CN1863005B - Cdma通信系统中确定正常搜索窗位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CDMA通信系统中确定正常搜索窗位置的方法，当无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内时，首先判断当前链路的物理层是否已经同步；如果当前链路的物理层不同步，则认为当前的正常搜索窗位置不正确，将其调整到当前包含多径的无TP搜索窗的位置；否则，继续判断正常搜索窗的位置是否正确，并根据判断结果确定正常搜索窗的位置。采用本发明所述的方法，可以排除虚假多径的干扰，降低正常搜索窗的调整频率，提高将正常搜索窗调整到正确位置的概率。

Description

CDMA通信系统中确定正常搜索窗位置的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种CDMA通信系统中确定正常搜索窗位置的方法。

背景技术

移动通信系统中，接收机在接收信号时，首先需要检测并确定无线帧的达到时刻，然后才能正确解调出接收信号。无线帧的达到时刻的确定过程如下：

以基站的时钟作为整个通信小区下行无线帧的发送基准，终端在收到下行信号后，根据约定的定时关系发送上行信号，所述定时关系为基站与终端通过协议约定。这样基站接收终端信号时，只要确定发射机和接收机之间的距离引起的无线电波传输延时，就可以准确得到终端发送的上行无线帧的达到时刻。对于基站的无线信号往返的延时，最大的无线电波传输延时TP(transmission propagation)就是通信小区半径的两倍。

由于发射机发射的无线帧中包含接收机已知的导频信息，接收机可以根据已知的导频信息进行相关搜索，通过相关峰值出现的时刻确定无线帧的达到时刻。当基站不知道终端的上行信号在空中的传输延时时，在小区半径的两倍的延时内肯定可以搜索到上行无线帧的达到时刻，这样的搜索称为无TP搜索。由于无TP搜索是对整个小区进行搜索，耗时比较长，耗费资源比较多，所以一般只在终端和基站建立无线链路的初始阶段进行。

由于硬件资源的限制，我们设计的搜索单元搜索窗的宽度范围比较小，一般都小于小区半径。由于无线路径具有移动、跳变的特性，导致无线帧的达到时刻也会时刻发生变化，所以基站还需要在保持无线链路的过程中继续搜索无线帧的达到时刻，以便跟踪接收信号的多径达到时刻，用于信号解调。但此时无线帧的达到时刻的变化是由于终端的移动、位置变化引起的，只在小范围内变化，因此，当多径相位发生变化时，在搜索窗的宽度范围内也能搜索出多径信息，不至于丢失。当终端持续向一个方向移动时，可以通过搜索窗宽度范围的滑动，来保持跟踪终端信号。这样的搜索称为正常搜索，是在无线链路保持阶段需要进行的搜索。

因为硬件资源的限制，正常搜索和无TP搜索使用的搜索单元的搜索窗宽度都不可能是很大的。当进行无TP搜索时，通过搜索单元的窗宽依次在整个小区的0到最大时延的范围内进行搜索。

简而言之，确定无线帧的到达时刻的方法是：当基站不知道终端传输延时时，通过无TP搜索在整个小区范围内找到相关峰值的大概位置，可以粗略地确定无线帧的达到时刻，再通过正常搜索确定相关峰值的准确时间相位，从而得到无线帧的准确的达到时刻，用于指导解调.对于CDMA(码分多址)通信系统，因为码片长度很小，扰码的互相关性也很小，这样就可以区分相位差大于或等于1个码片不同无线路径的传来的信号.由于每个路径传来的无线信号的信息完全一样，只是到达的时间不一样，因此，可以先通过无TP搜索得到终端上行信号的大概延时，再通过正常搜索在搜索窗范围内搜索准确的多径时间相位，然后对各个路径来的信号进行解调与合并，即进行多径搜索、解调及合并，从而提高了系统的上行增益，这也是CDMA通信系统的突出优点.

