CN2824438Y - 帧同步码检测装置 - Google Patents

Abstract

一种帧同步码检测装置，包括：一参考信号发生器、一相关器、一功率计算器、一信道轮廓窗检测器、一全局控制器、一窗内最值检测器、一有效径分量选择器以及一同步径判决器。其中，该信道轮廓窗检测器包括一加法器、一减法器、一比较器、复用器以及一最大值寄存器，该窗内最值检测器包括多个级联的两最值计算单元，每个两最值计算单元包括一比较器、一大值寄存器、一次大值寄存器以及复用器。该帧同步码检测装置可以快速检测出帧同步码位置。

Description

帧同步码检测装置

技术领域

本实用新型属于无线通信系统领域中的同步检测装置，涉及一种在TD-SCDMA系统终端中利用信道轮廓窗检测下行同步码的帧同步码检测装置。

背景技术

在无线通信系统中，接收机必须与发射机所发送的数据流的帧保持同步才能够进行下一步的数据传输。如何能够快速有效的确定出帧的起始位置并获得帧同步是移动通信领域直接关系到通信速度和质量的关键部分。

通常情况下，比较简单且公认的帧同步方法是采用同步码字法，通过发射机中的特殊处理过程将帧同步码(SYNC码)插在一帧中的特定位置(一般是一帧的开始)作为帧结构的一部分进行传输，接收机在数据流中连续搜索同步码字，可以用相关器(或匹配滤波器)检测相关值的峰值来完成(通常选取最大的峰值)，相关值的峰值所对应的位置就是检测到的同步码字的位置，一旦检测到这个同步码字就确定了帧的起始位置，从而获得帧同步。

但是，在实际通信系统中，信号从发射端经过不同的反射路径到达接收端，形成多径信号。多径信号的不同传播路径会造成不同的传播时延，即多径效应。

如图1给出了一个多径信道的功率-时延图，其中，横坐标表示时间(码片)，纵坐标表示多径信道的功率，虚线框表示信道轮廓窗。从图1可以看出，多径信号中包含了三个显著不同的路径，以下称为有效径分量。由此可见，实际系统中的相关峰的峰值并不唯一，甚至可能存在几个相差很小的峰值，所以用检测相关功率值的峰值来完成同步的方法可能会造成许多有用信息的损失。例如，在图1中有效径分量2(主径，即最高峰值)对应的位置就是采用同步同步码字法检测相关峰峰值的同步位置，它将造成有效径分量1的信息的遗漏。

因此，为了解决有效径分量的漏检，TD-SCDMA终端系统采用的同步算法是信道轮廓窗检测算法。例如，在公开的中国专利申请CN1529525A中记载了一种信道轮廓窗确定帧同步的检测装置及方法。该专利申请中揭示了：为了减少下行同步码搜索的复杂度，一般首先利用功率“特征窗”形状来搜索帧同步码的大致位置窗，粗略确定包含下行导频时隙(DwPTS)的接收数据段，一般为128码片长的数据段；然后，采用信道轮廓窗检测方法来精确确定同步码位置。

但是，由于TD-SCDMA系统中有32组同步码字，采用信道轮廓窗检测方法后，在最恶劣情况下除了要进行传统的32次128点的接收帧同步码和64点的本地参考帧同步码复数相关运算外，还要再搜索32次信道轮廓窗和32次K个峰值，运算量加大，时间加长。若采用一般的做法，即求完功率再搜索信道轮廓窗，然后在窗内搜索K遍，每遍求一个最大值，下一遍在剩余数中求最大值，这样的话需增加32*(64+K*W)个时钟周期，非常影响下行同步的速度。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种缩短运行时间、节省资源的帧同步码检测装置，其能够在每次相关运算做完的同时得到信道轮廓窗位置，并且在进行多峰值搜索时，只需在输入的数据中搜索一遍即可得到结果。

本实用新型的帧同步码检测装置，包括相关器、参考信号发生器、功率计算器、功率存储器、信道轮廓窗检测器、全局控制器、窗内最值检测器、有效径分量选择器以及同步径判决器。

其中，相关器与参考信号发生器、功率计算器相连接，在接收到参考信号发生器获得的本地参考帧同步码后，将自己接收的帧同步码数据段的数据与本地参考帧同步码进行相关，将相关结果输出到功率计算器；

功率计算器分别与相关器、功率存储器、信道轮廓窗检测器以及有效径分量选择器相连接，将相关器的相关结果进行功率运算获得相应的相关功率值，然后将相关功率值分别输出到功率存储器、信道轮廓窗检测器以及有效径分量选择器；

