在码分多址系统中，每个符号的都有其精确的系统的接收定时，为了确 保系统的接收的性能，必须有准确的接收符号定时。由于信道的不断变化和 通讯终端与基站间距离以及传播环境都是不断变化的，终端的接收定时会不 断地发生变化，准确的获得基站的定时并且能够及时的跟踪基站定时的变化， 是确保系统性能的重要因素。一个好的定时跟踪系统能够及时的检测到系统 接收定时的变化，并且能够根据系统的定时的变化及时的调整系统的接收定 时，并能够保持系统定时的稳定，使接收装置处于准确稳定的定时状态。
目前的定时跟踪方法存在诸如出现定时跟踪精度不够，无法自适应的调 整定时估计窗的位置，以更好的对抗多经传播环境等情况。同时，在低信号 情况下容易发生定时漂移等情况。

本发明所要解决的技术问题在于提供码分多址系统中定时捕捉和跟踪方 法，其是利用发送端发送的特定训练序列进行信道估计，并根据信道估计的 结果，搜索所有到达的有效路径的信息，然后根据该有效到达的路径信息， 相应产生定时调整信号，控制接收系统的接收定时，从而达到定时跟踪的目 的。
为了解决上述技术问题，本发明的码分多址系统中下行定时捕捉和跟踪 方法，包括如下步骤：
步骤1.信道估计，利用训练序列对无线信道的信道的情况进行估计， 并求出信道估计的模p(k)；
步骤2.信道估计平均，使用循环移位方法对步骤1所得到的信道估计 p(k)，进行平均得到平均以后的信道估计q(k)；
步骤3.路径搜索，对所述的步骤2所得到的平均以后的信道估计q(k)， 进行路径搜索，搜索出超过门限的有效路径的信息；
步骤4.信号质量检测，判断是否存在至少一条路径q(k)＞Th，如该条件 不满足，即当没有有效路径超过门限的时候，输出低信号质量标志，同时系 统将关闭后述的步骤中的定时的调整信息；
步骤5.虚拟首径位置检测，通过搜索所有可能的估计窗的信息，并通 过比较各个信道估计窗的权函数的大小，选取最大的权函数所对应的虚拟的 估计窗的位置，求出虚拟的首径的到达的时刻Tvit；
步骤6.定时调整命令输出，通过比较Tvit和Ttrk的比值的大小，当Tvir＞TTrk， 时，系统的接收时刻要向后延时，当Tvir＜TTrk，时，系统的接收时刻要向后延时， 当Tvir＝TTrk，时，系统的维持接收定时不变；
步骤7.定时稳定性检测，判断本次调整量和历史调整量的变化规律， 判断是否发生调整过程出错的情况，如果发生调整过量的情况，则关闭定时 调整；
步骤8.定时偏差补偿，当Tvir＜TTrk，同时满足只有一条有效多径存在， 或者落在定时跟踪点前面的路径的功率之和高于落在跟踪点后面的路径的功 率和某个设定的倍数时，或者Tvir＞TTrk+W，输出TOff＝TVir-TTrk，该值用于修 正接收系统定时。
本发明的优点是：
1.使用本发明可以准确的捕捉和跟踪接收时间的变化，准确及时的调整 接收系统的定时，以保证接收机性能；
2.在恶劣的信号的情况下，本定时系统可以及时的关闭定时操作，以保 证定时系统的在低信号的情况下的跟踪性能，避免在定时漂移的情况；
3.在定时的跟踪过程中，为了补偿跟踪速度很慢时的情况，定时系统将 输出一个定时补偿量，用于补偿定时偏差，以维持接收系统的接收信号质量。
附图说明
图1为本发明的定时检测的流程图；
图2为图1中的信道估计相关器示意图；
图3为图1中的信号估计平均的数据对齐的模式图；
图4为信号路径搜索模块的图；
图5为局部峰值搜索示意图；
图6为图1中的虚拟首径位置检测示意图。

下面结合图1～图6说明本发明的一个具体实施例，以使进一步了解本 发明的发明内容。
本发明提供一种码分多址情况下系统中的下行的同步的捕获及跟踪系 统，其包含以下的步骤：
步骤1.信道估计，利用训练序列对接收信道的信道的情况进行估计， 并求出信道估计的模p(k)；
