CN105704644B - 用于信号同步的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明的各实施方式涉及一种用于信号同步的方法和设备。具体地，该方法包括：对接收到的信号进行差分操作，以产生多个差分输出；对第一差分输出进行第一路数据处理以产生第一路数据处理结果；对第二差分输出进行第二路数据处理以产生第二路数据处理结果；对第三差分输出进行能量监测以产生能量监测结果，其中该能量监测包括监测第三差分输出的前导码；以及基于第一路数据处理结果、第二路数据处理结果和能量监测结果，确定针对所接收信号的采样时间点。

Description

用于信号同步的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月15日递交的第62/091,860号美国临时申请的优先权，其公开内容通过引用的方式全部并入于此。

技术领域

本发明各实施方式总体上涉及通信领域，并且更具体地涉及一种用于信号同步的方法和设备。

背景技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。随着其应用的广泛，需要进一步改进其灵敏度，以及进一步改进与ZigBee、WiFi、BlueTooth和其他类型干扰的共存能力。

在ZigBee接收过程中，帧同步在码同步(即，确定针对所接收信号的采样时间点)之后工作。通常，帧同步设定一段恒定的时间来搜索SFD(帧起始定界符)。如果找到SFD，则帧同步过程在搜索时间达到该时间间隔的末尾之前被终止。如果没有找到SFD，则帧同步必须完全地在这段时间上工作。当码同步(由如WiFi、蓝牙、其他ZigBee信号等)误触发时，有效的SFD在帧同步过程中不能被找到，所以没有必要使帧同步完整地工作完这段恒定的时间。

发明内容

本发明的各实施方式提出了一种信号同步机制，其能够改进接收机的灵敏度以及降低接收机码同步被干扰错误触发的概率，并且在码同步被误触发时尽快地终止帧同步过程。本发明的各实施方式新添加了能量确认作为码同步的一个条件，该条件能够降低干扰错误触发码同步的概率而同时不牺牲接收机灵敏度。

根据本发明一个方面的某些实施方式，提供了一种用于信号同步的方法，该方法例如可以包括：对接收到的信号进行差分操作，以产生多个差分输出；对第一差分输出进行第一路数据处理以产生第一路数据处理结果，其中该第一路数据处理包括对该第一差分输出进行第一解扩频以及第一后处理，继而产生多个第一峰值；对第二差分输出进行第二路数据处理以产生第二路数据处理结果，其中该第二路数据处理包括对该第二差分输出进行第二解扩频以及第二后处理，继而产生多个第二峰值；对第三差分输出进行能量监测以产生能量监测结果，其中该能量监测包括监测该第三差分输出的前导码；以及基于该第一路数据处理结果、该第二路数据处理结果和该能量监测结果，确定针对所接收信号的采样时间点。

在一个实施方式中，其中该第一差分输出、该第二差分输出和该第三差分输出可以是以三种不同差分间隔对所接收到的信号进行差分操作继而产生的三个不同的差分输出。

在一个实施方式中，其中该第一解扩频可以包括对该第一差分输出进行解码并且该第二解扩频可以包括对该第二差分输出进行解码，以及其中该第一后处理可以包括对该第一差分输出进行滤波以滤除该差分输出中的噪声并且该第二后处理可以包括对该第二差分输出进行滤波以滤除该差分输出中的噪声。

在一个实施方式中，其中监测该第三差分输出的前导码可以包括监测该前导码是否均为0。

在一个实施方式中，其中确定针对所接收信号的采样时间点可以包括当该第一路数据处理结果、该第二路数据处理结果和该能量监测结果满足以下条件时确定针对所接收信号的采样时间点，其中该条件可以包括：该多个第一峰值中的连续三个第一峰值分别大于第一阈值、第二阈值和第三阈值；该多个第二峰值中的连续三个第二峰值分别大于该第一阈值、该第二阈值和该第三阈值；以及该能量监测结果大于能量阈值。

在一个实施方式中，其中该接收到的信号可以主要由ZigBee信号组成，另外还可以包括其他通信信号对该ZigBee信号的干扰信号以及白噪声。

根据本发明另一方面的某些实施方式，提供了一种用于信号同步的方法，该方法例如可以包括：以恒定时间间隔搜索该信号的帧格式中的帧起始定界符字段；将该信号的帧格式中的前导码序列字段和该帧起始定界符字段与解扩序列[0]相关，以计算符号0的软值，其中如果该前导码序列字段和该帧起始定界符字段中的值与0相同或相近，则在与该解扩序列[0]相关时得出符号0的高软值，否则，得出符号0的低软值；以及基于搜索结果和相关结果来终止帧同步。

