CN1855768A - 一种小区搜索粗同步的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小区搜索粗同步的方法，关键是，该方法在搜索下行同步信号之前对码片功率数据进行低通滤波，根据滤波后的码片功率计算不同位置的码片作为下行同步码的置信度，并根据该置信度确定下行同步码的位置。本发明还公开了另一种小区搜索粗同步的方法，关键是，该方法根据码片功率数据计算当前码片作为下行同步信号码片的置信度，选择置信度最大的码片的位置作为下行同步信号的位置。本发明还公开了一种小区搜索粗同步的装置，该装置基于本发明的方法。通过本发明的方法和装置，在确保不增加时间和计算量的前提下，大大提高小区搜索粗同步的准确性，解决了现有技术的快速小区搜索粗同步方法的错误率高的瓶颈问题。

Description

一种小区搜索粗同步的方法和装置

技术领域

本发明涉及码分多址(CDMA)系统的小区搜索技术，特别是涉及一种TD-SCDMA系统的移动终端小区搜索粗同步的方法和装置。

背景技术

在第三代移动通信(3G)系统中，使用专用的同步信号，如WCDMA系统采用同步信道(SCH)信号，TD-SCDMA系统采用下行同步码(SYNC-DL)，基站在下行链路中发送这些同步信号，接收端移动台通过搜索这些同步信号与基站建立并保持同步。

图1示出了TD-SCDMA系统的无线子帧结构。如图1所示，无线子帧的长度是5ms，即6400个码片。每个子帧划分为7个主时隙(TS)和3个特殊时隙(TS)：下行导频时隙(DwPTS)、保护期(GP)时隙和上行导频时隙(UpPTS)。其中，每个主TS(TS0至TS6)的长度是675μs，即864个码片；DwPTS的长度是75μs，即96个码片；GP的长度是75μs，即96个码片；UpPTS的长度是125μs，即160个码片。特殊TS位于下行TS和上行TS之间的位置。

图2示出了TD-SCDMA系统无线子帧的时隙结构。如图2所示，以TS0为例，主TS的长度为864个码片，最后16个码片作为保护期；DwPTS用作下行链路的导频和同步信道，该时隙由64个码片的SYNC-DL码和32个码片的保护期组成；UpPTS用作上行链路的导频和同步信道，由128个码片的SYNC-UP和32个码片的保护期组成；GP时隙用作基站(NodeB)的发射和接收的转换点，长度为96个码片。

如上所述，SYNC-DL之前有48个码片的保护期，之后又有96个码片的保护期。为了克服多址干扰，在这些保护期之内，基站和移动台的发射器均保持静默状态，不发送信号，即在DwPTS的两端各有一个零功率区，而每帧的DwPTS都将以恒定的功率发送，而且，在TD-SCDMA子帧中，SYNC-DL的64码片功率脉冲只出现一次，这样就可以通过搜索这个唯一的功率脉冲确定使用的SYNC-DL码的类型及位置。

在TD-SCDMA系统中，通常使用匹配滤波器来搜索SYNC-DL，匹配滤波的方法主要利用同步码的自相关特性。由于同步码具有自相关特性，所以，如果移动终端本地生成的同步码和接收信号匹配，即具有相同的信号序列和相位，相关器输出一个相关峰值；否则，相关器输出一个小值。为了搜索相关器的输出峰值，相关器必须扫描所有可能的同步码序列和相位。在TD-SCDMA系统中，存在32个不同种类的下行同步信号SYNC-DL序列。而SYNC-DL的搜索窗是一个子帧，即6400个码片。那意味着至少有6400个相位的可能。因此总共至少需要6400×32次相关操作。因此采用这种传统方法必然造成巨大的计算量，对终端器件的数据处理能力要求较高，并使小区的搜索时间增加。

为了解决上述问题，目前已经出现了一种新的两步搜索SYNC-DL的方法，这种方法先通过下行同步信号功率脉冲搜索得到一个粗略的时间同步(下文简称为“粗同步”)。并基于该粗同步，开一个时间搜索窗，在这个时间搜索窗内用传统的相关方式搜索下行同步信号。

与传统的匹配滤波技术相比，上述两步搜索的方法具有很明显的优点。首先，在上述方法中，将传统的相关搜索限制在一个由粗同步确定的很窄的时间窗内，而不是在整个时间周期内进行相关搜索，这样，可以大大减少搜索下行同步信号的时间，简化传统搜索的运算量。

