CN1433646A - 对分集切换目的地基站的同步 - Google Patents
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Abstract
在分集切换时，目的地基站接收机通过策略地定位目的地基站多路径搜索器所使用的搜索窗口来迅速地同步到移动站的上行链路传输上。在示例性的实施例中，根据与目的地基站小区区域的边界相关的传播延迟来定位搜索窗口。如果在初始搜索窗口位置上未检测到上行链路传输中的已知信号，将此搜索窗口逐步移向逐步靠近此小区区域中心的位置。根据不同的搜索策略可以以不同的方式来移动此搜索窗口。
Description
相关申请
本申请涉及于1998年5月1日提交的题为“Search Window DelayTracking in Code Diyision Multiple Access CommunicationSystem(码分多址通信系统中的搜索窗口延时跟踪)”的共同转让的美国专利申请系列号09/070788，其公开内容引入在此作为参考。
技术领域
本发明涉及蜂窝无线话通信系统中的码分多址(CDMA)通信，并且更具体地涉及分集切换同步。
发明背景和概要
直接序列码分多址(DS-CDMA)允许信号在时间和频率上进行重叠，从而使来自多个用户的CDMA信号同时工作在同一频带或频谱中。在原理上，把要发送的源信息数字数据流加到由伪随机噪声(PN)码生成器生成的相当高速率的数据流上。较高比特率的码信号与较低比特率的数据信息流的这种组合“扩展”了信息数据流的带宽。给每个信息数据流分配唯一的PN或扩展码(或具有唯一时间偏移的PN码)，以生成能在接收站上单独接收的信号。通过将此复合信号和与那个PN编码信息信号有关的特定PN扩展码相关，从接收的多个不同的编码信号的复合信号中分离出一个PN编码的信息信号并解调此PN编码的信息信号。此反向的解扩操作“压缩”了接收的信号，以允许恢复原始数据信号并同时抑制来自其他用户的干扰。
除了接收从几个不同的发射信息源中发送的信号之外，接收机也可以接收从单个发射机源中发送的同一信号的多条不同传播路径的信号。这样的多路径信道的一个特征是引入的时间扩展。例如，如果在多路径信道上发送理想脉冲，则相应的信号作为脉冲流出现在接收机上，每个脉冲或路径具有相应不同的时间延迟以及不同的幅度与相位。这样的复合接收信号通常称为信道脉冲响应(CIR)。由于来自诸如建筑物、树木、汽车、人群等环境中的障碍物的信号反射会在移动无线信道中生成多路径。而且，移动无线信道由于影响生成多路径的结构的相对运动而随时间变化，所以移动无线信道是动态的。对于通过时间变化的多路径信道发送的信号，接收的相应的多路径在时间、位置、衰减和相位方面都是变化的。
然而，在使用信号分集组合技术的CDMA系统中可以对多路径的存在加以利用。一种利用方式涉及信号衰落，信号衰落是移动通信中的特有的问题。虽然每个多路径信号可能经历衰落，但所有的多路径通常不同时衰落。因此，从CDMA接收机输出的分集组合信号不会不利地受一条多路径的暂时衰落的影响。
CDMA接收机采用多路径搜索处理器来搜索和识别最强的多路径及其相应的时延。一种这样的搜索器在上面提到的共同转让的申请中被描述。RAKE解调器通过将许多并行的解调器(称为RAKE“指(finger)”)分配给由多路径搜索处理器确定的接收的多路径信号之中最强的多路径成分来俘获大部分的接收信号能量。RAKE指输出在相应的延迟补偿之后进行分集组合，以生成“最佳”解调信号，这显著提高CDMA蜂窝无线通信系统中通信的质量与可靠性。
多路径搜索处理器(本文有时简称为“搜索器”)识别复合接收信号的信道脉冲响应，以提取不同的多路径成分的相对延迟。此搜索器也跟踪由于移动站或与多路径之一相关的某一其他物体的移动而导致的不断变化的传播情况，以便相应地调整所提取的延迟。
更具体地，在称为“搜索窗口”的某一范围的路径到达时间或路径到达延迟内估算接收的多路径信号的信道脉冲响应。在此搜索窗口内检测到的所有信号形成延迟分布，但只有发射机始发的那些信号才属于信道脉冲响应，此延迟分布中其余的接收信号是噪声和干扰。在形成延迟分布的信号利用其相应的功率与延迟来表示时，将此延迟分布称为功率延迟分布(PDP)。
