专利名称：利用双重检测门限捕获同步的系统和方法
技术领域：
本发明的领域本发明通常涉及用于捕获信道同步的系统和方法，更特别涉及在时分多址通信系统中用于捕获这种同步的系统和方法。
本发明的背景许多数字蜂窝电话网使用时分多址(″TDMA″)信道，用于在使用该网络的终端中划分通信资源。举个例子，在ANSI-136标准下工作的数字蜂窝电话网使用频分多址(″FDMA″)/TDMA系统，其中该频带被分成多个30kHz的子频带，每个子频带进一步划分成直到六个单独的通信时隙。涉及ANSI-136网中一特定电话呼叫的用户接入一特定频率子频带上的一个可用时隙。因此，直到六个单独的呼叫可以同时出现在任意给定的子频带上，这六组用户通过只在他们被分配的时隙期间传送同享该子频带。
为了建立一电话呼叫或为了在ANSI-136或其它FDMA/TDMA网中锁定一数字控制信道，用户终端将其收发信机调谐到其中一个子频带，并捕获对该子频带中预定时隙的同步。在ANSI-136标准下建立的蜂窝系统中，通过确定同步序列或″同步字″的位置实现此同步。在传统TDMA系统中，在每个时隙期间传送一唯一同步字，该同步字一般为时隙或″脉冲串″中的前几个已调制符号。因此，例如，在ANSI-136协议下，每个时隙或脉冲串中传送总共162个差分正交移相键控(″DQPSK″)符号，其中前14个符号包括上述的同步字。因为ANSI-136为每个频率子频带指定直到六个时隙，所以总共指定了六个唯一同步字，每个TDMA时隙一个。
在典型的数字蜂窝电话系统中，蜂窝终端经下列过程捕获同步。首先终端的本地振荡器调谐到适当频带或子频带的中心频率，接收、抽样和数字化在该频带传送的一部分信号，以便向包含在电话机内的处理器提供一″批″数字化样值。在ANSI-136标准下，一″批″典型包括总共1408个样值，其相应于176个连续符号周期内每个符号周期八个单独的样值。
注意典型使用一批176个符号(代替一个时隙期间传送162个符号)，用于确保在这批的开始和结尾之间不划分这14个符号的同步字。
在收到一批1408个样值之后，处理器对收到的这批样值执行一系列相关，以确定与六个预定14个符号的同步字的任意一个具有最高相关值的这批的14个符号(112个样值)部分。这一般通过使前112个样值(这批1408个样值中的1-112样值)与六个同步字的每一个相关来实现，然后使2-113样值与六个同步字的每一个相关等等，直到这批中每组连续的112个样值已经与六个同步字的每一个相关。这需要总共7,776次单独的复数相关。然后比较这些相关的结果，以确定与六个预定同步字的任意一个都具有最高相关能的这组112个样值的位置。
遗憾的是，在许多蜂窝电话机和其它无线通信终端中提供的本地振荡器都呈现某种程度的频率误差。此误差可能由于组成部分的允许误差、温度改变或者老化或其它影响而出现，而且在许多例子中可能超过几kHz或更多。另外，本地振荡器典型地具有变化的稳定时间，这也引入一动态的频率误差。这些频率误差的总的作用是在通常相应于已知同步字的一组已接收样值与该同步字相关时降低所检测的相关能。在具有频繁越区切换、大量频率子频带和/或低成本用户终端(其一般具有不太精确的本地振荡器)的FDMA/TDMA网中，这样频率影响尤其成问题。
为了识别和偏离预期的频率误差，上述的相关过程可以执行多次以调整频率(和因此偏离该频率误差)，其中每次迭代中，这批样值都″预旋转″不同量的相位。根据组成部分的允许误差和在越区切换期间出现的频率变化的幅度，可能需要十三次迭代(在一般的系统中每次迭代包括7,776个复数相关)以得到在充足频率范围内的相关值，因此检测到同步字具有更高的概率。
然后比较上述相关过程(其包括超过100,000个复数相关值)期间得到的最高相关能与一固定的同步字检测门限。如果此相关能值没有超过该固定门限，该终端一般要与新的一批或多批数字化样值重复该过程。最后，如果这些捕获同步的重复的努力都不成功，则该终端将推断没有基站在该子频带上传送(或者存在太多的噪声以致不能捕获同步)，然后尝试与一不同频率子频带的同步。但是，如果相关能超过该检测门限，则向该微处理器报告这批中同步字的数目(例如ANSI-136中的1、2、3、4、5或6)、位置和预旋转的相位(其相应于频率误差)。注意该检测门限一般设置得很低，以便在信道损坏期间也允许检测到同步字格式。
