专利名称：在移动电信网中优化小区搜索的方法
技术领域：
本发明涉及电信领域，更具体而言，本发明涉及一种在移动电信网中优化小区搜索的方法。
本发明也涉及一种移动设备，该移动设备包括用于在移动电信网中优化小区搜索的装置。
更加具体而言，本发明应用在包括许多小区的通信网络中，每个小区容纳一个通过信道SCH与移动设备UE交换同步数据的基站，以便允许该移动设备对于与当前小区邻近的至少一个小区执行测量，以便取回特定于所述邻近小区的扰码。在该电信网中，同步数据包括整数个帧，每个帧包括整数个时隙，并且信道SCH被细分为用于检测时隙开始的主同步信道和用于检测帧开始的次同步信道。
本发明应用在双模GSM(全球移动通信系统)/UMTS(通用移动通信系统)或单模式UMTS移动电话的小区搜索中，通过应用小区搜索过程来为可能或偶然的切换作准备。
背景技术：
为了准备可能或偶然的切换，参与通信的移动设备UE必须识别邻近小区。为此，该移动设备应用了小区搜索过程，包括对邻近小区进行测量以便切换到能提供最佳通信质量的小区。该过程可能在待机模式(监视模式)或在线模式(连接模式)中进行。
图1示例性示出了移动设备在待机模式中或在初始激活时连续地执行小区搜索过程的情况。在这种情况下，在时间T1处初始化该过程并在对应于整数N1个时隙的的时段D1中执行处理。在对应于时段D1结束的时间T2，该移动设备获得用于执行切换的必要信息。由于所有的处理在较短持续时间的相同时间窗口2内完成，以及由于在一个时间窗口内收集的信息不能在以后的时间窗口中再使用，接收采样时钟的可能偏差不会对同步性能产生任何影响。在以后的同样也是短持续时间D2的时间窗口中以相同的方式重复上述处理。
图2示例性示出了移动设备在在线模式(连接模式)中断续的应用小区搜索过程的情况。与前一个例子相反，该移动设备使用几个独立的时间窗口4，并特别根据待讨论的小区搜索过程的步骤来合并在每个时间窗口4中收集的测量结果以满足指定的性能标准。每个时间窗口允许计算一个分布并将其存储在存储器中，在每一步骤结束时，计算特定的相关分布。在本例中，在以后的时间窗口中进行的处理将重复使用指定时间窗口中处理的信息和结果。所以，处理时间比连续模式下的处理时间相对长一些，并且移动设备的时钟偏差或偏移的影响比前一个例子更加明显。
图3示出了在UMTS网络的传统的小区搜索中获得的示例性相关分布。在该分布的水平轴上，时隙的起点对应于移动设备接收信号和主同步码(PSCH)之间的最大相关。当存在时钟偏差时，在不同时间窗口获得的基本分布的最大相关点可能不同。在移动设备的采样时钟不精确和/或在和移动设备通信的基站与移动设备应该被识别的小区之间存在多普勒偏移时，引起的主要问题可以如下说明如果窗口是相隔120ms的，并且如果时钟以等于(1+ε)*4*3.84MHz的频率执行采样，其中ε＝0.5×10-6，除了4*3.84MHz，两个连续窗口的最大相关点相差两个峰值而不是一个。由此产生的模糊不清导致了同步时除性能的下降并可能引起同步帧失效。
假设在连续测量窗口中检测到的时隙同步点是不同的，通过简单地将与不同测量窗口有关的相关分布加在一起而获得的相关分布将会呈现与不同点相对应的几个峰值。这是因为与不同测量窗口有关的峰值没有合计，表示与时隙开始不对应的相关值的相关峰值和门限值之间的反差或差别没有被提高。
因此，假设对应于相关峰值的点改变了，并且它们是令人满意的等值点，检测对应于在上一个窗口中获得的时隙开始点的可能性变小了。这是因为检测是以一种传统的方式通过搜索平均分布的最大值来执行的。
