专利名称：用于移动通信系统的帧同步的制作方法
发明的背景发明的领域本发明涉及移动通信系统的帧同步，更具体地，涉及移动终端和基站终端之间的帧同步。
相关技术的说明移动通信系统，诸如TDMA(时分多址)，CDMA(码分多址)，以及其他诸如TDSCMA，要求在一个或多个站之间同步地传输和接收信号，例如在移动终端和基站终端之间。
对于TDSCMA而言，发送机系统使用诸如发送帧同步的下行链路导频信号的QPSK(正交相移键控)之类的相位调制。QPSK调制是每个具有90度间隔相移的符号发送两个信息比特的方法。
更具体地说，QPSK调制通过串行/并行转换器将输入信号划分成两个信号序列(I，Q信道的信号)，并且通过MPSK调制每个信道信号(I，Q信道信号)。MPSK通过相位差为90(互相)的两个载波(余弦波和正弦波)来放大信道信号。为了结合在一个信号中，MPSK通过加法器传送该信号。换句话说，BPSK(二进制相移键控)调制在每个符号中传输1位信息。相应于载波的0度相移和180度相移传输二进制信号。
TD-SCDMA系统的接收机使用训练序列(中间序列)和下行链路导频信号，并且执行相位调制来确定由于来自通信信道的信号失真而延迟接收帧的持续时间。TD-SCDMA系统的接收器检测下行链路导频信号并且根据所检测到的下行链路导频信号来预测中间距离并作为预定时间间隔。使用所检测到的下行链路导频信号和预测的中间距离执行帧同步。
然而，在许多通信系统的帧结构中，诸如TD-SCDMA系统，中间序列和下行链路导频信号是在一个预定的时间间隔内定位的。在信道的信号严重衰落的情况下，位于中间序列和下行链路导频信号之间的预先存在的预定时间间隔就可能在传输中改变(它的位置)。这种定位的改变引起信道相位错误率的增加而导致了中间序列可预测性的降低，因此增加了帧同步失败的概率。
因此，需要一种用于移动通信系统的改进的同步方法和系统。
发明概述在下面的说明中将阐述本发明的特征和优点，并且根据该说明一部分将是显而易见的，或可以通过本发明的实例得知。通过写在说明书和权利要求以及附图中的被特别指出的结构，本发明的目的和其他优点将被实现和获得。
本发明涉及一种用于移动通信系统的帧同步系统和方法。该帧同步系统检测下链路同步信号。存储同步信号的多个子帧。利用多子帧的相关性检测定位中间序列的最佳位置。使用中间序列最佳位置的相关值和检测出的同步信号的最大相关值计算多子帧的相位序列。
根据具有最大相关值的子帧的相位获得帧同步。通过周期性地将已计算的相位序列和已定义的诸如传输相位序列的相位序列相关联来计算最大相关值。因此，中间序列和同步信号之间距离的影响被最小化，提高了帧同步的成功率。
在一个实施例中，该方法包括提供具有预定编号子真的传输同步信号和用于相关通信连接的训练信号。该方法进一步包括通过子帧的编号根据用于训练序列和同步信号的最佳位置计算第一相位序列，计算第一相位序列和包含已定义的相位序列的第二相位序列之间的最大相关值，以及在具有最大相关值的子帧的预定编号的相位位置获得帧同步。
在另一个实施例中，训练序列包括任意子帧的第一时隙的中间序列。在另一个实施例中，预定的编号为4。在又一个实施例中，连续地连接子帧。
在又一个其他实施例中，通过子帧检测训练序列最佳位置的步骤包括计算已定义的传输训练序列与已存储的训练序列之间的相关值；以及检测具有最大相关值的存储的训练序列的位置。
在另一个实施例中，计算第一相位序列的步骤包括将最佳位置同步信号的相位补偿到与最佳位置训练序列的相位一样；在每个子帧的预定编号上执行该补偿过程；以及通过为每个子帧安排相位补偿来产生第一相位序列。
在又一个实施例中，第二相位序列包括表示帧的同步位置的信息。
在另一个实施例中，该方法包括检测从一个终端传输到另一个终端的多个子帧的同步信号；根据该同步信号在另一个终端存储多个子帧的继承子帧；以及检测中间序列的最佳位置以便根据帧的编号插入到多个子帧中。该方法进一步包括根据多个子帧利用中间序列最佳位置的相关值和同步信号的相关值来计算相位序列；以及根据具有最大相关值的子帧的相位获得传输信号的帧同步。为了更新帧同步，周期性地计算中间序列和传输序列之间的相位序列。
