无限通讯系统中收发器的同步系统与同步化方法

专利名称：无限通讯系统中收发器的同步系统与同步化方法
技术领域：
本发明与在一通讯系统中同步化的领域有关，以及更特别地，与
在一GSM通讯系统中用以同步化一发射器与一接收器的方法与系统有 关。
背景技术：
全球移动通讯系统(Global System for Mobile communications,
GSM)是被广为使用的电讯标准。根据GSM标准，发射器在特定的时 点传送调变的讯号，而接收器为了与发射器通讯，会解译一被接收的 讯号以便与发射器建立时序(timing)与频率(fr叫uency)同步化。举例来 说，当使用者打开手机以便与基地台通讯时，移动电话上的接收器必 须与基地台的发射器进行时序与频率同步化。GSM系统定义2个频道 来进行此项工作 一为频率控制频道(FCCH)，用以识别被接收的讯号 的频率，另一为同步化频道(SCH)，用以协助识别系统时序。FCCH广 播一频率丛发(frequency burst, FB)，而SCH广播同步化丛发(SB)。接 收器侦测FB以便与发射器进行频率同步化，而接收器侦测SB以便与 发射器进行时序同步化。
FB为148个零的形式，取样频率为271kHz，根据高斯最小移键 (Gaussian minimum shift keying, GMSK)方法进行调变，FB以射频(RF) 载波进行传送，因此所传送的为纯正弦波，其频率等于载波频率偏移 1/4的取样频率，也就是67.7kHz。换句话说，经过基频转换后，在接 收器所看到的FCCH像是频率67.7kHz的复合正弦波。
然而，所接收到的FCCH可能会因为一或多种效应而偏离67.7 kHz,在发射器与接收器之间可能会因为一些瑕疵或变异而有频率偏移(fr叫uency offset),环境中可能因为发射器或接收器的移动而有都卜勒 效应(Doppler effect),或有其它干扰而造成接收到的RF载波有频率偏 移，这也会造成基频讯号的频率偏移，偏移量通常未知，使得侦测FCCH 或FB变得复杂。
在接收到的讯号中侦测FB的某一方法中，接收到的讯号会被以 67.7kHz去旋转(derotated) by 67.7kHz然后通过低通滤波器，去旋转是 修正偏移频率的一种流程，接着计算滤波器的输出功率与输入功率的 比例，如果它大于一特定临限(threshold临限)，表示侦测到在接收讯 号中的FB。
有些侦测FB的方法利用接收讯号与67.7kHz的参考正弦波之间的 交叉相关性(cross correlation)来计算，如果相关性大于一预先设定的临 限，则可侦测到FB。在某一方法中， 一包含148个样本的区块会被选 出并切割为数个较小的区块，使得接收讯号和参考讯号在每一区块的 相位偏移不会大于180°。接着接收讯号和参考讯号会在每一区块各别 进行关联，而相关性数值以非同调地(non-coherently)加入，而增加此一 非同调性会造成效能的衰减。替代地，接收讯号可用数个参考讯号加 以关联，而其频率则在所预期的范围内。然而这个方法在遇到高频偏 移时，运算会变得复杂。另一些侦测FB的方法采用自相关性 (autocorrelation)的方法，像是计算接收讯号中实数分量与虚数分量之间 的复杂自相关性与相关性。这个方法通常在没有较大频率偏移情况下 会比较不准确。
上述传统方法都有一或多种限制，某些方法对频率偏移较为敏感， 因此这些方法仅描述用以同步化的FB侦测方式。然而，这些同步化流 程牵涉到侦测FB与SB。传统方法在下一个阶段才侦测SB，因此要花 2个步骤进行同步化。在第一个阶段中，被侦测到的FB用来进行接收 器与发射器的频率同步化，在下一个阶段，被侦测到的SB用来进行接 收器与发射器的时序同步化。本方法的第一阶段确定在对SB译码前，
接收讯号的频率偏移已经被修正，然而，如果用2段式的方法，同步 化的过程会花较长的时间。此外，也有侦测到假的FB的情况，如果发 生这种情况的话，达到同步化的时间还会更长。
因此，有需要找出一种方法可降低同步化所需时间。该方法也应
确定侦测到假的FB的情况已经降至最低，另外，该方法即使在较大的
频率偏移情形下，也可提供同步化的功能。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种用以在一通讯系统中同步化一发射 器与一接收器的方法与系统。
本发明的另一目的是提供一种用以同时达到频率与时序同步化的 方法与系统。
本发明的另一目的是提供一种在短时间内同时达到频率与时序同 步化的方法与系统。
