專利名稱：一種基于智能天線的偽隨機(jī)碼捕捉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偽隨機(jī)碼的捕捉方法，尤指一種先對偽隨機(jī)碼進(jìn)行初步捕捉，再對捕捉結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證并輸出的基于智能天線的偽隨機(jī)碼捕捉方法。
假設(shè)當(dāng)前使用的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)滿足以下的三個(gè)條件a.使用長度為K的偽隨機(jī)碼P(n)，n＝0，1，......，K-1，P(n)的取值為1或-1；b.采用有M個(gè)陣子的智能天線，其中，第i個(gè)天線陣子接收的基帶數(shù)字信號為Si(n)，i＝0，1，......，M；c.該偽隨機(jī)碼可能出現(xiàn)的范圍在Si(m)，Si(m+1)，......，Si(m+K-1)這一段中，m的值為從0至N-1的任一個(gè)整數(shù)，其中N為偽隨機(jī)碼可能出現(xiàn)的位置的個(gè)數(shù)。
那么，對偽隨機(jī)碼進(jìn)行捕捉就是指要確定在Si(n)中是否出現(xiàn)偽隨機(jī)碼，以及確定偽隨機(jī)碼出現(xiàn)的位置m。
根據(jù)當(dāng)前所使用擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的條件參數(shù)，第i個(gè)天線陣子接收的基帶信號與偽隨機(jī)碼的相關(guān)函數(shù)為ri(m)=Σk=0K-1Si(k+m)p(k),m=0,1,......,N-1---(1)]]>該相關(guān)函數(shù)的幅度平方為Ri(m)＝|ri(m)|2，m＝0，1，......，N-1 (2)目前，所有基于單一天線系統(tǒng)(相當(dāng)于M＝1)的偽隨機(jī)碼捕捉方法，主要思想是利用偽隨機(jī)碼的自相關(guān)特性，通過計(jì)算接收信號與偽隨機(jī)碼的相關(guān)函數(shù)，并尋找相關(guān)函數(shù)幅度的峰值來確定是否出現(xiàn)偽隨機(jī)碼以及偽隨機(jī)碼出現(xiàn)的位置。該類方法如果直接運(yùn)用到采用智能天線的系統(tǒng)中，由于其只使用一個(gè)天線陣子的接收信號，則不能充分發(fā)揮智能天線的作用。
而基于智能天線系統(tǒng)的偽隨機(jī)碼(擴(kuò)頻碼)捕捉方法，其至少包括以下的步驟1)將智能天線的接收信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號；2)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法按照一定的準(zhǔn)則計(jì)算出用于判決的統(tǒng)計(jì)量，所述的準(zhǔn)則是指最小二乘準(zhǔn)則和最大似然準(zhǔn)則等等；3)根據(jù)統(tǒng)計(jì)量的取值判斷偽隨機(jī)碼(擴(kuò)頻碼)是否出現(xiàn)，以及出現(xiàn)的位置。
上述基于智能天線系統(tǒng)的偽隨機(jī)碼(擴(kuò)頻碼)捕捉方法，雖然比基于單一天線系統(tǒng)的捕捉方法在性能上有很大提高，但是，該類方法在計(jì)算統(tǒng)計(jì)量時(shí)，通常都要根據(jù)(1)式在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，計(jì)算智能天線所有陣子的接收信號和偽隨機(jī)碼的相關(guān)函數(shù)。根據(jù)(1)式可以看出，對一個(gè)偽隨機(jī)碼計(jì)算相關(guān)函數(shù)的運(yùn)算量大約為M×N×K次乘法和加法。因此，當(dāng)智能天線陣子數(shù)目較多，需要計(jì)算相關(guān)函數(shù)的時(shí)間范圍較長，偽隨機(jī)碼的長度較大，且通信系統(tǒng)中可能的擴(kuò)頻碼個(gè)數(shù)較多時(shí)，計(jì)算相關(guān)函數(shù)所需的運(yùn)算量將會非常大。另外，該類方法在計(jì)算統(tǒng)計(jì)量和判決時(shí)，還需要一定的運(yùn)算量，可見，由于運(yùn)算量龐大使得該類方法操作起來甚為繁雜。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于智能天線的偽隨機(jī)碼捕捉方法，該方法至少包括以下步驟a.