CN1856945B

CN1856945B - 接收机的初始同步装置和方法

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Publication number: CN1856945B
Application number: CN2004800273910A
Authority: CN
Inventors: 斯特凡·米勒-魏因富特纳
Original assignee: NXP BV
Current assignee: Callehan Tiele Co ltd
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2024-09-14
Also published as: WO2005029722A8; KR20060093699A; EP1668786B1; CN1856945A; TW200520413A; JP2007506342A; KR101102411B1; WO2005029722A1; EP1668786A1; US7912162B2; US20060280273A1

Abstract

本发明涉及将接收机同步到通信系统的时序与载频上的一种方法和装置。在所述接收机收到的信号(r[k])中检测一组预定的可能的同步模式，产生时序和结构信息(FT)说明在收到的信号中出现了预定组可能的同步模式中检测到的那些。从所述时序和结构信息得到不同接收信道的信道系数估计(CCE)，并且基于导出的信道系数估计中预定的那些的比较，确定所述收到的信号的载频偏移(FO)。所以，能够将小区间干扰考虑在内，从而使所提出的同步方案能够抑制它，或者实现另外的宏分集增益。由此得到非常鲁棒的频率估计结果，从而能够实现频谱利用率高，频率重用因子等于1的蜂窝网络部署。

Description

接收机的初始同步装置和方法

技术领域

本发明涉及将接收机同步到通信系统的时序与载频的一种方法和装置，具体而言，涉及利用时分双工(TDD)发射有效载荷数据的码分多址(CDMA)系统中无线接收机的初始同步。

背景技术

在CDMA中，给每个用户分配一个唯一的代码序列，用它对承载信息的信号进行编码。知道了用户的这个代码序列，接收机在收到信号以后对收到的信号进行解码，恢复出原始信号。因为期望的用户的代码和其他用户的代码之间互相关很小，因此这样做是可行的。由于将代码信号的带宽选择得比承载信息的信号的带宽大得多，所以编码处理扩大或扩展了信号频谱，因此叫做扩展频谱调制。CDMA信号的速率叫做码片速率，其中谈到扩展代码信号时，一个码片表示一个码元。发射了CDMA信号之后，接收机通常利用本地产生的代码序列采用相干解调技术对CDMA信号解扩频。为了能够进行解扩频操作，接收机不仅要知道用于扩展信号的代码序列，并且收到的信号的代码还必须与本地产生的代码同步。这个同步必须在开始接收时就完成，并且一直持续到全部信号接收完。

时分同步码分多址(TD-SCDMA)与移动TD-SCDMA(TSM)分别是第3代(3G)和第2.5代(2.5G)移动通信标准，采用这些标准的产品现在正处于开发阶段。这些标准支持以高数据率发射基于数据包的宽带文本和多媒体数据，比如音频、视频和数字化语音。这两个标准的物理层大多相同，并且都是基于用TDD发射有效载荷数据的CDMA。这个发射标准规定每个基站(BTS)都发射独一无二的64码片同步序列SYNC，以帮助终端装置或用户设备(UE)在帧、频率和块上同步。

为了高效率地利用频谱，蜂窝部署的一个目的是使频率重用因子等于1，就象在其它CDMA系统中所做的一样。这意味着相邻小区使用相同的载频，并因此在UE上产生互相干扰的信号。BTS是帧同步的这一点是TD-SCDMA的一个特征，因此收到的SYNC信号部分受到来自相邻小区时间略微偏移了的SYNC干扰信号的破坏，这种情况给利用简单的现有技术相关算法获得的时序结果和频率估计带来了不利影响。更为复杂的是，所有信道都受到多径传播的影响。

目前，载频是采用相关技术利用单个BTS的SYNC估计出来的，在具有白噪声也就是没有干扰的非色散信道中，它接近于最优。但是，简单的相关在色散(也就是多径)信道中性能会下降，在强干扰下则会崩溃。