而本发明的另一个目的是提供一种用以在一具有较大频率偏移的 通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法与系统。
本发明的又一个目的是提供一种用以在一具有较低的运算复杂性 的通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法与系统。
本发明的又一个目的是提供一种用以在通讯系统中降低侦测到假 的频率丛发并同步化一发射器与一接收器的方法与系统。
上述的目的可通过本发明的以下几个实施例达成，在本发明的一 实施例中，提供在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法， 其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该方法包含于该接收器
侦测该频率丛发，根据该同步化丛发验证该被侦测到的频率丛发，以 及根据该被验证的频率丛发为基础取得频率与时序信息以便和该发射 器同步化。
在本发明的另一实施例中，于一通讯系统中同步化一发射器与一 接收器的方法包含于该接收器侦测该频率丛发，根据该被侦测到的频 率丛发估计一同步化丛发的位置，通过关联该被估计的同步化丛发与 一预先决定的讯号以验证该同步化丛发，根据对该同步化丛发的验证 来验证该频率丛发，最后，根据该被验证的频率丛发与该被验证的同 步化丛发取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。
在本发明的另一实施例中，提供在一通讯系统中同步化一发射器 与一接收器的系统，该系统包含侦测装置，用以于该接收器侦测该频 率丛发，验证装置，用以根据该同步化丛发验证该被侦测到的频率丛 发；以及取得装置，以该被验证的频率丛发为基础取得频率与时序信
息以便和该发射器同步化。
本发明的系统与方法具有的优势在于接收器可同时获得接收讯号 所承载的频率与时序信息。在本发明的示范实施例中，达到频率与时
序同步化的最大时间大约是个别使用FB侦测、频率修正与SB侦测的 一半时间。SB样本的去旋转也可以在数字领域中完成，这样就省除了 在验证FB前需要调整系统时序或时脉的问题。


本发明的较佳实施例将通过附属的图表加以说明，同时也并非用 来限制本发明的范围，而其中类似的标号代表类似的元件，其中
图l为根据本发明的一实施例所示的通讯系统的接收器的方块图2为根据本发明的一实施例，用以同步化发射器与接收器的方
法；
图3描述接收讯号的同相(I)分量与正交(Q)分量；
图4所示的流程图描述根据本发明的一示范实施例以侦测一频率 丛发的步骤；
图5所示的流程图描述根据本发明的一示范实施例用以识别被侦 测到的频率丛发的位置的步骤；
图6所示的流程图描述根据本发明的一实施例用以验证频率丛发 的步骤；
图7所示为根据本发明的一实施例用以同步化的系统的必要元件。
图中符号说明 图1
100 接收器
102 天线
104 放大器
106 频率处理器
108 系统
110 其它装置
112 控制电路
114 1/0装置
116 内存/储存
118 通讯总线
120 通讯总线
122 通讯总线
图2 开始
202 于接收器侦测到频率丛发(FB)
204 被侦测到的频率丛发以同步化丛发(SB)加以验证
206 取得频率与时序信息，用来进行同步化。
结束
图3
302 I分量 304 Q分量
图4
开始
402 n=0
404 —组样本被储存为z(n+k)，其中k由k = 0到k = 147不等 406 计算z(n)的自相关性R(n) 408 z(n)的总讯号功率 410 计算Q(n)
412 比较被正规化的自相关性Q(n)与一预先决定的临限Tl 是》414Q(n)大于或等于T,，则侦测到FB 否》416将n加l，以处理下一个样本
结束
图5
开始
502 Q(n)储存为Qmax; nmax = n; m = n+1
504 计算第m个窗格的一正规化自相关性Q(m)
506 比较Q(m)是否大于或等于Qmax
是-> 508将Q(m)的数值储存为Qmax，而m储存为nmax
否->510比较m是否大于或等于一数值(n + p)
是->512 将m (也就是iin^)标示为FB的确切位置
否-〉514 m增加1
结束
图6
602 决定被侦测到的FB的频率
604 使用被侦测到的FB的频率对被估计的SB去旋转
606 相关性S^x—开始被设为零，SB的相关性由rQ-ll开始 608 计算被去旋转的SB的第r个窗格与一预先决定的讯号之
间的交叉相关性soo
610 比较S(r)是否大于或等于Smax
是-> 612 S(r)的数值被储存为Smax，而r储存为rmax
