CN1461543A - 帧同步装置和帧同步方法 - Google Patents
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Abstract
平均部分(101)计算所算出相关值的移动平均值。比例因子相乘部分(102)将经过移动平均的相关值与预定比例因子相乘。理想相关值生成部分(103)通过使用在没有因衰落波动而产生的电平波动、噪声或延迟波的线路状态下的接收信号以及与包含在接收信号中的已知信号相同的已知信号，计算理想相关值。时移部分(104)将在时间轴上经过偏移的理想相关值输出到平方差检测部分(105)。平方差检测部分(105)检测来自比例因子相乘部分(102)的相关值和来自时移部分(104)的理想相关值之间的平方差。最小误差检测部分(106)检测所检测平方差的最小值，即最小平方差。移动时间检测部分(107)通过使用所检测的最小平方差检测同步时间。
Description
技术领域
本发明涉及使用相关技术来执行同步获取和同步跟踪的帧同步装置和帧同步方法。
背景技术
因为在移动通信系统中发射侧装置或接收侧装置或两者频繁移动，所以从由发射侧发射的信号发射时刻开始直到该发射信号的接收时刻为止的时间(即，传播延迟时间)总是发生改变。因此，需要接收侧装置使用接收信号检测发射侧装置的发射定时，并且根据所检测的发射定时获取同步时间。具体地说，根据使用接收信号检测的发射定时，需要接收侧装置执行接收定时的获取(同步获取)和执行精确的接收定时(同步跟踪)。
在日本专利申请11-88455号中公开的方法是传统移动通信同步方法的一个例子。下面将参照图1和图2对这种传统同步方法进行说明。图1是示出传统同步方法的流程图。图2是示出传统同步方法中的互相关值的图。
在接收侧装置中，在步骤(以下简称为“ST”)11，使用作为发射信号由发射侧装置发射的接收信号以及唯一字信号，计算互相关值。另外，发射侧装置发射包含该唯一字信号的发射信号。在此，计算类似于图2所示的互相关值。在ST12，存储算出的互相关值中的最大值F1。在ST13，通过将最大值F1乘以系数TH，计算阈值F0。
在ST14-ST17，通过在每个样本点(i)比较阈值F0与互相关值，检测超过阈值F0的互相关值位置。首先，图2所示的点(a)被检测为互相关值超过阈值的互相关值位置。将点(a)的位置存储为位置(i)，并且还存储位置(i)的互相关值A。
在ST18，获得位置(i)后一样本的位置(i+1)的互相关值B。在ST19，比较所存储的互相关值A与互相关值B。在ST20，如果位置(i+1)的互相关值B大于互相关值A，则将位置(i)更新为位置(i+1)，并且被更新位置(i)的互相关值A更新为互相关值B。另一方面，如果位置(i+1)的互相关值B小于互相关值A，则在ST21，所检测的互相关值第一峰值位置为当前时间点的位置(i)，它被认为是下一帧的同步点(同步时间)。在图2所示的互相关值中，位置P2被检测为互相关值的第一峰值位置。由于位置P2成为下一帧的同步时间，因此接收定时得以校正。
根据这种同步方法，接收侧装置执行由发射侧装置发射的发射信号的同步获取和同步跟踪。
然而，因为在前述传统同步方法中使用所算出的互相关值与阈值的比较结果来检测同步点(同步时间)，所以存在一个问题是难以在特定信道质量下精确地检测同步点。
第一，在接收侧装置中，由发射侧装置发射的发射信号的在先波(主波)电平与该发射信号的延迟波电平相比，在特定信道质量下可能骤然下降。具体地说，如图3所示，在特定信道质量下，对应于在先波的互相关值电平21与分别对应于第一到第三延迟波的互相关值电平22-24相比骤然下降。在这种情况下，对应于正确同步位置的点a1的互相关值变得小于阈值。因此，当使用前述传统同步方法时，点a2而不是点a1被错误检测为同步时间。
第二，不仅在接收侧装置中由发射侧装置发射的发射信号的在先波电平与该发射信号的延迟波电平相比，在特定信道质量下可能骤然下降，而且该在先波和延迟波的接收可能非常靠近。具体地说，如图4所示，对应于在先波的互相关值电平31与分别对应于第一到第四延迟波的互相关值电平32-35相比在特定信道质量下骤然下降，另外，对应于在先波的互相关值31与对应于第一延迟波的互相关值32在时间上非常靠近。
根据上述传统同步方法，将存储超过阈值的点b1互相关值，并且将该互相关值与点b1后一样本的点b2的互相关值相比，并且只有当点b2的互相关值更小时，才将点b1检测为同步时间。然而，对应于正确同步时间的点b1互相关值变得小于点b2的互相关值。结果，当使用前述传统同步方法时，点b3而不是点b1被错误检测为同步时间。
第三，在受到多径等影响的特定信道质量下由接收装置算出的互相关值中，在对应于在先波的互相关值的位置可能出现间隙。将参照图5说明一个具体的例子。当不存在多径时，例如假定对应于在先波的互相关值在点c1变为最大值(即，如果校正接收定时使得c1作为同步点，则一定可以接收到在先波)。当存在多径时，对应于在先波的互相关值不是在点c1为最大值，而是可能在点c1之后的点c2为最大值。因此，由于延迟波的影响，对应于在先波的互相关值为最大值的位置发生偏移。在图5所示的情况下，根据传统同步方法，点c2而不是点c1被检测为同步时间。
在前述传统同步方法中，在信道质量的影响下正确地检测同步点是不可能的，即会出现同步间隙。因此，难以精确地执行同步获取和同步跟踪。
在日本专利申请10-70489号中公开了另一传统帧同步装置和方法。
