CN104980184A - 用于td-scdma系统的小区搜索方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于小区搜索的方法、设备和系统，包括：接收TD-SCDMA信号；以及执行用于小区搜索的粗同步和精同步。粗同步包括：利用粗频偏假设对所接收的信号执行相关检测；如果确定相关检测成功，则从粗频偏假设得出第一频偏设置参数，且选择输出通过执行所述相关检测而确定的第一粗略同步位置连同第一频偏设置参数，否则，选择输出通过对所接收信号执行特征窗功率检测而确定的第二粗略同步位置连同对应的第二频偏设置参数。精同步包括：接收来自粗同步的粗略同步位置和频偏设置参数，以及基于该粗略同步位置且通过将该频偏设置参数用于设置精频偏假设来执行该精同步。通过本发明的方案，改善了同步性能，并进而改善了小区搜索性能。

Description

用于TD-SCDMA系统的小区搜索方法和设备

技术领域

本发明涉及TD-SCDMA系统，具体地涉及在TD-SCDMA系统进行小区搜索的方法和设备。

背景技术

TD-SCDMA作为第三代移动通信的主要无线技术，已经得到广泛的应用。

在TD-SCDMA系统中，TD-SCDMA帧以10ms为一个帧时间单位，且每个帧被划分成两个5ms的子帧，每个子帧的帧结构是相同的，包含6400个码片。一个TD-SCDMA子帧分为用于上行链路和下行链路的7个业务时隙（TS0～TS6）、1个下行链路导频时隙（DwPTS）、一个上行链路导频时隙（UpPTS）和一个保护时段（GP）。用于上行链路和下行链路的时隙由切换点分隔开。DwPTS专用于小区搜索，其包括32码片的GP和64码片的下行链路同步码序列（SYNC-DL），SYNC-DL被分配给不同的小区。

在TD-SCDMA技术中，小区搜索是一个非常关键的过程，其使得用户设备（UE）能够建立与基站（NodeB）之间的同步，以进行通信。小区搜索通常包括粗同步（coarse synchronization）阶段和精同步（fine synchronization）阶段。粗同步阶段用于在子帧中找到粗略的同步位置，而精同步阶段则用于找到码片级的精确的同步位置。

TD-SCDMA利用子帧结构设计了独特的DwPTS，使得SYNC-DL之前和之后各为32码片的GP。SYNC-DL（64码片）以及之前和之后的各32码片的GP所构成的128码片数据被称为特征窗（CW）。由于SYNC-DL之前和之后基本上没有信号（或者只有因卷积尾部而生成的微弱信号），所以在粗同步中，通常通过功率检测的办法来找到粗略的同步位置，比如，大致确定特征窗的位置，即DwPTS的位置。

在精同步中，会基于这个粗略同步位置去寻找码片级的精细的同步位置。在现有技术中，精同步是使用通过粗同步获得的特征窗数据（128码片）来进行128点相关，以获得SYNC-DL的精确位置。

但是，无线信号可能将经历不同的信道环境，而这些信道环境可能导致例如接收的信号具有低的Ior/Ioc（有用信号谱密度与带限噪声信号谱密度）、经历快速衰落的信道或者具有大的频偏。针对复杂的信道环境，现在采用的同步技术存在一些使同步性能降级的问题。

对于粗同步，由于其使用功率信息来判断DwPTS的位置，所以在某种信道衰落的状况下或者某种低接收功率的情形（比如处于小区边缘）下，同步的检测性能将会较差。当粗略同步位置检测失败时，小区搜索将会失败，因而会需要再次重复粗同步过程，从而延长小区搜索时间。

对于精同步，由于其使用相关检测，所以对频偏（frequency offset，FO）较为敏感。当信道环境中存在大的频偏时，使用相关检测可能会出现同步检测失败或者在多小区环境下相邻小区被漏检的情况。举例而言，已知当UE加电时，如果实施有数字补偿的晶体振荡器（DCXO），则在进行温度补偿后，频偏仍可能残留。对于特定的DCXO，频偏可达到17ppm（34KHz）。在这种特定情况下，考虑到相关算法可以保证6KHz的性能，用于频偏补偿的频偏间隔（frequency offset gap）可以设置为12KHz，以考虑6KHz和34KHz之间的性能折中。虽然通过进行频偏预处理，可容忍的接收信号的频偏范围将从3ppm扩大到17ppm，可以基本满足DCXO的要求，但是频偏间隔12KHz仍将导致最多达6KHz的频偏误差，这对于多小区情形而言是不利的。当频偏为6KHz且相邻小区的功率低于本地小区时，相邻小区会难以检测和激活。对本地小区而言，这些未激活的相邻小区将被视为“噪声”。同时，频偏（例如6KHz）也会影响本地小区激活的成功率。

同步性能较差会连锁性地导致其它方面的性能变差，比如：基于准确的小区ID和信道径位置的粗频偏估计的性能；基于联合检测（JD）（包括尽可能多的干扰小区）的广播信道（BCH）检测的性能；以及测量的性能，其将因为在相邻小区未被激活时不能消除同频（intra-frequency）干扰而变差。特别地，粗频偏估计很大程度上取决于初始频偏估计的精度和准确的小区激活。举例而言，当用于粗频偏估计的最大频偏精度较差时，将导致较长的频偏估计时间，进而影响整个小区搜索性能。

