该扰乱码是否接受；其中如果该扰乱码通过该第二决定元件，则试验成功，否则一新试验在一延迟时间TP毫秒(ms)后重新开始，且在匹配滤波器的一初始取样点系假设是均匀分布的。
根据本发明的一特征，其中该N个取样后的信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))的一取样点在同一试验中被随机地选取一次并进入同一个试验的每一阶段处理。
根据本发明的另一特征，其中该N个取样后的信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))的一取样点在每一个试验的每一阶段处理为随机且独立地选取。
图2为一用于第三代合作计划(3GPP)宽频分码多任务接取/分频多任务系统的传统的依序式单元搜寻方法。(在此例中，每一阶段的过程时间假设为10毫秒(ms))。
图3为一用于第三代合作计划(3GPP)宽频分码多任务接取/分频多任务系统的传统的导管式单元搜寻方法。(在此例中，每一阶段的过程时间假设为10毫秒(ms))。
图4(a)与图4b显示，由于频率偏移造成的取样点飘移效应下，信号位准降低与码片间干扰增加的结果。
图5为根据本发明第一实施例的一种单元搜寻方法，该方法使用每试验随机取样(RSPT)方法。
图6为根据本发明第一实施例的一种单元搜寻方法的流程图，该该方法使用每试验随机取样(random sampling per trial，RSPT)方法。
图7为根据本发明第二实施例的一种单元搜寻方法，该方法使用每码框随机取样(RSPF)方法。
图8为根据本发明第二实施例的一种单元搜寻方法的流程图，该方法使用每码框随机取样(random sampling per frame，RSPF)方法。
图9为根据本发明实施例的一种单元搜寻架构，该架构是使用每试验随机取样(RSPT)及每码框随机取样(RSPF)方法。
图10为根据本发明的一种信号模型。
图11为在取样频率偏移效应fΔ＝8kHz下，比较不同单元搜寻方法的特性图。
图12为在取样频率偏移效应fΔ＝12kHz下，比较不同单元搜寻方法的特性图。
附图标记说明111初级同步信道121次级同步信道131共同引导信道190信号200单元搜寻装置210码片匹配滤波器220取样元件230降取样器
235进入信号选择器240第一阶段检测器250第二阶段检测器260第三阶段检测器270比较器271门栏值η0275第一决定元件280认证单元 290同步验证单元295第二决定元件现请参考图5，该图为根据本发明第一实施例的一种单元搜寻方法，该方法使用每试验随机取样方法。根据本发明，总数个512扰乱码被使用于下传时的不同的单元中，且在整个系统中重复使用。该码又被细分为64群，每个群有8个码。每个码为38400个码片长且因此扩展到整个码框。由于该单元位置并不同步，该码总是在该码框边界处开始其新的周期。如图5所示，该方法中处理三个阶段的过程。其中第一阶段510具有一初级同步信道(PSCH)用于时槽同步。由使用相同的初级同步信道于每一次搜寻且由仅传送初级同步信道在时槽边缘，时槽同步可以被轻易地达到由同步至该初级同步信道。更甚者，一般化等级制度的葛雷序列(generalized hierarchical Golay sequence)由于易于实现，被使用作为该初级同步码。第二阶段520具有次级同步信道(SSCH)在时槽同步后，用于码框/码群辨识。同步与码群辨识可以由检测该次级同步信道而达到，其中该码群被16个正交展频码的一个所展频，称之为次级同步码。为了减少相互干扰，该次级同步码是正交于该初级同步码。此外，为实现快速的码框/码群辨识，该次级同步信道更进一步被编码成一组64码字，由一(15，3)的无间断里德-所罗门码(comma-free Reed Solomon code，CFRS)，其中该组的每一码字被表成一码群。因为无间段的良好特性，一旦码群被指定，则该码框同步完成。第三阶段530具有共同引导信道(CPICH)用于下传扰乱码的决定。在该码群被指定后，由选择一群中8个码的一个，经由使用共同引导信道，该扰乱码可简单地被决定。
图6为根据本发明的实施例的一种单元搜寻方法的流程图，该方法使用每试验随机取样方法。为叙述该流程，图9也需介绍。图9为根据本发明的一种单元搜寻架构。
如图9所示，该架构可实现根据本发明的实施例的方法。一种单元搜寻装置200，用于分码多任务接取系统，更特别用于宽频分码多任务接取系统，该装置处理三个阶段的信道。一码片匹配滤波器210，一取样元件220连结于该码片匹配滤波器210，一降取样器(down-sampler)230连接至该取样元件220，一信号进入选择器235连接该取样器230，一第一阶段检测器240连接于该信号进入选择器235，一第二阶段检测器250连结至该信号进入选择器235，一第三阶段检测器260连结至该信号进入选择器235，一认证单元280连结于该第三阶段检测器260。该认证单元280还包含一比较器270连结至该第三阶段的检测器260，一第一决定元件275连接至该比较器270，一同步验证单元290连结至该第一决定元件275，以及一第二决定元件295连接于该同步验证单位290。
