用于快速WCDMA获取的方法和设备 发明背景
发明领域
本发明涉及无线通信系统。尤其，本发明涉及一种用于在异步码分多址(CDMA)系统中得到与所接收信号同步并识别所接收信号的改进方法。
现有技术的描述
国际电信联盟最近请求提交用于在无线通信信道上提供高速率数据和高质量语音服务的建议方法。欧洲电信标准学会(ETSI)发布了这些建议之一，题为“ETSI UMTS陆地无线电接入(UTRA)ITU-R RTT候选建议”，此后称之为WCDMA。这些建议的内容是公开记录，在本技术领域中是众知的，并且描述在WCDMA系统中的PERCH信道的使用，如这里所述。
图1示出在WCDMA通信系统中通过每个基站在WCDMAPERCH信道上发送的一帧的诸部分，用于允许移动站获取与基站的同步。
帧的持续期是10毫秒，包括40,960个码片。把一帧分割成16个时隙，每个时隙有2560码片。然后可以考虑把每个时隙分割成10个连续的部分，每部分包括256码片。为了本揭示的目的，每个时隙的10个部分的编号从1到10，1是每个时隙最早发送的256码片。
在一帧中的每个时隙的最先256码片(部分1)包括两个正交序列，它们在彼此的顶部发送。两个正交序列的第一个是主同步码(PSC)序列。PSC序列对于每个时隙和对于在WCDMA中每个基站是相同序列。部分1中的两个正交序列中的第二个是次同步码(SSC)。在每个时隙中发送17个可能SSC序列中地一个。
每个时隙的部分2到5包括广播数据，诸如发送基站的系统识别符以及所有与该基站进行通信的移动站一般使用的其它信息。每个时隙的部分6到部分10用来携带导频信号，所述导频信号是按照上述UTRA标准定义的正交金码产生的。
由于在每帧的相同256码片部分期间发送PSC和SSC信号，所以，以在其它部分中的信号的一半功率来发送每个信号。换言之，发送PSC信号的功率比在每个时隙的部分2到10中的信号小3dB。发送SSC信号的功率也比在部分2到10中的信号小3dB。虽然这使PSC和SSC的检测更困难，但是这使每个帧的整个帧中的发射信号功率保持恒定。
图2示出用于产生PERCH信道的设备，所述PERCH信道用于在所建议的WCDMA第三代通信系统中的初始系统获取。主同步码(PSC)发生器1产生预定的256码片序列，在这里下面描述的第一阶段系统获取中使用该码片序列。对于在通信系统中的所有基站，PSC是相同的，并把它穿插到每个帧的每个时隙的最初256个码片中。
在WCDMA系统中，每个基站使用正交金码扩展它的发送。正交金码的产生在本技术领域中是公知的。在WCDMA中，所有的金码是利用同一发生器多项式产生的。对于给定的基站，金码总共有512个可能的定时偏移。这些偏移是相对于帧的起始而不是相对于任何中心化的定时信号测量的。在每10毫秒帧的结束时，对时间偏移金码截尾，然后在每个帧的起始处从偏移点重复。
WCDMA基站发送起两种功能作用的次同步码(SSC)。第一，使用次同步码来识别基站的帧定时。第二，次同步码提供群识别(GI)，它使正交金码偏移变窄成为可能的512个偏移中的16个的一个子集。在所建议的WCDMA系统中，有32个不同的群识别符，每个群识别符与一组16个金码偏移相关联。
把群识别符提供给SSC外编码器2。把群识别符映射到32个可能的16元码字中的一个，其中，每一元取得17个可能值中的一个值。选择码字作为无逗点码，致使任何码字的任何循环移位导致不是合法码字的矢量。然后把码字的诸元提供给SSC内编码器3，它把码字的每个元映射到256码片序列。可以把码字的一个元映射到其中的每个可能的256码片SSC序列与用于对码字的一个元进行编码的任何其它序列是正交的。每一个可能的256码片SSC序列还与PSC使用的256码片序列正交。把16个256码片序列中的每一个添加到PSC序列，所述PSC序列被穿插在每个帧的各时隙的部分1的最初256个码片中。
在加法器6中使PSC序列和SSC序列相加。因为序列是相互正交的，所以在接收机可以对它们相互区分，而且在单一路径分析中不会相互干扰。此外，把广播公共数据穿插到帧的每个时隙的部分2到5。在每个帧中的各时隙的余留1280个码片(占据部分6到10)包括用于扩展来自基站的发送的正交金码序列的余留未穿插码片。通过PSC/SSC和公共广播信息把在每个时隙中的正交金码序列的最初1280个码片从穿出。
图3示出在WCDMA通信系统中获取同步的技术的目前状态。在天线10接收到信号，并提供给接收机(RCVR)11。接收机11对所接收信号进行下变频、放大和取样，并把取样提供给主同步码(PSC)检测器12。在每个帧的16个时隙的每一个的部分1中冗余地发送PSC。使用极微弱编码(易于虚假检测)以极低功率发送PSC。为了使假检测的概率降低到可接受的水平，当前设想的系统把取样的3个完整帧累加到缓冲器中。
下列描述将假设取样是1x，并且只取实部取样。实际上，WCDMA使用QPSK调制，所以取样将是复杂的，并且希望重叠取样以增加正确检测的似然性。
时隙缓冲器14是一个环形缓冲器，它能够保持2560个取样。在时隙定时获取的起始处，使时隙缓冲器14诸元件初始化为0。把最初2560个取样直接提供给时隙缓冲器14。此后，根据下面公式(1)在加法器13中使在其余3个帧周期上所接收取样与存储在时隙缓冲器14中的累加取样值相加：
