CN1347596A

CN1347596A - 实现存在大初始频率误差的宽带cdma系统中时隙同步的系统和方法

Info

Publication number: CN1347596A
Application number: CN00806053A
Authority: CN
Inventors: Y·P·E·王
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Clastres LLC; Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2002-05-01
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: DE60006797T2; MY119703A; HK1046072A1; IL146036A0; CN1210877C; DE60006797D1; IL146036A; JP2002542709A; US6404758B1; ATE255299T1; TR200103034T2; HK1046072B; EP1173933B1; WO2000064066A1; AU4037400A; EP1173933A1

Abstract

提供一种用于实现存在大初始频率误差的宽带CDMA系统中时隙同步的系统和方法。提供一种具有缩减的相干窗的FSC匹配滤波器,用于减少由振荡器误差产生的载波相位旋转引起的符号降质,从而防止在FSC匹配滤波器输出峰值上信号能量的严重损失。另外,提供一种循环滑动积分器,将已累加的由于该振荡器误差和多径干扰引起的发散信号能量组合,从而能够较容易识别表示时隙边界的时间标志。而且,提供一种分类器,用于确定表示该时隙边界的时间标志候选者的预定数目,从而增加了将该真正的时间标志边界发送到第二同步级的概率。

Description

实现存在大初始频率误差的宽带CDMA 系统中时隙同步的系统和方法

发明领域

本发明涉及宽带CDMA系统中的同步过程，更具体而言，涉及利用一种具有缩减的相干窗和循环滑动积分器的匹配滤波器实现在存在大初始频率误差的宽带CDMA系统中的时隙同步。

发明背景

在利用宽带码分多址(W-CDMA)协议的蜂窝通信系统中，在每个时隙中发送256片长的第一搜索码(FSC)。通过同步到接收信号的FSC，移动站可以识别下行信号的时隙边界。典型情况下，将一种FSC匹配滤波器用于同步FSC。通过识别FSC匹配滤波器输出的峰值完成FSC的同步。然而，因为在移动站中所用的振荡器的精度，典型情况下，在(2.5到15)×10^-6(ppm)的范围内，通常必须在存在大频率误差的情况下实现该FSC同步。

对于振荡器精度的工作假定是10ppm。因为对于当前的W-CDMA系统的工作频率，例如，IMT-2000系统，是1.9-2.0GHZ，利用一个10ppm的振荡器导致初始频率误差最高达20kHZ。因为一个FSC符号的持续时间为0.0625毫秒，20kHZ频率误差对每个周期性的信道符号引起最高达450°的相位旋转，从而严重地损害了该FSC匹配滤波器的性能。由于该频率误差损害该匹配滤波器的性能，故在每片的相位旋转以前，当前的匹配滤波器能够容忍频率误差最高为5kHZ。因此，移动站需要假定振荡器的频率误差并依据每个假定调节它的振荡器频率，使得对于最好的假定的实际频率误差小于5kHZ。这需要移动站在找出时隙边界以前完成最多4次频率误差假定，通过检查CRC码检验每个频率假定，从而大大地增加功率消耗和同步时间。

因为所有的小区和扇区使用相同的FSC，并且发生在每个时隙的相同位置中，将该FSC用于找出时隙边界的位置。一种累加器在所规定的时隙数目内将FSC匹配滤波器的输出累加，因为由于FSC引起的能量峰值比由于噪声引起的能量峰值累加得快，从而克服了在该接收信号中的噪声。然而，由于振荡器的不精确和多径干扰，峰值出现的位置逐渐改变，导致由累加器累加的能量峰值在多个时间标志上是发散的。

另外，在该接收信号中的噪声，甚至在累加以后，可能导致在FSC匹配滤波器输出中的能量峰值大于由于FSC引起的峰值。这就增加了错误的时间标志将被发送到同步的下一级的概率，从而导致时隙的边界的错误识别。

本发明针对以一种新型的简单的方式克服一个或多个以上讨论的问题。

发明概述

依据本发明，一种接收机利用具有缩减的相干窗的第一搜索码(FSC)匹配滤波器以减少由于振荡器误差引起的接收信号的相位旋转。另外，该接收机利用一种循环滑动积分器将在累加过程期间作为振荡器误差和多径干扰的结果而被发散的能量组合起来。而且，一种分类器从该循环滑动积分器的输出确定预先规定的最大能量峰值数，消除由该循环滑动积分器引起的那些能量峰值，从而增加了表示时隙边界的时间标志发送到同步过程的下一级的概率。

概括地说，在此公开了一种接收机，通过克服振荡器误差和多径干扰，改进在宽带码分多址(W-CDMA)通信系统中时隙同步，该接收机具有一种用于接收包含FSC的信号的匹配滤波器，在其中，该匹配滤波器利用一种缩减的干扰窗来减少由于振荡器误差产生的载波相位旋转引起的符号的降质。该接收机还包括一个连到该匹配滤波器的累加器，用于在时隙的累加窗内将匹配滤波器的输出累加。一种循环滑动积分器被连到该累加器，用于将积分窗内从累加器输出的发散能量组合起来。另外，一种分类器被连到该循环滑动积分器，用于利用循环滑动积分器的输出为时隙边界确定所规定的优选的时间标志的数目。