现请参照图6与图9。在步骤600中，该匹配滤波器210，位于该单元搜寻装置200的前端，用以检测一进入信号190的波形。在步骤610中，该取样元件220，将该进入信号190以码片速率过取样N次，且该过取样后信号表示成Y1(k)，Y2(k)…YN(k)，并送入一降取样器230。在步骤615中，该降取样器230(down-sampler)，将该进入信号且输出该N个过取样信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))至N条平行信号路径。在步骤620中，该进入信号选择器235，将该N过取样点中随机地选取一取样点并且传送该N过取样点中被选取的一取样点至第一阶段的检测器240，第二阶段的检测器250与第三阶段的检测器260。需注意的是，该检测在一个试验接着一个试验(trial-by-trial basis)的基础上，每一个取样点用于一个试验，也就是说，在第一阶段的方框511，第二阶段的方框521与第三阶段的方框531(见图5)是测试相同的取样点，其中该取样点随机地选取以减低取样频率偏移效应。一旦该试验错误，下一个新试验将再次测试随机选取的取样点。举例来说，对另一次新的试验，在第一阶段的方框512，第二阶段的方框522与第三阶段的方框532也将测试相同选择的取样点，其中该取样点随机地选取。如此的试验将一直进行，直到扰乱码被该同步验证过程所接受。更甚者，该取样点的选择依序实现，如同传统的导管式搜寻方式，若我们假设每一阶段需要10毫秒的时间，因此若整个单元搜寻在第K次试验才成功，所需的单元搜寻时间是(K+2)×10毫秒(ms)。
在步骤630中，第一阶段检测器240用于得到第一阶段的时槽同步。一非同调的(non-coherent)匹配滤波器，其中该匹配滤波器分为复数个区段，且每一区段的输出以其绝对值合并，被分成四个区块且作为一被使用在第一阶段310中作为时槽同步的一检测器。为了较佳的特性，第一阶段中超过一个时槽的边界被选择进入下一个阶段。
在步骤640中，在时槽同步后，该码群与码框同步可以在第二阶段中完成。该第二阶段检测器250使用16个匹配滤波器去检测该次级同步码。在第二阶段的该同调的累积(the coherent accumulation)可能由使用来自第一阶段的该信道估计。在集合了15个次级同步码后，它们相关于该64无间断里德-所罗门码(CFRS)码字，每一码字有15可能的循环移动位置。如此得到960个相关值。因此最后，关于最大值的该码群与循环位置移动分别被决定为合理的码群与码框边界。在步骤650中，在第三阶段，一策略是使用于检测该扰乱码，由选择一群中8个码的一个，其中该码群已第二阶段被辨识。基本上，在第三阶段中，该第三阶段检测器260在该阶段选择一扰乱码。该第三阶段检测器260是由8个主动相关侦测器侦测可能的扰乱码，其中每隔256码片，第三阶段检测器就做一次判断，并选取8个主动相关侦测器中最大值所相对应的扰乱码纪录一次最后，经过150次纪录后(一个码框长度)，该最大得票数的值送至一认证单元去决定该试验是否正确。该最大得票数的值与一门栏值η0比较。该门栏值η0根据固定错误警报率(constant false alarm rate)来决定。在步骤660中，来自该第三阶段检测器260的该输出261与一门栏值η0271作测试比较。该第一决定元件275，在该比较器270后，用以决定该扰乱码是否正确。如果该门栏值未被超过，该试验视为失败，且一新试验在不延迟下将重新开始。如果该门栏值被超过，该扰乱码即进入该同步验证单元290。
在步骤670中，该第二决定元件295，验证该扰乱码是否接受，其中如果该扰乱码通过该第二决定元件295，则试验成功，否则一新试验在一延迟时间TP毫秒(ms)后重新开始，且在匹配滤波器的一初始取样点假设是均匀分布的。
现请参考图7，该图为根据本发明第二实施例的一种单元搜寻方法，该方法使用每码框随机取样方法。该每码框随机取样方法的操作流程非常近似于每试验随机取样方法。但是，该每试验随机取样方法中，随机取样是在一个码框接着一个码框的基础上，而不是如每试验随机取样方法在一个试验接着一个试验的基础上。
图8为根据本发明第二实施例的一种单元搜寻方法的流程图，该方法使用每码框随机取样方法(random sampling per frame，RSPF)。