功率存储器分别与功率计算器、信道轮廓窗检测器、全局控制器以及窗内最值检测器相连接，存储功率计算器输入的相关功率值，并在全局控制器输入的读写控制信号的控制下将相关功率值从相应的存储位置读取出来输入分别到信道轮廓窗检测器和窗内最值检测器；

信道轮廓窗检测器分别与功率计算器、功率存储器以及全局控制器相连接，采用滑动轮廓窗对功率计算器输入的相关功率值进行检测，并将相关功率最大的滑动功率窗对应的窗位置输出给全局控制器；

全局控制器分别与功率存储器以及信道轮廓窗检测器相连接，在接收到信道轮廓窗检测器输入的窗位置后，将读写控制信号提供给功率存储器，功率存储器根据该信号将其中存储的功率值及其对应位置输出；

窗内最值检测器分别与功率存储器以及有效径分量选择器相连接，根据从功率存储器中获得的功率值及其位置，将获得的峰值及其峰值所在位置输出到有效径分量选择器；

有效径分量选择器分别与功率计算器、窗内最值检测器以及同步判决器相连接，根据窗内最值检测器输入的结果和功率计算器输入的结果获得有效径分量，将有效径及其位置输入到同步判决器；

同步径判决器与有效径分量选择器相连接，根据有效径分量选择器输入的有效径及其相应位置找到同步位置。

该信道轮廓窗检测器包括加法器、减法器、第一比较器、第一和第二复用器、以及最大值寄存器，其中，

加法器与减法器级联反馈，将当前接收的功率与之前接收的功率和叠加后的总功率输出到减法器；

第一复用器分别与功率存储器、全局控制器以及减法器相连接，在全局控制器输入的控制信号控制下，将功率存储器输入的功率输入到减法器；

减法器分别与第一和第二复用器、加法器以及第一比较器相连接，将加法器输入的功率减去第一复用器输入的功率，获得当前的轮廓窗功率，并将当前轮廓窗功率分别输出到加法器、第二复用器、以及第一比较器；

第一比较器分别与减法器、第二复用器、以及最大值寄存器相连接，将减法器输入的当前轮廓窗功率与最大值寄存器反馈的上一次的轮廓窗功率进行比较，将比较结果输出到第二复用器；

第二复用器分别与减法器、全局控制器、以及大值寄存器相连接，在全局控制器的控制信号的控制下，利用比较器输出的比较结果将来自减法器的功率和来自最大值寄存器的功率中的大轮廓窗功率值和对应位置存储到最大值寄存器中；

最大值寄存器分别与第一比较器、第二复用器以及全局控制器相连接，将当前存储的轮廓窗功率反馈给第一比较器，将当前存储的轮廓窗功率对应的位置反馈给第二复用器，并将最大窗功率对应的位置输出到全局控制器。

窗内最值检测器具有多个级联的两最值计算单元，每个两最值计算单元包括第二比较器、大值寄存器、次大值寄存器、以及第三和第四复用器，在每个两最值计算单元中，

第二比较器分别与第三和第四复用器、以及大值寄存器相连接，将当前输入的最大窗内功率与大值寄存器反馈的上一次的最大窗内功率进行比较，将二者中的大值通过第三复用器输出到大值寄存器，二者中的小值通过第四复用器输入到次大值寄存器；

第三复用器分别第二比较器、大值寄存器相连接，根据第二比较器输出的比较结果，将来自大值寄存器的数据和来自功率寄存器的数据中的大功率值和对应位置输出到大值寄存器中；

第四复用器分别与第二比较器、次大值寄存器相连接，根据第二比较器输出的比较结果，将来自大值寄存器的数据和来自功率寄存器的数据中的小功率值和对应位置输出到次大值寄存器作为下一两最值计算单元的输入，

其中，对于第一个两最值计算单元，第三和第四复用器、第二比较器连接到功率寄存器，第三和第四复用器以及第二比较器均接收来自功率寄存器的当前输入功率及其位置。

其有益效果为，由于采用了加减级联反馈结构的滑动窗来求信道轮廓窗，使得搜索信道轮廓窗可以和功率计算器同步运算，可以减少搜寻信道轮廓窗的时间；由于采用了多个级联的两最值计算单元来同时获取多个最大值，可以仅对信道轮廓窗中的功率进行一遍搜索，即可得到多个最大值。因此，本实用新型的帧同步码检测装置可以快速检测出帧同步码位置。