图6是一种传统帧同步装置的结构方框图。在该装置中，从天线接收的接收信号在频率转换部分1中经过频率转换为基带信号，并且在A/D转换器3中经过数字化，该数字数据输入到n阶数字匹配滤波器5，以与从PN码生成器7输出的PN码进行相关。然后，所获得的相关输出被输出到累加器9，其中，为每个相位累加相关输出。最大累加值的相位确定为初始同步时间，并且输出该确定信号。
然而，在传统装置中，对接收信号和已知信号的相关输出进行累加，因此，需要存储信道之前的累加数据，从而根据该累加值执行用于检测初始同步时间的累加操作，从而存在一个问题是硬件规模变大，这主要是因为需要存储容量如RAM来存储信道之前的累加数据。
而且，为减小硬件规模，设置最优相关输出窗口来执行累加(如相关峰值的前后若干符号等)，并且将用来执行累加的相关输出范围限制到窗口是可能的。但是，采用这种方法，当没有最优地设置窗口时，具体地说，当在设为窗口的范围内没有包括初始同步时间周期时，例如，当干扰波的电平高于所需波的电平时，存在一个问题是，当在干扰波位置设置窗口时，将错误地检测初始同步时间。
发明内容
本发明的目的是精确地执行同步获取和同步跟踪，并且提供可以最小化硬件规模的帧同步装置和帧同步方法。
通过计算以预定偏移时间进行时移后的理想相关值与乘以预定放大因子后的所述相关值之间的平方差，并且检测对应于所算出的平方差为最小的理想相关值的偏移时间作为同步时间，可以实现这一目的。
附图说明
图1是示出一种传统同步方法的流程图；
图2是示出传统同步方法中的互相关值的图；
图3是示出传统同步方法中的第一问题的图；
图4是示出传统同步方法中的第二问题的图；
图5是示出传统同步方法中的第三问题的图；
图6是一种传统帧同步装置的结构方框图；
图7是根据本发明实施例1的帧同步装置的结构方框图；
图8是根据本发明实施例1的帧同步装置所执行的帧同步的概念图；
图9是示出根据本发明实施例1的帧同步装置所执行的帧同步操作的流程图；
图10A是示出在根据设置阈值方法所检测的同步时间出现间隙的图；
图10B是示出在根据设置阈值方法所检测的同步时间出现间隙的图；
图11是示出根据本发明实施例2的帧同步装置为每个分支获得的相关值的组图；
图12是根据本发明实施例2的帧同步装置的结构方框图；
图13是根据本发明实施例3的帧同步装置的结构方框图；
图14A是示出根据本发明实施例4的帧同步装置(第一例子)所执行的帧同步的图；
图14B是示出根据本发明实施例4的帧同步装置(第一例子)所执行的帧同步的图；
图15A是示出根据本发明实施例4的帧同步装置(第二例子)所执行的帧同步的图；
图15B是示出根据本发明实施例4的帧同步装置(第二例子)所执行的帧同步的图；
图15C是示出根据本发明实施例4的帧同步装置(第二例子)所执行的帧同步的图；
图16是根据本发明实施例4的帧同步装置的结构方框图；
图17是根据本发明实施例5的帧同步装置的结构方框图；
图18是根据本发明实施例6的帧同步装置的结构方框图；
图19是根据本发明实施例7的帧同步装置的结构方框图；
图20是根据本发明实施例8的帧同步装置的结构方框图；以及
图21是根据本发明实施例9的帧同步装置的结构方框图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的多个实施例进行具体的描述。
(实施例1)
图7是根据本发明实施例1的帧同步装置的结构方框图。在图7中，相关值输入到平均部分101。该相关值是使用作为发射信号由发射侧装置发射的接收信号和由发射侧装置插入在接收信号中的已知信号(已知同步字)来计算的。
平均部分101对算出的相关值执行偏移(shift)平均。执行该偏移平均是为了补偿因衰落而产生的相关值的快速电平波动。偏移平均例如可以采用这样的方式来实现：将从遗忘(oblivion)系数λ乘以计算的相关值的每次的相关值而获得的值与将(1-λ)乘以直到最后一次的平均值而获得的值相加。如果遗忘系数λ大，则可以使所获得的偏移平均值对应于长区间变化，相反，如果遗忘系数λ小，则可以使所获得的偏移平均值对应于短区间变化。放大因子相乘部分102将其偏移平均被执行的相关值与预定放大因子相乘。乘以预定放大因子后的相关值输出到平方差检测部分105。
理想相关值生成部分103使用不带因衰落波动而产生的电平波动、噪声或延迟波的信道环境下的接收信号中所包含的已知信号，计算相关值，并且将算出的相关值作为理想相关值输出到时移部分104。时移部分104在时间轴上偏移理想相关值，并且将经过时移的理想相关值输出到平方差检测部分105。
平方差检测部分105检测来自放大因子相乘部分102的相关值与来自时移部分104的理想相关值之间的平方差。所检测的平方差输出到最小误差检测部分106。最小误差检测部分106检测在平方差检测部分105中所检测的平方差的最小值，即最小平方差。偏移时间检测部分107使用由最小误差检测部分106检测的最小平方差，检测同步时间。
参照图8，下面对具有前述结构的帧同步装置所执行的操作进行简短的说明。图8是根据本发明实施例1的帧同步装置所执行的帧同步的概念图。
首先，使用在不带因衰落波动而产生的电平波动、噪声或延迟波的信道环境下接收的接收信号中所包含的已知信号，计算理想相关值201。下一步，使用作为发射信号由发射侧装置发射的接收信号和类似于包含在接收信号中的已知信号，计算相关值。然后，对算出的相关值执行偏移平均。因此，获得经过偏移平均的相关值203。
使用算出的理想相关值201和经过偏移平均的相关值203，并且根据下述过程，检测相关值203中对应于在先波的位置，因此，检测同步时间。也就是，首先设置理想相关值201中开始部分的范围。具体地说，将理想相关值的数量几乎为0的部分201-1直到理想相关值的数量为最大的部分201-2的范围设为理想相关值201的上升部分。此时，理想相关值201中对应于部分201-1的时间为t1，而理想相关值201中对应于部分201-2的时间为t2。也就是，对应于理想相关值201上升部分的定时范围为t1到t2。
