CN100364251C - 一种时分同步码分多址方式的帧同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种在第三代时分同步码分多址方式中，利用差分检波实现同步，把由直流偏移(DC OFFSET)及信道估计误差导致的影响降低到最小，以提高帧同步化速度的技术。本发明包括如下步骤：第一步骤，把表示下面4个子帧(SERVE FRAME)中存在BCCH信号S2的相位数列变更为整数符号(SYMBOL)数列，进而计算出所接收的下行链路同步序列(SYNC_DL)的相位；第二步骤，检测出连续的4个收信SYNC_DL的相位，进而确认这些相位是否具有与用于TD-SCDMA的SYNC_DL的特定数列SD2相同的相位变化；第三步骤，经以上确认结果，如果判断为上述4个连续的接收SYNC_DL的相位是否具有与所述SD2相同的相位变化，则可判断上述信号S2已经被传输。

Description

一种时分同步码分多址方式的帧同步方法

技术领域

本发明涉及一种在第三代时分同步码分多址方式(TD-SCDMA)中，利用差分检波实现同步，把由直流偏移及信道估计误差导致的影响降低到最小，以提高帧同步化速度的技术。

背景技术

在第三代时分同步码分多址方式(TD-SCDMA：Time Division SynchronousCode Division Multiple Access)中，为了实现帧的同步，使用了下行链路导频(Downlink Pilot)信号相位调制(Phase Modulation)法。

而且，为了对上述调制信号进行准确解码，要求分别计算两个信号的相位，并且应当检测出用于实际下行链路导频的相位。但是，在I/Q信道当中，如果存在互不相同的直流偏移(DC offset)，就会出现检测误差，也降低了帧同步化的准正确性。

另一方面，需要对使用以往技术的帧同步方法进行说明。

在图1中显示了TD-SCDMA帧无线帧结构。即一个无线帧(radio frame)由两个子帧(subframe)构成，一个子帧又由7个普通的时隙(normal timeslot)和3个特殊时隙(special time slot)组成。在下行链接的情况下，移动终端为了与帧同步，需要使用下行链路同步序列(SYNC_DL)的相位调制。

上述下行链路同步序列(SYNC_DL)的数列是以时隙#0的训练序列(midamble)数列为标准进行调制，这是为了了解初级集成控制导频信道((P-CCPCH：Primary Common Control Pilot Channel))是否存在。基本上，在TD-SCDMA系统中，由两个无线帧形成交织(interleaving)的基本模块，因此，终究利用SYNC_DL的相位调制，来实现无线帧的同步化。

在下面的表1中显示了用于TD-SCDMA中SYNC_DL的相位调制方法。

表1

名称	相位编码序列	意义
			S1	135 45 225  135	在随后4个子帧中没有BCCH
S2	315 225 315 45	在随后4个子帧中有BCCH

如图所示，下行链路同步序列(SYNC_DL)数列具有一定的相位模式，同时进行传送。利用这一特点，4个子帧即可实现与两个无线帧同步。但是由于信号随着信道不断产生变化，所以单纯检测出传送的下行链路同步序列(SYNC_DL)数列的相位，还不能确定这一相位就是原来传送数列的相位。

为了消除上述信道变化给相位造成的影响，可以参照用于TS#0(时隙)训练序列数列检测上述数列的相位。也就是说，通过给接收到的下行链路同步序列(SYNC_DL)相位补偿相当于训练序列数列的相位量，就可以消除信道变化给相位带来的影响。此外，训练序列数列的位置可以在下行链路序列实现同步的情况下轻而易举地获得。

时分同步码分多址(TD-SCDMA)方式当中，子帧为了获得帧同步，使用下行链路同步序列(SYNC_DL)方法，子帧同步基本上可以通过计算出接收序列的数列与传送序列的数列之间的相关关系(correlation)来实现。此时计算出的相关关系值(CORR_{SYNC_DL})是以复数值来表示的。

