專利名稱：一種基于智能天線的偽隨機碼捕捉方法
技術領域：
本發明涉及偽隨機碼的捕捉方法，尤指一種先對偽隨機碼進行初步捕捉，再對捕捉結果進一步驗證并輸出的基于智能天線的偽隨機碼捕捉方法。
假設當前使用的擴頻通信系統滿足以下的三個條件a.使用長度為K的偽隨機碼P(n)，n＝0，1，......，K-1，P(n)的取值為1或-1；b.采用有M個陣子的智能天線，其中，第i個天線陣子接收的基帶數字信號為Si(n)，i＝0，1，......，M；c.該偽隨機碼可能出現的范圍在Si(m)，Si(m+1)，......，Si(m+K-1)這一段中，m的值為從0至N-1的任一個整數，其中N為偽隨機碼可能出現的位置的個數。
那么，對偽隨機碼進行捕捉就是指要確定在Si(n)中是否出現偽隨機碼，以及確定偽隨機碼出現的位置m。
根據當前所使用擴頻通信系統的條件參數，第i個天線陣子接收的基帶信號與偽隨機碼的相關函數為ri(m)=Σk=0K-1Si(k+m)p(k),m=0,1,......,N-1---(1)]]>該相關函數的幅度平方為Ri(m)＝|ri(m)|2，m＝0，1，......，N-1 (2)目前，所有基于單一天線系統(相當于M＝1)的偽隨機碼捕捉方法，主要思想是利用偽隨機碼的自相關特性，通過計算接收信號與偽隨機碼的相關函數，并尋找相關函數幅度的峰值來確定是否出現偽隨機碼以及偽隨機碼出現的位置。該類方法如果直接運用到采用智能天線的系統中，由于其只使用一個天線陣子的接收信號，則不能充分發揮智能天線的作用。
而基于智能天線系統的偽隨機碼(擴頻碼)捕捉方法，其至少包括以下的步驟1)將智能天線的接收信號轉換為基帶數字信號；2)應用統計學的方法按照一定的準則計算出用于判決的統計量，所述的準則是指最小二乘準則和最大似然準則等等；3)根據統計量的取值判斷偽隨機碼(擴頻碼)是否出現，以及出現的位置。
上述基于智能天線系統的偽隨機碼(擴頻碼)捕捉方法，雖然比基于單一天線系統的捕捉方法在性能上有很大提高，但是，該類方法在計算統計量時，通常都要根據(1)式在一定的時間范圍內，計算智能天線所有陣子的接收信號和偽隨機碼的相關函數。根據(1)式可以看出，對一個偽隨機碼計算相關函數的運算量大約為M×N×K次乘法和加法。因此，當智能天線陣子數目較多，需要計算相關函數的時間范圍較長，偽隨機碼的長度較大，且通信系統中可能的擴頻碼個數較多時，計算相關函數所需的運算量將會非常大。另外，該類方法在計算統計量和判決時，還需要一定的運算量，可見，由于運算量龐大使得該類方法操作起來甚為繁雜。
為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的一種基于智能天線的偽隨機碼捕捉方法，該方法至少包括以下步驟a.采用基于單一天線系統的偽隨機碼捕捉方案，對選定的第一個天線陣子的接收信號，在一定時間范圍內進行偽隨機碼捕捉，得到臨時捕捉結果；b.如果臨時結果為“未出現偽隨機碼”，則直接輸出該結果，結束捕捉；否則，進入步驟c；c.根據臨時結果所指示的偽隨機碼出現位置，分別計算出剩余每一個天線的接收信號與偽隨機碼的相關值ri(m)；d.分別計算出每個相關值ri(m)幅度的平方Ri，找出所有Ri中的最大值Rmax，將Rmax乘上加權因子得到aRmax，分別對每一個Ri和aRmax進行比較，如果所有Ri中大于aRmax的個數大于等于判定臨時結果正誤的界限劃分值，則將臨時結果作為最終結果輸出；否則，輸出最終結果為“未出現偽隨機碼”。
其中，所述的臨時捕捉結果至少包括是否出現偽隨機碼、該偽隨機碼出現的位置m以及在偽隨機碼出現處接收信號與偽隨機碼的相關值r1(m)。步驟a中所述的一定時間范圍是指當前所進行捕捉的偽隨機碼可能出現的位置的數目。