发明内容

本发明的目的是提供改进的方法和设备，以减轻、缓解甚至消除上面提及的一个或者多个问题。

本发明是基于这样的认识，即：功率检测算法易于实现，但是其对于信号衰落或类似的情形，伪检的概率较高。而且功率检测算法对检测信噪比SNR要求较高（Ior/Ioc应高于或大约为3dB），在低信噪比的情况下检测成功率会很低。与之相对比，相关检测算法是用于同步位置检测的最大似然ML算法（理论最佳），但是其对频偏较为敏感。鉴于此，发明人认识到可以在粗同步中使用功率检测和相关检测的组合来应对可能出现的复杂信道环境。同时在粗同步中相关检测的使用，还允许向精同步提供精度更高的频偏假设。

按照本发明的第一实施例，提供了一种在TD-SCDMA系统中执行小区搜索的方法。该方法包括：接收TD-SCDMA信号；以及执行用于小区搜索的粗同步和精同步。粗同步包括以下步骤：利用粗频偏假设对所接收的信号执行相关检测；确定该相关检测是否成功；如果该相关检测成功，则从该粗频偏假设得出第一频偏设置参数，且选择将通过执行所述相关检测而确定的第一粗略同步位置连同该第一频偏设置参数作为粗同步的输出，否则，选择将通过对所接收信号执行特征窗功率检测而确定的第二粗略同步位置连同相应的第二频偏设置参数作为粗同步的输出。精同步包括以下步骤：接收来自粗同步的粗略同步位置和频偏设置参数，以及基于该粗略同步位置且通过将该频偏设置参数用于设置精频偏假设来执行精同步。

按照本发明的实施例，提出了用以得到同步位置的新方法。通过在粗同步中使相关检测与特征窗功率检测相结合，且向精同步提供精频偏假设，给出了更好的同步性能、更好的多小区检测成功率以及极大地减少了频偏估计用时。

优选地，执行相关检测的步骤还包括：对于所述粗频偏假设的每一个来执行相关计算以获得相应的相关结果，并组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置。第一频偏设置参数是基于相关结果而从该粗频偏假设得出的。第二频偏设置参数被设置为缺省的粗频偏假设。

优选地，执行相关检测的步骤包括：使用特征窗功率检测算法来在所接收的信号中检测多个候选的特征窗位置；对于所检测出的每个候选的特征窗位置执行相关计算以获得相应的相关结果；以及组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置。

优选地，确定相关检测是否成功的步骤包括：通过判断所获得的相关结果是否满足预定准则来确定该相关检测是否成功。

优选地，精同步还包括提供精细频偏估计结果用于后续的粗频偏估计的步骤。由于所用的初始频偏估计的精度得到改进，所以粗频偏估计时间可以极大地减少，这也将进一步提高小区搜索速度。

优选地，所接收的信号包括多个接连的TD-SCDMA子帧。执行相关检测的步骤包括：对所述子帧中的每个子帧执行相关计算以获得相应的相关结果，以及组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置。该方法还包括：在每个子帧中根据所获得的相关结果确定相应的同步位置，且如果所确定的同步位置满足预定准则，则确定该相关检测成功。

优选地，频偏设置参数用于设置精同步的初始频偏和频偏间隔，且经由第一频偏设置参数设置的第一频偏间隔小于经由第二频偏设置参数设置的第二频偏间隔。由于当相关检测成功时，可以向精同步提供更小粒度的频偏假设，所以将进一步改善同步性能，以及小区激活性能。

按照本发明的第二实施例，提供了一种TD-SCDMA系统中的设备。该设备包括：输入单元，用于接收TD-SCDMA信号；以及用于小区搜索的粗同步级和精同步级。粗同步级包括：相关检测器，被配置为利用粗频偏假设对所接收的信号执行相关检测以确定第一粗略同步位置；特征窗功率检测器，被配置为对所接收的信号执行特征窗功率检测以确定第二粗略同步位置；和控制单元，用于控制粗同步级的输出，其被配置为当该相关检测被确定为成功时，选择将该第一粗略同步位置连同从该粗频偏假设得出的第一频偏设置参数作为输出，否则，选择将该第二粗略同步位置连同对应的第二频偏设置参数作为输出。精同步级被配置为接收来自粗同步级的粗略同步位置和频偏设置参数，以及基于该粗略同步位置且通过将从该频偏设置参数用于设置精频偏假设来执行精同步。

优选地，相关检测器被配置为对于所述粗频偏假设的每一个来执行相关计算以获得相应的相关结果，且组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置。控制单元被配置为基于所述相关结果从该粗频偏假设得出该第一频偏设置参数，或者将该第二粗频偏估计设置为缺省的粗频偏假设。

优选地，特征窗功率检测器被配置为使用特征窗功率检测算法来在所接收的信号中检测多个候选的特征窗位置。相关检测器被配置为对于每个候选的特征窗位置执行相关计算以获得相应的相关结果；以及组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置。