在第一步骤，在对应于理想相关值201上升部分的定时范围内，计算理想相关值201与执行过偏移平均的相关值(以下简称为“相关值”)203之间的平方差。具体地说，计算理想相关值201中时间t1到时间t2的相关值与相关值203中时间t1到时间t2的相关值之间的平方差。当算出的平方差小于先前设置的最小值时，将算出的平方差设为新的最小值。在该设置中，将其理想相关值201被时间偏移的时间(偏移时间)设为当前同步时间。另外，将在后面说明理想相关值201的偏移时间。
在第二步骤，将相关值203与放大因子(在此，放大因子为N)进行相乘。因此，获得相关值204。此外，在对应于理想相关值201上升部分的定时范围内，计算理想相关值201与相关值204之间的平方差。当算出的平方差小于先前设置的最小值时，将算出的平方差设为新的最小值。在该设置中，类似于第一步骤，将其理想相关值201被时间偏移的时间(偏移时间)设为当前同步时间。
在第三步骤，增大用来与相关值203相乘的放大因子，然后将相关值203与增大后的放大因子(在此，放大因子为N2)进行相乘。此外，类似于第二步骤，在对应于理想相关值201上升部分的定时范围内计算理想相关值201与乘以放大因子N2(未在图中示出)后的相关值203之间的平方差。然后，执行类似于第二步骤的操作。在执行类似于第二步骤的操作之后，将相关值203顺序乘以增大直到最大放大因子M的放大因子，然后，执行类似于上述的操作。
在第四步骤，在时间轴上将理想相关值201向右偏移一个微小时间T1(即，对应于微小时间T1的间距)。此时，理想相关值201所偏移的时间(换句话说，偏移时间)为T1。然后，执行类似于第一步骤至第三步骤的操作。
在第五步骤，理想相关值201只以前述微小时间向右顺序偏移直到偏移时间为T(即，偏移时间以T1×2、T1×3增加)，然后，类似地执行前述第一步骤-第三步骤的操作。
另外，图8所示的理想相关值202是经过时移的理想相关值的一个例子。在此，将理想相关值202的数量几乎为0的部分202-1直到理想相关值202的数量为最大的部分202-2的范围设为理想相关值202的上升部分。此时，理想相关值202中对应于部分202-1的时间为t3，而理想相关值202中对应于部分202-2的时间为t4。也就是，对应于理想相关值202上升部分的定时范围变为t3到t4。另外，此时可以不执行相关值与放大因子的相乘，但是可以对理想相关值执行相乘、偏移和平方差计算。
如果以该理想相关值202为例，则在第一步骤，计算理想相关值202中时间t3到时间t4的相关值与相关值203中时间t3到时间t4的相关值之间的平方差。如上所述，当算出的平方差小于先前设置的最小值时，将算出的平方差设为新的最小值。在该设置中，将理想相关值202被时间偏移的时间(偏移时间)设为当前同步时间。类似地，在第二步骤，将相关值203与放大因子(在此，放大因子为N)进行相乘。因此，获得相关值204。此外，在对应于理想相关值202上升部分的定时范围内，计算理想相关值202与相关值204之间的平方差。然后，当算出的平方差小于先前设置的最小值时，将算出的平方差设为新的最小值。在该设置中，类似于第一步骤，将理想相关值201被时间偏移的时间设为当前同步时间。
类似地，在第三步骤，增大用来与相关值203相乘的放大因子，然后将相关值203与增大后的放大因子(在此，放大因子为N2)相乘。而且，类似于第二步骤，在对应于理想相关值202上升部分的定时范围内，计算理想相关值202与乘以放大因子N2后的相关值203(未在图中示出)之间的平方差。然后，执行类似于第二步骤的操作。在执行类似于第二步骤的操作之后，将相关值203顺序乘以增大直到最大放大因子M的放大因子，然后，执行类似于上述的操作。
当完成第一步骤-第五步骤操作时所设的同步时间被检测为最终的同步时间。具体地说，假定这样的情况：已完成第五步骤操作，并且将理想相关值202与乘以放大因子X(N≤X≤M)后的相关值203之间的平方差临时设为最小值，则t4被检测为同步时间。在这种情况下，由于理想相关值202的上升部分大致符合乘以放大因子X的相关值203中对应于时间区间t3-t4的部分，因此在先波位于相关值203中对应于时间t4的部分中变得清楚。到目前为止，上面说明了根据本实施例的帧同步装置所执行的操作概要。
参照图9，下面对具有前述结构的帧同步装置所执行的操作进行说明。图9是示出根据本发明实施例1的帧同步装置所执行的帧同步操作的流程图。
首先，在ST301，使用作为发射信号由发射侧装置发射的接收信号中所包含的已知信号，计算相关值。在ST302，对在ST301算出的相关值执行偏移平均。为了检测最小平方差，在ST303，设置初始值MIN(例如，1.0e+20等)。
在ST304，将理想相关值偏移预定时间。例如，该预定时间在第一循环中为0，但是在第二循环之后，它可以为一个微小时间T1。在ST305，设置要与相关值相乘的放大因子N的初始值。在ST306，将放大因子N与相关值进行相乘。在ST307，计算理想相关值与乘以放大因子N后的相关值之间的平方差。
在ST308，比较在ST307算出的平方差与MIN。当平方差值小于MIN时，则将MIN值更新为该平方差值(ST309)，并且将其理想相关值被时间偏移的时间(偏移时间)存储为当前同步时间(310)，否则过程进入ST311。相反，当在ST308平方差值大于MIN时，过程进入ST311。
