CN102196553A - 一种移动终端定时同步校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端定时同步校正方法，包括，UE收集定时同步目标小区下行物理信道数据样本；UE在收集到的数据样本中筛选出有效数据样本；对有效数据样本进行信道估计，并对信道估计进行加权对位累加；根据当前业务定时同步精度要求和信号质量确定样本数门限；如果已处理的有效样本数已达到所述样本数门限或定时同步估计时间已达到预设的最大估计时间，进行定时同步偏差估计，根据估计的定时同步偏差进行定时同步校正。本发明的技术方案根据业务精度要求和信号质量以及已收集到的有效样本数来确定是否完成定时同步偏差估计，实现了在不同的无线环境及定时同步精度要求下都及时、准确地估计出定时同步偏差。

Description

一种移动终端定时同步校正方法

技术领域

本发明涉及到移动终端(简称，UE)定时同步技术，特别涉及到一种UE定时同步校正的方法。

背景技术

UE初始捕获同步后(初次达到接收数据帧头和实际数据帧头从任意偏差缩小到一定偏差范围内的状态，后续将接收数据帧头和实际数据帧头的偏差称为定时偏差)，难以避免的存在以下定时偏差发生变化的情况：

由于UE移动而造成的定时偏差变化；

由于时钟偏差而造成的定时偏差变化；

因此，需要周期性的进行定时同步保持校正，将定时偏差控制在一定精度偏差范围内，以确保接收数据完整及保证解调译码性能。

TD-SCDMA的下行信道估计所使用的训练序列，其主要为常规时隙的midamble和SYNC_DL，其中同一小区的不同用户使用相同midamble的不同延时(该延时又叫做窗长，用W表示)偏移的循环序列做为本用户的训练序列，不同用户的训练序列根据分配功率的情况在时域上进行对位叠加后进行发送，该结构特性使得只要对接收的训练序列区域按本小区ID的midamble做信道冲激响应不仅可以得到本用户的信道估计还可以得到其他用户存在时的信道估计，而SYNC_DL为小区所独有的信号。

现有技术的定时同步校正方法流程如图1所示：

1、在预设的周期内收集本用户专属信道的样本；

2、根据样本信号质量判断样本有效性；

3、对有效的样本进行信道估计及有效样本信道估计加权对位累加；

4、在达到预定时间周期时根据叠加的信道估计进行定时同步偏差估计；

5、根据定时同步偏差估计结果进行定时同步校正。按照一定策略进行相应调整。

其中加权方式通常有平均加权，基于时间的遗忘因子加权，由线性滤波器演变而成的滤波器因子加权等形式的固定加权。

从上述流程中可以看出，现有技术的样本收集和信道估计通常采用预设的固定周期；而在实际应用中，由于无线环境的变化使得在相同时间周期内UE采集到的有效样本数据是变化的，同时，在不同的调制方式及信号质量下定时同步校正所需的样本也不同。

现有技术这种预设固定周期的定时同步估计的缺点在于不能根据无线环境的变化及定时同步精度要求调整定时同步估计的周期，无法实现在不同的无线环境及定时同步精度要求下都及时、准确地估计出定时同步偏差。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种移动终端定时同步校正方法，以解决现有技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是，一种移动终端定时同步校正方法，包括：

1、UE收集定时同步目标小区下行物理信道数据样本；

2、UE在收集到的数据样本中筛选出有效数据样本；

3、对有效数据样本进行信道估计，并对信道估计进行加权对位累加；

4、根据当前业务定时同步精度要求和信号质量确定样本数门限；

5、如果已处理的有效样本数已达到所述样本数门限或定时同步估计时间已达到预设的最大估计时间，进行定时同步偏差估计，根据估计的定时同步偏差进行定时同步校正；否则返回步骤1。

