CN100405750C - 无线通信系统的小区搜索方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种具有多个基站及移动台的无线通信系统中的小区搜索方法,每个基站为服务区域内不同的小区服务,并且在无线电帧的时隙内在主同步信道中发送公共的主同步码(PSC),所述方法包括如下步骤:(a)以与标准的信道栅相对应的扫描增量来扫描(72)无线电信道;(b)估计(98)每个无线电信道的PSC信噪比;(c)如果PSC信噪比大于第一预定阈值(100),则对该无线电信道完成小区搜索过程(包括时隙同步、帧同步、以及扰码检测步骤);(d)如果在步骤(c)中对无线电信道的小区搜索过程成功完成(112),则将扫描增量增加至小区之间的广播频率间隔;(e)当在步骤(d)中扫描了所有无线电信道时,按照PSC信噪比降序排列(74)所扫描的无线电信道;以及(f)对降序排列的每个无线电信道执行(76)小区搜索过程。

Description

无线通信系统的小区搜索方法和设备
技术领域
本发明一般地涉及具有多个基站及移动台的无线通信系统,并且具体地涉及移动台所执行的小区搜索处理。本发明适于用在扩频系统中,具体地说,适于用在宽带码分多址(W-CDMA)系统中,并且为了方便起见,针对示例性而非限制性的应用来描述本发明。
背景技术
在W-CDMA之类的无线通信系统中,移动台可以接收从数个基站(其中每一个为服务区域内不同的小区服务)通过多个传播路径发送的许多无线电信号。移动台执行小区搜索过程,以使移动台在发送业务数据(例如,语音数据)之前与小区的基站同步。
标准的小区搜索过程包括三个步骤,即,时隙同步、码组识别和帧同步、以及长扰码识别。在时隙同步期间,移动台使用主同步信道中连续传输的主同步码来获得与小区的时隙同步。在小区搜索过程的第二步骤中,移动台使用同步信道的辅助同步码来达到帧同步,并识别在时隙同步步骤中发现的小区的码组。在小区搜索过程的第三步骤中,移动台确定所发现的小区使用的确切的主扰码。
在W-CDMA移动台中,有时必须执行所有支持的无线电信道的小区搜索,以试图发现来自所有可见小区的下行链路。W-CDMA的无线电信道是在分辨率(或信道栅)为200kHz(在UMTS标准的情形中)的格栅上指定的。现有移动台所执行的标准小区搜索过程将遍历每个可能的无线电信道,并对每个信道执行完全的小区搜索过程。因此,小区搜索过程花费大量时间,并且完成全频段扫描可能需要几分钟。此外,标准的小区搜索过程需要大量的处理能力和时间,这占用了其他处理功能可能需要的资源,并且消耗移动台中的电力。
因此,将希望提供一种减轻或克服无线通信系统中移动台所执行的已知小区搜索过程的一个或多个缺点的小区搜索过程。
还希望提供一种迅速且最小化移动台的处理能力和能量需求的小区搜索过程。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种具有多个基站及移动台的无线通信系统中的小区搜索方法,所述多个基站中的每个基站为服务区域内不同的小区服务,并且在无线电帧的时隙内在主同步信道中发送公共的主同步码(PSC),所述方法包括如下步骤:
(a)以与标准的信道栅相对应的扫描增量来扫描无线电信道;
(b)估计每个无线电信道的PSC信噪比;
(c)如果PSC信噪比大于第一预定阈值,则对该无线电信道完成小区搜索过程,其中小区搜索过程包括时隙同步、帧同步、以及扰码检测步骤;
(d)如果在步骤(c)中对无线电信道的小区搜索过程成功完成,则将扫描增量增加至小区之间的广播频率间隔;
(e)当在步骤(d)中扫描了所有无线电信道时,按照PSC信噪比降序排列所扫描的无线电信道;以及
(f)对降序排列的每个无线电信道执行小区搜索过程。
使用这种方法,通常在开始的几个信道内识别出小区。完成全频段扫描的时间通常只有几秒钟,与此相比,执行目前的小区搜索过程需要几分钟。
优选地,如果步骤(a)至(f)所定义的小区搜索过程不成功,则该方法包括如下步骤:
如果已经扫描了多于预定数目的排序无线电信道,而没有在任一个所搜索的无线电信道上检测到小区,则中止小区搜索过程。