但是，相对于传统搜索技术，采用上述技术进行粗同步的性能在很大程度上取决于接收信号的轮廓特征，因此一般仅能适用于信噪比较大的情况(比如信噪比＞6dB)，在信噪比较小的情况下，该方法的搜索性能会迅速下降，搜索的错误率非常高。

因此，需要找到一种既能减少搜索时间，又能减少搜索错误率的小区搜索粗同步技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种小区搜索粗同步的方法，提高小区搜索粗同步的准确性。

本发明的另一目的在于提供一种小区搜索粗同步的装置，实现准确的小区搜索粗同步。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种小区搜索粗同步的方法，包括如下步骤：

A、根据接收到的基带码片数据计算码片的功率；

B、对码片功率数据进行低通滤波；

C、根据滤波后的码片功率计算不同位置的码片作为下行同步码的置信度，并根据该置信度确定下行同步码的位置。

其中，在步骤C中，所述根据置信度确定下行同步码的位置为：将置信度最大的码片的位置作为下行同步码的位置。

其中，在步骤A中，所述接收到的基带码片数据的长度是一个无线子帧的码片长度与目标码片段的长度之和。

优选地，所述目标码片段的长度为128个码片。

其中，在步骤B中，对码片功率数据进行低通滤波的步骤是：对所有码片的功率数据进行低通滤波。

其中，该方法进一步包括：设置搜索步长，

在步骤C中，码片的置信度R_i的计算公式为： $R_i=\frac{p_{3,i}}{p_{1,i}+p_{2,i}}\×\mathrm{CF},$ 其中，

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j)}^{\′}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+96)}^{\′}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{63}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+32)}^{\′}$

其中，i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，step为搜索步长，pow′_chip为滤波后的码片功率数据，CF为校正因子，p_1，i为基带码片数据前32个码片的功率之和，p_2，i为基带码片数据后32个码片的功率之和；p_3，i为基带码片数据中间64个码片的功率之和。

其中，该方法进一步包括：设置搜索步长，

在步骤B中，对码片功率数据进行低通滤波的步骤是：

将所有码片的功率数据分成多组，每组数据的个数等于搜索步长，计算每组码片功率数据的平均值，得到多个步长级码片功率数据；

对步长级码片功率数据进行低通滤波。

其中，在步骤C中，码片的置信度R_i的计算公式为： $R_i=\frac{p_{3,i}}{p_{1,i}+p_{2,i}}\×\mathrm{CF},$ 其中，

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j)}^{\′}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j+96/\mathrm{step})}^{\′}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{64/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j+32/\mathrm{step})}^{\′}$

其中，i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，step为搜索步长，pow′_step为滤波后的步长级码片功率数据，CF为校正因子，p_1，i为基带码片数据前32/step个码片的功率之和，p_2，i为基带码片数据后32/step个码片的功率之和；p_3，i为基带码片数据中间64/step个码片的功率之和。

其中，如下计算校正因子： $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{{(p_{1i}+p_{2i})}^2/2},$ 或 $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{p_{1i}^2+p_{2i}^2},$ 其中，k为小于或等于1的校正系数。

优选地，所述校正系数k为0或

其中，在步骤B和步骤C之间，进一步包括：删除滤波后的码片功率数据中的初始L/2个数据，其中，L为低通滤波器系数的长度，·为向下取整算子。

其中，该方法进一步包括：设置重复次数门限和搜索退出门限，

在步骤C之后，进一步包括：判断最近两次搜索的下行同步码的位置之差是否小于搜索退出门限，如果是，则将最近两次搜索的位置的均值作为下行同步码的结果；否则，判断重复次数是否达到重复次数门限，如果是，则认为搜索失败；否则，返回步骤A，再次搜索下行同步码的位置。

一种小区搜索粗同步的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、根据接收到的基带码片数据计算每个码片的功率；

B、根据码片功率数据，计算不同位置的码片作为下行同步码的置信度；

C、将置信度最大的码片的位置作为下行同步码的位置。

其中，在步骤A中，所述接收到的基带码片数据的长度是一个无线子帧的码片长度与目标码片段的长度之和。

优选地，所述目标码片段的长度为128个码片。

其中，该方法进一步包括：设置搜索步长，

在步骤B中，码片的置信度R_i的计算公式为： $R_i=\frac{p_{3,i}}{p_{1,i}+p_{2,i}}\×\mathrm{CF},$ 其中，

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j)}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+96)}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{63}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+32)}$