在一个实施方式中，其中该信号的帧格式可以包括前导码序列字段、帧起始定界符字段、物理层帧头字段和物理层服务数据单元字段。

在一个实施方式中，其中该帧起始定界符字段可以包括两个符号，其中第一符号的值可以是7并且第二符号的值可以是10。

在一个实施方式中，如果在该恒定时间间隔内可以搜索到该信号的帧格式中的该帧起始定界符字段，则可以终止帧同步。

在一个实施方式中，如果可以检测到所计算符号0的软值中的连续两个软值均小于阈值，则可以终止帧同步。

在一个实施方式中，如果该恒定时间间隔过期，则可以终止帧同步。

根据本发明又一方面的某些实施方式，提供了一种用于信号同步的设备，该设备例如可以包括：差分模块，被配置为对接收到的信号进行差分操作，以产生多个差分输出；第一信号处理模块，被配置为对第一差分输出进行第一路数据处理以产生第一路数据处理结果，其中该第一路数据处理包括对该第一差分输出进行第一解扩频以及第一后处理，继而产生多个第一峰值；第二信号处理模块，被配置为对第二差分输出进行第二路数据处理以产生第二路数据处理结果，其中该第二路数据处理包括对该第二差分输出进行第二解扩频以及第二后处理，继而产生多个第二峰值；第三信号处理模块，被配置为对第三差分输出进行能量监测以产生能量监测结果，其中该能量监测包括监测该第三差分输出的前导码；以及确定模块，被配置为基于该第一路数据处理结果、该第二路数据处理结果和该能量监测结果，确定针对所接收信号的采样时间点。

在一个实施方式中，其中该第一差分输出、该第二差分输出和该第三差分输出可以是以三种不同差分间隔对所接收到的信号进行差分操作继而产生的三个不同的差分输出。

在一个实施方式中，其中该第一解扩频可以包括对该第一差分输出进行解码并且该第二解扩频可以包括对该第二差分输出进行解码，以及其中该第一后处理可以包括对该第一差分输出进行滤波以滤除该差分输出中的噪声并且该第二后处理可以包括对该第二差分输出进行滤波以滤除该差分输出中的噪声。

在一个实施方式中，其中该第三信号处理模块进一步被配置为可以监测该前导码是否均为0。

在一个实施方式中，其中该确定模块进一步被配置为当该第一路数据处理结果、该第二路数据处理结果和该能量监测结果可以满足以下条件时确定针对所接收信号的采样时间点，其中该条件包括：该多个第一峰值中的连续三个第一峰值分别大于第一阈值、第二阈值和第三阈值；该多个第二峰值中的连续三个第二峰值分别大于该第一阈值、该第二阈值和该第三阈值；以及该能量监测结果大于能量阈值。

在一个实施方式中，其中该接收到的信号可以主要由ZigBee信号组成，另外还可以包括其他通信信号对该ZigBee信号的干扰信号以及白噪声。

根据本发明又一方面的某些实施方式，提供了一种用于信号同步的设备，该设备例如可以包括：搜索模块，被配置为以恒定时间间隔搜索该信号的帧格式中的帧起始定界符字段；相关模块，被配置为将该信号的帧格式中的前导码序列字段和该帧起始定界符字段与解扩序列[0]相关，以计算符号0的软值，其中如果该前导码序列字段和该帧起始定界符字段中的值与0相同或相近，则在与该解扩序列[0]相关时得出符号0的高软值，否则，得出符号0的低软值；以及终止模块，被配置为基于搜索结果和相关结果来终止帧同步。

在一个实施方式中，其中该信号的帧格式可以包括前导码序列字段、帧起始定界符字段、物理层帧头字段和物理层服务数据单元字段。

在一个实施方式中，其中该帧起始定界符字段可以包括两个符号，其中第一符号的值可以是7并且第二符号的值可以是10。

在一个实施方式中，其中该终止模块进一步被配置为如果在该恒定时间间隔内可以搜索到该信号的帧格式中的该帧起始定界符字段，则可以终止帧同步。

在一个实施方式中，其中该终止模块进一步被配置为如果可以检测到所计算符号0的软值中的连续两个软值均小于阈值，则可以终止帧同步。

在一个实施方式中，其中该终止模块进一步被配置为如果该恒定时间间隔过期，则可以终止帧同步。

根据本发明又一方面的某些实施方式，提供了一种用户设备，包括：天线，用于接收无线信号；存储器，用于存储代码；处理器，被配置为利用该存储器和该代码执行根据权利要求1至12中任一项的方法，以对该无线信号进行处理。

