專利名稱：用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的蜂窩搜尋的初級同步檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種用于分碼多任務(wù)接取(code division multipleaccess，CDMA)系統(tǒng)的蜂窩搜尋的初級同步檢測裝置，更特別有關(guān)于一種用于寬頻分碼多任務(wù)接取(wideband code division multipleaccess，W-CDMA)系統(tǒng)的蜂窩搜尋的初級同步檢測裝置，該檢測器采用全補(bǔ)償架構(gòu)(fully-compensated)或部分補(bǔ)償架構(gòu)(partial-compensated)能有效地減低頻率偏移效應(yīng)對蜂窩搜尋的不良影響。
在一分碼多任務(wù)接取的蜂窩式系統(tǒng)中，被用戶裝置(userequipment，UE)作為搜尋最佳蜂窩的方法被稱為“蜂窩搜尋”(cellsearch)?？焖俚姆涓C搜尋非常重要，為了減少該用戶裝置開機(jī)延遲時(shí)間(switched-on delay)(初始搜尋)、增加待機(jī)(standby time)(閑置狀態(tài)搜尋)及在換手(handover)(動(dòng)作狀態(tài)搜尋，active mode search)保持良好的通訊連結(jié)品質(zhì)。
現(xiàn)請參考

圖1，該圖將有助于了解一第三代合作計(jì)劃(3GPP)寬頻分碼多任務(wù)接取/分頻多任務(wù)系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)(frame structure)。首先，在第三代合作計(jì)劃(3GPP)的寬頻分碼多任務(wù)接取/分頻多任務(wù)系統(tǒng)中，蜂窩搜尋一般而言通過三個(gè)階段(three stages)來完成，該三階段包含兩個(gè)特別設(shè)計(jì)的同步信道(synchronization channel，SCH)及一個(gè)共同引導(dǎo)信道(common pilot channel，CPICH)。在第一階段110中，初級同步信道(primary synchronization channel，PSCH)111用于時(shí)槽(slot)同步。該初級同步信道111包含有初級同步碼(primary synchronizationcode，PSC)定義為acp，其中“a”(＝±1)依賴于基地臺的多樣性傳送(diversity transmission)存在與否而定。在第二階段120中，次級同步信道(secondary synchronization channel，SSCH)121用于幀/碼群(frame/code group)辨識。該次級同步信道121包含有次級同步碼(secondary synchronization code，SSCs)定義為acs，其中系數(shù)a等同于初級同步信道的系數(shù)。在第三階段130中，該共同引導(dǎo)信道131用于下傳擾亂碼(downlink scrambling code slot)的決定。如圖所示，在10毫秒(ms)幀(radio frame)中包含了15個(gè)時(shí)槽，并且因?yàn)樵谠撓到y(tǒng)中使用每秒3.84百萬碼片(Mchips/sec)的速度。因此，每一幀中包含38400個(gè)碼片，也就是每一時(shí)槽中包含2560個(gè)碼片。此外，該初級同步信道與該次級同步信道長度包含256個(gè)碼片且僅在該時(shí)槽邊界的開端傳輸。
近年來，用于分碼多任務(wù)接取的蜂窩式系統(tǒng)的快速蜂窩搜尋(cellsearch)方法被揭示。見于頒給Nystrom等人的美國專利號碼第6,185,244號，其標(biāo)題為“蜂窩搜尋于分碼多任務(wù)接取通訊系統(tǒng)”(Cellsearching in a CDMA communications system)，揭示于蜂窩搜尋于分碼多任務(wù)接取通訊系統(tǒng)期間，更有效率的編碼計(jì)劃需要一長碼及幀時(shí)程。一個(gè)具有MQ列(MQ-ary)碼元長度的碼集合，其中該碼元包含來自一Q短碼的集合，該碼集合定義至特定的特性。該被滿足的初始特性為該碼元無循環(huán)性飄移因而產(chǎn)生一有效的碼元；其它的被滿足的特性為于長碼信號與有效之碼元之間，具有一對一應(yīng)稱(mapping)，且該編碼器將可發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在干擾與噪聲的隨機(jī)移動(dòng)(因而發(fā)現(xiàn)幀時(shí)程)與該傳輸?shù)拇a元(也就是，相關(guān)于長碼表示信號(long code indicationmessage)，具有某些程度上的精確與合理的復(fù)雜度。
其它的蜂窩搜尋方法尚有見于頒給Kim等人的美國專利號碼第6,289,007號，其標(biāo)題為“一個(gè)在異步分碼多任務(wù)接取移動(dòng)通訊系統(tǒng)的獲得搜尋蜂窩基地臺的方法”(Method for Acquiring A Cell Site Station in Asynchronous CDMACellular Communication Systems)；以及見于頒給Shou等人的美國專利號碼第6,038,250號，其標(biāo)題為“初始化同步方法及直接序列型的分碼多任務(wù)接取中繼臺異步蜂窩系統(tǒng)的接收器”(Initial Synchronization Method And Receiver for DS-CDMAInter Base Station Asynchronous Cellular System)。
然而，一般使用于第三代合作計(jì)劃寬頻分碼多任務(wù)接取/分頻多任務(wù)的蜂窩搜尋的先前技術(shù)中有兩個(gè)基本假設(shè)。第一，在碼片-匹配濾波器(chip-matched filter)輸出的取樣完美的(理想取樣(idealsampling))。然而，實(shí)際上，在碼片-匹配濾波器輸出的取樣不是完美的(即非理想取樣(non-ideal sampling))。第二，在發(fā)射機(jī)的碼片時(shí)間對接收機(jī)已精確知道(即是沒有取樣頻率偏移(clock offset))，也就是，該進(jìn)入信號載波頻率皆設(shè)定沒有頻率的偏移。實(shí)際上，頻率偏移(frequency offset)來自于用戶裝置的晶體震蕩器的頻率不穩(wěn)定，對用戶裝置而言，該進(jìn)入信號載波頻率可能會具有頻率的偏移量，因此造成載波頻率的不確定范圍。頻率偏移在基頻帶造成兩項(xiàng)效應(yīng)，(1)相位偏移(phase rotation)(2)取樣頻率偏移(clock offset)。其中取樣頻率偏移的部分，在先前技術(shù)中尚未被考慮到。在過去，由頻率偏移所造成的相位偏移效應(yīng)可通過一非同調(diào)組合結(jié)構(gòu)(non-coherent combined structure)的初級同步碼匹配濾波器(primary synchronization code matched filter)來消除。該項(xiàng)技術(shù)可見于Y.P.E.Wang and T.Ottosson，“Initialfrequency acquisition in W-CDMA，”IEEE Proc.VTC’99，Vol.2，pp.1013-1017，Sept.1999。