因此，对于CDMA通信系统来说，需要确定的就不是简单的无线帧达到时刻，而是需要确定多径的时间相位。由于多径的位置就是时间相位，所以，只要搜索到了正确的多径，就可以得到准确的多径时间相位，这一步是在正常搜索中完成的。

在无TP搜索过程中，当无TP搜索找到多径后，该多径可能是一个或者是多个，将正常单元的搜索窗切换到能覆盖该多径延时的位置上，使正常搜索在该多径的前后的窗宽范围进行搜索。然而在实际的无线通信环境中，由于各用户之间的相互干扰，经常会使接收机收到假的相关峰值，导致无TP搜索到假的多径信息，正常搜索窗被调整到错误的位置上工作，导致无法搜索到正确的多径信息，从而无法得到准确的多径相位，无法进行正确解调。因此，在CDMA通信系统中进行无TP搜索和正常搜索时，如何确定正常搜索窗的位置，排除无TP搜索虚假多径的干扰，从而得到准确的多径时间相位，是我们所关注的问题。

目前，CDMA通信系统中确定正常搜索窗位置的方法如图1所示：

当终端和基站建立了无线链路后，基站接收机在整个小区内进行无TP搜索以及正常搜索；当无TP搜索到多径时，判断无TP搜索到的多径是否在正常搜索窗内；如果是，则认为正常搜索窗的位置正确，不需要调整；否则，认为正常搜索窗的位置不正确，将正常搜索窗的位置调整到能包含当前无TP搜索到的多径的位置。

不难看出，该技术方案存在以下缺点：

由于只要当前无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内，就要进行正常搜索窗的调整，因此，会导致虚假多径干扰正常搜索窗位置的调整，不但增加了正常搜索窗的调整频率，而且降低了将正常搜索窗调整到正确位置的概率，不利于得到准确的多径时间相位，从而无法正确解调。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种CDMA通信系统中确定正常搜索窗位置的方法，不但能够降低正常搜索窗的调整频率，而且大大提高了将正常搜索窗调整到正确位置的概率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种CDMA通信系统中确定正常搜索窗位置的方法，当无传输时延TP搜索到的多径不在正常搜索窗内时，判断当前链路的物理层是否已经同步，若当前链路的物理层不同步，则将正常搜索窗调整到当前包含多径的无TP搜索窗的位置，若当前链路的物理层同步，则将当前无TP搜索到的多径的SNR与历史的SNR进行比较，若当前无TP搜索到的多径的SNR不大于历史的SNR，则不调整正常搜索窗的位置；若当前无TP搜索到的多径的SNR大于历史的SNR，则记录连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR的次数，并判断是否超过预定的门限值，若连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR的次数没有超过预定的门限值，则不调整正常搜索窗的位置，若连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR的次数超过预定的门限值，则将正常搜索窗调整到当前包含多径的无TP搜索窗的位置。

上述方法在将正常搜索窗调整到当前包含多径的无TP搜索窗的位置后，计算当前无TP搜索到的多径的信噪比SNR，并将其保存作为历史的SNR.

所述历史的SNR为调整正常搜索窗位置时无TP搜索到的多径的SNR，若正常搜索窗的位置没有被调整过，则认为历史的SNR为零。

所述无TP搜索到的多径的数量不限于1个。

所述当前无TP搜索到的多径的SNR是根据搜索到的多径能量和所述当前无TP搜索窗内的噪声计算出的。

计算所述当前无TP搜索到的多径的SNR的具体公式为：

$\mathrm{SNR}=\left(\underset{i=0}{\overset{\mathrm{fingerNum}}{\mathrm{\Σ}}}(E_i-\mathrm{Noise})\right)/\mathrm{Noise}$

其中，fingerNum是当前无TP搜索到的多径个数；E_i是第i个多径的能量；Noise是当前无TP搜索窗内的噪声能量。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明能够提高无TP搜索抗干扰的能力，不但能够降低正常搜索窗的调整频率，而且能够提高将正常搜索窗调整到正确位置的概率，从而准确确定多径的时间相位，正确指导接收信号的解调。

