CN1968049A - Td_scdma手机终端睡眠唤醒后的同步方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种TD－SCDMA手机与基站之间的同步方法，包括：接收基站发射的下行导引时隙数据；将接收到的下行导引时隙数据与本地数据进行匹配，得到下行导引时隙数据在信道内的峰值位置；计算该峰值位置与理想同步位置之间的差值；根据所得的差值确定手机终端与基站之间的同步定时差；根据上述定时差调整接收下一帧的开始位置，与基站达到同步。本发明还相应提供了一种TD－SCDMA手机与基站之间的同步装置，包括：接收单元、匹配单元、计算单元、校准单元和同步单元。本发明为商用高性能终端产品的睡眠控制提供了一个易实现，高可靠性的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域中终端与基站之间的同步技术，特别涉及TD-SCDMA手机终端在睡眠被唤醒后与基站之间的同步方法和装置。
背景技术
在TD-SCDMA移动通信系统中，手机终端需要通过降低终端功耗来提高整个终端的待机时间。手机终端在不进行接收消息和发送消息操作的空闲状态下，也就是我们常说的待机状态完成测量和监听任务。而在测量和监听之间会有很多空闲时间，为了达到省电的目的，在这些空闲时间内令处理器进入睡眠状态。
然而经过长时间的睡眠以后，终端和基站受通信链路环境变化(如相对运动和时钟的不稳定)的影响会失去联系和同步。而TD-SCDMA系统是一个标准的TDD(时分双工模式)系统，其数据的发送和接收是在同一子帧的不同时隙进行的。在为保证终端与基站之间准确无误地接收和发送数据，终端与基站在通信链路上保持同步是非常重要的，终端的定时和基站的定时不同步，直接会导致数据解析错误，因此需要手机终端在睡眠被唤醒后很快与基站恢复同步。
CDMA通信系统中终端的下行同步过程一般是利用下行信道的基本训练序列码，也就是Midamble码，利用基本训练序列计算信道冲激响应，然后根据该冲激响应计算同步跟踪调整量，用于调整同步定时来实现同步跟踪过程。对于CDMA2000系统，基本的训练序列位于F-PICH(前向导频序列)；对于WCDMA系统，基本的训练序列位于CPICH(公共导频信道)，而对于TD-SCDMA系统，基本的训练序列位于每个时隙的Midamble内。相对于CDMA2000和WCDMA系统中的基本训练序列，TD-SCDMA系统的midamble训练序列具有比较大的差异，TD-SCDMA系统的训练序列(midamble)是用来区分相同小区、相同时隙内的不同用户的。在同一小区的同一时隙内用户具有相同的基本midamble码序列，不同用户的midamble序列只是基本训练序列的时间移位，同一时隙不同的信道所使用的midamble都是由这个基本midamble码经由循环移位而产生的。因此根据midamble码训练序列所计算的信道冲激响应实际是由不同信道的信道冲激响应移位叠加而成，受midamble码的自身特点的限制，通过midamble码计算得到信道冲激响应实际上是包含了多个信道多个用户的信道冲激响应的，当不能对这些不同信道或不同用户的信道冲激响应进行严格区分时，该方法的同步性能会受到一定的影响。而手机终端在睡眠被唤醒时，由于其可能处于不同小区或处于比较恶劣的通信环境中，其信道或信道冲激响应通常难以很快被区分，因此单纯利用Midamble码对手机终端在唤醒后进行同步难以取得很好的效果。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的缺点，提供一种TD-SCDMA手机终端睡眠唤醒后与基站的同步的方法和同步装置，以使手机终端既能够保证睡眠质量，又能够在唤醒后快速与基站同步。
为达到上述目的，本发明提供了一种TD-SCDMA手机终端睡眠唤醒后的同步方法包括：
a.接收基站发射的下行导引时隙数据；
b.将所述下行导引时隙数据与本地数据进行匹配，得到下行导引时隙数据在信道内的峰值位置；
c.计算所述峰值位置与理想同步位置之间的差值；
d.根据所得的差值确定手机终端与基站之间的同步定时差；
e.根据所述同步定时差调整接收下一帧的开始位置，以达到与基站同步。
