用于移动通讯系统的移动 站的小区搜索方法和设备 【技术领域】
本发明涉及一种用于移动通讯系统的移动站的小区搜索方法和设备。背景技术
在一种基于CDMA(码分多址)方法的移动通讯系统中，如果移动站与基站通讯或测量从基站所接收到的能量，它必须在来自基站的下行信号内检测帧边界和扰码。这被称作“小区搜索”。
小区搜索方法通常包括对具有所有可能定时的所有可能的扰码的信号进行解扰，并选择定时和扰码，利用该定时和扰码所获得的作为用扩频码(spreading code)进行去扩频(despread)结果的相关系数最大，由此为基站检测帧边界和扰码。然而这种方法要求大量时间的小区搜索。为了增加小区搜索速度，基站通过PSCH(主要同步信道)和SSCH(次要同步信道)传送每个时隙的方法被使用(涉及3GPP技术规范25.211)。
图1显示了涉及小区搜索的下行信道的结构。这种下行信道涉及W-CDMA方法(涉及3GPP技术规范25.211)中的小区搜索，上述方法是CDMA方法的代表。在主要同步信道，使用对所有小区和时隙是公用的扩频码PSC(主要同步码)，信号按照根据时隙周期被传送。在次要同步信道，不同的扩频码SSC0～SSCn-1(次要同步码)被用于各自的时隙，一帧构成一扩频码序列，被重复地和循环地传送。对各自地小区使用不同的扩频码序列，每种扩频码序列与一扰码组相关，基站所使用的扰码属于该扰码组。不对主要和次要同步信道进行扰码。在公用导频信道(CPICH)，使用对所有小区都是公用的扩频码和符号模型传送信号，并对不同的小区进行不同的扰码。
图2显示了常规的小区搜索方法中所执行的第一操作步骤。在主要同步信道上，使用对所有小区和时隙公用的扩频码PSC。对应于这种扩频码PSC，移动站将所接收的信号输入到一匹配的滤波器201，导致多时隙求平均处理部分202对多个时隙求平均值，以便减少噪声和干扰的负效果。峰值检测器203选择一个平均相关系数最大的定时以便检测时隙边界。在W-CDMA方法中，一个时隙对应于2560个码片，所以如果没有发生“过多采样(ovesampling)”，对于时隙边界，具有2560个侯选定时。上述操作被称作“第一步骤”。
在次要同步信道，对于不同的时隙，使用不同的扩频码，一帧构成一扩频码序列。按照帧周期，扩频码序列被重复，不同的小区使用不同的扩频码序列。这些扩频码序列与各自的扰码组相关，以便允许扰码随后被轻易地检测。由于时隙边界在第一步骤已经被检测，移动站可以计算在次要同步信道的传送定时。
移动站使用所计算的定时和扩频码PSC为次要同步信道对所接收到的信号去扩频，对对应于所有可能的帧边界和SSC序列的相关输出系数求平均，选择一个平均相关系数最大的定时和SSC扩频码序列。移动站因此检测帧边界和扰码组。这种操作被称作“第二步骤”。
图3显示了常规的小区搜索方法中所独行的第二操作步骤。基于在第一步骤所检测到的时隙边界，计算在次要同步信道上执行传送的定时。利用所计算的定时，对应于次要同步码的相关器3011～30116检测相关性。W-CDMA方法涉及16个次要同步码。因此对多个时隙执行相关操作。由于次要同步码模型在次要同步信道上被重复，以便对应于帧周期，求平均处理部分3021～30216，根据要求对帧进行求平均值操作。在W-CDMA方法中，最多有16个次要同步码用于每个时隙，以获得相关性，一帧包括15个时隙，因此，在帧内求平均后，最多有15×16个平均相关系数被输出并被储存在相关值存储器304内。因此，C2K1计算部分305对相关系数求平均，以便与可能存在于帧内的定时和SSC扩频码序列相对应。在W-CDMA方法中，如果时隙边界是已知的，对于帧边界可能有15个定时，可能有64个SSC序列，所以，最多计算15×64个平均相关系数。因此，通过选择平均相关系数最大的定时和SSC扩频码序列，峰值检测器303检测帧边界和扰码组。
