幀同步和編碼組/編碼數量檢測的裝置和方法
2023-10-22 17:31:57 1
專利名稱：幀同步和編碼組/編碼數量檢測的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種可應用於3GPP(全球合作項目)異步國際移動無線電通訊(IMT)-2000系統中的用於幀同步和編碼組或編碼數量檢測的裝置和方法，尤其涉及一種用跟蹤功能進行幀同步和編碼組或編碼數量檢測、以將通常由終端接收信號和基站內部產生的信號之間的頻率偏移所導致的劣化減小到最低程度的裝置和方法。
圖1是說明傳統的幀同步和編碼組或編碼數量檢測過程的框圖；如圖中所述，該裝置包擴一個準時解擴器10，用於通過獲得在時隙同步後指定為一個採樣點的時隙定時的位置，來對接收輸入進行解擴；能量存儲器11，用於存放從準時解擴器輸出的能量；幀同步和編碼組檢測器12，通過使用存儲器的輸出值檢測幀同步和編碼組；編碼數量檢測器13，用幀同步和編碼組檢測器12的輸出值檢測編碼數量。
準時解擴器進一步包括由乘法器10a和積分器10b組成的對接收信號進行運算的積分轉儲電路；在積分轉儲值上執行快速哈達馬變換的快速哈達馬變換器(FHT)10c；獲得解擴能量的平方器10d。
現在參考圖2對傳統的幀同步和編碼組或編碼數量檢測裝置的操作進行說明。
首先，在系統啟動時啟動時隙同步(S20)。
一旦時隙被同步，準時解擴器10對所接收的具有作為採樣點的指定時隙定時位置的輸入進行解擴，並將接收的輸入信號輸出到能量存儲器。幀同步和編碼組檢測器12用能量存儲器的輸出值給編碼數量檢測器13輸出幀同步和編碼組的信息(S21)，在這個過程中檢測適合的編碼數量(S22)。
但是很不幸，在一般可操作過程中，由於為了改變採樣位置而減少提取的能量，造成了頻率的最初偏移，經常使原有的異步IMT-2000系統劣化。
一般在初始小區搜索過程期間，終端和基站在對應於2GHz帶寬中6KHz的頻率偏移是3PPM。但是，如果將都卜勒效應考慮進去，則任何接近7KHz的頻率都將去掉。
在這種情況下，即使有一幀(10msec)的變化，本地時鐘(內部產生的信號)大約超前或滯後接收信號Tc/8，這就意味著當通過四幀後脈衝本地時鐘將編移±1/2，因而同步失敗(參考圖3)。
為了便於理解，以下舉例說明。
圖3說明在幀同步和編碼組檢測器中根據對應於接收信號的內部產生信號的定時差檢測能量的狀態。
在圖中，Y軸表示解擴器獲得的能量值，X軸表示接收信號和內部產生信號之間的定時差。
由於內部產生的同步碼是在數字域產生的，因此將能量分布指示為±Tc/2。
圖3中的A點說明當接收信號和內部產生信號一致時特別檢測到最大能量的情況。可以看到，與A點的定時差較大時檢測到的能量降低，最後達到「0」。
當內部產生信號的定時為接收信號定時的±1/2碼片時產生得到「0」的點，並且相應的能量分布為對稱形狀，如圖3所示。
如圖3所示，如果時隙同步電路的輸入信號採樣在圖3A點開始，計算一幀，並且7KHz頻率的偏移在同一方向產生，則頻率偏移造成的內部產生定時(圖3中的B點)和接收信號差Tc/8。
這說明B點的能量比A點的能量減少很多。同樣，如果幀同步和編碼數量檢測器從B點開始計算一幀，則內部產生的定時到達C點。當再操作一次編碼數量檢測器時，定時的位置變化到D點，此處和初始的定時差達到3Tc/8之多。在這種情況下，由於能量可被降低至另一種噪聲的形式，對從噪聲環境獲得的C點能量的識別就變得相當困難。
