使用已知數據搜索多個正交信道----wcdma步驟2搜索的製作方法

2023-10-23 14:02:12 3

專利名稱：使用已知數據搜索多個正交信道----wcdma步驟2搜索的製作方法
技術領域：
概括地說，本發明涉及CDMA通信系統，具體地說，本發明涉及用於步驟2W-CDMA搜 索的改進型方法和裝置。
背景技術：
無線通信系統提供各種類型的通信，諸如語音、數據、視頻等等。這些系統是基於 不同的調製技術的，諸如碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)等。相對於其它類型的系統來 說，CDMA系統具備若干優勢，其中包括增加的系統容量。CDMA系統可設計用於支持一項或多項CDMA標準，諸如(1) 「用於雙模式寬帶擴 頻蜂窩系統的TIA/EIA-95-B移動站-基站兼容標準」(IS-95標準)；(2)名為「第三代合 作夥伴計劃(3GPP)」的組織所提供的，且包含在一組文件(包括文件3G TS 25.21U3G TS 25. 212、3G TS 25. 213和3G TS25. 214(ff-CDMA標準))中的標準；(3)名為「第三代合作夥 伴計劃2 (3GPP2) 」的組織所提供的，且包含在一組文件(包括「用於cdma2000擴頻系統的 C. S0002-A物理層標準」、「用於cdma2000擴頻系統的C. S0005-A上層(層3)信令標準」和 「C. S0024cdma2000高速率分組數據空中接口規範(cdma2000標準)」)中的標準；(4) 一些 其它標準。在CDMA系統中通常使用偽隨機噪聲(PN)序列來擴展所發射的數據(包括所發射 的導頻信號)。為發射PN序列的單個值而需的時間稱為碼片，碼片變換的速率稱為碼片速 率。CDMA接收機通常使用RAKE接收機。Rake接收機通常由一個或多個搜索器和兩個或更 多個多徑解調器(指峰，finger)構成，其中，所述搜索器用於定位源自一個或多個基站的 直接、多徑導頻，所述多徑解調器用於從這些基站接收信息信號，並將這些信息信號組合起 來。設計直接序列CDMA系統時的固有特性使得需要接收機必須將其PN序列與基站的 PN序列對齊。一些系統(諸如W-CDMA標準所定義的系統)通過對每個基站使用唯一的PN 碼(稱為主擾碼)來區分這些基站。W-CDMA標準定義了兩組Gold碼序列來加擾下行鏈路， 其中一組用於同相分量(I)，另一組用於正交分量(Q)。I與Q的PN序列一起在小區中廣 播，而無需數據調製。此類廣播稱作為公共導頻信道(CPICH)。將所生成的PN序列截斷為 38400個碼片的長度。38400個碼片的時段稱作為無線幀。每個無線幀劃分成15個等同的 部分，稱作為時隙。由於W-CDMA基站彼此間工作不相同步，由此，一個基站的幀定時的信息 並不會轉化成任何其它基站的幀定時的信息。為獲取該信息，W-CDMA系統需要同步信道和 小區搜索技術。現在參照圖1，示意圖示出了在W-CDMA系統中用來執行同步的各種同步信道。這 些信道包括主同步信道(主SCH)，後者編碼有主同步碼(PSC)。PSC是用來提供時隙定時 的。還包括輔同步信道(輔SCH)，其在每一時隙編碼有16個可能的輔同步碼(SSC)之一。 長度為15的SSC序列用於標識碼組和幀定時。還包括公共導頻信道(CPICH)，其由主擾碼 來進行加擾。CPICH用來獲得主擾碼。根據圖1，應當認識到，主SCH和輔SCH劃分為15個時隙，編號為時隙0至時隙14，每一時隙是2560個碼片。PSC和SSC均為256個碼片長。在 小區內，還包括主公共控制物理信道(PCCPCH)，其用來為用戶承載同步和廣播信息。在每一 時隙的第一組256個碼片期間不發射主CCPCH。而是，在該時段期間發射主SCH和輔SCH， 剩餘部分用於廣播消息。針對512個主碼中的每一個，可以一個偏移接一個偏移(其中有38400個)地搜 索W-CDMA基站。然而，鑑於這種搜索將需要極其大量的時間，其並不可行。事實是，W-CDMA 標準要求基站發射主SCH和輔SCH，以協助移動終端進行高效搜索。由此，W-CDMA小區搜索 可用三個步驟來執行。