现请参照图8与图9。在步骤820中，该进入信号选择器235，将该N过取样点中随机地选取一取样点并且传送该N过取样点中被选取的一取样点至第一阶段的检测器240，第二阶段的检测器250与第三阶段的检测器260。需注意的是，该检测是在一个码框接着一个码框的基础(frame-by-frame basis)上，而不失其公平性。在第一阶段的检测器240，第二阶段的检测器250与第三阶段的检测器260所测试的取样点可能相同也可能不同，也就是说，他们是随机且独立的。以下将解释在每码框随机取样方法的单元搜寻的第一次试验如何工作，第一阶段的方框711，第二阶段的方框721与第三阶段的方框731(见图7)测试一取样点，其中该取样点随机地且独立地自N个过取样点Y1(k)，Y2(k)…YN(k)中选取。该取样点为一个码框接着一个码框的方式被选取以减低取样频率偏移效应。一旦该试验错误，下一个新试验将再次测试随机选取的取样点。举例来说，对另一次新的试验，在第一阶段的方框712，第二阶段的方框722与第三阶段的方框732也将各自独立测试所选择的取样点，其中该取样点是随机地选取。如此的试验将一直进行，直到扰乱码被该同步验证过程所接受。
更进一步的计算机仿真是使用于探讨本发明的实施例的单元搜寻方法与传统方法的操作特性的比较。此处强调取样频率偏移的效应。所有的数值结果依据过取样点N＝2，最大的都普勒飘移(maximumDoppler shift)为185.2赫兹(相当于用户装置以100-km/hr的速度移动)，每一阶段的检测为10毫秒(ms)，Tp＝250毫秒(ms)且η0是以10-4的错误警报率(constant false alarm rate)来设定。此外，该实际信道的传输功率如下表示。首先，初级同步信道与次级同步信道具有相同的功率，且该共同引导信道与同步信道(初级同步信道+次级同步信道)的功率比值是固定的。第二，该共同引导信道的功率为总传输功率的10％。换句话说，在单元搜寻过程中，基地台总传输功率的80％是贡献在单元内干扰。最后，一几何因子(geometry factor)G＝(PI+Ppsc+Pssc+Ppc)/Px是使用于模块化该用户装置在单元中的位置。愈高的G值，表示该用户装置愈靠近该基地台附近。搜寻时间的蓄积的分布函数(CDF)是用来探讨不同搜寻方法的特性指针。
现请参考图10，该图为根据本发明，在频率偏移所造成的取样频率偏移效应下的一种信号模型。该接收到的信号r(t)使用一基频(base-band)表示并给定为r(t)=Σi=-∞∞{[Ppsccpsc(i)+Pssccssc(i)+Ppccpc(i)]h(t-i(1+ξ)T~c-τ)+PInI(t)}g(t)ej2πfktPXnX(t)]]>其中Ppsc，Cpsc，Pssc，Csscand Ppc，Cpc为分别为该初级同步信道，该次级同步信道与该共同引导信道的功率与展频码。g(t)表示雷利衰落(Rayleigh fading)增益其为一复数形式，h(t)是一上升余弦函数的平方根(square root raised cosine shaping function)并具有一绕屈因子(roll-offfactor)为0.22。 是该用户装置的码片期间。τ是来自传播延迟(propagation delay)且为一具有在(-0.5Tc，0.5Tc)之间均匀地分布的随机变量。Tc为该基地台的码片期间，且fc为该基地台的载波频率，fΔ为基地台与用户装置之间的频率偏移量，ξ＝fΔ/fc。此外，PI与PX是分别为单元内干扰(intra-cell interference)nI(t)与单元间干扰(inter-cellinterference)nx(t)的功率，其中n1(t)与nx(t)为白色高斯噪声(additive whiteGaussian noise)；其统计平均值为0，变异数为1。在此作为单元内与单元间干扰的模型。上述模型有三个观察值得在此提出。首先，为了简化，只考虑平坦的衰落信道(flat fading)，且只有有关于该单元搜寻的信道才被特别表示在我们的接收讯号表示式；所有其它的信道被包含在干扰项n1(t)或nx(t)之内了。第二，ξ表示为频率偏移的效应，这是先前技术所忽略的。第三，该模型中频率偏移与非理想取样效应来自于传播延迟不确定以及频率偏移所造成的相位偏移及取样频率偏移。
图11为在取样频率偏移效应fΔ＝8kHz下，比较不同单元搜寻方法的特性图。在此状况下，在一试验期间，码片时间偏移几乎达到码片时间一半。如果再第三阶段的末端，码片时间偏移大过一码片时间，一个试验将永远不成功。如图所示，每框随机取样(RSPF)方法与每试验随机取样(RSPT)方法比起传统方法有重要改善。此由于时间偏移的出现下，随机取样在三个阶段中具有较佳的机会去得到更合理的取样点。图12为在取样频率偏移效应fΔ＝12kHz下，比较不同单元搜寻方法的特性图。传统方式与每框随机取样(RSPF)方法、每试验随机取样(RSPT)方法的操作特性的差异变得愈大。由图11与图12知，在取样频率偏移效应时，根据本发明第二实施例的每码框随机取样(RSPF)方法是较佳的选择。
