WCDMA终端帧边界和扰码组检测的方法和装置与流程

本发明涉及一种WCDMA终端，尤其是WCDMA终端帧边界和扰码组检测的方法和装置。
背景技术：
：宽带码分多址接入(WCDMA，WidebandCodeDivisionMultipleAccess)是全球使用最为广泛的3G标准之一。小区搜索是移动通信中实现终端和基站之间同步的重要物理层过程，用来实现终端与目标小区同步，获得目标小区主扰码。根据目标小区的主扰码是否已知，小区搜索可以分成完全小区搜索和简化的小区搜索，前者不知目标小区的主扰码，后者已知目标小区的主扰码。完全小区搜索例如用于终端开机后进行的初始小区选择，以接收小区广播的系统消息，然后决定是否在此小区中驻留。初始小区选择过程分为完全小区搜索、获取系统消息和小区选择3个阶段。其中完全小区搜索分为时隙同步、帧同步及扰码组(ScramblingCodeGroup)识别、主扰码识别3个步骤，分别与P-SCH、S-SCH、P-CPICH物理信道相关。帧同步及扰码组(ScramblingCodeGroup)识别需要进行帧边界和扰码组检测。WCDMA的一个无线帧10ms包括15个时隙，每个时隙有2560个码片，系统通过同步信道SCH实现下行同步。在本发明的上下文中，如果没有特别说明，帧指的是无线帧。主同步信道(PrimarySynchronizationChannel)和辅同步信道(SecondarySynchronizationChannel)在一个时隙的前256个码片传输，见图1所示。辅同步码SSC一共有16种，在一个无线帧的15个时隙中有规律的分布，每种分布方式为一种样式(pattern)，一共定义了64种(见表1)。每种样式和扰码组编号是一一对应的，所以一旦确定当前的扰码组编号，就确定了目标小区无线帧的起点，实现帧同步。在本文中如无特别说明，帧指的是无线帧。帧边界检测和扰码组检测是连带完成的，所以本文中如无特殊说明，两者是指同一个操作。表1SSCPattern与扰码组同步信道SCH的每个时隙的256chip的SSC数据与本地16个SSC码字相关操作后，输出对应的16个相关值。由于直接相关的计算量很大，所以采用FHT(FastHasmardTransform，快速哈达马变换)来简化计算，先用Z码对输入数据序列做16点长度的分段相关，再对分段后的16个累加值做16点的FHT的4次蝶形运算。已知技术在进行帧边界检测和扰码组检测时，是按连续时隙接收数据，每个小区的每个时隙取前面256chip数据与本地SSC码字相关获取16个相关向 量存放；收齐连续N帧(例如N＝7)数据后，对240个存贮相关值，对扰码组表64个组进行时隙遍历累加，最终960(64*15)个相关值降序排序，获得最大相关值所对应时隙号和码组号来判定最终的帧边界和扰码组号。这一已知技术要求时隙必须是连续接收，且收齐15个时隙的整帧数据后，才启动帧边界和扰码组号检测；为适应信号差的场景，还需要连续接收多帧(例如7帧)，导致一次性占用的时间颗粒很长，在多待机模式场景下很容易占用失败，导致搜网时间不停地往后推，搜网流程拉长或失败。另外，因占用时间具有排他性，一旦搜网占用了时间片(例如7帧)成功，另一待机模式的寻呼和系统消息接收点如果也在这段时间内将无法接收，最终提高了丢寻呼和丢系统消息的概率。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种终端帧边界和扰码组检测的方法和装置，能够利用较短的时间颗粒来进行帧边界和扰码组检测。本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种终端帧边界和扰码组检测的方法，包括以下步骤：对接收的多个时隙进行辅助同步码相关值计算，获得各时隙的辅助同步码；在接收到一个帧的所有时隙前，利用已接收的多个时隙的辅助同步码的组合关系预测该帧的扰码组号，无论该多个时隙是连续时隙还是不连续时隙；以及根据预测的扰码组号确定该帧的边界。在本发明的一实施例中，利用已接收的多个时隙的辅助同步码的组合关系预测该帧的扰码组号的步骤包括：利用该多个时隙中的第一时隙的辅助同步码查找一辅助同步码关系表，以将可能的扰码组号集合缩小到第一集合；利用该多个时隙中的第二时隙的辅助同步码查找该辅助同步码关系表，以将可能的扰码组号集合从该第一集合缩小到第二集合；以此类推，直到可能的扰码组号集合仅包含一个扰码组号；其中该辅助同步码关系表记录包含一第一辅助同步码与一第二辅助同步码的组合的可能的扰码组号集合，其中该第一辅助同步码为用于查找的特定辅助同步码，该第二辅助同步码为任意一个辅助同步码，且该第二辅助同步码所对应时隙位于该第一辅助同步码所对应时隙之后且间隔零个、一个或者多个时隙。