CN100499870C - Td-scdma系统中小区初始搜索时的精准接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到TD-SCDMA无线移动通信系统(简称为TD-SCDMA)中用户终端小区初始搜索时的精准接入方法。采用特征窗功率比值作为判定DwPTS位置的依据，特征窗以一定的步长在子帧数据上滑动，并以特征窗功率比值最小的位置为DwPTS位置。不同点在于在计算特征窗功率比值之前，先对特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的比值，或者对特征窗中间数据段内码片的功率值之和分别与特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的差的比值进行计算，根据计算结果按照预定的条件对特征窗位置进行筛选，满足预定条件的特征窗视为有效特征窗，否则，视为无效特征窗。然后对有效位置的特征窗功率比值进行计算，特征窗功率比值最小的有效位置，则确定为Sync码段的大致位置，也就确定了DwPTS位置。

Description

TD—SCDMA系统中小区初始搜索时的精准接入方法

技术领域

本发明涉及到TD—SCDMA无线移动通信系统(简称为TD—SCDMA)中用户终端小区初始搜索时的精准接入方法。

背景技术

TD—SCDMA系统中的小区初始搜索(通常称为小区初搜，或者简称为ICS)是指移动通信用户终端(简称为UE)开机时必须尽快地搜索到一个合适的小区并快速接入(通常称为登陆)，以便使用网络提供的服务的过程。ICS的目的是让UE与基站同频、同步，并且确定无线帧的起始位置，确定下行同步(简称为Sync_DL)和基本训练序列(简称为Basic Miamble)的码号，进而通过检测和解调系统广播信道(简称为BCH)信息，最终登陆小区。

为保证UE的准确登陆，获得下行同步信息，在TD—SCDMA系统中设置了用来发送下行同步码(简称为Sync)的下行同步时隙(简称为DwPTS)。UE通过搜索并确定子帧数据中的Sync码段，进而确定DwPTS位置并以此为接入点进行登陆。因此，UE确定DwPTS位置的准确与否直接关系到UE是否能精确地登陆。通常，Sync码段长4个符号共64码片，在Sync码段的左、右两面设有保护时隙(简称为GP)码段，在Sync码段的左面有3个符号共48个码片的GP码段，用于常规时隙0(简称为TS0)的拖尾保护。在Sync码段的右面有6个符号共96个码片的GP码段，用于上行同步建立过程中的传输时延保护。由于Sync码段的数据以全功率发送，而左、右两个GP码段以零功率发送，因此，在没有干扰的情况下，与左、右两面的GP码段相比Sync码段的功率值是“峰”值。如果计算左、右两面GP码段中码片的功率值之和与Sync码段中码片的功率值之和的比值，则该比值将趋于零。现有技术接入方法根据上述特征，在UE进行搜索并确定子帧数据中的Sync码段位置时先建立一个特征窗，其特征窗的数据结构类似于Sync码段所在位置的数据结构，即包括中间4个符号的数据段和左、右各2个符号的数据段，由此组成特征窗。在UE进行小区初始搜索时，先从任意时间开始接收足够长的子帧数据，然后，在这段子帧数据上滑动上述特征窗，同时计算特征窗左、右两边数据段码片的功率值之和与中间数据段码片的功率值之和的比值(简称为特征窗功率比值)，当特征窗功率比值最小时，即确定该位置为Sync码段的大致位置，由此确定DwPTS位置。特征窗在子帧数据上的滑动是以一定的步长进行的，所谓滑动步长是指特征窗在滑动时间隔的码片数量，通常为1、2、4、或8个码片。具体取何值则根据实际应用的实时性和复杂度来确定。