本发明的一个特征是该匹配滤波器是FSC匹配滤波器。

本发明的另一个特征是该相干窗的尺寸是利用相干窗内所希望的相位旋转，片持续时间和由于振荡器的实际频率误差而确定的。

本发明的另一个特征是该匹配滤波器包括一个移位寄存器，具有的单元数小于组成符号的片数，用于保持一部分接收信号。该匹配滤波器还包括一个连到该移位寄存器的乘-积分处理电路，用于将在移位寄存器中的接收信号部分与该FSC部分相乘，并将这些乘积积分。此外，该匹配滤波器包括一个连到该乘-积分处理电路的相位消除电路，用于将相位信息从由乘-积分处理电路产生的结果中除去。

本发明还有一个特征是该循环滑动积分器是第一积分器，该接收机包括一个移位寄存器，具有的单元数等于包括用于接收该接收信号的符号的片数。该接收机还包括一个连到该移位寄存器的缓存器，用于从该移位寄存器接收该接收信号部分，连到该缓存器的乘-积分处理电路用于将缓存器中的该接收信号部分与该FSC部分相乘，并将这些乘积积分。该接收机还包括一个连到该乘-积分处理电路的相位消除电路，用于从由该乘-积分处理电路产生的结果中除去相位信息，一个连到该相位消除电路的存储设备，用于存储由该相位消除电路产生的结果，和一个连到该存储设备的第二积分器，用于对所存储的结果进行积分。

本发明的还一个特征是该累加窗的尺寸是利用信噪比确定的。

本发明的又一个特征是该积分窗的尺寸是利用该振荡器误差，片持续时间和该累加窗的尺寸确定的。

依据本发明的另一方面在此公开了一种接收机，用于通过克服振荡器误差来改进在W-CDMA通信系统中的初始时隙同步。该接收机包括一个用于接收包含FSC的信号的匹配滤波器，该匹配滤波器利用一种缩减的相干窗，来减少由振荡器误差产生的载波相位旋转引起的符号降质。一个连到该匹配滤波器的累加器，用于在时隙累加期间将匹配滤波器的输出累加，和一个连到该累加器的积分器，用于在积分窗内将来自累加器输出的发散能量组合起来。

本发明的一个特征是匹配滤波器是FSC匹配滤波器。

本发明的一个特征是该相干窗的尺寸是利用在相干窗内所希望的相位旋转，片持续时间和由于振荡器引起的实际频率误差来确定的。

本发明的另一个特征是该匹配滤波器包括一个移位寄存器，具有的单元数小于组成符号的片数，用于保持该接收符号部分。一种连到该移位寄存器的乘-积分处理电路，用于将该移位寄存器中的该接收信号部分与该FSC部分相乘。并将这些乘积积分。一种连到该乘-积分处理电路的相位消除电路，用于从由该乘-积分处理电路产生的结果中除去相位信息。

本发明还一个特征是该循环滑动积分器是一个第一积分器，该接收机包括一个移位寄存器，具有的单元数等于包含用于接收该接收信号的符号的片数。该接收机还包括一个连到该移位寄存器的缓存器，用于从该移位寄存器接收该接收信号部分，一种连到该缓存器的乘-积分处理电路，用于将该缓存器中的该接收信号部分与该FSC部分相乘，并将这些乘积积分。该接收机还包括连到该乘-积分处理电路的相位消除电路，用于从由该乘-积分处理电路产生的结果中除去相位信息，一种连到该相位消除电路的存储设备，用于存储由该相位消除电路产生的结果，和一个连到该存储设备的第二积分器，用于对所存储的结果进行积分。

本发明的又一个特征是该接收机包括一个连到该积分器的分类器，用于利用该积分器的输出为时隙边界确定所规定的候选时间标志的数目。

在本发明另一种实施方案中，一种通过克服振荡器误差改进W-CDMA通信系统中初始时隙同步的接收机包括一个接收包含FSC信号的匹配滤波器，其中该匹配滤波器减少由振荡器误差产生的载波相位旋转引起的符号降质。一个连到该匹配滤波器的累加器，该累加器包括预先确定数目的存储位置，用于在时隙的累加窗内将匹配滤波器的输出累加。一个连到该累加器的积分器，用于将在积分窗内来自累加器输出发散能量组合起来。

本发明的一个特点是该积分窗的尺寸是利用振荡器误差和该累加窗的尺寸确定的。

本发明的另一个特征是该预先确定数目的存储位置等于每个时隙的片数，该积分器是一个滑动积分器，其中该积分窗在预先确定数目的存储位置上移动。该滑动积分器可以是一个循环滑动积分器，其中当积分窗延伸出最后的存储位置时，该积分窗延续到第一存储位置，从而以循环方向运行。

本发明还一个特征是一个分类器被连到该积分器，用于利用积分器的输出为时隙边界确定所规定的候选时间标志的数目。

概括地说，在此公开了一种方法，通过克服振荡器误差和多径干扰来改进W-CDMA通信系统中的时隙同步。该方法包括接收包含FSC的信号。将该接收信号利用具有缩减的相干窗的匹配滤波器滤波。在时隙的累加器窗上将该滤波的信号累加以克服在该滤波信号中的噪声，将该累加的信号在积分窗内积分，以便将在该累加信号中的发散能量组合起来。