在第二步骤中已经检测了帧边界和扰码组的移动站最终通过一公用导频信道接收进行了扰码的信号，并确定扰码组中与这个信号中的扰码相等的扰码。由于帧边界已经被检测，扰码的相位可以被计算。由于用于公用导频信道的扩频码对所有小区都是通用的，基本上组内所有扰码可以被用于对信号进行解扰，用于公用导频信道的扩频码可以被用于对信号去扩频。随后，这些操作可以对多个符号进行，并对结果求平均，平均相关系数最大的扰码可以被选择。这种操作被称作“第三步骤”。
图4显示了常规的小区搜索方法中所执行的第三步骤操作。例如，在W-CDMA方法中，一个扰码组包含8个扰码。基于在第一和第二步骤中所检测到的帧边界，移动站计算扰码的相位，使解扰器4041～4048用8个扰码对所接收到的信号解扰。然后，基于在第二步骤所检测到的帧边界，相关器4011～4018计算扰码的相位，使用用于公用导频信号的扩频码使信号去扩频。移动站对多个符号执行这种操作，求平均处理部分4021～4028使结果平均。峰值检测器403选择平均相关系数最大的扰码，用于检测基站所使用的下行扰码。
图5显示了常规的判断被检测的帧边界和扰码的方法。如果第一～第三步骤被定义为一次搜索，当完成一次搜索之后，移动站导致解扰器504根据所检测的帧边界和扰码对所接收的信号进行解扰。因此，相关器501用用于公用导频信道的扩频码对信号去扩频，导频符号解调和误差测量部分502解调公用导频信道上的导频符号并测量导频符号上的误差数。检测结果判断部分503执行阈值判断或类似操作，以确定正确的帧边界和扰码是否已经被检测。
例如，如果来自基站的控制信号提供给移动站关于周围小区的帧边界和扰码的信息或移动站在上次搜索之后立即具有有关的周围小区的帧边界和扰码的信息，可以省略上述三步骤搜索方法。也就是通过在所期望的帧边界之前和之后，假定多个帧边界，根据各自定时用侯选扰码对信号解扰，用用于公用导频信道的扩频码对信号去扩频，并然后选择平均相关系数最大的扰码和帧边界，可以实现小区搜索。
利用这种方法，小区搜索可以被简化，与三步骤小区搜索相比，以减少搜索时间和能量耗费。即使在这种方法中，在选择了提供最大平均相关系数的扰码和帧边界之后，也通过基于被检测的扰码和帧边界而对所接收到的信号进行解扰和去扩频、对导频符号进行解码，测量所述符号中的误差数量，或使用别的方法，确定这些帧边界和扰码是否正确。
移动站的小区搜索时间越短，能量耗费越低。此外，可以高速进行切换，因此，确保平稳的通讯。因此，用于判断被检测的帧边界和扰码是否正确所需的时间应该短，这种判断应该足够准确，以避免选择不正确的帧边界或扰码或避免不必要的重复的小区搜索。
然而对于普通方法，当选择帧边界和扰码之后，这些检测结果被再次判断，因此，要求相应的非常多的小区搜索时间。这种方法的另一个问题是如果信号噪声干扰功率比很小时，判断不足够准确。发明内容
本发明的一个目的是减少小区搜索所需时间，增加小区搜索的准确性，减少移动站的能量耗费，通过在选择帧边界和扰码期间判断选择结果是否正确并使判断结果比观有技术更准确，提供平稳的和稳定的通讯。
