CN101106419B - Td-scdma中检测广播信息的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TD-SCDMA中检测广播信息的方法和装置，旨在减小对小区搜索时间的影响，从而提高对广播信息的检测概率。本发明所述的检测方法包括：利用最大比合并方法计算两个判决模式S1和S2分别对应的判决值(T1，T2)；如果判决模式S1所对应的判决值(T1)大于S2所对应的判决值(T2)，则输出判决模式S1，否则输出判决模式S2。为了实现该检测方法，可使用如下检测装置，包括：0时隙信道估计单元、DwPTS信道估计单元、S1符号产生单元、S2符号产生单元、两个累加器、模式判决单元和多个卷积单元。

Description

TD-SCDMA中检测广播信息的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种第三代移动通信系统(UMTS)中检测广播信息的方法，特别涉及一种TD-SCDMA系统中对表征广播信息存在性的判决模式S1/S2进行检测的方法。本发明还涉及一种TD-SCDMA中检测广播信息的装置。

背景技术

TD-SCDMA(Time Division Synchronization Code Division Multi Access，时分同步码分多址)系统作为3G(3rd Generation，第三代)通讯系统标准体系中的一种。由于这种系统的上下行双工方式是TDD(Time Division Duplex，时分双工)，其上下行之间可能存在相互干扰。因此，用户设备(UE)在发起一次呼叫前，必须获得一些与当前所在小区相关的系统信息，比如可使用的随机接入信道(P-RACH)和寻呼信道(F-PACH)资源等。这些信息周期性地在BCH(广播信道)上广播，BCH是一个传输信道(Transport Channel)，它映射到P-CCPCH物理信道。P-CCPCH使用无线子帧中的Ts0(0时隙)。

如图1所示为标准的TD-SCDMA系统的发射帧结构，其中DwPTS(Downlink Pilot Time Slot，下行导频时隙)是UE(User Equipment，用户设备)进行小区搜索的依据，而UpPTS(Uplink Pilot Time Slot，上行导频时隙)承载UE的随机接入请求，TS为TD-SCDMA系统的时隙，其结构如图2所示，其中训练序列(Midamble)为已知信号，用于估计无线信道参数。

在UE开机时需要进行小区搜索，读取小区的基本信息，如DwPTS码号和基本Midamble码号等，进而检测小区的广播信息，为正常工作做好准备。按照3G标准，小区搜索按以下步骤完成：

(1)进行DwPTS搜索，以得到DwPTS上的时间、频率同步以及DwPTS的码号信息；

(2)对扰码和基本Midamble码进行辨识，以在(1)的基础上，在TS0上获得扰码和基本Midamble码的码号；

(3)多帧同步捕获，用于依照S1/S2模式来捕获S1/S2的同步头，关于S1/S2模式的定义见下文中的描述；

(4)广播信息读取：依照S1/S2模式的定义对其进行判决，当为S1模式时，则在其后面4帧中读取部分广播信息，直至获得全部广播信息。

为了读取广播信息，需要对S1/S2模式进行判决，以判断是否有广播信息需要读取，即通过判决S1/S2模式来决定广播信息的存在性，其步骤如下：

为了正确解调BCH信息，UE首先必须确定在P-CCPCH(基本公共控制物理信道)中BCH交织帧的MIB(Master Indication Block，主指示模块)。MIB是由DwPTS相对于P-CCPCH中的Midamble码的相位来指示的。DwPTS相位与MIB的关系分别用S1和S2模式表示，具体如表1所示：

表1

名称	相位偏转	含义
			S1	135，45，225，135	下四个帧中有P-CCPCH
S2	315，225，315，45	下四个帧中无P-CCPCH

可以检测出连续8个子帧的DwPTS调制相位，然后用表1中的相位调制序列S1和S2分别与接收的相位调制序列进行比对，来确认BCH交织帧的位置。

然后，就可检测S1/S2模式，以判断是否需要进行解调广播信息的控制。其传统实现方法如下：

(1)、进行TS0(0时隙)上的信道估计，即利用TS0的Midamble 码估计信道的冲激响应。

(2)、进行DwPTS上的信道估计，即获取信道冲激响应与本小区所用的DwPTS码的卷积序列，该卷积所得的序列与接收到的DwPTS信号相比，只是相差一个调制的相位，该相位就是该帧的DwPTS的调制相位，其表达式为：