要非常频繁地估算信道脉冲响应，以便能跟踪无线信道的延迟变化。特别地，由于移动站的移动或其他物体运动并由于发射机上用于扩展以及接收机上用于解扩的PN序列发生器的频率失配而导致此搜索窗口内的信道脉冲响应的位置频繁变化。结果，必须调整此搜索窗口的位置，以便将信道脉冲响应保持在此搜索窗口的中间。
通过两个或多个基站利用自移动站的同时的链路提供多条信号路径来获得空间分集。在移动站与两个或多个基站通信时，利用来自每个基站的信号为每个终端用户生成单个信号。此分集通信有时称为分集“软”切换，即可以在终接与源基站的通信之前与目的地基站建立通信。因而，在始发呼叫并在移动站与服务基站之间建立呼叫之后，此移动站持续地扫描由位于相邻小区中的基站发送的传播信号。持续地进行广播信号扫描，以便可以确定一个相邻基站发送的信号对于启动切换是否足够强。如果是这样的话，将此确定提供给无线网络，此无线网络发送合适的信息给此移动站和新的目的地基站，以开始分集切换。新的基站利用相关的扩展码搜索并找到移动站的发送信号，目的地基站也开始利用合适的扩展码来发送下行链路信号给移动站。移动站搜索此下行链路信号并在接收到此信号时发送确认信息。
在每个小区中，搜索器选择最强的路径来解调。例如，利用某一形式的最大比率组合来组合来自这些最强路径之中的每一条路径的解调信号。另外，无线网络组合来自分集软切换所牵涉的基站的两种版本的移动站上行链路信号并选择具有最佳质量的信号，或组合这些信号以获得最佳信号。这些不同的分集组合操作的结果是极大改善的对时常在移动无线通信中遇到的衰落和其他不利影响的抵抗力。
分集切换要求源基站与目的地基站和移动站之间的定时同步。应该尽可能迅速和简单地实现同步。在下行链路方向(从基站至移动站)中，移动站定位并使用基站广播信道中包含的已知导频信号来临时与无线网络系统时间进行同步。在上行链路方向(从移动站至基站)中，从移动站中发送的已知导频信号允许源基站估算上行链路信道的信道脉冲响应。利用此信道脉冲响应，源基站导出为了从接收的信号样本中提取已知导频码元所需要的同步信号。在移动站通过上行链路随机接入信道执行随机接入之后进行初始同步处理，以便从基站中获得业务信道。在完成成功的随机接入程序之后，源基站将同步到首先到达和检测到的、移动站始发的多路径信号成分，并在此之后提取由移动站在上行链路信道上随后发送的导频码元。
至于在分集切换情况中目的地基站的同步，移动站测量由始发(即，源)基站发送的下行链路广播信道与由目的地基站发送的下行链路广播信道之间的帧定时差。将此帧定时差通过源基站传送给无线网络，此无线网络将此信息和与此移动站通信相关的扩展码一起传送给目的地基站。此无线网络然后可以“交错”来自目的地基站的下行链路帧传输，以使来自这两个基站的信号在大约同一时间到达此移动站。一种这样的下行链路帧交错方案在共同转让的题为“TimeAlignment of Transmission in a Down-Link of a CDMA System(CDMA系统下行链路传输的时间对准)”的美国专利号5828659中被描述，其公开内容引入在此作为参考。由无线网络同时给源基站和目的地基站提供移动站下行链路业务信道信息。利用此帧定时差、来自源基站的帧偏移/数量以及可能的时隙偏移，目的地基站在下行链路业务信道上进行发送。基于已存在的与源基站的同步，移动站与目的地基站发送的下行链路业务信道建立片同步，这是可能的，因为来自目的地基站的信号与来自源基站的信号几乎同时到达。因此，移动站中的多路径搜索器能将来自目的地基站的信号路径定位在已调整适用于源基站的搜索窗口内。
在用于目的地基站的同步程序期间，因为具有来自目的地基站与移动站的未知传播延迟并具有从移动站至目的地基站的未知传播延迟，因而会出现困难。这些传播延迟的总和称为往返延迟，并且它决定目的地基站的发送定时与在移动站上接收到此信号的时间之间的延迟。即，移动站在自发送信号的时刻开始的某一传播延迟之后接收到从目的地基站中发送的此信号。从移动站中发送的信号与在移动站上的接收信号同步，因此从移动站中发送的信号相对于基站传输而被延迟。从移动站至基站的附加传播延迟使基站上接收信号的延迟等于所述往返传播延迟。
往返传播延迟在分集切换时是未知的，这是因为在移动站与目的地基站之间没有随机接入上行链路信道通信，这类似于在初始建立呼叫连接时与源基站之间没有随机接入上行链路信道通信。在随机接入处理期间，测量源基站和移动站之间的传播延迟，并利用此延迟来实现源基站同步。由于不知道移动站和目的地基站之间的往返延迟，所以目的地基站中的搜索器必须扫描会由位于对应于目的地基站的小区中的任何地方的移动站生成的所有可能的多路径。
