CN101714889A - 一种提高下行导频时隙搜索准确率的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种提高下行导频时隙搜索准确率的方法及装置，用于确定下行小区搜索粗同步中的导频时隙位置。在该方法及装置中，通过将获得的两帧数据进行加权合并，得到几组数据，然后对这几组数据通过粗同步算法得同相，得到一组新数据，然后对该新数据的每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比，借助确定该些能量比中的最大值，即可确定下行导频时隙的位置。本发明所提供的方法及装置，能在存在较大频偏或信噪比较低的情况下，提高下行导频时隙搜索的准确率。

Description

一种提高下行导频时隙搜索准确率的方法及装置

技术领域

本发明关于一种TD-SCDMA移动通信技术，尤指一种能提高下行导频时隙搜索准确率的方法及装置。

背景技术

在TD-SCDMA移动通信系统中，终端只有在登录到小区后才能使用网络的服务，因此用户终端(UE)开机后必须尽快搜索到一个合适的小区，然后获取本小区更详细的信息或邻近小区的信息。目前TD-SCDMA的小区搜索过程中，对小区的搜索过程一般是在粗同步过程结束后进行，目的在于应用粗同步过程所得到的DwPTS窗的位置。

小区搜索粗同步的基本原理是利用接收信号的功率形状来搜索DwPTS的粗略位置。在TD-SCDMA的帧结构中，DwPTS承载的SYNC_DL的左边有32码片的GP(保护时隙)，右边有96码片的GP，SYNC_DL本身为64码片。由于GP的功率很小，因此从接收功率的时间分布上看，与GP相比SYNC_DL段的功率较大。利用此特点就可以判断出一帧中DwPTS的粗略位置。

目前TD-SCDMA的粗同步过程，如图1所示，于步骤S11，接收一帧数据，即DwPTS数据；于步骤S12，对每一个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比；以及，于步骤S13，从获得的能量比中，找到值最小的能量比，该值所对应的特征窗，即为DwPTS的位置。现有粗同步过程的详细流程示意图如图2所示，于步骤S101，开始。于步骤S102，初始化，设置loc＝1。于步骤S103，判断loc是否等于N，N为一帧数据所具有的特征窗的总数，若判断结果为否，则转入步骤S104，否则，转入步骤S106。于步骤S104，对第i个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比。于步骤S105，将loc加1，之后，返回步骤S103。于步骤S103，若判断结果为是，则转入步骤S106，于步骤S106，从N个能量比中找出一个最小值，该最小值所对应的特征窗，即为DwPTS的位置。于步骤S107，结束。

如上所述，现有的下行导频时隙搜索方法基于一帧数据进行，此种方法，在存在较大频偏或信噪比较低时，得到的DwPTS的位置可能会出现较大的偏差，该较大偏差的DwPTS位置在粗同步后续过程中被使用时，会导致后续过程失败，从而导致返回再次进行粗同步时耗时较长。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新的下行导频时隙搜索的方法，用于提高小区搜索粗同步的准确率。

为提高实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高下行导频时隙搜索准确率的方法，该方法包括以下步骤：

接收两帧数据，分别为前帧数据和本帧数据；

将前帧数据与第一加权因子相乘，得到第一加权乘积后的前帧数据；

将本帧数据与若干个第二加权因子相乘，得到若干组第二加权乘积后的本帧数据；

将每组第一加权乘积后的前帧数据与每组第二加权乘积后的前本帧数据相加，得到若干组新数据；

将每组新数据分为若干个特征窗，对每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比；

找出该些能量比中的最大值，该最大值所对应的特征窗即为下行导频时隙的位置。

所述对每组新数据的每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比的步骤，可以对每组数据同时进行，也可以对每组数据分别进行。

所述两帧数据可以为非连续的两帧数据，也可以为连续的两帧数据。当该两帧下行导频时隙数据连续时，优选的，所述第二加权因子的个数为4个，该4个第二加权因子所组成的集合为{1，j，-1，-j}，也可以为为{a，aj，-a，-aj}，a为实数。

所述第二加权因子是根据两帧数据之间的相位差得到的，因此，在实际应用中，该第二加权因子的个数并不仅限于4个。

本发明同时提供一种提高下行导频时隙搜索准确率的装置，该装置包含：

数据接收模块，用于接收两帧数据，分别为本帧数据和前帧数据；新数据产生模块，用于根据接收到的两帧数据，以及预先定义的一个第一加权因子和若干个第二加权因子，生成一组新数据；

