CN101103556A - 无线通讯系统中收发器的同步系统与同步化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法与系统。该接收器接收数个来自该发射器的讯号。根据该方法，该接收器侦测该被接收的讯号内的一频率丛发。接着该被侦测到的频率丛发以被接收到的讯号内的一同步化丛发为基础而被验证。最后，在被接收到的讯号内的频率与时序信息会被取得以便和该发射器同步化。该频率与时序信息以该被验证的频率丛发为基础而被取得。

Description

无线通讯系统中收发器的同步系统与同步化方法

技术领域

本发明与在一通讯系统中同步化的领域有关，以及更特别地，与在一GSM通讯系统中用以同步化一发射器与一接收器的方法与系统有关。

背景技术

全球移动通讯系统(Global System for Mobile communications，GSM)是被广为使用的电讯标准。根据GSM标准，发射器在特定的时点传送调变的讯号，而接收器为了与发射器通讯，会解译一被接收的讯号以便与发射器建立时序(timing)与频率(frequency)同步化。举例来说，当使用者打开手机以便与基地台通讯时，移动电话上的接收器必须与基地台的发射器进行时序与频率同步化。GSM系统定义2个频道来进行此项工作：一为频率控制频道(FCCH)，用以识别被接收的讯号的频率，另一为同步化频道(SCH)，用以协助识别系统时序。FCCH广播一频率丛发(frequency burst，FB)，而SCH广播同步化丛发(SB)。接收器侦测FB以便与发射器进行频率同步化，而接收器侦测SB以便与发射器进行时序同步化。

FB为148个零的形式，取样频率为271kHz，根据高斯最小移键(Gaussian minimum shift keying，GMSK)方法进行调变，FB以射频(RF)载波进行传送，因此所传送的为纯正弦波，其频率等于载波频率偏移1/4的取样频率，也就是67.7kHz。换句话说，经过基频转换后，在接收器所看到的FCCH像是频率67.7kHz的复合正弦波。

然而，所接收到的FCCH可能会因为一或多种效应而偏离67.7kHz，在发射器与接收器之间可能会因为一些瑕疵或变异而有频率偏移(frequency offset)，环境中可能因为发射器或接收器的移动而有都卜勒效应(Doppler effect)，或有其它干扰而造成接收到的RF载波有频率偏移，这也会造成基频讯号的频率偏移，偏移量通常未知，使得侦测FCCH或FB变得复杂。

在接收到的讯号中侦测FB的某一方法中，接收到的讯号会被以67.7kHz去旋转(derotated)by 67.7kHz然后通过低通滤波器，去旋转是修正偏移频率的一种流程，接着计算滤波器的输出功率与输入功率的比例，如果它大于一特定临限(threshold临限)，表示侦测到在接收讯号中的FB。

有些侦测FB的方法利用接收讯号与67.7kHz的参考正弦波之间的交叉相关性(cross correlation)来计算，如果相关性大于一预先设定的临限，则可侦测到FB。在某一方法中，一包含148个样本的区块会被选出并切割为数个较小的区块，使得接收讯号和参考讯号在每一区块的相位偏移不会大于180°。接着接收讯号和参考讯号会在每一区块各别进行关联，而相关性数值以非同调地(non-coherently)加入，而增加此一非同调性会造成效能的衰减。替代地，接收讯号可用数个参考讯号加以关联，而其频率则在所预期的范围内。然而这个方法在遇到高频偏移时，运算会变得复杂。另一些侦测FB的方法采用自相关性(autocorrelation)的方法，像是计算接收讯号中实数分量与虚数分量之间的复杂自相关性与相关性。这个方法通常在没有较大频率偏移情况下会比较不准确。

上述传统方法都有一或多种限制，某些方法对频率偏移较为敏感，因此这些方法仅描述用以同步化的FB侦测方式。然而，这些同步化流程牵涉到侦测FB与SB。传统方法在下一个阶段才侦测SB，因此要花2个步骤进行同步化。在第一个阶段中，被侦测到的FB用来进行接收器与发射器的频率同步化，在下一个阶段，被侦测到的SB用来进行接收器与发射器的时序同步化。本方法的第一阶段确定在对SB译码前，接收讯号的频率偏移已经被修正，然而，如果用2段式的方法，同步化的过程会花较长的时间。此外，也有侦测到假的FB的情况，如果发生这种情况的话，达到同步化的时间还会更长。

