專利名稱:時(shí)分-同步碼分多址系統(tǒng)的全頻段頻點(diǎn)掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)全頻段頻點(diǎn)的掃描方法,特別涉及一種時(shí)分-同步碼分多址無線通信系統(tǒng)(簡稱為TD-SCDMA系統(tǒng))中實(shí)現(xiàn)全頻段頻點(diǎn)的掃描方法。采用本發(fā)明的全頻段掃描方法,能夠在低信噪比、強(qiáng)干擾環(huán)境中,快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA系統(tǒng)中終端搜索服務(wù)基站工作頻點(diǎn)的目的。
背景技術(shù):
移動(dòng)通信系統(tǒng)終端(簡稱為UE)的頻點(diǎn)掃描是指UE在開機(jī)后或丟失網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí),UE在沒有服務(wù)基站小區(qū)先驗(yàn)信息或搜索預(yù)存小區(qū)失敗的情況下,嘗試在其接收頻段范圍內(nèi)搜索有效服務(wù)小區(qū)基站工作頻點(diǎn)的過程。
根據(jù)第三代合作項(xiàng)目(簡稱為3GPP)規(guī)劃的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜建議,我國將1880~1920MHz、2010~2025MHz和2300~2400MHz三段不對稱頻譜資源分配給了“時(shí)分雙工(簡稱為TDD)”模式。
TD-SCDMA系統(tǒng)是3GPP第三移動(dòng)通信系統(tǒng)中TDD模式的低碼片速率系統(tǒng),同時(shí)也是TDD模式中最具應(yīng)用前景的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的碼片速率為1.28Mcps,每個(gè)無線子幀長度為5ms,即6400碼片(簡稱為chip),其中,每個(gè)子幀又可分為7個(gè)常規(guī)時(shí)隙TS0~TS6,以及下行導(dǎo)頻時(shí)隙(簡稱為DwPTS)、上行導(dǎo)頻時(shí)隙(簡稱為UpPTS)和個(gè)主保護(hù)間隔(保護(hù)間隔簡稱為GP)。該系統(tǒng)的TS0時(shí)隙總是分配給下行鏈路,用于承載系統(tǒng)廣播信道及其它可能的下行信道;而TS1~TS6時(shí)隙則用于承載上、下行業(yè)務(wù)信道。UpPTS和DwPTS分別用來建立初始的上、下行同步。DwPTS的突發(fā)結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)64chip的下行同步碼(簡稱為SYNC_DL),它的作用是小區(qū)標(biāo)識和初始同步建立。時(shí)隙TS0~TS6的長度為864chip,其中包含兩段長為352chip的數(shù)據(jù)符號,以及中間的一段長為144chip的midamble訓(xùn)練序列。該訓(xùn)練序列在TD-SCDMA系統(tǒng)中具有重要意義,作用包括小區(qū)標(biāo)識、信道估計(jì)和同步(包括頻率同步)等。
標(biāo)準(zhǔn)3GPP TR 25.945中明確規(guī)定TD-SCDMA系統(tǒng)的信道間隔1.6MHz,但在特殊情況下可以調(diào)整,以獲得最優(yōu)性能。信道調(diào)整的步長為200kHz,這意味著載波頻率必須為200kHz的整數(shù)倍。
現(xiàn)有技術(shù)全頻段頻點(diǎn)的掃描方法是逐一對服務(wù)小區(qū)工作頻段范圍內(nèi)可能的頻點(diǎn)進(jìn)行接收功率的測量,根據(jù)功率測量值對全頻段頻點(diǎn)進(jìn)行降序排列,然后,按順序在各頻點(diǎn)進(jìn)行小區(qū)初始搜索(簡稱為ICS)過程。顯然,該方法需要逐一對所有可能的頻點(diǎn)進(jìn)行測量和計(jì)算,工作量大,搜索時(shí)間長,頻點(diǎn)掃描效率低且功耗大,極易給用戶留下惡劣的使用印象。
為克服上述不足,又出現(xiàn)了“兩步掃描”的掃描方法,該方法先以2n*200kHz(n通常取值1~3間的整數(shù))為掃描間隔對所有候選頻點(diǎn)進(jìn)行功率測量,即所謂“粗掃”;然后,在粗掃結(jié)果中篩選出預(yù)定個(gè)數(shù)的功率測量值較大的頻點(diǎn),對篩選出的頻點(diǎn)及分別與其距離最近的2n個(gè)頻點(diǎn)再次進(jìn)行功率測量,即所謂“細(xì)掃”;最后,將細(xì)掃的功率測量值進(jìn)行降序排列,再按順序在各頻點(diǎn)進(jìn)行ICS過程。
顯然,不論采用何種方法,在全頻段頻點(diǎn)掃描過程中下述幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)有著重要的作用 1、頻點(diǎn)有用信號功率的準(zhǔn)確測量; 2、各頻點(diǎn)接收信號的自動(dòng)增益控制(簡稱為AGC)調(diào)整; 3、候選頻點(diǎn)的排序。
