專利名稱：時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)的，特別涉及一種應(yīng)用于時分同步碼分多址(Time Division Synchronous Code-Division Multiple Access，簡稱TD-SCDMA)移動通信系統(tǒng)中，用戶終端設(shè)備進行頻點掃描(FrequencyScan)，即搜索臨近基站所使用的頻點的方法和裝置。
背景技術(shù)：
1946年，美國的貝爾實驗室便提出了將移動電話的服務(wù)區(qū)劃分成若干個小區(qū)，每個小區(qū)設(shè)一個基站，構(gòu)成蜂窩狀系統(tǒng)的蜂窩(Cellular)移動通信新概念。1978年，這種系統(tǒng)在美國芝加哥試驗獲得成功，并于1983年正式投入商用。蜂窩系統(tǒng)的采用，使得相同的頻率可以重復(fù)使用，從而大大增加了移動通信系統(tǒng)的容量，適應(yīng)了移動通信用戶驟增的客觀需要。蜂窩移動通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了一個從模擬網(wǎng)到數(shù)字網(wǎng)，從頻分多址(FDMA)到時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)的過程。
隨著時代的發(fā)展，人們對通信的要求，包括對通信質(zhì)量和業(yè)務(wù)種類等的要求，也越來越高。第三代(3G)移動通信系統(tǒng)正是為了滿足該要求而被發(fā)展起來的。它是以全球通用、系統(tǒng)綜合作為基本出發(fā)點，并試圖建立一個全球的移動綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，綜合蜂窩、無繩、尋呼、集群、移動數(shù)據(jù)、移動衛(wèi)星、空中和海上等各種移動通信系統(tǒng)的功能，提供與固定電信網(wǎng)的業(yè)務(wù)兼容、質(zhì)量相當(dāng)?shù)亩喾N話音和非話音業(yè)務(wù)，進行袖珍個人終端的全球漫游，從而實現(xiàn)人類夢寐以求的在任何地方、任何時間與任何人進行通信的理想。
第三代移動通信系統(tǒng)中最關(guān)鍵的是無線電傳輸技術(shù)(RTT)。1998年國際電信聯(lián)盟所征集的RTT候選提案除6個衛(wèi)星接口技術(shù)方案外，地面無線接口技術(shù)有10個方案，被分為兩大類CDMA與TDMA，其中CDMA占主導(dǎo)地位。在CDMA技術(shù)中，國際電信聯(lián)盟目前共接受了3種標準，即歐洲和日本的W-CDMA、美國的CDMA 2000和中國的TD-SCDMA標準。
與其它第三代移動通信標準相比，TD-SCDMA采用了許多獨有的先進技術(shù)，并且在技術(shù)、經(jīng)濟兩方面都具有突出的優(yōu)勢。TD-SCDMA采用時分雙工(Time Division Duplex，TDD)、智能天線(Smart Antenna)、聯(lián)合檢測(JointDetection)等技術(shù)，頻譜利用率很高，能夠解決高人口密度地區(qū)頻率資源緊張的問題，并在互聯(lián)網(wǎng)瀏覽等非對稱移動數(shù)據(jù)和視頻點播等多媒體業(yè)務(wù)方面具有潛在優(yōu)勢。
如圖1所示，為一個典型的蜂窩移動通信系統(tǒng)的例子。該系統(tǒng)是由多個小區(qū)101-10N(10)構(gòu)成的，其中每個小區(qū)內(nèi)各有一個基站(Base Station)111-11N(11)，同時在該小區(qū)服務(wù)范圍內(nèi)存在一定數(shù)量的用戶終端設(shè)備(UserEquipment，簡寫為UE)121-12N(12)。每一個用戶終端設(shè)備12通過與所屬服務(wù)小區(qū)10內(nèi)的基站11保持連接，來完成與其它通信設(shè)備之間的通信功能。
每次當(dāng)用戶終端設(shè)備12開機后，一般并不知道其所處的位置也不知道其附近基站所使用的頻點，用戶終端設(shè)備首先要通過搜索來確定附近基站的頻點，然后在這個頻點上發(fā)起小區(qū)搜索過程。
