專利名稱：Td-scdma導(dǎo)頻捕獲裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種用于TD-SCDMA、 B3G (Beyond 3G)、 4G (第四代移動通信)終端的導(dǎo)頻 捕獲方法及裝置，屬移動通信技術(shù)制造領(lǐng)域。
技術(shù)背景移動臺接入系統(tǒng)的第一步是獲得與當(dāng)前小區(qū)的同步。第三代移動通信系統(tǒng)TD-SCDMA 中，移動終端設(shè)備(簡稱UE)的該過程是通過捕獲小區(qū)下行導(dǎo)頻(同步)時隙DwPTS的 SYNC_DL來實現(xiàn)的。SYNC_DL是一個系統(tǒng)預(yù)定的64位PN序列，SYNC—DL最多有32 種可能的選擇。系統(tǒng)中相鄰小區(qū)的SYNC—DL互不相同，不相鄰小區(qū)的SYNC_DL可以復(fù)用。 SYNC_DL包含在TD—SCDMA無線突發(fā)中的DwPTS時隙。TD—SCDMA系統(tǒng)的物理層無線子幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。每幀共9個時隙，7個正常的 時隙TsO Ts6，兩個特殊的時隙DwPTS和UpPTS，用于上行同步和區(qū)分小區(qū)；每幀有兩 個上/下行轉(zhuǎn)換點， 一個在GP， 一個在Ts3; TsO總是設(shè)置為下行時隙，所有基站同時在 Ts0以全功率發(fā)送BCCH廣播等信令，其所用的擴頻碼、midamble都是固定的，為的是移 動終端能盡快收聽到BCCH廣播，Ts1總是設(shè)置為上行時隙，其余時隙可根據(jù)用戶需要靈活 進行上/下行配置，以適應(yīng)不同的環(huán)境和應(yīng)用場合。GP為上下行間保護時間間隔。目前在TD—SCDMA系統(tǒng)中使用2010 2025MHz頻段，1. 28 Mchip / s的碼片速率， 單個載頻占1. 6MHz帶寬，故在上述頻段內(nèi)可容納9個這樣的載頻；在整個TD—SCDMA 系統(tǒng)中，共有32個正交的SYNC碼。移動終端用SYNC碼來區(qū)分它附近覆蓋區(qū)域重疊的小 區(qū)，以方便物理層的SYNC碼功率電平的測量和報告，因此32個SYNC碼會根據(jù)一定的重 用距離而重用。當(dāng)兩個小區(qū)是同頻同SYNC碼時，可用參數(shù)BSIC來區(qū)分，BSIC = SYNC + midamble,其中midamble也是正交的。按照TD-SCDMA的無線幀結(jié)構(gòu)，SYNC—DL在系統(tǒng)中每5ms發(fā)送一次，并且每次都以 恒定滿功率值發(fā)送該信息。移動臺接入系統(tǒng)時，對32個SYNC一DL碼字進行逐一搜索(即 用接收信號與32個可能的SYNC_DL逐一做相關(guān))，由于該碼字彼此間具有較好的正交性， 獲取相關(guān)峰值最大的碼字被認(rèn)為是當(dāng)前接入小區(qū)使用的SYNC—DL。同時，根據(jù)相關(guān)峰值的 時間位置也可以初步確定系統(tǒng)下行的定時。下行導(dǎo)頻時隙(DwPTS)的突發(fā)幀結(jié)構(gòu)，如圖2所示。下行導(dǎo)頻時隙(DwPTS)中的 SYNC碼由64比特正交碼組成，它是無線基站(小區(qū))的導(dǎo)頻(Pilot)信號，也是下行同步的信號。而上行導(dǎo)頻時斷UpPTS)由128比特正交碼組成，它是用戶終端(小區(qū))的導(dǎo)頻 (Pilot)信號，主要用作隨機接入。保護時隙(G)用于區(qū)分上下行時隙，使距離較遠的終 端能實現(xiàn)上行同步。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，此時隙的寬度保證了小區(qū)的最大半徑可能達到 10km以上。在TD-SCDMA系統(tǒng)中使用獨立的DwPTS的原因是解決在蜂窩和移動環(huán)境下，TDD系 統(tǒng)的小區(qū)搜索問題。當(dāng)鄰近小區(qū)使用相同的載波頻率，用戶終端在一個小區(qū)交匯區(qū)域移動狀 態(tài)下開機的條件下，本系統(tǒng)的DwPTS設(shè)計能保證用戶終端能夠在很短時間(3秒)內(nèi)完成 小區(qū)收索并完成初始接入。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，同步調(diào)整的步長是碼片寬度的1/8，即大約100ns。在實際系統(tǒng)中所要求和可能達到的精度則將隨基帶信號處理的能力和檢測的能力來確定， 一般可能在 1/8至1個碼片的寬度。因為同步檢測和控制是每個子幀(5ms) —次，在此時間內(nèi)用戶終 端最多移動十余厘米，因而，同步精度并不限制和影響高速移動。導(dǎo)頻捕獲與跟蹤統(tǒng)稱導(dǎo)頻同步，他們在TD-SCDMA通信系統(tǒng)中具有極為重要的意義。 接收機要正確解調(diào)接受到的信號，首先要使本地SYNC_DL PN碼序列與接收到的SYNC一DL PN碼序列完全同步。導(dǎo)頻捕獲是粗同步過程，需要把本地SYNC一DL PN碼與接收到的 SYNC—DL PN碼相位差調(diào)整到小于1 /2碼元的寬度。然后再進行跟蹤，使兩SYNC—DLPN 碼序列達到精確同步。在搜索階段，對于TD-SCDMA系統(tǒng)，SYNC—DL PN碼序列周期為5ms，即以一個無 線子幀長度為周期。這樣，在一個TD-SCDMA工作頻點， 一個SYNC—DL PN碼序列周期 含有相位數(shù)目=6400 (—個無線子幀包含的碼片數(shù)目)-64 =6336個，同時系統(tǒng)為了減 小誤差，需要使相位差精確到小于1 /2碼元寬度，也就是說，在一個TD-SCDMA工作頻點， 每個SYNC—DL PN碼序列周期內(nèi)搜索器要搜索N = 2X 6336 = 12672個相位。在每個捕 獲判別時間點，如果檢測結(jié)果 > 門限61，則認(rèn)為在當(dāng)前TD-SCDMA工作頻點捕獲到導(dǎo)頻 碼。

發(fā)明內(nèi)容
圖4是導(dǎo)頻碼捕獲系統(tǒng)組成框圖。TD-SCDMA的下行導(dǎo)頻搜索和捕獲，由以下部件組 成的系統(tǒng)完成(1) 天線(編號101)(2) RF (射頻)接收機(102)(3) 射頻接收信號自動增益控制(AGC)電路(103)(4) A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元(104);(5) 時鐘生成器(105)(6) 導(dǎo)頻碼生成器(106)(7) 導(dǎo)頻搜索器(107)(8) 控制器(108)(9) 頻率合成器(110)(10) 自動頻率控制單元AFC (111)(11) 寄存器及存儲單元(112) 并且，上述部件的連接形式為(1) 天線101接收到的無線電射頻信號接射頻接收機102的信號輸入端且前置放大，射 頻模擬解調(diào)后接模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104的信號輸入端；(2) 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104的信號輸出端同時接解調(diào)單元109輸入端、導(dǎo)頻搜索器107的 信號輸入端、自動增益控制電路103的信號輸入端；(3) 自動增益控制電路103的信號輸出端反饋至RF接收機102以控制后者的放大器增(4) 導(dǎo)頻搜索器107的信號輸出端接搜索結(jié)果存儲單元112，用于將搜索結(jié)果保存在存 儲單元112中；(5) 該搜索結(jié)果存儲單元112的輸出端一路接解調(diào)單元109的信號輸入端，另一路接控制器108;(6) 控制器108的第一路輸入輸出連接存儲單元112以控制和訪問存儲單元112;第 二路輸出接導(dǎo)頻碼生成器106以控制導(dǎo)頻碼生成器106，第三路輸入輸出接導(dǎo)頻搜索器107 以控制導(dǎo)頻搜索器107和接收導(dǎo)頻搜索器107的反饋輸出，第四路輸入輸出接解調(diào)單元109 以控制解調(diào)單元109和接收解調(diào)單元109的反饋輸出，第五路輸出接頻率合成器110以控制 頻率合成器110;(7) 頻率合成器110的第一路輸出接RF接收機102的信號輸入端之一，第二路輸入輸 出接AFClll的信號輸入輸出；(8) 導(dǎo)頻碼生成器106的信號輸出端接導(dǎo)頻搜索器107的信號輸入端；(9) 時鐘生成器105的第一路輸出接導(dǎo)頻碼生成器106的時鐘輸入端，第二路輸出接解 調(diào)單元109的時鐘輸入端，第三路接導(dǎo)頻搜索器107的時鐘輸入端，第四路接模數(shù)轉(zhuǎn)換單元 104的時鐘輸入端，第五路輸出接導(dǎo)頻碼生成器106的時鐘輸入端，第六路接控制器108的 時鐘輸入端，第七路接寄存器和存儲單元112的時鐘輸入端。