CN1551668A - 码分多址系统中客户端设备搜寻小区的弹性化交联运算 - Google Patents

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CN1551668A CNA2004100445478A CN200410044547A CN1551668A CN 1551668 A CN1551668 A CN 1551668A CN A2004100445478 A CNA2004100445478 A CN A2004100445478A CN 200410044547 A CN200410044547 A CN 200410044547A CN 1551668 A CN1551668 A CN 1551668A
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Abstract

一种用于无线装置的小区搜寻的方法，适用于客户端设备与小区扰码(Scrambling Code)同步，该方法包括根据下行链路频道(Downlink channel)一码群组与时隙编号识别程序所产生的次要相关值以选择m个候选值，每个候选值包括一各别的码群组与时隙编号，该m值大于1；以每个候选值来执行一主要扰码交联运算程序以获得一对应的主要相关值与相关联的主要扰码编号，每个候选值所执行的主要扰码交联运算程序是由x个时隙来运算，x值由f/m的比值决定，其中f为每个帧的时隙数，且x小于f；以及选择该候选值中具有最大主要相关值的候选值相对应的码群组编号、时隙编号与主要扰码编号分别为一同步化值的相应编号。

Description

码分多址系统中客户端设备搜寻 小区的弹性化交联运算
技术领域
本发明涉及一种用于宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，WCDMA)系统中的小区(Cell)搜寻方法，特别是涉及一种弹性地运用交联运算器以自多个扰码群组中选出主要扰码的方法。
背景技术
扩频通讯系统在蜂巢网络系统中的重要性与日俱增，特别是当宽带码分多址系统逐渐商业化之时，该系统更具有显著提升效能与可靠度的市场潜力。
为了在宽带码分多址系统中建立网络连结，用户设备(User Equipment，UE)首先要执行小区搜寻程序。该小区搜索程序使用户设备可与小区的下行链路频道(Downlink Channel)实现时序与编码(扩频码)的同步化。在已知技术中已知有许多不同的方法来执行小区搜寻程序。已知技术已揭示的部分，如登载于国际电机电子工程通讯领域期刊第18卷第8号(2000年8月版)(Vol.18，No.8(August 2000 edition)of IEEE Journal on SelectedAreas in Communications)由Yi-Pin Eric Wang与Tony Ottosson所发表的「Cell Search in W-CDMA」一文中即有叙述，并为本申请所引证。
接着将对小区搜索方法作一简要叙述。请参照图1，图1为在宽带码分多址系统中的一个下连共享控制频段(Common Control Channel，CCH)10的方块图。共享控制频段10可分割为一连串帧12。每个帧12包含15个时隙(Slot)14。每个时隙14带有10个符号，其中每个符号又具有256个基片(chip)。因此，每个时隙即为2560个基片的长度。请一并参照图2与图1，图2为一时隙14在共享控制频段10中的方块图。其中在每个时隙14中的第一符号16带有一主要同步化频段(Primary Synchronization Channel，PSCH)16p与一次要同步化频段(Secondary Synchronization Channel，SSCH)16s。其余九个符号18则接在第一符号16之后成为主要共享控制实体频段(Primary Common Control Physical Channel，P-CCPCH)。主要同步化频段16p与次要同步化频段16s为互相正交，因而可相互迭加传输。主要同步化频段16p藉由与所有基站相同的主要同步码(Primary SynchronizationCode，PSC)来加以编码，而且此编码不会改变。