移动通信装置的频率同步的方法，尤其是初始频率同步的方法

专利名称：移动通信装置的频率同步的方法，尤其是初始频率同步的方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1的前序部分所述的移动通信装置的频率同步的方法，尤其是初始频率同步的方法。
在所述的同步过程中，不利的是，它要求较高的成本并且要求比较多的时间。
对于按照FDD双工方法工作的，例如按照UMTS地面无线电接入频分双工(UTRA-FDD)方法工作的，移动无线电系统，为此由专利申请DE10046575公知一种频率探测方法，它通过基于接收功率和对网络上已知的同步序列的关联的二级的功能测量，使之能够达到较快和较低成本的初始化同步。
在一种采用TDD双工方法标准，例如根据TD-SCDMA(时分同步码分多址)标准工作的移动无线电系统中，不能够毫无问题地采用这种方法。
所述任务从权利要求1的前序部分着手通过其特征部分完成。
在根据本发明的频率同步方法中在第一步骤中检测对以电信系统第一频带的任意频率接收的发送序列相对已知同步序列的最大关联，在第二步骤中借助于检测出的最大关联确定下行链路时间窗的位置，在第三步骤中通过分析用相应频率在下行链路时间窗内传输的信号来检测频带的每个频率的功率，以及在第四步骤中借助于检测结果选择至少一个第一频率，在其中进行第五步骤，其中依赖于在下行链路时间窗内含有接收的同步序列与已知的同步序列的比较从所述至少一个第一频率中精细地确定第二频率，以及接着在第六步骤中进行对第二频率上的基站整步(Einsynchronisation)，其中在整步失败时在第七步骤中用另一个频带重复第一至第六步骤。
根据本发明的方法使之能够有目标地并且从而加速地寻找同步序列，并且从而进行整步，因为只有系统的一部分频率提交进行第二频率的精细确定。这种优点一个方面得到，首先寻找对第一频带的一个频率的最大关联，这导致对移动无线电系统的一个任意频率的具有最大关联的粗同步，这使之能够估算下行链路时间窗的位置。由此能够对第一频带上的所有频率通过接收功率测量检验下行链路传输的存在，而不由此受上行链路传输的干扰。第一频带中本地接收功率的最大值的存在及其位置在此是下行链路传输存在的标志。因为由此只有具有功率最大值的预选的第一频率提交进行精细确定，也就是说达到节省成本和时间进行普遍高成本的接收序列对已知同步序列的交叉关联的比较。对于每个存在的频带实施这些步骤，直到进行对整步的比较以后，也就是直到对所述移动无线电网络内的移动台运行所要求的参数的全部准确测定比较，或者通过外部干预终止所述过程。除了减少提交进行第二频率的精细确定的第一频率的总数以外，本发明方法的另一个优点在于，用于确定第二频率所要求的关联只需要在含有同步序列的下行链路时间窗内进行，此外第一步骤内部进行的对第一频带的一个任意频率的关联必须连续地进行，也就是说在时间上无限膨胀的关联窗口进行。由此有可能达到相当成本合算的和/或高效率地实施第二频率精细确定。
优选地地把第一频率存储在一个清单中，从而可以把该清单尤其是把通用的存储媒介中用作进一步选择步骤的基础，其中可以以所述频率反复地存取。
如果依据相应频率上传输的信号的分析时检测出功率值进行精细确定第二频率用的第一频率方面的序列，也是有利的。尤其是，在此把具有最高功率的第一频率用作进一步精细确定的第一频率，因为这样的功率最大值与成功地进行整步的高概率关联。
优选地通过阈值判断进行对最大关联的检测，因为这是得出最大值的简单方法，其中特别可以通过模拟和/或试验确定适当的阈值。这对于选择第一频率也同样成立，其中第一频率的总数影响阈值的选取，从而影响所述方法的经历时间和成功。
此外，如果基于以前整步尝试的结果确定用于有待分析的频带预定值、第一频率和第二频率，从而减少要整步的频率的总数是有利的。优选地把所述频带预定值、第一频率和第二频率特别地储存进通常的存储媒介中，从这里向所述方法提供。