附图说明

为进一步理解本实用新型，请参考以下描述的附图：

图1所示为多径信道的功率-时延图。

图2所示为实施例中的TD-SCDMA帧结构图。

图3所示为实施例中的DwPTS的结构图。

图4为本实用新型帧同步码检测装置的结构图。

图5为信道轮廓窗检测器的结构图。

图6为窗内最值检测模块的结构图。

具体实施方式

下面以在时分同步码分多址(TD-SCDMA)终端设备(UE)中的应用为例，详细说明本实用新型的帧同步码检测装置。

如图2所示，TD-SCDMA以10ms为一个帧的时间单位。TD-SCDMA由于使用智能天线技术，需要随时(每5ms)掌握用户终端的位置，因此TD-SCDMA进一步将每一个帧分为了两个5ms的子帧，从而缩短了每一次上下行周期的时间，能在尽量短的时间内完成对用户的定位。每一个TD-SCDMA的子帧分为7个普通时隙(TS0～TS6)和三个特殊时隙：一个下行导频时隙(DwPTS)、一个上行导频时隙(UpPTS)和一个保护周期(GP)。这三个特殊时隙在图2上分别从左到右的设置在TS0和TS1之间，最左边是DwPTS(96码片)，中间是GP(96码片)，右边是UpPTS(160码片)。每一个5ms的子帧共由6400个码片(chips)组成。在TD-SCDMA中，每个子帧中的DwPTS是为下行导频和同步而设计的。

如图3所示为DwPTS的结构图，DwPTS由长为64个码片的下行同步码和32个码片的保护周期(GP)组成，其中下行同步码是一组伪随机码，分配给不同的小区，用于小区的搜索和下行的同步。

当UE开机时，首先要确定UE所在的小区位置，接收的数据要通过DwPTS位置粗测器搜索DwPTS的大致位置来实现，其基本的原理是DwPTS位置粗测器利用下行链路的DwPTS的功率“特征窗”形状来搜索帧同步码的大致位置。

在TD-CDMA的帧结构中，帧同步码段为64个码片长度，左边有32个码片的GP，右边有96个码片的GP。由于接收到的GP的功率很小，而帧同步码段以全功率发射，故从时间分布上分析，帧同步码的功率与两边GP相比，帧同步码段是“峰”值。当用两边64个码片的功率和(每边各32个码片)除以帧同步码段功率和时，得到的值应当很小。当用功率特征窗的方法遍历整个接收数据时，比值最小的位置即是DwPTS的位置，由此DwPTS位置粗测器可以判断出帧同步码的大致位置。

通过DwPTS位置粗测器的输出结果可以知道DwPTS的大致的位置，再通过延时控制器根据已经粗略测量出的位置信息来控制数据抽取器对相应位置的数据进行抽取。数据抽取器根据延时控制器的输出结果而抽取出相应位置一定数量码片的数据，由于抽取的一定数量码片的数据是数据抽取器根据DwPTS位置粗测器和延时控制器的输出结果而进行抽取的，抽取时要求抽取的范围一定包含UE所在蜂窝系统小区半径、天线配置等预置范围内，所以所抽取的数据肯定包括64个码片的帧同步码段。

这种利用特征窗所确定DwPTS的位置仍然只是一大致的位置，还不能精确的确定帧同步码及其位置。在公开的中国专利申请CN1529525A中记载了以上利用功率“特征窗”形状来搜索帧同步码的大致位置窗，从而粗略确定包含DwPTS的接收数据段的方法以及装置。

以下讲结合图4-图6详细说明本实用新型采用信道轮廓窗确定帧同步码及其位置的装置及过程。

图4为本实用新型帧同步码检测装置的结构图。该帧同步码检测装置10包括：一相关器11、一参考信号发生器12、一功率计算器13、一功率存储器14、一信道轮廓窗检测器15、一全局控制器16、一窗内最值检测器17、一有效径分量选择器18以及一同步径判决器19。

其中，相关器11与参考信号发生器12、功率计算器13相连接，在接收到参考信号发生器12获得的本地参考SYNC码后，将自己接收的SYNC数据段的数据与本地参考SYNC码进行相关，将相关结果输出到功率计算器13。

功率计算器13分别与相关器11、功率存储器14、信道轮廓窗检测器15以及有效径分量选择器18相连接，将相关器11的相关结果进行功率运算获得相应的相关功率值，然后将相关功率值分别输出到功率存储器14、信道轮廓窗检测器15以及有效径分量选择器18。

功率存储器14分别与功率计算器13、信道轮廓窗检测器15、全局控制器16以及窗内最值检测器17相连接，用于存储功率计算器13输入的相关功率值，并在全局控制器16输入的读写控制信号的控制下将相关功率值从相应的存储位置读取出来输入分别到信道轮廓窗检测器15和窗内最值检测器17。