优选地，控制单元被配置为通过判断所获得的相关结果是否满足预定准则来确定该相关检测是否成功。

按照本发明的第三实施例，提供了一种包括如上所述的设备的TD-SCDMA系统。

下面参照附图来描述上述及其它方面和实施例。

附图说明

结合形成本说明书的一部分的附图示出本发明的各种实施例。所述附图连同描述一起用于说明本发明的原理，以使本领域的技术人员能够实现和使用本发明。附图中，相似的参考标号表示相同或者功能上相似的单元。

图1示出了按照本发明第一实施例的方法的流程图。

图2示出了按照本发明第二实施例的方法的流程图。

图3示出了功率窗滑动的示意图。

图4示出了按照本发明第三实施例的方法的流程图。

图5示出了按照本发明第四实施例的方法的示意图。

图6示出了按照本发明实施例的设备的框图。

图7示出了性能比较的示意图。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明，在图上示出本发明的优选实施例。然而，本领域的技术人员应当理解：本发明可以以不同的形式体现，并且不应当被解释为限于这里所阐述的实施例。相反，这些实施例是作为本发明的教导的例子被提供的。本领域的技术人员应当明白在本发明的精神和所附权利要求的范围内存在很多变化。为了不模糊本发明，从当前的说明书中省略了已知的功能和结构的不必要的细节。另外，除非另外指明，否则不失一般性地，单数的单元可以是复数的，且反之亦然。

图1示出了按照本发明第一实施例的方法100的流程图。方法100描述了在TD-SCDMA系统中执行小区搜索的过程。在TD-SCDMA系统中，例如，当UE在NodeB所服务的某个小区中开机时，其将执行小区搜索过程，以便与NodeB建立同步，并进而进行通信。

方法100从在步骤110中接收到TD-SCDMA信号开始。例如，UE开机后，其输入单元或接收机接收到来自NodeB的TD-SCDMA信号。所接收的TD-SCDMA信号可包括一个或多个TD-SCDMA帧，而每帧又包括两个子帧。每个TD-SCDMA子帧均包括用于同步的DwPTS。所接收的TD-SCDMA信号可能经历比如存在大的频偏或快速衰落等的信道环境；或者UE所处的位置可能处于小区边缘，因此所接收的TD-SCDMA信号可能具有低的Ior/Ioc；又或者UE所处的位置处可能存在多个小区，因而接收到来自多个小区的信号。

在信号接收后，基于所接收的信号进行小区搜索。小区搜索包括粗同步和精同步两个阶段。

在图1中，步骤120-150描绘了粗同步阶段。

在步骤120，对所接收的信号执行相关检测。相关检测利用粗频偏假设来进行，其目的是确定第一粗略同步位置。粗频偏假设是指在粗同步阶段进行频偏补偿时使用的频偏假设。频偏假设是考虑到相关算法通常对频偏较为敏感，而在相关计算前对频偏进行预补偿所用的假设。在一个示例中，频偏假设可通过频偏间隔和可能使用的频偏假设数量来表示。粗略同步位置是指TD-SCDMA子帧中用于同步的部分或者时隙（比如DwPTS）的大致的位置，例如包含DwPTS的特征窗的大致位置。

优选地，在相关检测中使用多个粗频偏假设来进行频偏补偿，且针对每一个粗频偏假设执行相关计算以获得相应的相关结果。这些针对不同粗频偏假设的相关结果可以被组合起来以确定第一粗略同步位置。

在步骤130，确定该相关检测是否成功。相关检测通常是通过对相关结果中的相关峰值的检测来进行的。相关峰值通常表现为频偏的凸函数。这个凸函数的最大值是在频偏为0KHz处，频偏越靠近0KHz，相关峰值越大。反过来，当频偏较大时，会出现相关峰值较小的情况，在这种情况下可能不能成功地检测到信号。在本实施例的上下文中，相关检测在某些情况下，特别是信道环境中存在大频偏的情况下可能会失败，因而有必要对相关检测是否成功进行判断。

如果在步骤130中，确定相关检测成功，则在步骤140，输出第一粗略同步位置连同第一频偏设置参数。第一粗略同步位置是通过执行相关检测而被确定的。第一粗略同步位置被用于向随后的精同步阶段指示所接收的信号中的大致的同步位置。第一频偏设置参数是从粗频偏假设得出的。频偏设置参数被用于设置随后的精同步阶段中的精频偏假设。精频偏假设是在精同步阶段进行频偏补偿时使用的频偏假设，类似地，其可以通过例如初始频偏和频偏间隔来表征，因而频偏设置参数可以用于设置例如初始频偏和频偏间隔。第一频偏设置参数反映了基于所采用的粗频偏假设而对信道环境中的实际频偏进行的估计。

由于在相关检测成功的情况下粗同步输出的粗略同步位置是通过相关检测确定的，因此其具有更高的精度，这提高了精同步的同步性能。同时，相关检测的成功意味着所采用的某个粗频偏假设可能接近于实际的频偏。通过向精同步提供有关频偏的信息，也进一步减小了频偏对精同步的影响。举例而言，当信道环境中的实际频偏达到17ppm（34KHz），而进行频偏补偿的频偏间隔采用12KHz时，借助于粗同步所提供的有关频偏估计的信息，精同步中的初始频偏可被从68KHz缩窄到24KHz。