否->614 r是否大于或等于ro+11
否->616 r = r+l
是->618等化和译码被估计的SB;储存FB的频率 620 CRC检查是否正确？ 是-〉622建立时序与频率同步化 否->624侦测新的FB
图7
701区块
702储存装置
704延迟元件
706乘法器
707加总元件
708储存装置
710比较器
712储存缓存器
714储存缓存器
716均衡器
717CE元件
718译码器
719CRC区块
720储存装置
具体实施例方式
本发明提供一种用以在一通讯系统，像是GSM系统中同步化一发
射器与一接收器的方法、系统与计算机程序产品。
图1所示为一通讯系统中的接收器100的方块图，该通讯系统也 包括一发射器(图1未显示)。在本发明的不同实施例中，接收器100
包括系统108，适于识别频率与取得时序信息，借助同步化接收器IOO 与发射器。接收器100接收发射器所传送的讯号。在本发明的示范实 施例中，例如一GSM系统，接收器IOO发射器可为一基地台，而接收 器IOO可为一移动装置。
接收器100的天线102接收讯号，放大器104将接收到的讯号放 大至预先决定的限制，频率处理器106处理接收到的讯号。在接收到 的讯号中有在载波上被调变的基频讯号，在本发明的示范实施例中， 调变是以熟悉此技术者所熟知的GMSK方式进行，基频讯号具有2个 分量同相(I)或实数分量，以及正交(phase quadrature, Q)或数个分量。
频率处理器106将解调变讯号的I分量与Q分量数字化，I分量与 Q分量的数字化样本会经由系统108处理，以获得同步化所需的频率 与时序信息，使得发射器与接收器100得以通讯。接收器100可包括 其它装置IIO，用以进一步处理接收到的讯号。为了简化说明，图l并 未特别描述其它装置110。
控制电路112控制接收器100的各个元件的功能，这些元件包括， 但不限于天线102、放大器104、频率处理器106、以及系统108。 控制电路112可控制1/0装置114的功能，1/0装置114可包括输入装 置，像是按键输入装置，还有输出装置，像是显示装置。按键输入装 置是用来通过控制电路112向发射器送出要求，发射器控制电路112 接着传送一讯号，由接收器100接收用来同步化。
接收器100也包括内存/储存116，内存/储存116可包括随机存 取内存(RAM)和只读存储器(ROM)，内存/储存116可连接至控制单元
112，用以储存与执行控制单元112的指令。内存/储存116包括一或 更多个用以储存资料的装置，通讯总线118连接控制电路112至天线 102、放大器104、频率处理器106、系统108、以及其它装置110。通 讯总线120与122分别将控制单元112连接至I/O装置114以及内存/ 储存116。
图2为根据本发明的一实施例，用以同步化发射器与接收器的方 法。根据此方法，在步骤202，于接收器IOO侦测频率丛发(FB)或比特 流，被侦测到的频率丛发在步骤204以同步化丛发(SB)加以验证。在步 骤206取得频率与时序信息，用来进行同步化。取得频率的方式是利 用同步化丛发所验证过的频率丛发，而取得时序的方式是利用同步化 丛发。在步骤202与204，是利用自相关性的概念来侦测与验证FB。
FB是通过接收到的讯号的频率控制频道而广播出去，在基频中， FB为复合的正弦波。图3描述接收到的讯号的同相(I)分量与正交(Q) 分量，该接收到的讯号是在图1的发射器与接收器IOO之间没有频率 偏移的情况下的复合正弦波。该复合正弦波由I分量302与Q分量304 组成。水平或x轴所示为I分量302与Q分量304的相位(以弧度计)， 垂直或y轴所示为I分量302与Q分量304对应相位的数值。
数学上来说，第n个样本的I分量302可表示成
yi(n) = cos(con) (1)
其中w为每一样本的频率(以弧度计)。 同样地，第n个样本的Q分量304可表示成 yq(n) = sin(om) = cos(om - rr/2) (2)
从等式(1)与(2)，可推得Q分量304为I分量302的延迟版本。在 本发明的示范实施例中，I分量302与Q分量304的取样频率为271kHz。 在没有频率偏移的情况下，正弦波的频率为取样频率的1/4，也就是 67.75 kHz。在此，等式(l)的w等于每一样本tt/2的弧度(radian)，而一 个样本对应至7t/2弧度的相位偏移，在没有频率偏移与噪声的情况下， 等式(1)与(2)之间的关系为
yi(n) = yq(n+1) (3)
因此，延迟了一个样本的I分量302，可能与Q分量304高度相关。
