用于确定下行导频粗同步的方法及装置.pdf

本发明提供一种用于确定下行导频粗同步的方法及装置，属于无线通信技术领域，该方法包括：首先将第一保护间隔的功率值和第二保护间隔的功率值相加后，除以SYNC-DL的功率值得到第一功率比值；判断第一功率比值是否小于第一预定门限值，若是，确定接收数据窗为特征窗；然后获取特征窗中长度为64码片的SNYC-DL，从中搜索出长度为W_shift码片的最大能量窗和最小能量窗；将最小能量窗除以最大能量窗得到第二功率比值；判断第二功率比值是否大于第二预定门限值，若是，可确定出SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置，能够有效提高粗同步的准确性。

1.  一种用于确定下行导频粗同步的方法，其特征在于，所述方法包括：
在长度为128码片的接收数据窗内，分别获取长度为32码片的第一保护间隔的功率值、长度为32码片的第二保护间隔的功率值和长度为64码片的下行同步码序列SYNC-DL的功率值；
将所述第一保护间隔的功率值和所述第二保护间隔的功率值相加后，再除以所述SYNC-DL的功率值，得到第一功率比值；
判断所述第一功率比值是否小于第一预定门限值，若是，确定所述接收数据窗为特征窗；
获取所述特征窗中长度为64码片的SNYC-DL，在所述SNYC-DL中搜索出长度为W-shift码片的最大能量窗和长度为W-shift码片的最小能量窗，其中W-shift为可变的能量窗长度；
将所述最小能量窗除以所述最大能量窗，得到第二功率比值；
判断所述第二功率比值是否大于第二预定门限值，若是，确定所述长度为48码片的SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取多个第一功率比值，其中第一功率比值的个数通过公式M＝(N-W)/S+1计算得到，M为第一功率比值的个数，N为接收信号的长度，W为特征长度，S为移动步长。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述比较所述第一功率比值是否小于第一预定门限值的步骤具体为：
在M个第一功率比值中筛选出最小的第一功率比值；
将所述最小的第一功率比值与第一预定门限值进行比较。

4.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述第一功率比值大于或等于所述第一预定门限值，所述方法还包括：
跳过后面有效性检测，直接上报同步失败。

5.  一种用于确定下行导频粗同步的装置，其特征在于，所述装置包括特征窗口检测器和特征窗有效性判决器，其中
所述特征窗检测器，用于在长度为128的码片的接收数据窗内，计算出长度为32码片的第一保护保护间隔的功率值与长度为32码片的第二保护间隔的功率值的和，得到第三功率值，将所述第三功率值除以长度为64码片的下行同步码序列SYNC-DL的功率值，得到第一功率比值，若所述第一功率比值小于第一预定门限值时，确定所述接收数据窗为特征窗；
所述特征窗有效性判决器，用于在所述特征窗检测器确定的所述特征窗中截取长度为64码片的SNYC-DL，在所述SNYC-DL中搜索出长为W-shift码片的最大能量窗和长度为W-shift码片的最小能量窗，并将所述最小能量窗除以最大能量窗，得到第二功率比值，若所述第二功率比值大于第二预定门限值时，确定所述长度为64码片的SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置，其中W-shift为可变的能量窗长度。

6.  根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述特征窗口检测器包括：
第一获取模块，用于在长度为128码片的接收数据窗内，分别获取长度为32码片的第一保护间隔的功率值、长度为32码片的第二保护间隔的功率值和长度为64码片的下行同步码序列SYNC-DL的功率值；
第一计算模块，用于将所述第一保护间隔的功率值和所述第二保护间隔的功率值相加后，再除以所述SYNC-DL的功率值，得到第一功率比值；
第一处理模块，用于判断所述第一功率比值是否小于第一预定门限值，若是，确定所述接收数据窗为特征窗。

7.  根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述特征窗有效性判决器包括：
第二获取模块，用于获取所述特征窗中长度为64码片的SNYC-DL，在所述SNYC-DL中搜索出长度为W-shift码片的最大能量窗和长度为W-shift码片的最小能量窗；
第二计算模块，用于将所述最小能量窗除以所述最大能量窗，得到第二功率比值；
第二处理模块，用于判断所述第二功率比值是否大于第二预定门限值，若是，所述长度为64码片的SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置。