所述方法的另一个有利的扩展在于，在把移动台对按照第一标准工作的无绳电信系统整步不成功的情况下，尝试对按照第二标准工作的无绳通信系统进行整步，这尤其用在按第一和第二标准工作的移动台，从而进一步提高产生通信连接的概率。
优选地为了测出频带内功率采用功率传感器并且为了精细确定的载频采用(“同步信道”)SCH关联器，从而可以达到，尤其在UMTS中，适当地实施所述的方法。
下面参照

图1和2说明本发明的其它细节和优点，在图中
可以看出，在间期为5毫秒的时帧内设有进一步地划分成时隙TS0…TS6、DW-PTS、GP1以及UP-PTS。
在这些时隙TS0…TS6、DW-PTS、GP1以及UP-PTS中时隙TS0以及时隙DW-PTS具有在其在该帧内部的位置中专门进行下行链路方向的传输，也就是从TD-SCDMA基站向相应的移动台传输，而其余的时隙TS1…TS6、DW-PTS、GP1以及UP-PTS被设定为要么专门进行上行链路方向的传输要么原则上用于任意方向的传输。
下面借用于图2所示的流程图说明用于TD-SCDMA中的本发明所述方法的这种特性。
所述的方法以开始状态DONE开始，在此称为步骤1，其中此步骤定期间隔地和/或至少在移动台进入或者移动台转换进由另一个基站提供的无线电有效服务区内时作为间断控制的后台处理开始。
在第二步骤S2中进行初始化，也就是说预设一些带有开始值的参数。特别是一般地用最低的值也就是“零”预设用之开始本方法的频带号码(“频带号”)FBN以及该频带内的频率号码(“无线电频率号”)RFN。如果如像该用在TD-SCDMA系统的情况下那样，采用多于仅一个已知同步序列例如以区别各个移动无线电小区，同样地在步骤2中设定同步序列号码(“同步序列号”)SSN的开始值。这一般地同样是“零”。
接着在步骤3中得出在通过当前的频带FBN和当前频率号码RFN确定的频率范围接收的数据与至少一个已知的同步序列之间关联的量度，这在下文简称为关联，其中在TD-SCDMA系统中第一次进入该移动系统的情况下通过本发明所述的方法进行对系统所有可能的同步序列的比较，也就是总共32个。不然，对当前的无线电有效服务区的同步序列比较就足够了。
此外在第四步骤S4中进行(相应地)与阈值THRESHOLD I的关联比较，所述的阈值例如通过计算机支持的模拟和/或统计数学方法这样地确定，使得超过其值与提高同步成功的概率成正比。
如果实际得出的关联小于阈值THRESHOLD I，则直到在步骤S3中拿出所有可能已知的关联的同步序列以及在步骤S4中去进行阈值比较前，都在第五步骤S5以及第六步骤S6中把同步序列号码SSN的值提高数值“一”。
如果得出的所有已知同步序列的关联都小于阈值THRESHOLD I，就把频率号码RFN的值提高数值“一”，也就是说拿出当前频带FBN的下一个频率重新分析接收的数据并且用之重复第三步骤S3和第四步骤S4，以及步骤S5和S6。
直到关联超过阈值THRESHOLD I前，这个过程都总是增加频率号码地继续进行，接着在第八步骤S8中在当前的频率上尝试把移动台与基站整步，这在所述的TD-SCDMA系统中称为(“广播控制信道”)BCCH同步。
如果可能进行BCCH同步，就可以中止本发明所述的同步方法，也就是返回到S1的开始状态，从S1出发在有的情况下可以如上所述地重新开始一个新的同步过程。
如果在该时间点还不能够达到BCCH同步，从接收功率测量开始，要求在第九步骤S9中进行精细测定，其中可以有利地在下行链路时隙TS0或者DW-PTS通过迄今的步骤S1…S8进行测量，因为通过这些步骤S1…S8可以估算或者测出所述帧的时间位置，从而可以相当准确地测定专门为下行链路方向传输设定的时隙TS0和/或DW-PTS的位置。
通过知道下行链路时隙TS0和DW-PTS的准确位置把接收功率测量限定在下行链路时隙TS0和DW-PTS的优点是，不会有源自上行链路传输的数据信号歪曲测量结果。
