CN1263334C - 同步码分多址系统中终端快速登录到基站的方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同步码分多址系统中终端快速登录基站的方法，包括：扫频步骤，建立终端与基站进行通讯的工作频点；同步步骤，将终端与该基站在该工作频点上建立同步，便于终端开始登录；其中，在扫频步骤中，该终端使用固定的接收增益值。由于在扫频步骤中不再进行接收增益值的多次调整，而是利用基站下行同步头的信号或其他用户上行同步头的信号，确定可用频率，从而大大加快了搜索可用频点的时间，使快速登录成为可能。

Description

同步码分多址系统中终端快速登录到基站的方法及终端

技术领域

本发明涉及一种同步码分多址系统(SCDMA)中终端与基站通信的方法，尤指一种终端快速登录到基站的方法。

背景技术

如图1所示，是现有SCDMA终端(手机)的模块结构图，终端通过天线11接收来自基站的信号，或者发送信号到基站，接收到的信号首先经过滤波器，和一接收通道，其中该接收通道的接收增益GAIN值可以通过接收增益控制器15加以改变，以期达到最好的接收效果，接收到的信号通过A/D转换器17转变为终端电路可以处理的数字信号，然后经过调制解调器19，得到真正的信息并便于终端其它模块进一步处理。

在蜂窝移动通信系统中，终端在开机以后，首先需要确定一个可用的信道，与基站建立通信，然后注册到基站上，才能够进一步实现各种业务功能。这部分功能由登录模块18来完成，该登录模块包括一扫频模块和一同步模块，扫频模块负责确定终端与基站可用的频点，而同步模块负责建立终端与基站的信号同步，当终端与基站建立了信号同步之后，终端才能向基站发出登录信号，完成登录过程。因此，快速有效的确定可用信道，是十分重要的。而且在SCDMA系统中，由于许多用户使用同一载频，因此还对终端接入时的发射时间有严格的要求，否则将对使用同一频率的其他用户产生干扰，严重影响整个系统的性能。因此，还必须在登录过程中处理好同步的问题。

但是，由于无线信道中普遍存在各种干扰，每个终端所处的无线环境也千差万别，因此，如何正确的确定可用的频点，以及如何正确地建立与基站的同步是一个复杂的问题，以前的SCDMA系统的登录策略不够稳健，经常因为干扰的原因，例如在时分双工(TDD)系统中，在已有终端处于通话状态的环境中，已通话的终端对请求接入的新用户就是一个强干扰源而导致不能正确识别基站信号，不仅造成了自身登录时间过长，并且还干扰了系统的正常运行。因此，采用一个有效的登录策略，解决如何在这样的环境下确定可用的频率，建立初始同步是终端必须解决的问题。

图2示出了现有CDMA终端登录基站的流程图，扫频模块首先检查是否有可用的候选频点，如有就取出一个频率值，判断该频率点是否是可用频点，在判定过程中，要计算该频点的接收到的大于10ms信号的同步头功率，如果该频点大于设定门限，说明该频点可用，如果该次功率值小于设定门限，如步骤21所示，要反复调整接收通道的接收增益值，直到步骤25的判定该反复进行了一定次数后才放弃。确定了可用频点后，进入步骤28，同步模块开始寻找同步头的上升沿，并以此上升沿为基准，进行登录程序。

上述现有方法存在如下缺陷：

1.在寻找可用频点的过程中，需要多次调整接收增益(GAIN值)，耗费大量时间，使得搜索效率不高。

2.进入登录过程之前，没有验证同步头的位置是否为基站的，因此，如果附近有正在通话的终端，可能造成错误的判断，造成登录失败。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术的缺陷，提供一种能够使终端快速地确定一个可用的频点，从而可快速登录基站的方法。