同時，由於初始小區搜索器計算2或3幀，儘管或許能在最後的幀偏移上開始時隙同步，後一級(幀同步和編碼組或編碼數量的檢測)的同步可能會失敗。
為解決上述問題，需要開發一種新的裝置，用於在小區搜索器的中間操作中跟蹤粗略的頻率或得到定時偏移。
本發明的另一個目的是提供具有頻率跟蹤能力的幀同步和編碼組或編碼數量檢測的裝置和方法，以使由於終端和基站之間的頻率偏移造成的初始同步劣化的降低減到最小。
為實現上述目的，提供的幀同步和編碼組或編碼數量檢測的裝置包括準時解擴器，通過取時隙同步後指定為採樣點的時隙定時位置，來對接收輸入進行解擴；超前時間和滯後時間解擴器，對比準時解擴器的採樣點超前或滯後的採樣點進行解擴；轉換檢測器，用解擴器輸出的解擴信號的能量來檢測時間偏移；轉換存儲器，和轉換檢測器連接，存儲作為根據解擴器輸出的解擴信號的能量檢測時間偏移的結果而輸出的轉換值；復用器，根據轉儲檢測器的輸出，選擇準時、超前時間、滯後時間解擴器的輸出值中的一個；能量存儲器，存放復用器的輸出值；編碼組檢測器，分別用存儲器和轉換存儲器的輸出值檢測幀同步和編碼組；編碼數量檢測器，分別用轉換存儲器的輸出值和幀同步和編碼組檢測器的輸出值檢測編碼的數量；以及同步碼發生器，其通過在終端產生同步碼，給各解擴器批准信號以進行解擴(解調)。
本發明的另一個方面是提供一種幀同步及編碼組或編碼數量檢測的方法，其包括如下步驟在系統啟動時進行時隙同步；根據時隙定時的指定位置檢測能量和時間偏移；以及用檢測到的能量和信息來檢測幀同步和編碼組。
因此，本發明利用跟蹤方案，非常有利於防止任何小區搜索器由根據接收信號和內部產生信號之間的頻率偏移導致的定時變化(定時偏移)所經常引起的劣化。從而現在能夠使初始小區搜索器和基站執行更精確、更快的正向同步。
本發明的上述和其它目的及特性，在下面結合附圖的說明及附加權利要求中將變得非常明了。應該了解的是這些附圖僅僅說明本發明的典型實施例，因此不應被認為是對本發明的範圍限定。通過使用附圖將更詳細、具體地說明本發明。其中圖1是說明相關技術的幀同步和編碼組檢測裝置的框圖；圖2是說明在相關技術中的用於異步碼分多址系統中正向同步的初始小區搜索的流程圖；圖3用圖表說明相關技術和本發明的根據相對於從幀同步和編碼組檢測裝置接收信號產生的內部定時差所檢測到的能量值的狀態；圖4是說明根據本發明的幀同步和編碼組檢測裝置的框圖；圖5是說明普通異步碼分多址系統正向同步初始小區搜索的流程圖；圖6是說明異步碼分多址系統前向幀同步和編碼組或編碼數量檢測的流程圖。
優選實施例參考附圖將詳細說明根據本發明的具有定時偏移/頻率跟蹤能力的幀同步和編碼組或編碼數量檢測裝置的結構。在下列的說明中，即使在不同的附圖中相同的組成部分也使用相同的附圖參考標號。說明中定義的內容只提供用來幫助對本發明的全面理解。因此顯而易見，不用那些定義的內容也能夠執行本發明。另外，對眾所周知的功能和結構不作詳細說明，因為這樣是不必要地使本發明模糊。
首先，圖4是說明根據本發明的幀同步和編碼組或編碼數量檢測裝置的框圖。
如圖4所示，該裝置包括準時解擴器100，通過取時隙同步之後指定作為採樣點的同步定時位置，來解擴接收的輸入；超前時間解擴器200和滯後時間解擴器300，對超前時間解擴器的採樣點或者滯後時間解擴器的採樣點進行解擴；轉換檢測器114，用解擴器輸出的解擴信號的能量檢測定時偏移；轉換存儲器115，和轉換檢測器連接，用於存放根據從解擴器輸出的擴展信號的能量檢測定時偏移結果的輸出轉換值；復用器(MUX)111，根據轉換檢測器的輸出，從當前滯後或超前時間解擴器的輸出值中選擇一個輸出；能量存儲器112，存放復用器的輸出值；編碼組檢測器113，分別用存儲器和轉換存儲器的輸出值檢測幀同步和編碼組；編碼數量檢測器116，分別用轉換存儲器及幀同步和編碼組檢測器的輸出值檢測編碼的數量；以及，同步碼發生器110，通過在終端產生用於解擴(解調)的同步碼給各解擴器授權(authorizing)本地信號。