在Michele Morelli等等于2002年10月在《IEEE Transactions onWireless Communications》第一卷第4期的第554～557页发表的文章“Frequency Estimation for the Downlink of the UMTS-TDDComponent”中，提出了基于发射的SYNC信号，利用最小二乘(LS)信道估计(CE)解决多径问题的一种估计器。这种估计器根据从SYNC的不同部分估计出来的相应信道抽头之间的相位差，来计算频率估计。这些作者描述了他们用于3GPP(第三代合作伙伴计划)规范TS 25.223中高码片速率TDD选项的训练序列的算法，也就是说该算法不是用于TD-SCDMA的，并且估计只是基于来自单独一个BTS的训练信号。

块的开始一般是在所谓的匹配滤波器中，通过将检测到的SYNC的相位与规定的相位序列进行相关处理检测出来的，如果匹配滤波器输出很大，就表明块的开始。通常，这一相关窗具有固定大小，并且利用一个门限根据相关结果确定块的开始。

但是，因为TD-SCDMA是一种CDMA系统，高效率地利用频率要求最终将BTS部署成频率重用因子等于1。这意味着小区间存在很强的同信道干扰，为帧、频率和块同步提供的较短的SYNC训练序列不能充分地抑制这种干扰。现有技术中所有的频率估计器在小区间存在干扰时性能都显著下降，在频率重用因子等于1的蜂窝系统中不能可靠地同步。用于块同步的SYNC相位检测也受到干扰的破坏。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种同步装置和方法，即使存在很强的小区间同信道干扰，通过它们也能够实现鲁棒的同步。

这个目的是通过一种用于将接收机同步到通信系统的时序和载频上的同步装置和一种用于将接收机同步到通信系统的时序和载频上的同步方法实现的。

根据本发明的同步装置，用于将接收机同步到通信系统的时序和载频上，该装置包括：

a)检测模块，用于在所述接收机收到的信号中检测一组预定的可能同步模式，并且用于产生时序和结构信息，这些信息说明在所述收到的信号中出现了所述可能同步模式组中检测到的一些同步模式；

b)信道估计模块，用于从所述时序和结构信息导出不同接收信道的信道系数估计；以及

c)确定模块，用来基于所述导出的信道系数估计中预定的一些信道系数估计的比较，确定所述收到的信号的载频偏移。

根据本发明的将接收机同步到通信系统的时序和载频上的一种方法包括以下步骤：

a)在由所述接收机收到的信号中检测一组预定的可能同步模式；

b)产生时序和结构信息，说明在所述收到的信号中出现了所述预定组可能的同步模式中检测到的一些同步模式；

c)从所述时序和结构信息导出不同接收信道的信道系数估计；以及

d)基于所述导出信道系数估计中预定的一些的比较，确定所述收到的信号的载频偏移。

因此，通过检测不同接收信道可能的同步模式，并且产生时序与结构信息，能够将小区间干扰考虑在内，从而使提出的这一同步方案或者能够抑制干扰，或者能够从那些“产生干扰”的BTS实现另外的宏分集增益。这样就能够得到非常鲁棒的频率估计，对于工程师UE(engineer UE)来说它是一种基本的接收机组成部件，利用它能够实现高效率地利用频谱，频率重用因子等于1的蜂窝网络部署。

所提出的这个鲁棒的同步方案识别能够为初始同步提供有用信号成分的所有BTS。在小区边界上，也就是至少能够接收到功率电平相当的两个BTS信号的情形里，会导致信干比增大。这与一开头描述的现有技术同步方案形成对比，在那些方案中将目标BTS以外的BTS当作干扰噪声。所提出的这个频率估计算法的一个优点是在蜂窝情形里，将产生干扰的那些BTS作为具有已知结构要加以抑制的信号来进行处理，或者将它用于估计任务。这样就能够为频率估计实现宏分集增益，使得小区边界上的初始同步既容易又快。手机切换和获得可用网络之间的时间得以缩短。

