專利名稱：用于寬頻分碼多工接取且具有非理想取樣效應(yīng)的細(xì)胞搜尋的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分碼多工接取(code division multipleaccess(CDMA))系統(tǒng)的細(xì)胞搜尋方法及裝置，特別是一種用于寬頻分碼多工接取系統(tǒng)的細(xì)胞搜尋方法及裝置，該方法及裝置由使用一細(xì)胞搜尋演算法以降低系統(tǒng)中非理想取樣的效應(yīng)。
第三代合作計(jì)劃(3GPP)(3GPP)寬頻分碼多工接取/分頻雙工(W-CDMA/FDD)系統(tǒng)已被采用于一種用于IMT-2000第三代系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)之一。在一分碼多工接取的細(xì)胞式系統(tǒng)中，被用戶裝置(UE)作為搜尋最佳細(xì)胞的方法被稱為“細(xì)胞搜尋”?？焖俚募?xì)胞搜尋非常重要，為了減少該用戶裝置交換延遲時(shí)間(switched-on delay)(初始搜尋)，而增加待機(jī)(standby time)(閑置狀態(tài)搜尋)及在話機(jī)時(shí)(handover)(動(dòng)作狀態(tài)active mode搜尋)保持良好的通訊連結(jié)品質(zhì)。
見(jiàn)于頒給Shou等人的美國(guó)專利號(hào)碼第6,038,250號(hào)，其標(biāo)題為“初始化同步方法及直接序列型的分碼多工接取中繼臺(tái)非同步細(xì)胞系統(tǒng)的接收器”(Initial Synchronization Method And Receiver for DS-CDMAInter Base Station Asynchronous Cellular System)揭示一使用初始化同步方法于高速被搜尋的細(xì)胞及一接收器用于直接序列型的分碼多工接取中繼臺(tái)非同步細(xì)胞系統(tǒng)。一基帶接受信號(hào)被輸入至一匹配濾波器且相關(guān)于一展頻碼，該展頻碼由展頻碼產(chǎn)生器提供。一信號(hào)電功率計(jì)算器計(jì)算匹配濾波器的相關(guān)輸出的電功率，且輸出該結(jié)果至長(zhǎng)碼同步時(shí)程決定器(long code synchronization timing determiner)、門(mén)欄值計(jì)算器(threshold value calculator)及長(zhǎng)碼驗(yàn)證器(long code identifier)。于初始細(xì)胞搜尋期間，該展頻碼產(chǎn)生器輸出一短碼該短碼共同于第一基地臺(tái)的控制通道。長(zhǎng)碼同步時(shí)程已被決定之后，每一組成一部分合成展頻碼序列的N碼片的碼片相繼被置換與輸出。
見(jiàn)于頒給Nystrom等人的美國(guó)專利號(hào)碼第6,185,244號(hào)，其標(biāo)題為“細(xì)胞搜尋于分碼多工接取通訊系統(tǒng)”，揭示于細(xì)胞搜尋于分碼多工接取通訊系統(tǒng)期間，更有效率的編碼計(jì)劃需要一長(zhǎng)碼及碼框時(shí)程。一個(gè)具有MQ列(M Q-ary)碼字長(zhǎng)度的碼集合，其中該碼字包含來(lái)自一Q短碼的集合，該碼集合定義至特定的特性。該被滿足的初始特性為該碼字無(wú)循環(huán)性飄移因而產(chǎn)生一有效的碼字；其他的被滿足的特性為于長(zhǎng)碼訊息與有效的碼字之間，具有一對(duì)一應(yīng)稱(mapping)，且該編碼器將可發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在干擾與雜訊的隨機(jī)移動(dòng)(因而發(fā)現(xiàn)碼框時(shí)程)與該傳輸?shù)拇a字(亦即，相關(guān)于長(zhǎng)碼表示訊息(long code indicationmessage))，具有某些程度上的精確與合理的復(fù)雜度。
見(jiàn)于頒給Kim等人的美國(guó)專利號(hào)碼第6,289,007號(hào)，其標(biāo)題為“一個(gè)在非同步分碼多工接取行動(dòng)通訊系統(tǒng)的獲得搜尋細(xì)胞基地臺(tái)的方法”，揭示一群碼與細(xì)胞碼是多工傳輸?shù)那冶皇褂米饕灰龑?dǎo)碼對(duì)于有差別的基地臺(tái)于非同步細(xì)胞分碼多工接取通訊系統(tǒng)；使用多工傳輸碼，干擾由于使用兩個(gè)引導(dǎo)碼而減少。一個(gè)在非同步分碼多工接取行動(dòng)通訊系統(tǒng)的獲得搜尋細(xì)胞基地臺(tái)的方法包含一基地臺(tái)控制器、多個(gè)行動(dòng)臺(tái)及基地臺(tái)、和使用不同序列的不同基地臺(tái)，該搜尋細(xì)胞基地臺(tái)的方法的步驟包含(a)指定該細(xì)胞的群碼作為基地臺(tái)的同相(inphase)通道的引導(dǎo)碼(b)指定該細(xì)胞的群碼作為基地臺(tái)的四分之一(quadrature)通道的引導(dǎo)碼(c)多工傳輸該同相(inphase)通道與四分之一(quadrature)通道的引導(dǎo)碼及產(chǎn)生一同相與四分之一的引導(dǎo)碼。
