专利名称：时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于无线通信系统的，特别涉及一种应用于时分同步码分多址(Time Division Synchronous Code-Division Multiple Access，简称TD-SCDMA)移动通信系统中，用户终端设备进行初始小区搜索(InitialCell Search)的方法和装置。
背景技术：
1946年，美国的贝尔实验室便提出了将移动电话的服务区划分成若干个小区，每个小区设一个基站，构成蜂窝状系统的蜂窝(Cellular)移动通信新概念。1978年，这种系统在美国芝加哥试验获得成功，并于1983年正式投入商用。蜂窝系统的采用，使得相同的频率可以重复使用，从而大大增加了移动通信系统的容量，适应了移动通信用户骤增的客观需要。蜂窝移动通信系统的发展经历了一个从模拟网到数字网，从频分多址(FDMA)到时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)的过程。
随着时代的发展，人们对通信的要求，包括对通信质量和业务种类等的要求，也越来越高。第三代(3G)移动通信系统正是为了满足该要求而被发展起来的。它是以全球通用、系统综合作为基本出发点，并试图建立一个全球的移动综合业务数字网，综合蜂窝、无绳、寻呼、集群、移动数据、移动卫星、空中和海上等各种移动通信系统的功能，提供与固定电信网的业务兼容、质量相当的多种话音和非话音业务，进行袖珍个人终端的全球漫游，从而实现人类梦寐以求的在任何地方、任何时间与任何人进行通信的理想。
第三代移动通信系统中最关键的是无线电传输技术(RTT)。1998年国际电信联盟所征集的RTT候选提案除6个卫星接口技术方案外，地面无线接口技术有10个方案，被分为两大类CDMA与TDMA，其中CDMA占主导地位。在CDMA技术中，国际电信联盟目前共接受了3种标准，即欧洲和日本的W-CDMA、美国的CDMA 2000和中国的TD-SCDMA标准。
与其它第三代移动通信标准相比，TD-SCDMA采用了许多独有的先进技术，并且在技术、经济两方面都具有突出的优势。TD-SCDMA采用时分双工(Time Division Duplex，TDD)、智能天线(Smart Antenna)、联合检测(JointDetection)等技术，频谱利用率很高，能够解决高人口密度地区频率资源紧张的问题，并在互联网浏览等非对称移动数据和视频点播等多媒体业务方面具有潜在优势。
如图1所示，为一个典型的蜂窝移动通信系统的例子。该系统是由多个小区101-10N(10)构成的，其中每个小区内各有一个基站(Base Station)111-11N(11)，同时在该小区服务范围内存在一定数量的用户终端设备(UserEquipment，简写为UE)121-12N(12)。每一个用户终端设备12通过与所属服务小区10内的基站11保持连接，来完成与其它通信设备之间的通信功能。
每次当用户终端设备12开机后，一般并不知道其所处的位置、以及应选择哪个基站11(或者小区10)进行有关上行接入(Uplink Access)操作。用户终端设备选择小区进行接入的过程一般被称为“初始小区搜索”(InitialCell Search)过程。用户终端设备12进行初始小区搜索的目的是选择合适的工作频点，并在该频点上取得与某个小区10内的基站11的下行同步，同时解读该基站11发送的有关系统广播消息——依据这些信息，用户终端设备12才能开始有关的上行接入过程，并最终建立与该基站11之间的连接。
如图2所示，为TD-SCDMA系统的帧结构示意图。该结构是根据3G合作项目(3GPP)规范TS 25.221(Release 4)中的低码片速率时分双工(LCR-TDD)模式(1.28 Mcps)，或者中国无线通信标准(CWTS)规范TSM 05.02(Release3)中给出的。TD-SCDMA系统的码片速率为1.28Mcps，每一个无线帧(RadioFrame)200、201(20)的长度为5ms，即6400个码片(对于3GPP LCR-TDD系统，每个无线帧长度为10ms，并可划分为两个长度为5ms的子帧(subframe)，其中每个子帧包含6400个码片)。其中，每个TD-SCDMA系统中的无线帧(或者LCR系统中的子帧)20又可以分为7个时隙(TS0～TS6)210-216(51)，以及两个导频时隙下行导频时隙(DwPTS)22和上行导频时隙(UpPTS)24，以及一个保护间隔(Guard)23。进一步的，TS0时隙210被用来承载系统广播信道以及其它可能的下行业务信道；而TS1～TS6时隙211-216则被用来承载上、下行业务信道。上行导频时隙(UpPTS)24和下行导频时隙DwPTS时隙22分别被用来建立初始的上、下行同步。TS0～TS6时隙210-216长度均为0.675ms或864个码片，其中包含两段长均为352码片的数据段DATA1(27)和DATA2(29)，以及中间的一段长为144码片的训练序列——中导码(Midamble)序列28。Midamble序列在TD-SCDMA有重要意义，包括小区标识、信道估计和同步(包括频率同步)等模块都要用到它。DwPTS时隙22包含32码片的保护间隔30、以及一个长为64码片的下行同步码(SYNC-DL)码字25，它的作用是小区标识和建立初始同步；而UpPTS时隙包含一个长为128码片的上行同步码(SYNC-UL)码字26，用户终端设备利用它进行有关上行接入过程。
按照3GPP规范TS 25.224(Release 4)或者CWTS规范TSM 05.08(Release3)中的有关定义，在TD-SCDMA系统中，当完成初始频点选择后，在每个候选频点上，初始小区搜索过程可分为以下四个步骤第一步骤，DwPTS搜索通过将总共32个SYNC-DL码字25与接收信号序列进行相关处理或者类似处理后，得到DwPTS时隙的(粗略)同步信息，同时检测出最有可能的SYNC-DL码字；第二步骤，扰码和Midamble码字序列检测得到DwPTS粗略位置信息后，根据TD-SCDMA帧结构用户终端可以接收位于TS0(210)上的P-CCPCH(主公共控制物理信道)信道上的Midamble部分接收信号28。由于每个SYNC-DL码字25对应一个码组(Code Group)，包含了4个可能的Midamble码字序列，因此通过将这4个可能的码字与TS0上Midamble部分的接收信号进行相关处理或者类似处理后，可检测出系统采用了其中哪个Midamble码字序列；由于扰码(Scrambling Code)和Midamble码字存在一一对应关系，所以扰码也可以检测到Midamble码字序列后同时获得；第三步骤，控制复帧同步TD-SCDMA系统中通过对SYNC-DL码25进行QPSK(四相相移键控)调制、并根据连续四帧内SYNC-DL码字25上的调制相位图案来确定控制复帧(Control Multi-frame)的开始。用户终端通过对接收SYNC-DL码字信号上调制相位图案的检测来确定控制复帧同步；第四步骤，读取BCCH(广播信道)信息获得控制复帧同步后，就可以知道哪些帧上有BCCH系统广播消息存在；用户终端对这些帧的P-CCPCH上的接收数据进行解调(Demodulation)和解码(Decoding)，然后进行循环冗余校验(CRC)；如果校验通过，则该块BCCH信息被认为有效并被传递给高层，初始小区过程成功结束。
