?。?）時域全搜索全比較法

　　時域中采用的這種相關(guān)法，即為標準的最大似然（ML：Maximum Lilehood）檢測，其原理是UE以一個chip為步長，將收到的信號與所有可能的32個SYNC_DL做相關(guān)運算，選取最大值所對應(yīng)的序列為SYNC_DL，如圖3所示。對于整個子幀6400 chip直接作搜尋則稱之為全搜索，而每多搜尋到一個chip便與32個SYNC_DL序列作比較，則稱之為全比較。

　　其中S_i⁽¹⁾是經(jīng)過QPSK調(diào)制的符號，I為SYNC_DL的ID號。把接收到的信號{r}{S⁽¹⁾}做相關(guān)運算，如圖3所示，得：

圖3　時域相關(guān)檢測

　　則相關(guān)計算后得到的MAX（C_i⁽¹⁾對應(yīng)的信號序列為SYNC_DL：

　?。?）頻域全搜索全比較法

　　與時域相關(guān)法類似，不同的是在頻域算法中，先將信號r_i經(jīng)DFT變換到頻域與SYNC_DL code（亦經(jīng)DFT變換至頻域）作相關(guān)運算，再經(jīng)IDFT轉(zhuǎn)換回時域而得，如圖4所示。

圖4　頻域檢測法

　　以長度為N的檢測窗截取接收到的信號得{r^*}_△,M，經(jīng)DFT之后變換為{R}_N，其中檢測窗的長度N必須大于SYNC_DL序列的長度64，一般取N=512，△為檢測窗的起始位置。

　　關(guān)于頻域搜索法還存在著一種改進的方法，其主要原理為在DFT電路之后通過低通濾波器（Low Pass Filter）及低速率采樣電路（Sample Rate Reduction）來降低計算量。

　　3.特征窗搜尋法

　?。?）基本原理

　　由圖2可知，DwPTS中SYNC_DL的長度為4個Symbol（SF=16），且以全功率發(fā)射，其前有3個Symbol的GP（其中包括DwPTS的2個Symbol的GP和TSO的1個Symbol的GP），而其后有6個Symbol的GP。GP期間，理論上應(yīng)該沒有信號，實際應(yīng)用中雖然存在不可避免的干擾，其間的信號功率也是很小的。正是基于這個原理出現(xiàn)了特征窗搜尋法。

　　圖5給出了特征窗搜尋法的基本原理，它主要基于一定的匹配準則來查找DwPTS。其原理是，移動特征窗（窗長為8個Symbol），計算窗中間的4個Symbol的功率和Pinner以及窗兩邊各2個Symbol的功率和Pside，并計算其比值P=Pside/Pinner，當P為min（Pi）時，即認定該時刻特征窗的位置即為DwPTS。

圖5　特征窗搜尋法

　?。?）特征窗搜尋法的改進

　　上述算法中，存在相繼的除法及比較單元，即要完成兩個除式的比較，此時會由于除法精度和算法復(fù)雜度等一系列問題使算法難度加大，但想到用乘法單元替代除法單元的方法可以大大降低搜尋算法的復(fù)雜度。在信噪比很高的情況下，噪聲部分的值本來就很小，那么原來采用的除法運算會讓這個值變的更小，甚至超出定點算法的預(yù)算精度，導致無法得出正確的DwPTS位置，而乘法運算就可以避免這個問題。

　　另外，由于CDMA是一個自干擾系統(tǒng)，其他用戶或相鄰基站對UE的干擾影響較大，因此上述搜索算法容易產(chǎn)生將干擾搜索為DwPTS的誤判，那么UE不得不推遲與基站同步的時間，同時對UE的電力也有相當大的損耗。為了提高特征窗搜索法的成功率，文獻[8]給出了更進一步的改進方法，引入平均功率判決法（MPD）。其核心思想是：首先計算一整個子幀周期（5 ms）內(nèi)的平均功率，然后再實施特征窗搜索法。如果在連續(xù)144個碼片內(nèi)Pinner≤MP，則判定該時刻特征窗搜索到的最小值不是DwPTS，從而進一步降低了誤判概率。特征窗搜尋法改進后的算法示意如圖6所示。

圖6　特征窗搜尋法的算法描述

　　4.基于幀結(jié)構(gòu)的搜尋法

　　從圖2的子幀結(jié)構(gòu)可以清楚看出在SYNC_DL的前后都有一定長度的GP，理想條件下GP內(nèi)發(fā)射的信號為連續(xù)的邏輯“0”，而SYNC_DL序列則是不同的“0～1”序列，相關(guān)文獻基于這個基礎(chǔ)給出了另一種下行鏈路搜尋的方法。