該方法還進一步包括預先設定加權因子的值和判定臨時結果正誤的界限劃分值。其中，判定臨時結果正誤的界限劃分值是指所有天線接收信號與偽隨機碼相關值的幅度平方值Ri中大于天線接收信號與偽隨機碼相關值幅度平方最大值的加權值aRmax的個數。所述的加權因子為0到1之間的一個實數。該加權因子的取值由系統仿真測試得到，或由系統實驗測得，或由經驗值得到。
由上述方案可以看出，本發明的關鍵在于先利用智能天線中任意一個天線陣子的接收信號進行偽隨機碼捕捉，獲得一個臨時結果，之后根據臨時結果，用其它天線陣子的接收信號在發現偽隨機碼的位置驗證臨時結果的可靠性，以確定最終的輸出結果。
可見，本發明所提供的基于智能天線的偽隨機碼捕捉方法，其主要的優點就是簡單、運算量較小。具體來說如果智能天線有M個陣子，偽隨機碼可能出現的位置有N種，偽隨機碼的長度為K，那么，按照現有基于智能天線的偽隨機碼捕捉算法，僅在計算相關函數時就至少需要大約M×N×K次乘法和加法；而根據本發明的方案，計算相關函數時最多需要(N+M-1)×K次乘法和加法，并且，其它處理過程所需的運算量相對也非常小，大約只有M次乘法和2M次比較運算。因此，本發明的運算量要遠遠小于現有基于智能天線偽隨機碼捕捉方法的運算量，大約只有現有方法計算相關函數部分運算量的(N+M-1)/(M×N)。舉個例子當M＝8，N＝64時，本發明的運算量大約只為現有基于智能天線偽隨機碼捕捉方法計算相關函數時所需運算量的13.9％。
在TD-SCDMA無線擴頻通信系統中，移動終端在要接入網絡的時候，需要在上行同步時隙發送上行同步信號，該上行同步信號就是一個長度為128碼片的偽隨機碼。按照TD-SCDMA系統規定，在一個小區內，移動終端可在8個允許使用的偽隨機碼中隨機的挑選一個，那么，在TD-SCDMA無線基站(Node B)側需要對這個上行同步信號進行捕捉。
TD-SCDMA系統通常使用具有8個陣子的智能天線，進行偽隨機碼捕捉時，首先要在TD-SCDMA無線基站處將8個天線陣子的接收信號轉換為基帶信號，然后按本發明的方法對8個可能的偽隨機碼依次進行檢測。
根據TD-SCDMA系統的具體情況，首先設定本發明所采用的參數智能天線陣子個數M為8；偽隨機碼可能出現的位置數N為128；偽隨機碼長度K為128；驗證臨時結果可靠性的參數，即加權因子a為0.5。則小區中可以使用的8個長度為K的偽隨機碼為P1(n)，P2(n)，......，P8(n)；每個智能天線陣子的接收信號為S1(n)，S2(n)，......，S8(n)。
其中，n＝0，1，......，K+N-1，表示接收信號的先后順序，偽隨機碼可能出現在n＝0，1，......，N-1范圍內，開始長度為K的部分。
依次分別對8個偽隨機碼P1(n)，P2(n)，......，P8(n)進行捕捉，配合
圖1所示，對每個偽隨機碼具體的捕捉過程是這樣的1)進行初步捕捉。使用任何一種基于單一天線系統的偽隨機碼捕捉方案，對選定的第1個天線陣子的接收信號，在一定的時間范圍N內進行偽隨機碼捕捉，獲得臨時捕捉結果，該結果中包括“是否出現偽隨機碼”、“偽隨機碼出現的位置m”和“在偽隨機碼出現處接收信號與偽隨機碼的相關值r1(m)”三部分內容。其中，第1個天線陣子的選定是任意的，也就是說，在8個天線中任選一個即可。
2)如果臨時結果為“未出現偽隨機碼”，則直接輸出這個結果，并結束該偽隨機碼的捕捉過程；如果臨時結果為“出現偽隨機碼”，則進入步驟3)。
3)按照(1)式對第2至第8個天線的接收信號，在臨時結果所指示的偽隨機碼出現的位置處，計算該接收信號與偽隨機碼的相關函數值r2(m)，r3(m)，......，r8(m)。