本发明示例性实施方式提供的示例性解决方案至少可以带来如下显著的技术效果：通过本发明的各实施方式所提出的信号同步机制能够很大程度上改进与WiFi、BlueTooth和其他类型干扰的共存能力，并且很大程度上缩短帧同步时间，以及当干扰强度高时，该信号同步机制还能够大幅改进ZigBee接收机的FER(误帧率)性能。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1示出了根据本发明各示例性实施方式的用于信号同步的方法100的流程图；

图2示出了根据本发明各示例性实施方式的用于信号同步的设备200的示意性框图；

图3示出了根据本发明各示例性实施方式的用于信号同步的方法300的流程图；

图4示出了根据本发明各示例性实施方式的用于信号同步的设备400的示意性框图；

图5示出了用于信号同步的设备200的一个示意性框图；

图6示出了用于信号同步的设备200的另一示意性框图；

图7示意性示出了ZigBee帧格式的结构图；

图8示出了用于信号同步的方法300的一个示例方法800的流程图；

图9示出了通过使用本发明各实施方式的解决方案的性能仿真图；以及

图10示意性图示了将从本发明示例性实施方式中受益并且可以用于实现本发明示例性实施方式的用户设备1000的框图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。

首先参考图1来总体上描述根据本发明各示例性实施方式的用于信号同步的方法100。

由于本发明的各实施方式具有两个或更多个数据处理路径，因此可以同时使用该两个或更多个数据路径的输出峰值用于确认码同步，这将有效的降低码同步被干扰误触发的概率并且有助于降低码同步中检测这两个峰值的阈值以获取更好的灵敏度性能。本发明以检测到每一路数据处理路径的连续3个峰值作为码同步成功的条件，这3个峰值使用不同的阈值来检测，这有助于降低码同步被干扰误触发的概率。

具体地，如图1所示，在步骤S101，对接收到的信号进行差分操作，以产生多个差分输出。继而，流程转至步骤S102至步骤S104，在步骤S102，对第一差分输出进行第一路数据处理以产生第一路数据处理结果，其中该第一路数据处理可以包括对该第一差分输出进行第一解扩频以及第一后处理，继而产生多个第一峰值；在步骤S103，对第二差分输出进行第二路数据处理以产生第二路数据处理结果，其中该第二路数据处理可以包括对该第二差分输出进行第二解扩频以及第二后处理，继而产生多个第二峰值；以及在步骤S104，对第三差分输出进行能量监测以产生能量监测结果，其中该能量监测可以包括监测该第三差分输出的前导码。

在一个实施方式中，其中该第一差分输出、该第二差分输出和该第三差分输出可以是以三种不同差分间隔对所接收到的信号进行差分操作继而产生的三个不同的差分输出。具体地，对接收到的信号进行差分操作可以是指将一个时间采样点的信号(由复数表示，即，a+bi)乘以另一时间采样点的信号的共轭(即，a’-b’i)，其中两个时间采样点的差值可以被称为差分间隔。例如，当经由天线接收信号时，所接收到的信号可以被基带划分为实部a和虚部bi。继而，将一个时间采样点的信号(例如，a₀+b₀i)乘以另一时间采样点的信号(a₁+b₁i)的共轭可以表示为(a₀+b₀i)×(a₁-b₁i)。

在一个实施方式中，其中该第一解扩频可以包括对该第一差分输出进行解码并且该第二解扩频可以包括对该第二差分输出进行解码，以及其中该第一后处理可以包括对该第一差分输出进行滤波以滤除该差分输出中的噪声并且该第二后处理可以包括对该第二差分输出进行滤波以滤除该差分输出中的噪声。

在一个实施方式中，其中监测该第三差分输出的前导码可以包括监测该前导码是否均为0。当该前导码均为0时，可以产生较高的能量监测结果。

然后，流程转至步骤S105，基于该第一路数据处理结果、该第二路数据处理结果和该能量监测结果，确定针对所接收信号的采样时间点。

在一个实施方式中，其中确定针对所接收信号的采样时间点可以包括当该第一路数据处理结果、该第二路数据处理结果和该能量监测结果满足以下条件时确定针对所接收信号的采样时间点，其中该条件可以包括：该多个第一峰值中的连续三个第一峰值分别大于第一阈值、第二阈值和第三阈值；该多个第二峰值中的连续三个第二峰值分别大于该第一阈值、该第二阈值和该第三阈值；以及该能量监测结果大于能量阈值。应当理解，当设置的阈值小于三个时，可能降低确定针对所接收信号的采样时间点的准确度，并且当设置的阈值大于三个时，可能造成设备的计算成本增加。因此，在本发明的各实施方式中，优选选择设置三个不同的阈值。