上述接收到的子帧的训练序列数列称为m^R，传送的子帧训练序列数列称为m^T，上述训练序列数列可以用数学方程式1来表示：

【方程式1】

$m^R=\{m_1^R,m_2^R,...,m_{144}^R\}$

$m^T=\{m_1^T,m_2^T,...,m_{144}^T\}$

利用上述两个训练序列数列计算相关关系值，此时，训练序列数列的位置可以利用下行链路同步序列(SYNC_DL)，在子帧获得同步的状态下轻而易举地计算出来。因此，训练序列数列的相位CORR_Mid可以通过下面的方程式2计算出来。

【方程式2】

${\mathrm{corr}}_{\mathrm{Mid}}=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{m}_k^R\·m_k^{T^{*}}$

上面的CORR_Mid实际上可以通过信道估计(Channel Estimation)计算出来，此时使用的N可以根据情况比144更小一些，也不会在很大程度上影响正确性。

如上所述，以往的帧同步方法都是利用下行链路导频信号进行相位调制，为了解码实际上使用的相位调制信号，需要分别计算两个信号的相位，并且要检测出实际下行链路导频使用的相位。如果存在与I/Q信道不同的直流偏移，就会发生相位计算错误，这样一来就无法保证帧同步的正确性。

发明内容

本发明的目的在于，不把接收方检测出的相位数列与实际使用的相位调制序列进行直接比较，而是比较相位调制序列的相位变化，从而在最大程度上减少了由于直流偏移及信道估计误差造成的影响，进而提高帧同步的速度。

本发明涉及的一种时分同步码分多址(TD-SCDMA)方式的帧同步法，其技术构成包括如下步骤：

第一步骤，把表示下面4个子帧当中存在广播控制信道(BCCH)信号S2的相位数列改变为整数的符号数列，进而计算出接收的下行链路同步序列(SYNC_DL)的相位；

第二步骤，检测出上述连续的4个接收的下行链路同步序列(SYNC_DL)的相位，进而确认这些相位的相位变化与用于时分同步码分多址技术的相位调制表中的SD2是否相同；

第三步骤，如果上述确认结果为4个连续的接收(SYNC_DL)的相位变化与所述SD2的相位相同，则可以做出所述信号S2已经被传输的判断；如果得出与之相反的判断结果，则表明信号S2没有传输出去。

本发明的效果为，在本发明中并不是直接比较收信方检测相位数列和实际应用相位调制序列，而是通过比较相位调制序列的相位变化，将由直流偏移及信道估计误差带来的影响实现最小化，进而提高帧同步化速度的效果。

附图说明

图1是时分同步码分多址(TD-SCDMA)方式帧的结构图；

图2a是没有出现错误的收信相位坐标图；

图2b是出现错误的收信相位坐标图；

图3a是S1序列的相位变化图；

图3b是S2序列的相位变化图；

图4是基于本发明的时分同步码分多址方式的帧同步方法处理过程信号流程图。

具体实施方式

本发明提供的帧同步化处理过程可以结合图2至图4进行详细说明如下：

在传送端发出的下行链路同步序列(SYNC_DL)的相位调制方式可以在表1中看出，收信端当中只须注意解码广播信道(BCH：Broadcast Channel)，表1的S2相位数列(表示下面4个子帧的同步广播控制信道(BCCH)的存在的信号S2的相位数列)只须计算是否检测出结果。为此，应当给CORRSYNC_DL补偿信道导致的相位变化CORR_Mid。也就是说，应当从CORRSYNC_DL的相位去掉CORR_Mid的相位。

只有知道了上述相位值差，才能够计算出下行链路同步收信序列的相位，这一过程对4个下行链路同步序列(SYNC_DL)反复进行，进而得出一系列相位数列，将其与图表1的S2相位数列进行比较，如果相同，便可以知道帧同步与否，最终就可以复原广播信道(BCH)。

首先，为了减少复数的演算量，把表1所示的S2数列转换为整数的符号数列。例如，可以表现为下面的数学方程式3。

【方程式3】

S2_d＝(1-j，-1-j，1-j，1+j)

