CN1551666A - 异步宽带码分多址系统中的小区搜索方法 - Google Patents

Abstract

一种在码分多址系统中在移动台使用前向链路的同步信道结构快速搜索小区的方法，该系统在各基站之间以异步模式操作。在该方法中，每帧中在L个时隙的每一时隙从多个样本值中选择K个值，即每帧(L×K)个最大值(其中L和K是大于1的整数)。相对于与(K×L)个所选择的最大值对应的每个位置，计算与多个伪跳时码序列中的每个对应的(N_NEIGHBORD×L×K×L)个判决变量，其中N_NEIGHBORD表示移动台应在移动台空闲或激活状态中搜索的相邻小区的组数。根据所计算出的(N_NEIGHBORD×L×K×L)个判决变量，获得相邻小区的长码组和帧同步信息。根据所检测到的长码组和帧同步信息，来检测被当前基站用来对前向链路进行频带扩展的长码。

Description

异步宽带码分多址系统中的小区搜索方法

本申请是1999年10月25日提交、申请号为99123163.5的发明专利申请“异步宽带码分多址系统中的小区搜索方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种小区搜索方法，尤其涉及一种在以异步模式在基站之间运行的码分多址(CDMA)中在移动台上使用前向链路的同步信道结构来快速搜索小区的方法。

背景技术

在过渡标准(IS)-95CDMA系统中，所有基站根据外部时间如全球定位系统(GPS)接收机采用各基站之间的帧同步来运行。在已在欧洲或日本提议作为国际移动电信系统-2000无线发送技术的宽带CDMA系统中，所有移动台可在无基站间的帧同步下运行，这与IS-95CDMA系统的情况不同。在同步IS-95CDMA系统中，移动台根据相对于一个码序列的绝对时间的相位差来鉴别每个基站。另一方面，在已在欧洲和日本提出的异步宽带CDMA系统中，移动台根据不同的码序列来鉴别每个基站。由于异步宽带CDMA系统不需要GPS接收机，因此，在初始呼叫设置和越区切换时移动台的小区搜索时间加长。为了在异步宽带CDMA系统中减小小区搜索时间，前向链路中使用两个同步信道。

美国专利No.5,765,111(1998年6月9日授予Kyou-Woong Kim)公开了一种方法和装置，用于通过仅在从登录到专用基站的多个移动台中选择的移动台上产生振铃信号，而有选择地呼叫移动台。

图1表示传统同步宽带CDMA系统使用的前向链路的同步信道结构。前向链路的同步信道(SCH)包括基本SCH(C)和辅助SCH(C_i ¹，C_i ²，...C_i ¹⁵，C_i ¹⁶)。基本SCH(C)由具有256个未被调制的码片的二进制码组成。基本SCH(C)的每个码在时隙边界以每个时隙发送。该时隙的长度为0.625msec(毫秒)。基本SCH(C)的一帧的时间间隔为10msec。如上所述，在每个时隙中发送基本SCH(C)的每个码，即在每帧中重复发送基本SCH(C)的16个码。在同步宽带CDMA系统中，所有基站使用与基本SCH(C)相同的码。基本SCH(C)用于在每一帧搜索16个时隙的开始位置。

辅助SCH(C_i ¹，C_i ²，...C_i ¹⁵，C_i ¹⁶)由尚未调制的正交二进制金(gold)码的16个码序列组成。16个码序列中的每个对应于每个基本SCH(C)。从各具有17个元素的正交二进制码组(C₁，C₂，...C₁₆，C₁₇)选择辅助SCH(C_i ¹，C_i ²，...C_i ¹⁵，C_i ¹⁶)的每个元素。亦即，C_i ^t∈{C₁，C₂，...C₁₆，C₁₇}。辅助SCH(C_i ¹，C_i ²，...C_i ¹⁵，C_i ¹⁶)表示长码所属的码组(组i)。当前基站使用长码。系统中使用512个不同的长码，这些长码被分成32个长码组。根据辅助SCH(C_i ¹，C_i ²，...C_i ¹⁵，C_i ¹⁶)来鉴别32个长码组中的每个。亦即，该系统中存在32个不同的辅助SCH。辅助SCH使用诸如里德-索罗门(Reed-Solomon)码的跳码。辅助SCH的字母尺寸和长度分别是17和16。辅助SCH(C_i ¹，C_i ²，...C_i ¹⁵，C_i ¹⁶)的32个可能的序列相对于循环移位是唯一的。例如，其码序列长度小于16并且不等于0的任意循环移位始终与该任意循环移位以外的其码序列长度小于16的循环不同。移动台使用辅助SCH的这种特性来唯一地确定长码组和10msec帧的开始点。