8.  根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块用于获取多个第一功率比值，其中第一功率比值的个数通过公式M＝(N-W)/S+1计算得到，M为第一功率比值的个数，N为接收信号的长度，W为特征长度，S为移动步长。

9.  根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块，用于在M个第一功率比值中筛选出最小的第一功率比值，若所述最小的第一功率比值小于第一预定门限值时，确定所述接收数据窗为特征窗；若所述最小的第一功率比值大于或等于第一预定门限值时，直接上报同步失败。

用于确定下行导频粗同步的方法及装置
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种用于确定下行导频粗同步的方法及装置。
背景技术
TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步的码分多址技术)系统关键技术之一就是同步CDMA(Code DivisionMultiple Access，码分多址)，即指上行链路各终端信号在基站解调器完全同步。为实现同步CDMA，同步检测就成了其中关键技术之一。同步检测分为粗同步和精同步，粗同步指同步的捕获，即完成信号所在频段的搜索和确定DwPTS(下行导频时隙)粗同步；精同步是指同步的跟踪，即确定系统帧同步位置。在ITU(国际电信同盟)的频谱分配上，TD-SCDMA系统分配了1880MHz-1920MHz和2010MHz-2025MHz两个频谱段。
如何能够快速有效的捕获有效信号频段并确定DwPTS粗同步是TD-SCDMA系统关系到通信速度和质量的关键部分。通常情况下，比较简单且公认的确定粗同步方法是根据DwPTS特殊结构来确定信号频段和DwPTS的位置。参见图1，为TD-SCDMA系统的帧结构，其中DwPTS结构由长为32chips(码片)的保护间隔(GP)加上长度为64chips的同步码构成；接着在DwPTS和UpPTS(上行导频时隙)之间插入了96chips的保护间隔。由于接收到的GP的功率很小，而SYNC(同步)码段数据以全功率发射，故从时间分布上分析，SYNC的功率与两边GP相比，SYNC段是“峰”值。当用两边64个码片的功率和(每边各32个码片)除以SYNC段功率和时，得到的值会很小。接收机在接收数据流中以可变步长滑动此长度的特征窗，比值最小的特征窗对应的位置是DwPTS的粗同步位置。
但在实际通信系统中，由于终端射频器件能量的泄漏等各种原因造成在没有信号的频点上也会出现这种特征窗，如果使用传统的特征窗算法会导致粗同步到没有信号的频段上，使同步搜索时间过长甚至无法驻留到有信号的频点。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于确定下行导频粗同步的方法及装置，能够有效提高粗同步的准确性。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于确定下行导频粗同步的方法，所述方法包括：
在长度为128码片的接收数据窗内，分别获取长度为32码片的第一保护间隔的功率值、长度为32码片的第二保护间隔的功率值和长度为64码片的下行同步码序列SYNC-DL的功率值；
将所述第一保护间隔的功率值和所述第二保护间隔的功率值相加后，再除以所述SYNC-DL的功率值，得到第一功率比值；
判断所述第一功率比值是否小于第一预定门限值，若是，确定所述接收数据窗为特征窗；
获取所述特征窗中长度为64码片的SNYC-DL，在所述SNYC-DL中搜索出长度为W-shift码片的最大能量窗和长度为W-shift码片的最小能量窗，其中W-shift为可变的能量窗长度；
将所述最小能量窗除以所述最大能量窗，得到第二功率比值；
判断所述第二功率比值是否大于第二预定门限值，若是，确定所述长度为48码片的SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置。
优选地，所述方法还包括：
获取多个第一功率比值，其中第一功率比值的个数通过公式M＝(N-W)/S+1计算得到，M为第一功率比值的个数，N为接收信号的长度，W为特征长度，S为移动步长。
优选地，所述比较所述第一功率比值是否小于第一预定门限值的步骤具体为：