但是即使是在单个小区的情况下，这种鲁棒的信道系数估计(CCE)也是有优势的，因为估计任务的维数(dimensionality)是按照提出的时序和结构信息的生成改变的。设置给多个实际期望的非零信道系数的参数的相应减少，导致参数估计中能够更好地降低噪声。这种维数自适应和估计出来的信道系数不必是连续的，并且不必来自同一个BTS到UE信道这样一个事实，与一开始描述的现有技术形成对比，在现有技术中，估计的是来自固定尺寸估计窗内同一个BTS到UE信道的连续信道抽头。

此外，所提出的这个时序和结构信息生成方法能够导致该估计问题的平均维数较低，它将三次幂运算转换为矩阵求逆运算，所以减小了平均计算量。

每种可能的同步模式都可以指定一种对应的信号源。因此能够检测到小区间干扰，并且为抑制或利用干扰信号分量而将小区间干扰考虑进去。

可以通过例如检测模块确定检测到的同步模式的序列号列表和相关的时间位置。可以将确定的列表传送给反映时序和结构信息的系统矩阵。特别是只能检测到这样的同步模式：它是以高于预定电平的电平收到的。另外，还可以用检测功能或模块来识别检测到的同步模式的回波(echo)出现。

此外，还可以利用时序和结构信息，从检测到的同步模式的预定部分，导出预定数量的信道系数估计。例如，从检测到的同步模式的第一一半和第二半可以分别得到两个信道系数估计。

可以在确定的预定信道系数估计的相关和确定的信道系数估计之间相位差的基础上，来确定频率偏移。可以选择在确定相位差之前，通过对收到的信号的预定数量的帧进行平均来得到相关结果。

在另一种模块或功能中，基于至少一个先前得出的信道系数估计，可以在收到的信号中检测到信道块的开始。例如，可以通过将至少一个先前的信道系数估计与一个相应的当前信道系数估计进行相关处理来实现。这个当前信道系数估计可以是从一个信道抽头估计得到的，例如，这个信道抽头估计获自收到的这个信号的一帧中第一个时隙(即TSO)中的中间训练序列(midamble)。可以从一个对应的检测到的同步模式的第一半获得至少一个先前的信道系数估计。

所提出的这种块同步功能可以利用在产生同步相位估计的频率估计期间得到的信道系数估计，但是也可以与所有其它适当的同步相位估计一起工作。与查找块开始的标准技术形成对比，这一块同步功能可以基于一个模4复相关累加器单元，为了提高可靠性，这种累加器单元实现了一种扩展相关窗。基于这些累加器，这一同步器采用了两级来实现块同步。首先，它找出4个无线帧相位(即4-帧节奏)中的最佳，因为块开始与作为4的倍数的帧数一致。于是，在属于最佳帧相位的条件下，最终的块开始检测以两个指定的SYNC相位序列作为基于门限的(thr2)假设检验的特征，它毫无疑问地能够降低虚警。

这种块同步器能够单独使用，或者它可以利用频率估计期间计算出来的信道系数估计，来获得鲁棒的SYNC相位调制估计。

在从属权利要求中给出更进一步的有利变型。

附图说明

下面参考附图，以优选实施例为基础来描述本发明。在这些附图中：

图1示出了具有多小区干扰的一种通信状况的原理图；

图2示出了优选实施例中一种同步装置的原理框图；

图3示出了在所述优选实施例中用于同步的TD-SCDMA无线帧结构中一部分的示意图；

图4示出了所述优选实施例中用于块开始检测的TD-SCDMA无线帧结构中另一部分的示意图；和

图5示出了所述优选实施例中块开始检测的原理框图；

具体实施方式

下面在用于频率内BTS帧同步蜂窝部署的CDMA系统，频率利用率高，频率重用因子为1，功率利用率高的UE接收机单元的基础上描述所述优选实施例。所提出的鲁棒的同步方案允许所述UE的同步单元处理频率利用率高，重用因子等于1的情况。特别是将要描述一种鲁棒的频率和块开始估计器，它能够提高并加速符合TD-SCDMA或TSM标准的蜂窝移动通信中初始小区的搜寻和UE的同步。这两个方案都要使用的这一训练序列将针对以下系统进行标准化：TD-SCDMA，例如，在3GPP规范TS 25.223“通用移动通信系统(UMTS)”扩展和调制(TDD)中定义的低码片率TDD选项；或者针对在“中国无线电信标准(CWTS)”规范TSM 05.02“3G蜂窝电信系统”中的TSM系统；移动TD-SCDMA系统(TSM)；无线电路径上的多路复用和多址。