能量比计算模块，用于将每组新数据分为若干个特征窗，对每个特征窗计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比，得到若干个能量比比值；以及

下行导频时隙检测模块，用于从所述若干个能量比比值中，找出一个最大值，该最大值所对应的特征窗的位置，即为下行导频时隙的位置。

所述对每组新数据的每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比的步骤，可以对每组数据同时进行，也可以对每组数据分别进行。

所述两帧数据可以为连续的两帧数据，也可以为非连续的两帧数据。

所述第二加权因子的个数可以有若干个，优选的，为4个，该4个第二加权因子所组成的集合为{1，j，-1，-j}，该集合可以扩展为{a，aj，-a，-aj}，a为实数。所述第二加权因子根据两帧数据之间的相位差得到。

所述新数据产生模块包含：第一移相器，用于将前帧数据与第一加权因子相乘，得到第一加权乘积后的前帧数据；第一存储器，用于存储第一加权乘积后的前帧数据；第二移相器，用于将本帧数据与若干个第二加权因子相乘，得到若干组第二加权乘积后的本帧数据；第二存储器，用于存储第一加权乘积后的本帧数据；以及，新数据产生器，用于将第一加权乘积后的前帧数据与第二加权乘积后的本帧数据相加，生成一组新数据。所述第一加权乘积后的前帧数据和第二加权乘积后的本帧数据具有相同的相位。

本发明通过采用前帧数据与本帧数据两组数据，将本帧数据与第二加权因子相乘，对本帧数据进行合理的相位旋转，使两帧数据的相位同相，来获得一组新数据，进而基于该组新数据进行粗同步，能在存在较大频偏或信噪比较低的情况下，提高下行导频时隙搜索的准确率。

附图说明

图1显示现有的TD-SCDMA下行导频时隙搜索方法；

图2显示现有的TD-SCDMA下行导频时隙搜索过程的流程示意图；

图3显示依据本发明的TD-SCDMA下行导频时隙搜索方法；

图4A显示TD-SCDMA系统的帧结构示意图；

图4B显示图4A中的三个特殊时隙的帧结构示意图；

图5A～图5H显示依据本发明的向量组的结构示意图；

图6显示依据本发明的TD-SCDMA下行导频时隙搜索过程的流程示意图；

图7显示依据本发明的TD-SCDMA下行导频时隙搜索装置的结构示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点能更明显易懂，配合所附图式，作详细说明如下：

请参阅图3，该案的实施过程如下：于步骤S21，接收两帧数据；于步骤S22，将前帧数据与第一加权因子相乘，得到第一加权乘积后的前帧数据；于步骤S23，将本帧数据与若干个第二加权因子相乘，得到若干组第二加权乘积后的本帧数据；于步骤S24，将第一加权乘积后的前帧数据与每组第二加权乘积后的本帧数据相加，得到若干组新数据，于步骤S25，将每组新数据分为若干个特征窗，对每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比；于步骤S26，找出该些能量比中的最大值，该最大值所对应的特征窗即为下行导频时隙的位置。

为清楚起见，此处以连续的两帧数据为范例，对本发明的具体实施方式及其优点进行了阐释，请参阅图4至图6。图4A和图4B显示TD-SCDMA系统的帧结构，图5、图6，和图7显示本发明对小区进行搜索的详细过程。

如图4A所示，TD-SCDMA系统的帧结构包括10个时隙，该10个时隙由7个常规时隙和3个特殊时隙构成，共有6400码片的数据。7个常规时隙为Ts0～Ts6，3个特殊时隙为DwPTS、GP和UpPTS。该三个特殊时隙的结构示意图如图4B所示，下行导频时隙DwPTS包含开始的32个码片的保护间隔，以及后面96个码片中的32个码片的保护间隔，共有128个时隙码片。据此，可建立功率“特征窗”来搜寻DwPTS的粗略位置。“特征窗”长度为128码片。由于实际使用中，会对一帧数据多接收128码片的数据，因此，搜索范围为(6400+128)码片。“特征窗”在整个帧范围内移动，移动步长为M，得到N