上述系統(tǒng)中，由天線101接收到的無線電射頻信號，經(jīng)由射頻接收機102的前置放大、 射頻模擬解調(diào)后，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元104輸出的 是QPSK (或者8PSK、或者QAM)解調(diào)信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104將解調(diào)輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換 信號發(fā)送給自動增益控制電路103、導(dǎo)頻碼搜索器107、解調(diào)單元109。自動增益控制電路103檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104輸出的信號強度，根據(jù)控制器108事先 設(shè)定的AGC (自動增益控制)校準(zhǔn)參考值，控制射頻接收機102的前置放大器的放大倍數(shù)， 使得模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104輸出給導(dǎo)頻搜索器107和解調(diào)單元109的信號強度為恒定的值。在RF (射頻)接收機102的射頻模擬解調(diào)過程中，其射頻模擬解調(diào)所必需的本地振蕩 頻率由頻率合成器110提供。頻率合成器110受控于控制器108，由控制器108控制頻率合 成器110輸出本地振蕩頻率，使RF接收機102鎖定當(dāng)前要搜索的工作頻點。為保證RF接 收機102鎖定工作頻點的精確性，RF接收機102鎖定的工作頻點需要經(jīng)過AFC (自動頻率 控制)電路111的校準(zhǔn)。時鐘生成器105負(fù)責(zé)提供A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元104、導(dǎo)頻碼生成器106、導(dǎo)頻搜索器 107、控制器108、寄存器及存儲單元112運行時所必須的工作時鐘?？刂破?08負(fù)責(zé)完成對整個導(dǎo)頻碼搜索過程的控制，包括 對有關(guān)導(dǎo)頻搜索的各寄存器(存儲單元)的初始化； 控制頻率合成器110輸出本地振蕩頻率，使RF接收機102鎖定當(dāng)前要搜索的工 作頻點； 為AGC電路103提供設(shè)定的AGC校準(zhǔn)參考值； 根據(jù)AGC電路103使用的放大增益倍數(shù)，判斷RF接收機102接收到的射頻信號的強度是否過低，以及決定是否轉(zhuǎn)到下一個工作頻點搜索導(dǎo)頻； 控制導(dǎo)頻碼生成器106實時產(chǎn)生當(dāng)前要搜索的導(dǎo)頻碼； 在每個導(dǎo)頻碼搜索開始前，控制器108將導(dǎo)頻搜索器107的搜索時間計數(shù)器的 值t清零； 為導(dǎo)頻搜索器107中的比較器提供用于判斷導(dǎo)頻碼是否存在的門限值； 判斷導(dǎo)頻碼搜索過程是否完成，決定是否終止導(dǎo)頻碼搜索過程； 在導(dǎo)頻碼搜索過程終止后，將捕獲的全部導(dǎo)頻碼編號及其起始時間上報給TD-SCDMA的協(xié)議處理核心。 導(dǎo)頻搜索器107負(fù)責(zé)在控制器108的控制下，完成具體的導(dǎo)頻搜索過程。導(dǎo)頻碼生成器 106負(fù)責(zé)在控制器108的控制下，實時產(chǎn)生當(dāng)前要搜索的導(dǎo)頻碼。寄存器及存儲單元112負(fù)責(zé)保存在導(dǎo)頻碼搜索過程產(chǎn)生的各種中間變量，以及保存搜索到的各導(dǎo)頻碼和相應(yīng)導(dǎo)頻碼最 佳起始時間。圖5是導(dǎo)頻搜索器107的組成框圖。導(dǎo)頻搜索器由以下部件組成(1) 降采樣器201(2) 寄存器202(3) 乘法器203(4) 積分清零計算器A204;(5) 積分清零計算器B205;(6) 平方和加法計算器206;(7) 除法器207;(8) 比較器208。導(dǎo)頻搜索器107接收A/D轉(zhuǎn)換單元104輸出的原始I/Q信號碼片，并從中搜索導(dǎo)頻。 A/D轉(zhuǎn)換單元104輸出的原始I/Q信號碼片的速率通常都是TD-SCDMA無線幀碼片速率的 N倍，因此，導(dǎo)頻搜索器107需要通過內(nèi)部的降采樣器201，對原始I/Q信號碼片進行降采 樣，從而獲得采樣速率為無線子幀碼片速率2倍的I/Q信號碼片。降采樣器201輸出的I/Q信號碼片， 一路送入寄存器202，在寄存器202中緩存，然后 送入乘法器203。在乘法器203中，寄存器202輸出的I/Q信號碼片與從導(dǎo)頻碼生成器106 輸入導(dǎo)頻碼片段做相關(guān)運算，相關(guān)運算的結(jié)果在積分清零器A204中做積分計算，積分計算 結(jié)果再被送入平方和加法計算器206中，得到該片段I/Q信號碼片的導(dǎo)頻相關(guān)運算的積分的 平方和。降采樣器201輸出的I/Q信號碼片，另一路送入積分清零器B 205中完成I/Q信號碼片 的平方和的積分計算結(jié)果，得到的是該片段I/Q信號碼片的帶內(nèi)能量積分。上述2路信號處理結(jié)果，在完成針對整個導(dǎo)頻碼長度的計算后，被同步地送入除法器207 作相除運算，得到的比值，被送入比較器208，與控制器108事先設(shè)定的、判斷導(dǎo)頻碼是否 存在的門限值相比較。如果高于該門限值，則判斷在該段I/Q信號碼片中有導(dǎo)頻碼存在，否 則，判斷該段I/Q信號碼片中沒有導(dǎo)頻碼存在。上述導(dǎo)頻搜索過程中產(chǎn)生的與導(dǎo)頻搜索有關(guān)的各種計算結(jié)果，如片段I/Q信號碼片的導(dǎo) 頻相關(guān)運算的積分、片段I/Q信號碼片的帶內(nèi)能量積分、導(dǎo)頻碼最佳起始時間等，都保存在 寄存器和存儲單元112中。一、導(dǎo)頻搜索和捕獲過程相關(guān)術(shù)語說明(1) 下行導(dǎo)頻碼的數(shù)目記作Kp;(對于本設(shè)計討論的TD-SCDMA系統(tǒng)，KP = 32)(2) 將第k (k = 0， ... ， Kp-1 )個導(dǎo)頻碼記作Ak;(3) 每個導(dǎo)頻碼的長度記作Lp (以TD無線幀單個碼元時間長度為單位)；(對于本設(shè)計討 論的TD-SCDMA系統(tǒng)，LP = 64)(4) 每個導(dǎo)頻碼可被劃分成Ns = LP/ La個片段，每個分段長度記作La (以TD無線幀單個 碼元時間長度為單位)，且LpmodU:O;(對于本設(shè)計討論的TD-SCDMA系統(tǒng)，Ns = 4，La =16)(5) 將第k (k = 0， ...， KP-1)個導(dǎo)頻碼的第i (i=0， ...， Na-1)個片段記作Ak尸[ak,i,o，3k,i,1， ......， Sk,i,La-1];(6) 對Ak,i (k = 0，…，KP-1， i=0， ...， La-1)片段中的每個3k,i,m (m=0，…，La-1)重復(fù)一次而得到一個長度為1_5 = 21_3的新序列Ck,<formula>formula see original document page 13</formula>