下面将参照图1和2来描述移动台的初始同步获得方法。图2表示移动台的初始同步获得方法。

在步骤S201，移动台(未示出)以匹配的滤波器(未示出)采用基本SCH(C)搜索时隙相对于具有最小循环损耗的基站(未示出)的预定开始点。

在步骤S202，移动台获得10msec的长码组信息和帧同步信息。该10msec的长码组信息和帧同步信息是通过在时隙位置将17个辅助SCH(C_i ¹，C_i ²，...C_i ¹⁵，C_i ¹⁶)相对于移动台接收信号相关而获得的。下面将详细描述步骤S202。移动台计算相对于512个序列的判决变量，这些序列包括32个可能的序列及16个循环移位，每个循环移位可具有32个可能的序列。该判决变量是通过在16个辅助同步信道位置中的每个上相对于对应的判决变量的序列非相干地相加17个相关器输出而获得的。移动台通过从512个判决变量中选择最大值来获得长码组信息和帧同步信息。

在步骤S203，移动台根据长码组信息和帧同步信息(即，在步骤S202获得的帧位置信息(帧边界))判断什么类型的码是长码。亦即，执行相对于在步骤S202中获得的长码组中包括的16个长码的相关运算，以获得相关结果。当相关结果的最大值等于所设置的阈值时，移动台则判断具有最大值的长码是对当前基站使用的前向链路进行频带扩展的码。

但是，传统的小区搜索方法满足前向同步信道和业务信道之间的正交特征。出现相对于经相同的小区的相同路径接受到的信号的同步信道和业务信道之间的干扰。该干扰使前向链路容量降低，并增加移动台搜索时间。传统的小区搜索方法需要两个同步信道，并且移动台需要17个并行相关器，以便使其具有复杂结构。由于在呼叫建立之后应使用17个并行相关器来连续搜索用于切换的相邻小区，因此，功耗增加。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种小区搜索方法，其根据所计算出的(N_NEIGHBORD×L×K×L)个判决变量提供长码组信息和帧同步信息。

为了实现该目的，根据本发明，提供了一种异步宽带码分多址系统中的小区搜索方法，所述方法包括如下步骤：每帧中在L个时隙的每一时隙从多个样本值中选择K个值，即每帧(L×K)个最大值(其中L和K是大于1的整数)；相对于与(K×L)个所选择的最大值对应的每个位置，计算与多个伪跳时码序列中的每个对应的(N_NEIGHBORD×L×K×L)个判决变量，其中N_NEIGHBORD表示移动台应在移动台空闲或激活状态中搜索的相邻小区的组数；根据所计算出的(N_NEIGHBORD×L×K×L)个判决变量，获得相邻小区的长码组和帧同步信息；和根据所检测到的长码组和帧同步信息，来检测被当前基站用来对前向链路进行频带扩展的长码。

附图说明

参照附图对本发明的如下详细描述，本发明的其他目的和进一步的特征将更清楚。

参照附图对本发明的如下描述，本发明的其他特征和优点将更清楚，附图中：

图1是表示用于传统异步宽带码分多址系统的前向链路同步信道结构的示意图；

图2是表示传统的移动台初始同步获取方法的流程图；

图3是表示根据本发明第一实施例的异步宽带码分多址系统使用的前向链路同步信道结构的示意图；

图4是表示根据本发明第一实施例的异步宽带码分多址中快速小区搜索方法的流程图；

图5是表示图4中所示获取长码组信息和帧同步信息的各步骤的示意图；

图6是表示可用于图4中所示的快速小区搜索方法的跳时码一示例的示意图；

图7是表示本发明第二实施例的异步宽带码分多址中快速小区搜索方法的流程图；

图8是表示图7中所述的小区搜索方法原理的示意图；

图9是本发明第二实施例的异步宽带码分多址中快速小区搜索方法的流程图；以及

图10是表示图7中所示小区搜索方法原理的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。

图3是表示根据本发明第一实施例的异步宽带码分多址系统使用的前向链路同步信道结构的示意图。

同步信道码302由二进制码构成，该二进制码具有未被调制的N(其中N是正整数)个码片。在时隙边界处，每个时隙发送各同步信道码中的每个码。T_frame表示帧长。一个帧被分成L(L是正整数)个时隙。时隙被分成多个小时隙。小时隙的长度是δ×T_c，其中δ是正整数，并且T_c表示用于该系统的码片宽度。

在本发明的第一实施例中，每个时隙的同步信道码位置具有一值，该值与跳时码的每个码元素相符，该跳时码对应于当前基站所属的长码组。用于本发明的跳时码的长度等于每帧的时隙数L。每个跳时码的字母尺寸M的值等于或小于时隙数。用于本发明的跳时码数等于长码组的数，并被表示为N_GROUP。