初始小区搜索的方法及其装置设计，是TD-SCDMA系统设计中的重要课题之一。一方面，由于用户终端设备进行初始小区搜索之前往往只有很少的(甚至没有任何)系统信息，而且可能面临较恶劣的信道环境(例如，当用户处于小区边缘、或者处于阴影区时)，因此要求所设计的初始小区搜索方法拥有优良的性能，能够在较短时间内找到目标小区，同时又要具有较好的鲁棒性(robustness)，能适应各种开机环境；另一方面，又要求该设计具有合理的复杂度，避免由于软/硬件资源消耗过多、或者功耗太大等带来的一系列实现问题。
特别的，在TD-SCDMA系统中，前述初始小区搜索第一步骤的设计对整体设计尤为关键因为此时用户终端设备还没有任何定时信息，所以往往需要通过在整个无线帧内进行接收信号与一个或者多个(最多32个)备选SYNC-DL码字之间进行一系列滑动相关操作及后续处理后，才能确定有关的定时信息及功率最强的SYNC-DL码字，然后开始初始小区搜索第二步骤的有关处理。例如，在国际专利申请公开号WO03/028399，发明名称为“小区搜索方法和通信终端设备”(CELL SEARCH METHOD AND COMMUNICATION TERMINALAPPARATUS)中，主要公开了一种在TD-SCDMA系统中执行所述小区搜索第一步骤的方法和装置，该方法中首先将各SYNC-DL码与接收信号进行滑动相关，并找到相关值最大的SYNC-DL及其对应位置作为输出。
如图3所示的现有技术，为一种应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的相关器装置。首先，接收数据经过首先采样、模数转换和基带数字匹配滤波后，得到接收数据信号采样流作为该相关器的输入。其中，采样速率一般可选为码片速率的某个倍数，例如采用2倍过采样，即每个码片间隔内进行2个采样；模数转换(ADC)用于将输入模拟采样值量化为对应的数字值，提供给数字基带单元进行一系列处理；基带数字匹配滤波器主要用于滤除带外干扰和噪声，其输出数字信号的量化比特数M的典型取值为6或者8。相关器接收数据采样输入后，首先通过反旋转器31对输入I/Q两路采样值an进行反旋转后得到bn。该操作是与发射机端的旋转操作对应的。具体而言，反旋转操作可用下述公式表征
bn＝an*(-j)n(n＝0，1，2，…)其中，an和bn分别为反旋转器31的输入、输出符号，下标n为输入采样序号，而j为-1的单位根。事实上，用复数表示符号an和bn(其中实部对应I路即同相分量，虚部对应Q路即正交分量)an＝ain+j*aqn，bn＝bin+j*bqn，则下述公式成立bin＝ain，bqn＝aqn(n＝4k，k＝0，1，2，…)bin＝aqn，bqn＝-ain(n＝4k+1，k＝0，1，2，…)bin＝-ain，bqn＝-aqn(n＝4k+2，k＝0，1，2，…)bin＝-aqn，bqn＝ain(n＝4k+3，k＝0，1，2，…)因此，该反旋转器可通过I/Q路交换、取反和计数单元等实现。反旋转后的数据采样分为I和Q两路，分别被移入两组各含64个M比特寄存器的寄存器组321-64和341-64。如图3所示在第N时刻，每次的新数据采样分别被移入Q比特寄存器321和341，同时每个寄存器组内的每个寄存器的值被移入右边的寄存器。以I路为例，这意味着寄存器321原先的存储值被移入寄存器32i+1内，其中i＝1，2，…，63，而寄存器3264中原先的存储值被丢弃。接下去，两组寄存器组中的各寄存器的存储值，根据候选SYNC-DL码字中的对应比特，分别通过一批“保持/取负”单元331-64和351-64。假设I路和Q路两组寄存器组中的存储值分别为{biN，biN-1，…，biN-63}和{bqN，bqN-1，…，bqN-63}；并假设候选SYNC-DL码字为{s1，s2，…，s64}，其中sk的取值为0或1(k＝1，2，…，64)，则I路上的第k个“保持/取负”单元33k的输入biN+1-k、sk和输出uik关系可用如下公式表征uik＝biN+j-k如果sk＝1；uik＝-biN+1-k如果sk＝0(k＝1，2，…，64)类似的，在Q路上的第k个“保持/取负”单元35k的输入bqN+1-k、sk和输出uqk关系可用如下公式表征uqk＝bqN+1-k如果sk＝1；uqk＝-bqN+1-k如果sk＝0(k＝1，2，…，64)然后，所得中间结果{ui1，ui2，…，ui64}和{uq1，uq2，…，uq64}分别被输入两个加法器361和362，得到两个加法器输出ci和cq，所述加法计算可用如下公式表征
ci＝ui1+ui2+…+ui64cq＝uq1+uq2+…+uq64最后，两个加法器的输出ci和cq被送入一个功率计算器37，输出相关结果功率值pN可用如下公式表征pN＝ci2+cq2这样，如图3所示的相关器就完成了第N时刻的相关值计算。当每次有一个新的采样值输入，该相关器经过上述操作后，就可产生一个相关结果输出；这样随着接收数据采样流的不断输入，该相关器就产生了一系列相关输出，从而完成了“滑动”相关过程。接着，后续处理模块将根据这些相关输出经过一系列处理后，完成有关的同步和检测功能。
虽然该装置虽然可达到理论上最优的性能，但是其复杂度却很高，这意味着将消耗很多的处理器资源以及更多的功耗。假设接收信号输入采用2倍速数据采样(即对应每个码片有两个输入采样输入)，且每个采样采用6比特量化，由于SYNC-DL码字长度为64，对应64个采样的相关需要实/虚部各64个12-比特的加减法操作，这样进行每个SYNC-DL的相关处理需要64*2*6400*2＝1,638,400个12-比特加减法操作完成第一步骤。对于TD-SCDMA系统的初始小区搜索，由于可能要同时进行32个SYNC-DL码的搜索和同步过程，因此采用如图3所示的相关器结构将使整个处理过程更为复杂、或者耗时。因为如果要同时进行所有32个码字的相关处理，则在5ms内完成总共1,638,400*32＝52,428,800个12-比特加减法操作——这是目前的商用软/硬件处理能力一般所难以达到的。因此，为了实现该装置，往往只能在每个5ms内只进行一批若干个SYNC-DL码字(例如2个或者4个码字)的相关处理，并将所有备选SYNC-DL码字分成多批来处理。这样做的目的是降低对软/硬件处理能力的要求，但所付出的代价是拉长了执行初始小区搜索第一步骤所花费的时间。因此，如何降低该相关器的复杂度，同时又保证同步和检测性能满足设计要求，是TD-SCDMA系统初始小区搜索过程设计中所面临的关键问题之一。