这样的歪曲会出现在例如如果正在整步的第一移动台处在基站提供的无线电有效服务区的边缘并且从而该移动台接收的信号非常的弱，而第二移动台驻留在进行整步第一移动台的附近并且以相对高的功率发射以保持与同一基站的连接时；因为在此在进行整步的第一移动台的接收功率测量时可能会探测第二移动台的比较强的信号。
本发明所述的方法通过可以对接收功率测量明确地区分下行链路信道和上行链路信道解决了这样的问题，其中，根据本发明，通过测定的帧位置也在专门为下行链路方向传输设定的时隙TS0和DW-PTS进行位置测定和接收功率测量，以此保证所述区分。
通过该措施同样可以由以下的第十步骤S10进行的第二阈值比较达到相当可靠地推断BCCH同步的结果，其中与第一阈值THRESHOLD I相似，第二阈值THRESHOLD II通过计算机支持模拟和/或统计数学或者可较的适当方法测定或者优化，从而在超过此阈值THRESHOLD II时有高的BCCH同步成功概率。
如果测量的接收功率超过第二阈值THRESHOLD II，就在第十一步骤S11中把当前频率或当前频率号码RFN值及所测量的接收功率记录在一个清单中和/或还使之能够对于一个普通的存储媒体存取。接着在第十二步骤S12检验，当前的频率号码RFN的值是否超过当前频带内的最大可能值RFNmax。如果不是这种情况，在第十三步骤S13中把频率号码提高“一”并且从第九步骤重复所述方法。
如果最后的接收功率测量时测量到所述频率有最大的频率号码RFNmax，在第十四步骤S14中按测量的接收功率大小分类频率号码F1…Fn…Fnmax，从而可以在第十五步骤S15中对于在下一个步骤进行的第二频率的精细确定，把其频率号码RFN测出最高接收功率值的频率设定为开始值。
编制按照取得的接收功率分类清单F1…Fn…Fnmax的优点是可以得到快速成功地结束BCCH同步。
接着在第十六步骤S16中既把已知的同步序列SSN设定为初始值“零“，也把进行同步的移动台的参照频率设定为最低可能的值fmin。
在第十七步骤S17中进行含有同步序列的下行链路时间窗内所接收的序列对通过当前的同步序列号码SSN确定的已知同步序列的关联，其结果在第十八步骤S18提交第三阈值判断。其中进行与第三阈值THRESHOLD III的比较，并且该阈值与前述类似地测出及优化，甚至可选地可以与第一阈值THRESHOLD I相应。
如果当前测出的关联超过第三阈值THRESHOLD III，在第十九步骤S19中重新尝试BCCH同步并且在成功时转变到第一步骤S1中的开始状态DONE。不然就在第二十步骤S20中检验进行同步的移动台的当前设定的参照频率是否超过最大可能值fmax。如果不是这样的情况，在第二十一步骤S21中把进行同步的移动台的参照频率f提高Δf，并且用得到的值作为参照频率f在步骤S17和S18中用专门的阈值比较进行另一次关联。
如果进行同步的移动台的参照频率f超过了最高可能值fmax，就在第二十二步骤S22中检验同步序列SSN的当前没定的值否超过最大可能值SSNmax。如果不是这样的情况，就把同步序列号码SSN的值提高“一“，并且用得到的值作为同步序列号码SSN在步骤S17和S18中用专门的阈值比较进行另一次关联。
如果同步序列SSN超过了最高可能值SSNmax，就在第二十四步骤S24中检验在步骤S14产生的清单F1…Fn…Fnmax中当前设定的频率n是否超过最大可能值nmax。如果不是这样的情况，就在第二十五步骤S25中把在步骤S14产生的清单F1…Fn…Fnmax中当前使用的频率n的值提高“一”，并且用得到的频率Fn以及在步骤S16中重新设定的同步序列号码SSN值和进行同步的移动台参照频率f重新进行步骤S17至S25。
如果在步骤S14产生的清单F1…Fn…Fnmax中当前使用的频率n超过最大可能值nmax，由此把步骤S14产生的清单F1…Fn…Fnmax中的最后的频率Fnmax也提交步骤S16至S23所述的程序中，BCCH同步不成功，如果在第二十六步骤S26中把方法参数设为新的数值，尤其是把频带号码FBN提高数值“一”并且把频率号RFN设为“零”，就可以从第三步骤S3开始，在系统的新频带中进行下面的方法步骤S4…S25。