在又一个实施例中，检测中间序列最佳位置的步骤包括根据存储的子帧计算具有预定长度的任意接收序列与传输中间序列之间的相关值；以及将检测到的具有最大相关值的接收序列的位置作为中间序列的最佳位置。在本发明该实施例的一个变体中，传输中间序列是传输器和接收器可识别的序列。
在又一个实施例中，同步信号的最大相关值是由每个子帧检测的同步信号与传输同步信号之间的相关值，其中的传输同步信号是传输器和接收器都可识别的参考信号。
在又一个实施例中，传输相位序列包括用于主通用控制物理通道解码的起始位置信息。
将被理解的是，本发明前面的概述和以下的详细描述都是说明性的，并且用于提供对本发明权利要求的进一步的解释。
通过以下具有附图的实施例的详细描述，这些以及其他的实施例对本领域的技术人员将变得更加明显，本发明并不被限定到任何公开的特定实施例。
附图的简要说明所包含的附图用于进一步理解本发明以及被结合并组成该说明书的一部分，该附解本发明的实施例并且与说明一起用于解释本发明的原理。
在通过不同附图中由相同的编号代表的本发明的特征，单元，以及方面表示了按照一个或多个实施例的相同，等效，或类似的特征，单元，或方面。
图1说明了用在TD-SCDMA系统中的帧结构。
图2说明了用于下行线同步信号的相位调制的相位序列，用于表示主通用控制物理通道的存在或不存在。
图3是根据本发明的实施例在TD-SCDMA系统中帧同步方法的流程图。
图4是根据本发明的实施例说明移动通信设备的简图。
图5是根据本发明的实施例说明UTRAN的简图。
优选实施例的详细说明本发明涉及用于诸如一个移动终端到一个基站终端之类的一个站与另一个站的帧同步的设备和方法，。虽然根据移动通信系统说明本发明，本发明被预计可以在任何想要的时候用于从一个场所到另一个场所发送或接收信号。不再详细描述公知的功能或结构，因为这些不必要的细节将使本发明变得不明显。
参照图1，一个无线帧由两个子帧组成而一个子帧由七个标准时隙(TS0-TS6)和三个特殊时隙组成，这三个特殊时隙为DwPTS(下行链路导频时间间隙时隙)，GP和UpPTS(上行链路导频时隙)。当TS1，TS2和TS3可以用于上行线时TS0，TS4，TS5和TS6可以用于下行线。
子帧的第一时隙TS0包括一个数据域，一个被用作训练序列的中间域，和另一个数据域。DwPTS包括下行线同步信号(SYNC_DL)。UpPTS包括上行线同步信号(SYNC_UL)。在时隙之间存在保护周期(未示出)，例如，16芯片可以被用于保护周期。
通常，在TD-SCDMA系统的下行线的情况下，移动终端使用下行线同步信号(SYNC_DL)序列的相位调制来调整帧同步。在TD-SCDMA系统中，两个无线帧是用于分解的基本块，因此通常地，通过使用下行线同步信号(SYNC_DL)的相位调制来产生无线帧同步。
例如，通过映射两个无线帧来传输P-CCPCH(主通用控制物理通道主通用控制通道)，即，四个子帧。因此，四个子帧将被同步。四个子帧的第一个的位置将被识别，来执行主通用控制物理通道的解码。主通用控制物理通道具有四个子帧中每个子帧的第一时隙(TS0)的数据域。主通用控制物理通道包括一个广播信道(BCH)。
参照图2，四个子帧的下行线同步信号(SYNC_DL)具有相位序列S1，即，例如，135，45，225，135，表示在下一个四个子帧中存在主通用控制物理通道。例如，如果四个子帧的下行线同步信号(SYNC_DL)具有相位序列S2，例如，315，225，315，45，该S2序列表示在下一个四个子帧中不存在主通用控制物理通道。
TD-SCDMA系统的传输器根据子帧的第一时隙(TS0)的中间序列调整下行线同步信号(SYNC_DL)序列，以至于四个子帧的下行线同步信号(SYNC_DL)序列具有相应的相位序列(参见图2)。