本发明的另一目的是提供一种终端快速登录基站的方法，能够克服临近移动台的干扰，迅速与基站建立同步。

本发明的另一目的是提供一种终端，能够实现快速登陆到基站。

为了实现上述目的，本发明提供了一种同步码分多址系统中终端快速登录基站的方法，包括如下步骤：

a.扫频步骤，建立终端与基站进行通讯的工作频点，

b.同步步骤，将终端与该基站在该工作频点上建立同步，便于终端开始登录；

其中，在该扫频步骤中，该终端使用固定的接收增益值。

如上所述的终端快速登录基站的方法，其中，该扫频步骤进一步还包括如下步骤：

a.设定终端的固定接收增益；

b.确定要扫频的工作频点表；

c.将工作频点表中的一个频点作为接收频率进行信号接收；

d.锁定该频点；

e.计算该频点信号的特征功率值，将计算结果存储在一功率表中；

f.重复步骤c到e，直到工作频点表中的所有频点均扫频完成；

g.按照功率值从大到小进行频点排序，将前四个频点放入一候选频点表中；

h.将候选频点表中的四个频点的相应功率值分别与一门限功率值进行比较，将功率值低于该门限值的频点设置为无效频点；

I.将候选频点表中的有效频点作为终端登录基站的工作频点。

如上所述的终端快速登录基站的方法，其中，该同步步骤还进一步包括如下步骤：

a.终端在扫频步骤确定的工作频点下接收信号，并接收大于10ms的采样数据；

b.根据接收信号电平变化情况，确定信号上升沿的位置；

c.试解下行帧的数据，判定该上升沿是基站下行帧的起始位置还是正在通话的其它终端上行帧的起始位置；

d.如果c步骤中的判定结果为该上升沿是基站下行帧的起始位置，则终端以该上升沿为依据开始登录；如果c步骤的判定结果为通话中的其它终端上行帧的起始位置，则延后5毫秒开始登录。

如上所述的终端快速登录基站的方法，其中，该确定信号上升沿的步骤还包括如下步骤：

a找信号的保护带；

b根据该保护带确定的同步头的位置进行相关运算；

c判断是否有相关峰出现；

d如果有相关峰出现，则结束，如果没有则延时5毫秒再作相关运算；

e如果有相关峰出现，则接收，如果没有则返回步骤a重新开始，一直到尝试一定次数为止。

如上所述的终端快速登录基站的方法，其中，扫频步骤的步骤e中，不仅要计算临近基站的下行信号的特征功率值，也要计算临近终端上行信号的特征功率值，从而作为确定可用频点的依据。

本发明还提供了一种同步码分多址系统的终端终端，具有一终端登录模块，用于将终端登录到基站上，其中，该登录模块进一步包括：

一扫频模块，该扫频模块用于确定终端和基站之间通讯的工作频点，该扫频模块使用固定的接收增益值；

一同步模块，用于将终端与该基站在该工作频点上建立同步，便于终端开始登录。

如上所述的终端终端，其中，该扫频模块还进一步包括：一频点表、一功率表和一候选频点表；该频点表中预先设定了一定频率范围内终端可能工作的多个频率值；该终端从该频点表中取出每一个频率值，将接收频率锁定在该频率值上，使用固定的接收增益值接收该频率点上信号，并计算接收信号的特征功率值，存储该特征功率值于该功率表中，该功率表中功率值从大到小的前四个功率值对应的频率值存放在候选频点表，供同步模块使用。

如上所述的终端终端，其中，该候选频点表中的候选频点只有在其对应的特征功率值大于一门限值时，该候选频点才是有效的工作频点。

如上所述的终端终端，其中，该接收信号不仅包括基站的下行信号，也包括临近终端的上行信号。

如上所述的终端终端，其中，该同步模块还包括一解码模块，该解码模块通过解码下行帧信号，判断该同步模块接收到的采样信号是基站信号还是正在通话的其它终端信号。

本发明的有益效果是，由于本发明在扫频过程中使用了固定的接收增益值GAIN，利用A/D转换器的大动态范围，不进行GAIN值调整，而是利用基站下行同步头的信号或其他用户的上行信号，确定可用频率，从而大大加快了搜索可用频点的时间，使快速登录成为可能。

在同步过程中，通过试解下行帧，确定终端的同步位置，可以准确地判定出当前同步头是基站的下行信息的同步头，还是正在通话中的终端的上行信息，从而在强干扰的环境下保持了较高的登录成功率。

为了提高登录速度，关键是提高搜索频点的效率和减少误同步的现象；本发明确定了一种行之有效的移动台快速登录方法，大大缩短了移动台登录时间，提高了登录成功率，解决了SCDMA系统中长期存在的登录效率问题。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是SCDMA系统中终端的逻辑结构框图；

图2是现有技术终端登录基站的流程图；

图3是本发明终端的示意图；

图4是本发明SCDMA系统中TDD方式的收发时间关系示意图；

图5是本发明同步过程中信号关系示意图；

图6是本发明的终端快速登录方法中的扫频流程示意图；

图7是本发明的终端快速登录方法中的同步流程示意图；

图8是图7所示的同步流程图中“寻找上升沿”的详细流程示意图。

具体实施方式

图4是SCDMA系统的信令结构，说明了SCDMA系统的时分双工的时间关系，其中WBS代表基站，UT表示终端。

可以看出，在10个ms的周期中，终端和基站轮流发射信号，标号41所示的5ms时间基站发射信号，标号为42所示的5ms时间，终端发射信号，其中，在收发转换的过程中，有4个符号(symbol)的时间终端和基站都不发射，叫做保护时间(Guard Time)，也称保护带(Guard Band)43，是用于建立同步的同步头，在没有用户通话时，WBS Tx中由4个符号(symbol)组成的同步头信号功率最高。

