專利名稱：時分同步碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用于初始小區(qū)搜索的同步裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)的，特別涉及一種應(yīng)用于時分同步碼分多址(Time Division Synchronous Code-Division MultipleAccess，簡稱TD-SCDMA)移動通信系統(tǒng)中，應(yīng)用于初始小區(qū)搜索(Initial CellSearch)的同步裝置。
背景技術(shù)：
1946年，美國的貝爾實驗室便提出了將移動電話的服務(wù)區(qū)劃分成若干個小區(qū)，每個小區(qū)設(shè)一個基站，構(gòu)成蜂窩狀系統(tǒng)的蜂窩(Cellular)移動通信新概念。1978年，這種系統(tǒng)在美國芝加哥試驗獲得成功，并于1983年正式投入商用。蜂窩系統(tǒng)的采用，使得相同的頻率可以重復(fù)使用，從而大大增加了移動通信系統(tǒng)的容量，適應(yīng)了移動通信用戶驟增的客觀需要。蜂窩移動通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了一個從模擬網(wǎng)到數(shù)字網(wǎng)，從頻分多址(FDMA)到時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)的過程。
隨著時代的發(fā)展，人們對通信的要求，包括對通信質(zhì)量和業(yè)務(wù)種類等的要求，也越來越高。第三代(3G)移動通信系統(tǒng)正是為了滿足該要求而被發(fā)展起來的。它是以全球通用、系統(tǒng)綜合作為基本出發(fā)點，并試圖建立一個全球的移動綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，綜合蜂窩、無繩、尋呼、集群、移動數(shù)據(jù)、移動衛(wèi)星、空中和海上等各種移動通信系統(tǒng)的功能，提供與固定電信網(wǎng)的業(yè)務(wù)兼容、質(zhì)量相當?shù)亩喾N話音和非話音業(yè)務(wù)，進行袖珍個人終端的全球漫游，從而實現(xiàn)人類夢寐以求的在任何地方、任何時間與任何人進行通信的理想。
第三代移動通信系統(tǒng)中最關(guān)鍵的是無線電傳輸技術(shù)(RTT)。1998年國際電信聯(lián)盟所征集的RTT候選提案除6個衛(wèi)星接口技術(shù)方案外，地面無線接口技術(shù)有10個方案，被分為兩大類CDMA與TDMA，其中CDMA占主導(dǎo)地位。在CDMA技術(shù)中，國際電信聯(lián)盟目前共接受了3種標準，即歐洲和日本的W-CDMA、美國的CDMA2000和中國的TD-SCDMA標準。
與其它第三代移動通信標準相比，TD-SCDMA采用了許多獨有的先進技術(shù)，并且在技術(shù)、經(jīng)濟兩方面都具有突出的優(yōu)勢。TD-SCDMA采用時分雙工(Time Division Duplex，TDD)、智能天線(Smart Antenna)、聯(lián)合檢測(JointDetection)等技術(shù)，頻譜利用率很高，能夠解決高人口密度地區(qū)頻率資源緊張的問題，并在互聯(lián)網(wǎng)瀏覽等非對稱移動數(shù)據(jù)和視頻點播等多媒體業(yè)務(wù)方面具有潛在優(yōu)勢。
如圖1所示，為一個典型的蜂窩移動通信系統(tǒng)的例子。該系統(tǒng)是由多個小區(qū)101-10N(10)構(gòu)成的，其中每個小區(qū)內(nèi)各有一個基站(Base Station)111-11N(11)，同時在該小區(qū)服務(wù)范圍內(nèi)存在一定數(shù)量的用戶終端設(shè)備(UserEquipment，簡寫為UE)121-12N(12)。每一個用戶終端設(shè)備12通過與所屬服務(wù)小區(qū)10內(nèi)的基站11保持連接，來完成與其它通信設(shè)備之間的通信功能。
每次當用戶終端設(shè)備12開機后，一般并不知道其所處的位置、以及應(yīng)選擇哪個基站11(或者小區(qū)10)進行有關(guān)上行接入(Uplink Access)操作。用戶終端設(shè)備選擇小區(qū)進行接入的過程一般被稱為“初始小區(qū)搜索”(InitialCell Search)過程。用戶終端設(shè)備12進行初始小區(qū)搜索的目的是選擇合適的工作頻點，并在該頻點上取得與某個小區(qū)10內(nèi)的基站11的下行同步，同時解讀該基站11發(fā)送的有關(guān)系統(tǒng)廣播消息——依據(jù)這些信息，用戶終端設(shè)備12才能開始有關(guān)的上行接入過程，并最終建立與該基站11之間的連接。
