专利名称：用于下行导频时隙搜索的相关方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统，更具体地涉及TD-SCDMA系统中 用于下行导频时隙(DwPTS)搜索的基于分组合并的分段相关方法和装置。
背景技术：
在TD-SCDMA系统中，在用户设备(UE)第一次开机时，其首要任务是获取合适小区 的载波、定时和代码信息。实现定时和代码同步的一种有效方式是进行下行导频时隙相关。以下将参考图IA和图IB来描述TD-SCDMA系统的帧格式。图IA示出了 TD-SCDMA 的物理帧格式，图IB示出了一个TD-SCDMA子帧中的下行导频时隙的格式。由图IA可见，信号发送周期为5ms。一个信号帧包含两个子帧(例如，帧i包含子 帧1和2)，其中，一个子帧包括6400码片(chip)。而每一个子帧(例如，子帧1)又被划分 为七个正常时隙TS0-TS6以及三个特殊时隙DwPTS、GP (保护时隙)和UpPTS (上行导频时 隙)。七个正常时隙包括了所有的上行和下行时隙，且上行和下行时隙的位置和数目可以灵 活配置。如图IB所示，特殊时隙DwPTS的时间长度是75 μ s，相当于96码片，包括32码片 的保护间隔GAP和64码片的下行同步码SYNC_DL。TD-SCDMA系统一共定义了 32种下行同 步码SYNC_DL，并且规定每个小区只使用其中唯一的一种。鉴于以上特点，在TD-SCDMA系统中，小区搜索的典型做法之一是利用已知的下 行同步码SYNC_DL与接收数据在6400码片(一个子帧周期)范围内进行相关，根据找到的 峰值及其位置判断小区是否存在，并获得与基站在时间和码道上的粗同步。以下在数学上对传统的相关算法进行说明。假设将接收信号表示为rn，其中η表示
接收信号的码片号，η = 0,1,2,...⑴；将32种SYNC_DL码表示为Si,」，其中i表示SYNC_
DL码的码道号，i = 0，1，2，. . . 31 ;j表示每一种SYNC_DL码中的码片号，因为SYNC_DL码
的长度为64码片，所以j = 0，1，2，. . . 63。则针对一个子帧的一般相关运算如下式所示 63 = ￡(υΟ"· = 0,1，2,·..31> = 0,1,2，·..6399(1)
m=0其中，k为相关起始码片位置。之后可以根据IyiikI2的值进行峰值比较和判断。但是，传统的下行导频时隙相关技术存在以下几个问题。首先，由于空中传播的无线信号存在衰落现象，为了实现较为理想的性能，相关的 长度不能仅限于一个子帧周期，而需多个子帧周期；并且需要将各周期内的结果进行合并。 于是，对于一个候选码至少需要保存一个周期内的所有相关运算结果，其数目为6400。由于 在初始阶段需要对32种SYNC_DL进行尝试，因此总的存储量为6400 X 32个相关结果，系统 的实现代价非常大。其次，通常用户设备所使用的晶振其精度和稳定性较差，使得接收信号中存在较 大的频偏(该频偏最大可达+/-15PPM左右)。如此大的频偏严重影响了相关的性能，使运 算后的相关峰值很难出现。
此外，由于TD-SCDMA是时分双工(TDD)系统，上下行信道使用相同的频率，因此， 用户设备在搜网阶段，无法区分接收的信号是来自基站的下行链路信号，还是临近用户所 发的上行链路信号。由于无线信号的能量衰减与距离的平方成反比，因此用户设备接收到 的空中信号其动态范围很大，一般在几十dB左右。例如，参见图2，如果本用户UEl离基站 NodeB较远，而此时恰好在离其很近的位置有其他用户UE2正在通话。假设UE2的发射时隙 为TS3，则UEl接收到的信号中，TS3时隙的信号强度将远远大于来自基站的DwPTS时隙的 信号强度。在这种情况下，传统的相关方法性能将会受很大影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种新颖的下行导频时隙相关技术，其采用分 段相关来克服大频偏造成的相关算法失效或性能下降，对相关值进行能量归一化来克服邻 近用户的上行干扰，采用多帧软合并来克服无线信道的衰落，并采用分组存储和合并来降 低系统的实现代价。