CN101136697A

CN101136697A - 一种时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法

Info

Publication number: CN101136697A
Application number: CNA2007101642301A
Authority: CN
Inventors: 梁立宏
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Sanechips Technology Co Ltd
Priority date: 2007-09-30
Filing date: 2007-09-30
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2027-09-30
Also published as: CN101136697B

Abstract

一种时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法，终端以设定的SYNC－DL码下行跟踪周期进行基于下行导频时隙中的SYNC－DL码序列的SYNC下行同步跟踪，获得SYNC定时调整量；若当前有可用的基于业务时隙Midamble码信道估计的Midamble定时调整量，则将其与上述SYNC定时调整量进行加权平均，将该加权平均值作为所述下行同步跟踪的定时调整量。采用本发明的下行同步跟踪方法可以减小UE功耗，延长待机时间，也可以避免仅利用Midamble的信道估计值或仅利用Midamble的信道估计值进行下行同步跟踪的局限性。

Description

一种时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法

技术领域

本发明涉及一种时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法。

背景技术

TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址接入)***中，上下行信道工作在相同的频率，不同的时隙，对UE(User Equipment，用户设备)而言，上下行信道可能存在互相干扰，同时，不同的小区之间也存在干扰，因此TD-SCDMA***对同步要求比较高。

实际应用中，由于温度、体积、功耗、成本等的限制，UE选用的晶体振荡器的频率精度通常不是很高，存在本地晶振漂移；另外，在移动环境中，UE的位置会不断变化，这些原因都会导致UE子帧定时的变化。为了能正确的接收和解调信号，需要跟踪子帧定时的变化，调整本小区和邻小区的接收定时。

一般而言，CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址接入)***中的PN码(Pseudo-random Number，伪随机码)同步过程分为PN码捕获(粗同步)和PN码跟踪(精同步)两部分。PN码捕获是粗调本地PN码的频率和相位，使本地产生的PN码与接收到的PN码间定时误差小于1个chip(码片)时间间隔Tc。可采用基于滑动相关的串行捕获方案或基于时延估计的并行捕获方案。PN码跟踪则自动调整本地码相位，进一步缩小定时误差，使之小于码片间隔的几分之一，达到本地码与接收PN码频率和相位精确同步。

TD-SCDMA***也是一种CDMA***，由TD-SCDMA***的帧结构可以知道，有两个数据段可供终端进行下行同步，即下行导频时隙DwPTS(Downlink Piloting Time Slot，下行导频时隙)的SYNC-DL(DownlinkSynchronize，下行同步)码序列和下行业务时隙的Midamble码(中导码)序列。这两个时间段接收到的数据都可以用来与本地的SYNC-DL码或者Midamble码进行相关运算，通过搜索相关峰值来实现同步。TD-SCDMA***下行链路的PN码捕获或者说粗同步在小区搜索阶段完成，精度是1个码片，PN码跟踪或者说精同步在下行同步跟踪阶段实现。

通过上述两个数据段来实现下行同步跟踪各有优缺点：

1、使用下行导频时隙DwPTS中的SYNC-DL码序列来实现下行同步跟踪(简称SYNC-DL码下行跟踪)：

常规时隙TS0～TS6之间的保护间隔(Guard Period，简称GP)只有1 6个码片，而SYNC-DL前后都有比较长的保护时隙GP，TS0最后一部分的GP长16chip，DwPTS前面部分包含的GP长32chip。这样，SYNC-DL之前GP总共48chip；如果UE和服务基站距离比较远，UE做切换测量时，在48chip之内会接收到一个邻近的Node B(B节点)的DwPTS，48chip对应两个Node B的距离差是11.25km；SYNC-DL之后的保护间隔GP为96chip，用来避免上行导频UpPTS和下行导频DwPTS之间的干扰，不考虑时延影响的话，可以保证小区半径在小于11.25km时接收没有干扰。也就是说，用DwPTS的好处是干扰小，能有比较好的下行同步跟踪性能。但是，这种方法需要UE在接收下行数据时隙的同时，还要接收和处理基站发送的下行导频时隙DwPTS中的SYNC-DL码序列，并进行相关运算，以实现下行同步跟踪，这样会加大UE功耗，减少UE待机时间。

2、根据UE接收业务时隙数据进行下行同步跟踪(简称Midamble码下行跟踪)：

业务时隙在联合检测前都需要进行Midamble码信道估计，可以根据这个信道估计结果进行下行同步跟踪。其优点在于下行同步跟踪可以直接用联合检测的信道估计结果进行，不需要额外的相关运算，节省软硬件资源和功耗。现有技术通常是使用Steiner(斯泰纳)信道估计器来进行联合检测之前的信道估计，同时估计出所有Midamble偏移上的信道估计值。