个“特征窗”。

请同时参阅图5A至图5H，为了下文叙述的方便，先进行如下数组定义：

DwPTSFm，1≤m≤6528：定义为前帧数据，或用于存储前帧数据的前帧数组；

DwPTSCn，6401≤n≤12928：定义为本帧数据，或用于存储本帧数据的本帧数组；

Wz，0≤z≤3：定义为第二加权因子，或用于存储第二加权因子的第二加权因子数组；

ProFm，1≤m≤6528；定义为第一加权乘积后的前帧数据，获用于存储第一加权乘积后的前帧数据的第一加权乘积后的数组；

ProCn，6401≤n≤12928；定义为第二加权乘积后的本帧数据，获用于存储第二加权乘积后的本帧数据的第二加权乘积后的数组；

AddFm，z，1≤m≤6528；定义为新数据，或用于存储新数据的新数据数组；

R：定义为能量比中的最大值；

DwPTSloc：定义为DwPTS的位置；

第二加权因子Wz是根据目前连续两帧下行导频时隙数据之间的相位差得到的。由于根据目前连续两帧下行导频时隙数据之间的相位差，可以将连续两帧下行导频时隙数据之间的相位差所组成的集合，写为{0，90，180，270}，因此在实现时可以设置第一帧数据的数据加权因子为1，第二帧的数据加权因子在上述四个相位中选择，由相位到加权因子的转化可得到加权因子集合为{1，j，-1，-j}，其中j为-1的平方根，因此本实施例中第二加权因子数组Wz为[1，j，-1，-j]，也可以是该集合乘以一个实数，即第二加权因子数组为[a，aj，-a，-aj]，a为实数。

进一步参阅图6，依据本发明的TD-SCDMA下行导频时隙的搜索过程如下：

于步骤S201，开始下行导频时隙搜索；

于步骤S202，进行初始化设置：设置z＝0，R＝0，以及DwPTSloc＝0；分别获得前帧数据、本帧数据，和第二加权因子，并将该些数据分别存储于图5A所示的前帧数组DwPTSFm、图5B所示的本帧数组DwPTSFn，和图5C所示的第二加权因子数组Wz；

于步骤S203，判断z是否等于4，若判断结果为否，则转入步骤S212，否则，转入步骤S204；

于步骤S204，计算ADDFm，z：将前帧数据DwPTSFm与1相乘，并和DwPTSCn与Wz相乘后的数据相加，得到新的一组数据ADDFm，z；

于步骤S205，判断loc是否等于N，若判断结果为是，则转入步骤S211，否则，转入步骤S206；

于步骤S206，对第i个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比Rloc，该计算公式为，

$R_{\mathrm{loc}}=\frac{\underset{k=33}{\overset{96}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Data}\left(l\right)}{\underset{j=1}{\overset{32}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Data}\left(j\right)+\underset{k=97}{\overset{128}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Data}\left(k\right)}$ ..........(公式                    一)

于步骤S207，判断Rloc是否大于R，若判断结果为否，则转入步骤S208，否则，转入步骤S209；

于步骤S208，保持R不变，程序转入步骤S210；

于步骤S209，将Rloc写入R，将loc写入DwPTSloc，程序转入步骤S210；

于步骤S210，loc＝loc+1，程序转入步骤S205；

于步骤S211，计算z＝z+1，程序转入步骤S203；

于步骤S212，根据DwPTSloc的值，得到特征窗DwPTS的位置；

于步骤S213，下行导频时隙搜索过程结束。

本发明对每组新数据的每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比的步骤，是对每组数据分别进行的。

本发明同时提供一种提高下行导频时隙搜索准确率的装置，如图7所示，该装置包含：数据接收模块21，用于接收两帧数据，分别为前帧数据DwPTSFm和本帧数据DwPTSCn；新数据产生模块22，用于根据接收到的两帧数据，以及预先定义的一个第一加权因子和若干个第二加权因子，生成一组新数据AddFm，z；能量比计算模块23，用于将每组新数据分为若干个特征窗，对每个特征窗计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比，得到若干个能量比比值；以及，下行导频时隙检测模块24，用于从所述若干个能量比比值中，找出一个最大值，该最大值所对应的特征窗的位置，即为下行导频时隙的位置。

