专利名称：Td-scdma系统中搜索下行导频时隙的方法
技术领域：
本发明涉及TD-SCDMA ( Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access, 时分同步码分多址)通讯系统中移动用户终端设备进行初始小区搜索、获得同步位置的方 法，尤其涉及该小区搜索过程中搜索下行导频时隙的方法。
背景技术：
在移动通信系统中，用户终端在初始上电后需要搜寻可能存在的小区，并选择合适的 小区登录，这一过程称为小区搜索。在TD-SCDMA通讯系统中，小区搜索过程一般分 四个步骤进行第一步，搜索下行导频时隙；第二步，扰码和中间码识别；第三步，控制 复帧同步；第四步，读取广播信道。
在TD-SCDMA移动通信系统的下行导频时隙中， 一共有32个下行同步码。在初始小 区搜索过程的第一步中，用户终端利用下行同步码获得一个小区的同步，同时识别出基站 所4吏用的下行同步码。在初始小区搜索过程的第二步中，用户终端需要确认接收到信标信 道上的中间码。同时，TD-SCDMA系统的每个下行同步码对应一组4个不同的中间码， 因此共有128个中间码，并且彼此之间互不重叠。用户终端搜索下行同步码的典型方法是 通过匹配滤波器，将接收到的信号与本地下行同步码进行匹配滤波。采用这种方法搜索一 个子帧(即6400码片)，需要至少6400x 32次相关计算，并存储相关计算的结果，然后 通过比较32个下行同步码匹配滤波的结果，选择出基站最可能使用的下行同步码并确定 同步位置。可见，这种方法计算量和存储量都太大，使得用户终端在工程上很难实现。
在公开号为CN1741401的中国专利申请文件中，公开了一种码分多址系统中的初始 小区搜索第一步的方法。该方法改进了传统的相关计算检测方法，将一个子帧的数据分为 多个时间片，在每一个时间片内计算32个下行同步码的滑动相关，并将多个子帧的相关 结果相累加。在每一个时间片内寻找满足门限的最大值，并记住相应位置。最后比较所有
时间片，找出最大值对应的下行同步码及其位置，以此作为小区搜索第一步的搜索结果。 虽然，该方法利用分段的概念减少了存储量，并且i^为如果某个时间片内峰值足够高，就 认为是找到了下行同步码。从而从统计意义上减少了平均搜索时间。但是，相关计算量仍 然非常大。
在公开号为CN1642336的中国专利申请文件中，公开了一种移动通信系统中搜索下 行同步位置的方法。该方法先根据同步信号的功率特征搜索得到一个粗略的位置，然后基 于这个大致位置在一个窗口内用传统的相关方法搜索下行同步信号。虽然，该方法相关搜 索的窗口很小，节省了运算量和存储空间。但是，这种利用功率特征的技术仅适用于信噪 比比4交好的情况，随着信噪比的下降，功率特征搜索得到正确位置的概率也迅速降低。
在公开号为CN1855768的中国专利申请文件中，公开了一种小区搜索粗同步的方法。 该方法针对功率特征搜索技术提出了一些改进方法。例如在计算功率特征值时，增加了置 信度的计算和修正，避免了一些误判情况；对于码片功率数据进行低通滤波操作，对功率 特征搜索性能有所改善；为了降低误判的概率，该申请文件还设计了重复检验的方法，以 最近两次搜索的位置是否足够接近来判断是否正确检测。但是这种重复检验的方法要求信 噪比也必须足够高，使得功率特征的峰值连续出现，否则无法搜索到正确的位置。
可见，在信噪比较低的情况下，现有技术中位置搜索得到的最强峰值往往都是错误的， 重复检测出正确位置的概率明显较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种小区搜索方法中搜索下行导频时隙的方法，克服现有方法中 的重复检测峰值技术在信噪比较低时漏检的问题,进一步提高小区搜索第一步中检测出正 确位置的概率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种TD-SCDMA系统中搜索下行导频时隙的 方法，该方法包括以下步骤a，计算下行导频时隙的位置功率特征值；b,在步骤a所述 功率特征值中搜索功率特征的峰值，并生成功率特征峰值表；c,按预设次数重复检验步 骤.b中所述的功率特征峰值表，按照峰值由大到小输出峰值的位置信息；d，根据步骤c 输出的峰值位置信息检测下行同步码和第0时隙中间码及其二者的位置信息，利用所述下
行同步码和第0时隙中间码的位置信息匹配确认搜索结果。
进一步地，所述步骤a中，根据在一个子帧的不同位置计算下行同步码段功率之和 与两侧码片功率之和的比值，得到所述下行导频的位置功率特征值。
