專利名稱：Td－scdma系統下行導頻搜索的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域，特別是涉及時分-同步碼分多址(TD-SCDMA)系統中進行下行導頻搜索的方法及裝置。
背景技術：
在數字蜂窩移動通信系統中，當終端設備(UE，User Equipment)開機后，首先要進行的是小區初搜。小區初搜的目的是選擇合適的工作頻點，并在該頻點上取得終端設備與基站之間的下行同步，讓終端設備能夠快速地接入蜂窩網并接收小區的系統信息，從而可以隨時通過呼叫處理實現蜂窩網的通信功能。
如圖1所示是目前在第三代合作伙伴計劃(3GPP)中規定的TD-SCDMA系統的無線子幀結構。一個10ms的無線幀被分為兩個子幀，每一子幀為5ms。每個子幀中包括七個業務時隙和三個特殊時隙。其中，時隙0總是一個下行鏈路(DL)時隙。時隙1總是一個上行鏈路(UL)時隙。時隙2～6既可以配置為用于上行鏈路，也可配置用于下行鏈路。三個特殊時隙分別為下行導頻時隙(DwPTS)、保護時隙(GP)和上行導頻時隙(upPTS)。每個子幀中的DwPTS時隙用于發送下行導頻序列(SYNC_DL)，終端設備在開機后首先要通過獲取SYNC_DL來建立下行同步，在TD-SCDMA系統中，共有三十二種下行導頻序列，相鄰小區之間使用不同的下行導頻序列以進行區分。
在TD-SCDMA系統的現有技術中，進行下行導頻同步序列搜索的方法包括以下幾個步驟步驟1搜索DwPTS時隙的大致位置終端設備UE在搜索下行SYNC_DL碼前，可以先根據TD-SCDMA系統的時隙結構搜索下行DwPTS特殊的功率脈沖，從而確定大致的同步位置。該步驟一般稱為粗同步過程。
步驟2精確確定SYNC_DL的位置在確定DwPTS大致位置之后，通過滑動相關計算接收信號序列與所有可能的SYNC_DL序列的相關值，找出最大相關值對應的SYNC_DL碼及對應的同步位置，從而確定當前小區使用的SYNC_DL碼，并精確獲得SYNC_DL的位置。
步驟3SYNC_DL序列確認為了提高SYNC_DL序列的正確檢測概率(減少SYNC_DL的誤判概率)，根據多次判決結果最終確定當前小區所采用的SYNC_DL碼。具體方法為重復上述步驟多次，如果在L次檢測中有M次或M次以上判斷為同一個SYNC_DL碼，則確認該SYNC_DL碼為當前小區所使用的SYNC_DL碼；否則，重新進行檢測。
在上述的現有技術中，步驟1中所采取的特征功率脈沖檢測方法要求接收信號的信噪比必須大于0dB才能保證獲得很好的正確檢測概率，否則功率脈沖將會淹沒在噪聲信號中，使得該同步過程無法正確完成。而在步驟2中，為了提高SYNC_DL序列的檢測概率，采用了多次檢測的方法，以多次檢測結果中獲得至少半數以上確認的結果作為最終的SYNC_DL檢測結果，否則將重新進行檢測。
上述的現有技術在實際應用中被發現存在一定的技術缺陷，例如，當采用同頻組網方式時，如果終端設備處于如圖2所示的每個小區的邊沿地區時，由于各個小區發送的下行導頻序列到達該終端設備的信號強度基本相當且按照一定的隨機性而上下波動，此時仍按照上述的現有技術進行SYNC_DL序列的多次重復檢測時，將不能保證達到至少半數以上的確認，由此導致小區搜索的失敗。
發明內容
本發明的目的在于提供一種應用于TD-SCDMA移動通信系統的小區初搜過程中搜索并確定下行導頻序列的方法，能夠在小區邊沿地區存在多個強度比較接近的下行導頻信號的情況下，在較短時間內完成下行導頻序列的確定，同時保證該方法具有較小的處理開銷，從而使得采用該方法的終端設備能夠在同頻組網的條件下，獲得較優的小區初搜性能。
所述的方法包括以下步驟接收基站下行信號，采用相關方法從所有下行導頻序列構成的集合S中按照遞減的順序依次確定接收信號強度最強的N個下行導頻序列，并形成一個子集S1；連續接收L組基站下行信號，對于子集S1中的每個下行導頻序列，采用相關方法從接收的每組基站下行信號中確定出信號最強的下行導頻序列；以L次結果中出現次數最多的信號最強下行導頻序列作為目標下行導頻序列。
其中的相關方法具體是將接收到的基站下行信號與下行導頻序列進行平移相關運算，以最大的平移相關值作為信號強度值。
所述的方法還包括步驟終端設備獲得與基站的下行同步，根據無線幀或無線子幀的定時關系從接收到的基站下行信號中截取包含下行導頻序列部分的數據用于確定信號最強的下行導頻序列。
