专利名称：加速td－scdma系统中移动终端的同步过程的方法
技术领域：
本发明涉及到TD-SCDMA(时分双工同步码分多址接入)系统中移动设备的同步。
背景技术：
专利号03150365.9、名称“一种时分双工码分多址(TDD TD-SCDMA)系统功率控制方法和装置”，该时分双工码分多址(TDD TD-SCDMA)系统功率控制的方法，包括步骤接收对方发射的信号，以获取信号的参数；提取出当前所用的发射功率(Ppresent)；根据所述接收的对方发射的信号，提取出当前上行发射功率加权平滑后的发射功率估计值(PTX)；计算当前所用的发射功率(Ppresent)与当前上行发射功率加权平滑后的发射功率估计值的差的绝对值，Δ＝|PTX-Ppresent|；判断所述Δ＝|PTX-Ppresent|的值处于哪个预定区间，并根据所述Δ所处的区间对应的预定功率调整步长确定步长。
发明内容
设计目的本发明提供一种保证TD-SCDMA移动设备在包含大量基站的TD-SCDMA系统中更有效同步的方法及设备。
设计方案在本发明提出的在由大量基站组成的TD-SCDMA系统中的移动终端同步方法中，涉及的TD-SCDMA基站相互之间是同步的，其中每个基站在同步时隙内具有一个同步信道传输定时偏移；而这种同步方法则包括了在同步时隙中通过匹配同步码而实现移动设备上下行同步的具体操作步骤。
TD-SCDMA系统中的移动设备(或移动台)的同步是通过移动设备从接收的、来自一个或多个基站的无线信号中搜索一个特定码而实现的(因此称之码分多址)。这一点在如2001年6月中出版的3GPP/ETSI出版TS25.224“通用移动电信系统(UMTS)的物理层过程(TDD)”附件C中有所论述。该无线信号或空中接口以作为一个时间双工无线信号为特征。
最初，移动装置或移动设备完全不清楚TD-SCDMA系统的同步定时。该移动装置至少需要经过一帧周期的搜索与获取与特定码之间的匹配。这种码搜索的缺点是总是会存在误匹配的可能性，因而不得不再重新搜索，从而花费不必要的时间。
为此，本发明提供了一种在上述前言中定义的方法，在这种方法中，包括在至少一帧中扫描基站无线信号以检测具有事先设计好的特征的信号的步骤。其中一个特征是接收到的信号强度，这些特征不包括同步码，并可以从信号部分提取出与TD-SCDMA系统相关的定时信息，从而利用该定时信息启动该移动设备的同步步骤。这样就可以在一帧的有效时间内通过搜索下行同步码匹配(如利用匹配滤波器)而启动同步步骤。
在扫描的无线信号中，第一个具体的信号组成部分是移动设备接收到的基站的信号功率，也就是接收信号强度指示(RSSI)。这样，上述同步方法包括以下步骤(1)形成一个至少一帧内出现的所有接收功率(或RSSI)峰值的列表。(2)形成一个与上述各峰值相对应的出现时间列表。(3)上述接收功率(或RSSI)峰值至少持续一个事先要求的码片数的时间段(如300码片)，并大于事先要求的振幅(如3dB)。(4)从上述列表中找出最大峰值及其出现的时间。(5)以最大峰值出现时间为起点的一帧时间内(最大峰值出现时间到来之前)，启动第一次同步搜索。在TD-SCDMA系统中，在移动设备或移动台中接收的无线信号具有一个明显的周期性出现的功率峰值信号，这是因为同步时隙被固定在无线帧中，而每一个基站使用一个不同的定时偏移在同步时隙中发送同步信号。因此，可以通过检测无线信号的功率包络的峰值来检测同步信号。(6)基于接收功率或RSSI信息，移动设备选择信号最强的基站，再下一步就是获取定时信息。这样可使进入TD-SCDMA系统的移动设备拥有更高效的同步搜索。(7)利用保护间隔的定时时刻提取出或计算出帧和时隙的定时信息。上述信号组成的另一个部分是每个子帧(subframe，如图2所示)内第一个转换点(switch point，如图2所示)的保护间隔。无线子帧具有一个固定的结构在第0个时隙TS0之后是下行导频时隙(DwPTS)和上行导频时隙(UpPTS)。