而且，通过简单地将与不同窗口有关的测量结果加在一起的组合值可能导致整个过程的失败，这是因为与不同窗口有关的同步点可能变化。
本发明的目的是解决上述问题。
发明内容
本发明提出了一种在包括多个小区的移动通信网络中优化小区搜索的方法，每个小区容纳有通过信道SCH与移动设备UE交换同步数据的基站，并被设计以便允许用户的移动设备在与当前小区邻近的至少一个小区上执行测量，以便取回特定于所述邻近小区的扰码，同步数据包括整数个帧，每一帧包括整数个时隙，并且信道SCH被细分为包括用于检测时隙开始的主码Cp的主同步信道，和包括次级码Csi，k的次同步信道，该次级码包含了用于检测帧开始的Ns个码片。
根据本发明的方法包括步骤对在多个时间窗口中收集的测量抽样值应用数字滤波，以便赋予在最近时间窗口中执行的测量一个主要加权。
优选地，该方法包括以下步骤-定义整数Nf个测量窗口；-通过主信道PSCH初始化时隙同步；-对于每个测量窗口k以及对于i＝1到Ns*Nec，这里Ns表示次级码Csi，k中包含的码片数量并且Nec表示移动设备的附加采样频率，用主码Cp确定表示移动设备接收信号的相关分布的向量Pk；-对于k＝1到Nf，计算表示平均相关分布的平均向量Pm；-对于k＝1到Nf，应用数字滤波，该滤波被设计用于为最近测量赋予一个主要加权；—检测分布Pm的最大峰值；-识别与分布Pm的最大峰值相关的点。
在根据本发明方法的第一实施方案中，数字滤波是线性的并根据以下算法实施对于i＝1到Ns*NecP(i)＝(1-λ)P(i)+λPk(i)，这里λ表示0到1之间的加权系数。
在根据本发明方法的第二实施方案中，数字滤波是非线性的。
根据本发明的移动设备包括一种装置，该装置用于对在多个时间窗口中收集的测量采样应用数字滤波，以便为在最近时间窗口中执行的测量赋予一个主要加权。
根据如上所述的本发明，在用于小区搜索的时间窗口中定义了多个测量时间窗口，以及对在多个时间窗口中收集的测量采样应用数字滤波，以便为在最近时间窗口中执行的测量赋予一个主要加权。因此，根据本发明的方法和设备减少了移动设备(UE)的采样时钟中的偏差的影响，并减小了移动设备与之通信的基站与移动设备应该识别的小区之间的多普勒偏移的影响，从而可靠地提供了同步点。
由参考附图，通过非限制性实例给出的以下说明将使得本发明的其他特性和优点显而易见。
图1示意地示出了在待机模式(监视模式)中或在激活移动设备时小区搜索的过程；图2示意地示出了在在线模式(连接模式)中小区搜索的过程；图3示意地示出了现有技术中搜索UMTS小区的过程；图4示意地示出了UMTS基站所发送的主同步信道PSCH和次同步信道SSCH的结构；图5所示的表格示出了扰码组和用于构造组成次同步信道SSCH的码的相关图案(motifs)之间的关系；图6示例了根据本发明方法的优选实施方案的流程图；图7示出了在不应用根据本发明的方法的情况下获得的示例性相关分布；以及图8示出了根据本发明在搜索UMTS小区的过程中获得的示例性相关分布。
具体实施例方式
下面的描述涉及在UMTS网络中本发明的特定应用。回想为了在UMTS网络中实施小区搜索的过程，移动设备使用主和次同步信道SCH以便识别邻近的UMTS小区以及称为CPICH(公共导频信道)的用于估计传播信道脉冲响应的信标信道。
同步信道SCH允许移动设备与网络同步并取回特定于每个小区的扰码。该信道不从网络的上层传送信息，并与任何传输信道都不相关联。信道SCH细分为两个信道，称为主信道PSCH(主同步信道)以及次信道SSCH(次同步信道)。