进一步地，所述步骤b中还包括步骤bl:初始化所述功率特征峰值表，所述峰值 表中各个元素初值均为0; b2:在位置功率特征值序列中搜索功率特征峰值，并将搜索到 的峰值按照由大到小的次序依次存入所述功率特征峰值表；b3:通过门限筛选所述功率 特征峰值表中的值，滤掉其中不满足门限的峰值信息。
进一步地，所述步骤c中还包括步骤cl:计算历史峰值表初值；若第一次使用所 述历史峰值表进行重复检验，则取所述历史峰值表峰值等于所述功率特征峰值表峰值信 息，并且所述历史峰值表的峰值重复计数器等于1; c2:通过对比所迷功率特征峰值表与 所述历史峰值表中每一个峰值，更新所述历史峰值表中峰值高度和位置信息，并且将所 述历史峰值表中所更新的峰值的重复检验成功次数增加1; c3:按预设次数重复步骤c， 然后按照峰值由大到小输出峰值高度最强的数个峰值的位置信息，所述峰值指前后各有 若干个数据值小于自身。
进一步地，所述步骤d中，根据所述步骤c输出的峰值位置信息计算出下行同步码 和第0时隙中间码的位置，在此位置附近进行相关冲企测，得到所述下行同步码和第0时 隙中间码及其二者的精确位置。
进一步地，所述步骤d中，设置位置误差门限来判断所述下行同步码和第0时隙中 间码的精确位置，对两者匹配确认，滤除误判。
进一步地，所述历史峰值表包括峰值高度和位置信息以及重复检验成功的次数，所 述峰值高度和位置信息为历史信息累加的结果。
进一步地，所述功率特征峰值表存储搜索到最强的若干个功率特征峰值的高度和位 置信息，以及一个平均噪声值，所述峰值高度为所述功率特征值的强度，所述峰值位置 信息为所述下行同步码的位置，所述平均噪声值为特征序列中去掉所述峰值及其附近数 据后的平均值。
采用本发明所述方法，即使在信噪比比较低的情况下，只要正确位置的特征还没有被 完全淹没在噪声中，就可利用扩大的峰值表将其检测出来，大大提高了小区同步的正确性， 有效解决了在低信噪比时的漏检问题。本发明所提出的基于表的累加和更新技术，只需要
少量的资源即可以最大P艮度地利用平均累加，起到对噪声的抑制作用。同时，本发明所提 出的利用下行同步码和第0时隙的中间码位置匹配的检测验证方法，有效过滤了错误位 置，大大降低了虚报的概率。
图1是TD-SCDMA系统下行导频时隙功率特征图2是TD-SCDMA系统中第0时隙和下行导频时隙的结构图3是本发明第 一 实施例流程图4是本发明第一实施例中峰值表的重复检验和历史峰值表更新的流程图; 图5是本发明第二实施例流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步详细说明。
如图l所示，是TD-SCDMA系统下行导频时隙功率特征图。按照TD-SCDMA的帧 结构，下行同步码的左边有32码片的保护间隔，右边有96码片的保护间隔，下行同步码 本身为64码片。
图2是TD-SCDMA系统中第0时隙和下行导频时隙的结构图。TD-SCDMA系统每 一个下行同步码对应4个中间码，两者的位置关系如图2所示。由于测量时刻不同以及频 偏的影响，位置的对应关系可能略有偏差，可以设置位置误差门限来判断。
如图3所示，为本发明第一实施例流程图，可见，本发明的搜索下行导频时隙的方法 主要实现步骤如下
S301:计算下行导频的位置功率特征值；
此过程中，根据TD-SCDMA系统的帧结构，从4妻收功率的时间分布上看，下行同步 码段功率之和与两侧码片功率之和相比较大。利用这个特点，在一个子帧的不同位置计算 上述二者的功率比值，就可以得到下行导频的位置功率特征值。
S302:搜索功率特征的峰值； 本步骤的具体实现过程为
1) .初始化位置功率特征的峰值表。峰值表用于存储搜索到最强的数个功率特征峰 值。峰值表中包括峰值高度和位置，其中峰值的高度定义为功率特征值的强度，峰值的位 置就是下行同步码的大致位置。整个峰值表还包括一个平均噪声值，平均噪声值是特征序 列中去掉峰值及其附近数据后的平均值。峰值表中各个元素初值均为0。
2) .搜索功率特征值中的峰值并更新峰值表。为了提取可能被淹没在噪声中的功率 特征的峰值，在第一步得出的位置功率特征序列中搜索"峰"值，这里"峰"值指的是前 后各有若干个数据值小于它。将搜索到的峰值按照由大到小的次序依次存入峰值表。如果 搜索到的峰值太多，则峰值最小的退出峰值表，峰值表中只保留最强的若干个峰值。