因此，根据本发明用于分码多任务接取系统的该单元搜寻方法，能在此分码多任务接取系统有效地降低频率偏移所造成的取样频率偏移效应及快速达到初始同步。根据本发明用于分码多任务接取系统的该单元搜寻装置，能在频率偏移所造成的取样频率偏移效应下实现单元搜寻装置且不增加硬件的复杂度。根据本发明的方法与装置可用于行动装置与无线个人数字化助理(PDA)系统。
虽然本发明已就其实施例解释说明，由上述知，多数的修正与变化可以被实现而不会脱离本创作的原始目的精神与创新的观念。需了解的是，所示的特定具体实施例并非意图或意味着用以限制本发明；所说明的意图包含所附加的专利范围且所有的修正将落入专利权利要求范围的领域。
权利要求
1.一种单元搜寻方法，用于分码多任务接取系统，其特征为该方法中用于三个阶段的单元搜寻过程，该单元搜寻方式包含下列步骤匹配(match)一进入信号；将该进入信号以码片速率过取样N次；将该进入信号且输出该N个过取样信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))至N条平行信号路径；该N过取样点中随机地选取一取样点并传送该N个过取样点中的被选取的取样点至一第一阶段处理，一第二阶段处理及一第三阶段处理以完成一个试验(trial)。
2.如权利要求1所述的单元搜寻方法，其特征为该单元搜寻的该试验还包含下列步骤在该第一阶段处理中，可得到该进入信号的一时槽同步；在该第二阶段处理中，检测该进入信号的一码群与帧同步；在该第三阶段处理中，选择该进入信号的一扰乱码；测试该扰乱码与一门栏值η0作一第一验证；其中如果该门栏值未被超过，则该试验视为失败，且一新试验在不延迟下将重新开始；否则所选的该扰乱码进行一第二验证；其中如果该扰乱码通过该第二验证，则试验成功，否则一新试验在一延迟时间TP毫秒(ms)后重新开始。
3.如权利要求1所述的单元搜寻方法，其特征为该N个取样后的信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))的一取样点在同一试验中被随机地选取一次并进入同一个试验的每一阶段处理。
4.如权利要求1所述的单元搜寻方法，其特征为该N个取样后的信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))的一取样点在每一个试验的每一阶段处理是随机且独立地选取。
5.如权利要求2所述的单元搜寻方法，其特征为得到该第一阶段处理的时槽同步还包含下列步骤在一初级同步信道中，使用一般化等级制度的葛雷序列(generalized hierarchical Golay sequence)作为一初级同步码。
6.如权利要求2所述的单元搜寻方法，其特征为得到该第二阶段的码群及帧同步还包含下列步骤在一次级同步信道中，使用与初级同步码正交的16个次级同步码。
7.如权利要求6所述的单元搜寻方法，其特征为该次级同步信道更进一步被编码成一组64码字，由一(15，3)的无间断里德-所罗门码(comma-free Reed Solomon code，CFRS)，其中该组的每一码字被表成一码群，以辨识一帧边缘及码群。
8.如权利要求2所述的单元搜寻方法，其特征为在该码群被辨识后，该扰乱码可以经由使用共同引导信道，选择8个码字的一个来决定。
9.如权利要求2所述的单元搜寻方法，其特征为一第一阶段检测器使用一非同调合成匹配滤波器在第一阶段中执行时槽同步。
10.如权利要求5所述的单元搜寻方法，其特征为该第一阶段检测器在该初级同步码中选择超过一个以上的时槽边界作为一较佳操作的候选，虽然仅有一候选将被考虑到。
11.如权利要求6所述的单元搜寻方法，其特征为一第二阶段检测器使用16个匹配滤波器用作该次级同步码的检测。
12.如权利要求7所述的单元搜寻方法，其特征为在该第二阶段的该码群与帧边界为该码群与该循环的移动位置的最大值。
13.如权利要求2所述的单元搜寻方法，其特征为该门栏值η0是根据固定错误警报率(constant false alarm rate)来决定。
14.如权利要求1所述的单元搜寻方法，其特征为该单元搜寻方法是使用于宽频分码多任务接取/分频双工系统。
15.如权利要求1所述的单元搜寻方法，其特征为该单元搜寻方法使用于行动装置与无线个人数字化助理(PDA)系统。