因为不知道从移动站接收的信号的最大延迟，所以可以使用较长的搜索窗口来覆盖对应于目的地基站小区大小的最大可能的往返传播延迟。例如，具有十公里半径的基站小区具有大约80微秒的相应最大的返回传播延迟。在源基站中使用的典型搜索窗口为10微秒数量级。然而，目的地基站中的搜索窗口需要有8倍的扩展，以便容纳此十公里半径小区的80微秒传播延迟。这样长的搜索窗口由于执行大量的与之相关的搜索和解调操作所要求的增加的数据处理与存储资源，因而是不希望的，这大量的操作意味着增加的同步延迟。校长的搜索窗口因此减少目的地基站对无线信道中最终转化为RAKE接收机输出中增加的误码的变化作出反应的能力。
本发明可以在分集切换情况中使目的地基站接收机快速同步到移动站的上行链路传输上。在开始将移动站连接切换到目的地基站时，目的地基站搜索器利用搜索窗口来检测在目的地基站上接收的上行链路移动站传输的信道脉冲响应(CIR)。此搜索窗口初始位于移动站传输的信道脉冲响应被期望所处在的地方。通过初始使搜索窗口定位于CIR应该处在的地方，可以实现快速同步而不必增加目的地基站搜索器所使用的搜索窗口的尺寸。
在此示例的非限制性实施例中，初始位置可以对应于目的地基站的小区区域的边界。虽然不知道移动站与目的地基站之间的传播延迟，但在开始分集切换时，极有可能移动站位于目的地基站小区的边界附近。结果，传播延迟有可能是或接近于此小区的最大传播延迟。更具体地，移动站上行链路传输包括未知的PN码序列。在利用搜索窗口中包含的已知PN码序列的延迟的复制品来解扩接收的移动站上行链路传输之前，此搜索窗口位于或靠近已知PN码序列的最大延迟位置。如果未检测到CIR，在搜索移动站传输的信道脉冲响应时将此搜索窗口移动到逐步更靠近此小区区域中心的延迟位置。根据不同的搜索策略可以以不同的方式来移动此搜索窗口。
附图简述
本发明的上述与其他目的地、特性及优点从下面结合附图的优选示例性实施例的描述中将是显而易见的，在全部附图中同一标号表示相同部分。虽然在许多附图中表示出各个功能方框和组成部分，但本领域技术人员将认识到，可以利用相应的硬件电路、利用适当编程的数字微处理器或通用计算机、利用专用集成电路(ASIC)和/或利用一个或多个数字信令处理器(DSP)来执行这些功能。
图1是其中可以采用本发明的示例性蜂窝无线通信系统的功能方框图；
图2是表示移动站与基站之间的多路径传播的图表；
图3是表示用于说明本发明原理的示例性多路径信道脉冲响应的延迟分布的图表；
图4是表示源基站与目的地基站之间的上行链路与下行链路通信路径；
图5是分集切换同步程序的流程图；
图6表示其中可以采用本发明的CDMA接收机的示例性实施例；
图7表示示例性信息信号的格式；
图8是其中可以有利地采用本发明的示例性多路径搜索处理器的功能方框图；
图9是表示根据本发明的一个示例性实施例的搜索窗口定位程序的流程图；
图10表示根据本发明的一个示例在分集切换同步期间顺序搜索窗口的定位；和
图11A-11C表示不同的示例性搜索策略。
附图详细描述
在下面的描述中，为了解释而非限制目的，提出了各种具体的细节，诸如特定的实施例、电路、信号格式、技术等，以提供本发明的全面了解。然而，对于本领域技术人员来说，显然可以在脱离这些具体细节的其他实施例中实施本发明。在其他情况中，省略公知方法、装置和电路的详细说明，以便不以不必要的细节来妨碍本发明的描述。
本发明以图1所示的CDMA(优选为宽带CDMA)移动无线电信系统10的环境下进行描述。表示为云形状12的示意性电路交换的外部核心网络可以是例如公用交换电话网络(PSTN)和/或综合业务数字网(ISDN)。如云形状14所示的示意性分组交换的外部核心网络可以是例如互联网。这两个核心网络都耦合到一个或多个业务节点。为了简明起见，仅示出单个方框的移动交换节点16来提供电路和/或分组交换业务。移动交换节点16连接到多个无线网络控制器(RNC)18。每个无线网络控制器18建立和释放一个或多个基站(BS)20与移动站(MS)24之间的特定无线信道(即，一个或多个扩展码)。因此，RNC管理扩展码的选择与分配以及分集切换。基站20处理至移动站24的宽带CDMA无线接口并包括为了服务于网络中的每个小区与小区扇区而需要的诸如无线收发信机、数字信号处理器和天线的无线设备。如对于一个基站20所示的，每个基站可以包括多个扇区22，并且每个扇区优选包括两个分集天线。