本發明還提供一種TD-SCDMA系統下行導頻搜索的方法，包括以下步驟接收基站下行信號，采用相關方法從所有下行導頻序列構成的集合S中按照遞減的順序依次確定接收信號強度最強的N個下行導頻序列，并形成一個子集S1；
連續接收L組基站下行信號，對于子集S1中的每個下行導頻序列，將接收到的基站下行信號與下行導頻序列進行平移相關運算，獲得最大的平移相關值并保存；對于子集S1中的每個下行導頻序列，求取L次獲得的最大平移相關值之和，以所求和的最大值對應的下行導頻序列作為目標下行導頻序列。
本發明還提供了一種TD-SCDMA系統下行導頻搜索的裝置，包括以下部分信號接收單元，用于接收TD-SCDMA系統的基站下行信號；導頻序列存儲單元，用于預先保存所有下行導頻序列集合S中的每一個下行導頻序列；平移相關處理單元，用于將下行導頻碼與從接收到的基站下行信號進行平移相關處理，并獲取每個下行導頻碼對應的最大平移相關值；控制單元，與平移相關處理單元相連接，用于從所有下行導頻序列對應的各最大平移相關值中按照遞減的順序依次確定接收信號強度最強的N個下行導頻序列，形成一個子集S1，控制平移相關處理單元以子集S1對L組接收的基站下行信號進行平移相關處理；判決單元，用于確定以L次結果中出現次數最多的信號最強下行導頻序列作為目標下行導頻序列。
時序控制單元，用于和基站進行下行同步，并根據無線幀或無線子幀的定時關系從接收到的基站下行信號中截取包含下行導頻序列部分的數據用于平移相關處理。
本發明的核心思想是，在終端設備進行小區初搜確定下行導頻序列時，進行多次的搜索。首先在第一次的搜索中從所有的下行導頻序列的集合中篩選出具有較強信號強度的一個子集，在后續的若干此搜索過程中，僅采用第一步確定出的子集內的下行導頻序列進行平移相關處理，然后從這若干次的導頻搜索中確定出最合適的下行導頻序列。
由于TD-SCDMA系統的下行導頻信號可能是采用每個10ms的無線幀發送一次也可能是采用每個5ms的無線子幀發送一次，因此，在獲得同步定時關系的基礎上，可以每10ms對基站下行信號進行一次接收，而在每次接收時僅針對包括下行導頻序列的時段，這樣可以降低平移相關運算的處理量。
根據本發明實現的用于TD-SCDMA系統終端設備進行下行導頻搜索的方法和裝置，具有相對較低的實現復雜度和計算處理量，能夠在同頻組網時的小區邊界這種惡劣的無線環境下較快地實現下行導頻序列的搜索，避免了采用現有技術時，始終不能確定下行導頻序列的缺陷。
圖1為TD-SCDMA系統的無線子幀結構示意圖；圖2為終端設備位于小區邊界的兩種情況示意圖；圖3為本發明下行導頻搜索方法的流程圖；圖4為本發明實現下行導頻搜索的裝置的結構圖。
具體實施例方式
下面結合圖3進一步說明本發明方法的實施過程。
步驟301終端設備獲得與基站的下行同步。
終端設備在開機后，第一步所要進行的工作就是搜索基站的下行信號，獲得與基站間下行同步關系。由于TD-SCDMA系統的每個無線子幀中都有一個用于下行同步的DwPTS時隙，該時隙上發送與小區ID相對應的下行導頻序列并具有特定的持續時間寬度。因此，一般可以采用現有技術中已經公開的特征功率脈沖檢測方法，或稱為特征功率窗方法來獲得這一粗同步。采用特征功率窗方法的好處是算法簡單，處理速度快。但是這一粗同步過程也可以采用與下行導頻序列的直接平移相關，通過平移相關最大值所對應的位置而得到。在獲取粗同步時，一般要使每次進行搜索所采用的數據長度大于一個無線子幀的長度，以保證信號的完整性。
步驟302根據無線子幀的定時關系從每個子幀接收到的基站下行信號中截取包含下行導頻序列部分的數據。
由于下行導頻序列僅占用一個無線子幀中非常小的時間段，因此在確定下行導頻序列時是沒有必要在整個無線子幀的長度范圍內進行平移相關處理的。在獲得粗同步的基礎上，就可以利用無線子幀的結構在每個子幀的信號中僅接收包括下行導頻序列部分的信號。考慮到粗同步的精度問題，被截取的信號可以有一定的冗余，具體精確的同步位置可以在平移相關處理中通過最大相關值的位置而獲得。
步驟303將截取的數據分別與全部下行導頻序列集合中的每一個序列進行平移相關處理，獲得與每個序列相對應的一組平移相關值。
在TD-SCDMA系統，一共具有32個SYNC_DL下行導頻序列，在小區初搜開始前，終端設備沒有關于所在的小區究竟采用哪一個下行導頻序列的信息，因此，在獲得同步的基礎上，關鍵的一步就是識別終端設備所處的地理位置上，哪一個下行導頻序列的信號強度最大且足夠穩定，然后才能根據識別出來的下行導頻序列對小區的系統廣播信道進行接收和解調，并獲取小區的系統廣播信息。