同样地，Q分量304为I分量302在经过每2个样本后会重复， 只不过多了负号，在没有频率偏移与噪声的情况下
yi(n =隱cos(om + 7r) = - yi(n + 2) (4)
因此，I分量302与其本身延迟了 2个样本后的I分量具有高度相 关性，只不过振幅为负的，而I分量302与其本身偏移了 4个样本后的 I分量具有高度相关性。
同样地，Q分量304与其本身延迟了2个样本后的Q分量具有高 度相关性，只不过振幅为负的，而Q分量304与其本身偏移了4个样 本后的Q分量具有高度相关性。
yq(n) = -sin(con + 7r) = -yq(n + 2) (5)
等式(3)、 (4)与(5)可达到以下的相关性，I分量302与Q分量304 之间偏移一个样本的相关性Riq(l)如以下等式所述
，=1>线("+1)
=o (6)
I分量302与I分量302偏移2个样本之间的相关性Rii(2)如以下 等式所述
& (2) = !>,(" + 2)
=。 (7)
Q分量304与Q分量304偏移2个样本之间的相关性Rqq(2)如以 下等式所述
&(2) = + 2)
" (8)
由等式(6)、 (7)与(8)所代表的相关性在接收到的讯号为复合正弦波 时可具有高数值，在基频中，FB为复合正弦波，而复合正弦波的高相 关性可用来分辨FB与其它讯号。然而，在有频率偏移的情况下，最高 自相关性的数值会降低。 一般来说，接收到的讯号的第n个样本可表 示为
z(n) = ys(n) + w(n) (9)
其中ys(n)为复合正弦波样本，其包括I分量302与Q分量304， 而w(n)为接收到的讯号的加成性白色高斯噪声(AWGN)分量，同样地，
z(n+k) = ys (n+k) + w(n+k) (10)
其中z(n+k)代表接收到的讯号的第n个样本偏移k次，k为整数， 如果k为正整数，则表示接收到的讯号延迟了k个样本。
以上的等式(6)、 (7)与(8)在有频率偏移的情况下会有修正，这是因 为偏移一个样本不再对应rr/2个弧度，频率偏移的效应降低相关性的 大小。
回到图2，在步骤202，于接收器IOO侦测FB包括计算接收到的 讯号的一组样本的正规化相关性。如果该正规化自相关性大于或等于 一预先决定的临限，则表示侦测到FB，以下将详细描述。不过，如果 正规化自相关性低于一预先决定的临限，则没有侦测到FB，并且对下 一组样本计算正规化自相关性。上述的方法会持续到侦测到FB为止。 图4的流程图为根据本发明的实施例，用来详细叙述本发明的方法。
在图4的步骤402， 一开始指数n被设为『0，在步骤404，接收 到的讯号z(n)的一组样本被储存为z(n+k)，其中k由k = 0到k = 147 不等，换句话说，z(n)以大小为148的滑动窗格(sliding window)进行储 存，其为FB的总位数。在步骤406，计算z(n)的自相关性R(n)。在一 实施例中，R(n)为148个样本的自相关性。148个样本的平均会使得 R(n)几乎与接收到的讯号的AWGN分量互不相关。自相关性R(n)可包 含z(n)的同相分量的自相关性、z(n)的正交分量的自相关性、z(n)的同 相分量与正交分量之间的自相关性，以及它们的组合。举例来说，自 相关性R(n)可包含z(n)的同相分量的自相关性、z(n)的正交分量的自相 关性、z(n)的同相分量与正交分量之间的自相关性。因此，个别使用等 式(6)、 (7)与(8)或其组合可以计算出R(n)，如以下的等式所示
R = Riq( 1) - Rii(2) - Rqq(2) (11)
在步骤408， z(n)的总讯号功率以下式计算
Pz(n) = S(n) + W(n) (12)
其中S(n)为ys(n)的功率，而W(n)为w(n)的功率，如等式(9)所示。
自相关性R(n)在步骤410被正规化，被正规化的自相关性为利用 以下等式所计算出来的比率
Q(n)叫R(n)12 / (S(n) + W(n))2 (13)
在步骤412，被正规化的自相关性Q(n)与一预先决定的临限T\比 较。在本发明的一示范实施例中，预先决定的临限T,在接收到的讯号 没有AWGN分量的情况下可能为0.5，然而Q(n)会随着噪声功率增加 而降低。因此， 一般会用足够低的临限T, (<0.5)，以便侦测低讯噪比 (SNR)的讯号。在步骤414，如果Q(n)大于或等于Tp则侦测到FB。 如果Q(n)小于L，则没有侦测到FB，接着在步骤416将n加1，以 处理下一个样本，并且对步骤404的滑动窗格重复步骤404至412。上 述的流程一直会重复到侦测出FB为止。
