CN102083176B - 一种小区搜索过程中的时间同步方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小区搜索过程中的时间同步方法及装置，用以提高小区搜索过程中时间同步的准确性。本发明提供的一种小区搜索过程中的时间同步方法包括：终端对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，获取多组检测结果，其中，每组检测结果包括主同步信号PSC序列以及该PSC序列所对应的同步时刻；所述终端利用所述多组检测结果，确定最终的PSC序列以及同步时刻。

Description

一种小区搜索过程中的时间同步方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种小区搜索过程中的时间同步方法及装置。

背景技术

小区搜索过程是无线蜂窝通信中非常关键的一个过程，因为它是用户终端(UE)与基站建立通信链路的前提。小区搜索的主要功能包括：在UE开机之后，能够快速捕获小区，识别小区；完成系统的下行时间同步和下行频率同步；读取系统的广播信息，从而进行正常驻留。

在小区搜索的过程中，首先需要完成与基站间的下行时间同步，在此基础上，才会进行后续的一些操作，如小区标识(ID)的检测和下行频率同步等。因此时间同步的准确性在整个小区搜索过程中非常关键。

在目前的长期演进(LTE)系统中，同步信道(SCH)是一个用于小区搜索的下行链路信道，由两个子信道组成，即主同步信道和辅同步信道。同步信号所使用的序列与小区ID有着密切的关系。对于帧结构1，主同步信号(PSC)位于时隙0和时隙10的最后一个正交频分复用(OFDM)符号上，辅同步信号(SSC)位于时隙0和时隙10的倒数第二个OFDM符号上；对于帧结构2，主同步信号位于子帧1和子帧6的第三个OFDM符号上，辅同步信号位于时隙1和时隙11的最后一个OFDM符号上。

LTE频分双工(FDD)系统中同步信号的位置如图1所示，LTE时分双工(TDD)系统中同步信号的位置如图2所示。

在小区搜索过程中，利用主同步信号进行时间同步的。由于基站侧发送连续的两个主同步信号之间的时间间隔为5毫秒(ms)，所以可以获得5ms的定时同步。目前，现有技术主要使用两种时间同步检测方式：基于自相关的时间同步和基于互相关的时间同步。

1)基于自相关的时间同步算法包括：

由于主同步信号在时域内是周期被发送的，将多个周期波形在时域作自相关，就可以获得时间同步点(即同步时刻)。

相关函数定义为：

$R\left(i\right)=\frac{{\mathrm{ac}}^2\left(i\right)}{p^2\left(i\right)}$

其中，ac(i)表示自相关函数，p(i)表示相关窗功率，用来对相关函数进行功率归一化，并且满足下式：

$\mathrm{ac}\left(i\right)=\underset{l=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(i+l)\·r^{*}(i+N_D+l)$

$p\left(i\right)=\underset{l=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(i+l)\right|}^2$

其中，r表示接收信号，N_D表示两个连续的主同步信号中间间隔的采样点数，N_FFT表示快速傅里叶变换(FFT)的点数，l的取值范围是从0到N-_FFT-1。

判断相关峰位置就可以获得时间同步点。基于自相关的定时同步，能够在不知道小区发送的主同步信号的情况下，实现系统的下行时间同步。

2)基于互相关的时间同步算法包括：

基于互相关的同步算法，利用穷尽搜索方法，寻找匹配的主同步信号。终端利用三个已知的同步信号与接收信号进行互相关运算，搜索相关峰值对应的位置即可实现时间同步。

相关函数定义为：

$R_j\left(i\right)=\frac{{\mathrm{cc}}_j^2\left(i\right)}{p^2\left(i\right)}$

式中，cc_j(i)表示与已知的第j个主同步信号s_j的互相关函数，p(i)为相关窗功率，并且满足：

${\mathrm{cc}}_j\left(i\right)=\underset{l=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(i+l){\·s}_j^{*}\left(l\right)$

$p\left(i\right)=\underset{l=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(i+l)\right|}^2$

通过判断相关峰值所对应的位置(i和j)，即可得到5ms的定时同步点(t＝i)和本小区所使用的主同步信号索引(n＝j)。

然而，当信噪比较低的时，如果UE处于深衰落信道中或小区边缘，同步信号完全淹没在噪声中，不管采用基于自相关还是互相关算法，相关函数的峰值已不明显，因而就会出现定时错误。如果在错误的定时下再进行后续的操作，如频偏估计、小区ID检测就毫无意义，只会增加大量的处理时延和计算量。