如果发现有效的同步字格式，则微处理器根据与所识别同步字相关的相位预旋转(频率误差)调整本地振荡器的频率，并且接收和抽样基站所传送信号的第二段，以提供第二批数字化样值。一般来讲，调整接收第二批样值的定时以使所识别的同步字出现在这批的第一组样值中。重复上述处理以确定新的相位预旋转，此过程继续直到相位预旋转(频率误差)在指定门限内。一旦频率误差在指定门限内，可以额外重复一次或多次该相关过程，以证实两个或多个脉冲串中同步字的存在，以减少检测到假同步格式的可能性。如果在预定时间量内没有实现初始同步，则在该频率子频带声明出现故障。
上述同步方法可能需要很多时间。这对用户必须等待完成呼叫的时间和当蜂窝用户转换两个不同基站之间的通信时出现的″静音″时间都起到不利的作用。另一种需要较少处理时间的传统方法只利用每一符号期间的一个样值执行复数相关。因此，例如，如果已接收信号以每个符号八个样值的速率抽样，第一次相关将利用样值1、9、17…105；第二次相关将利用样值9、17、25…113；等等。此方法相比较上述的方法减少处理时间近一个数量级(每个频率旋转972个相关值对7,776个相关值)。然而，此方法有局限性，即由于在子最佳抽样位置抽样已接收信号(在符号能量峰值的中间选择样值)可能降低相关能。因为已经预计到相关能降低，所以检测门限一般也降低。遗憾的是，由于频率误差和诸如噪声和瑞利衰落的其它信号损坏，该降低的门限增加了检测到假同步格式的概率。这些″假正确″还可以显著增加捕获同步所需的时间，因为用户终端必须检测到发生假捕获(在用户终端在后续脉冲串期间没有定位到同步字之后)并重复该同步过程。
考虑到上述传统同步方法存在的问题，存在一种在TDMA通信系统中快速捕获同步的系统和方法的需要。最好，这些系统和方法可以适用于所有的同步字调制类型，并且由于本地振荡器的组成部分的容许偏差和在本地振荡器稳定期间导致的附加频率误差，能够容纳至少几kHz的频率误差。另外，这些系统和方法最好减少同步过程期间出现的假正确的次数。
本发明综述考虑到上述关于TDMA和FDMA/TDMA通信网中捕获同步的现有系统和方法的局限，本发明的目的在于提供能够加速捕获时间的系统和方法。
本发明的另一个目的在于提供能够容忍通用于低成本本地振荡器的频率误差和稳定时间特性的同步系统和方法。
本发明的再一个目的在于提供能够导致极少同步字假检测的同步系统和方法。
通过参照附图阅读下面的详细描述和所附权利要求书时，本发明的其它目的、特征和优点将变得很明显。
由用于捕获同步的系统和方法提供本发明的这些和其它目的，开始该系统和方法使以低抽样率抽样已接收信号得到的一批样值与一个或多个已知同步字相关，以识别这批样值中对任何一个同步字具有最高相关值的一组样值。然后比较此相关能的最高值和一相对较低的检测门限。如果该相关能超过该相对较低的检测门限，利用一更高的抽样率和更严格的检测门限在″附近的″位置执行一次或多次附加的相关。以这种方式，可以显著减少所用相关的总次数，因为用每个符号相对较少的样值执行大多数的相关。而且，因为最终根据对相对较高的检测门限比较检测该同步字格式，所以本发明的系统和方法可以减少检测算法不正确地定位同步字格式出现(″假正确″)的可能性，在识别到相关能超过更高检测门限的序列时通过中止该过程来进一步减少捕获时间。相应地，本发明的系统和方法改进了同步过程的准确度同时有可能显著减少捕获时间。
在本发明的一个实施例中，提供一种在已接收信号中定位一已知多符号同步字的方法。根据此方法，一可能的同步字位于已接收信号的第一批样值中，这批样值与已知同步字的相关能超过第一检测门限。确定已接收信号的第二批样值中一组样值与已知同步字的相关能，其中根据可能的同步字在第一批样值内的位置选择第二批样值中的这组样值。将与第二批样值中这组样值相关的相关能与高于第一检测门限的第二检测门限比较。根据与第二批样值中这组样值相关的相关能与第二检测门限的比较结果可以识别已知同步字的位置。
在此方法的优选实施例中，通过识别第一批样值中与已知同步字具有最高相关能的一组连续样值和通过比较与识别的这组连续样值相关的相关能与第一检测门限来定位该潜在的同步字。同步字的位置可以识别为第二批样值中相关能超过第二检测门限的这组样值。通过以第一抽样率抽样已接收信号可以得到第一批样值，通过以高于第一抽样率的第二抽样率抽样已接收信号可以得到第二批样值。可以根据与可能的同步字大致相同的一组符号选择第二批样值中的这组样值。同时提供用于执行这些方法的系统。
因此根据本发明的教导，提供用于捕获同步的改进的系统和方法，其可以减少获得同步所需的时间和可以增加同步过程的准确度。而且，适用于各种调制方案的这些系统和方法，对于变化的信道状态是灵活的和进一步能够容忍影响同步过程的诸如本地振荡器准确度和稳定时间的元部件容许偏差的变化。
