CN102457325B - 一种小区搜索粗同步的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小区搜索粗同步方法及装置，所述方法为计算连续接收的一个或者多个子帧数据中的各个码片的码片功率，分别得到保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率；并按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值；且将所述下行同步码SYNC-DL的特征值最大的位置确定为小区搜索初始阶段的粗同步位置。本发明能够在一定程度上避免因为信号畸变造成的粗同步不准确的现象，提高系统稳定性。

Description

一种小区搜索粗同步的方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信系统的小区搜索技术，具体而言，尤其涉及一种TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division MultipleAccess，时分同步码分多址接入)系统终端小区搜索粗同步的方法及装置。

背景技术

在第三代移动通信系统中，基站要与移动终端保持同步。为了保持两者的同步，基站需要在下行链路中发送专门的同步信号，而移动终端则通过接收同步信号来与基站建立同步。

图1给出了TD-SCDMA系统的子帧结构。在一个子帧中，一共有10个时隙，其中有三个特殊时隙，分别为下导频时隙DwPTS，主保护时隙GP和上导频时隙UpPTS。其中DwPTS包括32个码片(chip)的保护时隙GP1和64chip的SYNC-DL码。其中GP有96个chip。子帧还有7个常规时隙，分别为TS0-TS6.其中TS0总是分配给下行链路，TS1总是分配给上行链路，其他常规时隙则灵活分配。在TS0-TS6中，每个时隙均具有864个chip，其中每个时隙的最后16个chip为保护时隙。

如图2所示，DwPTS包括由32个chip组成的保护时隙GP1和64个chip组成的下行同步码SYNC-DL。为了实现TD-SCDMA系统中基站与移动终端的粗同步，在扫频或者小区初始搜索阶段，需要进行DwPTS位置搜索，目的是为了找到SYNC-DL码的大致位置。目前，一般有两种实现方法，一种是根据TD-SCDMA子帧功率分布特性搜索的功率窗法，另一种则是在整个子帧范围内与32个SYNC-DL码作相关的相关法。由于功率窗法对频偏较相关法不敏感，在系统还有较明显的残余频偏下，性能较好，另外，与全相关法相比较，功率窗法运算量较小，因此，得到广泛应用。

现有技术中公开的《一种小区搜索粗同步的方法和装置》(公开号为：CN200510066098)中描述了一种功率窗粗同步方法，如图3所示，在TD-SCDMA的帧结构中，由于SYNC-DL的左边有32个码片(chips)的保护间隙GP1，右边有96个chip的保护间隙GP，SYNC-DL本身为64个chip。如图4所示，根据特殊时隙的功率特性，由于保护间隙的功率都很小，故从接收功率的时间分布上看，与保护间隙相比SYNC-DL码段的功率较大。当用SYNC-DL码段功率之和除以由保护间隙组成的64个chip(两边各32个码片)功率之和时，得到的值较大，将此值命名为特征值。用此特征值就可以判断出DwPTS的大致位置。因此可以利用接收信号的功率形状建立功率“功率窗”的方法来搜索DwPTS的大致位置。

在大多数情况下，使用上述方法来能找到正确的粗同步位置。但是对于一些信号畸变场景，比如受到脉冲噪声的影响，接收的下行常规时隙上有毛刺时，使用上述的功率窗粗同步方法则可能会找错粗同步位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种小区搜索粗同步方法及装置，能够在一定程度上避免因为信号畸变造成的粗同步不准确的现象，从而提高系统稳定性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种小区搜索粗同步方法，其特征在，包括以下步骤：

计算连续接收的一个或者多个子帧数据中的各个码片的码片功率，分别预设保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的码片长度，并分别累加保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP的预设码片长度内的码片功率，得到各数据段的累加码片功率；

按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值；

将所述下行同步码SYNC-DL的特征值最大的位置确定为小区搜索初始阶段的粗同步位置。

在本发明的一种实施例中，所述按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值具体为：根据公式由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率计算得到下行同步码SYNC-DL的特征值；其中R为下行同步码SYNC-DL的特征值，P1为所述部分下行常规时隙TS0的累加码片功率，P2为所述时隙GP1的累加码片功率，P3为所述SYNC-DL的累加码片功率，P4为所述部分保护时隙GP的累加码片功率。

在本发明的一种实施例中，所述部分下行常规时隙TS0的累加码片功率为靠近所述保护时隙GP1一侧且除最后16个码片之外的其他部分码片的累加码片功率。

在本发明的一种实施例中，所述部分下行常规时隙TS0的预设码片长度具体为所述时隙TS0中第785-848段的码片。

在本发明的一种实施例中，对所述P1的值、所述P3的值进行修正，修正公式为：P₁′＝min(P₁，λ*min(P₁，P₃))，P₃′＝min(P₃，λ*min(P₁，P₃))，其中，λ是大于等于1的常数。