現(xiàn)請(qǐng)參考圖1，該圖將有助于了解一第三代合作計(jì)劃(3GPP)寬頻分碼多工接取/分頻多工系統(tǒng)的簡(jiǎn)化碼框結(jié)構(gòu)。首先，在第三代合作計(jì)劃(3GPP)的寬頻分碼多工接取/分頻多工系統(tǒng)中，細(xì)胞搜尋典型上由三個(gè)階段來(lái)完成，該三階段包含兩個(gè)獨(dú)特設(shè)的同步通道及一個(gè)共同的引導(dǎo)通道。在第一階段110中，初級(jí)(primary)同步通道(PSCH)111用于時(shí)槽(slot)同步。該初級(jí)同步通道111包含有初級(jí)同步碼(PSC)定義為acp，其中“a”(＝±1)依賴在基地臺(tái)傳送的多樣性傳送(diversity transmission)存在而定。在第二階段120中，次級(jí)同步通道(SSCH)121用于碼框/碼群(code group)辯識(shí)。該次級(jí)同步通道121包含有次級(jí)同步碼(SSCs)定義為acs，其中系數(shù)cs相似于初級(jí)同步通道的系數(shù)。在第三階段130中，該共同引導(dǎo)通道(CPICH)131用于下傳混亂碼(scrambling code)的決定。如圖所示，在10(毫秒ms)碼框中包含了15個(gè)時(shí)槽(slots)，并且因?yàn)樵谠撓到y(tǒng)中使用每秒3.84百萬(wàn)碼片(Mchips/sec)的速度。因此，有38400個(gè)碼片在每一個(gè)碼框且2560碼片在每一個(gè)時(shí)槽。此外，該初級(jí)同步通道與該次級(jí)同步通道是256個(gè)碼片常且僅在該時(shí)槽邊界的開(kāi)端傳輸。
用于第三代合作計(jì)劃(3GPP)的寬頻分碼多工接取/分頻多工系統(tǒng)的傳統(tǒng)的細(xì)胞搜尋可被分為兩種概括的種類(lèi)依序式(serial)搜尋及導(dǎo)管式(pipelined)搜尋。該依序式搜尋在下一個(gè)新的搜尋開(kāi)始之前，需要一個(gè)接一個(gè)地依序經(jīng)過(guò)三個(gè)同步階段。比起導(dǎo)管式(pipelined)搜尋，依序式(serial)搜尋通?；烁嗟臅r(shí)間，導(dǎo)管式(pipelined)搜尋的三個(gè)階段可以同時(shí)地操作，因此可以減少搜尋時(shí)間，當(dāng)然，必須付出高復(fù)雜度的昂貴代價(jià)及計(jì)算功率。
現(xiàn)請(qǐng)參考圖2，該圖為一用于傳統(tǒng)三階段依序式細(xì)胞搜尋演算法的簡(jiǎn)化圖。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，一完整的三階段搜尋將被稱之為一個(gè)試驗(yàn)(trial)。在依序式細(xì)胞搜尋中，試驗(yàn)并不重疊，直到該搜尋成功為止，也就是說(shuō)，在一時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)階段(即方框211、方框212與方框213)在動(dòng)作，因此消耗較低的功率損失，但花費(fèi)更長(zhǎng)的搜尋時(shí)間。
另一方面，參考圖3，該圖為一用于傳統(tǒng)三階段導(dǎo)管式細(xì)胞搜尋演算法的簡(jiǎn)化圖。在導(dǎo)管式搜尋，不同階段的檢測(cè)同時(shí)操作，且試驗(yàn)是重疊的。也就是，方框311、方框321與方框331在同一個(gè)試驗(yàn)。明顯的，在導(dǎo)管式搜尋中，在一個(gè)固定的時(shí)間內(nèi)可以有更多可能的試驗(yàn)，也因此得到一個(gè)更快的搜尋。當(dāng)然所付出的代價(jià)是更大的功率消耗。過(guò)去，只有該導(dǎo)管式搜尋較令人感興趣。需注意對(duì)導(dǎo)管式搜尋而言，比起依序式細(xì)胞搜尋并沒(méi)有額外的硬件裝置是需要的。實(shí)際上，一個(gè)試驗(yàn)的整體過(guò)程時(shí)間并不需要30毫秒(ms)，如圖所示。(K+2)×10(ms)的該細(xì)胞搜尋時(shí)間被要求于每一次搜尋，如果該細(xì)胞搜尋在第K次試驗(yàn)成功。
然而，一般基本的假設(shè)常用于第三代合作計(jì)劃(3GPP)寬頻分碼多工接取/分頻多工的細(xì)胞搜尋的現(xiàn)有技術(shù)中。也就是，在碼片-匹配濾波器輸出的取樣是完美的(理想取樣)。實(shí)際上，在碼片-匹配濾波器輸出的取樣是不是完美的(即非理想取樣)。該非理想取樣將減低信號(hào)雜訊比且增加該細(xì)胞搜尋時(shí)間。由于該非理想取樣，該細(xì)胞搜尋的操作特性被嚴(yán)重地破壞。
本發(fā)明的次要目的是提供一種用于細(xì)胞搜尋裝置，用于分碼多工接取系統(tǒng)，特別是用于寬頻分碼多工接取系統(tǒng)，以在非理想取樣效應(yīng)下實(shí)現(xiàn)細(xì)胞搜尋且不增加硬件的復(fù)雜度。
為達(dá)上述的主要目的，本發(fā)明提供一種細(xì)胞搜尋方法，用于分碼多工接取系統(tǒng)，特別是用于寬頻分碼多工接取系統(tǒng)，降低非理想取樣效應(yīng)，由使用一種新的細(xì)胞搜尋演算法，該方法中使用三個(gè)階段的通道在第三代合作計(jì)劃(3GPP)標(biāo)準(zhǔn)。其中第一階段具有一初級(jí)同步通道(PSCH)用于時(shí)槽同步；第二階段具有次級(jí)同步通道(SSCH)在時(shí)槽同步后，用于碼框/碼群辯識(shí)；且第三階段具有共同引導(dǎo)通道(CPICH)用于下傳混亂碼的決定；該細(xì)胞搜尋方式包含下列步驟由一碼片匹配濾波器，匹配(match)一進(jìn)入信號(hào)；由一取樣元件，將該進(jìn)入信號(hào)以碼片速率過(guò)取樣N次；由一降取樣器(down-sampler)，將該N個(gè)過(guò)取樣信號(hào)傳送至一依序測(cè)試單元；由被一第一階段檢測(cè)器控制的該依序測(cè)試單元在該N過(guò)取樣點(diǎn)中選取一最佳取樣點(diǎn)；并傳送該N個(gè)過(guò)取樣點(diǎn)中的被選取的最佳取樣點(diǎn)至一第二階段檢測(cè)器及一第三階段檢測(cè)器以完成一個(gè)試驗(yàn)(trial)。
