CN100593931C - 无线通信系统中的帧同步与扰码识别及其方法 - Google Patents

无线通信系统中的帧同步与扰码识别及其方法 Download PDF

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Abstract

一种移动无线通信设备及其方法，包括接收信号(710)，存储一部分接收信号(730)，通过确定存储的部分信号的时隙边界信息(720)识别所有可能的导频信号，基于时隙边界信息，通过将存储的部分信号和扰码进行相关运算，确定存储的部分信号的帧边界信息和/或扰码信息(760)。在其他一些实施例中，以实时方式进行搜索，而不存储信号。

Description

无线通信系统中的帧同步与扰码识别及其方法
技术领域
本公开主要涉及无线通信，特别是如第三代通用移动电信系统(UMTS)通信系统中的码分多址(CDMA)通信系统中的帧同步和扰码确定，包括移动通信设备及其方法。
背景技术
在3G UMTS通信系统中，移动台(或用户设备)需要大量时间从邻区列表信息中搜索邻区导频信号，邻区列表信息由网络基站在系统信息广播或类似消息中提供。
目前，当搜索邻区导频信号时，UMTS帧同步和扰码识别过程在不同的信号处理阶段进行，这通常需要射频(RF)接收机的工作来扩展时间周期，包括待机期间的工作，这会导致为数不少的电池消耗。
在信号处理阶段1，确定接收到的邻区信号的基本同步信道(PSCH)的时隙边界。接着，在处理阶段2，通过将第二同步信道(SSCH)的几个时隙和16个第二同步码(SSC)中的每一个进行相关运算来进行帧同步，从而允许帧边界确定和码组(Group Code)识别，并可由此确定相应的扰码组。理论上，若假设没有噪声或衰落，帧同步需要在至少三个时隙上进行相关运算，但在实践中，相关运算可能在15个或更多的时隙上进行。必须对每个在处理阶段1识别的时隙边界进行帧同步。在处理阶段3，基于在阶段2识别的扰码，进行基站选择。
现有的帧同步过程会产生很多错误结果，且检测概率低，部分原因是SSCH信道信号弱。同时，由于SSCH信道可只在每时隙256个码片(chips)上相关，因此，通常需要在多个时隙上进行相关运算，从而延长了RF接收机必须工作的时间。所以，现有的帧同步过程相对低效，特别是在待机工作模式，此时，RF接收机需要停止工作。
仔细考虑随后的详细说明和下述附图，本领域的普通技术人员会更加明白本公开的各个方面、特征和优点。
附图说明
图1为示例通信系统，包括网络基础结构和用户设备。
图2为示例帧同步过程流程图。
图3说明无线下行链路物理信道的无线帧与接入时隙定时。
图4为时隙边界和扰码信息的图解说明。
图5为无线RF接收机和信号处理电路的部分图解框图。
图6为信号搜索器的部分图解框图。
图7为可供替换的帧同步过程流程图。
具体实施方式
本公开主要涉及用于工作于扩频通信系统中的移动无线通信设备的帧同步与扰码识别方法，该方法可用于如在CDMA通信网络中通信的移动用户设备。
图1说明了一种无线通信系统100，包括CDMA蜂窝通信网络，例如第三代(3G)通用无线电信系统(UMTS)通信系统。该网络一般包括多个具有相应重叠蜂窝区域的基站收发器110，用于支持网络中移动无线通信用户设备，或用户设备(UE)120间的通信。该通信网络还包括本领域普通技术人员已知的其他网络基础设施，如图1中方框130所示。
图1中，通信网络中的移动用户设备，如UE 120，从每个相邻基站收发器110接收导频与同步信道信息。每个基站具有唯一的导频信号，该导频信号可通过其扰码，如长扰码，与其他导频信号区分。通常，用户设备必须识别相邻基站的导频信号，用户设备用这些导频信号标识网络的存在，进行系统捕获，同步、寻呼与业务信道的解调，和切换。
本公开主要涉及确定帧边界信息和/或识别与特定小区关联的长扰码的方法。下面将更深入地讨论本公开的这些和其他方面。
如本领域的普通技术人员通常所知，基于扩频的用户设备，如UMTS UE，通常能够生成扰码信息，或在其上存储扰码信息，用于帧同步。例如，该扰码信息对应于与相应相邻小区关联的长扰码。在UMTS网络中，由广播信道(BCH)的系统信息块(SIB)中提供的列表向用户设备提供相邻小区信息。
在一些网络中，运营商可选地提供服务小区与相邻小区公共导频信道(CPICH)间的参考时间差(RTD)信息。该信息可在如UMTS通信网络中的广播信道的系统信息块中提供。该(RTD)信息可用于延长用户设备的电池寿命。从而，在帧同步期间，用户设备通常可以知道，也可以不知道帧定时信息。
图2为用户设备进行相邻小区帧同步的示例处理流程图。图2中，在方框210，用户设备从相邻基站接收信号。图3说明下行链路物理信道的示例无线帧定时和示例接入时隙定时，该信息由示例UMTS网络基站发送。UMTS信号具有10ms的帧结构。每一帧包含15个时隙，如图3中时隙0～时隙14所示。示例UMTS信号包括基本同步信道(PSCH)，第二同步信道(SSCH)，公共导频信道(CPICH)和专用信道(DCH)，所有这些信道都在图3中图解示出。
