專利名稱：一種提高同步檢測精度的方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線通信系統(tǒng)隨機接入的方法與裝置，尤其涉及碼分多址通信系統(tǒng)中基于上行導頻時隙的同步檢測的方法與裝置。
背景技術：
在同步CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址)通信系統(tǒng)的上行鏈路中，多個用戶終端UE(User Equipment)向基站(Node B)發(fā)送信號，為了防止不同用戶信號之間的相互干擾，需要對各用戶進行同步檢測與控制，保證其同時到達基站。
同步CDMA通信系統(tǒng)的無線幀包括若干子幀，在每一個子幀中除了多個常規(guī)時隙外，還包括3個特殊時隙，即下行導頻時隙(DwPTS)、保護間隔(GP)時隙和上行導頻時隙(UpPTS)，其中UpPTS是為上行導頻和同步而設計的，由上行同步(SYNC_UL)碼和該時隙內(nèi)部的保護間隔組成。
在同步CDMA通信系統(tǒng)中，隨機接入同步檢測指的就是上行同步的建立過程。在用戶終端UE開機之后，必須首先與小區(qū)建立下行同步。只有在下行同步的條件下，才能開始建立上行同步。
上行同步的建立在隨機接入過程中完成，涉及上行導頻信道(UpPCH)和物理隨機接入信道(PRACH)。用戶終端UE在進行隨機接入時，首先在上行導頻時隙(UpPTS)中發(fā)送上行同步(SYNC_UL)碼，如果基站Node B能夠成功地檢測到該SYNC_UL碼，則在下行對應的快速物理接入信道(FPACH)上向用戶終端UE發(fā)送確認消息，然后用戶終端UE可在分配好的物理隨機接入信道(PRACH)上向基站NodeB發(fā)送接入信息，最后基站Node B再將必要的信息發(fā)送給用戶終端UE，呼叫建立完成。
在搜索窗內(nèi)檢測到SYNC_UL序列后，基站Node B估計出對應的時延，然后通過發(fā)送調(diào)整信息答復用戶終端UE，使用戶終端UE在下次發(fā)射時調(diào)整發(fā)射時間。這通過FPACH在接下來的若干個子幀內(nèi)完成。發(fā)送過PRACH之后，上行同步建立。上行同步過程也可以用于上行失步時的上行同步重新建立。
同步檢測通過分析保護間隔和上行導頻時隙的天線數(shù)據(jù)來識別SYNC_UL碼。如果檢測到一個有效的SYNC_UL碼，則完成相應的參數(shù)測量任務。
在下列文獻中介紹了關于同步檢測的現(xiàn)有技術[1]專利“Synchronization detection circuit for radio communication，has matched filter to output correlation val UE between spreading code anddata obtained by sampling spread signal using one-chip cycle samplingclock”。美國專利，公開號US 20030152138，
公開日期2003年8月14日；日本專利，公開號JP 2003234677，
公開日期2003年8月22日；中國專利，公開號CN 1437323，
公開日期2003年8月20日[2]專利“Synchronization detecting apparatus has synchronizationdetector which detects synchronization using demodulated synchronizationsignal depending on channel estimation result using pilot signal”。美國專利，公開號US 20020093988，
公開日期2002年7月18日；日本專利，公開號JP 2002217775，
公開日期2002年8月2日[3]專利“WCDMA系統(tǒng)中捕獲隨機接入信道前同步碼的一種方法和裝置”。中國專利，公開號1389995，
公開日期2003年1月8日[4]周海軍，顏曉莉，熊思民，謝顯中?！癟D-SCDMA系統(tǒng)隨機接入性能分析”。重慶郵電學院學報，第14卷第4期，2002年12月，第19～23頁在現(xiàn)有的技術中，同步檢測過程是基于單倍采樣的，即一個碼片(chip)僅對應一個采樣點。這樣，若采樣點偏離根升余弦濾波器的輸出峰值，則對接收數(shù)據(jù)的信干噪比影響較大，從而使同步檢測性能降低。