其中，i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，step为搜索步长，pow_chip为码片功率数据，CF为校正因子，p_1，i为基带码片数据前32个码片的功率之和，p_2，i为基带码片数据后32个码片的功率之和；p_3，i为基带码片数据中间64个码片的功率之和。

其中，该方法进一步包括：设置搜索步长，

步骤B包括：

B1、计算码片将所有码片的功率数据分成多组，每组数据的个数等于搜索步长，计算每组码片功率数据的平均值，得到多个步长级码片功率数据；

B2、按如下公式计算码片的置信度： $R_i=\frac{p_{3,i}}{p_{1,i}+p_{2,i}}\×\mathrm{CF},$ 其中，

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j)}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j+96/\mathrm{step})}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{64/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j+32/\mathrm{step})}$

其中，i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，step为搜索步长，pow_step为步长级码片功率数据，CF为校正因子，p_1，i为基带码片数据32/step个码片的功率之和，p_2，i为基带码片数据32/step个码片的功率之和；p_3，i为基带码片数据中间64/step个码片的功率之和。

其中，如下计算校正因子： $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{{(p_{1i}+p_{2i})}^2/2},$ 或 $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{p_{1i}^2+p_{2i}^2},$

其中，k为小于或等于1的校正系数。

优选地，所述校正系数k为0或

其中，该方法进一步包括：设置重复次数门限和搜索退出门限，

在步骤C之后，进一步包括：判断最近两次搜索的下行同步码的位置之差是否小于搜索退出门限，如果是，则将最近两次搜索的位置的均值作为下行同步码的结果；否则，判断重复次数是否达到重复次数门限，如果是，则认为搜索失败；否则，返回步骤A，再次搜索下行同步码的位置。

一种小区搜索粗同步的装置，位于用户终端内的射频装置和小区搜索装置之间，关键是，该装置(100)包括码片功率计算模块(101)、滤波模块(102)、脉冲搜索模块(103)和重复检验模块(104)，其中，

码片功率计算模块(101)接收终端射频装置发来的基带码片数据，计算每个码片的功率，然后将码片功率数据输入滤波模块(102)；

滤波模块(102)对码片功率数据进行低通滤波，将滤波后的功率数据输入脉冲搜索模块(103)；

脉冲搜索模块(103)根据滤波后的功率数据搜索下行同步码的大致位置，然后将位置结果发送至重复检验模块(104)；

重复检验模块(104)对搜索的位置结果进行检验，向终端的小区搜索装置输出下行同步码的位置，或指示码片功率计算模块(101)继续接收基带码片数据，再次搜索下行同步码。

进一步，所述脉冲搜索模块(103)包括置信度计算单元(1031)、置信度校正单元(1032)和置信度比较单元(1033)，其中，

置信度计算单元(1031)接收滤波模块(102)发来的滤波后的码片功率数据，计算每个搜索步长整数倍的码片作为下行同步码的置信度，将计算所得的码片的置信度值发送至置信度校正单元(1032)；

置信度校正单元(1032)对置信度值进行校正，并将校正后的置信度值发送至置信度比较单元(1033)；

置信度比较单元(1033)对所有码片的置信度值进行比较，将置信度最大的码片作为下行同步码的位置，并将位置结果发送至重复校验模块(104)。

从上述技术方案可以看出，本发明公开的一种小区搜索粗同步的方法的关键是，在搜索下行同步信号之前对码片功率数据进行低通滤波，然后根据滤波后的码片功率计算不同位置的码片作为下行同步码的置信度，并根据该置信度确定下行同步码的位置。本发明公开的另一种小区搜索粗同步的方法的关键是，根据码片功率数据计算不同位置的码片作为下行同步信号码片的置信度，选择置信度最大的码片的位置作为下行同步信号的位置。本发明公开的一种小区搜索粗同步的装置基于本发明的方法。通过本发明的方法和装置，在确保不增加时间和计算量的前提下，通过采用滤波技术和采用置信度比值确定下行同步码的技术，可以大大提高小区搜索粗同步的准确性，解决了现有技术的快速小区搜索粗同步方法的错误率高的问题。

