技术领域
[0001] 本
发明涉及码分多址(CDMA)系统。更具体地，本发明涉及在CDMA系统中获取
帧同步的方法和装置。
背景技术
[0002] 时分双工(TDD)方案应用于CDMA系统，基于TDD方案的CDMA系统可以使用与由下行链路和上行链路共享的频带相同的频带，并且可以通过根据情况改变时隙(TS)的分配来自由地控制和操作数据容量。在这样的系统当中，时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统已经被商业化并且正在中国使用。
[0003] 图1示出了根据相关技术的在TD-SCDMA中使用的子帧的结构。
[0004] 参考图1，一个子帧包括7个具有相同数据传输长度的TS和一个特殊时隙(STS)。STS用于区分下行链路和上行链路并且包括下行链路导频时隙(DwPTS)、保护时段(GP)和上行链路导频时隙(UpPTS)。DwPTS和UpPTS包括用于物理传输同步的信息。例如，在DwPTS字段中传输用于前向链路传输同步的序列，并且在UpPTS字段中传输用于反向链路传输同步的序列。在其中传输数据的TS包括数据码元间隔和中间训练序列，其中用户数据被包含在数据码元间隔中并且在中间训练序列中包括用于信道估计的导频
信号信息。通常，TS0主要用于在小区中的广播信道的数据传输，TS1到TS6用于前向或者反向数据传输。每个TS
块中的D和U分别指代下行链路和上行链路。
[0005] 图2示出了根据相关技术的用于下行链路中的初始同步获取的DwPTS的结构。
[0006] 参考图2，DwPTS包括GP和SYNC-DL码。SYNC-DL码利用恒定功率来传输并且不扩频。由高层信令来确定SYNC-DL序列的功率。
[0007] 当基于TDD方案的CDMA系统被初始驱动时，需要初始同步获取。初始同步获取通常包括下面描述的三个操作，并且可以根据实施以各种类型来实现。
[0008] 操作1：搜索DwPTS以及SYNC-DL序列的识别
[0009] 通过使用一个子帧的第二TS(STS)中的DwPTS中的SYNC-DL序列来执行时隙同步而确定SYNC-DL序列索引。通过
阈值与32x6400个假设(hypothesis)中的最大值之间的比较来进行确定，其中通过匹配
滤波器执行相关来获得所述32x6400个假设。此时，考虑到若干个小区以及每个小区的有效多径的数量可能需要获取多个假设。
[0010] 操作2：扰频和
基础中间训练码(mid-amble code)的识别
[0011] 可以从操作1中获得的SYNC-DL序列中获知相应的中间训练码组，并且在包括于该组的四个基本中间训练码中识别出相应的中间训练码。所识别出的中间训练码在一个子帧中被平等地使用。进一步，由于中间训练码和扰频码之间的关系对应于一对一对应映射关系，当中间训练码被确定时，也就自动确定了扰频码。下面的表1中示出了中间训练码和扰频码之间的对应。
[0012] 表1
[0013]
[0014]
[0015] 操作3：控制多帧同步
[0016] 通过主公共控制物理信道(P-CCPCH)的信道值的
相位被反映到SYNC-DL，并且通过使用关于DwPTS的相位的信息确定控制多帧的
位置。
[0017] 操作4：广播信道(BCH)解码
[0018] 当CRC通过BCH的解调而变为“好”时，全部的操作成功完成，并且开始常规通信。这样的操作可能不被包括在初始同步过程中。
[0019] 同时，在基于TDD方案的CDMA系统中，周期性地接收与初始同步相关的具有图1中示出的结构的信道。特别地，由于在TD-SCDMA系统中每5ms间隔接收到一次包括64个码片(chip)的SYNC-DL，与其中使用连续接收到的导频信道获得初始同步的宽带码分多址(W-CDMA)/频分双工(FDD)系统相比，TD-SCDMA系统具有相对低的检测能
力。
[0020] 同时，由于在TD-SCDMA系统中BCH具有20ms的传输时间间隔(TTI)(一个TTI＝4个子帧)，所以终端应当识别出在下一帧中是否存在BCH，并且找到TTI的开始位置。为了通知BCH的开始位置，当调制DwPCH时，基站基于第一时隙(即时隙0)的中间训练序列的相位执行相位调制，并且相位调制值在一个子帧中保持相等。在四个连续子帧中获取的四个相位调制值被称为“四元相位(phase quadruple)”，并且有两种四元相位，例如S1和S2。下面的表2示出了S1和S2的含义。在表2中P-CCPCH是物理信道，其中对应于传输信道的BCH映射于该物理信道中。
