專利名稱：Tdma通信系統(tǒng)的差分中導(dǎo)碼獲取和頻偏估計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及TDMA (時分多址)通信系統(tǒng)，具體而言，涉及TDMA 通信系統(tǒng)中為獲得定時(timing)同步而進行的中導(dǎo)碼獲取和頻偏估計。
背景技術(shù)：
在TDMA通信系統(tǒng)中，特別是在發(fā)送持續(xù)時間極短和以高比特率發(fā)送 時，為了確保突發(fā)的成功發(fā)送和接收，需要在發(fā)送端和接收端之間獲得精 確的定時同步，否則將會產(chǎn)生不可接受的不良后果和/或效率低下。在現(xiàn)有 技術(shù)中，通常通過中導(dǎo)碼(midamble)的獲取來實現(xiàn)定時同步，所述中導(dǎo) 碼是突發(fā)幀(burst frame)的一部分。但是，當(dāng)由于多普勒效應(yīng)等使得載 頻發(fā)生很大的頻偏時，很難獲取中導(dǎo)碼。這使得抵抗頻偏的定時同步技術(shù) 成了本領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。
已知存在許多獲取中導(dǎo)碼的技術(shù)。例如，申請日為2006年3月29 日、申請?zhí)枮镹o.CN200610025177.2的中國專利申請公開了一種使用滑動 相關(guān)(sliding correlation)來直接獲得本地中導(dǎo)碼復(fù)本(template)與所接 收的信號的相關(guān)峰值，從而獲得中導(dǎo)碼的方法。但是，該方法并沒有考慮 頻偏因素，因此，如果采用該方法來進行中導(dǎo)碼獲取，則輕微的頻偏就將 導(dǎo)致不可容忍的性能惡化，甚至?xí)?dǎo)致根本無法獲得中導(dǎo)碼。
又例如，公開號為US 20060165128的美國專利申請公開了一種首先 在時域和頻域中進行搜索以獲得中導(dǎo)碼定時的粗估計，然后進行頻偏估計 和校正的方法。但是在兩個域中的搜索需要非常龐大的計算量，這使得加 重了系統(tǒng)的負擔(dān)并增加了系統(tǒng)復(fù)雜度。并且，由于利用這種方法來獲得的 中導(dǎo)碼定時存在誤差，所以使得以此為基礎(chǔ)進行的頻偏估計也存在較大誤 差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于TDMA系統(tǒng)的中
導(dǎo)碼獲取系統(tǒng)，其包括本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器，用于生成符合特定
TDMA標(biāo)準(zhǔn)的本地中導(dǎo)碼信號序列；差分相關(guān)裝置，該裝置對系統(tǒng)從外部 接收的符合所述特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的接收信號序列和從本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生 器接收的本地中導(dǎo)碼信號序列進行差分滑動相關(guān)，取相關(guān)所得的相關(guān)系數(shù) 峰值所處的位置為接收信號序列的第一中導(dǎo)碼定時，并輸出該相關(guān)系數(shù)峰 值和第一中導(dǎo)碼定時；頻偏估計器，其基于差分相關(guān)裝置所獲得的第一中 導(dǎo)碼定時和相關(guān)系數(shù)峰值來進行頻偏估計，并輸出估計得到的頻偏；頻偏 補償器，其利用頻偏估計器所估計得到的頻偏來對接收信號序列進行補
償，并輸出經(jīng)頻偏補償?shù)慕邮招盘栃蛄?；以及相關(guān)裝置，該裝置對本地中 導(dǎo)碼信號序列和從頻偏補償器輸出的所述經(jīng)頻偏補償?shù)慕邮招盘栃蛄羞M行 滑動相關(guān)，從而更精確地獲取相關(guān)系數(shù)峰值以及接收信號序列的第二中導(dǎo) 碼定時。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以以較低的計算量來提供更精確的頻偏估計 以及中導(dǎo)碼定時。此外，所述系統(tǒng)可以對由定時誤差引入的估計誤差進行 補償，從而可以克服頻偏估計過程中的定時誤差。
根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu) 點將變得一目了然。


圖1是TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的中導(dǎo)碼獲取和頻偏估計系統(tǒng)的框
圖3是圖2所示系統(tǒng)中的差分器的原理框圖； 圖4是示出圖2所示系統(tǒng)中的頻偏估計器的配置的框圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的差分中導(dǎo)碼獲取和頻偏估計方法的流 程圖；圖6是示出根據(jù)一個實施例對本地中導(dǎo)碼信號序列和接收信號序列進 行差分相關(guān)的方法的流程圖；以及
圖7是示出根據(jù)一個實施例對本地中導(dǎo)碼信號序列和補償后的接收信 號序列進行相關(guān)的方法的流程圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖及具體實施例來對本發(fā)明進行詳細描述。