信道轮廓窗检测器15分别与功率计算器13、功率存储器14以及全局控制器16相连接，采用滑动轮廓窗对功率计算器13输入的相关功率值进行检测，并将相关功率最大的滑动功率窗所对应的窗位置输出给全局控制器16。

全局控制器16分别与功率存储器14以及信道轮廓窗检测器15相连接，在接收到信道轮廓窗检测器输入的窗位置后，将读写控制信号提供给功率存储器14，功率存储器14根据该信号将其中存储的功率值及其对应位置输出。另外，全局控制器16还对整个装置的运作进行控制(见后文的详细描述)。

窗内最值检测器17分别与功率存储器14以及有效径分量选择器18相连接，根据从功率存储器14中获得的功率值及其位置，将获得的峰值及其峰值所在位置输出到有效径分量选择器18。

有效径分量选择器18分别与功率计算器13、窗内最值检测器17以及同步判决器19相连接，根据窗内最值检测器17输入的结果和功率计算器13输入的结果获得有效径分量，将有效径及其位置输入到同步判决器19。

同步径判决器19与有效径分量选择器18相连接，根据有效径分量选择器18筛选后的有效径及其相应位置找到位置最靠前的有效径，该有效径的位置为第一个有效径的位置，也就是同步位置。

具体过程如下：

首先，由上述数据抽取器抽取的、包括有帧同步码段的数据输入相关器11中，同时参考信号发生器12的输出数据也输入相关器11中，参考信号发生器12由接收机根据需要搜索的帧同步码的序号来产生相应的帧同步码。相关器11将参考信号发生器12输入的数据与接收自数据抽取器的包括有帧同步码段的数据进行相关运算，其输出该数据的复数相关结果到功率计算器13，其中所述的相关器11也可以用匹配滤波器来替代。

功率计算器13将该相关结果求模平方(或模)运算得到相关功率值，此值的大小可以反应出各个径的强度的强弱。此时获得的相关功率值结果的长度与数据抽取器抽取的包含有帧同步码段的数据长度以及相关器11的相关算法有关，为了方便描述，可以将该长度设为N，并表示其中包括有N个相关功率值及其对应位置。

由功率计算器13输出的长度为N的功率计算结果已经不再是一复数值，其分别输入到功率存储器14和信道轮廓窗检测器15中。

在信道轮廓检测器15中，采用长度为W的滑动窗(该W值等于信道轮廓窗的窗长)对长度为N的功率计算结果进行检测，其检测方式是采用滑动功率窗方式。所谓滑动功率窗方式是指：利用长度为W的滑动窗，按照一定的移动步长(在这里假设该步长为1个码片)在长度为N的功率计算结果中滑动的方式。滑动功率窗的相关功率是指依照滑动功率窗方式所获得的每一个滑动功率窗内的W个相关功率的和。这样，可以得到多个滑动功率窗的相关功率。然后，根据得到滑动功率窗的相关功率，从中筛选出相关功率最大的滑动功率窗，即所要获得的信道轮廓窗(即包含所有能量的窗口)。信道轮廓窗检测器15在获得相关功率最大的滑动功率窗后，将该滑动功率窗对应的窗位置输出给全局控制器16。

全局控制器16将读写控制信号提供给功率存储器14，功率存储器14根据该信号将其中存储的功率值及其对应位置输出。同时，该全局控制器16还可以提供控制信号，控制整个帧同步码检测装置10的操作，为了简略描述，图示中只部分表示出其对帧同步码检测装置10的各个元件的控制，其具体的控制可以从相应的说明中很容易得知。

窗内最值检测器17从功率存储器14中依次获得该相关功率最大的滑动功率窗内所对应的W个功率值及其位置，并进行峰值比较和选择存储，将获得的K个峰值及其K个峰值所在位置输出到有效径分量选择器18。

有效径分量选择器18根据窗内最值检测器17输入的结果和功率计算器13输入的结果对窗内的找到的K个最大的功率值进行筛选，选择出有效的径分量。

同步径判决器19根据有效径分量选择器18筛选后的有效径及其相应位置找到位置最靠前的有效径，该有效径为第一个有效径的位置，也就是同步位置。

图5为信道轮廓窗检测器的结构示意图。在图5中，信道轮廓窗检测器15包括一加法器151、一减法器152、一比较器153、复用器155、156，以及一最大值寄存器154。