本發(fā)明的技術方案如下一種提高同步檢測精度的方法，用于碼分多址通信系統(tǒng)中基于上行導頻時隙的同步檢測，其包括以下步驟a)天線數(shù)據(jù)段獲取，用以確定上行同步碼所在的數(shù)據(jù)段；b)匹配濾波用當前小區(qū)的NSYNC_UL個上行同步碼分別與保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上的天線接收數(shù)據(jù)進行移位相關，得到相關功率序列；c)簽名識別，用以對總相關功率序列進行檢測判決，在滿足預定檢測條件的情況下，才判斷有上行同步接入；d)快速物理接入信道安排，在每子幀中，根據(jù)多個上行同步簽名的級別進行優(yōu)先級處理。
所述的方法，其中，所述步驟a)還包括檢測窗口包括保護間隔和上行導頻時隙，所述數(shù)據(jù)段包括Ldata個碼片，其中包括了保護間隔和上行導頻時隙的碼片數(shù)總和，長度為Ldata×SR個采樣點，SR為采樣率，即一個碼片的采樣點數(shù)。
所述的方法，其中，所述采樣率SR取值為2、4、8。
所述的方法，其中，所述步驟b)還包括下列步驟b1)對實數(shù)上行同步碼進行復數(shù)化處理，即系統(tǒng)中所使用的復數(shù)上行同步碼s‾=(s‾1,s‾2,...,s‾Lsync_ul)]]>可由實數(shù)上行同步碼s=(s1,s2,...,sLsync_ul)]]>得到，即si＝ji·sisi∈{1，-1}，i＝1，2，...，Lsync_ul(1)式中LSYNC_UL表示SYNC_UL碼的長度；b2)計算上行同步碼與天線數(shù)據(jù)的相關序列，各天線的相關序列表示為R(ka)=Σk,nrn(ka)·(s‾k+i)*---(2)]]>式中rn(ka)表示第ka個天線的接收數(shù)據(jù)，(·)*表示共軛運算，上標ka表示天線序號，ka＝0，1，…，Ka-1，Ka為天線數(shù)；b3)計算各天線對應的相關功率序列，即RP(ka)=(Re[R(ka)])2+(Im[R(ka)])2---(3)]]>式中Re[·]表示取實部運算，Im[·]表示取虛部運算。
所述的方法，其中，所述步驟c)包括下列步驟c1)總相關功率序列計算，各天線的相關功率序列相加，得到總相關功率序列，即RPower=Σka=0Ka-1RP(ka)---(4)]]>式中Ka為天線數(shù)，上標ka表示天線序號。
c2)峰值檢測，在總相關功率序列RPower中搜索到最大功率值P_peak及其對應的峰值位置Po_peak，定義一個信號峰值窗口，該窗口將峰值位置包括在內(nèi)，窗長為□T；在峰值窗口前定義一個超前窗口，窗長為W1；在峰值窗口后定義一個滯后窗口，窗長為W2；峰值檢測的功能是用來檢測峰值窗口內(nèi)的最大功率值與超前、滯后窗口內(nèi)的平均功率之間的差異，如果最大功率值與超前、滯后窗口內(nèi)的平均功率之間的差異大于某一門限值，則峰值檢測條件成立；c3)沖突檢測，首先對上行同步進行簽名識別，然后檢測峰值窗口外是否存在其它較高的總相關功率峰值，若其值低于給定的參數(shù)，則可認為未發(fā)生接入沖突，上行同步簽名有效；沖突檢測窗口寬度從信號峰值窗口開始位置至總相關功率序列的結束位置；如果檢測到接入沖突，則基站不發(fā)送響應快速物理接入信道(FPACH)。
所述的方法，其中，所述步驟d)還包括所有的上行同步簽名按順序保存在隊列中，每一個子幀都響應特定數(shù)量的簽名，未響應的簽名則繼續(xù)保存在隊列中，其相對壽命加1；每個簽名相對壽命的初始值均為0，簽名的響應規(guī)則如下d1)首先選擇相對壽命最大的可靠簽名；d2)若無可靠簽名，則選擇功率最大的正常簽名；若存在多個簽名滿足上述規(guī)則，則任選一個簽名進行響應，響應后，該簽名即被從隊列中刪除，隊列中每個簽名的相對壽命不能超過某一特定門限值，否則將被刪除。