所述新数据产生模块22包含：第一移相器221，用于将前帧数据DwPTSFm与第一加权因子相乘，得到若干个第一加权乘积后的前帧数据ProFm；第一存储器222，用于存储第一加权乘积后的前帧数据ProFm；第二移相器223，用于将本帧数据DwPTSCn与若干个第二加权因子相乘，得到若干个第二加权乘积后的本帧数据ProCn；第二存储器224，用于存储所述若干个第二加权乘积后的本帧数据ProCn；以及，新数据产生器225，用于将第一存储器中的第一加权乘积后的前帧数据ProFm分别与第二存储器中的每组第二加权乘积后的本帧数据ProCn相加，生成一组新数据AddFm，z。

进行下行导频时隙搜索时，首先利用数据接收模块21接收两帧数据，分别为前帧数据DwPTSFm和本帧数据DwPTSCn，该两帧数据可以连续，也可以不连续；

接着，将接收到的两帧数据，以及预先定义的一个第一加权因子和若干个第二加权因子，在新数据产生模块22中，生成一组新数据。所述第一加权因子的值定义为1；所述第二加权因子是根据两帧下行导频时隙数据之间的相位差得到的，此处，该若干个第二加权因子的个数为4个或4组，所组成的集合分别为{1，j，-1，-j}或{a，aj，-a，-aj}，a为实数，其详细过程如下：在第一移相器221中，将前帧数据DwPTSFm与第一加权因子相乘，得到第一加权乘积后的前帧数据，并将得到的第一加权乘积后的前帧数据ProFm存储于第一存储器222；接着，在第二移相器223中，将本帧数据与若干个第二加权因子Wz相乘，得到若干组第二加权乘积后的本帧数据ProCn，并将得到的第二加权乘积后的本帧数据ProCn存储于第二存储器224；进而，在新数据产生器225中，将第一存储器222中的第一加权乘积后的前帧数据与第二存储器224中的第二加权乘积后的本帧数据相加，生成一组新下行导频时隙数据AddFm，z，该第一加权乘积后的前帧数据和第二加权乘积后的本帧数据具有相同的相位；

接着，在能量比计算模块23中，将每组新数据分为若干个特征窗，对每个特征窗计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比，得到若干个能量比比值；该对每组新数据的每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比的步骤，可以对每组数据同时进行，也可以对每组数据分别进行；

最后，利用下行导频时隙检测模块24，从所述若干个能量比比值中，找出一个最大值，该最大值所对应的特征窗的位置，即为下行导频时隙的位置。

需要说明的是，对于加性高斯白噪声(Additive White GaussianNoise；AWGN)和多径环境下，由于连续两帧的多径信息不同，多径会对连续两帧数据的相位产生影响，如果只考虑已知的相位差而不考虑多径对信号产生的相位差，两帧数据的合并有可能会导致信噪比变得比原来差很多。因此这时不能直接利用已知的相位差对两帧数据进行合并，而需要使用四个相位差进行，并在这四个中找最好的一个。如果考虑到更多的相位因子，在多径环境下性能改善比四个相位因子的性能改善增益相差不是很大。

当然，在实际使用中，也可考虑更多的相位差，从而得到更多的加权因子，并且，两帧数据也不仅限于连续的两帧数据。

本发明通过将本帧下行导频时隙数据与第二加权因子相乘，对本帧数据进行合理的相位旋转，使两帧数据的相位基本同相，来获得一组新数据；

本发明基于所述新数据进行粗同步，能在存在较大频偏或信噪比较低的情况下，提高下行导频时隙搜索的准确率，提高粗同步的准确率。

本发明的基本构思在于，对于下行DwPTS的时隙，由于连续两次的DwPTS数据发送相同，但两帧的DwPTS数据按照规范，添加了不同的相位进行发送。经过无线传输后GP和数据部分都会受到噪声影响，由于噪声是随机的，连续两帧数据的噪声经过相加后功率约是原来的2倍，而DwPTS数据使用两次完全同相的数据相加后数据功率最高可达到原来功率的4倍。而其它时隙的数据可以认为是随机的噪声处理功率大约增加两2倍，因此通过合理的相位旋转后，使两帧数据的相位同相，这时利用特征窗算法时通过式一得到的功率比会是原来的2倍，这样对DwPTS特征窗进行增强，在这种情况下进行粗同步可以更准确地搜索DwPTS的粗略位置。

因此，本发明的实施方式，并不局限于上述公开的实施例结构，凡基于上述基本思路，做出的无需创造性劳动的替换或改进，都属于本发明所公开的范围。

Claims (17)