在本发明的一实施例中，该辅助同步码关系表是预先构造并存储的。在本发明的一实施例中，该多个时隙的数量为3-5。在本发明的一实施例中，上述方法还包括利用另外接收一个或多个时隙进行辅助同步码相关值计算，获得各时隙的另外的辅助同步码，利用该另外的辅助同步码与之前已接收的多个时隙的辅助同步码的组合关系来验证该帧的扰码组号。在本发明的一实施例中，多次预测该帧的扰码组号，且在各次预测该帧的扰码组号一致时判定扰码组检测成功。在本发明的一实施例中，上述方法还包括将多个帧中相同时隙号的辅助同步码相关值进行累加，且利用累加后的相关值获得各时隙的辅助同步码。本发明还提出一种终端帧边界和扰码组检测的装置，包括：辅助同步码相关值计算模块，用于对接收的多个时隙进行辅助同步码相关值计算，获得各时隙的辅助同步码；扰码组及帧边界检测模块，用于在接收到一个帧的所有时隙前，利用已接收的多个时隙的辅助同步码的组合关系预测该帧的扰码组号，无论该多个时隙是连续时隙还是不连续时隙，且根据预测的扰码组号确定该帧的边界。在本发明的一实施例中，该扰码组及帧边界检测模块中利用已接收的多个时隙的辅助同步码的组合关系预测该帧的扰码组号的步骤包括以下步骤：利用该多个时隙中的第一时隙的辅助同步码查找一辅助同步码关系表，以将可能的扰码组号集合缩小到第一集合；利用该多个时隙中的第二时隙的辅助同步码查找该辅助同步码关系表，以将可能的扰码组号集合从该第一集合缩小到第二集合；以此类推，直到可能的扰码组号集合仅包含一个扰码组号；其中该辅助同步码关系表记录包含一第一辅助同步码与一第二辅助同步码的组合的可能的扰码组号集合，其中该第一辅助同步码为用于查找的特定辅助同步码，该第二辅助同步码为任意一个辅助同步码，且该第二辅助同步码所对应时隙位于该第一辅助同步码所对应时隙之后且间隔零个、一个或者多个时隙。本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，使用任意的非连续时隙的辅助同步码字来提前检测帧边界和扰码组号，在每个时隙辅助同步码字数据接收相关处理后，进行辅助同步码字码字判定识别，使用识别出的该辅助 同步码字来缩小可能的扰码组号范围，实现了在未收齐整帧数据情况下的帧边界和扰码组号的提前检测。附图说明为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：图1示出WCDMA同步信道的示意图。图2示出本发明一实施例的终端帧边界和扰码组检测装置的逻辑框图。图3示出本发明一实施例的终端帧边界和扰码组检测方法的流程图。图4示出时隙SSC码为1的后续(间隔0-13个)时隙出现16种码字的扰码组。图5示出帧边界和扰码组检测的非连续时隙接收过程。图6示出多帧SSC相关值累加后240个相关值。具体实施方式本发明的实施例提出终端帧边界和扰码组检测的方法和装置，能够利用较短的时间颗粒来进行帧边界和扰码组检测。根据本发明的实施例，可以分散地接收WCDMA帧中的多个非连续时隙，利用这些时隙来逐渐预测该帧的扰码组号，最终锁定唯一的扰码组号以及确定帧边界。这种非连续接收的方式特别适用于可以有多种模式同时待机的多模多待终端，因为此时只需以时隙为时间颗粒而不需要占用长时间的颗粒。在本实施例中，终端的实例包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备。终端需要支持WCDMA模式，该模式可为终端支持的多种模式之一，且终端可以有包含WCDMA模式的多种模式同时待机。图2示出本发明一实施例的终端帧边界和扰码组检测装置的逻辑框图。参考图1所示，本实施例的装置可包括RF接收模块201、辅助同步码(SSC)相关值计算模块202、扰码组及帧边界检测模块203、多帧累加边界判决模块204以及数据接收控制模块205。射频(RF)接收模块201、辅助同步码(SSC)相关值计算模块202、扰码组及帧边界检测模块203和多帧累加边界判决模块204依次连接，以传 递数据流。数据接收控制模块205连接RF接收模块201以控制其数据接收过程。