DwPTS和UpPTS之间是一个保护间隔。在该保护间隔(它具有一个预定长度，如96码片)中，没有信号功率(系统、终端都不发射信号功率)，这便允许了在该保护间隔内可以进行信号检测。可利用该保护间隔的定时时刻提取出或计算出子帧和时隙定时信息。(8)这样，就使得移动设备在一个最优时刻启动同步过程，并降低了同步码误匹配的概率。(9)作为这种同步方法的组成部分，这种方法还可以包括更深入的一步，即选择出同步匹配信号最强的基站的各个信道。(10)此外，可在定时信息的基础上进一步提取出小区参数，参见TS25.223v4.1.0(2001年6月)，章节8.3“同步码评估”。(11)这种方法还包括更深入的一步使用提取出的定时信息控制移动设备的定时振荡器。这便允许在TD-SCDMA系统中启动移动设备的方式更有效且时间开销更少。
本发明可广泛应用于TD-SCDMA系统中。另一方面，本发明也适用于UTRA-TDD(时分双工-通用陆地无线接入)、UMTS(通用移动通信系统)。
用于上述系统的移动设备由处理器、存储器、收发射频信号的收发信机组成。其中，存储器和收发信机与处理器相连，处理器负责执行上述同步步骤，实现上述同步方法。
本发明的另一方面内容涉及到一个软件程序产品，该产品可以下载到具有处理器的设备，包括了实现上述同步方法的各步骤的指令。本发明也涉及到一个数据载体(如记录媒介或传输媒介)，组成了上述软件程序产品。
技术方案1TD-SCDMA系统中的移动终端同步的方式，基站(4)被相互同步化，其中每个基站(4)在同步时隙(15)(DwPTS和UpPTS)内具有一个同步信道传输定时偏移。这种同步方式包括在同步时隙(15)(DwPTS和UpPTS)中通过匹配下行同步码和上行同步码而将移动设备(2)进行同步的步骤，这种同步方式的特点是包括以下步骤(1)在至少一帧(10)的时间内扫描一个基站无线信号(3)，以检测带有预定特征的信号部分，其中一个特征是接收信号强度；(2)这些特征不包括同步码；(3)可从上述信号部分提取出与TD-SCDMA系统相关的定时信息；(4)利用该定时信息启动该移动设备(2)的同步步骤；(5)上述信号部分是移动设备(2)接收到的基站信号(3)功率，也就是接收信号强度指示(RSSI)；(6)形成一个至少一帧(10)内出现的所有接收功率(或RSSI)峰值(18)的列表；(7)形成一个与上述各峰值(18)相对应的出现时间列表；(8)上述接收功率(或RSSI)峰值(23)至少持续一个事先要求的码片数的时间段(如1000码片)，并大于事先要求的振幅(如3dB)；(9)从上述列表中找出最大峰值及其出现的时间；(10)以最大峰值(18)出现时间为起点的一帧(10)时间内(最大峰值出现时间到来之前)，启动第一次同步搜索；(11)基于接收功率或RSSI信息，移动设备选择信号最强的基站，再下一步就是获取定时信息。这样可使进入TD-SCDMA系统的移动设备拥有更高效的同步搜索；(12)利用保护间隔(14)的定时时刻提取出或计算出帧和时隙的定时信息；(13)这样，就使得移动设备(2)在一个最优时刻启动同步过程，并降低了同步码误匹配的概率；(14)作为这种同步方法的组成部分，这种方法还可以包括更深入的一步，即选择出同步匹配信号最强的基站的各个信道；(15)此外，可在定时信息的基础上进一步提取出小区参数；(16)这种方法还包括更深入的一步使用提取出的定时信息控制移动设备(2)的定时振荡器(8)，这便允许在TD-SCDMA系统中启动移动设备的方式更有效且时间开销更少。
技术方案2TD-SCDMA系统包括多台移动设备(2)、基站(4)，这些移动设备(2)与基站(4)分别通过无线信号(3)进行通信。所述的移动设备(2)包含(1)数字处理器或信号处理器(7)；(2)随机存取存储器或非暂态存储器(6)；(3)显示器(5)；(4)为处理器(7)提供时钟信号的振荡器(8)；(5)用于收发TD-SCDMA无线信号的收发信机(9)；(6)天线。
