专利名称：同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种同步码分多址系统中上行同步的方法与装置，尤其涉及一种同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法与装置。
背景技术：
在同步CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)通信系统的上行链路中，多个用户终端UE(User Equipment)向基站(Node B)发送信号，为了防止不同用户信号之间的相互干扰，需要对各用户进行同步检测和控制，保证其同时到达基站。这将大大提高系统的容量和频谱利用率。
如图1、图2所示，同步CDMA通信系统的无线帧包括若干子帧，在每个子帧中除了多个常规时隙之外，还包括3个特殊时隙，即下行导频时隙(DwPTS)、保护间隔时隙(GP)和上行导频时隙(UpPTS)，其中UpPTS是为上行导频和同步设计的，由上行同步(SYNC_UL)码和该时隙内部的保护间隔组成。
在同步CDMA通信系统中，随机接入同步检测指的就是上行同步的建立过程，在用户终端UE开机之后，必须首先和基站建立下行同步，只有在下行同步的条件下，才能开始建立上行同步。一般而言，在CDMA移动通信系统中，下行链路总是同步的，同步CDMA尤指上行同步。
上行同步的建立是在随机接入过程中完成的，涉及上行导频信道(UpPCH)和物理随机接入信道(PRACH)。用户终端UE在进行随机接入时，首先在上行导频时隙(UpPTS)中发送上行同步(SYNC_UL)码，如果基站Node B能够成功检测到该SYNC_UL码，则在下行对应的快速物理接入信道(FPACH)上向用户终端UE发送确认信息，然后用户终端UE可在分配好的物理随机接入信道(PRACH)上向基站NodeB发送接入信息，最后基站再将必要的信息发送给用户终端UE，呼叫建立完成。
在搜索窗内检测到SYNC_UL序列后，基站Node B估计出对应的延时，然后通过发送调整信息答复用户终端UE，使用户终端UE在下次发射时调整发射时间。这一过程是通过FPACH在接下来的若干个子帧内完成的。发送过PRACH之后，上行同步建立。上行同步过程也可以用于上行失步时的上行同步重新建立。
同步检测通过分析保护间隔和上行导频时隙的天线数据来识别SYNC_UL码。如果检测到一个有效的SYNC_UL码，则完成相应的参数测量任务。
在下列文献中介绍了关于同步检测的现有技术题为“Synchronization detection circuit for radio communication，has matched filterto output correlation val UE between spreading code and data obtained by samplingspread signal using one-chip cycle sampling clock”的专利申请文件，美国公开号US20030152138，
公开日期2003年8月14日；日本公开号JP2003234677，
公开日期2003年8月22日；中国公开号CN1437323，
公开日期2003年8月20日。
题为“synchronization detecting apparatus has synchronization detector whichdetects synchronization using demodulated synchronization signal depending on channelestimation result using pilot signal”的专利申请文件。美国公开号US20020093988，
公开日期2002年7月18日；日本公开号JP2002217775，
公开日期2002年8月2日。
题为“WCDMA系统中捕获随机接入信道前同步码的一种方法和装置”的专利申请文件，中国公开号CN01113042，
公开日期2003年1月8日。
题为“一种用于检测用户终端随机接入的方法”的专利申请文件，中国公开号CN1533199A，
公开日期2004年9月29日。
题为“一种提高同步检测精度的方法和装置”的专利申请文件。中国公开号CN1595835A，