为了避免整个帧内进行对所有SYNC-DL码字进行的滑动相关处理，在国际专利申请公开号WO01/074103，发明名称为“一种码分多址数字移动通信系统的小区初始方法”(METHOD OF CELL INITIAL SEARCH IN CDMA DIGITALMOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM)中，公开了一种采用了所谓“特征窗”(Characteristic Window)的方法，进行TD-SCDMA系统中进行初始小区搜索中的第一步骤的方法。该方法的主要思想是，利用TD-SCDMA帧结构中DwPTS部分所特有的功率包络特性，先进行粗略的DwPTS同步，然后在该同步点附近在进行所有备选SYNC-DL码字的滑动相关处理。由于避免了在整个帧内进行滑动相关，因此其处理复杂度与前述方案相比大大降低。该方案的性能很大程度上取决于其“特征窗”方法的有效性，但是由于仅采用了功率信息，导致这种基于DwPTS包络特性的方法，在低信干噪比(SINR)条件下、特别是SINR＜0dB时，很难在短时间内找到正确的DwPTS位置；另一方面，由于TDD信号特有的各时隙相对功率包络起伏可能较大的特性，在接收整个帧的数据时，经常要求采用分段的增益控制(AGC)的方法来调整输入信号——在此AGC作用的情况下，DwPTS部分的功率包络特性是否仍然能被保留、或者其特征是否依然明显，仍有待进一步的研究。综上所述，尽管这种基于“特征窗”的方案可以有效的降低TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的处理复杂度，但其在实际工作环境的性能却受了很多因素的制约，因而有待进一步的实践检验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于时分同步码分多址(TD-SCDMA)移动通信系统中用户终端设备的进行初始小区搜索的方法和装置，能够在在较低信干噪比(SINR)条件下，在较短时间内完成帧同步和同步码字的检测。
本发明首先提供一种应用于TD-SCDMA系统用户设备接收机的、进行初始小区搜索第一步骤中的“1比特”相关处理方法，所述方法包括以下步骤提取路符号步骤，分别提取输入数据采样流的同步(I)和正交(Q)支路上的符号比特；反旋转步骤，将I/Q路的符号比特按一定规律进行反旋转操作，其中包括可能的I/Q路比特交换和比特取反操作；比特异或操作步骤，将I/Q路最近64个符号比特分别与候选SYNC-DL码字进行逐比特异或操作；
统计“1”个数步骤，分别统计I/Q路两组异或输出结果中“1”的个数；功率计算步骤，根据I/Q路的统计结果，计算出相关功率。
与上述方法相对应，本发明还提供一种应用于TD-SCDMA系统用户设备接收机的、进行初始小区搜索第一步骤中的“1比特”相关装置，所述装置包含一个或者若干个“1比特”子相关装置，用于根据输入数据采样流和候选同步码字，产生对应的一批相关结果输出；其中，所述的每个“1比特”子相关装置包括两个符号位提取器，用于分别提取输入数据采样流的同步(I)和正交(Q)支路上的符号比特；一个反旋转器，用于将I/Q路的符号比特按一定规律进行反旋转操作，其中包括可能的I/Q路比特交换和比特取反操作；两个64比特移位寄存器，用于分别保存I/Q路当前64个数据采样比特，并将每次反旋转后的I/Q路比特移入；两批比特异或单元，用于将两个64比特移位寄存器中的值分别与候选SYNC-DL码字进行逐比特异或操作；两个“1”个数统计器，用于分别统计I/Q路两组异或输出结果中“1”的个数；一个功率计算器，根据I/Q路的统计结果，计算出相关功率。
进一步的，本发明还提供一种应用于TD-SCDMA系统用户设备接收机的、进行初始小区搜索的、包含第一、第二步骤的串行迭代方法，所述方法包括以下步骤步骤一，对应于初始小区搜索第一步骤，采用了所述的“1比特相关”同步装置实现，用于检测出一个或者多个SYNC-DL码字及其同步位置；步骤二，对应于初始小区搜索第二步骤，根据步骤一中的输出，检测所有相应码组中的Midamble码字，并根据所检测码字的“可靠度”，产生“接受”或者“拒绝”标志；步骤三，如果步骤二产生“接受”标志，该方法终止，此时将继续执行后续初始小区搜索步骤，例如初始小区搜索第三步骤；反之，如果在步骤二产生“拒绝”标志，则执行步骤四；步骤四，将初始小区搜索第二步骤产生“拒绝”标志的次数增加一，并将该值与一个预设的门限C做比较(其中C为一个正整数)，若“拒绝”次数不超过该门限，则返回步骤一，重新执行初始小区第一步骤；反之，则终止本次小区搜索，进行后续操作，例如在下一个频点上重新开始一次初始小区搜索过程。
本发明还提供一种应用于TD-SCDMA系统用户设备接收机的、进行初始小区搜索的、包含第一、第二步骤的并行迭代方法，所述方法包括以下步骤步骤一，对应于初始小区搜索第一步骤，采用了所述的“1比特相关”同步装置实现，用于检测出一个或者多个SYNC-DL码字及其同步位置；步骤二，对应于初始小区搜索第一、二步骤的并行执行，一方面，初始小区搜索第二步骤根据前一次初始小区搜索第一步骤中的输出，检测相应码组中的Midamble码字，并根据所检测码字的“可靠度”，产生“接受”或者“拒绝”标志；另一方面，初始小区搜索第一步骤重新运行，产生另一组SYNC-DL码字及其同步位置；步骤三，如果步骤二产生“接受”标志，该方法终止，此时将继续执行后续初始小区搜索步骤，例如初始小区搜索第三步骤；反之，如果在步骤二产生“拒绝”标志，则执行步骤四；步骤四，将初始小区搜索第二步骤产生“拒绝”标志的次数增加一，并将该值与一个预设的门限C做比较(其中C为一个正整数)，若“拒绝”次数不超过该门限，则返回步骤二，重新执行初始小区第一、第二步骤(其中初始小区搜索第二步骤根据前一次迭代中初始小区搜索第一步骤的输出进行有关处理)；反之，则终止本次小区搜索，进行后续操作，例如在下一个频点上重新开始一次初始小区搜索过程。
根据本发明实现的用于TD-SCDMA系统中用户终端设备的的进行初始小区搜索的方法和装置，具有相对较低的相关复杂度，并能够在较恶劣的传播条件下，达到较高的检测概率，同时能够有效地缩短TD-SCDMA系统中初始小区搜索时间。具体而言，本发明提供了一种复杂度相对较低的相关处理方法及其装置，能够较好的解决TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤相关处理计算量过大的问题；虽然该应用方法及其装置会引入一定(约2dB)的性能损失，但是通过本发明提供的TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤和第二步骤的迭代处理方案，能够较好的解决该问题。
本发明的目的和优点通过以下对TD-SCDMA系统中初始小区搜索的方法和装置的描述，将会变得越来越明显。