所述业务定时同步精度要求和信号质量与所述样本数门限的对应关系根据仿真或实验数据预先设定。

优选的，所述业务定时同步精度要求由业务调制方式确定。

所述步骤2进一步包括：

UE根据所述数据样本的信号质量确定数据样本是否是有效样本；

或将协议规定或从系统消息中获知确定存在的下行物理信道数据样本设定为有效样本。

所述目标小区下行物理信道进一步包括：

本用户专用物理控制信道(简称DPCH)和目标小区其他用户专用DPCH。

所述目标小区下行物理信道进一步包括：

本用户专用物理控制信道和目标小区主公共控制物理信道(简称，PCCPCH)。

所述目标小区下行物理信道进一步包括：

本用户专用物理控制信道、目标小区其他用户专用物理控制信道以及目标小区主公共控制物理信道。

优选的，所述信号质量为所述物理控制信道信号抽头功率与噪声抽头的比值。

优选的，所述对信道估计进行加权对位累加的加权因子为所述物理控制信道信号抽头功率与噪声抽头的比值。

与现有技术相比，本发明的技术方案在定时同步校正中，根据业务精度要求和信号质量以及已收集到的有效样本数来确定是否完成定时同步偏差估计，实现了在不同的无线环境及定时同步精度要求下都及时、准确地估计出定时同步偏差，同时，本发明的优选方案中，将公共物理控制信道和/或其他用户专用物理控制信道的数据也作为定时同步偏差估计的样本使用，增加了单位时间内获得的样本数量，进一步提高了定时同步校正的效率。

附图说明

图1是现有技术定时同步校正方法流程图

图2是本发明定时同步校正方法总体流程图

具体实施方式

为进一步说明本发明的技术方案，下面给出具体实施例并结合附图详细说明。

具体实施例1

本实施例为本发明移动终端定时同步校正方法的一种优选实施方式，具体流程如图2所示，包括：

1、UE收集定时同步目标小区下行物理信道数据样本；

本实施例中，所述下行物理信道为当前帧的本用户专用DPCH；UE接收当前帧的本用户专用DPCH所在时隙；

2、UE在收集到的数据样本中筛选出有效数据样本；

201、利用所述时隙的训练序列的接收数据和小区ID，求得信道冲激响应CIR；

202、并计算其功率得到信道冲激响应的功率抽头序列CIR_pwr；

203、在该序列中，在本用户在对应的窗的1～W/2个抽头范围内搜索最强抽头作为本用户DPCH抽头，获得其功率值max_pwr；以及所述最强抽头所在位置与期望接收位置的偏差max_pwr_pos；

其中，所述期望接收位置为根据当前的定时同步设置计算出的本用户DPCH应出现的位置。

204、根据CIR_pwr对应窗中除最强抽头所在抽头区域外一定范围区域的其他抽头功率相加获取噪声功率noise_pwr；

本实施例中，所述区域为最强抽头所在抽头区域左右各3各抽头区域；

205、计算所述最强抽头及其左右各一个抽头的功率和sum_pwr与noise_pwr的比值Ratio；

206、判断所述比值是否大于预设抽头噪声功率比门限(门限取值范围？i/(W-7)，i≥30)，如果是，将该DPCH设置为有效DPCH，记录下所述有效DPCH的Ratio；

其中，所述抽头噪声功率比门限＝i/(W-7)，i≥30；

3、对有效数据样本进行信道估计，并对信道估计进行加权对位累加；

301、在信道冲激响应的功率抽头序列CIR_pwr中，将有效DPCH最强抽头的-W/2～W/2抽头范围内的抽头功率序列作为为该有效DPCH的信道估计功率序列H；H的长度为W；

302、将CIR中有效DPCH的期望接收位置抽头及其左右一定数量的抽头，，利用插值方式进行信道估计码片级以下插值重构，，得到插值序列，获得该插值序列的信道估计重构功率序列H_reshape；

其中，进行插值的抽头数量为N1，插值倍数为N2，则H_reshape的长度为N1×N2+1；

本实施例中所述一定数量的抽头为左右各1各抽头，即N1＝3；插值倍数为N2＝32；

303、将H×Ratio对位累加到有效DPCH累计信道功率序列H_sum；将H_reshape×Ratio对位累加到有效下行信道累计信道估计重构功率序列H_sum_reshape；

4、根据当前业务定时同步精度要求和信号质量确定样本数门限；

401、根据业务的调制方式确定所述定时同步精度要求；

本实施例中，业务调制方式如果为QPSK，则精度要求为1/8chip，如果为16QAM，则精度要求为1/32chip，如果为16QAM，则精度指示为1/64chip；