該細(xì)胞搜尋方法進(jìn)一步包含下列步驟由第一階段的檢測(cè)器，可得到第一階段的時(shí)槽同步；由一第二階段的檢測(cè)器，檢測(cè)該碼群與碼框同步；由一第三階段的檢測(cè)器，選擇一混亂碼；由一比較器，測(cè)試該混亂碼與一門(mén)欄值η0比較；由一在該比較器后的一第一決定元件決定該混亂碼；其中如果該門(mén)欄值被超過(guò)，則所選的混亂碼即進(jìn)入一同步驗(yàn)證單元，否則該試驗(yàn)視為失敗，且一新試驗(yàn)在不延遲下將重新開(kāi)始；以及由一在該同步驗(yàn)證單元后的一第二決定元件決定該混亂碼；其中如果該混亂碼通過(guò)該第二決定元件，則試驗(yàn)成功，否則一新試驗(yàn)在一延遲時(shí)間TP毫秒(ms)后重新開(kāi)始，且在匹配濾波器的取樣點(diǎn)假設(shè)是均勻分布的。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一特征，其中在沒(méi)有干擾出現(xiàn)情況下，該N過(guò)取樣點(diǎn)中的該最佳取樣點(diǎn)在該N過(guò)取樣點(diǎn)中具有最大的取樣值。
本發(fā)明也提供一種細(xì)胞搜尋裝置，用于分碼多工接取系統(tǒng)，特別是用于寬頻分碼多工接取系統(tǒng)，該裝置處理三個(gè)階段的通道，其中第一階段具有一初級(jí)同步通道(PSCH)用于時(shí)槽同步；第二階段具有次級(jí)同步通道(SSCH)在時(shí)槽同步后，用于碼框/碼群辯識(shí)；且第三階段具有共同引導(dǎo)通道(CPICH)用于下傳混亂碼的決定；該細(xì)胞搜尋裝置包含一碼片匹配濾波器，用以匹配一進(jìn)入信號(hào)；一取樣元件，連結(jié)于該碼片匹配濾波器，用以將該進(jìn)入信號(hào)以一碼片速率過(guò)取樣N次；一降取樣器(down-sampler)，連結(jié)于該取樣元件，用以傳送該N個(gè)過(guò)取樣點(diǎn)；一依序測(cè)試單元，連結(jié)于該降取樣器，用以在該N個(gè)過(guò)取樣點(diǎn)中選擇一最大取樣點(diǎn)；一第一階段檢測(cè)器，連接于該依序測(cè)試單元，用于得到第一階段的時(shí)槽同步；一第二階段檢測(cè)器，連結(jié)至該依序測(cè)試單元，用以得到碼群與碼框同步；一第三階段檢測(cè)器，連結(jié)至該依序測(cè)試單元，用以決定一混亂碼；以及一認(rèn)證單元，連結(jié)于該第三階段檢測(cè)器，用于決定該試驗(yàn)是否成功。
該認(rèn)證單元進(jìn)一步包含一比較器，連結(jié)至該第三階段檢測(cè)器，用以測(cè)試該第三階段的輸出值與一門(mén)欄值η0比較；一第一決定元件，連接至該比較器，用以決定該混亂碼是否正確；其中如果該門(mén)欄值被超過(guò)，則所選的混亂碼即進(jìn)入一同步驗(yàn)證單元，否則該試驗(yàn)視為失敗，且一新試驗(yàn)在不延遲下將重新開(kāi)始；該同步驗(yàn)證單位，連結(jié)至該第一決定元件，用以驗(yàn)證該混亂碼；以及一第二決定元件，連接至該同步驗(yàn)證單位，用以決定該混亂碼是否接受；其中如果該混亂碼通過(guò)該第二決定元件，則試驗(yàn)成功，否則一新試驗(yàn)在一延遲時(shí)間TP毫秒(ms)后重新開(kāi)始，且在匹配濾波器的取樣點(diǎn)假設(shè)是均勻分布的。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的一特征，其中在沒(méi)有干擾出現(xiàn)情況下，該N過(guò)取樣點(diǎn)中的該最佳取樣點(diǎn)在該N過(guò)取樣點(diǎn)中具有最大的取樣值。
圖1顯示一用于第三代合作計(jì)劃(3GPP)的寬頻分碼多工接取/分頻多工系統(tǒng)的簡(jiǎn)化碼框結(jié)構(gòu)圖；圖2顯示一用于第三代合作計(jì)劃(3GPP)寬頻分碼多工接取/分頻多工系統(tǒng)的傳統(tǒng)的依序式細(xì)胞搜尋方法。(在此例中，每一階段的過(guò)程時(shí)間設(shè)為10毫秒(ms))；圖3顯示一用于第三代合作計(jì)劃(3GPP)寬頻分碼多工接取/分頻多工系統(tǒng)的傳統(tǒng)的導(dǎo)管式細(xì)胞搜尋方法(在此例中，每一階段的過(guò)程時(shí)間設(shè)為10毫秒(ms))；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的一種細(xì)胞搜尋方法，該方法使用第一階段依序測(cè)試(serial test in stage-1，STS1)方法；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一種細(xì)胞搜尋方法的流程圖，該方法使用第一階段依序測(cè)試方法；圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的一種細(xì)胞搜尋架構(gòu)，該架構(gòu)使用第一階段依序測(cè)試方法；圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的一種信號(hào)模型；圖8顯示在非理想取樣效應(yīng)下，比較不同細(xì)胞搜尋方法的特性圖。