附图的简短描述
图1描述一组用户在FDMA/TDMA通信网中通信；图2说明FDMA/TDMA通信系统中的信道和帧结构；图3是可用于执行本发明方法的蜂窝终端子系统的方框图；图4是举例说明根据本发明教导的信道同步系统和方法的流程图；图5是说明根据本发明的同步系统和方法优选实施例的流程图；图6是举例说明系统和方法的流程图，该系统和方法用于使一批样值的每个唯一一组连续样值与一组已知同步字相关。
本发明的详细描述现在将参照附图在下文中更完整的描述本发明，其中表示了本发明的优选实施例。然而，本发明可以具体表现为许多不同的形式，不应该解释为对这里所阐述实施例的限制；但是提供这些实施例以使本说明书全面和完整，并且将向本领域技术人员完整地传达本发明的范围。另外，本领域技术人员可以理解本发明可以有利地用于多种用途，因此本发明不应该以任何方式解释为对这里所描述申请的例子的限制。类似的附图标记指的是类似的元件。
图1描述可以使用本发明同步系统和方法的蜂窝电话通信网络10。但是，根据本说明书，可以理解本发明的系统和方法具有除如图1所述网络之外的应用，并且实际上可以适用于需要定时同步捕获的任何数字通信网。在图1所示的蜂窝电话网10中，多个用户终端12、14、16、18、20、22经基站24、26彼此和其它通信终端(未示出)通信，基站24、26接收来自各个用户终端的呼叫，并且将呼叫直接、经其它基站或经另一个电信网(诸如传统的电话网)重发到其它用户终端。
如上所述，本发明的系统和方法可以适用于需要捕获定时同步的任何数字通信网。但是，在一优选的应用中，该方法用于使用FDMA/TDMA访问格式的通信网中。图2举例说明可示范性FDMA/TDMA网的信道结构，其提供直到总共十二个信道。如图2所示，射频通信通过三个单独的FDMA子频带30、35、40传送。然后这些子频带的每一个进一步分成四个单独的时分复用信道31、32、33、34；36、37、38、39；41、42、43、44。如图2所示，通过将通过该信道传输的通信分成重复的一系列″帧″来实现此时分复用，其中每个帧再分成直到四个单独的时隙。这些重复时隙的每一个31、32、33、34；36、37、38、39；41、42、43、44包括一个信道。因此期望通过该网络通信的用户终端想通过调谐到适当频率、识别当前没有使用的信道和捕获与该信道的定时同步来接入其中一个信道。这样希望在该网上通信的用户终端通过调谐到合适的频率，识别一个当前未使用的信道，和用该信道捕获定时同步来搜索捕获访问这些信道中的一个。
如先前所示，想接入TDMA通信系统的终端首先捕获与其中一个时隙同步，该时隙包括一个通信信道。用户终端可以捕获这样的同步通过接收基站传送的信号和识别该信号中一预定序列符号的位置，该预定序列的符号包括一已知同步字。如上所述，一般为一个频率子频带中每个单独的时隙提供一个唯一同步字，该同步字位于时隙内的预定位置。因此，举个例子，在ANSI-136标准下工作的通信网中，该同步字包括唯一一序列14个连续的符号，其实现为每162个符号的时隙的前14个符号。因为ANSI-136提供了将运送通信的每个频带分成直到六个单独的时分复用信道，提供了六个唯一的同步序列。一旦该用户终端识别到同步字的位置，从而该终端可以使其定时与发射基站的定时同步，从而允许该终端在其中一个预定时隙通信。
在ANSI-136标准下利用差分正交相移键控调制(“DQPSK”)编码包括该六个同步字的符号。但是，根据本说明书可以理解这里描述的方法可使用利用各种调制技术，诸如其它多相PSK调制和/或无差分调制技术调制的同步字。
图3说明了根据本发明的系统50一个实施例的方框图。
如图所示，该系统包括接收天线52、射频接收机54、数字信号处理器60和微处理器62。接收天线52可以是适于接收射频信号的任何天线，诸如偶极、单极、螺旋和/或补片天线，或者任何其它本领域技术人员所熟知的适于无线通信的各种天线。适用于本发明的各种射频接收机54也为本领域技术人员所熟知，因此在这里不再进一步讨论了，除了要注意该射频接收机还包括(或与其相关)模拟/数字(″A/D″)转换器56和一本地振荡器58。本地振荡器58用于将射频接收机54调谐到期望的频率，终端在该频率发射和/或接收射频信号，A/D转换器56用于数字化任何已接收信号的样值，用射频接收机54、数字信号处理器60和/或微处理器62处理。还可以提供数字/模拟(″D/A″)转换器61以便于微处理器62控制脉冲串定时和/或振荡器频率。