在ST311，比较放大因子N与最大放大因子M。当放大因子N小于最大放大因子M时，增大放大因子N以减小相关值中在先波的下降电平(depression level)的影响(ST312)，进一步的处理进入上述ST306。另一方面，当放大因子N大于最大放大因子M时，使用该最大放大因子M来减小影响电平在先波，能达到足够的电平，进一步的处理前进到ST313。
在ST313，比较当前偏移时间与T。如果当前偏移时间小于T且在所检测的窗口范围之内，则进一步的处理进入前述ST304。另一方面，如果当前偏移时间大于T且在所检测的窗口范围之外，则进一步的处理进入ST314。在ST314，当前所存储的偏移时间被检测为最终的同步时间。上面描述了根据本实施例的帧同步装置所执行的操作。
如本实施例上面所述，在对应于所述理想相关值上升部分的定时范围内，计算被时间偏移预定时间后的理想相关值与乘以预定放大因子后的相关值之间的平方差。而且，将对应于偏移预定时间的理想相关值与乘以预定放大系数的相关值之间的最小平方差的理想相关值的偏移时间检测为最终的同步时间。
因此，即使由发射侧装置发射的发射信号的在先波(主波)电平与该发射信号的延迟波电平相比，在特定信道质量下骤然下降，精确地检测相关值中在先波的位置也是可能的。第二，即使不仅由发射侧装置发射的发射信号的在先波电平与该发射信号的延迟波电平相比，在特定信道质量下骤然下降，而且在先波和延迟波的接收在时间上非常靠近，精确地检测相关值中在先波的位置也是可能的。第三，即使在受到多径等影响的特定信道质量下，在对应于在先波的互相关值出现的位置发生间隙，精确地检测相关值中在先波的位置也是可能的。因此，根据本实施例精确地执行同步获取和同步跟踪是可能的。
除上述帧同步方法之外，本发明人还发明了另一解决前述问题的方法。也就是说，在另一方法中，首先，在对应于所述理想相关值开始部分的时间范围内，计算偏移预定时间后的相关值与乘以预定放大因子后的相关值之间的平方差。然后，检测与相关值相乘以最小化相关值与理想相关值之间的平方差的放大因子。然后，在乘以所检测的放大因子的相关值中，检测超过主要是预定的阈值的时间作为最终的同步时间。根据这种方法，与传统方法相比精确地执行同步获取和同步跟踪是可能的。
然而，当采用这种方法时，根据阈值设置方法在所检测的同步时间中出现极少的间隙(gap)。下面参照图10(A)和图10(B)给出具体说明。图10(A)和图10(B)是示出在根据阈值设置方法所检测的同步时间出现间隙的图。如图10(A)和图10(B)所示，相关值是通过以1/XMHz频率采集每个点来形成的。因此，可以预期根据如何设置阈值在所检测的同步时间中会出现间隙。如图10(A)所示，当采用阈值A时，刚超过阈值A的对应于第七点的时间被检测为最终的同步时间。然而，如图10(B)所示，当采用阈值B时，刚超过阈值B的对应于第八点的时间被检测为最终的同步时间。
另一方面，根据本实施例，以不采用如上所述阈值的方式检测同步时间。也就是，可以精确地检测同步时间而不依赖于阈值。另外，因为根据本实施例不需要执行将所检测的放大因子与相关值进行再次相乘的处理，因此减小所需运算量是可能的。
(实施例2)
在本实施例中，将参照图11对使用多个实施例1相关值的分支检测同步时间的情况进行说明。图11是示出根据本发明实施例2的帧同步装置为每个分支获得的相关值的组图。图11示出使用3个分支作为多个分支的情况。
在图11中，相关值501是使用接收信号的分支1和包含在接收信号中的已知信号算出的相关值。类似地，相关值502(503)是使用接收信号的分支2(分支3)和包含在接收信号中的已知信号算出的相关值。
首先，在分支1的相关值501到分支3的相关值503的每个中检测变为最大的相关值(最大相关值)后，检测对应于该最大相关值的时间。具体地说，在分支1的相关值501中检测最大相关值501-1，并且检测对应于该最大相关值501-1的时间A。类似地，在分支2(分支3)的相关值502(相关值503)中检测最大相关值502-1(最大相关值503-1)，并且检测对应于该最大相关值502-1(最大相关值503-1)的时间B(时间C)。
下一步，在每个检测分支的最大相关值中检测时间最靠前的最大相关值。在此，检测最大相关值502-1。然后，使用对应于所检测最大相关值的分支的相关值，执行实施例1所述的帧同步处理。使用对应于最大相关值502-1的分支的相关值，即分支2的相关值502，执行帧同步。
参照图12，下面将说明根据本实施例实现帧同步的帧同步装置的结构。图12是根据本发明实施例2的帧同步装置的结构方框图。另外，图12中类似于实施例1(图7)的部分分配有类似于图7的标号，并且将省略其说明。
相关值计算部分602-1使用由天线601-1接收的信号(分支1的接收信号)中所包含的已知信号，计算分支1的相关值。相关值计算部分602-2使用由天线601-2接收的信号(分支2的接收信号)中所包含的已知信号，计算分支2的相关值。类似地，相关值计算部分602-3使用由天线601-3接收的信号(分支3的接收信号)中所包含的已知信号，计算分支3的相关值。
最大值检测部分603-1在分支1的相关值中检测最大相关值，并且检测对应于所检测最大相关值的时间。最大值检测部分603-1将分支1的相关值和所检测的时间输出到选择部分604。类似地，最大值检测部分603-2(603-3)在分支2(分支3)的相关值中检测最大相关值，并且检测对应于所检测最大相关值的时间。最大值检测部分603-2(603-3)将分支2(分支3)的相关值和所检测的时间输出到选择部分604。
