CN102291339A - 一种实现小区初搜的下行同步方法、系统及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现小区初搜的下行同步方法，涉及通信技术领域。所述方法包括以下步骤：对接收到前一路的下行导频时隙数据进行信道响应的估计，得到第一信道估计值后进行消噪处理，得到第二信道估计值后将其与下行导频时隙的下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的前一路重构信号；对连续接收到的后一路的下行导频时隙数据重复以上步骤，得到下行导频时隙的后一路重构信号；将所述前一路重构信号与后一路重构信号合并后进行同步。本发明还提供一种实现小区初搜的下行同步系统及移动终端。本发明的实现小区初搜的下行同步方法、系统及移动终端能够在低信噪比时提高接受灵敏度，且能有效抵抗强干扰信号对接收信号的干扰而导致相关操作的误判。

Description

一种实现小区初搜的下行同步方法、系统及移动终端

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及到一种实现小区初搜的下行同步方法、系统及移动终端。

背景技术

随着无线通信技术的发展，移动通信用户的数量急速增长，而频谱资源是有限的，如何能降低干扰，最大限度地利用频谱资源，使有限的带宽能承载尽可能多的用户量是网络厂商重点关心的问题。

在时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)移动通信系统中，当终端设备(UE，User Equipment)开机后，首先要进行的是小区初搜阶段，小区初搜的目的是选择合适的工作频点，并在该频点上获得与当前所在小区的下行同步，以使UE能够尽快接入蜂窝网，监听广播信道，接收小区信息，并可以通过呼叫实现蜂窝网的通信功能。

小区初搜过程中的一个重要步骤是下行同步，其是通过搜索小区中的下行同步(SYNC_DL)码完成。由于传输过程中会有噪声和其它信号对下行导频信号产生干扰，影响下行导频信号的正确检测，因此采用快速、准确、可靠的下行同步方法对于终端设备非常重要。

目前在TD-SCDMA移动通信系统中，下行同步的方法有两种：一种是特征窗与相关结合的方法，简称特征窗法；另一种是直接相关法。

特征窗法的原理是终端设备在接收的子帧数据上按码片(chip)步长滑动，滑动的步长按系统设计可以是一个或几个码片间隔，在每个位置上计算特征窗的功率值，TD-SCDMA系统的子帧结构请参见图1，每个无线子帧由7个用来传送数据的普通时隙(Time Slot)TS0～TS6和三个特殊时隙构成，其中TS0、TS1分别用于传送上下行信号，其传送方向和两个时隙之间的上下行转换点位置是固定不变的，而TS2～TS6时隙的传送方向和转换点的位置是可以改变的。转换点位置包括所述三个特殊时隙，分别为上行导频时隙(UpPTS)、下行导频时隙(DwPTS)及转换保护时隙(GP)，其中上行导频时隙用于用户接入的上行同步信息发送，转换保护时隙用于提供下行发送时隙向上行发送时隙转换的时间间隔。下行导频时隙包括32个码片的转换保护时隙和64个码片的下行同步(SYNC_DL)码。

终端设备在接收到的子帧数据中顺序取128个码片，计算中间64个码片的功率值，用该功率值除以64个码片前后相连的各32个码片的功率之和，所得结果即为特征窗值。在子帧中按步长滑动计算特征窗值，在所得的特征窗值中找出最大特征窗值。将所得的最大特征窗值和系统的阈值门限比较判决，如果最大特征窗值大于阈值门限，则最大特征窗值的位置就是下行导频时隙的起始位置，否则在下个子帧中继续查找。

在下行导频时隙起始位置处向后顺序接收128个码片，与终端设备的32个下行同步码分别做滑动相关。由于下行同步码具有自相关特性，相同时会产生较高的相关功率峰值，根据最大的相关功率峰值确定出本小区所使用的下行同步码。

直接相关法的原理是终端设备锁定在一个工作频点上，将接受的子帧的码片与32个下行同步码分别做滑动相关，滑动的步长可以是一个或几个码片间隔。每个下行同步码均会得到一组相关结果，只有相同的下行同步码才能产生较高的相关峰值。在上述32组结果中寻找一最大功率峰值，并把该功率峰值与预先设定的门限值做比较，如果大于预先设定的门限值就记录其位置和对应的下行同步码编号的标识。