本發(fā)明以TD-SCDMA系統(tǒng)為例，通過獲取TD-SCDMA幀(參考圖 1)中的中導(dǎo)碼來進行定時同步，但是本發(fā)明同樣也適用于其它TDMA系 統(tǒng)，例如GSM/GPRS/EGPRS。如圖1所示，為TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu) 的示意圖。TD-SCDMA系統(tǒng)的碼片(chip)速率為1.28Mcps，每一個幀的 長度為5ms， S卩6400個碼片。每一個TD-SCDMA幀又劃分為7個時隙 TS0 TS6，每個時隙的長度均為0,675ms，即864個碼片，其中包括兩段 長度均為352碼片的數(shù)據(jù)段DATA1和DATA2、在數(shù)據(jù)段DATA1和 DATA2之間的長為144碼片的中導(dǎo)碼序列、以及最后的長為16碼片的保 護間隔G。所述中導(dǎo)碼又包括長度均為16碼片彼此完全相同的碼段101與 碼段103、以及長為112碼片的中間碼段102。碼段103是碼段101的重 復(fù)，這一特性是現(xiàn)有TDMA系統(tǒng)都具有的。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的中導(dǎo)碼獲取和頻偏估計系統(tǒng)200 的框圖。如圖所示，系統(tǒng)200包括本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器201，用于根 據(jù)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)建并輸出本地中導(dǎo)碼信號樣本序列c(n);差分相 關(guān)裝置207，其對來自外部的符合TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的接收信號樣本序列 s(n)和從本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器201接收的本地中導(dǎo)碼信號樣本序列c(n)進 行差分滑動相關(guān)，取相關(guān)所得的相關(guān)系數(shù)峰值所處的位置為接收信號序列 s(n)中的中導(dǎo)碼的起始位置(下文中稱為中導(dǎo)碼定時)，并輸出該相關(guān)系 數(shù)峰值和中導(dǎo)碼定時；頻偏估計器204，用于基于從差分相關(guān)裝置207輸 出的中導(dǎo)碼定時和相關(guān)系數(shù)峰值來估計接收信號序列中的中導(dǎo)碼的頻偏， 也就是接收信號序列的頻偏/。ffset，并輸出估計得到的頻偏/。ffset;頻偏補償 器205，利用頻偏估計器204所估計得到的頻偏/。fto來補償接收信號序列s(n)，并輸出補償后的接收信號樣本序列Sc(n);以及相關(guān)裝置206，用于對 從本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器201接收的本地中導(dǎo)碼信號序列c(n)與從頻偏補 償器205接收的補償后的接收信號樣本序列Se(n)進行滑動相關(guān)，并搜索得 到相關(guān)系數(shù)峰值，從而更精確地獲取中導(dǎo)碼定時，即，相關(guān)系數(shù)峰值所處 的位置，并輸出該精確獲取的中導(dǎo)碼定時。
在一個實施例中，接收信號序列s(n)是系統(tǒng)所接收的模擬接收信號通 過ADC采樣并經(jīng)過希爾伯特(Hilbert)變換后得到的復(fù)信號樣本序列，其 長度為N。 N —般對應(yīng)著至少整一個數(shù)據(jù)幀，假設(shè)ADC每碼片間隔采樣 數(shù)為ns (即，ns samples/chip)，則N二6400Xiis (參見圖1)。復(fù)信號樣本 由I (同相)基帶信號樣本和Q (正交)基帶信號樣本組成。
中導(dǎo)碼信號樣本序列c(n)的長度為M， M是根據(jù)TDMA幀中的中導(dǎo) 碼長度和采樣率來計算得到的，例如TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的中導(dǎo)碼長 度為144chips，此時采樣率為ns samples/chip，則樣本序列c(n)的長度 M=144Xns。
在一個實施例中，差分相關(guān)裝置207包括第一差分器202a，用于對 接收信號樣本序列s(n)進行差分(即延時共軛相乘，稍后將描述)，從而 獲得并輸出差分接收信號序列Sd(n);第二差分器202b，用于對從本地中導(dǎo) 碼信號發(fā)生器201接收的本地中導(dǎo)碼信號樣本序列c(n)進行差分，從而獲 得并輸出差分中導(dǎo)碼信號序列Cd(n);以及相關(guān)器203，其對從第一差分器 202a接收的差分接收信號序列Sd(n)與從第二差分器202b接收的差分中導(dǎo) 碼信號序列Cd(n)進行滑動相關(guān)，并搜索得到相關(guān)系數(shù)峰值和相應(yīng)的中導(dǎo)碼 定時，即差分接收信號序列Sd(n)中的中導(dǎo)碼的起始位置，并輸出該中導(dǎo)碼 定時和相關(guān)系數(shù)峰值。應(yīng)當(dāng)了解，所述相關(guān)系數(shù)峰值是差分接收信號樣本 序列Sd(n)中從所述中導(dǎo)碼定時開始的與差分中導(dǎo)碼信號序列Cd(n)相對應(yīng)的 部分同該差分中導(dǎo)碼信號序列Cd(n)相關(guān)所得的相關(guān)系數(shù)。