　　由于SYNC_DL、SYNC_UL和中間碼（Midamble）不需擴頻，也未經(jīng)加擾處理，因此可以直接取匹配濾波器的輸出信號進行分析。其主要原理是：分別利用計數(shù)器對邏輯0與邏輯1計數(shù)，當連續(xù)收到96 chip的邏輯0時，則可以確定該位置為SYNC_DL序列后的GP（本節(jié)中“GP”若無特殊標注，即指代SYNC_DL與SYNC_UL之間GP），以此在下一子幀中找到SYNC_DL序列的位置，再對其做相關(guān)檢測即可得到SYNC_DL序列。

　　基于上述原理，筆者對算法進行了改進，可以提高該搜尋法判別的準確度，如圖7所示。同時，在系統(tǒng)采用了UpPCH shifting方案之后，減小了UpPTS對GP的影響，可以進一步提高該搜尋法的準確性。

圖7　幀結(jié)構(gòu)搜尋法算法示意圖

　　其中有幾點需要說明的是：

　?。?）0_counter、1_counter均為計數(shù)器，分別記錄接收到邏輯0、邏輯1的個數(shù)；M為計數(shù)器，記錄幀測次數(shù)，即當連續(xù)M幀相應(yīng)判斷正確時，再做下一步判斷，依此提高系統(tǒng)搜尋到SYNC_DL序列位置的正確性并降低運算量，一般M取3～5，本算法中M=3。

　?。?）由于TD-SCDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)制技術(shù)為QPSK方式，因此檢測接收信號發(fā)生誤碼的個數(shù)應(yīng)取偶數(shù)。一般系統(tǒng)的BER在10^-3以上，因此允許96位GP中發(fā)生2位誤碼，即96位邏輯0中累計出現(xiàn)2個邏輯1。

　?。?）基于相應(yīng)誤碼率的允許程度，必須考慮到搜尋GP起始位置的提前量，即算法中的n chips，表1給出了32組不同SYNC_DL序列的最大提前chip數(shù)量?？梢钥闯?，當系統(tǒng)不允許誤碼時，GP起始位置允許的最大提前量為6 chip；而在允許誤碼的前提下，GP起始位置最大可提前12 chip，因此，算法中n應(yīng)取12。

　?。?）綜合考慮系統(tǒng)的UpPCH shifting方案以及算法的M次偵測法等相應(yīng)措施，無需再考慮GP位置的滯后量。

三、各種搜尋方法性能優(yōu)劣比較

　　以上給出了三種TD-SCDMA系統(tǒng)下行鏈路SYNC_DL同步序列搜索方法的原理及其各自的改進方案，表2從算法復(fù)雜度、電路需求、功耗等方面比較了各搜尋方法的性能優(yōu)劣，同時筆者通過仿真試驗給出了各方法的成功率和準確性。

　　從表2可以清楚地看出各搜尋方法的性能優(yōu)劣，實際上相關(guān)搜尋法是所有方法的基礎(chǔ)，時域、頻域的全搜索全比較法是在全局范圍內(nèi)作相關(guān)搜尋，因此計算量是相當大的，但其一次性建立下行同步的準確性是相當高的，而特征窗搜尋法、幀結(jié)構(gòu)搜尋法均旨在提前將SYNC_DL的位置確定或縮小其范圍，隨后再作相關(guān)計算從而正確解調(diào)出SYNC_DL，在大大降低計算復(fù)雜度的同時提高了電路的復(fù)雜度，同時犧牲了一部分解調(diào)的成功率。我們旨在不斷尋找一種低復(fù)雜度高成功率的方法完成下行鏈路初搜過程，在現(xiàn)有的方法中不斷改進，進一步提高UE同步到Node B的精確性。

　　參考文獻

　　1　3GPP TS 25.402（V7.2.0）.Synchronization in UTRAN

　　2　3GPP TS 25.102（V7.5.0）.User Equipment（UE）Radio Transmission and Reception（TDD）

　　3　3GPP TS 25.221（V7.1.0）.Physical Channels and Mapping of Transport Channels onto Physical Channels（TDD）

　　4　3GPP TS 25.222（V7.1.0）.Multiplexing and Channel Coding（TDD）

　　5　3GPP TS 25.223（V7.2.0）.Spreading and Modulation（TDD）

　　6　3GPP TS 25.224（V7.1.0）.Physical Layer Procedures（TDD）

　　7　黃繼中.一種降低小區(qū)初搜運算量并提高運算精度的方法及裝置.CN1553740A

　　8　TD-SCDMA下行引導時序搜尋算法研究.彭佛才等.通信技術(shù)總第140期

　　9　李世鶴.TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)標準.北京：人民郵電出版社，2003