對於初次捕獲來說，在縮短搜索時間方面，相對用於針對每個擾碼搜索整個PN空 間的不可行技術而言，三步驟的W-CDMA搜索技術提供了極大的性能提升。檢測概率和搜索 時間是判斷CDMA系統的質量的重要度量。縮短的搜索時間或更高的檢測概率意味著能夠 更快地或是更少地進行搜索。由此，用戶單元就能夠使用更少的功率來更快地或更可靠地 定位和接入可用的最佳小區，從而，基站和用戶單元通常就都能以降低的傳輸功率電平來 進行更好的信號傳輸和接收。這也就增加了 CDMA系統的容量(就支持增加的用戶數量而 言，或就更高的傳輸速率而言，或兩者)。此外，縮短搜索時間在如下情形下也是有利的雖 然用戶單元在空閒模式、低功率狀態下時，此時，用戶單元並不活躍地發射或接收語音或數 據，但其定期監測系統。縮短搜索時間使得用戶單元有更多的時間處於低功率狀態下，從而 能夠減少功耗及延長待機(standby)時間。在傳統的三步驟的小區搜索技術中，步驟2是僅使用SSC信號來執行的。在Rao 禾口其他人的、名為"Method and apparatus for step two W—CDMAsearching，，的美國專利 6，768，768中描述了一種此類小區搜索技術，該專利已轉讓給了本申請的受讓人，並以引用 的方式將該專利全部併入本文。該『768專利公開了改進第二搜索步驟的若干實施例。在 『768專利的一個實施例中，以多個偏移將多個碼或SSC與接收到的信號進行相關，以生成 對應於每個碼/時隙邊界對的碼/時隙能量。將碼/時隙能量的獨特子集加和起來，以生 成碼序列能量，其中，最大碼序列能量指示了所定位的碼序列和時隙邊界。在『768專利的 另一個實施例中，相關是通過如下操作來執行的將接收到的信號與公共序列進行子相關 (sub-correlate)；對結果執行快速哈達瑪變換(FHT)。在另一個實施例中，使用一個子相 關器來同時搜索多個峰值。現在參照圖2，框圖示出了用於執行傳統的步驟2搜索算法中之一的Rao 『768專 利。圖1描繪了具有進入相關器510的I和Q採樣的搜索器430，在相關器510中，I和Q 採樣與16個SSC中的每一個進行相關。相關器510包括子相關器520、FHT 530和能量計 算器535。子相關器520生成長為16的子相關序列，以向FHT530遞送。相關器510的結果 存儲在存儲器540中。將多個幀的能量結果累加起來，並存儲在存儲器540中。求和器550 根據針對每個時隙假設的預定SSC序列來從存儲器540中讀取SSC/時隙能量值。將SSC/ 時隙能量加起來以生成SSC序列能量。將SSC序列能量遞送至最大能量檢測器560，以檢測 對應於最有可能的擾碼組和幀定時的最大能量。求和器550和最大能量檢測器560可組合 在一個電路中，或是，此兩者的功能可在DSP中實現。在Y.-P.E Wang，T. Ottosson 的名為 「Cell search in W-CDMA」 的文章中描述 了另一種小區搜索技術，該文章發表於2000年8月的IEEE通信選題雜誌第8期第18卷(1470-1482頁)，將這篇文章整體併入了本文中。在該技術中，作者提出了一種相干檢測方 法，使用PSC相關的相位來校正SSC相關的相位。這種觀念是可使用PSC相關來估計隨機 相位6 k。隨後，使用估計出的相位來對SSC相關進行相位校正。用來縮短搜索時間的W-CDMA搜索器將會提升移動終端的速度和性能。不過，此 外，對減少集成電路區域和降低功耗來說，實現方案的效率也很重要。上面所描述的三步驟 搜索方法的步驟2是一個複雜的過程，由此，本領域需要能夠執行步驟2W-CDMA搜索的高效 搜索器。

發明內容
本發明的示例性實施例涉及用於步驟2W-CDMA搜索的系統和方法。由此，本發明的一個實施例包括用於搜索輔同步碼的方法，該方法包括對主同步 信道和輔同步信道兩者都進行相關；針對正確的輔同步碼，獲得第一估計，其中，所述第一 估計取決於所述主同步信道和所述輔同步信道；針對錯誤的輔同步碼，獲得第二估計，其 中，所述第二估計取決於所述主同步信道。本發明的另一個實施例包括一種用於在WCDMA系統中執行對同步信道的搜索的 電路，所述同步信道至少包括主同步信道和輔同步信道，所述電路包括相關器，將I和Q信 號與主同步碼和輔同步碼進行相關；能量計算器，響應於所述相關器的輸出；最大能量檢 測器，其響應於所述能量計算器，用於檢測輔同步碼的最有可能的擾碼組。