所述方法还包括判断下行导引时隙数据的峰值位置是否落在同步时隙范围内，若不在则继续执行步骤a；若在则执行步骤c。
所述方法还包括判断步骤d所述同步定时差是否满足理想同步位置的门限范围，若是则执行步骤e，否则，
继续接收下行导引时隙数据，并接收基站下行时隙Ts0数据；
解析Ts0数据的midamble码，得到精同步定时差。
所述下一帧的开始位置是终端本地时钟与所述同步定时差的和所确定的时刻。
所述本地数据为小区识别序列码。
所述理想同步位置为下行导引时隙中第32chips所处的位置。
所述同步时隙范围为-32至96chips。
所述理想同步位置的门限范围为-4chips至4chips。
所述方法还包括在进入下一轮睡眠之前判断是否与基站同步，若同步则进入睡眠状态，否则继续执行步骤a至e。
本发明还提供了一种TD-SCDMA手机与基站之间的同步装置，包括：
接收单元，用于接收下行导引时隙数据和Ts0数据；
匹配单元，用于将接收到的下行导引时隙数据与本地数据进行匹配，得到下行导引时隙数据在信道内的峰值位置；
计算单元，用于计算该峰值位置在信道中的出现时间与下行导引时隙理想出现时间之间的差值；
校准单元，用于根据所得的差值确定手机终端与基站之间的同步定时差；
同步单元，用于根据所述定时差调整接收下一帧的开始位置，与基站达到同步。
所述同步装置还包括解析单元和比较单元，所述解析单元通过解析来自接收单元的Ts0的midamble码而得到精同步定时差，并将该精同步定时差输入比较单元，比较单元判断所述精同步定时差是否在理想同步位置门限范围内，若是则根据所述同步定时差调整接收下一帧的开始位置，以达到与基站同步；否则继续解析Ts0的midamble码，直到与基站实现同步。
所述比较单元判断下行导引时隙数据的峰值位置是否在同步时隙范围内，若是则计算所述峰值位置与理想同步位置之间的差值，否则继续接收基站发射的下行导引时隙数据。
本发明技术方案在手机睡眠被唤醒后首先接收下行导引时隙DWPTS数据，再辅以接收TS0的midamble码，以达到精确同步，与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
(1)由于本发明采用Dwpts同步加Ts0的midamble的同步控制方式，使得手机睡眠唤醒后无论在何种环境下都能与基站之间快速同步。睡眠的手机终端在被唤醒时的通信环境是不可预测的，有的通信环境很良好，有的则处于高速移动或信号很差的环境中。当被唤醒的手机处于良好的通信环境时，通过在手机睡眠唤醒后的开始几帧，例如第一帧、第二帧接收下行导引时隙Dwpts数据(不接收其他时隙数据)，根据Dwpts的峰值位置，经计算该峰值位置在信道中的出现时间与下行导引时隙理想出现时间之间的差值得到手机终端与基站之间的定时差，将手机终端本地时钟与所述定时差相加得到手机终端接收下一帧的开始位置，这个过程使得手机很快与基站达到粗同步。由于通信环境良好，小区识别码在随后的第三帧或第四帧很快就能够被识别出来，再利用解析midamble码就能够迅速达到精确同步；
(2)当处于睡眠状态的手机在恶劣通信环境中被唤醒时，被唤醒后其信道或信道冲激响应通常难以很快被区分，小区识别码难以在最初的三到四帧被识别出来。故而首先在唤醒后开始的第一和第二帧进行粗同步，使得定时误差不会累积，然后在随后的帧(帧数视粗同步的效果而定)同时接收Dwpts和TS0时隙数据，通过解析该Ts0的midamble数据，可以在由接收Dwpts得到的定时差的基础上，获得更为精确的定时差。将该定时差与手机终端本地时钟相加，就能够得到更加精确的手机终端接收下一帧的开始位置，在有限的帧数内实现与基站的同步。
因此，由于采用了上述的本发明技术方案，处于睡眠状态下的手机终端无论在通信条件较好的环境下还是在恶劣的通信环境下被唤醒后都能够实现快速与基站同步，在进入下一轮睡眠之前先判断是否与基站同步，若同步则进入睡眠状态，否则继续进行同步，不会使定时误差会累积到新的睡眠过程，不会恶化下一轮唤醒后的定时准确性，减少了“越睡越差”的可能性。基本上避免了单一利用midamble码进行精同步调整所带来的固有问题，从而最大限度的提高了现有同步控制的性能。为商用高性能终端产品的睡眠唤醒后的同步控制提供了一个易实现，高可靠性的方案。
附图说明
图1为TD-SCDMA子帧结构示意图；