402、将当前已收集到的所有有效DPCH的Ratio进行平均获得平均值Ratio_avg；

403、利用获得的定时同步精度要求和Ratio_avg通过预先设定的业务定时同步精度要求和信号质量与所述样本数门限的对应关系获得当前所需的样本数门限；

5、判断当前已收集的有效样本数是否大于或等于当前所需的样本数门限；如果是执行步骤7，否则执行步骤6；

其中，所述有效样本数为本次定时同步校正总共已接收到的有效下行物理信道数量；

6、判断定时同步估计时间是否已达到预设的最大估计时间；如果是执行步骤7；否则执行步骤1；

7、通过H_sum的最强抽头位置与基准同步位置的偏差获取码片级偏差估计值，通过H_sum_reshape的最强抽头位置与基准同步位置的偏差获取码片级以下的偏差估计值。若码片级偏差估计值大于零，则按照码片级偏差估计值进行偏差纠正，若码片级偏差估计值为零，则按照码片级以下的偏差估计值实施偏差纠正。

具体实施例2

本实施例为本发明移动终端定时同步校正方法的又一种优选实施方式，具体流程如图2所示，包括：

1、UE收集定时同步目标小区下行物理信道数据样本；

本实施例中，所述下行物理信道为本用户DPCH及目标小区其他用户DPCH；UE接收当前帧的本用户专用DPCH所在时隙；

2、UE在收集到的数据样本中筛选出有效数据样本；

211、利用所述时隙的训练序列的接收数据和小区ID，求得该时隙信道冲激响应CIR；并计算其功率得到信道冲激响应的功率抽头序列CIR_pwr；

212、在CIR_pwr中，在本用户DPCH对应的窗的1～W/2个抽头范围内搜索最强抽头作为本用户DPCH抽头，获得其功率值max_pwr；以及所述本用户DPCH抽头所在位置与本用户DPCH期望接收位置的偏差max_pwr_pos；

213、根据CIR_pwr对应窗中除本用户DPCH抽头所在抽头区域外一定范围区域的其他抽头功率相加获取噪声功率noise_pwr；

本实施例中，所述区域为本用户DPCH抽头所在抽头区域左右各3各抽头区域；

214、计算所述本用户DPCH抽头及其左右各一个抽头的功率和sum_pwr与noise_pwr的比值Ratio₀；

215、在CIR_pwr中，分别搜索与其他DPCH期望接收位置偏差为max_pwr_pos的抽头作为该DPCH抽头，获得抽头功率值；

其中，所述期望接收位置为根据当前的定时同步设置计算出的该DPCH应出现的位置。

216、分别判断搜索到的各其他DPCH的抽头功率值与max_pwr的比值是否大于预设门限th1；如果是，计算与该DPCH抽头及该DPCH抽头左右各一个抽头的功率和与noise_pwr的比值Ratio_m；其中th1＝0.5～2；m＝1，2......，M，M为抽头功率值与max_pwr的比值大于th1的其他DPCH的数量；

217、分别判断本用户DPCH及其他各DPCH的所述功率和与噪声抽头的比值Ratio_m，m＝0，1，2......，M，是否大于预设抽头噪声功率比门限，如果是，将该DPCH设置为有效DPCH；

其中，所述抽头噪声功率比门限＝i/(W-7)，i≥30；

3、对有效数据样本进行信道估计，并对信道估计进行加权对位累加；

311、在信道冲激响应的功率抽头序列CIR_pwr中，将各有效DPCH的DPCH抽头位置的-W/2～W/2抽头范围内的抽头功率序列作为该有效DPCH的信道估计功率序列H_k；每个H_k的长度为W；其中，k＝0，1，2......K，K为有效DPCH的数量-1。

312、将CIR中各有效DPCH的期望接收位置抽头及其左右一定数量的抽头，总抽头数量即为N1；利用插值方式进行信道估计码片级以下插值重构，得到插值序列，获得各插值序列的信道估计重构功率序列H_reshape_k；每个H_reshape_k的长度为W；