步骤2.信道估计平均，使用循环移位方法对步骤1所得到的信道估计 p(k)，进行平均得到平均以后的信道估计q(k)；
步骤3.路径搜索，对所述的步骤2所得到的平均以后的信道估计q(k)， 进行路径搜索，搜索出超过门限的有效路径的信息；
步骤4.信号质量检测，判断是否存在至少一条路径q(k)＞Th，如该条件 满足，则当没有有效路径超过门限的时候，输出低信号质量标志，同时系统 将关闭后述的步骤中的定时的调整信息；
步骤5.虚拟首径位置检测，通过搜索所有可能的估计长的信息，并通 过比较各个信道估计窗的权函数的大小，选取最大的权函数说对应的虚拟的 估计窗的位置，求成虚拟的首径的到达的时刻Tvit；
步骤6.定时调整命令输出，通过比较Tvit和Ttrk的比值的大小，当Tvir＞TTrk， 时，系统的接收时刻要向后延时，当Tvir＜TTrk，时，系统的接收时刻要向后延时， 当Tvir＝TTrk，时，系统的维持接收定时不变；
步骤7.定时稳定性检测，判断本次调整量和历史调整量的变化规律， 判断是否发生调整过程出错的情况，如果发生调整过量的情况，则关闭定时 调整；
步骤8.定时偏差补偿，当Tvir＜TTrk，同时满足只有一条有效多经存在， 或者落在定时跟踪点前面的路径的功率之和高于落在跟踪点后面的路径的功 率和某个设定的倍数时，或者Tvir＞TTrk+W，输出TOff＝TVir-TTrk，该值用于调 整接收系统定时；
一、所述的步骤1的信道估计方法具体说明如下：
一般在无线通讯系统中，发射机会根据有关协议发送训练序列，接收系 统可以根据发送的训练序列对信道进行信道估计，获得有关传播环境的信息， 具体的训练序列的信息为相关的通讯协议的规范所规定。
在接收系统中，首先接收系统要根据特定的训练序列进行信道估计：
步骤1.1、生成s(i)*：
设接收信号为e(i)，该接收信号是经过接收滤波器的信号，设本地产生的 训练序列为s(i)，该训练序列与发送装置使用的训练序列的码字一致，它由接 收装置内部产生。
步骤1.2、信道估计计算模块计算：
$h\left(k\right)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}e(k+i*R)\times s{\left(i\right)}^{*}$
式中：N为训练序列的相关长度。R是信道估计的过采样倍数。其中 k＝0，2，3…，K-1，K是事先设定的该定时捕捉系统信道估计的捕捉长度，K的 选取与系统所要捕获的定时偏移的长度有关，其中捕获得长度包括在前方的 捕获长度和后方向的捕获长度，K选取得越大，该定时系统的捕获范围越大， 定时系统的捕获性能越好，但是运算量也会同时增大，因此通过合理选择K的 值，而兼顾定时系统运算量和捕捉能力。s(i)*是对本地训练序列s(i)的共轭， s(i)实现已经根据协议的有关规定计算得到。
步骤1.3、计算信道估计幅度值：
获得有关信道估计之后，需要求出信道估计的幅度信息，也就是求出信 道估计的幅度值，此处我们求其幅度信息：
                          p(k)＝‖h(k)‖
二、所述的步骤2中的信道估计平均的具体说明如下：
为了对抗无线信道的中存在的噪声和衰落，在求出信道估计以后，需要 对信道估计p(k)进行平均，有多种平均的办法可以进行平均操作，如使用循 环移位的平均方法或者使用收尾对齐的平均方法：
收尾对齐的平均方法为：
                    qn(k)＝qn-1(k)*α+p(k)(1-α)
式中：
qn(k)是第n次平均的平均信道估计的第k个点的值。
α是滤波器的遗忘因子，随着定时装置的运行时间间隔，该遗忘因子α将 随着间隔帧数的变化而变化。比如αn＝αn，αn为间隔n帧的遗忘因子，也可 使用简单由分段函数近似。