然而,現(xiàn)有技術(shù)全頻段頻點(diǎn)掃描方法在以上關(guān)鍵技術(shù)上普遍存在以下問題 1、頻點(diǎn)功率測量值不準(zhǔn)確 現(xiàn)有技術(shù)中通常使用以下三種方式計(jì)算頻點(diǎn)的功率測量值①將一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)接收的數(shù)據(jù)中碼片功率極大值作為功率測量值;②對接收的單幀數(shù)據(jù)分塊并計(jì)算各塊的功率測量值,將多幀數(shù)據(jù)中塊最大功率的平均值作為功率測量值;③將接收的一幀數(shù)據(jù)內(nèi)的信號平均功率作為功率測量值。實(shí)際上,不論使用以上何種方式,均不能有效地反映出頻點(diǎn)上有用信號(系統(tǒng)內(nèi)信號)的強(qiáng)度,在信道環(huán)境較惡劣時(shí),由于強(qiáng)噪聲和強(qiáng)干擾的影響,往往導(dǎo)致正確頻點(diǎn)處的功率測量值較低,不能在測量結(jié)果中排在靠前的位置,顯著延長了UE登錄服務(wù)小區(qū)的時(shí)間。
2、AGC的調(diào)整方式不合理 現(xiàn)有技術(shù)中的AGC的調(diào)整普遍采用各頻點(diǎn)獨(dú)立調(diào)整的方式,這種方式在每個(gè)頻點(diǎn)處為獲得合理的AGC增益值需要大量的處理時(shí)間,且由于各頻點(diǎn)使用不同AGC值,頻點(diǎn)排序時(shí)引入了測量誤差。因此,又出現(xiàn)了各頻點(diǎn)采用統(tǒng)一的AGC值的方法,通過統(tǒng)一的AGC增益值始終保證各頻點(diǎn)處接收機(jī)放大器工作于線性工作區(qū)。該方法的不足在于仍采用是前述方式獲得的功率測量值作為參考指標(biāo)指導(dǎo)AGC的調(diào)整和頻點(diǎn)排序。事實(shí)上,為防止接收機(jī)飽和,指導(dǎo)AGC調(diào)整的參考指標(biāo)應(yīng)當(dāng)是接收信號強(qiáng)度指示(簡稱為RSSI);而指導(dǎo)頻點(diǎn)排序的參考指標(biāo)應(yīng)當(dāng)是準(zhǔn)確的有用信號功率測量值。
3、候選頻點(diǎn)排序不合理 由于存在功率測量值及AGC調(diào)整的不準(zhǔn)確,僅對功率測量值結(jié)果進(jìn)行簡單的降序排列獲得的候選頻點(diǎn)列表顯然是不合理的。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提出一種在低信噪比、強(qiáng)干擾環(huán)境條件下,快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端全頻段頻點(diǎn)的掃描方法。本發(fā)明采用低通濾波的方式消除噪聲與信道衰落對各頻點(diǎn)接收信號功率值的干擾,使用不同的參考指標(biāo)分別指導(dǎo)頻點(diǎn)AGC的調(diào)整和頻點(diǎn)功率測量,并對全頻段測量值數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合及平滑處理,最后,采用功率區(qū)域峰值選擇的方式生成候選頻點(diǎn)列表。本發(fā)明能夠在信道環(huán)境極其惡劣時(shí),實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)服務(wù)基站工作頻點(diǎn)搜索的目的。
本發(fā)明方法按照預(yù)定的頻率間隔和測量幀數(shù)對所使用的頻段進(jìn)行功率測量,獲得頻點(diǎn)功率測量數(shù)組,并根據(jù)預(yù)定頻率間隔的取值確定是否對頻點(diǎn)功率測量數(shù)組進(jìn)行插值處理,利用測量得到的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù)擬合未進(jìn)行測量的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù),獲得全頻段功率分布曲線,對全頻段功率分布曲線進(jìn)行平滑處理,以功率區(qū)域峰值頻點(diǎn)選擇的方式生成候選頻點(diǎn)列表并按功率測量值大小降序排列,最后,根據(jù)候選頻點(diǎn)列表的排列順序,依次進(jìn)入ICS處理過程。
本發(fā)明方法按照預(yù)定的頻率間隔和測量幀數(shù)對所使用的頻段進(jìn)行功率測量,獲得頻點(diǎn)功率測量數(shù)組的步驟包括 A1、初始化AGC增益為使接收機(jī)在各個(gè)頻點(diǎn)均不飽和的任意值; A2、初始化數(shù)據(jù)塊RSSI測量數(shù)組RSSI、塊功率測量數(shù)組power、頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq為全0數(shù)組;最大頻點(diǎn)RSSI值RSSI_max=0; A3、按照預(yù)定的頻率間隔順序選擇所使用的頻段內(nèi)的功率測量頻點(diǎn),其中,預(yù)定頻率間隔為2n*200kHz,n為取值范圍0~2的整數(shù),頻點(diǎn)測量起點(diǎn)為全頻段頻點(diǎn)中的第2n個(gè); A4、順序在候選功率測量頻點(diǎn)內(nèi)接收一幀數(shù)據(jù),將其等分為N塊,單塊數(shù)據(jù)長度L,其中,N、L為預(yù)定數(shù),L取值范圍為160~432中能整除6400的整數(shù),N=6400/L; A5、分別計(jì)算每塊數(shù)據(jù)的平均碼片功率,并將其對位疊加于塊RSSI測量數(shù)組RSSI(初始為長N的全0數(shù)組)中; A6、分別計(jì)算各塊數(shù)據(jù)的各碼片功率