为了获得这个目的，本发明提供一种用于移动通讯系统内的移动站的小区搜索方法，所述方法包括第一步骤，使用对所有时隙都公用的公用扩频码使所接收的信号去扩频，基于第一平均相关系数，检测时隙边界；第二步骤，基于第一步骤所检测到的时隙边界，使用用于所述各自时隙的不同的单独的扩频码，使信号去扩频，并基于第二平均相关系数，检测帧边界和扰码组；第三步骤，基于第二步骤所检测到的帧边界和扰码组，对公用导频信号解扰，并基于第三平均相关系数，检测扰码，所述方法的特征在于：基于所述多个第三平均相关系数中最大的一个与预定参考值的比值，判断所述帧边界和扰码的检测结果。
利用这种方法，可以在第三步骤操作的同时，判断检测结果，因此，减少了小区搜索和检测结果判断所需时间。
可以根据从所述移动站所接收到的信号而计算出的干扰功率，设置所述参考值。由于基于W-CDMA方法的移动站具有测量下行干扰功率的功能，这种功能可以被用于计算干扰功率。
此外，可以根据多个所述第三平均相关系数，除了最大的一个之外，设置参考值。这种方法消除了测量干扰功率的需要，使得基本上能在计算最大的平均相关系数的同时计算等同于干扰功率的值。
此外，所述参考值是多个所述第三平均相关系数(除了最大的一个之外)的平均值或中值。这种方法消除了测量干扰功率的需要，使得基本上能在计算最大的平均相关系数的同时计算等同于干扰功率的值。
此外，可以根据多个所述第二平均相关系数，除了最大的一个之外，设置参考值。利用这种方法，如果有关周围小区的扰码信息已经从来自基站的控制信息或类似信息中获得，且在第三步骤，仅仅发现了一个扰码的平均相关系数，则可以在第二步骤确定参考值。
此外，所述参考值可以是多个所述第二平均相关系数(除了最大的一个之外)的平均值或中值。利用这种方法，如果有关周围小区的扰码信息已经从来自基站的控制信息或类似信息中获得，且在第三步骤，仅仅发现了一个扰码的平均相关系数，则可以在第二步骤确定参考值。
此外，可以根据所述多个第一平均相关系数设置参考值。利用这种方法，如果有关周围小区的帧边界或扰码信息已经从来自基站的控制信息或类似信息中获得且可以跨越第二步骤或在第三步骤仅仅发现了一个扰码的平均相关系数，则可以在第一步骤确定参考值。
此外，所述参考值可以是，按照升序从所述多个第一平均相关系数中选择的任意数量的所述第一平均相关系数的平均值或中值。利用这种方法，如果有关周围小区的帧边界或扰码信息已经从来自基站的控制信息或类似信息中获得且可以跨越第二步骤或在第三步骤仅仅发现了一个扰码的平均相关系数，则可以在第一步骤确定参考值。
此外，本发明还提供一种用于移动通讯系统内的移动站的小区搜索方法，所述方法基于有关已知扰码和帧边界的信息解扰一公共倒频信号，基于平均相关系数检测扰码，其特征在于；基于多个所述平均相关系数中最大的一个与预定参考值的比值，判断所述帧边界和扰码的检测结果。
利用这种方法，可以在第三步骤操作的同时，判断检测结果，因此，减少了小区搜索和检测结果判断所需时间。
可以根据从所述移动站所接收到的信号而计算出的干扰功率设置所述参考值。由于基于W-CDMA方法的移动站具有测量下行干扰功率的功能，这种功能可以被用于计算干扰功率。
此外，可以根据多个所述平均相关系数，除了最大的一个之外，设置参考值。这种方法消除了测量干扰功率的需要，使得基本上能在计算最大的平均相关系数的同时计算等同于干扰功率的值。
此外，所述参考值可以是多个所述平均相关系数(除了最大的一个之外)的平均值或中值。这种方法消除了测量干扰功率的需要，使得基本上能在计算最大的平均相关系数的同时计算等同于干扰功率的值。
通过结合附图对实施例所进行的介绍，本发明其它目的、效果、特征和优点将变得更加清楚。附图说明
图1是一个示意性视图，显示了涉及小区搜索的下行信道的结构；