图1为一典型的蜂窝移动通信系统的简单示意图；图2为TD-SCDMA系统的帧结构示意图；图3为一种应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的属于现有技术的相关装置；图4为根据本发明的应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的“1比特”相关方法的流程图；图5为实现本发明的应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的“1比特”子相关装置的结构框图；图6为实现本发明的应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的、包含若干个“1比特”子相关装置的“1比特”相关装置的结构框图；图7为实现本发明的应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的、包含“1比特”相关装置的同步装置的结构框图；图8为在TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤中，应用浮点相关算法和应用本发明在相同条件下的仿真性能比较结果曲线图；图9为将本发明应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤中的一种串行迭代方法的流程图；图10为将本发明应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤中的一种串行迭代方法的一个例子的示意图；图11为将本发明应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤中的一种并行迭代方法的流程图；图12为将本发明应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤中的一种并行迭代方法的一个例子的示意图；图13为应用本发明的串行迭代方法进行TD-SCDMA系统初始小区搜索第一和第二步骤的性能曲线图。
具体实施例方式
以下根据图4～图13，说明本发明的较佳实施方式。
如图4所示，为本发明提出的应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的“1比特”相关方法。该方法的核心思想是仅采用输入数据采样的符号位，即I/Q路各一个比特进行处理，而不是采用如图3所示的多比特相关处理，这样做可以使一系列相应的处理单元大大简化，降低软/硬件的处理开销和功耗。以下结合图4描述该“1比特”相关方法的流程。首先在步骤40中，根据接收数据I/Q路的采样输入，符号位提取器(如图5中51)分别提取I/Q路数据的符号比特{ain，aqn}，其中下标n为输入采样序号，而ain和aqn分别表示I和Q路上的符号比特。所述提取符号比特步骤可按如下关系进行如果输入＞＝0，则输出＝1；反之，输出＝0或者，如果输入＞＝0，则输出＝0；反之，输出＝1然后，在步骤41中，反旋转器(如图5中52)对所得的I/Q路符号比特{ain，aqn}进行反旋转操作，得到{bin，bqn}，其中bin和bqn分别表示I和Q路上经过反旋转操作后的符号比特。其方法与前述背景技术中的图3所述的反旋转操作一致，但是由于这里仅涉及比特操作，所以原先的“取负”操作可用“比特取反”简单实现，亦即bin＝ain，bqn＝aqn(n＝4k，k＝0，1，2，…)bin＝aqn，bqn＝~ain(n＝4k+1，k＝0，1，2，…)bin＝~ain，bqn＝~aqn(n＝4k+2，k＝0，1，2，…)bin＝~aqn，bqn＝ain(n＝4k+3，k＝0，1，2，…)其中，操作符~x表示对比特x的取反操作，亦即~0＝1、~1＝0。接下去，在步骤42中，在第N时刻，将I/Q路上的移位寄存器(图5中的53、55)接收的两组最近64个比特{biN，biN-1，…，biN-63}和{bqN，bqN-1，…，bqN-63}，通过两批比特异或单元(图5中的54和56)，分别与候选SYNC-DL码字{s1，s2，…，s64}(其中sk的取值为0或1，下标k＝1，2，…，64)的对应比特进行比特异或(bitexclusive OR)操作，得到I/Q路上的两组异或输出{ui1，ui2，…，ui64}和{uq1，uq2，…，uq64}。具体而言，在I路上，分别将biN+k-1和对应的码字比特sk进行异或，得到输出
uik＝biN+1-ksk(k＝1，2，…，64)其中，操作符表示异或操作，其输入/输出关系为00＝001＝110＝111＝0类似的，在Q路上，分别将bqN+k-1和对应的码字比特sk进行异或，得到输出uqk＝bqN+1-ksk(k＝1，2，…，64)接着，在步骤43中，使用“1”个数统计器(图5中的57)分别统计I路和Q路上两组异或操作结果{ui1，ui2，…，ui64}和{uq1，uq2，…，uq64}中“1”的个数，得到输出ci和cq。该步骤用公式可表征为ci＝ui1+ui2+…+ui64cq＝uq1+uq2+…+uq64由于输入uik和uqk均为一个比特，所以输出ci和cq均取值在
范围内。最后，在步骤44中，根据输入ci和cq值，由功率计算器(图5中的58)计算得到第N时刻相关功率输出pN，其中计算公式如下pN＝(32-ci)2+(32-cq)2这样，如图3所示的相关器就完成了第N时刻的相关值计算。当每次有一个新的采样值输入，该相关器经过上述操作后，就可产生一个相关结果输出；这样随着接收数据采样流的不断输入，该相关器就产生了一系列相关输出，从而完成了“滑动”相关过程。接着，后续处理模块将根据这些相关输出经过一系列处理后，完成有关的同步和检测功能。
如图5所示，为实现本发明的应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的“1比特”子相关装置5001的结构框图。该装置实现了如图4所示的“1比特”相关方法。该装置接收数据采样输入后，首先通过两个符号位提取器511和512，分别提取提取输入数据采样流的同步(I)和正交(Q)支路上的符号比特。然后，通过反旋转器52对输入I/Q两路采样值进行反旋转操作，由于反旋转操作以4为周期，并且输入I/Q路均为一个比特，所以可采用真值表等手段简单实现。接着，将经过反旋转后的I/Q路比特分别被移入两个64比特移位寄存器53和55。其中，每个64比特移位寄存器保存了最近的64个I或Q路数据采样的符号比特，每次有新的数据采样符号比特进入时，进行一次移位操作(将最老的符号比特移出丢弃)，并将新的数据采样符号比特移入。然后，通过两批比特异或单元541-64和561-64，用于将I/Q路两个64比特移位寄存器中的比特值分别与候选SYNC-DL码字进行逐比特异或操作。接着，通过两个“1”个数统计器571和572，用于分别统计I/Q路两组异或输出结果中“1”的个数，该操作在某些数字信号处理器(DSP)上可简单的用一条或者几条指令实现，或者也可基于硬件采用采用一系列逻辑门电路的组合简单实现。最后，通过功率计算器58，根据上述I/Q路的统计结果，计算出相关功率。该功率计算已经在前面给出，并可用两个平方器和三个加/减法器实现；或者也可以采用查表法和一个加法器来降低复杂度。其中所述的查表逻辑单元用于实现函数f(x)＝(32-x)2，其中整数x的取值范围为
。