图2中，在方框220，用户设备确定接收信号的时隙边界信息。时隙边界信息通常包括至少一个时隙边界标识，更通常地是标识多个时隙边界。时隙边界信息实质上就是定时信息。每个相邻小区通常具有对应的时隙边界，尽管多径效应可对特定小区产生多个时隙边界。由于对应的信号强度低于指定的门限值，其他小区的时隙边界信息可不存在。在一种工作模式中，可通过例如传统的信号处理阶段1，从接收的相邻小区信号的基本同步信道(PSCH)中确定时隙边界信息。
图4说明在信号处理阶段1中识别的时隙边界。为每个时隙至少标识出一个，通常是多个时隙边界。图4中，每个时隙的时隙边界组标识为410，420，...等，分别对应于时隙1..时隙14。通常，对应于时隙边界的信号幅度变化，取决于信号强度，只有那些幅度高于指定门限的时隙边界才被考虑用于帧边界和/或扰码确定。图4中，每一时隙边界通常对应于相邻小区，并具有相应的时间偏移，该时间偏移基于它在时间轴上的位置。
图5为移动通信设备RF接收机和信号处理电路500的部分图解框图，一般包括向搜索器520和基带处理器530提供基带信号的射频下变频电路510。下变频电路通过滤波与模数转换电路连接至天线540，这通常已知，但并没有示出。图6为示例搜索器电路600的图解框图，一般包括阶段1搜索器610，用于执行上述信号处理阶段1的功能。
图2中，在方框230，基于在方框220确定的时隙边界信息，通过信号和扰码信息的相关运算，可确定帧边界信息和/或特定扰码。特定扰码例如为与特定对应小区关联的扰码。
进行相关处理需要在对信号与扰码进行相关运算前，基于时隙边界信息，对齐扰码信息与接收信号。更特别的是，时隙边界信息包括用于相关处理的时间偏移信息，该时间偏移信息用于对齐扰码和接收信号或部分接收信号，如下面的详细描述。对于每个时隙边界，在可能的多个帧边界的每一个处，执行接收信号和扰码间的相关运算。
图4为示例相关处理的图解说明。对于每个时隙边界，相邻小区扰码，码字1-N中的每一个都在几个可能的帧边界的每一个处对齐接收信号，并与接收信号进行相关运算，以确定所需的帧边界信息和/或识别特定扰码。图4中，对于每个时隙边界，都要在15个可能的帧边界中的每一处执行接收信号与扰码的相关运算。在确定扰码前，不必使用或首先确定帧边界信息和/或扰码组信息。相关处理几乎同时生成帧边界信息和特定扰码信息。
图6中，阶段1搜索器向控制器620提供在处理阶段1期间确定的时隙边界信息。如上所述，基于上述阶段1搜索器确定的时隙边界信息，该控制器向相关电路640提供码字发生器630产生的扰码信息，例如长扰码。如上所述，相关电路640通过对接收信号和扰码进行相关运算，确定帧边界信息和/或扰码信息。如同所注意到的，不用帧边界信息或扰码组信息也可识别扰码。
在一个实施例中，扰码信息与连续信号进行相关。尽管其他信号可用于其他实施例，但在示例UMTS实施例中，扰码信息和图3中所示的公共导频信道(CPICH)进行相关。
在一些工作模式中，用户设备存储接收信号的一部分，如公共导频信道(CPICH)部分，然后断开RF接收机，于是，可利用存储的部分信号进行相关运算，而无需持续运行无线接收机。
图6表示了输入缓冲650，用于存储接收信号的一部分，信号被提供至相关电路，以便与扰码进行相关运算。在图5的图示中，一旦缓冲接收并存储部分信号，搜索器就会触动开关将RF接收机断开。图6中，控制器620断开RF接收机电路。
在一些实施例中，在缓冲中存储不足一个完整帧的信息，例如不足图3所示的示例UMTS信号的一个10ms帧。在一个实施例中，在缓冲中存储单个时隙的信息或略微超过帧中单个时隙的信息。在其他一些实施例中，所存储的接收信号的一部分包括用于用户设备搜索导频信号的寻呼指示信息。
图7的帧同步过程流程图700中，在方框710接收信号，在方框720确定阶段1时隙边界信息。在方框730，将接收信号的一部分，如连续的公共导频信道(CPICH)信号，捕获至存储器，以便随后与扰码进行相关运算。在一些实施例中，将不足一个完整帧的信息存储于缓冲中，在另外一些实施例中，将单个时隙的信息存储于缓冲中。时隙边界信息可从存储的部分信号获得，而在另外一些实施例中，处理阶段1期间，时隙边界的确定在存储部分信号之前发生，或在某种程度上与信号存储操作同时发生。
在一些实施例中，存储的部分信号包括用于用户设备的寻呼信息，因此，不需要重新启动接收机来获得寻呼指示信息。
在方框740，在一些实施例中，存储接收到的部分信号后，断开射频电路，从而在相关处理期间降低了与RF接收机工作关联的不必要的功率消耗。如上所述，通过在方框750对存储的部分信号和扰码进行相关运算，确定帧边界信息和/或特定扰码信息，同时，射频电路断开。
当采用上述同步过程时，如果在传统信号处理阶段1期间确定时隙边界信息后，将略微超过单个时隙的信号信息捕获或存储于缓冲中，射频电路接通的时间可从10ms的数量级(传统处理阶段2和阶段3所需)降低至少于1ms，充分地降低了电池的电量消耗。
图7中，在方框760，对于每一次相关运算，只要是确定帧边界和/或扰码信息需要，优选地，就要对相关的信息进行积分。在示例UMTS同步应用中，公共导频信道(CPICH)和扰码的相关运算允许这种积分。
尽管以构成发明者拥有本发明和以使本领域普通技术人员可以制造和使用本发明的方式描述了本公开和目前被认为是本发明的最好模式，应该理解并意识到，这里所公开的示例实施例存在很多等效物，并可对其进行许多修改与变化而不脱离本发明的范围和精神，本发明并不是通过示例实施例，而是通过所附权利要求进行限定的。