[0021] 表2
[0022]情形 四元相位 含义
S1 135,45,225,135 P-CCPCH在下四个子帧中。
S2 315,225,315,45 P-CCPCH不在下四个子帧中。
[0023] 执行初始同步获取的第三操作的帧同步获取搜索器在四个子帧期间估计“四元相位”，并且确定所估计的“四元相位”是对应于S1还是对应于S2。当估计的“四元相位”对应于S1时，帧同步获取搜索器确定在下一子帧中存在P-CCPCH，并且开始接收通过P-CCPCH传输的BCH。此时，估计“四元相位”的过程包括为每个子帧估计下行链路SYNC-DL的相位调制值的过程。相关领域执行该过程的方法大致分为以下两种方法：
[0024] (1)向估计的下行链路同步码的相位值应用反正切并且执行硬判定的方法。
[0025] (2)通过使用所接收到的中间训练序列码的相位值和下行链路同步码，并且与参考向量的内积计算相关性的方法。
[0026] 方法(1)首先通过对接收到的下行链路同步码与终端已知的同步码的复数相乘来估计相位值。此后，通过应用反正切和硬判定计算出下行链路同步码的调制相位。此后，将在四个子帧期间的对应于调制相位值的“四元相位”与S1和S2比较。作为比较的结果，当“四元相位”对应于S1时，在4个后续子帧中接收到BCH。当“四元相位”不对应于S1时，确定在四个后续子帧中没有BCH，这样持续重复“四元相位”估计的过程。但是，为了更有效的实现，使用反正切估计下行链路同步码的调制相位值的方法通常代替利用通过查找表的映射的反正切运算。由于为了精确运算在
存储器中应当存储很多表格值，因此存储器被剧烈增加。进一步，下行链路同步码的调制相位值可能由于
频率偏移和信道而畸变，并且在接收信号电平较低的环境中，显著地降低了通过该方法估计出的结果的
精度。因此，在通过硬判定使用下行链路同步码的相位的方法中，难以计算得到精确的相位调制值。
[0027] 方法(2)通过使用相位的参考向量来使用接收信号和参考向量之间的相关值，从而解决方法(1)的问题。进一步，在考虑到所有可用相位调制可能性以及
频率偏移的情况下，方法(2)执行帧同步估计。特别地，对于从基站传输来的M个连续子帧，获取每个子帧中包括的下行链路同步码与中间训练码之间的
相位差。此后，对应于M个参考相位值的向量表达式的参考向量与对应于为M个连续子帧获取的相位差的向量表达式的相位向量的复数内积，并且使用计算出的内积值估计帧同步。当由计算出的内积数值估计出帧同步时，阈值可以根据是否出现频率偏移或者频率偏移的大小而变化。
[0028] 方法(2)具有基于在多径衰退信道中产生的频率偏移值的条件，并且在确定条件之前应当估计频率偏移。进而，频率偏移估计值应当与参考值比较。当估计值和参考值彼此接近时，此处使用的阈值可能是相对不准确的阈值。此外，当通过在TDD系统中的通常方法估计频率偏移时，根据频率偏移的精度需要很多时间(对应于最少几十到超过100个子帧)。在各种多径环境下分析频率偏移的会聚度时，在特定观察部分，频率偏移会聚在显著不同的值处，并且一个参考值很难满足各种多径环境。因此，通过该方法在实际环境下估计的“四元相位”降低了精度。
[0029] 进一步，这两种方法降低了在诸如小区边界之类的区域中的检测能力，并且具有较高的由信道和残留频率偏移值引发的产生误报警的可能性。因此对应于最少50个子帧的时间应当还被用于残留频率偏移补偿以成功地解码BCH。
[0030] 因此存在对在基于TDD方案的CDMA下行链路系统中获取有效的初始帧同步以及估计残留频率偏移的方法和装置的需求。
[0031] 提供上述信息作为背景信息仅仅是为了辅助理解本发明的内容。没有确定或者
断言上述内容中的任何部分是否可以用作本发明的
现有技术。
发明内容
[0032] 本发明的各方面是至少解决前面提到的问题和/或缺点，并且至少提供下面描述的优点。因此，本发明的一个方面提供用于在基于时分双工(TDD)方案的码分多址(CDMA)下行链路系统中获取有效初始帧同步以及估计残留频率偏移的方法和装置。