如图6所示，为实现本发明的应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的、包含若干个所述“1比特”子相关装置的“1比特”相关装置的结构框图。该装置包含了n(n＞＝1)个前述的“1比特”子相关装置5001-n。其中，接收数据采样流被送入这n个“1比特”子相关装置；同时，每个“1比特”子相关装置处理一个候选SYNC-DL码字，并且各个“1比特”子相关装置处理的SYNC-DL码字各不相同。这样，采用如图6所示的相关装置，就可以实现同时完成对多个SYNC-DL码字进行“滑动”相关的过程。注意到，由于所述“1比特”子相关器具有相对较低的复杂度，因此允许在每帧内同时处理多个SYNC-DL码字相关，并仍然保持合理的总复杂度。另一方面，如果时间允许，在下一帧数据到达前，采用如图6所示的同一相关装置，可以继续处理另外一批或者几批候选SYNC-DL码字。这样，采用如6所示的“1比特”相关装置，就能够以合理的复杂度，实现了在一帧内进行多个SYNC-DL码字的相关处理。具体而言，根据软/硬件资源等条件，设计人员可将待处理的所有N个候选SYNC-DL码字分为B批，每批最多处理ceil(N/B)个候选SYNC-DL码字，其中ceil(x)函数返回大于或者等于输入变量x的最小整数；并且每次在连续的M(M＞＝1)帧中完成一批候选SYNC-DL码字的相关处理、以及相应的后续同步和检测处理。这样，在经过至少M*B帧的数据处理、并经过最终的判决后，就可以完成TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的过程。
如图7所示，为实现本发明应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的、且包含“1比特”相关装置的一种同步装置的结构框图。该装置图体现了如何应用本发明提供的“1比特”相关装置，来实现整个TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的处理过程。首先，接收数据采样经过相关器70，根据当前待处理的候选SYNC-DL码字，在每一帧内产生一批对应的相关功率包络结果输出。这里所述的相关器即用本发明的低复杂度的“1比特”相关装置来实现。接着，相关值抽选器71，根据每帧内所生成的相关功率包络，按某种方法提取其中的部分相关值及其对应的位置。例如，可以按照如国际专利申请公开号WO03/028399、发明名称为“小区搜索方法和通信终端设备”(CELL SEARCH METHOD AND COMMUNICATION TERMINAL APPARATUS)中所公开的一种方法，将每个帧分为若干小段(例如，每段4个码片长度，共1600“小段”)，并逐段搜索最大相关值，并且只保留每段内的最大值。这样做的目的是为了达到节省存储空间的目的。因为如果保留每帧内的所有相关功率包络，假设采用2倍过采样，则对应每个SYNC-DL码字总共需要6400*2＝12,800个存储单元；因此，(特别是当每帧内处理多个SYNC-DL码字的情况下)需要较多的存储器开销，对实现造成较大的负担。因此，在TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤中，该相关值抽选器71是有必要的。当然，除了上述介绍的一种方法外，也可以采用其它抽选方法达到类似的目的。接着，通过帧间合并器72，将连续多帧的、经过相关值抽选器抽选后的相关功率包络，按某种方式进行合并。为了抑制干扰和噪声的影响，提高正确检测概率，有必要基于多个帧的相关功率输出结果，来进行判决；而这里所述的合并方法，是指将连续多帧内的相关功率包络输出，根据相关值抽选器71的抽选方法，按一定方式将它们叠加在对应于一个帧的范围内。例如，对应前述所介绍的一种相关值抽选方法，可将所有帧内的对应同一段内的抽选的相关功率值进行相加，这样就得到了对应于一个帧范围内的一个叠加后的功率包络，该功率包络共含有1600个功率值(分别对应了每个“小段”)。然后，对每个候选SYNC-DL码字，功率包络最大值搜索器73，根据帧间合并器的输出的相应的相关功率包络，搜索功率值最大的一个相关峰，并记录该相关峰的功率值及其对应的同步位置。例如，对于前述介绍的一种抽选方法和对应的帧间合并器，这意味着要在对应每个SYNC-DL候选码字的含1600个功率值的相关功率包络中，搜索一个最大值，同时记录其出现的位置(即“小段”在一帧中的序号)。最后，得到所有候选SYNC-DL码字的相关峰后，通过相关峰最大值搜索器74，搜索其中最大的一个或者多个相关峰功率值，并输出它(们)的出现位置以及对应的候选SYNC-DL码字，这样就完成了TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤的整个过程。需要指出的是，一般的，初始小区搜索只要找到一个信号最强的小区进行接入即可，但相关峰最大值搜索器74可以被配置成能输出多于一个同步位置及其SYNC-DL码字，之所以这样做，是因为(特别是当用户终端设备处于多个小区的边缘时)可能有多个候选SYNC-DL码字的相关峰功率比较接近，这样第一步骤就将它们都输出，并由后续小区搜索步骤(例如初始小区搜索第二步骤)来做进一步的判断，从而达到提高正确检测概率、以及缩短搜索时间的目的。
如图8所示，为在TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤中，应用浮点相关算法和应用本发明，在相同条件下的仿真性能比较结果曲线图。其中，其中的相关值抽选器和帧间合并方法采用了前文介绍的、国际专利申请公开号WO03/028399的发明中提供的方法。信道条件为高斯白噪声信道(AWGN)。另外需要说明的是，所谓“浮点算法”，是指对于接收信号不进行M比特的量化处理，而所有处理模块均采用浮点形式的接收数据采样输入——因此，所谓“浮点算法”的性能应该是其它条件相同的前提下，进行任何量化处理后的算法性能的上限；换言之，任何经过量化处理的算法，在相同条件下的所达到性能，不可能好于对应的“浮点算法”的性能。事实上，根据有关仿真结果和实际经验，在移动通信系统中一般取M＝6~8比特量化处理的算法性能，已经十分接近对应的“浮点算法”的性能，这也是为什么现有大多数移动通信系统工作在该量化比特数范围的原因。作为对比，本发明提出的“1比特”相关方案，由于仅对接收数据采样的符号位进行了处理(可看作是一种“1比特”量化方案)，可以使一系列相关处理装置得以一定程度的简化，从而大大降低了TD-SCDMA系统初始小区搜索第一步骤中的相关处理的复杂度；并且由于用于表示输出相关功率的比特数也可以相应的降低，因此也可一定程度上降低第一步骤中后续处理模块的复杂度。但是，处理复杂度的降低，必然是以一定的性能牺牲为代价的如图8中可见，为了达到90％的正确检测概率，“浮点算法”需要约-7.5dB的信干噪比，而应用本发明的方法则需要约-6.0dB的信干噪比；两者相比，本发明提供的方法与理论最佳性能之间有约1.5dB左右的性能恶化，这可以看作是采用了本发明的低复杂度“1比特”相关装置的性能损失代价。类似的，在其它一系列信道传播条件下，有关仿真结果(这里未提供)也表明了相似的性能恶化现象。必须说明的是，应用本发明提供的TD-SCDMA系统初始小区搜索的方法，尽管与理论最优相比有少量恶化，但在多数条件下，其性能还是可以接受的，并能基本满足系统设计要求。事实上，通过本发明所进一步提出的基于将TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤进行迭代处理的方法和装置，能够较好的弥补该性能损失，这将在后文中对图9～13的有关描述中得到体现。