技术方案3用于实现技术方案组成1的软件程序产品，它可以被下载到和技术方案组成2中所述的包含处理器(7)的设备(2)上，该软件程序包含用于实现技术方案组成1中所述的(1)到(16)步骤的指令，该软件程序产品涉及一个数据载体，用于存储下载到(2)中的软件程序产品。
图1是本发明的应用的一个移动通讯系统的方框图。
图2是在TD-SCDMA系统中物理信道的信号格式。
图3是一个在TD-SCDMA系统中应用的单一时隙结构图解。
图4显示了在TD-SCDMA系统中用于同步信道的设计图。
图5是一个用于TD-SCDMA无线信号的接收信号强度超时设计图。
具体实施例方式
实施例1参照附图1～5。TD-SCDMA系统中的移动终端同步的方式，基站4被相互同步化，其中每个基站4在同步时隙15(DwPTS和UpPTS)内具有一个同步信道传输定时偏移，这种同步方式包括在同步时隙15(DwPTS和UpPTS)中通过匹配下行同步码和上行同步码而将移动设备2进行同步的步骤，这种同步方式的特点是包括以下步骤(1)在至少一帧10的时间内扫描一个基站无线信号3，以检测带有预定特征的信号部分，其中一个特征是接收信号强度；(2)这些特征不包括同步码；(3)可从上述信号部分提取出与TD-SCDMA系统相关的定时信息；(4)利用该定时信息启动该移动设备2的同步步骤；(5)上述信号部分是移动设备2接收到的基站信号3功率，也就是接收信号强度指示(RSSI)；(6)形成一个至少一帧10内出现的所有接收功率(或RSSI)峰值18的列表；(7)形成一个与上述各峰值18相对应的出现时间列表；(8)上述接收功率(或RSSI)峰值18至少持续一个事先要求的码片数的时间段(如1000码片)，并大于事先要求的振幅(如3dB)；(9)从上述列表中找出最大峰值及其出现的时间；(10)以最大峰值18出现时间为起点的一帧10时间内(最大峰值出现时间到来之前)，启动第一次同步搜索；(11)基于接收功率或RSSI信息，移动设备选择信号最强的基站，再下一步就是获取定时信息。这样可使进入TD-SCDMA系统的移动设备拥有更高效的同步搜索；(12)利用保护间隔14的定时时刻提取出或计算出帧和时隙的定时信息；(13)这样，就使得移动设备2在一个最优时刻启动同步过程，并降低了同步码误匹配的概率；(14)作为这种同步方法的组成部分，这种方法还可以包括更深入的一步，即选择出同步匹配信号最强的基站的各个信道；(15)此外，可在定时信息的基础上进一步提取出小区参数；(16)这种方法还包括更深入的一步使用提取出的定时信息控制移动设备2的定时振荡器8，这便允许在TD-SCDMA系统中启动移动设备的方式更有效且时间开销更少。
实施例2TD-SCDMA系统包括多台移动设备2、基站4，这些移动设备2与基站4分别通过无线信号3进行通信。所述的移动设备2包含(1)数字处理器或信号处理器7；(2)随机存取存储器或非暂态存储器6；(3)显示器5；(4)为处理器7提供时钟信号的振荡器8；(5)用于收发TD-SCDMA无线信号的收发信机9；(6)天线。
处理器7用于完成实现上述同步方法的各个步骤，与显示器5相连，同时也与收发信机9有接口。收发信机9还与移动台2的天线相连。移动台2使用从接收到的信号提取出的定时信息控制它的定时振荡器。
在图1中显示了一个用于移动通讯的TD-SCDMA系统1的总体简化图。大量的移动台2(MS1…MSN)或移动设备能够通过无线频率信号3同基站4进行通讯。TD-SCDMA系统1使用码分多址和时分双工将信道分配到其中一个通信线路3中。尽管在图1只列出了一个基站4，但是，很明显，在TD-SCDMA系统1中存在着大量的基站4，其中，每一个基站都具有一个特定的地理覆盖范围或小区。
