CN100521565C - 一种用于td-scdma系统的小区搜索方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于TD-SCDMA系统的小区搜索方法和装置，其是利用下行导频码的自相关特性以及下行中导码的互相关特性来构造判决条件进行干扰判决的小区搜索方法和装置。本发明克服了传统方法的缺陷，同时引入多帧能量累加以及多重的干扰判决，有效的克服了复杂环境下噪声带来的干扰，在提高搜索灵敏度的同时降低了搜索器的虚报概率。

Description

一种用于TD-SCDMA系统的小区搜索方法和装置

技术领域

本发明涉及一种应用于TD-SCDMA移动通信中的，进行小区搜索的方法和装置。

背景技术

TD-SCDMA是我国提出的3G标准，而小区搜索是TD-SCDMA系统的物理层关键技术之一。由于无线信道相对于有线信道，性质较为恶劣，存在衰落、多径等诸多干扰。对于TD-SCDMA用户终端、扫频仪等接收设备，需要一种高灵敏度，高可靠性的搜索方法，来得到小区中导码号、扰码号和帧头位置等信息。

目前能见到的针对TD-SCDMA小区搜索的文章较少，已知的正被采用的方法有：时域全搜索全比较法、频域全搜索全比较法、特征窗匹配相关法等。

以上各种方法都自己的特点：时域全搜索全比较法搜索位置准确，但是运算量较大，一般搜索时间较长。频域全搜索全比较法运算量小一些，但是在很多处理器上并不便于实现，并且搜索灵敏度不太高。特征窗法运算量小，但是只能用于帧头位置的搜索，且搜索得到的帧头位置误差较大。

另外，还有一种常用的做法是借鉴WCDMA系统的小区搜索中的某些方法在TD-SCDMA系统中进行尝试，如相干累加法，非相干累加法，码间差分相干累加法、时隙间差分相干累加法等。

以上这些在WCDMA系统中的小区搜索方法都不能直接照搬到TD-SCDMA系统中来。由于TD系统的同步码较短，且TD-SCDMA系统对天线数据进行了相位旋转，相干累加法在TD-SCDMA的小区搜索中效果并不理想。非相干累加法可以借鉴，但是其累加次数需要重新进行仿真后确定。另外，TD-SCDMA系统的同步码和中导码较WCDMA系统中的主同步码和辅同步码要短很多，在提高搜索灵敏度的同时，虚报现象往往会成为一个问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的特点，提供一种应用于TD-SCDMA移动通信中，利用下行导频码的自相关特性以及下行中导码的互相关特性来构造判决条件进行干扰判决的小区搜索方法和装置。

本发明提供一种用于TD-SCDMA系统的小区搜索方法，包括以下步骤：

(1)接收基带信号，获得各个采样相位对应的I、Q两路正交数据序列；

(2)收满多帧数据，进行DwPTS的位置的初始搜索；

(3)计算同步码的相关峰能量；

(4)对同步码的最大相关峰进行排序，确定小区的同步码(SYNC)码号；

(5)计算相应码组的中导码的相关峰能量，确定小区的中导码(MID)码号，对各个采样相位的能量进行后端的非相干累加，获得各个采样相位能量累加结果，以此来得到相关峰能量；

(6)计算中导码的可信度，对此小区的有效性进行判决，如果该小区满足所设定的门限，则认为此次搜索的小区有效；

(7)重复步骤(3)至(6)，搜索同频次小区，直至搜索得到该频点上存在的所有小区；

(8)输出所述获得的各个小区的帧头位置信息以及小区扰码号。

本发明还提供了一种用于TD-SCDMA系统的小区搜索装置，其包括：导频位置初始搜索单元241，用于获得导频的大概位置，其获得的位置信息输出到同步码搜索单元242；同步码搜索单元242，用于获得各个同步码的相关峰能量；排序单元243，用于对同步码搜索单元242输出的相关峰能量进行排序，得到的前N个同步码信息输出到中导码搜索单元2441—244N；中导码搜索单元2441—244N，用于计算中导码相关峰能量，并计算其可信度以及中导码与同步码之间的位置间隔与544码片的差；门限判决单元2451—245N，与中导码搜索单元2441—244N依次连接，分别使可信度和差值与门限TH_midE和TH_err进行比较，如果满足门限，则判断小区有效；次小区搜索预处理单元247，将去除数据中由主小区产生的码片干扰，以进行次小区搜索；搜索信息输出单元246，将获得的小区信息输出。

本发明克服了传统方法的缺陷，同时引入多帧能量累加以及多重的干扰判决，有效的克服了复杂环境下噪声带来的干扰，在提高搜索灵敏度的同时降低了搜索器的虚报概率。

附图说明

图1是TD-SCDMA的帧结构；

图2是本发明的初始小区搜索的原理结构图；

图3是本发明的初始小区搜索流程图。

具体实施方式

参照附图3，该图为本发明实施例中的TD-SCDMA系统的小区搜索方法流程图：

在步骤1：接收基带信号，获得各个采样相位对应的I、Q两路正交数据。设在系统中，从某一时刻开始的输入的基带信号为{(r_I1，r_Q1)，(r_I2，r_Q2)，(r_I3，r_Q3)，......}，系统的采样速率为4倍采样数率。