发明内容

本发明实施例提供了一种小区搜索过程中的时间同步方法及装置，用以提高小区搜索过程中时间同步的准确性。

本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步方法包括：

终端对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，获取多组检测结果，其中，每组检测结果包括主同步信号PSC序列以及该PSC序列所对应的同步时刻；

所述终端利用所述多组检测结果，确定最终的PSC序列以及同步时刻。

本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步装置包括：

时间同步检测单元，用于对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，获取多组检测结果，其中，每组检测结果包括主同步信号PSC序列以及该PSC序列所对应的同步时刻；

定时确定单元，用于利用所述多组检测结果，确定最终的PSC序列以及同步时刻。

本发明实施例，通过终端对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，获取多组检测结果，其中，每组检测结果包括主同步信号PSC序列以及该PSC序列所对应的同步时刻；终端利用多组检测结果，确定最终的PSC序列以及同步时刻，从而有效提高了小区搜索过程中的时间同步的准确性，并且因此可以提高小区搜索的成功率。

附图说明

图1为现有技术LTE-FDD系统中同步信号位置示意图；

图2为现有技术LTE-TDD系统中同步信号位置示意图；

图3为本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步方法的总体流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步方法的具体流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种小区搜索过程中的时间同步方法及装置，用以提高小区搜索过程中时间同步的准确性。

下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行说明。

参见图3，本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步方法总体包括步骤：

S101、终端对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，获取多组检测结果，其中，每组检测结果包括主同步信号PSC序列以及该PSC序列所对应的同步时刻。

S102、终端利用多组检测结果，确定最终的PSC序列以及同步时刻。

较佳地，步骤S102包括：

终端判断多组检测结果是否满足条件：至少有M组检测结果的PSC序列相同，并且M组检测结果中的同步时刻之间的差值小于或等于预先设置的差值阈值；其中，M为预先设置的大于1的整数；

当满足所述条件时，终端将相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。

较佳地，当不满足所述条件时，该方法还包括：

终端判断多组检测结果的组数是否小于预先设置的阈值N；

当多组检测结果的组数小于N时，终端重新对从基站接收到的信号进行时间同步检测，获取新的检测结果；

终端判断由该新的检测结果和之前测得的多组检测结果所构成的新的范围是否满足所述条件；

当满足所述条件时，终端将相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。

较佳地，当新的范围中的检测结果的组数等于N，并且新的范围不满足所述条件时，该方法还包括：

终端丢弃新的查找范围内的检测结果，重新对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，直到获取M组满足所述条件的检测结果，并利用该M组检测结果确定最终的PSC序列以及同步时刻。

较佳地，M和N满足下列关系式：

下面以N＝3，M＝2为例，给出一个具体的实施例。即先连续进行两次时间同步检测，然后进行判断(判断这两组检测结果中的PSC序列是否相同，并且相同的PSC序列所对应的同步时刻之间的差值小于或等于预先设置的差值阈值)，最多在三次时间同步检测的检测结果中判断是否存在相同的PSC序列，以及相同的PSC序列所对应的同步时刻之间的差值小于或等于预先设置的差值阈值，此时，本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步方法具体包括：

步骤一、终端通过互相关算法，连续进行两次时间同步检测，得到两组检测结果，即两组PSC序列及每个PSC序列对应的同步时刻，可以将第一组检测结果记为(n′，t′)，其中n′表示一个PSC序列，t′表示该PSC序列对应的同步时刻；将第二组检测结果记为(n″，t″)，其中n″表示一个PSC序列，t″表示该PSC序列对应的同步时刻。

步骤二、终端判断是否满足下列条件：

n′＝n″&|t′-t″|≤L

其中L表示预先设置的差值阈值，L的具体取值与终端UE的采样频率有关。因为，如果UE处于时变的多径衰落信道，则多次得到的同步时刻点可能不处于相同的位置，因此只要满足两者相差L即可，L的值应小于信道的最大多径时延。以UE的采样频率为1.92MHz为例，L的取值可以为5。