扰码组及帧边界检测模块203和多帧累加边界判决模块204连接数据接收控制模块205以根据边界检测进展通知后者是否继续接收数据以及/或者以何种方式接收。RF接收模块201可以在数据接收控制模块205的控制下接收无线信号。数据接收控制模块205将RF接收模块201配置为执行按时隙颗粒的数据接收，每次接收数据长度都为N个时隙，N>＝1。根据实际场景或算法性能，最小颗粒可以是n个时隙。例如，可以设置n＝3(N并不是n的整数倍)。为了描述方便，在本发明的上下文中，如果没有特别说明，最小颗粒为1个时隙。SSC相关值计算模块202进行时隙的SSC相关值计算，获得各时隙的SSC。举例来说，SSC相关值计算模块202可以按照传统方法进行每个时隙的前面256码片(Chip)数据与16个本地SSC码的相关操作，输出相关值向量。实现时，用本地z序列与输入数据序列分成16段累加，累加后再进行16点FHT(FastHasmardTransform，快速哈达马变换)，结果乘以(1-j)即为该时隙的16个SSC码字相关结果，该结果保存起来，多帧相关值累加边界判决时也需要使用。对16个SSC码字相关结果进一步进行排序。如果最大相关峰比次强相关峰值大过设定的门限范围，那么可以判定该时隙码字为最大相关峰对应的码字。否则，取相关峰最高的2个码字输出。扰码组及帧边界检测模块203可在接收到一个帧的所有时隙前，提前利用已接收的多个时隙的SSC的组合关系预测该帧的扰码组号，并由此确定该帧的边界。为此，首先构造SSC关系表并存储在扰码组及帧边界检测模块203中，以供已经检测到的SSC码进行查询。SSC关系表记录包含一第一SSC与一第二SSC的组合的可能的扰码组号集合。在此，第一SSC可为特定SSC，用于进行查找。第二SSC为任意一个SSC，且第二SSC所对应时隙位于该第一SSC所对应时隙之后且间隔零个、一个或者多个(以WCDMA帧来说，最多13个)时隙。也就是说，可以选择一个特定SSC，例如1，然后分别选择1到16中任意一个SSC。在关系表中列出这两个SSC所在时隙间隔零个(即两个时隙连续)、一个或者多个时隙的情况下，它们的组合关系可能对应的扰码组。例如图4示出时隙SSC码为1的后续(间隔0-13个)时隙出现16种码字的扰码组，这可以通 过遍历表1获得。图4中A(1,x)表示码字1到码字x的所有可能的扰码组范围，需要说明的是：1)码字1和码字x可能是相邻时隙的。例如下表2中第2列表示x取值，A(1,x)是第3列的扰码组(0-64)集合；2)码字1和码字x也可能是非相邻时隙的，它们间隔1到13个时隙没有接收。例如，下面表3的第2个时隙没有接收，x是第3个时隙的码字，A(1,x)是下表3中第4列的扰码组(0-64)集合；再如下面表4的第2到第14个时隙都没有接收，x是第15个时隙的码字，A(1,x)是下表中第4列的扰码组(0-64)集合。表2首时隙SSC码为1的后续时隙16种码字的可能扰码组集合首时隙SSC第2时隙SSC扰码组(0-64)集合110,120,2,3,4354651,5,768,9710,1183,11,12,13914,151014,1611171218,19137,12,18149152,4,13,20168,21表3首时隙SSC码为1后续间隔1个时隙再收时隙16种码字的可能扰码组集合表4首时隙SSC码为1后续间隔13个时隙再收时隙16种码字的可能扰码组范围在构造关系表时，可以根据需要构造一些时隙具有特定间隔的SSC码字关系。例如构造连续多个时隙(间隔为0)中每两个相邻时隙的SSC码字关系表。又如构造固定间隔1-2个时隙的时隙中，接近的时隙两两之间的SSC码字关系表(如时隙1、3、5、7)。再如构造不固定间隔的时隙中，接近的时隙两两之间的SSC码字关系表(如时隙1、3、7、8、11)。本领域技术人员可以根据需要灵活的构造这些关系表。关系表越多，则允许进行扰码组检测的时隙关系越灵活，反之则时隙关系越严格。通过构造上述的关系表，当确定一个时隙的SSC码字时，就可以使用该SSC码字查表来确定可能的扰码组集合，这通常能将可能的扰码组号集合缩小到第一集合。再利用另一时隙的SSC码字查表，能够将可能的扰码组号集合进一步从第一集合缩小到第二集合。以此类推，直到可能的扰码组号集合仅包含一个扰码组号。查表的过程是以SSC码字作为索引去查找各表中首时隙SSC与之一致的关系表，得出后续间隔1个或多个时隙(根据关系表而定)的SSC码字可能的范围。