图4示例性示出了由UMTS基站所发送的信道PSCH和信道SSCH的结构。信道PSCH由N(一般N＝256)个码片的主码Cp组成。一个码片是表示在应用扩展频谱技术之后的一个码元的信息单元。主码Cp在一个接一个的时隙中重复并对于网络的所有小区都是相同的。移动设备UE使用PSCH信道来检测时隙的开始。
由包含256码片的次级码Csi，k组成了信道SSCH，这里k＝0，1，...14以及i∈{1，2，3，...16}。该信道允许移动设备UE检测专用于特定移动设备UE的物理信道和不专用于特定移动设备UE的公共物理信道中的帧开始，以及该小区中的扰码所属的组。
与主信道PSCH相反，根据选自64种可能图案中的预先设定的图案，在次信道中使用的码从一个时隙到另一时隙可能是变化的。
图5的表格示例了扰码组和用于构造组成次同步信道SSCH的码的相关图案之间的关系。
信道CPICH(公共导频信道)由称作导频的预定义比特/码元序列组成，所述导频在整个小区中被连续发送。这些比特/码元的速率是恒定的并且等于30kbps(每秒千比特)，即15ksps(每秒千码元)。信道CPICH不与任何传输信道相关联。
搜索UMTS小区的过程包括三个步骤。
第一步骤的目的是估计时隙的开始点。这是通过将移动设备接收的信号与主同步码(PSCH)相关而实现的。由于UMTS基站发送的码片频率是3.84MHz并且移动设备执行附加采样，一般用因子Nec＝4，所以移动设备应该区别3.84×106*10*10-3/15＝10240个定时假设。通过建立与PSCH的相关，生成具有10240个值的分布成为可能，其最大值提供被寻找的时隙的开始点。
第二步骤的目的是识别基站所属的扰码组(64种可能假设)，以及帧同步点(15种可能假设)。这是通过与次级同步码(SSCH)的相关实现的。
第三步骤的目的是通过与信道CPICH建立相关而识别基站的扰码(8种可能假设)。
上述步骤由移动设备UE顺序地实施，而他们的实施假设了由给定步骤提供的同步点不会被由于移动设备UE的时钟采样不精确或移动设备与之通信的基站与移动设备识别的小区之间的多普勒偏移产生的错误而损坏。
图6示例了本发明的优选实施方案的流程图，其中根据以下算法来实施数字滤波对于i＝1到Ns*Nec
P(i)＝(1-λ)P(i)+λPk(i)，这里λ表示0到1之间的加权系数。
Nf表示测量时间窗口的数量以及Nec表示每码片采样的数量。选择加权系数λ以便与过去相比赋予目前一个主要加权，也就是为在最近时间窗口中执行的测量赋予一个主要加权。考虑到在不同时间窗口中包含不同分布，Pm表示包含平均相关分布的向量。向量Pm包括2560*Nec个值。
步骤10包括初始化同步时隙的相关分布P(i)＝0对于i＝1到2560*Nec步骤12包括对于k＝1到Nf计算与每个时间窗口k有关的相关分布。该步骤提供了在由正实数组成的维中的2560*Nec的向量Ck。
步骤14包括通过对于i＝1到2560*Nec应用数字滤波来更新平均分布P(i)＝(1-λ)P(i)+λPk(i)在步骤16，进行校验以查看是否已经到达了Nf个时间窗口。如果是，则步骤18包括执行最大相关峰值的检测，该值表示时隙的开始。
如果还没有到达Nf个时间窗口，则从步骤12开始重复所述过程。
图7示出了不用滤波而获得的相关分布。在这种情况下，最大相关的检测将提供图中最左边位置中的第一峰值，而不是表示最近同步点并且也是同步时隙之后的处理的最有关的峰值的第三峰值。
图8示出了利用根据本发明包括滤波步骤的方法获得的相关分布。在这种情况下，最大相关的检测提供了第三峰值，该峰值位于最右边并对应于最近同步点的位置。