本发明的另一方面提供了一种在包括多个基站的无线通信系统中使用的移动台,所述多个基站中的每个基站为服务区域内不同的小区服务,并且在无线电帧的时隙内在主同步信道中发送公共的主同步码(PSC),所述移动台包括:
扫描装置,用于扫描可能的无线电信道;
小区搜索装置,用于完成小区搜索过程,所述小区搜索装置包括时隙同步装置、帧同步装置、以及扰码检测装置;和
处理装置,用于控制所述移动台的操作,其中所述扫描装置以与标准信道栅相对应的扫描增量来扫描可能的无线电信道;
所述时隙同步装置估计每个无线电信道的PSC信噪比;
如果所述处理装置确定PSC信噪比大于第一预定阈值,则所述小区搜索装置动作,以完成该无线电信道的小区搜索过程;
如果成功完成对该无线电信道的小区搜索过程,则所述处理装置将扫描增量增加为小区之间的广播频率间隔;
当扫描了所有无线信道时,所述处理装置还动作来按照PSC信噪比对所扫描的无线电信道进行降序排列;
所述小区搜索装置对降序排列的每个无线电信道执行小区搜索过程。
下面的描述更详细地涉及本发明的各种特征。为了有助于理解本发明,在描述中参考了附图,其中图示了优选实施例中的小区搜索方法以及用于执行该小区搜索方法的移动台。然而,应该理解,本发明不限于附图中所图示的优选实施例。
附图说明
图1是图示了W-CDMA通信系统的示意图;
图2是形成图1的无线通信系统的一部分的移动台的功能元件的示意图:
图3是图示了在图2的移动台执行根据本发明一个实施例的小区搜索时所执行的概括功能步骤的流程图;以及
图4和5是更详细地示出了图2的移动台在执行图3的流程图所示的两个步骤时执行的各个功能步骤的流程图。
具体实施方式
现在参考图1,其中一般性地示出了无线通信系统10,该系统包括W-CDMA网络12以及基站14、16和18。移动台20可以接收从基站14至18所服务的小区通过多个传播路径发送的许多无线电信号。当移动台20执行小区搜索时,其接收源自基站14至18的多径无线电信号,由于信号反射和衍射,这些信号彼此在时间上存在偏移。
图2是示出了移动台20的示意性结构的示意图。该移动台20包括天线32、用于将天线32接收到的无线电信号下转换为基带频率的解调器、以及将接收到的模拟信号转换为数字信号的模数转换器36、用于在小区搜索期间检测时隙定时的时隙定时检测器38、在小区搜索期间检测帧定时和码组的帧定时及码组检测器42、在小区搜索期间检测扰码的扰码检测器44、利用检测到的扩频码来解调所接收到的编码的解调器46、对解调器46解调的接收信号解码的解码器48、控制移动台20的操作的微处理器40、以及用于存储微处理器40要执行的程序以及微处理器40在执行其各种操作时所需的数据的存储器50。时隙定时检测器38还包括与基站14至18在主同步信道中传输的主同步码(PSC)相匹配的滤波器52、以及信噪比估计器54。
现在将参考图3至5描述移动台20在执行根据本发明一个实施例的小区搜索时的操作。在步骤72,进行W-CDMA频段扫描的第一阶段。在该阶段中,对所有可能的无线电信道进行扫描,估计并存储主同步信道信噪比。扫描增量对应于标准W-CDMA系统信道栅。在UMTS标准的情形中,该信道栅是200kHz。
如果信噪比大于第一预定阈值,则执行标准的小区搜索过程。如此选择第一预定阈值:信号具有属于实际小区而非随机噪声峰的高似然性。如果小区搜索过程成功,即,移动台能够与某一小区广播信道同步,则将扫描增量修改为与小区之间的频率间隔相对应的值。对于UMTS标准,小区之间的频率间隔是5MHz。关于所处小区的信息存储在移动台之内。
在步骤74,在以这种方式扫描无线电信道之后,然后按照主同步信道信噪比降序排列无线电信道。
在步骤76,执行W-CDMA频段扫描的第二阶段。因此,移动终端然后开始遍历排序后的无线电信道。以如下方式从排序列表中选择每个下一信道:该信道与其中已经识别出任何小区的信道的间隔至少是5MHz。一旦选择了信道,就对该信道执行完全的小区搜索过程。如果该小区搜索成功,则关于所发现的小区的信息存储在移动台的存储器中。移动台然后前进到排序列表中的下一信道,并且对该信道再次执行完全的小区搜索过程。这样,在第一和第二阶段(步骤72和76)中以不同的频率间隔(即,200kHz和5MHz)来执行W-CDMA频段扫描,如图3所示。