如果在步骤130中，确定相关检测不成功，则在步骤150输出第二粗略同步位置连同对应的第二频偏设置参数。第二粗略同步位置是通过对所接收信号执行特征窗功率检测而确定的大致的同步位置。第二频偏设置参数是与特征窗功率检测相对应的频偏设置参数，其可以是例如缺省的频偏设置参数。优选地，这个特征窗功率检测可以在确定相关检测不成功时才执行。

相关检测是在无频偏的情况下的最佳检测方法，但是在现实情况中，即便利用频偏假设来进行频偏补偿，频偏仍可能残留，进而会在某些情况下导致相关检测不成功。在这种情况下，改而使用对频偏不敏感的特征窗功率检测来确定粗略同步位置，可以有效地提高粗同步阶段中粗略同步位置的成功检测率，且由此降低小区搜索时间。

另外，相关检测不成功还可能意味着粗频偏假设未能很好地补偿实际的频偏，即并非是对实际频偏的良好估计。在这种情况下，提供缺省的频偏设置参数可能是更为恰当的。

优选地，经由第一频偏设置参数设置的第一频偏间隔要小于经由第二频偏设置参数设置的第二频偏间隔。由于第一频偏设置参数是在相关检测成功的情况下从所利用的粗频偏假设得出的，所以可经由其设置较小的频偏间隔，由此向精同步提供更小的频偏粒度，从而改善同步性能。

按照一个实施例，可以使用指示符来指示相关检测是否成功。例如，当相关检测成功时，可以通过将指示符CorrSuccess设置为1来指示。而当相关检测不成功时，指示符CorrSuccess将被设置为0，且将切换去执行特征窗功率检测。

如果指示符CorrSuccess=1，则意味着相关检测成功。此时可基于粗频偏假设来给出用于精同步的初始频偏和频偏间隔，这里频偏间隔可被设置为较小的值，比如6KHz。与现有技术中通常使用的12KHz的频偏间隔相比，使精同步中所设置的频偏粒度减少了一半（从12KHz到6KHz），这可以改善精同步的同步性能，并进而减少用于粗频偏估计的频偏估计时间。

而当指示符CorrSuccess=0时，将使用特征窗功率检测的结果，且给出缺省设置的频偏设置参数。在一个示例中，缺省的设置可以是：初始频偏被设置为0KHz，而频偏间隔被设置为12KHz。

步骤160描述了精同步阶段。

在步骤160，接收来自粗同步的粗略同步位置和频偏设置参数，以及基于该粗略同步位置且通过将该频偏设置参数用于设置精频偏假设而执行精同步。

精同步包括例如使用相关检测来找到码片级的精细同步位置。精同步中的相关检测可以以与粗同步的相同的方式来进行。

当从粗同步接收的粗略同步位置精度较高，以及按照所接收的频偏设置参数设置的精频偏假设更接近实际的频偏时，精同步将具有更好的性能且将加速同步完成时间。进一步地，精同步可向粗频偏估计给出更准确的小区ID检测结果和同步位置。这将极大地改进粗频偏估计性能、联合检测性能以及测量性能等。

优选地，精同步还包括生成精细频偏估计结果用于粗频偏估计的步骤。通常，精细频偏估计结果可以通过与粗同步中生成频偏设置参数的相同的方式来生成，但是精细频偏估计结果也可以采用其它的方式来生成。

按照一个实施例，在图1所示方法的相关检测步骤可以附加地包括在使用相关算法进行相关计算之前执行特征窗功率检测算法，以为相关计算确定多个候选的粗略同步位置。通过保留DwPTS的可能位置，然后使用相关算法来检测这些可能位置中哪个是真正的DwPTS位置，减小了相关检测的计算复杂度，同时还保证了位置检测的精度。

图2示出了按照本发明第二实施例的方法200的流程图。方法200描述了使用特征窗功率检测算法来确定候选粗略同步位置以用于相关检测的过程。

在步骤210，接收TD-SCDMA信号。

在步骤220，特征窗功率检测算法被用来在所接收的信号中检测多个候选的特征窗位置。按照一个实施例，所述检测按如下方式进行。

a、在整个接收的TD-SCDMA信号上如下地计算功率比值，即：计算第i个可能的特征窗位置处的功率比R_i的等式为：

这里，P_left,i是左边32个码片功率的总和，P_right,i是右边32个码片功率的总和，P_middle,i是中间64个码片功率的总和，而L是在整个子帧上可以得到的功率比值数。L被计算为：

这里l_frame是子帧的长度，l_step是两个连续可能位置间的移动步长。在TD-SCDMA系统中子帧为6400码片。在一种例示的实现中l_step可以设置为2个码片。

b、当满足以下条件时，可以认为检测到有效的特征窗位置：

这里R_T是特征窗功率比阈值，而T1是功率比阈值。在现有技术中，T1通常被设置为0.5。

上述的例示的实施例同样适用于方法100中的特征窗功率检测。要指出的是，方法200中的特征窗功率比阈值R_T通常比方法100中的特征窗功率检测中使用的阈值宽松。这样做的理由是：方法200中的特征窗功率检测是为了在相关检测中减小要检测的相关码元的范围，而这个范围不应该被限制得过小。

c、如果功率参数R_i，P_left,i，P_right,i，P_middle,i满足上述条件，则意味着位置i处可能存在特征窗，由此将位置i记录为可能的特征窗位置。