本發明的另一個實施例包括一種在WCDMA系統中的移動終端，包括RF下變頻器， 用於接收I和Q信號；搜索器，響應於I和Q信號，包括第一相關器，將I和Q信號與主同 步碼進行相關；第二相關器，將I和Q信號與輔同步碼進行相關；第一加法器，用於針對所 述輔同步碼中的每個輔同步碼，將來自所述第一相關器的經相關後的I和Q信號和來自所 述第二相關器的經相關後的I和Q信號相加；能量計算器，響應於所述第一加法器的輸出； 最大能量檢測器，響應於所述能量計算器，用於檢測輔同步碼的最有可能的擾碼組。本發明的另一個實施例包括一種用於在WCDMA系統中執行對同步信道的搜索的 電路，所述同步信道至少包括主同步信道和輔同步信道，所述電路包括相關器模塊，將I 和Q信號與主同步碼和輔同步碼進行相關；能量計算模塊，用於響應於所述相關器模塊的 輸出而執行能量計算；最大能量檢測模塊，用於檢測最大能量，以確定輔同步碼的最有可能 的擾碼組。本發明的另一個實施例包括一種用於在WCDMA系統中執行對同步信道的搜索的 電路，所述同步信道至少包括主同步信道和輔同步信道，所述電路包括加法模塊，用於將 主同步碼輸入和輔同步碼輸入相加；相關器模塊，用於將I和Q信號與經相加後的所述主同 步碼輸入和所述輔同步碼輸入進行相關；能量計算模塊，用於響應於所述相關器模塊的輸 出而執行能量計算；最大能量檢測模塊，用於檢測最大能量，以確定輔同步碼的最有可能的 擾碼組。


給出了多幅附圖，以輔助描述本發明的實施例，提供了這些附圖，僅僅是為了示意 所述實施例，而不是要加以限制。
7
圖1是示出了 W-CDMA系統中的各種同步信道的圖表。圖2是用於執行傳統步驟2搜索算法的硬體的框圖。圖3是用於執行新型的步驟2搜索算法的無線設備的框圖。圖4A是用於執行新型的步驟2搜索算法的一般算法的框圖。圖4B是用於執行新型的步驟2搜索算法的另一種算法的框圖。圖5是用於執行新型的步驟2搜索算法的硬體的框圖。圖6是示出了在無頻率誤差的AWGN( 「加性高斯白噪聲」)情境下的各種算法的性 能的圖形。圖7是示出了在具有-3. 6kHz頻率誤差的AWGN情境下的各種算法的性能的圖形。圖8是示出了在單徑高速衰落情境下的各種算法的性能的圖形。圖9是示出了在AWGN下，與現有算法相比，具有不同的累積長度(3個幀、2個幀、 1個幀)的新型算法的性能的圖形。圖10是示出了在AWGN情境下，具有頻率誤差和可變累積長度的各種算法的性能 的圖形。圖11是示出了在單徑高速衰落、可變累積長度的情境下的各種算法的性能的圖 形。
具體實施例方式下文的描述和與本發明的特定實施例有關的附圖給出了本發明的多個方面。在不 脫離本發明保護範圍的情況下可以設計出另外的實施例。此外，將不會詳細描述本發明的 公知元件，或是，將會忽略這些公知元件，以免混淆本發明的有關細節。本發明中使用的「示例性的」一詞意味著「用作例子、例證或說明」。本發明中被描 述為「示例性」的任何實施例不必被解釋為比其它實施例更優選或更具優勢。同樣的，術語 「本發明的實施例」並不要求本發明的所有實施例都包括所描述的特徵、優點或工作模式。此外，很多實施例是圍繞(比方說)計算設備的元件所要執行的動作的序列來描 述的。將會認識到，本文所描述的各種動作可由如下來執行特定電路(例如，專用集成電 路(ASIC))；由一個或多個處理器來執行的程序指令；或兩者的組合。另外，本文所描述的 這些動作的序列可視作為全部體現在任意形式的計算機可讀存儲介質中，所述計算機存儲 介質具有存儲其中的相應的計算機指令集，當執行所述計算機指令集時，將會使得相關聯 的處理器執行本文所述的功能。由此，本發明的各個方面可用多種不同的形式來體現，所有 這些形式都應落入本發明主題的保護範圍內。此外，對本文所描述的每一實施例而言，比方 說，在本文中將任何此類實施例的對應形式描述為用以執行所述動作的「邏輯」。下面列出了在說明書中使用的首字母縮略詞及符號的詞彙表AWGN-加性高斯白噪聲bpg-塊處理組⑶-相關檢測CDMA-碼分多址conv-傳統的CPICH-公共導頻信道