所谓循环移位就是根据有关定时的调整时刻，相应的滑动的有关平均数 据q(k)和当前计算得到的信道估计p(k)的相对位置，使对应点的数据相平均， 这样最终得到平均后的信道估计q(k)。在本具体实施例中主要采用循环移位 平均方法。
所述循环移位平均方法如下：
步骤2.1计算平均序列的移位值Δ：设累积的调整量为Δ0，令平均序列的 移位值Δ，Δ＝mod(Δ0，K)；
步骤2.2、计算平均信道估计qn(k)：
$q_n\left(k\right)=\begin{array}{}\left\{\begin{array}{c}{q}_n\left(k\right)\times \alpha +p(K-\Delta +k)\times (1-\alpha ),0\le k<\Delta \\ q_n\left(k\right)\times \alpha +p(k-\Delta )\times (1-\alpha ),\Delta \le k\le K-1\end{array}\right.\end{array}$
数据对齐的方法如图3所示。当Δ≠0时，平均方法中的数据对齐的方式 与收尾对齐的平均方法不同，如图所示Δ＞0，此时p(0)的元素与q(Δ)的元素 进行平均，同理此时p(1)的元素与q(Δ+1)的元素进行平均，而q(0)元素与 p(K-Δ)的元素进行平均，依此类推可以得到有关的平均后的信道估计q，此 时q的序列起点移动到Δ处，即q(Δ)为实际的信道估计的起点，q(1+Δ)为第二 个元素，q(Δ-1)为为最后一个元素。即，经过上述平均后在平均的后的信道 估计中，实际的序列的起点为Δ，而不总是以零点为起点。
此处选择循环移位的平均方法为：
在循环移位的平均过程中，由于Δ是在不断调整的，所以有可能造成头 尾的数据发生互换，这样会使相应的有关的路径的信息发生混淆，依此错误 数据进行判断会使定时调整系统发生发生误动作。为了避免在平均过程中有 关的数据的混淆和互换，在设计中使用了相应的信道估计替代方法，以避免 定时系统的误动作。
步骤2.3、信道估计替代方法，根据信道估计替找标志，决定是否使用上 帧的噪声的均值替代有关的平均信道估计的原始值；具体方法为：当信道估 计替代标志有效的时候，定时系统将根据有关的定时移动的方向，在信道估 计的平均过程中，将使用噪声的均值替换回绕点的原始平均数据。所谓回绕 点就是指：原来的平均信道估计的头部数据经反卷后成为尾部的点或者原来 的为尾部而由于定时调整而反卷而到首部的点。信道估计替代标志及回绕点 位置的值由路径搜索模块检测计算得到。
三、所述步骤3的路径搜索方法具体如下：
在经过信道估计平均以后，定时调整系统需要从有关的平均信道估计中， 获取有效到达的路径的信息，也就是所述的路径搜索模块的的功能。通过它 搜索并分离有效到达的路径的信息，并从中计算第一条到达的路径，或者等 效的第一条的到达信息。
有关的路径搜索分为以下的几个步骤：
步骤3.1、门限计算，用于搜索有效到达路径信息时使用；
步骤3.2、路径判断，其根据门限搜索有效的路径；
步骤3.3、局部峰值搜索，用于在已经被判别为有效达到路径的信息中搜 索局部的最大路径信息，从而确定达到路径的准确的时间信息；
步骤3.4、信道估计替代检测，用于检测是否需要使用噪声均值替代头部 或者尾部的数据。如图4所示的为路径搜索的示意图。
其中步骤3.1所述的门限计算，通过历史数据和当前的平均后的数据， 可以计算出当前的有效路径的判决门限，采取的方法为计算两个门限值：噪 声门限，和最大值门限，并在两者中取大者为最终门限Th。其主要包括：
步骤3.1.1、首先计算平均噪声PNoise；
步骤3.1.2、计算噪声门限ThNoise、其所述平均噪声偏移事先设定的倍数， 即通过ThNoise＝PNoise*KNoise得到，式中KNoise为事先设定的噪声相对门限的偏移 值，计算噪声的平均值将利用到历史的噪声路径的位置信息，通过平均本帧 中的噪声路径上的功率得到。