圖3是圖2所示的第一和第二差分器202a和202b的原理框圖，這里 第一和第二差分器202a和202b統(tǒng)稱為差分器202。如圖所示，差分器202 包括延時部分301，用于對輸入信號序列進行延時，這里假設(shè)延時長度 為riD個樣本所對應(yīng)的時間；共軛部分302，用于對從延時部分301接收的
ii經(jīng)過延時的輸入信號求共軛；以及乘法器303，用于將原始輸入信號序列 與從共軛部分302接收的經(jīng)過延時共軛的輸入信號相乘，從而獲得并輸出 差分信號。其中，如果希望捕捉盡可能大的頻偏，則應(yīng)當(dāng)使IlD盡可能的 小，但是riD太小則會影響隨后的相關(guān)器的性能，因此，優(yōu)選地iiD取一個 碼片(在GSM/GPRS/EGPRS中為一個符號)的采樣樣本數(shù)，例如，如果 采樣率ns為4samples/chip，則nD=ns= 1X4=4，相對應(yīng)地，差分器202 的延時長度為一個碼片(符號)周期。
應(yīng)當(dāng)注意，經(jīng)過第一差分器202a的接收信號樣本序列s(n)的長度減少 了 nD，也就是說Sd(n)的長度為N—nD。類似地，經(jīng)過第二差分器202b的 本地中導(dǎo)碼信號樣本序列c(n)的長度也減少了nD，即，Cd(n)的長度為M— nD。此外，應(yīng)當(dāng)了解，差分運算可以將頻偏轉(zhuǎn)換為相位旋轉(zhuǎn)，從而可以在 隨后的相關(guān)運算中不受接收信號頻偏的影響，并且可以很容易地求得頻 偏。
以下將對圖2所示的相關(guān)器203的工作原理進行詳細描述。相關(guān)器 203的搜索窗長Wl為在系統(tǒng)設(shè)計時定義的最大定時誤差，而其初始相關(guān) 位置為觸發(fā)ADC采樣時刻所對應(yīng)的接收信號序列的位置，假設(shè)差分接收 信號序列Sd(n)的第n個樣本為相關(guān)起始位置，則此時差分接收信號序列 Sd(n)中和差分中導(dǎo)碼信號序列相對應(yīng)的部分與該差分中導(dǎo)碼信號序列相關(guān) 所得的相關(guān)系數(shù)為
以第n+l個樣本為起始點重復(fù)上述相關(guān)運算以得到Rd(n+1)，直到完成整 個搜索窗內(nèi)所有樣本(采樣點)的相關(guān)運算并求得相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)。然后 搜索得到所有這些相關(guān)系數(shù)中的最大值，假設(shè)該最大值出現(xiàn)在樣本ndmax 處，則相關(guān)器203輸出中導(dǎo)碼定時ndmax以及相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)峰值 Rd(ndmax)。 n^ax指示了差分接收信號序列Sd(n)中的差分中導(dǎo)碼的起始位 置，其也可以看成是接收信號序列s(n)中的中導(dǎo)碼信號序列的起始位置。 圖2中的相關(guān)裝置206的工作原理與相關(guān)器203的相似，不過，相關(guān)
12裝置206將在相關(guān)器203中得到的第ndm^個樣本位置設(shè)置為起始相關(guān)位 置，并將n^a的最大誤差設(shè)置為相應(yīng)的搜索窗長W2，這里的搜索窗長
W2—般來說遠小于相關(guān)器203的搜索窗長Wl。另外，Ildmax的最大誤差取
決于差分相關(guān)裝置207的工作性能，具體而言，差分相關(guān)裝置207中的差 分器202的延時riD取值越小則ndm狀的誤差越大，反之nD越大則1^ ^的誤
差越小，其次，系統(tǒng)設(shè)計要求的最小工作信噪比越低，則ndm^的誤差就越
大。在一個實施例中，相關(guān)器203的搜索窗長W1為士30碼片，而相關(guān)裝 置206的搜索窗長等于ndmax的最大誤差± 1個碼片。
假設(shè)相關(guān)裝置206計算得到的相關(guān)系數(shù)為R(n)，并假設(shè)相關(guān)系數(shù)峰值 出現(xiàn)在第iW^樣本處，在一個實施例中，相關(guān)裝置206還對第nm^樣本處
的相關(guān)系數(shù)的功率<formula>formula see original document page 13</formula>
與預(yù)定閾值進行比較，如果判定<formula>formula see original document page 13</formula>
:于
等于該閾值，則可以認為已成功獲得中導(dǎo)碼，并且該n^x就是精確獲取的
中導(dǎo)碼定時。否則，如果
小于該閾值，則中導(dǎo)碼獲取失敗。其 中，所述閾值是一個0 1之間的數(shù)，其具體值的選擇與系統(tǒng)的最低SNR 有關(guān)，主要通過仿真獲得一個經(jīng)驗值來作為該閾值。通過仿真獲得該閾值 的方法是本領(lǐng)域公知的，這里不贅述。
圖4是示出圖2中的頻偏估計器204的配置的框圖。如上所述，頻偏 估計器204基于從圖2中的差分相關(guān)裝置207輸出的差分接收信號序列 Sd(n)中的差分中導(dǎo)碼的起始位置(中導(dǎo)碼定時)ndmax和相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)峰
值Rd(ndmJ來估計接收信號序列的頻偏/。ffset。具體而言，如圖4所示，頻