然而，UE的开机时间是随机的，开始搜索的可能不是基站(3GPP协议中称为Node B)所发送的一帧数据的开始。另外，由于码分多址(简称为CDMA)系统是一个自干扰系统，其他用户或者临近的基站对UE都会产生干扰。假定UE小区初搜时，由于UE距离Node B较远，使UE接收到的Sync码段的功率值较小，如果此时在离UE距离较近的范围内已有另一个UE正与Node B通信，则可能出现功率较大的干扰业务时隙，使得正在进行小区初搜的UE接收到的子帧数据中Sync码段的功率值较小而在其他位置出现功率较大的干扰时隙。此时，根据现有技术的接入方法，通过滑动特征窗寻找特征窗功率比值最小的位置来判定Sync码段的位置，由于较大功率干扰时隙的存在，特征窗功率比值最小的位置很可能就是大功率干扰信号的起始或者结束的位置，由此就可能造成Sync码段位置的错误判断，进而造成DwPTS位置的错判。如果错误的判断了DwPTS位置，就会造成下行同步码和基本训练序列码检测错误，使得UE读取不到BCH或者读取到错误的BCH，最终造成UE小区初始搜索的失败，UE不能登陆合适的小区。

发明内容

本发明提出一种在TD—SCDMA系统中小区初始搜索时保证UE能够精准登陆的接入方法，也即在下行同步接入过程中抵抗大功率干扰时隙对正常接入造成的影响的接入方法。本发明接入方法与现有技术一样，采用特征窗功率比值作为判定DwPTS位置的依据，特征窗以一定的步长在子帧数据上滑动，并以特征窗功率比值最小的位置为DwPTS位置。不同点在于在计算特征窗功率比值之前，先对特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的比值F_i，或者对特征窗中间数据段内码片的功率值之和分别与特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的差的比值F_j进行计算，根据计算结果按照预定的条件对特征窗位置进行筛选，满足预定条件的特征窗视为有效特征窗，否则，视为无效特征窗。然后对有效位置的特征窗功率比值R_i进行计算，特征窗功率比值最小的有效位置，则确定为Sync码段的大致位置，也就确定了DwPTS位置。实验证明，采用特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的比值，或者采用特征窗中间数据段内码片的功率值之和分别与特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的差的比值对特征窗进行筛选，都可以得到满意的效果，都可以满足本发明接入方法精准登陆的要求。

本发明接入方法根据大功率干扰时隙的特征，在计算特征窗功率比值之前，根据特征窗左、右数据段内码片的功率值之和的比值，或者特征窗中间数据段内码片的功率值之和分别与特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的差的比值对特征窗进行筛选，有效的排除了大功率干扰时隙的影响，使UE在进行小区初搜时在大功率干扰时隙存在的情况下，仍然能够准确地搜索到DwPTS位置。

附图说明

图1是TD—SCDMA系统5ms子帧结构示意图

图2(a)是扩频因子为16的特征窗结构示意图

图2(b)是扩频因子为16的特征窗实测波形图

图3是常规时隙TS0、DwPTS时隙和大功率干扰时隙的波形图

图4是采用现有技术接入方法计算出的DwPTS位置、大功率干扰时隙位置左面和大功率干扰时隙位置右面的特征窗功率比值

图5是本发明接入方法的搜索流程图

图6是现有技术接入方法与本发明接入方法寻找到DwPTS位置和大功率干扰时隙位置的百分率

下面结合附图及实施例对本发明接入方法作进一步的说明。

图1为TD—SCDMA系统中5ms子帧数据结构示意图，包括400个符号共6400个码片。由图可见，在子帧数据中除了常规时隙(TS0、TS1、TS2、TS3……)外，还有一供UE搜索并确认的DwPTS时隙。在图1中DwPTS时隙处于常规时隙0(简称为TS0)和常规时隙1(简称为TS1)之间，其时隙长度为6个符号共96个码片，其中的Sync码段长4个符号共64个码片。

图2(a)是扩频因子为16的特征窗结构示意图，可见在Sync码段左面有3个符号共48个码片的GP码段，用于TS0时隙的拖尾保护。在Sync码段右面有6个符号共96个码片的GP时隙，用于上行同步建立过程中的传输时延保护。

图2(b)是扩频因子为16的特征窗实测波形图。由于Sync码段的数据以全功率发送，而左右两个GP段为0功率发送，所以从功率上看，与左、右两面的GP码段相比Sync码段是“峰”值。