回到图2，在步骤202,于接收器IOO侦测FB也包括决定被侦测 到的FB的比特流的位置，图5所述为根据本发明的实施例，决定被侦 测到的FB的流程。这是通过在n (于图4中决定)的附近寻找一指 数nn^，其具有最大的Q(n)来达成。在步骤502， Q(n)储存为Qmax，在 步骤504计算第m个窗格的一正规化自相关性Q(m)，其中m在n的附 近。在步骤506，比较Q(m)与Q醒，如果Q(m)大于或等于Qmax，则在 步骤508，将Q(m)的数值储存为Qmax，而m储存为n^x。因此，在步 骤510， m与一数值(n + p)比较，其中p在N/2与N之间。当决定m 大于(n + p)时，在步骤512， m (也就是nmax)会被标示为具有自相关 性Qn^的被侦测到的FB的确切位置，然而，如果m小于(n+p)，那么 在步骤514， m会增加l，然后重复步骤504至510，这个方法会重复 进行到找出被侦测到的FB的确切位置为止。
上述的方法可侦测任何周期性的接收到的讯号，像是FB。然而， 在上述的侦测方法中也有可能错误地侦测到其它周期性的讯号，为了 去除此类被错误地侦测到的FB,同时降低在低SNR下错误侦测的机 会，被侦测到的FB会受到验证。被侦测到的FB可利用同步化丛发(SB) 加以验证。验证被侦测到的FB的过程包括根据被侦测到的FB来估计 SB，以及验证被估计的SB。发射器定期广播SB还有FB。在一GSM 系统中，SB携带的信息是采用编码位的形式，其与系统时序和发射器 身分，以及一串64位的训练序列(training sequence)有关。训练序列携 带接收器100在解调变发射器所传送的信息时所需的信息，如图1所 示，SB以其位置为基础而加以估计。
SB的位置可利用FB的位置来估计，而FB的位置是由图5所述 的方法所决定。被侦测到的FB的位置用来识别被侦测到的FB的讯框 (frame)。对应SB的被估计位置的位与FB的位置隔了一个讯框的距离， 因此，这些位会经由相关性与已知的训练序列加以识别，从而产生SB 的估计。在图6中所述为验证被估计的SB的示范方法。
图6所示的流程图描述根据本发明的一实施例用以验证频率丛发 的步骤。在步骤602，对被侦测到的FB执行快速傅立叶转换(根据图 4与图5)，以决定被侦测到的FB的频率。在另一实施例中，执行一 个128-point FFT以决定被侦测到的FB的频率。要注意的是，通过执 行FFT，比如128-point FFT，来决定被侦测到的FB的频率，应为已知 技术。接着在步骤604，使用被侦测到的FB的频率对被估计的SB去 旋转。去旋转(Derotation)是用来消除可能存在的GMSK调变与频率偏 移的效应。去旋转可利用现有技术加以实施。
与已知训练序列的交叉相关性(cross-correlation)是用来取得SB的 确切位置。通过适当尺寸的窗格计算复合的相关性，具有最大相关性 的位置即视为SB的确切位置。在步骤606，相关性S^x—开始被设为 零，SB的相关性由r0 - 11开始，ro是被估计的SB训练序列开始的位 置，在一示范的实施例中，ro的位置是由ro = nmax+1292位来决定，其 中nmax是被侦测到的FB的位置。在步骤608，计算被去旋转的SB的
第f个窗格与一预先决定的讯号之间的交叉相关性S (r)。计算相关性S (r)的方式与计算自相关性R(n)的方式类似，在本发明的一实施例中， SB的训练序列所用的64位是与预先决定的讯号在一大小为64的窗格 上，而窗格滑动了一个长度，比如说23个样本，用以计算交互相关性。
在本发明的一示范实施例中，预先决定的讯号为事先已知的64位 训练序列。S(r)的最大值位置以下列步骤取得在步骤610，比较S(r) 与Smax，当S(r)大于或等于Smax，在步骤612， S(r)的数值被储存为Smax， 而r储存为rm^。因此，在步骤614， r与r。 + ll比较。如果r大于或 等于ro+11 (也就是当上述所有23个样本都已考虑在内)，则被估计 的SB会在步骤618至622进一步进行验证。换句话说，被估计的SB 被验证与该预先决定的讯号的相关性为最大。验证了 SB意味着FB也 获得验证，因为SB是以对应被估计的FB的被估计的频率与位置进行 验证。然而，如果r小于ro+11，在步骤616， r会增加l，然后重复步 骤608至614。