首先，选择部分604在来自最大值检测部分603-1到603-3的所有时间中检测最小的时间值。另外，选择部分604将来自最大值检测部分603-1到603-3的所有相关值中对应于所检测时间的相关值输出到平均部分101。
换句话说，选择部分604在所有分支的最大相关值中检测时间最靠前的最大相关值，并且将对应于所检测最大相关值的分支的相关值输出到平均部分101。因为平均部分101到偏移时间检测部分107的结构类似于实施例1所述，所以省略其详细说明。
因此，根据本实施例，检测多个分支的相关值中时间最靠前的相关值，并且仅使用所检测的相关值检测同步时间。从而，可以不使用其中在先波因衰落等的影响而恶化的分支的相关值检测同步时间。因此，与实施例1相比改善同步获取和同步跟踪的精确度是可能的。
(实施例3)
在本实施例中，将参照前述图11，对使用在实施例1中给出的多个分支相关值的累加结果来检测同步时间的情况进行说明。另外，以使用3个分支作为多个分支的情况为例进行说明。
在本实施例中，使用各个分支1-3的相关值501-503的累加结果，执行实施例1所述的帧同步。从而，因为可以减小平均相关值所需的时间，所以与实施例1或实施例2相比执行高速同步获取和同步跟踪是可能的。
下一步，参照图13，下面将说明根据本实施例实现帧同步的帧同步装置的结构。图13是根据本发明实施例3的帧同步装置的结构方框图。另外，图13中类似于实施例1(图7)和实施例2(图12)的部分分配有与图7和图12相同的标号，并且将省略其说明。累加器701将分支1的相关值到分支3的相关值的累加结果作为新相关值输出到平均部分101。
因此，根据本实施例，使用多个分支的相关值累加结果，检测同步时间。从而，因为可以减小平均相关值所需的时间，所以与实施例1或实施例2相比执行更高速同步获取和同步跟踪是可能的。
(实施例4)
在本实施例中，将对精确且高速地检测实施例1-实施例3中给出的同步时间进行说明。在本实施例中，使用在实施例1-实施例3中检测的在先波的位置，偏移估计同步时间。在此，估计同步时间是通过在传统方法中使用的初始同步而预先估计的同步时间。将参照图14和15给出具体的说明。
图14示出根据本发明实施例4的帧同步装置(第一例子)所执行的帧同步。图15示出根据本发明实施例4的帧同步装置(第二例子)所执行的帧同步。
当如图14(B)所示在估计同步时间中所检测的在先波位置发生大幅度偏移(例如，大于对应于1个符号的时间)时，估计同步时间向偏移方向(图中为X方向)进行偏移。
另一方面，当如图14(A)所示在估计同步时间(图15(B))中所检测的在先波位置发生轻微偏移(例如，小于对应于1个符号的时间)时，检测估计同步时间偏移方向。具体地说，在图15(A)所示的情况下，检测从在先波位置向Y2方向偏移的估计同步时间，并且在图15(C)所示的情况下，检测从在先波位置向Y1方向偏移的估计同步时间。
只要检测到估计同步时间偏移时，对应于该估计同步时间偏移的计数器就增加。也就是，在图15似)所示的情况下，根据Y2方向的计数器增加，而在图15(C)所示的情况下，根据Y1方向的计数器增加。
当前述计数器超过一个常数值时，在与对应于计数器的方向相反的方向上将估计同步时间偏移一个微小(minute)时间(例如，对应于1样本的时间)。例如，当对应于Y2(Y1)方向的计数器超过一个常数值时，在Y1(Y2)方向上将估计同步时间偏移一个微小时间。
继续前述处理，直到估计同步时间和在先波位置之间的间隙变为零。因此，即使出现大幅度的同步间隙，执行高速同步跟踪也是可能的，并且即使出现轻微的同步间隙，执行高精确度同步跟踪也是可能的。
下一步，参照图16，下面将说明根据本实施例实现帧同步的帧同步装置的结构。图16是根据本发明实施例4的帧同步装置的结构方框图。虽然以使用实施例1检测在先波位置的情况为例，但是实际上在图16中使用实施例2或实施例3检测在先波位置也是可能的。另外，图16中类似于实施例1(图7)的部分分配有与图7相同的标号，并且将省略其说明。
估计同步时间检测部分1001使用初始同步检测同步时间，并且将该同步时间作为估计同步时间输出到比较部分1002和偏移部分1005。比较部分1002在由偏移时间检测部分107检测的同步时间(即，在先波位置)与来自估计同步时间检测部分1001的估计同步时间之间进行比较。当在估计同步时间与在先波位置之间出现差异间隙时，比较部分1002将表示出现间隙的间隙信息输出到间隙方向检测部分1003。当在估计同步时间与在先波位置之间没有出现间隙时，该估计同步时间被检测为最终的同步时间。
当从比较部分1002接收到间隙信息时，间隙方向检测部分1003检测估计同步时间相对于在先波位置偏移到哪个方向，并且将检测结果输出到计数器1004。计数器1004根据估计同步时间的偏移方向增加计数(例如，如图15所示，对应于Y1方向的计数器和对应于Y2方向的计数器)，并且将计数器值输出到偏移部分1005。
当计数器值超过一个常数值时，偏移部分1005在与对应于计数器的方向相反的方向上将估计同步时间偏移一个微小时间。因此，偏移一个微小时间的估计同步时间被检测为最终的同步时间。
(实施例5)
图17是根据本发明实施例5的帧同步装置的结构方框图。
如图17所示，帧同步装置包括相关输出检测部分1110、阈值判定部分1120、时间数据存储部分1130、频率分布生成部分1140、最大频率检测部分1150和初始同步时间检测部分1160。
相关输出检测部分1110检测预定时间接收信号与同步字的相关输出。
阈值判定部分1120将由相关输出检测部分1110检测的相关输出与预先设置的一个常数阈值进行比较，并且判定所检测的相关输出是否超过该阈值。