其中，加法器151与减法器152级联反馈，接收当前功率(假设为第n个)，并与之前接收的功率和进行叠加，并将叠加后的功率和输出到减法器152。

复用器155分别与功率存储器14、全局控制器16以及减法器152相连接，在全局控制器16输入的控制信号控制下，将功率存储器14输入的功率输入到减法器152。

减法器152分别与复用器155、156，加法器151以及比较器153相连接，将加法器151输入的功率减去复用器155输入的功率，获得当前的轮廓窗功率，并将当前轮廓窗功率分别输出到加法器151、复用器156、以及比较器153。

比较器153分别与减法器152、复用器156、以及大值寄存器154相连接，将减法器152输入的当前轮廓窗功率与最大值寄存器154反馈的上一次的轮廓窗功率进行比较，将比较结果输出到复用器156。

复用器156分别与减法器152、全局控制器16、以及最大值寄存器154相连接，在全局控制器16的控制信号的控制下，利用比较器153输出的比较结果，将来自减法器152的功率和来自最大值寄存器154的功率中的大轮廓窗功率值和对应位置存储到最大值寄存器154中。

最大值寄存器154分别与比较器153、复用器156以及全局控制器16相连接，将当前存储的轮廓窗功率反馈给比较器153，将当前存储的轮廓窗功率对应的位置反馈给复用器156，并将最大窗功率对应的位置输出到全局控制器16。

具体如下：

该加法器151和减法器152级联反馈组成W长的滑动窗进行求和运算，其计算公式如下：

Winpow(i-W+1)＝Power(i-W+1)+Power(i-W+2)+…+Power(i-1)+Power(i)    (1)

公式(1)表示第i个滑动功率窗的窗功率等于该窗内所有功率的总和，即信道轮廓窗检测器15所接收到的数据段中第(i-W+1)个功率～第i个功率的总和，其中，W≤i≤N，N为相关功率的数据段长度(包含帧同步码)。可以看出，i＝W时，利用加法器151和减法器152的级联反馈组成W长滑动窗可以获得第1个滑动功率窗的功率Winpow(1)。

以下将更清楚的说明利用滑动功率窗求滑动窗功率，其实现公式如下：

Winpow(1)＝Power(1)+Power(2)+…Power(W)

Winpow(j)＝Winpow(j-1)-Power(j-1)+Power(j-1+W)    (2)

其中，j＝2、3、…(N-W+1)

公式(2)表示，当由信道轮廓窗检测器15计算得到第1个滑动功率窗的功率Winpow(1)并且获得第(W+1)个功率时，第2个滑动功率窗的功率Winpow(2)可以通过第1个滑动功率窗的功率Winpow(1)获得，即，公式(2)中当j＝2时，有：

Winpow(2)＝Winpow(1)-Power(1)+Power(1+W)    (3)

按照以上方法，可以获得第3～(N-W+1)个滑动功率窗的功率Winpow(3)～Winpow(N-W+1)。

信道轮廓窗检测器15的工作原理如下：

在第1个时钟，信道轮廓窗检测器15的加法器151接收到功率计算器13输入到信道轮廓窗检测器15的第1个功率Power(1)，加法器151将该第1个功率Power(1)同初始的零值相加获得一个功率，并将其输出到减法器152。

在第2个时钟，控制信号通过复用器(未标示)控制减法器152的一端输入为零值(第1～2W时钟均为零)，从而在减法器152中，获得第1个计算功率P(1)(此时等于第1个功率Power(1))，并将第1个计算功率P(1)反馈到加法器151。

在第3个时钟，加法器151接收到功率计算器13输入的第2个功率Power(2)，将其同第1个计算功率P(1)相加，并将相加的结果输出到减法器152。经减法器152减法运算后的功率反馈到加法器151。

如此循环，到第(2W-1)个时钟，加法器151将获得从功率计算器13输入到信道轮廓窗检测器15的前W个功率的总和，在第2W个时钟，减法器152将该前W个功率的总和作为第1个滑动窗功率Winpow(1)输出到比较器153。

比较器153将第1个滑动窗功率Winpow(1)同最大值寄存器154中的最大值(此时为零)进行比较，并将比较后的大值通过复用器(未标示)存储在最大值寄存器154中，作为下一次比较的基础。同时，记下此时存储在最大值寄存器154中的滑动窗的位置。

从第(2W+1)个时刻开始，加法器151每加一个新计算的功率，减法器152就在下一个时钟减去从功率存储器14中读出的前第W个功率，因此根据公式(2)可以获得第2个滑动窗功率Winpow(2)。