偏估計器204包括粗頻偏估計器401、精頻偏估計器402和頻偏處理器 403。首先，粗頻偏估計器401對Rd(na咖x)進行arg[']運算，也就是求復(fù)數(shù) Rd(ndmJ的弧度形式的相位
<formula>formula see original document page 13</formula>(2)
其中4)^ax的取值在士 JI之間。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，根據(jù) 4>dmax，很容易就可得到 一 乂 ^dmax<formula>formula see original document page 13</formula>
其中，/s是ADC采樣率，單位為Hz。從式(3)中可見，此時的頻偏估計范圍在±^之間，/，是粗頻偏估計值。
然后，由精頻偏估計器402進行精確頻偏的獲取。如圖1所示，TD-SCDMA中導(dǎo)碼的碼段101與碼段103完全相同，碼段101與碼段103相 隔128個碼片?；诓罘窒嚓P(guān)裝置207所得到的接收信號序列s(n)中的中 導(dǎo)碼的起始位置，我們可以得到s(n)中與中導(dǎo)碼信號序列c(n)相對應(yīng)的部 分，然后就可以找到該部分中與碼段101和103相對應(yīng)的兩個碼段，這里 分別將該兩個碼段表示為SuH(n)和s朋(n)。假設(shè)n16ehips=16'ns ， n128chips=128'ns，則可得
sioi(n) = s(n)， n = ndmax,'..，ndmax + n16chips-l ... (4)
s103(n) = s(n)， n-rid腿+ n麵ps,…，nd應(yīng)+ n懸ps + ri一s-l …(5)
通過計算SK)"n)和s,。3(n)的相位之差，就可以估計得到精頻偏/fine:
2;r ■ n128chips
nl6c，s_2nA-〗 *
Z(s(ntoax + nA + k)) 's(nd隱+ n版hips + nA + k)
k=0
(6)
^^,n 128 chips
其中，/fme的單位為Hz; /s是ADC采樣率，單位也是Hz; arg[Z]是對復(fù)數(shù) Z的弧度形式的相位運算，取值在士n之間；iu用于消除接收信號序列s(n) 中的中導(dǎo)碼位置估計誤差給精頻偏估計帶來的不利影響，nA是通過如下方
式得到的首先通過仿真和理論分析可以知道最差信號(系統(tǒng)設(shè)計時定義
的該系統(tǒng)所能工作的最低SNR (信噪比)，與最低SNR相對應(yīng)的就是最 差信號)時由相關(guān)器203得到的iid皿存在的最大誤差，然后加上接收信號 碼間串?dāng)_(ISI)深度，就可以得到最終nA。例如，在一個實施例中， ndn^的最大誤差為士l個碼片，接收到的TD-SCDMA信號的ISI深度為2 個碼片，則nA二2+l二3個碼片。
最后，由頻偏處理器403對粗頻偏估計器401估計得到的/，和精頻
偏估計器402估計得到的/fme進行組合處理。從式(6)可以看出，/fme的
估計范圍在±^^之間。但是，如果頻偏落在該范圍之外，則式(6)
2 . ni28 chips的相位運算存在2"的不確定性，這將導(dǎo)致估計得到的頻偏與期望得到的 頻偏之間存在整數(shù)倍的^^的差異，即，期望頻偏是/^+L. (L是
ni28chips ni28chips
整數(shù))而不是/fine。幸運的是，如上所述，nD通常比n^h^小很多，因此
可以利用/raw來求解整數(shù)L，該利用/，來求解整數(shù)L的方法在文獻
"FANG Xiaoqing, XU Peixia and LI Hui， "A New Phase-unwrapping Method Used in the Single Frequency Estimation," ICSP2004 Beijing, Sept. 2004"等
中有詳細描述，這里就不再贅述。最后，可以得到頻偏估計器204的輸
出
<formula>formula see original document page 15</formula> (7)
其中，rcnmd[a]是實數(shù)a的四舍五入。從式(7)可以看出乂版t的估計范圍 與/，的相同，也是落在士"^之間，但是/。ffset的估計精度與/fine的相同。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的中導(dǎo)碼獲取和頻偏估計方法的流 程圖。圖5中所采用的與圖2相同的符號表示與圖2相同的含義。在步驟 501中，根據(jù)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)來生成本地中導(dǎo)碼信號樣本序列c(n)。
在步驟502中，對步驟501所生成的中導(dǎo)碼信號序列c(n)和符合TD-STDMA標(biāo)準(zhǔn)的接收信號序列s(n)進行差分相關(guān)運算，并搜索得到相關(guān)系 數(shù)峰值，取該峰值所處的位置為接收信號序列s(n)中的中導(dǎo)碼定時。
圖6示出了根據(jù)一個實施例對本地中導(dǎo)碼信號序列c(n)和接收信號序 列s(n)進行差分相關(guān)的方法的流程圖。所述方法從步驟601開始，在該步 驟中，對本地中導(dǎo)碼信號序列c(n)(長度為M)進行差分運算(延時共軛 相乘，延時長度為nD)，從而生成差分中導(dǎo)碼信號序列cd(n)，其長度為 M_nD。然后，在步驟602中，對接收信號序列s(n)(長度為N)進行與 步驟601相同的差分運算，從而生成差分接收信號序列sd(n)，其長度為N iD。