其中，进行插值的抽头数量为N1，插值倍数为N2，则每个H_reshape_k的长度为N1×N2+1；

本实施例中所述一定数量的抽头为左右各1各抽头，即N1＝3；插值倍数为N2＝32；

313、对每一个有效DPCH，搜索其对应的H_k中大于其H_k中最大功率值×抽头噪声功率比门限的抽头功率，将搜索到的抽头功率相加作为该DPCH的Raito_k，以Raito_k/AGC_k将各H_k×Ratio_k/AGC_k对位累加到有效下行信道累计信道功率序列H_sum；将各H_reshape_k×Ratio_k/AGC_k对位累加到有效下行信道累计信道估计重构功率序列H_sum_reshape；其中，所述AGC_k为该有效DPCH所在时隙的自动增益控制值；

4、根据当前业务定时同步精度要求和信号质量确定样本数门限；

411、根据业务的调制方式确定所述定时同步精度要求；

本实施例中，业务调制方式如果为QPSK，则精度要求为1/8chip，如果为16QAM，则精度要求为1/32chip，如果为16QAM，则精度指示为1/64chip；

412、将当前已收集到的所有有效DPCH的Ratio_k进行平均获得平均值Ratio_avg；

413、利用获得的定时同步精度要求和Ratio_avg通过预先设定的业务定时同步精度要求和信号质量与所述样本数门限的对应关系获得当前所需的样本数门限；

步骤5～7与具体实施例1相同。

具体实施例3

本实施例为本发明移动终端定时同步校正方法的又一种优选实施方式，具体流程如图2所示，包括：

1、UE收集定时同步目标小区下行物理信道数据样本；

本实施例中，所述下行物理信道为本用户DPCH及目标小区其他用户DPCH；以及目标小区的PCCPCH；UE接收当前帧的PCCPCH所在时隙，根据系统消息中的指示接收本用户DPCH所在时隙；

2、UE在收集到的数据样本中筛选出有效数据样本；

221、利用所述时隙的训练序列的接收数据和小区ID，分别求得PCCPCH所在时隙信道冲激响应CIR_P和本用户DPCH所在时隙信道冲激响应CIR_D；并分别计算其功率得到信道冲激响应的功率抽头序列CIR_P_pwr和CIR_D_pwr；

222、在CIR_P_pwr中，在PCCPCH对应的窗的1～W/2个抽头范围内搜索最强抽头作为PCCPCH抽头，获得其功率值max_pwr；以及所述PCCPCH抽头所在位置与PCCPCH期望接收位置的偏差max_pwr_pos；

223、根据CIR_P_pwr对应窗中除PCCPCH抽头所在抽头区域外一定范围区域的其他抽头功率相加获取噪声功率noise_pwr；

本实施例中，所述区域为PCCPCH抽头所在抽头区域左右各3各抽头区域；

224、计算所述PCCPCH抽头及其左右各一个抽头的功率和sum_pwr与noise_pwr的比值Ratio₀；

225、在CIR_D_pwr中，分别搜索与各DPCH期望接收位置偏差为max_pwr_pos的抽头作为该DPCH抽头，获得抽头功率值；

其中，所述期望接收位置为根据当前的定时同步设置计算出的该下行物理信道应出现的位置。

226、分别判断搜索到的各DPCH的抽头功率值与max_pwr的比值是否大于预设门限th1；如果是，计算与该DPCH抽头及该DPCH抽头左右各一个抽头的功率和与noise_pwr的比值Ratio_m；其中th1＝0.5～2；m＝1，2......，M，M为抽头功率值与max_pwr的比值大于th1的DPCH的数量；

227、分别判断各DPCH的所述功率和与噪声抽头的比值是否大于预设抽头噪声功率比门限，如果是，将该DPCH设置为有效DPCH，记录下PCCPCH和有效DPCH的Ratiok；其中，k＝0，1，2......K，K＝有效DPCH的数量；

其中，所述抽头噪声功率比门限＝i/(W-7)，i≥30；

3、对有效数据样本进行信道估计，并对信道估计进行加权对位累加；

321、在信道冲激响应的功率抽头序列CIR_P_pwr中，将PCCPCH抽头位置的-W/2～W/2抽头范围内的抽头功率序列作为PCCPCH的信道估计功率序列H₀；在信道冲激响应的功率抽头序列CIR_D_pwr中，将各有效DPCH的DPCH抽头位置的-W/2～W/2抽头范围内的抽头功率序列作为该有效DPCH的信道估计功率序列H_k；H₀及每个H_k的长度为W；k＝1，2......K；