要指出的是，如果某个位置i的功率参数满足上述条件，则通常会有相邻的连续位置，比如(i+1, i+2,…,i+N )也满足这个条件，因为一个样本对64点序列来说影响是非常小的。

图3示出了通过特征窗功率检测所检测出的特征窗的示例。如图3所示，可能存在多个特征窗310，320，330，340，350，360，其功率参数均满足所设定条件。这些特征窗位置都将作为候选的特征窗位置来通过相关算法做进一步的相关检测。

虽然在图3中只有特征窗330的位置对应于实际的特征窗位置，而特征窗310，320的位置超前于实际的特征窗位置，特征窗340-360的位置落后于实际的特征窗位置，但是将这些特征窗位置可以作为候选同步位置来用于相关检测，仍就大大减小了相关检测的计算复杂度。

按照替换实施例，当检测出的可能特征窗位置的数量较大时，还可以通过如下处理来进一步较少可能的特征窗位置的数量。

a、将所有可能位置组成的位置序列{i,i+1, i+2,…,i+k,i+k+1,i+k+2,…}划分成几个组。所采用的划分准则例如可以是：将位置序列中的连续N个位置组合成一个组{i,i+1, i+2, …,i+N }，优选地，N<64。

b、在每个组中找到最小的功率比值，且将其对应的位置记录在候选位置序列{pos_candidate_group1, pos_candidate_group2, ...}中，以及将该最小功率比值记录在功率序列{power_candidate_group1, power_candidate_group2, ...}中。举例而言，对于组m，当位置i处具有最小功率比值R_i时，pos-_candidate_groupm =i; power_candidate_groupm =R_i。

c、基于功率序列中的功率比值对功率序列{power_candidate_group1, power_candidate_group2,..., power_candidate_groupm,…}排序。例如，按照降序排列，可以得到如下的新功率序列：{pos_candidate_minpower(1), pos_candidate_minpower(2),.., pos_candidate_minpower(m),…}，此时pos_candidate_minpower(1) 具有最小的功率比值。

d、保留与新功率序列中的T_num项最小功率比对应的T_num个位置，将其用作为候选特征窗位置。这里T_num是要选择的候选特征窗位置的数量，其可以是基于计算复杂度而定的。优选地，也基于功率序列中的功率比值按与功率序列相同的方式对候选位置序列{ pos_candidate_group1, pos_candidate_group2,..., pos_candidate_groupm,…}排序，且因此可以相应保留经排序后的位置序列中的对应T_num项。

在步骤230，对每个候选的特征窗位置执行相关计算。所述相关检测可以如参照图1所描述的相关检测那样执行。相关检测从第一候选特征窗位置一直执行到最后的候选特征窗位置，以获得相应的相关结果。

在步骤240，组合针对每个候选特征窗位置所获得的相关结果以确定第一粗略同步位置。相关结果的组合可以采用各种方式来进行。举例而言，可根据取值最大的相关结果来确定第一粗略同步位置。

图4示出了按照本发明第三实施例的方法400的示意图。方法400描述了在使用多个粗频偏假设时，针对每一粗频偏假设执行相关检测的过程。频偏假设可通过频偏间隔和所预定采用的频偏假设数量来设置。为例示起见，图中示出了使用5个粗频偏假设的情形。然而，可以理解，本发明并不限于5个粗频偏假设，而是适用于任何数量的粗频偏假设。

在方框411－415中，在不同的通路中对所接收信号的频偏进行补偿。每个通路分别对应有相应的粗频偏假设－，例如在方框411中使用频偏假设进行补偿，而在方框415中则使用频偏假设进行补偿，等等。此处，所接收的信号可以是直接接收的TD-SCDMA信号，也可以是经由如图2中所述方法处理后的信号，也即确定了多个候选特征窗位置的信号。

在一个示例中，频偏间隔被设置为12KHz，当预定采用5个频偏假设时，在各个通路中的频偏假设可以被分别设置为：=24kHz, =12kHz, =0kHz, =-12kHz, =-24kHz。

对于每个频偏假设，所接收的信号在经过方框411－415中的频偏补偿后可以表示为：

这里，r是接收的信号，r_i是经频偏补偿的信号，i=1, 2, 3,… ,5，N表示接收的数据长度，f_s是采样频率。

在方框421－425中，对每一经补偿的信号分别执行相关算法，以便分别针对频偏假设－获得相应的同步位置（可以是以码片的分辨率）。

按照一个实施例，对于64点相关，执行相关算法所获得的相关结果可以被表示为：

，n=0,1,…L-1, 

这里n是相关结果的索引，指示相关结果对应的位置，k是小区ID索引，i是粗频偏假设的索引，s_k是对应第k个小区的SYNC_DL码，L是相关结果的长度。

对于每个粗频偏假设i，确定对应相关结果中的最大值，即相关峰值：

M_i=max(c_k,i(n)), k∈[1,31], i∈[1,5], n=0,1,…L-1。

Mi所对应的相关结果的位置被认为是针对粗频偏假设f_i获得的同步位置。

所有的获得的同步位置被组合以确定相关检测要输出的粗略同步位置。在方框430中，对各通路（对应各自的粗频偏假设）进行选择，以便确定在哪个通路上获得的同步位置将作为粗略同步位置输出。