UE必须能够识别SYNC序列号，它们很可能存在于收到的信号部分，并且也检测它们在时间上的位置。序列号检测和频率估计算法必须在(严重的)多径传播情形中工作。为了部署频率重用因子等于1的TSM BTS，UE应该能够对付来自采用相同载频的相邻小区或扇区的同信道SYNC码干扰。

图1示出了在一个UE和三个BTS之间的数据信道引起的多小区干扰的通信情况。这个UE试图与BTS 1同步，而BTS 2和BTS 3则是同信道或相邻信道干扰源，并且从BTS 1、2和3到UE的这三个有效信道都受到多径传播的影响，多径传播是由各种不同的障碍物，比如建筑物或山丘所引起的反射。因此，可以从协议层传送关于相邻小区的信息，并且这些信息可能有用于识别收到的信号中有用的BTS信号。

BTS的RF频率应该非常准确，最大相对误差为百万分之0.05，也就是说在2GHz的载频上是100Hz。对于最快120km/h的车辆速度来说，最大多普勒频移是有限的，大约是230Hz。因此，对于初始频率偏移估计(IFOE)，可以将来自不同同信道BTS的载频假设为大部分相同，这种估计通常将1kHz作为输出误差目标，随后是另一个更精细的频率偏移估计级。对于更高的多普勒频率，或者IFOE输出更严格的精度要求，还可以修改估计过程，仅仅集中在来自目标BTS的信号分量，而对其它分量只是进行简单的抑制处理。

下面，假设有B个BTS向UE贡献出具有足够功率，互不相同的SYNC信号分量。在一个具体的无线帧的下行链路导频时隙(DwPTS)期间，UE预期的来自BTS b的有效训练信号由s_b[k]给出，其中0＜k＜64M，其中k是离散样本下标，M是过采样因子。如果M＞1，这个序列应当包含发射滤波和接收滤波的影响，于是，为了适应滤波器瞬态效应向左右略微扩展时间间隔也是有利的。在这个训练间隔的范围之外发送的是0。

从BTS b收到的多径分量的数量用N_b表示，来自这个BTS的多径延迟经过排序以后的列表由K_b，1＜K_b，2＜...＜K_b，Nb给出。BTS B的有关信道系数由h_b|K_b，1|...h_b|K_b，Nb|给出。从这个BTS收到的总功率是

P_{b} = Σ_{n = 1}^{N_{b}} {| {[K}_{b, n}] |}^{2}

。不失一般性，可以假设P₁≥P_b，2≤b≤B，所以BTS 1是“想要的”BTS，而其它那些BTS中的每一个则是总功率较低，“产生干扰的”BTS。假定载频偏移为v，在离散时间k(采样间隔T_s＝T_c/M，T_c是码片间隔)收到的信号可以写为：

r [k] = \exp (j 2 πv T_{s} k) Σ_{b = 1}^{B} Σ_{n = 1}^{N_{b}} h_{b} [K_{b, n}] p_{b} s_{b} [k - K_{b, n}] + n [k] - - - (1)

其中复值p_b是基站b在所考虑的帧中施加的未知的SYNC相位调制(|p_b|＝1)。因为这些BTS是帧同步而不必是块同步的，因此来自不同BTS的SYNC相位调制可能是不同的。n[k]是加性噪声，它由相邻信道干扰和高斯噪声组成，而只要未加抑制的同信道干扰存在，就可以忽略这种相邻信道干扰，因为通常是同信道干扰为主。