在M个第一功率比值中筛选出最小的第一功率比值；
将所述最小的第一功率比值与第一预定门限值进行比较。
优选地，若所述第一功率比值大于或等于所述第一预定门限值，所述方法还包括：
跳过后面有效性检测，直接上报同步失败。
本发明还提供一种用于确定下行导频粗同步的装置，所述装置包括特征窗口检测器和特征窗有效性判决器，其中
所述特征窗检测器，用于在长度为128的码片的接收数据窗内，计算出长度为32码片的第一保护保护间隔的功率值与长度为32码片的第二保护间隔的功率值的和，得到第三功率值，将所述第三功率值除以长度为64码片的下行同步码序列SYNC-DL的功率值，得到第一功率比值，若所述第一功率比值小于第一预定门限值时，确定所述接收数据窗为特征窗；
所述特征窗有效性判决器，用于在所述特征窗检测器确定的所述特征窗中截取长度为64码片的SNYC-DL，在所述SNYC-DL中搜索出长为W-shift码片的最大能量窗和长度为W-shift码片的最小能量窗，并将所述最小能量窗除以最大能量窗，得到第二功率比值，若所述第二功率比值大于第二预定门限值时，确定所述长度为64码片的SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置，其中W-shift为可变的能量窗长度。
优选地，所述特征窗口检测器包括：
第一获取模块，用于在长度为128码片的接收数据窗内，分别获取长度为32码片的第一保护间隔的功率值、长度为32码片的第二保护间隔的功率值和长度为64码片的下行同步码序列SYNC-DL的功率值；
第一计算模块，用于将所述第一保护间隔的功率值和所述第二保护间隔的功率值相加后，再除以所述SYNC-DL的功率值，得到第一功率比值；
第一处理模块，用于判断所述第一功率比值是否小于第一预定门限值，若是，确定所述接收数据窗为特征窗。
优选地，所述特征窗有效性判决器包括：
第二获取模块，用于获取所述特征窗中长度为64码片的SNYC-DL，在所述SNYC-DL中搜索出长度为W-shift码片的最大能量窗和长度为W-shift码片的最小能量窗；
第二计算模块，用于将所述最小能量窗除以所述最大能量窗，得到第二功率比值；
第二处理模块，用于判断所述第二功率比值是否大于第二预定门限值，若是，所述长度为64码片的SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置。
优选地，所述第一计算模块用于获取多个第一功率比值，其中第一功率比值的个数通过公式M＝(N-W)/S+1计算得到，M为第一功率比值的个数，N为接收信号的长度，W为特征长度，S为移动步长。
优选地，所述第一处理模块，用于在M个第一功率比值中筛选出最小的第一功率比值，若所述最小的第一功率比值小于第一预定门限值时，确定所述接收数据窗为特征窗；若所述最小的第一功率比值大于或等于第一预定门限值时，直接上报同步失败。
上述技术方案中至少一个技术方案具有如下有益效果：通过首先根据传统特征窗方法检测DwPTS特征窗，然后检测特征窗的包络是否满足条件，从而可避免因终端射频器件能量的泄漏等各种原因造成在没有信号的频点上也会出现特征窗的问题，而且可节省同步搜索的时间，从而可有效提高粗同步的性能。
附图说明
图1为TD-SCDMA系统的帧结构示意图；
图2为DwPTS的结构示意图；
图3为本发明的实施例中用于确定下行导频粗同步的方法流程图；
图4为本发明的实施例中用于确定下行导频粗同步的装置框图。
具体实施方式
本实施例仅以在时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统的终端用户(UE)中的应用为例。虽然本实施例仅以TD-SCDMA系统为例，但也可用于其他无线通信系统领域中。在TD-SCDMA系统中，UE开机时只有帧结构信息还没有与信号达到帧同步，而接收机必须与数据流的帧结构保持同步才能进行通信，所以必须先建立与小区的下行同步。
为了能够更清楚的说明TD-SCDMA系统中数据发送和接收的过程，现在对TD-SCDMA的帧结构做一下描述。如图2所示，TD-SCDMA是以10ms(毫秒)为一个帧的时间单位。TD-SCDMA由于使用智能天线技术，需要随时(例如每隔5ms)掌握用户终端的位置，因此TD-SCDMA进一步可将每一个帧分为两个5ms的子帧，从而可缩短每一次上下行周期的时间，使得能够在尽量短的时间内完成对用户的定位。每一个5ms的子帧分为7个普通时隙(TS0～TS6)和3个特殊时隙，其中3个特殊时隙分别为：下行导频时隙(DwPTS)、上行导频时隙(UpPTS)和保护周期(GP)。每一个5ms的子帧共由6400个码片(chips)组成。在TD-SCDMA中，每个子帧中的DwPTS是为下行导频和同步而设计的。