采用基于單一天線系統(tǒng)的偽隨機(jī)碼捕捉方案，對選定的第一個(gè)天線陣子的接收信號，在一定時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行偽隨機(jī)碼捕捉，得到臨時(shí)捕捉結(jié)果；b.如果臨時(shí)結(jié)果為“未出現(xiàn)偽隨機(jī)碼”，則直接輸出該結(jié)果，結(jié)束捕捉；否則，進(jìn)入步驟c；c.根據(jù)臨時(shí)結(jié)果所指示的偽隨機(jī)碼出現(xiàn)位置，分別計(jì)算出剩余每一個(gè)天線的接收信號與偽隨機(jī)碼的相關(guān)值ri(m)；d.分別計(jì)算出每個(gè)相關(guān)值ri(m)幅度的平方Ri，找出所有Ri中的最大值Rmax，將Rmax乘上加權(quán)因子得到aRmax，分別對每一個(gè)Ri和aRmax進(jìn)行比較，如果所有Ri中大于aRmax的個(gè)數(shù)大于等于判定臨時(shí)結(jié)果正誤的界限劃分值，則將臨時(shí)結(jié)果作為最終結(jié)果輸出；否則，輸出最終結(jié)果為“未出現(xiàn)偽隨機(jī)碼”。
其中，所述的臨時(shí)捕捉結(jié)果至少包括是否出現(xiàn)偽隨機(jī)碼、該偽隨機(jī)碼出現(xiàn)的位置m以及在偽隨機(jī)碼出現(xiàn)處接收信號與偽隨機(jī)碼的相關(guān)值r1(m)。步驟a中所述的一定時(shí)間范圍是指當(dāng)前所進(jìn)行捕捉的偽隨機(jī)碼可能出現(xiàn)的位置的數(shù)目。
該方法還進(jìn)一步包括預(yù)先設(shè)定加權(quán)因子的值和判定臨時(shí)結(jié)果正誤的界限劃分值。其中，判定臨時(shí)結(jié)果正誤的界限劃分值是指所有天線接收信號與偽隨機(jī)碼相關(guān)值的幅度平方值Ri中大于天線接收信號與偽隨機(jī)碼相關(guān)值幅度平方最大值的加權(quán)值aRmax的個(gè)數(shù)。所述的加權(quán)因子為0到1之間的一個(gè)實(shí)數(shù)。該加權(quán)因子的取值由系統(tǒng)仿真測試得到，或由系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測得，或由經(jīng)驗(yàn)值得到。
由上述方案可以看出，本發(fā)明的關(guān)鍵在于先利用智能天線中任意一個(gè)天線陣子的接收信號進(jìn)行偽隨機(jī)碼捕捉，獲得一個(gè)臨時(shí)結(jié)果，之后根據(jù)臨時(shí)結(jié)果，用其它天線陣子的接收信號在發(fā)現(xiàn)偽隨機(jī)碼的位置驗(yàn)證臨時(shí)結(jié)果的可靠性，以確定最終的輸出結(jié)果。
可見，本發(fā)明所提供的基于智能天線的偽隨機(jī)碼捕捉方法，其主要的優(yōu)點(diǎn)就是簡單、運(yùn)算量較小。具體來說如果智能天線有M個(gè)陣子，偽隨機(jī)碼可能出現(xiàn)的位置有N種，偽隨機(jī)碼的長度為K，那么，按照現(xiàn)有基于智能天線的偽隨機(jī)碼捕捉算法，僅在計(jì)算相關(guān)函數(shù)時(shí)就至少需要大約M×N×K次乘法和加法；而根據(jù)本發(fā)明的方案，計(jì)算相關(guān)函數(shù)時(shí)最多需要(N+M-1)×K次乘法和加法，并且，其它處理過程所需的運(yùn)算量相對也非常小，大約只有M次乘法和2M次比較運(yùn)算。因此，本發(fā)明的運(yùn)算量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有基于智能天線偽隨機(jī)碼捕捉方法的運(yùn)算量，大約只有現(xiàn)有方法計(jì)算相關(guān)函數(shù)部分運(yùn)算量的(N+M-1)/(M×N)。舉個(gè)例子當(dāng)M＝8，N＝64時(shí)，本發(fā)明的運(yùn)算量大約只為現(xiàn)有基于智能天線偽隨機(jī)碼捕捉方法計(jì)算相關(guān)函數(shù)時(shí)所需運(yùn)算量的13.9％。
在TD-SCDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，移動(dòng)終端在要接入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，需要在上行同步時(shí)隙發(fā)送上行同步信號，該上行同步信號就是一個(gè)長度為128碼片的偽隨機(jī)碼。按照TD-SCDMA系統(tǒng)規(guī)定，在一個(gè)小區(qū)內(nèi)，移動(dòng)終端可在8個(gè)允許使用的偽隨機(jī)碼中隨機(jī)的挑選一個(gè)，那么，在TD-SCDMA無線基站(Node B)側(cè)需要對這個(gè)上行同步信號進(jìn)行捕捉。