时间数据存储部分1130例如在RAM中存储作为阈值判定部分1120的判定结果判定为超过阈值的相关输出所对应的时间数据。
频率分布生成部分1140使用存储在时间数据存储部分1130中的时间数据，生成频率分布。
最大频率检测部分1150检测由频率分布生成部分1140生成的频率分布中的最大频率。
初始同步时间检测部分1160检测由最大频率检测部分1150检测的最大频率所对应的时间作为初始同步时间。
下面将对包括前述结构的帧同步装置的操作进行说明。
首先，从未示出的天线接收的预定时间接收信号被输入到相关输出检测部分1110中，并且检测所输入预定时间接收信号与同步字的相关输出。另外，在阈值判定部分1120中，将所检测的相关输出与阈值进行比较，并且判定所检测的相关输出是否超过阈值。然后，在时间数据存储部分1130中，将作为判定结果判定为超过阈值的相关输出所对应的时间数据存储在RAM中。
而且，在频率分布生成部分1140中，使用所存储的时间数据生成频率分布。然后，在最大频率检测部分1150中检测所生成频率分布中的最大频率，并且在初始同步时间检测部分1160中将对应于所检测最大频率的时间设为初始同步时间。
因此，根据本实施例的的帧同步装置判定所检测的相关输出是否超过阈值，并且因为只存储判定为超过阈值的相关输出所对应的时间数据，所以只需要存储确定为超过阈值的相关输出所对应的时间数据的存储容量，因此，最小化硬件规模是可能的。
而且，使用所存储的时间数据，生成频率分布，并且因为将该频率分布中的最大频率时间设为初始同步时间，所以，主要是不需要设置窗口，并且即使当干扰波的电平大于所需波的电平时，也可以避免误检测干扰波位置的初始同步时间，因此可以正确地检测初始同步时间。
此外，虽然根据本实施例在阈值判定部分1120中执行是否超过阈值的比较判定标准，但是并不一定受限于此，并且可以使用大于或等于阈值的任何比较判定标准。
(实施例6)
图18是根据本发明实施例6的帧同步装置的结构方框图。该帧同步装置的基本结构类似于图17所示的帧同步装置，因此，类似的部分分配有相同的标号，并且省略其说明。
本实施例的特征在于包括标准值判定部分1152，判定所检测的最大频率是否小于标准值(例如，作为理想值的预定时间帧数)。在这种情况下，当判定所检测的最大频率小于标准值时，从开始再次执行初始同步处理，从而对其进行控制。
下面将对包括前述结构的帧同步装置的操作进行说明。
首先，从天线接收的预定时间接收信号输入到相关输出检测部分1110中，并且检测所输入预定时间接收信号与同步字的相关输出。另外，在阈值判定部分1120中，将所检测的相关输出与阈值进行比较，并且判定所检测的相关输出是否超过阈值。然后，在时间数据存储部分1130中，将作为判定结果判定为超过阈值的相关输出所对应的时间数据存储在RAM中。
而且，在频率分布生成部分1140中，使用所存储的时间数据生成频率分布。然后，在最大频率检测部分1150中检测所生成频率分布中的最大频率，并且在标准值判定部分1152中，判定所检测的最大频率是否小于标准值。
参考判定结果，当所检测的最大频率小于标准值时，则判定初始同步时间被错误检测，并且从开始再次执行初始同步处理。
另一方面，当所检测的最大频率超过标准值时，在初始同步时间检测部分1160中将对应于所检测最大频率的时间设为初始同步时间。
因此，在根据本实施例的的帧同步装置中，检测初始同步时间，并且将最大频率与标准值进行比较，并且判定所检测的初始同步时间是否错误，由于当判定发生错误时从开始再次执行初始同步处理，因此获取精确且正确的初始同步时间是可能的，并且减小跟踪期间的处理时间也是可能的。
另外，虽然根据本实施例在标准值判定部分1152中执行是否低于标准值的比较判定标准，但是并不一定受限于此，并且可以使用是否达到标准值的任何比较判定标准。
(实施例7)
图19是根据本发明实施例7的帧同步装置的结构方框图。另外，该帧同步装置的基本结构类似于图18所示的帧同步装置，因此，类似的结构单元分配有相同的标号，并且省略其说明。
本实施例的特征在于包括阈值校正部分1154，当阈值根据与相关输出的比较来改变而不固定(以下，使用可变阈值的阈值判定部分所分配的标号为1120a)，并且判定所检测的最大频率低于标准值时，对阈值进行校正。在这种情况下，当判定所检测的最大频率小于标准值时，使用经过校正的阈值从开始控制初始同步位置。
在此，作为阈值校正方法，将初始阈值设为小值，并且根据最大频率预先设置放大系数，每次对阈值进行校正时检测最大频率，如果阈值正确，则将阈值乘以对应于所检测最大频率的放大因子，并且阈值增加若干分贝。
下面将对包括前述结构的帧同步装置的操作进行说明。
首先，从天线接收的预定时间接收信号输入到相关输出检测部分1110中，并且检测所输入预定时间接收信号与同步字的相关输出。在阈值判定部分1120a中，将所检测的相关输出与阈值(如果存在校正，则为校正之后的阈值)进行比较，并且判定所检测的相关输出是否超过阈值。将作为判定结果判定为超过阈值的相关输出所对应的时间数据存储在时间数据存储部分1130的RAM中。
然后，在频率分布生成部分1140中，使用所存储的时间数据生成频率分布。在最大频率检测部分1150中检测所生成频率分布中的最大频率，并且在标准值判定部分1152中，判定所检测的最大频率是否小于标准值。
而且，参考判定结果，当所检测的最大频率小于标准值时，则判定所检测的初始同步时间错误，并且在阈值校正部分1154中，将阈值乘以对应于所检测最大频率的放大因子，在阈值提高若干分贝之后，使用校正之后的阈值从开始再次执行初始同步过程。