Claims (22)

1.一种用于无线通信设备中的帧同步和扰码识别的方法，所述方法包括：
接收信号；
确定信号的时隙边界信息；
基于时隙边界信息，通过对信号和多个扰码进行相关运算，确定信号的帧边界信息，
在确定帧边界信息的同时识别特定扰码。
2.权利要求1所述的方法，基于时隙边界信息，对信号和扰码进行相关运算包括：在进行信号与扰码的相关运算前，基于时隙边界信息，对齐扰码与信号。
3.权利要求2所述的方法，在多个可能的帧边界的每个处对信号和扰码进行相关运算。
4.权利要求1所述的方法，所述信号为连续信号，将所述连续信号和每个扰码进行相关运算。
5.权利要求1所述的方法，所述信号为公共导频信道，将所述公共导频信道和每个扰码进行相关运算。
6.权利要求1所述的方法，
所述时隙边界信息包括时间偏移信息；
基于时间偏移信息，将信号和扰码进行相关运算。
7.权利要求1所述的方法，对于每次相关运算，需使用积分以确定帧边界信息。
8.一种用于无线通信设备中的帧同步和扰码识别的方法，所述方法包括：
接收信号；
存储一部分信号；
确定存储的部分信号的时隙边界信息；
基于时隙边界信息，通过对存储的部分信号和多个扰码进行相关运算，确定存储的部分信号的帧边界信息；
在确定帧边界信息的同时识别特定扰码。
9.权利要求8所述的方法，
确定时隙边界信息包括识别多个时隙边界；
在多个时隙边界的每个边界，将存储的部分信号与多个扰码进行相关运算。
10.权利要求8所述的方法，所述信号由多个帧构成，通过存储不完整帧来存储一部分信号。
11.权利要求8所述的方法，基于时隙边界信息，将信号和扰码进行相关运算包括：在将信号与扰码进行相关运算前，基于时隙边界信息，对齐扰码和信号。
12.权利要求8所述的方法，所述信号为连续信号，将所述连续信号和每个扰码进行相关运算。
13.权利要求8所述的方法，所述信号为公共导频信道，将所述公共导频信道和每个扰码进行相关运算。
14.权利要求8所述的方法，存储所述一部分信号后，断开无线通信设备的无线接收机。
15.权利要求8所述的方法，当存储所述一部分信号时，存储用于无线通信设备的寻呼指示信息。
16.权利要求8所述的方法，通过基于时隙边界信息，将信号和扰码进行相关运算，识别所述特定扰码。
17.一种用于无线通信设备中的帧同步和扰码识别的方法，所述方法包括：
接收信号；
确定信号的至少一个时隙边界；
基于所述至少一个时隙边界，不采用扰码组信息，通过将信号和多个扰码进行相关运算，识别与所述至少一个时隙边界关联的特定扰码。
18.一种用于无线通信设备中的时隙边界确定和扰码识别的方法，该方法包括：
接收信号；
确定信号的至少一个时隙边界；
基于所述至少一个时隙边界，不采用帧边界信息，通过将信号和多个扰码进行相关运算，识别与所述至少一个时隙边界关联的特定扰码。
19.权利要求18所述的方法，在识别特定扰码的同时确定帧边界信息。
20.权利要求18所述的方法，对于每次相关运算，需使用积分以识别特定扰码。
21.权利要求18所述的方法，
存储一部分接收信号；
基于至少一个时隙边界，不采用帧边界信息，通过将存储的部分信号和多个扰码进行相关运算，识别特定扰码。
22.权利要求21所述的方法，存储所述一部分信号后断开无线通信设备的无线接收机。
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