$x_k=\underset{n=0}{\overset{W-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{k-n}\·h_n,k=\mathrm{0,1},...,W+62$

其中，h_n(n＝0，1，…，W-1)为由TS0的Midamble码估计的信道冲激响应，W为信道估计窗口长度；s_k(k＝0，1，…，62)为本小区所用的DwPTS码，是一复值序列。

(3)、计算DwPTS的调制相位φ，其计算方法为：

A、将步骤(2)计算出的r_k与x_k对应数据共轭相乘并求和，得到S：

$S=\underset{k=0}{\overset{W+62}{\mathrm{\Σ}}}{r}_k\·{x_k}^{*}$

其中，r_k(k＝0，1，…，W+63)为接收到的DwPTS的对应信号；x_k ^*(k＝0，1，…，W+62)为步骤(2)所求得卷积序列的共轭值。

B、计算S的相位φ_S：

${\mathrm{\φ}}_S=\arctan \left(\frac{\mathrm{Im}\left(S\right)}{\mathrm{Re}\left(S\right)}\right)$

C、将S的相位φ_S映射到DwPTS的调制相位φ，其映射规则如下式：

(4)、根据步骤(3)求得的调制相位，并根据S1/S2模式的定义，进行模式判决。其具体实现方法为：判断解调的4个调制相位值φ，如果其对应于表1中S1的相位偏转值，则判决为S1模式，可控制解调下4帧的广播信息；如果其对应于表1中S2的相位偏转值，则判决为S2模式，控制不解调下4帧的信号。

由于这种广播信息存在性的判决方法较为复杂，从一定程度上增加了小区搜索的时间，由此影响了广播信息的检测概率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种TD-SCDMA中检测广播信息的方法，其实现方式较为简单，可减少对小区搜索时间的影响，从而提高广播信息的检测概率。为此，本发明还提供一种TD-SCDMA中检测广播信息的装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种TD-SCDMA中检测广播信息的方法，包括以下步骤：进行0时隙上的信道估计，即通过0时隙的Midamble码估计信道的冲激响应；进行DwPTS上的信道估计，即求得本小区所用的DwPTS码与信道冲激响应的卷积序列；利用最大比合并方法计算分别对应用于两个判决模式S1和S2的判决值(T1，T2)即其中x_l对应于本小区所用的DwPTS码与信道冲激响应的卷积序列；w_l，k(k＝1，2，l＝0，1，2，3)对应于S1和S2的符号值，l代表判决模式S1和S2的相位的个数，k用于区分具体对应于哪一个判决模式计算判决值，w_l，1为-1+j，1+j，-1-j，-1+j；w_l，2为1-j，-1-j，1-j，1+j；如果S1所对应的判决值(T1)大于S2所对应的判决值(T2)，则输出判决模式S1，否则输出判决模式S2。

本发明还提供一种TD-SCDMA中检测广播信息的装置，包括：0时隙信道估计单元，用于由0时隙的Midamble码估计信道的冲激响应；DwPTS信道估计单元，用于获取本小区的DwPTS码；一卷积单元，用于计算0时隙信道估计单元所得的冲激响应和DwPTS信道估计单元所得的DwPTS码的卷积序列(x_l(l＝0，1，…，W+62))，l代表卷积的长度；S1符号产生单元和S2符号产生单元，用于产生S1和S2的符号值(w_l，k(k＝1，2，l＝0，1，2，3))，k用于区分具体对应于哪一个判决模式计算判决值，w_l，1为-1+j，1+j，-1-j，-1+j；w_l，2为1-j，-1-j，1-j，1+j；k用于区分具体对应于哪一个判决模式计算判决值；另外两个卷积单元，用于将S1和S2的符号值中的各项分别与前述卷积值对应相乘，即x_lw_l，k(l＝0，1，2，3；k＝1，2)；两个累加器用于进行累加计算，最终可计算出分别对应于两个判决模式S1和S2的判决值(T1，T2)，即