公开日期2005年3月16日。
“TD-SCDMA系统随机接入性能分析”，周海军、颜晓莉、熊思民、谢显中著，重庆邮电学院学报，第14卷第4期，2002年12月，第19～23页。
在现有技术中，同步检测的过程都是对所有的SYNC_UL同时进行的，也就是说如果有多个UE同时接入，那么同步检测过程同时判别有几个SYNC_UL发起接入。其实，SYNC_UL码的互相关特性并不是特别理想，任何一个SYNC_UL都将会对其它SYNC_UL的相关结果产生干扰，从而使同步检测性能降低。
发明内容
针对上述现有的同步码分多址系统中同步接入方法中所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种可提高同步检测的精度、实现简单的同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法与装置。
本发明是这样实现的一种同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法，包括以下步骤(1)基站侧各天线接收到信号后，根据上行导频时隙的位置确定出可能的上行同步码的数据段；(2)用所述基站侧的所有上行同步码分别与上行导频时隙上的天线接收数据及其对应的保护间隔进行移位相关，得到相关功率序列；所述基站的各天线接收数据的相关功率序列组成总相关功率序列PCorr_raw；(3)按照预定的检测条件对总相关功率序列PCorr_raw进行检测，若相关功率序列有符合预定检测条件的项，则对应的上行导频时隙发送的数据是上行同步码，进入步骤(4)，否则进入步骤(8)；(4)在符合预定检测条件的上行同步码中查找出功率峰值最大的一个作为上行同步码，并检测其延时参数和幅度参数；(5)根据步骤(4)中查找到的上行同步码的序号查找出预存储在查找表中的相应的上行同步码与所述基站侧所有上行同步码的相关功率序列PCorr_det；(6)根据步骤(4)中检测到的延时参数和幅度参数对PCorr_det进行定时和幅度上的调整，得到PCorr_det′，计算PCorr_raw-PCorr_det′，得到新相关功率序列的结果，记为PCorr_min us；(7)将相关功率序列PCorr_min us返回步骤(3)重新进行检测；(8)判断总相关功率序列是否是首次被检测，若是则认为没有上行同步接入，步骤结束；否则根据检测出的上行同步码对应用户的优先级别进行快速物理接入信道安排，分别进行上行同步建立。
一种同步码分多址系统中提高同步检测性能的装置，包括有信号接收装置，连接有接收上行信号的天线，该信号接收装置将所述天线接收的无线信号进行放大、滤波、下变频、模数转换成数字基带信号；匹配滤波器及本地上行同步码生成装置该本地上行同步码生成装置产生本基站所采用的所有上行同步码；所述的匹配滤波器则用所述上行同步码分别与保护间隔和上行导频时隙区间上的天线数据进行移位相关，并得到相关功率序列；签名识别装置，该签名识别装置对相关功率序列按照一定的预定检测条件进行判决，找出其中功率峰值最大的一个作为上行同步签名，并检测该上行同步签名的延时和幅度；上行同步码相关功率分量查找表，存储有每个上行同步码与本基站所有上行同步码的相关功率序列，可根据签名识别装置确定的上行同步码序号找到预存在表格中的该上行同步码与本基站所有上行同步码的相关功率序列；上行同步码相关功率调整装置，根据签名识别装置所检测到的上行同步码的延时和幅度信息对所述查找表中找到的相关功率分量进行延时和幅度的调整；干扰消除装置，用于从相关功率序列中减去检测到的上行同步码的相关功率调整结果；相关功率序列缓存器，存储待检测的相关功率序列，用来做循环同步检测；快速物理接入信道安排装置，根据签名的优先级别按顺序依次响应上行同步签名来分配相应的快速物理接入信道；检测到的上行同步签名及参数记录装置，将签名识别装置中检测到的功率峰值最大的上行同步签名及延时和幅度参数记录下来，用于确定快速物理接入信道的安排；复用器，在初次进行签名识别时对匹配滤波器输出的相关功率序列进行复用，在后续识别时对接收干扰消除装置输出的经过检测到的同步码消除后的相关功率序列进行复用。