CSIM-軟體仿真程序dB-分貝DSP-數位訊號處理器FHT-快速哈達瑪變換fe-頻率誤差GHz-兆赫茲H0-無信號情形下的假設Hi-有信號及SSC組i情形下的假設JPH-聯合相位假設k_時隙編號kHz-千赫茲km/h-千米/小時Matlab "商用數學/仿真程序ms-毫秒Nc_時隙單元中的累積長度ppm-百萬分之-PSC-主同步碼Re-實部SCH-同步信道SSC-輔同步碼步驟1 (St印1)-⑶MA小區搜索的步驟一步驟2 (Step2) -CDMA小區搜索的步驟二步驟3 (Step3) -CDMA小區搜索的步驟三TDMA-時分多址W-CDMA-寬帶碼分多址ak-信道增益(K-隨機相位o 2-噪聲功率nk-i. i. d 復 AWGN 噪聲向量yk-在時隙編號k接收到的第一 256碼片信號本發明的實施例包括用於WCDMA小區搜索步驟2的算法。在使用相同的累積長度 的情況下，新型算法優於傳統方法。此外，提供了理論分析以及仿真結果，以證明性能增益。 步驟2搜索時間可從30毫秒(ms)縮短至20毫秒，並且即便縮短了搜索時間，檢測概率卻 增加了 (例如，在_9dB的幾何條件上，增加10% ) 現在參照圖3，框圖示出了移動終端300，其用於執行本發明的新型步驟2搜索算 法。僅僅示出了移動終端單元300的部件的子集。在天線310處接收信號，並將該信號遞 送至RF下變頻方框320，以進行放大、下變頻和採樣。用於將CDMA信號下變頻至基帶的各 種技術在本領域中是公知的。從RF下變頻方框320將I、Q採樣遞送至搜索器330。搜索 器330與數位訊號處理器(DSP)340進行通信。針對使用DSP的替代方案包括使用另一種類型的通用處理器或用於執行與新型搜索算法有關的各種工作的專用硬體。本發明的實施例假定在一個塊處理組(此後稱作為「bpg」)中衰落和相位為常數， 其中，該塊處理組長為256碼片。假定信號存在。下文描述了誤警情境。yk表示在時隙編 號k中接收到的第一 256-碼片信號。其可寫成如下形式
(1)其中，ak是信道增益的幅值，cK是由於頻率誤差、初始相位偏移和信道增益相位 而導致的隨機相位。氏是64x15假設(具有15個可能的幀邊界的64個碼組)中之一。PSC 和SSCu是針對假設i的時隙k中的復同步碼。nk是具有256個元素的i. i.d.復AWGN噪 聲向量。每個復元素包括噪聲功率02。此外，定義為Nc個時隙的信號向 量，其中，Nc是累積長度。當前Nc設定為45(3個幀)。在給定y的情況下，作出關於最有 可能的假設。如果僅使用SSC來計算相關。檢測標準將變為
(2)聯合相位和假設估計可按照如下來執行。將石=丨如,如,...,知J定義為隨機相位向量。 那麼，在有信號時的條件概率為 方程(3)可進一步簡化為 現在，很清楚 對給定的印，為最大化求和項，需將每一時隙k的(K選定為 由此，
(6)根據方程(6)，對PSC和SSC與輸入採樣執行相關計算，並對每個時隙的兩個結果 進行相加。然而，信道增益ak的大小未知。可根據| (PSC+SSCkJy^l來估計信道增益，對 於正確假設而言，I (PSC+SSCkJyJ與ak成比例。由此，方程(6)可修改為
(7)對於正確假設而言，還可以認為方程(7)具有另一種表述，
如果忽略噪聲，那麼結果將為
對錯誤假設而言
並且如果忽略噪聲，那麼 從而，本質上，y^PSC+SSCkJ*給出了信道增益估計和相位估計。此外，由於 |PSC| I2 = I |SSC| |2，對正確假設來說，其使得信道增益又增加了 1倍。由此，方程(7)的
算法優於上面所描述的Wang和Ottoson的相干檢測技術。值得注意的是，在正確假設情形下的JPH估計的期望值是PSC和SSC的方程 其中，在錯誤假設情形下的JPH估計的期望值僅僅是PSC的方程 這與Wang和Ottoson的相干檢測技術不同，在Wang和Ottoson的相干檢測技術 中，正確假設情形下的期望值為 而錯誤假設情形下的期望值為 這是因為SSC與PSC正交。現在參照圖4A，框圖示出了本發明的聯合假設和相位算法的一般實現方案。將接 收到的I/Q輸入應用於PSC+SSC相關器412，該相關器412對接收到的信號執行相關。將 PSC+SSC相關器412的輸出應用於能量計算器405和最大能量檢測器406，其中，能量計算 器405進行能量計算，最大能量檢測器406檢測最有可能的最大能量。