也就是说，步骤二中，UE要判断步骤一中得到的两个PSC序列是否相同，若相同，则进一步判断这两个PSC序列各自对应的同步时刻之差是否小于或等于预先设置的差值阈值L，如果是，则确定最终的定时结果为：

t＝min(t′，t″)，n＝n′

即将相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。选取较小的同步时刻主要是考虑在多次的同步检测中，可能会定时在不同的径上，本发明实施例取最先到达径的位置作为最终的同步时刻点。

此时，完成小区搜索中的时间同步检测过程。如果不满足n′＝n″&|t′-t″|≤L这个条件，则执行步骤三。

步骤三、UE再次从基站接收一组新的数据，重新进行一次时间同步检测，得到第三组检测结果(包括新的PSC序列和该PSC序列对应的同步时刻)，记为(n″′，t″′)。

步骤四、UE进行如下操作：

判断n′、n″、n″′这三个PSC序列中是否有相同的PSC序列，如果有，则取出相同的PSC序列所对应的同步时刻，并判断相同的PSC序列所对应的同步时刻之间的差值是否小于或等于L，如果是，则选取相同的PSC序列所对应的同步时刻中的最小值作为最终的同步时刻，将其赋给t，相同的PSC序列值赋给n；t和n则是最终的时间同步检测结果，完成小区搜索中的时间同步检测。若出现其它情况则判定当前定时出错，丢弃上述三组检测结果，重新进行时间同步检测，返回步骤一。

通过上述流程可以扩展本发明实施例的方案，参见图4，本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步方法具体包括步骤：

S201、终端连续进行i＝M次时间同步检测，得到M组检测结果。

S202、终端判断M组检测结果中的PSC序列是否相同，若是，则进一步判断相同的PSC序列所对应的同步时刻之间的差值是否小于或等于预先设置的差值阈值，如果是，则进行步骤S203。否则，如果M组检测结果中的PSC序列不同；或者，M组检测结果中有相同的PSC序列，但相同的PSC序列所对应的同步时刻之间的差值大于预先设置的差值阈值，则进行步骤S204。

S203、终端将相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。

S204、终端重新接收数据，进行第i＝i+1次的时间同步检测，得到新的一组检测结果。此时，共有i组检测结果。

S205、终端判断i组检测结果中是否至少有M组相同的PSC序列，若有，则进一步判断相同的PSC序列所对应的同步时刻之间的差值是否小于或等于预先设置的差值阈值，如果是，则进行步骤S203。否则，如果i组检测结果中没有M组相同的PSC序列；或者，i组检测结果中有M组相同的PSC序列，但相同的PSC序列所对应的同步时刻之间的差值大于预先设置的差值阈值，则进行步骤S206。

S206、终端判断i是否小于阈值N，如果是，则执行步骤S204，否则，执行步骤S207。

S207、终端丢弃当前存储的i组检测结果。然后，返回步骤S201，重新进行时间同步的检测。

参见图5，本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步装置包括：

时间同步检测单元11，用于对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，获取多组检测结果，其中，每组检测结果包括主同步信号PSC序列以及该PSC序列所对应的同步时刻；

定时确定单元12，用于利用多组检测结果，确定最终的PSC序列以及同步时刻。

较佳地，所述定时确定单元12包括：

第一判断单元121，用于判断当前测得的多组检测结果是否满足条件：至少有M组检测结果的PSC序列相同，并且M组检测结果中的同步时刻之间的差值小于或等于预先设置的差值阈值；其中，M为预先设置的大于1的整数；当满足该条件时，触发确定单元122。

确定单元122，用于将当前测得的多组检测结果中的相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。

较佳地，所述定时确定单元12还包括：第二判断单元123；

第一判断单元121，当判定不满足所述条件时，触发所述第二判断单元123；

所述第二判断单元123，用于当接收到所述第一判断单元121的触发时，判断当前测得的多组检测结果的组数是否小于预先设置的阈值N；如果是，则触发所述时间同步检测单元11重新对从基站接收到的信号进行时间同步检测，获取新的检测结果。

第一判断单元121，判断由该新的检测结果和之前测得的多组检测结果所构成的新的范围是否满足条件：至少有M组检测结果的PSC序列相同，并且M组检测结果中的同步时刻之间的差值小于或等于预先设置的差值阈值，如果是，则触发所述确定单元122将当前测得的所有检测结果中的相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。