数字信号处理器60可用来执行一系列相关，用于识别已接收信号中与一个或多个预定同步字高度相关的部分。本领域技术人员可以理解，虽然可以便利地用一数字信号处理器来执行相关，各种其它的硬件和/或软件可用于执行这种相关，任何适于执行这种相关的方法都可用于本发明。例如，利用一般目的的微处理器就可以执行该相关。
不一定必要的微处理器62可用来便于控制本地振荡器58的频率，特别是在用户终端可以在多种不同的频率通信的FDMA/TDMA系统中。如图3所示，微处理器62还可以用于在定位同步字之后调整脉冲串的定时。
如上所述，在捕获信道同步的传统方法中，执行大量的相关，其中与一批的每组连续样值相关的相关能与一固定门限比较。根据本发明的教导，通过以较低的抽样率(例如，以每个符号一个样值与传统的每个符号八个样值相比较)抽样已接收信号可以显著减少相关的次数，其自动减少所需的相关次数近一个数量级。因为随着抽样率的降低符号间干扰的影响增加，在本发明的系统和方法中，一般最好使用相对较低的检测门限(即，如果超过的话表示可能存在同步字的相关能)，以避免该方法在有噪声信道状态和/或符号间干扰影响的周期内没有定位到同步字的可能性。
在本发明的系统和方法中，一旦识别可能出现同步字，则在已识别为潜在同步字位置的″附近″位置执行其它的相关。在相应于与所识别潜在同步字大致相同的这组符号的位置(即，它们的位置与所识别潜在同步字的位置至少重叠80％)执行这些″重试″相关，在本发明的优选实施例中，用于″重试″相关的样值的位置从已识别潜在同步字的位置偏离了不足一个符号)。而且，这些″重试″相关一般用一更高的抽样率执行(例如，每个符号八个样值)，以减少符号间干扰影响和更正确地建立同步。另外，最好用一相对较高的检测门限来估计该″重试″相关是否表示存在同步字。使用更高的门限可以减少本方法由于信道噪声和/或符号间干扰的影响而不正确地识别同步字存在的可能性。而且，利用相对较高的检测门限，当与一组样值相关的相关能超过该高检测门限时，找到同步字就可以具有更大的可信度。相应地，根据本发明的教导，一旦根据超过相对较高检测门限的相关能识别到一组样值，则可以中止该相关过程。早早的停止相关过程还可以导致显著的节省预期的捕获时间。
现在将参照图4-6描述本发明，它们是说明本发明同步捕获系统和方法各种实施例的流程图。可以理解这些流程图的方框和这些流程图中方框的组合通常可以由通用计算机硬件、专用计算机硬件和/或经计算机程序指令来执行。如果以软件执行，则程序指令可以提供给数字信号处理器、微处理器等等，因此在处理器中执行的指令创建用于实现流程图一个或多个方框中指定的功能的方法。该计算机程序指令可以由处理器执行使由该处理器执行的一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，因此在处理器中执行的指令提供用于实现在流程图一个或多个方框指定功能的步骤。相应地，流程图说明的方框支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的步骤和用于执行指定功能的程序指令装置的组合。
图4的流程图说明本发明的一个实施例。如图所示，接收和然后抽样该终端尝试捕获同步的子频带中存在的一部分射频或其它信号(方框64)。典型地，由射频接收机54执行接收和抽样。然后各组连续的样值(它们的符号长度大致与子频带所用的预定同步字相同)与每个同步字相关(方框66)，以识别与任何预定同步字具有最高相关能的一组样值(方框68)。然后通过方框66的相关和方框68的识别得到的最高相关能值与相对较高的检测门限比较(方框70)。如果该相关能超过此高门限，则认为找到同步字，并且关于这批已接收样值内的同步字位置的信息可以提供给射频接收机54和/或微处理器62，因此用户终端可以用其它用户在各种时分复用信道通信的定时来校准其自身的定时(方框74)。但是如果与所识别的这组样值相关的相关能没有超过该高门限，则用一较低的检测门限执行第二次比较(方框72)。在此第二次比较中，如果与所识别这组样值相关的相关能没有超过该较低的检测门限，则用户终端可以假设不存在该同步字(方框80)。在此事件中，终端可以重新尝试用新的一批样值捕获，或可以移到另一个频率(在FDMA/TDMA通信系统中)并在此尝试捕获。另一方面，如果相关能超过该较低的检测门限，则计算所识别这组样值相邻或″附近″的这组连续样值的相关能(方框76)。然后比较计算出的与附近这几组样值相关的相关能(″重试″相关)与高检测门限(方框78)，并根据比较的结果，报告找到或没有找到同步字(方框74，80)。