通过上述方法，当确定一个时隙的SSC码字，一般的，64个扰码组(group)范围就能缩小到22个(见表2)。如果1帧里面有2个时隙(连续或非连续)的SSC码字检测出来，那么扰码组范围就能缩小到1-9个不等，依次类推，使 用任意(包括非连续和连续)的N(N一般为3-5)个时隙就一定能够确定唯一的扰码组(groupID)。下面以某个时隙的SSC码字为1为例进行说明(SSC码字为1-16里的任意一个原理是类似的)。图4表示，当前码字是1，可能的group范围记S0，如果后一个码字x(1-16范围任意值)时，可能的扰码组集合A(1,x)，那么通过两个码字识别就能确定扰码组集合为S0∩A(1,x)，所以如果连续确认5个码字是a、b、c、d、e、f时，那么扰码组集合最终为S5如下：S1＝S0∩A(a,b)S2＝S1∩B(b,c)S3＝S2∩C(c,d)S4＝S3∩D(d,e)S5＝S4∩D(e,f)当然，上面是比较理想的情况，实际过程中每个时隙的SSC相关码字输出可能不是唯一的。所以a、b、c、d、e、f是码字集合，例如a有2个码字表示为a＝{a1,a2}，b是唯一码字表示为b＝{b1}。如果c、d都是唯一的码字，而且只对应a1时，那么可以把a里的a2剔除a＝{a1}，简化Si。实际中，也有可能中间出现那么说明前面有码字确认错误，本次接收判定失败，需要重新开始从S0开始。经过几个时隙的SSC码字计算后，如果Si里只剩唯一的扰码组号后，剩下这个扰码组号就是预测的扰码组号。较佳地，可以在预测唯一的扰码组号后，再接收k个时隙来验证，一般k可以取1-2。如果验证时隙的SSC码字与预测的扰码组匹配，那么就可以判定这次扰码组检测成功(对应的帧边界也能确定)。较佳地，为了提高可靠性，可以规定需要重复几次判定一致才能判决成功，具体见后文的判决条件1。如果验证时隙的SSC码字与预测的扰码组不匹配，那么判定这次扰码组检测为误检，需要继续检测。扰码组及帧边界检测模块203输出信息S2，通知数据接收控制模块205继续配置帧边界检测数据。判决条件1：如果连续m(例如m＝5)次扰码组检测结果一致，那么判定本次WCDMA小区搜索的帧边界和扰码组检测成功。图5示例了5帧(50ms)内45个时隙接收的帧边界和扰码组检测过程示意说明。首先，1-5次时隙接收，到第5次时S5里只有一个扰码组号y，那么继续接收第6和7时隙来验证；验证发现第6和7时隙的SSC码字也是属于扰码组号y，那么成功计数加1。接着，第6和7时隙和第8、9、10时隙接收，新的S5里也只有一个扰码组号y，继续接收的第11、12时隙也验证匹配，则成功计数再加1。如此这般，如果一直到接收第26、27时隙，成功计数累加到5，满足判决条件1，那么判定本次WCDMA小区搜索的帧边界和扰码组检测成功，后续第28-45时隙就不需要接收了。如果连续15次(以m＝5为例)按时隙检测结果都未能满足判决条件1，扰码组及帧边界检测模块203输出信息S1，通知多帧累加边界判决模块204进行多帧SSC相关值累加判决。多帧SSC相关值累加判决是前面按时隙判决的补充，它们使用的是相同的数据，只是把前面已经接收的所有时隙数据按相同时隙号(归一化)相关值累加到一起，然后再进行判决。例如图5中，第1、3、14、34次接收属于相同时隙(时隙号相同)，第2、13、23、33、45次接收也属于相同时隙。不同时隙接收时使用的AGC是不同的，所以合并结果时候需要进行功率归一化。多帧相同时隙相关值(归一化)累加后，每个时隙下的相关值是个向量，是16个SSC码字的相关值。合并后可能会出现某些时隙上始终没有接收，可以设定一个默认值，并不影响后面设定门限的判决。也就是说，累加并不要求每帧里15个时隙都收齐，可以是1到15个不等。图6是合并后，1帧15个时隙存在240(15*16)个相关值。为说明方便，假设每个时隙都有接收，240个相关值按16进制编号为0-EF。为了确定扰码组号，需要遍历每个扰码组，依次假定帧边界是时隙0-14(不是真实的时隙)，分别计算15个累积相关值。上图5中以0号扰码组(见表1，时隙码字顺序为1、1、2、8、9、10、15、8、10、16、2、7、15、7、16)为例，假设真实的帧边界为0时隙，那么取编号0、10、21、37、48、59、6E、77、89、9F、A1、B6、CE、D6、EF相关值累加获得最终的相关值。