TD-SCDMA系统的接收器，例如移动终端，检测下行线同步信号(SYNC_DL)的相位序列并且获得两个无线帧的同步，即，主通用控制物理通道的同步。
虽然移动终端检测下行线同步信号(SYNC_DL)的相位，由于传输下行线同步信号的信道的变形，移动终端不能确定这是否传输的是下行线同步信号(SYNC_DL)的相位。
移动终端使用TS0中的中间序列检测下行线同步信号(SYNC_DL)序列的相位。移动终端使用中间序列的相位来补偿接收到的下行线同步信号的相位以便消除由信道引入带来的相位影响。
参照图3，移动终端检测接收到的子帧的同步(S11)，并且根据所检测的同步存储四个连续的子帧(S13)。移动终端通过使用相关性检测被存储的四个子帧的每个中间序列的最佳位置(S15)，以及通过使用相关性检测四个子帧的每个下行线同步信号的最佳位置(S17)。
移动终端通过使用每个中间序列的最佳位置和每个下行线同步信号的最佳位置计算四个元素的相位序列(S19)。
移动终端检测具有最大相关值的最佳相位位置。移动终端关联地计算出相位序列和定义的相位序列(传输相位序列)，并且根据所检测到的最佳相位位置执行帧同步(S21和S23)。
用这样的方式，移动终端根据下行线同步信号独立地检测中间序列并且根据该下行线同步信号无条件地获得相距预定间隔的中间序列的位置。移动终端通过检测下行线同步信号来检测子帧的同步(S11)，并且根据所检测的下行线同步信号存储四个连续的子帧(S13)。
如果子帧被同步，接收的中间序列的位置基本上可识别。在本发明的一个实施例中，通过使用传输中间序列(传输相位序列)的相关性再次查找接收的中间序列的位置。
下面是一个例子，说明了用于检测首次存储的子帧的第一时隙(TS0)的中间序列的方法。在该例子中，中间序列具有如训练序列的预定模式，并且中间序列元素的编号为144。如果具有特定模式的传输中间序列为mT，可以通过下面的等式(1)表示传输中间序列。移动终端可识别并且容易获得该传输中间序列。
如果根据首次存储的子帧大致可决定中间序列。该中间序列被作为接收中间序列(mR)。可以通过下面的等式(2)表示接收中间序列mT＝{m1T，m2T，…，m144T}-----------(1)mR＝{m1R，m2R，…，M144R}-----------(2)为了检测接收中间序列的准确位置，诸如最佳位置，移动终端将传输中间序列mT与接收中间序列mR相关联。移动终端查找具有最大相关值的接收中间序列mR的位置，并且在这方面，如果在查找到的最佳位置的相关值为Max_corrMid，它可以通过下面所示的等式(3)表示Max_corrMid=arg0≤i≤LmaxΣk=0144m(i+k)%144R·mkT*---(3)]]>其中‘L’表示时隙之间的保护周期，其可以具有的最大值为16(步骤S15)。
根据首次存储的子帧的第一时隙，具有144元素的任意序列可以是接收中间序列。移动终端计算任意序列和具有特定模式的传输中间序列之间的相关值，并且提取具有最大相关值的任意序列。
同时，由于子帧处于同步状态，移动终端可识别或基本上可识别首次存储的子帧的下行线同步信号(SYNC_DL)的提取位置。移动终端可以计算传输的下行线同步信号序列与接收下行线同步信号(SYNC_DL)序列之间的相关值。所计算出的相关值成为最大值，其被称为Max_corrSYNC_DL(S17)。移动终端得知该传输下行线同步信号序列。
移动终端通过使用Max_corrMid和Max_corrSYNC_DL计算接收到的下行线同步信号的相位。然后，移动终端根据首次存储的子帧的中间序列的相位计算首次存储的子帧的下行线同步信号的相位。该第一个子帧的下行线同步信号的相位被称作P1。