因此，有需要找出一种方法可降低同步化所需时间。该方法也应确定侦测到假的FB的情况已经降至最低，另外，该方法即使在较大的频率偏移情形下，也可提供同步化的功能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法与系统。

本发明的另一目的是提供一种用以同时达到频率与时序同步化的方法与系统。

本发明的另一目的是提供一种在短时间内同时达到频率与时序同步化的方法与系统。

而本发明的另一个目的是提供一种用以在一具有较大频率偏移的通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法与系统。

本发明的又一个目的是提供一种用以在一具有较低的运算复杂性的通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法与系统。

本发明的又一个目的是提供一种用以在通讯系统中降低侦测到假的频率丛发并同步化一发射器与一接收器的方法与系统。

上述的目的可通过本发明的以下几个实施例达成，在本发明的一实施例中，提供在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法，其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该方法包含于该接收器侦测该频率丛发，根据该同步化丛发验证该被侦测到的频率丛发，以及根据该被验证的频率丛发为基础取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。

在本发明的另一实施例中，于一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法包含于该接收器侦测该频率丛发，根据该被侦测到的频率丛发估计一同步化丛发的位置，通过关联该被估计的同步化丛发与一预先决定的讯号以验证该同步化丛发，根据对该同步化丛发的验证来验证该频率丛发，最后，根据该被验证的频率丛发与该被验证的同步化丛发取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。

在本发明的另一实施例中，提供在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的系统，该系统包含侦测装置，用以于该接收器侦测该频率丛发，验证装置，用以根据该同步化丛发验证该被侦测到的频率丛发；以及取得装置，以该被验证的频率丛发为基础取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。

本发明的系统与方法具有的优势在于接收器可同时获得接收讯号所承载的频率与时序信息。在本发明的示范实施例中，达到频率与时序同步化的最大时间大约是个别使用FB侦测、频率修正与SB侦测的一半时间。SB样本的去旋转也可以在数字领域中完成，这样就省除了在验证FB前需要调整系统时序或时脉的问题。

附图说明

本发明的较佳实施例将通过附属的图表加以说明，同时也并非用来限制本发明的范围，而其中类似的标号代表类似的元件，其中：

图1为根据本发明的一实施例所示的通讯系统的接收器的方块图；

图2为根据本发明的一实施例，用以同步化发射器与接收器的方法；

图3描述接收讯号的同相(I)分量与正交(Q)分量；

图4所示的流程图描述根据本发明的一示范实施例以侦测一频率丛发的步骤；

图5所示的流程图描述根据本发明的一示范实施例用以识别被侦测到的频率丛发的位置的步骤；

图6所示的流程图描述根据本发明的一实施例用以验证频率丛发的步骤；

图7所示为根据本发明的一实施例用以同步化的系统的必要元件。

图中符号说明

图1

100  接收器

102  天线

104  放大器

106  频率处理器

108  系统

110  其它装置

112  控制电路

114  I/O装置

116  内存/储存

118  通讯总线

120  通讯总线

122  通讯总线

图2

开始

202  于接收器侦测到频率丛发(FB)

204  被侦测到的频率丛发以同步化丛发(SB)加以验证

206  取得频率与时序信息，用来进行同步化。

结束

图3

302    I分量

304    Q分量

图4

开始

402  n＝0

404  一组样本被储存为z(n+k)，其中k由k＝0到k＝147不等

406  计算z(n)的自相关性R(n)

408  z(n)的总讯号功率

410  计算Q(n)

412  比较被正规化的自相关性Q(n)与一预先决定的临限T1

是->414  Q(n)大于或等于T₁，则侦测到FB

否->416  将n加1，以处理下一个样本

结束

图5

开始

502  Q(n)储存为Q_max；n_max＝n；m＝n+1

504  计算第m个窗格的一正规化自相关性Q(m)

506  比较Q(m)是否大于或等于Q_max

是->508  将Q(m)的数值储存为Q_max，而m储存为n_max

否->510  比较m是否大于或等于一数值(n+p)