一種提高同步檢測精度的裝置，其包括以下幾部分一信號接收裝置(101)，連接有天線，該天線接收的無線信號經(jīng)過該信號接收裝置(101)的放大、濾波、下變頻、模數(shù)變換等處理后轉換成數(shù)字基帶信號，其中采樣率在模數(shù)變換中進行選擇；一匹配濾波器(102)，及本地上行同步碼生成裝置(103)，該本地上行同步碼生成裝置(103)產(chǎn)生本小區(qū)所采用的NSYNC_UL個上行同步碼；所述匹配濾波器(102)則用該NSYNC_UL個上行同步碼分別與保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上的各天線數(shù)據(jù)進行移位相關，并得到各天線的相關功率序列；一簽名識別裝置(104)，該簽名識別裝置(104)首先將各天線的相關功率序列相加，得到總相關功率序列，然后對總相關功率序列分別進行峰值檢測和沖突檢測，從而確定是否存在有效的上行同步簽名，即用戶接入；一快速物理接入信道安排裝置(105)，該快速物理接入信道安排裝置(105)根據(jù)簽名的優(yōu)先級別按順序依次響應上行同步簽名，即分配相應的快速物理接入信道信道。
本發(fā)明所提供的一種提高同步檢測精度的方法與裝置，由于采用利用上行導頻時隙(UpPTS)中的上行同步(SYNC_UL)碼，給出了一種基于多倍采樣的提高同步檢測精度的方法與裝置，從而提高了同步檢測的性能，提高了同步檢測的精度。


通過參照和結合下面本發(fā)明各附圖將對本發(fā)明具體實施例做詳細說明，以使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，易于理解，附圖中圖1是本發(fā)明方法的同步CDMA通信系統(tǒng)中物理信道無線幀結構的示意圖；圖2是本發(fā)明方法的上行導頻時隙(UpPTS)結構的示意圖；圖3是本發(fā)明方法的同步檢測簽名識別中峰值檢測條件的示意圖；圖4是本發(fā)明方法的同步檢測簽名識別中沖突檢測條件的示意圖；圖5是本發(fā)明裝置的同步檢測裝置結構框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述本發(fā)明所述提高同步檢測精度的裝置由以下幾部分組成A.信號接收裝置(101)B.匹配濾波器(102)C.本地上行同步(SYNC_UL)碼生成裝置(103)D.簽名識別裝置(104)E.快速物理接入信道(FPACH)安排裝置(105)天線接收的無線信號經(jīng)過信號接收裝置(101)的放大、濾波、下變頻、模數(shù)變換等處理后轉換成數(shù)字基帶信號，其中采樣率在模數(shù)變換中進行選擇；本地上行同步(SYNC_UL)碼生成裝置(103)的功能是產(chǎn)生本小區(qū)所采用的NSYNC_UL個SYNC_UL碼；匹配濾波器(102)則用該NSYNC_UL個SYNC_UL碼分別與保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上的各天線數(shù)據(jù)進行移位相關，并得到各天線的相關功率序列；簽名識別裝置(104)首先將各天線的相關功率序列相加，得到總相關功率序列，然后對總相關功率序列分別進行峰值檢測和沖突檢測，從而確定是否存在有效的SYNC_UL簽名(用戶接入)；快速物理接入信道(FPACH)安排裝置(105)根據(jù)簽名的優(yōu)先級別按順序依次響應SYNC_UL簽名，即分配相應的FPACH信道。
本發(fā)明所述提高同步檢測精度的方法如下第一步，天線數(shù)據(jù)段獲取此步驟用來確定上行同步(SYNC_UL)所在的數(shù)據(jù)段，檢測窗口包括保護間隔(GP)和上行導頻時隙(UpPTS)，數(shù)據(jù)段包括Ldata個碼片，即包括保護間隔和上行導頻時隙的碼片數(shù)總和，長度為Ldata×SR個采樣點，SR為采樣率，即一個碼片的采樣點數(shù)?？紤]到同步CDMA通信系統(tǒng)的同步精度通常為1/8碼片，則SR可取1、2、4、8，SR＝1的情況即為現(xiàn)有的基于單倍采樣的同步檢測技術，SR＝2、4、8的情況則為本發(fā)明所提出的基于多倍采樣的同步檢測技術。SR值越大，則同步檢測精度越高，但計算復雜度和數(shù)據(jù)存儲量也越大，因此SR值的選取應該根據(jù)實際情況而定。
第二步，匹配濾波為了檢測在保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上是否有SYNC_UL接入，首先需要用當前小區(qū)的NSYNC_UL個SYNC_UL碼分別與保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上的天線接收數(shù)據(jù)進行移位相關，得到相關功率序列。