图2显示了TD-SCDMA系统1的物理信道的信号结构格式，即无线频率信号3的结构。就时隙11和系统帧编号(SFN)而言，所有的物理层都采用了一个三层结构。无线帧10和时隙11的配置会有所不同，具体取决于资源分配。无线帧10为10msec长，包含TS0～TS6时隙11用于1.28Mcps系统，如ETSI出版TS25.221“通用移动通信系统(UMTS)；物理信道和传输信道到物理信道的映射(TDD)”(2001年6月版本)中叙述的一样。每个时隙11为0.675ms长，包含864个码片，并且应用于上行链路(从移动台2到基站4)中或下行链路(从基站4到移动台2)中。在每个帧10中，至少要分配一个时隙11用于下行链路以及至少要分配一个时隙11用于上行链路。
时隙11在用途上是一个具有TDMA意义的分量，用于在时域上分离不同用户的信号。TDD的物理信道是突发性质的脉冲，它在已分配的无线帧10内的一个特定时隙11中被传输。这种分配可以是连续的，即，可以将每个帧10的时隙11分配给一个物理信道，也可以是断续的，即只将一部分无线帧10的时隙11分配给一个物理信道。
由于移动台之间的干扰，对于公共TD-SCDMA系统10而言，在基站4间保持同步便成为强制性的要求。因此，便出现了一个关于同步信道15的截获效应。需要从同步信道时隙15的开始就测量时间偏移toffsetn(每一个基站4具有不同的时间偏移)。该时间偏移toffsetn能够使得系统1克服截获效应。该时间偏移toffsetn是32个值中的一个，具体取决于小区的码组，n。注意小区参数会随着帧的改变而变化，但是这个小区只属于一个码组，因此便存在一个时间偏移toffsetn。可通过如下公式算出toffsetn，的准确值Ioffset,N=N·48·Tcn<16(720+n·48)Tcn≥16;n=0,······,31]]>因此，对于移动台2接收到的TD-SCDMA帧10，其中的同步信道在无线信号功率上具有明显的特征。图5示意的是移动台1)在一段时间内可能接收到的功率(或接收信号强度指示RSSI)。可以看出，其中的同步信道15(它可能在每帧10中出现一次或两次)出现的时间段中，出现多个峰值18。这是由于不同的基站4发送它们的同步码。
这些峰值具有某些特定的特征(864码片的持续时间、n次间隔乘以48码片)，这使得这些峰值很容易探测到。可以在移动台2中使用专用的电路或软件来探测这些峰值(例如比收到无线信号的功率均值大于3dB的信号差以及小于1100码片的宽度)。一旦这些峰值被探测到，移动台2便可提取到同步信道15的定时(因为这是一个周期信号)。
之后，移动台2就可以在最优时间(如在峰值出现前)启动同步码搜索从而使误匹配的可能性降到最低，并使同步过程达到最优化(更快速同步)。
此外，也是在该阶段，移动台2可能存储一系列RSSI峰值18并选择信号最强的的基站4以便建立起信噪比最好的连接3。
返回到图1，选择移动台2中的一个为例来显示更详细的信息。该移动台包括处理器7(如数字处理器、信号处理器或类似的装置)。该处理器7被连接到一个显示器5、存储器6(例如随机存取存储器和/或永久存储器)以及一个振荡器8，振荡器8提供时钟信号给处理器7。处理器7用于执行本发明所描述的步骤。处理器7还与一个收发信机9相连，该收发信机9的另一端连接到移动台2的天线上。移动台2或移动设备还可能使用从接收信号提取出的定时信息来控制自身定时振荡器8的操作(及同步)。
需要理解到的是上述实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本发明的简单说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种TD-SCDMA系统中的移动终端同步的方式，基站(4)被相互同步化，其中每个基站(4)在同步时隙(15)(DwPTS和UpPTS)内具有一个同步信道传输定时偏移。