专利名称：一种下行同步跟踪方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及码分多址接入(CDMA， Code Division Multiple Access )技术领 域，特别是一种下行同步跟踪方法及装置。
背景技术：
时分同步码分多址接入(TD-SCDMA， Time Division Synchronous Code Division Multiple Access )系统中，上行信道和下行信道工作在相同的频率、不 同的时隙。对用户设备(UE， User Equipment)而言，上行信道和下行信道可 能存在互相干扰，同时，不同的小区之间也存在干扰，需要有较好的同步技术 保证TD-SCDMA系统的通信质量。
实际应用中，UE可能处于静止、慢速移动或者高速移动的场景。在静止或 者慢速移动时，比如在室内或者步行场景下，UE端的下行同步跟踪能够给系统 提供稳定的帧头信息，而在UE高速移动时，比如在城际动车或者磁悬浮列车 场景下，UE快速移动引起的帧头位置变化较快，给UE端的下行同步跟踪带来 困难。
一般而言，CDMA系统中的同步方法是采用基于伪随机码(PN， Pseudo-random Number)滑动相关，通过确定相关峰值位置来捕获帧头信息， 即对UE本地产生的PN码与接收到的PN码进行相关运算，检测两个信号的 同一性，如果两个信号波形相同，则在提前、滞后处出现的峰值为相关峰值， 相关峰值的位置就是帧头所在位置。
TD-SCDMA系统也是一种CDMA系统，TD-SCDMA系统的帧结构如图1 所示，每个帧长为10ms,如帧i和帧i+l;每个帧分成两个5 ms的子帧，且两 个子帧的结构完全相同；每个子帧又分成长度为675jus的7个常规时隙和3个特殊时隙。7个常规时隙分别为TS0至TS6， 3个特殊时隙分别为长度96个码 片(chip )的下行导频时隙(DwPTS， Downlink Piloting Time Slot )、长度96chip 的保护间隔(GP， Guard Period )和长度160chip的上行导频时隙(UpPTS, Uplink Piloting Time Slot )。在7个常规时隙中，TS0总是分配给下行链路，而TS1总 是分配给上行链路。上行链路时隙和下行链路时隙之间由转换点分开。
DwPTS的长度为75 y s,结构如图2所示，包括长度为32chip的GP和长 度为64chip的下行同步(SYNC-DL ， Downlink Synchronize)码。现有的 TD-SCDMA系统的下行同步跟踪中，由于两个子帧完全相同，将远端传来的 TD-SCDMA —个子帧的SYNC-DL码与UE本地的SYNC-DL码相关，通过搜 索相关峰值来实现。
在第三代合作伙伴计划(3GPP, Third Generation Partnership Project)描述 的几种典型的信道环境中，例如加性白高斯噪声(AWGN， Additive White Gaussion Noise )信道下，简单的将子帧的SYNC-DL码与UE本地的SYNC-DL 码相关，搜索相关峰值的方法可以得到比较准确的下行同步信息。但是，在多 径衰落信道，比如第三种情况(CASE3)的信道下，由于TD-SCDMA系统的 SYNC-DL码长度仅有64 chip,难于捕捉，特别是UE快速移动时，也简单地 采用将单个子帧的SYNC-DL码与UE本地的SYNC-DL码相关来获得下行同步 信息，就可能不够准确，难以满足TD-SCDMA系统高精度的同步要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种下行同步跟踪方法及装置，对 子帧之间的信息进行滤波，提高下行同步跟踪性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的 一种下行同步跟踪方法，该方法包括
A、获取各子帧中下行导频时隙DwPTS中的下行同步SYNC-DL码，与用 户设备UE本地的下行同步SYNC-DL码相关，得到时延函数DP值，并根据时 延函数DP值计算能量时延函数PDP值；
6B、 对各子帧的能量时延函数PDP值进行无限脉冲响应IIR滤波，并保存 滤波后的能量时延函数PDP值；
C、 寻找各子帧的能量时延函数PDP值的峰值，将峰值位置输出。 该方法还包4舌