图2示出具有所提出的频率估计功能的同步单元10的原理框图。

同步单元10包含检测功能，即单元20，向它提供收到的信号，由它识别所有那些SYNC序列，收到的时候那些SYNC序列具有足够大的功率电平，它们还具有相关的多径延迟，也就是那些特定SYNC序列的回波位置。可以通过例如与SYNC序列进行相关处理，并且有选择地对多帧进行平均来得到它。结果是用于提供关于SYNC序列号以及有关的时间位置，例如帧时序FT的信息的一个有限的对列表。为了压缩这组可能的SYNC序列号，可以有选择地充分利用来自协议层PL的任何可用信息，以限定这组可能的SYNC序列号。然后将这个列表转换为系统矩阵，它反映了收到的信号上所有可用的时序和结构信息。因此可以将这个程序称为“信号结构和时序估计”。

更进一步，将收到的信号提供给用于信道系数估计(CCE)的信道估计功能，或单元30，在TD-SCDMA的最佳模式中，它可能涉及利用从检测单元20中产生的系统矩阵获得的知识，分别根据SYNC序列的第一半和第二半计算两个CCE。也可以获得多于两个的CCE。除频率估计外，还可以将这些CCE用于小区选择和块开始检测，如同后面参考图5所作的有关描述一样。

与开头所述获得同一个BTS-UE信道的固定个数连续系数，也就是估计窗大小固定的估计，这样一个现有技术相反，本发明的这个信道估计单元30提供一种灵活得多的CCE，它根据不同的BTS-UE信道估计自适应数量的任意非连续信道系数。

将得到的CCE提供给频率确定或估计单元40，在那里通过对CCE之间的相位差计算估计出频率偏移FO，这一点可以通过例如将这些CCE进行相关处理，并计算相关结果的相位角来实现。取决于精度要求和UE速度，来自期望的BTS以外的其它BTS的信道系数或者可以被压缩，或者可以被用来获得频率估计的宏分集增益。此外，在相位角计算之前平均多帧的相关结果也是有益的。

图3示出了用于帧和频率同步的TD-SCDMA无线帧的帧结构的一部分的细节。无线帧的持续时间是5ms(6400码片)，它包括7个数据时隙(从TS0到TS7)，还有一个特殊部分用于帧和频率同步。在图3中示出了帧中第一个数据时隙TS0里第2部分数据(D2)和TS1里第1部分数据(D1)之间帧的结构和位置，这里的第2部分数据对应于在中间训练序列MA以后(图4所示)的码片，第1部分数据对应于中间训练序列MA以前的码片。在下行链路导频时隙DwPTS期间，BTS发射一组长为64码片的已知SYNC序列中的一个，它们具有例如通过查找最大相关的位置使帧同步可行的良好的相关特性。根据SYNC序列也能实现频率同步，例如，通过估计SYNC序列中码片到码片的相位旋转。相邻BTS应当使用不同的SYNC序列，以便使相互干扰最小。

每48个无线帧(240ms)有一个广播控制信道(BCCH)块，需要检测到这个事件，并且需要读取这个BCCH，以便在初始小区搜索期间得到重要的网络信息。查找BCCH的过程叫做块同步，为了这个目的，BTS用逐帧变化的一个相位值对整个SYNC序列进行相位调制。SYNC的相位基准是同一帧的上述TS0中的中间训练序列MA。通过观察都是从相同BTS收到的中间训练序列MA与随后的SYNC，在UE中得到一个相位估计。指定了不同的两组4个连续SYNC相位，它们分别表明所述BCCH块开始和没有开始。

图4进一步示出了TD-SCDMA无线帧在图3中左边部分的细节。TD-SCDMA无线帧的这一部分包括TS0的中间训练序列MA和SYNC，用于块开始检测这一操作所需要的SYNC相位检测。图3和图4示出了有足够的零码片，也就是在SYNC周围的保护间隔GP1，GP2和g，以适应UE收自不同BTS的SYNC序列因为不同的传播时间而存在的适度的相互时间偏移。234m的传播路径距离差相当于一个码片。