模式判决单元，用于将判决值(T1，T2)进行比较，以判定输出判决模式S1还是S2；当判决模式S1所对应的判决值(T1)大于判决模式S2所对应的判决值(T2)时，输出判决模式S1；否则输出判决模式S2。

本发明由于采用了上述技术方案，具有这样的有益效果，即减少了对小区搜索时间的影响，从而提高了对广播信息的检测概率。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是TD-SCDMA系统中发射帧的结构图；

图2是TD-SCDMA系统发射帧中时隙的结构图；

图3是本发明所述实现检测广播信息方法的流程图；

图4是分别按传统方法与按本发明所述方法进行S1/S2模式判决的广播信息检测性能曲线图；

图5是用于实现本发明所述检测广播信息方法的装置的结构图。

具体实施方式

如图3示，为了检测广播信息，需经过如下步骤：

(1)接收无线信号，其中包括天线接收、射频转换；

(2)进行DwPTS搜索，包括时间和频率同步；

(3)进行扰码和基本Midamble码辨识，包括码号辨识和精细频率同步；

(4)进行多帧同步捕获；

(5)进行广播信息读取，包括：对S1/S2模式进行判决，如果判决模式为S1则读取其后的4帧中的广播信息，如果读取了全部的广播信息则退出小区搜索状态，否则进入(1)。

其中，进行S1/S2模式判决的步骤为：

A、进行0时隙(TS0)上的信道估计，即通过TS0的Midamble码估计信道的冲激响应为h_n(n＝0，1，…，W-1)，其中W为信道估计窗口长度；

B、进行DwPTS上的信道估计，即求得信道冲激响应与DWPTS码的卷积值为x_k(k＝0，1，…，W+62)，其表达式为：

$x_k=\underset{n=0}{\overset{W-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{k-n}\·h_n,k=\mathrm{0,1},...,W+62$

其中，s_k(k＝0，1，…，63)为本小区所用的DwPTS码，是一复值序列。

C、利用最大比合并方法计算出分别对应于S1和S2的判决值T1和T2，其表达式为：

其中x_l对应于步骤B计算出的信道冲激响应与DWPTS码的卷积值；w_l，k(k＝1，2，l＝0，1，2，3)对应于S1和S2的符号值，其具体定义如表2所示；l代表判决模式S1和S2的相位的个数；k用于区分具体对应于哪一个判决模式计算判决值，其中当k＝1时对应于S1，计算出的判决值为T1；当k＝2时对应于S2，计算出的判决值为T2。

表2

名称	相位偏转	判决模式符号wl，k
			S1	135，45，225，135	-1+j，1+j，-1-j，-1+j
S2	315，225，315，45	1-j，-1-j，1-j，1+j

表2可以根据表1得到，其中符号w_l，k(k＝1，2；l＝0，1，2，3)为S1/S2的对应矢量。

D、如果T1＞T2，则输出判决模式为S1；否则输出判决模式为S2。

显然，这种判决方法实现起来较为简单，可减少对小区搜索时间的影响，从而提高对广播信息的检测概率。图4所示是通过对应在静态信道下的仿真结果，从曲线图中可分析出，本发明所述的S1/S2模式的判决方法相对于传统的判决方法，其概率检测性能有22dB的增益，即其对广播信息的检测概率提高了。