在步骤2：收满多帧数据后，进行下行导频DwPTS的位置的初始搜索，其操作为：

$S_j=\underset{i=0}{\overset{N_{\mathrm{sym}}}{\mathrm{\Σ}}}({r_{I(j+i)}}^2+{r_{Q(j+i)}}^2)$

和

$E_{\mathrm{moj}}=\underset{n\left(\mathrm{middle}\right)}{\mathrm{\Σ}}{S}_{(j+n\left(\mathrm{middle}\right))}/(\underset{n\left(\mathrm{left}\right)}{\mathrm{\Σ}}{S}_{(j+n\left(\mathrm{left}\right))}+\underset{n\left(\mathrm{right}\right)}{\mathrm{\Σ}}{S}_{(j+n\left(\mathrm{right}\right))})$

其中，S_j表示第j个采样数据的能量。n(middle)、n(left)、n(right)分别为特征模板的中间码片和左右边码片，n的取值随着所选取的特征模板的不同而不同。E_moj表示采用特定模板时第j个采样点的特征能量。对于特征模板的采用不是本方法的重点，在此不予详述。也可以不进行初始搜索，直接进入下一步，进行同步码相关峰能量的计算，然而，进行滑动相关的滑动窗必须加大。

在步骤3：计算同步码的相关峰能量： $E_{\mathrm{syn}(l,m,n)}=\underset{i=1}{\overset{64}{\mathrm{\Σ}}}(r_{I_l(m+i)}+{\mathrm{jr}}_{Q_l(m+i)})*\mathrm{conj}\left({\mathrm{SYNC}}_n\right)$

其中：SYNC_n为第n个同步码。E_{syn(l，m，n)}表示第l帧数据进行处理时得到的在第m个码片位置上，对应于第n个同步码的相关能量。

表示第l帧数据的第m个码片位置上的I、Q两路数据。

另外，还需要对获得的各个相位的相关能量进行后端的非相干累加：

$Q_{\mathrm{syn}(m,n)}=\underset{l=1}{\overset{N_l}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{\mathrm{syn}(l,m,n)}$

W_syn(n)＝Max(Qsyn_(m，n))

$R_{\mathrm{syn}\left(n\right)}=W_{\mathrm{syn}\left(n\right)}*(m\left(\mathrm{left}\right)+m\left(\mathrm{right}\right))/(\underset{m\left(\mathrm{left}\right)}{\mathrm{\Σ}}{Q}_{\mathrm{syn}(m\left(\mathrm{left}\right),n)}+\underset{m\left(\mathrm{right}\right)}{\mathrm{\Σ}}{Q}_{\mathrm{syn}(m\left(\mathrm{right}\right),n)})$

其中Nl为非相干累加的次数，其为3至6次。Q_syn(m，n)为累加后的第m个码片位置上，对应于第n个同步码的相关能量。W_syn(n)为第n个同步码的相关峰能量，在计算得到各个同步码的相关峰能量后，计算该相关峰能量的可信度；R_syn(n)为该相关峰的可信度，m(left)与m(right)分别为峰值的左右边码片。如果该相关峰能量的可信度大于门限TH_synE，则认为该相关峰能量有效，否则，在进行最大相关峰能量排序时不考虑此能量，门限TH_synE的取值与具体的外场环境等因素有关，需要在反复试验后确定，TH_synE通常为2.5至5.0。

在步骤4：对各同步码的相关峰能量进行排序，通过取最大值来获得同步码码号n以及同步码位置P_syn(n)。

在步骤5：在同一码组中有4个中导码，计算相应码组的中导码的相关峰能量，确定小区的中导码(MID)码号。

$E_{\mathrm{mid}(l,m,n)}=\underset{i=1}{\overset{144}{\mathrm{\Σ}}}(r_{I_l(m+i)}+{\mathrm{jr}}_{Q_l(m+i)})*\mathrm{conj}\left({\mathrm{MID}}_n\right)$

和

$Q_{\mathrm{mid}(m,n)}=\underset{l=1}{\overset{N_l}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{\mathrm{mid}(l,m,n)}$

W_mid(n)＝Max(Q_mid(m，n))

其中：MID_n为该码组中的第n个中导码。E_{mid(l，m，n)}表示第l帧数据进行处理时得到的在第m个码片位置上，对应于第n个中导码的相关能量。

表示第l帧数据的第m个码片位置上的I、Q两路数据。N_l为非相干累加的次数。Q_mid(m，n)为累加后的第m个码片位置上，对应于第n个中导码的相关能量。W_mid(n)为第n个中导码的相关峰能量。选取W_mid(n)最大的中导码n作为此次搜索得到的小区中导码号，同时可以得到中导码位置P_syn(n)。

在步骤6：计算可信度，对此小区的有效性进行判决。具体的操作为：

计算得到中导码的相关峰能量W_mid(m)，以及同一码组的其他三个中导码的相关峰能量W_mid(n)，计算其可信度R_m和R_P，其操作为：

R_m＝W_mid(m)/Max(W_mid(n))

