CN1483247A - 码分多址系统中的时间定位 - Google Patents

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Abstract

一种使自身与具有图(1)所示帧结构的信号有效同步的接收机。接收信号的各功率控制周期(PCP)在它的一个时隙中包含主同步序列(PSCH)。接收机使已知的PSCH与接收信号相关，以确定在接收信号中PSCH的位置，并由此使自身与接收信号同步。为保存处理资源，可在相关例行程序正常结束之前获得足够好的相关时截断相关。

Description

码分多址系统中的时间定位
本发明涉及依照接收信号对接收机进行时间定位的方法和设备。具体地说，本发明涉及确定在接收信号中已知同步标记或数据串的位置，以使对接收信号执行其他处理(例如频率锁定和数据解码)。
图1示出由例如移动电话接收的信号的帧结构。接收信号包括一个连续码片序列，每个码片有固定的时长。每个码片包括一对I(同相)值和Q(正交)值，从这个意义上说，码片r是复数r＝rx+jry，其中rx和ry分别代表组成码片的I值和Q值。可把各IQ码片对看作是码元。如图1所示，帧结构包括38400个码片长的帧。帧由15个连续的PCP(功率控制周期)构成，每个PCP为2560个码片长。每个PCP包括10个连续的时隙，每个时隙为256个码片长。其中(在每个PCP中)各时隙中的一个包含同步字(SW)，同步字长度为256个码片或码元。
接收如图1所示信号的设备搜索接收信号，寻找同步字(SW)，以便接收机能依照接收信号对自身进行时间定位，从而完成接收信息的频率锁定和正确解码。
依照接收信号对接收机进行时间定位的传统方法是费时的，而且是计算密集型的。
本发明旨在改进这些问题。
根据一个方面，本发明提供一种使接收机与接收信号同步的方法，接收信号包括一系列以连续周期排列的码片，该方法包括使同步字与接收信号周期长度相关，累加相关结果以产生第一组累积相关结果，并检查第一组累积相关结果以确定同步字在接收信号中的位置，其中所述数目在第一组累积相关结果超过阈值处被截断。
根据有关方面，本发明提供实现方法的计算机程序。
根据另一方面，本发明提供用于使接收机与接收信号同步的设备，接收信号包括一系列以连续周期排列的码片，该设备包括：用于使同步字与若干数目的接收信号周期长度相关的相关装置；用于累加相关结果以产生第一组累积相关结果的累加装置；以及用于检查第一组累积相关结果以确定同步字在接收信号中的位置的检查装置，其中该设备进一步包括用于在第一组累积相关结果超过阈值时截断所述数目的截断装置。
通过使相关处理可以被截断，能使同步处理更有效地运行。
在一个实施例中，周期长度的起点可以由例如一个码片片断替换。可使同步字与若干数目的偏移长度相关以产生第二累积相关结果。这样做的好处在于，利用具有周期长度基准的偏移帧再次执行相关可提高分辨率，也就是说，能以更高的精度确定同步字在接收信号中的位置。产生第二个(或第三个、第四个等)累积相关结果所用的累加处理可被限制在与产生第一组累积相关结果所用的周期长度相同的数目上。基于相同数目的周期长度产生第一组和第二组累积相关结果，这一事实带来了其他好处。这意味着如果对第一组和第二组累积相关结果进行比较，以确定同步字在接收信号中的位置，那么其中一组累积相关结果就不会倾向于与另一组相关。
截断所用阈值可以是预先确定的，或者是动态确定的。
在同步处理中，接收机对输入信号的测试段进行处理，输入信号测试段持续长度至少为一个周期长度。最好，接收机对持续长度为3到8个周期长度的测试段进行处理。当然，相关处理中所用的周期长度的数目将在截断调停处减少。
在优选实施例中，接收机是全球移动通信系统(UMTS)接收机，同步字是主同步序列PSCH。
现在仅通过示例，结合附图来说明本发明的实施例，附图中：
很明显，周期长度不必与接收信号的周期同步。
图1说明接收信号的帧结构。
在本实施例中，接收机对具有前面结合图1所说明的帧结构的信号进行处理。接收机通过对接收信号的测试段进行处理来执行同步过程，(根据默认准则)接收信号的测试段长度为6个PCP。
接收机利用下列公式使SW与PCP长度相关：
P k = [ Σ i = 0 255 ( s i · r x ( i + k ) ) ] 2 + [ Σ i = 0 255 ( s i · r y ( i + k ) ) ] 2
其中：
si为标量，表示SW的第i个码片；
rx(i+k)表示测试段PCP长度的第(i+k)个码片(r(i+k))的同相分量；以及
ry(i+k)表示测试段PCP长度的第(i+k)个码片(r(i+k))的正交分量。
相关结果由字母P表示(P代表功率，由于相乘的结果是信号幅度的平方，而信号幅度的平方与功率的量纲相同)。索引k表示相关值P是由SW的码片与PCP长度的第k个到第(k+255)个码片相乘而得。如果rk恰好是SW出现在PCP长度中的第一个码片，那么Pk的相关值将为高数值。对接收信号的每个码片重复执行相关处理，以测试SW是否在该码片处出现于PCP长度中，即可对k＝0到2559中的每一个计算Pk。因此，就对PCP长度产生了具有2560个P值的数组。该数组被称为“功率”数组。
为在处理中引入平均度，对测试段的下一个PCP长度计算Pk值。将新的功率数组与前面的功率数组相加，以产生累积功率数组。在累积功率数组中，第k个元素包含第一个和第二个PCP长度的第k个功率值的和。
然后，通过计算另外4组Pk数组继续执行上述过程，以便产生接收信号测试段的全部6个PCP长度的Pk数组。每当产生新的Pk值时，都将该值加到累积功率数组的第k个值中。当处理完全部6个PCP长度后，累积功率数组就成为最终功率数组。可将最终功率数组中的最大值看作用来识别在接收信号中SW出现的第一个码片，从而允许接收机与接收信号同步。
可以将测试段中的码片边界偏移二分之一码片的偏移量。然后重复执行相关处理，计算每个PCP长度的功率数组，并构造另一个最终功率数组。这一新的最终功率数组将包含表示在接收信号中SW的初始码片的最大值。可以比较来自初始的最终功率数组和新的最终功率数组中的最大值，将两者之中的较大者表示在接收信号中SW的初始码片的位置。可以理解，这是可提高确定SW在接收信号中的位置的过程的分辨率的方式。而且，可以理解，测试段中的码片边界可以偏移其他的码片片断。事实上，最终功率数组可针对任何数目的偏移量(每个偏移量是不同的码片片断)来计算以进一步提高分辨率。
为了加快确定在接收信号中SW的位置的过程，在计算最终功率数组的过程中采用截断判定。在开始计算关于第二个和后续的PCP长度(这里是第2到6个PCP长度)的Pk数组之前，接收机检查累积功率数组，以确定其中的任何k元素是否已超过预先确定的阈值。如果超过，则累积功率数组成为最终功率数组，并且在这个最终功率数组的产生过程中，不再处理其他的PCP长度。
很明显，在产生多个最终功率数组时(基于不同的码片片段偏移量)，每个最终数组都必须基于相同数目的累积功率数组Pk(或PCP长度)。否则，最终功率数组将不能在公平的基础上进行比较，以确定同步字在接收信号中的位置。因此，如果对所处理的PCP长度的数目的截断发生在第一个最终功率数组的产生过程中，那么在全部后续的最终功率数组的产生过程中，应采用相同的截断(而不必依靠阈值的比较)。