322、分别将PCCPCH及各有效DPCH的期望接收位置抽头及期望接收位置左右一定数量的抽头利用插值方式进行信道估计码片级以下插值重构，得到插值序列，获得各插值序列的信道估计重构功率序列H_reshape_k；k＝0，1，2......K；

其中，进行插值的抽头数量为N1，插值倍数为N2，则每个H_reshape_k的长度为N1×N2+1；

本实施例中所述一定数量的抽头为左右各1各抽头，即N1＝3；插值倍数为N2＝32；

323、将各H_k×Ratio_k对位累加到有效下行信道累计信道功率序列H_sum；将各H_reshape_k×Ratio_k对位累加到有效下行信道累计信道估计重构功率序列H_sum_reshape；k＝0，1，2......K；

4、根据当前业务定时同步精度要求和信号质量确定样本数门限；

421、设定定时同步精度要求为1/64chip；

422、将本次定时同步校正时间内所有数据业务信道的信干比平均得到信干比平均值SIR_avg；

423、利用设定的定时同步精度要求和SIR_avg通过预先设定的业务定时同步精度要求和信号质量与所述样本数门限的对应关系获得当前所需的样本数门限；

步骤5～7与具体实施例1相同。

具体实施例4

本实施例为本发明移动终端定时同步校正方法的又一种优选实施方式，具体流程如图2所示，包括：

1、UE收集定时同步目标小区下行物理信道数据样本；

本实施例中，所述下行物理信道为本用户DPCH以及目标小区的PCCPCH；UE接收当前帧的PCCPCH所在时隙，根据系统消息中的指示接收本用户DPCH所在时隙；

2、UE在收集到的数据样本中筛选出有效数据样本；

231、利用所述时隙的训练序列的接收数据和小区ID，分别求得PCCPCH所在时隙信道冲激响应CIR_P和本用户DPCH所在时隙信道冲激响应CIR_D；并分别计算其功率得到信道冲激响应的功率抽头序列CIR_P_pwr和CIR_D_pwr；

232、在CIR_P_pwr中，在PCCPCH对应的窗的1～W/2个抽头范围内搜索最强抽头作为PCCPCH抽头，获得其功率值max_pwr；以及所述PCCPCH抽头所在位置与PCCPCH期望接收位置的偏差max_pwr_pos；

233、根据CIR_P_pwr对应窗中除PCCPCH抽头所在抽头区域外一定范围区域的其他抽头功率相加获取噪声功率noise_pwr；

本实施例中，所述区域为PCCPCH抽头所在抽头区域左右各3各抽头区域；

224、计算所述PCCPCH抽头及其左右各一个抽头的功率和sum_pwr与noise_pwr的比值Ratio₀；

235、在CIR_D_pwr中，搜索与本用户DPCH期望接收位置偏差为max_pwr_pos的抽头作为本用户DPCH抽头，获得抽头功率值；

其中，所述期望接收位置为根据当前的定时同步设置计算出的该下行物理信道应出现的位置。

236、判断搜索到的本用户DPCH的抽头功率值与max_pwr的比值是否大于预设门限th1；如果是，计算与本用户DPCH抽头及其左右各一个抽头的功率和与noise_pwr的比值Ratio₁；其中th1＝0.5～2；

237、判断本用户DPCH的所述功率和与噪声抽头的比值是否大于预设抽头噪声功率比门限，如果是，将本用户DPCH设置为有效DPCH，记录下PCCPCH和有效DPCH的Ratio_k；其中，k＝0，1；

其中，所述抽头噪声功率比门限＝i/(W-7)，i≥30；

3、对有效数据样本进行信道估计，并对信道估计进行加权对位累加；

331、在信道冲激响应的功率抽头序列CIR_P_pwr中，将PCCPCH抽头位置的-W/2～W/2抽头范围内的抽头功率序列作为PCCPCH的信道估计功率序列H₀；在信道冲激响应的功率抽头序列CIR_D_pwr中，将本用户DPCH抽头位置的-W/2～W/2抽头范围内的抽头功率序列作为本用户DPCH的信道估计功率序列H₁；H₀和H₁的长度都为W；

