专利名称：低信噪比条件下下行同步时隙的准确判定方法
技术领域：
本发明涉及到一种提高移动通信系统小区初始搜索中下行同步时隙判定准确率的方法，特别涉及第三代移动通信系统(简称为TD-SCDMA系统)中的移动终端在低信噪比条件下小区初始搜索中下行同步时隙的准确判定方法。
背景技术：
小区初始搜索(通常成为小区初搜，或者简称ICS)是指移动终端(简称为UE)开机时或处于移动状态时必须尽快地搜索到一个合适的小区，并快速接入(通常称为登陆)，以便使用网络提供的服务的过程。ICS的目的是让UE与基站同频、同步，并且确定无线帧的起始位置，确定下行同步码(Sync DL，简称为Sync)和基本训练序列(通常称为Miamble)的码号，进而通过检测和解调过程解出广播信道(简称为BCH)信息，最终登陆小区。
在TD-SCDMA系统中设置了供UE进行小区初始搜索的子帧数据。子帧数据结构通常包括了用来发送Sync的下行同步时隙(简称为DwPTS)。UE通过搜索并确定子帧数据中的Sync码段，进而确定DwPTS位置并以此为接入点进行登陆。因此，UE确定DwPTS位置的准确与否直接关系到UE是否能精确地登陆。通常，Sync码段长4个符号共64码片，在Sync码段的左、右两面设有保护时隙(简称为GP)码段，在Sync码段的左面有3个符号共48个码片的GP码段，用于常规时隙0(简称为TS0)的拖尾保护。在Sync码段的右面有6个符号共96个码片的GP码段。由于Sync码段的数据以全功率发送，而左、右两个GP码段以零功率发送，因此，在没有干扰的情况下，与左、右两面的GP码段相比Sync码段的功率值是“峰”值。如果计算左、右两面GP码段码片的功率值之和与Sync码段码片的功率值之和的比值，则该比值将趋于零。现有技术接入方法根据上述特征，在UE进行搜索并确定子帧数据中的Sync码段位置时先建立一个特征窗，其特征窗的数据结构类似于Sync码段所在位置的数据结构，即包括中间4个符号的数据段和左、右各2个符号的数据段。在UE进行小区初始搜索时，先从任意时间开始接收足够长的子帧数据，然后，在这段子帧数据上滑动上述特征窗，同时计算特征窗左、右两面数据段码片的功率值之和与中间数据段码片的功率值之和的比值(简称为特征窗功率比值)，当特征窗功率比值最小时，即确定该位置为Sync码段的大致位置，由此确定DwPTS位置。特征窗在子帧数据上的滑动是以一定的步长进行的，所谓步长是指特征窗在滑动时间隔的码片数量，通常为1、2、4、或8个码片。具体取何值则根据实际应用的实时性和复杂度来确定。前述搜索并确定子帧数据中的Sync码段，进而确定DwPTS位置的方法通常被称为“特征窗法”。
然而，在低信噪比(＜0dB)条件下，由于噪声可能会淹没通讯信号，使得特征窗功率比值最小的位置不一定是DwPTS的正确位置，如果仍采用特征窗功率比值最小的位置作为DwPTS的正确位置就很可能会导致Sync码段位置的错判，进而造成DwPTS位置的错判。如果错误的判断了DwPTS位置，就会造成下行同步码和基本训练序列码检测错误，使得UE读取不到BCH或者读取到错误的BCH，最终造成UE小区初始搜索的失败，UE不能登陆合适的小区。
发明内容
本发明提出一种在低信噪比条件下小区初始搜索中下行同步时隙的准确判定方法，在UE进行小区初始搜索时接收N帧(通常N取1～10)子帧数据，根据差值原则采用特征窗法判定每一子帧数据中特征窗功率比值最小值可能出现的3个位置为DwPTS正确位置的候选位置，N帧数据最多可判定出3×N个候选位置，再将3×N个候选位置按位置序号由大到小排序，并按照同一原则把一定精度内的候选位置归并为同一候选位置，然后，除去出现次数小于等于2的候选位置，在保留下来的候选位置中搜索出现次数最多的候选位置，如出现次数最多的候选位置只有一个，则选取该位置为DwPTS的正确位置，如出现次数最多的候选位置有一个以上，则在出现次数最多的候选位置中选取特征窗功率比值最小的候选位置为DwPTS的正确位置。
前述“差值原则”是指采用特征窗法计算完一子帧数据的特征窗功率比值后，完整地搜索该子帧数据的特征窗功率比值，搜索并记录第一个最小值及位置，然后将该位置的特征窗功率比值设为该子帧特征窗功率比值的平均值，再次完整地搜索该子帧数据的特征窗功率比值并找到第二个最小值，若第一个最小值与第二个最小值的差的绝对值大于Di，则完成本帧搜索，若小于或等于Di，则记录第二个最小值及位置，并将该位置的特征窗功率比值设为本帧特征窗功率比值的平均值，再次完整地搜索本帧数据的特征窗功率比值并找到第三个最小值，若第二个最小值与第三个最小值的差的绝对值大于Di，则完成本帧搜索，若小于或等于Di，则记录第三个最小值及位置，并完成本帧搜索，其中，最小值差的绝对值Di＝0.05～0.2。