在一个实施方式中，其中该接收到的信号可以主要由ZigBee信号组成，另外还可以包括其他通信信号对该ZigBee信号的干扰信号以及白噪声。应当理解，本发明的各实施方式总体上针对ZigBee信号，但是并不限于ZigBee信号。本领域技术人员还可以将本发明的技术方案应用其他信号，而不脱离本发明的原理和教导。

接下来参考图2，其总体上示出了根据本发明各示例性实施方式的用于信号同步的设备200的示意性框图。设备200例如可以包括：差分模块201，被配置为对接收到的信号进行差分操作，以产生多个差分输出；第一信号处理模块202，被配置为对第一差分输出进行第一路数据处理以产生第一路数据处理结果，其中该第一路数据处理包括对该第一差分输出进行第一解扩频以及第一后处理，继而产生多个第一峰值；第二信号处理模块203，被配置为对第二差分输出进行第二路数据处理以产生第二路数据处理结果，其中该第二路数据处理包括对该第二差分输出进行第二解扩频以及第二后处理，继而产生多个第二峰值；第三信号处理模块204，被配置为对第三差分输出进行能量监测以产生能量监测结果，其中该能量监测包括监测该第三差分输出的前导码；以及确定模块205，被配置为基于该第一路数据处理结果、该第二路数据处理结果和该能量监测结果，确定针对所接收信号的采样时间点。

为清晰起见，在图2中并未示出各个装置所包含的子装置。然而，应当理解，设备200中记载的装置与分别参考图1描述的方法100中的步骤相对应。由此，上文针对图1的方法100描述的操作和特征同样适用于设备200及其中包含的装置和子装置，在此不再赘述。

接下来，参考图3来总体上描述根据本发明各示例性实施方式的用于信号同步的方法300。

如图3所示，在如图1所示的码同步流程100之后，在步骤301，以恒定时间间隔搜索该信号的帧格式中的帧起始定界符字段。在步骤302，将该信号的帧格式中的前导码序列字段和该帧起始定界符字段与解扩序列[0]相关，以计算符号0的软值，其中如果该前导码序列字段和该帧起始定界符字段中的值与0相同或相近，则在与该解扩序列[0]相关时得出符号0的高软值，否则，得出符号0的低软值。

在一个实施方式中，其中该信号的帧格式可以包括前导码序列字段、帧起始定界符(SFD)字段、物理层帧头(PHR)字段和物理层服务数据单元(PSDU)字段。当该信号是ZigBee信号时，该帧起始定界符字段可以包括两个符号，其中第一符号的值可以是7并且第二符号的值可以是10。

然后，流程转至步骤S303，基于搜索结果和相关结果来终止帧同步。

在一个实施方式中，如果在该恒定时间间隔内可以搜索到该信号的帧格式中的该帧起始定界符字段，则可以终止帧同步。换言之，如果在步骤S301中找到SFD，则可以确定码同步由ZigBee信号正确触发。在这种情况下，方法300可以前进至步骤S303。在步骤S303中，终止帧同步过程。

在一个实施方式中，如果可以检测到所计算符号0的软值中的连续两个软值均小于阈值，则可以终止帧同步。换言之，如果在步骤S302计算的符号0的软值中的连续两个软值均小于阈值，则可以确定码同步由干扰信号误触发。在这种情况下，方法300可以前进至步骤S303。在步骤S303中，终止帧同步过程。

在一个实施方式中，如果该恒定时间间隔过期，则可以终止帧同步。在这种情况下，方法300可以前进至步骤S303。在步骤S303中，终止帧同步过程。

接下来参考图4，其总体上示出了根据本发明各示例性实施方式的用于信号同步的设备400的示意性框图。设备400例如可以包括：搜索模块401，被配置为以恒定时间间隔搜索该信号的帧格式中的帧起始定界符字段；相关模块402，被配置为将该信号的帧格式中的前导码序列字段和该帧起始定界符字段与解扩序列[0]相关，以计算符号0的软值，其中如果该前导码序列字段和该帧起始定界符字段中的值与0相同或相近，则在与该解扩序列[0]相关时得出符号0的高软值，否则，得出符号0的低软值；以及终止模块403，被配置为基于搜索结果和相关结果来终止帧同步。

为清晰起见，在图4中并未示出各个装置所包含的子装置。然而，应当理解，设备400中记载的装置与分别参考图3描述的方法300中的步骤相对应。由此，上文针对图3的方法300描述的操作和特征同样适用于设备400及其中包含的装置和子装置，在此不再赘述。