匹配濾波可以包括下列步驟1.對實數(shù)SYNC_UL碼進行復數(shù)化處理，即系統(tǒng)中所使用的復數(shù)SYNC_UL碼s‾=(s‾1,s‾2,...,s‾Lsync_ul)]]>可由實數(shù)SYNC_UL碼s=(s1,s2,...,sLsync_ul)]]>得到，即s‾i=ji·si---si∈{1,-1},i=1,2,...,Lsync_ul--(1)]]>式中LSYNC_UL表示SYNC_UL碼的長度。
2.計算SYNC_UL碼與天線數(shù)據(jù)的相關序列。各天線的相關序列表示為R(ka)=Σk,nrn(ka)·(s‾k+i)*---(2)]]>式中rn(ka)表示第ka個天線的接收數(shù)據(jù)，(·)*表示共軛運算，上標ka表示天線序號，ka＝0，1，…，ka-1，Ka為天線數(shù)。
3.計算各天線對應的相關功率序列，即RP(ka)=(Re[R(ka)])2+(Im[R(ka)])2--(3)]]>式中Re[·]表示取實部運算，Im[·]表示取虛部運算。
第三步，簽名識別(Signature Identification)本步驟又可以包括下列步驟
1.總相關功率序列計算各天線的相關功率序列相加，得到總相關功率序列，即RPower=Σka=0Ka-1RP(ka)---(4)]]>式中Ka為天線數(shù)，上標ka表示天線序號。
簽名識別就是對總相關功率序列進行檢測判決，在下面所述的檢測條件滿足的情況下，才判斷有SYNC_UL接入。
2.峰值檢測在總相關功率序列RPower中搜索到最大功率值(最大峰值)P_peak及其對應的峰值位置Po_peak。
定義一個信號峰值窗口(peak window)，該窗口將峰值位置包括在內(nèi)，窗長為□T。
在峰值窗口前定義一個超前窗口(pre-window)，窗長為W1。
在峰值窗口后定義一個滯后窗口(post-window)，窗長為W2。
峰值檢測的功能是用來檢測峰值窗口內(nèi)的最大功率值與超前、滯后窗口內(nèi)的平均功率之間的差異，如果最大功率值與超前、滯后窗口內(nèi)的平均功率之間的差異大于某一門限值，則峰值檢測條件成立。
3.沖突檢測當只有一個用戶接入時，峰值窗口內(nèi)的總相關功率很高，而峰值窗口外的總相關功率非常低。如果存在多個用戶接入時，那么在峰值窗口外也可能有較高的總相關功率。因此首先需要對SYNC_UL進行簽名識別，然后檢測峰值窗口外是否存在其它較高的總相關功率峰值，若其值低于給定的參數(shù)，則可認為未發(fā)生接入沖突(碰撞)，SYNC_UL簽名有效。沖突檢測窗口寬度從信號峰值窗口開始位置至總相關功率序列的結束位置。
考慮到上行接入時，兩個用戶終端UE使用了相同的SYNC_UL碼，這樣就會出現(xiàn)接入沖突。如果檢測到接入沖突，則基站Node B不發(fā)送響應快速物理接入信道(FPACH)。
第四步，快速物理接入信道(FPACH)安排在每子幀中，可能檢測到多個SYNC_UL簽名，而小區(qū)內(nèi)每子幀所配置的FPACH數(shù)可能少于檢測出的簽名數(shù)，因此需要根據(jù)簽名的級別進行優(yōu)先級處理。
所有的SYNC_UL簽名按順序保存在隊列中，每一個子幀都響應特定數(shù)量的簽名，未響應的簽名則繼續(xù)保存在隊列中，其“相對壽命”加1。每個簽名“相對壽命”的初始值均為0。簽名的響應規(guī)則如下①首先選擇“相對壽命”最大的可靠簽名；②若無可靠簽名，則選擇功率最大的正常簽名。
若存在多個簽名滿足上述規(guī)則，則任選一個簽名進行響應。響應后，該簽名即被從隊列中刪除。隊列中每個簽名的“相對壽命”不能超過某一特定門限值，否則將被刪除。
同步CDMA通信系統(tǒng)的無線幀包括若干子幀，在每一個子幀中除了多個常規(guī)時隙外，還包括3個特殊時隙，即下行導頻時隙(DwPTS)、保護間隔(GP)時隙和上行導頻時隙(UpPTS)，其中上行導頻時隙是為上行導頻和同步而設計的，由上行同步(SYNC_UL)碼和該時隙內(nèi)部的保護間隔組成。如圖1和圖2所示。
具體的，本發(fā)明所述提高同步檢測精度的方法步驟如下第一步，天線數(shù)據(jù)段獲取此步驟用來確定上行同步(SYNC_UL)所在的數(shù)據(jù)段，檢測窗口包括保護間隔(GP)和上行導頻時隙(UpPTS)，數(shù)據(jù)段包括Ldata個碼片(即包括保護間隔和上行導頻時隙的碼片數(shù)總和)，長度為Ldata×SR個采樣點，SR為采樣率，即一個碼片的采樣點數(shù)?？紤]到同步CDMA通信系統(tǒng)的同步精度通常為1/8碼片，則SR可取1、2、4、8。SR＝1的情況即為現(xiàn)有的基于單倍采樣的同步檢測技術。SR＝2、4、8的情況則為本發(fā)明所提出的基于多倍采樣的同步檢測技術。SR值越大，則同步檢測精度越高，但計算復雜度和數(shù)據(jù)存儲量也越大，因此SR值的選取應該根據(jù)實際情況而定。