如圖2所示，為TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖。該結(jié)構(gòu)是根據(jù)3G合作項目(3GPP)規(guī)范TS25.221(Release4)中的低碼片速率時分雙工(LCR-TDD)模式(1.28Mcps)，或者中國無線通信標準(CWTS)規(guī)范TSM 05.02(Release3)中給出的。TD-SCDMA系統(tǒng)的碼片速率為1.28Mcps，每一個無線幀(RadioFrame)200、201(20)的長度為5ms，即6400個碼片(對于3GPP LCR-TDD系統(tǒng)，每個無線幀長度為10ms，并可劃分為兩個長度為5ms的子幀(subframe)，其中每個子幀包含6400個碼片)。其中，每個TD-SCDMA系統(tǒng)中的無線幀(或者LCR系統(tǒng)中的子幀)20又可以分為7個時隙(TS0～TS6)210-216(51)，以及兩個導(dǎo)頻時隙下行導(dǎo)頻時隙(DwPTS)22和上行導(dǎo)頻時隙(UpPTS)24，以及一個保護間隔(Guard)23。進一步的，TS0時隙210被用來承載系統(tǒng)廣播信道以及其它可能的下行業(yè)務(wù)信道；而TS1～TS6時隙211-216則被用來承載上、下行業(yè)務(wù)信道。上行導(dǎo)頻時隙(UpPTS)24和下行導(dǎo)頻時隙DwPTS時隙22分別被用來建立初始的上、下行同步。TS0～TS6時隙210-216長度均為0.675ms或864個碼片，其中包含兩段長均為352碼片的數(shù)據(jù)段DATA1(27)和DATA2(29)，以及中間的一段長為144碼片的訓(xùn)練序列——中導(dǎo)碼(Midamble)序列28。Midamble序列在TD-SCDMA有重要意義，包括小區(qū)標識、信道估計和同步(包括頻率同步)等模塊都要用到它。DwPTS時隙22包含32碼片的保護間隔30、以及一個長為64碼片的下行同步碼(SYNC-DL)碼字25，它的作用是小區(qū)標識和建立初始同步；而UpPTS時隙包含一個長為128碼片的上行同步碼(SYNC-UL)碼字26，用戶終端設(shè)備利用它進行有關(guān)上行接入過程。
按照3GPP規(guī)范TS25.224(Release 4)或者CWTS規(guī)范TSM05.08(Release3)中的有關(guān)定義，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，當完成初始頻點選擇后，在每個候選頻點上，初始小區(qū)搜索過程可分為以下四個步驟第一步驟，DwPTS搜索通過將總共32個SYNC-DL碼字25與接收信號序列進行相關(guān)處理或者類似處理后，得到DwPTS時隙的(粗略)同步信息，同時檢測出最有可能的SYNC-DL碼字；第二步驟，擾碼和Midamble碼字序列檢測得到DwPTS粗略位置信息后，根據(jù)TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)用戶終端可以接收位于TS0(210)上的P-CCPCH(主公共控制物理信道)信道上的Midamble部分接收信號28。由于每個SYNC-DL碼字25對應(yīng)一個碼組(Code Group)，包含了4個可能的Midamble碼字序列，因此通過將這4個可能的碼字與TS0上Midamble部分的接收信號進行相關(guān)處理或者類似處理后，可檢測出系統(tǒng)采用了其中哪個Midamble碼字序列；由于擾碼(Scrambling Code)和Midamble碼字存在一一對應(yīng)關(guān)系，所以擾碼也可以檢測到Midamble碼字序列后同時獲得；第三步驟，控制復(fù)幀同步TD-SCDMA系統(tǒng)中通過對SYNC-DL碼25進行QPSK(四相相移鍵控)調(diào)制、并根據(jù)連續(xù)四幀內(nèi)SYNC-DL碼字25上的調(diào)制相位圖案來確定控制復(fù)幀(Control Multi-frame)的開始。用戶終端通過對接收SYNC-DL碼字信號上調(diào)制相位圖案的檢測來確定控制復(fù)幀同步；第四步驟，讀取BCCH(廣播信道)信息獲得控制復(fù)幀同步后，就可以知道哪些幀上有BCCH系統(tǒng)廣播消息存在；用戶終端對這些幀的P-CCPCH上的接收數(shù)據(jù)進行解調(diào)(Demodulation)和解碼(Decoding)，然后進行循環(huán)冗余校驗(CRC)；如果校驗通過，則該塊BCCH信息被認為有效并被傳遞給高層，初始小區(qū)過程成功結(jié)束。
初始小區(qū)搜索的方法及其裝置設(shè)計，是TD-SCDMA系統(tǒng)設(shè)計中的重要課題之一。一方面，由于用戶終端設(shè)備進行初始小區(qū)搜索之前往往只有很少的(甚至沒有任何)系統(tǒng)信息，而且可能面臨較惡劣的信道環(huán)境(例如，當用戶處于小區(qū)邊緣、或者處于陰影區(qū)時)，因此要求所設(shè)計的初始小區(qū)搜索方法擁有優(yōu)良的性能，能夠在較短時間內(nèi)找到目標小區(qū)，同時又要具有較好的魯棒性(robustness)，能適應(yīng)各種開機環(huán)境；另一方面，又要求該設(shè)計具有合理的復(fù)雜度，避免由于軟/硬件資源消耗過多、或者功耗太大等帶來的一系列實現(xiàn)問題。