回到图2，在验证了FB后，在步骤206取得频率与时序信息，用 以同步化。取得频率与时序信息包括识别被验证的FB的频率、对被验 证的SB等化(叫ualize)、以及通过对被等化的SB译码以取得对应发射 器的时序信息，这是在步骤618中描述。在步骤618， FB的频率信息 通过识别先前在步骤602所决定的被验证的FB的频率而取得。此一频 率也可用来等化和译码被估计的SB。 Rn^表示相关性Sn^的数值最高 的位置，位置r皿x表示SB的时序。位置rm^对应SB训练序列的开头 的时序。相关性的数值在此点为最大。被验证的SB利用频道估计 (channel estimate)加以等化，而频道估计是根据对应至被验证的SB的 相关性S(r)，以及邻近的相关性而取得。根据相关性来计算频道估计为 已知的技术。在进行等化后，被估计的SB的位，而非训练序列的位， 会被译码以取得系统时序与发射器身分。要注意的是，根据被识别的 SB来取得系统时序与发射器身分，是已知的技术。
在步骤620，利用循环冗余检查(CRC)检查被估计的SB的被译码 位。被估计的SB包括IO个CRC位，如果被估计的SB有被正确地译 码，CRC会正确地算出10个位。然而，如果位不正确，则被估计的 SB不会被验证。如果CRC的结果为正确的，那么在步骤622会建立时 序与频率同步化。然而，如果CRC的结果并不正确，那么在步骤624 会使用图4与图5所述的流程侦测新的FB。这代表接收到的讯号z(n+k) 的下一组样本会被储存，以便侦测与验证新的FB。这个流程会一直重 复到验证了 FB为止，也就是达到发射器与接收器100之间的同步化为 止。
上述的方法可利用图1所述的系统108加以实施。图7所示为根 据本发明的一实施例，系统108的必要元件。系统108包括用以于接 收器100侦测FB以及根据SB验证被侦测到的FB的设备。要注意的 是用以侦测与验证FB的设备可具有类似的结构。图7所示为区块701， 其为侦测与验证FB的设备。区块701包括储存装置702，用以储存接 收到的讯号的样本组和其它资料。延迟元件704可在来自该接收到的 讯号的该样本组的一样本引进一延迟。乘法器706将一样本与其延迟 样本相乘，加总元件707将这些根据一预定大小的窗格而被相乘的样 本加总，用以计算自相关性。自相关性的数值会被储存于储存装置708。 储存装置708也可储存被验证的FB与被验证的SB。储存装置702与 708可包括，但不限于， 一先进先出(FIFO)储存装置， 一后进先出(LIFO) 储存装置，以及其它储存装置。比较器710会把自相关性数值拿来与 一预先决定的临限比较，比较器710可利用已知技术的任何标准比较 器实施。预先决定的临限可储存于储存缓存器712中，另一储存缓存 器714则储存对应该自相关性的样本的位置。
系统108进一步包括根据被验证的FB以取得频率与时序信息，以 便与发射器同步化的设备。用以取得频率与时序信息可包括一均衡器 716，用以等化该被验证的SB， 一频道估计(CE)区块517，用以提供频 道估计给均衡器716，还有译码器718，用以对被等化的SB译码，以
取得对应发射器的时序信息。另外，还可能有CRC区块719，用以检 查SB的被译码位的正确性，以及一储存装置720，用以储存被验证的 FB的频率以及被译码的SB的时序信息。在不同的实施例中，均衡器 716可为一非适应性或适应性的等化电路。
每一个系统元件，像是比较器710、均衡器716、 CE区块717、 译码器、以及CRC区块719，可以利用集成电路，像是场可程序化门 阵列、以及特定应用集成电路等加以实施。储存装置可利用FIFO加以 实施。
本发明的系统与方法具有的优势在于接收器IOO可同时获得接收 到的讯号所承载的频率与时序信息。在本发明的示范实施例中，达到 频率与时序同步化的最大时间大约是55ms，约为个别使用FB侦测、
频率修正与SB侦测的一半时间。SB样本的去旋转也可以在数字领域 中完成，这样就省除了在验证FB前需要调整系统时序或时脉的问题。
本发明的方法使用一或更多个由等式(6)、 (7)、 (8)、以及(ll)所提 供的相关性。在本发明的一实施例中，视运算复杂性，可分别采用等 式(6)、 (7)、 (8)的不同组合来计算。在本发明的一实施例中，使用等式 (ll)以决定相关性，能够提供比个别使用等式(6)、 (7)、 (8)要好的结果， 这是因为使用等式(ll)可使得噪声更为平均，比个别使用等式(6)、 (7)、 (8)要好。
在本发明的一实施例中，本方法在无噪声下可侦测的频率范围可 在w士w/4Hz之间，在本发明的一示范实施例中，被侦测到的频率可 能在67.75 ± 16.8 kHz之间。
在本发明的一实施例中，侦测流程可在频率偏移被降至一预先决 定的限制后开始，在此情况下，要侦测的频率范围可能会大于co士co/4 Hz，这可能会发生在装置能够于不同技术中运作的情形，在本发明的