1.一种提高下行导频时隙搜索准确率的方法，其特征在于，该方法包含步骤：

接收两帧数据，分别为前帧数据和本帧数据；

将前帧数据与第一加权因子相乘，得到第一加权乘积后的前帧数据；

将本帧数据与若干个第二加权因子相乘，得到若干组第二加权乘积后的本帧数据；

将每个第一加权乘积后的前帧数据与每个第二加权乘积后的本帧数据相加，得到若干组新数据；

将每个新数据分为若干个特征窗，对每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比；

找出该些能量比中的最大值，该最大值所对应的特征窗即为下行导频时隙的位置。

2.根据权利要求1所述的提高下行导频时隙搜索准确率的方法，其特征在于，所述对每个新数据的每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比的步骤，是对每个数据分别进行的。

3.根据权利要求1所述的提高下行导频时隙搜索准确率的方法，其特征在于，所述两帧数据为连续的两帧数据。

4.根据权利要求3所述的提高下行导频时隙搜索准确率的方法，其特征在于，所述第二加权因子的个数为4个。

5.根据权利要求4所述的提高下行导频时隙搜索准确率的方法，其特征在于，所述第二加权因子所组成的集合为{1，j，-1，-j}。

6.根据权利要求4所述的提高下行导频时隙搜索准确率的方法，其特征在于，所述第二加权因子所组成的集合为{a，aj，-a，-aj}，a为实数。

7.根据权利要求1所述的提高下行导频时隙搜索准确率的方法，其特征在于，所述第二加权因子是根据两帧数据之间的相位差得到的。

8.根据权利要求1所述的提高下行导频时隙搜索准确率的方法，其特征在于，所述将前帧数据与第一加权因子相乘，并将本帧数据与若干个第二加权因子相乘，目的在于使两帧数据同相。

9.一种提高下行导频时隙搜索准确率的装置，其特征在于，该装置包含：

数据接收模块，用于接收两帧数据，分别为本帧数据和前帧数据；

新数据产生模块，用于根据接收到的两帧数据，以及预先定义的一个第一加权因子和若干个第二加权因子，生成一组新数据；

能量比计算模块，用于将每组新数据分为若干个特征窗，对每个特征窗计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比，得到若干个能量比比值；

下行导频时隙检测模块，用于从所述若干个能量比比值中，找出一个最大值，该最大值所对应的特征窗，即为下行导频时隙的位置。

10.根据权利要求9所述的提高下行导频时隙搜索准确率的装置，其特征在于，所述对每组新数据的每个特征窗，计算窗内两边64码片的能量与窗内中间64码片的能量的能量比的步骤，是对每组数据分别进行的。

11.根据权利要求9所述的提高下行导频时隙搜索准确率的装置，其特征在于，所述两帧数据为连续的两帧数据。

12.根据权利要求9所述的提高下行导频时隙搜索准确率的装置，其特征在于，所述第二加权因子的个数为4个。

13.根据权利要求12所述的提高下行导频时隙搜索准确率的装置，其特征在于，所述第二加权因子所组成的集合为{1，j，-1，-j}。

14.根据权利要求9所述的提高下行导频时隙搜索准确率的装置，其特征在于，所述第二加权因子所组成的集合为{a，aj，-a，-aj}，a为实数。

15.根据权利要求9所述的提高下行导频时隙搜索准确率的装置，其特征在于，所述第二加权因子是根据两帧数据之间的相位差得到的。

16.根据权利要求9所述的提高下行导频时隙搜索准确率的装置，其特征在于，所述新数据产生模块包含：

第一移相器，用于将前帧数据与第一加权因子相乘，得到第一加权乘积后的前帧数据；第一存储器，用于存储第一加权乘积后的前帧数据；

第二移相器，用于将本帧数据与若干个第二加权因子相乘，得到若干个第二加权乘积后的本帧数据；

第二存储器，用于存储若干组第二加权乘积后的本帧数据；以及

新数据产生器，用于将第一存储器中的第一加权乘积后的前帧数据分别与第二存储器中的每组第二加权乘积后的本帧数据相加，生成一组新数据。

17.根据权利要求16所述的提高下行导频时隙搜索准确率的装置，其特征在于，所述第一加权乘积后的前帧数据和第二加权乘积后的本帧数据具有相同的相位。

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