圖號(hào)說(shuō)明111 初級(jí)同步通道121 次級(jí)同步通道131 共同引導(dǎo)通道190 信號(hào)200 細(xì)胞搜尋裝置210 碼片匹配濾波器220 取樣元件210 碼片匹配濾波器230 降取樣器245 依序測(cè)試單元240 第一階段檢測(cè)器 250 第二階段檢測(cè)器260 第三階段檢測(cè)270 比較器271 門(mén)欄值η0275 第一決定元件280 認(rèn)證單元290 一同步驗(yàn)證單元295 第二決定元件具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
該第一階段依序測(cè)試方法的主要觀念是該被選擇的最佳取樣點(diǎn)具有該N過(guò)取樣點(diǎn)的最大取樣值。該在第一階段中所選擇出來(lái)的最佳取樣點(diǎn)在非理想取樣被考慮時(shí)，能增進(jìn)操作特性。
現(xiàn)請(qǐng)參考圖4，該圖顯示根據(jù)本發(fā)明的一種細(xì)胞搜尋方法，該方法使用第一階段依序測(cè)試方法。根據(jù)本發(fā)明，總數(shù)個(gè)512混亂碼被使用于下傳時(shí)的不同的細(xì)胞中，且在整個(gè)系統(tǒng)中重復(fù)使用。該碼又被細(xì)分為64群，每個(gè)群有8個(gè)碼。每個(gè)碼是38400個(gè)碼片長(zhǎng)且因此擴(kuò)展到整個(gè)碼框。由于該細(xì)胞位置并不同步，該碼總是在該碼框邊界處開(kāi)始其新的周期。如圖4所示，該方法中處理三個(gè)階段的過(guò)程。其中第一階段410具有一初級(jí)同步通道(PSCH)用于時(shí)槽同步。由使用相同的初級(jí)同步通道于每一次搜尋且由僅傳送初級(jí)同步通道在時(shí)槽邊緣，時(shí)槽同步可以被輕易地達(dá)到由同步至該初級(jí)同步通道。更甚者，一般化等級(jí)制度的葛雷序列(generalized hierarchical Golay sequence)由于易于實(shí)現(xiàn)，被使用作為該初級(jí)同步碼。第二階段420具有次級(jí)同步通道(SSCH)在時(shí)槽同步后，用于碼框/碼群辯識(shí)。同步與碼群辯識(shí)可以由檢測(cè)該次級(jí)同步通道而達(dá)到，其中該碼群被16個(gè)正交展頻碼的一個(gè)所展頻，稱之為次級(jí)同步碼。為了減少相互干擾，該次級(jí)同步碼正交于該初級(jí)同步碼。此外，為實(shí)現(xiàn)快速的碼框/碼群辯識(shí)，該次級(jí)同步通道更進(jìn)一步被編碼成一組64碼字，由一(15，3)的無(wú)間斷里德-所羅門(mén)碼(domma-free Reed Solomon code，CFRS)，其中該組的每一碼字被表成一碼群。因?yàn)闊o(wú)間段的良好特性，一旦碼群被指定，則該碼框同步完成。第三階段430具有共同引導(dǎo)通道(CPICH)用于下傳混亂碼的決定。在該碼群被指定后，由選擇一群中8個(gè)碼的一個(gè)，經(jīng)由使用共同引導(dǎo)通道，該混亂碼可簡(jiǎn)單地被決定。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種細(xì)胞搜尋方法的流程圖，該方法使用第一階段依序測(cè)試(serial test in stage-1，STS1)方法。為敘述該流程，圖6也需介紹。圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的一種細(xì)胞搜尋架構(gòu)，該架構(gòu)使用第一階段依序測(cè)試(serial test in stage-1，STS1)方法。如圖，該架構(gòu)使用第一階段依序測(cè)試(serial test in stage-1，STS1)方法。一種細(xì)胞搜尋裝置200，用于分碼多工接取系統(tǒng)，更特別用于寬頻分碼多工接取系統(tǒng)，該裝置處理三個(gè)階段的通道。一碼片匹配濾波器210，一取樣元件220連結(jié)于該碼片匹配濾波器210，一降取樣器(down-sampler)230連接至該取樣元件220，一依序測(cè)試單元245連接該取樣器230，一第一階段檢測(cè)器240連接于該依序測(cè)試單元245，一第二階段檢測(cè)器250連結(jié)至該依序測(cè)試單元245，一第三階段檢測(cè)器260連結(jié)至該依序測(cè)試單元245，一認(rèn)證單元280連結(jié)于該第三階段檢測(cè)器260。該認(rèn)證單元280更包含一比較器270連結(jié)至該第三階段的檢測(cè)器260，一第一決定元件275連接至該比較器270，一同步驗(yàn)證單元290連結(jié)至該第一決定元件275，以及一第二決定元件295連接于該同步驗(yàn)證單位290。