然而，上述两种下行同步的方法均存在不足之处：

特征窗法虽然计算复杂度低，但只有在信噪比大于0db时信号功率的特征窗特性才能体现出来，当信噪比达不到要求时就会降低下行导频时隙的接收灵敏度，从而影响到终端正确搜索同步；而直接相关法虽然在低信噪比时性能比特征窗法好，但当存在上行强干扰时隙信号时，抗干扰能力较差，可能由于相关操作后相关峰值较大而导致误判，并且计算复杂度高。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种计算复杂度较低、低信噪比时接收灵敏度较高且抗干扰能力较强的TD-SCDMA的下行同步方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种实现小区初搜的下行同步方法，所述方法包括以下步骤：

S1：对接收到前一路的下行导频时隙数据进行信道响应的估计，得到第一信道估计值；

S2：对所述第一信道估计值进行消噪处理，得到第二信道估计值；

S3：将所述第二信道估计值与下行导频时隙的下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的前一路重构信号，并将所述前一路重构信号缓存入终端设备；

S4：对连续接收到的后一路的下行导频时隙数据重复步骤S 1、S2及S3，得到下行导频时隙的后一路重构信号；

S5：读取所述终端设备缓存的所述前一路重构信号，将所述前一路重构信号与后一路重构信号合并后进行同步。

作为本发明的进一步改进，所述方法步骤S1具体包括以下步骤：

终端设备连续接收两帧下行导频时隙数据；

计算出所接收到前一帧下行导频时隙数据中前一帧的下行导频时隙起始位置，并从该起始位置处向后顺序接收128个码片的向量；

对接收到的128个码片的向量与32个本地下行同步码分别进行相关，得到信道估计的第一信道估计值；

根据所述第一信道估计值确定下行同步码的编号；

所述方法步骤S3具体包括：

将所述第二信道估计值与确定编号的下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的前一路重构信号，并将所述前一路重构信号缓存入终端设备。

作为本发明的进一步改进，所述方法步骤S1还具体包括以下步骤：

终端设备接收空间上不同垂直高度的微波天线发出的两帧下行导频时隙数据；

计算出所接收到前一帧下行导频时隙数据中前一帧的下行导频时隙起始位置，并从该起始位置处向后顺序接收128个码片的向量；

对接收到的128个码片的向量与32个本地下行同步码分别进行相关，得到信道估计的第一信道估计值；

根据所述第一信道估计值确定下行同步码的编号。

所述方法步骤S3具体包括：

将所述第二信道估计值与确定编号的下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的前一路重构信号，并将所述前一路重构信号缓存入终端设备。

作为本发明的进一步改进，所述方法步骤S2具体包括：

在所述第一信道估计值中查找到最大者，即最大功率峰值的抽头；

保留所述最大功率峰值的抽头左边的两抽头及右边的四抽头，并将其它抽头都置零；

以所述最大功率峰值的抽头的八分之一为门限，对所保留的六抽头进行判决，若该抽头小于门限值的抽头，则将其置零。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S5具体包括：

对所述前一路重构信号与后一帧重构信号进行等增益合并，即将前一路重构信号与后一路重构信号以相同的支路增益进行相加，相加后的信号作为增强的接收信号输出。

作为本发明的进一步改进，所述相加后的信号作为增强的接收信号输出之后还包括：

将所述等增益合并后增强的接收信号输入到同步模块进行同步运算。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3及S4中滑动相关的步长是一个码片数据间隔或几个码片数据间隔或几分之一的码片数据间隔。

本发明还提供一种实现小区初搜的下行同步系统，所述系统包括：

信道估计模块，用于对接收到相互独立的两路信号的下行导频时隙数据进行信道响应的估计，得到第一信道估计值；

消噪模块，用于对所述第一信道估计值进行消噪处理，得到第二信道估计值；

相关运算模块，用于分别对所述两路信号的第二信道估计值与本地下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的两路信号对应的重构信号；