根据本发明的跳时码序列应相对于码的循环移位唯一指定。亦即，已执行一次循环移位或L次循环移位之外的多次循环移位的任意码序列与执行的循环移位少于L次循环移位的另一码序列不同。该特性使得移动台在搜索小区的同时唯一地确定长码组信息和帧同步信息。

此后，将参照附图4来描述根据本发明第一实施例的异步宽带码分多址中快速小区搜索方法。图4是根据本发明第一实施例的异步宽带码分多址中快速小区搜索方法的流程图。

在步骤S401，移动台(未示出)相对于具有最小信道损耗的基站(未示出)获得一帧中的多个同步信道码位置中的小时隙的预定开始点。

在步骤S402，移动台在当前小时隙的开始点之后的一帧上、在每个小时隙时钟位置(即每δ个码片)上、通过匹配滤波器的输出获得10mse帧的长码组信息和开始点信息，即帧同步信息。下面将详细描述步骤S402。移动台具有跳时码序列的所有可能循环移位信息，即N_GROUP×L的移位信息。移动台在每个小时隙时钟位置使用N_GROUP×L的移位信息和匹配滤波器的输出来获得长码组和帧同步信息。亦即，移动台计算对应于N_GROUP×L个序列中的每个序列的一帧的判决变量。每个判决变量是通过在对应于相应码序列的每个元素的相对位置上非相干地相加匹配滤波器的输出而获得的。该相对位置是通过每个跳时码序列的第一元素值而获得的。亦即，每个判决变量是在每个时隙选择的匹配滤波器的16个输出之和。移动台通过从N_GROUP×L(512)个判决变量中选择最大值而获得长码组和帧同步信息。

图5是表示图4中所示步骤S402的示意图。图5中，长码组数为2。T_frame表示帧长。一帧被分成4个时隙。时隙被分成5个小时隙。每个时隙的小时隙数为5，并且跳时码的字母尺寸等于每个时隙的小时隙数。第一组的跳时码是(1334)，而第二组的跳时码是(4021)。

总循环移位(1334)(4133)(3413)(3341)

            (4021)(1402)(2140)(0214)

时间偏移(时隙)  0  1  2  3

图6是表示可用于图4中所示的快速小区搜索方法的跳时码一示例的示意图。跳时码是Reed-Solomon码字的子集，该码字的字母尺寸为17，其长度为16。每个码字的所有16个循环移位是唯一的，并且各码字之间的最小Hamming(汉明)距是14。跳时码可用来对32个长码组进行编码，并提供完整的帧定时信息。任意最小时隙方式(slot wise)(128)时间偏移的任意两个序列之间的最大跳变(hitting)数是4，即使每个时隙(0.625)的小时隙数为20(由于跳码的字母尺寸为17，不使用最后的13个小时隙)仍是如此。

在步骤S403中，移动台使用在步骤S402中获得的长码组和帧同步信息来检测长码。从在步骤S402中获得的帧的开始点执行相对于与在步骤S402中获得的长码组对应的长码的相关运算，以获得相关结果。当各相关结果中的最大值大于所设置的阈值时，移动台判断具有最大值的长码被当前基站用来进行前向链路的频带扩展。

在步骤S404，移动台判断是否检测到长码。当步骤S404的判断结果为未检测到长码时，例程返回到步骤S401。相反，如果在步骤S404判断检测到长码，则整个操作结束。

根据本发明的第一实施例，为了获得同步信道和业务信道之间的正交特性，相对于长码在同步信道码位置插入同步信道码。该长码被用来对业务信道进行直接序列频带扩展。此时，由于不产生在同步信道码位置处通过同步信道码接收到的业务信道的干扰，因此，增加同步信道码匹配滤波器的检测概率，以降低移动台的初始同步获取时间。在传统方法中，将两个同步信道码中的一个插入到长码中，而保持另一个同步信道码，使其不满足正交特性。由于对每个时隙同步信道码的插入位置相同，因此，当时隙开始点与序列基站相符时可降低业务信道的容量。相反，在本发明的第一实施例中，具有好的相关和自相关特性的二进制跳码被用来对同步信道码的位置进行调制，这可解决传统方法的缺点。

下面，将参照附图7和8来描述根据本发明第二实施例的异步宽带码分多址系统中的快速小区搜索方法。图7是表示本发明第二实施例的异步宽带码分多址中快速小区搜索方法的流程图。图8是表示图7中所述的小区搜索方法原理的示意图。