图2为本发明手机终端睡眠唤醒后的粗同步的执行图；
图3为本发明手机终端睡眠唤醒后的粗同步加精同步的执行图；
图4为本发明手机终端睡眠唤醒后的同步过程总流程图；
图5为本发明TD-SCDMA手机与基站之间同步装置的方框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明
为了更好地说明本发明，首先对TD-SCDMA的帧结构进行简要说明。TD-SCDMA标准在物理层拥有独特的帧结构，每帧有两个上、下行转换点，Ts0为下行时隙、Ts1为上行时隙，并有G、Dwpts、Uppts三个特殊的时隙。TD-SCDMA将每个无线帧分为两个5ms的子帧。每个子帧由7个主时隙(长度675μs)和3个特殊时隙：下行导引时隙(Dwpts)、下行导引时隙(Uppts)和保护时隙(G)构成。一子帧中的业务时隙总共为7个，除时隙Ts0必须用于下行、时隙Ts1必须用于上行方向外，其余时隙的方向可以变化。Dwpts和Uppts分别对应下行和上行同步时隙。GP为上下行间保护时间间隔。此外，TD-SCDMA移动通信系统利用midamble码来做脉冲检测。每个业务时隙的脉冲结构是由两个数据符号区和一个长度为144个码片的midamble及长度为16个码片的保护区组成。在TD-SCDMA系统中，在每个业务时隙中最多同时有16个不同的扩频用户单元。我们利用解析midamble训练序列来进行相关运算得到对移动信道的估测，然后对每个时隙中的所有信号进行联合检测。
下行导引时隙(Dwpts)由64比特正交码组成，Dwpts为96chip，就是32chipGP+64chip Sync_dl码组成的，Sync_dl就是下行同步码，其时系隙长度为96chips，它是无线基站(小区)的导引(Pilot)信号，也是下行同步的信号。而上行导引时隙(Uppts)由128比特正交码组成，它是用户终端(小区)的导引(Pilot)信号，主要用作随机接入。保护时隙(G)用于区分上下行时隙，使距离较远的终端能实现上行同步。发送下行同步码的信道也叫做下行同步信道(DwPCH)。注意到DwPTS时隙没有码分复用，也就是说该时隙仅有一个物理信道DwPCH，这一点同CDMA2000和WCDMA系统中的公共导频信道相类似，据此计算信道冲激响应可以避免其他信道或者其他用户信道冲激响应的干扰。因此可以利用Dwpts时隙的这个特点进行同步调整。
睡眠流程是这样的，在待机状态下终端的工作一般为小区信号质量测量、寻呼指示监听和系统信息更新，因此终端通常以寻呼指示周期为间隔进入睡眠状态，以达到省电的目的。当终端没有测量和监听任务，就会让处理器进入睡眠，当寻呼指示监听和系统信息更新时刻到来，终端会提前几帧醒来，进行几帧同步过程，以使和基站同步，提供准确的5ms定时。根据Dwpts时隙的特点，本发明在现有技术的基础上提供了利用粗同步加精同步的睡眠唤醒后的同步控制过程，该过程利用Dwpts码先进行同步引导，使下行同步时隙的峰值位置先落在一个预先设定的范围附近，例如0-32chips。然后利用midamble码进行精同步调整。在进入下一轮睡眠之前判断是否与基站同步，若同步则进入睡眠状态，否则继续进行同步，避免了越睡越差的后果。
图2为本发明手机终端睡眠唤醒后的粗同步的执行图。如图2所示，在进入睡眠状态前的第N-1帧和第N帧终端接收Ts0下行时隙数据，在第N+1帧后的SLEEP X帧时，当终端到达正常唤醒时刻，或者被异常唤醒后，在唤醒后的第1帧，2帧接收Dwpts数据(不接收其他时隙数据)，将接收到的Dwpts数据与本地数据进行匹配，得到匹配结果在信道内的峰值位置；此时理想峰值位置门限是已知的，其根据具体终端方案的不同会有所不同，在此为了便于说明假设为32chips，通过计算得到峰值位置与理想位置的差值，就得到了终端与基站的定时差，将此差值与本地时钟进行相加，得到新的下一帧的开始时间，也就是开始接收Ts0的时间位置，将下帧5ms帧的左边界调整到该时刻，达到与基站同步。