在一个示例中，选择指示符indicator被使用来指示哪个通路的相关峰值具有最大功率。具体的算法可以表示为：

If (max(M_i)== M₁)

　　indicator = 1;

else if (max(M_i)== M₂)

　　indicator = 2;

else if (max(M_i)== M₃)

　　indicator = 3;

else if (max(M_i)== M₄)

　　indicator = 4;

else if (max(M_i)== M₅)

　　indicator = 5。

这里，indicator的值表明了所选取的通路。若indicator所指示的通路索引为j，则对于第j个粗略频偏索引的最大相关峰值M_j所对应的位置被选为候选位置。如果最大相关峰值M_j大于阈值T_corr，则可以将这个候选位置确定为粗略同步位置，例如DwPTS位置。

按照一个实施例，为确定相关检测是否成功，可判断所获得的相关结果是否符合预定准则。预定准则比如是相关结果中的最大相关峰值是否大于预定阈值。当相关峰值大于预定阈值时，可以判定检测到同步位置，比如特征窗，且由此确定相关检测成功。否则，确定相关检测失败。

当相关检测被确定为成功时，在方框440中基于频偏补偿时所使用的粗频偏假设，比如－来得出用于输出给精同步的频偏设置参数。

频偏设置参数的得出可以以各种方式进行。优选地，频偏设置参数可以按照被选取的通路（即被选取的粗频偏假设）所对应的频偏来设置。或者，可以计算粗频偏假设所构成的频偏序列，例如序列{f₁，f₂，f₃，f₄，f₅}的重心，并基于该重心来对频偏设置参数进行设置。此外，还可以采用低通滤波对序列{f₁，f₂，f₃，f₄，f₅}进行平滑处理，并基于处理后的曲线的极大值点来对频偏设置参数进行设置。

图5示出了按照本发明第四实施例的方法的流程图。方法500示出了按照一个实施例的用于确定相关检测是否成功的过程。

方法500包括当接收TD-SCDMA信号时，在步骤510，接收接连的TD-SCDMA子帧。在步骤520，对所接收的每个子帧执行相关计算，以获得相应的相关结果。所获得的相关结果被组合以确定第一粗略同步位置。相关检测可以如以上结合图1-4所述的方法来执行的。在步骤530中，基于预定准则，即基于所获得的相关结果是否符合预定准则来确定相关检测是否成功。

按照一个实施例，可根据对每个子帧所获得的相关结果来确定对应的同步位置，且基于这些同步位置是否满足预定准则来确定相关检测是否成功。预定准则可以是多个同步位置之间的相对误差是否小于预定阈值。在一个示例中，如果在同步位置的相对误差小于预定阈值的子帧数量达到某一预定值，或者，相对误差小于预定阈值的子帧与所检测的子帧的数量之比达到某一预定值，则确定相关检测成功。举例而言，如果对5个接连的子帧执行相关检测，其中超过2个子帧的粗略同步位置检测结果具有的误差范围在16个码片内，则认为相关检测是成功的。

图6示出了按照本发明的实施例的设备的框图。尽管在图中未示出，但是本领域的技术人员将理解TD-SCDMA系统提供了设备600可以在其中工作的网络环境。TD-SCDMA网络包括多个小区，各自具有相应的NodeB。设备600在小区中移动，并通过相应的NodeB来相互通信。

设备600可以是在TD-SCDMA系统中操作的UE，其从NodeB接收TD-SCDMA信号，且基于所接收的信号来完成小区搜索。设备600可执行以上参照图1-5描述的各种方法。

如图6所示，设备600包括输入单元610。输入单元610用于接收TD-SCDMA信号。输入单元610可以是UE的接收机。TD-SCDMA信号是例如经由天线而从NodeB接收的。

设备600还包括用于小区搜索的粗同步级620和精同步级630。经输入单元600接收的TD-SCDMA信号首先被输入到粗同步级620。粗同步级620在所接收的TD-SCDMA信号中确定粗略同步位置，例如DwPTS的大致位置。

粗同步级620包括执行相关检测的相关检测器621。考虑到频偏的影响，相关检测器621使用粗频偏假设来对所接收的信号执行相关检测以确定第一粗略同步位置。粗频偏假设可包括对频偏间隔和频偏假设数量的一种或多种设置，以便模拟信道环境中可能出现的不同频偏状况。相关检测可对所接收的信号中的一个或多个子帧执行，且粗略同步位置可基于对多个子帧的相关检测结果来确定。

粗同步级620还包括执行特征窗功率检测的特征窗功率检测器622。特征窗功率检测器622对所接收的信号执行特征窗功率检测以确定第二粗略同步位置。优选地，在使用相关检测器621检测粗略同步位置不成功时，特征窗功率检测器622才被使用来确定第二粗略同步位置。通过在相关检测不成功时对特征窗功率检测的使用，改善了例如大频偏环境下粗略同步位置检测的成功率。

优选地，特征窗功率检测器622被使用来在所接收的TD-SCDMA信号中确定多个可能的特征窗位置，并将其作为候选粗略同步位置输入到相关检测器621中。相关检测器621对每个候选的特征窗位置执行相关计算，以对所接收的信号进行相关检测，并进而确定第一粗略同步位置。

