CN101174852B - 一种wcdma小区搜索时隙同步的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种WCDMA系统中小区搜索时隙同步的方法和系统，该方法包括以下步骤：对参数进行初始化；对输入的数字化的I路和Q路数据作频偏预补偿；计算从一假定时隙边界开始的每个时隙对应的256个码片的I数据和Q数据分别与主同步码的相关值；对上述相关值进行功率计算，并将上述计算结果的整数表示的功率值转换成浮点数表示的功率值；将上述浮点数表示的功率值与从存储器中读出的前一个时隙累加功率值进行累加；重复前述步骤，直至完成M个时隙的叠加；找出N个最大峰值及其对应的时序位置；向DSP申请中断，等待下一次处理。该方法和系统可以精确地定位小区的时隙边界，确定同一个小区的不同多径或不同扰码的不同小区，有利于小区搜索。

Description

一种WCDMA小区搜索时隙同步的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种通讯领域的宽带码分多址(Wide-band Code DivisionMultiple Access，以下简称WCDMA)系统中的时隙同步的方法和系统，特别涉及一种WCDMA小区搜索时隙同步的方法和系统。

背景技术

在异步WCDMA系统中的小区搜索过程或同步过程与同步系统的区别很大，由于异步UTRA WCDMA系统的各个小区使用不同的挠码，并且不只是采用不同的相位偏移，因此，就目前的终端技术而言，还不能在不具备任何先验信息的情况下，在10ms的时间内完成对512个码字的搜索；如果要完成对512个码字的搜索，将会进行多次小区搜索比较，从而用户从开机到接入网络需要等待很长的时间。

因此，使用同步信道进行小区搜索(Cell Search，CSR)可以减少搜索时间，缩短用户从开机到接入网络需要等待的时间。这个搜索过程主要分为三步：

第一步，时隙同步，从10×256×R(R为采样率)个候选相位中选出1个作为时隙同步点；

第二步，帧同步和扰码组识别，选出15个候选时隙中的1个，选出64个扰码组中的1个；

第三步，主扰码识别，从8个候选主扰码中选出1个。

在第一步时隙同步过程中，终端搜索具有256个码片的主同步码(Primary Synchronization Codes，以下简称PSC)，所有小区具有相同的PSC，由于在每个时隙具有相同的PSC，因此检测到峰值的位置就对应于时隙边界；PSC称为总分层格雷序列(Generalised Hierarchical GolaySequence)，具有很好的非周期自相关性，通过重复采用格雷互补序列调制的序列获得。它的长度是256个码片，如下表达式所述的16×16分层结构。所有小区的各个时隙PSC相同。I信号和Q信号使用相同的PSC进行加扩，加扩码用(0，1)表示，在实际系统中使用(1，-1)表示。

a＝<0，0，0，0，0，0，1，1，0，1，0，1，0，1，1，0>

x＝<0，0，0，1，1，0，1，1，0，0，0，1，0，1，0，0>

y＝a×x＝<a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a>

通过PSC与接收端输入的I信号和Q信号进行相关计算可以找到小区的时隙边界。理论上，只要在终端使用一个性能较好的匹配滤波器，就能找到时隙边界，实现与基站小区的同步。