另一方面，当所检测的最大频率超过标准值时，在初始同步时间检测部分1160中将对应于所检测最大频率的时间设为初始同步时间。
因此，在根据本实施例的的帧同步装置中，检测初始同步时间，将最大频率与标准值进行比较，并判定所检测的初始同步时间是否错误，并且当判定发生错误时，因为对阈值进行校正之后从开始再次执行初始同步处理，所以可以根据信道传播环境设置最优阈值，并且提高使用阈值的判定处理精度是可能的。而且，甚至当载波-干扰(Carrier-to-Interference，CI)比低时，但因为阈值是最优设置的，所以精确地检测初始同步时间也是可能的。
(实施例8)
图20是根据本发明实施例8的帧同步装置的结构方框图。另外，该帧同步装置的基本结构类似于图18所示的帧同步装置，因此，类似的结构部分分配有相同的标号，并且省略其说明。
本实施例的特征在于包括：设置值判定部分1132，当阈值根据与相关输出的比较来改变而不固定时，判定在预定时间内所存储的时间数据数目是否低于设置值；以及阈值校正部分1134，当判定在预定时间内所存储的时间数据数目小于设置值时，对阈值进行校正。在这种情况下，当判定所存储的时间数据数目小于设置值时，使用经过校正的阈值从开始控制初始同步位置。
在此，作为阈值校正方法，开始将阈值设为高值，并且每次对阈值进行校正时，判定在预定时间内所存储的时间数据数目是否小于设置值，当低于设置值时，将阈值乘以先前确定的放大因子，并且阈值减小若干分贝。
下面将对包括前述结构的帧同步装置的操作进行说明。
首先，从天线接收的预定时间接收信号输入到相关输出检测部分1110中，并且检测所输入预定时间接收信号与同步字的相关输出。在阈值判定部分1120a中，将所检测的相关输出与阈值(如果存在校正，则为校正之后的阈值)进行比较，并且判定所检测的相关输出是否超过阈值。将作为判定结果判定为超过阈值的相关输出所对应的时间数据存储在时间数据存储部分1130的RAM中。
然后，设置值判定部分1132判定在预定时间内所存储的时间数据数目是否小于设置值。
而且，参考判定结果，当在预定时间内所存储的时间数据数目小于设置值时，则判定所存储的时间数据数目小，并且在阈值校正部分1134中，将阈值乘以先前确定的放大因子，在阈值减小若干分贝之后，使用校正之后的阈值从开始再次执行初始同步过程。
另一方面，当在预定时间内所存储的时间数据数目超过设置值，并且判定存储了足够的时间数据数目时，在频率分布生成部分1140中，使用所存储的时间数据生成频率分布。在最大频率检测部分1150中检测所生成频率分布中的最大频率，并且在标准值判定部分1152中，判定所检测的最大频率是否小于标准值。
参考判定结果，当所检测的最大频率小于标准值时，则判定初始同步时间被错误检测，并且从开始再次执行初始同步处理。
另一方面，当所检测的最大频率超过标准值时，在初始同步时间检测部分1160中将对应于所检测最大频率的时间设为初始同步时间。
因此，根据本实施例的帧同步装置，当检测初始同步时间的时候，在比较所存储的时间数据数目与设置值之后，判定时间数据的存储状态，因为当存储状态不良时从开始再次执行初始同步处理，所以可以根据信道传播环境设置最优阈值，并且提高使用阈值的判定处理精度是可能的。而且，当CI比低时，因为阈值是最优设置的，所以精确地检测初始同步时间是可能的。
另外，虽然根据本实施例在设置值判定部分1132中执行是否标准值低的比较判定标准，但是并不一定受限于此，并且可以使用是否达到标准值的任何比较判定标准。
(实施例9)
图21是根据本发明实施例9的帧同步装置的结构方框图。而且，该帧同步装置的基本结构类似于图18所示的帧同步装置，因此，类似的结构部分分配有相同的标号，并且省略其说明。
本发明的特征在于通过使用测量出的接收信号强度指示符(ReceivedSignal Strength Indicator，RSSI)信号估计相关输出电平来设置最优阈值，而不是如前所述使用与相关输出的比较来设置阈值，并且每次校正所使用的设置。具体地说，它的特征在于包括：RSSI信号测量部分1112来测量RSSI信号；相关输出估计部分1114来根据测量出的RSSI信号估计相关输出电平；以及阈值设置部分1116来根据所估计的相关输出电平设置最优阈值。
下面将对包括前述结构的帧同步装置的操作进行说明。
首先，从天线接收的预定时间接收信号输入到相关输出检测部分1110中，并且检测所输入预定时间接收信号与同步字的相关输出。
然后，在RSSI信号测量部分1112中，测量RSSI信号，并且在相关输出估计部分1114中，根据测量出的RSSI信号估计相关输出电平。下一步，在阈值设置部分1116中，根据所估计的相关输出电平设置最优阈值。
另外，在阈值判定部分1120b中，将所检测的相关输出与所设阈值进行比较，并且判定所检测的相关输出是否超过阈值。然后，将作为判定结果判定为超过阈值的相关输出所对应的时间数据存储在时间数据存储部分1130的RAM中。
而且，在频率分布生成部分1140中，使用所存储的时间数据生成频率分布。然后，在最大频率检测部分1150中检测所生成频率分布中的最大频率，并且在标准值判定部分1152中，判定所检测的最大频率是否小于标准值。
参考判定结果，当所检测的最大频率小于标准值时，则判定初始同步时间被错误检测，并且从开始再次执行初始同步处理。
当所检测的最大频率超过标准值时，在初始同步时间检测部分1160中将对应于所检测最大频率的时间设为初始同步时间。