附图说明

图1是TD-SCDMA系统无线子帧的结构；

图2是TD-SCDMA系统中各时隙的结构；

图3是根据本发明实施例一的小区搜索粗同步的方法流程图；

图4a是本发明实施例一采用的32阶滤波器的时域脉冲响应曲线图；

图4b是本发明实施例一采用的32阶滤波器的频域幅度响应曲线图；

图5a是本发明实施例一的滤波前的码片功率波形的示意图；

图5b是本发明实施例一的滤波后的码片功率波形的示意图；

图6a是本发明实施例二采用的8阶滤波器的时域脉冲响应曲线图；

图6b是本发明实施例二采用的8阶滤波器的频域幅度响应曲线图；

图7a是本发明实施例二的滤波前的码片功率波形的示意图；

图7b是本发明实施例二的滤波后的码片功率波形的示意图；

图8a是采用滤波技术前使用三种不同校正因子的信噪比与错误率的关系曲线图；

图8b是采用滤波技术后使用三种不同校正因子的信噪比与错误率的关系曲线图；

图9a是采用滤波技术前后case1下的错误率与信噪比的关系曲线图；

图9b是采用滤波技术前后case2下的错误率与信噪比的关系曲线图；

图9c是采用滤波技术前后case3下的错误率与信噪比的关系曲线图；

图10是本发明的小区搜索粗同步装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更清楚，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

本发明公开了一种小区搜索粗同步的方法，该方法计算接收到的一帧基带码片数据的功率，对码片功率数据进行滤波，然后根据滤波后的码片功率数据搜索当前帧的DwPTS的位置，即SYNC-DL的位置。

图3是根据本发明实施例一的小区搜索粗同步的方法流程图。从图3中可以看出，该方法包括如下步骤：

步骤301：设置搜索步长step和重复搜索次数门限M。

搜索步长为小区搜索的粗同步搜索精度，通常为4至8个码片。

步骤302：连续接收一个无线子帧码片数据。

在本实施例中，搜索的目标是包含DwPTS在内的长度为128个码片的码片段，称为目标码片段，该目标码片段的前32个码片和后32个码片为保护期码片，中间64个码片为SYNC-DL码片，基于上述原因，需要连续接收(6400+128)＝6528码片的基带码片数据，其中尾部128码片与目标码片段的长度相等，这可以确保一次接收的码片数据中包含且仅包含一个完整的DwPTS。

步骤303：计算接收的所有码片的功率。

计算码片功率的公式为：pow_chip，k＝(Re(d_k))²+(Im(d_k))²

其中，k∈[0，N-1]，N为输入数据的总码片数，且N≥6528；d_k为接收的第k个码片复值数据，pow_chip，k为其码片功率，Re(.)和Im(.)分别为取实部和虚部的操作。

步骤304：对码片功率数据进行滤波。

将所有码片功率数据直接通过专用低通滤波器，该滤波器的作用是对信号和噪声的高频部分进行滤除，以改善接收信号的包络形状，从而更易于突出DwPTS的特征形状，以增加对DwPTS位置成功捕获的概率。

滤波器的参数可以根据具体需要进行设置，设滤波器的脉冲响应为h_chip，则滤波器输出的数据可以表示为：

pow_chip′＝pow_chiph_chip

其中，pow_chip′为滤波后的功率输出，符号表示卷积操作。

图4a为本实施例采用的32阶滤波器的时域脉冲响应曲线图；图4b为本实施例采用的32阶滤波器的频域幅度响应曲线图。

由于滤波器存在输出时延，因此pow′开始的若干数据需要进行删除，具体的删除个数取决于滤波器的阶数以及滤波器脉冲相应的形状，对于脉冲响应对称的滤波器需要删除的个数一般等于L/2，L为滤波器系数的长度，.为向下取整算子。

图5a为本实施例的滤波前的码片功率波形的示意图；图5b为本实施例的滤波后的码片功率波形的示意图。从图5a和图5b的对比可以看出，经过滤波后的码片功率数据的轮廓更清晰。

