CN100361423C - 使用智能天线的码分多址系统中下行业务码道的同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种简单有效的码分多址通信系统的同步方法，尤其是使用智能天线技术的码分多址无线通信系统(CDMA)的下行业务码道的同步方法。本发明方法首先根据同步头初步解得下行同步位置。在解调同步训练序列的基础之上，利用了通过寻找最大相关功率点的方法修正业务码道的下行同步从而得到更高的同步准确性，提高系统解调后的信噪比。因此，本发明所提供的方法不需要增加训练序列，而是利用信号本身的特性，提高了系统下行的同步准确性，大大提高了系统在多径环境中业务码道的通信质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种码分多址通信系统，更确切地说是涉及使用智能天线技术的码分多址无线通信系统(CDMA)的下行业务码道的同步方法。
背景技术
发明名称为“同步码分多址通信链路的建立和保持方法”的第97118934.X号中国专利公开了一种建立和保持同步码分多址通信系统(SCDMA)链路的方法，其中包括为实现同步、终端所采用的对下行信号的处理方法。该方法完全依赖对同步头的检测来实现下行业务码道的同步。在建筑物较稀疏的电磁传播环境下，或者在基站与终端之间存在视线传播(LOS)的固定无线接入的应用中，这种SCDMA无线通信系统的下行业务码道(码道)同步方法基本满足语音通信的要求。但是，在建筑物较密集的城市环境中，普遍存在着非视线(NLOS)传播和多径(Multipath)传播现象。为克服多径现象所造成的对信号的衰落与干扰、进而造成通信质量降低、系统容量降低等损害，在同步码分多址通信系统中引入了智能天线以大大减少总干扰。这种情况下，第97118934.X号中国专利所公开的完全依赖对同步头的检测来实现下行业务码道的同步方法所存在的缺陷便凸显出来。这是因为：在使用智能天线的SCDMA系统中，下行业务码道是由基站智能天线进行方向性波束赋形后发出的，而同步头却是要求覆盖整个小区的非方向性信号，因此同步头与下行业务码道所经过的空间信道实际上是不同的，二者的衰落特征、同步特征等存在着差异，多径越严重，其差异越大。因此在多径条件下，这种下行业务码道的同步方法会导致信噪比降低，误码率提高，通信质量下降，掉话率升高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简单有效的码分多址无线通信系统中下行业务码道的同步方法，从而克服了上述缺陷。
本发明的方法包括以下步骤：
(1)在同步头中设计一个固定的已知序列作为同步训练序列；
(2)基站向所有移动终端发射同步头，移动终端将接收到的经过过采样得到的信号测量值与本地产生的同步训练序列进行相关计算，初步判定业务码道的数据起始点A；
(3)以步骤(2)中得到的数据起始点A为基准点，取左右偏离的n个采样点，对接收到的信号测量值与本地产生的同步训练序列进行滑动相关计算，求相关功率和，并选择其中功率和的最大值所对应的采样点为业务码道数据的起始点A’；
(4)以步骤(3)所求得的业务码道数据起始点A’作为下行同步点解扩业务码道的数据，得到业务码道的数据结果R1；以步骤(2)解得的业务码道数据起始点A作为下行同步点解扩业务码道的数据，得到业务码道的数据结果R2；
(5)比较结果R1、R2的信噪比，选择信噪比大的作为业务码道的输出，由此实现业务码道的同步。
优选地，步骤(2)中相关计算解得的最大相关峰的位置即为依据同步头得到的下行同步点，根据该下行同步点的位置和SCDMA系统的信令格式，初步判定业务码道的数据起始点A。
优选地，步骤(3)中取得n个采样点后，利用相关窗的原理，在2n+1的窗口内，对于接收到的信号测量值与本地的同步训练序列进行滑动相关，其中，所述信号测量值是以码片速率抽样得到的m1个采样点，所述同步训练序列为以码片速率产生的m2长的正交扩频序列。
由上可知，本发明首先根据同步头解得下行同步位置。由于同步训练序列下行发射与智能天线发射空间链路的不同，所以多径严重的情况下，所确定的业务码道的数据起始位置并不准确。而另一方面，SCDMA业务码道信号具有以下特性：当本地产生的用户业务码道正交扩频序列与接收到的基站下发的用户业务码道信息序列对齐(即同步)时，将得到最大的相关功率。本发明正是在解调同步训练序列的基础之上，利用SCDMA业务码道信号自身的特质，对于得到的同步位置进行修正，利用了通过寻找最大相关功率点的方法修正业务码道的下行同步从而得到更高的同步准确性，提高系统解调后的信噪比。因此，本发明所提供的方法不需要增加训练序列，而是利用信号本身的特性，提高了系统下行的同步准确性，大大提高了系统在多径环境中业务码道的通信质量。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。附图中：