表1在一30毫秒的試驗(yàn)中在不同頻率飄移所造成的碼片取樣點(diǎn)飄移
然而，該頻率偏移造成的碼片取樣頻率偏移存在于基地臺與用戶裝置之間，卻是先前技術(shù)所未考慮?，F(xiàn)請參考表1，該表顯示在不同頻率偏移的狀況下所產(chǎn)生的取樣點(diǎn)飄移(clock drift)與時(shí)間的關(guān)系，舉例來說，在12kHz頻率偏移的出現(xiàn)下，在一個(gè)30毫秒幀中取樣點(diǎn)會有0.69倍碼片時(shí)間的偏移，相當(dāng)于6ppm的取樣頻率偏移。因此將造成誤差信息及增加蜂窩搜尋時(shí)間。圖2a與圖2b并非先前技術(shù)，但發(fā)明人在考慮頻率偏移造成的取樣點(diǎn)飄移效應(yīng)下在初級碼匹配濾波器輸出的觀察圖。如圖顯示，由于頻率偏移所造成的碼片取樣頻率偏移效應(yīng)下，信號位準(zhǔn)降低與碼片間干擾增加的結(jié)果。本發(fā)明的發(fā)明人曾提出數(shù)種方法以解決該頻率偏移效應(yīng)。但隨著頻率偏移量持續(xù)增大，頻率偏移的補(bǔ)償無法避免。因此，便有需要提出一種新的蜂窩搜尋裝置，用于有效解決該頻率偏移效應(yīng)。
本發(fā)明的次要目的提供一種蜂窩搜尋的初級同步檢測裝置，用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的三階段處理的蜂窩搜尋，可以降低系統(tǒng)中取樣頻率偏移效應(yīng)對蜂窩搜尋特性劣化的影響，并且不增加裝置的復(fù)雜度與功率消耗。
為達(dá)上述的主要目的，本發(fā)明提供一種初級同步檢測裝置，應(yīng)用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的蜂窩搜尋的初級同步碼檢測，檢測來自基地臺的一進(jìn)入信號，該進(jìn)入信號因頻率偏移而具有一載波頻率不確定范圍，該初級同步檢測裝置包含一補(bǔ)償單元(compensation unit)，用于該進(jìn)入信號的頻率補(bǔ)償與決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式；一第一交換接口，連接于該補(bǔ)償單元，具有數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出至數(shù)個(gè)次要檢測單元；復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元，連接于該交換接口，用于檢測該進(jìn)入信號的一初級同步碼，其中該碼用于分辨該進(jìn)入信號的時(shí)槽邊界；其中將該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍分成復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)，每個(gè)區(qū)域中有一次要載波(sub-carrier)頻率，該復(fù)數(shù)個(gè)次要載波頻率作為該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元的參考頻率，且切分頻率不確定范圍為該復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)稱為一分柜過程；一第二交換接口，連接于該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元，具有復(fù)數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出；以及一選擇單元，連接于該第二交換接口，用于在該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元的輸出中挑選出復(fù)數(shù)個(gè)(N1)個(gè)可能的時(shí)槽邊界作為復(fù)數(shù)個(gè)(N1)候選者。
根據(jù)本發(fā)明的一特征，其中該補(bǔ)償單元包含一頻率補(bǔ)償單元，用于該進(jìn)入信號的相位偏移(phase rotation compensation)補(bǔ)償與取樣頻率偏移(clock offset compensation)補(bǔ)償；以及一取樣點(diǎn)擾亂器，用于決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式；其中該取樣點(diǎn)擾亂器在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中隨機(jī)地選擇一取樣點(diǎn)，或該取樣點(diǎn)擾亂器在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中選擇一最佳取樣點(diǎn)，其中該最佳取樣點(diǎn)在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中具有最大取樣值。
為達(dá)上述的次要目的，本發(fā)明提供一種初級同步檢測裝置，應(yīng)用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的蜂窩搜尋的初級同步碼同步檢測，檢測來自基地臺的一進(jìn)入信號，該進(jìn)入信號因頻率偏移而具有一載波頻率不確定范圍，該初級同步檢測裝置包含一頻率補(bǔ)償單元(frequencycompensation unit)，用于該進(jìn)入信號的相位補(bǔ)償；一初級同步碼匹配濾波器，用于匹配并檢測該初級同步碼；其中該初級同步碼匹配濾波器同調(diào)或非同調(diào)，且分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)段，每一區(qū)段的輸出以其絕對值合并；一取樣頻率偏移補(bǔ)償單元(clock compensated unit)，用于該進(jìn)入信號的取樣頻率偏移補(bǔ)償；一第一交換接口，連接于該取樣頻率偏移補(bǔ)償單元，具有復(fù)數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出至復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器；復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器(circular