根据本发明的方法被应用于以下情况-处于GSM(GSM 900，DCS1800或PCS1900)连接模式(在线模式)中的移动设备，执行对邻近UMTS FDD小区的测量(使用多帧26的空闲帧)；-处于UMTS FDD连接模式(在线模式)中的移动设备，执行对邻近UMTSFDD小区的测量，该小区具有的载波频率不同于与移动设备通信的小区的载波频率；-处于GPRS或EDGE或HSCSD连接模式(在线模式)中的移动设备，执行对邻近UMTS FDD小区的测量；-处于CDMA 200连接模式(在线模式)中的移动设备，执行对邻近UMTSFDD小区的测量。本发明也可以应用到UMTS FDD小区搜索过程的前三个步骤的每一步中。-步骤1时隙电平定时同步；-步骤2帧电平定时同步和识别扰码组；以及-步骤3识别扰码。
权利要求
1.一种在包括多个小区的移动电信网络中优化小区搜索的方法，每个小区容纳一个通过SCH信道与移动设备UE交换同步数据的基站，以便允许用户的移动设备对与当前小区邻近的至少一个小区执行测量，来取回特定于所述邻近小区的扰码，所述同步数据包括整数个帧，每个帧包括整数个时隙，并且所述信道SCH被细分为包括用于检测时隙开始的主码Cp的主同步信道，和包括次级码Cai，k的次同步信道，该次级码包含了用于检测帧开始的Ns个码片，所述方法包括步骤对在多个时间窗口中收集的测量采样应用数字滤波，以便为在最近时间窗口中执行的测量赋予一个主要加权。
2.根据权利要求1所述的方法，包括步骤定义整数Nf个测量窗口；通过主信道PSCH初始化时隙同步；对于每个测量窗口k以及对于i＝1到Ns*Nec，利用主码Cp确定表示移动设备所接收信号的相关分布的向量Pk，这里Ns表示次级码Csi，k中包含的码片数量并且Nec表示移动设备的附加采样频率；对于k＝1到Nf，计算表示平均相关分布的平均向量Pm；对于k＝1到Nf，应用数字滤波以便为最近的测量赋予一个主要加权；检测分布Pm的最大峰值；以及识别与分布Pm的最大峰值相关联的点。
3.根据权利要求2所述的方法，其中数字滤波是线性的并且该线性数字滤波根据以下算法实施对于i＝1到Ns*NecP(i)＝(1-λ)P(i)+λPk(i)，这里λ表示0到1之间的加权系数。
4.根据权利要求2所述的方法，其中数字滤波是非线性的。
5.一种移动设备UE，包括用于通过信道SCH与电信网络的基站交换同步数据的装置，以便在与当前小区邻近的至少一个小区上执行测量，来取回特定于所述邻近小区的扰码，所述同步数据包括整数个帧，每个帧包括整数个时隙，并且所述信道SCH被细分为包括用于检测时隙开始的主码Cp的主同步信道，和包括次级码Csi，k的次同步信道，该次级码包含了用于检测帧开始的Ns个码片；以及一个装置，用于对在多个时间窗口中收集的测量采样应用数字滤波，以便为在最近时间窗口中执行的测量赋予一个主要加权。
全文摘要
一种在包括多个小区的移动电信网络中优化小区搜索的方法，每个小区容纳有通过信道SCH与移动设备交换同步数据的基站，以便允许在与当前小区邻近的至少一个小区上执行测量，来取回特定于所述邻近小区的扰码。该方法包括步骤对在许多时间窗口中收集的测量采样应用数字滤波，以便为在最近时间窗口中执行的测量赋予一个主要加权。
文档编号H04B1/707GK1481178SQ0314387
公开日2004年3月10日 申请日期2003年6月20日 优先权日2002年6月20日
发明者L·哈尤恩, L 哈尤恩 申请人:日本电气株式会社