特別的，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，前述初始小區(qū)搜索第一步驟的設(shè)計對整體設(shè)計尤為關(guān)鍵因為此時用戶終端設(shè)備還沒有任何定時信息，所以往往需要通過在整個無線幀內(nèi)進行接收信號與一個或者多個(最多32個)備選SYNC-DL碼字之間進行一系列滑動相關(guān)操作及后續(xù)處理后，才能確定有關(guān)的定時信息及功率最強的SYNC-DL碼字，然后開始初始小區(qū)搜索第二步驟的有關(guān)處理。例如，在國際專利申請公開號WO03/028399，發(fā)明名稱為“小區(qū)搜索方法和通信終端設(shè)備”(CELL SEARCH METHOD AND COMMUNICATION TERMINALAPPARATUS)中，主要公開了一種在TD-SCDMA系統(tǒng)中執(zhí)行所述小區(qū)搜索第一步驟的方法和裝置，該方法中首先將各SYNC-DL碼與接收信號進行滑動相關(guān)，并找到相關(guān)值最大的SYNC-DL及其對應(yīng)位置作為輸出。
如圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)，為一種應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的相關(guān)器裝置。首先，接收數(shù)據(jù)經(jīng)過首先采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換和基帶數(shù)字匹配濾波后，得到接收數(shù)據(jù)信號采樣流作為該相關(guān)器的輸入。其中，采樣速率一般可選為碼片速率的某個倍數(shù)，例如采用2倍過采樣，即每個碼片間隔內(nèi)進行2個采樣；模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)用于將輸入模擬采樣值量化為對應(yīng)的數(shù)字值，提供給數(shù)字基帶單元進行一系列處理；基帶數(shù)字匹配濾波器主要用于濾除帶外干擾和噪聲，其輸出數(shù)字信號的量化比特數(shù)M的典型取值為6或者8。相關(guān)器接收數(shù)據(jù)采樣輸入后，首先通過反旋轉(zhuǎn)器31對輸入I/Q兩路采樣值an進行反旋轉(zhuǎn)后得到bn。該操作是與發(fā)射機端的旋轉(zhuǎn)操作對應(yīng)的。具體而言，反旋轉(zhuǎn)操作可用下述公式表征
bn＝an*(-j)n(n＝0，1，2，…)其中，an和bn分別為反旋轉(zhuǎn)器31的輸入、輸出符號，下標n為輸入采樣序號，而j為-1的單位根。事實上，用復(fù)數(shù)表示符號an和bn(其中實部對應(yīng)I路即同相分量，虛部對應(yīng)Q路即正交分量)an＝ain+j*aqn，bn＝bin+j*bqn，則下述公式成立bin＝ain，bqn＝aqn(n＝4k，k＝0，1，2，…)bin＝aqn，bqn＝-ain(n＝4k+1，k＝0，1，2，…)bin＝-ain，bqn＝-aqn(n＝4k+2，k＝0，1，2，…)bin＝-aqn，bqn＝ain(n＝4k+3，k＝0，1，2，…)因此，該反旋轉(zhuǎn)器可通過I/Q路交換、取反和計數(shù)單元等實現(xiàn)。反旋轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)采樣分為I和Q兩路，分別被移入兩組各含64個M比特寄存器的寄存器組321-64和341-64。如圖3所示在第N時刻，每次的新數(shù)據(jù)采樣分別被移入Q比特寄存器321和341，同時每個寄存器組內(nèi)的每個寄存器的值被移入右邊的寄存器。以I路為例，這意味著寄存器321原先的存儲值被移入寄存器321+1內(nèi)，其中i＝1，2，…，63，而寄存器3264中原先的存儲值被丟棄。接下去，兩組寄存器組中的各寄存器的存儲值，根據(jù)候選SYNC-DL碼字中的對應(yīng)比特，分別通過一批“保持/取負”單元331-64和351-64。假設(shè)I路和Q路兩組寄存器組中的存儲值分別為{biN，biN-1，…，biN-63}和{bqN，bqN-1，…，bqN-63}；并假設(shè)候選SYNC-DL碼字為{s1，s2，…，s64}，其中sk的取值為0或1(k＝1，2，…，64)，則I路上的第k個“保持/取負”單元33k的輸入biN+1-k、sk和輸出uik關(guān)系可用如下公式表征uik＝biN+1-k如果sk＝1；uik＝-biN+1-k如果sk＝0(k＝1，2，…，64)類似的，在Q路上的第k個“保持/取負”單元35k的輸入bqN+1-k、sk和輸出uqk關(guān)系可用如下公式表征uqk＝bqN+1-k如果sk＝1；uqk＝-bqN+1-k如果sk＝0(k＝1，2，…，64)然后，所得中間結(jié)果{ui1，ui2，…，ui64}和{uq1，uq2，…，uq64}分別被輸入兩個加法器361和362，得到兩個加法器輸出ci和cq，所述加法計算可用如下公式表征