步骤3.1.3、计算最大值门限Thmax，首先在平均后的信道估计q(k)中搜索 最大值，并由该最大值Pmax通过偏移事先设定的倍数，即ThMax＝PMax*KMax，式 中KMax为最大值的相对门限的偏移值，从而得到最大值门限Thmax。
步骤3.1.4、选取路径判决门限Th，其为选取噪声门限ThNoise和最大值门限 Thmax中的大者。
步骤3.2中所述的路径判断方法为：根据已经获得的路径判决门限Th， 判断在p(k)中大于该门限的路径，即被识别为有效路径；没有超过的值被认 为是噪声路径，该噪声和其所对应的位置信息，即为计算噪声门限所对应的 门限噪声位置信息，该噪声的位置信息在本帧中被更新，并为下一帧的的噪 声的门限所使用。
步骤3.3中所述的局部峰值搜索方法为：被识别为有效路径的数据有可 能是多条路径或者单个路径的旁径信息，该信息还要经过局部峰值的搜索过 程的处理，以确定有关的准确的路径位置。它通过在所有的有效的路径的范 围内搜索最大值，并认为这是局部最大的路径位置，并记录该位置信息，然 后将最大值周围的设定范围Q的路径全部认为是旁径而删除，这样该条路径 的及其该经附近的路径已经全部被删除，然后重复这个过程直到所有的有效 路径全部被删除掉，此过程中记录的局部最大的路径位置就是路径的位置信 息。如图5所示，图中P10为局部的最大的路径，在该路径的两侧的Q条路 径，Q用于控制有关峰值两侧的删除的路径的删除范围，该值在事先设定。 在此范围内，不管是否超过门限均被认为是旁径而被消除，即图中P7，P8， P9，P11，P12，P13，P14均作为旁径而被消除，而P10是作为局部峰值而被删除， 但P10的位置和幅度被记录下来。
步骤3.4中所述的信道估计替代检测，用于检测是否需要使用噪声均值 替代头部或者尾部的数据，防止由于使用循环移位平均得方法造成的，当定 时调整而出现的首尾路径的互换，出现定时抖动的情况。当定时Δ0增加时， 即Δ0(n)＝Δ0(n-1)+1，同时k满足：Δ0(n-1)-Q′＜k＜Δ0(n-1)+Q′时，至少存在 一个路径满足q(k)＞Th，此时置位信道估计替代标志有效，同时设置回绕点为 Δ0(n-1)；当定时Δ0减小时，即Δ0(n)＝Δ0(n-1)-1，同时k满足： Δ0(n-1)-Q′＜k＜Δ0(n-1)+Q′，至少存在一个路径满足q(k)＞Th，此时置位信道 估计替代标志有效，同时置回绕点为Δ0(n)，式中Q′是个事先的设定的检测范 围的值，当Δ0(n-1)-Q′＜0或者Δ0(n-1)+Q′＞K时，使用k＝mod(Δ0(n-1)±Q′，K)， 而继续检测q(k)的位置上的数据是否满足门限。
四、所述步骤5中的虚拟首径位置检测方法包括如下步骤：
步骤5.1：计算最大路径时延扩展Tlen，即第一条有效的路径的时延与的 第一条有效的路径的时延的差值，当Tlen＞W，则继续进行后面的步骤5.2和步 骤5.3和步骤5.4；
步骤5.2：根据各个有效的路径的位置以及系统估计窗的W，确定存在 的各个虚拟估计窗的位置，并逐一编号；
步骤5.3：根据已经存在的各个虚拟估计窗的有效路径的位置，计算权函 数的值；
步骤5.4：选取最大的权值说对应的估计窗为最优估计窗，如果两者的权 相同，则选取并距离定时跟踪点TTrk近的估计窗，根据该估计窗的位置，计算 出虚拟的首径的位置Tvit；
针对上述步骤具体描述如下：
在计算出路径信息后，可以根据有关的路径信息获得定时估计窗的位置。 为了使系统能够准确的确定首条到达的路径的最优时刻，在设计中增加了判 断首条路径的到达的信息的算法，如果当前的有效的路径的时延范围小于系 统容许的估计窗长度时，首径的到达的时间就可以认为是系统到达的估计时 间。但是当系统的到达的时延的范围超过系统的估计窗的长度时，也就是说： 此时必须要丢弃有些有效的路径的时候，定时捕捉系统必须对所有的有效到 达路径的信息进行折衷，以判断系统实际到达时刻的最优值，并将根据这个 最优值决定调整有关系统定时调整。
