CN101147410B - 用于切换状态的改进小区搜索 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于控制主小区搜索操作的方法和装置，包括：生成相关性峰值的简档；确定所述相关性峰值的幅度是否变化；如果所述相关性峰值的幅度保持相对恒定，则将信号获取过程同步到所识别的相关性峰值中具有最大幅度的相关性峰值；以及如果所述相关性峰值的幅度正在改变，则将信号获取过程同步到幅度正在增大的峰值。该方法和装置还包括：识别所述相关性峰值的最大相关性峰值的索引和幅度；确定在所述简档中是否存在其它相关性峰值；如果不存在其它相关性峰值，则将信号获取过程同步到原始识别的最大相关性峰值；存储所定位的所有其它相关性峰值的索引和幅度；以及对于所有之前识别的峰值，比较相关性峰值幅度的改变。

Description

用于切换状态的改进小区搜索

技术领域

本发明涉及基于载波的系统中的切换状态(conditions)，更具体地涉及主小区搜索过程。

背景技术

UMTS无线电信号中的基本时间单位为10毫秒(ms)无线电帧，其被划分成15个时隙，每个时隙有2560个码片。从小区(或基站)到UMTS接收机的UMTS无线电信号为“下行链路信号”，而相反方向上的无线电信号被称为“上行链路信号”。

通用移动电信系统(UMTS)宽带码分多址(WCDMA)的物理层使用具有3.84 Mcps的码片速率的直接序列扩展频谱(DSSS)调制。频分双工(FDD)模式在每个5 MHz的分离频带上承载上行链路信道和下行链路信道。该模式通常被用于较大的户外小区，这是因为它可以支持比时分双工(TDD)模式更大数目的用户。在TDD模式中，在不同的时隙期间，发送共享相同的上行链路信道和下行链路信道。TDD模式不支持与FDD模式同样多的用户，因此，TDD模式更适于较小的小区。与FDD模式相比，TDD模式还更适于承载不对称业务。

由例如CDMA移动接收机的UMTS网络内的接收机执行的重要规程是小区搜索操作。典型地，由被包含为接收机一部分的小区搜索系统来执行小区搜索。在给接收机接通电源之后，激活小区搜索系统以确定属于该接收机所处的小区的同步信息。小区搜索操作是三个阶段的过程。也就是说，小区搜索系统执行时隙同步(主同步)、帧同步和扰码组确定(副同步)、以及扰码确定。

在加电之后，在语音/数据通信可以开始之前，移动终端(MT)必须执行若干操作。首先，接收机需要执行自动增益控制(AGC)，以便缩放(scale)所接收的信号功率并且避免在模拟一数字转换器处的削波(clipping)。可以先在同步信道(SCH)上进行该过程，并且之后一旦获取了小区的扰码，就可以使用解扰的公共导频信道(CPICH)。

接下来，接收机需要获取定时同步。可以从SCH信道获得定时同步。MT搜索它能发现的最强的SCH信号，并且那个信号确定MT将发起与哪个小区的通信。由于SCH信道是周期性的，所以接收机可以相对于主SCH进行相关(correlate against)以导出定时误差。基于该信道，接收机可以获得码片、码元及时隙同步。

对于系统中的所有小区，主SCH承载相同的信号。副SCH对于每个小区是不同的，并且承载每一帧重复的副同步码(SSC)的型式(pattern)。一旦MT接收到该序列，其将具有帧同步。

在执行小区搜索时，小区搜索系统接入所接收的无线信号的同步信道(SCH)和公共导频信道(CPICH)。SCH是由主SCH和副SCH形成的复合信道。在每个时隙中，主SCH指定主同步码(PSC)。然而，主SCH仅在每个具有2560个码片时隙的前256个码片期间包含数据。正如已知的，“码片”或“码片速率”是指CDMA通信系统中的扩频码的速率。

另外，所述型式标识当前小区的扰码属于哪个扰码组。存在64个扰码组，并且每组包括8个扰码。一旦MT确定了当前小区的扰码组，就将对当前小区的扰码的搜索缩窄到那个组中的八个码。

基于载波的接收机的典型获取过程如下：

1.主小区搜索

2.副小区搜索

3.扰码确定

4.多径搜索

5.耙指(finger)分配

6.码跟踪和自动频率控制(AFC)环的锁定

7.耙指输出的最大比合并(MRC)

8.获取接收机锁定，并且可以将数据发送到上层该获取过程冗长且复杂，并且可能需要大约几秒钟来完成。对于蜂窝电话/移动台/移动设备用户而言，当他/她打开他/她的电话时，该等待时段是令人厌烦的，并且无疑希望一种缩短该获取过程的方法。