次要同步化频段16s为重复传送的15个调制码序列所组成，其中每个调制码的长度为256基片。这15个调制码称之为次要同步码(Secondary Synchronization Codes，SSC)，是以与主要同步化频段平行的方式传送。每一个次要同步码挑选自一个包含16个不同码且每个码为256基片长度的集合中。次要同步化频段的序列表示小区的扰码所属的码群组。请参照图3，图3为一共享导引频段(Common PilotChannel，CPICH)20与共享控制频段10平行传播的方块图。共享导引频段20所使用的编码为传播基站所专用。在一个宽带码分多址系统中，一个基站可在512个不同的主要扰码中择一用于共享导引频段20，这512个主要扰码是由64个码群组以及每个码群组中的8个各自独立的码所组成。主要同步化频段16p中的主要同步码为所有基站所共享，也因此可用于时隙14的同步化。虽然次要同步化频段16s的次要同步码在时隙14上会随着时隙14的基底而改变，但次要同步化频段16s的编码变化的序列模式(pattern)仍取决于码群组中用于共享导引频段20的编码。亦即，次要同步化频段16s有64个编码序列模式可采用，每一个编码序列模式对应于一个与共享导引频道20所使用编码相结合的特定码群组。藉由将接收到的共享控制频道讯号10与所有可能的次要同步化频道16s的编码序列相互交联运算(Correlating)并找出最大相关值(Maximum Correlation Value)，即可得出共同导引频道20的码群组，并实现帧12的同步化。由于次要同步化频段16s是根据一预先定义的序列来变动，开始的序列皆为已知且被置于每一个帧12的开头部份传送，因此可实现帧同步化。当共享导引频段20的码群组为已知时，即可藉由计算在用于识别共享导引频段20的码群组中每8个信号间的关联性来获得小区所用的主要扰码。而当基站所用的主要扰码被确认时，系统与小区之间的特定传播频段(Broadcast Channel，BCH)讯息即可被读取。
根据以上所述，小区搜寻方法一般被分成下列三个步骤：
步骤一：时隙同步化(Slot synchronization)
利用主要同步化频段PSCH16p来执行时隙同步化。通常藉由一个匹配滤波器(Matched Filter)或类似设备来实现与所有基站共享的主要同步码之间的匹配。一般而言，一个帧的所有时隙值在匹配滤波器的输出是非连贯(Non-coherently)的结合，最后找到一个最大峰值。根据此最大峰值可获得该时隙的范围。
步骤二：帧同步化与码群组识别(Frame synchronization and codegroup identification)
在步骤一所得出的时隙长度被用于次要同步化频段16s与所有可能的次要同步码作交联运算。自次要同步码1到次要同步码16组成具有16个次要同步码的码序列。这些次要同步码与一个帧中所有时隙的值作交联运算并累积所有可能的帧范围而产生一个数值表。在此数值表中的每个值以其在该表中所在的行列位置代表扰码群组与帧时隙的范围。表中最大的值被选为可决定帧范围与码群组的候选值
步骤三：扰码识别(Scrambling code identification)
在共享导引频段20中执行讯号与讯号间的交联运算以实现在步骤二中扰码与码群组的确认。最大相关值被选为该基站的的主要扰码。只有在最大相关值大于临界值时该值才会被接受。
请参阅图4，图4为已知技术中用户设备30于小区同步化的简要方块图，由于限定于本发明的目的，用户设备30实际的组成组件在图4中并未完全显示。该用户设备30包含一收发器39与一同步器38。该收发器39接收来自基站(图中未示)的传播讯号并以类似已知无线组件的技术将传播数据传送到同步器38。该同步器38包括第一级31、第二级32与第三级33。第一级31执行上述步骤一的时隙同步化。第一级31所产生的结果被传送到第二级32以执行步骤二中的帧12同步化与码群组识别。第二级32所产生的结果接着被传送到第三级33去执行步骤三扰码的识别。