一示范实施例中，当装置于与GSM同步的不同射频技术中运作时，被
侦测到的频率范围就可能会大于co ± co/4 Hz。
本发明所揭示的方法可利用简单的硬件元件来达成，在本发明的 一实施例中，该硬件可为支持多种技术的装置的一部分，以硬件实施 可以让本发明的方法以个别的算法执行，如此可协助装置在其它非
GSM技术的环境中运作时，识别出GSM的系统。
本发明可以用软件实施，任何合适的程序语言或其它工具，像是 各种JAVA语言、C语言(例如0++和0#)或其它程序语言，都可根 据特定应用的需求而加以使用。
本发明所描述的系统或其任何元件，可以用运算系统的形式加以 具体化，运算系统的典型范例包括程序化的微处理器、微控制器、周 边集成电路元件，以及其它装置或者能够执行本发明的方法的各项步 骤的装置的设置。
运算系统包含一处理系统、 一输入装置、 一显示单元以及一通讯 接口。处理系统包含一微处理器，微处理器连接至通讯总线，运算系 统也包括一内存，内存可包括随机存取内存(RAM)和只读存储器 (ROM)。运算系统进一步可包含储存装置，其为FIFO、 LIFO或其它储 存装置。储存装置也可包括其它可加载程序或其它指令于运算系统中 的装置。
运算系统执行储存在一或更多个储存元件中的指令集，以便处理 输入资料，储存元件可以保存资料或其它所需信息，可以为信息来源 的形式或处理系统中的物理内存元件。
指令集中可包括多种命令，用以指示处理系统执行特定的任务， 像是组成本发明的方法的步骤，指令集可为软件程序的形式，软件可
采用各种格式，像是系统软件或应用软件。此外，软件可以是独立程 序、具有较大程序的程序模块或一程序模块的一部份的组合。软件也 可包括对象导向程序型态的模块化程序。处理装置可因应使用者命令、 或先前处理结果、或另一处理装置的要求而处理输入资料。
尽管在此已经提出数个较佳实施例，并已详细说明，但应可了解 的是，这些较佳实施例的变化与修正，皆包含于本发明的范畴内。因 此，本发明的范围应以权利要求书的范围与其等效功能加以界定。
权利要求
1.一种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法，其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该些讯号包括一频率丛发与一同步化丛发，其特征在于，包含以下的步骤a.于该接收器侦测该频率丛发；b.根据该同步化丛发验证该被侦测到的频率丛发；以及c.以该被验证的频率丛发为基础取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，该接收器侦测该频率 丛发的步骤中包含以下的步骤a. 于该接收器计算一被接收的讯号的一组样本的一正规化相关性；如果该正规化相关性大于一预先决定的临限，b. 侦测该频率丛发；否则c. 对下一组样本重复a到b的步骤。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，该正规化相关性包含 该组样本的同相分量的一正规化自相关性。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，该正规化相关性包含 该组样本的正交分量的一正规化自相关性。
5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，该正规化相关性包含 一介于该组样本的该些同相分量与该些正交分量的正规化自相关性。
6. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，该正规化相关性包含 该组样本的同相分量的一正规化自相关性、该组样本的正交分量的一 正规化自相关性、以及介于该组样本的该些同相分量与该些正交分量 的正规化自相关性的一组合。
7. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，该接收器侦测该频率 丛发的步骤中更包含以下的步骤决定该被侦测到的频率丛发在该被 接收的讯号中的位置。
8. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，根据一同步化丛发验 证该被侦测到的频率丛发的步骤中包含以下的步骤-a. 在该发射器所接收到的该数个讯号中估计一同步化丛发，该估 计以在被接收到的讯号中被侦测到的频率丛发为基础；以及b. 验证该被估计的同步化丛发。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，验证该被估计的同步 化丛发的步骤中包含以下的步骤a. 决定被侦测到的频率丛发的频率；b. 利用被侦测到的频率丛发的频率对该被估计的同步化丛发去旋转；c. 通过计算被去旋转的同步化丛发与一预先决定的讯号的相关 性，以找出该被估计的同步化丛发的精确位置；d. 根据译码与循环冗余检査对该被估计的同步化丛发执行一检查；如果该检査为正确的e. 验证该被估计的同步化丛发； 否则f. 于接收器侦测一新的频率丛发；以及g. 重复a到g的步骤。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，决定被侦测到的频 率丛发的频率的步骤中包含对该被侦测到的频率丛发执行一快速傅立叶转换。
11. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，该被估计的同步化 丛发被验证与该预先决定的讯号的相关性为最大。
12. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，取得频率与时序信 息的步骤中包含以下的步骤a. 识别该被验证的频率丛发的频率；b. 将该被验证的同步化丛发等化；以及C.通过对被等化的同步化丛发译码以取得对应该发射器的时序信息。
13. —种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法， 其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该些讯号包括一频率丛 发与一同步化丛发，其特征在于，包含以下的步骤a. 于该接收器侦测该频率丛发b. 从该数个讯号中估计该同步化丛发，该估计根据该被侦测到的频率丛发；c. 通过关联该被估计的同步化丛发与一预先决定的讯号以验证该 同步化丛发；d. 根据对该同步化丛发的验证来验证该频率丛发；以及e. 根据该被验证的频率丛发与该被验证的同步化丛发取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，估计该同步化丛发 的步骤是根据在该被接收到的讯号中该被侦测到的频率丛发的位置。
15. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，通过关联该被估计 的同步化丛发与一预先决定的讯号以验证该被估计的同步化丛发的步 骤中包含以下的步骤a. 利用被侦测到的频率丛发的频率对该被估计的同步化丛发去旋 转；以及b. 关联该被去旋转的同步化丛发与一预先决定的讯号。
16. —种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的系统，其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该些讯号包括一频率丛 发与一同步化丛发，其特征在于，该系统包含a. 侦测设备，用以于该接收器侦测该频率丛发b. 验证设备，用以根据该同步化丛发验证该被侦测到的频率丛发；以及c. 取得设备，以该被验证的频率丛发为基础取得频率与时序信息 以便和该发射器同步化。
17. —种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的计算 机程序产品，其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该些讯号 包括一频率丛发与一同步化丛发，该系统包含一计算机可读媒体，其特征在于，包含a. 侦测计算机指令，用以于该接收器侦测该频率丛发b. 验证计算机指令，用以根据该同步化丛发验证该被侦测到的频 率丛发；以及c. 取得计算机指令，以该被验证的频率丛发为基础取得频率与时 序信息以便和该发射器同步化。
全文摘要
本发明涉及一种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法与系统。该接收器接收数个来自该发射器的讯号。根据该方法，该接收器侦测该被接收的讯号内的一频率丛发。接着该被侦测到的频率丛发以被接收到的讯号内的一同步化丛发为基础而被验证。最后，在被接收到的讯号内的频率与时序信息会被取得以便和该发射器同步化。该频率与时序信息以该被验证的频率丛发为基础而被取得。
文档编号H04B7/26GK101103556SQ200680001913
公开日2008年1月9日 申请日期2006年1月2日 优先权日2005年1月7日
发明者安努巴拉·S·凡立卡, 沙帝须·田巴得 申请人:萨肯通讯科技有限公司