因此，根据本实施例的的帧同步装置在使用测量出的RSSI信号估计相关输出电平之后，最优地设置阈值，从而，可以根据信道传播环境设置最优阈值，并且提高使用阈值的判定处理精度是可能的。而且，由于根据测量出的RSSI信号确定最优阈值只执行一次处理，因此可以减小阈值确定的处理时间。
本发明的帧同步装置可以在数字移动通信系统的通信终端装置(移动台装置)或基站装置中实现。从而，由于可以精确地执行同步获取和同步跟踪，因此可以提供通信终端装置与基站装置之间的良好通信。
本发明不限于前述实施例，并且可以在不脱离本发明范围的情况下进行各种修改。
如上所述，本发明的帧同步装置可以精确地执行同步获取和同步跟踪。另外，本发明的帧同步装置可以最小化硬件规模。
本申请基于2001年4月16日提交的日本专利申请2001-117304号和2001年4月25日提交的日本专利申请2001-127484号，在此将其全部内容引作参考。
工业应用
本发明可应用于使用相关方法来执行同步获取和同步跟踪的情况。
Claims (18)
1.一种帧同步装置，包括：
相关值计算部分，用于使用包含在接收信号中的已知信号，计算相关值；
平方差计算部分，用于计算以预定偏移量进行时间偏移的理想相关值与乘以预定放大因子的所述相关值之间的平方差；以及
检测部分，用于检测对应于所检测平方差为最小的理想相关值的偏移时间作为同步时间。
2.如权利要求1所述的帧同步装置，其中，所述相关值计算部分使用每个分支的接收信号计算每个分支的相关值，并且所述平方差计算部分只使用所述每个分支的相关值中位于与最大相关值对应的最早时间的相关值计算平方差。
3.如权利要求1所述的帧同步装置，其中，所述相关值计算部分使用每个分支的接收信号计算每个分支的相关值，并且所述平方差计算部分使用所述每个分支的相关值的累加结果计算平方差。
4.一种帧同步装置，包括：
相关输出检测部分，用于检测预定时间的接收信号和已知信号的相关输出；
阈值确定部分，用于确定所检测的相关输出是否大于阈值；
时间数据存储部分，用于存储确定为大于阈值的相关输出所对应的时间数据；
频率分布生成部分，用于使用所存储的时间数据生成频率分布；
最大频率检测部分，用于检测所生成的频率分布中的最大频率；以及
初始同步时间检测部分，用于将所检测的最大频率的时间指定为初始同步时间。
5.如权利要求4所述的帧同步装置，还包括：
标准值判定部分，用于判定所检测的最大频率是否低于标准值；以及
控制部分，用于当判定所检测的最大频率低于标准值时，从开始再次执行初始同步处理。
6.如权利要求4所述的帧同步装置，还包括：
标准值判定部分，用于判定所检测的最大频率是否低于标准值；
阈值校正部分，用于当判定所检测的最大频率低于标准值时，对阈值进行校正；以及
控制部分，用于使用经过校正的阈值从开始再次执行初始同步处理。
7.如权利要求4所述的帧同步装置，还包括：
设置值判定部分，用于判定所存储的时间数据数目是否低于设置值；
阈值校正部分，用于当判定所存储的时间数据数目低于设置值时，对阈值进行校正；以及
控制部分，用于使用经过校正的阈值从开始再次执行初始同步处理。
8.如权利要求4所述的帧同步装置，还包括：
RSSI信号测量部分，用于测量RSSI信号；
相关输出估计部分，用于根据测量出的RSSI信号估计相关输出电平；以及
阈值设置部分，用于根据所估计的相关输出电平设置最优阈值，
其中，所述阈值确定部分使用所设阈值执行确定处理。
9.如权利要求1所述的帧同步装置，提供在通信终端装置中。
10.如权利要求4所述的帧同步装置，提供在通信终端装置中。
11.如权利要求1所述的帧同步装置，提供在基站装置中。
12.如权利要求4所述的帧同步装置，提供在基站装置中。
13.一种帧同步方法，包括：
相关值计算步骤，使用包含在接收信号中的已知信号计算相关值；
平方差计算步骤，计算仅以预定偏移量进行时间偏移的理想相关值与乘以预定放大因子的所述相关值之间的平方差；以及
检测步骤，检测对应于所检测平方差为最小的理想相关值的偏移时间作为同步时间。
14.一种帧同步方法，包括：
相关输出检测步骤，检测预定时间的接收信号和已知信号的相关输出；
阈值确定步骤，确定所检测的相关输出是否大于阈值；
时间数据存储步骤，存储确定为大于阈值的相关输出所对应的时间数据；
频率分布生成步骤，使用所存储的时间数据生成频率分布；
最大频率检测步骤，检测所生成的频率分布中的最大频率；以及
初始同步时间检测步骤，将所检测的最大频率的时间指定为初始同步时间。
15.如权利要求14所述的帧同步方法，还包括：
标准值判定步骤，判定所检测的最大频率是否低于标准值，
其中，当判定所检测的最大频率低于标准值时，从开始再次执行初始同步处理。
16.如权利要求14所述的帧同步方法，还包括：
标准值判定步骤，判定所检测的最大频率是否低于标准值；
阈值校正步骤，当判定所检测的最大频率低于标准值时，对阈值进行校正，
其中，当判定所检测的最大频率低于标准值时，使用经过校正的阈值从开始再次执行初始同步处理。
17.如权利要求14所述的帧同步方法，还包括：
设置值判定步骤，判定所存储的时间数据数目是否低于设置值；以及
阈值校正步骤，当判定所存储的时间数据数目低于设置值时，对阈值进行校正，
其中，当判定所存储的时间数据数目低于设置值时，使用经过校正的阈值从开始再次执行初始同步处理。
18.如权利要求14所述的帧同步方法，还包括：
RSSI信号测量步骤，测量RSSI信号；
相关输出估计步骤，根据测量出的RSSI信号，估计相关输出电平；以及
阈值设置步骤，根据所估计的相关输出电平，设置最优阈值，
其中，所述阈值确定步骤使用所设阈值执行确定处理。
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