本发明还提供了一种小区搜索粗同步装置，包括设于所述装置内的特征值计算模块，所述特征值计算模块用于分别计算连续接收的一个或者多个子帧数据中的各个码片的码片功率，分别预设保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的码片长度，并分别累加保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP的预设码片长度内的码片功率，得到各个数据段的累加码片功率；

按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值；

将所述下行同步码SYNC-DL的特征值最大的位置确定为小区搜索初始阶段的粗同步位置。

在本发明的一种实施例中，所述按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值具体为：根据公式由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率计算得到下行同步码SYNC-DL的特征值；其中R为下行同步码SYNC-DL的特征值，P1为所述部分下行常规时隙TS0的累加码片功率，P2为所述时隙GP1的累加码片功率，P3为所述SYNC-DL的累加码片功率，P4为所述部分保护时隙GP的累加码片功率。

在本发明的一种实施例中，所述部分下行常规时隙TS0的累加码片功率为靠近所述保护时隙GP1一侧且除最后16个码片之外的其他部分码片的累加码片功率。

在本发明的一种实施例中，所述部分下行常规时隙TS0的预设码片长度具体为所述时隙TS0中第785-848段的码片。

在本发明的一种实施例中，对所述P1的值、所述P3的值进行修正，修正公式为：P₁′＝min(P₁，λ*min(P₁，P₃))，P₃′＝min(P₃，λ*min(P₁，P₃))，其中，λ是大于等于1的常数。

由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：通过计算连续接收的一个或者多个子帧数据中的各个码片的码片功率，分别预设保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的码片长度，并分别累加保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP的预设码片长度内的码片功率，得到各个数据段的累加码片功率；并按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值；且将所述下行同步码SYNC-DL的特征值最大的位置确定为小区搜索初始阶段的粗同步位置的方法，可以在一定程度上避免因为信号畸变造成的粗同步不准确现象，提高系统稳定性。

附图说明

图1为现有TD-SCDMA系统的子帧结构示意图；

图2为现有DwPTS结构示意图；

图3为TS0和特殊时隙结构示意图：

图4为现有功率窗法示意图；

图5为本发明改进的功率窗法示意图；

图6为本发明一种实施例的小区搜索粗同步的方法流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

为解决现有技术中在小区搜索粗同步时，可能会因为信号畸变而产生找错粗同步位置的问题，本发明提供了一种在一定程度上能够避免因为信号畸变而造成的粗同步不准确，保证系统稳定性的小区搜索粗同步方法及装置；如图5所述，在子帧结构中，由于TS0和SYNC-DL的功率较大，而GP1和GP的功率都较小。因此，根据它们的这个功率特性，就可以按照一定的方法来计算SYNC-DL的特征值，并根据该特征值就可以找到SYNC-DL的粗同步位置，进而确定小区搜索初始阶段的粗同步位置，从而完成基站与移动终端的同步。

为实现本发明要解决的技术问题，其主要构思是：计算连续接收的一个或者多个子帧数据中的各个码片的码片功率，分别预设保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的码片长度，并分别累加保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP的预设码片长度内的码片功率，得到各数据段的累加码片功率；并按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值；且将所述下行同步码SYNC-DL的特征值最大的位置确定为小区搜索初始阶段的粗同步位置。其中，保护时隙GP1的预设码片长度为32码片，下行同步码SYNC-DL的预设码片长度为64码片，部分主保护时隙GP码片长度是32码片，部分下行常规时隙TS0的预设码片长度是可变的。

其中，预设规则具体为：根据公式由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率计算得到下行同步码SYNC-DL的特征值；其中R为下行同步码SYNC-DL的特征值，P1为所述部分下行常规时隙TS0的累加码片功率，P2为所述时隙GP1的累加码片功率，P3为所述SYNC-DL的累加码片功率，P4为所述部分保护时隙GP的累加码片功率。由于部分下行常规时隙TS0的预设码片长度是可变的，所以，由此得到的部分下行常规时隙TS0的累加码片功率也会相应的发生变化。通常情况下，选择靠近所述保护时隙GP1一侧且除最后16个码片之外的其他部分码片的累加码片功率作为部分下行常规时隙TS0的累加码片功率。

在本发明的一种实施例中，依据TS0中的部分码片的累加码片功率，即P1，保护时隙GP1的32码片的累加码片功率，即P2；SYNC-DL的64码片的累加码片功率，即P3；还有GP中的前32码片的累加码片功率，即P4；采用公式1进行SYNC-DL特征值的计算：