用这样的方式，移动终端计算第二个，第三个和第四个子帧的下行线同步信号的相位，并且获得具有长度为4的相位序列(S19)。所获得的相位序列可以表示为RX_Phase_Seq＝{P1，P2，P3，P4}。移动终端通过使用所获得的相位序列{P1，P2，P3，P4}和传输相位序列{1，2，3，4}获得无线帧的同步，如图2中所示。移动终端将识别该传输相位序列{1，2，3，4}。
移动终端周期地将所获得的相位序列{P1，P2，P3，P4}与传输相位序列{1，2，3，4}相关联。例如，移动终端在{P1，P2，P3，P4}{P2，P3，P4，P1}{P3，P4，P1，P2}{P4，P1，P2，P3}中安排所获得的相位序列，计算每个被安排的相位序列与传输相位序列{1，2，3，4}之间的相关值，并且检测与具有最大值的相位序列对应的子帧的相位位置作为两个无线帧的极限位置。获得帧同步(S21和S23)。
通过检测帧同步，移动终端根据下行线同步信号检测中间序列来分别地补偿信道相移，因此，下行线同步信号与中间序列之间存在的距离影响(信号失真的影响和多路效应)被最小化。
移动通信系统(诸如TD-SCDMA系统)中的帧同步方法具有许多优点，包括独立地检测中间序列和下行线同步信号，即使由于TD-SCDMA系统设备的不稳定，所接收的下行线同步信号和中间序列的距离由定义的距离发生了改变，中间序列仍然可以被准确地检测到。
即使在严重衰减的信道中，中间序列仍然可以被准确地检测到，以至于可以准确地检测下行线同步信号的相位。
参照图4，本发明诸如用于执行本发明的方法的移动电话的移动通信设备400的简图。该移动通信设备400包括处理单元410诸如微处理器或数字信号处理器，射频模块435，电源管理模块406，天线440，电池455，显示器415，键区420，存储单元430诸如闪存，ROM或SRAM，喇叭445和麦克风450。
例如，用户通过按压键区420的按钮或通过使用麦克风450话音启动来输入指令信息，诸如电话号码。处理单元410接收和处理该指令信息以便执行适当的功能，诸如拨电话号码。可以从存储单元430中检索操作数据来执行该功能。此外，为了用户的参考和方便，处理单元410可以在显示器415上显示指令和操作信息。
处理单元410将指令信息发给射频模块435，以便开始通信，例如，传输包括声音通信数据的无线信号。射频模块435包括接收器和传输器用来接收和传输无线信号。天线440使无线信号的传输和接收变得容易。当接收无线信号时，射频模块435可以将信号转寄和转换成基带频率并用于处理单元410的处理。处理后的信号将被变成听得见的或可读的信息通过喇叭445输出。该处理单元410适用于执行如图1-3中所说明的方法。
作为一个例子，处理单元410适宜存储连续子帧的预定编号；通过子帧检测训练序列的最佳位置；通过子帧检测同步信号的最佳位置；通过使用训练序列的最佳位置和根据子帧的同步信号的最佳位置计算第一相序；计算第一相序与定义的第二相序之间的最大相关值；以及根据具有最大相关值的子帧的相位位置获得帧同步。
在另一个实施例中，处理单元410具有包括任意子帧的第一时隙的中间的训练序列。在本发明的又一个实施例中，通过用户输入子帧的预定编号。在本发明的一个实施例中，子帧的预定编号为4。在本发明的又一个实施例中，检测训练序列的最佳位置的步骤包括计算已定义的传输训练序列与已存储的训练序列之间的相关值；以及检测具有最大相关值的存储训练序列的位置。
如以上图1-3中所描述的，其他特征同样也可以被结合到处理单元410中。
处理单元410将从其他用户接收的信息以及传输到其他用户的信息存储到存储单元430中，接收一个用于通过用户信息输入的条件请求，处理该条件请求以便从存储单元读取与该条件请求相应的数据。处理单元410将信息数据输出到显示单元415。存储单元430适合于存储接收和传输信息的信息数据。