步骤305：根据码片功率数据计算码片作为DwPTS初始码片的置信度。

定义置信度变量R_i，用于衡量当前128个码片与目标码片段的相似性。由于SYNC-DL为基站发射的64个码片的峰值信号，之前和之后有32个码片的保护期，在保护期基站不发射信号，所以，假设某码片i是DwPTS的初始码片，那么与该码片的距离为32至95之间的码片为SYNC-DL码片，与该码片的距离为0至31之间的码片和距离为96至127之间的码片为保护期码片，此时，SYNC-DL码片功率与保护期码片功率的比值最大，基于以上原因，如下计算码片i作为DwPTS初始码片的置信度：

$R_i=\frac{p_{3,i}}{p_{1,i}+p_{2,i}}\×\mathrm{CF},$ 其中，

p_1，i为前32个码片的功率之和，p_2，i为后32个码片的功率之和；p_3，i为中间64个码片的功率之和，具体计算公式为：

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j)}^{\′}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+96)}^{\′}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{63}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+32)}^{\′}$

其中i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，pow′为滤波后的码片功率。

CF为置信度校正因子，其计算公式为： $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{{(p_{1i}+p_{2i})}^2/2},$ 或 $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{p_{1i}^2+p_{2i}^2},$ 此处，k为校正系数(k≤1)；如果k为0，那么CF为1，相当于校正因子没有起作用，如果k不为0，则可利用校正因子对置信度比值进行校正。引入校正因子的作用在于避免当p_1，i和p_2，i相差悬殊时也得到较高的置信度比值，即考虑到了128个码片中前32个码片和后32个码片的功率关系。通常，优选地，k为1或 $k=\frac{p_{1i}+p_{2i}}{p_{3i}}.$

步骤306：找出一帧内所有码片的R_i中的最大值，假设其标号为i_m，则相对初始帧定时的DwPTS的大致位置P_DwPTS，P_DwPTS的单位为码片：

P_DwPTS＝i_m·step

步骤307：进行多帧重复检验。

多帧重复检验采用如下方法，重复搜索DwPTS位置直至两次搜索位置之差小于或等于搜索门限，通常以搜索步长作为搜索门限，此时表示粗同步过程成功，其搜索位置为两次搜索位置之均值；如果重复搜索M次以上仍没有搜索成功，则表示此次粗同步过程失败。

在实施例一的步骤303中，逐一计算所有码片的功率，在步骤304中对所有码片的功率进行滤波，在本发明的实施例二中，按照一定间隔对一帧中所有码片进行采样，该间隔可以是搜索步长，然后对采样的码片功率进行滤波和搜索。本发明的实施例二的与实施例一的基本步骤大致相同，仅在步骤304和305有所差别，下面具体说明。

在步骤304中，对码片功率数据进行滤波分下面两个部分：

(1)：按照搜索步长将码片功率数据转换为步长级功率数据，即将一帧码片功率数据均匀分成m组，每组数据的个数等于搜索步长，然后分别计算每组数据的均值： ${\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},m}=\frac{\underset{i=\mathrm{step}\×m}{\overset{\mathrm{step}\×m+3}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_i^{\′}}{\mathrm{step}},$

其中，m∈[0，N/step]；pow_step，m为步长级功率。

上述操作并没有降低小区搜索精度，相反降低了待处理的数据总量。而且，平均操作本身也可以看作是一个滤波操作，可以消除信号中频率较高的分量。

(2)：将步长级功率数据通过低通滤波器。

滤波器的参数可以根据具体需要选取不同的设置，设滤波器的脉冲响应为h_step，则滤波器输出的数据可以表示为：

pow_step′＝pow_step⑩h_step

其中，pow_step′为对步长级功率进行滤波后的功率输出，符号表示卷积操作。

图6a为本实施例采用的8阶滤波器的时域脉冲响应曲线图；图6b为本实施例采用的8阶滤波器的频域幅度响应曲线图。

图7a为本实施例的滤波前的码片功率波形的示意图；图7b为本实施例的滤波后的码片功率波形的示意图。从图7a和图7b的对比可以看出，经过滤波后的码片功率数据的轮廓更清晰。

在步骤305中，置信度Ri的公式不变，所不同的是，p_1，i为前32/step个码片的功率之和，p_2，i为后32/step个码片的功率之和；p_3，i为中间64/step个码片的功率之和，采用以下公式计算p_1，i、p_2，i和p_3，i：

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j)}^{\′}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j+96/\mathrm{step})}^{\′}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{64/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j+32/\mathrm{step})}^{\′}$