TD-SCDMA系統(tǒng)通常使用具有8個(gè)陣子的智能天線，進(jìn)行偽隨機(jī)碼捕捉時(shí)，首先要在TD-SCDMA無線基站處將8個(gè)天線陣子的接收信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，然后按本發(fā)明的方法對8個(gè)可能的偽隨機(jī)碼依次進(jìn)行檢測。
根據(jù)TD-SCDMA系統(tǒng)的具體情況，首先設(shè)定本發(fā)明所采用的參數(shù)智能天線陣子個(gè)數(shù)M為8；偽隨機(jī)碼可能出現(xiàn)的位置數(shù)N為128；偽隨機(jī)碼長度K為128；驗(yàn)證臨時(shí)結(jié)果可靠性的參數(shù)，即加權(quán)因子a為0.5。則小區(qū)中可以使用的8個(gè)長度為K的偽隨機(jī)碼為P1(n)，P2(n)，......，P8(n)；每個(gè)智能天線陣子的接收信號為S1(n)，S2(n)，......，S8(n)。
其中，n＝0，1，......，K+N-1，表示接收信號的先后順序，偽隨機(jī)碼可能出現(xiàn)在n＝0，1，......，N-1范圍內(nèi)，開始長度為K的部分。
依次分別對8個(gè)偽隨機(jī)碼P1(n)，P2(n)，......，P8(n)進(jìn)行捕捉，配合

圖1所示，對每個(gè)偽隨機(jī)碼具體的捕捉過程是這樣的1)進(jìn)行初步捕捉。使用任何一種基于單一天線系統(tǒng)的偽隨機(jī)碼捕捉方案，對選定的第1個(gè)天線陣子的接收信號，在一定的時(shí)間范圍N內(nèi)進(jìn)行偽隨機(jī)碼捕捉，獲得臨時(shí)捕捉結(jié)果，該結(jié)果中包括“是否出現(xiàn)偽隨機(jī)碼”、“偽隨機(jī)碼出現(xiàn)的位置m”和“在偽隨機(jī)碼出現(xiàn)處接收信號與偽隨機(jī)碼的相關(guān)值r1(m)”三部分內(nèi)容。其中，第1個(gè)天線陣子的選定是任意的，也就是說，在8個(gè)天線中任選一個(gè)即可。
2)如果臨時(shí)結(jié)果為“未出現(xiàn)偽隨機(jī)碼”，則直接輸出這個(gè)結(jié)果，并結(jié)束該偽隨機(jī)碼的捕捉過程；如果臨時(shí)結(jié)果為“出現(xiàn)偽隨機(jī)碼”，則進(jìn)入步驟3)。
3)按照(1)式對第2至第8個(gè)天線的接收信號，在臨時(shí)結(jié)果所指示的偽隨機(jī)碼出現(xiàn)的位置處，計(jì)算該接收信號與偽隨機(jī)碼的相關(guān)函數(shù)值r2(m)，r3(m)，......，r8(m)。
4)驗(yàn)證臨時(shí)結(jié)果的可靠性。根據(jù)(2)式以及步驟1)和步驟3)所得的結(jié)果，計(jì)算出的全部8個(gè)天線在偽隨機(jī)碼出現(xiàn)位置處的相關(guān)值幅度的平方Ri＝|ri(m)|2，i＝1，2，......，8，選出這8個(gè)Ri值中的最大值Rmax，對Rmax值進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算得到aRmax＝Rmax/2。如果這8個(gè)Ri值中至少有4個(gè)值都大于Rmax/2，則認(rèn)為臨時(shí)結(jié)果正確，將其作為最終的結(jié)果輸出；如果這8個(gè)Ri值中大于Rmax/2的值不到4個(gè)，則認(rèn)為臨時(shí)結(jié)果錯(cuò)誤，輸出最終結(jié)果為“未出現(xiàn)偽隨機(jī)碼”。其中，加權(quán)因子a的取值范圍在0到1之間，具體a值取多少合適，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，或系統(tǒng)仿真測試結(jié)果，或系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果而定，以保證其良好的性能。