(7) 將導(dǎo)頻搜索的一個周期長度記作T (以1/2個TD無線幀單個碼元時間長度為單位)。 本文討論的TD-SCDMA無線子幀長度為5ms， TD-SCDMA無線幀碼片速度為1.28Mcps， 因而對于本文討論情況， 一個導(dǎo)頻搜索周期長度T= 1.28 X 5 X1000 X 2 = 12800個1/2無線幀碼元周期；(8) 將結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t = 2LP-1， 2Lp， ...， T-1)的導(dǎo)頻碼(也即該導(dǎo) 頻碼起始于t-2Lp+1)積分寄存器的值記作/"P (對I/Q信號中的I分量序列積分)，"^,(對I/Q信號中的Q分量序列積分)；(1) 將TD-SCDMA系統(tǒng)工作頻點數(shù)目記作NF;(2) 將在頻點Fj (j = 0， ...... ， NF-1)，第k(k-0， ...， KP-1)個導(dǎo)頻碼的最佳匹配寄存器的值記作五;7，其最佳起始時間寄存器的值(匹配起始時間)記作s;7。(3) 記錄五;x是否被捕獲的鎖定判別寄存器的值wM (k = o， ...， KP-1)， (j = o,......，NF-1)。(4油于原始l/Q信號碼片的速率通常都是TD-SCDMA無線幀碼片速率的N倍，因此， 導(dǎo)頻搜索器107需要對原始l/Q信號碼片進行降采樣，從而獲得采樣速率為無線子幀碼片速 率2倍的I/Q信號碼片xt = [lt， Qt](lt禾GQt速率均為無線子幀碼片速率的2倍)，It/Qt分別 是I/Q信號中的I/Q分量；(5) 將時刻t至?xí)r刻t+Z^-l獲得的、經(jīng)過降采樣的上述l/Q信號碼片序列記作Z" =[xt， xt+1 ，...... ，Xt+Ls-d，其中，x^[lt，Qt]，lt和Qt分別保存在寄存器Uj和Vj中(j"mod丄》；(6) 將結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t =2LP-1， 2Lp， ...， T-1)、長度為2丄p的l/Q信 號碼片帶內(nèi)能量寄存器的值記作Et;二、導(dǎo)頻搜索和捕獲實現(xiàn)過程(一) 啟動TD-SCDMA系統(tǒng)開始工作，包括上述的部件天線(101 )、 RF接收機(102)、 射頻接收信號自動增益控制(AGC)電路(103)、 A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元(104)、時鐘生成 器(105)、導(dǎo)頻碼生成器(106)、導(dǎo)頻搜索器(107)、控制器(108)、頻率合成器(110)、 自動頻率控制單元AFC (111)、寄存器及存儲單元(112)。(二) 在開始搜索導(dǎo)頻前，控制器108先完成對有關(guān)導(dǎo)頻搜索的各寄存器(存儲單元) 的初始化1.控制器108將以下寄存器(存儲單元)的值清零<formula>formula see original document page 13</formula><formula>formula see original document page 14</formula>(三) 控制器108按照工作頻點Fj (j = 0， ......， NF-1)的排列順序，控制RF接收機(102)、射頻接收信號自動增益控制(AGC)電路(103)、導(dǎo)頻碼生成器(106)、導(dǎo)頻搜索器(107)、頻率合成器(110)等部件工作，進行導(dǎo)頻捕獲；(四) 控制器108控制頻率合成器(110)輸出本地振蕩頻率，使RF接收機(102)鎖 定當(dāng)前要搜索的工作頻點Fj (j-O， ......， Nf-1);(五) 控制器108控制射頻接收信號自動增益控制(AGC)電路(103)，使A/D (模數(shù)) 轉(zhuǎn)換單元(104)輸出的原始I/Q信號的輸出幅度保持在一個恒定的值。如果AGC103對輸 入信號的增益大于事先設(shè)定的門限值(即RF接收機(102)接收到的射頻信號的強度過低)， 則控制器108判斷該頻點沒有TD-SCDMA系統(tǒng)工作，從而轉(zhuǎn)到下一個工作頻點搜索導(dǎo)頻。(六) 如果AGC103對輸入信號的增益小于事先設(shè)定的門限值(即RF接收機(102) 接收到的射頻信號的強度滿足要求)，則控制器108判斷該頻點存在有TD-SCDMA系統(tǒng)工作， 從而在該頻點進一步展開導(dǎo)頻捕獲操作。(七) 導(dǎo)頻捕獲操作過程1. 導(dǎo)頻碼生成器106按照次序，每一個搜索周期開始時僅生成并輸出某一個導(dǎo)頻碼Ak (k = 0，…，Kp-1)，并將導(dǎo)頻碼Ak劃分成Ns個片段，并按照上述方式重構(gòu)成Ck，順序送入導(dǎo)頻搜索器107，檢測當(dāng)前無線子幀周期的無線子幀碼片與Ck的匹配度。2. 在Ck的搜索開始前，控制器108先將以下寄存器/存儲單元的值清零(1) <formula>formula see original document page 14</formula>(2) <formula>formula see original document page 14</formula>(3) <formula>formula see original document page 14</formula>3. 控制器108將導(dǎo)頻搜索器107的搜索時間計數(shù)器的值t清零，啟動導(dǎo)頻搜索器107 開始在t-[O， T-1]的時間間隔內(nèi)，搜索導(dǎo)頻，在此過程中，搜索時間計數(shù)器的值t以1/2無 線幀碼元時間間隔的時鐘速率遞增；4. 在時刻t (t=0， 1， ...， T-1)，導(dǎo)頻搜索器107首先從A/D(模數(shù))轉(zhuǎn)換單元(104) 輸入原始1/Q信號碼片；5. 對原始I/Q信號碼片進行降采樣，獲得采樣速率為無線子幀碼片速率2倍的xt = [lt，Qt];6. 如果時刻t 2ZS-1 ，則在時刻t還要計算d和2,H <formula>formula see original document page 14</formula>式中的「x〕表示取小于或等于x的最大正整數(shù))的累積積分結(jié)果(d和分別加上與Ck,Ns^的相關(guān)計算結(jié)果)<formula>formula see original document page 15</formula>7. 如果時刻t 2丄，-1 ，則在時刻t還要計算^+^ (m=0， ...， m2， m2 = min{ 「(r-卜l)/丄J，8. 如果時刻U2;-1，且((/(2")2+(2(2")2)/￡, >事先給定的門限值《，貝IJ:(1) i M=l，表示當(dāng)前頻點Fj有TD-SCDMA系統(tǒng)工作，該系統(tǒng)的導(dǎo)頻碼為Ck;(2) 如果((/,2")2+(2""2)>￡;7，貝'」五;r = (("")2+(2,21^)2)， &mr =t-2丄尸+1. 9.當(dāng)1>丁-1，搜索器107停止在當(dāng)前頻點Fj對當(dāng)前導(dǎo)頻碼Ck的捕獲過程；10.如果導(dǎo)頻碼Ck的編號k〈Kp-1，則搜索器107開始下一個導(dǎo)頻碼Cw的捕獲過程， 導(dǎo)頻碼Ck+1的捕獲過程重復(fù)(七)中的上述步驟1~9;反之，當(dāng)IoKp-1，搜索器107停 止在當(dāng)前頻點Fi搜索導(dǎo)頻碼；(八)如果Fj頻點編號j< NF-1 ，則TD-SCDMA設(shè)備轉(zhuǎn)而在下一個頻點Fj+1搜索并捕獲 導(dǎo)頻碼，頻點Fj+1的導(dǎo)頻碼搜索捕獲過程重復(fù)上述(四)~ (七)的步驟；反之，如果Fj頻 點編號pNp-1，則控制器(108)終止導(dǎo)頻碼搜索過程，將在各頻點捕獲的全部導(dǎo)頻碼編號 及其起始時間上報給TD-SCDMA的協(xié)議處理核心。TD-SCDMA的協(xié)議處理核心根據(jù)捕獲的 全部導(dǎo)頻碼編號及其起始時間，獲知附近存在的TD-SCDMA基站/小區(qū)，并進一步完成系統(tǒng) 同步過程和接入過程，如系統(tǒng)信息讀取、建立上行同步、隨機接入三個過程。