J.Cho等人的、名称为“Mobile station handover method for asynchronouswireless telecommunication system，involves switching between USTS andnon-USTS modes，based on ratio of power intensities of pilot signals of currentand adjacent cells”的EP1179962描述了一种基于当前小区和相邻小区之间的功率强度比而在上行链路同步发送方案(USTS)和非USTS模式之间切换的方法。该方法用于无线电信系统中的移动台的切换以及基于压缩模式来增大数据发送速率。Cho等人描述的方法不针对小区搜索，并且由Cho等人描述并使用的导频功率强度比逐个小区变化。可以基于相关性数据的快照(snapshot)(瞬时)而确定功率强度比。

发明内容

本发明增强基于载波的接收机的小区搜索过程。尽管在下文中将针对3GWCDMA接收机来描述本发明，但是应该理解本发明可以应用于任何基于载波的系统。

当蜂窝接收机处于切换场景下(例如，在两个或多个小区塔的通信范围中)时，控制逻辑块控制主小区搜索。识别最大峰值，并且对其它峰值进行搜索。如果仅有一个峰值高于阈值，则通过将接收机同步到那个峰值来执行接收机的8步获取过程。然而，如果识别出多个峰值，则控制逻辑将主小区搜索重复地重新运行X次，并且记住每个峰值的幅度的改变。然后，控制逻辑识别幅度增大最多的峰值(代表蜂窝电话/移动台/移动设备正向其移动的小区塔)。通过将接收机同步到幅度增大最多的峰值来执行接收机的8步获取过程。

描述了一种用于控制主小区搜索操作的方法和装置，包括：产生相关性峰值(peak)的简档(profile)；确定相关性峰值的幅度是否变化；如果相关性峰值的幅度保持相对恒定，则将信号获取过程同步到所识别的相关性峰值中具有最大幅度的相关性峰值，而如果相关性峰值的幅度改变，则将信号获取过程同步到幅度正在增大的峰值。该方法和装置还包括识别所述相关性峰值的最大相关性峰值的索引和幅度，确定在所述简档中是否存在其它相关性峰值，如果不存在其它相关性峰值，则将信号获取过程同步到原始识别的最大相关性峰值，存储所定位的所有其它相关性峰值的索引和幅度，并且对于所有之前识别的峰值比较相关性峰值幅度的改变。

附图说明

图1示出根据本发明原理的说明性无线通信系统的一部分。

图2示出单个显著(significant)峰值(峰值A)和幅度低于N％阈值的第二峰值(峰值B)。

图3示出三个峰值，其中峰值A为显著峰值，峰值B为幅度高于N％阈值的第二显著峰值，峰值C为幅度低于N％阈值的第三峰值。

图4是用于基于载波的接收机的本发明的获取过程的方框图。

图5A是图4的方框图的控制逻辑部分的流程图。

图5B是图5A的接续。

本发明的这些和其它方面、特征和优点将根据应结合附图阅读的对优选实施例的以下详细描述而变得明显。最终，图上的相似数字表示相似元素。

具体实施方式

在下面的描述中，假设熟悉基于UMTS的无线通信系统，并且在此不再对其进行详细描述。例如，假设关于扩展频谱发送与接收、小区(基站)、用户设备(UE)、下行链路信道、上行链路信道、和瑞克(RAKE)接收机的知识，并且在此不对其进行描述。另外，可以使用常规的编程技术来实现本发明，所述编程技术将同样不在这里进行描述。

本发明解决的特定问题是：在电话位于两个或多个小区塔的通信范围中的常见情况(即，切换场景)期间如何减少获取时间。

现有技术的当前途径是执行上述8步获取过程。当这在切换场景期间进行时，电话可能使用来自最近基站的信号(因为它在接收机处表现为最强的峰值)来开始获取过程(例如，小区搜索)。然而，如果该电话正移动离开该基站，则到8步获取过程完成的时候，该峰值可能非常低或不存在以至于锁定失败并且必须使用来自不同小区塔的信号重新开始整个8步获取过程。

获取过程进行一次耗费较长时间，对其进行两次耗费更长时间。在用户体验方面，希望一种“正好(right)第一次进行获取过程”的方法。

图1中示出了根据本发明原理的UMTS无线通信系统10的说明性部分。小区(或基站)15广播包括上述PSCH和SSCH子信道的下行链路同步信道(SCH)信号16。如此前所述，作为语音/数据通信的先决条件，UMTS用户设备(UE)使用SCH信号16用于同步目的。例如，在“小区搜索”操作期间，UE处理SCH信号。在此示例中，当例如UE 20被开启或加电时，UE 20(例如蜂窝电话)发起小区搜索。小区搜索操作的目的包括：(a)在UMTS无线电帧的时隙和帧级别(1evel)上同步到小区发送，以及(b)确定该小区(例如，小区15)的扰码组。如下所述并且根据本发明的原理，UE 20自适应地控制用于确定帧同步的SCH的SSCH部分的处理的持续时间。应该注意，尽管下面的示例在该初始小区搜索的背景下(即，在UE 20被开启时)说明本发明的构思，但是本发明的构思不因此受到限制，而是可以应用于其它小区搜索实例，例如当UE处于“空闲模式”的时候。