$R=\frac{P_1+P_3}{P_2+P_4}.........1$

其中，R为SYNC-DL的特征值；

在计算具体时隙的某一码片的功率时，可以采用公式2进行码片功率的计算：

pow_k＝(Re al(r_k))²+(Im ag(r_k))²……2

其中，pow_k为第k个码片的功率，r_k为第k个码片元素，(Real(r_k))²为r_k的实部功率，(Im ag(r_k))²为r_k的虚部功率。

因此，利用公式2可以得到P1、P2、P3、P4的功率的计算式，分别如下：

$P1=\underset{\mathrm{TS}0\left(n\right)}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{pow}}_k.........3$

$P2=\underset{\mathrm{GP}1}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{pow}}_k.........4$

$P3=\underset{\mathrm{SYNC}-\mathrm{DL}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{pow}}_k.........5$

$P4=\underset{\mathrm{GP}2}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{pow}}_k.........6$

其中，n的取值范围可以是[0-864]，考虑TS0中码片的分布特征，即TS0中最后16个码片为保护间隙，因为此功率很小，在计算P₁的功率时，不会将最后16个码片纳入其中进行计算。在既考虑计算量又考虑系统稳定性的情况下，将TS0中最后16个码片之前的64个码片的码片功率之和作为P1，即将TS0中第785-848段码片的码片功率之和作为P1。

为了避免因为P1和P3中有一个功率比较大，而计算出不稳定的特征值，从而影响粗同步的准确性，对P1和P3做如下修正：

P₁′＝min(P₁，λ*min(P₁，P₃))………7

P₃′＝min(P₃，λ*min(P₁，P₃))………8

其中，λ≥1，为可配置参数，根据仿真和实测来配置。P₁′为P₁的修正值，P₃′为P₃的修正值。将修正后的P₁′和P₃′带入公式1，计算出SYNC-DL特征值。并根据公式1计算出来的所有特征值中，选择最大的特征值的位置，作为小区搜索初始阶段的粗同步位置。

实施例：

如图6所示，一种小区搜索粗同步方法，具体步骤如下：S1：接收连续的6400chip的数据r，其中第k个chip元素表示为r_k，k∈[0，6400-1]，并采用公式2计算接收子帧的码片功率：

pow_k＝(Real(r_k))²+(Im ag(r_k))²………2

S2：利用公式9，将得到的码片功率转换成步长级功率数据pow_step，i，m，得到：

${\mathrm{pow}\_\mathrm{step}}_{i,m}=\underset{k=\mathrm{step}\×m}{\overset{\mathrm{step}\×(m+1)-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{i,k}.........9$

其中，step为功率窗的移动步长，由于保护时隙GP1为32码片，因此step的取值为1、2、4、8、16中的任意一个，若step的取值大于或者等于32，则功率窗在移动的过程中，则有可能刚好跳过保护时隙GP1。在本实施例中，为了节省硬件资源和时间开销，将step的值为16。公式9中的m为特征窗的滑动次数，取值范围为m∈[0，6400/step-1]。i为子帧号，若i取1，则表示连续接收的只有一个子帧的数据，此时k的值为6400。

S3：为了降低噪声和干扰的影响，保证系统的稳定性，需要对连续i个子帧的步长级功率做累加。其中i的取值范围是1～8。在本实施例中，i的值取2，即连续接收两个子帧的数据，并采用公式10累加其步长功率，累加后得到一个功率累加序列：

${\mathrm{pow}\_\mathrm{sum}}_m=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}\_\mathrm{step}}_{i,m}.........10$

pow_sum_m即为经过累加后得到的一个功率累加序列。

S4：用一个长14个step的滑动窗在功率累加序列pow_sum_m上滑动，每滑动一个step计算一次特征值，具体方法如下：

先计算各数据段的功率：

P1＝pow_sum₁+pow_sum₂+pow_sum₃+pow_sum₄………11

P2＝pow_sum₆+pow_sum₇………12

P3＝pow_sum₈+pow_sum₉+pow_sum₁₀+pow_sum₁₁………13

P4＝pow_sum₁₃+pow_sum₁₄………14

其中，没有使用pow_sum₅和pow_sum₁₂的数据段，是为了避免多径时延和同频邻小区对功率窗算法性能的影响，即摒弃了TS0中最后作为保护间隙的16码片的数据段。当然，实施例中选择了14个步长的step，这样选择主要是为了计算方便。由于步长的取值为16，而要保证滑动窗滑动一次就能把P1、P2、P3、P4的值都算出来，再结合所需时隙中码片的数目，因此选择了14个step。若步长的取值为8，那么就需要28个step的滑动窗，这样的滑动窗滑动一次就能算出P1、P2、P3、P4的值。当然，也可以不选择14或者28个步长级的滑动窗，也可以根据需要设成其他值。