4)驗證臨時結果的可靠性。根據(2)式以及步驟1)和步驟3)所得的結果，計算出的全部8個天線在偽隨機碼出現位置處的相關值幅度的平方Ri＝|ri(m)|2，i＝1，2，......，8，選出這8個Ri值中的最大值Rmax，對Rmax值進行加權運算得到aRmax＝Rmax/2。如果這8個Ri值中至少有4個值都大于Rmax/2，則認為臨時結果正確，將其作為最終的結果輸出；如果這8個Ri值中大于Rmax/2的值不到4個，則認為臨時結果錯誤，輸出最終結果為“未出現偽隨機碼”。其中，加權因子a的取值范圍在0到1之間，具體a值取多少合適，一般根據經驗值，或系統仿真測試結果，或系統實驗結果而定，以保證其良好的性能。
另外，判定臨時結果錯誤或正確的界限劃分值，即大于或小于aRmax值的個數也是可以根據實際情況調整的。通常的做法是該界限劃分值與a的值一個固定，調整另一個，以保證最佳的測試可靠性。也就是說，如果界限劃分值確定為天線個數值的一半，那么，測試的可靠性和精度就通過調整a的取值來達到最佳；反之，如果a的值確定，可通過改變界限劃分值的大小，比如取天線總個數的1/2，1/3等等，來達到測試結果可靠性和精度的最佳。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種基于智能天線的偽隨機碼捕捉方法，其特征在于該方法至少包括以下步驟a.采用基于單一天線系統的偽隨機碼捕捉方案，對選定的第一個天線陣子的接收信號，在一定時間范圍內進行偽隨機碼捕捉，得到臨時捕捉結果；b.如果臨時結果為“未出現偽隨機碼”，則直接輸出該結果，結束捕捉；否則，進入步驟c；c.根據臨時結果所指示的偽隨機碼出現位置，分別計算出剩余每一個天線的接收信號與偽隨機碼的相關值ri(m)；d.分別計算出每個相關值ri(m)幅度的平方Ri，找出所有Ri中的最大值Rmax，將Rmax乘上加權因子得到aRmax，分別對每一個Ri和aRmax進行比較，如果所有Ri中大于aRmax的個數大于等于判定臨時結果正誤的界限劃分值，則將臨時結果作為最終結果輸出；否則，輸出最終結果為“未出現偽隨機碼”。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的臨時捕捉結果至少包括是否出現偽隨機碼、該偽隨機碼出現的位置m以及在偽隨機碼出現處接收信號與偽隨機碼的相關值r1(m)。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟a中所述的一定時間范圍是指當前所進行捕捉的偽隨機碼可能出現的位置的數目。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于該方法進一步包括預先設定加權因子的值和判定臨時結果正誤的界限劃分值。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述判定臨時結果正誤的界限劃分值是指所有天線接收信號與偽隨機碼相關值的幅度平方值Ri中大于天線接收信號與偽隨機碼相關值幅度平方最大值的加權值aRmax的個數。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的加權因子為0到1之間的一個實數。
7.根據權利要求4或6所述的方法，其特征在于所述加權因子的取值由系統仿真測試得到，或由系統實驗測得，或由經驗值得到。
全文摘要
本發明公開了一種基于智能天線的偽隨機碼捕捉方法，至少包括以下步驟a.采用基于單一天線系統的偽隨機碼捕捉方案，對選定的第一個天線陣子的接收信號，在一定時間范圍內進行偽隨機碼捕捉，得到臨時捕捉結果；b.如果臨時結果為“未出現偽隨機碼”，則輸出該結果，結束捕捉；否則，進步驟c；c.根據臨時結果中偽隨機碼的出現位置，計算出其余每個天線接收信號與偽隨機碼的相關值r
文檔編號H04B1/707GK1419351SQ0113481
公開日2003年5月21日 申請日期2001年11月14日 優先權日2001年11月14日
發明者華剛 申請人:華為技術有限公司