在图4所示的控制逻辑块中实施本发明的方面。该控制逻辑实现由图5A和图5B中的流程图描述的逻辑。首先，运行初始主小区搜索步骤，并且检查相关性峰值简档以定位最大峰值的索引和幅度。在识别出最大峰值(“原始”峰值)之后，扫描相关性峰值简档的剩余者以识别离开原始峰值超过M个样本并具有大于或等于原始峰值的N％的幅度的其它峰值。M和N是通过仿真确定的设计参数或者是自适应的参数，例如，M＝4，N＝80％。使用M个样本的盲区(dead zone)，这是因为所述峰值实际上具有正弦函数形状，并且非常接近主/原始峰值的样本归因于主峰值本身，而不代表分离的峰值。使用N％幅度阈值，以便仅隔离强峰值，其代表来自对于接收机足够近使得接收机可以锁定到基站的那些基站的信号能量。

图2示出了单个显著峰值(峰值A)和其幅度低于N％阈值的第二峰值(峰值B)的情况。当这种情况出现时，通过将接收机同步到峰值A来执行剩余的8步获取过程。

本发明的另一方面是在图3所示的情形出现的时候。在图3中，峰值A是原始峰值。然而，存在也高于N％阈值的第二峰值(峰值B)。峰值C也出现在图3上，但是峰值C的幅度没有超过N％阈值。在这种情形中，本发明的控制逻辑块表现如下。其记录峰值A和峰值B的索引和幅度，并且其将主小区搜索重新运行X次(X是设计参数，例如X＝10)。对于主小区搜索的每次重复，记录幅度的改变(如果有的话)。如果峰值A和峰值B的幅度相对恒定，那么通过将接收机与峰值A同步来执行8步获取过程的剩余者。这将对应于用户的电话/移动台没有在明显移动的场景。

然而，如果峰值A和峰值B的幅度正在改变，则其指示用户的电话/移动台正在移动。所述布置确定移动台正向哪个小区塔移动-是对应于峰值A的小区塔还是对应于峰值B的小区塔。例如，如果峰值B的幅度正在增大且峰值A的幅度正在减小，则其指示电话正向小区塔B移动并且离开小区塔A。

因此，即使峰值B在幅度上低于峰值A，也应通过将接收机同步到峰值B来执行8步获取过程。该算法检查所有相关性峰值(即，高于阈值的相关性峰值)，并且通过同步到其幅度增大最多的峰值来运行8步获取过程。

如果存在超过N％阈值的另外的峰值，则接收机将被同步到增大最多的峰值，而不是具有最大幅度的峰值。例如，如果峰值B和峰值C都超过N％阈值并且峰值C具有比峰值B小的阈值，但是峰值C的幅度增大得更多，则接收机将被同步到峰值C。

图4是用于基于载波的接收机的本发明的获取过程的方框图。在运行/执行主小区搜索之后并且在运行/执行副小区搜索之前，进行本发明的控制逻辑。多次执行/运行(重复)所述控制逻辑。控制逻辑过程的重复次数是基于仿真确定的设计参数或者是自适应参数。

图5A和图5B合起来是图4的方框图的控制逻辑部分的流程图。在501运行/执行主小区搜索，并且生成相关性峰值的简档。在503识别最大峰值的索引和幅度。在505进行测试以确定是否存在离开在主小区搜索中识别的最大峰值超过M个样本的其它峰值，其中任何其它峰值的幅度被确定为大于或等于最大峰值的N％，其中，M和N是基于仿真设置的设计参数或是自适应参数。如果测试结果为否定的，则在535通过同步到原始识别的最大峰值来执行所述获取过程的剩余者(前面的副小区搜索)。如果测试结果是肯定的，则在510存储满足以上标准的所有相关性峰值的索引和幅度。在515执行另一测试，以确定重复(iteration)数目是否等于X，其中X是基于仿真设置的设计参数或者X是自适应参数。如果尚未执行X次重复，则控制返回505。如果已经执行了X次重复，则在520对于之前识别的所有峰值执行相关性峰值幅度上的改变。在525执行又一测试，以确定相关性峰值的幅度是否保持相对恒定，其意味着移动台/设备不移动。如果所述幅度保持相对恒定，则在540通过同步到所识别的最大峰值来执行获取过程的剩余者(前面的副小区搜索)。如果在525处的测试结果为否定的，则在530通过同步到其幅度增大最大量的峰值来执行整个获取过程(前面的副小区搜索)，其意味着移动台/设备正向对应基站移动。