并對長L的塊碼片功率數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波,再計(jì)算濾波后各塊數(shù)據(jù)的平均碼片功率,并將其疊加于塊功率測量數(shù)組power(初始為長N的全0數(shù)組),其中,低通濾波器通帶截止角頻率范圍為0.05~0.2π; A7、重復(fù)步驟A4~A6直到完成預(yù)定fn-1幀,其中,fn為2~5的整數(shù); A8、塊RSSI測量數(shù)組RSSI各項(xiàng)除以fn,搜索其中的最大值,比較其與RSSI_max的大小,并將較大者賦給RSSI_max;塊功率測量數(shù)組power各項(xiàng)除以fn,搜索其中的最大值,將其順序賦值于頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq中,其中,頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq的長為所使用的頻段內(nèi)有效頻點(diǎn)總數(shù)的2-n; A9、初始化塊RSSI測量數(shù)組RSSI、塊功率測量數(shù)組power為全0數(shù)組; A10、順序進(jìn)入下一頻點(diǎn),重復(fù)步驟A4~A9,直至完成步驟A3選擇的所有頻點(diǎn); A11、采用各頻點(diǎn)預(yù)定幀的分塊RSSI測量平均值的最大值RSSI_max作為AGC調(diào)整的參考指標(biāo),實(shí)施統(tǒng)一AGC值的AGC調(diào)整,重復(fù)步驟A2~A10直至AGC調(diào)整滿足完成條件。
本發(fā)明方法使用各頻點(diǎn)預(yù)定幀的分塊碼片功率值經(jīng)低通濾波后的分塊碼片功率平均值的最大值作為各頻點(diǎn)功率測量值。
本發(fā)明方法使用的低通濾波器通帶截止角頻率范圍為0.05~0.2π。
本發(fā)明方法采用各頻點(diǎn)預(yù)定幀的分塊RSSI測量平均值的最大值RSSI_max作為AGC調(diào)整的參考指標(biāo),實(shí)施統(tǒng)一AGC值的AGC調(diào)整。
本發(fā)明方法若預(yù)定頻率間隔表達(dá)式2n*200kHz中的n取值為0,則不對頻點(diǎn)功率測量數(shù)組進(jìn)行插值處理,否則,可采用線性插值、最近點(diǎn)插值或三次樣條插值等多項(xiàng)式插值方法,也可采用基于FFT的內(nèi)插方法對頻點(diǎn)功率測量數(shù)組進(jìn)行插值處理。
本發(fā)明方法利用測量得到的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù)擬合未進(jìn)行測量的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù)擬合,獲得全頻段功率分布曲線。
本發(fā)明方法對全頻段功率分布曲線進(jìn)行平滑處理的過程包括 C1、根據(jù)全頻段頻點(diǎn)數(shù)Num,生成長LH的頻域帶限數(shù)組H,LH為不小于Num的最小2的冪級數(shù); 帶限數(shù)組H=[A B A],其中,A為長LA的全1數(shù)組,B為長LB的全0數(shù)組,LH、LA、LB間的關(guān)系如下
式中,符號
表示對實(shí)數(shù)向上取整,k為帶限因子,取值范圍3~6LB=LH-2LA; C2、對power_f進(jìn)行LH點(diǎn)FFT變換,獲得其頻譜F_powe_f C3、對頻譜F_power_f進(jìn)行平滑處理得到powe_f_smooth,本步驟進(jìn)一步包括 C3-1、設(shè)F_temp=Re(ifft(F_power_f.*H)) 式中,Re()表示取實(shí)部,ifft()表示反快速傅立葉變換,.*表示矢量點(diǎn)乘; C3-2、截取f_temp的前Num點(diǎn),獲得平滑后的全頻段功率分布曲線power_f_smooth。
本發(fā)明方法以功率區(qū)域峰值頻點(diǎn)選擇的方式降序排列候選頻點(diǎn)列表的過程包括 D1、在powe_f_smooth中搜索功率區(qū)域峰值,形成區(qū)域峰值頻點(diǎn)數(shù)組area_peak,搜索方式如下 判斷power_f_smoothi-1<=power_f_smoothi&&power_f_smoothi>=power_f_smoothi+1?i=2,3,......,Num-1 并將滿足上式條件所對應(yīng)的i值存入apea_peak; D2、搜索area_peak中對應(yīng)功率較大的N1個(gè)頻點(diǎn),分別將該N1頻點(diǎn)及距離其最近的N2個(gè)頻點(diǎn)共N1*(N2+1)個(gè)頻點(diǎn)及其對應(yīng)功率添加至候選頻點(diǎn)列表,其中,N1、N2為預(yù)定值,N1的取值范圍2~5,N2的取值范圍2、4、6,若候選頻點(diǎn)列表中存在重復(fù)頻點(diǎn),則合并重復(fù)頻點(diǎn),精簡列表; D3、將候選頻點(diǎn)列表內(nèi)各頻點(diǎn)按功率降序排列。