图3是常规时隙TS0、DwPTS时隙和大功率干扰业务时隙的波形图，图中1为常规时隙TS0的波形，2为DwPTS时隙的波形，3为大功率干扰业务时隙的波形。当UE在距离Node B较远的地方进行小区初搜时，UE接收到的Sync码段的功率值较小，如果此时在离UE距离较近的范围内已有另一个UE正与Node B通信，则可能出现功率较大的干扰时隙，使得正在进行小区初搜的UE接收到的子帧数据中Sync码段的功率值较小而在其他位置出现功率较大的干扰时隙。

图4是采用现有技术接入方法计算出的DwPTS位置、大功率干扰时隙位置左面和大功率干扰业务时隙位置右面的特征窗功率比值，图中1为DwPTS位置的特征窗功率比值，2为大功率干扰业务时隙位置左面的特征窗功率比值，3为大功率干扰业务时隙位置右面的特征窗功率比值。由图可见，当存在大功率干扰时隙时，如果采用现有技术接入方法进行特征窗功率比值计算，特征窗功率比值最小值所处的位置，并不在DwPTS位置的附近，而在干扰时隙的附近。如果仍然以特征窗功率比值的最小值来判定Sync码段位置，就可能造成Sync码段位置的错误判断，进而造成DwPTS位置的错判。

图5是本发明接入方法的搜索流程图。由图可见，本发明接入方法的主要步骤为：

1、接收一帧完整的子帧数据，为了保证特征窗能够在一帧数据上完整的滑动，取长度为400+delta个符号(附加的delta个符号是为了特征窗能够在一帧的数据上完整滑动，一般取特征窗的长度)；

2、计算每个码片的功率P_c；

3、建立特征窗并分别计算特征窗左面2个符号的码片功率值之和，即A_i＝P_i+P_i+1；特征窗右面2个符号的码片功率值之和，即B_i＝P_i+6+P_i+7；中间4个符号的码片功率值之和，即C_i＝P_i+2+P_i+3+P_i+4+P_i+5；其中：P_i为连续16个码片的功率值之和，i＝1，2，3，...，(6400+delta)/N_glide，delta为附加的码片符号长度，长度与特征窗相同；N_glide为滑动步长，取值1、2、4或8等；

4、计算功率比值F_i或者F_j，即F_i＝A_i/B_i或者F_j＝(C_i-A_i)/(C_i-B_i)，如果满足 $\frac{1}{\mathrm{Thre}}\≤F_i$ 或F_j≤Thre(Thre为常数，取值2～5)的条件，则认为此特征窗位置是有效的；否则，为无效的特征窗位置；

5、计算特征窗有效位置的特征窗功率比值R_i，即R_i＝(A_i+B_i)/C_i；

6、在所有特征窗有效位置上寻找特征窗功率比值R_i，R_i最小值所对应的码片位置即为DwPTS的大致位置。

具体实施例

为验证本发明接入方法，按照本发明接入方法进行了仿真试验，其结果为：

仿真条件：窄带高斯白噪声(简称为AWGN)信道环境，-6～3dB

大功率干扰时隙的平均功率是TS0时隙和DwPTS时隙平均功率的10倍，并采用0.1倍的AGC调整策略

仿真次数100次

图6是现有技术接入方法与本发明接入方法寻找到DwPTS位置和大功率干扰时隙位置的百分率。图中的“old DwPTS pos”表示使用现有技术接入方法找到DwPTS位置的百分比，“old IS pos”表示使用现有技术接入方法找到大功率干扰时隙位置的百分比，“new DwPTS pos”表示使用本发明接入方法找到DwPTS位置的百分比，“new IS pos”表示使用本发明接入方法找到大功率干扰时隙位置的百分比。从图中可以看出，本发明接入方法能有效的抵抗大功率干扰时隙的影响，降低了错误寻找到大功率干扰时隙的概率，并使寻找到DwPTS的准确率明显提高。