如圖2所示，為TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖。該結(jié)構(gòu)是根據(jù)3G合作項目(3GPP)規(guī)范TS 25.221(Release 4)中的低碼片速率時分雙工(LCR-TDD)模式(1.28Mcps)，或者中國無線通信標準(CWTS)規(guī)范TSM 05.02(Release3)中給出的。TD-SCDMA系統(tǒng)的碼片速率為1.28Mcps，每一個無線幀(RadioFrame)200、201(20)的長度為5ms，即6400個碼片(對于3GPP LCR-TDD系統(tǒng)，每個無線幀長度為10ms，并可劃分為兩個長度為5ms的子幀(subframe)，其中每個子幀包含6400個碼片)。其中，每個TD-SCDMA系統(tǒng)中的無線幀(或者LCR系統(tǒng)中的子幀)20又可以分為7個時隙(TS0～TS6)210-216(51)，以及兩個導(dǎo)頻時隙下行導(dǎo)頻時隙(DwPTS)22和上行導(dǎo)頻時隙(UpPTS)24，以及一個保護間隔(Guard)23。進一步的，TS0時隙210被用來承載系統(tǒng)廣播信道以及其它可能的下行業(yè)務(wù)信道；而TS1～TS6時隙211-216則被用來承載上、下行業(yè)務(wù)信道。上行導(dǎo)頻時隙(UpPTS)24和下行導(dǎo)頻時隙DwPTS時隙22分別被用來建立初始的上、下行同步。TS0～TS6時隙210-216長度均為0.675ms或864個碼片，其中包含兩段長均為352碼片的數(shù)據(jù)段DATA1(27)和DATA2(29)，以及中間的一段長為144碼片的訓(xùn)練序列——中導(dǎo)碼(Midamble)序列28。Midamble序列在TD-SCDMA有重要意義，包括小區(qū)標識、信道估計和同步(包括頻率同步)等模塊都要用到它。DwPTS時隙22包含32碼片的保護間隔30、以及一個長為64碼片的下行同步碼(SYNC-DL)碼字25，它的作用是小區(qū)標識和建立初始同步；而UpPTS時隙包含一個長為128碼片的上行同步碼(SYNC-UL)碼字26，用戶終端設(shè)備利用它進行有關(guān)上行接入過程。
按照3GPP規(guī)范TS 25.102(Release 4)中的有關(guān)定義，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，每個TD-SCDMA信號占用1.6MHz的帶寬，而可能的中心頻點的間隔為200KHz.頻點掃描的任務(wù)就是搜索附近基站所使用的中心頻點。頻點掃描通過計算每一個可能的中心頻點為中心的TD-SCDMA信號的載波功率來確定附近基站所使用的中心頻點。
一般來講運營商會在SIM卡里存儲有關(guān)本運營商所使用的頻段的信息，頻點掃描方法在這個頻段來搜索臨近基站所使用的頻點。在這樣一個頻段內(nèi)以200KHz為間隔依次搜索的話將花費很長的時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法，其通過計算以某個頻點為中心頻點的TD-SCDMA信號功率，在運營商所使用的頻段內(nèi)，搜索臨近基站所使用的頻點，大大縮短搜索的時間。
為達到上述目的，本發(fā)明提供的時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法，其包含以下步驟1.1初步搜索步驟，用于用戶設(shè)備(UE)確定臨近TD-SCDMA基站所使用的頻點的大致范圍；在某個運營商所使用的頻帶內(nèi)可能的TD-SCDMA信號的中心頻點的間隔為200KHz；第一步搜索用戶設(shè)備(UE)從第一個頻點開始以步長fstep1掃描頻點，分別計算掃描到的頻點的功率；第一步搜索的輸出結(jié)果為NSel_step1個功率最強的頻點；1.2精確搜索步驟，用于用戶設(shè)備(UE)精確確定臨近TD-SCDMA基站所使用的頻點；該搜索的范圍是上述1.1搜索所輸出結(jié)果的NSel_step1個頻點以及各自左右各M個可能的頻點，這些頻點之間的間隔為200KHz；該搜索步驟所要掃描的頻點數(shù)為NSel_step1×(2×M+1)個；
分別計算掃描到的頻點的功率；輸出結(jié)果為NSel_step2個功率最強的頻點。
該第二步搜索輸出的頻點信息將用于初始小區(qū)搜索。M的值由第一步搜索的的步長為fstep1來確定。