图5示出了用于信号同步的设备200的一个示意性框图。如图5所示，为了使两路数据处理路径输出的峰值更可靠，需要使用滤波器对其进行处理。具体地，本发明的一个实施方式使用了IIR(无限脉冲响应)滤波器以简化数字实现并且减少缓冲大小。其中，

表示加法器，

表示乘法器，以及系数是可设置的参数用于控制滤波器(例如，IIR)的带宽，其取值范围为[0,1]，优选地可以设置系数为0.5或0.25。另外，已知模式向量表示与前导码相对应的长度为32的序列，例如，序列{-1 -1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -11 1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 1}和{-1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 -11 -1 1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 1 1 1 -1}可以分别用于第一路数据处理和第二路数据处理。

图6示出了用于信号同步的设备200的另一示意性框图。带有能量确认的码同步(例如，图6所示的能量确认模块600)的主要是利用ZigBee帧结构中的前导码具有相同的符号(即，符号0)，这些符号自相关的结果会形成一个具有一定能量的平台，本发明的一个实施方式将检测到这个平台作为码同步成功的一个条件。其中，

表示寄存器。另外，幅度计算指的是计算所采样信号的向量长度。例如，针对信号a+bi，其幅度幅度计算公式可以简化表示为Min(a,b)+0.3125*Max(a,b)。

通过本发明的各实施方式，新设计的ZigBee接收机没有被从实验室采样的标准WiFi信号误触发。在没有ZigBee信号的环境下，进一步测试WiFi 11b、11g波形对新设计的ZigBee接收机的误触发统计：在功率电平从-100dBm到-60dBm，以1dBm为单位，每个功率电平发送1000个WiFi干扰包，在这些电平下接收机都没有误触发。另外，与传统方法相比，新提出的带有能量确认的码同步机制提升了灵敏度并且同时很大程度上改进了与WiFi、BlueTooth和其他类型干扰的共存能力。

图7示意性示出了ZigBee帧格式的结构图。如图7中所示出的，ZigBee帧结构的前导字段包含8个符号并且所有这8个符号值为零。这8个符号被用来进行码同步。在良好的信道条件下，码同步可以仅使用这8个符号中的若干符号来结束。

如图7中进一步示出的，ZigBee帧结构的SFD字段包含2个符号，第一符号的值是7并且第二符号的值是10。帧同步的目的是通过检测SFD以在开始解调所传输的数据(PHR和PSDU)时知道数据的起始边界。

在传统的帧同步过程中，在码同步完成之后，该算法只是搜索符号7和10来检测SFD。根据本文的实施方式的新的帧同步算法还搜索除了符号7和符号10之外的符号0。

在一个实施方式中，可以通过解扩(将匹配滤波器输出与解扩序列[0]相关)来得到符号0的软值。如果码同步由ZigBee信号正确触发，则在帧同步过程中得到符号0的高软值，直到符号7和符号10到来。如果码同步由干扰信号误触发，则紧接着码同步被完成之后，在帧同步过程中得到符号0的低软值。

在另一个实施方式中，可以设置一个阈值来检测符号0的这个软值，如果检测到符号0的两个连续低软值，则终止帧同步过程。

图8示出了用于信号同步的方法300的一个示例方法800的流程图。在步骤810处，码同步过程(例如，如图1所示的码同步流程100)结束。

接着，方法800前进至步骤820，在步骤820处进行帧同步过程。根据本文的一个实施方式，步骤820可以包括两个子步骤821、822。在子步骤821处，搜索SFD。在子步骤822处，计算符号0的软值。

接着，方法800前进至步骤830。在步骤830中，确定是否找到了SFD。如果在步骤830中找到SFD，则可以确定码同步由ZigBee信号正确触发。在这种情况下，方法800可以前进至步骤860。在步骤860中，终止帧同步过程。如果在步骤830中没有找到SFD，则方法800可以前进至步骤840。

在步骤840中，确定是否检测到符号0的两个连续低软值。根据本文的一个实施方式，可以设置一个阈值来检测符号0的这个软值。

如果在步骤840中检测到符号0的两个连续低软值，则可以确定码同步由干扰信号误触发。在这种情况下，方法800可以前进至步骤860。在步骤860中，终止帧同步过程。如果在步骤840中没有检测到符号0的两个连续低软值，则方法800可以前进至步骤850。