由3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)TS25.221协议中对Midamble的分配方式的规定可以知道：

(1)在Midamble码缺省(Default)分配模式下，对于本小区UE，Midamble偏移已知，可以准确获知信道估计窗的位置，然后用信道估计窗里的信道估计值进行下行同步跟踪；而对于邻小区，先进行Midamble偏移检测，根据偏移检测的结果，找出属于激活的信道估计窗，用激活的信道估计窗里的信道估计值进行下行同步跟踪；

(2)在Midamble码公共(Common)分配模式下，不论是本小区还是邻小区，Midamble偏移都需要检测，确定了Midamble偏移之后，用相应的信道估计窗里的信道估计值进行下行同步跟踪。

但是使用Midamble码下行同步跟踪方法会面临如下问题：在手机刚开机还没有启动联合检测时，没有可用的信道估计信息供下行同步跟踪使用；而且业务时隙不是每个子帧都发送的，有时候可能并没有发送业务，UE不进行业务时隙的信道估计，也没有可用的信道估计信息供下行同步跟踪使用；此外，Midamble偏移检测的性能也会影响到下行同步跟踪的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术下行同步跟踪方法的不足，提出一种节省UE软硬件资源和功耗并能保证下行同步跟踪性能的时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法，其特征在于，终端以设定的SYNC-DL码下行跟踪周期进行基于下行导频时隙中的SYNC-DL码序列的SYNC下行同步跟踪，获得SYNC定时调整量；若当前有可用的基于业务时隙Midamble码信道估计的Midamble定时调整量，则将其与上述SYNC定时调整量进行加权平均，将该加权平均值作为所述下行同步跟踪的定时调整量。

此外，所述加权平均采用如下公式计算：

Δ＝β×ΔSYNC+(1-β)×ΔMidamble；

其中，Δ为所述下行同步跟踪的定时调整量，ΔSYNC为所述SYNC定时调整量，ΔMidamble为所述Midamble定时调整量；

β为权重系数，0<β<1。

此外，所述β值根据***仿真或者外场测试设定。

此外，若当前无可用的所述Midamble定时调整量，则将所述SYNC定时调整量作为所述下行同步跟踪的定时调整量。

此外，若***没有解调业务时隙，则所述SYNC-DL码下行跟踪周期为下行跟踪基本周期；否则，将所述SYNC-DL码下行跟踪周期设置为下行跟踪基本周期的N倍，N为整数。

此外，所述N值根据***仿真或者外场测试设定，在满足***通讯性能要求的前提下，选择可使所述终端功耗达到最小的N值。

此外，当***正在进行联合检测解调业务时隙时，以所述下行跟踪基本周期输出所述基于业务时隙Midamble码信道估计的Midamble定时调整量。

由上可知，本发明通过在当前联合检测解调业务时隙时，进行Midamble码下行跟踪，这时可以以较大的周期进行SYNC码下行跟踪；在无法进行Midamble码下行跟踪时，以较小的周期进行SYNC码下行跟踪；将两种方法的加权平均值作为最终的帧定时调整量，相对于仅利用SYNC-DL码序列进行下行同步跟踪可以减小UE功耗，延长待机时间，也可以避免仅利用Midamble的信道估计值进行下行同步跟踪的局限性。

附图说明

图1为没有进行Midamble码下行跟踪时的SYNC-DL码下行跟踪执行周期示意图；

图2为正在进行Midamble码下行跟踪时的SYNC-DL码下行跟踪执行周期示意图；

图3是本发明实施例TD-SCDMA***下行同步跟踪方法流程图。

具体实施方式

由于在实际的通信环境中，UE的帧定时不是每个子帧都会发生变化，因此下行同步跟踪不需要每个子帧都调整和更新帧定时的位置，只需要每隔一定的时间调整一次帧定时位置就可以保证***性能。比如60个子帧(300ms)，调整更新一次帧定时位置，能够跟踪上350km/h(千米/小时)的应用场景下的1/8chip精度的UE帧定时变化。所以，如果用SYNC-DL码序列来做下行同步跟踪，只需要每60个子帧输出一个定时调整量，更新一次帧定时位置，就能保证1/8chip精度的下行同步跟踪的性能。

本发明的基本思路是，若当前***没有进行Midamble码下行跟踪，则将SYNC-DL码下行跟踪的周期设置为下行跟踪基本周期，例如，60子帧，而当前***正在进行Midamble码下行跟踪时，可以将SYNC-DL码下行跟踪的周期设置为下行跟踪基本周期的整数倍。