将移动站24描述为与两个基站20之间都具有呼叫连接支路以便表示分集切换。每条支路包括上行链路连接和下行链路连接。其中已建立呼叫的基站是源基站(BSs)，而正在与之建立新支路的基站称为目的地基站(BSD)。
图2表示简化的动态多路径传播模型。虽然必须利用移动站和基站二者来寻址多路径传播，但仅仅为了描述目的地，该多路径示例表示从移动站24发送信号给基站20。在基站20上利用多个扇区22中的分集天线接收所发送的信号，而每个接收的信号具有多条路径P1、P2和P3。路径1是直接的第一接收路径，并且经常是最强的路径。路径2是诸如建筑物的静止物体反射的路径。路径3是诸如机动车的移动物体的反射路径。移动站24也可能正在移动。对于始发与目的地基站中的接收机而言，主要问题则是识别每条接收的路径，以确定其幅度与相对延迟，因此这些路径在考虑其相应的延迟时可以是分集组合路径。
图3表示说明搜索窗口内接收信号的示例性延迟分布的图表。此图表的垂直轴是接收信号功率，水平轴表示与抽样接收信号的速率有关的延迟时间间隔。波形是估算的信道脉冲响应并包括具有超过检测门限的大小的四个峰值。只有对应于路径P1、P2和P3的三个峰值是有效的多路径。第四峰值是错误峰值，但因为它超过门限值，所以也将其识别为路径。路径1对应于延迟τ1，路径2对应于延迟τ2，而路径3对应于延迟τ3。
搜索窗口的用途是包含信道脉冲响应(至少大部分的接收信号的多路径)加上附加偏差，因此此窗口应在一定程度上宽于包含有效多路径的信道脉冲响应部分。更正式地，利用用作将接收信号与PN码相关的开始位置的延迟值的数量来定义此搜索窗口，以便相对首先到达的检测到的多路径成分覆盖最后到达的检测到的多路径成分的最大预期延迟。在此非限制性示例中，对应于最大期望的多路径延迟的复合样本的数量是160，并因此Nwindow等于160个延迟位置。如果每个芯片具有4个样本，则160样本窗口对应于40个码片。搜索窗口的中心(Nwindow/2＝80个延迟位置或20个码片)优选与信道脉冲响应的中心对准，这保证包括最强的有效多路径的信道脉冲响应被包含在搜索窗口内，以便进行处理(例如，解调)。否则，具有丢失一个或多个多路径成分的危险。
有关这个方面，在上述申请中所述的搜索窗口延迟跟踪程序是使搜索窗口以信道脉冲响应的中心为其中心的优选方式。简单地将最强的或首先到达的路径选择为搜索窗口的对准点并不能产生特别准确的结果，这是因为这些对准点中的任何一个会根据衰落或噪声而波动，并因此而使得搜索窗口不能围绕着信道脉冲响应来确定中心。相反地，此搜索窗口的中心与信道脉冲响应的中间或平均延迟值对准。通过平均信道脉冲响应的每条多路径的延迟来确定中间延迟(meandlay)。可以检测搜索窗口的中心Nwindow/2(位于图3的延迟位置80上)与中间延迟位置(位于稍小于80的延迟位置上)之间的偏差或误差ε，并通过调整此搜索窗口的位置(或通过进行某一种其他调整方式)来使此ε最小。
现在参见表示分集切换情况的图4，其中移动站位于对应于源基站的源小区的边界(源小区半径利用虚线来表示)和目的地基站小区的边界(利用点划线来表示)上。具有从源基站至移动站的下行链路传播延迟Ds和从移动站至源基站的上行链路传播延迟)s。同样地，具有从基站至移动站的下行链路传播延迟DD和从移动站至基站的上行链路传播延迟)D。如上所述，源基站与移动站之间建立了通信链路。移动站也从相邻基站接收广播开销消息并确定具有足够强信号的这些基站，以便将这些基站放置在有效基站组中，这一般在移动站接近一个经常重叠相邻小区的小区边界的源基站小区的边界时出现，如图4所示。此时，希望启动与目的地基站进行通信并通过在移动站与一个或多个目的地基站之间建立双向通信来开始分集切换。