在步驟603中，對在步驟601中生成的差分中導(dǎo)碼信號序列Cd(n)和在 步驟602中生成的差分接收信號序列Sd(n)進行滑動相關(guān)(例如，圖2所示 的第一相關(guān)裝置203所執(zhí)行的操作)。具體而言，首先將觸發(fā)ADC采樣時刻所對應(yīng)的接收信號序列的位置設(shè)置為初始相關(guān)位置；其次，將系統(tǒng)的 最大定時誤差設(shè)置為相關(guān)操作的搜索窗長Wl;然后基于所設(shè)置的起始相 關(guān)位置和搜索窗長Wl來進行滑動相關(guān)并計算各個樣本位置處的相關(guān)系數(shù)
Rd(n)，從而搜索中導(dǎo)碼定時。然后，處理前進到步驟604。
在步驟604中，基于步驟603所計算得到的、搜索窗中的各個樣本位 置處的相關(guān)系數(shù)，可以搜索得到相關(guān)系數(shù)峰值Rd(ndmax)及其所處的位置 ndmax (中導(dǎo)碼定時)。其中，nd匪指示了差分接收信號序列Sd(n)中的差分 中導(dǎo)碼的起始位置，其也可以看成是接收信號序列s(n)中的中導(dǎo)碼信號的 起始位置。然后，所述方法結(jié)束。
返回到圖5，在步驟503中，進行的是頻偏估計處理。首先，求得在
步驟502中獲得的相關(guān)系數(shù)峰值Rd(ndn^)的相位小dmax，然后根據(jù)小d皿來
計算得到粗頻偏值/，(參考式3)，此時的頻偏估計范圍在±^之間。
然后，根據(jù)TD-SCDMA中導(dǎo)碼的碼段101與碼段103 (參加圖1，碼段 101與碼段103相隔128個碼片)完全相同的特性，基于在步驟502中檢 測得到的接收信號序列s(n)中的中導(dǎo)碼定時n細ax來找到碼段101和碼段 103，通過計算碼段s^(n)和s朋(n)中的各個相應(yīng)樣本的相位之差，并累加
所得的相位差，即2:Km("))、hb(")，可以求得中導(dǎo)碼的精確頻偏/fme (參
考式6)，此時的頻偏估計范圍在士/s之間。最后，為了對大頻偏進
2. ni 28 chips
行準(zhǔn)確估計，通過式(7)對/，和Ane進行合并，從而得到最終頻偏 /函et。 /。ffset的估計范圍與/麗的相同，但是/。ffset卻具有與/fme的相同的估計 精度。步驟503的操作到此結(jié)束，處理前進到步驟504。
在步驟504中，利用步驟503所估計得到的頻偏/。泡et來補償接收信號 序列s(n)，從而得到補償后的接收信號序列se(n):
, f 、
Sc(n) = S(n).eXp -2;r.^L^ …(8)
V 厶 乂 然后，處理前進到步驟505。
在步驟505中，對在步驟501中生成的本地中導(dǎo)碼信號序列c(n)和在 步驟504中得到的補償后的接收信號序列Se(n)進行相關(guān)運算，從而更精確地獲取中導(dǎo)碼定時。
圖7示出了根據(jù)一個實施例對本地中導(dǎo)碼信號序列c(n)和補償后的接 收信號序列Se(n)進行相關(guān)的方法(例如，圖2所示的相關(guān)裝置206所執(zhí)行 的操作)的流程圖。所述方法從步驟701開始，在該步驟中，將上述第 nctaax個樣本所處的位置設(shè)置為相關(guān)操作的起始位置；在步驟702中，將 ndn^的最大誤差設(shè)置為相關(guān)操作的搜索窗長W2， 一般來說W2遠小于Wl (如上所述)；在步驟703中，利用步驟701中設(shè)置的起始相關(guān)位置和步 驟702中設(shè)置的搜索窗長W2來對本地中導(dǎo)碼信號序列c(n)和補償后的接 收信號序列Se(n)進行滑動相關(guān)并計算搜索窗內(nèi)各個樣本位置處的相關(guān)系數(shù) R(n)。然后，處理前進到步驟704。
在步驟704中，基于步驟703所計算得到的搜索窗中的各個位置處的 相關(guān)系數(shù)，可以搜索得到相關(guān)系數(shù)峰值R(ivJ及其所處的位置nmax (即， 中導(dǎo)碼定時)。然后，在步驟705中，判斷HR(iVax)lf是否大于等于預(yù)定閾 值(如上所述)。如果|| R(iVM)lf小于所述閾值，其說明本次中導(dǎo)碼獲取 失敗，則處理返回到圖5中的步驟502，并重新開始中導(dǎo)碼獲取過程。如 果ll R(nmax)||2大于等于所述閾值，其說明中導(dǎo)碼獲取成功，則處理前進到 步驟706，在步驟706中輸出精確獲取的中導(dǎo)碼定時nmax，即接收信號序 列s(n)中的中導(dǎo)碼起始位置(rvax比ntoax更精確)。至此，所述方法結(jié) 束。
根據(jù)如上所述的差分中導(dǎo)碼獲取和頻偏估計系統(tǒng)與方法，在差分相關(guān) 中，首先對接收信號序列和本地中導(dǎo)碼信號序列進行差分，然后對差分接 收信號序列和差分本地中導(dǎo)碼信號序列進行滑動相關(guān)，從而獲得接收信號 中的中導(dǎo)碼定時。但是，可替代地，可以通過將接收信號序列與本地中導(dǎo) 碼信號序列共軛相乘，然后對共軛相乘所得的結(jié)果進行差分，并將差分后 得到的信號序列累加，該累加值與上述系統(tǒng)和方法中的相關(guān)系數(shù)Rd(n)是 等效的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在本說明書中描述的系統(tǒng)和處理方法可以 利用硬件、軟件或硬件和軟件的組合來實現(xiàn)。并且，包含在本說明書中的 各種處理并不限于根據(jù)描述過程按時間順序來進行的那些處理，其還可以