增益合并模块，用于对所述两路信号对应的重构信号进行增益合并成增强的接收信号；

同步模块，用于对所述增强的接收信号进行同步。

进一步，所述系统的消噪模块具体包括：

功率查找子模块，用于在所述消噪模块接收的所述第一信道估计值中查找到最大功率峰值的抽头；

功率处理子模块，用于保留所述最大功率峰值的抽头左边的两个抽头及右边的四个抽头及将其它抽头都置零；

判断子模块，用于以所述最大功率峰值的抽头的八分之一为门限，对所保留的抽头进行判决，并将小于门限值的抽头置零。

本发明还提供一种包括上述的实现小区初搜的下行同步系统的移动终端。

本发明的一种实现小区初搜的下行同步方法、系统及移动终端分集接收两路互相独立的帧信号，经过信道估计、消噪处理及相关运算得到两路重构信号，通过等增益合并所述两路重构信号得到一加强信号，从而以等增益合并后的加强信号进行同步。由于本发明采用了分集合并接收信号，改善了接收信号，来抵抗衰落引起的不良影响，在低信噪比时提高了接受灵敏度，且有效抵抗了强干扰信号，保证了相关操作的正确性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是TD-SCDMA系统的子帧结构示意图；

图2是本发明的一种实现小区初搜的下行同步方法的流程示意图；

图3是本发明较佳实施例的方法的流程示意图；

图4是本发明的一种实现小区初搜的下行同步系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明的实现小区初搜的下行同步方法及系统能够在低信噪比时提高接受灵敏度，且能有效抵抗强干扰信号对接收信号的干扰而导致相关操作的误判。

请参阅图2，图2为本发明的一种实现小区初搜的下行同步方法的流程示意图，所述方法包括以下步骤：

S1：对接收到前一路信号的下行导频时隙数据进行信道响应的估计，得到第一信道估计值；

S2：对所述第一信道估计值进行消噪处理，得到第二信道估计值；

S3：将所述第二信道估计值与下行导频时隙的下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的前一路重构信号，并将所述前一路重构信号缓存入终端设备；

S4：对连续接收到后一路的下行导频时隙数据重复步骤S1-S3，得到下行导频时隙的后一路重构信号；

S5：读取所述终端设备缓存的所述前一路重构信号，将所述前一路重构信号与后一路重构信号合并后进行同步。

请参阅图3，图3是本发明较佳实施例的方法的流程示意图。本发明的实施例是应用于TD-SCDMA系统中，其每个子帧长度为6400个码片，共有32个下行同步码，每个下行同步码的长度是64个码片。下面结合图3具体描述本发明方法的工作流程，其过程如下：

步骤S301：终端设备连续接收两帧下行导频时隙数据。在弱信号的情况，即系统信噪比较低时，单个子帧的下行导频时隙数据较差，根据现有的同步算法得到的下行同步结果不准确，故连续接收两帧的下行导频时隙数据，以提高弱信号的下行同步接收灵敏度且抗干扰能力。

需要说明的是，上述方法是通过时间分集接收两个时间不同的帧信号进行分集合并的，也可以通过空间上的分集接收两个空间不同的帧信号进行分集合并，即在空间不同的垂直高度上设置几副天线，同时接收一个发射天线的微波信号，然后合成或选择其中一个强信号，同样可以实现本发明的目的。

即步骤S301还可为：终端设备接收空间上不同垂直高度的天线的两帧下行导频时隙数据。

步骤S302：计算出所接收到两帧下行导频时隙数据中前一帧的下行导频时隙起始位置，并从该起始位置处向后顺序接收128个码片的向量。

该步骤是通过特征窗法来实现的，即终端设备在接收到的下行导频时隙数据中顺序取128个码片，计算中间64个码片的功率值，用该功率值除以64个码片前后相连的各32个码片的功率之和，在子帧中按一个步长间隔滑动计算特征窗值，在所得的特征窗值中找出最大特征窗值。将所得的最大特征窗值和系统的阈值门限比较判决，如果最大特征窗值大于阈值门限，则最大特征窗值的位置就是该下行导频时隙的起始位置，否则在下个子帧中继续查找。

在找到所述下行导频时隙的起始位置后，从该起始位置处向后顺序接收128个码片向量，记为s＝[S₁，…，S₁₂₈]。

步骤S303：对接收到的128个码片的向量与本地32个下行同步码分别进行相关，得到信道估计的第一信道估计值。

在TD-SCDMA系统中，下行导频时隙包括64个码片的下行同步码，在该下行同步码之后补上64个0以构成128个码片的向量，记为d_k＝[d_k，1，…，d_k，64，0₆₅，…，0₁₂₈]，其表示标号为k的下行同步码。