图5说明了根据本发明的优选实施例UTRAN500的简图。UTRAN500包括一个或多个无线网络子系统(RNS)525。每个无线网络子系统525包括一个无线网络控制器(RNC)523和多个由无线网络控制器管理的Node-Bs(基站)521。无线网络控制器523处理无线源的任务和管理并且作为核心网络的存取点操作。此外，RNC无线网络控制器523适合于执行本发明的方法。
基站521通过上行线接收由终端510的物理层传送的信息，并且通过下行线将数据传输到终端。基站521作为UTRAN500的存取点，或作为它的传输器和接收器终端。可以单独的或结合外部的支持逻辑使用，例如，处理单元410(图4的)或其他数据或数字处理设备容易地实现移动通信设备400，这对于本领域的技术人员是显而易见的。
通过利用本发明，移动通信设备的用户可以存储多媒体数据，如以上图1-3中所述。
作为一个例子，控制器510适合于检测从一个终端传输到另一个终端的具有多个子帧的同步信号；将来自于同步信号的多个子帧的连续子帧存储到其他终端；检测中间序列的最佳位置以便根据帧编号将其插入到多个子帧中；利用中间序列最佳位置的相关值以及与多个子帧相应的同步信号的相关值计算相位序列；根据具有最大相关值的子帧的相位位置获得传输信号的帧同步；以及为了更新帧同步，周期性地计算中间和传输序列之间的相位序列。
可以单独的或结合外部的支持逻辑使用，例如，处理单元410(图4的)或其他数据或数字处理设备容易地实现本发明的实施例，这对于本领域的技术人员是显而易见的。
虽然在上文的移动通信中描述了本发明，本发明也可以使用诸如配备无线通信能力的PDAs和膝上电脑的移动设备而在任何无线通信系统中使用。此外，使用某些术语来描述本发明并不是将本发明的范围限定在某些类型的无线通信系统，诸如UMTS。本发明也适用于使用不同的无线接口和/或物理层的其他无线通信系统，例如，时分多路存取，码分多路访问，FDMA频分多重存取，WCDMA，等等。
优选实施例可以使用标准程序和/或工程技术来产生软件，固件，硬件，或它的任何组合而作为方法，设备或制品被实现，。这里使用的术语“制品”是指在硬件逻辑(例如，集成电路芯片，现场可编程门阵列(FPGA)，专用集成电路(ASIC)，等等)或计算机可读介质(例如，磁存储介质(例如，硬盘驱动器，软盘，磁带，等等)，光存储器(CD-ROMs，光盘，等等)，易失和非易失性存储设备(例如，EEPROMs，ROMs，PROMs，RAMs，DRAMs，SRAMs，固件，可编程逻辑，等等)中被执行的代码或逻辑。
处理器访问和执行计算机可读介质中的代码。实现优选实施例的代码可以通过传输介质或通过网络从文件服务器进一步访问。在此情况下，代码被执行的制品可以包括传输介质，诸如网络传输线，无线传输介质，通过空间，无线电波，红外信号，等等的信号传播。当然，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的前提下，进行许多修改也可以实现该结构，并且该制品可以包括本领域公知的任何信息方位介质。
图中所示的逻辑执行所描述的是以特定的顺序产生的特定操作。在可变更的的执行中，某些逻辑操作可以以不同的顺序执行，修改或移动并且仍然能够实现本发明的优选实施例。此外，步骤可以加入到上述的逻辑中并且仍然适应本发明的执行。
上述的实施例和优点仅仅是示范性的而并不解释为对本发明的限定。本发明的教导可以容易地适用于其他类型的设备。本发明的说明书用于说明性的，并不是用于限定权利要求的范围。对本领域的技术人员来说，许多选择，修改，和变化将是显而易见的。因此，本发明并不被限定到以上详细描述的具体实施例。
至于权利要求，它是申请人的意图，该权利要求并不根据35U.S.C.部分112的第六段来解释，除非术语“装置”作为功能性的语句被使用。
在权利要求中，装置-加-功能的句子用于覆盖执行所引用功能的结构而且不仅仅是结构的等效，而是等效的结构。此外，至于权利要求，将被理解的是，以下所描述的任何权利要求可以被结合用于实现本发明的目的。
权利要求