圖1是TD—SCDMA系統(tǒng)的物理層無線子幀結(jié)構(gòu)。圖2是DwPCH ( DwPTS)的突發(fā)幀結(jié)構(gòu)。圖3是導(dǎo)頻碼搜索時序示意圖。圖4是導(dǎo)頻碼捕獲系統(tǒng)組成框圖。圖5是導(dǎo)頻搜索器組成框圖。
具體實施方式
實施例l:圖4是導(dǎo)頻碼捕獲系統(tǒng)組成框圖。TD-SCDMA的下行導(dǎo)頻搜索和捕獲，由以下部件組成的系統(tǒng)完成(1)天線101，(2)RF (射頻)接收機102，(3)射頻接收信號自動增益控制(AGC)電路103，(4)A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元104，(5)時鐘生成器105，(6)導(dǎo)頻碼生成器106，(7)導(dǎo)頻搜索器107，(8)控制器108，(9)頻率合成器110，(10)自動頻率控制單元AFC111，(11)寄存器及存儲單元("2)，并且，上述部件的連接形式為(1) 天線101接收到的無線電射頻信號接射頻接收機102的信號輸入端且前置放大，射 頻模擬解調(diào)后接模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104的信號輸入端；(2) 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104的信號輸出端同時接解調(diào)單元109輸入端、導(dǎo)頻搜索器107的 信號輸入端、自動增益控制電路103的信號輸入端；(3) 自動增益控制電路103的信號輸出端反饋至RF接收機102以控制后者的放大器增顯；(4) 導(dǎo)頻搜索器107的信號輸出端接搜索結(jié)果存儲單元U2，用于將搜索結(jié)果保存在存 儲單元112中；(5) 該搜索結(jié)果存儲單元112的輸出端一路接解調(diào)單元109的信號輸入端，另一路接控 制器跳(6) 控制器108的第一路輸入輸出連接存儲單元112以控制和訪問存儲單元112;第 二路輸出接導(dǎo)頻碼生成器106以控制導(dǎo)頻碼生成器106，第三路輸入輸出接導(dǎo)頻搜索器107 以控制導(dǎo)頻搜索器107和接收導(dǎo)頻搜索器107的反饋輸出，第四路輸入輸出接解調(diào)單元109 以控制解調(diào)單元109和接收解調(diào)單元109的反饋輸出，第五路輸出接頻率合成器110以控制 頻率合成器110;(7) 頻率合成器110的第一路輸出接RF接收機102的信號輸入端之一，第二路輸入輸 出接AFClll的信號輸入輸出；(8) 導(dǎo)頻碼生成器106的信號輸出端接導(dǎo)頻搜索器107的信號輸入端；(9) 時鐘生成器105的第一路輸出接導(dǎo)頻碼生成器106的時鐘輸入端，第二路輸出接解調(diào)單元109的時鐘輸入端，第三路接導(dǎo)頻搜索器107的時鐘輸入端，第四路接模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104的時鐘輸入端，第五路輸出接導(dǎo)頻碼生成器106的時鐘輸入端，第六路接控制器108的時鐘輸入端，第七路接寄存器和存儲單元112的時鐘輸入端。上述系統(tǒng)中，由天線101接收到的無線電射頻信號，經(jīng)由射頻接收機102的前置放大、 射頻模擬解調(diào)后，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元104輸出的 是QPSK (或者8PSK、或者QAM)解調(diào)信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104將解調(diào)輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換 信號發(fā)送給自動增益控制電路103、導(dǎo)頻碼搜索器107、解調(diào)單元109。自動增益控制電路103檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104輸出的信號強度，根據(jù)控制器108事先 設(shè)定的AGC (自動增益控制)校準(zhǔn)參考值，控制射頻接收機102的前置放大器的放大倍數(shù)， 使得模數(shù)轉(zhuǎn)換單元104輸出給導(dǎo)頻搜索器107和解調(diào)單元109的信號強度為恒定的值。在RF (射頻)接收機102的射頻模擬解調(diào)過程中，其射頻模擬解調(diào)所必需的本地振蕩 頻率由頻率合成器110提供。頻率合成器110受控于控制器108，由控制器108控制頻率合 成器110輸出本地振蕩頻率，使RF接收機102鎖定當(dāng)前要搜索的工作頻點。為保證RF接 收機102鎖定工作頻點的精確性，RF接收機102鎖定的工作頻點需要經(jīng)過AFC (自動頻率 控制)電路111的校準(zhǔn)。時鐘生成器105負(fù)責(zé)提供A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元104、導(dǎo)頻碼生成器106、導(dǎo)頻搜索器 107、控制器108、寄存器及存儲單元112運行時所必須的工作時鐘?？刂破?08負(fù)責(zé)完成對整個導(dǎo)頻碼搜索過程的控制，包括 對有關(guān)導(dǎo)頻搜索的各寄存器(存儲單元)的初始化； 控制頻率合成器110輸出本地振蕩頻率，使RF接收機102鎖定當(dāng)前要搜索的工 作頻點； 為AGC電路103提供設(shè)定的AGC校準(zhǔn)參考值； 根據(jù)AGC電路103使用的放大增益倍數(shù)，判斷RF接收機102接收到的射頻信號的強度是否過低，以及決定是否轉(zhuǎn)到下一個工作頻點搜索導(dǎo)頻； 控制導(dǎo)頻碼生成器106實時產(chǎn)生當(dāng)前要搜索的導(dǎo)頻碼； 在每個導(dǎo)頻碼搜索開始前，控制器108將導(dǎo)頻搜索器107的搜索時間計數(shù)器的 值t清零； 為導(dǎo)頻搜索器107中的比較器提供用于判斷導(dǎo)頻碼是否存在的門限值； 判斷導(dǎo)頻碼搜索過程是否完成，決定是否終止導(dǎo)頻碼搜索過程； 在導(dǎo)頻碼搜索過程終止后，將捕獲的全部導(dǎo)頻碼編號及其起始時間上報給TD-SCDMA的協(xié)議處理核心。導(dǎo)頻搜索器107負(fù)責(zé)在控制器108的控制下，完成具體的導(dǎo)頻搜索過程。導(dǎo)頻碼生成器106負(fù)責(zé)在控制器108的控制下，實時產(chǎn)生當(dāng)前要搜索的導(dǎo)頻碼。寄存器及存儲單元112負(fù)責(zé)保存在導(dǎo)頻碼搜索過程產(chǎn)生的各種中間變量，以及保存搜索到的各導(dǎo)頻碼和相應(yīng)導(dǎo)頻碼最佳起始時間。圖5是導(dǎo)頻搜索器107的組成框圖。導(dǎo)頻搜索器107由以下部件組成(1) 降采樣器201;(2) 寄存器202;(3) 乘法器203;(4) 積分清零計算器A204;(5) 積分清零計算器B205;(6) 平方和加法計算器206;(7) 除法器207;(8) 比較器208。導(dǎo)頻搜索器107接收A/D轉(zhuǎn)換單元103輸出的原始I/Q信號碼片，并從中搜索導(dǎo)頻。 A/D轉(zhuǎn)換單元103輸出的原始I/Q信號碼片的速率通常都是TD-SCDMA無線幀碼片速率的 N倍，因此，導(dǎo)頻搜索器107需要通過內(nèi)部的降采樣器201，對原始I/Q信號碼片進行降采 樣，從而獲得采樣速率為無線子幀碼片速率2倍的I/Q信號碼片。降采樣器201輸出的I/Q信號碼片， 一路送入寄存器202，在寄存器202中緩存，然后 送入乘法器203。在乘法器203中，寄存器202輸出的1/Q信號碼片與從導(dǎo)頻碼生成器106 輸入導(dǎo)頻碼片段做相關(guān)運算，相關(guān)運算的結(jié)果在積分清零器A204中做積分計算，積分計算 結(jié)果再被送入平方和加法計算器206中，得到該片段I/Q信號碼片的導(dǎo)頻相關(guān)運算的積分的 平方和。