下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

图1为当前***没有进行Midamble码下行跟踪时的SYNC-DL码下行跟踪执行周期示意图。

图2为当前***正在进行Midamble码下行跟踪时的SYNC-DL码下行跟踪执行周期示意图。

如图2所示，当联合检测解调业务时隙时，Midamble码下行跟踪可一直运行，每隔PeriodMidamble＝60个子帧进行一次调整量的输出，而SYNC-DL码下行跟踪则周期性输出调整量。

图3是本发明实施例TD-SCDMA***下行同步跟踪方法流程图。如图3所示，下行同步跟踪包含如下步骤：

101：调整SYNC-DL码下行跟踪周期PeriodSYNC，即判断：当前是否正在进行联合检测解调业务时隙，

如果不是，则令PeriodSYNC＝PeriodADJ；

如果是，则令PeriodSYNC＝N×PeriodADJ；

PeriodADJ为下行跟踪基本周期，该值与目标最大移动速率V有关，当***需要支持的目标最大移动速率V＝350 km/h时，PeriodADJ＝60(子帧)。

N为SYNC-DL码下行跟踪周期倍数，当联合检测解调业务时隙，即可以使用Midamble码下行跟踪时，SYNC-DL码下行跟踪周期可设为下行跟踪基本周期的N倍；否则SYNC-DL码下行跟踪周期等于下行跟踪基本周期。这样做的目的是降低UE的功耗。

上述N值需要根据***仿真或者外场测试设定，在满足***通讯性能要求(例如，误块率可满足***要求)的前提下，选择使UE功耗达到最小的N值。

例如，N设置为8，PeriodADJ＝60，则那么PeriodSYNC是480子帧，即1200ms。

102：令子帧计数SubFrameCnt＝SubFrameCnt+1；

103：通过子帧计数SubFrameCnt值判断是否启动SYNC-DL码下行跟踪：若SubFrameCnt≥PeriodSYNC，则令SubFrameCnt＝0，执行下一步，否则跳转至步骤102；

在上述步骤103执行的同时还需要执行步骤113；

104：令计数值m＝m+1；

上述m的初始值为0。

105：接收当前子帧的包括SYNC-DL码序列本身在内的前后32个码片共128码片的数据；

106：用上述128码片的数据和本地(即UE)的64码片的SYNC-DL码序列做相关运算，得到64个DP(Delayprofile，时延函数)值：

DP (i) = | Σ_{l = 1}^{64} [r (i + l) * conj (sync (l) \times j^{l})] |^{2}

其中，r(k)是SYNC-DL码部分的IQ数据段，k＝i+l＝1～128；

sync(l)是小区的SYNC-DL码序列，长度是64码片；

conj()是共扼函数；

i是小区的DP索引号i＝1～64；j为虚数单位。

107：为了减小噪声的影响，得到稳定的帧定时，可以用连续的多个子帧的各DP(i)值进行平均，得到当前子帧的各DP(i)的均值AveDP(m，i)；

一种常用的计算平均的方法是采用IIR(Infinite Impulse Response，无限脉冲响应)滤波器系数作为权值计算各AveDP(i)的加权平均值：

m＝1时：AveDP(m，i)＝DP(m，i)；

m>1时：AveDP(m，i)＝α×AveDP(m-1，i)+(1-α)×DP(m，i)；

α是可配置的滤波器系数，0≤α≤1。

108：判断m的值，若m≥MCnt，则执行下一步；否则跳转至步骤104；

MCnt为进行一次SYNC-DL码下行跟踪时，为获得各DP(i)均值所需的连续子帧的个数；该值需要根据***仿真或者外场测试设定，在满足***通讯性能要求(例如，误块率可满足***要求)的前提下，选择最小的MCnt值。例如，MCnt可以取4。

109：令AveDP(i)＝AveDP(m，i)；令m＝0；

110：为了得到比较精确的帧定时，对各AveDP(i)组成的AveDP序列进行4倍内插，得到AveDP’(j)，j＝1，2，...，256；得到精度为1/4码片的AveDP序列；

内插有很多成熟的方法，这里不赘述。

111：将上述各AveDP’(j)与设定的时延函数门限值进行比较，删除相邻多径，保留超过门限的AveDP’(j)；超过门限的第一条径的位置即是帧定时位置TP_SYNC；

上述时延函数门限值的计算可以采用常用的基于噪声水平乘以一个大于1的系数或者基于最大值乘以一个小于1的系数的时延函数门限算法计算得到。

112：将上述帧定时位置与SYNC理想帧定时位置TimingTarget_SYNC比较，得到SYNC调整量(单位为码片)，并将其保存在寄存器REG_SYNC中：

ΔSYNC＝TP_SYNC-TimingTarget_SYNC；

为了保持稳定性，可以设定调整步长step，如step＝1/4码片，得到经过步长调整的SYNC调整量(单位为码片)：

ΔSYNC＝sign(TP_SYNC-TimingTarget_SYNC)×1/4

其中sign(x)为符号函数，x大于0时sign(x)＝1，x等于0时sign(x)＝0，x小于0时sign(x)＝-1。

113：判断联合检测是否启动(即判断当前是否正在进行联合检测解调业务时隙)，如果是执行步骤114，否则执行步骤119；

114：由联合检测的Steiner信道估计器得到Midamble码上的信道估计值h，该值的精度是1个码片；

115：为了减小噪声的影响，得到稳定的定时和多径，采用与上述步骤107类似的方法，用连续的多个子帧的h或|h|2值进行平均，得到h或|h|²的平均值，用AveH表示；