如图9所示，为将本发明应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤中的一种串行迭代方法的流程图。首先，在步骤90中，执行初始小区搜索第一步骤，采用了如图7所示的同步装置实现，该步骤检测出一个或者多个SYNC-DL码字及其同步位置。接着，在步骤91中，执行初始小区搜索第二步骤，即根据步骤90中的输出，检测所有相应码组中的Midamble码字，并根据所检测码字的“可靠度”，产生“接受”或者“拒绝”标志。其中，所述的可产生“拒绝”标志的初始小区搜索第二步骤，可基于如专利申请号为03151479.0、名称为“时分同步码分多址系统中检测中导码序列的方法和装置”(MIDAMBLE SEQUENCE DETECTION METHOD AND APPARATUS IN TD-SCDMASYSTEM)中所提供的方法和装置的来实现该方法和装置通过将最大似然Midamble码字的相关输出组内其它候选Midamble码字的相关输出相比较，可量化计算出所检测到Midamble码字的“可靠度”，并通过将该值与一个预设的门限值做比较后，来产生“接受”或者“拒绝”标志——亦即，如果所检测到的Midamble码字具有较高的“可靠度”，则初始小区搜索第二步骤产生一个“接受”标志；反之，将产生一个“拒绝”标志，这种情况意味着两种典型情况(1)当时的信道环境恶劣，信干噪比过比；或者(2)初始小区搜索第一步骤所检测到的SYNC-DL码字或者相应的帧同步位置是错误的。因此，该初始小区搜索第二步骤方法和装置能够判断是否应该继续执行后续步骤，或者应返回之前步骤重新执行，或者由于信号质量太差而应放弃搜索。如图9所示的一种串行迭代方法的流程图正是反映了这一考虑。如图所示，在步骤92中进行判断如果步骤91中的初始小区搜索第二步骤产生“接受”标志，该方法终止，此时将继续执行后续初始小区搜索步骤，例如初始小区搜索第三步骤；反之，如果步骤91中的初始小区搜索第二步骤产生“拒绝”标志，则执行下一步骤93。在步骤93中，将初始小区搜索第二步骤产生“拒绝”标志的次数增加一，并将该值与一个预设的门限C做比较(其中C为一个正整数)，若“拒绝”次数不超过该门限，则返回步骤90，重新执行初始小区搜索第一步骤，产生另一批SYNC-DL码字和相应的帧同步位置供初始小区搜索第二步骤做检测；反之，则终止本次小区搜索，进行后续操作，例如在下一个频点上重新开始一次初始小区搜索过程。随着初始小区搜索第一、第二步骤迭代执行次数的增加，正确检测的概率也会增加(见后文提供的仿真结果)；但是，也应该控制迭代次数的上限，以避免在信号质量差的频点花费过多的时间进行搜索。因此，门限值C的选择，应根据实际应用情况和设计目标综合考虑；对于TD-SCDMA系统多频点初始小区搜索方案，这里C的建议取值为1，亦即最多允许一次初始小区搜索第一、第二步骤的重复执行处理。
如图10所示，为将本发明应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤中的一种串行迭代方法的一个例子的示意图。首先在步骤100中，执行初始小区搜索第一步骤；然后，根据其提供的SYNC-DL码字和帧同步结果，在步骤101中，执行初始小区第二步骤。在所示例子中，这里的初始小区搜索第二步骤产生了“拒绝”信号。根据本发明的初始小区小区搜索第一、第二步骤的串行迭代方法，接下去在步骤102中重新执行初始小区搜索第一步骤。然后在步骤103中，又根据在步骤102中重新产生SYNC-DL码字检测结果和对应的帧同步输出，再一次执行初始小区搜索第二步骤——这次执行的初始小区搜索第二步骤接受了所检测到的Midamble码字。在该例子中，进行了一次初始小区搜索第一、第二步骤的迭代处理后，初始小区搜索第二步骤产生了“接受”标志，于是迭代过程结束，将继续执行后续初始小区步骤，例如初始小区搜索第三步骤，进行有关复帧的同步。
如图11所示，为将本发明应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤中的一种并行迭代方法的流程图。与所述的应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤中的一种串行迭代方法相对应，也可以在迭代过程中并行执行初始小区搜索第一、第二步骤，以达到在较恶劣信道环境下缩短初始小区第一、第二步骤花费时间的目的。如图11所示首先，在步骤110中，执行初始小区搜索第一步骤，采用了如图7所示的同步装置实现，该步骤检测出一个或者多个SYNC-DL码字及其同步位置。接着，在步骤111中，执行初始小区搜索第二步骤，即根据本次迭代中第一步骤中的输出，检测所有相应码组中的Midamble码字，并根据所检测码字的“可靠度”，产生“接受”或者“拒绝”标志。同时，在该步骤111中，初始小区搜索第一步骤也同时重新运行，产生另一组SYNC-DL码字及其同步位置。接着，在步骤112中进行判断如果步骤111中的初始小区第二步骤产生“接受”标志，该方法终止，此时将继续执行后续初始小区搜索步骤，例如初始小区搜索第三步骤；反之，如果在步骤二产生“拒绝”标志，则执行下一步骤113。在步骤113中，将初始小区搜索第二步骤产生“拒绝”标志的次数增加一，并将该值与一个预设的门限C做比较(其中C为一个正整数)，若“拒绝”次数不超过该门限，则返回步骤111，重新执行初始小区搜索第一、第二步骤——此时，初始小区搜索第二步骤应根据前一次迭代中初始小区搜索第一步骤的输出SYNC-DL码字及相应的帧同步位置进行有关处理；反之，则终止本次小区搜索，将进行后续操作，例如在下一个频点上重新开始一次初始小区搜索过程。为了提高并行效率，应要求初始小区搜索第一、第二步骤所花费的时间应尽量接近例如，两者均花费F个帧，其中F为一个正整数。与前述一种串行迭代方法相比较，所述的并行迭代方法由于同时执行初始小区第一、第二步骤，所以缩短了搜索时间，特别是在在较恶劣信道环境下，与串行迭代方法相比最多可节约约一般的搜索时间；当然，其代价是对软/硬件处理能力要求的提高，因为有关设计要提供同时执行初始小区第一、第二步骤的能力。另外，所述并行迭代方法中门限值C的选择，和前述一种串行迭代方法中的有关考虑是一致的。
如图12所示，为将本发明应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索第一、第二步骤中的一种并行迭代方法的一个例子的示意图。首先在步骤120中，执行初始小区搜索第一步骤；然后，根据其提供的SYNC-DL码字和帧同步结果，在步骤121中，重新执行初始小区搜索第一步骤；同时，初始小区搜索第二步骤根据前一次迭代、即步骤121中初始小区搜索第一步骤的输出SYNC-DL码字及帧同步位置也并行执行。在所示例子中，这里的初始小区搜索第二步骤产生了“拒绝”信号。根据本发明的初始小区小区搜索第一、第二步骤的并行迭代方法，接下去在步骤122中重新执行初始小区搜索第一、第二步骤，其中初始小区搜索第二步骤根据前一次迭代步骤121中初始小区搜索第一步骤的输出来执行。在所示例子中，这里的初始小区搜索第二步骤再次产生了“拒绝”信号。由于C取值大于1，因此不退出仍执行下一次迭代，亦即在步骤123中，重新执行初始小区搜索第一、第二步骤，其中初始小区搜索第二步骤根据前一次迭代步骤122中初始小区搜索第一步骤的输出来执行。在所示例子中，这次初始小区搜索第二步骤终于产生了“接受”标志，于是迭代过程结束，将继续执行后续初始小区步骤，例如初始小区搜索第三步骤，进行有关复帧的同步。