将步骤S302得到的128个码片的向量与本地下行同步码的128个码片的向量进行滑动相关，即进行信道响应的估计，得到信道估计的第一信道估计值h_k。即

h_k＝[h_k，1，Λ，h_k，128]＝ifft(fft(s)/fft(d_k)^*，其中k＝1，2…32。

需要说明，滑动的步长可以是一个或几个或几分之一的码片数据间隔。

步骤S303还包括：根据第一信道估计值h_k确定下行同步码的编号。

步骤S304：对所述第一信道估计值进行消噪处理，得到第二信道估计值。

其中消噪处理的过程如下：

在所述第一信道估计值中查找到最大者，即最大功率峰值的抽头；

保留所述最大功率峰值的抽头左边的两个抽头及右边的四个抽头，并将其它抽头都置零；

以所述最大功率峰值的抽头的八分之一为门限，对所保留的六个抽头进行判决，若该抽头小于门限值的抽头，则将其置零。

这样消噪后得到第二信道估计值，记为

步骤S305：将所得的第二信道估计值与下行导频时隙的本地下行同步码进行滑动相关，得到所述下行导频时隙的前一帧重构信号，同时将所述前一帧重构信号进行缓存。

即

此时k已经确定。

需要说明，滑动的步长可以是一个或几个或几分之一的码片数据间隔。

步骤S306：对接收到后一帧的下行导频时隙数据重复步骤S303-S305，得到下行导频时隙的后一帧重构信号。后一帧处理时，已经确定下行同步码的编号k，所以只需要和该编号的下行同步码进行相关，不需要和32个本地下行同步码作相关。

即对后一帧的下行导频时隙数据进行信道估计、消噪及重构，得到下行导频时隙的后一帧重构信号，

步骤S307：对所述前一帧重构信号与后一帧重构信号进行等增益合并，得到增强的接收信号。

从缓存中读取前一帧重构信号，与后一帧重构信号进行等增益合并(EGC，Equal Gain Combining)，即将前一帧重构信号与后一帧重构信号以相同的支路增益进行相加，相加后的信号作为增强的接收信号输出。

由于等增益合并仅对信道的相位偏移进行校正而幅度不做校正，其输出的结果是各路信号幅值的叠加。对CDMA系统，它维持了接收信号中各用户信号间的正交性状态，即认可衰落在各个通道间造成的差异，也不影响系统的信噪比。

步骤S308：将上述等增益合并后增强的接收信号输入到同步模块进行同步运算。

请参阅图4，图4为本发明的一种实现小区初搜的下行同步系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

所述系统包括信道估计模块10、消噪模块20、相关运算模块30、增益合并模块40及同步模块50。

其中，信道估计模块10用于对接收到相互独立的两路信号的下行导频时隙数据进行信道响应的估计，得到第一信道估计值；

消噪模块20，用于对所述第一信道估计值进行消噪处理，得到第二信道估计值；

相关运算模块30，用于分别对所述两路信号的第二信道估计值与下行导频时隙的本地下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的两路信号对应的重构信号；

增益合并模块40，用于对所述两路信号对应的重构信号进行增益合并成增强的接收信号；

同步模块50，用于对所述增强的接收信号进行同步。

在本发明实施例中，所述消噪模块20具体包括：功率查找子模块201、功率处理子模块203以及判断子模块205。

所述功率查找子模块201用于在所述消噪模块20接收的所述第一信道估计值中查找到最大功率峰值的抽头，功率处理子模块203用于保留所述最大功率峰值的抽头左边的两个抽头及右边的四个抽头及将其它抽头都置零，判断子模块205用于以所述最大功率峰值的抽头的八分之一为门限，对所保留的抽头进行判决，并将小于门限值的抽头置零。