圖4B示出了另一種 算法，其中，PSC和SSC的I/Q輸入由加法器413加到一起，並在應用於能量計算器405之 前在相關器411中進行相關。本發明的示例性實施例包括用於在CDMA系統中執行對同步信道的搜索的電路， 所述同步信道至少包括主同步信道和輔同步信道。優選地，該電路包括相關器412，後者使 用主同步碼和輔同步碼來將I、Q信號與主同步碼和輔同步碼進行相關。能量計算器405響 應於相關器的輸出。響應於能量計算器405的最大能量檢測器406檢測輔同步碼的最有可 能的擾碼組。在具有混合加法器-相關器的本發明的另外一個示例性實施例中，PSC輸入和SSC 輸入通過加法器413加在一起，並應用於相關器411。能量計算器405響應於相關器411的 輸出。響應於能量計算器405的最大能量檢測器406檢測輔同步碼的最有可能的擾碼組。現在參照圖5，框圖示出了用於執行新型的步驟2搜索算法或聯合相位-假設算法 的硬體，其中，所述算法包括通過如下方程來表達的信道增益估計 為在步驟2引擎中實現聯合相位-假設算法，需要PSC相關器401執行(PSC y*) 功能。PSC相關器401包括乘法器501、502，用於將接收到的I和Q輸入分別與PSC信號a(i)相乘，並將相乘後的信號應用於加法器503、504和觸發器505、506。類似地，SSC相關 器402執行(SSC y*)功能。SSC相關器402包括乘法器511、522，用於將接收到的I、Q輸 入分別與SSC信號b(i)相乘，並將相乘後的信號應用於加法器513、514和觸發器515、516。 觸發器515、516的輸出應用於解擴功能體517和FHT403。針對16個SSC中的每一個SSC， 通過加法器518將PSC相關的I和Q與SSC相關的I和Q相加。使用平方功能體521、522 和加法器523來計算I2+Q2。隨後，將源自加法器523的這些值存儲在包括非相干(ncoh) RAM 524和能量矩陣525的能量矩陣中。包括分類器526的步驟2算法的其餘部分基本上 與傳統技術的相同。在步驟1成功的條件下，並根據條件檢測概率，評估了上面所描述的算法的性能， 比較了所述算法。為了清楚，下面列舉了所考慮的算法。1.傳統方式(僅SSH) 2.相干檢測(CD) 3.帶有信道增益估計的聯合相位_假設(JPH) 在三種情境下評估了上述三種算法無頻率誤差的AWGN、具有-3. 6kHz頻率誤差 的AWGN、速度為350km/h的單路徑高速衰落且無頻率誤差。輸入採樣是使用已知軟體程序 CSIM來生成的。算法由Matlab :軟體程序來實現，以讀取這些輸入採樣並執行步驟1和步 驟2搜索。圖6示出了在無頻率誤差的AWGN下的性能。可以觀察得出，相對於傳統的僅 SSC(SSC only)方法而言，相干檢測方法在性能上有1. 5dB的提升。而JPH算法相對於⑶ 方法在性能上又有另外0. 8dB的提升，從而相對於傳統方法也就有2. 3dB的增益。圖7示 出了具有-3. 6kHz頻率誤差的AWGN下的性能。可以觀察到與圖6中的特性相同的特性 (behavior)0圖8示出了在單路徑高速衰落情境下的性能。JPH的性能優於傳統方法約2. 2dB， 優於相干檢測方法約0. 8dB。圖9比較了具有不同Nf (Nf = 3、Nf = 2、Nf = 1)個幀的性能(注Nc = 15*Nf)。 可以得出，使用JPH方法，累積長度可縮減至20ms (2個幀)，並具有比傳統方法更好的性能。 圖10和圖11描繪了具有頻率誤差和高速衰落的AWGN情形下的性能。在這兩種情境下也 可以得到類似的結論。在上文所述的性能比較中，示出了 JPH方法優於傳統方法，即便是在OdB信道增益 及無相位誤差的情況下。這一部分闡明了這種性能增益。可以參見一個更為簡單的情境。假定僅有兩個SSC——SSC1和SSC2。期望標識 出哪個SSC用於bpg。忽略無信號的情況，對於單個bpg而言
執行相類似的分析，可以得出
(12)假定&是正確假設，那麼
(13)