每一個解擴器，即超前時間解擴器、準時解擴器以及滯後時間解擴器包括裝置1，用於獲取有關在超前時間解擴器、準時解擴器以及滯後時間解擴器上接收信號的接收信號；積分轉儲電路包括復用器2和積分器3，用於計算同步碼發生器110的輸出和裝置1的輸出，同步碼發生器110產生內部產生信號(本機信號)；快速哈達瑪轉換器(FHT)4，在積分轉儲值上執行快速哈達瑪轉換，以獲得解擴能量值。
根據本發明的3GPP(全球合作項目)異步國際移動無線電通訊(IMT)-2000系統的正向連接中的初始小區搜索操作包括三個步驟，將同步信道的特性併入考慮範圍。
例如，圖5是說明關於異步碼分多址IMT-2000系統的正向同步初始小區搜索的流程圖。
如流程圖所示，第一步包括使用初級同步碼時隙同步(S40)，第二步包括用時隙同步進行的幀同步和編碼組檢測(S41)。
這裡更適宜使用的信道是次級同步信道。
最後第三步包括用從第一步和第二步中獲得的幀同步和編碼組檢測編碼數量，並確認編碼的數量(S42)。
但是不幸的是，由於接收信號定時和內部產生信號定時之間的差值，使初始小區搜索程序包括的上述三步經常產生頻率偏移。為解決這個問題，本發明另外提供三個解擴器以防止任何的同步失敗，從而把從轉換檢測獲得的具體定時偏移信息提供給幀同步和編碼組或編碼數量檢測裝置。
換言之，在系統啟動時，啟動時隙同步(S40)。
一旦時隙同步，各擴展器(100、200和300)通過取時隙定時的指定位置作為採樣點對接收的輸入進行解擴，並將解擴的接收輸入輸出給轉換檢測器114和MUX11。
能量存儲器112存放按照轉換檢測器的輸出選擇的擴展器能量，並且轉換歷史存儲器通知哪個擴展器產生已經從能量存儲器輸出並提供給幀同步和編碼組檢測器的能量。
以這種方式，通過轉換值求和(即+、-等)獲得的定時偏移，被施加於解擴器的定時，其已經用於幀同步，然後編碼檢測器檢測編碼的數量。
用於檢測幀同步和編碼組的幀同步和編碼組檢測器113根據存儲器112和轉換歷史存儲器的輸出值，通過轉換檢測得到幀同步、編碼組以及定時偏移的信息，並將該信息輸出到編碼數量檢測器116(S41)。然後為檢測編碼數量，相對於接收信號而內部產生的定時被超前、滯後或維持現狀(S42)。
圖6是說明異步碼分多址系統正向幀同步以及編碼組或編碼數量檢測的過程。
首先，以下說明本發明的全部操作。
如上所述，本發明克服了在傳統幀同步和編碼組或編碼數量檢測裝置中觀察到的具體問題，這些問題包括由於接收信號定時和內部產生信號定時之間的差而引起的劣化，以及自身同步的失敗。如圖4所示，本發明與傳統裝置不同的是包括三個解擴器。
假設時隙同步後指定時隙定時的位置是B點(參考圖3)，幀同步和編碼組檢測器恰好在圖3的B點啟動。
然後如圖4中所說明，準時解擴器100按照碼片來接收在採樣點的採樣，並對所接收的輸入進行解擴。
另外，滯後時間解擴器200用比準時解擴器滯後一些的採樣將接收的輸入按ΔT解擴，同樣，超前時間解擴器300用比準時解擴器超前一些的採樣將接收的輸入按ΔT解擴。
在這一點上ΔT要比Tc/4小一些，給定ΔT為Tc/8、超前時間解擴的能量達到點A、滯後時間解擴的能量達到點C(見圖3)。