是->512  将m(也就是n_max)标示为FB的确切位置

否->514  m增加1

结束

图6

602  决定被侦测到的FB的频率

604  使用被侦测到的FB的频率对被估计的SB去旋转

606  相关性S_max一开始被设为零，SB的相关性由r₀-11开始

608  计算被去旋转的SB的第r个窗格与一预先决定的讯号之间的交叉相关性S(r)

610  比较S(r)是否大于或等于S_max

是-＞612  S(r)的数值被储存为S_max，而r储存为r_max

否-＞614  r是否大于或等于r₀+11

否-＞616  r＝r+1

是-＞618  等化和译码被估计的SB；储存FB的频率

620  CRC检查是否正确？

是-＞622  建立时序与频率同步化

否-＞624  侦测新的FB

图7

701  区块

702  储存装置

704  延迟元件

706  乘法器

707  加总元件

708  储存装置

710  比较器

712  储存缓存器

714  储存缓存器

716  均衡器

717  CE元件

718  译码器

719  CRC区块

720  储存装置

具体实施方式

本发明提供一种用以在一通讯系统，像是GSM系统中同步化一发射器与一接收器的方法、系统与计算机程序产品。

图1所示为一通讯系统中的接收器100的方块图，该通讯系统也包括一发射器(图1未显示)。在本发明的不同实施例中，接收器100包括系统108，适于识别频率与取得时序信息，借助同步化接收器100与发射器。接收器100接收发射器所传送的讯号。在本发明的示范实施例中，例如一GSM系统，接收器100发射器可为一基地台，而接收器100可为一移动装置。

接收器100的天线102接收讯号，放大器104将接收到的讯号放大至预先决定的限制，频率处理器106处理接收到的讯号。在接收到的讯号中有在载波上被调变的基频讯号，在本发明的示范实施例中，调变是以熟悉此技术者所熟知的GMSK方式进行，基频讯号具有2个分量：同相(I)或实数分量，以及正交(phase quadrature，Q)或数个分量。

频率处理器106将解调变讯号的I分量与Q分量数字化，I分量与Q分量的数字化样本会经由系统108处理，以获得同步化所需的频率与时序信息，使得发射器与接收器100得以通讯。接收器100可包括其它装置110，用以进一步处理接收到的讯号。为了简化说明，图1并未特别描述其它装置110。

控制电路112控制接收器100的各个元件的功能，这些元件包括，但不限于：天线102、放大器104、频率处理器106、以及系统108。控制电路112可控制I/O装置114的功能，I/O装置114可包括输入装置，像是按键输入装置，还有输出装置，像是显示装置。按键输入装置是用来通过控制电路112向发射器送出要求，发射器控制电路112接着传送一讯号，由接收器100接收用来同步化。

接收器100也包括内存/储存116，内存/储存116可包括随机存取内存(RAM)和只读存储器(ROM)，内存/储存116可连接至控制单元112，用以储存与执行控制单元112的指令。内存/储存116包括一或更多个用以储存资料的装置，通讯总线118连接控制电路112至天线102、放大器104、频率处理器106、系统108、以及其它装置110。通讯总线120与122分别将控制单元112连接至I/O装置114以及内存/储存116。

图2为根据本发明的一实施例，用以同步化发射器与接收器的方法。根据此方法，在步骤202，于接收器100侦测频率丛发(FB)或比特流，被侦测到的频率丛发在步骤204以同步化丛发(SB)加以验证。在步骤206取得频率与时序信息，用来进行同步化。取得频率的方式是利用同步化丛发所验证过的频率丛发，而取得时序的方式是利用同步化丛发。在步骤202与204，是利用自相关性的概念来侦测与验证FB。

FB是通过接收到的讯号的频率控制频道而广播出去，在基频中，FB为复合的正弦波。图3描述接收到的讯号的同相(I)分量与正交(Q)分量，该接收到的讯号是在图1的发射器与接收器100之间没有频率偏移的情况下的复合正弦波。该复合正弦波由I分量302与Q分量304组成。水平或x轴所示为I分量302与Q分量304的相位(以弧度计)，垂直或y轴所示为I分量302与Q分量304对应相位的数值。

数学上来说，第n个样本的I分量302可表示成：

yi(n)＝cos(ωn)(1)

其中ω为每一样本的频率(以弧度计)。

同样地，第n个样本的Q分量304可表示成：

yq(n)＝sin(ωn)＝cos(ωn-τr/2)  (2)