另外，判定臨時(shí)結(jié)果錯(cuò)誤或正確的界限劃分值，即大于或小于aRmax值的個(gè)數(shù)也是可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整的。通常的做法是該界限劃分值與a的值一個(gè)固定，調(diào)整另一個(gè)，以保證最佳的測試可靠性。也就是說，如果界限劃分值確定為天線個(gè)數(shù)值的一半，那么，測試的可靠性和精度就通過調(diào)整a的取值來達(dá)到最佳；反之，如果a的值確定，可通過改變界限劃分值的大小，比如取天線總個(gè)數(shù)的1/2，1/3等等，來達(dá)到測試結(jié)果可靠性和精度的最佳。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于智能天線的偽隨機(jī)碼捕捉方法，其特征在于該方法至少包括以下步驟a.采用基于單一天線系統(tǒng)的偽隨機(jī)碼捕捉方案，對選定的第一個(gè)天線陣子的接收信號，在一定時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行偽隨機(jī)碼捕捉，得到臨時(shí)捕捉結(jié)果；b.如果臨時(shí)結(jié)果為“未出現(xiàn)偽隨機(jī)碼”，則直接輸出該結(jié)果，結(jié)束捕捉；否則，進(jìn)入步驟c；c.根據(jù)臨時(shí)結(jié)果所指示的偽隨機(jī)碼出現(xiàn)位置，分別計(jì)算出剩余每一個(gè)天線的接收信號與偽隨機(jī)碼的相關(guān)值ri(m)；d.分別計(jì)算出每個(gè)相關(guān)值ri(m)幅度的平方Ri，找出所有Ri中的最大值Rmax，將Rmax乘上加權(quán)因子得到aRmax，分別對每一個(gè)Ri和aRmax進(jìn)行比較，如果所有Ri中大于aRmax的個(gè)數(shù)大于等于判定臨時(shí)結(jié)果正誤的界限劃分值，則將臨時(shí)結(jié)果作為最終結(jié)果輸出；否則，輸出最終結(jié)果為“未出現(xiàn)偽隨機(jī)碼”。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的臨時(shí)捕捉結(jié)果至少包括是否出現(xiàn)偽隨機(jī)碼、該偽隨機(jī)碼出現(xiàn)的位置m以及在偽隨機(jī)碼出現(xiàn)處接收信號與偽隨機(jī)碼的相關(guān)值r1(m)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟a中所述的一定時(shí)間范圍是指當(dāng)前所進(jìn)行捕捉的偽隨機(jī)碼可能出現(xiàn)的位置的數(shù)目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括預(yù)先設(shè)定加權(quán)因子的值和判定臨時(shí)結(jié)果正誤的界限劃分值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述判定臨時(shí)結(jié)果正誤的界限劃分值是指所有天線接收信號與偽隨機(jī)碼相關(guān)值的幅度平方值Ri中大于天線接收信號與偽隨機(jī)碼相關(guān)值幅度平方最大值的加權(quán)值aRmax的個(gè)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的加權(quán)因子為0到1之間的一個(gè)實(shí)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的方法，其特征在于所述加權(quán)因子的取值由系統(tǒng)仿真測試得到，或由系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測得，或由經(jīng)驗(yàn)值得到。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于智能天線的偽隨機(jī)碼捕捉方法，至少包括以下步驟a.采用基于單一天線系統(tǒng)的偽隨機(jī)碼捕捉方案，對選定的第一個(gè)天線陣子的接收信號，在一定時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行偽隨機(jī)碼捕捉，得到臨時(shí)捕捉結(jié)果；b.如果臨時(shí)結(jié)果為“未出現(xiàn)偽隨機(jī)碼”，則輸出該結(jié)果，結(jié)束捕捉；否則，進(jìn)步驟c；c.根據(jù)臨時(shí)結(jié)果中偽隨機(jī)碼的出現(xiàn)位置，計(jì)算出其余每個(gè)天線接收信號與偽隨機(jī)碼的相關(guān)值r
文檔編號H04B1/707GK1419351SQ0113481
公開日2003年5月21日 申請日期2001年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者華剛 申請人:華為技術(shù)有限公司