D、 将各子帧的能量时延函数PDP值的峰值位置与理想峰值位置比较，根 据比较结果确定并存储各子帧的峰值标识值；
E、 根据緩存器中峰值标识值统计结果，调整滤波系数。 步骤A具体为
Al、获取时分同步码分多址接入TD-SCDMA的各子帧中下行同步 SYNC-DL码前32码片、下行同步SYNC-DL码和下行同步SYNC-DL码后32 码片的数据，所述数据采用至少2倍采样率，与用户设备UE本地的下行同步 SYNC-DL码相关，得到时延函数DP值；
A2、对时延函数DP值进行n倍内插，得到时延函数DP内插值，n为自然
数；
A3、计算能量时延函数PDP值，所述能量时延函数PDP值为时延函数DP 内插值的模的平方。
步骤 B中能量时延函数PDP 值的计算公式为
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，PDP (n)为第n个子帧计算的能量时延函数PDP值，PDP (n-l) 为第n个子帧的前一个子帧的能量时延函数PDP值进行无限脉沖响应IIR滤波 后的能量时延函数PDP值，a为滤波系数；n=l时，直接保存能量时延函数PDP (1 )值。
步骤D中子帧的峰值标识值的确定规则为
如果当前子帧的能量时延函数PDP值的峰值位置大于理想峰值位置，则该 子帧的峰值标识值为1;
如果当前子帧的能量时延函数PDP值的峰值位置小于理想峰值位置，则该子帧的峰值标识值为-l;
如果当前子帧的能量时延函数PDP值的峰值位置等于理想峰值位置，则该 子帧的峰值标识值为0。
步骤E中调整滤波系数的规则为
51、 如果各子帧峰值位置与理想峰值位置完全重合，则减小滤波系数；
52、 如果子帧的峰值位置小于理想峰值位置的数量超过设定门限值，或者 子帧的峰值位置大于理想峰值位置的数量超过设定门限值，则增大滤波系数； 将当前全部峰值标识值清零，且令随后的若干子帧的峰值标识值为0;
53、 如果不是S1或S2中的情况，保持滤波系数不变。 一种下行同步跟踪装置，该装置包括相关器、内插模块、能量时延函数计
算模块、寄存器、滤波器、峰值比较器和输出模块，其中，
相关器，用于获取时分同步码分多址接入TD-SCDMA各子帧的下行同步 SYNC-DL码，与用户设备UE本地的下行同步SYNC-DL码进行相关运算，获 得各子帧的时延函数DP值；
内插模块，用于对各子帧的时延函数DP值进行n倍内插，得到时延函数 DP值内插值；
能量时延函数计算模块，用于根据DP值内插值计算各子帧的能量时延函 数PDP值；
寄存器，用于存储各子帧的能量时延函数PDP值；
滤波器，用于对各子帧的能量时延函数PDP值进行无限脉沖响应IIR滤波， 并将滤波后的能量时延函数PDP值存回寄存器相应位置；
峰值比较器，用于寻找各子帧的PDP值的峰值，并将各子帧的PDP值的 峰值位置发送到输出模块；
输出模块，用于输出各子帧的PDP值的峰值位置。
该装置还包括緩存器和滤波系数调整模块，其中，峰值比较器还用于比较 各子帧的PDP值的峰值位置与理想峰值位置，得到各子帧的峰值标识值； 緩存器，用于存储各子帧的峰值标识值；滤波系数调整模块，用于统计緩存器中峰值标识值，并根据设定的条件调 整滤波系数，将调整后的滤波系数发送到滤波器，滤波器根据调整后的滤波系 数进行无限脉沖响应IIR滤波。
所述緩存器为先入先出緩存器。
本发明釆用子帧中的SYNC-DL码作为下行同步跟踪的对象，将远端的 SYNC-DL码与本地的SYNC-DL码相关，并采用内插法提高原始信号的时域分 辨率，并通过无限力永沖响应(IIR, Infinite Impulse Response )滤波器滤掉干护u 信号得到相关峰值，根据相关峰值与理想峰值的比较结果，调整IIR滤波器的 滤波系数a，从而保证UE移动速度在静态、慢速、高速之间变换时，能够准 确捕获帧头位置，满足下行同步要求。
图1为TD-SCDMA系统的帧结构示意图2为下行导频时隙DwPTS结构示意图3为本发明下行同步跟踪方法的流程图4为本发明下行同步跟踪装置一个实施例的结构图5为本发明下行同步跟踪装置一个实施例的部分改进结构图。
具体实施例方式
本发明的基本思想是采用子帧中的SYNC-DL码作为下行同步跟踪的对 象，将远端的SYNC-DL码与本地的SYNC-DL码相关，并采用内插法提高原 始信号的时域分辨率，并通过IIR滤波器滤掉干扰信号得到相关峰值，根据相 关峰值与理想峰值的比较结果，调整IIR滤波器的滤波系数a,从而保证UE移 动速度在静态、慢速、高速之间变换时，能够准确捕获帧头位置，满足下行同 步要求。