本发明中，基站首先根据上行导频时隙位置确定出可能的上行同步码数据段，再利用基站侧的所有上行同步码分别与可能的上行同步码数据段进行移位相关，并确定出最大可能的上行同步码，并在总相关功率序列中减去该确定的上行同步码与基站侧的所有上行同步码相关功率序列，从而在总相关功率序列中消除确定的上行同步码的影响，再利用相同的方法对消除影响后的总相关功率序列进行检测，直到检测出所有的上行同步码。当有多个同步码在同一个同步接入时隙进行接入时，本发明能明显提高同步接入的性能，提高同步检测的精度。本发明实现简单，所需硬件成本较低。
图1是同步码分多址系统的物理信道无线帧结构示意图；图2是图1中无线帧中的上行导频时隙结构示意图；图3是本发明的结构示意图；图4是本发明的信令流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
如图3所示，本发明的装置包括信号接收装置201、匹配滤波器202、本地上行同步码(SYNC_UL)生成装置203、签名识别装置204、上行同步码相关功率查找表205、上行同步码相关功率处理装置206、干扰消除装置207、相关功率序列缓存器208、快速物理接入信道安排装置209、检测到的上行同步签名及参数记录装置210和复用器211，其分别按图示进行连接。其中，接收装置201上设置有天线，天线接收到上行无线信号后，经过信号接收装置201的放大、滤波、下变频、模数变换等处理后转换成数字基带信号；而本地上行同步(SYNC_UL)码生成装置203的功能是产生本小区所采用的NSYNC_UL(NSYNC_UL为大于或等于1的整数，具体个数视具体系统而定)个SYNC_UL码；匹配滤波器202则用该NSYNC_UL个SYNC_UL码分别与上行导频时隙区间上的天线数据及其相应的保护间隔进行移位相关，并得到相关功率序列，并将得到的各相关功率序列相加得到总相关功率序列；复用器211对匹配滤波器202输出的的相关功率序列进行复用，将相关功率序列缓存到相关功率序列缓存器208；签名识别装置204对相关功率序列缓存器208中缓存的相关功率序列按照一定的预定检测条件进行判决，找出其中功率峰值最大的一个上行同步签名，并检测该上行同步签名的延时和幅度；检测到的上行同步签名及参数记录装置210记录签名识别装置204识别的签名结果；上行同步码相关功率查找表205根据检测到的的上行同步签名序号找到预存在表格205中的该上行同步码与本小区所采用的NSYNC_UL个上行同步码的相关功率序列；上行同步码相关功率处理装置206根据签名识别装置204所检测到的该上行同步码的延时和幅度信息对查找表205中找到的相关功率进行延时和幅度的调整；干扰消除装置207从相关功率序列缓存器208中的相关功率序列中减去检测到的上行同步码的调整后的相关功率；通过复用器211的选通使得相关功率序列缓存器208缓存干扰消除装置207的结果；同时干扰分量消除装置207的结果也发送给签名识别装置204进行最大功率峰值的上行同步签名的识别；快速物理接入信道安排装置209对于检测到的上行同步签名及参数记录装置210的信息根据签名的优先级别按顺序依次响应，即分配相应的快速物理接入信道。
本领域普通技术人员应当理解，上述以功能限定的各器件都是可以实现的。例如，干扰消除装置207可通过减法电路实现；上行同步码相关功率查找表205、相关功率序列缓存器208可通过普通的存储器件来实现。其余器件的实现原理不再赘述。
如图4所示，本发明的方法具体包括以下步骤1、基站侧各天线接收到信号后，确定上行同步(SYNC_UL)所在的数据段，检测窗口包括保护间隔(GP)和上行导频时隙(UpPTS)。这里，数据段包括Ldata个码片，即包括保护间隔和上行导频时隙的码片数总和，长度为Ldata×SR个采样点，SR为采样率，在本发明中可取SR＝1，即基于单倍采样的同步检测。根据不同的同步精度要求，SR还可取2、4、8。
2、为了检测在保护间隔和上行导频时隙区间上是否有SYNC_UL接入，首先需要用当前小区的NSYNC_UL(NSYNC_UL为大于或等于1的整数，具体个数视具体系统而定)个SYNC_UL码分别与保护间隔和上行导频时隙区间上的天线接收数据进行移位相关，得到相关功率序列；所述基站的各天线接收数据的相关功率序列组成总相关功率序列PCorr_raw；移位相关具体包括步骤a)对上行导频时隙上的数据及其对应的保护间隔进行傅立叶变换；b)对基站侧的所有上行同步码进行傅立叶变换；c)用步骤b)中获得的变换结果分别与步骤a)中的变换结果分别进行点乘，并对点乘结果进行反傅立叶变换。或者，移位相关的步骤a)事先对基站侧的所有上行同步码进行傅立叶变换，并保存各变换结果；b)对上行导频时隙上的数据及其对应的保护间隔进行傅立叶变换；c)调用步骤a)中各变换结果分别与步骤b)中的变换结果分别进行点乘，并对点乘结果进行反傅立叶变换。具体也可参见题为“一种用于检测用户终端随机接入的方法”的申请文件(中国申请，公开号CNl533199A)或题为“一种提高同步检测精度的方法和装置”的申请文件(中国申请，公开号CN1595835A)；相关功率序列的计算同样可参见上述文件。