ci＝ui1+ui2+…+ui64cq＝uq1+uq2+…+uq64最后，兩個加法器的輸出ci和cq被送入一個功率計算器37，輸出相關(guān)結(jié)果功率值pN可用如下公式表征pN＝ci2+cq2這樣，如圖3所示的相關(guān)器就完成了第N時刻的相關(guān)值計算。當每次有一個新的采樣值輸入，該相關(guān)器經(jīng)過上述操作后，就可產(chǎn)生一個相關(guān)結(jié)果輸出；這樣隨著接收數(shù)據(jù)采樣流的不斷輸入，該相關(guān)器就產(chǎn)生了一系列相關(guān)輸出，從而完成了“滑動”相關(guān)過程。接著，后續(xù)處理模塊將根據(jù)這些相關(guān)輸出經(jīng)過一系列處理后，完成有關(guān)的同步和檢測功能。
雖然該裝置雖然可達到理論上最優(yōu)的性能，但是其復(fù)雜度卻很高，這意味著將消耗很多的處理器資源以及更多的功耗。假設(shè)接收信號輸入采用2倍速數(shù)據(jù)采樣(即對應(yīng)每個碼片有兩個輸入采樣輸入)，且每個采樣采用6比特量化，由于SYNC-DL碼字長度為64，對應(yīng)64個采樣的相關(guān)需要實/虛部各64個12-比特的加減法操作，這樣進行每個SYNC-DL的相關(guān)處理需要64*2*6400*2＝1,638,400個12-比特加減法操作完成第一步驟。對于TD-SCDMA系統(tǒng)的初始小區(qū)搜索，由于可能要同時進行32個SYNC-DL碼的搜索和同步過程，因此采用如圖3所示的相關(guān)器結(jié)構(gòu)將使整個處理過程更為復(fù)雜、或者耗時。因為如果要同時進行所有32個碼字的相關(guān)處理，則在5ms內(nèi)完成總共1,638,400*32＝52,428,800個12-比特加減法操作——這是目前的商用軟/硬件處理能力一般所難以達到的。因此，為了實現(xiàn)該裝置，往往只能在每個5ms內(nèi)只進行一批若干個SYNC-DL碼字(例如2個或者4個碼字)的相關(guān)處理，并將所有備選SYNC-DL碼字分成多批來處理。這樣做的目的是降低對軟/硬件處理能力的要求，但所付出的代價是拉長了執(zhí)行初始小區(qū)搜索第一步驟所花費的時間。因此，如何降低該相關(guān)器的復(fù)雜度，同時又保證同步和檢測性能滿足設(shè)計要求，是TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索過程設(shè)計中所面臨的關(guān)鍵問題之一。
為了避免整個幀內(nèi)進行對所有SYNC-DL碼字進行的滑動相關(guān)處理，在國際專利申請公開號WO01/074103，發(fā)明名稱為“一種碼分多址數(shù)字移動通信系統(tǒng)的小區(qū)初始方法”(METHOD OF CELL INITIAL SEARCH IN CDMA DIGITALMOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM)中，公開了一種采用了所謂“特征窗”(Characteristic Window)的方法，進行TD-SCDMA系統(tǒng)中進行初始小區(qū)搜索中的第一步驟的方法。該方法的主要思想是，利用TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)中DwPTS部分所特有的功率包絡(luò)特性，先進行粗略的DwPTS同步，然后在該同步點附近在進行所有備選SYNC-DL碼字的滑動相關(guān)處理。由于避免了在整個幀內(nèi)進行滑動相關(guān)，因此其處理復(fù)雜度與前述方案相比大大降低。該方案的性能很大程度上取決于其“特征窗”方法的有效性，但是由于僅采用了功率信息，導(dǎo)致這種基于DwPTS包絡(luò)特性的方法，在低信干噪比(SINR)條件下、特別是SINR＜0dB時，很難在短時間內(nèi)找到正確的DwPTS位置；另一方面，由于TDD信號特有的各時隙相對功率包絡(luò)起伏可能較大的特性，在接收整個幀的數(shù)據(jù)時，經(jīng)常要求采用分段的增益控制(AGC)的方法來調(diào)整輸入信號——在此AGC作用的情況下，DwPTS部分的功率包絡(luò)特性是否仍然能被保留、或者其特征是否依然明顯，仍有待進一步的研究。綜上所述，盡管這種基于“特征窗”的方案可以有效的降低TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的處理復(fù)雜度，但其在實際工作環(huán)境的性能卻受了很多因素的制約，因而有待進一步的實踐檢驗。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于時分同步碼分多址(TD-SCDMA)移動通信系統(tǒng)中用戶終端設(shè)備的進行初始小區(qū)搜索的同步裝置，其能夠在在較低信干噪比(SINR)條件下，在較短時間內(nèi)完成幀同步和同步碼字的檢測。