从等式(1)与(2)，可推得Q分量304为I分量302的延迟版本。在本发明的示范实施例中，I分量302与Q分量304的取样频率为271kHz。在没有频率偏移的情况下，正弦波的频率为取样频率的1/4，也就是67.75kHz。在此，等式(1)的ω等于每一样本π/2的弧度(radian)，而一个样本对应至π/2弧度的相位偏移，在没有频率偏移与噪声的情况下，等式(1)与(2)之间的关系为：

yi(n)＝yq(n+1)    (3)

因此，延迟了一个样本的I分量302，可能与Q分量304高度相关。

同样地，Q分量304为I分量302在经过每2个样本后会重复，只不过多了负号，在没有频率偏移与噪声的情况下：

yi(n＝-cos(ωn+π)＝-yi(n+2)  (4)

因此，I分量302与其本身延迟了2个样本后的I分量具有高度相关性，只不过振幅为负的，而I分量302与其本身偏移了4个样本后的I分量具有高度相关性。

同样地，Q分量304与其本身延迟了2个样本后的Q分量具有高度相关性，只不过振幅为负的，而Q分量304与其本身偏移了4个样本后的Q分量具有高度相关性。

yq(n)＝-sin(ωn+π)＝-yq(n+2)  (5)

等式(3)、(4)与(5)可达到以下的相关性，I分量302与Q分量304之间偏移一个样本的相关性Riq(1)如以下等式所述：

$R_{\mathrm{iq}}\left(1\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\left(n\right)y_q(n+1)---\left(6\right)$

I分量302与I分量302偏移2个样本之间的相关性Rii(2)如以下等式所述：

$R_{\mathrm{ii}}\left(2\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\left(n\right)y_i(n+2)---\left(7\right)$

Q分量304与Q分量304偏移2个样本之间的相关性Rqq(2)如以下等式所述：

$R_{\mathrm{qq}}\left(2\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_q\left(n\right)y_q(n+2)---\left(8\right)$

由等式(6)、(7)与(8)所代表的相关性在接收到的讯号为复合正弦波时可具有高数值，在基频中，FB为复合正弦波，而复合正弦波的高相关性可用来分辨FB与其它讯号。然而，在有频率偏移的情况下，最高自相关性的数值会降低。一般来说，接收到的讯号的第n个样本可表示为：

z(n)＝ys(n)+w(n)    (9)

其中ys(n)为复合正弦波样本，其包括I分量302与Q分量304，而w(n)为接收到的讯号的加成性自色高斯噪声(AWGN)分量，同样地，

z(n+k)＝ys(n+k)+w(n+k)(10)

其中z(n+k)代表接收到的讯号的第n个样本偏移k次，k为整数，如果k为正整数，则表示接收到的讯号延迟了k个样本。

以上的等式(6)、(7)与(8)在有频率偏移的情况下会有修正，这是因为偏移一个样本不再对应τr/2个弧度，频率偏移的效应降低相关性的大小。

回到图2，在步骤202，于接收器100侦测FB包括计算接收到的讯号的一组样本的正规化相关性。如果该正规化自相关性大于或等于一预先决定的临限，则表示侦测到FB，以下将详细描述。不过，如果正规化自相关性低于一预先决定的临限，则没有侦测到FB，并且对下一组样本计算正规化自相关性。上述的方法会持续到侦测到FB为止。图4的流程图为根据本发明的实施例，用来详细叙述本发明的方法。

在图4的步骤402，一开始指数n被设为n＝0，在步骤404，接收到的讯号z(n)的一组样本被储存为z(n+k)，其中k由k＝0到k＝147不等，换句话说，z(n)以大小为148的滑动窗格(sliding window)进行储存，其为FB的总位数。在步骤406，计算z(n)的自相关性R(n)。在一实施例中，R(n)为148个样本的自相关性。148个样本的平均会使得R(n)几乎与接收到的讯号的AWGN分量互不相关。自相关性R(n)可包含z(n)的同相分量的自相关性、z(n)的正交分量的自相关性、z(n)的同相分量与正交分量之间的自相关性，以及它们的组合。举例来说，自相关性R(n)可包含z(n)的同相分量的自相关性、z(n)的正交分量的自相关性、z(n)的同相分量与正交分量之间的自相关性。因此，个别使用等式(6)、(7)与(8)或其组合可以计算出R(n)，如以下的等式所示：