第一级31包含一个峰值纪录器(Peak Profiler)34。峰值纪录器34包含与所有基站相同的主要同步码35，并藉由依照收发器39所接收的主要同步化频段16p来比对主要同步码35来产生峰值纪录数据36，该峰值被非连贯地结合于时隙14的帧12上。峰值纪录数据36将保留预设数量的基片中的数据，且当主要同步化频段16p在每一个时隙14重复时，将共同保有足够覆盖一个完整时隙14的数据，即为2560个基片。在记载峰值纪录数据36的基片中，具有一个最高峰值的基片用于标记主要同步化频段16p，且因此被用来作为主要同步化频段路径位置37，即为时隙范围偏移量。如图5中所示，该图为峰值纪录数据36的范例图(未显示刻度)。第一级31于峰值纪录数据36中标记一个出现于第1658号基片的最大峰值。主要同步化频段路径位置37因而具有一个用于指示位于第1658号基片的峰值路径的数值。该主要同步化频段路径位置37被发送到第二级32作为时隙14同步点。利用主要同步化频段路径位置37所标记的时隙14位置，第二级32执行上述步骤二而产生一码群组32g与一时隙编号32s。
第二级32具有一交联运算单元32c以根据主要同步化频段路径位置37(时隙范围偏移量)以及次要同步化频段16s与次要同步码所得的相关值来产生一相关值表32t。图6为一相关值表32t的范例，该表是由16个交联运算器根据所接收的讯号做交联运算，而后将该相关值累计并移位15个时隙来计算所产生。次要同步化频段16s码序列横跨15个时隙14(亦即一帧12的长度为15个时隙14)，并且编码为64个码群组之一。从C0到C959每一个值代表一个次要同步化频段16s码序列的相关值，以位于主要同步化频段路径位置37的时隙14为该码群组的特定时隙编号。选择其中最大值Cn来决定码群组编号32g与时隙编号32s。举例来说，若C17为表32t中的最大值，则该第二级32将选择“1”为码群组编号32g，而选择“2”为时隙编号32s。这表示共享导引频段20是由在码群组“1”中的八个扰码其中之一来编码，且主要同步化频段路径位置37在其相对应的帧12中与时隙“2”同步化。最后，从第二级32所得到的结果被传送到第三级33，并接着执行步骤三以产生共享导引频段20的主要扰码33p。
第三级33还包括一交联运算单元33c，其用于将共享导引频段20与码群组32g中所包含所有可能的主要扰码作交联运算。该主要相关值33r由此方法从主要扰码中分别获得。只有相对应的主要相关值超过临界值33x且具有最大相关值的主要扰码会被选为主要扰码33p。举例来说，如果每个码群组包含8个主要扰码S0-S7，其主要相关值33r即为：C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，分别为由码群组编号32g所指示的码群组中8个主要扰码S0到S7的主要相关值。假设C6具有最高的主要相关值且超过临界值33x，则该第三级33即会将主要扰码编号33p的值设为“6”。
假设主要相关值33r并未超过临界值33x，同步器38必得出一新的码群组编号32g与时隙编号32s，然后第三级33将以这些新编号重复执行步骤三。当此状况发生多次后，将会使整个同步化过程减慢。
发明内容
因此本发明的主要目的是提供一个用户设备搜寻小区的方法及相关装置，其藉由弹性化使用交联运算器，以从一仅利用一帧的时隙数量的码群组倍数候选值中选择一主要扰码。
本发明提供一种用于无线装置的小区搜寻的方法，该方法包括根据一码群组与时隙编号识别程序所产生的次要相关值以选择m个候选值，每个候选值包括一个别的码群组与时隙编号，该m值大于1；以每个候选值来执行一主要扰码交联运算程序以获得一对应的主要相关值与相关联的主要扰码编号，每个候选值所执行的主要扰码交联运算程序是由x个时隙来运算，x值由f/m的比值决定，其中f为每个帧的时隙数，且x小于f；以及选择该候选值中具有最大主要相关值的候选值相对应的码群组编号、时隙编号与主要扰码编号分别为一同步化值的相应编号。
本发明的优点为藉由第二级选出码群组倍数候选值，并将这些候选值与一单一帧做交联运算，可使找出正确的同步化值的机率较大，以减少整个同步化的过程。
附图说明
图1为一宽带码分多址系统中的下连共享控制频段的方块图。
图2为图1所示的共享控制频段中的一个时隙方块图。
图3为一共享导引频段与图1中的共享控制频段一同传播的简要方块图。
图4为已知技术中用户设备于小区同步化的简要方块图。
图5为图4中所示用户设备峰值纪录数据的范例图。