在本发明的优选实施例中，相对较高的检测门限设置在85％和95％之间的相关能，最好该高检测门限建立为88％和92％之间的相关能。类似的，在本发明的优选实施例中，相对较低的检测门限设置在65％和75％之间的相关能，最好建立在68％和72％之间的相关能。相比之下，现有技术的同步捕获方法可以使用大致80％相关能的检测门限。但是，可以理解根据信道特性、用户终端的性能和其它各种参数，理想的相对较低和相对较高的检测门限可以显著改变。相应地，本发明并不期望将这些参数限制在上述的范围内，只提供上述的范围充当可以在典型的通信系统中工作很好的范例。
如图4的方框76所示，在已经识别具有最高相关能的这组样值之后，对所识别这组样值的″附近″几组样值执行另外的相关。在本发明的优选实施例中，更高的抽样率(即，每个符号抽取更多的样值)用于附近这几组样值执行的相关(″重试″相关)(方框76)，以降低符号间干扰的影响和更正确地识别同步字中第一个符号的″边缘″。最好，在图4的方框76中与同步字相关的在″附近″位置的这几组连续样值包括从方框68所识别的这组样值偏离了不足一个符号位置的几组样值。例如，在本发明的一个实施例中，对大致落在方框68所识别这组样值前半个符号位置的一组样值和大致落在方框68所识别这组样值后半个符号位置的另一组样值执行两次额外的重试相关。依靠定时精度的要求，可以或多或少地执行这些″重试″相关。
因为一般用每个符号比初始相关更多的样值执行该″重试″相关，所以期望以更高的抽样率来初始抽样已接收的射频信号，但是在初始相关中只使用一子组样值(例如，每第八个样值)(方框66)。以此方式，更高密度的样值已经可用于″重试″相关(方框76)。但是，可以理解在本发明的另一个实施例中，射频接收机54可以接收和抽样基站所传输信号的第二部分，使接收定时与适于重试相关的定时相当，并将这些样值用于方框76的重试相关。
如图4的方框66和76所注，最好对几组连续样值执行初始和重试相关。但是，可以理解对一组几乎连续的样值(例如，丢掉一些样值的一组样值)执行这些相关也可以得到相似的结果，因此本发明的方法并不局限为连续的样值。还可以理解在上述的例子中，一子组样值用于初始相关(在上述例子中是每第八个样值)，这子组样值包括用于确定样值是否连续的自己的一批样值。如上所述，在FDMA/TDMA通信系统中，期望通过网络通信的用户终端一般需要将其本地振荡器58调谐到信道所处的多个子频带的其中一个，而且捕获与该子频带内信道的同步。但是，因为许多用户终端中使用相对较便宜的本地振荡器，组成部分的允许误差经常为频率设定引入几kHz或更多的误差，而且因为振荡器的稳定时间可能出现另外的频率误差。典型地，所需频率改变得越多，这些误差的幅值越大。为了偏离本地振荡器引入的频率误差，期望执行有效改变频率的额外相关，其中预旋转已接收信号的复数样值的相位。一般使用相应于300-1000Hz频率变化的相位旋转。根据预期的频率误差范围，必须执行与十次或更多次相位预旋转的相关，以确保在相对接近于子频带中心频率的频率执行相关。预旋转的次数可以根据本地振荡器设置的改变程度而变化(即，频率变化越大，所需的相位预旋转次数越多)。典型地，通过参照一查询表确定相位预旋转次数或所需的″步骤″，该查询表根据预计的频率变化建立所需的步骤数。在本发明的优选实施例中，提供在FDMA/TDMA通信系统中用于捕获信道同步的方法，该FDMA/TDMA通信系统易受本地振荡器引入的频率误差的影响。
图5的流程图说明了这种方法。如图所示，本地振荡器58首先调谐到新的射频子频带(方框82)。然后微处理器62配置射频接收机54或其它硬件来抽样已接收信号，以向数字信号处理器60或其它处理硬件/软件提供一批或多批复数样值(方框84)。最好，以相对较高的抽样率抽样已接收信号，诸如每个符号八个样值。但是，如下所示，初始相关一般使用较少的样值。本领域技术人员可以理解，复数样值可以包括幅度/相位样值或同相和正交(″I/Q″)样值。因此，根据可用于执行相关的硬件/软件，期望将相位幅度样值向I/Q样值转换或相反。因为执行这种变换的方法和系统为本领域技术人员所熟知，因此这里不再进一步讨论了。