本发明的一个特征是对该接收信号的滤波包括利用FSC匹配滤波器对该接收信号滤波。

本发明的另一个特征是对该接收信号的滤波包括将该接收信号部分移到移位寄存器中，将该接收信号部分与FSC部分相乘，利用乘-积分处理电路对这些乘积积分，并利用相位消除电路从由该乘-积分处理电路产生的结果中除去相位信息。本发明的还一个特征是对该接收信号的滤波步骤包括将该接收信号移入移位寄存器中，将来自该移位寄存器的该接收信号部分缓存，利用乘-积分处理电路将接收信号部分与FSC部分相乘，并对这些乘积积分。该滤波步骤还包括利用相位消除电路从由该乘-积分处理电路产生的结果中除去相位信息，将该相位消除电路的结果存储，并对所存储的结果积分。

本发明又一个特征是对该滤波信号的累加包括对该接收信号确定信噪比。

在本发明的另一个方面中，对累加信号的积分还包括移动该积分窗穿过存储累加信号的存储器位置。另外，移动该积分窗可以包括当该积分窗延伸到该累加信号的最后存储位置以外时，将该积分窗延续到该累加信号的第一存储位置。

在本发明的另一个方面中，利用该积分信号为时隙边界确定规定数目的候选时间标志。

在本发明又一个方面中，确定规定数目的候选时间标志还包括确定用于最大积分器输出值的第一候选时间标志，将第一侯选时间标志的邻近标志值调为零，对于下一个最大的积分器输出值确定一个附加的候选时间标志，将该附加的候选时间标志的邻近时间标志值调为零。重复地为下一个最大的积分器输出值确定附加的候选时间标志并将邻近的时间标志调为零，直到候选时间标志所规定的数目被达到为止。

依据本发明的另一个特征，将规定数目的确定候选时间标志传送到第二同步级。

附图简述

图1示出用于宽带CDMA蜂窝通信系统中第一周期性信道的传输格式；

图2是依据本发明的一种接收机的功能性方框图；

图3a是依据本发明的一个实施方案的一种FSC匹配滤波器的功能性方框图；

图3b是依据本发明的一种实施方案的FSC匹配滤波器的FSC实分量电路的功能性方框图；

图4是依据本发明的一种实施方案示出在所选的时隙内从图3a的FSC匹配滤波器的输出；

图5示出累加器的输出；和

图6依据本发明的实施方案，示出循环滑动积分器的输出。

发明详述

当一个蜂窝站能够利用具有缩减的相干窗的第一搜索码(FSC)匹配滤波器时，由振荡器误差产生的相位旋转引起的符号降质被减少。从而提高了匹配滤波器的性能。另外，在累加已实施后，循环滑动积分器将由于振荡器误差和多径干扰引起的被发散的信号能量组合起来，允许更权威性的确定时隙边界位置。而且，添加一个能够确定循环滑动积分器输出中预先规定数目的最大能量峰值的时间标志的分类器，消除由于振荡器误差引起的那些能量峰值，增加表示时隙边界的时间标志被发送到同步过程下一级的概率。

所公开的发明描述一种利用具有缩减的相干窗的FSC匹配滤波器对接收信号滤波的系统和方法。这样，由振荡器误差产生的相位旋转引起的符号降质被减少，增加了匹配滤波器的性能。另外，所公开的发明描述一种利用循环滑动积分器对来自FSC匹配滤波器的累加输出积分的系统和方法。这样一种积分器将来自累加器的由于振荡器误差和多径干扰而被分散的信号能量组合起来，从而增加在表示时隙边界的时间标志上的能量峰值。此外，所公开的发明描述一种从循环滑动积分器的输出对预先规定数目的表示最大能量峰值的时间标志分类，从而增加表示时隙边界的时间标志被发送到同步过程下一级的概率的系统和方法。

图1示出用于宽带CDMA(W-CDMA)系统中第一周期性信道(Perch)的传输格式。一种帧50被示出并表示16个时隙的信息。每个时隙，例如，时隙55，包括10个符号的信息。每个时隙的最后一个符号，例如，符号60，包含FSC，FSC是一个在W-CDMA系统的每个小区和扇区中使用的已知的，预选的信号型式，使接收机能够与接收信号同步，每个符号由256片组成(未示出)。

图2示出一种依据本发明的接收机100。接收机100包括用于从蜂窝站接收无线电信号的天线110。天线110被连到RF电路115。RF电路115被连到FSC匹配滤波器130，该滤波器被连到累加器140。累加器140被连到积分器150，积分器150被进一步连到分类器160。由分类器160确定的时隙边界的候选时间标志被传送到同步过程的第二级(未示出)。

在运行中，天线110接收用波形线105表示的信号，RF电路115将信号105滤波并将接收到的射频信号转换成基带信号，由同相(I)信号和正交相位(Q)信号组成。具有缩减的相干窗的FSC匹配滤波器130通过将该信号与FSC匹配对信号进一步滤波，其中当被处理的接收信号部分是FSC时，匹配滤波器130的输出为最大。相干窗被认为是一种缩减的相干窗，因为每次被FSC匹配滤波器处理的片数小于每个符号的片数，使用缩减的相干窗减少了由振荡器误差产生的载波相位旋转引起的符号降质，从而防止在FSC匹配滤波器130的输出上严重损失信号能量。匹配滤波器130的组成和操作更详细地在以下连同图3a和3b进行讨论。