在本發(fā)明中，計算掃描到的頻點的功率的方法包括以下步驟步驟21，每次開始計算一個新的頻點的功率之前都要將的自動增益控制(AGC)增益調(diào)到初始增益；步驟22，接收一個虛幀長度的信號；由于在進行頻點掃描的時候用戶設(shè)備(UE)還沒有和基站取得時間同步，可以將這個時候用戶設(shè)備(UE)的幀頭稱為虛幀頭而將真正取得同步后的幀頭稱為實幀頭；這一幀信號首先通過接收濾波器的處理，接收濾波器一般為跟發(fā)送濾波器根升余弦濾波器(RRCfilter)；步驟23，將通過接收濾波器處理后的信號分成N塊；通過將一個虛幀分成塊的方法，使本發(fā)明不用考慮不同小區(qū)負載不均衡的問題，因為對于任何一個小區(qū)而言都會有一塊的信號包括P-CCPCH或是DwPTS，而對于任何一個小區(qū)P-CCPCH和DwPTS總是以較大的功率向小區(qū)廣播的；步驟24，分別計算每一塊的能量；能量的計算方法為每一塊內(nèi)所有采樣值的平方和；即先計算每一個采樣值的能量即實部的平方加虛部的平方，然后將所有采樣值的能量累加。
步驟25，選出能量最大的一塊的能量值Pmax；步驟26，根據(jù)Pmax來計算接收下一幀信號的AGC的增益，即本發(fā)明給出的一種用于頻點掃描的自動增益控制(AGC)方法；步驟27，判斷Pmax是否在期望的范圍之內(nèi)；步驟28，如果Pmax在期望的范圍之內(nèi)，則根據(jù)Pmax和當(dāng)前虛幀所使用的AGC增益來計算當(dāng)前虛幀的信號功率，如果Pmax在期望的范圍之外則不做任何處理；步驟29，對計數(shù)器M加1。計數(shù)器M用來對用于功率平均的子幀數(shù)計數(shù)。
步驟210，判斷計數(shù)器M是否大于等于Nave，Nave是期望的用于功率平均的子幀的個數(shù)。如果不滿足條件則繼續(xù)功率的計算，回到步驟22，重新開始循環(huán)；步驟211，如果條件滿足，則計算這Nave個子幀的功率的平均值；對于這個頻點的功率計算結(jié)束。
步驟26，根據(jù)Pmax來計算接收下一幀信號的AGC的增益，包含以下步驟步驟261，判斷AGC增益是否在期望的范圍內(nèi)；步驟262，如果新算出的AGC增益在期望的范圍之內(nèi)，則步驟263，用這個AGC增益來調(diào)整低噪聲放大器(LNA)的增益并接收下一虛幀的信號，繼續(xù)進行上述步驟22至步驟26的動作。也就是說在本發(fā)明中AGC增益是每幀調(diào)整一次的；步驟264，如果新算出的AGC增益在期望的范圍之外，則計算該頻點的功率的過程結(jié)束。這里根據(jù)Pmax來作為計算AGC增益的依據(jù)也是本發(fā)明的獨特之處。
通過采用本發(fā)明的兩步搜索方法可以大大縮短頻點掃描的速度，從而加速初始小區(qū)選擇的速度。
由于TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)，不同小區(qū)的業(yè)務(wù)負載區(qū)別很大，但所有小區(qū)的P-PCCPCH(主公共控制信道)和DwPTS(下行導(dǎo)頻時隙)都是以較大的功率向小區(qū)全向廣播的。考慮到TD-SCDMA系統(tǒng)的這一特征，本發(fā)明采用分塊的方法來平衡不同小區(qū)的業(yè)務(wù)負載不同對于不同頻點功率計算的影響。由于在不同頻點的TD-SCDMA信號的功率相差相當(dāng)大，為了更加精確的計算每一個頻點的功率，本發(fā)明還給出了一種用于頻點掃描的自動增益控制(AGC)方法。
通過采用本發(fā)明的分塊的方法和本發(fā)明的自動增益控制(AGC)方法，可以大大提高每個頻點功率計算的準確度。


圖1為一典型的蜂窩移動通信系統(tǒng)的簡單示意圖；圖2為TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3兩步頻點搜索過程；圖4為計算某個頻點的功率的方法和過程；圖5為一個虛幀的信號的分塊方法。
具體實施例方式
以下根據(jù)圖3至圖5，說明本發(fā)明的一個較佳實施方式。
本發(fā)明采用兩步搜索的方法可以大大縮短頻點搜索的時間。下面將通過圖3來說明兩步搜索的過程。
第一步為初步搜索步驟，用于用戶設(shè)備(UE)確定臨近TD-SCDMA基站所使用的頻點的大致范圍。如圖3所示，在某個運營商所使用的頻帶內(nèi)可能的TD-SCDMA信號的中心頻點31的間隔為200KHz.第一步搜索用戶設(shè)備(UE)從第一個頻點開始以步長fstep132掃描頻點，分別計算掃描到的頻點的功率。對于每個頻點的能量計算方法下面將詳細介紹。第一步搜索的輸出結(jié)果為NSel_step1個功率最強的頻點。