从源基站和目的地基站发送的信号之间的时差可能是相当大的。如在上面提到的共同转让的美国专利5828659中所述的，需要确定源基站与目的地基站之间的时差，并将此时差用于例如借助帧交错程序来实现同步。更具体地，由移动站来测量移动站接收到源基站发送的信号与接收到目的地基站发送的信号之间的时差。移动站通过源基站将此时差发回给无线网络控制器。移动站接收时间的这个差值被用于交错数据的各个帧，从而使分集切换所涉及的两个基站同步。特别地，由无线网络控制器把应该被应用于其下行链路业务信道连接的时间偏差通知给目的地基站。当移动站的数据从无线网络控制器中到达时，目的地基站通过缓冲数据直至合适的信道帧来补偿传播延迟Ds与DD之间的下行链路差值，以便移动站几乎同时从源基站和目的地基站接收到信号。
目的地基站也必须补偿从移动站接收的信号和目的地基站传输定时之间的往返传播延迟(DD+)D)，以便同步到移动站的上行链路传输。即，在从发送信号的时刻开始的某一传播延迟之后，移动站接收到从目的地基站中发送的此信号。使从移动站中发送的信号与在移动站上接收的信号同步，因此初始地相对基站传输而延迟从移动站中发送的信号。从移动站至基站的附加传播延迟使得基站上接收的信号相对基站传输的延迟等于往返传播延迟。
图5中的流程图表示总的分集切换同步程序(方框30)。在移动站与源基站之间建立连接(方框32)，移动站测量来自相邻基站的下行链路传输的信号强度并将这些信号强度通过源基站报告给无线网络控制器(方框34)。当来自相邻基站的信号强度对于分集切换而言足够高时，启动移动站和目的地基站之间的通信链路(方框36)。交错或延迟从源基站和目的地基站至移动站的下行链路传输，以实现如上所述的同步(方框38)。目的地基站补偿移动站与目的地基站之间的往返传播延迟，以便与来自移动站的上行链路传输同步(方框40)。
在补偿往返传播延迟时，目的地基站与源基站相比处于不利地位。目的地基站缺乏一个能够允许源基站确定并考虑移动站与源基站之间相应的下行链路与上行链路传播延迟Ds与)D的随机接入程序。因为不知道移动站与目的地基站之间的传播延迟，所以目的地基站搜索器可能被迫扫描由移动站发送的已知导频码PN序列的所有可能的延迟。为此，目的地基站搜索器必须考虑已知PN码序列所有可能的时间延迟，甚至是移动站位于小区边界的边缘的最坏情况。对应于目的地基站小区半径的时间延迟量将会定义一个显著地大于用于跟踪信道脉冲响应的不同路径的典型(类似于用于源基站)的搜索窗口的不确定区域。
本发明不是利用其增加的数据处理、存储和延迟来加长搜索窗口，本发明是在策略上将较小尺寸的搜索窗口定位于目的地基站小区边界处或附近，例如，定位于小区的最大半径处。将搜索窗口定位于沿小区半径的一个点或位置上意味着将搜索窗口定位于一个对应于该点或位置与目的地基站之间的往返传播延迟的已知PN码序列中的延迟位置上。对于那个初始点和相应的延迟，搜索器解扩接收信号以便查找从移动站中接收的信号的信道脉冲响应(CIR)。更具体地，使此窗口内位于其当前延迟位置上的已知PN序列部分与所接收的信号进行相关，将该相关值的大小与一个门限值进行比较来检测CIR。如果未检测到CIR，将搜索窗口从对应于小区边界(或接近此边界)的PN码序列延迟位置朝向小区的中心移动。利用此方案，一个对应于移动站至目的地基站的上行链路传输的信道脉冲响应将有可能在搜索程序中及早获得，这是因为移动站在分集切换时靠近目的地小区的边界。通过从或靠近于对应于目的地小区半径的最大预期延迟处开始搜索，并将此搜索窗口渐进地朝向小区中心上的一个接近零的延迟值移动，搜索器相当迅速地锁定到CIR上，而且显著地减少目的地基站的平均同步时间。此方案也允许使用相对短的窗口，这有效地减少数据处理资源与延迟。
在了解图2的多路径表示和图3中的图表后(包括图3中定义的参数)，现在参见图6中的示例性基站接收机50。RAKE解调器54包括多个RAKE指解调器(未示出)以便接收来自PN序列发生器58的输入(即，PN解扩码序列)和来自定时控制单元56的输入。定时控制单元56生成提供给RAKE解调器54并且也提供给连接到RAKE解调器54的多路径搜索处理器60的同步(SYNC)信号。优选地，但不是必定的，将来自每6个基站扇区(0-5)的两个分集天线0与1的信号被输入给相应的自动增益控制(AGC)电路52。每个AGC电路连接到相应的天线，以减少接收信号的长期动态范围，从而减少信号表示所要求的比特数量，但同时保留此信号的信息内容。模-数变换能在AGC之前或之后执行并因此未在此图中明确表示出来。多路径搜索处理器60利用这些输出样本来计算每个扇区的延迟分布。可以在共同转让的上述专利申请中找到进一步的描述。也将这些信号样本提供给RAKE解调器54，以便解扩和组合。利用来自由多路径搜索处理器根据所有基站扇区接收的最强多路径而选择的不同扇区的许多天线信号来生成组合的输出信号。