图2用于描述常规的小区搜索方法的第一步骤的操作；
图3用于描述常规的小区搜索方法的第二步骤的操作；
图4用于描述常规的小区搜索方法的第三步骤的操作；
图5用于描述一种常规的判断被检测的帧和扰码的方法；
图6显示了符合本发明实施例的在三步骤小区搜索之后所执行的检测结果判断方法；
图7显示了在符合本发明实施例的第三步骤计算参考值的检测结果判断方法；
图8显示了在符合本发明实施例的第二步骤计算参考值的检测结果判断方法；
图9显示了在符合本发明实施例的第一步骤计算参考值的检测结果判断方法；
图10是一曲线图，显示了根据符合本发明实施例的检测结果判断方法的搜索时间特性；
图11显示了不使用符合本发明实施例的三步骤小区搜索方法的检测结果判断方法；
图12显示了独立于符合本发明实施例的三步骤小区搜索方法而计算参考值的检测结果判断方法。具体实施方式
图6显示了符合本发明实施例的在三步骤小区搜索之后所执行的检测结果判断方法。利用这种方法，检测结果在三步骤小区搜索方法的第三步骤操作的同时被判断。移动站根据第一和第二步骤期间所检测的帧边界而计算扰码的相位，并使解扰器6041～6048用8个扰码对所接收到的信号进行解扰。然后，相关器6011～6018基于第二步骤所检测到的帧边界去扩频计算扰码的相位，并使用用于公用导频信道的扩频码对信号去扩频。移动站对多个符号执行这样的操作，求平均处理部分6021～6028使结果平均。峰值检测器603选择一对应于最大平均相关系数的扰码，将其作为基站所使用的下行扰码进行检测。
移动站将这个最大的平均相关系数输出到检测结果判断部分606，计算这个值与自身内部所计算的参考值之比值，如果所述比值等于或大于阈值，确定检测结果是正确的。否则，移动站再次进行小区搜索或确定它已经脱离这个基站的服务范围。利用这种方法，可以在第三步骤操作的同时判断检测结果，因此减少了小区搜索和检测结果判断所需要的时间。此外，使用适当的参考值和阈值可使得检测结果被准确地判断。利用这个示例的检测结果判断方法所获得的判断准确性将在下文被介绍。
可以使用几个参考值判断检测结果。例如移动站所计算的干扰功率可以被用作参考值。为了实现这种方法，考虑独立于小区搜索电路提供一个用于测量干扰功率的电路。由于基于W-CDMA方法的移动站具有测量下行干扰功率的功能，这个功能可以被用于计算干扰功率(涉及3GPP技术规范TS25.215)。具体地说，例如通过公用导频信道接收导频信号和测量这个信号平均值的变异，计算干扰功率。
图7显示了在符合本发明实施例的第三步骤计算参考值的检测结果判断方法。在第三步骤检测扰码的方法与图6所示的方法相同。在第三步骤，参考值计算部分706计算用于所计算的扰码的平均相关系数(C30～C37)(除了最大的一个(max{C3i})之外)的平均值或中值。例如在W-CDMA方法中，一个扰码组包括8个扰码。移动站基于第一和第二步骤所检测的帧边界，计算扰码的相位，用8个扰码对所接收的信号进行解扰，用用于公用导频信道的扩频码对信号去扩频。移动站对多个符号进行这种操作，对结果求平均值，计算扰码的平均相关系数(C30～C37)。另一方面，参考值计算部分706确定7个平均相关值(除了最大的一个之外)的平均值或中值，使用它作为判断检测结果的参考值。这个平均值或中值对应于干扰功率。这种方法不需要单独地如上述那样测量干扰功率，使基本上能在计算最大的相关系数的同时计算等同于干扰功率的值。因此，这种方法不太可能受干扰功率临时变化所带来的反面影响。