ACCUM_SAMP(i)＝ACCUM_SAMP(i)+NEW_SAMP(i+2560n) (1)
其中，i是在0和2599之间的时隙码片数，ACCUM_SAMP(i)是存储在时隙缓冲器14中的第i值，NEW_SAMP(i)是所接收第i取样，而n是从0到47的时隙数(对应于在3个完整的帧中的时隙数)。
对于信号累加的最初30毫秒，设置开关30，以致使加法器13输出的值返回时隙缓冲器14进行存储。信号累加周期完成时，开关30动作，以致把输出值从加法器13提供给相关器15。相关器15的功能是检测在时隙缓冲器14中的2560个可能位置中的PSC序列。熟悉本技术领域的人员会理解，时隙缓冲器14是环形缓冲器，它允许围绕所有的假设对它们寻址进行测试。相关器15对256个累加信号取样与256码片PSC序列进行相关，并把所产生的2560个算出的相关能量提供给最大值检测器(MAX DETECT)16。最大值检测器16用PSC序列在存储的累加取样中检测最高相关点。
通过检测在时隙中的PSC，接收机已经获取时隙水平定时同步化，从而接收机知道帧的每个时隙从何时开始。把时隙定时信息提供给多路复用器31。实际上，把时隙定时信息提供给控制处理器(未示出)，它使用时隙定时信息控制多路复用器31的操作。
SSC也是以低能量发送的，并且为了得到所接收信号中的足够的可信度，需要累加两个冗余地发送的SSC符号。与PSC对每个时隙为相同值的情况不同，SSC在每个时隙中可以取得17个可能值中的一个值。因此，为了累加SSC数据，需要对来自不同帧的时隙的取样进行累加。在帧的第8时隙中的SSC序列不必与在该帧中的第9时隙中的SSC序列相同。然而，在给定帧的第8时隙中的SSC序列与接着的帧中的第8时隙中的SSC序列相同，可以有意义地累加。
多路复用器31接收在多个帧周期上收集的取样，每个帧周期符合16个连续的时隙。多路复用器31把每个时隙的最初256个取样(包含SSC序列的时隙的部分1)提供给16个可能的SSC内码检测器18中的一个，它的功能与PSC检测器12相似。在对用于SSC解码的取样进行累加的起始处，通过把所有单元设置为0而使在每个SSC内码检测器18中的SSC缓冲器19清零。还有，配置开关20，致使加法器19输出的值返回SSC缓冲器21进行存储。
从第一帧周期，把第一时隙周期的部分1提供给SSC内码检测器18a，把第二时隙周期的部分1提供给SSC内码检测器18b，继续进行直到把第16时隙周期的部分1提供给SSC内码检测器18p。在第二帧周期期间，再把第一时隙周期的部分1提供给SSC内码检测器18a，把第二时隙周期的部分1提供给SSC内码检测器18b，继续进行直到把第16时隙周期的部分1提供给SSC内码检测器18p。如此，在多个帧周期上累加对应于在每个帧中的16个时隙的每一个时隙的SSC序列。
在累加SSC取样之后，开关20触发，从SSC缓冲器21把所存储的累加取样提供给相关器22。相关器22计算累加取样与17个可能的合法序列(c1，c2，…，c17)的每一个序列之间的相关能量，并把相关能量提供给最大值检测器(MAX DETECT)23。最大值检测器23选择具有最高相关能量的合法序列，并把序列提供给SSC外解码器24。从每个SSC内码检测器18接收到16个序列估计值时，SSC外解码器24确定最可能发送的16元码字。
SSC外解码器24把序列估计值转换成码字单元(c1，c2，…，c17)，然后把所产生的码字与所有合法码字和这些合法码字的所有循环移位形式进行比较。在选择最可能发送的码字时，SSC外解码器已经检测帧定时，并已经对基站的群识别符(GI)进行解码。
此时，存储取样以允许导频信道获取，到获取基站定时的最后3个步骤。导频是连续的正交金码，它具有广播数据和穿插到每个时隙的前半个PSC/SSC信道数据。使用帧定时的起始来减少执行正交金码(基站使用它扩展发送)的获取所需要的存储器的量。半帧缓冲器27只存储在一个帧中的每个时隙的后半帧，所述后半帧是没有穿插其它信息的。半帧缓冲器27存储20,480个取样。
把经解码的群识别符提供给正交金码发生器(OGC GEN)25。正交金码发生器25根据群识别符选择一组16个可能的掩码。使用单一多项式来产生序列，并且该序列的10毫秒截尾部分用于执行扩展操作。通过本技术领域中众知的掩码操作手段来选择用于扩展的序列的特定部分，这在题目为“在CDMA蜂窝电话系统中产生信号波形的系统和方法”的美国专利第5,103,459号中详细描述，该专利已转让给本发明的受让人，并在此引用作为参考。
发生器25产生40,960个码片正交金码序列，它是用于扩展10毫秒发送的序列。把序列从发生器25提供给选通单元26。选通单元26选通发生器25输出的序列的每625微秒周期的前半个周期，对应于在PERCH信道的发送中通过PSC/SSC信道和广播公共信道从穿插处取出的导频信道部分。