3) .筛选峰值表中的值。通过峰值搜索得到的峰值表中的峰值需要经过门限筛选， 不满足门限的峰值将从峰值表中清除，以滤掉其中无效的峰值。
S303:更新峰值表；
这一步骤需要使用两个表， 一个是步骤S302中得到的峰值表，另外一个是历史峰值 表。历史峰值表不但包括峰值高度和位置信息，还包括重复检验成功的次数。而且历史峰 值表中存储的峰值高度和位置是历史信息累加的结果。参见图4所示，是本实施例中峰值 表的重复检验和历史峰值表更新的具体实现过程若是第一次使用历史峰值表进行重复冲企 验，则取历史峰值表峰值等于峰值表峰值信息，并且历史峰值表的峰值重复计数器等于1;
若非第一次使用历史峰值表进行重复检验，则循环遍历峰值表，选择与历史峰值表中 位置接近的峰值；更新历史峰值表中峰值的位置和高度，历史峰值表中该峰值的重复计数 器加l;直至重复检测次数达到预设次数，输出满足条件的历史峰值信息。
S304:确认下行导频精确搜索结果。
假设在步骤S303输出的峰值位置是正确的，可以推算出下行同步码以及第0时隙中 中间码的位置。在这个位置附近进行相关检测，可以得到本小区的下行同步码及其4青确位 置。同样方法可以得到本小区的中间码和位置。
如图5所示，为本发明第二实施例流程图。具体实现过程如下
S501: TD-SCDMA系统接收一个子帧长度的数据，计算每一个码片的功率，并将最
近接收的多个子帧功率进行累加。
S502:计算下行同步码的码片功率与两侧保护间隔码片功率之和的比值，作为功率 特征值。按照一定的搜索步长，计算一个子帧范围内各个位置的功率特征值，即得到下行 导频的位置功率特征值序列。
S503:构造位置功率特征的峰值表。峰值表包括功率特征峰值的高度和位置信息， 以及一个平均噪声值。峰值表的初始值均为0。这里"峰"值指的是前后各有若干个数据 值小于它。
S504:搜索功率特征值中的峰值并更新峰值表。即搜索位置功率特征序列，每找到 一个峰值(是指前后各有若干个数据值小于它)则尝试更新峰值表。更新峰值表的过程就 是将搜索到的峰值按照由大到小的次序存入峰值表。假设峰值表的最多存储N个峰值， 如果搜索到的峰值多于N,则峰值最小的退出峰值表,峰值表中只保留最强的N个峰值。 在搜索的过程中将所有的功率数据累加，得到 一个初始的噪声功率和。
S505:筛选峰值表中的值，这一步需要对峰值表中的峰值高度按照门限筛选。
-有效的峰值本身的强度表示绝对门限；峰值表最强峰的高度乘以一个相对系数得到相 对门限；将初始的噪声功率和减去峰值及其附近的数据，再求平均得到平均噪声，然后将 平均噪声值乘以一个相对系凝:得到平均噪声门限。
选择绝对门限、相对门限和平均噪声门限三者中最大的，作为筛选峰值的门限。然后 依次判断峰值表中每一个峰值的高度，如果不满足门限，则将其从峰值表中清除。在这个 步骤中，如果没有大于门限的峰值，就返回最高的那个峰值。其中门限可以根据仿真选取， 也可以根据实际测试环境优化。
S506:计算历史峰值表初值。如果是第一次重复检验，则历史峰值表等于峰值表， 历史峰值表的峰值重复计数器等于1。
S507:更新历史峰值表。如果重复检验计数次数小于预设重复次数，则更新历史峰 值表。历史峰值表更新过程如下循环遍历峰值表中每一个峰值，计算历史峰值表中峰值 位置与该峰值位置的最小距离。如果此最小距离小于距离重复才企测的门限，则认为这个峰 值重复检验成功，检验成功计数器加l，同时更新历史峰值表中信息。历史峰值表的峰值 强度为由峰值表中峰值强度经过一阶无限冲击响应滤波器滤波得到，历史峰值表的位置更 新为两者位置的平均值。
S508:输出有效峰值。如果重复检验计数次数大于等于预设重复次数，则选择历史 峰值表中满足重复次数条件的峰值输出。例如在3次重复检验中，至少重复2次的峰值。 然后按照峰值由大到小输出符合条件的峰值高度最强的若干个峰值位置。峰值的数目可以 是由工程实现的计算量和检测性能折中选择， 一般取3。如果没有满足条件的峰值，则峰 值表的重复检验失败。返回重新搜索，直到找到重复出现的峰值，或者搜索超过系统允许 的时间为止。
S509:计算下行同步码精确位置。在S508输出的峰值位置附近用本地生成的下行同 步码进行相关检测。在32个下行同步码中，选择相关峰值最强的作为本小区的下行同步 码，其位置就是下行导频的精确位置。
S510:计算中间码的精确位置。根据中间与下行同步码的对应关系，在接收到的中 间码位置附近与4个本地中间码进行相关检测，相关峰值最强的作为本小区的中间码，同 时记录峰值的位置，作为中间码的精确位置