獲取的數(shù)據(jù)段表示為Rx_datan(ka)，n＝0，1，…，Ldata×SR-1。Rx_datan(ka)的每一元素均為復數(shù)，上標ka表示天線序號，ka＝0，1，…，Ka-1，Ka為天線數(shù)。
第二步，匹配濾波為了檢測在保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上是否有SYNC_UL接入，首先需要用當前小區(qū)的NSYNC_UL個SYNC_UL碼分別與保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上的天線接收數(shù)據(jù)進行移位相關，得到相關功率序列。
匹配濾波的作用是計算基站(Node B)的SYNC_UL碼與天線數(shù)據(jù)Rx_datai(ka)，i＝0，1，…，Ldata×SR-1的相關性。
SYNC_UL碼的長度為LSYNC_UL個碼片，針對SR倍采樣情況，則必須將LSYNC_UL個碼片的實數(shù)SYNC_UL碼R_sync_codeli(sync)，i＝0，1，…，Lsync-1轉換成SR倍采樣對應的LSYNC_UL×SR點的實數(shù)SYNC_UL碼R_sync_codek(sync)，k＝0，1，…，Lsync_ul×SR-1，即 (5)其中上標sync表示SYNC_UL碼序號，sync＝0，1，…，Nsync_ul-1(每個小區(qū)包括NSYNC_UL個SYNC_UL碼)。
第sync個SYNC_UL碼與第ka個天線的數(shù)據(jù)的相關運算結果表示為Rx_cori(ka，sync)，i＝0，1，…，(Lsync_ul+Ldata)×SR-1，對應的相關功率序列表示為Rx_poweri(ka，sync)，i＝0，1，…，(Lsync_ul+Ldata)×SR-1，其中SR倍采樣情況的相關運算長度為(LSYNC_UL+Ldata)×SR。通常取Lsync_ul≤Ldata≤2·Lsync_ul。
匹配濾波可以包括下列具體步驟1.對實數(shù)SYNC_UL碼進行復數(shù)化處理，即Sync_codek(sync)=R_sync_codek(sync)×(j)m+1---(6)]]>式中 表示下取整運算，(j)m+1相當于上行同步碼的復數(shù)化處理。
2.計算SYNC_UL碼與天線數(shù)據(jù)的相關序列，即Rx_cori(ka,sync)=Σk,nRx_syncn(ka)·(Sync_codek+i(sync))*]]>i＝0，1，…，(Lsync_ul+Ldata)×SR-1 (8)k＝0，1，…，Lsync_ul×SR-1n＝0，1，…，Ldata×SR-13.計算各天線對應的相關功率序列，即Rx_powi(ka,sync)=(Re[Rx_cori(kc,sync)])2+(Im[Rx_cori(ka,sync)])2---(9)]]>式中Re[·]表示取實部運算，Im[·]表示取虛部運算。
在工程應用中，為了降低計算復雜度，相關運算可采用快速傅立葉變換/逆變換(FFT/IFFT)方法實現(xiàn)，其中FFT/IFFT均是復數(shù)的FFT/IFFT。如上所述，天線數(shù)據(jù)長度為Ldata×SR，因此FFT/IFFT的位數(shù)采用Ldata×SR。
為了計算Ldata×SR位FFT/IFFT的方便，可在SR倍采樣對應的LSYNC_UL×SR點復數(shù)SYNC_UL碼Sync_codek(sync)后面添加(Ldata-Lsync_ul)×SR位“0”，補齊至Ldata×SR位。通常取Lsync_ul≤Ldata≤2·Lsync_ul。
具體地，以Ldata＝2·Lsync_ul為例，采用FFT/IFFT方法實現(xiàn)相關運算的步驟如下
① ② ③ ④Rx_cor_befi(ka,sync)|i=0,1,···,Ldata×SR-1=IFFT[FFT[Rx_data_bef(ka)]]]>·FFT[Inv_sync_code(sync)]]---(13)]]>式中FFT[·]表示快速傅立葉變換，IFFT[·]表示快速傅立葉逆變換。