把来自选通单元26的经选通序列提供给相关器28。相关器28计算本地产生的和经选通的正交金码序列和存储在半帧缓冲器27中的取样之间的相关性。把每个潜在偏移的相关能量提供给最大值检测器29。因为接收机已经获取帧电平定时，并且因为在帧边界处使正交金码序列复位，所以只需要测试16个偏移假设(O1，O2，…，O16)。
在测试16个可能的偏移假设之后，最大值检测器29输出最可能的偏移。有了帧定时信息和执行扩展所使用的掩码，现在接收机能够接收寻呼信道，并开始与发送基站的双向通信。
在当前的WCDMA建议中，在固定数目的帧周期中试图对PSC、SSC和导频偏移进行解码，直到达到同步化。一次分析6个帧周期，其中，使用前3个帧来估计PSC时隙定时，使用其后2个帧对SSC码字进行解码，而使用最后1帧对导频进行解码。每次，这6个帧周期中每一个周期消逝而没有满意地对PSC、SSC和导频进行解码时，则过程用另外6个帧重新开始。因为与帧的其它部分比较，以如此低的功率发送PSC和SSC序列，一般地，在一个组中对所有三类信息成功地解码之前，会有许多如此的帧周期组消逝。
这种获取同步化的方法的问题是在这种方法中成功地获取WCDMA信道平均要500毫秒。这比在当前CDMA无线系统中一般成功地完成越区切换所允许的200毫秒要长得多，由于不成功的越区切换操作而可能导致呼叫丢失。因此，在技术领域中需要一种用于在WCDMA通信系统中更快速地获取同步的方法。
发明概要
与当前已经建议的方法相比，使用本发明可以更快速地在WCDMA通信系统中获取同步化。本发明的各种实施例利用较长的PSC、SSC取样累加周期以及同时对PSC、SSC和导频信息进行解码，以使同步所需要的时间最短。
上述现有技术的方法根据取样的3个帧周期建立PSC时隙定时的估计值。如果时隙定时的估计值结果是不正确的，则接着的SSC和导频信息的解码将失败，并重新开始SSC取样的收集。当形成接着的3帧时隙定时估计值时，废弃形成前3帧估计值所使用的取样。
本发明的实施例允许更长的PSC取样累加周期，以代替根据较少帧而促成的可能不准确的判定。本发明的实施例还包括测试，用于估计由累加取样形成的PSC时隙定时估计值的有效性。进一步包括连续地累加PSC取样直到得到有效的时隙定时估计值的方法。当只有PSC序列对于每个时隙是相同时，在宽时隙缓冲器中的取样累加才导致PSC序列上升到其它累加值的字段之上。当产生的时隙定时估计值是在时隙定时的“最佳猜测”但没有通过有效性测试时，则把它用作为初始SSC取样累加的参考。如果这个“最佳猜测”时隙定时估计值在以后通过测试成为有效，则在SSC码字的解码中使用累加SSC取样。这种同时进行的取样累加使本发明的实施例能够在较短的取样累加周期之后实现更可靠的SSC码字的解码。
本发明的实施例进一步包括同时进行的SSC码和导频偏移处理。SSC解码过程还包括有效性测试，但是产生用来估计导频偏移的一个中间“最佳猜测”SSC码。如果接着的SSC码的取样累加支持“最佳猜测”SSC码的有效性，则可以立即使用相应的导频偏移估计值。把这个方法称为并行的，因为导频偏移与SSC同时进行解码。
在本发明的各种实施例中，同时进行累加取样值的处理导致与WCDMA信道较快的同步。利用这些实施例，对于接收的强信号电平，可以在10或30毫秒这样短的时间得到同步。然而，即使接收信号较弱，更有效地使用本发明所允许的累加取样导致比现有技术更快的同步。
附图简述
从下面结合附图的详细描述中，对本发明的特性、目的和优点将更为明了，在所有的附图中，用相同的标记作相应的识别，其中：
图1是WCDMA PERCH信道的结构示意图；
图2是根据现有技术同步方法的设备的方框图，所述设备用于发送WCDMA PERCH信道；
图3是根据现有技术方法的设备的方框图，所述设备用于在WCDMA系统中获取同步；
图4是根据本发明的一个实施例的方法的示意图，所述方法用于在WCDMA系统中获取同步；
图5是根据本发明的另一个实施例的方法的示意图，所述方法用于在WCDMA系统中获取同步；
图6是根据本发明的一个实施例的设备的高级方框图，所述设备用于获取WCDMA信号的同步；
图7是根据本发明的一个实施例配置的主同步码检测设备的方框图；
图8是根据本发明的一个实施例配置的次同步码检测设备的方框图；
图9是根据本发明的一个实施例配置的导频偏移检测设备的方框图。
较佳实施例的详述
图4示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图，所述方法用于使用所建议的WCDMA PERCH信道结构获取移动站和基站之间的定时和同步。所述方法从在一个或多个时隙上对经下变频的输入信号进行取样的步骤开始。如在图1的讨论中所述，每个WCDMA帧包括16个时隙，每个时隙是2560个码片长。在每个时隙的最初256个码片中发送PSC序列。
为了使获取系统与所接收信号的时隙定时同步，使主同步码(PSC)序列与在第一周期f1上的接收数据相关。用公式PSC(f1)＝＞PSC1示出这个步骤102，表示使用在帧周期数1中的时隙上收集的取样与PSC序列进行相关，以得到时隙定时的第一估计值，PSC1。