虽然本发明具体涉及多路径搜索处理器60，但在理解本发明时一般了解基站接收机如何处理接收信号是有帮助的。源基站与目的地基站利用从移动站中发送的导频码元或其他已知信号来估算信道脉冲响应。如上所述，源基站在一个用于初始地从源基站中获得业务信道的已知上行链路接入信道上利用移动站采用的随机接入程序来导出初始同步信号，该初始同步信号是用于从接收的信号样本中提取周期性插入的导频码元所必需的。在成功完成随机接入程序之后，将源基站同步到从移动站始发的首先到达的检测到的多路径信号成分。此初始接收的同步信号用于提取随后在业务信道上发送的导频码元。同步信号的进一步调整是图8所示的搜索器60中的窗口延迟跟踪单元的任务。并且，在分集切换处理中目的地基站未利用随机接入程序来初始与来自移动站的上行链路同步。
为了明白导频码元的使用，现在参见表示示例性数据传输格式的图7，按照该格式，从移动站中发送信息。以最高电平将信息码元格式化为连续超帧，将这些超帧提供给移动站发射机中合适的扩展电路。此超帧信息利用基站分配给移动站的PN码序列进行扩展并通过无线接口进行发送。每个超帧(它可以是例如840毫秒)可以包括例如64个连续无线帧，其中每个无线帧可以是10毫秒。同样地，每个10毫秒无线帧可以包括16个时隙，并且每个时隙包括用于同步的导频或已知码元，以及其中包含要解调并传送给基站的未知信息码元的信道码元。
假定在源基站中获得初始同步，现在参见图8中进一步具体表示的多路径搜索处理器60。每个自动增益控制单元52接收的信号包括移动站发送的信号。每个自动增益控制电路52连接到基站选择器62，此选择器从来自每个基站扇区的天线信息中选择信号样本块。并且，虽然在此示例性实施例中采用扇区和天线分集，但应明白本发明并不限于天线分集或具有扇区的基站。例如，本发明可以应用于仅具有单个天线的简单的无扇区基站。
每个基站扇区具有M个信道估算器64之中相应的一个估算器，其中M等于基站扇区的数量。选择器62提取用于搜索已知码元(例如，导频码元)的信号样本数据块，并将这些数据块提供给其相应的信道估算器64。信道估算器64利用码匹配滤波响应的相干和非相干积分来执行码匹配滤波。在相干积分时，对于接收信号样本的数据块的同一延迟，把在许多连续时隙中获得的复相关值相加在一起。在非相干积分时，将相干积分的相关值的幂相加。对于每个天线，相应的信道估算器64将对应于估算的信道脉冲响应的平均功率延迟分布传送给路径选择单元66。此路径选择单元66鉴别M个延迟分布中的信号与噪声样本，并随后选择多个最强的路径信号在RAKE解调器54中进行解调。
将相应的路径延迟τ和路径选择单元66选择的N路径的功率P提供给窗口跟踪单元70。所选择的路径的数量N应等于RAKE指的数量，但在没有足够路径具有超过检测门限值的功率时，N也能小一些。这些选择的路径形成上面定义的所选择的信道脉冲响应。窗口跟踪单元70使多路径信道脉冲响应保持在搜索窗口的中央。利用通过搜索窗口位置控制72从窗口跟踪单元70提供给定时控制块56的搜索窗口位置校正信号来校正搜索窗口位置。在软分集切换期间，搜索窗口位置控制72将搜索窗口的初始位置设置在或靠近于目的地基站小区边界，并且在初始窗口位置上的搜索不成功时，将搜索窗口从PN码序列中的最大延迟位置朝向PN码序列中的最小延迟位置移动。只要搜索不成功，就忽略72的输入上的搜索窗口位置校正信号Wcorr(n)。可选择地，在分集切换期间，去激活窗口跟踪单元70。搜索窗口位置控制72的输出W(n)调整定时控制56的定时输出，后者调整PN生成器58的相位。通过调整提供给信道估算器64的所生成的PN码序列的相位(即，状态)，可以有效地调整搜索窗口设置。在完成分集切换时，搜索窗口位置控制72将信号Wcorr(n)从窗口跟踪单元70传送给定时单元，即，W(m)＝Wcorr(m)。
窗口跟踪单元70的另一功能是根据搜索窗口调整来调整所选择的路径延迟τ1’，...，τN’。码片同步单元68确定是否完成初始同步处理，而如果完成的话，则设置一个码片同步(sync)标志。如果至少一个选择的路径具有超过路径检测单元60中的检测极限值的任何功率PK，则码片同步单元68检测到已实现码片同步。