比较器153将该第2个滑动窗功率Winpow(2)同最大值寄存器154中存储的大值进行比较，将比较后的大值存储在最大值寄存器154中，作为下一次比较的基础。同时，记下此时存储在最大值寄存器154中的滑动窗的位置。

以上信道轮廓窗检测器15的工作原理也可以是这样：

在第1个时钟，信道轮廓窗检测器15的加法器151接收到功率计算器13输入到信道轮廓窗检测器15的第1个功率Power(1)，加法器151将该第1个功率Power(1)同初始的零值相加获得一个功率，并将其输出到减法器152。控制信号通过复用器控制减法器152的一端输入为零值(第1～W时钟均为零)，从而在减法器152中，获得第1个计算功率P(1)(此时等于第1个功率Power(1))，并将第1个计算功率P(1)反馈到加法器151。

在第2个时钟，加法器151接收到功率计算器13输入的第2个功率Power(2)，将其同第1个计算功率P(1)相加，并将相加的结果输出到减法器152。经减法器152减法运算后的功率反馈到加法器151。

如此循环，到第W个时钟，加法器151将获得从功率计算器13输入到信道轮廓窗检测器15的前W个功率的总和，减法器152将该前W个功率的总和作为第1个滑动窗功率Winpow(1)输出到比较器153。

比较器153将第1个滑动窗功率Winpow(1)同最大值寄存器154中的最大值(此时为零)进行比较，并将比较后的大值通过复用器存储在最大值寄存器154中，作为下一次比较的基础。同时，记下此时存储在最大值寄存器154中的滑动窗的位置。

从第(W+1)个时刻开始，加法器151每加一个新计算的功率，减法器152就在下一个时钟减去从功率存储器14中读出的前第W个功率，因此根据公式(2)可以获得第2个滑动窗功率Winpow(2)。

比较器153将该第2个滑动窗功率Winpow(2)同最大值寄存器154中存储的大值进行比较，将比较后的大值存储在最大值寄存器154中，作为下一次比较的基础。同时，记下此时存储在最大值寄存器154中的滑动窗的位置。

这样当最后一个功率计算完毕时，最大滑动窗功率及其位置即可得到。该最大滑动窗功率就是信道轮廓窗，其位置也就是信道轮廓窗的位置。信道轮廓窗检测器15将所获得的信道轮廓窗所在的位置输出到全局控制器16。

由于采用滑动功率窗方式检测信道轮廓窗，并且该检测过程可以与计算功率同时进行，从而能够在每次相关运算做完的同时得到信道轮廓窗位置，因此大大缩短运算时间。

上述的加法器151和减法器152的级联反馈方式中，也可以是：减法器152在前、加法器151在后，在加法器151后将数据反馈到减法器152；或者加法器151在前、减法器152在后，由加法器151自身反馈数据，减法器152的输出反馈到加法器151。其操作方式大致相同，可以获得同样的效果。

根据全局控制器16获得的最大信道轮廓窗的所在位置，功率存储器14依次向窗内最值检测器17输入其所存储的最大信道轮廓窗中的功率，并由全局控制器16依次向窗内最值检测器17输入该功率所对应的位置。

如图6所示，窗内最值检测器17采用K个级联的两最值计算单元171，每个两最值计算单元171包括比较器172、大值寄存器173、次大值寄存器174、以及复用器175、176。

在每个两最值计算单元171中，比较器172分别与复用器175、176，以及大值寄存器173相连接，将当前输入的最大窗内功率与大值寄存器173反馈的上一次的最大窗内功率进行比较，将二者中的大值通过复用器175输出到大值寄存器173中，二者中的小值通过复用器176输入到次大值寄存器174中。

复用器175分别与比较器172、大值寄存器173相连接，利用比较器172输出的比较结果，选择来自大值寄存器173的数据和来自功率寄存器14的数据中的大功率值和对应位置输出到大值寄存器173中，大值寄存器173在窗内最值检测单元工作完后将作为最大结果输出。

复用器176分别与比较器172、次大值寄存器174相连接，根据比较器172输出的比较结果，选择来自大值寄存173的数据和来自功率寄存器14中的小的功率值和对应位置输出到次大值寄存174中作为下一两最值计算单元的输入。

值得注意的是，对于第一个两最值计算单元171，其复用器175、176，比较器172连接到功率寄存器14，复用器175、176和比较器172都接收来自功率寄存器14的当前输入功率及其位置。