这里提出的基于频率估计的这个同步方案依赖于蜂窝BTS的帧同步操作，无论如何它都是两个标准中建议的操作模式，因此总的来说能够确保它的可行性。

下面的数学描述涉及有两个CCE的具体模式，所以收到的SYNC信号第一半和第二半中的样本为：

{\underset{&OverBar;}{r}}^{(i)} = \underset{=}{φ} {\underset{=}{A}}^{(i)} {\underset{&OverBar;}{h}}^{(i)} + {\underset{&OverBar;}{n}}^{(i)}, i = 1,2 - - - (2)

其中r ⁽¹⁾＝[r[K₁]…r[K₁+32M-1]]^T，r ⁽²⁾＝[r[K₁+32M]…r[K₁+64M-1]]^T，并且

K_{1} = \min_{1 \leq b \leq B} K_{b, 1}

是从所有BTS收到的最左边信道系数的时间下标。两个系统矩阵为：

{\underset{=}{A}}^{(i)} = [{\underset{&OverBar;}{s}}_{1}^{(i)} [K_{1,1} - K_{1}] \cdot \cdot \cdot {\underset{&OverBar;}{S}}_{1}^{(i)} [K_{{1, N}_{1}} - K_{1}] \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot {\underset{&OverBar;}{s}}_{B}^{(i)} [K_{B, 1} - K_{1}] \cdot \cdot \cdot {\underset{&OverBar;}{s}}_{B}^{(i)} [K_{B, N} - K_{1}]],

i＝1，2

并且是从已知的部分SYNC序列矢量按照列的方式构造的

和

{\underset{&OverBar;}{s}}_{b}^{(2)} [x] = {[s_{b} [32 M - x] . . . s_{b} [64 M - 1 - x]]}^{T}, (x &GreaterEqual; 0)

具有信道系数(和未知的SYNC相位调制)的这两个矢量为：

{\underset{&OverBar;}{h}}^{(1)} = \exp (j 2 πv 16 T_{c}) {[p_{1} h_{1} [K_{1,1}] . . . p_{1} h_{1} [K_{1, N 1}] . . . . . . . p_{B} h_{B} [K_{B, 1}] . . . p_{B} h_{B} [K_{B, N_{B}}]]}^{T}

和

h ⁽²⁾＝exp(j2πv326T_c)h ⁽¹⁾。

对角相位旋转矩阵：

\underset{=}{φ} = diag [\exp (j 2 πv (K_{1} - 16 M) T_{s}) . . . \exp (j 2 πv (K_{1} + 16 M - 1) T_{s})]

用来模拟由于频率偏移而增加的相位旋转，但是现在用恒等矩阵(identity matrix)近似表示，两个(最小二乘)LS CCE可按如下方式获得：

也可以换成由下式得到最小均方误差(MMSE)CCE：

是噪声协方差矩阵，但是在初始同步期间这个时刻，很难有噪声功率估计。另外，如果使用过采样，那么噪声将是有色的。通过充分重用迫零块线性均衡器(ZF-BLE)子程序，它一般出现在联合数据检测TD-SCDMA接收机中，能够在线完成信道系数估计。这些程序在IFOE期间是空闲的，所以可以将这些资源用于同步。可以选择IFOE中矩阵的大小，使得它们符合ZF-BLE完全重用。

通过矢量内积(也就是CCE的相关)的相位角获得利用所有信号分量用于估计的完整宏分集频率估计：

\hat{v} = \arg ({h_{&OverBar;}^{^}}^{(1) H} {h_{&OverBar;}^{^}}^{(2)}) / (2 π 32 T_{c}) - - - (5)

要指出，通过将第一个CCE的复共轭与第二个CCE相乘，SYNC序列的未知相位调制将会抵消。万一因为车辆速度高引起不同BTS传播路径的相互多普勒频移过大，也能够只利用属于同一个目标BTS的信道系数，从以下部分内积估计IFOE：