现参见图9中所示的搜索位置窗口流程图表(方框100)。由搜索窗口位置控制72以位于或靠近对应于(或接近)目的地基站小区边界(较大半径)的最大估算的已知或导频PN码序列延迟而不是以对应于(或接近)小区中心(较小半径)的最小延迟来开始搜索窗口分析(方框102)。如上所述，搜索器60使各个多路径的接收信号与此窗口在其当前位置上包含的导频PN码序列的特定延迟版本相关，以便确定相应的CIR路径延迟以及在此窗口内检测到的路径的功率(方框104)。确定是否检测到信道脉冲响应(方框106)。如果未检测到的话，则在方框107中确定滑动搜索窗口是否到达其“滑动”末端或朝向最小延迟移动。
在某些搜索方式中，此滑动端点可以对应于(或接近)零延迟或小区位置的中心。在下述的其他搜索策略中，这可以对应于最大与最小延迟之间的某一中间延迟位置。如果已达到滑动末端，则将搜索窗口返回到在方框102中对于小区边界估算的最大延迟位置或将此搜索窗口(例如，递增地)背向着最大延迟位置移动，如方框104所示在此搜索窗口内执行处理路径延迟和功率操作。如果为否的话，则搜索窗口位置控制72将此搜索窗口朝向对应于零延迟的小区中央递增或滑动一个或多个延迟位置(方框109)。对于每个新的搜索窗口位置，重复解扩和CIR检测程序。另一方面，如果检测到信道脉冲响应，则多路径搜索器将信道脉冲响应的中心与此搜索窗口的中心对准(方框110)，并且目的地基站完成与移动站的同步。
图10表示可以用作本发明的一个示例性实施例的搜索窗口滑动策略。在此非限制性示例中对应于目的地基站小区半径的不确定区域可以对应于搜索窗口的8倍大小。此搜索窗口Nwindow等于40个码片，这在每个码片被取样4次时对应于160个样本。因而，此特定小区的不确定区域对应于320个码片或1280个样本。如下确定搜索窗口位置控制72所生成的搜索窗口位置信号W(m)：
W(m)＝W(m-1)+Nwindow其中Nwindow是搜索窗口内搜索延迟的总数，而m是迭代序号。例如，迭代率可以等于帧频。
接连的搜索窗口的位置表示在PN码延迟不确定区域内。搜索器60在指定的窗口位置上花费的时间对应于搜索器更新时间，即，生成新的信道脉冲响应估算所要求的时间，此时间有时也称为“停止(dwell)时间”。如果搜索窗口到达此不确定区域的末端而未定位信道脉冲响应，则可以利用W(m)等于280码片以最大延迟从初始开始位置再次开始搜索。此搜索策略描述在图11A中。
可以不采取按图11A中所示的线性方式将搜索窗口从最大延迟滑动到最小延迟，而是采取将此搜索窗口从最大延迟移动到第一个较少延迟位置(例如，W(m+1))，并在未检测到信道脉冲响应时返回到最大延迟。此后，搜索窗口滑动到下一较小延迟(例如，W(m+2))，并在未检测到信道脉冲响应时将此搜索窗口返回到初始最大延迟位置。图11B表示此搜索策略。此搜索窗口的每次迭代“通过(pass)”变得越来越大，直至整个不确定区域被覆盖在单个通过中。可选择地，可以修改这一逐步增加滑动窗口通过的方案，从而，不是采取立即将此搜索窗口返回到最大延迟位置来重复搜索或另一通过，而是采取在移动到下一个通过之前将此滑动窗口递增地移动返回到最大延迟。图11C描述此搜索策略。
本发明显著减少了在分集切换期间同步目的地基站所要求的时间和数据处理资源。为了搜索对应于目的地基站小区半径的整个不确定区域所需要的时间要比只搜索其中最有可能检测到信道脉冲响应的那个不确定区域部分所需要的时间大得多。实际上，利用本发明，极有可能只需搜索整个不确定区域所花费的时间中的一小部分时间就可检测到信道脉冲响应。而且，在此方案中可以有效地使用相对小的搜索窗口，这减少数据处理需求并且进一步减少同步时间。
虽然以特定的实施例描述了本发明，但本领域技术人员将认识到，本发明不限于本文所述与所示的特定示例性实施例。除了本文所示与所述之外的不同格式、实施例和变化以及许多修改、改变和等效结构也可以用于实施本发明。因此，要求只利用本申请所附的权利要求书来限定本发明。
Claims (25)
1.一种分集切换同步方法，包括在源基站(20)与移动站(24)之间建立连接，其特征在于：
启动将此连接分集切换到目的地基站；和
同步从源基站和目的地基站至此移动站的下行链路传输，
为此移动站与目的地基站之间的传播延迟而补偿从此移动站至目的地基站的上行链路传输。