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的時分同步碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用于初始小區(qū)搜索的同步裝置，包括相關(guān)器，其接收數(shù)據(jù)采樣，根據(jù)當前待處理的候選SYNC-DL碼字，在每一幀內(nèi)產(chǎn)生一批對應(yīng)的相關(guān)功率包絡(luò)結(jié)果輸出；相關(guān)值抽選器，其與相關(guān)器相連接，根據(jù)每幀內(nèi)所生成的相關(guān)功率包絡(luò)，提取其中的部分相關(guān)值及其對應(yīng)的位置。
幀間合并器，將連續(xù)多幀的、經(jīng)過相關(guān)值抽選器抽選后的相關(guān)功率包絡(luò)進行合并；功率包絡(luò)最大值搜索器，其針對每個候選SYNC-DL碼字，根據(jù)幀間合并器的輸出的相應(yīng)的相關(guān)功率包絡(luò)，搜索功率值最大的一個相關(guān)峰，并記錄該相關(guān)峰的功率值及其對應(yīng)的同步位置；相關(guān)峰最大值搜索器，其得到所有候選SYNC-DL碼字的相關(guān)峰后，搜索其中最大的一個或者多個相關(guān)峰功率值，并輸出它(們)的出現(xiàn)位置以及對應(yīng)的候選SYNC-DL碼字。
進一步地，所述的相關(guān)器包括一個或者多個“1比特”子相關(guān)裝置，所述的子相關(guān)裝置包括兩個符號位提取器，其接收數(shù)據(jù)采樣輸入后，分別提取提取輸入數(shù)據(jù)采樣流的同步(I)和正交(Q)支路上的符號比特；反旋轉(zhuǎn)器，其與所述兩個符號位提取器相連接，對輸入I/Q兩路采樣值進行反旋轉(zhuǎn)操作；兩個64比特移位寄存器，其與反旋轉(zhuǎn)器相連接，每個64比特移位寄存器保存了最近的64個I或Q路數(shù)據(jù)采樣的符號比特，每次有新的數(shù)據(jù)采樣符號比特進入時，進行一次移位操作，將最老的符號比特移出丟棄，并將新的數(shù)據(jù)采樣符號比特移入；兩批比特異或單元，連接移位寄存器和候選SYNC-DL碼字接口，用于將I/Q路兩個64比特移位寄存器中的比特值分別與候選SYNC-DL碼字進行逐比特異或操作；兩個“1”個數(shù)統(tǒng)計器，其與上述兩批比特異或單元的輸出端口連接，用于分別統(tǒng)計I/Q路兩組異或輸出結(jié)果中“1”的個數(shù)；功率計算器，其與所述兩個“1”個數(shù)統(tǒng)計器相連接，根據(jù)上述I/Q路的統(tǒng)計結(jié)果，計算出相關(guān)功率。
根據(jù)本實用新型實現(xiàn)的用于TD-SCDMA系統(tǒng)中用戶終端設(shè)備的的進行初始小區(qū)搜索的裝置，具有相對較低的相關(guān)復(fù)雜度，并能夠在較惡劣的傳播條件下，達到較高的檢測概率，同時能夠有效地縮短TD-SCDMA系統(tǒng)中初始小區(qū)搜索時間。具體而言，本發(fā)明提供了一種復(fù)雜度相對較低的相關(guān)處理裝置，能夠較好的解決TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟相關(guān)處理計算量過大的問題。
圖1為一典型的蜂窩移動通信系統(tǒng)的簡單示意圖；圖2為TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為一種應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的屬于現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)裝置；圖4為實現(xiàn)本實用新型的應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的“1比特”子相關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為實現(xiàn)本實用新型的應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的、包含若干個“1比特”子相關(guān)裝置的“1比特”相關(guān)器的結(jié)構(gòu)框圖；圖6為實現(xiàn)本實用新型的應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的、包含“1比特”相關(guān)器的同步裝置的結(jié)構(gòu)框圖；具體實施方式
以下根據(jù)圖4～圖6，說明本發(fā)明的較佳實施方式。