現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D5與圖6。在步驟600中，該匹配濾波器210，位于該細(xì)胞搜尋裝置200的前端，用以檢測(cè)一進(jìn)入信號(hào)190的波形。在步驟610中，該取樣元件220，將該進(jìn)入信號(hào)190以碼片速率過(guò)取樣N次，且該過(guò)取樣后信號(hào)表示成Y1(k)，Y2(k)，、、、YN(k)，并送入一降取樣器230。在步驟615中，該降取樣器(down-sampler)230，將該N個(gè)過(guò)取樣信號(hào)傳送至該依序測(cè)試單元245，且由該第一階段的檢測(cè)器240控制的該依序測(cè)試單元245在該N個(gè)過(guò)取樣后信號(hào)中選取最佳取樣點(diǎn)。在步驟620中，該依序測(cè)試單元245，將該最佳取樣點(diǎn)傳送至第二階段檢測(cè)器250與第三階段的檢測(cè)器260。在第一階段的方框411，第二階段的方框421與第三階段的方框431(見(jiàn)圖4)測(cè)試相同選擇的最佳取樣點(diǎn)，其中該最佳取樣點(diǎn)在N個(gè)過(guò)取樣點(diǎn)中有最大的取樣值，因此可以減低非理想取樣的效應(yīng)。一旦該試驗(yàn)錯(cuò)誤，下一個(gè)新試驗(yàn)將再次測(cè)試隨機(jī)選取的取樣點(diǎn)。在第一階段的方框，第二階段的方框與第三階段的方框亦將測(cè)試相同選擇的最佳取樣點(diǎn)。如此的試驗(yàn)將一直進(jìn)行，直到混亂碼被該同步驗(yàn)證過(guò)程所接受。更甚者，該取樣點(diǎn)的選擇依序?qū)崿F(xiàn)，且對(duì)每一個(gè)試驗(yàn)需要(N+2)×10毫秒(ms)，因此若整個(gè)細(xì)胞搜尋在第K次試驗(yàn)成功，所需的細(xì)胞搜尋時(shí)間是(K+N+1)×10毫秒(ms)。
在步驟630中，第一階段檢測(cè)器240用于得到第一階段的時(shí)槽同步。一非同調(diào)的(non-coherent)匹配濾波器，其中該匹配濾波器分為多個(gè)區(qū)段，且每一區(qū)段的輸出以其絕對(duì)質(zhì)合并，被分成四個(gè)區(qū)塊且作為一被使用在第一階段310中作為時(shí)槽同步的一檢測(cè)器。非一致的累積超過(guò)15時(shí)槽被適當(dāng)?shù)匕l(fā)現(xiàn)為白色高斯雜訊(additive white Gaussiannoise)。為了較佳的特性，第一階段中超過(guò)一個(gè)時(shí)槽的邊界被選擇進(jìn)入下一個(gè)階段。
在步驟640中，在時(shí)槽同步后，該碼群與碼框同步可以在第二階段中完成。該第二階段檢測(cè)器250使用16個(gè)匹配濾波器去檢測(cè)該次級(jí)同步碼。在第二階段的該一致的累積(the coherent accumulation)是可能的由使用來(lái)自第一階段的該通道估計(jì)。在集合了15個(gè)次級(jí)同步碼后，它們相關(guān)于該64CFRS碼字，每一碼字有15可能的循環(huán)移動(dòng)位置。如此得到960個(gè)相關(guān)值。因此最后，關(guān)于最大值的該碼群與循環(huán)位置移動(dòng)分別被決定為合理的碼群與碼框邊界。在步驟650中，在第三階段，一策略使用于檢測(cè)該混亂碼，由選擇一群中8個(gè)碼的一個(gè)，其中該碼群已第二階段被辯識(shí)?；旧?，在第三階段中，該第三階段檢測(cè)器260在該階段選擇一混亂碼。該第三階段檢測(cè)器260由8個(gè)主動(dòng)相關(guān)偵測(cè)可能的混亂碼，其中每隔256碼片，第三階段檢測(cè)器就做一次判斷，并選取8個(gè)主動(dòng)相關(guān)偵測(cè)器中最大值所相對(duì)應(yīng)的混亂碼紀(jì)錄一次最后，經(jīng)過(guò)150次紀(jì)錄后(一個(gè)碼框長(zhǎng)度)，該最大得票數(shù)的值送至一認(rèn)證單元去決定該試驗(yàn)是否正確。該最大得票數(shù)的值與一門(mén)欄值η0比較。該門(mén)欄值η0根據(jù)常數(shù)錯(cuò)誤警報(bào)速率(constant false alarmrate)來(lái)決定。在步驟660中，來(lái)自該第三階段檢測(cè)器260的該輸出261與一門(mén)欄值η0271作測(cè)試比較。該第一決定元件275，在該比較器270之后，用以決定該混亂碼是否正確。如果該門(mén)欄值未被超過(guò)，該試驗(yàn)視為失敗，且一新試驗(yàn)在不延遲下將重新開(kāi)始。如果該門(mén)欄值被超過(guò)，該混亂碼即進(jìn)入該同步驗(yàn)證單元290。
在步驟670中，該第二決定元件295，驗(yàn)證該混亂碼是否接受，其中如果該混亂碼通過(guò)該第二決定元件295，則試驗(yàn)成功，否則一新試驗(yàn)在一延盡時(shí)間TP毫秒(ms)后重新開(kāi)始，且在匹配濾波器的一初始取樣點(diǎn)假設(shè)是均勻分布的。
廣泛的電腦模擬使用于探討該新細(xì)胞搜尋演算法與傳統(tǒng)方法的操作特性的比較。此處強(qiáng)調(diào)非理想取樣的效應(yīng)。所有的數(shù)值結(jié)果是依據(jù)，N＝2，最大的都普勒飄移是185.2赫茲(100-km/hr)，每一階段的檢測(cè)是10毫秒(ms)，TP＝250毫秒(ms)且η0是以10-4的錯(cuò)誤警報(bào)值來(lái)設(shè)定。此外，該實(shí)際通道的傳輸功率如下表示。首先，初級(jí)同步通道與次級(jí)同步通道具有相同的功率，且該共同引導(dǎo)通道與同步通道(初級(jí)同步通道+次級(jí)同步通道)的功率比值是固定的。第二，該共同引導(dǎo)通道的功率為總傳輸功率的10％。換句話說(shuō)，在細(xì)胞搜尋過(guò)程中，總傳輸功率的80％貢獻(xiàn)在細(xì)胞內(nèi)干擾。最后，一幾何因子(geometryfactor)G＝(PI+Ppsch+Pssch+Ppc)/Px使用于模組化該用戶裝置在細(xì)胞中的位置。愈高的G值，表示該用戶裝置愈靠近該基地臺(tái)附近。搜尋時(shí)間的蓄積的分布函數(shù)(CDF)用來(lái)探討不同搜尋演算法的特性指標(biāo)。