16.一种单元搜寻装置，用于分码多任务接取系统，其特征为该装置处理三个阶段(第一阶段、第二阶段与第三阶段)的单元搜寻，该单元搜寻装置包含一码片匹配滤波器，用以匹配一进入信号；一取样元件，连结于该码片匹配滤波器，用以将该进入信号以一码片速率过取样N次；一降取样器(down-sampler)，连结于该取样元件，用以该进入信号且输出该N个过取样信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))至N条平行信号路径；一进入信号选择器，连结于该降取样器，用以将该N过取样点中随机地选取一取样点；以进行接下各阶段；一第一阶段检测器，连接于该进入信号选择器，用于得到第一阶段的时槽同步；一第二阶段检测器，连结至该进入信号选择器，用以得到码群与帧同步；一第三阶段检测器，连结至该进入信号选择器，用以决定一扰乱码；以及一认证单元，连结于该第三阶段检测器，用于决定该试验是否成功。
17.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该认证单元还包含一比较器，连结至该第三阶段检测器，用以测试该第三阶段的输出值与一门栏值η0比较；一第一决定元件，连接至该比较器，用以决定该扰乱码是否正确；其中如果该门栏值被超过，则所选的扰乱码即进入一同步验证单元，否则该试验视为失败，且一新试验在不延迟下将重新开始；该同步验证单位，连结至该第一决定元件，用以验证该扰乱码；以及一第二决定元件，连接至该同步验证单位，用以决定该扰乱码是否接受；其中如果该扰乱码通过该第二决定元件，则试验成功，否则一新试验在一延迟时间TP毫秒(ms)后重新开始，且在匹配滤波器的一初始取样点假设是均匀分布的。
18.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该N个取样后的信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))的一取样点在同一试验中被随机地选取一次并进入同一个试验的每一阶段处理。
19.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该N个取样后的信号(Y1(k)，Y2(k)…YN(k))的一取样点在每一个试验的每一阶段处理随机且独立地选取。
20.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该第一检测器在一初级同步信道中，使用一般化等级制度的葛雷序列(generalizedhierarchical Golay sequence)作为一初级同步码。
21.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该第二检测器在一次级同步信道中，使用与初级同步码正交的16个次级同步码。
22.如权利要求21的单元搜寻装置，其特征为该次级同步信道更进一步被编码成一组64码字，由一(15，3)的无间断里德-所罗门码(comma-free Reed Solomon code，CFRS)，其中该组的每一码字被表成一码群，以辨识一帧边缘及码群。
23.如权利要求22的单元搜寻装置，其特征为在该码群被辨识后，该扰乱码可以经由使用共同引导信道，选择8个码字的一个来决定。
24.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该第一阶段检测器使用一非同调合成匹配滤波器在第一阶段中执行时槽同步。
25.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该第一阶段检测器在该初级同步码中选择超过一个以上的时槽边界作为一较佳操作的候选，虽然仅有一候选将被考虑到。该第一阶段检测器在该初级同步码中选择超过一个以上的时槽边界作为一较佳操作的候选，虽然仅有一候选将被考虑到。
26.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该第二阶段检测器使用16个匹配滤波器用作该次级同步码的检测。
27.如权利要求22的单元搜寻装置，其特征为在第二阶段的该码群与帧边界为该码群与该循环的移动位置的最大值。
28.如权利要求17的单元搜寻装置，其特征为该门栏值η0是根据固定错误警报率(constant false alarm rate)来决定。
29.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该单元搜寻方法使用于宽频分码多任务接取/分频双工系统。
30.如权利要求16的单元搜寻装置，其特征为该单元搜寻方法使用于行动装置与无线个人数字化助理(PDA)系统。
全文摘要
本发明提出一种单元搜寻方法，用于分码多任务接取系统，该方法使用一个三个阶段的单元搜寻。该单元搜寻方式包含下列步骤匹配(match)一进入信号；将该进入信号以码片速率过取样N次；将该进入信号且输出该N个过取样信号(Y
文档编号H04B7/26GK1459943SQ0212015
公开日2003年12月3日 申请日期2002年5月21日 优先权日2002年5月21日
发明者何建兴 申请人:智邦科技股份有限公司