圖1我國關(guān)于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜規(guī)劃示意圖; 圖2TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3DwPTS的突發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖; 圖4常規(guī)時(shí)隙的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖5本發(fā)明方法進(jìn)行全頻段頻點(diǎn)掃描的處理流程圖; 圖6本發(fā)明方法實(shí)施例采用32階低通濾波器的脈沖響應(yīng)與幅頻響應(yīng)的曲線圖,圖6(a)為低通濾波器的脈沖響應(yīng)曲線圖;圖6(b)為低通濾波器的幅頻響應(yīng)曲線圖; 圖7本發(fā)明方法實(shí)施例中正確頻點(diǎn)單幀接收數(shù)據(jù)功率低通濾波前后各chip的功率對比示意圖,其中,上圖是單幀數(shù)據(jù)分塊濾波前的功率,下圖是濾波后的功率; 圖8本發(fā)明方法實(shí)施例中間隔掃描獲得的頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq的曲線圖; 圖9本發(fā)明方法實(shí)施例中數(shù)據(jù)擬合后獲得的全頻段功率分布曲線power_f示意圖; 圖10本發(fā)明方法實(shí)施例中平滑處理后的全頻段功率分布曲線power_f_smooth示意圖。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是我國關(guān)于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜規(guī)劃示意圖。由圖可知,TDD對應(yīng)的為1880~1920MHz、2010~2025MHz和2300~2400MHz等三段不對稱頻譜。
圖2是TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知,TD-SCDMA系統(tǒng)的碼片速率為1.28Mcps,每個(gè)無線子幀長度為5ms,即6400碼片(簡稱為chip),其中,每個(gè)子幀又可分為7個(gè)常規(guī)時(shí)隙TS0~TS6,以及下行導(dǎo)頻時(shí)隙(簡稱為DwPTS)、上行導(dǎo)頻時(shí)隙(簡稱為UpPTS)和個(gè)主保護(hù)間隔(保護(hù)間隔簡稱為GP)。該系統(tǒng)的TS0時(shí)隙總是分配給下行鏈路,用于承載系統(tǒng)廣播信道及其它可能的下行信道;而TS1~TS6時(shí)隙則用于承載上、下行業(yè)務(wù)信道。UpPTS和DwPTS分別用來建立初始的上、下行同步。
圖3是DwPTS的突發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知,DwPTS的突發(fā)結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)64chip的下行同步碼(簡稱為SYNC_DL),它的作用是小區(qū)標(biāo)識和初始同步建立。
圖4是常規(guī)時(shí)隙的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知,常規(guī)時(shí)隙TS0~TS6的長度為864chip,其中包含兩段長為352chip的數(shù)據(jù)符號,以及中間的一段長為144chip的midamble訓(xùn)練序列。該訓(xùn)練序列在TD-SCDMA系統(tǒng)中具有重要意義,作用包括小區(qū)標(biāo)識、信道估計(jì)和同步(包括頻率同步)等。
圖5是本發(fā)明方法進(jìn)行全頻段頻點(diǎn)掃描的處理流程圖。由圖可知,本發(fā)明方法進(jìn)行全頻段頻點(diǎn)掃描的處理流程包括以下步驟 A、按照預(yù)定的頻率間隔和測量幀數(shù)對所使用的頻段進(jìn)行功率測量,獲得頻點(diǎn)功率測量數(shù)組,并根據(jù)預(yù)定頻率間隔的取值確定是否對頻點(diǎn)功率測量數(shù)組進(jìn)行插值處理; B、利用測量得到的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù)利用插值方式擬合未進(jìn)行測量的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù),獲得全頻段功率分布曲線; C、對全頻段功率分布曲線進(jìn)行平滑處理; D、以功率區(qū)域峰值頻點(diǎn)選擇的方式降序排列候選頻點(diǎn)列表; E、根據(jù)候選頻點(diǎn)列表的排列順序,依次進(jìn)入ICS處理過程。
具體實(shí)施例 本實(shí)施例中,UE與所在小區(qū)基站間頻率偏差為6kHz,信道環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)3GPPTS 25.102規(guī)定的Case3信道,信噪比-2dB。所在服務(wù)小區(qū)基站工作頻點(diǎn)為2012.2MHz,本基站一子幀信號中除TS0時(shí)隙與DwPTS外,其余時(shí)隙均無信息。另有兩臨近基站干擾信號,工作頻點(diǎn)分別為2018.6MHz與2022.4MHz,且該兩基站信號在UE所在方向進(jìn)行了波束賦形,對UE而言,干擾小區(qū)進(jìn)行賦形的業(yè)務(wù)時(shí)隙功率顯著強(qiáng)于UE所在小區(qū)基站的廣播信道功率。