[0033] 根据本发明的一个方面，提供了一种在码分多址移动通信系统中获取下行链路帧同步的方法。该方法包括：在一区域中对接收到的子帧的第一时隙(TS)的中间训练序列进行相位旋转并且估计信道脉冲响应(CIR)；计算接收到的子帧的下行链路同步码与通过使用估计的CIR在终端中产生的下行链路同步码之间的最大似然(ML)；将对应于M个传输时间间隔(TTI)的多个子帧的下行链路同步码与在所述终端中产生的下行链路同步码相关，并且计算所述多个子帧的ML值；根据频率间隔和基于计算出的所述多个子帧的ML值的产生的下行链路同步码的相位偏移计算出假设的假设值，并且找出(draw)对应计算出的假设值中的最大值的频率偏移和假设，以及将ML值的最大值与阈值比较，并且当ML值的最大值大于阈值并且所找出的假设包含在表明同步获取成功的假设中时，确定帧同步获取成功。
[0034] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于码分多址移动通信系统中获取下行链路帧同步的装置。该装置包括：CIR估计器，被配置成在一区域中对接收到的子帧的第一TS的中间训练序列进行相位旋转并且估计CIR；ML值计算器，被配置成计算接收到的子帧的下行链路同步码与通过使用估计的CIR在终端中产生的下行链路同步码之间的ML，并且被配置成将对应于M个TTI的多个子帧的下行链路同步码与在终端中产生的下行链路同步码相关，并且计算所述多个子帧的ML值；频率偏移和假设估计器，被配置成根据频率间隔和基于计算出的所述多个子帧的ML值的产生的下行链路同步码的相位偏移计算出假设的假设值，并且被配置成找出对应计算出的假设值中的最大值的频率偏移和假设；以及后处理器，被配置成将ML值的最大值与阈值比较，并且当ML值的最大值大于阈值并且所找出的假设包含在表明同步获取成功的假设中时，确定帧同步获取成功。
[0035] 根据本发明的
实施例，甚至在非常大的残留频率偏移状态下也可以确保高的残留频率偏移检测能力，并且通过使用残留频率偏移估计功能减小残留频率偏移来实现更快的广播信道(BCH)解码。
[0036] 从后面结合
附图进行的公开了本发明各种实施例的详细描述，本发明的其他方面、优点和特征对本领域技术人员而言将变得清楚。
附图说明
[0037] 从下面结合附图进行的描述，本发明的特定实施例的上述及其他方面、特征以及优点将更加清楚，在附图中：
[0038] 图1示出了根据相关技术的在时分同步码分多址(TD-SCDMA)中使用的子帧的结构；
[0039] 图2示出了根据相关技术的用于下行链路中的初始同步获取的下行链路导频时隙(DwPTS)的结构；
[0040] 图3示出了根据本发明实施例的主-公共控制物理信道(P-CCPCH)传输类型；
[0041] 图4示出了根据本发明实施例的帧同步获取搜索器的配置；
[0042] 图5是示出根据本发明实施例的帧同步获取过程的
流程图；和
[0043] 图6A到6C示出了根据本发明实施例的计算用于帧同步获取的最大似然(ML)值的方法。
[0044] 贯穿附图，应当注意：相同的附图标记用于描述相同或类似的元素、特征和结构。
具体实施方式
[0045] 下面参考附图的说明被提供来帮助全面理解由
权利要求及其等同内容限定的本发明的各种实施例。它包括用于帮助理解的各种特定细节，但是这些仅被看作示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不偏离本发明的范围的情况下，可以对在此所述的实施例进行各种改变和
修改。另外，为了清楚和简洁，可以省略公知功能和构造的描述。
[0046] 在下面的
说明书和权利要求中使用的术语和词语不限于字面含义，而是仅被
发明人用于使得能够清楚和一致地理解本发明。因此，对于本领域技术人员应当清楚的是，下面的对本发明示例性实施例的说明被提供来仅用于例示的目的，而不用于限制由所附权利要求及其等同内容限定的本发明的目的。
[0047] 应当明白，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示，除非上下文清楚地另外指示。因此，例如，对于“一个部件表面”的指代包括对于一个或多个这样的表面的指代。