粗同步级620还包括控制单元623，用于对粗同步级的输出进行控制。在相关检测器621对所接收的信号执行相关检测后，当确定相关检测成功时，控制单元623选择由相关检测器621所确定的第一粗略同步位置作为粗同步级的粗略同步位置输出。同时控制单元623还选择从该粗频偏假设得出的第一频偏设置参数作为粗同步级的频偏设置参数输出。当确定相关检测不成功时，控制单元623选择由特征窗功率检测器622所确定的第二粗略同步位置作为粗同步级的粗略同步位置输出。同时，控制单元623还选择对应的第二频偏设置参数作为粗同步级的频偏设置参数输出。第二频偏设置参数例如是缺省的频偏设置参数。

确定相关检测是否成功可以由相关检测器621或者控制单元623基于相关计算的相关结果是否满足预定准则来进行。在一个实施例中，当相关检测器621基于相关结果未能检测出同步位置时，相关检测器621可向控制单元623提供相关检测失败的指示。在另一个实施例中，控制单元623可接收来自相关检测器621的相关结果，并对相关结果是否满足预定准则进行判定，以及基于判定结果来确定相关检测是否成功。

精同步级630接收来自粗同步级620的粗略同步位置和频偏设置参数，以对所接收的TD-SCDMA信号进行精同步，也即确定精细的同步位置。精同步可基于粗略同步位置且通过将频偏设置参数用于设置精频偏假设来执行精同步。

可以理解，除了图6中示出的示例性结构外，本文所提及的设备也可结合诸如一个或多个处理器和存储设备的各种其他部件来实施。

通过按照本发明实施例的方案，同步性能得到改进，尤其是当频偏较大或者Ior/Ioc较小时，同步性能以及小区搜索性能要大大优于现有的技术。按照本发明实施例的方案的另一个益处是小区激活将比现有的技术准确，这也将改进粗频偏估计、联合检测和测量性能。

在对于CRS（小区特定的参考信号）小区搜索敏感的示例性情形，当Ior＝-102dBm时，按照现有技术，RF噪声基底是-105dBm，在多小区情形中的同步成功率只有30％。但是通过利用按照本发明实施例的方案，同步成功率可达到90％。表1-1给出了小区搜索的仿真总结，其中AWGN（加性高斯白噪声）、情形1、情形3的说明是如TS 25.102中所描述的。

TD-SCDMA系统中的接收机是基于联合检测，其理论是要将所有的同频干扰小区的信息包括到均衡器中以便解调且同时消除小区干扰信号。通过应用按照本发明实施例的方案可极大地改进同频小区的激活性能，因此获得了更好的接收机广播信道BCH检测性能。

在传统算法中的精同步之后的大频偏（6KHz），将导致小区搜索中更长的频偏估计和调整时间（400ms）。通过应用按照本发明实施例的方案，频偏估计将由于较少残留的频偏而加速，比如频偏的间隔将相对现有技术减小，例如是现有技术的一半，因而小区搜索的用时也将进一步减少。

图7示出了性能比较的示意图，其示出了不同信道状况下的仿真结果。所采用的仿真配置如下表所示。

从图7中可以看到采用按照本发明实施例的方案，不管是对于本地小区，还是对于相邻小区，小区的检测成功率均明显高于现有技术。这进而带来了更好的小区搜索性能。

为了清晰起见，上文参照不同的功能单元来描述本发明的实施例。然而，应意识到，可以在不背离本发明的情况下，使用在不同的功能单元或处理器之间的任何适当的功能性分布。因此，对特定功能单元的提及仅仅要被看作为是对提供上述功能性的适当装置的提及，而不是表示严格的逻辑或物理结构或组织。

本发明可以以任何适当的形式被实施，包括硬件、软件、固件或这些的任何组合。可选地，本发明可以至少部分地被实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。本发明的实施例的单元和部件可以以任何适当的方式而物理地、功能性地和逻辑地被实施。事实上，所述功能性可以在单个单元中、在多个单元中、或作为其它功能单元的一部分被实施。这样，本发明可以在单个单元中被实施，或者可以物理地和功能性地分布在不同的单元和处理器之间。

虽然结合了一些实施例来描述本发明，但并不打算将它限制于这里阐述的特定的形式。相反，本发明的范围仅仅由所附权利要求限制。另外，虽然特征可能表现为是结合特定的实施例描述的，但本领域技术人员将会认识到，所描述的实施例的各种特征可以按照本发明来进行组合。在权利要求中，术语“包括”并不排除其它单元或步骤的存在。

此外，虽然被一个个地列出，但多个装置、单元或方法步骤可以由例如单个单元或处理器实施。另外，虽然一个个特征可被包括在不同的权利要求中，但这些特征有可能被有利地组合，以及被包括在不同的权利要求中并不意味着这些特征的组合是不可行的和/或是不利的。另外，特征被包括在一种类型的权利要求中并不意味着限制于这种类型，而是表明如果适当的话所述特征同样可应用于其它权利要求类型。此外，特征在权利要求中的次序并不意味着这些特征必须按此工作的任何特定的次序，具体地，在方法权利要求中的一个个步骤的次序并不意味着这些步骤必须按这个次序执行。而是，可以以任何适当的次序来执行这些步骤。另外，单数的提及并不排除复数。因此，对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等等的提及并不排除复数。在权利要求中的参考符号仅仅作为阐明性的例子而被提供，无论如何不应当被解释为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种在TD-SCDMA系统中执行小区搜索的方法，该方法包括：