图4和5示出了对图3所示的小区搜索过程的更详细的理解。在图4中,在步骤92,微处理器40动作,以将所接收到的无线电信号解调到要扫描的频段内的第一可能无线电信道。每当对新的W-CDMA信道执行小区搜索过程时,微处理器40就将解调器34调整200kHz。在步骤94,选择下一W-CDMA无线电信道。
在步骤96,由移动台执行小区搜索过程的第一步骤,即,时隙同步。在该步骤中,移动台使用同步信道的主同步码来获得与小区的时隙同步。在解调器34将接收信号解调为基带信号并且A/D转换器36将其转换为数字形式之后,数字化信号由匹配滤波器52处理。匹配滤波器52与所有基站在无线电帧的一个时隙内在主同步信道中发送的主同步码匹配。匹配滤波器52的输出是一系列脉冲,它们代表匹配滤波器52检测到的那些小区的接收主同步码功率的幅度。信噪比估计器54耦合到匹配滤波器52,并且估计当前正在进行小区搜索处理的无线电信道的主同步码信噪比。
在步骤98,得到主同步信道信噪比,并将其提供给微处理器40。在步骤100,微处理器40确定信噪比是否大于第一预定阈值(表示无线电信号具有属于实际小区的高似然性)。如果没有超过第一预定阈值,则将微处理器40该无线电信道的PSC信噪比存储在存储器50中。
或者,如果在步骤100超过了第一预定阈值,则执行W-CDMA小区搜索的第二步骤,即,帧同步。在该步骤期间,移动台使用搜索信道的辅助同步码,来实现帧同步,并识别在时隙同步步骤中发现的小区的码组。这通过将接收信号与所有可能的辅助同步码序列进行相关并识别出最大的相关值来完成。因为序列的循环移位是唯一的,所以帧定时即码组检测器42确定码组以及帧同步。
在步骤104,执行W-CDMA小区搜索过程的第三步骤,即,扰码检测。在该第三步骤中,移动台确定所发现的小区使用的确切的主扰码。通常通过对CPICH与在帧同步及码组识别的第二步骤中识别出的码组内的所有编码进行逐个符号的相关,来识别主扰码。
在步骤106,执行公共导频信道滑动相关。如果在步骤108确定相关峰小于第二预定阈值,则停止对该无线电信道的小区搜索过程,并且将该无线电信道的PSC信噪比存储在存储器50中。然而,如果相关峰大于第二预定阈值,则在步骤110执行广播信道同步步骤。如果在步骤112确定广播信道同步不成功,则在步骤120,再次停止对该无线电信道的小区搜索过程,并且将PSC信噪比存储在存储器50中。然而,如果广播信道同步成功,则在步骤114,确定小区搜索过程已经检测到小区,并且将关于所发现的小区的信息存储在移动台的存储器50中维护的小区列表中。
在步骤116,小区搜索过程的扫描增量增加至小区之间的广播频率间隔。对于UMTS标准,这是5MHz。如果在步骤118发现仍然要扫描所有W-CDMA无线电信道,则选择要进行小区搜索过程的下一W-CDMA无线电信道,并且重复步骤94至120。应该认识到,如果移动台不同步正在考虑的无线电信道,则选择的下一W-CDMA无线电信道将增加200kHz,而如果移动台同步了小区广播信道,则下一W-CDMA无线电信道将从前一无线电信道增加5MHz。
现在已经以图4所示的方式扫描了所有无线电信道,然后微处理器40在步骤74按照PSC信噪比降序排列无线电信道。
如图5所示,移动终端然后遍历排序后的无线电信道,对其中每一个信道进行完全的小区搜索过程。在步骤124,选择移动台要搜索的下一信道。在步骤126、128和130,以前述方式进行W-CDMA 小区搜索的时隙同步、帧同步以及扰码检测步骤。在步骤132和134中,然后执行前述的公共导频信道滑动相关以及广播信道同步步骤。
如果在步骤136确定广播信道同步步骤成功,则在步骤138.确定当前正在搜索的无线电信号属于实际小区,并且将小区数据存储在移动台的存储器50中维护的小区列表中。或者,如果广播信道同步没有成功,则在步骤140,微处理器40确定在根据本发明的小区搜索过程中是否识别出任何小区。