图6为图4中所示的相关值表。
图7为本发明的用户设备的简要方块图。
图8为本发明的方法应用于图7所示的用户设备的流程图。
图9为图7所示的次要选择单元的流程图。
图10为图7所示的第三级的流程图。
附图符号说明
14  主要共享控制实体频段
16  符号
16p 主要同步化频段
16s 次要同步化频段
18  符号
20  共享导引频段
30  用户设备
31  第一级
32  第二级
32c 交联运算单元
32g 码群组
32s 时隙编号
32t 相关值表
33  第三级
33c 交联运算单元
33p 主要扰码
33r 相关值
33x 临界值
34  峰值纪录器
34m 匹配滤波器
34s SRRC
35  主要同步码
36  峰值纪录数据
37  主要同步化频段路径位置(时隙范围偏移量)
38  同步器
39  收发器
100 用户设备
101 收发器
110 第一级
111 时隙同步化位置
120 第二级
121  次要交联运算单元
121t 次要相关值表
122  次要选择单元
122n n值
122t 临界值
123  候选值
123a 候选值
123m 候选值
124a 码群组
124m 码群组
125a 时隙编号
125m 时隙编号
130  第三级
131  主要交联运算单元
131c 主要相关值
132  主要控制单元
132f f值
132t 临界值
132x x值
133  中间值
133a 中间值
133m 中间值
134  主要选择单元
135  同步化值
135c 主要扰码编号
135s 时隙编号
135g 码群组编号
具体实施方式
请参阅图7与图8，图7为本发明的用户设备100的方块图。图8是本发明的方法应用于用户设备100的流程图。虽然在图7中并未显示详细的组成组件，但用户设备100中这些不同的组件功能皆可利用一中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)来执行适当的程序代码以实现本发明的方法，以下将说明详细的实施方法。已知技术中用户设备已有藉由有一中央处理单元与相应程序代码来执行小区的搜寻程序，在以下详述的较佳实施例中本发明可以一适当的的技术加以实现。或者，有关用户设备一些特定的硬件亦可用以实现本发明的部分或全部功能。另外，这些不同的功能单元与数据结构并不需要依照图7中所描述各部分的排列。
本发明的用户设备100与已知技术的用户设备30有许多相似之处，因此首先将就与已知技术的用户设备30不同之处加以描述。特别是该用户设备100与已知技术的用户设备30同样具有一收发器101与一第一级110，并且同样具有一次要交联运算单元121以产生次要相关值表121t以作为对应于码群组与时隙编号数据的相关值表。该用户设备100与已知技术的用户设备30也同样具有一主要交联运算单元131，但并非用于提供时隙14的帧12的主要相关值131c，该主要交联运算单元131以主要控制单元132得出的帧132x的数量来执行主要扰码交联运算程序。
一开始，该第一级110执行一个标准时隙同步化程序，藉此获得一时隙同步化位置111。第二级120接受该时隙同步化位置111，接着同样在标准的流程下，该次要交联运算单元121利用该时隙同步化位置111来产生次要相关值表121t。一次要选择单元122接着选出候选值123以交由第三级130据以执行后续的流程。图9为次要选择单元122的流程图。首先，该次要选择单元122依据次要相关值表121t选出最大的n个值。在次要相关值表121t中的最大值已被证实其为正确的同步化值135的机率达93％。然而，仍有5％的情况下，次要相关值表121t中的次大值被选为同步化值135。在较佳实施例中，n值为3时，同步化值可达到98％以上的正确率，使n值足够小到使主要交联运算单元131具有足够的时隙14来得出相当准确的相关值131c。该选择单元122将次要相关值表121t中n个最大的次要相关值依序由最大排到最小。接着n个次要相关值皆除以其中最大值来实现规格化(normalized)。例如，请参考图6，假设n个最大次要相关值以升幂方式排列顺序为C47、C31与C15。其相对应的规格化值即为：(C47/C15)，(C31/C15)与(C15/C15)。