在本发明的示例实施例中，通过在多个时隙周期上累加取样而形成PSC时隙定时估计值。这是通过使用足够大的时隙取样缓冲器把取样数据保存一个时隙周期，然后与在接着的时隙周期上收集的接着的取样相加而实现的。例如，如果以半个码片间隔对接收信号进行取样，则将使用具有5120个取样储存斗(bin)的时隙取样缓冲器来执行PSC时隙定时估计。在把进行估计的第一时隙周期的5120个取样存储到5120个取样储存斗中的每一个之后，把在第二时隙周期上收集的每一个取样加到相应的储存斗中。如此，BIN1将包含取样S1+S5121+S10241的总和等等。由于PSC序列是不变的，并在每个时隙的相同位置中发送，所以这个“软组合”累加方法产生比在单个时隙周期上可能更佳的估计值。
在较佳实施例中，使用数字匹配滤波器测量所接收取样和PSC序列之间的相关性。例如，如果把在16个连续时隙周期期间接收到的取样累加到5120个半个码片取样储存斗中，则使用PSC数字匹配滤波器来测量512取样PSC序列与5120个可能的512储存斗群中的每一个的相关性。实施512储存斗时隙取样缓冲器作为环形缓冲器，所述环形缓冲器允许围绕寻址以在时隙周期中的所有可能偏移处产生数字匹配滤波相关能量。例如，用5100的偏移产生512储存斗周期，将使匹配滤波器与储存斗号5100到5120，接着是储存斗1到491，进行相关。
虽然这里使用数字匹配滤波器描述本发明，但是熟悉本技术领域的人员会理解，也可以使用诸如模拟匹配滤波器或乘法-积分电路之类的其它形式的相关而不偏离本发明。
在本发明的较佳实施例中，取样步骤需要复数取样是本技术领域中众知的，也可以使用包括但是不限于实部取样的其它形式取样而不偏离本发明。
在本发明的较佳实施例中，以半个码片时间间隔收集取样。因此，将在512个取样时间间隔内表示所接收的256-码片PSC序列。在使用复数取样中，对于在1024个取样上的相关估计接收取样流，512个同相(I)取样，而512个正交相(Q)取样。
在本发明的较佳实施例中，第一周期f1是全帧周期(16个时隙)，在该周期期间累加数据，并用于PSC同步。然而，第一周期f1可以是任何时隙周期数而不偏离本发明，包括少于16个时隙或16个时隙的任何倍数。
步骤104示出在跟随步骤102的第二周期f2期间在取样上执行的处理。在步骤104中，使用来自估计PSC1的时隙定时对次同步码(SSC)信息进行解码，如通过公式“SSC(f2，PSC1)＝＞SSC1”所表示。对SSC码字的解码是一个两级过程，包括对驻留在每个时隙中的SSC符号进行解码，然后从所产生的SSC符号对SSC码字进行解码。
根据可得到的时隙定时估计值是正确的假设来执行SSC符号的第一级解码。在对于WCDMA系统的本发明的一个示例实施例中，使用时隙定时估计值PSC1来建立每个帧的16个时隙中的每一个时隙的最初256个码片的位置。在周期f2上，把16个256-码片周期的每一个累加到SSC取样累加缓冲器。在本发明的一个示例实施例中，周期f2是帧周期宽度的整数倍。在WCDMA的情况下，可以用单个4095-码片缓冲器分成16个部分而实施16个256-码片缓冲器。然后使在每个缓冲器或缓冲器部分中的累加取样值对可能的发送SSC码符号进行匹配。在WCDMA的情况下，存在17个不同的可能的16个256-码片SSC码符号。对于在每个时隙中的SSC符号，选择与在相应的SSC取样累加缓冲器中的值具有最高相关度的SSC符号序列作为最可能SSC码符号。
SSC解码的第二级是从估计的SSC码符号识别SSC码字。在WCDMA中，从里德-所罗门(Reed-Solomon)块码的无逗点子集选择SSC码字。把16个所选SSC码符号分解成里德-所罗门码字，然后按需要使它移位使之等值于所允许的无逗点子集之一。使用需要的移位数来识别帧定时(哪个时隙首先到)，并且所识别的SSC码字识别群识别符(GI)。
在本发明的较佳实施例中，把在第二周期f2期间接收到的PSC取样值累加到已经包含在第一周期f1期间接收到的累加取样的时隙取样缓冲器中。这意味着在步骤104期间，如公式“PSC(f2，f1)＝＞PSC2”所表示，从在两个周期f1和f2上收集的取样得到PSC2。在另一个实施例中，在周期f2的开始处使时隙取样缓冲器清零，以致使用来自周期f2的取样形成PSC2。
在完成步骤104之后，在步骤106中使PSC1与新估计值PSC2进行比较。如果PSC1等于PSC2，则认为对于在时隙定时中使用PSC1是有效的。如果在步骤106中尚未认为PSC1是有效的，则根据在PSC1中的时隙定时产生的SSC1是有问题的，而且尚未用于帧定时估计。
如果确定PSC1是有问题的(不等于PSC2)，则执行步骤108，其中，使用来自第三周期f3的数据来估计接收数据。在该步骤中，如公式“SSC(f3，PSC2)＝＞SSC2”所表示，使用在第三周期f3期间接收数据来形成SSC2，即SSC码字的第二估计值。此外，在步骤108期间，根据在第三周期f3中所接收数据进行时隙定时的另外的估计，以产生PSC3。如在步骤104中，在PSC3的产生中，利用用于产生以前估计值PSC2的累加取样。再有，另一个实施例中只根据在周期f3期间所接收取样产生PSC3。