下面结合本发明的附图用具体的实施例对TD-SCDMA系统下行同步跟踪 方法进行说明。本实施例TD-SCDMA系统信号速度350km/h,共有子帧128个，滤波系数a可选值为0.06、 0.125或0.25,山奪值提前门限为6、峰值延迟门 限为6，采用两倍采样率，下行同步跟踪精度是1/8chip。采样率是指每秒从同 一码片的连续信号中提取的离散信号的个数，两倍采样率即每个码片选取两个 样点。下行同步跟踪方法具体过程如图3所示
步骤1 、获取TD-SCDMA的各子帧中下行导频时隙DwPTS中的SYNC-DL 码，与UE本地SYNC-DL码相关，得到时延函数(DP， Delay Profile )值，根 据DP值计算各子帧的能量时延函数(PDP， Power Delay Profile )值，具体是
步骤101 、获取远端传来TD-SCDMA的SYNC-DL码之前32chip、 SYNC-DL 码64chip和SYNC-DL码之后32chip,得到总共128chip、 256个样点的数据r (n ),并将数据r ( n )与UE本地的SYNC-DL码sync相关
，(w)二r(")(8)c呵X，c) ( 1 )
其中，(S)表示巻积运算，r (n)表示接收的第n个子帧的数据，sync是UE 本地的SYNC-DL码，sync为64chip、 128个样点，conj表示共轭函数，DP ( n ) 值是第n个子帧的相关结果，DP(n)值为128个样点，n为自然数。在SYNC-DL 码之前、之后的各32chip数据就是TD-SCDMA各子帧之间的信息，后续步骤 中，将这些信息一同滤波，能够消除各子帧之间的信号干扰。
步骤102、对DP值进行4倍内插，得到1/8chip精度的DP内插值DPinterp值。
所谓4倍内插是在每两个DP (n)值之间，根据DP (n)值的计算方式， 等间隔的插入3个DPinterp值，得到的DPinterp ( n )值为512个样点。DPinterp (n)值频谱即是DP (n)值频谱经过4倍压缩而成，提高了原始信号的时域分 辨率，4倍内插现在有很多成熟的方法，此不赘述。
步骤103、计算PDP (n)值，PDP (n)值为复数DPinterp (n)值的模的 平方
mP(")=(匿/(DPinterp(w)))2 + (Z画g(DPinterp(")))2 ( 2 ) DPinterp (n)值是复数形式，包括实部和虚部，(2)式中，real表示取实
10部，imag表示取虚部，PDP ( n)值共512个样点。
步骤2 、对各子帧的PDP值进行IIR滤波，并保存滤波后的PDP值。 具体的滤波过程为将第n个子帧计算的PDP ( n )值和前一个子帧保存在
寄存器中的PDP ( n-l )值进行IIR滤波，滤波系数a=0.125，将滤波结果PDP (n)值再存回寄存器相应位置
mp(w) = (i - a) *-1) + * mpo) (3 )
n=l时，由于没有前一个子帧，不需要滤波，直接在寄存器中保存计算的 PDP ( 1 )值。
步骤3、寻找各子帧的PDP值的峰值，将峰值位置输出。
下行同步跟踪的结果就是找到各子帧的峰值位置，将该峰值位置输出到测 量模块、联合检测模块等，以便测量模块、联合检测模块进行后续的操作。
以上是采用固定的滤波系数a对PDP值进行滤波，该方法能够满足一般情 况下UE移动环境变化的需求，但是当UE移动环境剧烈多变时，采用固定滤 波系数的同步跟踪结果并不理想，为此，本发明还包括以下步骤
步骤4、将各子帧的PDP值的峰值位置与理想峰值位置比较，根据比较结 果确定并存储各子帧的峰值标识值。
PDP (n)值的峰值用PDP (k)值表示，ke[l, 512]中的自然数，由于每 个子帧有512个样点，根据概率统计结果，理想峰值应该出现在第257个样点 所在位置，比较k与257，比较结果说明实际峰值是否与理想峰值重合，采用 峰值标识flag来记录k与257的比较结果，如下式
<formula>formula see original document page 11</formula> ( 4 )
其中，sign (x)为符号函数，x大于0时，sign (x) = 1, x等于0时，sign (x) =0, x小于0时，sign (x) = _ 1。