如图2所示，为DwPTS的结构图，由图中可知，DwPTS由长为64个码片(chip)的下行同步码(SYNC)和32个码片(chip)的保护周期(GP)组成，其中SYCN是一组伪随机码(PN)，可分配给不同的小区，用于小区的搜索和下行的同步。
当UE开机时，首先要确定UE的所在的小区位置，接收的数据首先通过粗同步搜索DwPTS的大致位置，然后根据精同步达到chip级的同步位置。在本实施例中仅关注粗同步，通过终端利用下行链路的DwPTS的功率“特征窗”来搜索SYNC的大致位置。如图1所示，在TD-CDMA的帧结构中，SYNC-DL码段为64个码片，左边有32个码片的GP，右边有96个码片的GP。
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图3所示，为本发明的实施例中用于确定下行导频粗同步的方法流程图，具体步骤如下：
步骤301、分别获取接收数据窗内的长度为32码片的第一保护间隔的功率值、长度为32码片的第二保护间隔的功率值和长度为64码片的下行同步码序列SYNC-DL的功率值；
也就是，终端首先将接收长度为N(单位为码片)的信号通过功率计算(例如通过信号实部平方加上信号虚部平方的方法)得到输入信号功率值，然后对所得到的信号功率值进行特征窗检测。假设特征窗长度为W(单位为码片)，此长度的特征窗可在整个相关功率值的范围内移动，移动的步长是可变的(例如可根据运算量和系统要求来选取)。
若以特征窗长度为W＝128，移动步长S为2个码片为例，通过公式M＝(N-W)/S+1可计算得到的M个特征窗。假设在第i个特征窗中(1≤i≤M)，首先分别计算出SYNC-DL左边的32chips的保护间隔功率Pleft_i=Σj=031Pleft_i,j]]>(即第一保护间隔的功率值)，其中i表示第i个特征窗，j表示第i个特征窗内第j个码片；计算出SYNC-DL右边的32chips保护间隔功率Pright_i=Σj=031Pright_i,j]]>(即第二保护间隔的功率值)，其中i表示第i个特征窗，j表示第i个特征窗内第j个码片；计算出长度为64chips的SYNC-DL功率值Psync_i=Σj=063Psync_i,j,]]>其中i表示第i个特征窗，j表示第i个特征窗内第j个码片；
步骤302、将第一保护间隔的功率值和第二保护间隔的功率值相加后，再除以SYNC-DL的功率值，得到第一功率比值；
在本步骤中，可根据公式λ_i＝(P_{left_i}+P_{right_i})/P_{sync_i}计算出第一功率比值，并且根据步骤301中获得的M个特征窗，此时通过步骤302可获得M个第一功率比值λ_i；
步骤303、判断第一功率比值是否小于第一预定门限值，若是，执行步骤304；否则，执行步骤309；
在M个第一功率比值中筛选出最小的第一功率比值λ_min(λ_min＝Min(λ₁，…，λ_M))，然后将该最小的第一功率比值λ_min与第一预设门限值λ_T进行比较，如果第一功率比值λ_min小于第一预定门限值λ_T，则该接收数据窗为特征窗，否则表示无法找到同步位置，跳过后面有效性检测，直接上报同步失败。上述第一预定门限值的选取可与信号信噪比有关系。例如可通过大量仿真，然后根据系统信噪比需求扫描出该第一预定门限值。
步骤304、确定该接收数据窗为特征窗；
在本实施例中，可将图2中的两个32chips的保护间隔和64chips的同步码定义为特征窗，此时窗长度为128chips。且上述步骤301～304可通过特征窗检测器来实现。
步骤305、获取特征窗中长度为48码片的SNYC-DL，并在长度为64码片的SNYC-DL中搜索出长度为W-shift(以W_shift＝32为例)码片的最大能量窗和长度为W_shift(以W_shift＝32为例)码片的最小能量窗；