buffer)，連接于該第一交換接口，用于儲存來自該初級同步碼檢測器的檢測結(jié)果，并繼續(xù)判斷該進(jìn)入信號較佳的時(shí)槽邊界；其中將該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍分成復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)，每個(gè)區(qū)域中有一次要載波(sub-carrier)頻率，該復(fù)數(shù)個(gè)次要載波頻率作為該復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器的參考頻率，且切分頻率不確定范圍為該復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)稱為一分柜過程；一第二交換接口，連接于該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元，具有復(fù)數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出；一選擇單元，連接于該第二交換接口，用于在該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元的輸出中挑選出復(fù)數(shù)個(gè)(N1)個(gè)可能的時(shí)槽邊界作為復(fù)數(shù)個(gè)(N1)候選者。
根據(jù)本發(fā)明的一特征，其中該取樣點(diǎn)擾亂器在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中隨機(jī)地選擇一取樣點(diǎn)，或該取樣點(diǎn)擾亂器在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中選擇一最佳取樣點(diǎn)，其中該最佳取樣點(diǎn)在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中具有最大取樣值。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的初級同步檢測裝置能降低系統(tǒng)中取樣頻率偏移效應(yīng)對蜂窩搜尋特性劣化的影響。
(2)本發(fā)明的初級同步檢測裝置能針對不同程度的頻率偏移程度，做出不同的頻率補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，即全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)及部分補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。
(3)本發(fā)明的初級同步檢測裝置能配合不同的蜂窩搜尋方法，在裝置的設(shè)計(jì)上極具彈性。
(4)在實(shí)際應(yīng)用上，本發(fā)明的初級同步檢測裝置能以硬件方式來實(shí)現(xiàn)，特別是以芯片的方式來實(shí)現(xiàn)，以嵌入在蜂窩搜尋電路上。
本發(fā)明的其它特征與優(yōu)點(diǎn)將從下文詳細(xì)的描述、所附圖標(biāo)和所界定的權(quán)利要求范圍而顯而易見。
圖2a與圖2b顯示，頻率偏移造成的取樣點(diǎn)飄移效應(yīng)下，信號位準(zhǔn)降低與碼片間干擾增加的結(jié)果。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一種初級同步檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖，該初級同步檢測裝置使用全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(fully compensatedstructure)。
圖4顯示圖3的次要檢測單元的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一種初級同步檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖，該初級同步檢測裝置使用部分補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(partially compensatedstructure)。
圖6顯示圖3與圖5的初級同步檢測裝置的前端結(jié)構(gòu)圖。
圖7a顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種分柜方法的示意圖。
圖7b顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種分柜方法的示意圖。
圖8顯示在頻率偏移效應(yīng)fΔ＝24kHz下，不同分柜數(shù)下的蜂窩搜尋方法的特性圖。(幾何因子(Geometry Factor)G＝6dB)
圖9顯示在頻率偏移效應(yīng)fΔ＝24kHz下，比較不同候選者數(shù)目的蜂窩搜尋方法的特性圖。標(biāo)號說明111初級同步信道121次級同步信道131共同引導(dǎo)信道190信號300初級同步檢測裝置310補(bǔ)償單元320第一交換接口331、332復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元340第二交換接口350選擇單元500初級同步檢測裝置510取樣點(diǎn)擾亂器520初級同步碼匹配濾波器530取樣頻率偏移補(bǔ)償單元540第一交換接口551、552復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器560第二交換接口570選擇單元610模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元620碼片匹配濾波單元圖3顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一種初級同步檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖，該初級同步檢測裝置使用全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(fully compensatedstructure)。該初級同步檢測裝置300同時(shí)補(bǔ)償了(1)相位偏移(phaserotation)(2)取樣頻率偏移(clock offset)，其包含一補(bǔ)償單元310、一第一交換接口320、數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332、一第二交換接口340以及一選擇單元350。