降采樣器201輸出的I/Q信號碼片，另一路送入積分清零器B 205中完成I/Q信號碼片的平方和的積分計算結(jié)果，得到的是該片段1/Q信號碼片的帶內(nèi)能量積分。上述2路信號處理結(jié)果，在完成針對整個導(dǎo)頻碼長度的計算后，被同步地送入除法器207作相除運算，得到的比值，被送入比較器108，與控制器108事先設(shè)定的、判斷導(dǎo)頻碼是否存在的門限值相比較。如果高于該門限值，則判斷在該段I/Q信號碼片中有導(dǎo)頻碼存在，否則，判斷該段I/Q信號碼片中沒有導(dǎo)頻碼存在。上述導(dǎo)頻搜索過程中產(chǎn)生的與導(dǎo)頻搜索有關(guān)的各種計算結(jié)果，如片段I/Q信號碼片的導(dǎo)頻相關(guān)運算的積分、片段I/Q信號碼片的帶內(nèi)能量積分、導(dǎo)頻碼最佳起始時間等，都保存在寄存器和存儲單元112中。實施例2: —、導(dǎo)頻搜索和捕獲過程相關(guān)術(shù)語說明1、 下行導(dǎo)頻碼的數(shù)目記作Kp;(對于本設(shè)計討論的TD-SCDMA系統(tǒng)，KP = 32)2、 將第k (k = 0，…，KP-1)個導(dǎo)頻碼記作Ak;3、 每個導(dǎo)頻碼的長度記作Lp (以TD無線幀單個碼元時間長度為單位)；(對于本設(shè)計 討論的TD-SCDMA系統(tǒng)，Lp = 64)184、 每個導(dǎo)頻碼可被劃分成Ns-Lp/La個片段，每個分段長度記作U (以TD無線幀單 個碼元時間長度為單位)，且LpmodLa-O;(對于本設(shè)計討論的TD-SCDMA系統(tǒng)，Ns = 4， La= 16)5、 將第k (k = 0，…，KP-1)個導(dǎo)頻碼的第i (i=0，…，Na_1)個片段記作Ak,i= [ak,i,0，ak,i,i， ......， ak,i,La-i];6、 對Ak,i (k = 0，…，KP-1， i=0，…，La-1)片段中的每個ak,i,m (m=0，…，La-1) 重復(fù)一次而得到一個長度為Ls-2La的新序列Ck,i= [ak,i,0， ak,i,0， ak,ij， ak,i," ......， ak,i,La小ak,i,La-1] = [Ck.i,O' Ck,ij，……，Ck,i,Ls—1]，其中，Ck,i,2m = Ck,i,2m+1= ak,i,m， (m=0， …，La-1 )7、 將導(dǎo)頻搜索的一個周期長度記作T (以1/2個TD無線幀單個碼元時間長度為單位)。 本文討論的TD-SCDMA無線子幀長度為5ms， TD-SCDMA無線幀碼片速度為1.28Mcps， 因而對于本文討論情況， 一個導(dǎo)頻搜索周期長度丁= 1.28X5X1000X2 = 12800個1/2無線幀碼元周期；8、 將結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t = 2LP-1， 2Lp， ...， T-1)的導(dǎo)頻碼(也即該 導(dǎo)頻碼起始于t-2Lp+1)積分寄存器的值記作/，(對I/Q信號中的I分量序列積分)，2，、(對I/Q信號中的Q分量序列積分)；9、 .將TD-SCDMA系統(tǒng)工作頻點數(shù)目記作NF;10、 將在頻點Fj (j = 0， ......， NF-1)，第k (k = 0，…，KP-1)個導(dǎo)頻碼的最佳匹配寄存器的值記作五;7，其最佳起始時間寄存器的值(匹配起始時間)記作s;7。11、 記錄五;j是否被捕獲的鎖定判別寄存器的值(k = 0， ...， Kp-i)， (j = o，......，NF-1)。12、 由于原始I/Q信號碼片的速率通常都是TD-SCDMA無線幀碼片速率的N倍，因此， 導(dǎo)頻搜索器需要對原始I/Q信號碼片進行降采樣，從而獲得采樣速率為無線子幀碼片速率2 倍的I/Q信號碼片x^[lt， Qt](lt禾口Qt速率均為無線子幀碼片速率的2倍)，It/Qt分別是l/Q 信號中的I/Q分量；13、 將時亥ijt至?xí)r刻t+^-l獲得的、經(jīng)過降采樣的上述l/Q信號碼片序列記作Z" =[xt， xt+1 ， ...... ，xt化s-!]，其中，x,卩t，Qt]， It和Qt分別保存在寄存器Uj和Vj中(j-tmodi》；14、 將結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t =2LP-1， 2Lp， ...， T-1)、長度為2i^的I/Q 信號碼片帶內(nèi)能量寄存器的值記作Et;二、導(dǎo)頻搜索和捕獲實現(xiàn)過程(—)啟動TD-SCDMA系統(tǒng)開始工作，包括上述的部件天線(101)、RF接收機(102)、 射頻接收信號自動增益控制(AGC)電路(103)、 A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元(104)、時鐘生成 器(105)、導(dǎo)頻碼生成器(106)、導(dǎo)頻搜索器(107)、控制器(108)、頻率合成器(110)、自動頻率控制單元AFC (111)、寄存器及存儲單元(112)。(二) 在開始搜索導(dǎo)頻前，控制器108先完成對有關(guān)導(dǎo)頻搜索的各寄存器(存儲單元)的初始化1. 控制器108將以下寄存器(存儲單元)的值清零(1) ; (k = 0，…，Kp隱1)， (j = 0， ......， NF-1);(2) ; (k = 0，…，Kp-1)， (j = 0，……，NF-1);(3) i M (k = 0，…，Kp-1)， (j = 0， ......， NF-1)。(三) 控制器108按照工作頻點Fj (j = 0， ......， NF-1)的排列順序，控制RF接收機(102)、射頻接收信號自動增益控制(AGC)電路(103)、導(dǎo)頻碼生成器(106)、導(dǎo)頻搜索器(107)、頻率合成器(110)等部件工作，進行導(dǎo)頻捕獲；(四) 控制器108控制頻率合成器(110)輸出本地振蕩頻率，使RF接收機(102)鎖 定當(dāng)前要搜索的工作頻點Fj (j = 0， ...... ， NF-1);(五) 控制器108控制射頻接收信號自動增益控制(AGC)電路(103)，使A/D (模數(shù)) 轉(zhuǎn)換單元(104)輸出的原始I/Q信號的輸出幅度保持在一個恒定的值。如果AGC103對輸 入信號的增益大于事先設(shè)定的門限值(即RF接收機(102)接收到的射頻信號的強度過低)， 則控制器108判斷該頻點沒有TD-SCDMA系統(tǒng)工作，從而轉(zhuǎn)到下一個工作頻點搜索導(dǎo)頻。(六) 如果AGC103對輸入信號的增益小于事先設(shè)定的門限值(即RF接收機(102) 接收到的射頻信號的強度滿足要求)，則控制器108判斷該頻點存在有TD-SCDMA系統(tǒng)工作， 從而在該頻點進一步展開導(dǎo)頻捕獲操作。(七) 導(dǎo)頻捕獲操作過程1.導(dǎo)頻碼生成器106按照次序，每一個搜索周期開始時僅生成并輸出某一個導(dǎo)頻碼Ak (k = 0，…，Kp-1)，并將導(dǎo)頻碼Ak劃分成Ns個片段，并按照上述方式重構(gòu)成Ck，順序送 入導(dǎo)頻搜索器107，檢測當(dāng)前無線子幀周期的無線子幀碼片與Ck的匹配度。2. 在Ck的搜索開始前，控制器108先將以下寄存器/存儲單元的值清零(1) ， (t = 2LP-1， 2Lp， ，,.， T-1);(2) g" (t = 2LP-1， 2Lp，…，T-1)(3) (t = 2LP-1， 2Lp，…，T-1)3. 控制器108將導(dǎo)頻搜索器的搜索時間計數(shù)器的值t清零，啟動導(dǎo)頻搜索器107開始 在t-[O， T-1]的時間間隔內(nèi)，搜索導(dǎo)頻，在此過程中，搜索時間計數(shù)器的值t以1/2無線幀 碼元時間間隔的時鐘速率遞增；4. 在時刻t (t=0， 1， ...， T-1)，導(dǎo)頻搜索器107首先從A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元(104) 輸入原始I/Q信號碼片；5. 對原始I/Q信號碼片進行降采樣，獲得采樣速率為無線子幀碼片速率2倍的xt-[lt，Qt];6. 