如圖4所示，為實現(xiàn)本實用新型的應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的“1比特”子相關(guān)裝置5001的結(jié)構(gòu)框圖。該子相關(guān)裝置包括兩個符號位提取器501和502，其接收數(shù)據(jù)采樣輸入后，分別提取提取輸入數(shù)據(jù)采樣流的同步(I)和正交(Q)支路上的符號比特；反旋轉(zhuǎn)器51，其與所述兩個符號位提取器相連接，對輸入I/Q兩路采樣值進行反旋轉(zhuǎn)操作，由于反旋轉(zhuǎn)操作以4為周期，并且輸入I/Q路均為一個比特，所以可采用真值表等手段簡單實現(xiàn)；兩個64比特移位寄存器52、53，其與反轉(zhuǎn)器相連接，每個64比特移位寄存器保存了最近的64個I或Q路數(shù)據(jù)采樣的符號比特，每次有新的數(shù)據(jù)采樣符號比特進入時，進行一次移位操作(將最老的符號比特移出丟棄)，并將新的數(shù)據(jù)采樣符號比特移入；兩批比特異或單元541-64和551-64，連接移位寄存器和候選SYNC-DL碼字接口，用于將I/Q路兩個64比特移位寄存器中的比特值分別與候選SYNC-DL碼字進行逐比特異或操作；兩個“1”個數(shù)統(tǒng)計器561和562，其與上述兩批比特異或單元的輸出端口連接，用于分別統(tǒng)計I/Q路兩組異或輸出結(jié)果中“1”的個數(shù)，該操作在某些數(shù)字信號處理器(DSP)上可簡單的用一條或者幾條指令實現(xiàn)，或者也可基于硬件采用采用一系列邏輯門電路的組合簡單實現(xiàn)。
功率計算器57，其與所述兩個“1”個數(shù)統(tǒng)計器相連接，根據(jù)上述I/Q路的統(tǒng)計結(jié)果，計算出相關(guān)功率。
進一步地，所述的兩個符號位提取器，分別提取I/Q路數(shù)據(jù)的符號比特{ain，aqn}，其中下標n為輸入采樣序號，而ain和aqn分別表示I和Q路上的符號比特如果輸入＞＝0，則輸出＝1；反之，輸出＝0或者，如果輸入＞＝0，則輸出＝0；反之，輸出＝1所述的反旋轉(zhuǎn)器，對所得的I/Q路符號比特{ain，aqn}進行反旋轉(zhuǎn)操作，得到{bin，bqn}，其中bin和bqn分別表示I和Q路上經(jīng)過反旋轉(zhuǎn)操作后的符號比特，其包含I/Q路交換電路和比特取反電路，亦即bin＝ain，bqn＝aqn(n＝4k，k＝0，1，2，…)bin＝aqn，bqn＝~ain(n＝4k+1，k＝0，1，2，…)bin＝~ain，bqn＝~aqn(n＝4k+2，k＝0，1，2，…)bin＝~aqn，bqn＝ain(n＝4k+3，k＝0，1，2，…)其中，操作符~x表示對比特x的取反操作，亦即~0＝1、~1＝0。
所述的兩批比特異或單元，在第N時刻，將I/Q路上的移位寄存器接收的兩組最近64個比特{biN，biN-1，…，biN-63}和{bqN，bqN-1，…，bqN-63}，分別與候選SYNC-DL碼字{s1，s2，…，s64}(其中sk的取值為0或1，下標k＝1，2，…，64)的對應(yīng)比特進行比特異或(bit exclusive OR)操作，得到I/Q路上的兩組異或輸出{ui1，ui2，…，ui64}和{uq1，uq2，…，uq64}。具體而言，在I路上，分別將biN+k-1和對應(yīng)的碼字比特sk進行異或，得到輸出uik＝biN+1-ksk(k＝1，2，…，64)其中，操作符表示異或操作，其輸入/輸出關(guān)系為00＝001＝110＝111＝0
類似的，在Q路上，分別將bqN+k-1和對應(yīng)的碼字比特sk進行異或，得到輸出uqk＝bqN+1-ksk(k＝1，2，…，64)所述的兩個“1”個數(shù)統(tǒng)計器，分別統(tǒng)計I路和Q路上兩組異或操作結(jié)果{ui1，ui2，…，ui64}和{uq1，uq2，…，uq64}中“1”的個數(shù)，得到輸出ci和cq。該步驟用公式可表征為ci＝ui1+ui2+…+ui64cq＝uq1+uq2+…+uq64由于輸入uik和uqk均為一個比特，所以輸出ci和cq均取值在[0，64]范圍內(nèi)。
所述的功率計算器，根據(jù)輸入的ci和cq值，計算得到第N時刻相關(guān)功率輸出pN，其中計算公式如下pN＝(32-ci)2+(32-cq)2這樣，相關(guān)器就完成了第N時刻的相關(guān)值計算。
另外，所述的功率計算還可用兩個平方器和三個加/減法器實現(xiàn)；或者也可以采用查表邏輯單元和一個加法器來降低復(fù)雜度。其中所述的查表邏輯單元用于實現(xiàn)函數(shù)f(x)＝(32-x)2，其中整數(shù)x的取值范圍為[0，64]。