17按需要或者根據(jù)適于實現(xiàn)該處理的裝置的處理能力來同時或單獨地執(zhí)行上 述各種處理。另外，在本說明書中提及的系統(tǒng)包括由多個裝置組成的邏輯 集合體，其中，組成各個集合體的裝置并不限于包含在同一殼體內(nèi)的那些裝置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)可以 根據(jù)設(shè)計需要或其它因素來進行各種修改、組合、子組合和變化。
權(quán)利要求
1. 一種用于TDMA系統(tǒng)的中導(dǎo)碼獲取系統(tǒng)，包括本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器，用于生成符合特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的本地中導(dǎo)碼信號序列；差分相關(guān)裝置，該裝置對所述系統(tǒng)從外部接收的符合所述特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的接收信號序列和從所述本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器接收的所述本地中導(dǎo)碼信號序列進行差分滑動相關(guān)，取相關(guān)所得的相關(guān)系數(shù)峰值所處的位置為所述接收信號序列的第一中導(dǎo)碼定時，并輸出所述相關(guān)系數(shù)峰值和所述第一中導(dǎo)碼定時；頻偏估計器，用于基于由所述差分相關(guān)裝置獲得的所述第一中導(dǎo)碼定時和所述相關(guān)系數(shù)峰值來進行頻偏估計，并輸出估計得到的頻偏；頻偏補償器，用于利用由所述頻偏估計器估計得到的頻偏來對所述接收信號序列進行補償，并輸出經(jīng)頻偏補償?shù)慕邮招盘栃蛄?；以及相關(guān)裝置，該裝置對由所述本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器生成的所述本地中導(dǎo)碼信號序列和從所述頻偏補償器輸出的所述經(jīng)頻偏補償?shù)慕邮招盘栃蛄羞M行滑動相關(guān)，從而更精確地獲取相關(guān)系數(shù)峰值以及所述接收信號序列的第二中導(dǎo)碼定時，并輸出所述第二中導(dǎo)碼定時。
2. 如權(quán)利要求1所述的中導(dǎo)碼獲取系統(tǒng)，其中，所述差分相關(guān)裝置 包括第一差分器，用于對所述系統(tǒng)的接收信號序列進行差分，并輸出差分 接收信號序列；第二差分器，用于對由所述本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器生成的所述本地中 導(dǎo)碼信號序列進行差分，并輸出差分本地中導(dǎo)碼信號序列；以及相關(guān)器，用于對從所述第一差分器輸出的所述差分接收信號序列與從 所述第二差分器輸出的所述差分本地中導(dǎo)碼信號序列進行滑動相關(guān)以求得 相關(guān)系數(shù)，并檢測所求得的相關(guān)系數(shù)的峰值所在點，然后取該峰值所在點 作為所述接收信號序列的第一中導(dǎo)碼定時，并輸出所述第一中導(dǎo)碼定時和 所述相關(guān)系數(shù)峰值。
3. 如權(quán)利要求2所述的中導(dǎo)碼獲取系統(tǒng)，其中，所述相關(guān)器將所述 接收信號序列中與觸發(fā)ADC采樣時刻相對應(yīng)的位置設(shè)置為初始相關(guān)位 置，并將系統(tǒng)的最大定時誤差設(shè)置為第一搜索窗長。
4. 如權(quán)利要求3所述的中導(dǎo)碼獲取系統(tǒng)，其中，所述相關(guān)裝置將所 述第一中導(dǎo)碼定時所處的位置設(shè)置為初始相關(guān)位置，并將所述第一中導(dǎo)碼 定時的最大誤差設(shè)置為第二搜索窗長。
5. 如權(quán)利要求4所述的中導(dǎo)碼獲取系統(tǒng)，其中，所述第一搜索窗長 大于所述第二搜索窗長。
6. 如權(quán)利要求1所述的中導(dǎo)碼獲取系統(tǒng)，其中，所述頻偏估計器包括粗頻偏估計器，用于基于從所述差分相關(guān)裝置輸出的所述相關(guān)系數(shù)峰 值來估計并輸出所述接收信號序列的粗頻偏；精頻偏估計器，用于根據(jù)由所述差分相關(guān)裝置獲得的所述第一中導(dǎo)碼 定時來估計并輸出所述接收信號序列的精頻偏；以及頻偏處理器，用于對從所述粗頻偏估計器輸出的所述粗頻偏和從所述 精頻偏估計器輸出的所述精頻偏進行組合處理，并輸出處理后的頻偏。
7. 如權(quán)利要求6所述的中導(dǎo)碼獲取系統(tǒng)，其中，所述精頻偏估計器 利用所述第一中導(dǎo)碼定時來找到所述接收信號序列中的中導(dǎo)碼信號的兩個 相同碼段，并通過計算所述兩個相同碼段的相位差來估計所述接收信號序 列的精頻偏。
8. 如權(quán)利要求1到7中的任意一個所述的中導(dǎo)碼獲取系統(tǒng)，其中， 所述相關(guān)裝置預(yù)先設(shè)置了一個閾值，并對所述精確獲取的相關(guān)系數(shù)峰值和 所述閾值進行比較，如果比較結(jié)果為所述精確獲取的相關(guān)系數(shù)峰值大于等 于所述閾值，則判定中導(dǎo)碼獲取成功，否則判定中導(dǎo)碼獲取失敗，并由所 述差分相關(guān)裝置重新檢測所述第一中導(dǎo)碼定時。