根据本发明一个方面，提供了一种用于下行导频时隙搜索的相关装置，其被配置 为分两个阶段执行相关，所述相关装置包括相关器，用于将接收到的子帧与各条码道的下 行同步码进行相关；能量归一化器，用于对从所述相关器输出的每一个相关结果进行能量 归一化并输出各个相关归一化数据；最大值选择器，用于在第一阶段从所述能量归一化器 输出的所述相关归一化数据中选择并输出预定分组长度内的模值最大的相关归一化数据； 存储器，用于在所述第一阶段按码道存储子帧的各个所述预定分组内的模值最大的相关归 一化数据，以及在第二阶段针对在所述第一阶段筛选出来的每一条可能码道存储子帧中与 每一条所述可能码道的最大值分组相对应的分组数据的相关归一化数据；比较选择器，用 于在所述第一阶段按码道从所述存储器选出模值最大的相关归一化数据以及所述模值最 大的相关归一化数据所处的最大值分组的分组号，并通过比较，输出所述模值最大的相关 归一化数据大于预定阈值的码道的码道号以及相应最大值分组的分组号，以及在所述第二 阶段按每一条可能码道从所述存储器选出模值最大的相关归一化数据以及所述模值最大 的相关归一化数据所对应的最大值码片的位置，并通过比较，输出所述模值最大的相关归 一化数据大于所述预定阈值的码道的码道号以及相应最大值码片的位置；以及控制器，用 于在所述第一阶段将所述相关器控制为依次接收完整子帧，以及在所述第二阶段将所述相 关器控制为针对每一条所述可能码道接收与各条可能码道的最大值分组相对应的分组数 据。优选地，相关器是分段相关器。根据本发明另一个方面，提供了一种用于下行导频时隙搜索的相关方法，其包括 第一阶段和第二阶段。第一阶段包括接收一个或多个子帧；将接收到的子帧依次与各条 码道的下行同步码进行相关并输出各个相关结果；对所述各个相关结果进行能量归一化以 输出相关归一化数据；针对每一条所述码道，分组选择并输出各分组内模值最大的相关归 一化数据；针对每一条所述码道，将所述一个或多个子帧的相应分组的所述模值最大的相 关归一化数据对应累加并存储；以及按码道选出所存储的模值最大的相关归一化数据以及 所述模值最大的相关归一化数据所处的最大值分组的分组号，并通过比较，输出所述模值 最大的相关归一化数据大于预定阈值的码道的码道号以及相应最大值分组的分组号。第二 阶段包括接收一个或多个子帧；针对在所述第一阶段中筛选出的每一条可能码道，将接收到的子帧中与每一条所述可能码道的最大值分组相对应的分组数据与相应可能码道的 下行同步码进行相关，并对各个相关结果进行能量归一化以输出相关归一化数据；针对每 一条所述可能码道，将所述第二阶段所接收的一个或多个子帧的相关归一化数据按码片对 应累加并存储；以及按码道选出所存储的模值最大的相关归一化数据以及该模值最大的相 关归一化数据所对应的最大值码片的位置，并通过比较，输出第二阶段的所述模值最大的 相关归一化数据大于预定阈值的码道的码道号以及相应最大值码片的位置。
通过结合附图来阅读以下详细描述将更加完整地理解本发明，在附图中图IA示出了 TD-SCDMA的物理帧格式；图IB示出了一个TD-SCDMA子帧中的DwPTS时隙的格式；图2是示出邻近用户上行干扰的一种情形的示意图；图3是示出TD-SCDMA无线通信系统的配置的简要框图；图4是示出图3所示用户设备的具体结构的简要框图；图5是示出根据本发明一个实施例的用于下行导频时隙搜索的相关装置的框图；图6是示出图5所示的相关装置中的控制器的配置示例的框图；以及图7是示出根据本发明一个实施例的用于下行导频时隙搜索的相关方法的处理 过程的流程图。
具体实施例方式现在将参考附图结合本发明的优选实施例来描述本发明。但是本领域技术人员应 当了解，本发明并不限于这些优选实施例，而是覆盖包括在所附权利要求所限定的本发明 的精神和范围内的替代体、修改体、和/或等同物。在以下的描述中，阐述了许多具体细节 以提供对本发明的彻底理解。但是，本领域技术人员将会了解，在没有这些具体细节中的一 些或全部的情况下也可以实施本发明。在其它情况下，为了避免不必要地模糊本发明，而没 有详细地描述公知的机构。这里，应当注意，在各幅图中相似的标号指示相似的部分。这里所图示并描述的各 幅图被用于图示本发明的各个特征。就特定特征在一幅图中被图示却没有在另一幅图中 被图示的情况而言，除非另有说明或者结构固有地禁止并入该特征，则应当理解为那些特 征可以适于包括在其它附图所呈现的实施例中，就好像它们在那些附图中被完整地图示一 样。除非另有说明，附图不必然成比例。附图所提供的任何尺度并不意图对本发明的范围 进行限制，而仅仅是示意性的。图3示出了 TD-SCDMA无线通信系统的简要框图。如图3所示，该无线通信系统主 要包括核心网302、无线接入网304以及用户设备306。核心网302主要处理无线通信系统 内的语音呼叫、数据连接和交换、用户位置信息管理、网络特性和业务控制、信令和用户信 息传输机制、及与其它网络的连接和路由等。无线接入网304提供用户设备和核心网的连 接，并负责无线资源的管理和调配，包括基站和无线网络控制器两类节点。用户设备306例 如可以是移动电话、个人数字助理(PDA)、或者其他具有在TD-SCDMA无线通信系统中进行 通信的功能的便携式数据处理设备。