每个子帧的实际峰值PDP (k)值位置k与理想峰值位置257的比较结果 产生一个flag值，将各子帧的flag值保存到緩存器中，该緩存器是深度为128 的先入先出(FIFO, First Input First Output)緩存器。步骤5、根据緩存器中峰值标识值统计结果，调整滤波系数a。 统计FIFO中flag值的1、 0和-l的个数，分别记为峰值提前N—early 、峰 值重合N—on和峰值延迟N—delay,按照下述情况分别调整滤波器系数a:
501、 当N—on=128,即N—early=0、且N—delay=0,则将滤波系数a减小。 N—on=128，说明PDP (n)实际峰值与理想峰值位置完全重合，减小滤波
系数以便更为平稳的跟踪信号。例如如果当前滤波系数a值为0.25,则将滤 波系数a减小为0.125，如果当前滤波系数a值为0.125，则将滤波系数a减小 为0.06。
502、 当N—early》峰值提前门限6，或者N_delay >峰值延迟门限6，贝'J将 滤波器系数a增大。
峰值提前或延迟超过设定门限值，说明当前UE可能出现快速移动，需要 增大滤波系数，以便及时跟踪信号。例如当前滤波系数a值为0.06，则将滤 波系数a增大为0.125;当前滤波系数a值为0.125,则将滤波系数a增大为0.25。
同时为了消除FIFO中已有的flag值对后续跟踪的影响，将FIFO中的数据 都清零，并在随后的20个子帧内，令式(3)中的flag值为0。
503、 除了 501或502的情况，滤波系数a不变。
以上方法中，也可以根据需要采用大于2倍的采样率，以获得更精确的数 据。步骤102中除了对DP (n)值进行4倍内插，也可以根据需要进行n倍内 插；滤波系数aE[O， l]的实数，用户可以根据需要自行设定；峰值提前门限和 峰值延迟门限也可以根据用户的需求设定；步骤5的第二种情况下，为了消除 已有flag值对后续跟踪的影响，对后续20个子帧的flag值清零，该方法是为 了对后续flag值形成保护间隔，也可以根据用户需要，增加或减少清零的子帧 的个数。
根据以上方法，本发明还提供了相应的下行同步跟踪装置，该装置的一个 实施例如图4所示，该装置包括相关器、内插模块、能量时延函数计算模块、 寄存器、滤波器、峰值比较器和输出模块，其中，
相关器，用于获取TD-SCDMA各子帧的SYNC-DL码，与UE本地的SYNC-DL码进行相关运算，获得各子帧的DP值；
内插模块，用于对各子帧的DP值进行n倍内插，得到DP值内插值； 能量时延函数计算模块，用于根据DP值内插值计算各子帧的能量时延函
数PDP值；
寄存器，用于存储各子帧的PDP值；
滤波器，用于对各子帧的PDP值进行IIR滤波，并将滤波后的PDP值存回 寄存器相应位置；
峰值比较器，用于寻找各子帧的PDP值的峰值，并将各子帧的PDP值的 峰值位置发送到输出模块；
输出模块，用于输出各子帧的PDP值的峰值位置。
为了适应UE多变的信道环境，对以上实施例进行改进，如图5所示，该 装置还包括緩存器和滤波系数调整模块，其中，峰值比较器还用于比较各子帧 的PDP值的峰值位置与理想峰值位置，得到各子帧的峰值标识值；
緩存器，用于存储各子帧的峰值标识值；
滤波系数调整模块，用于统计緩存器中峰值标识值，并根据设定的条件调 整滤波系数，将调整后的滤波系数发送到滤波器，滤波器根据调整后的滤波系 数进行无限脉沖响应IIR滤波。
其中，緩存器为FIFO緩存器，以便峰值标识值根据子帧的顺序变化。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1、一种下行同步跟踪方法，其特征在于，该方法包括A、获取各子帧中下行导频时隙DwPTS中的下行同步SYNC-DL码，与用户设备UE本地的下行同步SYNC-DL码相关，得到时延函数DP值，并根据时延函数DP值计算能量时延函数PDP值；B、对各子帧的能量时延函数PDP值进行无限脉冲响应IIR滤波，并保存滤波后的能量时延函数PDP值；C、寻找各子帧的能量时延函数PDP值的峰值，将峰值位置输出。
2、 根据权利要求1所述的下行同步跟踪方法，其特征在于，该方法还包括D、 将各子帧的能量时延函数PDP值的峰值位置与理想峰值位置比较，根 据比较结果确定并存储各子帧的峰值标识值；E、 根据緩存器中峰值标识值统计结果，调整滤波系数。