116：为了得到更高的定时精度，需要将chip精度的信道估计值进行8倍内插，得到1/8chip精度的AveH Interplolation序列；

内插有很多成熟的方法，这里不赘述。

117：将上述AveH_Interplolation序列与设定的信道估计门限值比较，并删除相邻多径，保留超过门限的AveH_Interplolation值；超过信道估计门限值的第一条径即是精确的Midamble帧定时位置TP_Midamble；

上述信道估计门限值的计算可以采用常用的基于噪声水平乘以一个大于1的系数或者基于最大值乘以一个小于1的系数的时延函数门限算法计算得到。

118：将上述帧定时位置与Midamble理想帧定时位置TimingTarget_Midamble比较，得到Midamble调整量，并将其保存在寄存器REG_Midamble中：

ΔMidamble＝TP_Midamble-TimingTarget_Midamble；

为了保持定时和多径的稳定，可以设定每次调整的步长step，如step＝1/8码片，得到经过步长调整的SYNC调整量(单位为码片)：

ΔMidamble＝sign(TP_Midamble-TimingTarget_Midamble)×1/8

其中，上述Midamble理想帧定时位置TimingTarget_ Midamble设定为以下值：

Ti \min gT \arg et_Midamble = \{\begin{matrix} ceil (W / 3), W \leq 16 \\ 6, W > 16 \end{matrix}

上式中，W为信道估计窗宽，ceil()为向上取整函数。

119：根据上述ΔSYNC得到综合调整量值Δ：

若没有可用的Midamble码调整量值，则调整量Δ＝ΔSYNC；

若没有可用的SYNC调整量值，则调整量Δ＝ΔMidamble；

若有可用的SYNC调整量值，也有可用的Midamble码调整量值，则调整量Δ＝β×ΔSYNC+(1-β)×ΔMidamble；

上述权重系数β的取值范围是：0<β<1；该值根据***仿真或者外场测试设定。

上述步骤104～112与步骤113～118是并行执行的。

以上实施例是以PeriodADJ+4或N×PeriodADJ+4帧为周期进行SYNC码下行跟踪，也可以将该周期限定为大于PeriodADJ的其它值。

由上可知，本发明通过在联合检测启动时，进行Midamble码下行跟踪时，以大于PeriodADJ的周期进行SYNC码下行跟踪；在无法进行Midamble码下行跟踪时，以PeriodADJ为周期进行SYNC码下行跟踪；将两种方法的加权平均值作为最终的调整量。

Claims

1.一种时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法，其特征在于，终端以设定的SYNC-DL码下行跟踪周期进行基于下行导频时隙中的SYNC-DL码序列的SYNC下行同步跟踪，获得SYNC定时调整量；若当前有可用的基于业务时隙Midamble码信道估计的Midamble定时调整量，则将其与上述SYNC定时调整量进行加权平均，将该加权平均值作为所述下行同步跟踪的定时调整量。

2.如权利要求1所述的时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法，其特征在于，所述加权平均采用如下公式计算：

Δ＝β×ΔSYNC+(1-β)×ΔMidamble；

β为权重系数，0＜β＜1。

3.如权利要求2所述的时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法，其特征在于，所述β值根据***仿真或者外场测试设定。

4.如权利要求1所述的时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法，其特征在于，若当前无可用的所述Midamble定时调整量，则将所述SYNC定时调整量作为所述下行同步跟踪的定时调整量。

5.如权利要求1所述的时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法，其特征在于，若***没有解调业务时隙，则所述SYNC-DL码下行跟踪周期为下行跟踪基本周期；否则，将所述SYNC-DL码下行跟踪周期设置为下行跟踪基本周期的N倍，N为整数。

6.如权利要求5所述的时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法，其特征在于，所述N值根据***仿真或者外场测试设定，在满足***通讯性能要求的前提下，选择可使所述终端功耗达到最小的N值。

7.如权利要求5所述的时分同步码分多址接入***下行同步跟踪方法，其特征在于，当***正在进行联合检测解调业务时隙时，以所述下行跟踪基本周期输出所述基于业务时隙Midamble码信道估计的Midamble定时调整量。