其中i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，pow′为滤波后的码片功率。

在实施例二中，步骤304的步长级滤波实际上是采用两级滤波，降低了对滤波器性能的要求。与实施例一的码片级滤波相比，其具有两方面的优势：首先，在达到同样滤波效果的前提下，步长级滤波器的阶数比码片级滤波器的阶数少，实施例一采用32阶滤波器(如图4a、4b所示)，实施例二采用8阶滤波器(如图6a、6b所示)，但得到的滤波效果相似(如图5b和图7b所示)；其次，由于步长级滤波的输入数据的采样率较码片级大大降低，所以步长级滤波的运算量通常要远小于码片级滤波。

图8a和8b给出了采用滤波技术与不采用滤波技术的仿真结果对比，图8a是不对码片功率数据进行滤波的信噪比和搜索错误率的关系曲线图，图8b是对码片功率数据进行滤波后的信噪比和搜索错误率的关系曲线图。图中三条曲线M1，M2和M3分别对应在白噪声信道下，置信度计算公式的三个不同k取值的错误率与信噪比的关系曲线，在M1中 $k=\frac{p_{1i}+p_{2i}}{p_{3i}},$ 在M2中k＝1，在M3中k＝0。

从图8a中可以看出，在没有采用滤波之前，曲线M1和M2的效果远远好于M3，在错误率为1％的情况下性能提高约2dB左右，这说明在置信度公式中引入校正因子比不引入校正因子的性能有所提高。

从图8b中可以看出，采用了滤波之后，曲线M1和M2的效果也远远好于M3，在错误率在1％的情况下性能提高约2dB左右，这说明经过滤波之后，在置信度公式中引入校正因子也比不引入校正因子的性能有所提高。

从图8a和图8b的对比可以看出，引入了滤波步骤之后，M1、M2和M3均较滤波之前有了显著提高，以M1为例，在错误率为1％的情况下，其在滤波前后的性能提高了1.5dB。

图9a、图9b和图9c示出了M1在多径的情况下，滤波前后的对比，在图中，FLT曲线为采用滤波技术以后的信噪比与错误率之间的关系曲线，NFLT曲线为未采用滤波技术的错误率与信噪比之间的关系曲线。图9a是casel下的曲线图，即3公里2径下的曲线图；图9b是case2下的曲线图，即3公里3等强径下的曲线图；图9c是case3下的曲线图，即120公里4径下的曲线图。从FLT和NFLT两个曲线之间的对比可以看出，在衰落信道中，采用滤波技术同样会提高性能。

在上述两个实施例中，都采用了滤波的步骤，需要说明的是，如果去掉滤波的步骤，直接对码片功率数据计算码片的置信度，和现有技术相比，也可以提高小区搜索粗同步的性能，降低错误率；如果将滤波步骤用于现有的搜索DwPTS的方法，而不采用本发明的通过计算码片置信度来搜索DwPTS的方法，也可以提高小区搜索粗同步的性能，降低错误率。当然，如上述两个实施例所介绍，既对码片功率数据进行滤波，又采用本发明的计算码片置信度的方法，其降低搜索错误率的效果更佳。所以，本发明不仅限于上述两个实施例，也可以有多种变化，具体的保护范围受权利要求书的限制。

基于上述方法，本发明还提供了一种小区搜索粗同步的装置。该装置在用户终端内，位于射频装置和小区搜索装置之间，执行小区搜索的粗同步。图10是该装置的结构图，如图所示，小区搜索粗同步装置100包括码片功率计算模块101、滤波模块102、脉冲搜索模块103和重复检验模块104。

功率计算模块101接收终端射频装置发来的基带码片数据，计算每个码片的功率，然后将码片功率数据输入滤波模块102，滤波模块102利用低通滤波器对码片功率数据进行低通滤波，将滤波后的功率数据输入脉冲搜索模块103，脉冲搜索模块103搜索DwPTS的大致位置，然后将位置结果发送至重复检验模块104，重复检验模块104对几次搜索的位置结果进行重复检验，向终端的小区搜索装置输出位置结果，或指示码片功率计算模块101继续接收基带码片数据，进行下一次搜索。