如果時刻t ^丄,-1 ，則在時刻t還要計算/^:和2H, (m=0， ...， m2， m2 = min{ 「(r-A^-1})(式中的「一表示取小于或等于x的最大正整數(shù))的累積積分結(jié)果(d和分別加上與Ck,Ns-m-！的相關(guān)計算結(jié)果)h-lVz+/ Ls ^+mLs 厶Vt-Li+l+rt7.如果時刻t ^i;-1 ，則在時刻t還要計算《+^ min{ 「(r + l)/丄J， 乂-1})(m=0， …，m2:rri2 =8.如果時刻U2丄p-1，且((/(2"2+(2")2)^>事先給定的門限值《，貝U:(1) i M=l，表示當(dāng)前頻點Fj有TD-SCDMA系統(tǒng)工作，該系統(tǒng)的導(dǎo)頻碼為Ck;(2)如果((/"")2+(2(2￡;02)>￡;7，貝u五;r = (("^)2+(2f02)，《=t-2Zp+19.當(dāng)t〉T-1，搜索器107停止在當(dāng)前頻點Fj對當(dāng)前導(dǎo)頻碼Ck的捕獲過程； 10.如果導(dǎo)頻碼Ck的編號k〈Kp-1，則搜索器107開始下一個導(dǎo)頻碼Ck"的捕獲過程， 導(dǎo)頻碼Ck+1的捕獲過程重復(fù)(七)中的上述步驟1 9;反之，當(dāng)k〉Kp-1，搜索器107停止在當(dāng)前頻點Fj搜索導(dǎo)頻碼；(八)如果Fj頻點編號j< NF-1 ，則TD-SCDMA設(shè)備轉(zhuǎn)而在下一個頻點Fj+1搜索并捕獲 導(dǎo)頻碼，頻點Fj+1的導(dǎo)頻碼搜索捕獲過程重復(fù)上述(四)~ (七)的步驟；反之，如果Fj頻 點編號一Nf-1，則控制器(108)終止導(dǎo)頻碼搜索過程，將在各頻點捕獲的全部導(dǎo)頻碼編號 及其起始時間上報給TD-SCDMA的協(xié)議處理核心。TD-SCDMA的協(xié)議處理核心根據(jù)捕獲的 全部導(dǎo)頻碼編號及其起始時間，獲知附近存在的TD-SCDMA基站/小區(qū)，并進一步完成系統(tǒng) 同步過程和接入過程，如系統(tǒng)信息讀取、建立上行同步、隨機接入三個過程。實施例3: TD-SCDMA導(dǎo)頻捕獲方法，將每個導(dǎo)頻碼劃分成多個片段來搜索和捕獲，每個 導(dǎo)頻碼的長度記作L"每個導(dǎo)頻碼可被劃分成Ns:Lp/La個片段，每個分段長度記作U，且 Lp mod La = 0，其中，碼長度和分段長度的單位為TD無線幀單個碼元時間長度。各頻點的導(dǎo)頻捕獲操作包含以下步驟 (1)導(dǎo)頻碼生成器106按照次序，每一個搜索周期開始時僅生成并輸出一個導(dǎo)頻碼，并將該導(dǎo)頻碼劃分成若干個片段，并按照一定的方式重構(gòu)，順序送入導(dǎo)頻搜索器107，檢測當(dāng)前無線子幀周期的無線子幀碼片與重構(gòu)后的碼片段的匹配度。(2) 在上述導(dǎo)頻碼的搜索開始前，控制器108先將與該導(dǎo)頻碼捕獲相關(guān)的寄存器/存儲 單元的值清零；(3) 控制器108將導(dǎo)頻搜索器107的搜索時間計數(shù)器的值清零，啟動導(dǎo)頻搜索器107 開始在[O， T-1]的時間間隔內(nèi)，搜索導(dǎo)頻，在此過程中，搜索時間計數(shù)器的值以1/2無線幀碼 元時間間隔的時鐘速率遞增；(4) 在時刻t (t=0， 1，…，T-1)，導(dǎo)頻搜索器107首先從A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元 104輸入原始1/Q信號碼片；(5) 對原始I/Q信號碼片進行降采樣，獲得采樣速率為無線子幀碼片速率2倍的I/Q信號；(6) 如果時刻Qi;-1 ，則在時刻t還要計算/^,和0n (m=0， ...， m2， m2 = min{ 「(T-z-1)/丄」，(式中的「x"l表示取小于或等于x的最大正整數(shù))的累積積分結(jié)果(d和2=分別加上《￡丄+1與Ck,Ns-^的相關(guān)計算結(jié)果) =0 =0上式中，將結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t = 2LP-1， 2LP， ...， T-1)的導(dǎo)頻碼(也 即該導(dǎo)頻碼起始于t-2LP+1 )積分寄存器的值記作""(對l/Q信號中的I分量序列積分)，ft2"、 (對I/Q信號中的Q分量序列積分)；將時刻t至?xí)r刻獲得的、經(jīng)過降采樣的上述I/Q信號碼片序列記作=[Xt， Xt+1 ， ...... ， Xt+Ls-d ，其中，xt = [lt， Qt。(7)如果時刻t 2丄,-1 ，則在時刻t還要計算《+^ (m=0， ...， m2， m2 = min{ 「(r-卜l)/A"l，上式中，將結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t =2LP-1， 2LP， ...， T-1)、長度為2Z^的 1/Q信號碼片帶內(nèi)能量寄存器的值記作Et;將時刻t至?xí)r刻t+^-l獲得的、經(jīng)過降采樣的上述I/Q信號碼片序列記作X， =[Xt， Xt+1 ， ...... ， Xt+LW]，其中，xt = [lt， Qt]。(8)如果時刻"2;-1，且((/,2")2+fe"P)2)/《〉事先給定的門限值《，貝U:1) WM=1，表示當(dāng)前頻點Fj有TD-SCDMA系統(tǒng)工作，該系統(tǒng)的導(dǎo)頻碼為Ck;2) 如果((/,2"2+(e")2卜^r，則五;r = ((""2+fo2ip)2)， ^r=t-2zP+i上式中，將在頻點Fj(j-0， ......， NF-1)，第k(k-O，…，KP-1)個導(dǎo)頻碼的最佳起始時間寄存器的值(匹配起始時間)記作s;r;將記錄于頻點Fj (j = 0， ......， NF-1)第k(k = 0， ...， Kp-1)個導(dǎo)頻碼是否被捕獲的鎖定判別寄存器的值記作AM (k = 0， ...， Kp-1)， (j = 0， ......， NF-1)。(9) 當(dāng)！>丁-1，搜索器107停止在當(dāng)前頻點Fj對當(dāng)前導(dǎo)頻碼Ck的捕獲過程；(10) 如果在該頻點未完成對所有可能存在的導(dǎo)頻碼的搜索，則搜索器107開始下一個 導(dǎo)頻碼的捕獲過程，下一個導(dǎo)頻碼的捕獲過程重復(fù)的上述步驟(1) ~ (9);反之，如果在該 頻點完成對所有可能存在的導(dǎo)頻碼的搜索，搜索器107停止在當(dāng)前頻點搜索導(dǎo)頻碼。需要理解到的是上述實施例雖然對本發(fā)明作了比較詳細的說明，但是這些說明，只是對本發(fā)明的簡單說明，而不是對本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實質(zhì)精神內(nèi)的發(fā) 明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種用于TD-SCDMA、Beyond 