在步骤701，本发明的接收机(未示出)在L个时隙上每个时隙从2560个样本值中选择一个最大值，即每帧L个最大值。最好，在本发明的实施例中，L为16。

在步骤S702，接收机从最大值开始按顺序每帧从L个最大值中选择S个最大值(其中，2≤S≤L)，并且相对于与S个所选择的最大值对应的每个位置计算(N_GROUP×L×S)个判决变量，这些判决变量对应于多个伪跳时码序列中的每个。N_GROUP表示该系统中使用的长码组数。最好，在本发明的实施例中，N_GROUP是32。每个判决变量是通过在相对位置非相干地相加匹配滤波器的输出而获得的，该相对位置对应于相应的码序列中的每个元素。该相对位置是通过每个跳时码序列的第一元素来确定的。亦即，每个判决变量是其中每个顺序选择一个变量的匹配滤波器的16个输出之和。

在步骤S703，移动台(未示出)通过从在步骤S702中计算的(N_GROUP×L×S)个判决变量中选择最大值来获得长码组和帧同步信息。帧同步信息表示相对于帧的开始点的信息。

在步骤S704，移动台使用在步骤S703中检测到的长码组和帧同步信息来检测被当前基站用来对前向链路进行频带扩展的长码。从在步骤S703获得的帧的开始点执行相对于与在步骤S402中获得的长码组对应的长码的相关运算，以获得相关结果。当各相关结果中的最大值大于所设置的阈值时，移动台判断具有最大值的长码被当前基站用来进行前向链路的频带扩展。

下面，将参照附图9和10来描述根据本发明第二实施例的异步宽带码分多址中的快速小区搜索方法。图9是本发明第二实施例的异步宽带码分多址中快速小区搜索方法的流程图。图10是表示图7中所示小区搜索方法原理的示意图。

在步骤S901，本发明的接收机(未示出)一帧内在L个时隙每个时隙从2560个样本值中选择K(其中K是大于1的整数)个最大值，即每帧(L×K)个最大值。最好，在本发明的实施例中，L为16。

在步骤S902，接收机相对于与(K×L)个所选择的最大值对应的每个位置计算与多个伪跳时码序列中的每个对应的(N_NEIGHBORD×L×S)个判决变量。N_NEIGHBORD表示该系统应在移动台空闲或激活状态中搜索的相邻小区的组数。最好，在本发明的实施例中，1≤N_NEIGHBORD≤N_GROUP是32。每个判决变量是通过在相对位置非相干地相加匹配滤波器的输出而获得的，该相对位置对应于相应的码序列中的每个元素。该相对位置是通过每个跳时码序列的第一元素来确定的。

在步骤S903，移动台(未示出)通过从在步骤S702中计算的(N_NEIGHBORD×L×K×L)个判决变量中选择最大值来获得长码组和帧同步信息。

在步骤S904，移动台使用在步骤S903中检测到的长码组和帧同步信息来检测被当前基站用来对前向链路进行频带扩展的长码。从在步骤S903获得的帧的开始点执行相对于与在步骤S903中获得的长码组对应的长码的相关运算，以获得相关结果。当各相关结果中的最大值大于所设置的阈值时，移动台判断具有最大值的长码被当前基站用来进行前向链路的频带扩展。

如上所述，根据本发明，在异步宽带CDMA系统中，可由一个同步信道来执行小区搜索操作，并且用于获得10msec的长码组信息和帧同步信息的并行相关器不是必要的。可保持前向链路的同步信道和业务信道之间的正交特性。因此，与传统的小区搜索方法相比，本发明降低了初始同步获取时间。不降低前向信道的容量，并可降低移动台的复杂程度。由于在获取长码组和帧同步信息的同时产生的差错减少，因此，小区搜索时间减少，从而提高的搜索性能。这就提高了在信噪比方面的性能，从而以采用小能量的同步信道来实现小区搜索所需的性能。本发明在第二步骤中使用在第一步骤中获得的匹配滤波器的输出，因此不需要另外的硬件，并且采用极少的计算便可改善小区搜索性能。

本发明可在不背离其宗旨和基本特征的情况下体现为其他具体形式。因此，本发明的各实施例仅视为示意性的而不作限定，本发明的范围由所附权利要求而不是前述说明来指示，因此，将包括各权利要求的等效涵义及范围内的所有变化。

Claims (1)

1.一种异步宽带码分多址系统中的小区搜索方法，所述方法包括如下步骤：

每帧中在L个时隙的每一时隙从多个样本值中选择K个值，即每帧(L×K)个最大值(其中L和K是大于1的整数)；

相对于与(K×L)个所选择的最大值对应的每个位置，计算与多个伪跳时码序列中的每个对应的(N_NEIGHBORD×L×K×L)个判决变量，其中N_NEIGHBORD表示移动台应在移动台空闲或激活状态中搜索的相邻小区的组数；

根据所计算出的(N_NEIGHBORD×L×K×L)个判决变量，获得相邻小区的长码组和帧同步信息；和

根据所检测到的长码组和帧同步信息，来检测被当前基站用来对前向链路进行频带扩展的长码。

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