現(xiàn)請(qǐng)參考圖7，該圖顯示根據(jù)本發(fā)明，在非理想取樣效應(yīng)下的一種信號(hào)模型。使用一基頻(base-band)表示，該接收到的信號(hào)r(t)被給定為r(t)=Σi=-∞∞{[Ppsccssc(i)+Pssccssc(i)+Ppccpc(i)]h(t-iTc-τ)+P1n1(t)}g(t)+PXnX(t)]]>其中Ppsc，Cpsc，Pssc，Csscand Ppc，Cpc分別為該初級(jí)同步通道，該次級(jí)同步通道與該共同引導(dǎo)通道的功率與展頻碼g(t)表示雷利衰減增益的復(fù)數(shù)值，h(t)是一上升余弦函數(shù)的平方根(square root raised cosine shapingfunction)并具有一粗略因子約0.22。Tc是該用戶裝置的碼片期間。τ是初始隨機(jī)延遲且以一隨機(jī)變數(shù)來(lái)模組，該變數(shù)具有在整個(gè)(-0.5Tc，0.5Tc)之間均勻地分布。此外，PI與Px分別為細(xì)胞內(nèi)干擾nI(t)與細(xì)胞間干擾nx(t)的功率，其中nI(t)與nx(t)以具有單一變數(shù)的零均白色高斯雜訊(zero mean additive white Gaussian noise with unity variance)來(lái)模組化。上述模型有三個(gè)觀察值得在此提出。首先，為了簡(jiǎn)化，只考慮平坦的衰落通道，且只有有關(guān)于該細(xì)胞搜尋的通道才清楚地處理；所有其他的通道被包含在干擾nI(t)或nx(t)之內(nèi)了。第二，τ表示為非理想取樣的效應(yīng)，這是過(guò)去現(xiàn)有技術(shù)所忽略的，且第三，該模型假設(shè)該效應(yīng)來(lái)自于震蕩器的不穩(wěn)定的相同頻率源。
圖8顯示在非理想取樣效應(yīng)下，比較不同細(xì)胞搜尋方法的特性圖。其中“理想”用來(lái)表示理想取樣。如圖所示，非理想取樣造成嚴(yán)重的操作特性破壞，特別是在較低的信號(hào)雜訊比SNR的案例中(一較小的G值)一種較實(shí)際的例子。在此圖中，對(duì)所有的演算法及信號(hào)雜訊比增益G有6dB時(shí)，90％的機(jī)會(huì)(occasions)會(huì)在110毫秒內(nèi)被完成。另一方面，在信號(hào)雜訊比增益G為0dB時(shí)，本發(fā)明的方法STS1在300毫秒內(nèi)完成90％的搜尋率，但是對(duì)傳統(tǒng)演算法卻花了450毫秒(ms)。需注意，在非常低比例的搜尋目標(biāo)CDF下，傳統(tǒng)的演算法的特性較佳，這可以歸因于在較少的機(jī)會(huì)中(occasions)，在傳統(tǒng)演算法的取樣較接近最佳化的點(diǎn)。
雖然本發(fā)明已就其較佳實(shí)施例解釋說(shuō)明，由上述知，多數(shù)的修正與變化可以被實(shí)現(xiàn)而不會(huì)脫離本發(fā)明的原始目的精神與創(chuàng)新的觀念。因此，所示的特定具體實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于分碼多工接取系統(tǒng)的細(xì)胞搜尋方法，該方法中用于三個(gè)階段的細(xì)胞搜尋過(guò)程，其特征在于，該細(xì)胞搜尋方式包含下列步驟由一碼片匹配濾波器，匹配(match)一進(jìn)入信號(hào)；由一取樣元件，將該進(jìn)入信號(hào)以碼片速率過(guò)取樣N次；由一降取樣器(down-sampler)，將該N個(gè)過(guò)取樣信號(hào)傳送至一依序測(cè)試單元；由被一第一階段檢測(cè)器控制的該依序測(cè)試單元在該N過(guò)取樣點(diǎn)中選取一最佳取樣點(diǎn)；并傳送該N個(gè)過(guò)取樣點(diǎn)中的被選取的最佳取樣點(diǎn)至一第二階段檢測(cè)器及一第三階段檢測(cè)器以完成一個(gè)試驗(yàn)(trial)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該細(xì)胞搜尋的該試驗(yàn)進(jìn)一步包含下列步驟由第一階段的檢測(cè)器，可得到第一階段的時(shí)槽同步；由一第二階段的檢測(cè)器，檢測(cè)該碼群與碼框同步；由一第三階段的檢測(cè)器，選擇一混亂碼；由一比較器，測(cè)試該混亂碼與一門(mén)欄值η0比較；由一在該比較器后的一第一決定元件決定該混亂碼；其中如果該門(mén)欄值被超過(guò)，則所選的混亂碼即進(jìn)入一同步驗(yàn)證單元，否則該試驗(yàn)視為失敗，且一新試驗(yàn)在不延遲下將重新開(kāi)始；以及由一在該同步驗(yàn)證單元后的一第二決定元件決定該混亂碼；其中如果該混亂碼通過(guò)該第二決定元件，則試驗(yàn)成功，否則一新試驗(yàn)在一延遲時(shí)間Tp毫秒(ms)后重新開(kāi)始，且在匹配濾波器的一初始取樣點(diǎn)假設(shè)是均勻分布的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該N過(guò)取樣點(diǎn)中的該最佳取樣點(diǎn)在沒(méi)有干擾出現(xiàn)情況下，在該N過(guò)取樣點(diǎn)中具有最大的取樣值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，得到第一階段的時(shí)槽同步進(jìn)一步包含下列步驟該第一檢測(cè)器在一初級(jí)同步通道中，使用一般化等級(jí)制度的葛雷序列(generalized