R＝Riq(1)-Rii(2)-Rqq(2)  (11)

在步骤408，z(n)的总讯号功率以下式计算：

Pz(n)＝S(n)+W(n)  (12)

其中S(n)为ys(n)的功率，而W(n)为w(n)的功率，如等式(9)所示。

自相关性R(n)在步骤410被正规化，被正规化的自相关性为利用以下等式所计算出来的比率：

Q(n)＝|R(n)|2/(S(n)+W(n))2  (13)

在步骤412，被正规化的自相关性Q(n)与一预先决定的临限T₁比较。在本发明的一示范实施例中，预先决定的临限T₁在接收到的讯号没有AWGN分量的情况下可能为0.5，然而Q(n)会随着噪声功率增加而降低。因此，一般会用足够低的临限T₁(＜0.5)，以便侦测低讯噪比(SNR)的讯号。在步骤414，如果Q(n)大于或等于T₁，则侦测到FB。如果Q(n)小于T₁，则没有侦测到FB，接着在步骤416将n加1，以处理下一个样本，并且对步骤404的滑动窗格重复步骤404至412。上述的流程一直会重复到侦测出FB为止。

回到图2，在步骤202，于接收器100侦测FB也包括决定被侦测到的FB的比特流的位置，图5所述为根据本发明的实施例，决定被侦测到的FB的流程。这是通过在n(于图4中决定)的附近寻找一指数n_max，其具有最大的Q(n)来达成。在步骤502，Q(n)储存为Q_max，在步骤504计算第m个窗格的一正规化自相关性Q(m)，其中m在n的附近。在步骤506，比较Q(m)与Q_max，如果Q(m)大于或等于Q_max，则在步骤508，将Q(m)的数值储存为Q_max，而m储存为n_max。因此，在步骤510，m与一数值(n+p)比较，其中p在N/2与N之间。当决定m大于(n+p)时，在步骤512，m(也就是n_max)会被标示为具有自相关性Q_max的被侦测到的FB的确切位置，然而，如果m小于(n+p)，那么在步骤514，m会增加1，然后重复步骤504至510，这个方法会重复进行到找出被侦测到的FB的确切位置为止。

上述的方法可侦测任何周期性的接收到的讯号，像是FB。然而，在上述的侦测方法中也有可能错误地侦测到其它周期性的讯号，为了去除此类被错误地侦测到的FB，同时降低在低SNR下错误侦测的机会，被侦测到的FB会受到验证。被侦测到的FB可利用同步化丛发(SB)加以验证。验证被侦测到的FB的过程包括根据被侦测到的FB来估计SB，以及验证被估计的SB。发射器定期广播SB还有FB。在一GSM系统中，SB携带的信息是采用编码位的形式，其与系统时序和发射器身分，以及一串64位的训练序列(training sequence)有关。训练序列携带接收器100在解调变发射器所传送的信息时所需的信息，如图1所示，SB以其位置为基础而加以估计。

SB的位置可利用FB的位置来估计，而FB的位置是由图5所述的方法所决定。被侦测到的FB的位置用来识别被侦测到的FB的讯框(frame)。对应SB的被估计位置的位与FB的位置隔了一个讯框的距离，因此，这些位会经由相关性与已知的训练序列加以识别，从而产生SB的估计。在图6中所述为验证被估计的SB的示范方法。

图6所示的流程图描述根据本发明的一实施例用以验证频率丛发的步骤。在步骤602，对被侦测到的FB执行快速傅立叶转换(根据图4与图5)，以决定被侦测到的FB的频率。在另一实施例中，执行一个128-point FFT以决定被侦测到的FB的频率。要注意的是，通过执行FFT，比如128-point FFT，来决定被侦测到的FB的频率，应为已知技术。接着在步骤604，使用被侦测到的FB的频率对被估计的SB去旋转。去旋转(Derotation)是用来消除可能存在的GMSK调变与频率偏移的效应。去旋转可利用现有技术加以实施。