9. 一種用于TDMA系統(tǒng)的頻偏估計裝置，包括 本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器，用于生成符合特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的本地中導(dǎo)碼信號序列；差分相關(guān)裝置，該裝置對所述頻偏估計裝置從外部接收的符合所述特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的接收信號序列和從所述本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器接收的所述 本地中導(dǎo)碼信號序列進行差分滑動相關(guān)，取相關(guān)所得的相關(guān)系數(shù)峰值所處 的位置為所述接收信號序列的中導(dǎo)碼定時，并輸出所述相關(guān)系數(shù)峰值和所 述中導(dǎo)碼定時；以及頻偏估計器，用于基于由所述差分相關(guān)裝置獲得的所述中導(dǎo)碼定時和 所述相關(guān)系數(shù)峰值來進行頻偏估計，并輸出估計得到的頻偏，所述頻偏估 計器包括粗頻偏估計器，用于基于從所述差分相關(guān)裝置輸出的所述相關(guān)系 數(shù)峰值來估計并輸出所述接收信號序列的粗頻偏；精頻偏估計器，用于根據(jù)由所述差分相關(guān)裝置獲得的所述中導(dǎo)碼 定時來估計并輸出所述接收信號序列的精頻偏；以及頻偏處理器，用于對從所述粗頻偏估計器輸出的所述粗頻偏和從 所述精頻偏估計器輸出的所述精頻偏進行組合處理，并輸出處理后的頻 偏。
10. 如權(quán)利要求9所述的頻偏估計裝置，其中，所述精頻偏估計器利 用所述中導(dǎo)碼定時來找到所述接收信號序列中的中導(dǎo)碼信號的兩個相同碼 段，并通過計算所述兩個相同碼段的相位差來估計所述接收信號序列的精 頻偏。
11. 如權(quán)利要求9所述的頻偏估計裝置，其中，所述差分相關(guān)裝置包括第一差分器，用于對所述接收信號序列進行差分，并輸出差分接收信號序列；第二差分器，用于對由所述本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器生成的所述本地中 導(dǎo)碼信號序列進行差分，并輸出差分本地中導(dǎo)碼信號序列；以及相關(guān)器，用于對從所述第一差分器輸出的所述差分接收信號序列和從 所述第二差分器輸出的所述差分本地中導(dǎo)碼信號序列進行滑動相關(guān)以求得 相關(guān)系數(shù)，并檢測所求得的相關(guān)系數(shù)的峰值所在點作為所述接收信號序列 的中導(dǎo)碼定時，并輸出所述中導(dǎo)碼定時和所述相關(guān)系數(shù)峰值。
12. —種用于TDMA系統(tǒng)的中導(dǎo)碼獲取方法，包括以下步驟生成符合特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的本地中導(dǎo)碼信號序列的步驟；差分相關(guān)步驟，對從外部接收的符合所述特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的接收信號 序列和所述本地中導(dǎo)碼信號序列進行差分滑動相關(guān)，取相關(guān)所得的相關(guān)系 數(shù)峰值所處的位置為所述接收信號序列的第一中導(dǎo)碼定時，并輸出所述相 關(guān)系數(shù)峰值和所述第一中導(dǎo)碼定時；頻偏估計步驟，基于在所述差分相關(guān)步驟中獲得的所述第一中導(dǎo)碼定 時和所述相關(guān)系數(shù)峰值來進行頻偏估計，并輸出估計得到的頻偏；頻偏補償步驟，利用在所述頻偏估計步驟中估計得到的頻偏來對所述 接收信號序列進行補償，并輸出經(jīng)頻偏補償?shù)慕邮招盘栃蛄?；以及相關(guān)步驟，對所述本地中導(dǎo)碼信號序列和在所述頻偏補償步驟中輸出 的所述經(jīng)頻偏補償?shù)慕邮招盘栃蛄羞M行滑動相關(guān)，從而更精確地獲取相關(guān) 系數(shù)峰值以及所述接收信號序列的中導(dǎo)碼定時，作為第二中導(dǎo)碼定時，并 輸出所述第二中導(dǎo)碼定時。
13. 如權(quán)利要求12所述的中導(dǎo)碼獲取方法，其中，所述差分相關(guān)歩 驟包括第一差分步驟，對所述接收信號序列進行差分運算，從而得到差分接 收信號序列；第二差分步驟，對所述本地中導(dǎo)碼信號序列進行差分運算，從而得到 差分本地中導(dǎo)碼信號序列；以及相關(guān)運算步驟，對在所述第一差分步驟中得到的所述差分接收信號序 列與在所述第二差分步驟中得到的所述差分本地中導(dǎo)碼信號序列進行滑動 相關(guān)以求得相關(guān)系數(shù)，并檢測所求得的相關(guān)系數(shù)的峰值所在點，然后取該 峰值所在點作為所述接收信號序列的第一中導(dǎo)碼定時，并輸出所述第一中 導(dǎo)碼定時和所述相關(guān)系數(shù)峰值。
14. 如權(quán)利要求13所述的中導(dǎo)碼獲取方法，其中，在所述相關(guān)運算 步驟中，將所述接收信號序列中與觸發(fā)ADC采樣時刻相對應(yīng)的位置設(shè)置 為初始相關(guān)位置，并將系統(tǒng)的最大定時誤差設(shè)置為第一搜索窗長。