3、 根据权利要求1所述的下行同步跟踪方法，其特征在于，步骤A具体为Al、获耳又时分同步码分多址接入TD-SCDMA的各子帧中下行同步 SYNC-DL码前32码片、下行同步SYNC-DL码和下行同步SYNC-DL码后32 码片的数据，所述数据采用至少2倍采样率，与用户设备UE本地的下行同步 SYNC-DL码相关，得到时延函数DP值；A2、对时延函数DP值进行n倍内插，得到时延函数DP内插值，n为自然数；A3、计算能量时延函数PDP值，所述能量时延函数PDP值为时延函数DP 内插值的模的平方。
4、 根据权利要求1所述的下行同步跟踪方法，其特征在于，步骤B中能 量时延函凄丈PDP叶直的计算^^式为PDP(") = (1 — )*尸￡)尸("-1) + *尸￡ 户(")，其中，PDP (n)为第n个子帧计算的能量时延函数PDP值，PDP(n-l) 为第n个子帧的前一个子帧的能量时延函数PDP值进行无限脉沖响应IIR滤波后的能量时延函数PDP值，a为滤波系数；n=l时，直接保存能量时延函数PDP (1 )值。
5、 根据权利要求2所述的下行同步跟踪方法，其特征在于，步骤D中子 帧的峰值标识值的确定规则为如果当前子帧的能量时延函数PDP值的峰值位置大于理想峰值位置，则该 子帧的峰值标识值为1;如果当前子帧的能量时延函数PDP值的峰值位置小于理想峰值位置，则该 子帧的峰值标识值为-l;如果当前子帧的能量时延函数PDP值的峰值位置等于理想峰值位置，则该 子帧的峰值标识值为0。
6、 根据权利要求2所述的下行同步跟踪方法，其特征在于，步骤E中调 整滤波系数的规则为51、 如果各子帧峰值位置与理想峰值位置完全重合，则减小滤波系数；52、 如果子帧的峰值位置小于理想峰值位置的数量超过设定门限值，或者 子帧的峰值位置大于理想峰值位置的数量超过设定门限值，则增大滤波系数； 将当前全部峰值标识值清零，且令随后的若干子帧的峰值标识值为0;53、 如果不是S1或S2中的情况，保持滤波系数不变。
7、 一种下行同步跟踪装置，其特征在于，该装置包括相关器、内插模块、 能量时延函数计算模块、寄存器、滤波器、峰值比较器和输出模块，其中，相关器，用于获取时分同步码分多址接入TD-SCDMA各子帧的下行同步 SYNC-DL码，与用户设备UE本地的下行同步SYNC-DL码进行相关运算，获 得各子帧的时延函数DP值；内插模块，用于对各子帧的时延函数DP值进行n倍内插，得到时延函数 DP值内插值；能量时延函数计算模块，用于根据DP值内插值计算各子帧的能量时延函 数PDP值；寄存器，用于存储各子帧的能量时延函数PDP值；滤波器，用于对各子帧的能量时延函数PDP值进行无限脉冲响应IIR滤波，并将滤波后的能量时延函数PDP值存回寄存器相应位置；峰值比较器，用于寻找各子帧的PDP值的峰值，并将各子帧的PDP值的 峰值位置发送到输出模块；输出模块，用于输出各子帧的PDP值的峰值位置。
8、 根据权利要求7所述的下行同步跟踪装置，其特征在于，该装置还包括 緩存器和滤波系数调整模块，其中，峰值比较器还用于比较各子帧的PDP值的 峰值位置与理想峰值位置，得到各子帧的峰值标识值；缓存器，用于存储各子帧的峰值标识值；滤波系数调整模块，用于统计緩存器中峰值标识值，并根据设定的条件调 整滤波系数，将调整后的滤波系数发送到滤波器，滤波器根据调整后的滤波系 数进行无限脉沖响应IIR滤波。
9、 根据权利要求8所述的下行同步跟踪装置，其特征在于，所述緩存器为 先入先出缓存器。
全文摘要
本发明公开了一种下行同步跟踪方法，该方法包括获取各子帧中下行导频时隙DwPTS中的下行同步SYNC-DL码，与用户设备UE本地的下行同步SYNC-DL码相关，得到时延函数DP值，并根据时延函数DP值计算能量时延函数PDP值；对各子帧的能量时延函数PDP值进行无限脉冲响应IIR滤波，并保存滤波后的能量时延函数PDP值；寻找各子帧的能量时延函数PDP值的峰值，将峰值位置输出。本发明还公开了相应装置，包括相关器、内插模块、能量时延函数计算模块、寄存器、滤波器、峰值比较器和输出模块。本发明能保证UE移动速度变换时，准确捕获帧头位置，满足下行同步要求。
文档编号H04B1/707GK101615922SQ200810126320
公开日2009年12月30日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者梁立宏 申请人:中兴通讯股份有限公司