目前关于小区搜索中时隙同步的方法，大多是采用阈值的方法来确定小区的时隙边界，这种方法不精确，而且只能识别一个小区和最多一条多径。如申请号为CN01134460、名称为“自适应门限W-CDMA时隙同步方法与装置”的中国专利中提出的时隙同步方法为：在匹配滤波器给出的主同步序列匹配结果中，该装置选择其中超过一定门限的相关峰值和相应位置进行记录分析，若在同一位置重复出现要求次数的相关峰则判定为捕获到该同步序列，否则根据分析结果动态调整门限，进入下一次记录分析过程；如果在既定时间内没有捕获到该同步序列则退出捕获过程，并给出捕获失败指示。这种方法捕获概率不高，因为在实际应用中，由于移动通讯的环境恶劣，接收到的信号很复杂，各种衰落也比较严重，如果简单地以门限来判断接收值，可能会造成捕获失败或者需要一个多次设置门限值的反复过程。另外，由于所有基站都在发相同的基本同步信道，移动台可能接收到好几个基站的信号；由于多径的影响，也会造成接收匹配滤波器输出多个峰值。目前的方法并没有对多个超过门限值的峰值进行处理，不能满足WCDMA终端小区搜索对多小区情况的处理要求，而且需要配置门限值、累加次数、峰值出现次数等多个参数，在判决时比较麻烦。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种WCDMA系统中小区搜索的时隙同步的方法和系统，此方法和系统不仅能够提高时隙同步的捕获概率，使用户设备(User Equipment，以下简称UE)小区搜索进程精确找到小区的时隙边界，并可同时确定同一小区的多条多径，和多个相邻小区的时隙边界。

为达上述目的，本发明提供一种WCDMA系统中小区搜索的时隙同步的方法，包括以下步骤：

步骤1，首先对参数进行初始化；

步骤2，对输入的数字化的I路和Q路数据作频偏预补偿；

步骤3，对于一个时隙，设定任一个码片的任一采样点都是一个假设的时隙边界，计算从上述时隙边界开始的每个时隙对应的256个码片的I数据和Q数据分别与主同步码的相关值；

步骤4，对上述相关值进行功率计算，计算公式为

power＝max(|ci|，|cq|)+0.5×min(|ci|，|cq|)

其中，power为功率，|ci|和|cq|分别是I数据相关值的模和Q数据相关值的模，max表示上述两个模值中较大的一个，min表示上述两个模值中较小的一个；

步骤5，将上述计算结果的整数表示的功率值转换成浮点数表示的功率值；

步骤6，将上述浮点数表示的功率值与从存储器中读出的前一个时隙累加功率值进行累加；

步骤7，重复步骤2至步骤6，直至完成M个时隙的叠加，其中M是由DSP配置的要累加的时隙的数目；

步骤8，从步骤7中所得的所有相关功率累加值中找出N个最大峰值及其对应的时序位置，N属于步骤1中的参数之一；

步骤9，向DSP申请中断，等待下一次处理。

其中，步骤1中对参数进行的初始化由用户设备中的专用DSP或者上层软件提供，其至少包括如下操作：保存MRTR(Mobile Radio TimingReference，移动无线时钟参考)的参考时间值，配置时隙同步过程的参数，清除上一次的寄存器和存储器中的值。在步骤2中的频偏预补偿采用分段近似相位旋转方法。步骤3中利用两个删除高效格雷码相关器进行I数据和Q数据的相关处理。步骤5中的浮点数是16位，该浮点数由连续6位指数和连续10位尾数组成，其中指数是有符号数，尾数是无符号数，尾数的最高位为1。

本发明还提供了一种WCDMA系统中的小区搜索的时隙同步系统，其至少包括：

频偏预补偿模块，对接收的数字化的I路和Q路数据作频偏预补偿；

相关处理模块，连接上述频偏预补偿模块，计算I数据和Q数据与主同步码的相关值；

功率计算模块，连接上述相关处理模块，对上述相关值进行功率计算；

浮点转换模块，连接上述功率计算模块，将上述计算结果的整数表示的功率值转换成浮点数表示的功率值；

功率累加模块，连接上述浮点转换模块，将上述浮点数表示的功率值与从存储器中读出的前一个时隙累加功率值进行累加；

功率存储器，连接上述功率累加模块，存储累加后的功率值；

峰值搜索模块，连接上述功率存储器，在功率存储器所存储的功率值中找出N个最大峰值及其对应的时序位置并将其输出到DSP，其中N属于预定参数之一。

其中，上述相关处理模块可为一个或者多个删除高效格雷码相关器。

本发明提出的WCDMA系统中小区搜索时隙同步的方法和系统，采用多时隙累加判决，可以精确地定位小区的时隙边界，提高时隙同步的捕获概率，同时，可以使小区搜索进程根据小区的扰码确定同一个小区的不同多径或不同扰码的不同小区，有利于小区搜索三步搜索的并行流水处理。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的WCDMA系统中小区搜索时隙同步的方法的流程图；