终端将步骤304的确定结果输入到特征窗有效性判决器中，该特征窗有效性判决器在特征窗内，根据SYNC-DL的功率判断有效性，在本实施例中判决准则可设置为：截取SYNC-DL中间64chips的功率，用长度为W_shift＝32的窗以1chip为单位滑动，依次得到33组功率值(W0=Σj=032Psync_i,j,]]>W_k＝W_k-1+P_{sync_i，k+32}-P_{sync_i，k-1}，k＝1，…，32)，从33组功率值中搜索出最大能量窗MaxW＝max(W₀，…，W₃₂)和最小能量窗MinW＝min(W₀，…，W₃₂)；
步骤306、将该最小能量窗除以最大能量窗，得到第二功率比值；
也就是利用公式Ratio＝MinW/MaxW计算得到第二功率比值；
步骤307、判断第二功率比值是否大于第二预定门限值，若是执行步骤308，否则执行步骤309；
也就是计算得到的第二功率比值Ratio与第二预定门限值Ratio_T进行比较，如果第二功率比值Ratio大于第二预定门限值Ratio_T时，即Ratio＞Ratio_T，则该特征窗有效，且该SYNC-DL的位置即为检测的粗同步位置，否则无效，上报同步失败。在本实施例中，该第二门限值的选取与sync的包络的平坦度有关。通过仿真和测试设定门限值。
步骤308、确定长度为64码片的SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置；
步骤309、若第二功率比值等于或小于第二预定门限值时，可上报同步失败。
由上述技术方案可知，通过首先根据传统特征窗方法检测DwPTS特征窗，然后检测特征窗的包络是否满足条件，从而可有效提高粗同步的性能。
为了实现上述的方法实施例，本发明的其他实施例还提供了一种用于确定下行导频粗同步的装置。另需首先说明的是，由于下述的实施例是为实现前述的方法实施例，故该装置都是为了实现前述方法的各步骤而设，但本发明并不限于下述的实施例，任何可实现上述方法的装置都应包含于本发明的保护范围。并且在下面的描述中，与前述方法相同的内容在此省略，以节约篇幅。
如图4所示，为本发明的实施例中用于确定下行导频粗同步的装置，该装置包括：特征窗口检测器41和特征窗有效性判决器42，其中
特征窗检测器41，用于在长度为128的码片的接收数据窗内，计算出长度为32码片的第一保护保护间隔的功率值与长度为32码片的第二保护间隔的功率值的和，得到第三功率值，将第三功率值除以长度为64码片的下行同步码序列SYNC-DL的功率值，得到第一功率比值，若所述第一功率比值小于第一预定门限值时，可确定所述接收数据窗为特征窗；
特征窗有效性判决器42，用于在所述特征窗检测器确定的所述特征窗中截取长度为64码片的SNYC-DL，在所述SNYC-DL中搜索出长为W_shift(以32为例)码片的最大能量窗和长度为W_shift(以32为例)码片的最小能量窗，并将所述最小能量窗除以最大能量窗，得到第二功率比值，若所述第二功率比值大于第二预定门限值时，确定所述长度为64码片的SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置。
在本发明的另一实施例中，上述特征窗口检测器41包括：
第一获取模块，用于在长度为128码片的接收数据窗内，分别获取长度为32码片的第一保护间隔的功率值、长度为32码片的第二保护间隔的功率值和长度为64码片的下行同步码序列SYNC-DL的功率值；
第一计算模块，用于将所述第一保护间隔的功率值和所述第二保护间隔的功率值相加后，再除以所述SYNC-DL的功率值，得到第一功率比值；
第一处理模块，用于判断所述第一功率比值是否小于第一预定门限值，若是，确定所述接收数据窗为特征窗。
在本发明的另一实施例中，上述特征窗有效性判决器42包括：
第二获取模块，用于获取所述特征窗中长度为64码片的SNYC-DL，在所述SNYC-DL中搜索出长度为W_shift(以32为例)码片的最大能量窗和长度为W_shift(以32为例)码片的最小能量窗；
第二计算模块，用于将所述最小能量窗除以所述最大能量窗，得到第二功率比值；
第二处理模块，用于判断所述第二功率比值是否大于第二预定门限值，若是，所述长度为64码片的SNYC-DL的位置为下行导频粗同步的位置。
由上述技术方案可知，通过首先根据传统特征窗方法检测DwPTS特征窗，然后检测特征窗的包络是否满足条件，从而可避免因终端射频器件能量的泄漏等各种原因造成在没有信号的频点上也会出现特征窗的问题，而且可节省同步搜索的时间，从而可有效提高粗同步的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。