前述“同一原则”是指将N帧数据搜索完成后搜索出的3×N个候选位置按位置序号由大到小排序后，如果在某一候选位置左右距离小于2～4个滑动步长的范围内存在另一个或多个候选位置，则将它们视为同一个候选位置。
采用本发明判定方法既可以保证在高、中信噪比时小区初搜帧同步的正确率达到100％，又可以保证低信噪比时帧同步正确率保持在较高的水平。
图1为信噪比为3dB时一帧数据的部分数据功率曲线2为信噪比为3dB时一帧数据的部分特征窗功率比值曲线3为信噪比为-3dB时一帧数据的部分数据功率曲线4为信噪比为-3dB时一帧数据的部分特征窗功率比值曲线5是本发明判定方法的流程框6在CASE1信道环境下现有技术方法与本发明方法DwPTS判定的准确率比较下面结合附图及实施例对本发明精确接入方法作进一步的说明。
图1为信噪比为3dB时一帧数据的部分数据功率曲线图，图中，横坐标为码片数，纵坐标为功率值。设定DwPTS时隙起始位置在865处。从图中可以看出，从位置865到位置992处的功率曲线的“特征窗”形状非常明显。
图2是图1所示的信噪比为3dB时一帧数据的部分特征窗功率比值曲线图，图中，横坐标为码片数，纵坐标为特征窗功率比值，下图为上图的局部放大图。采用“特征窗法”对信噪比为3dB时一帧数据的特征窗功率比值进行计算(设置步长为4码片)，得到1600个特征窗功率比值。将该比值的部分数据放大，可明显看出特征窗功率比值最小的位置在217处，该处也即是DwPTS的正确起始位置。需要说明的是，DwPTS起始位置在数据功率图中为865处，经过滑动步长折算后，其起始位置应该在特征窗功率比值图的217处。
从图1、图2可知，在信噪比较大时采用特征窗法可以较为准确地找到DwPTS位置。
图3为信噪比为-3dB时一帧数据的部分数据功率曲线图，图中，横坐标为码片数，纵坐标为功率值。设定DwPTS时隙起始位置在865处，但是从位置865到位置992的功率曲线已经找不到“特征窗”的形状。
图4是图3所示的信噪比为-3dB时一帧数据的部分特征窗功率比值曲线图，图中，横坐标为码片数，纵坐标为特征窗功率比值，下图为上图的局部放大图。。其特征窗功率比值最小的位置在898处，但该位置并不是正确的DwPTS位置，正确的DwPTS位置在特征窗功率比值的217处，该位置的特征窗功率比值并非最小，而是由小到大处于第3位。
从图3、图4可知，当信噪比较小时(小于0dB)，由于噪声功率大于通讯信号功率，可能导致噪声淹没有用信号，使得“特征窗”不再明显，其对应的特征窗功率比值不是最小值，使得特征窗功率比值最小的位置不一定是DwPTS的正确位置，如果仍采用特征窗功率比值最小的位置作为DwPTS的正确位置就会导致误判。
图5是本发明判定方法的流程框图，本发明判定方法的主要步骤为1、从9个候选主频点中按功率由大到小选取一个频点，并确定接收帧数N；
2、接收一帧完整的数据(6400chip)，为了保证特征窗能够在一帧数据上完整的滑动，取长度为6400+delta个符号的数据，delta为特征窗的长度8个符号共128个chip；3、计算一帧中每个chip的能量Pc。；4、计算特征窗功率比值Ri=(Pi+Pi+1)+(Pi+6+Pi+7)(Pi+2+Pi+3+Pi+4+Pi+5),]]>其中i表示“特征窗”序号，Pi+k表示“特征窗”内第k(k＝0～7)个symbol的功率。
5、在Ri数据中搜索并记录最小值Min及其位置Pos，将该位置上的Ri值设置为Ri的平均值，再次在Ri数据中搜索到最小值Min1，若Min与Min1的差的绝对值大于数值Di，则完成本帧搜索；否则，记录Min1及Pos1，并将该位置上的Ri值设置为Ri的平均值，再次在Ri数据中搜索到最小值Min2，若Min1与Min2的差的绝对值大于数值Di，则完成本帧搜索，否则，记录Min2和Pos2，完成本帧搜索。
通常最小值差的绝对值Di取0.05～0.2。
重复第2～5步，直到完成N帧特征窗功率比值计算及最小值搜索。
不难看出，每一子帧数据搜索完后，找到的特征窗功率比值最小值可能是1个或2个或3个，N帧数据找到的特征窗功率比值最小值最多不超过3×N个。
6、将找到的最多3×N个候选位置按位置序号由大到小排序，并将某一候选位置左右距离小于2～4个滑动步长范围内存在的另一个或多个候选位置视为同一个候选位置，保留出现次数大于2的候选位置。