hierarchical Golay sequence)作為一初級(jí)同步碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的一種細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，得到第二階段的碼群及碼框同步進(jìn)一步包含下列步驟該第二檢測(cè)器在一次級(jí)同步通道中，使用與初級(jí)同步碼正交的16個(gè)次級(jí)同步碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該次級(jí)同步通道更進(jìn)一步被編碼成一組64碼字，由一(15，3)的無(wú)間斷里德-所羅門(mén)碼(comma-free Reed Solomon code，CFRS)，其中該組的每一碼字被表成一碼群，以辨識(shí)一碼框邊緣及碼群。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，在該碼群被辨識(shí)后，該混亂碼可以經(jīng)由使用共同引導(dǎo)通道，選擇8個(gè)碼字的一個(gè)來(lái)決定。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該取樣點(diǎn)的選擇被依序地實(shí)現(xiàn)，且對(duì)每一個(gè)試驗(yàn)需要(N+2)×10毫秒，因此若整個(gè)細(xì)胞搜尋在第K次試驗(yàn)才成功，所需的細(xì)胞搜尋時(shí)間是(K+N+1)×10毫秒(ms)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該第一階段檢測(cè)器使用一非同調(diào)合成匹配濾波器在第一階段中執(zhí)行時(shí)槽同步。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該第一階段檢測(cè)器在該初級(jí)同步碼中選擇超過(guò)一個(gè)以上的時(shí)槽邊界作為一較佳操作的候選，雖然僅有一候選將被考慮到。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該第二階段檢測(cè)器使用16個(gè)匹配濾波器用作該次級(jí)同步碼的檢測(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，在第二階段的該碼群與碼框邊界為該碼群與該循環(huán)的移動(dòng)位置的最大值。
13.根據(jù)權(quán)利要求2的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該門(mén)欄值η0根據(jù)常數(shù)錯(cuò)誤警報(bào)速率(constantnt false alarm rate)來(lái)決定。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該細(xì)胞搜尋方法使用于寬頻分碼多工接取/分頻雙工系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的細(xì)胞搜尋方法，其特征在于，該細(xì)胞搜尋方法使用于移動(dòng)裝置與無(wú)線個(gè)人數(shù)字化助理(PDA)系統(tǒng)。
16.一用于分碼多工接取系統(tǒng)的細(xì)胞搜尋裝置，該裝置處理三個(gè)階段(第一階段、第二階段與第三階段)的細(xì)胞搜尋，其特征在于，該細(xì)胞搜尋裝置包含一碼片匹配濾波器，用以匹配一進(jìn)入信號(hào)；一取樣元件，連結(jié)于該碼片匹配濾波器，用以將該進(jìn)入信號(hào)以一碼片速率過(guò)取樣N次；一降取樣器(down-sampler)，連結(jié)于該取樣元件，用以傳送該N個(gè)過(guò)取樣點(diǎn)；一依序測(cè)試單元，連結(jié)于該降取樣器，用以在該N個(gè)過(guò)取樣點(diǎn)中選擇一最大取樣點(diǎn)；一第一階段檢測(cè)器，連接于該依序測(cè)試單元，用于得到第一階段的時(shí)槽同步；一第二階段檢測(cè)器，連結(jié)至該依序測(cè)試單元，用以得到碼群與碼框同步；一第三階段檢測(cè)器，連結(jié)至該依序測(cè)試單元，用以決定一混亂碼；以及一認(rèn)證單元，連結(jié)于該第三階段檢測(cè)器，用于決定該試驗(yàn)是否成功。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該認(rèn)證單元進(jìn)一步包含一比較器，連結(jié)至該第三階段檢測(cè)器，用以測(cè)試該第三階段的輸出值與一門(mén)欄值η0比較；一第一決定元件，連接至該比較器，用以決定該混亂碼是否正確；其中如果該門(mén)欄值被超過(guò)，則所選的混亂碼即進(jìn)入一同步驗(yàn)證單元，否則該試驗(yàn)視為失敗，且一新試驗(yàn)在不延遲下將重新開(kāi)始；該同步驗(yàn)證單位，連結(jié)至該第一決定元件，用以驗(yàn)證該混亂碼；以及一第二決定元件，連接至該同步驗(yàn)證單位，用以決定該混亂碼是否接受；其中如果該混亂碼通過(guò)該第二決定元件，則試驗(yàn)成功，否則一新試驗(yàn)在一延遲時(shí)間TP毫秒(ms)后重新開(kāi)始，且在匹配濾波器的一初始取樣點(diǎn)假設(shè)是均勻分布的。