比較圖3中的三點A、B、C，顯然當前標準定時的B點(採樣點)慢於接收信號，因此，應該用由時隙同步結果獲得的點A的能量(而不是點B的能量)進行幀同步和編碼組檢測。
簡單地說，圖3中關於對稱性和標準定時的相等定時差，即，超前ΔT的時間能量和滯後時間能量之間的關係滿足[(超前時間能量—滯後時間能量)]＞(準時能量)/α(1)[(超前時間能量—滯後時間能量)]＜-(準時能量)/α (2)
在情況(1)中，當前的標準定時慢於接收信號的定時。
另一方面，在情況(2)中的超前ΔT時間的定時能量和滯後能量之間的關係是當前的標準定時快於接收信號的定時。
以這種方式，可用當前的標準定時-(超前量)、+(滯後量)，或維持同樣多的時間偏移或者定時差，以檢測幀同步和編碼組或編碼數量。
圖4中所示的轉換檢測器114是使用上述能量特性的裝置。
轉換檢測器114在幀同步和編碼組檢測器中選擇三個解擴器中的一個，另外，轉換檢測器114具有下述功能1)如果[(超前時間能量—滯後時間能量)]＞(準時能量)/α，轉換檢測器114控制復用器111使存放在能量存儲器112中的值成為超前時間解擴能量；2)如果[(超前時間能量—滯後時間能量)]＜-(準時能量)/α，轉換檢測器114控制復用器111使存放在能量存儲器112中的值成為滯後時間解擴能量；和3)對於上述以外的情況，轉換檢測器114控制復用器111使存放在能量存儲器112中的值成為準時解擴能量。
此處將標準值設定為(準時能量)/α，以防止轉換檢測器114由於接收信號和噪聲的混合引起轉換檢測器114的衰變。而「α」可按照能夠順應(超前時間能量—滯後時間能量)中的變化的方法來指定。
一旦將所有的基本能量存入能量存儲器112，幀同步和編碼組檢測器113確定幀同步和編碼組。
保存的「基本能量」或能量數量根據實際用於幀和編碼組檢測的配置而變化。
更具體地說，有「硬判決」方法和「軟判決」方法。由於軟判決方法更可取，所以將根據該方法解釋本發明。
圖4中所示的FHT共產生16個相關信號，即，各解擴器產生16個解擴能量。復用器111選擇從三個解擴器輸出的能量(來自各解擴器的16個解擴能量)，並根據比較結果將單獨的能量存入轉換檢測器中。
因此，每次存入能量存儲器112和轉換歷史存儲器的能量數和轉換值是16。例如，如果對N時隙執行幀同步和編碼組檢測過程，則存儲的能量和轉儲歷史的總數將分別是(16*N)。
假定超前解擴器FHT輸出能量是E0、E1、E2……E15，準時解擴器FHT輸出能量是O0、O1、O2……O15，滯後時間解擴器FHT輸出能量是L0、L1、L2……L15。
轉換檢測器114首先比較能量E0、O0和L0，如果結果是能量E0最大，則復用器111將E0存入能量存儲器112，且轉儲歷史存儲器記錄這個標指為0的超前量(-)，然後按照同樣的方法再對E1、O1和L1進行比較。
該方法直至使用到E15、O15和L15。實際上，同樣可以用完全一樣的方法進行下一次跟蹤。
幀同步和編碼組檢測器在跟蹤數量期間運行，並根據相應頻率偏移至時間偏移的大小和方向，將標準定時移動Tc/8。
由於本發明使用和傳統的幀同步和編碼組檢測同樣的方法，故此處不提供該方法的詳細說明。
同時，根據初始小區搜索的第三步(S42)，定時變化信息會被送到編碼數量檢測器。
轉換歷史存儲器115是定時變化信息合適的傳送器。隨後，這個信息和跟隨幀同步及編碼組檢測器最後操作的幀同步及編碼組的其他信息一起存入編碼數量檢測器，從而激活編碼組檢測器的操作。