权利要求
1.方法，用于在按照时分方法工作的无绳电信系统中进行频率同步，特别是用于初始频率同步，借助于至少一个已知的同步序列把移动通信装置与基站整步，具有以下的步骤a)检测以电信系统第一频带的任意频率接收的发送序列对已知同步序列的最大关联(S3至S7)，b)借助于检测出的最大关联确定下行链路时间窗的位置(S3、S4)，c)通过对用相应频率在下行链路时间窗内传输的信号进行分析，检测第一频带的每个频率的功率(S9)，d)借助于检测结果选择至少一个第一频率(S15)，e)根据与已知同步序列的比较结果从所述至少一个第一频率中精细确定第二频率(S17至523)，f)在第二频率上对基站进行整步(S19)，g)整步失败时在另一个频带中重复步骤a)至f)(S3至S25)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，把第一频率以清单形式存储(S11)。
3.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，依据在步骤c)中所检测出的功率值实施用于精细确定第二频率的第一频率附近的序列。
4.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，进行阈值判断以检测最大关联(S4、S18)。
5.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，借助于阈值判断选择所述第一频率。
6.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，依据以前整步尝试的结果确定用于有待分析的频带的预定值(FBN)、第一频率(RFN)和第二频率。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述用于有待分析的频带的预定值(FBN)、第一频率(RFN)和第二频率存储。
8.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，对于移动台对按照第一标准工作的无绳电信系统整步不成功的情况下，尝试对按照第二标准工作的无绳电信系统进行整步。
9.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，采用功率传感器以得出频带内功率并且采用(“同步信道”)SCH关联器以精细确定接收的载频(步骤S9、S3、S17)。
10.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述的无绳电信系统按照UMTS电信标准工作。
全文摘要
用于在按照时分方法工作的无绳电信系统中进行频率同步，特别是用于初始频率同步的方法。在根据本发明的，在按照时分方法工作的无绳通信系统中进行频率同步，特别是用于初始频率同步的方法中，借助于至少一个已知的同步序列把移动通信装置与基站整步，检测对通信系统第一频带的任意频率接收的发送序列对已知同步序列的最大关联以及借助于检测出的最大关联确定下行链路时间窗的位置。接着通过尝试用相应频率在下行链路时间窗内传输的信号检测频带的每个频率的功率借助于检测结果选择至少一个第一频率总数。最后依赖于在下行时间窗内含有接收的同步序列与已知的同步序列的比较从所述至少一个第一频率中精细地确定第二频率，以及接着进行对第二频率上的基站整步，其中在整步失败时用另一个频带重复步骤a)至f)。
文档编号H04B7/26GK1469658SQ03141069
公开日2004年1月21日 申请日期2003年6月13日 优先权日2002年6月14日
发明者高英杰, U·施瓦克, 呖 申请人:西门子公司