[0048] 术语“基本上”意味着不需要精确地获得所陈述的特性、参数或者值，而是可以以不影响特性希望提供的效果的量发生包括例如容差、测量误差、测量精确度限制和本领域技术人员已知的其他因素的偏离或者变化。
[0049] 在基于码分多址(CDMA)的系统中，通过信道化代码来区分所有信道，通过接收从基站发送的控制相关信息可以获得关于小区的信息。相应地，终端需要获取关于期望小区的初始同步的信息来获取控制相关信息。进一步，由于在特定时隙(TS)中存在包括用于初始同步获取的信息的信道，所以时分多工(TDD)系统应当通过获取导频序列(诸如周期性传输的时分同步码分多址(TD-SCDMA)的SYNC-DL码和码标识(ID))的定时来执行初始同步获取过程。
[0050] 图3示出了根据本发明一个实施例的主-公共控制物理信道(P-CCPCH)传输类型。
[0051] 参考图3，帧同步获取搜索器基于在针对每个子帧传输的SYNC-DL信号上携带的相位信息获取帧同步，并且确定在四个后续子帧中是否存在P-CCPCH。多径搜索器通过在第二操作中检测到的时隙0的基本中间训练索引来估计信道脉冲响应(CIR)的位置，并且估计该位置中的信道相位。进而，通过与在第一操作中估计得到的本地SYNC-DL信号的卷积来产生参考SYNC-DL信号。通过在产生的参考SYNC-DL信号和接收的SYNC-DL信号之间执行最大似然(ML)，获得接收的SYNC-DL信号的相位信息。在每个子帧中传输的SYNC-DL信号的相位信息与表2中的S1和S2进行比较。当相位信息对应于S1时，确定下个传输的子帧是一个传输时间间隔(TTI)(＝四个子帧)的第一子帧。
[0052] 通常，周期性地产生P-CCPCH传输。进而，理论上，以每个循环中的次数来重复传输P-CCPCH，并且诸如重复间隔和重复长度之类的事项通过高层信令来确定。表3示出了TS信息，并且图3示出了使用公共TS信息的P-CCPCH的传输表格。
[0053] 表3
[0054]信息元素/组名 类型和参考 语法解释
重复间隔 整数(1,2,4,8,16,32,64) 默认是连续分配值1代表连续
重复长度 整数(1…重复周期–1) 备注：如果重复周期被设为1，则该项为空。
[0055] 此后，将描述根据本发明实施例的帧同步获取搜索器。
[0056] 帧同步获取搜索器使用包括在每个子帧中的SYNC-DL码的相位来确定在一个TTI上是否存在编码的P-CCPCH。如上所述，根据SYNC-DL码的相位模式可以确定是否存在P-CCPCH，并且在所有四个子帧上产生该相位模式，因此，对于帧同步获取，要花费最少一个TTI的时间。为了改善检测能力，可以使用对应于多个TTI的时间来检测帧同步。但是，当观察部分增加时，根据相位模式的假设数量与观察部分的增加成比例地增加。例如，当在一个TTI中假设的数量是“N”，则假设的数量增加两倍，即在两个TTI中为“2N”。因此，通过使用不同的TTI部分可以控制帧同步获取搜索器的性能。
[0057] 图4示出了根据本发明一个实施例的帧同步获取搜索器的配置。
[0058] 参考图4，帧同步获取搜索器包括CIR估计器410、ML值计算器420、频率偏移和假设估计器430以及后处理器440。
[0059] CIR估计器410将接收到的时隙0的中间训练序列在-/+X[Hz]区域中以规则的频率间隔进行相位旋转，并且估计CIR。MR值计算器420计算接收到的子帧的SYNC-DL码与通过使用估计得到的CIR在本地产生器(未示出)中产生的根据四个相位的SYNC-DL码之间的ML值，将所产生的SYNC-DL与所接收的SYNC-DL相关，并且计算对应子帧的ML值。因此，通过在所有M个TTI上执行这样的过程来计算ML值。频率偏移和假设估计器430根据通过频率间隔Y和基于计算出的ML值确定的SYNC-DL码的相位偏移值的假设操作总共(2*X/Y+1)*M*N个假设值，并且找出(draw)对应于这些假设值中的最大值的频率和假设。进一步，频率偏移和假设估计器430通过使用CIR在+/-X[Hz]范围内产生参考相位偏移集合，并且通过使用所产生的参考相位偏移集合估计残留频率偏移。后处理器440将频率偏移和假设估计器430的估计结果与预设假设比较以确定是否结束帧同步获取过程。接下来，根据后处理器440的确定结果，还可以包括用于控制再次执行部分或者全部同步获取过程的