和

R_P＝P_syn-P_mid-544

判决R_m是否大于门限TH_midE，如果R_m大于判决门限TH_midE，则认为得到的中导码有效；否则该中导码无效。以及R_P是否小于门限TH_err，如果两者都满足门限判决条件，则认为该小区有效，其中TH_midE通常为1.5至3.5；TH_err通常为+/-1chip。

在步骤7：重复步骤3～6，直至搜索到该频点上存在的所有小区。

图2为根据本发明实施例的用于TD-SCDMA系统的小区搜索装置的结构图，该装置包括：导频位置初始搜索单元241，同步码搜索单元242，排序单元243，中导码搜索单元2441—244N，门限判决单元2451—245N，搜索信息输出单元246，次小区搜索预处理单元247。

天线信号经过射频通道21、成形滤波单元22以及下变频单元23处理后，得到基带信号，输入搜索器24。搜索器处理后得到小区扰码号，5ms子帧帧头位置等信息，输出给多帧同步单元25等后继处理单元。导频位置初始搜索单元241处理后得到导频的大概位置，其获得的位置信息输出到同步码搜索单元242，从而得到各个同步码的相关峰能量。排序单元243对这些相关峰能量进行排序，得到的前N个同步码信息输出到中导码搜索单元2441—244N，其用于计算中导码相关峰能量，并计算其可信度以及中导码与同步码之间的位置间隔与544码片的差。门限判决单元2451—245N与中导码搜索单元2441—244N依次连接，分别使可信度和差值与门限TH_midE和TH_err进行比较，如果满足门限，则判断小区有效，共同完成一次搜索过程。次小区搜索预处理单元247将去除数据中由主小区产生的码片干扰，以进行次小区搜索。最后，得到的小区信息将通过搜索信息输出单元246输出到多帧同步单元25。

本方法能用在用户终端、扫频仪等接收设备中，有效的克服复杂环境下噪声带来的干扰，在提高搜索灵敏度的同时降低搜索器的虚报概率。

如上所述，仅为本发明的实施例，其中所描述的装置和方法都只是用作举例，非因此而局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容的等效变化，均包含于本发明的权利范围内。

Claims (7)

1.一种用于TD-SCDMA系统的小区搜索方法，包括：

步骤(1)接收基带信号，获得各个采样相位对应的I/Q两路正交数据序列；

步骤(2)收满多帧数据，进行下行导频位置的初始搜索；

步骤(3)计算同步码的相关峰能量；

步骤(4)对同步码的最大相关峰进行排序，确定小区的同步码码号；

步骤(5)计算相应码组的中导码的相关峰能量，确定小区的中导码码号，对各个采样相位的能量进行后端的非相干累加，获得各个采样相位能量累加结果，以此来得到相关峰能量；

步骤(6)计算中导码的可信度，如果该小区满足所设定的门限，则认为此次搜索的小区有效；

步骤(7)重复步骤(3)至(6)，搜索同频次小区，直至搜索到该频点上存在的所有小区；

步骤(8)：输出所述获得的各个小区的帧头位置信息以及小区扰码号。

2.如权利要求1所述的小区搜索方法，其特征在于：所述的非相干累加的累加次数为3至6次。

3.如权利要求1所述的小区搜索方法，其特征在于：在计算得到各个同步码的相关峰能量后，计算该相关峰能量的可信度；

如果该相关峰能量的可信度大于门限TH_synE，则认为该相关峰能量有效，否则，在进行最大相关峰能量排序时不考虑此能量。

4.根权利要求1所述的小区搜索方法，其特征在于：所述步骤(6)包括：

根据中导码的相关峰能量计算得到该小区的可信度：

用R_m来表征该小区的可信度，如果R_m大于判决门限TH_midE，则认为得到的中导码有效；否则该中导码无效。

5.如权利要求4所述的小区搜索方法，其特征在于：

如果搜索后得到的中导码与同步码之间的位置间隔与544码片的差小于TH_err，则认为该小区有效；否则该小区无效。

6.一种用于TD-SCDMA系统的小区搜索装置，其特征在于包括：

导频位置初始搜索单元(241)，用于获得导频的大概位置，其获得的位置信息输出到同步码搜索单元(242)；

同步码搜索单元(242)，用于获得各个同步码的相关峰能量；

排序单元(243)，用于对同步码搜索单元(242)输出的相关峰能量进行排序，得到的前N个同步码信息输出到中导码搜索单元(2441—244N)；

中导码搜索单元(2441—244N)，用于计算中导码相关峰能量，并计算其可信度以及中导码与同步码之间的位置间隔与544码片的差；

门限判决单元(2451—245N)，与中导码搜索单元(2441—244N)依次连接，分别使可信度和差值与门限TH_midE和TH_err进行比较，如果满足门限，则判断小区有效；

次小区搜索预处理单元(247)，将去除数据中由主小区产生的码片干扰，以进行次小区搜索；

搜索信息输出单元(246)，将获得的小区信息输出。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：

小区信息是指小区的帧头位置信息以及小区扰码号。

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