该最大值C15即被设为一候选值123a。其它所有值则以降序的方式来与一预设的临界值122t做比较。如果任何一个规格化值小于该临界值122t，则该相关值以及其后的所有相关值将被摒弃在候选值之外。因此，该次要选择单元122可得出m个候选值123a-123m，m值至少为1，且m小于或等于n值122n。然而，为实现本发明的目的，m值选择大于1的值。每个候选值123a-123m分别包含一个码群组编号124a-124m与时隙编号125a-125m，这些值是根据一标准程序由其分别位于次要相关值表121t中的位置所得出。举例来说，若C47为候选值123m，其码群组编号124m即为“3”，而其时隙编号125m即为“2”。该临界值122t根据该次要相关值表的分布特性来设定。在一个模拟的状况下，次要相关值表121t中的最大值恰为正确的同步化值135的机率为93％。然而，仍有5％的情况下，次要相关值表121t中的次大值被选为同步化值135。在较佳实施例中，候选值数m值为3时，同步化值可达到98％以上的正确率，使m值足够小到使主要交联运算单元131具有足够的时隙14来得出相当准确的相关值131c。该临界值可根据不同状况来变化。从许多模拟状况的观察可知，最佳化的m值即为3。m值为3时不只可涵盖相当大比例的正确值，并且可得到每个候选值的交联运算时间为5个时隙(假设每个帧为15个时隙)。因此每个候选值可轻易地得到相关值，并且不需要删节交联运算时间的时隙数。
图10为第三级130的流程图。一主要控制单元132接受来自第二级120的候选值123，并且将相应的时隙14编号指定到每个候选值123a-123m，以藉由该主要交联运算单元131来执行一主要交联运算程序。该主要控制单元132预设一f值132f来指定每个帧12的时隙14的编号。例如，f值132f可为15。主要控制单元132依照该主要交联运算单元131所执行的主要交联运算程序来分派每个候选值123a-123m到x个时隙14。在理想状况下，x＝f/m，m为候选值123a-123m的数量，且该值于每个候选值123a-123m皆同。然而，由于在一帧12中的时隙14数量可能不会平均地分布在所有候选值123a-123m，该主要控制单元132将可增加或减少(f/m)值来补足其差值。该主要控制单元132依次提供每个候选值123a-123m与其各别的时隙范围值132x给主要交联运算单元131。该主要交联运算单元131产生各别的中间值133a-133m成为中间值133。每个中间值133a-133m对应于一个根据一帧12中x个时隙14来执行的主要交联运算程序，并且包含最大主要相关值与其码编号。亦即，就候选值123a-123m而言，其对应的中间值133a-133m包含在码群组124a-124m中所有码的最高相关值，以及该最高相关值的码编号。
一选择单元134检查中间值133a-133m并选出其中具有最高主要相关值的中间值。这个被选出的中间值133a-133m被用于产生一同步化值135。该同步化值135包括对应于所选出中间值的一码群组编号135g，一时隙编号135s以及一主要扰码编号135c。
根据以上范例，当次要选择单元122在具有一n值122n为3的情况时，其中两个候选值123a-123m通过该次要选择单元122的程序。在此情况下，n＝3，m＝2，并假设第一候选值123a对应于图6中次要相关值C47，而第二候选值123m对应于次要相关值C31。因此，码群组编号124a为“3”，时隙编号125a为“2”，而码群组编号124m为“2”，时隙编号125m为“1”。如图1，假设f值132f为15。并且假设每个码群组具有八个扰码。该主要控制单元132取该第一候选值123a，并选择一所属的帧范围x值132x，x为一整数值，例如，trunc(f/m)＝trunc(15/2)＝7。候选值123a因此带着一为7的x值132x被传至主要交联运算单元131。该主要交联运算单元131以7个时隙14根据码群组“3”的中的八个扰码执行一主要扰码交联运算程序。选出码群组124a中的最高相关值S1，并假设其来自于扰码编号6。结果133a将因此具有该相关值S1以及相对应的扰码编号“6”。该控制单元132接着选出下一个候选值123m的新x值132x，再次计算该x值132x，例如，trunc(f/m)＝trunc(15/2)＝7。