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該N過(guò)取樣點(diǎn)(Y1(k)，Y2(k)，、、、YN(k))中的該最佳取樣點(diǎn)在沒(méi)有干擾出現(xiàn)情況下，該N過(guò)取樣點(diǎn)中具有最大的取樣值。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該第一檢測(cè)器在一初級(jí)同步通道中，使用一般化等級(jí)制度的葛雷序列(generalized hierarchical Golay sequence)作為一初級(jí)同步碼。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該第二檢測(cè)器在一次級(jí)同步通道中，使用與初級(jí)同步碼正交的16個(gè)次級(jí)同步碼。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該次級(jí)同步通道更進(jìn)一步被編碼成一組64碼字，由一(15，3)的無(wú)間斷里德-所羅門(mén)碼(domma-free Reed Solomon code，CFRS)，其中該組的每一碼字被表成一碼群，以辯識(shí)一碼框邊緣及碼群。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，在該碼群被辯識(shí)后，該混亂碼可以經(jīng)由使用共同引導(dǎo)通道，選擇8個(gè)碼字的一個(gè)來(lái)決定。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該取樣點(diǎn)的選擇被依序地實(shí)現(xiàn)，且對(duì)每一個(gè)試驗(yàn)需要(N+2)×10毫秒，因此若整個(gè)細(xì)胞搜尋在第K次試驗(yàn)才成功，所需的細(xì)胞搜尋時(shí)間是(K+N+1)×10毫秒(ms)。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該第一階段檢測(cè)器使用一非同調(diào)合成匹配濾波器在第一階段中執(zhí)行時(shí)槽同步。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該第一階段檢測(cè)器在該初級(jí)同步碼中選擇超過(guò)一個(gè)以上的時(shí)槽邊界作為一較佳操作的候選，雖然僅有一候選將被考慮到，該第一階段檢測(cè)器在該初級(jí)同步碼中選擇超過(guò)一個(gè)以上的時(shí)槽邊界作為一較佳操作的候選，雖然僅有一候選將被考慮到。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該第二階段檢測(cè)器使用16個(gè)匹配濾波器用作該次級(jí)同步碼的檢測(cè)。
27.根據(jù)權(quán)利要求21的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，在第二階段的該碼群與碼框邊界為該碼群與該循環(huán)的移動(dòng)位置的最大值。
28.根據(jù)權(quán)利要求17的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該門(mén)欄值η0根據(jù)常數(shù)錯(cuò)誤警報(bào)(constantnt false alarm rate)來(lái)決定。
29.根據(jù)權(quán)利要求16的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該細(xì)胞搜尋方法使用于寬頻分碼多工接取/分頻雙工系統(tǒng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求16的細(xì)胞搜尋裝置，其特征在于，該細(xì)胞搜尋方法使用于移動(dòng)裝置與無(wú)線個(gè)人數(shù)字化助理PDA系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細(xì)胞搜尋方法，用于分碼多工接取系統(tǒng)，該方法使用一個(gè)三個(gè)階段的細(xì)胞搜尋，該細(xì)胞搜尋方式包含下列步驟由一碼片匹配濾波器，匹配一進(jìn)入信號(hào)；由一取樣元件，將該進(jìn)入信號(hào)以碼片速率過(guò)取樣N次；由一降取樣器(down－sampler)，將該N個(gè)過(guò)取樣信號(hào)傳送至一依序測(cè)試單元；由被一第一階段檢測(cè)器控制的該依序測(cè)試單元在該N過(guò)取樣后的信號(hào)中選取一最佳取樣點(diǎn)；并傳送該N個(gè)過(guò)取樣信號(hào)的最佳取樣點(diǎn)至第二階段檢測(cè)器及第三階段檢測(cè)器以得到一個(gè)試驗(yàn)，本發(fā)明能有效地降低非理想取樣效應(yīng)，因此能快速地得到細(xì)胞搜尋。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1449140SQ0210845
公開(kāi)日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2002年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月1日
發(fā)明者沈文和, 何建興 申請(qǐng)人:智邦科技股份有限公司