图3为本发明手机终端睡眠唤醒后的粗同步加精同步的执行图。在某些情况下(比如恶劣或高速移动的通信环境)唤醒后，终端的定时与基站的定时相差比较大，粗同步流程不能保证与基站的同步，后续的监听将会失败，如果终端又是空闲状态，进入新一轮的睡眠，则此次的定时误差会累积到新的睡眠过程，恶化下一轮唤醒后的定时准确性。如果不断累加误差，会产生越睡越差的后果，因此很有必要，在粗同步流程结束后，进行适当的判断，如果发现还未与基站建立良好的同步，推迟新轮的睡眠，进行保护策略的同步流程，直到接收的数据证明已符合同步标准(门限值或者收敛趋势)，才有可能进入新轮睡眠流程。
精同步不影响到终端对信号号质量测量、寻呼指示监听和系统信息更新，在进行接收Dwpts数据时，对于其他时隙数据的接收是透明，不进行干扰。如图3所示，图3与图2的区别在于唤醒后的第3帧以后。在接收到Dwpts数据后还是将接收到的Dwpts数据与本地数据进行匹配，得到匹配结果在信道内的峰值位置；判断Dwpts数据的峰值位置是否在-32chips至96chips之间，这个长度限制了有效同步范围。若不在这个范围内则继续接收下行导引时隙Dwpts数据，配置第4帧的Dwpts接收任务，再进行判断是否在这个范围内，若不在这个范围内继续接收Dwpts直到峰值位置落在上述-32chips至96chips这个范围内为止。若在这个范围内，则判断此峰值位置是否在理想峰值位置的门限窗内，即-4chips至4chips之间，若在这个门限窗内，则计算峰值位置与理想位置的差值，根据所述差值确定本地终端下一帧的开始位置Ts0，也就是将此差值与下一帧开始时刻进行相加，得到新的下一帧的开始时间，即开始接收Ts0的时间位置，达到基站同步。若不在这个门限窗内，此时除继续接收下行导引时隙Dwpts数据之外，还接收基站下行时隙Ts0数据并解析该Ts0的midamble数据，根据midamble产生定时的目的是为了得到更为精确的定时结果，因为Dwpts为chip级，而midamble为1/8chip级，即分辨率更高。从而得到更为精确的定时差，根据所述定时差，将此差值与本地终端下一帧的开始位置Ts0相加得到更加精确的本地终端下一帧的开始位置Ts0，也就是得到得到新的下一帧的开始时间，即开始接收Ts0的时间位置，将下帧5ms帧边界调整到该时刻，以达到与基站同步。
图4为本发明手机终端睡眠唤醒后的同步过程总流程图。如图4所示，处于睡眠状态的手机终端被唤醒(S101)；在开始的第一帧和第二帧接收基站发射的下行导引时隙数据Dwpts(S102)；将接收到的下行导引时隙数据与本地数据进行匹配，得到下行导引时隙数据在信道内的峰值位置(S103)；此时判断该峰值位置是否落在下行同步时隙范围内(S104)，以TD-SCDMA通信系统为例，通常为-32至96chips之间，若不在这个范围内，则继续执行步骤S102，若在这个范围内则计算该峰值在信道中出现的位置与下行导引时隙理想出现位置(32chips)之间的差值(S105)；根据该差值确定受机终端与基站之间的同步定时差(S106)。在恶劣的通信环境下，这个差值可能会比较大，这时需要确定精确的定时差。因此要接收基站下行时隙Ts0数据，并解析Ts0的midamble码，直到所得定时差满足在门限值-4chips至4chips之间。此时判断该定时差是否在门限值-4chips至4chips之间(S107)，若在则根据该定时差调整接收下一帧的开始位置，与基站达到同步(S110)；若不在则继续接收Dwpts和Ts0(S108)；并解析该Ts0的midamble码，得到1/8chip级的更为精确的定时差(S109)，执行步骤S110，根据该定时差调整接收下一帧的开始位置，与基站达到同步。
图5为本发明TD-SCDMA手机与基站之间同步装置的方框图。如图5所示，本发明的TD-SCDMA手机与基站之间的同步装置包括接收单元1，用于接收下行导引时隙数据和Ts0数据，并将这些数据输出到匹配单元2；匹配单元2，用于将所述下行导引时隙数据与本地数据进行匹配，得到下行导引时隙数据在信道内的峰值位置，并将该峰值位置输出至计算单元3；计算单元3用于计算该峰值位置在信道中的出现时间与下行导引时隙理想出现时间之间的差值；与计算单元相连的校准单元4，用于根据计算单元3所得的差值，确定手机终端与基站之间的同步定时差；同步单元5，根据校准单元4得到的同步定时差调整接收下一帧的开始位置，以达到与基站同步。为了获得更为精确的定时差，本发明的TD-SCDMA手机与基站之间的同步装置还包括解析单元和比较单元，解析单元通过解析来自接收单元的Ts0的midamble码而得到更为精确的同步定时差，并将该精同步定时差输入比较单元，比较单元将上述同步定时差与所述理想同步位置的门限进行比较，根据比较结果反复调整同步定时差，从而与基站达到精确的同步。睡眠终端在通信环境良好的情况下，比较单元还对下行导引时隙数据的峰值位置是否在同步时隙范围内进行判断，根据判断结果决定是否继续接收下行导引时隙数据。