3、签名识别按照预定的检测条件对总相关功率序列PCorr_raw进行检测，若相关功率序列有符合预定检测条件的项，则对应的上行导频时隙发送的数据是上行同步码，进入步骤4，否则进入步骤8；具体的签名识别算法可参见题为“一种用于检测用户终端随机接入的方法”的申请文件(中国申请，公开号CN1533199A)或题为“一种提高同步检测精度的方法和装置”的申请文件(中国申请，公开号CN1595835A)。这里的预定检测条件为在总相关功率序列PCorr_raw的每个相关功率序列中搜索最大功率值及该功率峰值的位置信息，设定信号峰值检测窗口，该窗口将该最大功率峰值位置包括在内；在峰值检测窗口前、后分别设置超前窗口、滞后窗口，判断峰值检测窗口中的最大功率值与超前、滞后窗口内的平均功率的差异是否大于设定阈值，若否则没有上行同步接入，若是则进行接入冲突检测；即首先对相应的上行同步进行签名识别，然后检测峰值检测窗口外是否存在大于设定功率的位置，若不存在则没有发生接入冲突，检测出的上行同步码有效，若存在则发生了接入冲突，检测出的上行同步码无效。峰值检测窗口、超前窗口和滞后窗口的长度可根据具体情况而设定。
4、从步骤3中的签名识别的结果(符合预定检测条件的上行同步码)中查找出功率峰值最大的一个，并检测其延时参数和幅度参数；5、根据步骤4中查找到的上行同步码的序号查找出预存储在查找表中的相应的上行同步码与当前小区的NSYNC_UL个SYNC_UL码的相关功率序列PCorr_det；6、根据步骤4中检测到的延时参数和幅度参数对PCorr_det进行定时和幅度上的调整，得到PCorr_det′，计算PCorr_raw-PCorr_det′，得到新相关功率序列的结果，记为PCorr_min us；7、将相关功率序列PCorr_min us返回步骤3重新进行检测；8、判断总相关功率序列是否是首次被检测，若是则认为没有上行同步接入，步骤结束；否则根据检测出的上行同步码对应用户的优先级别进行快速物理接入信道安排，分别进行上行同步建立。
本发明适用于同步CDMA通信系统，尤其适用于第三代移动通信系统中TD-SCDMA系统(1.28Mcps TDD和3.84Mcps TDD)，但是也同样适用于采用同步CDMA的频分多址和时分多址的系统。上述仅为对本发明较佳实施例的描述，以使本领域普通技术人员可使用或利用本发明。本领域普通技术人员应当理解，任何根据本发明思想而设计的相应的同步检测的方法与装置，均应包含在本发明的思想和保护范围中。
权利要求
1.一种同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)基站侧各天线接收到信号后，根据上行导频时隙的位置确定出上行同步码的数据段；(2)用所述基站侧的所有上行同步码分别与上行导频时隙上的天线接收数据及其对应的保护间隔进行移位相关，得到相关功率序列；所述基站的各天线接收数据的相关功率序列组成总相关功率序列PCorr_raw；(3)按照预定的检测条件对总相关功率序列PCorr_raw进行检测，若相关功率序列有符合预定检测条件的项，则对应的上行导频时隙发送的数据是上行同步码，进入步骤(4)，否则进入步骤(8)；(4)在符合预定检测条件的上行同步码中查找出功率峰值最大的一个作为上行同步码，并检测其延时参数和幅度参数；(5)根据步骤(4)中查找到的上行同步码的序号查找出预存储在查找表中的相应的上行同步码与所述基站侧所有上行同步码的相关功率序列PCorr_det；(6)根据步骤(4)中检测到的延时参数和幅度参数对PCorr_det进行定时和幅度上的调整，得到PCorr_det′，计算PCorr_raw-PCorr_det＇，得到新相关功率序列的结果，记为PCorr_min us；(7)将相关功率序列PCorr_min us返回步骤(3)重新进行检测；(8)判断总相关功率序列是否是首次被检测，若是则认为没有上行同步接入，步骤结束；否则根据检测出的上行同步码对应用户的优先级别进行快速物理接入信道安排，分别进行上行同步建立。