假设真实的帧边界为2时隙，那么取编号20、30、41、57、68、79、8E、97、A9、BF、C1、D6、CE、D6、EE、6、1F相关值累加获得最终的相关值。最后在960个相关值进行排序，取最大值对应扰码组号进集合G0，如果存在其它值与最大值的差值在设定的门限内，那么也入选G0(但是为简化实现可设定最多只入选TOP3)，G0为本次判决输出。为了提高可靠性，也需要进行几次累加判决。第1次是frame0-framek帧累加判决，第2次进行frame1-framek+1帧累加判决，第3次进行frame2-framek+2帧累加判决，以此类推。判决条件2：如果某扰码组号在连续的3次多帧累加输出判决里(即Gi∩Gi+1∩Gi+2)，那么判定本次WCDMA小区搜索的帧边界和扰码组检测成功。需要说明的是，启动多帧SSC相关值累加判决后，新接收的时隙数据按非连续时隙SSC码字判决是同时进行的。另外作为一个异常补充，如果出现那么判定本轮多帧累加判决失败，多帧累加边界判决模块204输出信息S3，强制要求数据接收控制模块205按连续时隙接收方式来配置N帧数据来进行最后检测尝试；如果仍然没有满足判决条件1或判决条件2，那么本次小区搜索失败，需要重新从PSC开始查找时隙边界。在数据接收控制模块205会根据判决的进展决定如何进行数据接收。具体来说，如果收到扰码组及帧边界检测模块203或多帧累加边界判决模块204的帧边界判决成功反馈信息S4，则会停止未完成的时隙接收；如果收到多帧累加边界判决模块204要求必须按连续时隙接收方式的信息S3，那么按帧为颗粒进行数据接收。在双待机场景下，无论是按时隙颗粒还是帧颗粒接收，都需要待间协调时间片，可以预见的，按帧颗粒方式比按时隙颗粒要困难。归纳上述，本发明一种终端帧边界和扰码组检测的方法。图3示出本发明一实施例的终端帧边界和扰码组检测方法的流程图。参考图3所示，方法包括以下步骤：在步骤301，对接收的多个时隙进行辅助同步码相关值计算，获得各时隙的辅助同步码；在步骤302，在接收到一个帧的所有时隙前，利用已接收的多个时隙的辅助同步码的组合关系预测该帧的扰码组号，无论该多个时隙是连续时隙还是不连续时隙；以及在步骤303，根据预测的扰码组号确定该帧的边界。在步骤302中，还可以利用另外接收一个或多个时隙(一般为1-2个)进行SSC相关值计算，获得各时隙的另外的SSC，利用该另外的SSC与之前已接收的多个时隙的SSC的组合关系来验证该帧的扰码组号。在步骤302，还可以多次预测该帧的扰码组号，且在各次预测该帧的扰码组号一致时判定扰码组检测成功。在步骤301中，还可包括将多个帧中相同时隙号的辅助同步码相关值进行累加，且利用累加后的相关值获得各时隙的辅助同步码。在步骤302中唯一的，如果无法确定扰码组号，则可以按照传统方式，在收齐所有时隙后检测扰码组号和帧边界。本发明上述实施例使用任意的非连续3-5个时隙的SSC码字来提前检测帧边界和扰码组号，在每个时隙SSC数据接收相关处理后，立即进行SSC码字判定识别，使用识别出的该SSC码字来缩小可能的扰码组号范围，实现在未收齐整帧数据情况下的帧边界和扰码组号的提前检测。而且提前检测可以在接收的时隙数量显著小于一个帧的时隙数量的情况下，即成功确定所需的扰码组号以及帧边界。本发明实施例还可以在多帧接收后相同时隙的SSC相关值向量合并后再进行检测，提高了检测的成功率。本发明上述实施例的终端帧边界和扰码组检测的方法可以在例如计算机软件、硬件或计算机软件与硬件的组合的计算机可读取介质中加以实施。对于硬件实施而言，本发明中所描述的实施例可在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。在部分情况下，这类实施例可以通过控制器进行实施。对软件实施而言，本发明中所描述的实施例可通过诸如程序模块(procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块执行一个或多个本文中描述的功能和操作。软件代码可通过在适当编程语言中编写的应用软件来加以实施，可以储存在内存中，由控制器或处理器执行。虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本
技术领域：
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。当前第1页1 2 3