然后，累加器140在累加窗内将来自FSC匹配滤波器130的输出累加。累加窗的尺寸由接收信号的信噪比(SNR)确定，一般在64-80时隙的范围内。累加器140包括具有2560单元的累加寄存器，每个单元表示一个时隙，或接收信号的时间标志。总体上，2560时间标志表示一个时隙的信息。因为FSC匹配滤波器130的输出当对信号的FSC部分滤波时比对信号的其他部分滤波时大，表示FSC的时间标志，或者在累加器140中的时隙边界将比表示信号的其他部分的时间标志增长得快。然而，由于多径干扰和振荡器误差(在发送和接收站之间振荡器工作频率的差别)，FSC匹配滤波器的输出在一个以上的时间标志上是发散的。至于多径干扰，相同的发送信号的各个路径被接收机在稍有偏移的时间间隔上接收到。导致在匹配滤波器输出上被发散的信号能量。至于振荡器误差，信号被在与接收机工作频率稍有不同的频率上发送，导致在一个或多个时间标志上，FSC匹配滤波器输出上信号能量的连续的，逐渐的移动。

然后将累加器140的输出传送到循环滑动积分器150，在其中来自FSC匹配滤波器130的输出的被发散的能量被组合起来，由此克服振荡器误差和多径干扰，循环滑动积分器150在积分窗上积分，其中积分窗是利用振荡器误差，片持续时同和累加窗的尺寸算得的一个预先确定的时间标志数目。积分窗以单一时间标志增量通过累加器输出寄存器滑动，对来自积分窗内时间标志的能量积分，并将结果存入循环滑动积分器150中的存储设备。循环滑动积分器150的组成和操作在下随同图5和6进行讨论。

由分类器160接收循环滑动积分器150的输出，在其中确定用于时隙边界的预先确定数目的时间标志候选值。被使用的时间标志候选值的数目可在系统设计阶段期间用实验方法确定，通常这个数目是2。因为信号噪声可在FSC匹配滤波器输出上产生大的能量峰值，具有一个以上时间标志值候选增加了真正的时隙边界将被包括在发送到同步的第二级的时间标志目录中的概率。

图3a示出一种依据本发明的实施方案的FSC匹配滤波器。该FSC匹配滤波器130包括一个实分量电路210，用于对接收信号的实分量滤波，和一个虚分量电路215，用于对接收信号的虚分量滤波，每个被连到一个实和虚分量相加器220。因为实分量电路210和虚分量电路215的组成和功能是相同的，将只描述实分量电路210的组成和功能。

图3b是依据本发明实施方案的FSC匹配滤波器130实分量电路的功能性方框图。实分量电路210包括第一移位寄存器(SR)225，具有连到第二SR 230的最高有效位(MSB)的最低有效位(LSB)。第二SR 230的LSB被连到第三SR 235的MSB，第三SR 235的LSB被连到第四SR 240的MSB。SR 225，230，235和240中每一个是64单元的SR，SR中每个单元存储单片的接收信号样本。因此，所有四个SR存储256片，表示接收信号一个符号的等效物。

将第一SR 225还连到第一乘-积分(MI)电路245，MI电路245包括64个乘法器，例如，乘法器247，用于将移位寄存器225的一个单元与FSC中64个最高有效片之一的对应单元相乘，用C₁₉₂-C₂₅₅表示64个最高有效片。例如，乘法器247将SR 225的MSB与C₂₅₅相乘，在移位寄存器的每个单元用来自FSC的对应片相乘以后，这些单元被在一个MI积分器290中积分。MI积分器290被进一步连到被表示为第一矩形波整形电路265的相位消除电路，通过将由MI积分器290产生的结果削方除去相位信息。第一矩形波整形电路265被进一步连到积分器285。

第二SR 230被连到第二MI电路250，用与第一MI电路245相同的方式操作，并被连到第二矩形波整形电路270，该电路被依次连到积分器285。同样，第三SR 235被连到第三MI电路255，该电路被连到第三矩形波整形电路275，该电路被依次连到积分器285。用相同的方法，第四SR 240被连到第四MI电路260，电路被连到第四矩形波整形电路280，依次被连到积分器285。积分器285将由矩形波整形电路265，270，275和280产生的产物积分。积分器285被连到实和虚分量相加器220，将由实分量电路210和虚分量电路215产生的值相加，产生匹配滤波器130的输出。

在操作中，一个来自接收信号的新片被移入第一SR 225的MSB，其中来自第一SR 225的LSB被移入第二SR 230的MSB。然后第二SR230的LSB被移入第三SR 235的MSB，第三SR 235的LSB被移入第四SR 240的MSB。第四SR 240的LSB被抛弃。