附图说明

图1为现有技术所述方法的流程图；

图2为本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：由于在CDMA通信系统中进行无TP搜索和正常搜索过程中，在链路物理层同步的情况下，正常搜索窗位置有问题的可能性很小，因此，在现有技术的基础上，为了排除虚假多径的干扰，降低正常搜索窗的调整频率，提高将正常搜索窗调整到正确位置的概率，当无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内时：

首先判断当前链路的物理层是否已经同步，然后根据判断结果确定正常搜索窗的位置；

如果当前链路的物理层不同步，则认为当前的正常搜索窗位置不正确，将其调整到当前包含多径的无TP搜索窗的位置；

如果当前链路的物理层已经同步，则将当前无TP搜索到的多径的SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)与历史的SNR进行比较；

如果无TP搜索到的多径的SNR大于历史的SNR，则重新进行一次无TP搜索，并将此次无TP搜索到的多径的SNR与历史的SNR进行比较；

如果无TP搜索到的多径的SNR再次大于历史的SNR，则将正常搜索窗调整到第二次无TP搜索窗的位置；

否则，认为正常搜索窗的位置是正确的。

为对本发明有进一步的了解，下面将结合附图对本发明所述的方法进行详细的说明。

本发明所述方法的具体实现方式如图2所示，包括以下步骤：

步骤201：在整个小区内进行无TP搜索以及正常搜索。

当终端和基站建立了无线链路后，基站接收机在整个小区的0到最大时延的范围内依次进行无TP搜索，并确定正常搜索窗的位置。

步骤202：判断无TP搜索是否搜索到多径。

接收机在整个小区内进行无TP搜索后，判断无TP搜索是否找到了多径，如果找到了多径，则执行步骤203；否则，执行步骤204。

步骤203：判断无TP搜索到的多径是否在正常搜索窗内。

当无TP搜索到多径时，则判断无TP搜索到的多径是否在正常搜索窗内；如果是，则认为正常搜索窗的位置正确，不调整正常搜索窗的位置，并执行步骤204；否则，执行步骤205，进一步采取措施判断正常搜索窗的位置是否正确。

其中，所述无TP搜索到的多径可能是一个或者是多个。

步骤204：判断允许进行无TP搜索的时间是否到了。

接收机在整个小区内进行无TP搜索前，根据实际情况，首先需要对允许进行无TP搜索的时间进行设置，一般为5秒钟左右。如果设置的允许进行无TP搜索的时间到了，则接收机结束无TP搜索；否则，执行步骤201，接收机在整个小区内重新进行无TP搜索。

步骤205：判断当前链路物理层是否已经同步。

为了降低正常搜索窗的调整频率，提高将正常搜索窗调整到正确位置的概率，当无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内时，判断当前链路物理层是否已经同步；

如果当前链路物理层已经同步，则执行步骤208；否则，认为正常搜索窗的位置不正确，执行步骤206。

判断当前链路物理层是否已经同步，按照3GPP协议中有关规定执行。

步骤206：按当前无TP搜索结果调整正常搜索窗的位置。

当无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内，并且当前链路物理层不同步时，则认为正常搜索窗的位置不正确，将其调整到当前包含多径的无TP搜索窗的位置，并执行步骤207。

步骤207：计算当前无TP搜索到的多径的SNR并保存作为历史的SNR。

根据搜索到的多径能量和搜索窗内的噪声，按照下面公式计算当前无TP搜索到的多径的SNR：

$\mathrm{SNR}=\left(\underset{i=0}{\overset{\mathrm{fingerNum}}{\mathrm{\Σ}}}(E_i-\mathrm{Noise})\right)/\mathrm{Noise}$

其中，finger Num是当前无TP搜索窗内搜索到的多径个数；

E_i是第i个多径的能量；

Noise是当前无TP搜索窗内的噪声能量。

根据上述公式计算出当前无TP搜索到的多径的SNR后，将其保存作为历史的SNR。将SNR保存后，执行步骤204，判断允许进行无TP搜索的时间是否到了，如果时间到了，则结束无TP搜索；否则，重新进行无TP搜索。

步骤208：判断当前无TP搜索到的多径的SNR与历史的SNR的大小。

如果当前链路物理层已经同步，则首先按照步骤207所述的方法计算当前无TP搜索到的多径的SNR，并将该SNR与历史的SNR进行比较；

如果当前无TP搜索到的多径的SNR大于历史的SNR，则执行步骤209；否则，认为正常搜索窗的位置正确，不需要调整，并执行步骤204.