提高登录速度，关键是提高搜索频点的效率和减少误同步的现象。为此，本发明采用了如下策略：

如图6所示，首先是扫频过程，也就是确定可用工作频点的过程。首先在步骤61中固定接收增益并初始化功率表，该固定的接收增益是一个较大的接收增益，相当于正常工作时输入信号强度为-80dBm时的接收增益，以便于接收到较弱的信号，在步骤62中，确定要扫频的频点表，该频点表中的多个频点一般位于设定的范围，然后系统在步骤64中将接收频率锁定在该频点，利用8位A/D转换器48dB的动态范围，通过检测WBS Tx中的同步头的信号或多用户的工作信号，或正在通话的终端信号，确定可用的工作频率，在步骤65中，以若干个符号(symbol)的时间为周期，连续在若干个时间片计算同步头的功率，作为该频率信号的特征功率值，并将该特征功率值存入功率表中。在步骤66中，对功率表中的功率值排序，并将前四位的功率值对应的频点值存入候选频点表中，然后步骤67中，计数器加一，进入下一轮循环，步骤63中，判断是否频点表中的所有频点均被计算，如果是，则转入步骤68，按按照功率大小的顺序，根据预先设定的功率值的门限值，将特征功率值低于门限值的候选频率点设为无效，从而确定这个频点为不可用频点。在最后剩下的候选频点列表中的可用频点，将用来供同步步骤用来与基站在该频点上建立同步。在确定可用频点时，除了临近基站的下行的信号必须进行搜索外，临近终端的上行信号也可以作为确定可用频点的依据。所以在搜素同步头的过程中，不仅要搜索基站的下行时隙，还要搜索临近终端的上行时隙，也是说在一个或几个连续的发射/接收周期内搜索。

在确定了可用频点之后，接下来就是终端与基站建立同步。如图7所示，在步骤71中，首先将计数器清零，然后在步骤72中，在可用频点上，接收大于10ms的采样数据，然后在步骤73中，根据信号电平变换情况，确定上升沿与下降沿的位置，进而通过找该上升沿或下降沿来找保护带，即：根据找到的最大上升/下降沿的位置推出同步头的位置，找到同步头的位置后，为了确保同步头位置的正确性，还要通过试解下行帧的数据，判定是正确的基站下行帧的起始位置还是正在通话的终端上行帧的起始位置，如步骤74所示。如图5所示，如果是基站下行帧的起始位置51，这时终端转入步骤77，开始登录，正好能够同步。如果是终端正在通话的上行帧位置52，由于在TDD方式下，终端和基站发射信号的周期是10ms，这时延后5ms，就是基站下行帧的起始位置，所以，转入步骤79，终端等待5ms后作为同步的位置，开始登录。如果二者均不是，则计数器加一，进入下一轮循环，重新同步，如果在步骤78中判断出尝试了一定次数后仍不成功，则设置一失败标记，结束同步流程。

如图8所示，显示了同步流程中“找上升沿”步骤的进一步流程，为了消除邻近终端的同频发射干扰，要在同一个10毫秒的帧内找到信号幅度的最大上升沿的位置。根据SWAP信令物理层的结构及实际应用中的干扰情况分析，在同一个10毫秒帧中，信号幅度的最大上升沿和最大下降沿所包含的区域一般对应于一个连续的信令段(即其中不含有保护带和空白带的一段信令区域)。而在一个10毫秒帧的所有连续的信令段中，SYNC1段的后沿到下一帧同步头的偏移为60个字符，其它各连续的信令段的后沿到下一帧同步头的偏移都为68个字符，但SYNC1段的宽度为3个字符，而其它各连续的信令段的宽度则远大于3个字符。因此，可以根据最大上升沿到最大下降沿的宽度来决定下一帧同步头的位置。

步骤731即是根据信号的最大上升沿到最大下降沿的宽度来决定下一帧保护带位置的步骤，找到同步头的位置后，为了确保同步头位置有效，还要在步骤732中根据该同步头的位置进行相关，在步骤733中判断是否有相关峰出现，若无相关峰出现，则转至步骤734，延时5毫秒再作相关运算，然后在步骤735中重找相关峰，若仍无相关峰出现，则重新找保护带。在尝试次数判定步骤736中，若发现尝试一定次数后仍不能找到相关峰，则认为该频点不可用。