本實(shí)施例的具體步驟包括 A、按照預(yù)定的頻率間隔和測量幀數(shù)對所使用的頻段進(jìn)行功率測量,獲得頻點(diǎn)功率測量數(shù)組,本步驟進(jìn)一步包括 A1、初始化AGC增益為使其在各個(gè)頻點(diǎn)接收機(jī)均不飽和的任意值; A2、初始化數(shù)據(jù)塊RSSI測量數(shù)組RSSI、塊功率測量數(shù)組power、頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq為全0數(shù)組;最大頻點(diǎn)RSSI值RSSI_max=0; A3、在本實(shí)施例所使用的頻段為2010~2025MHz,按照預(yù)定的頻率間隔2n*200kHz(本實(shí)施例中n=1)順序選擇所使用的頻段內(nèi)的功率測量頻點(diǎn),頻點(diǎn)起點(diǎn)為全頻段有效頻點(diǎn)中的第2n個(gè)(即2010.2MHz); A4、順序在候選功率測量頻點(diǎn)內(nèi)接收一幀數(shù)據(jù),將其等分為N塊(本實(shí)施例中N=25),單塊數(shù)據(jù)長度L(本實(shí)施例中L=256); A5、分別計(jì)算每塊數(shù)據(jù)的平均碼片功率,并將其對位疊加于塊RSSI測量數(shù)組RSSI(初始為長N的全0數(shù)組)中; A6、分別計(jì)算各塊數(shù)據(jù)的各碼片功率并對長L的塊碼片功率數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波,再計(jì)算濾波后各塊數(shù)據(jù)的平均碼片功率,并將其疊加于塊功率測量數(shù)組power(初始為長N的全0數(shù)組),其中,本實(shí)施例中使用的低通濾波器為32階低通濾波器,其通帶截止角頻率范圍為0.05~0.2π; 圖6是本發(fā)明方法實(shí)施例采用32階低通濾波器的脈沖響應(yīng)與幅頻響應(yīng)的曲線圖。其中,圖6(a)為低通濾波器的脈沖響應(yīng)曲線圖,圖中橫坐標(biāo)表示脈沖響應(yīng)各點(diǎn),縱坐標(biāo)表示各點(diǎn)對應(yīng)的脈沖響應(yīng);圖6(b)為低通濾波器的幅頻響應(yīng)曲線圖,圖中橫坐標(biāo)表示歸一化角頻率,縱坐標(biāo)表示各歸一化角頻率對應(yīng)頻率響應(yīng)。由于有用信號功率的理想波形為方波,方波的頻譜位于低頻段。對接收的分塊數(shù)據(jù)功率進(jìn)行低通濾波,能夠有效濾出高頻部分的干擾,恢復(fù)理想方波。
圖7為本發(fā)明方法實(shí)施例中正確頻點(diǎn)單幀接收數(shù)據(jù)功率低通濾波前后各chip的功率對比示意圖,其中,上圖是單幀數(shù)據(jù)分塊濾波前的功率,下圖是濾波后的功率。圖中橫坐標(biāo)對應(yīng)單幀數(shù)據(jù)chip,縱坐標(biāo)對應(yīng)各chip的功率。由圖可知,明顯的,濾波后有用信號的TS0時(shí)隙和DwPTS部分功率對應(yīng)的方波信號得到了恢復(fù),噪聲干擾受到了有效抑制。
A7、重復(fù)步驟A4~A6直到完成預(yù)定fn-1(本實(shí)施例中fn=2)幀; A8、塊RSSI測量數(shù)組RSSI各項(xiàng)除以fn(本實(shí)施例中fn=2),搜索其中的最大值,比較其與RSSI_max的大小,并將較大者賦給RSSI_max;塊功率測量數(shù)組power各項(xiàng)除以fn(本實(shí)施例中fn=2),搜索其中的最大值,將其順序賦值于頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq中,其中,頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq的長為所使用的頻段內(nèi)有效頻點(diǎn)數(shù)的2-n;本發(fā)明方法實(shí)施例中即為所使用的頻段內(nèi)有效頻點(diǎn)數(shù)的一半,在2010~2025MHz頻段內(nèi)有效頻點(diǎn)數(shù)為76,則p_freq長為38,對應(yīng)待測量的38個(gè)頻點(diǎn)2010.2、2010.6、...、2025MHz; A9、初始化塊RSSI測量數(shù)組RSSI、塊功率測量數(shù)組power為全0數(shù)組; A10、順序進(jìn)入下一頻點(diǎn),重復(fù)步驟A4~A9,直至完成步驟A3選擇的所有頻點(diǎn); A11、采用各頻點(diǎn)預(yù)定幀的分塊RSSI測量平均值的最大值RSSI_max作為AGC調(diào)整的參考指標(biāo),實(shí)施統(tǒng)一AGC值的AGC調(diào)整,重復(fù)步驟A2~A10直至AGC調(diào)整滿足完成條件。
圖8是間隔掃描獲得的頻點(diǎn)功率測量值數(shù)組p_freq的曲線圖,圖中,橫坐標(biāo)對應(yīng)p_freq各點(diǎn),即功率測量頻點(diǎn),縱坐標(biāo)對應(yīng)p_freq各頻點(diǎn)功率測量值。
B、利用測量得到的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù)擬合未進(jìn)行測量的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù),獲得全頻段功率分布曲線 本實(shí)施例中,采用一維線性插值的插值方式對頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq進(jìn)行插值處理,處理方式如下