本发明采用Dwpts同步加Ts0的midamble的同步合作来实现手机睡眠唤醒后与基站之间的同步。在良好的通信环境中唤醒后的同步控制Dwpts的同步帧数是确定的，比如两帧。而恶劣环境中Dwpts同步的帧数由具体环境来确定，恶劣通信环境中终端睡眠唤醒同步控制方案中延长了Dwpts同步过程，并使用Ts0的Midamble码进行更精确的同步。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
Claims (12)
1、一种TD-SCDMA手机与基站之间的同步方法，其特征在于包括：
a.接收基站发射的下行导引时隙数据；
b.将所述下行导引时隙数据与本地数据进行匹配，得到下行导引时隙数据在信道内的峰值位置；
c.计算所述峰值位置与理想同步位置之间的差值；
d.根据所得的差值确定手机终端与基站之间的同步定时差；
e.根据所述同步定时差调整接收下一帧的开始位置，以达到与基站同步。
2、如权利要求1所述的TD-SCDMA手机与基站之间的同步方法，其特征在于还包括：判断下行导引时隙数据的峰值位置是否落在同步时隙范围内，若不在则继续执行步骤a；若在则执行步骤c。
3、如权利要求1所述的TD-SCDMA手机与基站之间的同步方法，其特征在于还包括：
判断步骤d所述同步定时差是否满足理想同步位置的门限范围，若是则执行步骤e，否则，
继续接收下行导引时隙数据，并接收基站下行时隙Ts0数据；
解析Ts0数据的midamble码，得到精同步定时差，再执行步骤e。
4、如权利要求1所述的TD-SCDMA手机与基站之间的同步方法，其特征在于：所述下一帧的开始位置是终端本地时钟与所述同步定时差的和所确定的时刻。
5、如权利要求1所述的TD-SCDMA手机与基站之间的同步方法，其特征在于：所述本地数据为小区识别序列码。
6、如权利要求1所述的TD-SCDMA手机与基站之间的同步方法，其特征在于：所述理想同步位置为下行导引时隙中第32chips所处的位置。
7、如权利要求2所述的TD-SCDMA手机与基站之间的同步方法，其特征在于：所述同步时隙范围为-32至96chips。
8、如权利要求3所述的TD-SCDMA手机与基站之间的同步方法，其特征在于：所述理想同步位置的门限范围为-4chips至4chips。
9、如权利要求1或3所述的TD-SCDMA手机与基站之间的同步方法，其特征在于还包括：在进入下一轮睡眠之前判断是否与基站同步，若同步则进入睡眠状态，否则继续执行步骤a至e。
10、一种TD-SCDMA手机与基站之间的同步装置，包括：
接收单元，用于接收下行导引时隙数据和Ts0数据；
匹配单元，用于将接收到的下行导引时隙数据与本地数据进行匹配，得到下行导引时隙数据在信道内的峰值位置；
计算单元，用于计算该峰值位置在信道中的出现时间与下行导引时隙理想出现时间之间的差值；
校准单元，用于根据所得的差值确定手机终端与基站之间的同步定时差；
同步单元，用于根据所述定时差调整接收下一帧的开始位置，与基站达到同步。
11、如权利要求10所述的同步装置，其特征在于还包括解析单元和比较单元，所述解析单元通过解析来自接收单元的Ts0的midamble码而得到精同步定时差，并将该精同步定时差输入比较单元，比较单元判断所述精同步定时差是否在理想同步位置门限范围内，若是则根据所述同步定时差调整接收下一帧的开始位置，以达到与基站同步；否则继续解析Ts0的midamble码，直到与基站实现同步。
12、如权利要求11所述的同步装置，其特征在于：所述比较单元判断下行导引时隙数据的峰值位置是否在同步时隙范围内，若是则计算所述峰值位置与理想同步位置之间的差值，否则继续接收基站发射的下行导引时隙数据。
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