⑤Rx_cor_afti(ka,sync)|i=0,1,···,Ldata×SR-1=IFFT[FFT[Rx_data_aft(ka)]]]>·FFT[Inv_sync_code(sync)]]---(14)]]>⑥Rx_cori(ka,sync)=Rx_cor_bern(ka,sync)---(15)]]>i＝0，1，…，Lsync_ul×SR-1，n＝0，1，…，Lsync_ul×SR-1⑦Rx_cori(ka,sync)=Rx_cor_befn(ka,sync)+Rx_cor_aftn(ka,sync)--(16)]]>i＝(Ldata-Lsync_ul)×SR，…，Ldata×SR-1n＝(Ldata-Lsync_ul)×SR，…，Ldata×SR-1⑧Rx_cori(ka,sync)=Rx_cor_aftn(ka,sync)---(17)]]>i＝Ldata×SR，…，(Lsync_ul+Ldata)×SR-1n＝0，1，…，Lsync_ul×SR-1更佳地，一個小區(qū)所采用的NSYNC_UL個SYNC_UL碼是確定的，因此在利用FFT/IFFT方法進行相關運算時，可以預先將SYNC_UL碼的FFT結果計算出來，即預先計算出FFT[Inv_sync_code(sync)]，并存儲在存儲設備上，以備相關運算時直接調(diào)用，從而進一步降低計算復雜度。
第三步，簽名識別(Signature Identification)本步驟又可以包括下列步驟
1.總相關功率序列計算各天線的相關功率序列相加，得總相關功率序列，即Rx_poweri(sync)=Σka=0Ka-1Rx_powi(ka,sync),i=0,1,···,(Lsync_ul+Ldata)×SR-1--(18)]]>式中Ka為天線數(shù)，上標ka表示天線序號，上標sync表示SYNC_UL碼序號。
簽名識別就是對總相關功率序列進行檢測判決，在下面所述的檢測條件滿足的情況下，才判斷有SYNC_UL接入。
2.峰值檢測如附圖3所示。
峰值檢測條件P_peak-max[P_aver_befo，P_aver_afte]＞Pd(dB)其中Pd為峰值檢測門限。
在總相關功率序列Rx_power(sync)中搜索到最大功率值(最大峰值)P_peak及其對應的峰值位置Po_peak。
Po_peak-[□T/3]至Po_peak+[2×□T/3]為信號峰值窗口(peakwindow)；Po_peak-[□T/3]-W1+1至Po_peak-[□T/3]為超前窗口(pre-window)，對應的平均功率為P_aver_befo，W1為超前窗長；Po_peak+[2×□T/3]至Po_peak+[2×□T/3]+W2-1為滯后窗口(post-window)，對應的平均功率為P_aver_afte，W2為滯后窗長。
該檢測條件的功能是用來檢測峰值窗口內(nèi)的最大功率值與超前、滯后窗口內(nèi)的平均功率之間的差異，如果P_peak-P_aver_befo＞Pd且P_peak-P_aver_afte＞Pd，則峰值檢測條件成立。
□T的取值應為3的整數(shù)倍。
3.沖突檢測如附圖4所示。
沖突檢測條件P_peak-Pside≥Pc(dB)其中Pc為沖突檢測門限。
當只有一個用戶接入時，峰值窗口內(nèi)的總相關功率很高，而峰值窗口外的總相關功率非常低。如果存在多個用戶接入時，那么在峰值窗口外也可能有較高的總相關功率。因此首先需要對SYNC_UL進行簽名識別，然后檢測峰值窗口外是否存在其它較高的總相關功率峰值，若其值低于給定的門限值，則可認為未發(fā)生接入沖突(碰撞)，SYNC_UL簽名有效。沖突檢測窗口寬度從信號峰值窗口開始位置至總相關功率序列的結束位置。
考慮到上行接入時，兩個用戶終端UE使用了相同的SYNC_UL碼，這樣就會出現(xiàn)接入沖突。如果檢測到接入沖突，則基站Node B不發(fā)送響應快速物理接入信道(FPACH)。如果P_peak-Pside＜Pc(dB)，則判斷出現(xiàn)接入沖突。
第四步，快速物理接入信道(FPACH)安排在每個子幀中，可能檢測到多個SYNC_UL簽名，而小區(qū)內(nèi)每子幀所配置的FPACH數(shù)可能少于檢測出的簽名數(shù)，因此需要根據(jù)簽名的級別進行優(yōu)先級處理。