利用測量得到的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù)擬合未進(jìn)行測量的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù),獲得全頻段功率分布曲線power_f。
由于全頻段功率分布曲線相鄰頻點(diǎn)的功率是相互關(guān)聯(lián)的,因此使用數(shù)據(jù)擬合的方式逼近未測量頻點(diǎn)的功率是合理的。同時(shí),間隔掃描擬合全頻段功率分布曲線的方式,有效地節(jié)省了全頻段功率測量的處理時(shí)間。
圖9是數(shù)據(jù)擬合后獲得的全頻段功率分布曲線power_f的示意圖,圖中,橫坐標(biāo)對應(yīng)power_f各點(diǎn),即全頻段各頻點(diǎn),縱坐標(biāo)對應(yīng)power_f各點(diǎn)功率值。由圖可知,擬合獲得的全頻段功率分布曲線由于受噪聲與信道衰落的影響,存在明顯的曲線毛刺。
C、對全頻段功率分布曲線進(jìn)行平滑處理 由于全頻段功率分布曲線相鄰頻點(diǎn)的功率應(yīng)當(dāng)是緩慢變化的,因此需要對擬合獲得的分布曲線進(jìn)行平滑處理,消除曲線毛刺。本步驟包括 C1、本實(shí)施例中,頻段2010~2025MHz中有效頻點(diǎn)數(shù)Num=76,因此,不小于Num的最小2的冪級數(shù)LH=27=128; 帶限函數(shù)H=[A B A],其中A為長LA的全1數(shù)組,B為長LB的全0數(shù)組,
(本實(shí)施例中k=5) LB=LH-2LA 式中,符號
表示對實(shí)數(shù)向上取整,故,LA=13,LB=102; C2、對power_f進(jìn)行LH點(diǎn)FFT變換,獲得其頻譜F_power_f C3、對頻譜F_power_f進(jìn)行平滑處理得到power_f_smooth,本步驟進(jìn)一步包括 C3-1、設(shè)F_temp=Re(ifft(F_power_f.*H)) 式中,Re()表示取實(shí)部,ifft()表示反快速傅立葉變換,.*表示矢量點(diǎn)乘; C3-2、截取F_temp的前Num點(diǎn),獲得平滑后的全頻段功率分布曲線power_f_smooth。
圖10是平滑處理后的全頻段功率分布曲線power_f_smooth示意圖,圖中,橫坐標(biāo)對應(yīng)power_f_smooth各點(diǎn),即全頻段各頻點(diǎn),縱坐標(biāo)對應(yīng)power_f_smooth各點(diǎn)功率值。對比圖9、10可知,平滑處理的平滑效果明顯,有效消除了功率分布曲線毛刺。
D、以功率區(qū)域峰值頻點(diǎn)選擇的方式降序排列候選頻點(diǎn)列表,本步驟包括 D1、在power_f_smooth中搜索功率區(qū)域峰值,形成區(qū)域峰值頻點(diǎn)數(shù)組area_peak,搜索方式如下 判斷power_f_smoothi-1<=power_f_smoothi &&power_f_smoothi>=power_f_smoothi+1? i=2,3,......,Num-1 并將滿足上式條件所對應(yīng)的i值存入area_peak,本實(shí)施例中,得到區(qū)域峰值頻點(diǎn)數(shù)組area_peak=[1 2,24,44,63,75]; D2、搜索area_peak中對應(yīng)功率較大的N1個(gè)頻點(diǎn),分別將該N1頻點(diǎn)及距離其最近的N2個(gè)頻點(diǎn)共N1*(N2+1)個(gè)頻點(diǎn)及其對應(yīng)功率添加至候選頻點(diǎn)列表,本實(shí)施例中,N1=3,N2=2,最終的頻點(diǎn)候選列表中頻點(diǎn)數(shù)為9個(gè); D3、將候選頻點(diǎn)列表內(nèi)各頻點(diǎn)按功率值降序排列,本實(shí)施例中,最終獲得的候選頻點(diǎn)列表為[44,43,45,63,62,64,12,11,13],轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的頻點(diǎn)列表為[2018.6,2018.4,2018.8,2022.4,2022.2,2022.6,2012.2,2012.0,2012.4]。
E、根據(jù)候選頻點(diǎn)列表的排列順序,依次進(jìn)入ICS處理過程。
本實(shí)施例中,正確頻點(diǎn)為2012.2MHz,強(qiáng)干擾頻點(diǎn)分別為2018.6MHz和2022.4MHz。顯然,形成候選頻點(diǎn)列表時(shí),由于正確頻點(diǎn)處功率測量值不突出,按常規(guī)方式進(jìn)行頻點(diǎn)功率降序排列,正確頻點(diǎn)很難進(jìn)入頻點(diǎn)數(shù)目有限的候選頻點(diǎn)列表。嚴(yán)格計(jì)數(shù),正確頻點(diǎn)的常規(guī)排序順位為第18位,即UE需要在至少18個(gè)頻點(diǎn)上分別進(jìn)行ICS處理過程方能成功登錄小區(qū),大大延長了UE登錄小區(qū)的時(shí)間。采用本發(fā)明方法的功率區(qū)域峰值頻點(diǎn)選擇方式,正確頻點(diǎn)順位有效提前至第7位,明顯縮短了無效頻點(diǎn)上ICS處理過程的時(shí)間,提高了UE登錄小區(qū)的效率。