15. 如權(quán)利要求14所述的中導(dǎo)碼獲取方法，其中，在所述相關(guān)步驟 中，將所述第一中導(dǎo)碼定時所處的位置設(shè)置為初始相關(guān)位置，并將所述第一中導(dǎo)碼定時的最大誤差設(shè)置為第二搜索窗長。
16. 如權(quán)利要求15所述的中導(dǎo)碼獲取方法，其中，所述第一搜索窗 長大于所述第二搜索窗長。
17. 如權(quán)利要求12所述的中導(dǎo)碼獲取方法，其中，所述頻偏估計步 驟包括粗頻偏估計步驟，基于在所述差分相關(guān)步驟中獲得的所述相關(guān)系數(shù)峰 值來估計所述接收信號序列的粗頻偏；精頻偏估計步驟，根據(jù)在所述差分相關(guān)步驟中獲得的所述第一中導(dǎo)碼 定時來估計所述接收信號序列的精頻偏；以及頻偏處理步驟，對在所述粗頻偏估計步驟中估計得到的所述粗頻偏和 在所述精頻偏估計步驟中估計得到的所述精頻偏進行組合處理，從而得到 處理后的頻偏。
18. 如權(quán)利要求17所述的中導(dǎo)碼獲取方法，其中，在所述精頻偏估 計步驟中，利用所述第一中導(dǎo)碼定時來找到所述接收信號序列中的中導(dǎo)碼 信號的兩個相同碼段，并通過計算所述兩個相同碼段的相位差來估計所述 接收信號序列的精頻偏。
19. 如權(quán)利要求12到18中的任意一個所述的中導(dǎo)碼獲取方法，其中，在所述相關(guān)步驟中還包括 預(yù)先設(shè)置閾值的步驟；以及對所述閾值和所述精確獲取的相關(guān)系數(shù)峰值進行比較的步驟，如果比 較結(jié)果為所述精確獲取的相關(guān)系數(shù)峰值大于等于所述閾值，則判定中導(dǎo)碼 獲取成功，否則判定中導(dǎo)碼獲取失敗，并返回所述差分相關(guān)步驟。
20. —種用于TDMA系統(tǒng)的頻偏估計方法，包括以下步驟 生成符合特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的本地中導(dǎo)碼信號序列的步驟； 差分相關(guān)步驟，對從外部接收的符合所述特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的接收信號序列和所述本地中導(dǎo)碼信號序列進行差分滑動相關(guān)，取相關(guān)所得的相關(guān)系 數(shù)峰值所處的位置為所述接收信號序列的第一中導(dǎo)碼定時，并輸出所述相 關(guān)系數(shù)峰值和所述中導(dǎo)碼定時；以及頻偏估計步驟，基于在所述差分相關(guān)步驟中獲得的所述中導(dǎo)碼定時和所述相關(guān)系數(shù)峰值來進行頻偏估計，其包括粗頻偏估計步驟，基于在所述差分相關(guān)步驟中獲得的所述相關(guān)系 數(shù)峰值來估計所述接收信號序列的粗頻偏；精頻偏估計步驟，根據(jù)在所述差分相關(guān)步驟中獲得的所述中導(dǎo)碼 定時來估計所述接收信號序列的精頻偏；以及頻偏處理步驟，對在所述粗頻偏估計步驟中估計得到的所述粗頻 偏和在所述精頻偏估計步驟中估計得到的所述精頻偏進行組合處理，從而 得到處理后的頻偏。
21. 如權(quán)利要求20所述的頻偏估計方法，其中，在所述精頻偏估計 步驟中，利用所述中導(dǎo)碼定時來找到所述接收信號序列中的中導(dǎo)碼信號的 兩個相同碼段，并通過計算所述兩個相同碼段的相位差來估計所述接收信 號序列的精頻偏。
22. 如權(quán)利要求20所述的頻偏估計方法，其中，所述差分相關(guān)步驟 包括第一差分步驟，對所述接收信號序列進行差分運算，從而得到差分接 收信號序列；第二差分步驟，對所述本地中導(dǎo)碼信號序列進行差分運算，從而得到 差分本地中導(dǎo)碼信號序列；以及相關(guān)運算步驟，對在所述第一差分步驟中得到的所述差分接收信號序 列與在所述第二差分步驟中得到的所述差分本地中導(dǎo)碼信號序列進行滑動 相關(guān)以求得相關(guān)系數(shù)，并檢測所求得的相關(guān)系數(shù)的峰值所在點，然后取該 峰值所在點作為所述接收信號序列的中導(dǎo)碼定時。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于TDMA通信系統(tǒng)的中導(dǎo)碼獲取和頻偏估計系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括本地中導(dǎo)碼信號發(fā)生器，用于生成符合特定TDMA標(biāo)準(zhǔn)的本地中導(dǎo)碼信號序列；差分相關(guān)裝置，其對接收信號序列和本地中導(dǎo)碼信號序列進行差分滑動相關(guān)，取相關(guān)所得的相關(guān)系數(shù)峰值所處的位置為接收信號序列的第一中導(dǎo)碼定時，并輸出該相關(guān)系數(shù)峰值和第一中導(dǎo)碼定時；頻偏估計器，其基于所述第一中導(dǎo)碼定時和相關(guān)系數(shù)峰值來進行頻偏估計，并輸出估計得到的頻偏；頻偏補償器，其利用估計得到的頻偏來補償接收信號序列，并輸出補償后的接收信號序列；以及相關(guān)裝置，其對本地中導(dǎo)碼信號序列和補償后的接收信號序列進行滑動相關(guān)，從而更精確地獲取接收信號序列的第二中導(dǎo)碼定時。
文檔編號H04B1/707GK101453238SQ20071018828
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者方曉青, 樓中悅 申請人:安捷倫科技有限公司