图4示出了图3所示用户设备的具体结构的简要框图。如图4所示，该用户设备 主要包括射频模块401，AGC模块402，成形滤波器403，同步模块404，信道估计模块405， 多径跟踪模块406，激活检测模块407，联合检测模块408，频偏估计模块409，ANR/SNR测量 模块410，解映射(demapping)模块411以及解码模块412。射频模块401对所接收的模拟 信号进行去载波和模_数转换处理，以将所接收的模拟信号变换为基带数字信号输入到下 级。AGC模块402对信号进行自动增益控制。成形滤波器403，即根升余弦滤波器(SRRC) 对基带数字信号进行脉冲成形。同步模块404用于使用户设备获取到小区的时间和码道上 的粗同步等。信道估计模块405对于脉冲成形后的信号中的训练码序列进行多个小区的信 道估计。多径跟踪模块406利用信道估计结果，确定最佳采样点，并进行各小区的多径窗位 置跟踪。激活检测模块407用于进行窗激活检测和码道激活检测。联合检测模块408对 混叠在一起的各码道的数据进行一定的计算，得到每个码道上的传输符号。频偏估计模块 409利用联合检测结果估计频率偏移。ANR/SNR测量模块410利用联合检测结果进行幅噪 比(ANR)和信噪比(SNR)测量。解映射模块411将联合检测模块输出的符号转换为软比特 送到解码模块。解码模块412对将解映射模块输出的软比特结果进行解码，得到信息比特。本发明主要涉及对采用下行导频时隙相关技术的同步模块的改进。需要注意，虽 然上面给出了如图3和图4所示的TD-SCDMA无线通信系统和用户设备的配置示例，但是能 够认识到，可在其中使用本发明的通信系统和用户设备并不限于该具体示例，而是可以适 合于需要采用下行导频时隙相关技术进行信号同步的各种系统和设备。为了解决传统下行导频时隙相关技术所具有的问题，发明人提出了一种新颖的下 行导频时隙相关技术，其采用分段相关(partial correlation)来克服大频偏造成的相关 算法失效或性能下降，对相关值进行能量归一化来克服邻近用户的上行干扰，采用多帧软 合并来克服无线信道的衰落，并采用分组存储和合并来降低系统的实现代价，例如系统的 存储空间由6400 X 32个相关值减少到200 X 32个相关值。在实际实现中，本发明的下行导 频时隙相关技术包括两个阶段，第一阶段采用分组保存和合并的方式，但相关范围很大，包 括每个子帧的全部长度；第二阶段采用逐码片保存和合并的方式，但相关范围比较小，只包 括每个子帧中的一小段长度(分组长度+左右保护带)。以下将参考图5来描述根据本发明一个实施例的用于下行导频时隙搜索的相关 装置500。如图5所示，用于下行导频时隙搜索的相关装置500包括开/关装置501、相关 器502、能量归一化器503、切换器504、最大值选择器505、累加器506、控制器507、存储器 508和比较选择器509。开/关装置501在控制器507 (稍后将描述)的控制之下交替开启和关闭数据进 入相关器的路径。相关器502将接收到的数据依次与32条码道所对应的各种SYNC_DL码进行相关。 相关器502被控制为在第一阶段将完整子帧与SYNC_DL码进行相关，而在第二阶段将在第 一阶段筛选出来的每一条可能码道的最大相关归一化值所处分组(以下称为最大值分组) 的数据与相应码道的SYNC_DL码进行相关。根据一个示例，优选地采用分段相关器作为相 关器502，以克服大频偏造成的相关算法失效或性能下降。如上所述，假设将接收信号表示 为 rn，其中 η = 0，1，2，...⑴；将 32 种 SYNC_DL 码表示为 Sy，其中 i = 0，1，2，. . . 31，j = 0，1，2，...63。则第一阶段中一子帧数据的分段相关可以表示为
权利要求