2.根据权利要求1所述的同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法，其特征在于，所述步骤(3)中预定的检测条件具体为在总相关功率序列PCorr_raw的每个相关功率序列中搜索最大功率值及该功率峰值的位置信息，设定信号峰值检测窗口，该窗口将该最大功率峰值位置包括在内；在峰值检测窗口前、后分别设置超前窗口、滞后窗口，判断峰值检测窗口中的最大功率值与超前、滞后窗口内的平均功率的差异是否大于设定阈值，若否则没有上行同步接入，若是则进行接入冲突检测；即首先对相应的上行同步进行签名识别，然后检测峰值检测窗口外是否存在大于设定功率的位置，若不存在则没有发生接入冲突，检测出的上行同步码有效，若存在则发生了接入冲突，检测出的上行同步码无效。
3.根据权利要求1或2所述的同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法，其特征在于，所述步骤(2)中移位相关具体为a)对上行导频时隙上的数据及其对应的保护间隔进行傅立叶变换；b)对基站侧的所有上行同步码进行傅立叶变换；c)用步骤b)中获得的变换结果分别与步骤a)中的变换结果分别进行点乘，并对点乘结果进行反傅立叶变换。
4.根据权利要求1或2所述的同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法，其特征在于，所述步骤(2)中移位相关具体为a)事先对基站侧的所有上行同步码进行傅立叶变换，并保存各变换结果；b)对上行导频时隙上的数据及其对应的保护间隔进行傅立叶变换；c)调用步骤a)中各变换结果分别与步骤b)中的变换结果分别进行点乘，并对点乘结果进行反傅立叶变换。
5.根据权利要求1或2所述的同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法，其特征在于，所述基站侧的上行同步码的个数为大于等于1的整数。
6.一种同步码分多址系统中提高同步检测性能的装置，其特征在于，该装置包括有信号接收装置，连接有接收上行信号的天线，该信号接收装置将所述天线接收的无线信号进行放大、滤波、下变频、模数转换成数字基带信号；匹配滤波器及本地上行同步码生成装置该本地上行同步码生成装置产生本基站所采用的所有上行同步码；所述的匹配滤波器则用所述上行同步码分别与保护间隔和上行导频时隙区间上的天线数据进行移位相关，并得到相关功率序列；签名识别装置，该签名识别装置对相关功率序列按照一定的预定检测条件进行判决，找出其中功率峰值最大的作为上行同步签名，并检测该上行同步签名的延时和幅度；上行同步码相关功率分量查找表，存储有每个上行同步码与本基站所有上行同步码的相关功率序列，可根据签名识别装置确定的上行同步码序号找到预存在表格中的该上行同步码与本基站所有上行同步码的相关功率序列；上行同步码相关功率调整装置，根据签名识别装置所检测到的上行同步码的延时和幅度信息对所述查找表中找到的相关功率分量进行延时和幅度的调整；干扰消除装置，用于从相关功率序列中减去检测到的上行同步码的相关功率调整结果；相关功率序列缓存器，存储待检测的相关功率序列，用来做循环同步检测；快速物理接入信道安排装置，根据签名的优先级别按顺序依次响应上行同步签名来分配相应的快速物理接入信道；检测到的上行同步签名及参数记录装置，将签名识别装置中检测到的最大可能性的上行同步签名及延时和幅度参数记录下来，用于确定快速物理接入信道的安排；复用器，在初次进行签名识别时对匹配滤波器输出的相关功率序列进行复用，在后续识别时对接收干扰消除装置输出的经过检测到的同步码消除后的相关功率序列进行复用。
全文摘要
本发明公开了一种同步码分多址系统中提高同步检测性能的方法与装置，方法依上行导频时隙的位置确定接收到信号中SYNC_UL数据段；用当前小区的N
文档编号H04B1/707GK1744466SQ20051010910
公开日2006年3月8日 申请日期2005年10月18日 优先权日2005年10月18日
发明者厉治洪 申请人:中兴通讯股份有限公司