第二步為精確搜索步驟，用于用戶設(shè)備(UE)精確確定臨近TD-SCDMA基站所使用的頻點。第二步搜索的范圍是第一步搜索所輸出結(jié)果的NSel_step1個頻點以及各自左右各M個可能的頻點，這些頻點之間的間隔為200KHz。M的值由第一步搜索的的步長為fstep1來確定。這樣，第二步搜索所要掃描的頻點數(shù)為NSel_step1×(2×M+1)個。對于每個頻點的能量計算方法和第一步搜索是相同的，下面將詳細介紹。第二步搜索的輸出結(jié)果為NSel_step2個功率最強的頻點。該第二步搜索輸出的頻點信息將用于初始小區(qū)搜索。
通過采用本發(fā)明的兩步搜索方法可以大大縮短頻點掃描的速度，從而加速初始小區(qū)選擇的速度。
下面通過圖4和圖5來介紹一下本發(fā)明計算以某個頻點為中心頻點的TD-SCDMA信號的功率的方法和過程。
步驟41，每次開始計算一個新的頻點的功率之前都要將的自動增益控制(AGC)增益調(diào)到初始增益。
步驟42，接收一個虛幀長度的信號。由于在進行頻點掃描的時候用戶設(shè)備(UE)還沒有和基站取得時間同步，我們將這個時候用戶設(shè)備(UE)的幀頭稱為虛幀頭而將真正取得同步后的幀頭稱為實幀頭。這一幀信號首先通過接收濾波器的處理，接收濾波器一般為跟發(fā)送濾波器根升余弦濾波器(RRCfilter)。
步驟43，將通過接收濾波器處理后的信號分成N塊33，如圖5所示。通過將一個虛幀分成塊的方法，使本發(fā)明不用考慮不同小區(qū)負載不均衡的問題，因為對于任何一個小區(qū)而言都會有一塊的信號包括P-CCPCH或是DwPTS，而對于任何一個小區(qū)P-CCPCH和DwPTS總是以較大的功率向小區(qū)廣播的。
步驟44，分別計算每一塊的能量。能量的計算方法為每一塊內(nèi)所有采樣值的平方和。即先計算每一個采樣值的能量即實部的平方加虛部的平方，然后將所有采樣值的能量累加。
步驟45，選出能量最大的一塊的能量值Pmax。
步驟46，根據(jù)Pmax來計算接收下一幀信號的AGC的增益，即本發(fā)明給出的一種用于頻點掃描的自動增益控制(AGC)方法；判斷AGC增益是否在期望的范圍內(nèi)(步驟49)，如果新算出的AGC增益在期望的范圍之內(nèi)則用這個AGC增益來調(diào)整低噪聲放大器(LNA)的增益并接收下一虛幀的信號(步驟413)，繼續(xù)進行上述步驟42至步驟46的動作。也就是說在本發(fā)明中AGC增益是每幀調(diào)整一次的。如果新算出的AGC增益在期望的范圍之外則計算該頻點的功率的過程結(jié)束412。這里根據(jù)Pmax來作為計算AGC增益的依據(jù)也是本發(fā)明的獨特之處。
步驟47，判斷Pmax是否在期望的范圍之內(nèi)，如果Pmax在期望的范圍之內(nèi)，則根據(jù)Pmax和當(dāng)前虛幀所使用的AGC增益來計算當(dāng)前虛幀的信號功率(步驟48)，如果Pmax在期望的范圍之外則不做任何處理。
步驟410，對計數(shù)器M加1。計數(shù)器M用來對用于功率平均的子幀數(shù)計數(shù)。
步驟411，判斷計數(shù)器M是否大于等于Nave，Nave是期望的用于功率平均的子幀的個數(shù)。如果不滿足條件則繼續(xù)功率的計算，回到步驟42，重新開始循環(huán)。如果條件滿足，則計算這Nave個子幀的功率的平均值，步驟414。對于這個頻點的功率計算結(jié)束。
本發(fā)明提供的時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法，其通過計算以某個頻點為中心頻點的TD-SCDMA信號功率，在運營商所使用的頻段內(nèi)，搜索臨近基站所使用的頻點，大大縮短搜索的時間。
由于TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)，不同小區(qū)的業(yè)務(wù)負載區(qū)別很大，但所有小區(qū)的P-PCCPCH(主公共控制信道)和DwPTS(下行導(dǎo)頻時隙)都是以較大的功率向小區(qū)全向廣播的。考慮到TD-SCDMA系統(tǒng)的這一特征，本發(fā)明采用分塊的方法來平衡不同小區(qū)的業(yè)務(wù)負載不同對于不同頻點功率計算的影響。由于在不同頻點的TD-SCDMA信號的功率相差相當(dāng)大，為了更加精確的計算每一個頻點的功率，本發(fā)明還給出了一種用于頻點掃描的自動增益控制(AGC)方法。
通過采用本發(fā)明的分塊的方法和本發(fā)明的自動增益控制(AGC)方法，可以大大提高每個頻點功率計算的準確度。