这些复数样值提供给数字信号处理器60。最初提供给数字信号处理器60的这″批″样值只包括一子组样值(一般每个符号一个样值)。处理器60执行整批样值与每个预定同步字的相关(方框86)，因此每个与已知同步字或同步字长度相同的唯一一组连续样值与每个同步字相关。因此，例如，如果在ANSI-136通信网中对每个符号的一个样值执行初始相关，则对第一个相位预旋转总共执行972次初始相关(每六个潜在的同步字执行162次相关)。在这些相关期间，数字信号处理器60跟踪所识别的最高相关能、样值组和与其相关的频率旋转。一旦整批样值已执行相关，则已识别的最高相关能值与相对较高的检测门限进行比较(方框88)。如果该相关能超过此门限，则数字信号处理器60告知已经定位到同步字(方框90)。如果没有，则所识别的最高相关能值与相对较低的检测门限进行比较(方框92)。如果超过较低的检测门限，对位于具有所识别最高相关能的这组样值″附近″位置的几组样值执行一次或多次额外的相关(方框94)。如上所述，一般利用所有的样值(例如，每个符号8个样值)和在具有最高相关能的这组样值偏离不足一个符号的位置执行这些重试相关。然后将与任何一个重试相关相关的最高相关能与相对较高的检测门限比较(方框96)。典型地，它可以是方框88使用的相同门限，虽然这两个门限不需要完全相同。如果超过该相对较高的检测门限，则数字信号处理器60告知已经定位到该同步字(方框90)。
如图5所示，如果与方框86的初始相关相关的所识别的最高相关能没超过相对较低的检测门限(方框92)，或者如果与方框94重试相关相关的最佳相关能没超过相对较高的检测门限(方框96)，则数字信号处理器60确定是否已经在每个必需的相位预旋转执行了相关(方框98)。如果没有，对样值应用不同的相位预旋转(方框100)，用新的相位预旋转重复方框86、88、92、94和96的步骤。如果已经对所有必需的相位预旋转执行了相关，则所有相关能的最高值(来自一重试相关或一初始相关)与一中间检测门限(例如，80％)进行比较(方框102)。如果该相关能超过此门限，则数字信号处理器60告知已定位到同步字(方框90)。如果没有，则数字信号处理器60告知没有定位到同步字(方框104)。
一旦告知已发现同步字，则比较与其相关的频率误差和可接受频率误差的门限(方框106)。如果告知的频率误差在可接受的范围内，则认为已捕获该同步字(方框108)。如果频率误差太大，则由射频接收机54提供新的一批样值，并重复方框84、86、88、92、94、96、98、100和102的步骤。此过程可以持续到定位到同步字或超时周期已到。
在所附权利要求书中，参照第一批数字化样值和第二批数字化样值。从上述讨论中很明显，这两批样值一旦可以通过以与第二批样值相关的抽样率抽样已接收信号和从第二批样值中提取所选的样值形成第一批样值而得到。因此，例如，如果对每个符号一个样值执行初始相关和对每个符号八个样值执行重试相关，则以每个符号八个样值抽样已接收信号以形成第二批样值，从第二批样值中取每第八个样值以形成第一批样值。还可以理解可以对用相同抽样率得到的几组样值执行初始和重试相关。在这种情况下，第一和第二批样值可以是相同的。
还可以理解根据本说明书，图5中相对较低和相对较高的检测门限只分别与单个最佳初始相关和重试相关进行比较，关于这批样值内的每组连续样值可以检验这些门限。这改进了同步字检测的概率，但典型增加了处理延迟。
如上参照图4(例如，方框66)和图5(例如，方框86)所述，在一批样值内的几组样值和一个或多个预定同步字之间执行一系列相关。图6的流程图说明了执行这些相关的示范性的方法。如图6所示，抽样已接收信号并向数字信号处理器60提供一批样值(方框110)。在图6的例子中，以每个符号八个样值的速率抽样该射频信号(因此在重试相关期间可以使用每个符号八个样值)，并以每个符号一个样值执行初始相关。如方框111所示，然后每第八个样值被提取和装载到寄存器。寄存器中的第一组N个样值然后提供给数字信号处理器60，其中N是预定同步字中的符号数。
然后第一组N个样值与第一同步字相关(方框114)，作为结果的相关能与先前存储的最高相关能进行比较(方框116)，在初始相关的情况下，该先前存储的相关能为零。如果相关能超过先前存储的最高值，则新的相关能值存储在其位置(方框118)。然后微处理器62检验确定这批中的所有组样值是否都与第一预定同步字相关(方框120)。如果没有，寄存器中的这组样值向左移一位(方框122)，寄存器中的第一组N个样值(样值2到N＋1)与第一同步字进行相关(方框112和114)。此过程继续直到寄存器中每连续组的N个样值已经与第一同步字进行相关。
一旦寄存器中的每组N个连续的样值已经与第一同步字相关，则微处理器62检验是否已经与所有的预定同步字执行相关(方框124)。