有关的估计窗时延的最优的判断过程实例如图6所示，此图中：P1，P2， P3，P4均对应于当有效的到达路径。P1为最早到达的路径，P4为最晚到达 路径，这样P1和P4之间的距离Tlen就对应于最早和最晚到达的路径的路径的 时延差，当该时延差大于系统所允许的估计窗的长度的时候，即Tlen＞W，在 图6所示，系统所能承受的系统的达到的估计窗的长度W，即超出系统所能 承受的最大时延差时，跟踪系统必须在所有选中的路径中依据某个权函数， 即计算某个权函数进行选择，图6实例中，有两种选择方式：即估计窗W1 中将选择P1，P2和P3为有效的路经，而丢弃P4的路径，在估计窗W2中， 将选择P2，P3，P4，而丢弃P1的路径，因此两种选择方法中都将丢失一条 有效的到达的路径而损失性能。为了能够合理的丢弃时延过长的路径，因此 需要对两种估计窗采用某种准则进行选取，依据有关的系统是否使用智能天 线或者当前估计窗的最大的长度W和由有关路径的功率和或者信噪比生成的 权函数等因素进行判断，选取对系统性能最优的估计窗。一种可行的权函数 为求各个路径的功率和，即对落在该估计窗中的各个有效的路径的功率进行 求和。当选取完合适的估计窗的位置后，可以得到有关等效的首径到达位置， 估计窗W1的对应虚拟首径位置为Tvir1，估计窗W2的对应虚拟首径位置为 Tvir2。当路径时延小于系统所能支持的最大的信道估计长度的时候即Tlen≤W， 此时估计窗与系统的估计窗的位置是一致的，这样等效的到达的首径到达的 位置就是实际的首径的到达的位置。
五、所述步骤6中的定时调整命令输出方法具体为：
在得到等效的首径到达的虚拟位置Tvir后，定时跟踪系统将根据该首径到 达时延和有关跟踪点的位置TTrk的信息，得到有关的调整的方向的信息，当 Tvir＞TTrk时，系统的接收时刻要向后延时，反之提前。通过每个调整周期TAdj， 调整一定的步长ΔAdj使系统能够逼近准确的定时点TTrk，当信号质量检测为信 号质量低或者定时稳定性检测到定时系统已经出现定时调整错误时，该定时 调整输出将被强行关闭。
其中所述的信号质量检测方法为：
为了能够防止低信号的情况下，定时调整错误造成的系统定时的漂移。 即防止在信号的质量比较恶劣的的情况下，定时捕捉系统会根据不可信数据 而产生误动作，定时捕获和跟踪系统将包含信号质量检测的模块，当信号的 质量超过事先设定的门限值的时候，定时调整是按照捕捉系统产生的调整的 命令而动作。当信号质量检测模块检测到信号质量低于系统设定的门限的时 候，相应的基于该信号而得到的定时调整操作将关闭，这样用以维持定时调 整系统的稳定性。
一种可用检测方法如下：当定时跟踪调整装置的中的路径搜索的时候， 如果所有的路径都无法超过门限的时候，即满足低信号质量条件，定时系统 将输出一个信号质量差的指示信号，同时关闭相应的定时的调整部件，以防 止系统的不稳定而丢失同步或者跟踪状态。同时如果整个接收系统的接收装 置中的其他的部分检测到其他信号质量差时，定时系统也将停止调整动作， 以保证系统的稳定性。
六、步骤7所述的定时稳定性检测方法具体为：
由于在实际系统中，系统的定时的调整的速度不应该超过某个事先的设 定值，以防止在连续的调整时，定时系统的调整将导致接收系统的定时的跑 飞。这样当系统出现向同一个方向连续调整同时该连续调整的量在某个给定 的时间内超过某个事先设定的门限的值得时候，将关闭有关的定时调整。因 为此时意味着，系统出现明显的定时调整错误，而且系统的定时已经发生偏 移，这样为了避免定时系统的不稳定，此刻定时系统的调整的速度将会减慢， 并且有关的门限也将提高用于稳定有关定时的调整，用于稳定系统的定时。