332、分别将PCCPCH及本用户DPCH的期望接收位置抽头及期望接收位置左右一定数量的抽头利用插值方式进行信道估计码片级以下插值重构，得到插值序列，获得各插值序列的信道估计重构功率序列H_reshape_k；k＝0，1；

其中，进行插值的抽头数量为N1，插值倍数为N2，则每个H_reshape_k的长度为N1×N2+1；

本实施例中所述一定数量的抽头为左右各1各抽头，即N1＝3；插值倍数为N2＝32；

333、将各H_k×Ratio_k对位累加到有效下行信道累计信道功率序列H_sum；将各H_reshape_k×Ratio_k对位累加到有效下行信道累计信道估计重构功率序列H_sum_reshape；k＝0，1；

4、根据当前业务定时同步精度要求和信号质量确定样本数门限；

431、设定定时同步精度要求为1/64chip；

432、搜索H_sum中的最强抽头，将搜索到的最强抽头的左右各一个抽头及该最强抽头的功率累加得到累加值sum，将H_sum中除最强抽头所在抽头区域外一定范围区域的其他抽头功率相加获取noise_pwr，将sum/noise_pwr作为信号质量RATIO；

其中，所述范围区域为最强抽头所在抽头区域左右各3个抽头区域；

433、利用设定的定时同步精度要求和RATIO通过预先设定的业务定时同步精度要求和信号质量与所述样本数门限的对应关系获得当前所需的样本数门限；

步骤5～7与具体实施例1相同。

本领域的一般技术人员显然应该清楚并且理解，本发明方法所举的以上实施例仅用于说明本发明方法，而并不用于限制本发明方法。在不背离本发明方法的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明方法做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明方法的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种移动终端定时同步校正方法，其特征在于，包括：

步骤1、移动终端UE收集定时同步目标小区下行物理信道数据样本；

步骤2、UE在收集到的数据样本中筛选出有效数据样本；

步骤3、对有效数据样本进行信道估计，并对信道估计进行加权对位累加；

步骤4、根据当前业务定时同步精度要求和信号质量确定样本数门限；

步骤5、如果已处理的有效样本数已达到所述样本数门限或定时同步估计时间已达到预设的最大估计时间，进行定时同步偏差估计，根据估计的定时同步偏差进行定时同步校正；否则返回步骤1。

2.根据权利要求1所述的一种移动终端定时同步校正方法，其特征在于，所述业务定时同步精度要求和信号质量与所述样本数门限的对应关系根据仿真或实验数据预先设定。

3.根据权利要求1或2所述的一种移动终端定时同步校正方法，其特征在于：

所述业务定时同步精度要求由业务调制方式确定。

4.根据权利要求1所述的一种移动终端定时同步校正方法，其特征在于，所述步骤2包括：

UE根据所述下行物理信道的信号质量确定所述下行物理信道数据样本是否是有效样本；

或将协议规定和/或从系统消息中获知确定存在的下行物理信道数据样本设定为有效样本。

5.根据权利要求1或4所述的一种移动终端定时同步校正方法，其特征在于，所述目标小区下行物理信道包括：

本用户专用物理控制信道和目标小区其他用户专用物理控制信道。

6.根据权利要求1或4所述的一种移动终端定时同步校正方法，其特征在于，所述目标小区下行物理信道包括：

本用户专用物理控制信道和目标小区主公共控制物理信道。

7.根据权利要求1或4所述的一种移动终端定时同步校正方法，其特征在于，所述目标小区下行物理信道包括：

本用户专用物理控制信道、目标小区其他用户专用物理控制信道以及目标小区主公共控制物理信道。

8.根据权利要求1的一种移动终端定时同步校正方法，其特征在于，所述信号质量为所述物理控制信道信号抽头功率与噪声抽头的比值。

9.根据权利要求1的一种移动终端定时同步校正方法，其特征在于，所述对信道估计进行加权对位累加的加权因子为所述物理控制信道信号抽头功率与噪声抽头的比值。

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