如果没有，则改变同步字(方框126)，对新的同步字重复步骤112到122。一旦已经为每个同步字执行了相关，则该过程结束(方框128)。
在附图、说明书和例子中，已经公开了本发明的典型优选实施例，虽然使用了特定的术语，这些术语只用于通用和描述的意义，不不是为了限制，在下面的权利要求书中阐明本发明的范围。相应地，本领域技术人员自己能想象到除这里明确描述之外的同步方法的实施例，但没有超出本发明的范围。
权利要求
1.一种定位已接收信号中已知多符号同步字的方法，该方法包括步骤在已接收信号的第一批样值中定位潜在的同步字，这批样值具有超过第一检测门限的与已知同步字的相关能；确定已接收信号的第二批样值中一组样值与已知同步字的相关能，其中根据第一批样值内潜在同步字的位置选择第二批样值中的这组样值；将与第二批样值中的这组样值相关的相关能与高于第一检测门限的第二检测门限进行比较；和根据将与第二批样值中的这组样值相关的相关能与第二检测门限的比较可以识别已知同步字的位置。
2.权利要求1的方法，其中定位潜在同步字的步骤包括步骤识别第一批样值内的一组连续样值，这组连续样值具有与已知同步字的最高相关能；和将与已识别这组连续样值相关的相关能与第一检测门限进行比较。
3.权利要求2的方法，其中以第一抽样率抽样已接收信号得到第一批样值，其中以高于第一抽样率的第二抽样率抽样已接收信号得到第二批样值。
4.权利要求2的方法，其中以每个符号一个样值抽样已接收信号得到第一批样值，其中每个符号八个样值抽样已接收信号得到第二批样值。
5.权利要求1的方法，其中选择第二批样值中的这组样值，以相应与潜在同步字大致相同的一组符号。
6.权利要求5的方法，其中第二批样值中这组样值的第一个样值从潜在同步字的第一个样值偏离不足一个符号位置。
7.权利要求6的方法，其中第二批样值中这组样值的第一个样值从潜在同步字的第一个样值偏离大致半个符号。
8.权利要求1的方法，其中比较步骤进一步包括将与潜在同步字相关的相关能与第二检测门限进行比较的步骤，其中识别步骤包括根据潜在同步字和第二批样值中这组样值与第二检测门限的比较识别已知同步字位置的步骤。
9.权利要求1的方法，其中识别步骤包括识别第二批样值中相关能超过第二检测门限的一组样值。
10.权利要求1的方法，其中第一检测门限在65％到75％的范围内，其中第二检测门限在85％到95％的范围内。
11.权利要求1的方法，进一步包括步骤预旋转第一批样值和第二批样值中每一个样值的相位；在第一批预旋转样值中定位第二潜在的同步字，其中第二潜在的同步字是第一批预旋转样值内的一组连续样值，其与一已知同步字具有最高的相关能；比较将与第二潜在同步字相关的相关能与第一检测门限；确定第二批预旋转样值中的一组连续样值的相关能，其中第二批预旋转样值中的这组连续样值相应于与第二潜在同步字大致相同的一组符号；和将与第二批预旋转样值中的这组连续样值相关的相关能与第二检测门限进行比较；和其中识别步骤包括将已知同步字的位置识别为在其中一个比较步骤中相关能超过第二检测门限的一组连续样值。
12.一种定位已接收信号中已知多符号同步字的系统，包括在已接收信号的第一批样值中定位潜在同步字的装置，这批样值具有超过第一检测门限与已知同步字的相关能；确定已接收信号的第二批样值中一组样值与已知同步字的相关能的装置，其中根据第一批样值内潜在同步字的位置选择第二批样值中的这组样值；将与第二批样值中的这组样值相关的相关能与高于第一检测门限的第二检测门限进行比较的装置；和根据将与第二批样值中的这组样值相关的相关能与第二检测门限的比较可以识别已知同步字位置的装置。
13.权利要求12的系统，其中定位潜在同步字的装置包括识别第一批样值内的一组连续样值的装置，这组连续样值具有与已知同步字的最高相关能；和将与已识别这组连续样值相关的相关能与第一检测门限进行比较的装置。
14.权利要求13的系统，进一步包括以第一抽样率抽样已接收信号以提供第一批样值的装置，和以高于第一抽样率的第二抽样率抽样已接收信号以提供第二批样值的装置。
15.权利要求12的系统，其中比较装置进一步包括将与潜在同步字相关的相关能与第二检测门限进行比较的装置，其中识别装置包括根据潜在同步字和第二批样值中这组样值与第二检测门限的比较识别已知同步字位置的装置。
16.权利要求12的系统，其中识别装置包括识别第二批样值中相关能超过第二检测门限的一组样值的装置。
17.权利要求12的系统，其中第一检测门限在65％到75％的范围内，其中第二检测门限在85％到95％的范围内。