这种同步方式包括在同步时隙(15)(DwPTS和UpPTS)中通过匹配下行同步码和上行同步码而将移动设备(2)进行同步的步骤，其特征是这种同步方式的特点是包括以下步骤(1)在至少一帧(10)的时间内扫描一个基站无线信号(3)，以检测带有预定特征的信号部分，其中一个特征是接收信号强度；(2)这些特征不包括同步码；(3)可从上述信号部分提取出与TD-SCDMA系统相关的定时信息；(4)利用该定时信息启动该移动设备(2)的同步步骤；(5)上述信号部分是移动设备(2)接收到的基站信号(3)功率，也就是接收信号强度指示(RSSI)；(6)形成一个至少一帧(10)内出现的所有接收功率(或RSSI)峰值(18)的列表；(7)形成一个与上述各峰值(18)相对应的出现时间列表；(8)上述接收功率(或RSSI)峰值(18)至少持续一个事先要求的码片数的时间段(如1000码片)，并大于事先要求的振幅(如3dB)；(9)从上述列表中找出最大峰值及其出现的时间；(10)以最大峰值(18)出现时间为起点的一帧(10)时间内(最大峰值出现时间到来之前)，启动第一次同步搜索；(11)基于接收功率或RSSI信息，移动设备选择信号最强的基站，再下一步就是获取定时信息。这样可使进入TD-SCDMA系统的移动设备拥有更高效的同步搜索；(12)利用保护间隔(14)的定时时刻提取出或计算出帧和时隙的定时信息；(13)这样，就使得移动设备(2)在一个最优时刻启动同步过程，并降低了同步码误匹配的概率；(14)作为这种同步方法的组成部分，这种方法还可以包括更深入的一步，即选择出同步匹配信号最强的基站的各个信道；(15)此外，可在定时信息的基础上进一步提取出小区参数；(16)这种方法还包括更深入的一步使用提取出的定时信息控制移动设备(2)的定时振荡器(8)，允许在TD-SCDMA系统中启动移动设备的方式更有效且时间开销更少；
2.根据权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的移动终端同步的方式，其特征是移动设备(2)与基站(4)分别通过无线信号(3)进行通信。
3.根据权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的移动终端同步的方式，其特征是所述的移动设备(2)包含(1)数字处理器或信号处理器(7)；(2)随机存取存储器或非暂态存储器(6)；(3)显示器(5)；(4)为处理器(7)提供时钟信号的振荡器(8)；(5)用于收发TD-SCDMA无线信号的收发信机(9)；(6)天线；该处理器(7)被连接到显示器(5)、存储器(6)(如随机存取存储器和/或永久存储器)以及振荡器(8)，振荡器(8)提供时钟信号给处理器(7)，处理器(7)用于执行本发明所描述的步骤，处理器(7)还与收发信机(9)相连，该收发信机(9)的另一端连接到移动设备(2)的天线上，移动设备(2)还可能使用从接收信号提取出的定时信息来控制自身定时振荡器(8)的操作(及同步)。
4.根据权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的移动终端同步的方式，其特征是所述同步方式的实现方法包括一个软件程序产品，该软件程序产品可以被下载到权利要求3中所述的包含处理器(7)的移动设备(2)上，该软件程序包含用于实现权利要求1中所述的(1)到(16)步骤的指令。该软件程序产品涉及一个数据载体，用于存储下载到移动设备(2)中的软件程序产品。
全文摘要
本发明涉及到TD－SCDMA(时分双工同步码分多址接入)系统中移动设备的同步，基站被相互同步化，其中每个基站在同步时隙(DwPTS和UpPTS)内具有一个同步信道传输定时偏移。这种同步方式包括在同步时隙(DwPTS和UpPTS)中通过匹配下行同步码和上行同步码而将移动设备进行同步的步骤。
文档编号H04J13/02GK101075846SQ20061013191
公开日2007年11月21日 申请日期2006年10月10日 优先权日2006年10月10日
发明者臧侃 申请人:浙江华立通信集团有限公司