图8显示了在符合本发明实施例的第二步骤计算参考值的检测结果判断方法。基于第一步骤所检测的时隙边界，在次要同步信道上进行发送的定时被计算。对应于次要同步码的相关器8011～80116利用所计算的定时检测相关性。在多个时隙上进行这种操作。由于次要同步码模型在次要同步码信道上被重复，以便对应于帧周期，求平均处理部分8021～80216按照要求对帧进行求平均处理。当帧间求平均处理之后，最多输出15×16个平均相关系数并存储在相关值存储器804中。然后，C2K1计算部分805对相关系数求平均值，以与帧内可能的定时和SSC扩频码序列相对应。最多计算出15×64个平均相关系数。然后，通过选择具有最大的平均相关系数的定时和SSC扩频码序列，峰值检测器803检测帧边界和扰码组，从而，检测帧边界和扰码组。
此外，这种方法使用用于SSCH扩频码序列的平均相关系数(C2K1)(除了最大的一个(max{C2K1})之外)的平均值或中值作为参考值，所述SSCH扩频码序列对应于第二步骤所计算的帧边界和扰码组例如在W-CDMA方法中，在第一步骤期间，检测时隙边界，所以，在第二步骤，用于帧边界的侯选定时的数量被限制在15个，也就是一帧内的时隙数量。此外，由于具有64个次要同步信道序列，最多计算15×64＝960个平均相关系数(max{C2K1})。选择提供最大的平均相关系数(C2K1)的帧边界和扰码组。另一方面，参考值计算部分806确定除了最大的平均相关系数之外的959个平均相关系数的平均值或中值，使用它作为参考值。
如果关于周围小区的帧边界或扰码组的信息已经从来自基站的控制信息中获得，则并非所有的平均相关系数都被发现。此时，然而仅仅使用所有被计算的平均相关系数。这个值对应于干扰功率。如果有关周围小区的扰码组的信息已经例如从来自基站的控制信息中被获得，在第三步骤，则可能仅仅发现用于一个扰码的平均相关系数。此时，在第三步骤，不能利用上述方法计算参考值，所以这种在第二步骤确定参考值的方法是有效的。
图9显示了在符合本发明实施例的第一步骤计算参考值的检测结果判断方法。移动站将所接收的信号输入到对应于这种扩频码PSC的匹配的滤波器901，使多时隙求平均处理部分902在多个时隙上求平均，以便减少噪声和干扰的副作用。峰值检测器903选择具有最大的平均相关系数的定时，以检测时隙边界。在W-CDMA方法中，一个时隙对应于2560个码片，所以，如果不过多采样，时隙边界具有2560个侯选定时。
另一种方法使用在第一步骤计算的定时中平均相关值(Cl1)较小的N个(Cl1-X)的平均值或中间值，作为参考值。例如在W-CDMA方法中，如果移动站的采样周期等于一个码片，时隙边界具有2560个侯选定时；这个数字等于每个时隙的码片数量。针对每个侯选定时，计算平均相关系数。然后，基于提供最大平均相关系数的定时，帧边界被检测。另一方面，参考值计算部分904发现2560个平均相关系数(Cl1)中的N个较小的平均相关系数(Cl1-X)的平均值或中值并用它作为判断检测结果的参考值。使用N个较小的平均相关系数，以便减少小区的多个多路径的副影响，以及由于在第一步骤通过主要同步信道接收信号而全部都可见的所有周围小区的多路径的多个峰值的副影响，上述主要同步信道使用对所有小区和时隙公用的扩频码。
利用这种方法，所计算的参考值等于干扰功率。例如如果用于周围小区的帧边界或扰码的信息已经从来自基站的控制信息或类似信息中被获得，可以跨越第二步骤或在第三步骤仅仅为一个扰码计算平均相关系数。此时，在第二或第三步骤，不可能计算参考值，所以，这种在第一步骤确定参考值的方法是有效的。此外，由于获得大量的样本，这种方法具有获得稳定参考值的优点。