由于本發(fā)明的初級同步檢測裝置300，用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的蜂窩搜尋，特別用在具有三階段處理的蜂窩搜尋的第一階段處理。并著重于在第一階段處理時(shí)能降低系統(tǒng)中取樣頻率偏移效應(yīng)對蜂窩搜尋特性劣化的影響，并快速完成蜂窩搜尋。因此配合圖6說明本發(fā)明的實(shí)施方式，圖6顯示圖3的初級同步檢測裝置的前端結(jié)構(gòu)圖。該初級同步檢測裝置300的前端更包含一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元610與一碼片匹配濾波單元620。
現(xiàn)請參考圖3與圖6，說明本發(fā)明的第一實(shí)施例如何應(yīng)用于蜂窩搜尋。來自基地臺的一進(jìn)入信號，經(jīng)過該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元610，信號會由模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，也就是說，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元610可以是一具有取樣功能的單元。該碼片匹配濾波單元620，連接于該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元610，用于匹配該進(jìn)入信號，并將該進(jìn)入信號送入該初級同步檢測裝置300。該補(bǔ)償單元310，用于該進(jìn)入信號的頻率補(bǔ)償與決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式。其中該補(bǔ)償單元310包含一頻率補(bǔ)償單元311，用于該進(jìn)入信號的相位偏移(phase rotationcompensation)補(bǔ)償與取樣頻率偏移(clock offset compensation)補(bǔ)償；以及一取樣點(diǎn)擾亂器312，用于決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式。舉例來說，當(dāng)該進(jìn)入信號因?yàn)轭l率偏移而有很大取樣頻率偏移效應(yīng)時(shí)，該頻率補(bǔ)償單元311會決定以將該進(jìn)入信號的頻率不確定范圍分成復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)，每個(gè)區(qū)域中有一次要載波(sub-carrier)頻率；其中該次要載波頻率作為該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332處理該進(jìn)入信號時(shí)的參考頻率。該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332的數(shù)目依賴該進(jìn)入信號的頻率不確定范圍分成復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)的數(shù)目，或說是，一分柜數(shù)目?，F(xiàn)請配合圖7，該圖將說明復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332的數(shù)目如何選擇及使用復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元的優(yōu)點(diǎn)。
圖7a顯示一種分柜方法的示意圖。該進(jìn)入信號載波頻率為fO，受限于客戶端的晶體震蕩器的精確度，該進(jìn)入信號的載波頻率與客戶端晶體震蕩器的頻率有一誤差，其誤差范圍分布于fH以及fL之間；意即以客戶端為基準(zhǔn)觀之，進(jìn)入信號的載波頻率介于fH以及fL之間。該區(qū)間在此稱之為載波不確定范圍。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人所提出的分柜方法，將該載波頻率不確定范圍分成復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域，每個(gè)區(qū)域中有一次要載波頻率；其中該次要載波頻率作為該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332處理該進(jìn)入信號時(shí)的參考頻率，且該復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)稱為柜(bin)。該數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)以相同的間隔或不等的間隔來切分該載波頻率不確定范圍。如圖7a所示，該復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域以不等的間隔來切分該載波頻率不確定范圍，其中該次要載波頻率位于該復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域的中間。然而較佳當(dāng)該復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)以相同的間隔來等分該載波頻率不確定范圍。參照圖7b，該圖顯示另一分柜方法的示意圖。該復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域以相等的間隔來切分該載波頻率不確定范圍，其中該次要載波頻率位于該數(shù)個(gè)小區(qū)域的中間。設(shè)該載波頻率不確定范圍分成N個(gè)柜，則該第n個(gè)次要載波頻率表示為fn，其中n大于等于1且小于等于N，而第n個(gè)次要載波頻率fn如圖7b中所示。此種分柜方法的好處該載波頻率不確定范圍被切分，因此該復(fù)數(shù)個(gè)次要載波頻率能更接近該進(jìn)入信號的載波頻率，因此減少該進(jìn)入信號的載波頻率與用作為該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332的參考頻率的偏移量，因此能有效降低頻率偏移的效應(yīng)下蜂窩搜尋的不良特性。該分柜過程特別使用于該蜂窩搜尋的第一階段處理?；旧希摲止竦臄?shù)目愈多愈能減少該進(jìn)入信號的載波頻率與用作為該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332的參考頻率的偏移量，然而愈多的分柜數(shù)目也表示需愈多的次要檢測單元，如此會造成裝置的成本。