Claims (19)

1、一种使接收机与接收信号同步的方法，所述接收信号包括一系列以连续周期排列的码片，所述方法包括使同步字与若干数目的接收信号周期长度相关，累加相关结果以产生第一组累积相关结果，并检查第一组累积相关结果以确定在接收信号中同步字的位置，其中所述数目在第一组累积相关结果超过阈值处被截断。
2、根据权利要求1的方法，进一步包括偏移周期长度的起点以产生偏移长度，使同步字与若干数目的偏移长度相关以产生第二组累积相关结果，并检查第二组累积相关结果以确定在接收信号中同步字的位置，其中确定偏移长度的数目为产生第一组累积相关结果所用的长度数目。
3、根据权利要求2的方法，其中周期长度的起点可偏移一个码片片断。
4、根据权利要求2或3的方法，其中确定偏移长度数目的步骤包括通知是否在产生第一组累积相关结果所用的长度数目被截断。
5、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中使同步字与周期长度相关的步骤包括通过使同步字与始于周期长度中的每个码片位置的码片序列相关来产生关于那个码片位置的相关值。
6、根据权利要求5的方法，其中累加相关结果的步骤包括将从不同周期长度中的一码片位置得来的相关值相加。
7、根据权利要求5或6的方法，其中检查累积相关结果的步骤包括确定累积相关结果中的最大相关值。
8、根据权利要求7的方法，其中在检查累积相关结果的步骤中，确定的最大相关值表示在接收信号中同步字的起点。
9、一种用于实现根据上述任何权利要求的方法的计算机程序。
10、一种用于使接收机与接收信号同步的设备，所述接收信号包括一系列以连续周期排列的码片，所述设备包括：用于使同步字与若干数目的接收信号周期长度相关的相关装置，用于累加相关结果以产生第一组累积相关结果的累加装置；以及用于检查第一组累积相关结果以确定同步字在接收信号中的位置的检查装置，其中所述设备进一步包括用于在第一组累积相关结果超过阈值时截断所述数目的截断装置。
11、根据权利要求10的设备，进一步包括用于偏移周期长度的起点以产生偏移长度的转移装置、和确定装置，其中相关装置用于使同步字与若干数目的偏移长度相关以产生第二组累积相关结果，检查装置用于检查第二组累积相关结果以确定在接收信号中同步字的位置，以及确定装置用于使偏移长度的所述数目确定为产生第一组累积相关结果所用的长度数目。
12、根据权利要求11的设备，其中偏移装置用于将周期长度的起点转移一个码片片断。
13、根据权利要求11或12的设备，其中相关装置包括监视装置，用于通知是否在产生第一组累积相关结果所用的长度数目被截断。
14、根据权利要求10到13中的任一项所述的设备，其中相关装置用于通过使同步字与始于周期长度中的每个码片位置的码片序列相关来产生关于那个码片位置的相关值。
15、根据权利要求14的设备，其中累加装置用于将从不同的周期长度中的一码片位置得来的相关值相加。
16、根据权利要求14或15的设备，其中检查装置用于确定累积相关结果中的最大相关值。
17、根据权利要求16的设备，其中检查装置用于将最大相关值表示在接收信号中同步字的起点。
18、一种使接收机与接收信号同步的方法，所述方法在本质上如上文结合附图所做的说明。
19、一种使接收机与接收信号同步的设备，所述设备在本质上如上文结合附图所做的说明。
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