如图13所示，为应用本发明的串行迭代方法进行TD-SCDMA系统初始小区搜索第一和第二步骤的性能曲线图。其中，初始小区第一步骤中的相关处理采用了本发明的“1比特”相关方法；而初始小区第二步骤则是专利申请03151479.0中所提供的一种可产生“拒绝”标志的初始小区搜索第二步骤。仿真结果给出了对应1～4次迭代处理的仿真性能曲线。信道条件为高斯白噪声信道(AWGN)。由图13可见，随着迭代次数的增加，所得的正确检测概率指标也得以不断提高；其中，迭代次数在从1次到2次之间的性能提升幅度最大。特别，对应2次迭代的仿真性能曲线，已经接近于采用“浮点”相关方法时的性能(参考图8)。因此，采用本发明提供的TD-SCDMA系统初始小区搜索第一和第二步骤的迭代方法，能够有效地弥补由于采用了本发明提出的低复杂度的“1比特”相关处理所带来的性能损失。
由上述针对图3～图13的有关说明可见，据本发明实现的用于TD-SCDMA系统中用户终端设备的的进行初始小区搜索的方法和装置，具有相对较低的相关复杂度以及良好的性能，并能够在较恶劣的传播条件下有效地缩短TD-SCDMA系统中初始小区搜索时间。
至此，已经结合附图详细地描述了本发明的一种最佳实施方式。本领域的普通技术人员应该可以认识到，这里用于描述本发明的各种逻辑单元、模块、电路以及算法步骤等，可以采用电子硬件(electronic hardware)、计算机软件(computer software)或者它们的组合来付诸实现。这里对各种元件、单元、模块、电路和步骤通常都是按照他们的功能来描述的，实现时究竟采用硬件还是软件，是由整个系统的具体应用和设计约束来决定的。本领域的普通技术人员应该可以认识到在特定情况下硬件和软件的可互换性，并能针对具体应用采用最佳方式来实现本发明所描述的一种应用于TD-SCDMA系统初始小区搜索的方法和装置。
例如，这里用于描述本发明的各种逻辑单元、模块、电路以及算法步骤等，可采用以下方式或者它们的组合来实现，包括数字信号处理器(DSP)、特殊用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分离的(discrete)逻辑门(gate)或者晶体管(transistor)逻辑、分离的硬件元器件(例如寄存器和FIFO)、执行一系列固件(firmware)指令的处理器、传统的编程软件(programmable software)和有关处理器(processor)等。其中，处理器可以是微处理器(microprocessor)，也可以是传统的处理器、控制器(controller)、微控制器(microcontroller)或者状态机(state machine)等；软件模块可存在于RAM存储器、闪存(flashmemory)、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或者任何现有已知的存储介质中。
本领域的普通技术人员显然清楚并且理解，本发明所举的最佳实施例仅用以说明本发明，而并不用于限制本发明，本发明所举各实施例中的技术特征，可以任意组合，而并不脱离本发明的思想。根据本发明公开的一种应用于TD-SCDMA移动通信系统中的初始小区搜索的方法和设备，可以有许多方式修改所公开的发明，并且除了上述的具体给出的优选方式外，本发明还可以有其它许多实施例。因此，凡属依据本发明构思所能得到的方法或改进，均应包含在本发明的权利范围之内。本发明的权利范围由所附权利要求限定。
权利要求
1.一种时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其包含步骤1应用于初始小区搜索第一步骤的“1比特”相关步骤，该步骤1包含1.1 提取路符号步骤根据接收数据同步I路和正交Q路的采样输入，符号位提取器单元分别提取I路和Q路数据的符号比特{ain，aqn}；其中下标n为输入采样序号，而ain和aqn分别表示I和Q路上的符号比特；1.2 反旋转步骤反旋转器对所得的I路和Q路符号比特{ain，aqn}进行反旋转操作，得到{bin，bqn}；1.3 比特异或操作步骤在第N时刻，将I路和Q路上的移位寄存器单元接收到的两组最近64个比特{biN，biN-1，…，biN-63}和{bqN，bqN-1，…，bqN-63}，通过两批比特异或单元，分别与候选SYNC-DL码字{s1，s2，…，s64}的对应比特进行比特异或操作，得到I路和Q路上的两组异或输出{ui1，ui2，…，ui64}和{uq1，uq2，…，uq64}；其中sk的取值为0或1，下标k＝1，2，…，64；1.4 统计“1”个数步骤使用“1”个数统计器分别统计I路和Q路上两组异或操作结果{ui1，ui2，…，ui64}和{uq1，uq2，…，uq64}中“1”的个数，得到输出ci和cq；1.5 功率计算步骤根据输入ci和cq值，由功率计算器计算得到第N时刻相关功率输出pN。
2.如权利要求1所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，所述的步骤1.1中，提取符号比特按如下关系进行如果输入＞＝0，则输出＝1；反之，输出＝0；或者，如果输入＞＝0，则输出＝0；反之，输出＝1。
3.如权利要求1或2所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，所述的比特反旋转操作，可以通过I/Q路交换和比特取反操作实现，亦即bin＝ain，bqn＝aqn(n＝4k，k＝0，1，2，…)bin＝aqn，bqn＝~ain(n＝4k+1，k＝0，1，2，…)bin＝~ain，bqn＝~aqn(n＝4k+2，k＝0，1，2，…)bin＝~aqn，bqn＝ain(n＝4k+3，k＝0，1，2，…)其中，操作符~x表示对比特x的取反操作。
4.如权利要求1或2所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，步骤1.3中，所述的移位寄存器单元接收两组最近64个比特{biN，biN-1，…，biN-63}和{bqN，bqN-1，…，bqN-63}，是指将经过反旋转后的I/Q路比特分别移入两个64比特移位寄存器；其中，每个64比特移位寄存器保存了最近的64个I或Q路数据采样的符号比特，每次有新的数据采样符号比特进入时，进行一次移位操作，将最老的符号比特移出丢弃，并将新的数据采样符号比特移入。
5.如权利要求1或2所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，步骤1.3中，I路上的比特异或操作，表征为在I路上，分别将biN+k-1和对应的码字比特sk进行异或，得到输出uik＝biN+1-ksk(k＝1，2，…，64)，其中，表示异或操作。