熟悉本技术领域的人员会理解，有效性测试所需要的连续不改变的PSC估计值的数目可以多于上述两个而无需使用发明创造。例如，在认为SSC时隙定时估计值有效之前可能需要在一行中的三到四个相同的SSC时隙定时估计值。
此外，在周期f3期间，根据从SSC1提供的帧定时和群识别符，从接收数据对导频信道数据解码，以形成导频偏移估计值PILOT1。在确定导频信道偏移中，只使接收取样对16个导频偏移进行相关，所述16个导频偏移是通过与SSC1相关联的群识别符(GI)指定的。
在步骤110中，使PSC1与新估计值PSC3进行比较。如果PSC1等于PSC3，则认为在时隙定时中使用PSC1是有效的。如果认为PSC1是有效的，则在步骤112中估计和测试SSC1(它的时隙定时是根据PSC1的)的有效性。在示例实施例中，在步骤112中的SSC有效性是根据在形成SSC1期间所检测的SSC符号差错的数目的。通过对符号数目进行计数而测量这些符号差错，所述符号是在SSC解码的第一级期间解码的，它们与在第二级中解码的最近的SSC码字的符号不一致。如果符号不一致的这个数目(也称之为汉明(Hamming)距离)大于预定值，则认为SSC1是无效的。在本发明的另一个实施例中，步骤112使用汉明距离和经解码的SSC符号的相关能量的组合来确定SSC解码的可信度水平是否上升到有效性所要求的水平。如果在步骤112中认为SSC1是有效的，则在步骤114中使用PILOT1作为导频偏移的估计值。
在本发明的另一个实施例中，同SSC估计值一起接收的可允许的符号差错数目不设置最大值。立即使用所接收SSC码字的最佳估计值，省略步骤112和128。
在本发明的较佳实施例中，对于每个经解码的SSC符号产生相关强度量度。相关强度量度是估计的发送符号值和接收的信号之间的相关程度的测量，是在上述两级SSC解码方法的第一级期间产生的。相关强度量度和经估计的接收符号一起用作为蔡斯(Chase)算法的输入，以确定所接收SSC码字。Chase算法是执行块码的解码的“软判定”的改进方法，并在“IEEE TRANSACTIONSON INFORMATION THEORY，VOL.IT-18，NO.1，1972年1月”中的DavidChase的文章中描述。对于相加的高斯白噪声(AWGN)信道，Chase算法的使用使SSC解码正确度提高2 dB那么多，而对于衰减信道提高6-8 dB那么多。
如果在步骤110中认为PSC1是无效的，则在步骤116中使PSC2与新的估计PSC3进行比较。如果PSC2不等于PSC3，则认为PSC2是无效的或对于时隙定时有问题。在本发明的较佳实施例中，如果在步骤116处已经把在周期f1、f2、和f3上收集的取样累加到PSC时隙取样缓冲器，但是仍未得到好的时隙定时估计值，则在步骤118使过程复位并重新开始，返回到步骤102。
在步骤116处，如果PSC2等于PSC3，则认为PSC2对于时隙定时是有效的。如果认为PSC2是有效的，则在步骤122中估计SSC2(它的时隙定时是根据PSC2的)。在本发明的较佳实施例中，步骤122使用与步骤112相同的SSC估计方法。如果在步骤122中认为SSC2是有效的，则在步骤124中使用SSC2从在第四周期f4期间接收到的数据对导频信道数据解码。然后可得到在步骤124中解码的PILOT2数据供在步骤126中使用。
在步骤106估计PSC1的有效性之后，如果确定PSC1是有效的，则在步骤128中估计SSC1的有效性。在本发明的较佳实施例中，步骤128使用与步骤112相同的SSC估计方法。
如果在步骤128期间认为SSC1是无效的，则在步骤120中使用在第三周期f3期间接收的数据来产生另一个SSC估计值，即SSC2。虽然在附图中示出步骤120使用PSC2来产生SSC2，但是在步骤102中也可以使用PSC1以得到相同的结果。在步骤120之后，在步骤122中估计所产生的SSC2，这已经在上面描述。
在步骤128中，如果认为SSC1对于在帧定时中使用是有效的，则在步骤130中使用SSC1和在第三周期f3期间接收的数据对导频信息进行解码。步骤130的产物是PILOT1，系统可以在步骤132中接着作出并使用它。周期f3的宽度是一帧或多帧。
在步骤108和120中，本发明的另一个实施例在产生SSC2中增加在周期f2和f3期间收集的符号估计值。换言之，使用SSC1加强估计值SSC2。
在本发明的另一个实施例中，通过估计相关程度来执行在步骤106、110和116中的PSC时隙定时估计值的估计，所述相关程度是从用于产生PSC估计值的匹配滤波产生的。例如，当使用半个码片取样时，每个时隙周期包括5120个取样，把它们累加到5120个取样储存斗。以5120个可能的偏移对PSC序列进行相关，以产生一组5120个相关能量。最高相关能量是PSC最佳估计能量，对应于该相关能量的时隙定时偏移是PSC最佳估计偏移。为了考虑对于SSC解码的有效参考，使PSC最佳估计能量与余留的5119个相关能量的下一个最高相关能量进行比较。当把另外时隙的取样累加到累加缓冲器中时，PSC最佳估计能量上升到远远超过所有其它相关能量之上。在本发明的一个实施例中，只有在PSC最佳估计能量比下一个最高相关能量超过预定阈值的倍数，例如，6dB，才认为PSC最佳估计偏移是可靠的。