图2是本发明一较佳实施例的WCDMA系统中小区搜索时隙同步的系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种WCDMA系统中小区搜索的时隙同步的方法和系统作进一步的详细说明。

本发明的时隙同步的方法，其核心思想是：对输入的I，Q数据与PSC的相关功率进行多个时隙的累加，然后在一个时隙的所有累加后的采样点相关功率值中找出N个最大的峰值，其中最大的峰值对应的位置即为最佳接入小区的时隙边界，后面的几个次大值可能是同一小区的多径或不同小区的时隙边界，这根据前述小区搜索的第二和第三步来确定。

图1是本发明一较佳实施例的WCDMA系统中小区搜索的时隙同步方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101，进行初始化处理，如保存移动无线电发射与接收(Mobileradio transmit and receive，以下简称MRTR)的时间值，配置时隙同步过程中所需的各种参数，清除上一次的寄存器和存储器中的值等等。初始化操作使能可以由UE中的专用DSP或者上层软件提供。

步骤102，对数字化的两路数据(I路和Q路)作频偏预补偿。其中，本实施例的数字化采用8位量化和4倍过采样，频偏预补偿采用分段近似相位旋转补偿方法。

步骤103，使用两个相关器对旋转补偿后的I、Q数据进行相关处理，其中，该相关器可为删除高效格雷码相关器或其它相关器。

步骤104，把相关后的数据通过下面的功率估算公式计算得出相关功率值：

power＝max(|ci|，|cq|)+0.5×min(|ci|，|cq|)

其中，ci和cq分别是经过相关后的I，Q数据，max是求这两路数据模的大值，min是求这两路数据模的小值。

步骤105，把步骤104得出的整数表示的功率值，转换成浮点表示的功率值。浮点数据采用以下描述的格式：一种16位的浮点数据，其中高6位为指数，低10位为尾数；尾数最高位为1，是一个无符号数，范围从0到(2¹⁰-1)；指数反映了规一化时需要移位的方向和位数，范围从-32到+31。

步骤106，完成当前时隙的功率值和从存储器读出前一个时隙累加功率值的累加。上述浮点格式数据的加法通过下面方式完成：先比较指数，然后将尾数调整到较大指数，也就是将具有较低指数的尾数右移几个比特，移的比特数等于大的和小的指数之间的差值，最后将两个尾数相加。如果第11比特相加后是0，那么就将尾数结果和较大指数组合成浮点相加的结果；如果第11比特相加后是1，也就是相加后发生了溢出，那么将尾数右移移位取10比特，但是指数就需要加1，同样把处理后的尾数和指数组合得到浮点相加的结果。

步骤107，完成指定的时隙数累加。这通过对步骤102到步骤106重复m次后实现，其中，m为累加的时隙数目，由DSP配置。如步骤102所述，本实施例的过采样率为4，则步骤107完成后可得到浮点格式表示的相关功率值的数目如前所述：10×256×4(采样率)＝10240，累加的结果存放在存储器中。

步骤108，从存储器中存储的10240个相关功率值中，找出N个最大的峰值及其对应的MRTR时序位置，则找到了N个可用的时隙边界位置，完成多小区搜索的第一步，即时隙同步。

步骤109，向DSP申请中断，等待下一次处理。

图2是一较佳实施例的WCDMA系统中小区搜索时隙同步的系统的结构图。操作开始后，I，Q数据以4倍码片速率输入相位旋转补偿模块201，补偿后的I数据和Q数据分别进入删除高效格雷码相关器202进行相关处理，相关后的I数据和Q数据输入功率计算模块203，从功率计算模块203输出的整数表示的功率值输入浮点转换模块204，计算得到浮点型功率值，该功率值输入功率累加模块205进行累加并存储于功率存储器206中。在完成指定时隙的功率累加后，利用峰值搜索模块207进行峰值搜索，找出最大的N个峰值及其对应的MRTR时序位置。最后，向DSP申请中断，等待下一次处理。