当蜂窝接收机处于切换场景中(例如，在两个或多个小区塔的通信范围内)时，控制逻辑块控制主小区搜索，以便提高性能并减少获取时间。识别最大峰值，并且对于比离开最大峰值的M个样本更远且幅度大于或等于最大峰值幅度的N％的其它峰值进行搜索。如果仅有一个峰值高于所述阈值，则通过将接收机同步到那个峰值来执行接收机的8步获取过程。然而，如果多个峰值高于所述阈值，则控制逻辑重复地重新运行主小区搜索X次，并且记住每个峰值的幅度的改变。然后，控制逻辑识别其幅度增大最多的峰值(代表手机正向其移动的小区塔)。通过将接收机同步到其幅度增大最多的峰值来执行接收机的8步获取过程。

应该理解：可以例如在移动终端、接入点或蜂窝网络中以硬件、软件、固件、专用处理器或其组合的各种形式来实现本发明。优选地，将本发明实现为硬件和软件的组合。此外，优选地将软件实现为在程序存储设备上有形地包含的应用程序。可以将该应用程序上载到包括任何合适架构的机器并由该机器执行。优选地，在具有诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、一个或多个输入/输出(I/O)接口的硬件的计算机平台上实现该机器。计算机平台也包括操作系统和微指令代码。在此描述的各种过程和功能可以是微指令代码的一部分或者应用程序的一部分(或其组合)，其经由操作系统而被执行。另外，诸如附加数据存储设备和打印设备的各种其它外设可以连接到计算机平台。

还应该理解：由于附图中描述的一些构成系统组件和方法步骤优选地以软件来实现，所以所述系统组件(或过程步骤)之间的实际连接可以根据本发明被编程的方式而不同。在这里给出教导之后，相关领域的普通技术人员将能够想到本发明的这些和类似的实现和配置。

Claims (8)

1.一种用于控制小区搜索操作的方法，所述方法包括：

生成相关性峰值的简档；

识别所述相关性峰值的最大相关性峰值的索引和幅度；

确定在所述简档中是否存在其它相关性峰值；

如果不存在其它相关性峰值，则将所述信号获取过程同步到原始识别的所述最大相关性峰值；

如果存在其他相关性峰值存储所有其它相关性峰值的索引和幅度；

重复上述步骤预定次数；

对于所有之前识别的峰值，比较相关性峰值幅度的改变；

如果所述相关性峰值的所述幅度保持相对恒定，则将信号获取过程同步到所识别的相关性峰值中具有最大幅度的相关性峰值；

如果所述相关性峰值的所述幅度正在改变，则将所述信号获取过程同步到幅度正在增大的相关性峰值。

2.如权利要求1所述的方法，还包括存储离开最大相关性峰值超过预定数目的样本的所述相关性峰值的最大相关性峰值的所述索引和所述幅度。

3.如权利要求1所述的方法，还包括存储大于或等于所述最大相关性峰值的预定百分比的所述相关性峰值的最大相关性峰值的所述索引和所述幅度。

4.一种用于控制小区搜索操作的装置，包括：

用于生成相关性峰值的简档的部件；

用于识别所述相关性峰值的最大相关性峰值的索引和幅度的部件；

用于确定在所述简档中是否存在其它相关性峰值的部件；

用于如果不存在其它相关性峰值则将所述信号获取过程同步到原始识别的所述最大相关性峰值的部件；

用于如果存在其他相关性峰值存储所有其它相关性峰值的索引和幅度的部件；

重复上述部件的功能预定次数的部件；

用于对于所有之前识别的峰值比较相关性峰值幅度的改变的部件；

用于如果所述相关性峰值的所述幅度保持相对恒定则将信号获取过程同步到所识别的相关性峰值中具有最大幅度的相关性峰值的部件；

用于如果所述相关性峰值的所述幅度正在改变则将所述信号获取过程同步到幅度正在增大的相关性峰值的部件。

5.如权利要求4所述的装置，还包括用于存储离开最大相关性峰值超过预定数目的样本的所述相关性峰值的最大相关性峰值的所述索引和所述幅度的部件。

6.如权利要求4所述的装置，还包括用于存储大于或等于所述最大相关性峰值的预定百分比的所述相关性峰值的最大相关性峰值的所述索引和所述幅度的部件。

7.如权利要求4所述的装置，其中所述装置是接收机。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述接收机是移动终端。

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