候选值123m带着一为7的x值132x被传至主要交联运算单元131。此方法适合一般具有相同相关值长度的所有候选值，其产生的相关值更准确。该主要交联运算单元131以7个时隙14根据码群组“2”的中的八个扰码执行一主要扰码交联运算程序。选出码群组124m中的最高相关值S2，并假设其来自于扰码编号3。结果133m将因此具有该相关值S2以及相对应的扰码编号“3”。若假设S2大于S1，该选择单元134接着选择m值133m为同步化值135。因此，该码群组135g为“2”，该时隙编号135s为“1”且该主要扰码编号135c为“3”。若主要相关值S2大于临界值132t，则在上层(未显示)指示同步化过程成功，否则在上层(未显示)指示同步化过程失败。
与已知技术相比，本发明以第三级来检验在时隙14的单一帧12中的多个候选值123，藉此实现显著缩短整体同步化时间的目的。在单一帧中，同步化过程的成功或失败取决于所有潜在的候选值123。在已知技术中，当主要交联运算单元131执行一主要扰码交联运算程序时，该主要交联运算单元131会根据候选值123a-123m的信息来找出该假设的时隙14。因此，当一个新候选值123a-123m在主要交联运算单元131中执行时，该假设的时隙编号将会不连续地变化。本发明提供一次要选择单元122以选择m个候选值123，以及一主要控制单元132将一帧12分配到m个区域中，其被分派到该主要交联运算单元131中以分别执行m个候选值123的m个主要交联运算程序。该主要交联运算程序产生m个中间值133，其中最大值被一主要选择单元134选出来产生该同步化值135。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种小区搜寻方法，适用于一无线装置，该方法包括：
根据一码群组与时隙编号识别程序所产生的次要相关值以选择m个候选值，每个候选值包括一各别的码群组与时隙编号，该m值大于1；
以每个候选值来执行一主要扰码交联运算程序以获得一对应的主要相关值与相关联的主要扰码编号，每个候选值所执行的主要扰码交联运算程序是由x个时隙来运算，x值由f/m的比值决定，其中f为每个帧的时隙数，且x小于f；以及
选取该候选值中具有最大主要相关值的候选值相对应的码群组编号、时隙编号与主要扰码编号分别为一同步化值的相应编号。
2.如权利要求1所述的方法，其中选择m个候选值的步骤包括：
选择该次要相关值中的n个最大值；
以该次要相关值中的最大值为基底规格化该n个最大值；以及
该n个最大值的规格化值其中大于一次要临界值者，其码群组标号与时隙编号被选为m个候选值。
3.如权利要求1所述的方法，其中m为3。
4.如权利要求1所述的方法，其中x近似于f/m。
5.一无线装置，用于实施如权利要求1的方法。
6.一无线装置包括：
一第一级，用于提供时隙同步化信息；
一次要交联运算单元，用于根据对应于该时隙同步化讯息的一码群组编号与一时隙编号来产生相对应的次要相关值。
一次要选择单元，用于根据该次要相关值以选择m个候选值，每个候选值包括一各别相关联的码群组与时隙编号，该m值大于1；
一主要交联运算单元，用于根据一既有的码群组编号来产生一主要相关值与相关联的主要扰码编号，该主要交联运算单元以帧的一时间值x做交联运算；
一主要控制单元，用于产生该时间值x至该主要交联运算单元，该主要控制单元根据f/m的比值来决定该时间值x，其中f为每个帧的时隙数，该主要控制单元并提供m个候选值中既有的码群组编号至该主要交联运算单元；以及
一主要选择单元，用于选择该候选值中具有最大主要相关值的候选值相对应的码群组编号、时隙编号与主要扰码编号分别为一同步化值的相应编号。
7.如权利要求6所述的无线装置，其中该次要选择单元执行以下步骤：
选择该次要相关值中的n个最大值；
以该次要相关值中的最大值为基底规格化该n个最大值；以及
该n个最大值的规格化值其中大于一次要临界值者，其码群组标号与时隙编号被选为m个候选值。
8.如权利要求7所述的无线装置，其中m为3。
9.如权利要求6所述的无线装置，其中x近似于f/m。
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