一种用于下行导频时隙搜索的相关装置，被配置为分两个阶段执行相关，所述相关装置包括相关器，用于将接收到的子帧与各条码道的下行同步码进行相关；能量归一化器，用于对从所述相关器输出的每一个相关结果进行能量归一化并输出各个相关归一化数据；最大值选择器，用于在第一阶段从所述能量归一化器输出的所述相关归一化数据中选择并输出预定分组长度内的模值最大的相关归一化数据；存储器，用于在所述第一阶段按码道存储子帧的各个所述预定分组内的模值最大的相关归一化数据，以及在第二阶段针对在所述第一阶段筛选出来的每一条可能码道存储子帧中与每一条所述可能码道的最大值分组相对应的分组数据的相关归一化数据；比较选择器，用于在所述第一阶段按码道从所述存储器选出模值最大的相关归一化数据以及该数据所处的最大值分组的分组号，并通过比较，输出所述模值最大的相关归一化数据大于预定阈值的码道的码道号以及相应最大值分组的分组号，以及在所述第二阶段按每一条可能码道从所述存储器选出模值最大的相关归一化数据以及该数据所对应的最大值码片的位置，并通过比较，输出所述模值最大的相关归一化数据大于预定阈值的码道的码道号以及相应最大值码片的位置；以及控制器，用于在所述第一阶段将所述相关器控制为依次接收完整子帧，以及在所述第二阶段将所述相关器控制为针对每一条所述可能码道接收与各条可能码道的最大值分组相对应的分组数据。
2.根据权利要求1所述的用于下行导频时隙搜索的相关装置，其中，所述相关器针对 一个子帧与每一种下行同步码的每一次相关运算，分成多段执行所述相关运算。
3.根据权利要求1所述的用于下行导频时隙搜索的相关装置，其中，所述控制器还进 行控制以使得所述相关器在所述第一阶段依次对4个子帧进行相关。
4.根据权利要求3所述的用于下行导频时隙搜索的相关装置，还包括累加器，所述累 加器用于在第一阶段将从所述最大值选择器输出的各个预定分组的模值最大的相关归一 化数据与所述存储器中存储的前一子帧的相应数据累加，以及在第二阶段将从所述能量归 一化器输出的各个相关归一化数据与所述存储器中前一子帧的相应数据累加。
5.根据权利要求1所述的用于下行导频时隙搜索的相关装置，其中，所述预定分组长 度为32码片。
6.根据权利要求1所述的用于下行导频时隙搜索的相关装置，其中，所述相关器在第 二阶段中对与每一条所述可能码道的最大值分组相对应的分组数据加上左右保护带来执 行相关。
7.一种用于下行导频时隙搜索的相关方法，包括第一阶段和第二阶段，其中， 所述第一阶段包括接收一个或多个子帧；将接收到的子帧依次与各条码道的下行同步码进行相关并输出各个相关结果； 对所述各个相关结果进行能量归一化以输出相关归一化数据； 针对每一条所述码道，分组选择并输出各分组内模值最大的相关归一化数据；2针对每一条所述码道，将所述一个或多个子帧的相应分组的所述模值最大的相关归一 化数据对应累加并存储；以及按码道选出所存储的模值最大的相关归一化数据以及该数据所处的最大值分组的分 组号，并通过比较，输出所述模值最大的相关归一化数据大于预定阈值的码道的码道号以 及相应最大值分组的分组号；并且 所述第二阶段包括 接收一个或多个子帧；针对在所述第一阶段中筛选出的每一条可能码道，将接收到的子帧中与每一条所述可 能码道的最大值分组相对应的分组数据与相应可能码道的下行同步码进行相关，并对各个 相关结果进行能量归一化以输出相关归一化数据；针对每一条所述可能码道，将所述第二阶段所接收的一个或多个子帧的相关归一化数 据按码片对应累加并存储；以及按码道选出所存储的模值最大的相关归一化数据以及该数据所对应的最大值码片的 位置，并通过比较，输出第二阶段的所述模值最大的相关归一化数据大于预定阈值的码道 的码道号以及相应最大值码片的位置。
8.根据权利要求7所述的用于下行导频时隙搜索的相关方法，其中，针对一个子帧与 每一种下行同步码的每一次相关运算，分成多段执行所述相关运算。
9.根据权利要求7所述的用于下行导频时隙搜索的相关方法，其中，所述分组的长度 为32码片。
10.根据权利要求7所述的用于下行导频时隙搜索的相关方法，其中，在所述第二阶段 的相关中，对与每一条所述可能码道的最大值分组相对应的分组数据加上左右保护带。
全文摘要
本发明公开了一种用于下行导频时隙搜索的相关方法和装置，其采用分段相关来克服大频偏造成的相关算法失效或性能下降，对相关值进行能量归一化来克服邻近用户的上行干扰，采用多帧软合并来克服无线信道的衰落，并采用分组存储和合并来降低系统的实现代价。
文档编号H04B1/707GK101958727SQ20091014031
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月15日 优先权日2008年7月21日
发明者刘石, 周璇, 尹小俊, 朱仕轶, 赵匡平, 陈晓春 申请人:俊茂微电子(上海)有限公司