因此在本發(fā)明中，更采用該取樣點(diǎn)擾亂器312，用于決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式。其中該取樣點(diǎn)擾亂器312在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中隨機(jī)地選擇一取樣點(diǎn)?；蛘咴撊狱c(diǎn)擾亂器312在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中選擇一最佳取樣點(diǎn)，其中該最佳取樣點(diǎn)在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中具有最大取樣值。該取樣點(diǎn)擾亂器312所決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式也能有效的解決該進(jìn)入信號的取樣頻率偏移效應(yīng)對蜂窩搜尋的不良影響。由于該頻率補(bǔ)償單元311與該取樣點(diǎn)擾亂器312的配合，分柜的數(shù)目可以大量的減少，而不需要大量的次要檢測單元。該第一交換接口320，連接于該補(bǔ)償單元，具有數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號在分柜后輸出至數(shù)個(gè)次要檢測單元。該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332，連接于該第一交換接口，用于檢測該進(jìn)入信號的一初級同步碼，其中該碼用于分辨該進(jìn)入信號的時(shí)槽邊界?，F(xiàn)配合圖4，圖4顯示圖3的次要檢測單元的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，其包含一初級同步碼匹配濾波器410與一循環(huán)緩沖器(circularbuffer)420。該初級同步碼匹配濾波器410，用于匹配并檢測該初級同步碼。其中該初級同步碼匹配濾波器將該初級同步碼的復(fù)數(shù)個(gè)碼片分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)段，每一區(qū)段的輸出以其絕對值合并。該循環(huán)緩沖器(circular buffer)420，連接于該初級同步碼匹配濾波器，用于儲存來自該初級同步碼檢測器的檢測結(jié)果，并將結(jié)果經(jīng)過路徑421回授并與下一結(jié)果累加，以判斷該進(jìn)入信號較佳的時(shí)槽邊界。該第二交換接口340，連接于該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332，具有復(fù)數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出。根據(jù)本發(fā)明的該初級同步檢測裝置300，其最后尚有該選擇單元350，連接于該第二交換接口340，用于在該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元331、332的輸出中挑選出復(fù)數(shù)個(gè)(N1)個(gè)可能的時(shí)槽邊界作為復(fù)數(shù)個(gè)(N1)候選者，以作為蜂窩搜尋的下一階段處理。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一種初級同步檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖，該初級同步檢測裝置使用部分補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(partially compensatedstructure)。不同于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的初級同步檢測裝置，第二實(shí)施例的該初級同步檢測裝置只補(bǔ)償了取樣頻率偏移(clock offset)，而將相位偏移(phase rotation)的消除工作交由一碼片匹配濾波器。該初級同步檢測裝置500其包含一取樣點(diǎn)擾亂器510、一初級同步碼匹配濾波器520、一取樣頻率偏移補(bǔ)償單元530、一第一交換接口540、復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器551、552，一第二交換接口560、一選擇單元570。
現(xiàn)請參考圖6與圖5說明本發(fā)明的第二實(shí)施例如何應(yīng)用于蜂窩搜尋，圖6亦為圖5的初級同步檢測裝置的前端結(jié)構(gòu)圖。來自基地臺的一進(jìn)入信號，經(jīng)過該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元610，信號會由模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，也就是說，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元610可以是一具有取樣功能的單元。該碼片匹配濾波單元620，連接于該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元610，用于匹配該進(jìn)入信號，并將該進(jìn)入信號送入該初級同步檢測裝置500。該取樣點(diǎn)擾亂器510，用于決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式。由于此時(shí)該進(jìn)入信號數(shù)字形式，該取樣點(diǎn)擾亂器510，在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中隨機(jī)地選擇一取樣點(diǎn)?；蛘咴撊狱c(diǎn)擾亂器510在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中選擇一最佳取樣點(diǎn)，其中該最佳取樣點(diǎn)在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中具有最大取樣值。該取樣點(diǎn)擾亂器510所決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式也能有效的解低該進(jìn)入信號的取樣頻率偏移效應(yīng)對蜂窩搜尋的不良影響。該初級同步碼匹配濾波器520，用于匹配并檢測該初級同步碼，其中該初級同步碼匹配濾波器將該初級同步碼的復(fù)數(shù)個(gè)碼片分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)段，每一區(qū)段的輸出以其絕對值合并。