所接收PSC码的定时可以是如此的，以两个或三个相邻偏移导致高相关能量。识别这一可能性，本发明的另一个实施例只对偏移不是紧接地邻近PSC最佳估计偏移的PSC最佳估计能量进行比较。在这个方法的示例实施例中，当使所有偏移与PSC序列进行相关时，保存四个最高相关能量和它们的偏移，而使PSC最佳估计能量与不属于相邻偏移的下一个最高相关能量进行比较。
本发明的另外一个实施例是有用的，其中，随后跟着为零的2304个码片的PSC序列的自动相关函数具有可识别的包络。在这个实施例中，把所有偏移的相关能量存储在相关能量缓冲器中。在使用半个码片取样的示例实施中，相关能量缓冲器将保存5120个相关能量。然后使相关能量组与随后跟着为零的2304个码片的PSC序列的自动相关函数进行匹配。所具有的轮廓最接近这个自动相关函数的偏移是PSC最佳估计偏移。
图5示出根据本发明的一个实施例的另一个方法的流程图，用于使用所建议的WCDMA PERCH信道结构，在移动站和基站之间获取定时和同步。所述方法从步骤150开始，对用于累加PSC和SSC取样的取样累加缓冲器进行清零，把每个缓冲器的每个储存斗设置为零。把较晚接收到的取样加到已经在储存斗中的值上。PSC取样累加缓冲器存储足够的取样，以累加2560码片的整个时隙周期。SSC取样累加缓冲器存储足够的取样，以累加16个连续时隙的最初256个码片。因此，SSC取样累加缓冲器具有足够的储存斗来存储有价值的取样的4096个码片。
在对PSC和SSC缓冲器清零150之后，接收并累加第一组取样到PSC取样累加缓冲器152。在本发明的较佳实施例中，把取样的全帧(16个时隙)累加到PSC缓冲器中。如上所述在步骤102中执行取样累加152。然后使PSC序列与PSC缓冲器的内容相关，以产生时隙定时估计值PSC1 154。以上述任何方法进行PSC序列与在PSC缓冲器中的值的相关。
在步骤156中，使用时隙定时估计值PSC1把取样累加到SSC取样累加缓冲器中。如上所述，根据每个取样的时间偏移和它的时隙，把它累加到PSC缓冲器储存斗。然而，不是把所有取样都累加到SSC缓冲器。根据估计值PSC1的时隙定时，只把在每个时隙的最初256个码片期间收集的取样保存到SSC缓冲器中。因为所发送的SSC符号从时隙到时隙是不同的，所以把SSC缓冲器的取样储存斗分成16个256-码片区域，把所收集取样累加到其中。如果PSC1提供的时隙定时是正确的，则每个256-码片区域将包含一个时隙的SSC符号周期的累加取样。因为SSC缓冲器内容的值与PSC1的正确度有关，而且为了节省计算资源，可以延迟或推迟SSC缓冲器内容的SSC解码，直到示出PSC1是有效的。
在步骤156中累加SSC取样的同时，还把取样累加到PSC取样累加缓冲器。在步骤160中，对于PSC序列的相关再次分析PSC缓冲器的内容，结果产生时隙定时估计值PSC2。如此，从在步骤152和156中累加的所有取样产生PSC2。在步骤164，把时隙估计值PSC1与时隙估计值PSC2进行比较。如果两个估计值不相等，则假定PSC1是不正确的。通过把SSC取样累加缓冲器的内容设置为零而废弃使用PSC1产生的SSC估计值162。更新时隙定时估计值PSC1使之等于PSC2 158，并从步骤156继续处理。将根据来自新时隙定时估计值的时隙定时产生接着的SSC估计值。
在认识到轻微的振荡器漂移可能导致PSC估计值稍微变化而不会使SSC累加完全无效时，如果在步骤164的PSC估计值变化一个码片或小于一个码片，则本发明的另一个实施例继续累加SSC取样。在本发明的较佳实施例中，以半个码片时间间隔执行取样。在这个实施中，PSC取样累加缓冲器有5120个取样储存斗，而SSC取样累加缓冲器有8192个取样储存斗。在步骤164，如果PSC1与PSC2相差仅半个码片(一个取样储存斗)，那么跳过步骤步骤162，在步骤164之后立即执行步骤158。换句话说，SSC缓冲器未清零，但是，在接下来的SSC取样累加中要使用的时隙定时指数被更新。
此外在步骤164评价的是已经被累加到PSC取样累加缓冲器中的帧数。如果预定的帧数(例如10帧)已经消逝，而在PSC时隙定时估计值中没有明显稳定化，那么PSC取样累加缓冲器被清零(填入零)，处理过程任选地在步骤152继续或者中断。
利用以上结合步骤106、110和116描述的方法之一进一步评价PSC1和PSC2的有效性。在本发明的一个实施例中，步骤160包括保存次最高相关能量以及PSC2。在步骤166，通过将它与其他偏移的相关能量作比较，评价PSC2的有效性。如果其相关能量超过每个其他偏移的相关能量一预定量，例如6dB，PSC时隙定时估计值才被视为有效的。
在本发明的另一个实施例中，步骤160保存4个最高相关能量及其偏移。在步骤166，如果其相关能量超过每个其他非相邻偏移的相关能量一预定量，例如6dB，PSC时隙定时估计值才被视为有效的。
在本发明的另一个另外的实施例中，在步骤160，把所有偏移的相关能量存储到相关能量缓冲器中。在步骤166，只有在存储在相关能量缓冲器中的该偏移处估计的值与由随后跟着2304个为零的码片的PSC序列的自动相关函数最接近地匹配，才认为PSC时隙定时估计值是有效的。