在步骤850中，确定搜索时间是否达到了恒定时间间隔的末尾。如果在步骤850中确定搜索时间达到了恒定时间间隔的末尾，则方法800可以前进至步骤860。在步骤860中，终止帧同步过程。如果在步骤850中确定搜索时间没有达到恒定时间间隔的末尾，则方法800可以回到步骤820，重复执行步骤830-850，直到方法800最终前进至步骤860而结束。

图9示出了通过使用本发明各实施方式的解决方案的性能仿真图。图9中的曲线图的横轴表示以dB为单位的干扰相对与有效信号的强度，竖轴表示误帧率FER。其中，ZigBeeACI：邻信道位置＝-5MHz，IQ相位失配＝10(度)，信号频偏＝-200kHz。从图9中的两条曲线可以看出，当干扰强时，根据本文的实施方式的算法能够大幅改进ZigBee接收机的FER性能。

本发明各实施方式的优势在于：通过本发明的各实施方式，能够很大程度上改进与WiFi、BlueTooth和其他类型干扰的共存能力，并且很大程度上缩短帧同步时间，以及当干扰强度高时，还能够大幅改进ZigBee接收机的FER性能。

下面参考图10，其示出了将从本发明示例性实施方式中受益并且可以用于实现本发明示例性实施方式的用户设备1000的框图。在图10所示的示例中，用户设备1000是一个具有无线通信能力的移动设备。可以理解，这仅仅是示例性而非限制性的。其他类型的移动终端也可以容易地采用本发明的实施方式，诸如便携式数字助理(PDA)、寻呼机、移动计算机、移动电视、游戏设备、膝上型计算机、照相机、录像机、GPS设备以及其他类型的语音和文本通信系统。固定式移动终端同样可以容易地使用本发明的实施方式。

用户设备1000包括一个或多个天线1018，其可操作地与发射机1014和接收机1016进行通信。用户设备1000还包括处理器1012或者其他处理元件，其分别提供去往发射机1014的信号和接收来自接收机1016的信号。信号包括按照适当蜂窝系统的空中接口标准的信令信息，并且还包括用户语音、接收的数据和/或用户生成的数据。在此方面，用户设备1000能够利用一个或多个空中接口标准、通信协议、调制类型以及接入类型来进行操作。作为示范，用户设备1000能够根据多个第一代、第二代、第三代和/或第四代通信协议等中的任何协议来进行操作。例如，用户设备1000可以能够按照第二代(G)无线通信协议IS-136(TDMA)、GSM和IS-95(CDMA)来进行操作，或者按照诸如UMTS、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA的第三代(G)无线通信协议来进行操作，或者按照第四代(4G)无线通信协议和/或类似协议进行操作。

可以理解，处理器1012包括实现用户设备1000的功能所需的电路。例如，处理器1012可以包括数字信号处理器设备、微处理器设备、各种模数转换器、数模转换器和其他支持电路。用户设备1000的控制和信号处理功能按照这些设备各自的能力在其间分配。处理器1012由此还可以包括在调制和传输之前对消息和数据进行卷积编码和交织的功能，例如，处理器1012可以对接收机1016经由天线1018接收到的信号进行差分操作，以产生多个差分输出；对第一差分输出进行第一路数据处理以产生第一路数据处理结果，其中该第一路数据处理包括对该第一差分输出进行第一解扩频以及第一后处理，继而产生多个第一峰值；对第二差分输出进行第二路数据处理以产生第二路数据处理结果，其中该第二路数据处理包括对该第二差分输出进行第二解扩频以及第二后处理，继而产生多个第二峰值；对第三差分输出进行能量监测以产生能量监测结果，其中该能量监测包括监测该第三差分输出的前导码；以及基于该第一路数据处理结果、该第二路数据处理结果和该能量监测结果，确定针对所接收信号的采样时间点。另外，处理器1012还可以以恒定时间间隔搜索该信号的帧格式中的帧起始定界符字段；将该信号的帧格式中的前导码序列字段和该帧起始定界符字段与解扩序列[0]相关，以计算符号0的软值，其中如果该前导码序列字段和该帧起始定界符字段中的值与0相同或相近，则在与该解扩序列[0]相关时得出符号0的高软值，否则，得出符号0的低软值；以及基于搜索结果和相关结果来终止帧同步。

用户设备1000还可以包括用户接口，其例如可以包括耳机或者扬声器1024、振铃器1022、麦克风1026、显示屏1028以及手写设备1031，所有这些设备都耦合至处理器1012。用户设备1000可以包括小键盘1030。小键盘1030可以包括传统的数字键(0-9)和相关键(#、*)，以及用于操作用户设备1000的其他键。备选地，小键盘1030可以包括传统的QWERTY小键盘布置。小键盘1030还可以包括与功能相关联的各种软键。用户设备1000还可以包括加速度感应模块1036，用于捕获用户做出的动作(运动)。