所有的SYNC_UL簽名按順序保存在隊列中，每一個子幀都響應特定數(shù)量的簽名，未響應的簽名則繼續(xù)保存在隊列中，其相對壽命加1。每個簽名相對壽命的初始值均為0。簽名的響應規(guī)則如下①首先選擇“相對壽命”最大的可靠簽名；②若無可靠簽名，則選擇功率最大的正常簽名。
若存在多個簽名滿足上述規(guī)則，則任選一個簽名進行響應，響應后，該簽名即被從隊列中刪除。隊列中每個簽名的相對壽命不能超過某一特定門限值，否則將被刪除。
本發(fā)明所述提高同步檢測精度的裝置由以下幾部分組成，如圖5所示A.信號接收裝置(101)天線接收的無線信號經(jīng)過信號接收裝置的放大、濾波、下變頻、模數(shù)變換等處理后轉換成數(shù)字基帶信號，其中采樣率在模數(shù)變換中進行選擇。
B.匹配濾波器(102)匹配濾波器利用本小區(qū)所采用的NSYNC_UL個上行同步(SYNC_UL)碼分別與保護間隔(GP)和上行導頻時隙(UpPTS)時隙區(qū)間上的各天線數(shù)據(jù)進行移位相關，并得到各天線的相關功率序列。
C.本地上行同步(SYNC_UL)碼生成裝置(103)本地上行同步(SYNC_UL)碼生成裝置的功能是產(chǎn)生本小區(qū)所采用的NSYNC_UL個SYNC_UL碼。
D.簽名識別裝置(104)簽名識別裝置首先將各天線的相關功率序列相加，得到總相關功率序列，然后對總相關功率序列分別進行峰值檢測和沖突檢測，從而確定是否存在有效的上行同步(SYNC_UL)簽名(用戶接入)。
E.快速物理接入信道(FPACH)安排裝置(105)快速物理接入信道(FPACH)安排裝置根據(jù)簽名的優(yōu)先級別按順序依次響應上行同步(SYNC_UL)簽名，即分配相應的FPACH。
采用本發(fā)明所述方法和裝置，克服了無線通信系統(tǒng)隨機接入過程中單倍采樣的缺點，解決現(xiàn)有技術中存在的同步檢測精度問題，給出了一種基于多倍采樣的提高同步檢測精度的方法與裝置，從而提高了同步檢測的性能。采樣率的選取應該根據(jù)實際情況而定，即需要綜合考慮同步檢測精度、計算復雜度以及數(shù)據(jù)存儲量等諸多因素。
本發(fā)明適用于同步CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)，尤其適用于第三代移動通信系統(tǒng)中的TD-SCDMA系統(tǒng)(1.28Mcps TDD)和3.84McpsTDD系統(tǒng)，但是也同樣適用于采用同步CDMA的頻分多址和時分多址的系統(tǒng)，任何具有信號處理、通信等知識背景的工程師，都可以根據(jù)本發(fā)明設計相應的同步檢測的方法與裝置，其均應包含在本發(fā)明的思想和范圍中。
權利要求
1.一種提高同步檢測精度的方法，用于碼分多址通信系統(tǒng)中基于上行導頻時隙的同步檢測，其包括以下步驟a)天線數(shù)據(jù)段獲取，用以確定上行同步碼所在的數(shù)據(jù)段；b)匹配濾波用當前小區(qū)的NSYNC_UL個上行同步碼分別與保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上的天線接收數(shù)據(jù)進行移位相關，得到相關功率序列；c)簽名識別，用以對總相關功率序列進行檢測判決，在滿足預定檢測條件的情況下，才判斷有上行同步接入；d)快速物理接入信道安排，在每子幀中，根據(jù)多個上行同步簽名的級別進行優(yōu)先級處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a)還包括檢測窗口包括保護間隔和上行導頻時隙，所述數(shù)據(jù)段包括Ldata個碼片，其中包括了保護間隔和上行導頻時隙的碼片數(shù)總和，長度為Ldata×SR個采樣點，SR為采樣率，即一個碼片的采樣點數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述采樣率SR取值為2、4、8。