其中，脉冲搜索模块103包括置信度计算单元1031、置信度校正单元1032和置信度比较单元1033。

置信度计算单元1031接收滤波模块102发来的滤波后的码片功率数据，计算每个搜索步长整数倍的码片作为DwPTS初始码片的置信度，将每个搜索步长整数倍的码片的置信度值发送至置信度校正单元1032，置信度校正单元1032根据置信度原始值的大小和搜索窗左右两翼的功率关系对原始值进行校正，使校正后的置信度更加接近理想的置信度，并将校正后的置信度值发送至置信度比较单元1033，置信度比较单元1033对每个搜索步长位置的置信度值进行比较，将置信度最大的码片作为DwPTS的初始码片，将该码片的位置发送至重复校验模块104。

在具体的实施过程中可对根据本发明的方法和装置进行适当的改进，以适应具体情况的具体需要。因此可以理解，根据本发明的具体实施方式只是起示范作用，并不用以限制本发明的保护范围。

Claims (22)

1、一种小区搜索粗同步的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、根据接收到的基带码片数据计算码片的功率；

B、对码片功率数据进行低通滤波；

C、根据滤波后的码片功率计算不同位置的码片作为下行同步码的置信度，并根据该置信度确定下行同步码的位置。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，所述根据置信度确定下行同步码的位置为：将置信度最大的码片的位置作为下行同步码的位置。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述接收到的基带码片数据的长度是一个无线子帧的码片长度与目标码片段的长度之和。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标码片段的长度为128个码片。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤B中，对码片功率数据进行低通滤波的步骤是：对所有码片的功率数据进行低通滤波。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置搜索步长，

在步骤C中，码片的置信度R_i的计算公式为： $R_i=\frac{p_{3,i}}{p_{1,i}+p_{2,i}}\×\mathrm{CF},$ 其中，

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{{\mathrm{pow}}^{\′}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j)}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{{\mathrm{pow}}^{\′}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+96)}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{63}{\mathrm{\Σ}}}{{\mathrm{pow}}^{\′}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+32)}$

其中，i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，step为搜索步长，pow＇_chip为滤波后的码片功率数据，CF为校正因子，p_1，i为基带码片数据前32个码片的功率之和，p_2，i为基带码片数据后32个码片的功率之和；p_3，i为基带码片数据中间64个码片的功率之和。

7、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置搜索步长，

在步骤B中，对码片功率数据进行低通滤波的步骤是：

将所有码片的功率数据分成多组，每组数据的个数等于搜索步长，计算每组码片功率数据的平均值，得到多个步长级码片功率数据；

对步长级码片功率数据进行低通滤波。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤C中，码片的置信度R_i的计算公式为： $R_i=\frac{p_{3,i}}{p_{1,i}+p_{2,i}}\×\mathrm{CF},$ 其中，

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{{\mathrm{pow}}^{\′}}_{\mathrm{chip},(i+j)}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{{\mathrm{pow}}^{\′}}_{\mathrm{chip},(i+j+96/\mathrm{step})}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{64/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{{\mathrm{pow}}^{\′}}_{\mathrm{step},(i+j+32/\mathrm{step})}$

其中，i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，step为搜索步长，pow＇_step为滤波后的步长级码片功率数据，CF为校正因子，p_1，i为基带码片数据前32/step个码片的功率之和，p_2，i为基带码片数据后32/step个码片的功率之和；p_3，i为基带码片数据中间64/step个码片的功率之和。

9、根据权利要求6或8所述的方法，其特征在于，如下计算校正因子： $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{{(p_{1i}+p_{2i})}^2/2},$ 或 $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{p_{1i}^2+p_{2i}^2},$ 其中，k为小于或等于1的校正系数。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述校正系数k为0或 $\frac{P_{1i}+P_{2i}}{P_{3i}}.$

11、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B和步骤C之间，进一步包括：删除滤波后的码片功率数据中的初始L/2个数据，其中，L为低通滤波器系数的长度，.为向下取整算子。

12、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置重复次数门限和搜索退出门限，

在步骤C之后，进一步包括：判断最近两次搜索的下行同步码的位置之差是否小于搜索退出门限，如果是，则将最近两次搜索的位置的均值作为下行同步码的结果；否则，判断重复次数是否达到重复次数门限，如果是，则认为搜索失败；否则，返回步骤A，再次搜索下行同步码的位置。