如图3所示，是本发明提供的一种实现本发明终端快速登录基站方法的SCDMA终端的示意图，该终端31包含一快闪(FLASH)存储体32作为非易失存储器，本发明的登录模块(其中包括扫频模块和同步模块)就是记录在该非易失存储器32中的软件模块。其中，该同步模块还包括一解码模块，该解码模块通过解码下行帧信号，判断该同步模块接收到的采样信号是基站信号还是正在通话的终端信号。

本发明的优点：

1.由于本发明在扫频过程中使用了固定的接收增益值GAIN，利用A/D转换器的大动态范围，在不进行GAIN调整的情况下，利用基站下行同步头的信号或其他用户上行同步头的信号，确定可用频率。从而大大加快了搜索可用频点的时间，使快速登录成为可能；

2.在同步过程中，通过试解下行帧，确定终端的同步位置，可以准确地判定出当前同步头是基站的下行信息的同步头，还是正在通话中的终端的上行信息的同步头，从而在强干扰的环境下保持了较高的登录成功率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，所有依本发明内容所作出的等效变换，均包含在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种同步码分多址系统中终端快速登录基站的方法，包括如下步骤：

a.扫频步骤，建立终端与基站进行通讯的工作频点，

b.同步步骤，将终端与该基站在该工作频点上建立同步，便于终端开始登录；

其特征在于，在该扫频步骤中，该终端使用固定的接收增益值。

2.如权利要求1所述的终端快速登录基站的方法，其特征在于，该扫频步骤进一步还包括如下步骤：

a.设定终端的固定接收增益；

b.确定要扫频的工作频点表；

c.将工作频点表中的一个频点作为接收频率进行信号接收；

d.锁定该频点；

e.计算该频点信号的特征功率值，将计算结果存储在一功率表中；

f.重复步骤c到e，直到工作频点表中的所有频点均扫频完成；

g.按照功率值从大到小进行频点排序，将前四个频点放入一候选频点表中；

h.将候选频点表中的四个频点的相应功率值分别与一门限功率值进行比较，将功率值低于该门限值的频点设置为无效频点；

I.将候选频点表中的有效频点作为终端登录基站的工作频点。

3.如权利要求1或2所述的终端快速登录基站的方法，其特征在于，该同步步骤还进一步包括如下步骤：

a.终端在扫频步骤确定的工作频点下接收信号，并接收大于10ms的采样数据；

b.根据接收信号电平变化情况，确定信号上升沿的位置；

c.试解下行帧的数据，判定该上升沿是基站下行帧的起始位置还是正在通话的其它终端上行帧的起始位置；

d.如果c步骤中的判定结果为该上升沿是基站下行帧的起始位置，则终端以该上升沿为依据开始登录；如果c步骤的判定结果为通话中的其它终端上行帧的起始位置，则延后5毫秒开始登录。

4.如权利要求3所述的终端快速登录基站的方法，其特征在于，该确定信号上升沿的步骤还包括如下步骤：

a 找信号的保护带；

b 根据该保护带确定的同步头的位置进行相关运算；

c 判断是否有相关峰出现；

d 如果有相关峰出现，则结束，如果没有则延时5毫秒再作相关运算；

e 如果有相关峰出现，则接收，如果没有则返回步骤a重新开始，一直到尝试一定次数为止。

5.如权利要求2所述的终端快速登录基站的方法，其特征在于，步骤e中，不仅要计算临近基站的下行信号的特征功率值，也要计算临近终端上行信号的特征功率值，从而作为确定可用频点的依据。

6.一种同步码分多址系统的终端，具有一终端登录模块，用于将终端登录到基站上，其特征在于，该登录模块进一步包括：

一扫频模块，该扫频模块用于确定终端和基站之间通讯的工作频点，该扫频模块使用固定的接收增益值；

一同步模块，用于将终端与该基站在该工作频点上建立同步，便于终端开始登录。

7.如权利要求6所述的终端，其特征在于，该扫频模块还进一步包括：一频点表、一功率表和一候选频点表；该频点表中预先设定了一定频率范围内终端可能工作的多个频率值；该终端从该频点表中取出每一个频率值，将接收频率锁定在该频率值上，使用固定的接收增益值接收该频率点上信号，并计算接收信号的特征功率值，存储该特征功率值于该功率表中，该功率表中功率值从大到小的前四个功率值对应的频率值存放在候选频点表，供同步模块使用。

8.如权利要求7所述的终端，其特征在于，该候选频点表中的候选频点只有在其对应的特征功率值大于一门限值时，该候选频点才是有效的工作频点。

9.如权利要求7所述的终端，其特征在于，该接收信号不仅包括基站的下行信号，也包括临近终端的上行信号。

10.如权利要求6所述的终端，其特征在于，该同步模块还包括一解码模块，该解码模块通过解码下行帧信号，判断该同步模块接收到的采样信号是基站信号还是正在通话的其它终端信号。

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