第一SR 225的每个单元被与来自如上所述的包括FSC的64个最高有效片的一个对应片相乘，其乘积被在第一MI积分器290中积分。来自第一MI积分器290的结果被送到第一矩形波整形电路265并被削方。用类似的方式，第二MI电路250，第三MI电路255，和第四MI电路260，除了由各自的MI电路实施的乘法使用FSC的不同部分外，分别与对应的第二SR 230，第三SR 235，和第四SR 240操作。然后矩形波整形电路265，270，275和280的产物在积分器285中被积分。积分器285的结果被传送到实和虚分量相加器220，在此被相加到由虚分量电路215产生的结果，对由新片表示的时间标志产生匹配滤波器130输出。然后下一片被移入第一SR 225的MSB，该过程重复进行。由MI电路245，250，255和260实施的操作可以平行地，或顺序地进行。在后一种情况下，积分器285等待，直到产生要发送到实和虚分量相加器220的和以前，从矩形波整形电路265，270，275和280接收到产物为止。

FSC匹配滤波器130的相干窗被认为是一种缩减的相干窗，因为每次由每个MI电路处理的片数小于每个符号的片数。相位旋转是累加的，并随着每次由MI电路处理的片数增加。因为只有256片中的64片每次由每个MI电路处理，对于每个周期性片符号的载波相位旋转被降低到112.5°，从而防止在FSC匹配滤波器130的输出上信号能量的严重损失。进一步，从相干窗()内所希望的相位旋转，片持续时间(Tc)，和实际的频率(fc)利用以下等式确定相干窗(N)的尺寸：

N＝((/360)Tc)/fc

例如，其中＝112.5°，Tc＝244ns和fc＝20kHZ，相干窗的尺寸是64片。

在一种替代的实施方案(未示出)中，实分量电路210包括一个64单元的缓存器，连到一个MI电路，如MI电路245，被进一步连到一个相位消除电路，例如，象矩形波整形电路265那样的矩形波整形电路。实分量电路进一步包括一个连到该缓存器的256单元移位寄存器，和一个连到矩形波整形电路的附加的存储设备，该存储设备包括四个存储位置，用于存储数字值，该存储设备被连到一个积分器，如积分器285，依次被连到一个实和虚分量相加器，如实和虚分量相加器220，虚分量电路是与实分量电路相同的，也被连到实和虚分量相加器。

在操作中，另一片接收信号被移入256单元移位寄存器，256单元移位寄存器中最高有效的64单元被加载到64单元缓存器。然后MI电路利用一个乘法器，如乘法器247，将64单元中每一个与来自所期望的FSC中64最高有效片的相应单元相乘，然后MI电路将在类似于MI积分器290的一个MI积分器中的产物积分，矩形波整形电路将由MI积分器产生的结果削方，矩形波整形电路结果被存储在存储设备的第一位置中，通过将来自256单元移位寄存器的下一批64位加载到64单元缓存器，其中MI电路将64单元缓存器中每个单元与来自FSC中下一批64片的一个对应片相乘，继续该过程。在这些产物被积分后，来自MI积分器的结果被矩形波整形电路削方，并存储在存储设备的第二位置中，在来自移动寄存器的所有256单元已被MI电路处理过以后，积分器将来自存储设备中四个位置的值积分，此结果被加到由实和虚分量相加器从虚分量电路接收到的值上，产生FSC匹配滤波器输出。然后，一个新片被移入256单元移位寄存器，该过程重复进行。

因为将信号接收到移位寄存器中所需的时间远大于匹配滤波器对接收信号执行算术运算所需的时间。在下一片可能被移入256单元移位寄存器以前，用于本实施方案的硬件在对出现在移位寄存器中的信号执行所有操作足够的钟速率上运行。

虽然相位消除电路已被作为一种矩形波整形电路公开，相位消除电路可以是能够从乘-积分电路的结果中除去相位信息的任何电路。因此，一种执行绝对值功能的电路，或能够除去一个数的符号并产生对于输入值的幅度成比例，线性，或非线性的输出的任何电路是足够的。

具有带有缩减的相干窗的匹配滤波器消除对频率误差假定的需要，从而减少功率消耗和同步所需的时间。在导致20kHZ频率误差的10ppm振荡器被采用的场合，64片相干组合窗将组合窗内每个周期性信道符号的载波相位旋转减少到112.5°，从而消除对频率误差假定的需要。这种在每个相干组合窗内每个周期性信道符号被减少的载波相位旋转防止在匹配滤波器输出的峰值上严重损失信号能量。

对于每个被处理的新片从FSC匹配滤波器130的输出被在顺序的时间标志位置上存入累加器140中的累加器寄存器。对于时间标志1的累加器输出被表达为：

A (l) Σ_{i = 1}^{N_{1}} C (i, l), l = 0,1, \dots, 2559

其中N₁是用于时隙同步的时隙数(累加窗的尺寸)，C(i，l)是对于第i个时隙的时间标志的匹配滤波器输出。因此，在2560次迭代以后，累加器寄存器包含等效于一个时隙的接收信号的FSC匹配滤波器输出。当匹配滤波器130被“调谐”到FSC时，信号能量的峰值出现在表示时隙边界的累加器寄存器中的时间标志上，因为FSC在每个时隙的相同位置中发送，在64和80之间个数的时隙数据累加以后，由于FSC引起的信号能量峰值应该明显地大于在时隙的其余部分上形成的能量峰值。然而，10ppm振荡器被采用的场合，表示FSC的时间标志的能量峰值，因而在累加器寄存器中的时隙边界，可能以最高达每时隙.026片的速率漂离真正的时隙边界。运导致在32个时隙的信号累加以后，能量峰值漂移近似一个完整的时间标志，从而在一个以上时间标志上将表示时隙边界的能量发散。这示于图4和5中。