如图5所示是用于实现本发明所述S1/S2模式判决方法的装置的结构图。该装置包括：0时隙(TS0)信道估计单元，用于由TS0的Midamble 码估计信道的冲激响应h_n(n＝0，1，…，W-1)，其中W为信道估计窗口长度；DwPTS信道估计单元，用于估计本小区的DwPTS码s_k(k＝0，1，…，63)；所得的冲激响应和DwPTS码经过一个卷积单元进行卷积计算，得到卷积值x_k(k＝0，1，…，W+62)；S1符号产生单元和S2符号产生单元，用于分别根据S1和S2的定义产生S1和S2的符号值w_l，k(k＝1，2；l＝0，1，2，3)，具体如表2所示；通过另外两个卷积单元将S1和S2的符号值中的各项分别与前述卷积值对应相乘，即求得x_lw_l，k(l＝0，1，2，3；k＝1，2)；累加器(S1)和累加器(S2)分别用于将前面乘法计算得出的各项进行累加计算，最终可分别计算出判决T1和T2的值，即

模式判决单元，用于将T1与T2进行比较，当T1＞T2时，判定输出判决模式S1，否则输出判决模式S2。该装置可用软件实现或用硬件实现，也可用软件和硬件相结合的方式实现。

Claims (3)

1.一种TD-SCDMA中检测广播信息的方法，包括以下步骤：

进行0时隙上的信道估计，即通过0时隙的训练序列码估计信道的冲激响应；

进行下行导频时隙(DwPTS)上的信道估计，即求得本小区所用的DwPTS码与信道冲激响应的卷积序列；

其特征在于，还包括步骤：

利用最大比合并方法计算分别对应用于两个判决模式S1和S2的判决值(T1，T2)，即

其中x_l对应于本小区所用的DwPTS码与信道冲激响应的卷积序列；w_l，k，k＝1，2；l＝0，1，2，3；对应于S1和S2的符号值，l代表判决模式S1和S2的相位的个数，k用于区分具体对应于哪一个判决模式计算判决值，w_l，1为-1+j，1+j，-1-j，-1+j；w_l，2为1-j，-1-j，1-j，1+j；

如果判决模式S1所对应的判决值(T1)大于判决模式S2所对应的判决值(T2)，则输出判决模式S1，否则输出判决模式S2。

2.根据权利要求1所述的TD-SCDMA中检测广播信息的方法，其特征在于，利用最大比合并方法计算所述判决值(T1，T2)的表达式至少包括如下参数：信道冲激响应与DwPTS码的卷积序列x_l，l＝0，1，…，W+62；对应于判决模式S1和S2的符号值w_l，k，k＝1，2；l＝0，1，2，3；代表判决模式S1和S2相位个数的参数l；用于区分具体对应于哪一个判决模式计算判决值的参数k。

3.一种TD-SCDMA中检测广播信息的装置，包括：

0时隙信道估计单元，用于由0时隙的训练序列码估计信道的冲激响应；

下行导频时隙(DwPTS)信道估计单元，用于获取本小区的DwPTS码；

一卷积单元，用于计算0时隙信道估计单元所得的冲激响应和DwPTS信道估计单元所得的DwPTS码的卷积序列x_l，l＝0，1，…，W+62；l代表卷积的长度；

其特征在于，还包括：

S1符号产生单元和S2符号产生单元，用于产生S1和S2的符号值w_l，k，k＝1，2；l＝0，1，2，3；k用于区分具体对应于哪一个判决模式计算判决值，w_l，1为-1+j，1+j，-1-j，-1+j；w_l，2为1-j，-1-j，1-j，1+j；k用于区分具体对应于哪一个判决模式计算判决值；

另外两个卷积单元，用于将S1和S2的符号值中的各项分别与前述卷积值对应相乘，即x_lw_l，k，l＝0，1，2，3；k＝1，2；

两个累加器用于进行累加计算，最终可计算出分别对应于两个判决模式S1和S2的判决值(T1，T2)，即

模式判决单元，用于将判决值(T1，T2)进行比较，以判定输出判决模式S1还是S2；当判决模式S1所对应的判决值(T1)大于判决模式S2所对应的判决值(T2)时，输出判决模式S1；否则输出判决模式S2。

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