除非认为PSC时隙定时估计值是有效的，才对使用PSC时隙定时估计值存储的SSC取样进行解码。在步骤166，如果认为PSC2是无效的，则从步骤156继续进行处理，以致通过进一步的取样累加可以加强PSC估计值。在步骤166，如果认为PSC2是有效的，则在步骤168中继续进行SSC和导频信息的解码。
在本发明的一个实施例中，在步骤168中使用上述蔡斯算法对SSC码字进行解码。第一次对SSC码字进行解码时，没有可以把它称为有效的足够的可信程度。把接着的取样累加到SSC取样缓冲器，直到使SSC码字解码和有效。正如在较后发现SSC码字是有效的情况那样，在正在对附加的SSC取样进行累加的同时，根据SSC信息的最佳猜测对导频偏移进行估计。
在步骤168中已经对有效的SSC码字进行解码之后，在步骤170中估计在步骤168中产生的导频偏移。如果导频偏移是根据最后发现为有效的SSC码字而产生的，则使用174在步骤168中测量的导频偏移。如果不使用经解码的SSC码字来产生在步骤170处可用的导频偏移，则根据有效的SSC码字在步骤172中对导频偏移进行解码。在步骤172中对导频偏移进行解码之后，准备把它用于步骤174。
在本发明的另一个实施例中，对于PSC、SSC和导频信息的解码使用帧取样累加缓冲器(大到足以保存在整个帧上的累加取样)。在可以使PSC、SSC和导频信息以高可信度进行解码的足够的帧周期上对取样进行累加。一旦建立时隙定时，就可以把缓冲器组织成16个时隙。立即分析在每个缓冲器时隙的最初256个码片中的累加取样，以对SSC码字进行解码。一旦已经对SSC码字解码，就从每个缓冲器时隙的最后的1280个码片对导频偏移进行解码。可以按需要在缓冲器中累加来自附加帧周期的取样，以产生PSC、SSC和导频信息。包括PSC相关和自动相关的使用、SSC符号相关能量测量和用于对SSC解码的蔡斯算法的上述PSC和SSC解码技术都可以等同应用于这个帧累加方法。这个方法需要容量更大的取样累加缓冲器(如果使用半个码片取样，则是81,920个储存斗)，但是允许在较少的帧数中对PSC、SSC和导频信息进行解码。
在另外的实施例中，使用导频取样累加缓冲器对导频信息进行解码，所述导频取样累加缓冲器大到足以对在包含导频码的帧周期中的每个时隙部分的取样进行累加。在WCDMA的情况中，把导频取样累加缓冲器分割成1280个码片的16个部分。在这个缓冲器中，一产生PSC时隙定时估计值就立即开始取样累加。如果用于导频取样累加的PSC时隙定时估计值变化，则使导频取样累加缓冲器清零，并根据新的PSC时隙定时估计值恢复导频取样累加。或，在另外的实施例中，如果PSC估计值的变化大于一个取样偏移才对导频取样累加缓冲器清零。一旦SSC码字被成功地解码，因此识别帧定时和群识别，导频取样累加缓冲器中的部分立即与由SSC的群识别符表示的金码偏移相关。在对SSC码字解码所需的这些周期以外，不需要进一步取样周期。
图6示出按照本发明一个实施例配置的接收机的高级方框图。所示的装置允许根据早先PSC和SSC估计值的潜在相关性对接收取样的并行处理。载有主同步码(PSC)、次同步码(SSC)和导频信息的信号被天线202接收，并在接收机(RCVR)204中被下变频、复PN去扩展和复取样。产生的复取样流被送至PSC检测器206、SSC检测器208和导频检测器210。PSC检测器206、SSC检测器208和导频检测器210可操作地耦合到控制处理器212。
控制处理器212把控制信号发送到PSC检测器206、SSC检测器208和导频检测器210，命令它们开始搜索导频信号或停止正在进行的搜索。
PSC检测器206估计在数个时隙周期上从接收机202接收的取样，以产生时隙定时的估计值。PSC检测器206执行的操作是与上述以及步骤102、104和108以产生PSC时隙定时估计值所使用的操作相同的。PSC检测器206通过所示连接把PSC时隙定时估计值提供给SSC检测器208。
在PSC检测器206正在产生附加的时隙定时估计值的同时，SSC检测器208使用已经通过PSC检测器206产生的时隙定时估计值对接收机204提供的接着的取样的SSC码字进行解码。SSC检测器208执行的操作是与上述以及步骤104、108和120的SSC操作相同的。SSC检测器208通过所示连接把帧定时估计值提供给导频检测器210。
在SSC检测器继续对接着的SSC取样进行解码的同时，导频检测器210使用SSC检测器208提供的帧定时和群识别符信息来估计导频信道偏移(它使用接收机204提供的接着的取样)。导频检测器210执行的操作是与上述以及步骤108、124和130的导频偏移确定操作相同的。
图7是PSC检测器206的较佳实施例的详细方框图。在本发明的示例实施例中，把时隙取样累加器304实施为先进先出(FIFO)缓冲器，对于单个时隙周期中每个取样位置有一个取样储存斗。例如，半个码片取样将需要5120-取样时隙缓冲器。在信道获取的开始，根据从控制处理器212接收的命令或信号使时隙取样累加器304清零。此后，每次在加法块302处接收具有时隙偏移的取样，就把它加到从累加器304取得的该时隙偏移的值中。把所产生的总和存储在累加器304中与该时隙偏移相关联的取样储存斗中。加法块302a和累加器304a接收同相(I)取样，并在累加器304a的取样储存斗中累加I值。加法块302b和累加器304b接收正交相位(Q)取样，并在累加器304b的取样储存斗中累加Q值。