本发明的WCDMA系统中小区搜索的时隙同步的步骤给出了一种精确定位小区时隙边界的方法，该方法同时和小区搜索的第二步和第三步来确定同一小区的不同多径或不同小区的时隙边界。

当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，例如根据公知技术及对本发明的理解，熟悉本领域的技术人员可以轻易地想到其他替换形式，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种WCDMA系统中小区搜索时隙同步的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，首先对参数进行初始化，至少包括如下操作：保存移动无线参考时钟的时间值，配置时隙同步过程的参数，清除上一次的寄存器和存储器中的值；

步骤2，对输入的数字化的I路和Q路数据作频偏预补偿；在步骤2中的频偏预补偿采用分段近似相位旋转方法；步骤3，对于一个时隙，设定任一个码片的任一采样点都是一个假设的时隙边界，计算从上述时隙边界开始的每个时隙对应的256个码片的I数据和Q数据分别与主同步码的相关值；

步骤4，对上述相关值进行功率计算，计算公式为

            power＝max(|ci|，|cq|)+0.5×min(|ci|，|cq|)

其中，power为功率，|ci|和|cq|分别是I数据相关值的模和Q数据相关值的模，max表示上述两个模值中较大的一个，min表示上述两个模值中较小的一个；

步骤5，将上述计算结果的整数表示的功率值转换成浮点数表示的功率值；步骤5中的浮点数是16位，该浮点数由连续6位指数和连续10位尾数组成，其中指数是有符号数，尾数是无符号数，尾数的最高位为1；

步骤6，将上述浮点数表示的功率值与从存储器中读出的前一个时隙累加功率值进行累加；

步骤7，重复步骤2至步骤6，直至完成M个时隙的叠加，其中M是由DSP配置的要累加的时隙的数目；

步骤8，从步骤7中所得的所有相关功率累加值中找出N个最大峰值及其对应的时序位置，N属于步骤1中的参数之一；

步骤9，向DSP申请中断，等待下一次处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中对参数进行的初始化由用户设备中的专用DSP或者上层软件提供。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤3中利用两个删除高效格雷码相关器进行I数据和Q数据的相关处理。

4.一种WCDMA系统中小区搜索时隙同步的系统，其特征在于，至少包括：

频偏预补偿模块，采用分段近似相位旋转方法对接收的数字化的I路和Q路数据作频偏预补偿；

相关处理模块，连接上述频偏预补偿模块，计算I数据和Q数据与主同步码的相关值；

功率计算模块，连接上述相关处理模块，对上述相关值进行功率计算；计算公式为

             power＝max(|ci|，|cq|)+0.5×min(|ci|，|cq|)

其中，power为功率，|ci|和|cq|分别是I数据相关值的模和Q数据相关值的模，max表示上述两个模值中较大的一个，min表示上述两个模值中较小的一个；浮点转换模块，连接上述功率计算模块，将上述计算结果的整数表示的功率值转换成浮点数表示的功率值；其中的浮点数是16位，该浮点数由连续6位指数和连续10位尾数组成，其中指数是有符号数，尾数是无符号数，尾数的最高位为1；

功率累加模块，连接上述浮点转换模块，将上述浮点数表示的功率值与从存储器中读出的前一个时隙累加功率值进行累加；直至完成M个时隙的叠加，其中M是由DSP配置的要累加的时隙的数目；

功率存储器，连接上述功率累加模块，存储累加后的功率值；

峰值搜索模块，连接上述功率存储器，在功率存储器所存储的功率值中找出N个最大峰值及其对应的时序位置并将其输出到DSP，其中N属于预定参数之一。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，上述相关处理模块可为一个或者多个删除高效格雷码相关器。

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