終端設備中必須預先存儲所有的下行導頻序列，取決于終端設備接收基站信號時在基帶所采用的采樣速率，這些預先存儲的序列也可以按相應的采樣速率抽樣生成。一般而言，在基帶信號處理時，可以采用每個碼片采樣一次的方式，對于TD-SCDMA系統而言，碼片的速率是1.28MHz，在追求較高的精度的要求，還可以采用多倍采樣速率。采用多倍采樣速率時，將要求具體實現時軟硬件的處理能力有相應的提高。
通過在接收信號中取與下行導頻序列同樣長度的數據，然后與下行導頻序列進行相關運算，相關運算值與相應的截取位置對應。然后以預定的采樣長度平移截取窗的位置，從而可以獲得對應每個位置的相關運算值。上述的處理方法對本領域的一般技術人員來說已經是一個常識。
取與每個下行導頻序列對應的一組相關值中的最大值，這個最大值可以反映出下行導頻序列的信號強度。針對不同的下行導頻序列，這個最大值的位置由于受干擾的影響而有所不同，但一般是比較接近的。
步驟304按照從大到小的原則找出N個最大平移相關值及其對應的下行導頻序列并作為一個子集。
在這一步驟中，要將所有32個下行導頻序列的最大相關值進行排列，選出反映信號強度最大的N個下行導頻序列。本發明中，從計算處理量方面的考慮，N可以取為5。
步驟305利用找到的下行導頻序列子集繼續進行多次的上述處理過程，每次都搜索得到一個下行導頻序列。
以上一步驟獲得的N個下行導頻序列為子集，重復進行多次步驟302至步驟304的操作。在重復進行這些處理時，可以對連續的若干個無線子幀的信號進行處理，確定每次處理中具有最大信號強度或最大相關值的下行導頻序列。這樣，在連續的L個子幀的處理之后，共可以獲得L個搜索到的下行導頻序列。
步驟306從L次獲得的下行導頻序列中確定最終的下行導頻序列。
通過判斷L次搜索結果中，出現最大次數的下行導頻序列，就可以獲得最終確定的下行導頻序列。采用這一方法，即可以避免僅以一次搜索的結果為最終下行導頻搜索結果的不確定性，又可以避免在多次的搜索中對所有的下行導頻序列進行不必要的重復計算，從而將不可能出現的結果在后續的處理過程中及時排除，避免占用較多的軟硬件處理能力資源。
在這L次搜索的結果中，如果出現最多次數的下行導頻序列不至一個，則可以簡單地從中任選一個，或者是在小區初搜的整體時間要求可以滿足的前提下，再進行若干次步驟302至步驟304的操作，而以所有次搜索中出現次數最多的結果作為最終確定的下行導頻序列，也可以僅針對相應的下行導頻序列進行處理。當然，初次從所有下行導頻序列中確定最強的N各導頻序列時，所獲得的每個下行導頻序列的最大平移相關值也可以用于后續的這L次的處理過程中，從而可以節省一次處理的時間。
以上步驟305和306也可以替換為利用找到的下行導頻序列子集S1繼續進行多次的基站下行信號的接收和平移相關處理，每次針對子集S1中的每個下行導頻序列都記錄下最大的平移相關值，在L次處理后，對每次獲得的最大平移相關值求和，以所求和的最大值對應的下行導頻序列作為目標下行導頻序列。
本發明還公開了一種進行下行導頻搜索的裝置，參閱圖4，為運用于TD-SCDMA系統下行導頻搜索裝置的結構示意圖。所述裝置包括信號接收單元11、平移相關處理單元12、導頻序列存儲單元13、時序控制單元14、控制單元15、判決單元16以下結合本裝置的工作原理進一步介紹其內部結構。
首先，信號接收單元11用于接收TD-SCDMA系統的基站下行信號，其輸出的是基帶的采樣信號。時序控制單元14用于和基站取得下行同步，可以采用特征功率窗方法，也可以采用直接相關等方法來實現，進一步根據無線子幀的定時關系控制信號接收單元在接收到的基站下行信號中截取包含下行導頻序列部分的數據用于漂移相關處理。該時序控制單元是可選的，也可以對整個無線子幀接收到的信號進行下行導頻搜索的處理。
導頻序列存儲單元13用于預先保存所有下行導頻序列集合中的每一個下行導頻序列，并將選定的下行導頻序列提供給平移相關處理單元12進行平移相關計算。平移相關處理單元12的輸出是針對每個下行導頻碼的一組平移相關值。而在控制單元15中，則對各最大相關值進行處理，不僅從中確定的最大值所對應的下行導頻序列，同時還根據預定的個數N，按從大到小的原則從所有的最大相關值中找出N各下行導頻碼，并構成一個子集，該子集通過導頻序列存儲單元13提供給平移相關處理單元12，用于后續的平移相關處理。