該取樣頻率偏移補(bǔ)償單元530，用于該進(jìn)入信號的取樣頻率偏移補(bǔ)償。舉例來說，當(dāng)該進(jìn)入信號因?yàn)轭l率偏移而有很大取樣頻率偏移效應(yīng)時(shí)，該頻率補(bǔ)償單元530會決定以將該進(jìn)入信號的頻率不確定范圍分成復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)，每個(gè)區(qū)域中有一次要載波(sub-carrier)頻率；其中該次要載波頻率作為該復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器551、552處理該進(jìn)入信號時(shí)的參考頻率。此時(shí)，該復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器551、552系依賴該進(jìn)入信號的頻率不確定范圍分成復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)的數(shù)目，如前所述。該第一交換接口540，連接于該取樣頻率偏移補(bǔ)償單元，具有復(fù)數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出至復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器。該復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器551、552，連接于該第一交換接口540，用于儲存來自該初級同步碼檢測器的檢測結(jié)果，并將結(jié)果經(jīng)過路徑541回授并與下一結(jié)果累加，并繼續(xù)判斷該進(jìn)入信號較佳的時(shí)槽邊界。該第二交換接口560，連接于該復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器551、552，具有復(fù)數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出。該選擇單元570，連接于該第二交換接口560，用于在該復(fù)數(shù)個(gè)次要循環(huán)緩沖器的輸出中挑選出復(fù)數(shù)個(gè)(N1)個(gè)可能的時(shí)槽邊界作為復(fù)數(shù)個(gè)(N1)候選者。以作為蜂窩搜尋的下一階段處理。
在實(shí)際應(yīng)用上，本發(fā)明的第一實(shí)施例與第二實(shí)施例的初級同步檢測裝置，由于各方塊的功能明確，因此能以軟件配合硬件方式來實(shí)現(xiàn)，特別是以芯片的方式來實(shí)現(xiàn)，以嵌入在蜂窩搜尋電路上。
由于本發(fā)明的初級同步檢測裝置，用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的蜂窩搜尋，特別用在具有三階段處理的蜂窩搜尋的第一階段處理。并著重于在第一階段處理時(shí)能降低系統(tǒng)中取樣頻率偏移效應(yīng)對蜂窩搜尋特性劣化的影響，并快速完成蜂窩搜尋。在其它條件相同下(如蜂窩搜尋的第二階段處理與第三階段處理的條件)，更進(jìn)一步的計(jì)算機(jī)仿真用于探討本發(fā)明的實(shí)施例的蜂窩搜尋裝置，即全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)下與部分補(bǔ)償結(jié)構(gòu)下的檢測裝置的操作特性比較。
圖8顯示在頻率偏移效應(yīng)fΔ＝24kHz下及不同分柜數(shù)下，使用全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)與部分補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的蜂窩搜尋裝置的特性圖。該特性在該第一階段處理采用具有復(fù)數(shù)個(gè)分柜來進(jìn)行處理。如圖所示，當(dāng)分柜數(shù)一個(gè)時(shí)，衡量蜂窩搜尋的指針，即搜尋時(shí)間的累積密度函數(shù)特性明顯的劣化。當(dāng)分柜數(shù)增加至3個(gè)時(shí)，搜尋時(shí)間的累積密度函數(shù)特性明顯提升。分柜數(shù)增加至4個(gè)時(shí)，在即搜尋時(shí)間的累積密度函數(shù)特性并沒有更好表現(xiàn)。因此分柜數(shù)并非越多越好，而是分柜的數(shù)目應(yīng)盡可能減少至維持正確蜂窩搜尋時(shí)所能忍受的最低效能。而第一實(shí)施例的初級同步檢測裝置的操作特性優(yōu)于第二實(shí)施例的初級同步檢測裝置的操作特性。
圖9顯示在頻率偏移效應(yīng)fΔ＝24kHz下，比較不同候選者數(shù)目的蜂窩搜尋方法的特性圖。該圖在第一階段處理時(shí)采用3個(gè)分柜。該第一階段處理中，在該初級同步碼中，選擇復(fù)數(shù)個(gè)該碼的時(shí)槽邊界作為復(fù)數(shù)個(gè)候選者，并將該復(fù)數(shù)個(gè)候選送至該第二階段處理。如圖所示，10個(gè)候選者送至該第二階段處理較佳的結(jié)果。而第一實(shí)施例的初級同步檢測裝置的操作特性亦優(yōu)于第二實(shí)施例的初級同步檢測裝置的操作特性。
如前幾圖所示，分柜的數(shù)目應(yīng)盡可能減少至維持正確蜂窩搜尋時(shí)所能忍受的最低效能。另外，而第一實(shí)施例的初級同步檢測裝置的操作特性優(yōu)于第二實(shí)施例的初級同步檢測裝置的操作特性。然而，第一實(shí)施例的全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)下的初級同步檢測裝置比起第二實(shí)施例的部分補(bǔ)償結(jié)構(gòu)下的初級同步檢測裝置有著更高的功率消耗與運(yùn)算復(fù)雜度，因此使用全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)下的檢測裝置或是部分補(bǔ)償結(jié)構(gòu)下的檢測裝置需作一衡量。
因此，根據(jù)本發(fā)明用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的該初級同步檢測裝置，能在此分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)有效地降低頻率偏移所造成的效應(yīng)及快速達(dá)到初始同步。