7、从保留的候选位置中找出出现次数最多的候选位置，如果出现次数最多的候选位置只有一个，则判定该候选位置为DwPTS的正确位置；如果出现次数最多的候选位置有一个以上，则判定出现次数最多的候选位置中特征窗功率比值最小的候选位置为DwPTS的正确位置。
仿真试验为验证本发明判定方法的实际效果，按照本发明判定方法进行了仿真试验，具体为仿真条件信道环境25.102规定的CASE1(CASE1是指信道有一条主径和一条次径，相对于主径，次径延迟2.93μs，即3.75chip，功率衰减10dB)信噪比-6～5dB时隙占用及功率相对于TS0，DwPTS时隙功率0dB，其它时隙未占用仿真结果本方法在25.102规定的各种CASE信道环境下都有极好的性能表现，图6为CASE1信道环境下现有技术方法与本发明方法的DwPTS判定的准确率比较。从图中可以看出，与现有技术方法相比，本发明方法可保证在高信噪比条件下DwPTS正确位置的判定准确率与现有技术相当，其判定DwPTS正确位置的判定准确率都为100％。而在低信噪比条件下，本发明判定方法DwPTS正确位置的判定准确率比现有技术有极大提升。
本发明方法还可有其他多种实施例，在不背离本发明方法的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可相据本发明方法作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明方法的权利要求保护范围。
权利要求
1.一种TD-SCDMA系统中的移动终端在低信噪比条件下小区初始搜索中下行同步时隙的准确判定方法，采用特征窗功率比值最小值作为DwPTS正确位置的判定依据，其特征在于接收N帧子帧数据，并根据“差值原则”采用特征窗法判定每一子帧数据中特征窗功率比值最小值可能出现的3个位置为DwPTS正确位置的候选位置，N帧数据最多可判定出3×N个候选位置，再将所有候选位置按位置序号由大到小排序，并按照“同一原则”把一定精度内的候选位置归并为同一候选位置，除去出现次数小于等于2的候选位置，在保留下来的候选位置中搜索出现次数最多的候选位置，如出现次数最多的候选位置只有一个，则选取该位置为DwPTS的正确位置，如出现次数最多的候选位置有一个以上，则在出现次数最多的候选位置中选取特征窗功率比值最小的候选位置为DwPTS的正确位置。
2.根据权利要求1所述判定方法，其特征在于接收数据帧数N＝1～10。
3.根据权利要求1所述判定方法，其特征在于“差值原则”是指采用特征窗法计算完一子帧数据的特征窗功率比值后，完整地搜索该子帧数据的特征窗功率比值，搜索并记录第一个最小值及位置，然后将该位置的特征窗功率比值设为该子帧特征窗功率比值的平均值，再次完整地搜索该子帧数据的特征窗功率比值并找到第二个最小值，若第一个最小值与第二个最小值的差的绝对值大于Di，则完成本帧搜索，若小于或等于Di，则记录第二个最小值及位置，并将该位置的特征窗功率比值设为本帧特征窗功率比值的平均值，再次完整地搜索本帧数据的特征窗功率比值并找到第三个最小值，若第二个最小值与第三个最小值的差的绝对值大于Di，则完成本帧搜索，若小于或等于Di，则记录第三个最小值及位置，并完成本帧搜索，其中，最小值差的绝对值Di＝0.05～0.2。
4.根据权利要求1所述判定方法，其特征在于“同一原则”是指将N帧数据搜索完成后搜索出的最多3×N个候选位置按位置序号由大到小排序后，如果在某一候选位置左右距离小于2～4个滑动步长的范围内存在另一个或多个候选位置，则将它们视为同一个候选位置。
全文摘要
本发明提出一种在低信噪比条件下小区初始搜索中下行同步时隙的准确判定方法，在UE进行小区初始搜索时，首先接收N帧(通常N取3～8)数据，并采用特征窗法判定每一帧中特征窗功率比值最小的3个位置为DwPTS正确位置可能出现的3个候选位置，N帧数据共判定出3×N个候选位置，再将3×N个候选位置按位置序号由大到小排序，并按照同一原则把一定精度内的候选位置归并为同一候选位置，然后，除去出现次数为1的候选位置，在保留下来的候选位置中搜索出现次数最多的候选位置，如出现次数最多的候选位置只有一个，则选取该位置为DwPTS的正确位置，如出现次数最多的候选位置有一个以上，则在出现次数最多的候选位置中选取特征窗功率比值最小的候选位置为DwPTS的正确位置。
文档编号H04Q7/38GK1972156SQ20061009525
公开日2007年5月30日 申请日期2006年12月6日 优先权日2006年12月6日
发明者吴朝锋, 沈静, 申敏, 郑建宏, 聂能 申请人:重庆重邮信科股份有限公司