具体地，显示屏1028可以包括触摸式屏幕和/或邻近式屏幕，用户可以通过直接操作屏幕而操作用户设备1000。此时，显示屏1028同时充当输入设备和输出设备二者。在这样的实施方式中，手写设备1031可以配置用于接收用户通过例如普通的笔、专用触笔和/或手指在显示屏1028上提供的输入，包括指点输入和手势输入。

此外，用户设备1000可以包括诸如操纵杆的接口设备或者其他用于输入接口。用户设备1000还包括电池1034，诸如振动电池组，用于为操作用户设备1000所需的各种电路供电，以及可选地提供机械振动作为可检测输出。

用户设备1000可以进一步包括用户标识模块(UIM)1038。UIM1038通常是具有内置处理器的存储器设备。UIM 1038例如可以包括订户标识模块(SIM)、通用集成电路卡(UICC)、通用订户标识模块(USIM)、可移动用户标识模块(R-UIM)等。UIM 1038通常存储与移动订户相关的信元。

用户设备1000还可以具有存储器。例如，用户设备1000可以包括易失性存储器1040，例如包括用于数据临时存储的高速缓存区域的易失性随机存取存储器(RAM)。用户设备1000还可以包括其他非易失性存储器1042，其可以是嵌入式的和/或可移动的。非易失性存储器1042可以附加地或者可选地包括例如EEPROM和闪存等。存储器可以存储用户设备1000所使用的多个信息片段和数据中的任意项，以实现用户设备1000的功能。

本领域技术人员可以理解，图10所示的移动终端可以通过处理器1012以及非易失性存储器1042中存储的程序来实现本发明的示例性实施方式。具体地，麦克风1026可以用于接收数据帧(例如，语音帧)。处理器1012可以通过读取非易失性存储器1042中存储的程序来执行上文该用于小区搜索的方法。

应当理解，图10该的结构框图仅仅为了示例的目的而示出的，而不是对本发明范围的限制。在某些情况下，可以根据具体情况而增加或者减少某些设备。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了设备的若干装置或子装置，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (23)

1.一种用于信号同步的方法，包括：

对接收到的信号进行差分操作，以产生多个差分输出；

对第一差分输出进行第一路数据处理以产生第一路数据处理结果，其中所述第一路数据处理包括对所述第一差分输出进行第一解扩频以及第一后处理，继而产生多个第一峰值；

对第二差分输出进行第二路数据处理以产生第二路数据处理结果，其中所述第二路数据处理包括对所述第二差分输出进行第二解扩频以及第二后处理，继而产生多个第二峰值；

对第三差分输出进行能量监测以产生能量监测结果，其中所述能量监测包括监测所述第三差分输出的前导码；以及

基于所述第一路数据处理结果、所述第二路数据处理结果和所述能量监测结果，确定针对所接收信号的采样时间点；

其中所述方法进一步包括：

以恒定时间间隔搜索所述信号的帧格式中的帧起始定界符字段；

将所述信号的帧格式中的前导码序列字段和所述帧起始定界符字段与解扩序列[0]相关，以计算符号0的软值，其中如果所述前导码序列字段和所述帧起始定界符字段中的值与0相同或相近，则在与所述解扩序列[0]相关时得出符号0的高软值，否则，得出符号0的低软值；以及

基于搜索结果和相关结果来终止帧同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一差分输出、所述第二差分输出和所述第三差分输出是以三种不同差分间隔对所接收到的信号进行差分操作继而产生的三个不同的差分输出。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一解扩频包括对所述第一差分输出进行解码并且所述第二解扩频包括对所述第二差分输出进行解码，以及其中所述第一后处理包括对所述第一差分输出进行滤波以滤除所述差分输出中的噪声并且所述第二后处理包括对所述第二差分输出进行滤波以滤除所述差分输出中的噪声。

4.根据权利要求1所述的方法，其中监测所述第三差分输出的前导码包括监测所述前导码是否均为0。

5.根据权利要求1所述的方法，其中确定针对所接收信号的采样时间点包括当所述第一路数据处理结果、所述第二路数据处理结果和所述能量监测结果满足以下条件时确定针对所接收信号的采样时间点，其中所述条件包括：