图1为时分双工(TDD)码分多址(CDMA)的智能天线系统中下行业务码道与同步头不同传输路径的示意图；
图2为业务码道下行同步的处理流程图。
具体实施方式
图1说明了时分双工(TDD)码分多址(CDMA)的智能天线系统下行业务码道与同步头不同传输路径，其中虚线表示同步头发射所经过的路径，实线是小区中智能天线发射的某一用户信号的传播路径。可以明显看到同步头和用户经历的路径存在明显的差异，这个路径的差异直接导致用户接收的同步头和用户信号之间的时延。本发明就是利用CDMA的用户信号与本地产生的相应正交扩频序列同步时相关功率最大这一特征消除这个时延差的影响，提升系统性能。
以下结合图2描述本发明具体实施方式的智能天线系统中业务码道的下行同步方法。
首先，在同步头SYNC中设计一个固定的已知序列DOWN_SYNC作为同步训练序列。同步训练序列的主要目的是接收端已经知道同步训练序列的内容，可以根据接收同步训练序列的情况获得同步定时信息。已知序列DOWN_SYNC，例如可为一段固定长度的全“1”或者“0”的序列。其中，同步训练序列可在伪随机序列和沃尔什码的乘积中选取已知固定长度的码序列。此外，同步头中仅含有同步训练序列。
其次，基站BS向所有移动终端发射同步头，移动终端将已经过过采样得到的信号测量值与本地产生的同步训练序列(此同步训练序列与基站下行的必须完全相同)进行相关计算，解得的最大相关峰的位置即为依据同步头得到的下行同步点，根据该下行同步点的位置和SCDMA系统的信令格式，初步判定业务码道的数据起始点A；
下一步，以步骤(2)中得到的A点为基准点，取左右偏离的n个采样点，n的取值根据无线信道中的多径时延散布决定，根据不同的传播环境多径的时延散步不同，需要定义不同的n值。可以根据下式确定n值
n＝移动终端的过采样率*多径最大相对时延差/码片的宽度其中，过采样率为码片速率的n倍，n是大于等于2的整数。
利用相关窗的原理，在2n+1的窗口内对于接收到的m1个采样点。其中，m1＝2n+1+m2，m2为同步训练序列的长度。m1个采样点是根据下行同步点为基准点向左取n个采样点，向右取n+m2个采样点。m1个采样点与本地产生的同步训练序列(m2长的正交扩频序列)进行滑动相关，求相关功率和，选择其中功率和的最大值所对应的采样点为业务码道数据的起始点A’；
下一步，以步骤(3)所求得的业务码道数据起始点A’作为下行同步点解扩业务码道的数据，得到业务码道数据结果R1；以步骤(2)解得的同步点作为下行同步点解扩业务码道的数据，得到业务码道数据结果R2；
最后，比较结果R1、R2的信噪比SNR，选择信噪比大的作为业务码道的输出，由此实现业务码道的更精确的同步。
Claims (6)
1.一种使用智能天线的码分多址系统中的下行业务码道的同步方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)在同步头中设计一个固定的已知序列作为同步训练序列；
(2)基站向所有移动终端发射同步头，移动终端将接收到的经过过采样得到的信号测量值与本地产生的同步训练序列进行相关计算，初步判定业务码道的数据起始点A；
(3)以步骤(2)中得到的数据起始点A为基准点，取左右偏离的n个采样点，对接收到的信号测量值与本地产生的同步训练序列进行滑动相关计算，求相关功率和，并选择其中功率和的最大值所对应的采样点为业务码道数据的起始点A’；
(4)以步骤(3)所求得的业务码道数据起始点A’作为下行同步点解扩业务码道的数据，得到业务码道的数据结果R1；以步骤(2)解得的业务码道的数据起始点A作为下行同步点解扩业务码道的数据，得到业务码道的数据结果R2；
(5)比较结果R1、R2的信噪比，选择信噪比大的作为业务码道的输出，由此实现业务码道的同步。
2.如权利要求1所述的同步方法，其特征在于：步骤(1)所述的已知序列是在伪随机序列和沃尔什码的乘积中选取的已知固定长度的码序列。
3.如权利要求1所述的同步方法，其特征在于：步骤(2)中相关计算所解得的最大相关峰的位置即为依据同步头得到的下行同步点，根据该下行同步点的位置和SCDMA系统的信令格式，初步判定业务码道的数据起始点A。
4.如权利要求1所述的同步方法，其特征在于：步骤(3)中取得n个采样点后，利用相关窗的原理，在2n+1的窗口内，对于接收到的信号测量值与本地的同步训练序列进行滑动相关，其中，所述信号测量值是以码片速率抽样得到的m1个采样点，所述同步训练序列为以码片速率产生的m2长的正交扩频序列。
5.如权利要求4所述的同步方法，其特征在于：步骤(3)所述的n的取值可以根据下式确定：
n＝移动终端的过采样率×多径最大相对时延差/码片的宽度。
6.如权利要求5所述的同步方法，其特征在于：步骤(3)中，m1＝2n+1+m2，m2为同步训练序列的长度，m1个采样点是根据下行同步点为基准点向左取n个采样点，向右取n+m2个采样点获得的。
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