在图4中，示出对于三个所选的时隙的FSC匹配滤波器130输出。在图4的时隙1上，FSC匹配滤波器130在时间标志K上产生表示时隙边界的能量峰值，其中K是一个随意的数，表示时间标志可以出现在时隙内任何地方，在时隙32，其中K表示真正的时隙边界，由FSC匹配滤波器130产生的输出被累加并作为由于振荡器误差引起的漂移的结果存入时间标志K+1。在时隙64，由于振荡器引起的误差，表示时隙边界的时间标志已漂移到时间标志K+2。

图5示出在64个时隙的数据已被累加后，来自累加器140的输出。虽然真正的时隙边界发生在时间标志K，作为振荡器误差的结果，在时间标志K，K+1和K+2上累加器140的输出产生大体相等能量的三个能量峰值。当同步的第二级尝试定位时隙边界时，这样就出现了问题。

为了同步的第二级更好地对准时隙边界，循环滑动积分器150被引入以便将被分散的能量组合。

循环滑动积分器150包括一个连到存储设备的处理器。处理器被连到累加器140，存储设备被进一步连到分类器160。存储设备包括2560个存储位置，其中每个位置对应于一个时隙中一个时间标志。循环滑动积分器150在时间标志的积分窗上对来自累加寄存器的能量积分。这个积分窗是利用振荡器误差，累加窗的尺寸和片持续时间确定的，通常比在累加过程期间时隙边界将漂移的时间指数数目多一个以上的时间标志。例如，假定10ppm的振荡器和64时隙的累加窗，表示时隙边界的能量峰值最多在任一方向漂移两个时间标志。因此，积分窗尺寸将是三个时间标志。对于时间标志1来自循环滑动积分器的输出被表达为

B (l) Σ_{j = l - k}^{l + k} A (j \mod 2560)

其中j表示2K+1时间标志的积分窗的时间标志，K是在累加期间能量峰值漂移的时间标志数目的一半，A(j)是第j个时间标志数的累加器输出。

在操作中，处理器在时间标志的积分窗上对能量积分，其中结果被在对应于积分窗的中同时间标志的存储位置上存入存储设备。然后循环滑动积分器150将积分窗滑动一个时间标志，在积分窗上对能量积分，并将结果存入存储设备的下一位置，该过程重复直到循环滑动积分器已在所有2560时间标志上积分过为止。当积分器延伸出第2560个时间标志时，积分窗延续到第一时间标志，从而以循环方式运行。

现在将描述一个循环滑动积分器150操作的例子，循环滑动积分器150有一个三时间标志的积分窗和图5的累加器输出作为一个输入。如图6中所示，由循环滑动积分器150产生的输出被存入存储设备，处理器从累加器输出接收在位置K-1，K和K+1上表示能量峰值的值，将这些值积分，并将结果存入由时间标志K′表示的存储设备510的存储位置，如图6中所示。然后处理器将积分窗滑动一个时间标志，并恢复在累加器输出的时间标志K，K+1和K+2上的值，将被恢复的值积分，并将结果在表示时间标志(K+1)′的存储位置上存入存储设备，如图6中所示。该过程重复直到累加器输出的所有2560个时间标志值被在积分窗上积分为止。当积分窗延伸出时间标志2559时，处理器将积分窗延续到第一时间标志，时间指数0，从而以循环方式运行。

因而，对循环滑动积分器的输入可以是大体上相等大小的三个能量峰值表示时隙边界，如图5中K，(K+1)和(K+2)所示，这是由振荡器误差和多径干扰引起的，或者对循环滑动积分器的输入可以是由接收信号中噪声引起的单一大能量峰值(未示出)。

对于图6中所示的三个大体相等大小能量峰值的循环滑动积分器150的输出包括一个在(K+1)′的能量峰值，它显著地大于由于振荡器误差和多径干扰引起的被发散的能量峰值，因为它表示代表时隙边界的所有三个被发散的能量峰值的积分。在(K+1)′的这个能量峰值最多偏离一个时间标志，因此较好地对准时隙边界。对于由噪声引起的单一大能量峰值的循环滑动积分器输出是三个大体相等大小的能量峰值(未示出)。

具有循环滑动积分器后，通过将由于振荡器误差引起的累加器输出被发散的能量峰值组合起来增加了初始同步级的有效性，通过将被发散的能量峰值组合，在同步过程的下一阶段期间比较准确地对准表示时隙边界的时间标志。另外，因为表示时隙边界的被发散的能量被组合，系统的抗噪声度增加。这是由于循环滑动积分器对于时隙边界引起的能量峰值要比由于噪声引起的能量峰值增加得多。

循环滑动积分器150的输出被送到分类器160。

分类器160被提供用于从循环滑动积分器150的输出确定所规定数目的候选时间标志，以便发送到同步过程的下一级，其中每个候选者代表一个潜在的时隙边界。分类器160通过扫掠循环滑动积分器150存储设备的所有2560个存储位置，对最大值定位实现这个目的。对应于来自存储设备的最大值的时间表示时隙边界的最强候选者，分类器160将这个候选时间标志存入存储器位置，然后分类器160将所识别的时间标志前一个和后一个存储设备存储位置的值设置为零，从而排除由滑动积分过程引起的指明大能量峰值的时间标志值，然后分类器160对于表示时隙边界第二候选者，对应于下一个最大值的时间标志扫掠存储设备510的存储位置。一旦找到，分类器160将这个第二候选时间标志存储，并将它的邻居时间标志设置为零。这个过程被重复直到为时隙边界所规定数目的候选者已被确定为止。所规定数目的候选者可以在设计过程期间用实验方式确定，通常将是2。然而，发送到同步第二级的候选者数目较多增加了在同步第二级期间认为是时隙边界真正的时间标志候选者的概率。