如圖5所示，為實現(xiàn)本實用新型的應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的、包含若干個所述“1比特”子相關(guān)裝置的“1比特”相關(guān)器的結(jié)構(gòu)框圖。該相關(guān)器包含了n(n＞＝1)個前述的“1比特”子相關(guān)裝置5001-n。其中，接收數(shù)據(jù)采樣流被送入這n個“1比特”子相關(guān)裝置；同時，每個“1比特”子相關(guān)裝置處理一個候選SYNC-DL碼字，并且各個“1比特”子相關(guān)裝置處理的SYNC-DL碼字各不相同。這樣，采用如圖5所示的相關(guān)裝置，就可以實現(xiàn)同時完成對多個SYNC-DL碼字進行“滑動”相關(guān)的過程。注意到，由于所述“1比特”子相關(guān)裝置具有相對較低的復(fù)雜度，因此允許在每幀內(nèi)同時處理多個SYNC-DL碼字相關(guān)，并仍然保持合理的總復(fù)雜度。另一方面，如果時間允許，在下一幀數(shù)據(jù)到達前，采用如圖5所示的同一相關(guān)裝置，可以繼續(xù)處理另外一批或者幾批候選SYNC-DL碼字。這樣，采用如圖5所示的“1比特”相關(guān)器，就能夠以合理的復(fù)雜度，實現(xiàn)了在一幀內(nèi)進行多個SYNC-DL碼字的相關(guān)處理。具體而言，根據(jù)軟/硬件資源等條件，設(shè)計人員可將待處理的所有N個候選SYNC-DL碼字分為B批，每批最多處理ceil(N/B)個候選SYNC-DL碼字，其中ceil(x)函數(shù)返回大于或者等于輸入變量x的最小整數(shù)；并且每次在連續(xù)的M(M＞＝1)幀中完成一批候選SYNC-DL碼字的相關(guān)處理、以及相應(yīng)的后續(xù)同步和檢測處理。
如圖6所示，為實現(xiàn)本發(fā)明應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的、且包含“1比特”相關(guān)器的一種同步裝置的結(jié)構(gòu)框圖。該同步裝置包括相關(guān)器70，其接收數(shù)據(jù)采樣，根據(jù)當前待處理的候選SYNC-DL碼字，在每一幀內(nèi)產(chǎn)生一批對應(yīng)的相關(guān)功率包絡(luò)結(jié)果輸出，這里所述的相關(guān)器即用本實用型所述低復(fù)雜度的“1比特”相關(guān)裝置來實現(xiàn)；相關(guān)值抽選器71，其與相關(guān)器相連接，根據(jù)每幀內(nèi)所生成的相關(guān)功率包絡(luò)，提取其中的部分相關(guān)值及其對應(yīng)的位置。
幀間合并器72，將連續(xù)多幀的、經(jīng)過相關(guān)值抽選器抽選后的相關(guān)功率包絡(luò)進行合并；功率包絡(luò)最大值搜索器73，其針對每個候選SYNC-DL碼字，根據(jù)幀間合并器的輸出的相應(yīng)的相關(guān)功率包絡(luò)，搜索功率值最大的一個相關(guān)峰，并記錄該相關(guān)峰的功率值及其對應(yīng)的同步位置；相關(guān)峰最大值搜索器74，其得到所有候選SYNC-DL碼字的相關(guān)峰后，搜索其中最大的一個或者多個相關(guān)峰功率值，并輸出它(們)的出現(xiàn)位置以及對應(yīng)的候選SYNC-DL碼字。這樣就構(gòu)成了TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟的同步裝置。
需要指出的是，一般的，初始小區(qū)搜索只要找到一個信號最強的小區(qū)進行接入即可，但相關(guān)峰最大值搜索器74可以被配置成能輸出多于一個同步位置及其SYNC-DL碼字，之所以這樣做，是因為(特別是當用戶終端設(shè)備處于多個小區(qū)的邊緣時)可能有多個候選SYNC-DL碼字的相關(guān)峰功率比較接近，這樣第一步驟就將它們都輸出，并由后續(xù)小區(qū)搜索步驟(例如初始小區(qū)搜索第二步驟)來做進一步的判斷，從而達到提高正確檢測概率、以及縮短搜索時間的目的。
進一步地，所述相關(guān)值抽取器71中提取其中部分相關(guān)值及其對應(yīng)的位置的方法可以采用如國際專利申請公開號WO03/028399、發(fā)明名稱為“小區(qū)搜索方法和通信終端設(shè)備”(CELL SEARCH METHOD AND COMMUNICATIONTERMINAL APPARATUS)中所公開的一種方法，將每個幀分為若干小段(例如，每段4個碼片長度，共1600“小段”)，并逐段搜索最大相關(guān)值，并且只保留每段內(nèi)的最大值。這樣做的目的是為了達到節(jié)省存儲空間的目的。因為如果保留每幀內(nèi)的所有相關(guān)功率包絡(luò)，假設(shè)采用2倍過采樣，則對應(yīng)每個SYNC-DL碼字總共需要6400*2＝12,800個存儲單元；因此，(特別是當每幀內(nèi)處理多個SYNC-DL碼字的情況下)需要較多的存儲器開銷，對實現(xiàn)造成較大的負擔。因此，在TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟中，該相關(guān)值抽選器71是有必要的。當然，除了上述介紹的一種方法外，也可以采用其它抽選方法達到類似的目的。
所述的幀間合并器72所采用的合并方法，是指將連續(xù)多幀內(nèi)的相關(guān)功率包絡(luò)輸出，根據(jù)相關(guān)值抽選器71的抽選方法，按一定方式將它們疊加在對應(yīng)于一個幀的范圍內(nèi)。例如，對應(yīng)前述所介紹的一種相關(guān)值抽選方法，可將所有幀內(nèi)的對應(yīng)同一段內(nèi)的抽選的相關(guān)功率值進行相加，這樣就得到了對應(yīng)于一個幀范圍內(nèi)的一個疊加后的功率包絡(luò)，該功率包絡(luò)共含有1600個功率值(分別對應(yīng)了每個“小段”)。