如果已经以这种方式识别出了一个或多个小区,或者如果广播信道同步成功,则在步骤142另外确定在根据PSC信噪比排序的无线电信道集合中的所有无线电信道是否都已经扫描过。如果不是这种情形,则在步骤124,从排序列表中选择下一信道,选择无线电信道的方式如下:其与其中已经识别出小区的任何信道相距至少5MHz。然后对该下一信道执行小区搜索过程。一旦所有排序信道都扫描过,则在步骤144结束W-CDMA频段扫描。
然而,如果在步骤136中确定广播信道同步不成功,并且在步骤140中确定在该过程中尚未识别出小区,则在步骤146,微处理器40确定是否已经扫描了排序集合中前10%的信道。如果不是这种情形,则扫描下一信道及随后信道,以确定是否检测到任何小区。然而,如果已经扫描了排序集合中前10%的信道,则在步骤148确定W-CDMA频段扫描已经失败。
因此,如果小区搜索不成功,则移动台检验其到目前为止是否已经识别出任何小区。如果没有,并且其已经处理了排序后的信道集合的10%,则终止该过程,因为目前在该系统的无线电信道上存在任何可检测的信道的可能性非常低。
应该理解,在不脱离本发明的精神或范围的前提下,可以对本发明的上述优选实施例做出修改或添加。

Claims (6)

1.一种具有多个基站及移动台的无线通信系统中的小区搜索方法,所述多个基站中的每个基站为服务区域内不同的小区服务,并且在无线电帧的时隙内在主同步信道中发送公共的主同步码(PSC),所述方法包括如下步骤:
(a)以与标准的信道栅相对应的扫描增量来扫描无线电信道;
(b)估计每个无线电信道的PSC信噪比;
(c)如果PSC信噪比大于第一预定阈值,则对该无线电信道完成小区搜索过程,其中小区搜索过程包括时隙同步、帧同步、以及扰码检测步骤;
(d)如果在步骤(c)中对无线电信道的小区搜索过程成功完成,则将扫描增量增加至小区之间的广播频率间隔;
(e)当在步骤(d)中扫描了所有无线电信道时,按照PSC信噪比降序排列所扫描的无线电信道;以及
(f)对降序排列的每个无线电信道执行小区搜索过程。
2.根据权利要求1所述的小区搜索方法,其中如果步骤(a)至(f)所定义的小区搜索过程不成功,则该方法包括如下步骤:
如果已经扫描了多于预定数目的排序无线电信道,而没有在任一个所搜索的无线电信道上检测到小区,则中止小区搜索过程。
3.一种在包括多个基站的无线通信系统中使用的移动台,所述多个基站中的每个基站为服务区域内不同的小区服务,并且在无线电帧的时隙内在主同步信道中发送公共的主同步码(PSC),所述移动台包括:
扫描装置,用于扫描可能的无线电信道;
小区搜索装置,用于完成小区搜索过程,所述小区搜索装置包括时隙同步装置、帧同步装置、以及扰码检测装置;和
处理装置,用于控制所述移动台的操作,其中所述扫描装置以与标准信道栅相对应的扫描增量来扫描可能的无线电信道;
所述时隙同步装置估计每个无线电信道的PSC信噪比;
如果所述处理装置确定PSC信噪比大于第一预定阈值,则所述小区搜索装置动作,以完成该无线电信道的小区搜索过程;
如果成功完成对该无线电信道的小区搜索过程,则所述处理装置将扫描增量增加为小区之间的广播频率间隔;
当扫描了所有无线信道时,所述处理装置还动作来按照PSC信噪比对所扫描的无线电信道进行降序排列;
所述小区搜索装置对降序排列的每个无线电信道执行小区搜索过程。
4.根据权利要求3所述的移动台,其中,如果小区搜索过程不成功,则所述处理装置进行动作,以便:
如果已经扫描了多于预定数目的排序无线电信道,而没有在任一个所搜索的无线电信道上检测到小区,则中止小区搜索过程。
5.一种具有多个基站及移动台的无线通信系统中的小区搜索方法,所述多个基站中的每个基站为服务区域内不同的小区服务,所述方法包括如下步骤:
通过扫描频段来以与标准信道栅相对应的第一频率间隔执行小区搜索;以及
以与小区之间的广播频率间隔相对应的第二频率间隔来执行小区搜索。
6.一种在包括多个基站的无线通信系统中使用的移动台,所述多个基站中的每个基站为服务区域内不同的小区服务,所述移动台的特征在于,所述移动台在第一阶段中通过以与标准信道栅相对应的第一频率间隔扫描频段,并且在第二阶段中通过以与小区之间的广播频率间隔相对应的第二频率间隔扫描所述频段,来执行小区搜索。
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