在整个帧周期上累加取样的本发明的一个实施例中，时隙取样累加器304大到足以累加在整个帧周期中的取样数。在半个码片取样的情况中，这意味着每个时隙取样累加器304具有81,920个储存斗。
在对数个时隙周期累加取样之后，从累加器304向匹配滤波器310提供取样储存斗值，并测量整个取样储存斗区域的PSC序列相关。在本发明的较佳实施例中，对数个帧周期(在WCDMA的情况中，每个帧周期有16个时隙)的取样进行累加。匹配滤波器310测量每个可能的时隙定时偏移的实数相关能量值和虚数相关能量值。在WCDMA系统中使用半个码片取样的情况中，这将导致5120个实数相关能量值和5120个虚数相关能量值。如步骤102所述，当估计接近缓冲器终端的偏移时，使取样储存斗作为环形缓冲器或围绕缓冲器使用。例如，建立具有5100个偏移的512取样周期，从储存斗号5100到5120的值，接着是从储存斗1到491的值将用作为数字匹配滤波器310的输入。
把匹配滤波器310产生的每个时隙偏移的实数和虚数相关能量提供给复数-到-标量转换器块312。如在图中所示，转换器块312从每个偏移取得实数分量和虚数分量，并根据公式(2)组合它们：r=xr2+xi2----(2)]]>
其中，xr是时隙偏移的相关能量的实数分量，xi是时隙偏移的相关能量的虚数分量，而r是时隙偏移的相关能量的标量值。
把复数-到-标量转换器块312产生的标量相关能量值组提供给时隙定时判定模块314，它通过选择具有最大相关的偏移而识别最可能的PSC时隙边界。使用用于上述步骤106、110和116的方法可以进行PSC有效性的确定。时隙定时判定模块314产生时隙定时信号，把所述信号提供给SSC检测器208。
如上所述，在把相关能量的整个组与PSC的自动相关包络进行比较的本发明的一个实施例中，时隙定时判定模块314包括具有储存斗数与时隙取样累加器304的储存斗数相同的相关能量缓冲器。
图8是SSC检测器208的较佳实施例的详细方框图。SSC取样缓冲器402接收来自接收机204的I和Q取样，以及PSC检测器206提供的时隙定时信号。SSC取样缓冲器402收集预期包含SSC符号的每时隙一个符号的取样。例如，在WCDMA中，在最初256个码片中发送SSC符号，因此在每个时隙的第一符号位置中。
把在SSC符号周期上收集的I和Q取样提供给SSC符号相关器404，它对于在SSC符号周期中的取样确定可能的SSC符号中的哪一个具有最高相关能量。在SSC符号是沃尔什码的示例实施例中，SSC符号相关器404是快速阿达玛(Hadamard)变换(FHT)模块。
SSC符号相关器404产生经解码SSC符号，并把它们提供给SSC解码器406。当已经对于在帧周期中的每个时隙向SSC解码器406提供一个SSC符号时，SSC解码器406执行SSC码字的块解码，以确定群识别符(GI)和帧定时。如上所述，WCDMA使用无逗点SSC码，它使来自经解码SSC码字的帧中的时隙位置识别成为可能。经解码SSC码字还唯一地识别在接着的导频信道解码中使用的16个群识别符(GI)值中的一个。把SSC解码器406产生的帧定时信号和GI两者提供给导频检测器210。
在本发明的较佳实施例中，SSC符号相关器404还产生每个经解码SSC符号的相关强度量度，并把这个量度提供给SSC解码器406。在本发明的较佳实施例中，SSC解码器406是里德-所罗门解码器。SSC符号相关器404所提供的相关强度量度允许SSC解码器406根据上述蔡斯算法执行SSC码字的“软判定”解码。
图9是导频检测器210的实施例的详细方框图。导频取样缓冲器502接收来自接收机204的I和Q取样，以及SSC检测器208提供的帧定时信号。导频取样缓冲器502收集对于期望包含导频数据的每个时隙的各部分的取样。例如在WCDMA中，在每个时隙的后面一半，或在最后的1280个码片，发送导频数据。
把导频取样缓冲器502收集的I和Q取样提供给导频相关器504，它确定与每个帧的起始有关的导频金码的偏移。还向导频相关器504提供群识别符(GI)信息，以致可以把它配置成只搜索在所识别的群中的导频偏移。例如，在WCDMA中，与一个GI值相关联的每个群只包含32*16个可能的导频偏移中的16个。
在本发明的另一个实施例中，把导频取样缓冲器502实施为累加器，用于使接着的帧周期的取样与已经收集的取样进行组合。这允许使用更加强的取样值组来产生具有较高可信度的导频偏移。
提供较佳实施例的上述描述，以使熟悉本领域技术的人员可以制造或使用本发明。熟悉本领域技术的人员将不费力地明了这些实施例的各种修改，可以把这里所定义的一般原理应用到其它的实施例而不需要用发明创造。因此，不打算把本发明限于这里所示出的实施例，而是和这里所揭示的原理和新颍特征符合的最宽广的范围相一致。