\hat{v} = \arg ({h_{&OverBar;}^{^}}^{(1) H} \underset{=}{B} {h_{&OverBar;}^{^}}^{(2)}) / (2 π 32 T_{c}) - - - (6)

矩阵是适当的对角屏蔽矩阵(diagonal masking matrix)，它的对角线元素只从{0，1}这一组数值中取值。利用这种屏蔽估计器，能够抑制来自其它BTS的干扰，但是根据那些信号贡献不能实现用于频率估计的任何宏分集增益。

在全部完成了频率偏移估计之后，从这一程序得到的接近无干扰的CCE，也能够用于可靠地检测最强的BTS(即，具有最大功率和P_b)，这一点可以用下面的表达式完成：

\hat{b} = \underset{1 \leq b \leq B}{\arg \max} Σ_{n = 1}^{N_{b}} Σ_{i = 1}^{2} {| {\hat{h}}_{b}^{(i)} [K_{b, n}] |}^{2} - - - (7)

另一种低复杂度的可能是：

\hat{b} = \underset{1 \leq b \leq B}{\arg \max} | {\hat{h}}_{b}^{(1)} [K_{b, n}] | - - - (8)

另外，还可以将得到的CCE用于检测SYNC序列的相位调制，用它标记TD-SCDMA中BCCH多帧或块结构的开始。

接下来，参考图5描述另一种可选块开始检测单元或者功能。

图5示出了块开始检测单元的一个原理框图，可以用硬件或者软件实现它。

为了检测SYNC相位，可以将从以前的频率估计得到的CCE用于将它们与作为SYNC的相位基准，获自TS0里中间训练序列的相应信道抽头估计进行相关运算。或者按照以下表达式确定软判决(SD)：

p_{b} [f] = Σ_{n = 1}^{N_{b}} {\hat{H}}_{b}^{*} [K_{b, n}] {\hat{h}}_{b}^{(1)} [K_{b, n}] - - - (9)

或者按照以下表达式确定软相位判决(SPD)：

p_{b} [f] = \exp (j \arg (Σ_{n = 1}^{N_{b}} {\hat{H}}_{b}^{*} [K_{b, n}] {\hat{h}}_{b}^{(1)} [K_{b, n}])), - - - (10)

其中

，k＝1，...，16，是获自TS0的中间训练序列，从BTS b到UE的信道路径的信道估计，

是从频率估计期间获得的SYNC序列的第一半得到的CCE。在存在信道估计误差和剩余频率偏移时，后一个SYNC相位检测器通常能够得到更好的结果。为了在快衰落信道中得到最好结果，将获自SYNC序列第一半的CCE用于两个信道估计之间的最小距离。

将所述或其它适当地的提取的SYNC相位值p[f]输入图5描述的块开始检测单元的相关单元50。在这里，s₁[f]，f＝0，...，3是所述SYNC相位序列，它表明在接下来的4个无线帧中找不到任何BCCH，而s₂[f]，f＝0，...，3则是所述SYNC相位序列，它标志着存在BCCH块。相关单元50包含匹配接收相位序列和两个假设的两个滤波器。将相关单元50的两个输出提供给对应的加法器功能，在那里将它们加到对应的模4复相关累加器60的输出上，该累加器在确定BCCH块将开始之前，首先从复位值零开始，实现一个扩展相关窗，从而可靠地得到作为基础的4帧节奏(最佳帧相位)。因为针对剩余频率误差的鲁棒性能，相应的度量块702，802确定了复相关的平方幅度。或者，如果频率同步是理想的，那么也能够利用实部。

在一个最佳帧相位检测单元80中，将第一个门限值thr1用于检查4帧节奏的判定是否完全可靠。另外，在块开始检测单元70中，将第二个门限值thr2用于区分块开始和非块开始假设。通过一个逻辑与门90，说明块开始的判决输出是建立在以下情况的基础之上的：与当前检测到4帧节奏一致，达到第一个门限值thr1，并且达到第二个门限值thr2。将这一判决输出sb用于控制复相关累加器60的切换单元。这个切换单元确定复相关累加器60的输入信号。块开始检测单元的子单元由收到的信号的帧时钟控制。