现将讨论具有由图6中所示的循环滑动积分器150的输出表示的一个输入的分类器160的操作。分类器160为最大能量峰值，在循环滑动积分器150的输出上扫掠存储在存储设备中的时间标志的能量峰值。这个最大能量峰值发生在时间标志值(K+1)′。然后，分类器将能量峰值K′和(K+2)′清零，消除由滑动积分过程引起的具有大能量峰值的时间标志值。然后分类器160为具有第二最大值的能量峰值扫掠循环滑动积分器150的存储设备，这个能量峰值可能是在接收机上接收到噪声的结果。在第二最大能量峰值的时间标志被确定以后，在任一侧的时间标志被清零，以便消除由循环积分过程引起的潜在的大能量峰值。分类器160重复这个过程直到所规定数目的时间标志候选者被确定为止。这些时间标志候选者被发送到同步过程的下一级。

因为一个以上的时间标志值被分类器160发送到同步过程的下一级，被发送到同步过程下一级的表示时隙边界的时间标志值的概率被增加，尤其在噪声已产生一个大于循环滑动积分器输出中FSC产生的能量峰值的情况下。

本领域的技术人员将认识到，本发明可以作为方法或设备被实施。因此，本发明可以采取全硬件实施方案，全软件实施方案，或硬件和软件组合的实施方案的形式。这样，虽然FSC匹配滤波器130，循环滑动积分器150和分类器160是作为组合硬件和软件的分离部件示出的，它们可被设计成在单片硬件上完全用软件操作，该硬件有一个适当的处理器，用于实施由每个部件执行的功能。

于是，提供了一种用于在存在大初始频率误差的W-CDMA系统中实现时隙同步的系统和方法。一种所发明的具有缩减相干窗的FSC匹配滤波器被提供，用于减少由振荡器误差产生的载波相位旋转引起的符号降质，防止在FSC匹配滤波器输出峰值上信号能量的严重损失。另外，一种循环滑动积分器被提供，以便将由于振荡器误差和多径干扰引起的在累加过程期间被分散的信号能量组合起来，从而通过增加在表示时隙边界的时间标志上的能量有助于时隙边界的定位。此外，一种分类器被提供，用于确定预先确定数目的最大时间标志候选者，从而增加时隙边界的真正时间标志候选者被发送到同步过程第二级的概率。所公开的发明消除对频率误差假定的需要，从而减少功率消耗和同步时间。

虽然已描述和展示了本发明的一种特定的实施方案，应该理解，本发明并不局限于此，因为可由本领域的技术人员进行各种修改。本申请旨在保护落在所公开的和在权利要求书限定的本发明的精神和范围内的任何和所有的修改。