2.根据权利要求1的方法，其中在码分多址(CDMA)通信系统中执行此分集切换同步方法，此移动站上行链路传输包括已知的伪噪声(PN)码序列，并且此补偿步骤包括在解扩接收的移动站上行链路传输之前将搜索窗口定位在已知的PN码序列的第一个预期位置上。
3.根据权利要求2的方法，其中所述第一个位置位于或靠近用作解扩接收的移动站上行链路传输的开始位置的最大延迟值。
4.根据权利要求3的方法，还包括：
如果在搜索窗口的第一个位置上未检测到此已知的PN码序列，则在将此搜索窗口移动到具有小于最大延迟值的延迟值的第二个位置之后执行另一搜索迭代。
5.根据权利要求4的方法，其中根据下式对于每次搜索迭代改变搜索窗口W(m)的位置：
W(m)＝W(m-1)+Nwindow其中Nwindow是此搜索窗口内的延迟总数，而m是迭代次数。
6.根据权利要求5的方法，其中继续执行迭代搜索，直至检测到此已知的PN码序列或直至达到预定延迟值。
7.根据权利要求6的方法，其中此预定的延迟值等于或接近零延迟。
8.根据权利要求6的方法，其中每当搜索窗口返回到第一个位置时，改变此预定延迟值。
9.根据权利要求4的方法，其中在此搜索窗口达到预定延迟值时，利用移动到具有大于第二个位置延迟值的延迟值的第三个位置的此搜索窗口的开始位置来执行另一个搜索迭代。
10.根据权利要求1的方法，利用搜索窗口来使目的地基站与来自此移动站的传输同步，以便在第一位置上检测在此目的地基站上接收的此移动站传输的CIR，其中在该第一位置可以期望此移动站传输的信道脉冲响应(CIR)。
11.根据权利要求10的方法，其中该第一位置对应于位于或靠近与此目的地基站相关的小区区域边界的位置。
12.根据权利要求11的方法，还包括：
移动搜索窗口，以便在对应于比该第一位置更靠近此小区区域中心的位置的第二位置上检测在目的地基站上接收到的移动站传输的CIR。
13.根据权利要求10的方法，还包括：
重复地将此搜索窗口从所述第一位置移动到更靠近此小区区域中心的位置来搜索移动站传输的CIR。
14.根据权利要求13的方法，其中如果将此搜索窗口移动到预定位置，则将此搜索窗口返回到所述第一位置。
15.根据权利要求14的方法，其中递增地将此搜索窗口返回到所述第一位置。
16.根据权利要求14的方法，其中立即将此搜索窗口返回到所述第一位置。
17.根据权利要求14的方法，其中此预定位置位于或靠近接近与目的地基站相关的小区中心的第二位置。
18.根据权利要求14的方法，其中此预定位置处于第一位置和靠近与目的地基站相关的小区中心的第二位置之间。
19.根据权利要求18的方法，其中每当此搜索窗口返回到第一位置时，此预定位置渐进地靠近此小区的中心。
20.一种基站(20)，包括：
无线收发信电路(50)，用于通过无线接口发送信号给移动站并从移动站中接收信号，和
多路径搜索处理器(60)，包括，
信道估算器(64)，用于估算接收信号的信道脉冲响应(CIR)并生成CIR搜索窗口内的延迟分布；
路径选择器(66)，用于从信道估算器生成的延迟分布中选择路径并为每条选择的路径生成延迟与幅度；和
搜索窗口定位单元(72)，用于定位CIR搜索窗口以补偿与接收信号相关的传播延迟。
21.根据权利要求20的基站，其中此基站在切换操作中是目的地基站。
22.根据权利要求21的基站，其中此搜索窗口定位单元用于将CIR搜索窗口定位在对应于与此基站相关的小区边界的第一位置上。
23.根据权利要求22的基站，其中如果在当前窗口位置上未检测到接收信号的CIR，则此搜索窗口定位单元用于将此窗口从第一位置移动到对应于更靠近此基站的位置的第二位置。
24.一种码分多址(CDMA)通信系统(10)，包括：
无线网络控制器(18)；
耦合到此无线网络控制器的源基站(20)和目的地基站(20)；和
移动站(24)，它在与源基站通信的同时启动与目的地基站进行通信，
其中目的地基站通过将搜索窗口定位于一个与位于或靠近目的地基站的小区区域边界的位置相对应的第一位置上来开始搜索此移动站发送的已知信号。
25.根据权利要求24的码分多址(CDMA)通信系统，其中目的地基站随后将此搜索窗口移动到此小区边界与小区中心之间的第二位置。
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