S5：为了避免因为P1和P3中有一个功率比较大，计算出不稳定的特征值，从而影响粗同步性能，因此，需要采用公式7和公式8对P1和P3做如下修正：

P₁′＝min(P₁，λ*min(P₁，P₃))………7

P₃′＝min(P₃，λ*min(P₁，P₃))………8

其中，P₁′为P₁的修正值，P₃′为P₃的修正值。λ≥1，为可配置参数，根据仿真和实测来配。在该实施例中，取λ＝1.5。

S6：根据S4和S5计算出来的各数据段的功率P₁′、P₂、P₃′和P₄，通过公式1计算特征值：

$R=\frac{{P1}^{\′}+{P3}^{\′}}{P2+P4}.........15$

S7：根据计算特征值，将特征值最大的位置确定为粗同步位置。

本发明提供的一种小区搜索粗同步的方法，通过使用子帧中下行常规时隙TS0功率较大、下行导频时隙DwPTS中保护时隙GP1功率较小，SYNC-DL功率较大，主保护时隙GP功率较小的特性，按照计算下行同步码SYNC-DL的特征值，并将计算出来的特征值最大的位置作为小区搜索初始阶段的粗同步位置。在具体计算P1、P2、P3和P4的过程中，通过将码片功率转化为步长级功率，并累加步长级功率得到一个功率序列来计算P1、P2、P3和P4，这样就避免多径时延和同频邻小区对功率窗算法性能的影响。同时对计算出来的P1和P3进行修正，这在一定程度上也保证了计算出来的特征值的正确性。

本发明还提供了一种小区搜索粗同步装置，包括设于所述装置内的特征值计算模块，所述特征值计算模块用于计算连续接收的一个或者多个子帧数据中的各个码片的码片功率，分别预设保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的码片长度，并分别累加保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP的预设码片长度内的码片功率，得到各个数据段的累加码片功率；并按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值；且将所述下行同步码SYNC-DL的特征值最大的位置确定为小区搜索初始阶段的粗同步位置。应用该装置，在小区搜索初始阶段，能够在一定程度上避免找错粗同步的位置，提高系统的稳定性。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种小区搜索粗同步方法,其特征在于，包括以下步骤：

计算连续接收的一个或者多个子帧数据中的各个码片的码片功率，分别预设保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的码片长度，并分别累加保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP的预设码片长度内的码片功率，得到各数据段的累加码片功率；

按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值；

将所述下行同步码SYNC-DL的特征值最大的位置确定为小区搜索初始阶段的粗同步位置；

所述按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值具体为：根据公式由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP的数据段的累加码片功率计算得到下行同步码SYNC-DL的特征值；其中R为下行同步码SYNC-DL的特征值，P1为所述部分下行常规时隙TS0的累加码片功率，P2为所述时隙GP1的累加码片功率，P3为所述SYNC-DL的累加码片功率，P4为所述部分保护时隙GP的累加码片功率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部分下行常规时隙TS0的累加码片功率为靠近所述保护时隙GP1一侧且除最后16个码片之外的其他部分码片的累加码片功率。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述部分下行常规时隙TS0的预设码片长度具体为所述时隙TS0中第785-848段的码片。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，对所述P1的值、所述P3的值进行修正，修正公式为：P1′=min(P1,λ*min(P1,P3))，P3′=min(P3,λ*min(P1,P3))，其中，λ是大于等于1的常数。

5.一种小区搜索粗同步装置，其特征在于，包括设于所述装置内的特征值计算模块，所述特征值计算模块用于计算连续接收的一个或者多个子帧数据中的各个码片的码片功率，分别预设保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的码片长度，并分别累加保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP的预设码片长度内的码片功率，得到各数据段的累加码片功率；

按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值；

将所述下行同步码SYNC-DL的特征值最大的位置确定为小区搜索初始阶段的粗同步位置；

所述按预设原则，由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率得到下行同步码SYNC-DL的特征值具体为：根据公式由所述保护时隙GP1、下行同步码SYNC-DL、部分下行常规时隙TS0和部分主保护时隙GP数据段的累加码片功率计算得到下行同步码SYNC-DL的特征值；其中R为下行同步码SYNC-DL的特征值，P1为所述部分下行常规时隙TS0的累加码片功率，P2为所述时隙GP1的累加码片功率，P3为所述SYNC-DL的累加码片功率，P4为所述部分保护时隙GP的累加码片功率。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述部分下行常规时隙TS0的累加码片功率为靠近所述保护时隙GP1一侧且除最后16个码片之外的其他部分码片的累加码片功率。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述部分下行常规时隙TS0的预设码片长度具体为所述时隙TS0中第785-848段的码片。

8.如权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，对所述P1的值、所述P3的值进行修正，修正公式为：P1′=min(P1,λ*min(P1,P3))，P3′=min(P3,λ*min(P1,P3))，其中，λ是大于等于1的常数。