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b)還包括下列步驟b1)對實數(shù)上行同步碼進行復數(shù)化處理，即系統(tǒng)中所使用的復數(shù)上行同步碼s‾=(s‾1,s‾2,...,s‾Lsync_ul)]]>可由實數(shù)上行同步碼s=(s1,s2,...,sLxync_ul)]]>得到，即s‾i=ji·si---si∈{1,-1},i=1,2,...,Lsync_ul---(1)]]>式中LSYNC_UL表示上行同步碼的長度；b2)計算上行同步碼與天線數(shù)據(jù)的相關序列，各天線的相關序列表示為R(ka)=Σk,nrn(ka)·(s‾k+i)*---(2)]]>式中rn(ka)表示第ka個天線的接收數(shù)據(jù)，(·)*表示共軛運算，上標ka表示天線序號，ka＝0，1，…，Ka-1，Ka為天線數(shù)；b3)計算各天線對應的相關功率序列，即RP(ka)=(Re[R(ka)])2+(Im[R(ka)])2---(3)]]>式中Re[·]表示取實部運算，Im[·]表示取虛部運算。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟c)包括下列步驟c1)總相關功率序列計算，各天線的相關功率序列相加，得到總相關功率序列，即RPower=Σka=0Ka-1RP(ka)---(4)]]>式中Ka為天線數(shù)，上標ka表示天線序號。c2)峰值檢測，在總相關功率序列RPower中搜索到最大功率值P_peak及其對應的峰值位置Po_peak，定義一個信號峰值窗口，該窗口將峰值位置包括在內(nèi)，窗長為□T；在峰值窗口前定義一個超前窗口，窗長為W1；在峰值窗口后定義一個滯后窗口，窗長為W2；峰值檢測的功能是用來檢測峰值窗口內(nèi)的最大功率值與超前、滯后窗口內(nèi)的平均功率之間的差異，如果最大功率值與超前、滯后窗口內(nèi)的平均功率之間的差異大于某一門限值，則峰值檢測條件成立；c3)沖突檢測，首先對上行同步進行簽名識別，然后檢測峰值窗口外是否存在其它較高的總相關功率峰值，若其值低于給定的參數(shù)，則可認為未發(fā)生接入沖突，上行同步簽名有效；沖突檢測窗口寬度從信號峰值窗口開始位置至總相關功率序列的結束位置；如果檢測到接入沖突，則基站不發(fā)送響應快速物理接入信道。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟d)還包括所有的上行同步簽名按順序保存在隊列中，每一個子幀都響應特定數(shù)量的簽名，未響應的簽名則繼續(xù)保存在隊列中，其相對壽命加1；每個簽名相對壽命的初始值均為0，簽名的響應規(guī)則如下d1)首先選擇相對壽命最大的可靠簽名；d2)若無可靠簽名，則選擇功率最大的正常簽名；若存在多個簽名滿足上述規(guī)則，則任選一個簽名進行響應，響應后，該簽名即被從隊列中刪除，隊列中每個簽名的相對壽命不能超過某一特定門限值，否則將被刪除。
7.一種提高同步檢測精度的裝置，其包括以下幾部分一信號接收裝置(101)，連接有天線，該天線接收的無線信號經(jīng)過該信號接收裝置(101)的放大、濾波、下變頻、模數(shù)變換等處理后轉換成數(shù)字基帶信號，其中采樣率在模數(shù)變換中進行選擇；一匹配濾波器(102)，及本地上行同步碼生成裝置(103)，該本地上行同步碼生成裝置(103)產(chǎn)生本小區(qū)所采用的NSYNC_UL個上行同步碼；所述匹配濾波器(102)則用該NSYNC_UL個上行同步碼分別與保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上的各天線數(shù)據(jù)進行移位相關，并得到各天線的相關功率序列；一簽名識別裝置(104)，該簽名識別裝置(104)首先將各天線的相關功率序列相加，得到總相關功率序列，然后對總相關功率序列分別進行峰值檢測和沖突檢測，從而確定是否存在有效的上行同步簽名，即用戶接入；一快速物理接入信道安排裝置(105)，該快速物理接入信道安排裝置(105)根據(jù)簽名的優(yōu)先級別按順序依次響應上行同步簽名，即分配相應的快速物理接入信道。
全文摘要
一種提高同步檢測精度的方法和裝置，用于碼分多址通信系統(tǒng)中基于上行導頻時隙的同步檢測，其方法包括以下步驟天線數(shù)據(jù)段獲取，用以確定上行同步碼所在的數(shù)據(jù)段；匹配濾波為了檢測在保護間隔和上行導頻時隙區(qū)間上是否有上行同步接入，首先需要用當前小區(qū)的N
文檔編號H04J13/00GK1595835SQ20041002788
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月29日 優(yōu)先權日2004年6月29日
發(fā)明者秦洪峰, 曾召華 申請人:中興通訊股份有限公司