与已知训练序列的交叉相关性(cross-correlation)是用来取得SB的确切位置。通过适当尺寸的窗格计算复合的相关性，具有最大相关性的位置即视为SB的确切位置。在步骤606，相关性S_max一开始被设为零，SB的相关性由r₀-11开始，r₀是被估计的SB训练序列开始的位置，在一示范的实施例中，r₀的位置是由r₀＝n_max+1292位来决定，其中n_max是被侦测到的FB的位置。在步骤608，计算被去旋转的SB的第r个窗格与一预先决定的讯号之间的交叉相关性S(r)。计算相关性S(r)的方式与计算自相关性R(n)的方式类似，在本发明的一实施例中，SB的训练序列所用的64位是与预先决定的讯号在一大小为64的窗格上，而窗格滑动了一个长度，比如说23个样本，用以计算交互相关性。

在本发明的一示范实施例中，预先决定的讯号为事先已知的64位训练序列。S(r)的最大值位置以下列步骤取得：在步骤610，比较S(r)与S_max，当S(r)大于或等于S_max，在步骤612，S(r)的数值被储存为S_max，而r储存为r_max。因此，在步骤614，r与r₀+11比较。如果r大于或等于r₀+11(也就是当上述所有23个样本都已考虑在内)，则被估计的SB会在步骤618至622进一步进行验证。换句话说，被估计的SB被验证与该预先决定的讯号的相关性为最大。验证了SB意味着FB也获得验证，因为SB是以对应被估计的FB的被估计的频率与位置进行验证。然而，如果r小于r₀+11，在步骤616，r会增加1，然后重复步骤608至614。

回到图2，在验证了FB后，在步骤206取得频率与时序信息，用以同步化。取得频率与时序信息包括识别被验证的FB的频率、对被验证的SB等化(equalize)、以及通过对被等化的SB译码以取得对应发射器的时序信息，这是在步骤618中描述。在步骤618，FB的频率信息通过识别先前在步骤602所决定的被验证的FB的频率而取得。此一频率也可用来等化和译码被估计的SB。R_max表示相关性S_max的数值最高的位置，位置r_max表示SB的时序。位置r_max对应SB训练序列的开头的时序。相关性的数值在此点为最大。被验证的SB利用频道估计(channel estimate)加以等化，而频道估计是根据对应至被验证的SB的相关性S(r)，以及邻近的相关性而取得。根据相关性来计算频道估计为已知的技术。在进行等化后，被估计的SB的位，而非训练序列的位，会被译码以取得系统时序与发射器身分。要注意的是，根据被识别的SB来取得系统时序与发射器身分，是已知的技术。

在步骤620，利用循环冗余检查(CRC)检查被估计的SB的被译码位。被估计的SB包括10个CRC位，如果被估计的SB有被正确地译码，CRC会正确地算出10个位。然而，如果位不正确，则被估计的SB不会被验证。如果CRC的结果为正确的，那么在步骤622会建立时序与频率同步化。然而，如果CRC的结果并不正确，那么在步骤624会使用图4与图5所述的流程侦测新的FB。这代表接收到的讯号z(n+k)的下一组样本会被储存，以便侦测与验证新的FB。这个流程会一直重复到验证了FB为止，也就是达到发射器与接收器100之间的同步化为止。

上述的方法可利用图1所述的系统108加以实施。图7所示为根据本发明的一实施例，系统108的必要元件。系统108包括用以于接收器100侦测FB以及根据SB验证被侦测到的FB的设备。要注意的是用以侦测与验证FB的设备可具有类似的结构。图7所示为区块701，其为侦测与验证FB的设备。区块701包括储存装置702，用以储存接收到的讯号的样本组和其它资料。延迟元件704可在来自该接收到的讯号的该样本组的一样本引进一延迟。乘法器706将一样本与其延迟样本相乘，加总元件707将这些根据一预定大小的窗格而被相乘的样本加总，用以计算自相关性。自相关性的数值会被储存于储存装置708。储存装置708也可储存被验证的FB与被验证的SB。储存装置702与708可包括，但不限于，一先进先出(FIFO)储存装置，一后进先出(LIFO)储存装置，以及其它储存装置。比较器710会把自相关性数值拿来与一预先决定的临限比较，比较器710可利用已知技术的任何标准比较器实施。预先决定的临限可储存于储存缓存器712中，另一储存缓存器714则储存对应该自相关性的样本的位置。