如同已经提到的一样，图5描述的框图可以用硬件实现，但也可以用软件实现，软件的每个子块对应控制信号处理等等的子程序。

这一块同步方案总是能够应用的，这是因为一旦有合适的SYNC相位估计可利用，那么对于这一工作原理不需要帧同步操作。在帧同步网络中通过利用所提出的频率估计期间计算出来的信道系数估计，产生相位估计以输入到块同步器，能够实现最好的性能。

需要指出的是，本申请不受上述具体实施例的限制，而是能够用于以表明接收信道与/或信号源的收到的同步模式为基础的任何同步单元或程序。特别是这里描述的同步方案的所有元素都能够由硬件电路实现，或者用控制信号处理设备的软件程序来实现，或者用两者的结合来实现。因此，这些优选实施例能够在后面的权利要求的范围中改变。

Claims

1.一种同步装置，用于将接收机同步到通信系统的时序和载频上，该装置(10)包括：

a)检测模块(20)，用于在所述接收机收到的信号中检测一组同步序列，每个同步序列由不同的基站发射并且对应于相应的接收信道，并且所述检测模块用于产生时序和结构信息，这些信息说明在所述收到的信号中出现了所述同步序列组中检测到的一些同步序列，其中产生时序和结构信息包括确定检测到的同步序列的序列号和有关时间位置的列表，以及将所述列表转换成反映所述时序和结构信息的系统矩阵；

b)信道估计模块(30)，用于从所述时序和结构信息导出不同接收信道的信道系数估计，其中所述信道估计模块从每个检测到的同步序列的相应预定部分导出每个接收信道的两个或更多个信道系数估计；以及

c)确定模块(40)，用来基于导出的每个接收信道的两个或更多个信道系数估计之间的相位差计算，确定所述收到的信号的载频偏移。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述检测模块(20)用于检测在高于预定电平的电平上收到的同步序列。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述检测模块(20)用于识别检测到的同步序列的回波的出现。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述信道估计模块(30)用于分别从所述检测到的同步序列中的第一半和第二半中导出两个信道系数估计。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述确定模块(40)用于确定每个接收信道的两个信道系数估计的相关，并且确定这些相关结果之间的相位差。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述确定模块(40)用于在确定所述相位差之前，针对所述收到的信号的预定数量的帧平均所述相关结果。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述装置还包括开始检测模块(50～90)，用于在由所述信道估计模块(30)导出的至少一个以前的信道系数估计的基础上，通过将所述至少一个以前的信道系数估计和一个对应的当前信道系数估计进行相关处理，来检测所述收到的信号中信道块的开始。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述当前信道系数估计是从一个信道抽头估计导出的，这一信道抽头估计是从所述收到的信号的一帧里第一个时隙的中间训练序列得到的。

9.如权利要求7所述的装置，其中所述至少一个以前的信道系数估计是从对应的检测到的同步序列的第一半得到的。

10.将接收机同步到通信系统的时序和载频上的一种方法，该方法包括以下步骤：

a)在由所述接收机收到的信号中检测一组同步序列，每个同步序列由不同的基站发射并且通过不同的接收信道接收；

b)产生时序和结构信息，说明在所述收到的信号中出现了所述同步序列组中检测到的一些同步序列，其中产生时序和结构信息包括确定检测到的同步序列的序列号和有关时间位置的列表，以及将所述列表转换成反映所述时序和结构信息的系统矩阵；

c)从所述时序和结构信息导出不同接收信道的信道系数估计，从每个检测到的同步序列的相应预定部分导出每个接收信道的两个或更多个信道系数估计；以及

d)基于导出的每个接收信道的两个或更多个信道系数估计之间的相位差计算，确定所述收到的信号的载频偏移。