S511:检测位置关系确认搜索结果。判断下行导频的位置与中间码的位置之差是否 符合协议的时隙结构定义。如果满足，则认为找到正确的下行同步码与中间码。否则，返 回S501，尝试下一个可能的位置，直到搜索成功或者搜索超过系统允许的时间为止。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的普通技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和 变形都应属于本发明所要求的保护范围。
权利要求
1、TD-SCDMA系统中搜索下行导频时隙的方法，其特征在于，包括以下步骤a计算下行导频时隙的位置功率特征值；b在步骤a所述功率特征值中搜索功率特征的峰值，并生成功率特征峰值表；c按预设次数重复检验步骤b中所述的功率特征峰值表，按照峰值由大到小输出峰值的位置信息；d根据步骤c输出的峰值位置信息检测下行同步码和第0时隙中间码及其二者的位置信息，利用所述下行同步码和第0时隙中间码的位置信息匹配确认搜索结果。
2、 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述功率特征峰值表存储搜索到最强 的若干个功率特征峰值的高度和位置信息，以及一个平均噪声值，所述峰值指前后各 有若干个数据值小于自身。
3、 根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述峰值高度为所述功率特征值的强 度，所述峰值位置信息为所述下行同步码的位置，所述平均噪声值为特征序列中去掉 所述峰值及其附近数据后的平均值。
4、 根据权利要求1或2或3所述方法，其特征在于，所述步骤a中，根据在一个 子帧的不同位置计算下行同步码-敬功率之和与两侧码片功率之和的比值,得到所述下 行导频的位置功率特征值。
5、 根据权利要求1或2或3所述方法，其特征在于，所述步骤b中还包括步骤bl:初始化所述功率特征峰值表，所述峰值表中各个元素初值均为0;b2:在位置功率特征值序列中搜索功率特征峰值，并将搜索到的峰值按照由大到 小的次序依次存入所述功率特征峰值表；b3:通过门限筛选所述功率特征峰值表中的值，滤掉其中不满足门限的峰值信息。
6、 根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述步骤c中还包括步骤cl:计算历史峰值表初值；c2:通过对比所述功率特征峰值表与所述历史峰值表中每一个峰值，更新所述历 史峰值表中峰值高度和位置信息，并且将所述历史峰值表中所更新的峰值的重复检验 成功次数增加1;c3:按预设次数重复检测，然后按照峰值由大到小输出峰值高度最强的数个峰值
7 、根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述步骤d中，根据所述步骤c输出的 峰值位置信息计算出所述下行同步码和所述第0时隙中间码的位置，在此位置附近进 行相关检测，得到所述下行同步码和所述第0时隙中间码及其二者的精确位置。
8、 根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述步骤d中，设置位置误差门限来 判断所述下行同步码和所述第0时隙中间码的精确位置，对两者匹配确认，滤除误判。
9、 根据权利要求6所述方法，其特征在于，若第一次使用所述历史峰值表进行重复 检验，则取所述历史峰值表峰值等于所述功率特征峰值表峰值，并且所述历史峰值表 的峰值重复计数器等于1。
全文摘要
TD-SCDMA系统中搜索下行导频时隙的方法，其特征在于，包括以下步骤计算下行导频时隙的位置功率特征值；在所述功率特征值中搜索功率特征的峰值，并生成功率特征峰值表；按预设次数重复检验所述功率特征峰值表，按照峰值由大到小输出峰值的位置信息；根据所述峰值位置信息检测下行同步码和第0时隙中间码及其二者的位置信息，利用所述下行同步码和第0时隙中间码的位置信息匹配确认搜索结果。采用本发明所述方法，即使在信噪比比较低的情况下，只要正确位置的特征还没有完全被淹没在噪声中，就可利用扩大的峰值表将其检测出来，大大提高了小区同步的正确性，有效解决了在低信噪比时的漏检问题。
文档编号H04J13/02GK101106394SQ20071014702
公开日2008年1月16日 申请日期2007年8月10日 优先权日2007年8月10日
发明者曾文琪 申请人:中兴通讯股份有限公司