1.一种用于建立移动通信系统中的连接的同步帧的方法，该方法包括提供一个具有预定编号的子帧的同步信号；提供一个使连接中的通信相关联的训练序列；根据子帧的编号计算用于训练序列和同步信号的最佳位置的第一相位序列；提供包括已定义的相位序列的第二相位序列；计算第一相位序列与第二相位序列之间的最大相关值；以及根据具有最大相关值的子帧的预定编号的相位位置获得帧同步。
2.权利要求1的方法，其中的训练序列包括任意子帧的第一时隙的中间序列。
3.权利要求1的方法，进一步包括由用户输入子帧的预定编号。
4.权利要求1的方法，其中子帧的预定编号为4并且子帧的预定编号是连续的。
5.权利要求1的方法，其中用于训练序列和同步信号的最佳位置进一步包括计算已定义的传输训练序列与已存储的训练序列之间的相关值；以及检测具有最大相关值的已存储的训练序列的位置。
6.权利要求1的方法，其中计算第一相位序列进一步包括根据最佳位置将同步信号的相移补偿到与最佳位置的训练序列的相位一样；执行用于子帧的每个预定编号的补偿过程；以及通过为每个子帧安排相位补偿产生第一相位序列。
7.权利要求1的方法，其中的第二相位序列包括表示帧的同步位置的信息。
8.一种用于建立连接以及用于接收从移动通信系统的一个终端到另一个终端的信号的帧同步方法，该方法包括检测具有从一个终端传输到另一个终端的多个子帧的同步信号；根据同步信号将多个子帧的继承子帧存储在另一个终端；检测中间序列的最佳位置以便根据多个子帧的帧编号将其插入到多个子帧中；根据多个子帧利用中间序列最佳位置的相关值和同步信号的相关值计算相位序列；根据具有最大相关值的子帧的相位位置获得帧同步；以及为了更新帧同步，周期性地计算中间序列与传输序列之间的相位序列。
9.权利要求8的方法，其中检测中间序列的最佳位置进一步包括根据存储的子帧的编号计算具有预定长度的任意接收的序列与传输中间序列之间的相关值；以及沿着具有最大相关值的任意接收的序列检测出的位置作为中间序列的最佳位置。
10.权利要求9的方法，其中的传输中间序列是传输器和接收器可识别的序列。
11.权利要求10的方法，其中同步信号的最大相关值是位于通过每个子帧检测的同步信号与传输同步信号之间的相关值。
12.权利要求11的方法，其中的传输同步信号是传输器和接收器可以检测的信号。
13.权利要求10的方法，其中的传输序列包括用于主通用控制物理通道的解码的起始位置信息。
14.一种移动通信设备，用于管理从某用户的移动通信设备接收于或发送到另一个用户的信息，该移动通信设备包括从用户发送传输信息的传输器和从另一个用户接收信息的接收器的射频模块；用于存储连续子帧的预定编号的装置；用于通过子帧检测训练序列的最佳位置的装置；用于通过子帧检测同步信号的最佳位置的装置；用于根据子帧通过使用训练序列的最佳位置和同步信号的最佳位置计算相位序列的装置；用于计算相位序列与已定义的相位序列之间的最大相关值的装置；以及用于根据具有最大相关值的子帧的相位位置获得帧同步的装置。
15.权利要求14的设备，其中的训练序列包括任意子帧的第一时隙的中间。
16.权利要求14的设备，其中子帧的预定编号是由用户输入的。
17.权利要求14的设备，其中子帧的预定编号为4并且子帧的预定编号是连续的。
18.权利要求14的设备，其中检测训练序列的最佳位置进一步包括计算已定义的传输训练序列与已存储的训练序列之间的相关值；以及检测具有最大相关值的训练序列的位置。
全文摘要
公开了用于移动通信系统的帧同步的方法和系统。检测下行线同步信号。根据所检测的同步信号存储多个子帧。根据子帧使用相关性检测中间序列的最佳位置。通过使用中间序列最佳位置的相关值和同步信号的最大相关值计算子帧的相位序列。根据子帧的相位位置获得帧同步。周期性地更新该帧同步。
文档编号H04B1/707GK1619982SQ200410102400
公开日2005年5月25日 申请日期2004年10月28日 优先权日2003年10月28日
发明者张锡一 申请人:Lg电子株式会社