18.权利要求12的系统，进一步包括预旋转第一批样值中和第二批样值中每个样值相位的装置；在第一批预旋转样值中定位第二潜在同步字的装置，其中第二潜在的同步字是第一批预旋转样值内的一组连续样值，其与一已知同步字具有最高的相关能；比较将与第二潜在同步字相关的相关能与第一检测门限的装置；确定第二批预旋转样值中的一组连续样值的相关能的装置，其中第二批预旋转样值中的这组连续样值相应于与第二潜在同步字大致相同的一组符号；和将与第二批预旋转样值中的这组连续样值相关的相关能与第二检测门限进行比较的装置；和其中识别装置包括将已知同步字的位置识别为在其中一个比较步骤中相关能超过第二检测门限的一组连续样值的装置。
19.一种定位已接收信号中已知多符号同步字的系统，包括一接收机子系统，用于以所选的频率接收信号，和以至少等于已接收信号符号率的抽样率抽样信号，以提供第一和第二批样值；一处理器，用于在第一批样值中定位一潜在的同步字，该潜在同步字具有超过第一检测门限的与已知同步字的相关能；确定第二批样值中一组样值与已知同步字的相关能，其中根据第一批样值内潜在同步字的位置选择第二批样值中的这组样值；将与第二批样值中的这组样值相关的相关能与高于第一检测门限的第二检测门限进行比较；和根据与第二批样值中的这组样值相关的相关能与第二检测门限的比较可以识别已知同步字的位置。
20.权利要求19的系统，其中处理器定位潜在同步字通过识别第一批样值内的一组连续样值，这组连续样值具有与已知同步字的最高相关能；和将与已识别这组连续样值相关的相关能与第一检测门限进行比较。
21.权利要求20的系统，其中接收机子系统以第一抽样率抽样已接收信号得到第一批样值，其中接收机子系统以高于第一抽样率的第二抽样率抽样已接收信号得到第二批样值。
22.权利要求19的系统，其中选择第二批样值中的这组样值，以相应与潜在同步字大致相同的一组符号。
23.一种定位已接收信号中多个已知多符号同步字其中一个的方法，该方法包括步骤在已接收信号的第一批样值中定位潜在的同步字，这批样值具有超过第一检测门限与多个已知同步字其中一个的相关能；确定已接收信号的第二批样值中至少一组样值与多个已知同步字其中一个的相关能，其中根据第一批样值内潜在同步字的位置选择第二批样值中的至少一组样值；将与第二批样值中的每个至少一组样值相关的相关能与高于第一检测门限的第二检测门限进行比较；和根据将与第二批样值中的每个至少一组样值相关的相关能与第二检测门限的比较可以识别多个已知同步字其中一个的位置。
24.权利要求23的方法，其中定位潜在同步字的步骤包括步骤识别第一批样值内的一组连续样值，这组连续样值具有与多个已知同步字的任何一个的最高相关能；和将与已识别这组连续样值相关的相关能与第一检测门限进行比较。
25.权利要求24的方法，其中以第一抽样率抽样已接收信号得到第一批样值，其中以高于第一抽样率的第二抽样率抽样已接收信号得到第二批样值。
26.权利要求23的方法，其中选择第二批样值中的至少一组样值的至少一个，以相应与潜在同步字大致相同的一组符号。
27.权利要求26的方法，其中第二批样值中至少一组样值的至少一个的第一样值从潜在同步字中的第一样值偏离不足一个符号位置。
28.权利要求23的方法，其中比较步骤进一步包括将与潜在同步字相关的相关能与第二检测门限进行比较的步骤，其中识别步骤包括根据潜在同步字和第二批样值中至少一组样值与第二检测门限的比较识别多个已知同步字其中一个位置的步骤。
29.权利要求23的方法，其中识别步骤包括识别第二批样值中相关能超过第二检测门限的至少一组样值。
30.权利要求23的方法，其中第一检测门限在65％到75％的范围内，其中第二检测门限在85％到95％的范围内。
全文摘要
公开了在已接收信号中定位已知多符号同步字的系统和方法,其中潜在的同步字位于已接收信号的第一批样值中,该潜在的同步字具有超过第一检测门限的与已知同步字的相关能。确定已接收信号的第二批样值中一组样值与已知同步字的相关能,根据第一批样值内潜在同步字的位置选择第二批样值中的这组样值。将与第二批样值中的这组样值有关的相关能与高于第一检测门限的第二检测门限比较。根据将与第二批样值中的这组样值有关的相关能与第二检测门限的比较可以识别已知同步字的位置。
文档编号H04B7/26GK1332918SQ9981523
公开日2002年1月23日 申请日期1999年11月18日 优先权日1998年12月30日
发明者R·A·扎克 申请人:艾利森公司