(14)值得注意的是，PSC、SSC和n是1x256的行向量(複數的)。現在，如果將方程(13) 和(14)進行比較，可以認識到，對兩種假設而言，|PSC| |2+PSCn*是共同的。為了檢測，可 將其忽略(注意，即便PSCn*是AWGN噪聲。但對兩種假設施加的是相同的噪聲)。然後，方 程(13)和(14)變為
(15)
(16)這等同於使用如下標準
(17)事實上，在使用標準(12)和(17)時，所執行的仿真和結果基本相同。這樣的話， 就會產生JPH和傳統方法在相同的AWGN信道下性能類似的錯覺。然而，值得注意的是，在 (12)和(17)中，JPH和傳統方法所使用的標準不同。在單個bpg情形下，它們的標準可重 寫為如下1.傳統的(conv) 2.帶有信道增益估計的聯合相位_假設(JPH)
|2}在此情境下，與標準(12)和(17)相比，JPH和傳統方法都是次優的。現在，再次假定&是正確假設。如果使用的是傳統方法，則 (18)
(19)值得注意的是，SSC的範數的平方是512。禮，R2和12是SSCn*的實部和虛部。 它們是方差為512o2/2 = 3的AWGN。512來自於SSC的模的平方。1/2是由於是二維的。 值得注意的是，SSC的原始Ec/do-Ec)為2/o2。用來比較不同的檢測算法的一個公共度 量是兩種假設之間的期望間距與噪聲標準差(噪聲方差的平方根)的比值。比值越大，則 檢測算法就越好。那麼，對傳統方法來說，期望間距為￡|33(1/|24|33(2/|2 = 5122。構成 正確假設(18)的方差的噪聲為10241^+1^+1/，構成錯誤假設(19)的方差的噪聲為&2+122。 這兩項方差可進一步計算為對(18)來說為10242 0 +4 0 2 ；對(19)來說為4 3 2。現在，如果使用的是JPH方法，則 = 10242+2048i p+2048fli+2ilpiJi+i 2+iif+/2+j2+2JpJ1(20) ^5122+1024Rp+1024R2+2RpR2+B}+I^+l}+li+2Ipl2(21)艮和11)是？301*的實部和虛部。同樣，它們是方差為0的AWGN。對比(20)和 (21)，期望間距為3*512~2，由此，也就增加到3倍。現在，來判斷方差是否增長到9倍。構成正確假設(20)的方差的噪聲為1024Rp +2048R1+2RpR1+R12+I12+2IpI1。這是由於對所有假設來說，1024Rp+Rp2+Ip2是公共的，其並不構 成用於檢測的方差。那麼，構成錯誤假設(21)的方差的噪聲為1024R2+2RpR2+R22+I22+2IpI2。 這時，這兩項的方差可計算為對(20)來說為5*1O24M+1202;對(21)來說為 10249+12 3 2。下面，比較用於兩種方法的正確假設的兩種方差:10 242 ^+4^2(conv)對 bt 5*10242 ^+12^2(JPH)o很明顯，方差增長僅在3到5倍之間。下面，比較兩種方法的錯 誤假設的兩種方差:4^2(conv)對比10242 3+12 32(JPH)。在此，為達到大於9倍的增長， 3 -19dB。值得注意的是，對這樣的Ec/(Io_Ec)來 說，圖1示出的兩種方法的檢測概率均約為1。即便在這樣的情況下，由於正確假設方差僅 僅增長到3-5倍，JPH方法的性能依然較好。研究誤警性能也很有用。通過觀察相關後的SNR，可以確信，就誤警而言，JPH將總 是具有比傳統方法更好的性能。方程(1)可修改為包括誤警情形。其僅針對一個bpg來研究，且假定僅具有1個 SSC，則 H0和&是無信號情形下和有信號情形下的假設。下面，將傳統方法和JPH方法的 相關輸出定義成Zconv = SSCy* = | SSC |2eJ4>+SSCn*Zjph^ = (PSC+SSC) y* = (| PSC | 12+1 | SSC | |2) eJ * +SSCn*+PSCn*現在，Zc。nv的 SNR 為 | | SSC | 2/ o 2 = 512/o2，但 ZJPh 的 SNR 為 (| SSC I |2+| I PSC I |2)2/( SSC I |2+| I PSC I I2) 0 2 = 1024/O2。JPH 方法使得 SNR 加倍，由此， 能夠提供更好的誤警性能。信息和信號可以使用多種不同的技術和方法中的任意技術和方法來表示。