根據(jù)本發(fā)明用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的該初級同步檢測裝置，能在頻率偏移所造成的碼片取樣頻率偏移效應(yīng)下有效提升系統(tǒng)效能；而且，在基于相同分柜數(shù)下不明顯增加該硬件的復(fù)雜度。根據(jù)本發(fā)明的方法與裝置可用于移動(dòng)裝置與無線個(gè)人數(shù)字化助理(PDA)系統(tǒng)。
雖然本發(fā)明已以前述較佳實(shí)施例公開，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種初級同步檢測裝置，應(yīng)用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的蜂窩搜尋的初級同步碼檢測，檢測來自基地臺的一進(jìn)入信號，該進(jìn)入信號因頻率偏移而具有一載波頻率不確定范圍，其特征在于該初級同步檢測裝置包含一補(bǔ)償單元(compensation unit)，用于該進(jìn)入信號的頻率補(bǔ)償與決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式；一第一交換接口，連接于該補(bǔ)償單元，具有數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出至數(shù)個(gè)次要檢測單元；數(shù)個(gè)次要檢測單元，連接于該第一交換接口，用于檢測該進(jìn)入信號的一初級同步碼，其中該初級同步碼用于分辨該進(jìn)入信號的時(shí)槽邊界；其中將該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍分成數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)，每個(gè)區(qū)域中有一次要載波(sub-carrier)頻率，該復(fù)數(shù)個(gè)次要載波頻率作為該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元的參考頻率，且切分頻率不確定范圍為該數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)稱為一分柜過程；一第二交換接口，連接于該數(shù)個(gè)次要檢測單元，具有復(fù)數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出；一選擇單元，連接于該第二交換接口，用于在該復(fù)數(shù)個(gè)次要檢測單元的輸出中挑選出復(fù)數(shù)個(gè)(N1)個(gè)可能的時(shí)槽邊界作為復(fù)數(shù)個(gè)(N1)候選。
2.如權(quán)利要求1所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該補(bǔ)償單元包含一頻率補(bǔ)償單元，用于該進(jìn)入信號的相位偏移(phase rotationcompensation)補(bǔ)償與取樣頻率偏移(clock offset compensation)補(bǔ)償；一取樣點(diǎn)擾亂器，用于決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式。
3.如權(quán)利要求1所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該次要檢測單元還包含一初級同步碼匹配濾波器，用于匹配并檢測該初級同步碼；一循環(huán)緩沖器(circular buffer)，連接于該初級同步碼匹配濾波器，用于儲存來自該初級同步碼檢測器的檢測結(jié)果，并繼續(xù)判斷該進(jìn)入信號較佳的時(shí)槽邊界；
4.如權(quán)利要求1所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該初級同步檢測裝置的前端更包含一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用于對一進(jìn)入信號由模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式；一碼片匹配濾波單元，連接于該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用于匹配該進(jìn)入信號，并將該進(jìn)入信號送入該初級同步檢測裝置。
5.如權(quán)利要求2所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該取樣點(diǎn)擾亂器在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中隨機(jī)地選擇一取樣點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求2所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該取樣點(diǎn)擾亂器在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中選擇一最佳取樣點(diǎn)，其中該最佳取樣點(diǎn)在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中具有最大取樣值。
7.如權(quán)利要求1所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍指，由該進(jìn)入信號的最大可能頻率與最小可能頻率之間，其中該載波頻率不確定范圍由于用戶裝置的晶體震蕩器的頻率不穩(wěn)定所造成。
8.如權(quán)利要求4所述的蜂窩搜尋方法，其特征在于其中該數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)以相同的間隔等分該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍。
9.如權(quán)利要求5所述的蜂窩搜尋方法，其特征在于其中該次要載波頻率位于該數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)的中間。
10.如權(quán)利要求1所述的蜂窩搜尋裝置，其特征在于其中該數(shù)個(gè)初級同步碼檢測器的數(shù)目由該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍所切分的數(shù)個(gè)小區(qū)域的數(shù)目來決定。