13、一种小区搜索粗同步的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、根据接收到的基带码片数据计算每个码片的功率；

B、根据码片功率数据，计算不同位置的码片作为下行同步码的置信度；

C、将置信度最大的码片的位置作为下行同步码的位置。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述接收到的基带码片数据的长度是一个无线子帧的码片长度与目标码片段的长度之和。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述目标码片段的长度为128个码片。

16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置搜索步长，

在步骤B中，码片的置信度R_i的计算公式为： $R_i=\frac{p_{3,i}}{p_{1,i}+p_{2,i}}\×\mathrm{CF},$ 其中，

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j)}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+96)}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{63}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{chip},(i\·\mathrm{step}+j+32)}$

其中，i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，step为搜索步长，pow_chip为码片功率数据，CF为校正因子，p_1，i为基带码片数据前32个码片的功率之和，p_2，i为基带码片数据后32个码片的功率之和；p_3，i为基带码片数据中间64个码片的功率之和。

17、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置搜索步长，

步骤B包括：

B1、计算码片将所有码片的功率数据分成多组，每组数据的个数等于搜索步长，计算每组码片功率数据的平均值，得到多个步长级码片功率数据；

B2、按如下公式计算码片的置信度： $R_i=\frac{p_{3,i}}{p_{1,i}+p_{2,i}}\×\mathrm{CF},$ 其中，

$p_{1,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j)}$

$p_{2,i}=\underset{j=0}{\overset{32/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j+96/\mathrm{step})}$

$p_{3,i}=\underset{j=0}{\overset{64/\mathrm{step}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{pow}}_{\mathrm{step},(i+j+32/\mathrm{step})}$

其中，i∈[0，N/step]，N为输入数据总码片数，step为搜索步长，pow_step为步长级码片功率数据，CF为校正因子，p_1，i为基带码片数据32/step个码片的功率之和，p_2，i为基带码片数据32/step个码片的功率之和；p_3，i为基带码片数据中间64/step个码片的功率之和。

18、根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，如下计算校正因子： $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{{(p_{1i}+p_{2i})}^2/2},$ 或 $\mathrm{CF}=1-k\×\frac{{(p_{1i}-p_{2i})}^2}{p_{1i}^2+p_{2i}^2},$

其中，k为小于或等于1的校正系数。

19、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述校正系数k为0或 $\frac{p_{1i}+p_{2i}}{p_{3i}}.$

20、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置重复次数门限和搜索退出门限，

在步骤C之后，进一步包括：判断最近两次搜索的下行同步码的位置之差是否小于搜索退出门限，如果是，则将最近两次搜索的位置的均值作为下行同步码的结果；否则，判断重复次数是否达到重复次数门限，如果是，则认为搜索失败；否则，返回步骤A，再次搜索下行同步码的位置。

21、一种小区搜索粗同步的装置，位于用户终端内的射频装置和小区搜索装置之间，其特征在于，该装置(100)包括码片功率计算模块(101)、滤波模块(102)、脉冲搜索模块(103)和重复检验模块(104)，其中，

码片功率计算模块(101)接收终端射频装置发来的基带码片数据，计算每个码片的功率，然后将码片功率数据输入滤波模块(102)；

滤波模块(102)对码片功率数据进行低通滤波，将滤波后的功率数据输入脉冲搜索模块(103)；

脉冲搜索模块(103)根据滤波后的功率数据搜索下行同步码的大致位置，然后将位置结果发送至重复检验模块(104)；

重复检验模块(104)对搜索的位置结果进行检验，向终端的小区搜索装置输出下行同步码的位置，或指示码片功率计算模块(101)继续接收基带码片数据，再次搜索下行同步码。

22、根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述脉冲搜索模块(103)包括置信度计算单元(1031)、置信度校正单元(1032)和置信度比较单元(1033)，其中，

置信度计算单元(1031)接收滤波模块(102)发来的滤波后的码片功率数据，计算每个搜索步长整数倍的码片作为下行同步码的置信度，将计算所得的码片的置信度值发送至置信度校正单元(1032)；

置信度校正单元(1032)对置信度值进行校正，并将校正后的置信度值发送至置信度比较单元(1033)；

置信度比较单元(1033)对所有码片的置信度值进行比较，将置信度最大的码片作为下行同步码的位置，并将位置结果发送至重复校验模块(104)。

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