方法如下，由定时调整的累积模块计算累积的调整的量，当这个累积的 定时的调整量，超过某个设定的调整的门限的时候，认为定时系统处于错误 状态，此时定时系统将关闭的这种连续的定时调整，同时启动其他的定时的 稳定的措施，以稳定有关的定时调整，避免定时系统的漂移。为了能有效的 检测定时累积调整量是否超过某个设定的门限值，需要判断连续的有效的定 时调整的起点，一种方法如下，设置一个长度H的缓存器，用于记录历史的 H次连续的调整信息，同时设置一个累加器C累计连续调整的调整个数。用 统计H个缓冲器的调整的方向信息，其中占优势的调整的方向的为最终本H 帧的调整方向，当发生方向变化的时候，清除累加器C的值，如果没有发生 变化时，则判断C的值是否发生超过系统所能允许的同方向的连续的调整量 Cadj，当发生超过时，定时系统认为连续定时调整的步长已经超过限制，而停 止定时调整，或者提高门限，或者清除平均的信道估计值重新开始新的定时 系统的捕捉过程。
七、步骤8中所述的定时偏差补偿检测方法具体为：
为了解决接收系统在定时调整过程中，在某些时刻下系统接收的性能降 低的现象，即克服定时调整的过程中，由于定时调整的速度缓慢，造成的在 调整过程中的连续的定时错误，并有可能会造成连接失败或者性能降低的情 况。尤其在当前仅有单条路径存在时，而且这条路径位于跟踪的采样点前面 时，根据当前设定的采样点的位置，将导致采样的错误，同时这类定时错误 也会造成移位系列的检测错误和导致路径搜索的错误。由于定时调整速度很 慢，当要调整的定时偏差很大的时候，定时跟踪系统需要较久的时间调节才 能获得正确的定时，这样在这个定时的调节过程中，这种持续的长时间的定 时的错误，会造成路径接收性能的严重下降，甚至有可能导致无线链路的连 接失败。为了避免这种情况下的定时的跟踪造成的接收的失效，需要对定时 的偏差加以补偿，以维持无线链路的正常通讯。
定时补偿的方法包括如下步骤：
8.1检测是否满足Tvir≥TTrk+W，如果满足则输出定时误差补偿时间 TOff＝TVir-TTrk，并置位定时补偿标志为有效，同时退出定时补偿检测步骤；
步骤8.2检测是否满足Tvir＜TTrk，而且比较自Tvir的估计窗W1与自TTrk的 估计窗W2的权函数的大小；当W1的权函数的值大于W2的权函数的值时， 输出TOff＝TVir-TTrk，并置位定时补偿标志为有效；
该方法具体描述如下：当定时跟踪系统可靠地检测到当前存在定时偏差 存在时，即Tvir≠TTrk同时满足仅有一条首径存在或者，落在定时跟踪点前面 的路径的功率小于落在估计窗之内的路径的功率某个事先设定的倍数以内， 或者Tvir＞TTrk+W，则定时跟踪系统除了将按照正常的定时的跟踪过程跟踪这 个定时的偏差之外，同时还会计算并输出有关的定时偏差TOff给接收装置。该 定时偏差用于修正接收定时，补偿由于定时误差造成的系统的性能恶化。同 时为了能够保持系统定时的稳定性，定时系统给使用严格的判断条件，用以 维持系统定时的稳定，同时又能兼顾定时偏差的补偿。
当系统可靠的检测到在存在定时误差，也就是说首径的信息，或者虚拟 的首径的信息的定时在系统事先设定的跟踪点的前面，而此刻整个估计窗中 没有其他的有效的超过门限的路径的存在，这样或者其其他的路径的功率不 超过由该条存在与跟踪点之前的功率所设置的门限时，将启动定时误差补偿 功能，输出定时偏差，并通过该定时偏差TOff，补偿这种定时错误。
式中：TOff＝TVir-TTrk，TVir为虚拟的首径的到达的时间TTrk为定时的跟踪 点时间，该时间由系统设计之初事先设定，该值对应于首条到达的路径说对 应的信道估计的位置，接收装置将根据TOff决定接收的定时补偿量，定时调整 系统将输出定时偏差量并由该定时调整的偏差决定接收的采样时刻，用以纠 正解接收定时，以保证在整个缓慢的跟踪的过程中的接收质量的。