本發(fā)明與基于兩步掃描思想的頻點(diǎn)掃描方法相比,由于避免了細(xì)掃步驟,在使用相同掃描間隔的前提下計(jì)算量相差不大。經(jīng)較佳實(shí)施例可知,本發(fā)明在頻點(diǎn)掃描性能上較現(xiàn)有方法而言具有顯著優(yōu)勢,同時(shí)在處理復(fù)雜度上沒有明顯增加。
本發(fā)明特別適用于移動(dòng)終端在低信干噪比環(huán)境中進(jìn)行頻點(diǎn)掃描。一般的,基站與終端間信道環(huán)境越惡劣,系統(tǒng)內(nèi)干擾越強(qiáng),本發(fā)明相對現(xiàn)有算法而言,越能提高全頻段頻點(diǎn)掃描的性能。
同時(shí),本發(fā)明經(jīng)合理的變化,同樣能夠適用于其他多種移動(dòng)通信系統(tǒng)。
本發(fā)明方法還可有其他多種實(shí)施例,在不背離本發(fā)明方法的精神及其實(shí)質(zhì)的情況下,本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明方法作出各種相應(yīng)的改變或變形,但這些相應(yīng)的改變或變形均屬于本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種時(shí)分-同步碼分多址無線通信系統(tǒng)(簡稱為TD-SCDMA系統(tǒng))中實(shí)現(xiàn)全頻段頻點(diǎn)的掃描方法,按照預(yù)定的頻率間隔和測量幀數(shù)對所使用的頻段進(jìn)行功率測量,其特征在于在獲取頻點(diǎn)功率測量數(shù)組后,根據(jù)預(yù)定頻率間隔的取值確定是否對頻點(diǎn)功率測量數(shù)組進(jìn)行插值處理,利用測量得到的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù)擬合未進(jìn)行測量的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù),獲得全頻段功率分布曲線,對全頻段功率分布曲線進(jìn)行平滑處理,以功率區(qū)域峰值頻點(diǎn)選擇的方式生成候選頻點(diǎn)列表并按并按功率測量值大小降序排列,最后,根據(jù)候選頻點(diǎn)列表的排列順序,依次進(jìn)入ICS處理過程。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述掃描方法,其特征在于獲取頻點(diǎn)功率測量數(shù)組的步驟包括
A1、初始化AGC增益為使接收機(jī)在各個(gè)頻點(diǎn)處均不飽和的任意值;
A2、初始化數(shù)據(jù)塊RSSI測量數(shù)組RSSI、塊功率測量數(shù)組power、頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq為全0數(shù)組;最大頻點(diǎn)RSSI值RSSI_max=0;
A3、按照預(yù)定的頻率間隔順序選擇所使用的頻段內(nèi)的功率測量頻點(diǎn),其中,預(yù)定頻率間隔為2n*200kHz,n為取值范圍0~2的整數(shù),頻點(diǎn)起點(diǎn)為全頻段頻點(diǎn)中的第2n個(gè);
A4、順序在候選功率測量頻點(diǎn)內(nèi)接收一幀數(shù)據(jù),將其等分為N塊,單塊數(shù)據(jù)長度L,其中,N、L為預(yù)定數(shù),L取值范圍為160~432中能整除6400的整數(shù),N=6400/L;
A5、分別計(jì)算每塊數(shù)據(jù)的平均碼片功率,并將其對位疊加于塊RSSI測量數(shù)組RSSI(初始為長N的全0數(shù)組)中;
A6、分別計(jì)算各塊數(shù)據(jù)的各碼片功率并對長L的塊碼片功率數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波,再計(jì)算濾波后各塊數(shù)據(jù)的平均碼片功率,并將其疊加于塊功率測量數(shù)組power(初始為長N的全0數(shù)組),其中,低通濾波器通帶截止角頻率范圍為0.05~0.2π;
A7、重復(fù)步驟A4~A6直到完成預(yù)定fn-1幀,其中,fn為2~5的整數(shù);
A8、塊RSSI測量數(shù)組RSSI各項(xiàng)除以fn,搜索其中的最大值,比較該最大值與RSSI_max的大小,并將較大者賦給RSSI_max;塊功率測量數(shù)組power各項(xiàng)除以fn,搜索其中的最大值,將其順序賦值于頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq中,其中,頻點(diǎn)功率測量數(shù)組p_freq的長度為所使用的頻段內(nèi)有效頻點(diǎn)數(shù)的2-n;
A9、初始化塊RSSI測量數(shù)組RSSI、塊功率測量數(shù)組power為全0數(shù)組;
A10、順序進(jìn)入下一頻點(diǎn),重復(fù)步驟A4~A9,直至完成步驟A3選擇的所有頻點(diǎn);