并且，所有K个两最值计算单元171在整个窗内最值检测单元工作完后将，各大值寄存器173中的数据就是K个峰值和K个对应的位置。

两最值计算单元171的具体工作原理如下：

该输入到窗内最值检测器17的最大信道轮廓窗中的功率及该功率位置，其中，功率输入到比较器172，该功率及其对应的功率位置输入到复用器175、176。

当第一个功率输入到比较器172时，其与大值寄存器173中的功率值相比较，该功率值大于大值寄存器173当前所存储的功率值(此时为零)时，复用器175选择将该功率及其对应的功率位置寄存在大值寄存器173，同时大值寄存器173的功率值及其所对应的功率位置传给次大值寄存器174。

当第二个功率输入到比较器172时，其与大值寄存器173中的功率值相比较，如果第二个功率值大于大值寄存器173当前所存储的功率值(此时为第一个功率)时，复用器175选择将该第二个功率及其对应的功率位置寄存在大值寄存器173，同时大值寄存器173的功率(第一个功率)及其所对应的功率位置传给次大值寄存器174；当第二个功率值小于大值寄存器173当前所存储的功率值(此时为第一个功率)时，大值寄存器173中的功率及其对应的功率位置不变，复用器176选择该第二个功率及其对应的功率位置传给次大值寄存器174。

在第三个功率输入到比较器172的同时，次大值寄存器174中所存储的功率以及其对应的位置传到下一级的两最值计算单元171。该第三个功率与大值寄存器173中的功率值相比较，如果第三个功率值大于大值寄存器173当前所存储的功率值时，复用器175选择将该第三个功率及其对应的功率位置寄存在大值寄存器173，同时将大值寄存器173当前的功率及其所对应的功率位置传给次大值寄存器174；当第三个功率值小于大值寄存器173当前所存储的功率值时，大值寄存器173中的功率及其对应的功率位置不变，复用器176选择将该第二个功率及其对应的功率位置传给次大值寄存器174。

次大值寄存器174的输出是下一级两最值计算单元171的输入。下一级两最值计算单元171比上一级两最值计算单元171启动晚一个时钟。其工作方式同第一级两最值计算单元171。

这样只用连续读一遍最大窗位置内的W个功率，K个两最值计算单元171的大值寄存器172中保留的就是K个峰值及其对应的位置，且如图8中所示，M1≥M2≥…≥Mk，M1为信道轮廓窗中的最大功率值。

采用这种方法，在改变比较器的条件的情况下，两最值计算单元171也可得到K个最小值，实现K个最小值的搜索。

上述每个两最值计算单元171采用两个复用器175以及176，实际上采用一个复用器也可以实现将功率及其对应位置选择输出到大值寄存器173、次大值寄存器174。这样可以更节省资源，并只需作出一次选择。

该窗内最值检测器17在进行K个峰值搜索时，只需要搜索一遍W长的功率即可得到结果，这样大大缩短了运算时间，节省了资源。

窗内最值检测器17获得的K个峰值及其对应的位置经有效径分量选择器18选择出有效的径分量，并由同步径判决器19找到第一个有效径的位置，也就是同步位置，从而实现帧同步码及其位置的检测。

以上所揭示的帧同步码检测装置是在利用了通过DwPTS位置粗测器、数据抽取器以及延时控制器所获得的DwPTS大致位置的基础上进行的帧同步码检测。但是，该帧同步码检测装置也可以直接对接收的数据进行帧同步码检测，从而省略DwPTS位置粗测过程，只是其运算的数据量要根据接收的数据长度而定，运算时间相对采用DwPTS位置粗测方法的时间长。

本实用新型仅以TD-SCDMA系统中的应用为例，但此帧同步码检测装置也可以用于其他无线通信系统领域中的帧同步码检测，可以达到缩短了运算时间、节省资源的功效。

本领域普通技术人员可在本实用新型的精神及观点内对其进行多种不同的修改。凡依本实用新型权利要求书范围所作的同等的变化及修饰，皆为本实用新型所保护的范围。

Claims (4)

1.一种帧同步码检测装置，包括：相关器、参考信号发生器、功率计算器、功率存储器、信道轮廓窗检测器、全局控制器、窗内最值检测器、有效径分量选择器以及同步径判决器，其特征在于，

相关器与参考信号发生器、功率计算器相连接，在接收到参考信号发生器获得的本地参考帧同步码后，将自己接收的帧同步码数据段的数据与本地参考帧同步码进行相关，将相关结果输出到功率计算器；

功率计算器分别与相关器、功率存储器、信道轮廓窗检测器以及有效径分量选择器相连接，将相关器的相关结果进行功率运算获得相应的相关功率值，然后将相关功率值分别输出到功率存储器、信道轮廓窗检测器以及有效径分量选择器；