例如， 在貫穿上面的描述中提及的數據、指令、命令、信息、信號、比特、符號和碼片可以用電壓、電 流、電磁波、磁場或粒子、光場或粒子或者其任意組合來表示。此外，應當明白，結合本文公開的實施例描述的各種示例性的邏輯框、模塊、電路 和算法步驟均可以實現成電子硬體、計算機軟體或其組合。為了清楚地表示硬體和軟體之 間的可交換性，上面對各種示例性的部件、框、模塊、電路和步驟均圍繞其功能進行了總體 描述。至於這種功能是實現成硬體還是實現成軟體，取決於特定的應用和對整個系統所施 加的設計約束條件。可以針對每個特定應用，以變通的方式實現所描述的功能，但是，這種 實現決策不應解釋為背離本發明的保護範圍。結合本文公開的實施例所描述的方法、序列和/或算法可直接體現為硬體、由處理器執行的軟體模塊或其組合。軟體模塊可以位於RAM存儲器、快閃記憶體、ROM存儲器、EPR0M存 儲器、EEPR0M存儲器、寄存器、硬碟、移動磁碟、⑶-ROM或者本領域已知的任何其它形式的 存儲介質中。一種示例性的存儲介質連接至處理器，從而使處理器能夠從該存儲介質讀取 信息，且可向該存儲介質寫入信息。當然，存儲介質也可以是處理器的組成部分。由此，本發明的實施例包括計算機可讀介質，後者包含用於執行步驟2搜索算法 的方法。因此，本發明並不限於所示出的例子，用於執行本發明所描述的功能的任意模塊都 包括在本發明的實施例當中。儘管前述公開內容給出了本發明的示例性實施例，然而，應當注意的是，在不脫離 所附權利要求書限定的本發明的保護範圍的基礎上可作出各種更改和修改。依據本文所 描述的本發明的實施例的方法權利要求的功能、步驟和/或動作並不需要以任何特定次序 來執行。此外，儘管是以單數形式來描述或要求保護本發明的元件，但除非特別指明限於單 數，那麼，複數形式是預期的。
權利要求
一種用於搜索輔同步碼的方法，所述方法包括對主同步信道和輔同步信道兩者都進行相關；針對正確的輔同步碼，獲得第一估計，其中，所述第一估計取決於所述主同步信道和所述輔同步信道；針對錯誤的輔同步碼，獲得第二估計，其中，所述第二估計取決於所述主同步信道。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一估計給定為
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第二估計給定為
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一估計與如下一項的範數的平方成比例 所述主同步信道和所述輔同步信道之和同所接收到的信號的共軛的乘積。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述輔同步碼是CDMA系統中的16個可能的碼之一
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述主同步信道和所述輔同步信道分成多個時 隙，預定數量的時隙組成一個幀，其中，所述輔同步碼是在搜索預定數量的時隙之後確定 的。
7.一種用於在WCDMA系統中執行對同步信道的搜索的電路，所述同步信道至少包括主 同步信道和輔同步信道，所述電路包括相關器，將I和Q信號與主同步碼和輔同步碼進行相關； 能量計算器，響應於所述相關器的輸出；最大能量檢測器，其響應於所述能量計算器，用於檢測輔同步碼的最有可能的擾碼組。
8.根據權利要求7所述的電路，其中，所述相關器是混合加法器-相關器，所述混合加 法器_相關器包括第一相關器，將I和Q信號與所述主同步碼進行相關； 第二相關器，將I和Q信號與所述輔同步碼進行相關；第一加法器，用於針對所述輔同步碼中的每個輔同步碼，將來自所述第一相關器的經 相關後的I和Q信號和來自所述第二相關器的經相關後的I和Q信號相加。
9.根據權利要求7所述的電路，其中，所述相關器包括 第一相關器，將I和Q信號與主同步碼進行相關；第二相關器，將I和Q信號與輔同步碼進行相關。
10.根據權利要求8所述的電路，其中，所述能量計算器包括第一平方電路和第二平方電路，用於對來自所述第一加法器的I和Q輸出取平方； 第二加法器，用於將所述第一平方電路的輸出和所述第二平方電路的輸出相加。