从上述方程式我们可以知道，S2转变的符号数列的大小为1.414，相位与S2本来的数列相同。如果使用这样的整数符号，就可以更容易地获得帧同步，在使用上述整数符号之前，需要计算消除由于信道影响而导致相位变化的下行链路同步序列的相位。例如，首先可以通过下面的方程式4计算出第一个收信下行链路同步序列的相位。

【方程式4】

$P_1={\mathrm{corr}}_{\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DL}}\·{\mathrm{corr}}_{\mathrm{Mid}}^{*}$

这样的相位计算对每个子帧都要进行，为了实现帧同步，需要有关于4个子帧下行链路同步序列相位的信息，它们是P_i，P_i+1，P_i+2，P_i+3。这样接收的4相位数列可以与表1的S2数列进行比较，进而依据比较结果获得帧同步。但是，如果I/Q信道存在各不相同的直流偏差，上述方程式4中计算出的相位就会存在相应直流偏移带来的误差。由此，帧的同步正确性就会降低。作为一个例子，图2a、2b分别表示没有误差的收信相位坐标图和存在由于直流偏移及信道导致误差的坐标图。图2b表示由于信道估计误差和直流偏移等原因造成的相位变化。因此，如果估计结果与图2b相同，那么将无法实现同步。因为通过与上述表1的S1、S2数列进行比较，相位误差是非常大的。

但是，我们可以以下面的方式表示出与上述表1的数列的元素间的相位差。

S1＝{135，45，225，135}→SD1＝{-90，180，-90，0}

S2＝{315，225，315，45}→SD2＝{-90，90，90，-90}

上述SD1、SD2的数列表示各元素间的相位差。也就是说，S1是45-135＝-90，225-45＝180，135-225＝-90，135-135＝0。这一相位变化在图3表示。

本发明使用的差分检波，最终是检测出与上述SD2相同的相位变化。通过上述方程式4，检测出4个连续的收信下行链路同步序列相位Pi，Pi+1，Pi+2，Pi+3。如果这样检测出的相位与SD2的相位变化不同，那么就可以判断出S2被传送，也就是说已经获得了帧同步。

因此，即使由于直流偏移或者信道估计误差导致相位出现差异，以相位变化SD2数列为依据，比较收信信号，然后以比较结果为依据判断是否传送了S2，这样就可以更快速、容易地检测出是否实现帧同步。此外，这样的方法也可以灵活地应用于旨在事前便捷地检测实现实际上的帧同步。

如以上详细说明，在本发明中并不是直接比较收信方检测相位数列和实际应用相位调制序列，而是通过比较相位调制序列的相位变化，将由直流偏移及信道估计误差带来的影响实现最小化，进而提高帧同步化速度的效果。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (4)

1.一种时分同步码分多址方式的帧同步方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步骤，把表示随后4个子帧中有广播控制信道的信号S2的相位数列变更为整数符号数列，进而计算出所接收的下行链路同步序列SYNC_DL的相位；

第二步骤，检测出连续的4个接收SYNC_DL的相位，进而确认这些相位的相位变化与用于TD-SCDMA的SYNC_DL的特定数列SD2是否相同；

第三步骤，经以上确认结果，如果判断为上述4个连续的接收SYNC_DL的相位的相位变化与所述SD2的相位相同时，则判断所述信号S2已经被传输。

2.根据权利要求1所述的一种时分同步码分多址方式的帧同步方法，其特征在于，所述的信号S2的相位四位为“315，225，315，45”。

3.根据权利要求1所述的一种时分同步码分多址方式的帧同步方法，其特征在于，与所述的特定数列SD2相同的相位变化采用了“-90，90，90，-90”模式。

4.根据权利要求1所述的一种时分同步码分多址方式的帧同步方法，其特征在于，在第三步骤中，被判断为信号S2已被传送时，即实现帧同步。

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