在执行步骤206、207之前，正常搜索窗没有被调整过，则认为历史的SNR为零。

步骤209：记录连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR的次数。

当无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR时，记录连续出现这种情形的次数，并执行步骤210。

步骤210：判断连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR的次数是否超过预定的门限值。

如果连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR的次数超过预定的门限值，则认为正常搜索窗的位置不正确，执行步骤206和步骤207，将正常搜索窗的位置调整到当前包括含多径的无TP搜索窗的位置并计算当前多径的SNR并保存作为历史的SNR；

否则，认为正常搜索窗的位置正确，不需要调整，并执行步骤204，判断允许进行无TP搜索的时间是否到了。

在实际应用中，当当前链路物理层已经同步时，正常搜索窗位置不正确的可能性很小，此时，造成无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内的原因，主要是无线环境存在大功率信号的干扰，或者其他用户设备的发射功率过大带来的干扰。因此，当连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内并且该多径的SNR比历史的SNR大的次数超过预定的门限值时，才认为正常搜索的位置不正确，需要调整。

通常情况下，所述预定的门限值的范围为2至4，而且当门限值为2时，本发明所述的技术方案的效果最佳。

因此，采用上述方法，不但可以减少正常搜索窗的调整频率，更利于链路物理层同步；而且可以提高无TP搜索抗强干扰的能力，提高将正常搜索窗调整到正确位置的概率。在现有的WCDMA移动通信系统中，在多种无线环境下进行测试，测试结果表明正常搜索窗位置的正确率大大提高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种CDMA通信系统中确定正常搜索窗位置的方法，其特征在于：当无传输时延TP搜索到的多径不在正常搜索窗内时，判断当前链路的物理层是否已经同步，若当前链路的物理层不同步，则将正常搜索窗调整到当前包含多径的无TP搜索窗的位置；

若当前链路的物理层同步，则将当前无TP搜索到的多径的SNR与历史的SNR进行比较，若当前无TP搜索到的多径的SNR不大于历史的SNR，则不调整正常搜索窗的位置；若当前无TP搜索到的多径的SNR大于历史的SNR，则记录连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR的次数，并判断是否超过预定的门限值，若连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR的次数没有超过预定的门限值，则不调整正常搜索窗的位置，若连续出现无TP搜索到的多径不在正常搜索窗内且该多径的SNR大于历史的SNR的次数超过预定的门限值，则将正常搜索窗调整到当前包含多径的无TP搜索窗的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在将正常搜索窗调整到当前包含多径的无TP搜索窗的位置后计算当前无TP搜索到的多径的信噪比SNR，并将其保存作为历史的SNR。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述历史的SNR为调整正常搜索窗位置时无TP搜索到的多径的SNR，若正常搜索窗的位置没有被调整过，则认为历史的SNR为零。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：所述无TP搜索到的多径的数量不限于1个。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：所述当前无TP搜索到的多径的SNR是根据搜索到的多径能量和所述当前无TP搜索窗内的噪声计算出的。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，计算所述当前无TP搜索到的多径的SNR的具体公式为：

$\mathrm{SNR}=\left(\underset{i=0}{\overset{\mathrm{fingerNum}}{\mathrm{\Σ}}}(E_i-\mathrm{Noise})\right)/\mathrm{Noise}$

其中，fingerNum是当前无TP搜索到的多径个数；E_i是第i个多径的能量；Noise是当前无TP搜索窗内的噪声能量。