11.根據權利要求10所述的電路，其中，所述第二加法器的輸出存儲在存儲器中。
12.根據權利要求8所述的電路，其中，對所述第二相關器的輸出執行快速哈達瑪變換。
13.根據權利要求12所述的電路，其中，在所述快速哈達瑪變換之前，對所述第二相關 器的輸出進行解擴。
14.根據權利要求7所述的電路，其中，所述電路解決由如下方程所定義的算法
15.根據權利要求7所述的電路，其中，所述主同步信道和所述輔同步信道分成多個時 隙，預定數量的時隙組成一個幀，其中，所述電路能夠在搜索預定數量的時隙之後確定輔同 步碼。
16.根據權利要求7所述的電路，其中，所述電路是集成電路。
17.一種在WCDMA系統中的移動終端，包括 RF下變頻器，用於接收I和Q信號；搜索器，其響應於所述I和Q信號，包括 第一相關器，將I和Q信號與主同步碼進行相關； 第二相關器，將I和Q信號與輔同步碼進行相關；第一加法器，用於針對所述輔同步碼中的每個輔同步碼，將來自所述第一相關器的經 相關後的I和Q信號和來自所述第二相關器的經相關後的I和Q信號相加； 能量計算器，響應於所述第一加法器的輸出；最大能量檢測器，其響應於所述能量計算器，用於檢測輔同步碼的最有可能的擾碼組。
18.根據權利要求17所述的移動終端，其中，所述搜索器的至少一部分是在DSP中實現的。
19.一種用於在WCDMA系統中執行對同步信道的搜索的電路，所述同步信道至少包括 主同步信道和輔同步信道，所述電路包括相關器模塊，將I和Q信號與主同步碼和輔同步碼進行相關；能量計算模塊，用於響應於所述相關器模塊的輸出而執行能量計算；最大能量檢測模塊，用於檢測最大能量，以確定輔同步碼的最有可能的擾碼組。
20.根據權利要求19所述的電路，其中，所述相關器模塊包括混合加法器_相關器模 塊，其中，所述混合加法器_相關器模塊具有第一模塊，用於將I和Q信號與主同步碼進行相關； 第二模塊，用於將I和Q信號與輔同步碼進行相關；第一加法模塊，用於針對所述輔同步碼中的每個輔同步碼，將來自用於進行相關的所 述第一模塊的經相關後的I和Q信號和來自用於進行相關的所述第二模塊的經相關後的信 號I和Q信號相加。
21.根據權利要求19所述的電路，其中，用於執行所述能量計算的模塊包括第一平方模塊和第二平方模塊，用於對來自所述第一加法模塊的I和Q輸出取平方； 第二加法模塊，用於將所述第一平方模塊的輸出和所述第二平方模塊的輸出相加。
22.根據權利要求21所述的電路，其中，所述第二加法模塊的輸出存儲在存儲器中。
23.根據權利要求22所述的電路，其中，對所述第二相關模塊的輸出執行快速哈達瑪 變換。
24.根據權利要求20所述的電路，其中，在所述快速哈達瑪變換之前，對用於進行相關 的所述第二模塊的輸出進行解擴。
25.根據權利要求19所述的電路，其中，所述相關器模塊包括第一模塊，用於將I和Q信號與主同步碼進行相關； 第二模塊，用於將I和Q信號與輔同步碼進行相關。
26. 一種用於在WCDMA系統中執行對同步信道的搜索的電路，所述同步信道至少包括主同步信道和輔同步信道，所述電路包括加法模塊，用於將主同步碼輸入和輔同步碼輸入相加；相關器模塊，用於將I和Q信號與經相加後的所述主同步碼輸入和所述輔同步碼輸入 進行相關；能量計算模塊，用於響應於所述相關器模塊的輸出而執行能量計算； 最大能量檢測模塊，用於檢測最大能量，以確定輔同步碼的最有可能的擾碼組。
全文摘要
本發明描述了在W-CDMA系統中用於對同步信道的三步驟搜索中的步驟2搜索的電路和算法。CDMA系統的移動終端包括用於接收I和Q信號的RF下變頻器。響應於I和Q信號的搜索器，包括第一相關器，其將I和Q信號與主同步信道上的主同步碼進行相關；第二相關器，其將I和Q信號與輔同步信道上的輔同步碼進行相關。針對每一輔同步碼，將經相關後的I和Q信號相加。能量計算器和最大能量檢測器使用主同步信道和輔同步信道的經相關後的I和Q信號來檢測輔同步碼的最有可能的擾碼組。
文檔編號H04B1/707GK101842998SQ200880102659
公開日2010年9月22日 申請日期2008年8月8日 優先權日2007年8月10日
發明者N·扎曼, P·蘇布拉馬尼亞, Y·李 申請人:高通股份有限公司