權(quán)利要求
1.一種時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法，其包含以下步驟1.1初步搜索步驟，用戶設(shè)備確定臨近TD-SCDMA基站所使用的頻點的大致范圍；在某個運營商所使用的頻帶內(nèi)可能的TD-SCDMA信號的中心頻點的間隔為200KHz；第一步搜索用戶設(shè)備從第一個頻點開始以步長fstep132掃描頻點，分別計算掃描到的頻點的功率；第一步搜索的輸出結(jié)果為NSel_step1個功率最強的頻點；1.2精確搜索步驟，用戶設(shè)備精確確定臨近TD-SCDMA基站所使用的頻點；該搜索的范圍是上述1.1搜索所輸出結(jié)果的NSel_step1個頻點以及各自左右各M個可能的頻點，這些頻點之間的間隔為200KHz；分別計算掃描到的頻點的功率；輸出結(jié)果為NSel_step2個功率最強的頻點。
2.如權(quán)利要求1所述的時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法，其特征在于，M的值由第一步搜索的的步長為fstep1來確定。
3.如權(quán)利要求1或2所述的時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法，其特征在于，計算掃描到的頻點的功率的方法包括以下步驟步驟21，每次開始計算一個新的頻點的功率之前都要將的自動增益控制增益調(diào)到初始增益；步驟22，接收一個虛幀長度的信號；由于在進行頻點掃描的時候用戶設(shè)備還沒有和基站取得時間同步，可以將這個時候用戶設(shè)備的幀頭稱為虛幀頭而將真正取得同步后的幀頭稱為實幀頭；這一幀信號首先通過接收濾波器的處理，接收濾波器一般為跟發(fā)送濾波器根升余弦濾波器；步驟23，將通過接收濾波器處理后的信號分成N塊；步驟24，分別計算每一塊的能量；步驟25，選出能量最大的一塊的能量值Pmax；步驟26，根據(jù)Pmax來計算接收下一幀信號的AGC的增益；步驟27，判斷Pmax是否在期望的范圍之內(nèi)；步驟28，如果Pmax在期望的范圍之內(nèi)，則根據(jù)Pmax和當(dāng)前虛幀所使用的AGC增益來計算當(dāng)前虛幀的信號功率，如果Pmax在期望的范圍之外則不做任何處理；步驟29，對計數(shù)器M加1；計數(shù)器M用來對用于功率平均的子幀數(shù)計數(shù)；步驟210，判斷計數(shù)器M是否大于等于Nave，Nave是期望的用于功率平均的子幀的個數(shù)；如果不滿足條件則繼續(xù)功率的計算，回到步驟22，重新開始循環(huán)；步驟211，如果條件滿足，則計算這Nave個子幀的功率的平均值；對于這個頻點的功率計算結(jié)束。
4.如權(quán)利要求3所述的時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法，其特征在于，步驟26，根據(jù)Pmax來計算接收下一幀信號的AGC的增益，包含以下步驟步驟261，判斷AGC增益是否在期望的范圍內(nèi)；步驟262，如果新算出的AGC增益在期望的范圍之內(nèi)，則步驟263，用這個AGC增益來調(diào)整低噪聲放大器(LNA)的增益并接收下一虛幀的信號，繼續(xù)進行上述步驟22至步驟26的動作；步驟264，如果新算出的AGC增益在期望的范圍之外，則計算該頻點的功率的過程結(jié)束。
5.如權(quán)利要求4所述的時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法，其特征在于，步驟24，能量的計算方法為每一塊內(nèi)所有采樣值的平方和；先計算每一個采樣值的能量即實部的平方加虛部的平方，然后將所有采樣值的能量累加。
全文摘要
本發(fā)明提供一種時分同步碼分多址系統(tǒng)中的頻點掃描方法，其包含步驟1.1初步搜索步驟，用于用戶設(shè)備確定臨近TD－SCDMA基站所使用的頻點的大致范圍；在某個運營商所使用的頻帶內(nèi)可能的TD－SCDMA信號的中心頻點的間隔為200KHz；用戶設(shè)備從第一個頻點開始以步長f
文檔編號H04B7/26GK1797990SQ200410099028
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者葉遠, 冉曉龍, 李興偉 申請人:凱明信息科技股份有限公司