系统108进一步包括根据被验证的FB以取得频率与时序信息，以便与发射器同步化的设备。用以取得频率与时序信息可包括一均衡器716，用以等化该被验证的SB，一频道估计(CE)区块517，用以提供频道估计给均衡器716，还有译码器718，用以对被等化的SB译码，以取得对应发射器的时序信息。另外，还可能有CRC区块719，用以检查SB的被译码位的正确性，以及一储存装置720，用以储存被验证的FB的频率以及被译码的SB的时序信息。在不同的实施例中，均衡器716可为一非适应性或适应性的等化电路。

每一个系统元件，像是比较器710、均衡器716、CE区块717、译码器、以及CRC区块719，可以利用集成电路，像是场可程序化门阵列、以及特定应用集成电路等加以实施。储存装置可利用FIFO加以实施。

本发明的系统与方法具有的优势在于接收器100可同时获得接收到的讯号所承载的频率与时序信息。在本发明的示范实施例中，达到频率与时序同步化的最大时间大约是55ms，约为个别使用FB侦测、频率修正与SB侦测的一半时间。SB样本的去旋转也可以在数字领域中完成，这样就省除了在验证FB前需要调整系统时序或时脉的问题。

本发明的方法使用一或更多个由等式(6)、(7)、(8)、以及(11)所提供的相关性。在本发明的一实施例中，视运算复杂性，可分别采用等式(6)、(7)、(8)的不同组合来计算。在本发明的一实施例中，使用等式(11)以决定相关性，能够提供比个别使用等式(6)、(7)、(8)要好的结果，这是因为使用等式(11)可使得噪声更为平均，比个别使用等式(6)、(7)、(8)要好。

在本发明的一实施例中，本方法在无噪声下可侦测的频率范围可在ω±ω/4Hz之间，在本发明的一示范实施例中，被侦测到的频率可能在67.75±16.8kHz之间。

在本发明的一实施例中，侦测流程可在频率偏移被降至一预先决定的限制后开始，在此情况下，要侦测的频率范围可能会大于ω±ω/4Hz，这可能会发生在装置能够于不同技术中运作的情形，在本发明的一示范实施例中，当装置于与GSM同步的不同射频技术中运作时，被侦测到的频率范围就可能会大于ω±ω/4Hz。

本发明所揭示的方法可利用简单的硬件元件来达成，在本发明的一实施例中，该硬件可为支持多种技术的装置的一部分，以硬件实施可以让本发明的方法以个别的算法执行，如此可协助装置在其它非GSM技术的环境中运作时，识别出GSM的系统。

本发明可以用软件实施，任何合适的程序语言或其它工具，像是各种JAVA语言、C语言(例如C++和C#)或其它程序语言，都可根据特定应用的需求而加以使用。

本发明所描述的系统或其任何元件，可以用运算系统的形式加以具体化，运算系统的典型范例包括程序化的微处理器、微控制器、周边集成电路元件，以及其它装置或者能够执行本发明的方法的各项步骤的装置的设置。

运算系统包含一处理系统、一输入装置、一显示单元以及一通讯接口。处理系统包含一微处理器，微处理器连接至通讯总线，运算系统也包括一内存，内存可包括随机存取内存(RAM)和只读存储器(ROM)。运算系统进一步可包含储存装置，其为FIFO、LIFO或其它储存装置。储存装置也可包括其它可加载程序或其它指令于运算系统中的装置。

运算系统执行储存在一或更多个储存元件中的指令集，以便处理输入资料，储存元件可以保存资料或其它所需信息，可以为信息来源的形式或处理系统中的物理内存元件。

指令集中可包括多种命令，用以指示处理系统执行特定的任务，像是组成本发明的方法的步骤，指令集可为软件程序的形式，软件可采用各种格式，像是系统软件或应用软件。此外，软件可以是独立程序、具有较大程序的程序模块或一程序模块的一部份的组合。软件也可包括对象导向程序型态的模块化程序。处理装置可因应使用者命令、或先前处理结果、或另一处理装置的要求而处理输入资料。

尽管在此已经提出数个较佳实施例，并已详细说明，但应可了解的是，这些较佳实施例的变化与修正，皆包含于本发明的范畴内。因此，本发明的范围应以权利要求书的范围与其等效功能加以界定。

Claims (17)