11.一種初級同步檢測裝置，應(yīng)用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的蜂窩搜尋的初級同步碼同步檢測，檢測來自基地臺的一進(jìn)入信號，該進(jìn)入信號因頻率偏移而具有一載波頻率不確定范圍，其特征在于該初級同步檢測裝置包含一取樣點(diǎn)擾亂器，用于決定該進(jìn)入信號的取樣點(diǎn)的選擇方式；一初級同步碼匹配濾波器，用于匹配并檢測該初級同步碼；一取樣頻率偏移補(bǔ)償單元(clock compensated unit)，用于該進(jìn)入信號的取樣頻率偏移補(bǔ)償；一第一交換接口，連接于該取樣頻率偏移補(bǔ)償單元，具有復(fù)數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出至復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器；復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器(circular buffer)，連接于該第一交換接口，用于儲存來自該初級同步碼檢測器的檢測結(jié)果，并繼續(xù)判斷該進(jìn)入信號較佳的時(shí)槽邊界；其中將該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍分成復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)，每個(gè)區(qū)域中有一次要載波(sub-carrier)頻率，該復(fù)數(shù)個(gè)次要載波頻率作為該復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器的參考頻率，且切分頻率不確定范圍為該復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)稱為一分柜過程；一第二交換接口，連接于該復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器，具有復(fù)數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出；一選擇單元，連接于該第二交換接口，用于在該復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器的輸出中挑選出復(fù)數(shù)個(gè)(N1)個(gè)可能的時(shí)槽邊界作為復(fù)數(shù)個(gè)(N1)候選者。
12.如權(quán)利要求11所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該初級同步檢測裝置的前端更包含一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用于對一進(jìn)入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；一碼片匹配濾波單元，連接于該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用于匹配該進(jìn)入信號，并將該進(jìn)入信號送入該初級同步檢測裝置。
13.如權(quán)利要求11所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該取樣點(diǎn)擾亂器在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中隨機(jī)地選擇一取樣點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求11所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該取樣點(diǎn)擾亂器在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中選擇一最佳取樣點(diǎn)，其中該最佳取樣點(diǎn)在該進(jìn)入信號的數(shù)字形式中具有最大取樣值。
15.如權(quán)利要求11所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍指由該進(jìn)入信號的最大可能頻率與最小可能頻率之間，其中該載波頻率不確定范圍由于用戶裝置的晶體震蕩器的頻率不穩(wěn)定所造成。
16.如權(quán)利要求15所述的蜂窩搜尋方法，其特征在于其中數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)以相同的間隔等分該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍。
17.如權(quán)利要求16所述的蜂窩搜尋方法，其特征在于其中該次要載波頻率位于該數(shù)個(gè)小區(qū)域(cell)的中間。
18.如權(quán)利要求11所述的蜂窩搜尋裝置，其特征在于其中該數(shù)個(gè)循環(huán)緩沖器的數(shù)目由該進(jìn)入信號的載波頻率不確定范圍所切分的復(fù)數(shù)個(gè)小區(qū)域的數(shù)目來決定。
19.如權(quán)利要求1與11所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該初級同步檢測裝置使用于寬頻分碼多任務(wù)接取/分頻雙工系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求1與11所述的初級同步檢測裝置，其特征在于其中該初級同步檢測裝置使用于移動(dòng)裝置與無線個(gè)人數(shù)字化助理(PDA)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種初級同步檢測裝置，應(yīng)用于分碼多任務(wù)接取系統(tǒng)的蜂窩搜尋的初級同步碼檢測。包含一補(bǔ)償單元，用于該進(jìn)入信號的相位偏移補(bǔ)償與取樣頻率偏移補(bǔ)償；一第一交換接口，連接于該補(bǔ)償單元，具有數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出至數(shù)個(gè)次要檢測單元；數(shù)個(gè)次要檢測單元，連接于該交換接口，用于檢測該進(jìn)入信號的一初級同步碼；一第二交換接口，連接于該數(shù)個(gè)次要檢測單元，具有數(shù)個(gè)交換端口，用于將該進(jìn)入信號輸出；以及一選擇單元，連接于該第二交換接口，用于在該數(shù)個(gè)次要檢測單元的輸出中挑選出數(shù)個(gè)可能的時(shí)槽邊界作為數(shù)個(gè)候選者。本發(fā)明可有效降低系統(tǒng)中取樣頻率偏移效應(yīng)的影響，并且不增加裝置的復(fù)雜度與功率消耗。
文檔編號H04B7/216GK1458757SQ0212026
公開日2003年11月26日 申請日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者何建興, 沈文和 申請人:智邦科技股份有限公司