3G、4G終端的導(dǎo)頻捕獲方法和裝置，其特征是，導(dǎo)頻搜索和捕獲由以下部件所組成的系統(tǒng)完成的(1)天線，(2)射頻接收機，(3)射頻接收信號自動增益控制電路，(4)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，(5)時鐘生成器，(6)導(dǎo)頻碼生成器，(7)導(dǎo)頻搜索器，(8)控制器，(9)頻率合成器，(10)自動頻率控制單元，(11)寄存器及存儲單元，并且，上述部件的連接形式為(1)天線接收到的無線電射頻信號接射頻接收機的信號輸入端且前置放大，射頻模擬解調(diào)后接模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的信號輸入端；(2)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的信號輸出端同時接解調(diào)單元輸入端、導(dǎo)頻搜索器的信號輸入端、自動增益控制電路的信號輸入端；(3)自動增益控制電路的信號輸出端反饋至RF接收機以控制后者的放大器增益；(4)導(dǎo)頻搜索器的信號輸出端接搜索結(jié)果存儲單元，用于將搜索結(jié)果保存在存儲單元中；(5)該搜索結(jié)果存儲單元的輸出端一路接解調(diào)單元的信號輸入端，另一路接控制器；(6)控制器的第一路輸入輸出連接存儲單元以控制和訪問存儲單元；第二路輸出接導(dǎo)頻碼生成器以控制導(dǎo)頻碼生成器，第三路輸入輸出接導(dǎo)頻搜索器以控制導(dǎo)頻搜索器和接收導(dǎo)頻搜索器的反饋輸出，第四路輸入輸出接解調(diào)單元以控制解調(diào)單元和接收解調(diào)單元的反饋輸出，第五路輸出接頻率合成器以控制頻率合成器；(7)頻率合成器的第一路輸出接RF接收機的信號輸入端之一，第二路輸入輸出接AFC的信號輸入輸出；(8)導(dǎo)頻碼生成器的信號輸出端接導(dǎo)頻搜索器的信號輸入端；(9)時鐘生成器的第一路輸出接導(dǎo)頻碼生成器的時鐘輸入端，第二路輸出接解調(diào)單元的時鐘輸入端，第三路接導(dǎo)頻搜索器的時鐘輸入端，第四路接模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的時鐘輸入端，第五路輸出接導(dǎo)頻碼生成器的時鐘輸入端，第六路接控制器的時鐘輸入端，第七路接寄存器和存儲單元的時鐘輸入端；上述系統(tǒng)中，由天線接收到的無線電射頻信號，經(jīng)由射頻接收機的前置放大、射頻模擬解調(diào)后，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將解調(diào)輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換信號發(fā)送給自動增益控制電路、導(dǎo)頻碼搜索器、解調(diào)單元；自動增益控制電路控制射頻接收機的前置放大器的放大倍數(shù)，使得模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出給導(dǎo)頻搜索器和解調(diào)單元的信號強度為恒定的值；頻率合成器提供射頻接收機的射頻模擬解調(diào)所必需的本地振蕩頻率；自動頻率控制電路用于校準(zhǔn)RF接收機鎖定的工作頻點；時鐘生成器負(fù)責(zé)提供上述系統(tǒng)的數(shù)字部分運行時所必須的工作時鐘；導(dǎo)頻搜索器負(fù)責(zé)在控制器的控制下，完成具體的導(dǎo)頻搜索過程；導(dǎo)頻碼生成器負(fù)責(zé)在控制器的控制下，實時產(chǎn)生當(dāng)前要搜索的導(dǎo)頻碼；寄存器及存儲單元負(fù)責(zé)保存在導(dǎo)頻碼搜索過程產(chǎn)生的各種計算的中間變量，以及保存搜索到的各導(dǎo)頻碼和相應(yīng)導(dǎo)頻碼最佳起始時間。
2、 一種用于TD-SCDMA、 Beyond 3G、 4G終端的導(dǎo)頻捕獲裝置，該裝置包含天線、射頻接收機、射頻接收信號自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時鐘生成器、導(dǎo)頻碼生成器、導(dǎo)頻搜索器、控制器、頻率合成器、自動頻率控制單元、寄存器及存儲單元，其特征是，其中的導(dǎo)頻搜索器由以下部件構(gòu)成(1) 降采樣器，(2) 寄存器，(3) 乘法器，(4) 積分清零計算器A，(5) 積分清零計算器B，(6) 平方和加法計算器，(7) 除法器，(8) 比較器。上述導(dǎo)頻搜索器中，降采樣器對來自A/D轉(zhuǎn)換單元輸出的原始I/Q信號碼片進行降采樣， 從而獲得采樣速率為無線子幀碼片速率2倍的I/Q信號碼片。降采樣器輸出的1/Q信號碼片， 一路送入寄存器，在寄存器中緩存，然后送入乘法器。 在乘法器中，寄存器輸出的1/Q信號碼片與從導(dǎo)頻碼生成器輸入導(dǎo)頻碼片段做相關(guān)運算，相 關(guān)運算的結(jié)果在積分清零器中做積分計算，積分計算結(jié)果再被送入平方和加法計算器中，得 到該片段I/Q信號碼片的導(dǎo)頻相關(guān)運算的積分的平方和；降采樣器輸出的I/Q信號碼片，另一路送入積分清零器中完成I/Q信號碼片的平方和的積分計算結(jié)果，得到的是該片段I/Q信號碼片的帶內(nèi)能量積分；上述2路信號處理結(jié)果，在完成針對整個導(dǎo)頻碼長度的計算后，被同步地送入除法器作相除運算，得到的比值，被送入比較器，與控制器事先設(shè)定的、判斷導(dǎo)頻碼是否存在的門限值相比較，如果高于該門限值，則判斷在該段I/Q信號碼片中有導(dǎo)頻碼存在，否則，判斷該 段I/Q信號碼片中沒有導(dǎo)頻碼存在。
3、 一種用于TD-SCDMA、 Beyond 3G、 4G終端的導(dǎo)頻捕獲裝置，該裝置包含天線、射頻 接收機、射頻接收信號自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時鐘生成器、導(dǎo)頻碼生成器、導(dǎo) 頻搜索器、控制器、頻率合成器、自動頻率控制單元、寄存器及存儲單元，其特征是，其中 的控制器負(fù)責(zé)完成對整個導(dǎo)頻碼搜索過程的以下控制a)對有關(guān)導(dǎo)頻搜索的各寄存器和存儲單元的初始化；(2) 控制頻率合成器輸出本地振蕩頻率，使射頻接收機鎖定當(dāng)前要搜索的工作頻點；(3) 為自動增益控制電路提供設(shè)定的自動增益控制的校準(zhǔn)參考值；(4) 根據(jù)自動增益控制電路使用的放大增益倍數(shù)，判斷射頻接收機接收到的射頻信號的強 度是否過低，以及決定是否轉(zhuǎn)到下一個工作頻點搜索導(dǎo)頻；(5) 控制導(dǎo)頻碼生成器實時產(chǎn)生當(dāng)前要搜索的導(dǎo)頻碼；(6) 在每個導(dǎo)頻碼搜索開始前，控制器將導(dǎo)頻搜索器的搜索時間計數(shù)器的值清零；(7) 為導(dǎo)頻搜索器中的比較器提供用于判斷導(dǎo)頻碼是否存在的門限值；(8) 判斷導(dǎo)頻碼搜索過程是否完成，決定是否終止導(dǎo)頻碼搜索過程；(9) 在導(dǎo)頻碼搜索過程終止后，將捕獲的全部導(dǎo)頻碼編號及其起始時間上報給TD-SCDMA 的協(xié)議處理核心。
4、 一種用于TD-SCDMA、 B3G、第四代移動通信終端的導(dǎo)頻捕獲方法，其特征是，將每個 導(dǎo)頻碼劃分成多個片段來搜索和捕獲，每個導(dǎo)頻碼的長度記作Lp，每個導(dǎo)頻碼可被劃分成 Ns二Lp/La個片段，每個分段長度記作U，且LpmodU:O。其中，碼長度和分段長度的 單位為TD無線幀單個碼元時間長度。
5、 一種用于TD-SCDMA、 B3G、 4G終端的導(dǎo)頻捕獲裝置，該裝置包含天線、射頻接收機、 射頻接收信號自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時鐘生成器、導(dǎo)頻碼生成器、導(dǎo)頻搜索器、 控制器、頻率合成器、自動頻率控制單元、寄存器及存儲單元，其特征是，其中的寄存器及 存儲單元包含以下寄存器或存儲單元U)導(dǎo)頻碼積分寄存器用于保存結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t = 2LP-1， 2Lp，...， T-1)的導(dǎo)頻碼(也即該導(dǎo)頻碼起始于t-2Lp+1)的積分結(jié)果；(2) 在各個頻點每一個導(dǎo)頻碼的最佳匹配寄存器；(3) 在各個頻點每一個導(dǎo)頻碼的最佳起始時間寄存器。(4) 記錄每一個導(dǎo)頻碼在各個頻點是否被捕獲的鎖定判別寄存器；(5) 保存時刻t至?xí)r刻t+^-l獲得的、經(jīng)過降采樣的I/Q信號碼片序列的寄存器；(6) 保存結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t =2LP-1， 2Lp，…，T-1)、長度為2;的I/Q信號碼片帶內(nèi)能量的寄存器。