功率存储器分别与功率计算器、信道轮廓窗检测器、全局控制器以及窗内最值检测器相连接，存储功率计算器输入的相关功率值，并在全局控制器输入的读写控制信号的控制下将相关功率值从相应的存储位置读取出来输入分别到信道轮廓窗检测器和窗内最值检测器；

信道轮廓窗检测器分别与功率计算器、功率存储器以及全局控制器相连接，采用滑动轮廓窗对功率计算器输入的相关功率值进行检测，并将相关功率最大的滑动功率窗对应的窗位置输出给全局控制器；

全局控制器分别与功率存储器以及信道轮廓窗检测器相连接，在接收到信道轮廓窗检测器输入的窗位置后，将读写控制信号提供给功率存储器，功率存储器根据该信号将其中存储的功率值及其对应位置输出；

窗内最值检测器分别与功率存储器以及有效径分量选择器相连接，根据从功率存储器中获得的功率值及其位置，将获得的峰值及其峰值所在位置输出到有效径分量选择器；

有效径分量选择器分别与功率计算器、窗内最值检测器以及同步判决器相连接，根据窗内最值检测器输入的结果和功率计算器输入的结果获得有效径分量，将有效径及其位置输入到同步判决器；

同步径判决器与有效径分量选择器相连接，根据有效径分量选择器输入的有效径及其相应位置找到同步位置，

其中，该信道轮廓窗检测器包括加法器、减法器、第一比较器、第一和第二复用器、以及最大值寄存器，

加法器与减法器级联反馈，将当前接收的功率与之前接收的功率和叠加后的总功率输出到减法器；

第一复用器分别与功率存储器、全局控制器以及减法器相连接，在全局控制器输入的控制信号控制下，将功率存储器输入的功率输入到减法器；

减法器分别与第一和第二复用器、加法器以及第一比较器相连接，将加法器输入的功率减去第一复用器输入的功率，获得当前的轮廓窗功率，并将当前轮廓窗功率分别输出到加法器、第二复用器、以及第一比较器；

第一比较器分别与减法器、第二复用器、以及最大值寄存器相连接，将减法器输入的当前轮廓窗功率与最大值寄存器反馈的上一次的轮廓窗功率进行比较，将比较结果输出到第二复用器；

第二复用器分别与减法器、全局控制器、以及大值寄存器相连接，在全局控制器的控制信号的控制下，利用比较器输出的比较结果将来自减法器的功率和来自最大值寄存器的功率中的大轮廓窗功率值和对应位置存储到最大值寄存器中；

最大值寄存器分别与第一比较器、第二复用器以及全局控制器相连接，将当前存储的轮廓窗功率反馈给第一比较器，将当前存储的轮廓窗功率对应的位置反馈给第二复用器，并将最大窗功率对应的位置输出到全局控制器，

以及，窗内最值检测器具有多个级联的两最值计算单元，每个两最值计算单元包括第二比较器、大值寄存器、次大值寄存器、以及第三和第四复用器，在每个两最值计算单元中，

第二比较器分别与第三和第四复用器、以及大值寄存器相连接，将当前输入的最大窗内功率与大值寄存器反馈的上一次的最大窗内功率进行比较，将二者中的大值通过第三复用器输出到大值寄存器，二者中的小值通过第四复用器输入到次大值寄存器；

第三复用器分别第二比较器、大值寄存器相连接，根据第二比较器输出的比较结果，将来自大值寄存器的数据和来自功率寄存器的数据中的大功率值和对应位置输出到大值寄存器中；

第四复用器分别与第二比较器、次大值寄存器相连接，根据第二比较器输出的比较结果，将来自大值寄存器的数据和来自功率寄存器的数据中的小功率值和对应位置输出到次大值寄存器作为下一两最值计算单元的输入，

其中，对于第一个两最值计算单元，第三和第四复用器、第二比较器连接到功率寄存器，第三和第四复用器以及第二比较器均接收来自功率寄存器的当前输入功率及其位置。

2.如权利要求1所述的帧同步码检测装置，其特征在于，该加法器和减法器的级联反馈方式是：减法器在前、加法器在后，在加法器后将数据反馈到减法器。

3.如权利要求1所述的帧同步码检测装置，其特征在于，该加法器和减法器的级联反馈方式是：加法器在前、减法器在后，由加法器自身反馈数据，减法器反馈到加法器。

4.如权利要求1所述的帧同步码检测装置，其特征在于：所述的相关器为匹配滤波器。

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