A11、采用各頻點(diǎn)預(yù)定幀的分塊RSSI測量平均值的最大值RSSI_max作為AGC調(diào)整的參考指標(biāo),實(shí)施統(tǒng)一AGC值的AGC調(diào)整,重復(fù)步驟A2~A10直至AGC調(diào)整滿足完成條件。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述掃描方法,其特征在于使用各頻點(diǎn)預(yù)定幀的分塊碼片功率值經(jīng)低通濾波后的分塊碼片功率平均值的最大值作為各頻點(diǎn)功率測量值。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述掃描方法,其特征在于低通濾波器通帶截止角頻率范圍為0.05~0.2π。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述掃描方法,其特征在于采用各頻點(diǎn)預(yù)定幀的分塊RSSI測量平均值的最大值RSSI_max作為AGC調(diào)整的參考指標(biāo),實(shí)施統(tǒng)一AGC值的AGC調(diào)整。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述掃描方法,其特征在于若預(yù)定頻率間隔表達(dá)式2n*200kHz中的n取值為0,則不對頻點(diǎn)功率測量數(shù)組進(jìn)行插值處理,否則,可采用線性插值、最近點(diǎn)插值或三次樣條插值等多項(xiàng)式插值方法,也可采用基于FFT的內(nèi)插方法對頻點(diǎn)功率測量數(shù)組進(jìn)行插值處理。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述掃描方法,其特征在于利用測量得到的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù)通過插值方式擬合未進(jìn)行測量的頻點(diǎn)功率數(shù)據(jù),獲得全頻段功率分布曲線。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述掃描方法,其特征在于對全頻段功率分布曲線進(jìn)行平滑處理的過程包括
C1、根據(jù)全頻段頻點(diǎn)數(shù)Num,生成長LH的頻域帶限數(shù)組H,LH為不小于Num的最小2的冪級數(shù),
帶限函數(shù)H=[A B A],其中,A為長LA的全1數(shù)組,B為長LB的全0數(shù)組,LH、LA、LB間的關(guān)系如下
式中,符號
表示對實(shí)數(shù)向上取整,k為帶限因子,取值范圍3~6
LB=LH-2LA;
C2、對power_f進(jìn)行LH點(diǎn)FFT變換,獲得其頻譜F_power_f
C3、對頻譜F_power_f進(jìn)行平滑處理得到powe_f_smooth,本步驟進(jìn)一步包括
C3-1、設(shè)F_temp=Re(ifft(F_power_f.*H))
式中,Re()表示取實(shí)部,ifft()表示反快速傅立葉變換,.*表示矢量點(diǎn)乘;
C3-2、截取F_temp的前Num點(diǎn),獲得平滑后的全頻段功率分布曲線power_f_smooth。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述掃描方法,其特征在于以功率區(qū)域峰值頻點(diǎn)選擇的方式降序排列候選頻點(diǎn)列表的過程包括
D1、在powe_f_smooth中搜索功率區(qū)域峰值,形成區(qū)域峰值頻點(diǎn)數(shù)組area_peak,搜索方式如下
判斷power_f_smoothi-1<=power_f_smoothi&&power_f_smoothi>=power_f_smoothi+1?i=2,3,......,Num-1
并將滿足上式條件所對應(yīng)的i值存入area_peak;
D2、搜索area_peak中對應(yīng)功率較大的N1個(gè)頻點(diǎn),分別將該N1頻點(diǎn)及距離其最近的N2個(gè)頻點(diǎn)共N1*(N2+1)個(gè)頻點(diǎn)及其對應(yīng)功率添加至候選頻點(diǎn)列表,其中,N1、N2為預(yù)定值,N1的取值范圍2~5,N2的取值范圍2、4、6,若候選頻點(diǎn)列表中存在重復(fù)頻點(diǎn),則合并重復(fù)頻點(diǎn),精簡列表;
D3、將候選頻點(diǎn)列表內(nèi)各頻點(diǎn)按功率值降序排列。
全文摘要
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提出一種在低信噪比、強(qiáng)干擾環(huán)境條件下,快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端全頻段頻點(diǎn)的掃描方法。本發(fā)明采用低通濾波的方式消除噪聲與信道衰落對各頻點(diǎn)接收信號功率值的干擾,使用不同的參考指標(biāo)分別指導(dǎo)頻點(diǎn)AGC的調(diào)整和頻點(diǎn)功率測量,并對全頻段測量值數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合及平滑處理,最后,采用功率區(qū)域峰值選擇的方式生成候選頻點(diǎn)列表。本發(fā)明能夠在信道環(huán)境極其惡劣時(shí),實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)服務(wù)基站工作頻點(diǎn)搜索的目的。
文檔編號H04B7/005GK101102121SQ20071007861
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者舒 譚, 敏 申, 王茜竹, 鄭建宏 申請人:重慶重郵信科(集團(tuán))股份有限公司