6、 一種用于TD-SCDMA、 B3G、 4G終端的導(dǎo)頻捕獲方法和裝置，該裝置包含天線、射頻 接收機、射頻接收信號自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時鐘生成器、導(dǎo)頻碼生成器、導(dǎo) 頻搜索器、控制器、頻率合成器、自動頻率控制單元、寄存器及存儲單元，該導(dǎo)頻捕獲方法 的特征是，導(dǎo)頻搜索和捕獲實現(xiàn)過程包含以下步驟U)啟動TD-SCDMA系統(tǒng)開始工作，包括上述的部件天線、RF接收機、射頻接收信號 自動增益控制電路、A/D轉(zhuǎn)換單元、時鐘生成器、導(dǎo)頻碼生成器、導(dǎo)頻搜索器、控制器、頻 率合成器、自動頻率控制單元、寄存器及存儲單元；(2) 在開始搜索導(dǎo)頻前，控制器先完成對有關(guān)導(dǎo)頻搜索的各寄存器(存儲單元)的初始化(3) 控制器按照工作頻點的排列順序，控制RF接收機、射頻接收信號自動增益控制電路、 導(dǎo)頻碼生成器、導(dǎo)頻搜索器、頻率合成器等部件工作，進行導(dǎo)頻捕獲；(4) 控制器控制頻率合成器輸出本地振蕩頻率，使RF接收機鎖定當(dāng)前要搜索的工作頻點；(5) 控制器控制射頻接收信號自動增益控制電路，使A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元輸出的原始I/Q 信號的輸出幅度保持在一個恒定的值，如果AGC對輸入信號的增益大于事先設(shè)定的門限值， 即RF接收機接收到的射頻信號的強度過低，則控制器判斷該頻點沒有TD-SCDMA系統(tǒng)工 作，從而轉(zhuǎn)到下一個工作頻點搜索導(dǎo)頻；(6) 如果AGC對輸入信號的增益小于事先設(shè)定的門限值，即RF接收機接收到的射頻信號 的強度滿足要求，則控制器判斷該頻點存在有TD-SCDMA系統(tǒng)工作，從而在該頻點進一步 展開導(dǎo)頻捕獲操作；(7) 在該頻點對每一個可能存在的導(dǎo)頻完成捕獲操作過程；(8) 在完成對一個頻點的導(dǎo)頻搜索捕獲過程后，導(dǎo)頻搜索系統(tǒng)轉(zhuǎn)而在下一個頻點繼續(xù)搜索 并捕獲導(dǎo)頻碼；當(dāng)所有頻點搜索完成后，控制器終止導(dǎo)頻碼搜索過程，將在各頻點捕獲的全 部導(dǎo)頻碼編號及其起始時間上報給TD-SCDMA的協(xié)議處理核心。
7、 一種用于TD-SCDMA、 B3G、 4G終端的導(dǎo)頻捕獲方法和裝置，該裝置包含天線、射頻 接收機、射頻接收信號自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時鐘生成器、導(dǎo)頻碼生成器、導(dǎo) 頻搜索器、控制器、頻率合成器、自動頻率控制單元、寄存器及存儲單元，該導(dǎo)頻捕獲方法 的特征是，在各頻點的導(dǎo)頻捕獲操作包含以下步驟(i)導(dǎo)頻碼生成器按照次序，每一個搜索周期開始時僅生成并輸出一個導(dǎo)頻碼，并將該導(dǎo) 頻碼劃分成若干個片段，并按照一定的方式重構(gòu)，順序送入導(dǎo)頻搜索器，檢測當(dāng)前無線子幀 周期的無線子幀碼片與重構(gòu)后的碼片段的匹配度；(2) 在上述導(dǎo)頻碼的搜索開始前，控制器先將與該導(dǎo)頻碼捕獲相關(guān)的寄存器/存儲單元的值 清零；(3) 控制器將導(dǎo)頻搜索器的搜索時間計數(shù)器的值清零，啟動導(dǎo)頻搜索器開始在[O， T-1]的 時間間隔內(nèi)，搜索導(dǎo)頻，在此過程中，搜索時間計數(shù)器的值以1/2無線幀碼元時間間隔的時 鐘速率遞增；(4) 在時刻t (t =0， 1， ...， T-1)，導(dǎo)頻搜索器首先從A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換單元輸入原 始I/Q信號碼片；(5) 對原始I/Q信號碼片進行降采樣，獲得采樣速率為無線子幀碼片速率2倍的I/Q信號；(6) 如果時刻t ，則在時刻t還要計算/^:和a^, (m=0， ...， m2， m2 = min{ 「(7-/-)/;:』，7V《-1})(式中的「一表示取小于或等于x的最大正整數(shù))的累積積分結(jié)果(/,^,和2^^分別加上Xf丄w與Ck,Ns-W的相關(guān)計算結(jié)果)<formula>formula see original document page 29</formula>上式中，將結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t = 2LP-1， 2LP，…，T-1)的導(dǎo)頻碼(也即該 導(dǎo)頻碼起始于t-2Lp+1)積分寄存器的值記作/，(對I/Q信號中的I分量序列積分)，g，、 (對I/Q信號中的Q分量序列積分)；將時刻t至?xí)r刻t+丄,-l獲得的、經(jīng)過降采樣的上述I/Q信號碼片序列記作=[Xt， Xt+1 ， ...... ， Xt+Lw]，其中，xt = Ut， Qt]。(7) 如果時刻t ^丄,-1 ，則在時刻t還要計算^+^ (m=0， ...， m2，m2 = min{ 「(r +扭丄(I})上式中，將結(jié)束于一個搜索周期內(nèi)的時刻t (t =2LP-1， 2LP，…，T-1)、長度為2丄p的 1/Q信號碼片帶內(nèi)能量寄存器的值記作Et;將時亥ijt至?xí)r刻t+丄《-l獲得的、經(jīng)過降采樣的上 述I/Q信號碼片序列記作X， =[xt， xt+1 ，……，Xt+屮]，其中，xt = Ut， Qt]。(8) 如果時刻t^2ZP-1，且((d2+(2")2)/^,事先給定的門限值《，貝U:1) i M=l，表示當(dāng)前頻點Fj有TD-SCDMA系統(tǒng)工作，該系統(tǒng)的導(dǎo)頻碼為Ck;(2) 如果((/"^2+fe""2)〉五;17，則五rr = (("^)2+fef02》&mr=t-2￡P(guān)+i上式中，將在頻點Fj(j-O， ......， NF-1)，第k(k二0， ...， KP-1)個導(dǎo)頻碼的最佳起始時間寄存器的值(匹配起始時間)記作&T;將記錄于頻點Fj (j = 0， ......， NF-1)第k(k = 0， ...， Kp-1)個導(dǎo)頻碼是否被捕獲的鎖定判別寄存器的值記作(k = 0， ...， KP-1)， (j-O， ......， NF-1)。(9)當(dāng)t >T-1，搜索器停止在當(dāng)前頻點Fj對當(dāng)前導(dǎo)頻碼Ck的捕獲過程；柳如果在該頻點未完成對所有可能存在的導(dǎo)頻碼的搜索，則搜索器開始下一個導(dǎo)頻碼的 捕獲過程，下一個導(dǎo)頻碼的捕獲過程重復(fù)的上述步驟(1) ~ (9);反之，如果在該頻點完成 對所有可能存在的導(dǎo)頻碼的搜索，搜索器停止在當(dāng)前頻點搜索導(dǎo)頻碼。
全文摘要
本發(fā)明提出一種TD-SCDMA、B3G、4G終端的導(dǎo)頻捕獲方法及裝置。該裝置包含天線、射頻接收機、射頻接收信號自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時鐘生成器、導(dǎo)頻碼生成器、導(dǎo)頻搜索器、控制器、頻率合成器、自動頻率控制單元、寄存器及存儲單元。該導(dǎo)頻搜索捕獲方法和裝置將每個導(dǎo)頻碼劃分成多個片段來搜索和捕獲，其中的導(dǎo)頻搜索器由降采樣器、寄存器、乘法器、積分清零計算器、平方和加法計算器、除法器、比較器等構(gòu)成。在導(dǎo)頻搜索器中，I/Q信號碼片與從導(dǎo)頻碼生成器輸入導(dǎo)頻碼片段做相關(guān)運算，同時完成I/Q信號碼片的平方和的積分計算結(jié)果，后者是該片段I/Q信號碼片的帶內(nèi)能量積分。上述2路處理結(jié)果被同步地送入除法器作相除運算，得到的比值，被送入比較器，與控制器事先設(shè)定的、判斷導(dǎo)頻碼是否存在的門限值相比較。如果高于該門限值，則判斷在該段I/Q信號碼片中有導(dǎo)頻碼存在，否則，判斷該段I/Q信號碼片中沒有導(dǎo)頻碼存在。
文檔編號H04B1/707GK101252370SQ20071006908
公開日2008年8月27日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者許曉斌, 許雪琦 申請人:浙江華立通信集團有限公司