1.一种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法，其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该些讯号包括一频率丛发与一同步化丛发，其特征在于，包含以下的步骤：

a.于该接收器侦测该频率丛发；

b.根据该同步化丛发验证该被侦测到的频率丛发；以及

c.以该被验证的频率丛发为基础取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该接收器侦测该频率丛发的步骤中包含以下的步骤：

a.于该接收器计算一被接收的讯号的一组样本的一正规化相关性；

如果该正规化相关性大于一预先决定的临限，

b.侦测该频率丛发；

否则

c.对下一组样本重复a到b的步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该正规化相关性包含该组样本的同相分量的一正规化自相关性。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该正规化相关性包含该组样本的正交分量的一正规化自相关性。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该正规化相关性包含一介于该组样本的该些同相分量与该些正交分量的正规化自相关性。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该正规化相关性包含该组样本的同相分量的一正规化自相关性、该组样本的正交分量的一正规化自相关性、以及介于该组样本的该些同相分量与该些正交分量的正规化自相关性的一组合。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该接收器侦测该频率丛发的步骤中更包含以下的步骤：决定该被侦测到的频率丛发在该被接收的讯号中的位置。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据一同步化丛发验证该被侦测到的频率丛发的步骤中包含以下的步骤：

a.在该发射器所接收到的该数个讯号中估计一同步化丛发，该估计以在被接收到的讯号中被侦测到的频率丛发为基础；以及

b.验证该被估计的同步化丛发。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，验证该被估计的同步化丛发的步骤中包含以下的步骤：

a.决定被侦测到的频率丛发的频率；

b.利用被侦测到的频率丛发的频率对该被估计的同步化丛发去旋转；

c.通过计算被去旋转的同步化丛发与一预先决定的讯号的相关性，以找出该被估计的同步化丛发的精确位置；

d.根据译码与循环冗余检查对该被估计的同步化丛发执行一检查；

如果该检查为正确的

e.验证该被估计的同步化丛发；

否则

f.于接收器侦测一新的频率丛发；以及

g.重复a到g的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，决定被侦测到的频率丛发的频率的步骤中包含对该被侦测到的频率丛发执行一快速傅立叶转换。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该被估计的同步化丛发被验证与该预先决定的讯号的相关性为最大。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，取得频率与时序信息的步骤中包含以下的步骤：

a.识别该被验证的频率丛发的频率；

b.将该被验证的同步化丛发等化；以及

c.通过对被等化的同步化丛发译码以取得对应该发射器的时序信息。

13.一种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的方法，其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该些讯号包括一频率丛发与一同步化丛发，其特征在于，包含以下的步骤：

a.于该接收器侦测该频率丛发

b.从该数个讯号中估计该同步化丛发，该估计根据该被侦测到的频率丛发；

c.通过关联该被估计的同步化丛发与一预先决定的讯号以验证该同步化丛发；

d.根据对该同步化丛发的验证来验证该频率丛发；以及

e.根据该被验证的频率丛发与该被验证的同步化丛发取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，估计该同步化丛发的步骤是根据在该被接收到的讯号中该被侦测到的频率丛发的位置。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，通过关联该被估计的同步化丛发与一预先决定的讯号以验证该被估计的同步化丛发的步骤中包含以下的步骤：

a.利用被侦测到的频率丛发的频率对该被估计的同步化丛发去旋转；以及

b.关联该被去旋转的同步化丛发与一预先决定的讯号。

16.一种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的系统，其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该些讯号包括一频率丛发与一同步化丛发，其特征在于，该系统包含：

a.侦测设备，用以于该接收器侦测该频率丛发

b.验证设备，用以根据该同步化丛发验证该被侦测到的频率丛发；以及

c.取得设备，以该被验证的频率丛发为基础取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。

17.一种用以在一通讯系统中同步化一发射器与一接收器的计算机程序产品，其中该接收器接收数个来自该发射器的讯号，该些讯号包括一频率丛发与一同步化丛发，该系统包含一计算机可读媒体，其特征在于，包含：

a.侦测计算机指令，用以于该接收器侦测该频率丛发

b.验证计算机指令，用以根据该同步化丛发验证该被侦测到的频率丛发；以及

c.取得计算机指令，以该被验证的频率丛发为基础取得频率与时序信息以便和该发射器同步化。

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