所述多个第一峰值中的连续三个第一峰值分别大于第一阈值、第二阈值和第三阈值；

所述多个第二峰值中的连续三个第二峰值分别大于所述第一阈值、所述第二阈值和所述第三阈值；以及

所述能量监测结果大于能量阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收到的信号主要由ZigBee信号组成，另外还包括其他通信信号对所述ZigBee信号的干扰信号以及白噪声。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号的帧格式包括前导码序列字段、帧起始定界符字段、物理层帧头字段和物理层服务数据单元字段。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述帧起始定界符字段包括两个符号，其中第一符号的值是7并且第二符号的值是10。

9.根据权利要求1所述的方法，如果在所述恒定时间间隔内搜索到所述信号的帧格式中的所述帧起始定界符字段，则终止帧同步。

10.根据权利要求1所述的方法，如果检测到所计算符号0的软值中的连续两个软值均小于阈值，则终止帧同步。

11.根据权利要求1所述的方法，如果所述恒定时间间隔过期，则终止帧同步。

12.一种用于信号同步的设备，包括：

差分模块，被配置为对接收到的信号进行差分操作，以产生多个差分输出；

第一信号处理模块，被配置为对第一差分输出进行第一路数据处理以产生第一路数据处理结果，其中所述第一路数据处理包括对所述第一差分输出进行第一解扩频以及第一后处理，继而产生多个第一峰值；

第二信号处理模块，被配置为对第二差分输出进行第二路数据处理以产生第二路数据处理结果，其中所述第二路数据处理包括对所述第二差分输出进行第二解扩频以及第二后处理，继而产生多个第二峰值；

第三信号处理模块，被配置为对第三差分输出进行能量监测以产生能量监测结果，其中所述能量监测包括监测所述第三差分输出的前导码；以及

确定模块，被配置为基于所述第一路数据处理结果、所述第二路数据处理结果和所述能量监测结果，确定针对所接收信号的采样时间点；

其中所述设备进一步包括：

搜索模块，被配置为以恒定时间间隔搜索所述信号的帧格式中的帧起始定界符字段；

相关模块，被配置为将所述信号的帧格式中的前导码序列字段和所述帧起始定界符字段与解扩序列[0]相关，以计算符号0的软值，其中如果所述前导码序列字段和所述帧起始定界符字段中的值与0相同或相近，则在与所述解扩序列[0]相关时得出符号0的高软值，否则，得出符号0的低软值；以及

终止模块，被配置为基于搜索结果和相关结果来终止帧同步。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一差分输出、所述第二差分输出和所述第三差分输出是以三种不同差分间隔对所接收到的信号进行差分操作继而产生的三个不同的差分输出。

14.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一解扩频包括对所述第一差分输出进行解码并且所述第二解扩频包括对所述第二差分输出进行解码，以及其中所述第一后处理包括对所述第一差分输出进行滤波以滤除所述差分输出中的噪声并且所述第二后处理包括对所述第二差分输出进行滤波以滤除所述差分输出中的噪声。

15.根据权利要求12所述的设备，其中所述第三信号处理模块进一步被配置为监测所述前导码是否均为0。

16.根据权利要求12所述的设备，其中所述确定模块进一步被配置为当所述第一路数据处理结果、所述第二路数据处理结果和所述能量监测结果满足以下条件时确定针对所接收信号的采样时间点，其中所述条件包括：

所述多个第一峰值中的连续三个第一峰值分别大于第一阈值、第二阈值和第三阈值；

所述多个第二峰值中的连续三个第二峰值分别大于所述第一阈值、所述第二阈值和所述第三阈值；以及

所述能量监测结果大于能量阈值。

17.根据权利要求12所述的设备，其中所述接收到的信号主要由ZigBee信号组成，另外还包括其他通信信号对所述ZigBee信号的干扰信号以及白噪声。

18.根据权利要求12所述的设备，其中所述信号的帧格式包括前导码序列字段、帧起始定界符字段、物理层帧头字段和物理层服务数据单元字段。

19.根据权利要求12所述的设备，其中所述帧起始定界符字段包括两个符号，其中第一符号的值是7并且第二符号的值是10。

20.根据权利要求12所述的设备，其中所述终止模块进一步被配置为如果在所述恒定时间间隔内搜索到所述信号的帧格式中的所述帧起始定界符字段，则终止帧同步。

21.根据权利要求12所述的设备，其中所述终止模块进一步被配置为如果检测到所计算符号0的软值中的连续两个软值均小于阈值，则终止帧同步。

22.根据权利要求12所述的设备，其中所述终止模块进一步被配置为如果所述恒定时间间隔过期，则终止帧同步。

23.一种用户设备，包括：

天线，用于接收无线信号；

存储器，用于存储代码；

处理器，被配置为利用所述存储器和所述代码执行根据权利要求1至11中任一项的方法，以对所述无线信号进行处理。

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