轉儲歷史存儲器115根據FHT能量接收轉換檢測器114的每一個輸出，並記錄從標準起點到最後結果點有多少轉換存在，然後轉換歷史存儲器115根據幀同步和編碼組檢測方法將各能量的轉換值求和，並將此處獲得定時值(+，-或維持)提供給編碼檢測器，定時值在這裡用於編碼檢測過程。
簡言之，存放在轉儲歷史存儲器中的單獨轉儲值輸出給能量存儲器，並且在這種情況下可知哪個產生能量的解擴器被用於幀同步和編碼組檢測器。另外，轉換值的和用作基本信息，以找出如何應用包括在幀同步和編碼檢測器中能量所花費定時的時間偏移。
下面說明圖6中所示的過程。
首先，使用主擾頻碼進行時隙同步(S61)。
然後，通過取時隙定時的作為準時採樣點的時隙定時指定位置，準時解擴器解擴(解調)接收的輸入(S62)。
同樣，通過取時隙定時的作為超前(滯後)時間採樣點的時隙定時指定位置，超前(滯後)時間解擴器擴展接收的輸入，超前(滯後)時間採樣點實際上超前(滯後)於準時採樣點(S63 S64)。
用從各個解擴器輸出的解擴信號的能量差，轉換檢測器114根據當前標準定時和接收信號的定時檢測時間偏移，此偏移以後存放在轉換歷史存儲器115中(S65)。
轉換檢測器對從各個解擴器輸出的能量進行比較，並控制復用器選擇解擴能量的一個輸出，而且將所選擇的能量存入能量存儲器112(S66)。
同時，通過使用能量存儲器輸出的能量和歷史存儲器輸出的能量實現幀同步和編碼組的檢測。然後，與用於幀同步和編碼組檢測的能量相應的轉換歷史值被求和，而得到的時間偏移(例如+，-)被用於檢測合適的編碼數量。
儘管結合各種實施例對本發明作了說明，但它們都只是說明性的。本領域的技術人員可以在上述詳細說明內容的基礎上加以各種替代和變化。因此，所有落於權利要求或其等同的範圍內的變更和修改將被所附加的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種用於幀同步和編碼組和編碼數量檢測的裝置，其特徵在於包括準時解擴器，通過取時隙同步後指定為採樣點的時隙定時位置，來對接收輸入進行解擴；超前時間和滯後時間解擴器，對比準時解擴器的採樣點超前或滯後的採樣點進行解擴；轉換檢測器，用解擴器輸出的解擴信號的能量來檢測時間偏移；轉換存儲器，和轉換檢測器連接，存儲作為根據解擴器輸出的解擴信號的能量檢測時間偏移的結果而輸出的轉換值；復用器，根據轉儲檢測器的輸出，選擇準時、超前時間、滯後時間解擴器的輸出值中的一個；能量存儲器，存放復用器的輸出值；以及編碼組檢測器，分別用存儲器和轉換存儲器的輸出值檢測幀同步和編碼組。
2.權利要求1的裝置，其特徵在於，進一步包括編碼數量檢測器，分別用轉換存儲器的輸出值和幀同步和編碼組檢測器的輸出值檢測編碼的數量。
3.權利要求1的裝置，其特徵在於，進一步包括同步碼發生器，其通過在終端產生同步碼，給各解擴器批准信號以進行解擴。
4.權利要求1的裝置，其特徵在於，如果[(超前時間能量)-(滯後時間能量)]大於(準時能量)/α，則轉換檢測器控制復用器選擇超前時間解擴能量。
5.權利要求1的裝置，其特徵在於，如果[(超前時間能量)-(滯後時間能量)]小於(準時能量)/α，則轉換檢測器控制復用器選擇滯後時間解擴能量。
6.權利要求4或5的裝置，其特徵在於，(準時能量)/α是-個標準值，用於防止由噪聲和接收信號混合引起的轉換檢測器的劣化。
7.權利要求6的裝置，其特徵在於將α設計為與(超前時間能量)-(滯後時間能量)的值的變化相對應。
8.具有初始小區搜索操作的異步移動通訊系統的同步和編碼組或編碼數量檢測方法，其特徵在於包括步驟在系統啟動時進行時隙同步；根據時隙定時的指定位置檢測能量和時間偏移；以及用檢測到的能量和信息檢測幀同步和編碼組。