Claims

1.一种通过克服振荡器误差来改进宽带码分多址通信系统中初始时隙同步的接收机，该接收机包括：

一个接收包括第一搜索码(FSC)的信号的匹配滤波器，该匹配滤波器利用一种缩减的相干窗，用于减少由振荡器误差产生的载波相位旋转引起的符号降质；

一个连到该匹配滤波器的累加器，用于在时隙的累加窗上将该匹配滤波器的输出累加；

一个连到该累加器的循环滑动积分器，用于在积分窗上将来自累加器输出的发散能量组合；和

一个连到该循环滑动积分器的分类器，用于利用该循环滑动积分器的输出确定对于一个时隙边界的候选时间标志的规定数目。

2.如权利要求1的接收机，其中该匹配滤波器是FSC匹配滤波器。

3.如权利要求1的接收机，其中该相干窗的尺寸是利用所希望的相位旋转，片持续时间，和由于该振荡器引起的实际频率误差来确定的。

4.如权利要求1的接收机，其中该匹配滤波器包括：

一个移位寄存器，具有的单元数少于包括符号的片数，用于保持该接收信号部分；

一个连到该移位寄存器的乘-积分处理电路，用于将该移位寄存器中的该接收信号部分与该FSC部分相乘，并将这些乘积积分；和

一个连到该乘-积分处理电路的相位消除电路，用于从由该乘-积分处理电路产生的结果中除去相位信息。

5.如权利要求1的匹配滤波器，其中该循环滑动积分器是第一积分器，还包括：

一个移位寄存器，具有的单元数等于包括用于接收该接收信号的符号的片数；

一个连到该移位寄存器的缓存器，用于从该移位寄存器接收该接收信号部分；

一个连到该缓存器的乘-积分处理电路，用于将该缓存器中的该接收信号部分与该FSC部分相乘，并对这些乘积积分；

一个连到该乘-积分处理电路的相位消除电路，用于从由该乘-积分处理电路产生的结果中除去相位信息；

一个连到该相位消除电路的存储设备，用于存储由该相位消除电路产生的结果；和

一个连到该存储设备的第二积分器，用于对所存储的结果进行积分。

6.如权利要求1的接收机，其中该累加窗的尺寸是利用信噪比确定的。

7.如权利要求1的接收机，其中该积分窗的尺寸是利用该振荡器误差，片持续时间，和该累加窗的尺寸确定的。

8.一种通过克服振荡器误差来改进在宽带码分多址通信系统中初始时隙同步的接收机，该接收机包括：

一个接收包含第一搜索码(FSC)的信号的匹配滤波器，该匹配滤波器利用一种缩减的相干窗，用于减少由于载波相位旋转引起的符号降质；

一个连到该匹配滤波器的累加器，用于在时隙的累加窗上对该匹配滤波器的输出累加；和

一个连到该累加器的积分器，用于在积分窗上将来自累加器输出的发散能量组合。

9.如权利要求8的接收机，其中该匹配滤波器是一个FSC匹配滤波器。

10.如权利要求8的接收机，其中该相干窗的尺寸是利用所希望的相位旋转，片持续时间和由于振荡器引起的实际频率误差确定的。

11.如权利要求8的接收机，其中该匹配滤波器包括：

一个连到该移位寄存器的乘-积分处理电路，用于将该移位寄存器中的强接收信号部分与该第一搜索码部分相乘，并将这些乘积积分；和

12.如权利要求8的匹配滤波器，其中该积分器是第一积分器，并还包括：

一个连到该存储设备的第二积分器，用于对所存储的结果积分。

13.如权利要求8的接收机还包括一个连到该积分器的分类器，用于利用该积分器的输出确定对于一个时隙边界规定的候选时间标志的数目。

14.一种通过克服振荡器误差改进在宽带码分多址通信系统中的初始时隙同步的接收机，该接收机包括：

一个接收包括第一搜索码(FSC)的信号的匹配滤波器，用于减少由于载波相位旋转引起的符号降质；

一个连到该匹配滤波器的累加器，包括预先确定数目的存储位置，用于在时隙的累加窗上将该匹配滤波器的输出累加；和

一个连到该累加器的积分器，用于在积分窗上将来自该累加器输出的发散能量组合。

15.如权利要求14的接收机，其中该积分窗的尺寸是利用振荡器误差，片持续时间和累加窗的尺寸确定的。

16.如权利要求14的接收机，其中该预先确定数目的存储位置等于包括该符号的片数，该积分器是一种滑动积分器，其中该积分窗在这些预先确定数目的存储位置上移动。

17.如权利要求16的接收机，其中该滑动积分器是一种循环滑动积分器，其中当该积分窗延伸出最后存储位置时，该积分窗延续到第一存储位置，从而以循环的方式运行。

18.如权利要求14的接收机还包括一个连到该积分器的分类器，用于利用该积分器的输出确定对于一个时隙边界规定的候选时间标志的数目。

19.一种通过克服振荡器误差来改进在宽带CDMA通信系统中时隙同步的方法，该方法包括：

接收包括第一搜索码(FSC)的信号；

利用具有缩减的相干窗的匹配滤波器对该接收信号滤波；

在时隙的累加窗上将该滤波信号累加，以克服在该滤波信号中的噪声；和

在积分窗上对该累加信号积分，以便将在该累加信号中的发散能量组合。

20.如权利要求19的方法，其中对该接收信号滤波的步骤包括利用FSC匹配滤波器对该接收信号滤波。

21.如权利要求19的方法，其中对该接收信号滤波的步骤包括：

将该接收信号部分移入移位寄存器；

利用乘-积分处理电路将该接收信号部分与该FSC部分相乘并对这些乘积积分；和

利用相位消除电路从由该乘-积分处理电路产生的结果中除去相位信息。

22.如权利要求19的方法，其中对该接收信号滤波的步骤包括：

将该接收信号移入移位寄存器；

将来自该移位寄存器的该接收信号部分缓存；

利用乘-积分处理电路将该接收信号部分与该FSC部分相乘并对这些乘积积分；

利用相位消除电路从由该乘-积分处理电路产生的结果中除去相位信息；

存储该相位消除电路的结果；和

对所存储的结果积分。

23.如权利要求19的方法，其中将该滤波信号累加的步骤还包括确定该接收信号的信噪比。

24.如权利要求19的方法，其中对该累加信号积分的步骤还包括穿过存储该累加信号的存储器位置移动该积分窗。

25.如权利要求24的方法，其中移动该积分窗的步骤包括当该积分窗延伸出用于该累加信号的最后存储位置时将该积分窗延续到用于该累加信号的第一存储位置。

26.如权利要求19的方法还包括利用该积分信号确定对于一个时隙边界规定的候选时间标志的数目的步骤。

27.如权利要求26的方法，其中确定该规定数目的候选时间标志的步骤还包括：

(a)确定对于最大积分器输出值的第一候选时间标志；

(b)将第一候选时间标志的邻近时间标志值清零；

(c)确定对于下一个最大积分器输出值的另一个候选时间标志并将该另一个候选时间标志的邻近时间标志值清零；和

(d)重复步骤(c)直到该规定的候选时间标志数目达到为止。

28.如权利要求26的方法还包括将该规定数目的确定候选时间标志传送到第二级同步器的步骤。