接收TD-SCDMA信号（110）；以及

执行用于小区搜索的粗同步和精同步，

其中该粗同步包括以下步骤：

　利用粗频偏假设对所接收的信号执行相关检测（120）；

　确定该相关检测是否成功（130）；

　如果该相关检测成功，则从该粗频偏假设得出第一频偏设置参数，且选择将通过执行所述相关检测而确定的第一粗略同步位置连同该第一频偏设置参数作为粗同步的输出（140），否则，选择将通过对所接收信号执行特征窗功率检测而确定的第二粗略同步位置连同对应的第二频偏设置参数作为粗同步的输出（150）；

该精同步包括以下步骤：

　接收来自粗同步的粗略同步位置和频偏设置参数，以及

　基于该粗略同步位置且通过将该频偏设置参数用于设置精频偏假设来执行该精同步（160）。

2.按照权利要求1的方法，其中执行相关检测的步骤还包括：

　对于所述粗频偏假设的每一个来执行相关计算以获得相应的相关结果，及

　组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置；以及

其中该第一频偏设置参数是基于相关结果而从该粗频偏假设得出的，以及该第二频偏设置参数被设置为缺省的粗频偏假设。

3.按照权利要求1的方法，其中执行相关检测的步骤包括：

　使用特征窗功率检测算法来在所接收的信号中检测多个候选的特征窗位置；

　对于所检测出的每个候选的特征窗位置执行相关计算以获得相应的相关结果；以及

　组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置。

4.按照权利要求2或3的方法，其中确定相关检测是否成功的步骤包括：通过判断所获得的相关结果是否满足预定准则来确定该相关检测是否成功。

5.按照权利要求1-3之一的方法，其中该精同步还包括提供精细频偏估计结果用于后续的粗频偏估计的步骤。

6.按照权利要求1-3之一的方法，其中所接收的信号包括多个接连的TD-SCDMA子帧，且执行相关检测的步骤包括：

　对所述子帧中的每个子帧执行相关计算以获得相应的相关结果；以及

　组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置；

该方法还包括：

　在每个子帧中根据所获得的相关结果确定相应的同步位置，且如果所确定的同步位置满足预定准则，则确定该相关检测成功。

7.按照权利要求1-3之一的方法，其中该频偏设置参数用于设置精同步的初始频偏和频偏间隔，且经由该第一频偏设置参数设置的第一频偏间隔小于经由该第二频偏设置参数设置的第二频偏间隔。

8.一种在TD-SCDMA系统中的设备（600），包括：

输入单元（610），用于接收TD-SCDMA信号；以及

用于小区搜索的粗同步级（620）和精同步级（630），

其中该粗同步级包括：

　相关检测器（621），被配置为利用粗频偏假设对所接收的信号执行相关检测以确定第一粗略同步位置；

　特征窗功率检测器（622），被配置为对所接收的信号执行特征窗功率检测以确定第二粗略同步位置；和

　控制单元（623），用于控制粗同步级的输出，且被配置为当该相关检测被确定为成功时，选择将该第一粗略同步位置连同从该粗频偏假设得出的第一频偏设置参数作为输出，否则，选择将该第二粗略同步位置连同对应的第二频偏设置参数作为输出；以及

该精同步级被配置为接收来自粗同步级的粗略同步位置和频偏设置参数，以及基于该粗略同步位置且通过将从该频偏设置参数用于设置精频偏假设来执行精同步。

9.按照权利要求8的设备，其中该相关检测器被配置为对于所述粗频偏假设的每一个来执行相关计算以获得相应的相关结果，且组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置；以及

该控制单元被配置为基于所述相关结果而从该粗频偏假设得出该第一频偏设置参数，或者将该第二频偏设置参数设置为缺省的粗频偏假设。

10.按照权利要求8的设备，其中该特征窗功率检测器还被配置为使用特征窗功率检测算法来在所接收的信号中检测多个候选的特征窗位置；以及

该相关检测器被配置为对于所检测出的每个候选的特征窗位置执行相关计算以获得相应的相关结果；以及组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置。

11.按照权利要求9或10的设备，其中该控制单元被配置为通过判断所获得的相关结果是否满足预定准则来确定该相关检测是否成功。

12.按照权利要求8-10之一的设备，其中该精同步级还被配置为提供精细频偏估计结果用于后续的粗频偏估计。

13.按照权利要求8-10之一的设备，其中所接收的信号包括多个接连的TD-SCDMA子帧，

该相关检测器被配置为对所述子帧中的每个子帧执行相关计算以获得相应的相关结果，且组合所获得的相关结果以确定该第一粗略同步位置；以及

该相关检测器还被配置为在每个子帧中根据所获得的相关结果确定相应的同步位置，其中如果所确定的同步位置满足预定准则，则该相关检测被确定为成功。

14.按照权利要求8-10之一的设备，其中该频偏设置参数用于设置精同步的初始频偏和频偏间隔，且经由第一频偏设置参数设置的第一频偏间隔小于经由第二频偏设置参数设置的第二频偏间隔。

15.一种包括按照权利要求8－14的任一项的设备的TD-SCDMA系统。