9.權利要求8的方法，其特徵在於檢測時間偏移的步驟進一步包括子步驟通過時隙同步，取時隙定時的指定位置作為準時採樣點；進行超前解擴，以取比準時採樣點超前的採樣點；進行滯後解擴，以取比準時採樣點滯後的採樣點；通過比較各解擴器的輸出能量控制復用器選擇能量；通過比較各解擴器的輸出能量，經時間偏移檢測來存儲轉儲值；存儲復用器輸出的能量。
10.權利要求9的方法，其特徵在於，通過使用經時間偏移檢測的轉換值和所存儲的復用器輸出值，進行幀的同步和編碼組的檢測。
11.權利要求8或9的方法，其特徵在於，通過使用經過時間偏移檢測的轉換值和復用器的輸出值，來實現編碼數量檢測。
12.權利要求9的方法，其特徵在於，通過比較各解擴器輸出的能量，控制復用器選擇能量的步驟(a)如果[(超前時間能量)-(滯後時間能量)]大於(準時能量)/α，則轉換檢測器控制復用器選擇超前時間解擴能量，從而將超前時間解擴能量存入能量存儲器；(b)如果[(超前時間能量)-(滯後時間能量)]小於(準時能量)/α，則轉換檢測器控制復用器選擇滯後時間解擴能量，從而將滯後時間解擴能量存入能量存儲器；和(c)如果[(超前時間能量)-(滯後時間能量)]既不滿足情況(a)、也不滿足情況(b)，則轉換檢測器控制復用器選擇準時解擴能量，從而將準時解擴能量存入能量存儲器。
13.權利要求9的方法，其特徵在於，在通過比較各解擴器輸出的能量、經檢測時間偏移而存儲轉換值的步驟中，如果[(超前時間能量)-(滯後時間能量)]大於(準時能量)/α，即當前標準時間慢於接收信號的定時，則當前延遲的標準定時(-)接收信號的定時，使當前標準定時為超前解擴能量，並將這個延遲值存儲為轉換值。
14.權利要求9的方法，其特徵在於，在通過比較各解擴器輸出的能量、經檢測時間偏移的存儲轉換值的步驟中，如果[(超前時間能量)-(滯後時間能量)]小於(準時能量)/α，即當前標準時間快於接收信號的定時，則超前當前的標準定時(+)為接收信號的定時，使當前標準定時為滯後解擴能量，並將這個超前值存儲為轉換值。
15.權利要求10或13或14的方法，其特徵在於，通過使用經時間偏移檢測的轉換值和所存儲的多路復用的輸出值檢測幀同步和編碼組的步驟，該轉換值是表明解擴器產生用於幀同步和編碼組檢測的能量的信息。
16.權利要求11或15的方法，其特徵在於，在通過使用經時間偏移檢測的轉換值和幀同步和編碼組檢測器的輸出值檢測編碼數量的步驟中，該轉換值是通過對各種情況轉換值求和得到的+、一定時信息。
17.權利要求16的方法，其特徵在於，編碼檢測器通過使用將與用於幀同步和編碼組檢測器的能量相對應的轉換值求和得到的+、一定時信息，來檢測編碼數量，該轉換值存放在轉換值存儲器中。
全文摘要
本發明涉及幀同步和編碼組檢測或編碼數量檢測裝置,該裝置對於異步IMT－2000系統的初始小區搜索是有用的,為此,本發明公開了幀同步和編碼組檢測或編碼數量檢測的方法,其包括步驟:在系統啟動時進行時隙同步,其中系統通過使用至少兩個定時相反不同的解擴器獲得時間偏移;根據時隙定時的指定位置檢測能量和時間偏移;通過使用所檢測的能量和信息檢測幀同步和編碼組/編碼數量。
文檔編號H04B1/707GK1362797SQ0114507
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月29日 優先權日2000年12月29日
發明者宋在昱 申請人:Lg電子株式會社