较佳地，所述第二判断单元123，当判定当前测得的所有检测结果的组数等于N，并且当前测得的所有检测结果不满足上述条件(至少有M组检测结果的PSC序列相同，并且M组检测结果中的同步时刻之间的差值小于或等于预先设置的差值阈值)时，丢弃当前测得的所有检测结果，并触发所述时间同步检测单元11重新对从基站接收到的信号进行时间同步检测，直到获取M组满足所述条件的检测结果，并且所述定时确定单元利用该M组检测结果确定最终的PSC序列以及同步时刻。

较佳地，本发明实施例提供的一种小区搜索过程中的时间同步装置，为终端UE。

本发明实施例提供的技术方案，适用于时分双工(TDD)和频分双工(FDD)系统。

本发明实施例提供的技术方案，即使在信道条件很恶劣的情况下，也能获得很高的定时正确概率，从而可以有效地提高小区搜索的成功率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种小区搜索过程中的时间同步方法，其特征在于，该方法包括：

终端对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，获取多组检测结果，其中，每组检测结果包括主同步信号PSC序列以及该PSC序列所对应的同步时刻；

所述终端利用所述多组检测结果，确定最终的PSC序列以及同步时刻；

其中，所述终端利用所述多组检测结果，确定最终的PSC序列以及同步时刻的步骤包括：

所述终端判断所述多组检测结果是否满足条件：至少有M组检测结果的PSC序列相同，并且M组检测结果中的同步时刻之间的差值小于或等于预先设置的差值阈值；其中，M为预先设置的大于1的整数；

当满足所述条件时，所述终端将相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当不满足所述条件时，该方法还包括：

所述终端判断所述多组检测结果的组数是否小于预先设置的阈值N；

当所述多组检测结果的组数小于所述N时，所述终端重新对从基站接收到的信号进行时间同步检测，获取新的检测结果；

所述终端判断由该新的检测结果和所述多组检测结果所构成的新的范围是否满足所述条件；

当满足所述条件时，所述终端将相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述新的范围中的检测结果的组数等于N，并且所述新的范围不满足所述条件时，该方法还包括：

所述终端丢弃所述新的查找范围内的检测结果，重新对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，直到获取M组满足所述条件的检测结果，并利用该M组检测结果确定最终的PSC序列以及同步时刻。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述M和N满足下列关系式：

5.一种小区搜索过程中的时间同步装置，其特征在于，该装置包括：

时间同步检测单元，用于对从基站接收到的信号进行多次时间同步检测，获取多组检测结果，其中，每组检测结果包括主同步信号PSC序列以及该PSC序列所对应的同步时刻；

定时确定单元，用于利用所述多组检测结果，确定最终的PSC序列以及同步时刻；

其中，所述定时确定单元包括：

第一判断单元，用于判断所述多组检测结果是否满足条件：至少有M组检测结果的PSC序列相同，并且M组检测结果中的同步时刻之间的差值小于或等于预先设置的差值阈值；其中，M为预先设置的大于1的整数；当满足所述条件时，触发确定单元；

确定单元，用于将相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述定时确定单元还包括：第二判断单元；

第一判断单元，当判定不满足所述条件时，触发所述第二判断单元；

所述第二判断单元，用于当接收到所述第一判断单元的触发时，判断所述多组检测结果的组数是否小于预先设置的阈值N；当所述多组检测结果的组数小于所述N时，触发所述时间同步检测单元重新对从基站接收到的信号进行时间同步检测，获取新的检测结果；

第一判断单元，判断由该新的检测结果和所述多组检测结果所构成的新的范围是否满足所述条件，当满足所述条件时，触发所述确定单元将相同的PSC序列确定为最终的PSC序列，将相同的PSC序列所对应的同步时刻中较小的同步时刻作为最终的同步时刻。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二判断单元，当判定所述新的范围中的检测结果的组数等于N，并且所述新的范围不满足所述条件时，丢弃所述新的查找范围内的检测结果，并触发所述时间同步检测单元重新对从基站接收到的信号进行时间同步检测，直到获取M组满足所述条件的检测结果，并且所述定时确定单元利用该M组检测结果确定最终的PSC序列以及同步时刻。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述M和N满足下列关系式：

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