图10显示了根据符合本发明实施例的检测结果判断方法的搜索时间特性。这个图显示了在使用三步骤小区搜索后执行的检测结果判断方法的小区搜索暂时特性的仿真结果的示例。横坐标代表搜索时间，纵坐标代表移动站在一定时间内正确搜索的累积概率。衰减具有最大为5Hz的多普勒频率(fD)，图中的Stotal/N表示来自基站的接收到信号的总功率与干扰功率和噪声功率之和的比值。实线表示假定检测结果被理想化判断，没有任何误差，虚线表示根据本发明示例，除了最大的一个平均相关系数之外，平均相关系数的均值被计算，作为参考值，最大的一个平均相关系数与参考值的比值被用于判断检测结果。阈值被设定为4dB。这个图显示，这个示例的检测结果判断方法非常准确，检测结果可以被理想地判断。
在上述实施例中，执行三步骤小区搜索，但是可以省略这种小区搜索。例如如果周围小区的扰码和帧边界的准确的信息可以从基站获得，或已经进行了小区搜索，致使周围小区的扰码或大致的帧边界已经是已知的，可以出现这种省略。
图11显示了不使用符合本发明实施例的三步骤小区搜索方法的检测结果判断方法。如果周围小区的扰码和帧边界的准确的信息可以从基站获得，或已经进行了小区搜索，所以周围小区的扰码或大致的帧边界已经是已知的，可以使用这种方法。控制部分605包括具有来自基站的控制信息或由上次搜索结果所获得的扰码的解扰器6041～6042W+1。使用这个扰码，解扰器6041～6042W+1对所接收的信号进行解扰。在所期望的包括多个相位的定时T±W，根据大致的帧边界，相关器6011～6012W+1计算平均相关系数。对多个符号执行这样的操作，求平均处理部分6021～6022W+1对结果求平均值。然后，峰值检测器603选择提供最大平均相关系数的一个相位，因而检测帧边界。
另一方面，检测结果判断部分606确定这个最大的平均相关系数与移动站内所计算的参考值的比值，将这个比值与阈值进行比较，以便判断检测结果。参考值的示例包括移动站所计算的干扰功率，如在执行三步骤小区搜索方法情况中那样。
图12显示了独立于符合本发明实施例的三步骤小区搜索方法的计算参考值的检测结果判断方法。如果周围小区的扰码和帧边界的准确的信息可以从基站获得，或已经进行了小区搜索，所以周围小区的扰码或大致的帧边界已经是已知的，可以使用这种方法。检测帧边界的方法与图11所示的相同。参考值计算部分706计算对应于所计算的多个相位的平均相关系数(C-w～CW)(除了最大的一个(max{Ci})之外)的均值或中值作为参考值。
如上所述，根据这个示例，如果执行了三步骤小区搜索，不必对所接收的信号去扩频以便在三步骤小区搜索之后再次判断检测结果，因此，使得检测结果在一个非常短的时间内被判断。
此外，基本上在第三步骤计算最大的平均相关系数的同时，计算等于干扰功率的参考值，因此，使得检测结果被可靠地判断，而不受干扰功率暂时波动的影响。
此外，如果在第三步骤不能计算参考值，可以在第二步骤进行这种计算。如果在第二步骤或第三步骤不能计算参考值，可以在第一步骤进行这种计算。
此外，即使不执行三步骤小区搜索，也没有必要对所接收的信号去扩频以便判断检测结果，从而使得检测结果在一个非常短的搜索时间内被判断出来。
此外，基本上在搜索的同时，计算等于干扰功率的参考值，因此，使得检测结果被可靠地判断，而不受干扰功率暂时波动的影响。
以上已对本发明作了十分详细的描述，所以阅读和理解了本说明书后，对本领域技术人员来说，本发明的各种改变和修改将变得明显。所以一切如此改动和修正也包括在此发明中，因此它们在权利要求书的保护范围内。