本发明还提供一种包括上述的实现小区初搜的下行同步系统的移动终端。

与现有技术相比，本发明的一种实现小区初搜的下行同步方法、系统及移动终端分集接收两路互相独立的帧信号，经过信道估计、消噪处理及相关运算得到两路重构信号，通过等增益合并所述两路重构信号得到一加强信号，从而以等增益合并后的加强信号进行同步。由于本发明采用了分集合并接收信号，改善了接收信号，来抵抗衰落引起的不良影响，在低信噪比时提高了接受灵敏度，且有效抵抗了强干扰信号，保证了相关操作的正确性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种实现小区初搜的下行同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：对接收到前一路的下行导频时隙数据进行信道响应的估计，得到第一信道估计值；

S2：对所述第一信道估计值进行消噪处理，得到第二信道估计值；

S3：将所述第二信道估计值与下行导频时隙的下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的前一路重构信号，并将所述前一路重构信号缓存入终端设备；

S4：对连续接收到的后一路的下行导频时隙数据重复步骤S1、S2及S3，得到下行导频时隙的后一路重构信号；

S5：读取所述终端设备缓存的所述前一路重构信号，将所述前一路重构信号与后一路重构信号合并后进行同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法步骤S1具体包括以下步骤：

终端设备连续接收两帧下行导频时隙数据；

计算出所接收到前一帧下行导频时隙数据中前一帧的下行导频时隙起始位置，并从该起始位置处向后顺序接收128个码片的向量；

对接收到的128个码片的向量与32个本地下行同步码分别进行相关，得到信道估计的第一信道估计值；

根据所述第一信道估计值确定下行同步码的编号；

所述方法步骤S3具体包括：

将所述第二信道估计值与确定编号的下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的前一路重构信号，并将所述前一路重构信号缓存入终端设备。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法步骤S1还具体包括以下步骤：

终端设备接收空间上不同垂直高度的微波天线发出的两帧下行导频时隙数据；

计算出所接收到前一帧下行导频时隙数据中前一帧的下行导频时隙起始位置，并从该起始位置处向后顺序接收128个码片的向量；

对接收到的128个码片的向量与32个本地下行同步码分别进行相关，得到信道估计的第一信道估计值；

根据所述第一信道估计值确定下行同步码的编号。

所述方法步骤S3具体包括：

将所述第二信道估计值与确定编号的下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的前一路重构信号，并将所述前一路重构信号缓存入终端设备。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法步骤S2具体包括：

在所述第一信道估计值中查找到最大者，即最大功率峰值的抽头；

保留所述最大功率峰值的抽头左边的两抽头及右边的四抽头，并将其它抽头都置零；

以所述最大功率峰值的抽头的八分之一为门限，对所保留的六抽头进行判决，若该抽头小于门限值的抽头，则将其置零。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

对所述前一路重构信号与后一帧重构信号进行等增益合并，即将前一路重构信号与后一路重构信号以相同的支路增益进行相加，相加后的信号作为增强的接收信号输出。

6.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述相加后的信号作为增强的接收信号输出之后还包括：

将所述等增益合并后增强的接收信号输入到同步模块进行同步运算。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3及S4中滑动相关的步长是一个码片数据间隔或几个码片数据间隔或几分之一的码片数据间隔。

8.一种实现小区初搜的下行同步系统，其特征在于，所述系统包括：

信道估计模块，用于对接收到相互独立的两路信号的下行导频时隙数据进行信道响应的估计，得到第一信道估计值；

消噪模块，用于对所述第一信道估计值进行消噪处理，得到第二信道估计值；

相关运算模块，用于分别对所述两路信号的第二信道估计值与本地下行同步码做滑动相关，得到下行导频时隙的两路信号对应的重构信号；

增益合并模块，用于对所述两路信号对应的重构信号进行增益合并成增强的接收信号；

同步模块，用于对所述增强的接收信号进行同步。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述消噪模块具体包括：

功率查找子模块，用于在所述消噪模块接收的所述第一信道估计值中查找到最大功率峰值的抽头；

功率处理子模块，用于保留所述最大功率峰值的抽头左边的两个抽头及右边的四个抽头及将其它抽头都置零；

判断子模块，用于以所述最大功率峰值的抽头的八分之一为门限，对所保留的抽头进行判决，并将小于门限值的抽头置零。

10.一种包括权利要求8或9所述实现小区初搜的下行同步系统的移动终端。

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