本发明接入方法在计算特征窗功率比值前，按预定条件对特征窗进行筛选，可有效避免大功率信号的干扰，通过本发明接入方法能够有效、方便、准确的完成小区初搜的下行同步的接入，提高了小区初搜的效率和准确性。并且，本发明接入方法仅在现有技术接入方法的基础上增加了一个判决策略，同时减少了无效位置特征窗功率比值R_i的计算，从整体上讲并未增加过多的计算复杂度和工作量，反而提高了效率。

本发明接入方法还可有其他多种实施例，在不背离本发明接入方法的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可相据本发明接入方法作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明接入方法的权利要求保护范围。

Claims (2)

1、一种无线通讯用户终端小区初始搜索时的精准接入方法，用户终端接收足够长的子帧数据，并按照一定的步长在这段子帧数据上滑动特征窗，计算特征窗功率比值并进行比较，当特征窗功率比值最小时，即确定该位置为下行同步码，即Sync码段的大致位置，由此确定下行同步时隙，即DwPTS的位置，其特征在于：在计算特征窗功率比值前，先对特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的比值F_i，或者对特征窗中间数据段内码片的功率值之和分别与特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的差的比值Fj进行计算，根据计算结果按照预定的条件对特征窗位置进行筛选，满足预定条件的特征窗视为有效特征窗，否则，视为无效特征窗，然后对有效特征窗的特征窗功率比值R_i进行计算，特征窗功率比值最小的有效特征窗位置，确定为Sync码段的大致位置，也即为DwPTS位置；其中：

所述特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的比值F_i＝A_i/B_i，式中：A_i＝P_i+P_i+1为特征窗左面2个符号的码片功率值之和，B_i＝P_i+6+P_i+7为特征窗右面2个符号的码片功率值之和，P_i为连续16个码片的功率值之和，i＝1，2，3，...，(6400+delta)/N_glide；

所述特征窗中间数据段内码片的功率值之和分别与特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的差的比值F_i＝(C_i-A_i)/(C_i-B_i)，式中：A_i＝P_i+P_i+1为特征窗左面2个符号的码片功率值之和，B_i＝P_i+6+P_i+7为特征窗右面2个符号的码片功率值之和，C_i＝P_i+2+P_i+3+P_i+4+P_i+5为特征窗中间4个符号的码片功率值之和，P_i为连续16个码片的功率值之和，i＝1，2，3，...，(6400+delta)/N_glide；

所述特征窗功率比值R_i＝(A_i+B_i)/C_i，式中：A_i＝P_i+P_i+1为特征窗左面2个符号的码片功率值之和，B_i＝P_i+6+P_i+7为特征窗右面2个符号的码片功率值之和，C_i＝P_i+2+P_i+3+P_i+4+P_i+5为特征窗中间4个符号的码片功率值之和，P_i为连续16个码片的功率值之和，i＝1，2，3，...，(6400+delta)/N_glide；

前述表达式i＝1，2，3，...，(6400+delta)/N_glide中，delta为附加的码片符号长度，长度与特征窗相同，N_glide为滑动步长，取值1、2、4、8。

2、根据权利要求1所述接入方法，其特征在于：筛选有效特征窗的预定条件为 $\frac{1}{\mathrm{Thre}}\≤F_i$ 或F_j≤Thre，如特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的比值F_i满足上述条件，或者特征窗中间数据段内码片的功率值之和分别与特征窗左、右两个数据段内码片的功率值之和的差的比值F_i满足上述条件，则此特征窗为有效特征窗；否则，为无效的特征窗；其中：Thre为常数，取值2～5；A_i＝P_i+P_i+1为特征窗左面2个符号的码片功率值之和，B_i＝P_i+6+P_i+7为特征窗右面2个符号的码片功率值之和，C_i＝P_i+2+P_i+3+P_i+4+P_i+5为特征窗中间4个符号的码片功率值之和，P_i为连续16个码片的功率值之和，i＝1，2，3，...，(6400+delta)/N_dlide)

前述表达式i＝1，2，3，...，(6400+delta)/N_glide中，delta为附加的码片符号长度，长度与特征窗相同，N_glide为滑动步长，取值1、2、4、8。

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