6.如权利要求5所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，步骤1.3中，Q路上的比特异或操作，表征为在Q路上，分别将bqN+k-1和对应的码字比特sk进行异或，得到输出uqk＝bqN+1-ksk(k＝1，2，…，64)。
7.如权利要求4所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，步骤1.4用公式表征为ci＝ui1+ui2+ … +ui64cq＝uq1+uq2+ … +uq64。
8.如权利要求7所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，ci和cq取值在
范围内。
9.如权利要求5所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，步骤1.5用公式表征为pN＝(32-ci)2+(32-cq)2。
10.如权利要求1所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，还包含初始小区搜索第一步骤、第二步骤串行迭代步骤，该步骤包含2.1 对应于初始小区搜索第一步骤，在进行初始小区搜索第一步骤后，检测出一个或者多个SYNC-DL码字及其同步位置；2.2 对应于初始小区搜索第二步骤，根据步骤2.1中的输出，检测所有相应码组中的中导码码字，并根据所检测码字的“可靠度”，产生“接受”或者“拒绝”标志；2.3 如果步骤2.2产生“接受”标志，则继续执行后续初始小区搜索步骤，例如初始小区搜索第三步骤；反之，如果步骤2.2产生“拒绝”标志，则执行步骤2.4；2.4 将初始小区搜索第二步骤产生“拒绝”标志的次数增加一，并将该与一个预设的门限C做比较，该C值为一个正整数，若“拒绝”次数不超过该门限，则返回步骤2.1，重新执行初始小区第一步骤；反之，则终止本次小区搜索，进行后续操作，例如在下一个频点上重新开始一次初始小区搜索过程。
11.如权利要求1所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索方法，其特征在于，还包含初始小区搜索第一步骤、第二步骤并行迭代步骤，该并行迭代步骤包含3.1 对应于初始小区搜索第一步骤，在进行初始小区搜索第一步骤后，检测出一个或者多个SYNC-DL码字及其同步位置；3.2 对应于初始小区搜索第一、二步骤的并行执行，一方面，初始小区搜索第二步骤根据前一次初始小区搜索第一步骤中的输出，检测相应码组中的中导码码字，并根据所检测码字的“可靠度”，产生“接受”或者“拒绝”标志；另一方面，初始小区搜索第一步骤重新运行，产生另一组SYNC-DL码字及其同步位置；3.3 如果步骤3.2产生“接受”标志，则继续执行后续初始小区搜索步骤，例如初始小区搜索第三步骤；反之，如果步骤3.2产生“拒绝”标志，则执行步骤3.4；3.4 将初始小区搜索第二步骤产生“拒绝”标志的次数增加一，并将该值与一个预设的门限C做比较，该C值为一个正整数，若“拒绝”次数不超过该门限，则返回步骤3.2，重新执行初始小区第一、第二步骤；反之，则终止本次小区搜索，进行后续操作，例如在下一个频点上重新开始一次初始小区搜索过程。
12.一种时分同步码分多址系统中的初始小区搜索装置，其包含1个或若干“1比特”子相关装置，该“1比特”子相关装置的各自输入端连接采样数据输出端，特征在于，该“1比特”子相关装置包含符号位提取器电路单元，接收来自I支路、Q支路的采样数据输入，并提取I路和Q路数据的符号比特；和该符号位提取器电路单元信号连接的反旋转器，其对所得的I路和Q路符号比特进行反旋转操作；和反旋转器连接的移位寄存器电路单元，接收来自I路和Q路的最近64个比特；两批比特异或单元，该两批比特异或单元连接移位寄存器电路单元和候选SYNC-DL码字接口，并将上述最近的64个比特分别与候选SYNC-DL码字{s1，s2，…，s64}的对应比特进行比特异或操作；两个“1”个数统计器，该两个“1”个数统计器分别和上述两批比特异或单元的输出端口连接，分别统计I/Q路上两组异或操作结果中“1”的个数，得到输出ci和cq；和所述的两个“1”个数统计器连接的功率计算器，其根据上述输出计算得到第N时刻相关功率输出pN。
13.如权利要求12所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索装置，其特征在于，所述的符号位提取器电路单元包含2个并联的符号提取器，分别提取I路、Q路数据的符号比特。
14.如权利要求12或13所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索装置，其特征在于，所述的反旋转器电路单元包含了I/Q路交换电路和比特取反电路。
15.如权利要求12或13所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索装置，其特征在于，所述的移位寄存器电路单元包含2个并联的移位寄存器，它们分别接收来自I路和Q路的最近64个比特。
16.如权利要求12或13所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索装置，其特征在于，所述的移位寄存器电路单元接收两组最近64个比特，是指将经过反旋转后的I路和Q路比特分别移入该两个64比特移位寄存器电路单元；其中，每个64比特移位寄存器保存了最近的64个I或Q路数据采样的符号比特，每次有新的数据采样符号比特进入时，进行一次移位操作，将最老的符号比特移出丢弃，并将新的数据采样符号比特移入。
17.如权利要求12或13所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索装置，其特征在于，所述的功率计算器电路单元包含若干平方器和若干加/减法器。
18.如权利要求12或13所述的时分同步码分多址系统中的初始小区搜索装置，其特征在于，所述的功率计算器电路单元包含查表逻辑单元和加法器，其中所述的查表逻辑单元用于实现函数f(x)＝(32-x)2，其中整数x的取值范围为
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全文摘要
一种应用于时分同步码分多址(TD－SCDMA)移动通信系统的进行初始小区搜索的方法和装置，包括应用于初始小区搜索第一步骤的“1比特”相关方法和装置、以及包含初始小区搜索第一、第二步骤的串行/并行迭代方法，具有相对较低的处理复杂度以及良好的性能，并能够在较恶劣的传播条件下有效地缩短TD－SCDMA系统中初始小区搜索时间。所述“1比特”相关方法包括提取路符号、反旋转、比特异或、统计“1”个数和功率计算等步骤和模块；而包含初始小区搜索第一和第二步骤的串行/并行迭代方法，能够一定程度上弥补由于采用本发明的低复杂度的“1比特”相关方法和装置所带来的性能损失。
文档编号H04W56/00GK1596022SQ20041002569
公开日2005年3月16日 申请日期2004年7月1日 优先权日2004年7月1日
发明者谢一宁, 冉晓龙 申请人:凯明信息科技股份有限公司