控制器(未示出)。例如，当ML值的最大值等于或者小于阈值时，控制器通过
自动频率控制(AFC)校正残留频率偏移，并且通过ML值计算器420控制ML值的计算。当ML值的最大值超过阈值时，控制器识别找出的假设是否包含在表明同步获取成功的假设中。当找出的假设包含在表明同步获取成功的假设中时，控制器确定同步获取是成功的。当找出的假设未包含在表明同步获取成功的假设中时，控制器识别尝试同步的次数是否超过了一次数。当尝试同步的次数未超过所述次数时，控制器通过AFC控制残留频率偏移并且控制ML值计算器420来再次计算ML值。
[0060] 图5是示出根据本发明实施例的帧同步获取过程的流程图。
[0061] 参考图5，在操作501，初始化初始输入参数M、N、X、Y和L。M代表计算用于帧同步获取的ML值的子帧的数量，N代表对应于一个TTI的假设的数量，X代表在其中进行相位旋转的区域，Y代表频率间隔，并且L代表执行帧同步获取的最大次数。在操作502，接收到的时隙0的中间训练序列在-/+X[Hz]区域内以规则频率间隔被相位旋转，并且估计CIR。在操作503，通过将接收到的SYNC-DL与根据在本地产生器中通过使用估计的CIR产生的根据四个相位的SYNC-DL码相关来计算对应子帧的ML值。
[0062] 图6A至6C示出了根据本发明实施例的计算用于帧同步获取的最大似然(ML)值的方法。
[0063] 参考图6A至6C，通过下面三种方法中的一个计算子帧的ML值。
[0064] (1)通过将接收到的在信道效应偏移处包括残留频率偏移的SYNC-DL与反映在+/-X[Hz]范围内产生的参考相位偏移集合而产生的SYNC-DL值相关来计算ML值的方法。(图6A)[0065] (2)通过将在+/-X[Hz]范围内产生的参考相位偏移集合反映到经由信道接收到的SYNC-DL信号中以及将SYNC-DL信号与使用CIR再次产生的SYNC-DL值相关来计算ML值的方法(图6B)。
[0066] (3)将在+/-X[Hz]范围内产生的参考相位偏移集合应用到使用CIR再次产生的SYNC-DL值而产生的值与接收到的SYNC-DL相关来计算ML值的方法(图6C)。
[0067] 进一步，在这三种方法之外，也可以使用通过以类似方法应用在+/-X[Hz]区域产生的参考相位偏移集合计算ML值的其他方法。
[0068] 在操作504，通过在所有M个TTI上应用在操作503中执行的过程来计算出所有的ML值。
[0069] 在操作505，根据通过频率间隔Y和基于在操作504计算出的ML值的SYNC-DL码的相位偏移值的假设操作总共(2*X/Y+1)*M*N个假设值，并且在操作506，找出对应于最大值的频率和假设。在操作507，最大ML值与阈值比较。当最大ML值超过阈值时，过程前进到其中执行假设后处理的操作509，当最大ML值没有超过阈值时，确定残留频率仍然大，因此，过程前进到操作508，在操作508中通过AFC来校正残留频率偏移并且返回操作504。在操作509执行假设后处理之后，在操作510中识别估计的假设是否包含在表明同步获取成功的假设之中。当假设包含在表明同步获取成功的假设中时，确定同步获取是成功的，并且因此帧同步获取过程结束。此时，帧边缘的位置根据SYNC-DL码的相位偏移而变化，并且在根据每一组合的子帧长度的相应偏移后完成帧同步获取。在操作511，当假设未包含在表明同步获取成功的假设中时，确定尝试同步获取的总次数是否超过L次。当尝试同步获取的次数没有超过L次时，允许对应于SYNC-DL码的相位偏移的子帧长度通过并且该过程返回操作504以再次计算M个TTI上的ML值。进而，在操作511，当尝试同步获取的次数超过L次时，确定为残留频率偏移引发的估计错误并且过程返回操作508。
[0070] 虽然参考本发明特定示例性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解在不脱离由附加权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的条件下，可以在此对形式和细节做各种变化。