權(quán)利要求1.一種時分同步碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用于初始小區(qū)搜索的同步裝置，其特征在于，包括相關(guān)器，其接收數(shù)據(jù)采樣，根據(jù)當前待處理的候選SYNC-DL碼字，在每一幀內(nèi)產(chǎn)生一批對應(yīng)的相關(guān)功率包絡(luò)結(jié)果輸出；相關(guān)值抽選器，其與相關(guān)器相連接，根據(jù)每幀內(nèi)所生成的相關(guān)功率包絡(luò)，提取其中的部分相關(guān)值及其對應(yīng)的位置。幀間合并器，將連續(xù)多幀的、經(jīng)過相關(guān)值抽選器抽選后的相關(guān)功率包絡(luò)進行合并；功率包絡(luò)最大值搜索器，其針對每個候選SYNC-DL碼字，根據(jù)幀間合并器的輸出的相應(yīng)的相關(guān)功率包絡(luò)，搜索功率值最大的一個相關(guān)峰，并記錄該相關(guān)峰的功率值及其對應(yīng)的同步位置；相關(guān)峰最大值搜索器，其得到所有候選SYNC-DL碼字的相關(guān)峰后，搜索其中最大的一個或者多個相關(guān)峰功率值，并輸出它(們)的出現(xiàn)位置以及對應(yīng)的候選SYNC-DL碼字。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時分同步碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用于初始小區(qū)搜索的同步裝置，其特征在于，所述的相關(guān)器包括一個或者多個“1比特”子相關(guān)裝置，所述的子相關(guān)裝置包括兩個符號位提取器，其接收數(shù)據(jù)采樣輸入后，分別提取提取輸入數(shù)據(jù)采樣流的同步(I)和正交(Q)支路上的符號比特；反旋轉(zhuǎn)器，其與所述兩個符號位提取器相連接，對輸入I/Q兩路采樣值進行反旋轉(zhuǎn)操作；兩個64比特移位寄存器，其與反旋轉(zhuǎn)器相連接，每個64比特移位寄存器保存了最近的64個I或Q路數(shù)據(jù)采樣的符號比特，每次有新的數(shù)據(jù)采樣符號比特進入時，進行一次移位操作，將最老的符號比特移出丟棄，并將新的數(shù)據(jù)采樣符號比特移入；兩批比特異或單元，連接移位寄存器和候選SYNC-DL碼字接口，用于將I/Q路兩個64比特移位寄存器中的比特值分別與候選SYNC-DL碼字進行逐比特異或操作；兩個“1”個數(shù)統(tǒng)計器，其與上述兩批比特異或單元的輸出端口連接，用于分別統(tǒng)計I/Q路兩組異或輸出結(jié)果中“1”的個數(shù)；功率計算器，其與所述兩個“1”個數(shù)統(tǒng)計器相連接，根據(jù)上述I/Q路的統(tǒng)計結(jié)果，計算出相關(guān)功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時分同步碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用于初始小區(qū)搜索的同步裝置，其特征在于，所述的功率計算器包括兩個平方器和三個加/減法器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時分同步碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用于初始小區(qū)搜索的同步裝置，其特征在于，所述的功率計算器包括查表邏輯單元和一個加法器。
專利摘要本實用新型提供一種時分同步碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用于初始小區(qū)搜索的同步裝置，其包括相關(guān)器、相關(guān)值抽選器、幀間合并器、功率包絡(luò)最大值搜索器、相關(guān)峰最大值搜索器，根據(jù)本實用新型實現(xiàn)的用于TD－SCDMA系統(tǒng)中用戶終端設(shè)備的的進行初始小區(qū)搜索的裝置，具有相對較低的相關(guān)復(fù)雜度，并能夠在較惡劣的傳播條件下，達到較高的檢測概率，同時能夠有效地縮短TD－SCDMA系統(tǒng)中初始小區(qū)搜索時間，進一步地能夠較好的解決TD－SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)搜索第一步驟相關(guān)處理計算量過大的問題。
文檔編號H04B1/707GK2757442SQ20042010795
公開日2006年2月8日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者謝一寧, 冉曉龍 申請人:凱明信息科技股份有限公司