判決單元16則用于記錄每次搜索到的下行導頻序列，并從L次搜索到的下行導頻序列中最終確定下行導頻序列。
以上所述的本發明實施方式，并不構成對本發明保護范圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護范圍之內。
權利要求
1.一種TD-SCDMA系統下行導頻搜索的方法，其特征在于，包括以下步驟A.接收基站下行信號，采用相關方法從所有下行導頻序列構成的集合S中按照遞減的順序依次確定接收信號強度最強的N個下行導頻序列，并形成一個子集S1；B.連續接收L組基站下行信號，對于子集S1中的每個下行導頻序列，采用相關方法從接收的每組基站下行信號中確定出信號最強的下行導頻序列；C.以L次結果中出現次數最多的信號最強下行導頻序列作為目標下行導頻序列。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將接收到的基站下行信號與下行導頻序列進行平移相關運算，以最大的平移相關值作為信號強度值。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于還包括步驟終端設備獲得與基站的下行同步，根據無線幀或無線子幀的定時關系從接收到的基站下行信號中截取包含下行導頻序列部分的數據用于確定信號最強的下行導頻序列。
4.一種TD-SCDMA系統下行導頻搜索的方法，其特征在于，包括以下步驟A.接收基站下行信號，采用相關方法從所有下行導頻序列構成的集合S中按照遞減的順序依次確定接收信號強度最強的N個下行導頻序列，并形成一個子集S1；B.連續接收L組基站下行信號，對于子集S1中的每個下行導頻序列，將接收到的基站下行信號與下行導頻序列進行平移相關運算，獲得最大的平移相關值并保存；C.對于子集S1中的每個下行導頻序列，求取L次獲得的最大平移相關值之和，以所求和的最大值對應的下行導頻序列作為目標下行導頻序列。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于還包括步驟終端設備獲得與基站的下行同步，根據無線幀或無線子幀的定時關系從接收到的基站下行信號中截取包含下行導頻序列部分的數據用于確定信號最強的下行導頻序列。
6.一種TD-SCDMA系統下行導頻搜索的裝置，其特征在于，包括以下部分信號接收單元，用于接收TD-SCDMA系統的基站下行信號；導頻序列存儲單元，用于預先保存所有下行導頻序列集合S中的每一個下行導頻序列；平移相關處理單元，用于將下行導頻碼與從接收到的基站下行信號進行平移相關處理，并獲取每個下行導頻碼對應的最大平移相關值；控制單元，與平移相關處理單元相連接，用于從所有下行導頻序列對應的各最大平移相關值中按照遞減的順序依次確定接收信號強度最強的N個下行導頻序列，形成一個子集S1，控制平移相關處理單元以子集S1對L組接收的基站下行信號進行平移相關處理。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括以下部分判決單元，用于確定以L次結果中出現次數最多的信號最強下行導頻序列作為目標下行導頻序列。
8.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括以下部分時序控制單元，用于和基站進行下行同步，并根據無線幀或無線子幀的定時關系從接收到的基站下行信號中截取包含下行導頻序列部分的數據用于平移相關處理。
全文摘要
本發明公開了一種應用于TD－SCDMA移動通信系統下行導頻搜索的方法及裝置，其中的方法是在終端設備進行小區初搜確定下行導頻序列時，進行多次的搜索。首先在第一次的搜索中從所有的下行導頻序列的集合中篩選出具有較強信號強度的一個子集，在后續的若干次搜索過程中，僅采用第一步確定出的子集內的下行導頻序列進行平移相關處理，然后從這若干次的導頻搜索中確定出最合適的下行導頻序列。本發明能夠在同頻組網時小區邊沿地區存在多個強度較接近的下行導頻信號的情況下，在較短時間內完成下行導頻序列的確定，同時具有較小的處理開銷。
文檔編號H04W56/00GK101090556SQ200610012300
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月16日 優先權日2006年6月16日
發明者任世巖, 王映民, 蔡月民, 韓波, 畢海 申請人:大唐移動通信設備有限公司