（1）時(shí)域全搜索全比較法

　　時(shí)域中采用的這種相關(guān)法，即為標(biāo)準(zhǔn)的最大似然（ML：Maximum Lilehood）檢測(cè)，其原理是UE以一個(gè)chip為步長(zhǎng)，將收到的信號(hào)與所有可能的32個(gè)SYNC_DL做相關(guān)運(yùn)算，選取最大值所對(duì)應(yīng)的序列為SYNC_DL，如圖3所示。對(duì)于整個(gè)子幀6400 chip直接作搜尋則稱之為全搜索，而每多搜尋到一個(gè)chip便與32個(gè)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(hào)，I為SYNC_DL的ID號(hào)。把接收到的信號(hào){r}{S⁽¹⁾}做相關(guān)運(yùn)算，如圖3所示，得：

圖3　時(shí)域相關(guān)檢測(cè)

　　則相關(guān)計(jì)算后得到的MAX（C_i⁽¹⁾對(duì)應(yīng)的信號(hào)序列為SYNC_DL：

　　（2）頻域全搜索全比較法

　　與時(shí)域相關(guān)法類似，不同的是在頻域算法中，先將信號(hào)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(yùn)算，再經(jīng)IDFT轉(zhuǎn)換回時(shí)域而得，如圖4所示。

圖4　頻域檢測(cè)法

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

　　關(guān)于頻域搜索法還存在著一種改進(jìn)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(jì)算量。

　　3.特征窗搜尋法

　　（1）基本原理

　　由圖2可知，DwPTS中SYNC_DL的長(zhǎng)度為4個(gè)Symbol（SF=16），且以全功率發(fā)射，其前有3個(gè)Symbol的GP（其中包括DwPTS的2個(gè)Symbol的GP和TSO的1個(gè)Symbol的GP），而其后有6個(gè)Symbol的GP。GP期間，理論上應(yīng)該沒有信號(hào)，實(shí)際應(yīng)用中雖然存在不可避免的干擾，其間的信號(hào)功率也是很小的。正是基于這個(gè)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(zhǔn)則來查找DwPTS。其原理是，移動(dòng)特征窗（窗長(zhǎng)為8個(gè)Symbol），計(jì)算窗中間的4個(gè)Symbol的功率和Pinner以及窗兩邊各2個(gè)Symbol的功率和Pside，并計(jì)算其比值P=Pside/Pinner，當(dāng)P為min（Pi）時(shí)，即認(rèn)定該時(shí)刻特征窗的位置即為DwPTS。

圖5　特征窗搜尋法

　　（2）特征窗搜尋法的改進(jìn)

　　上述算法中，存在相繼的除法及比較單元，即要完成兩個(gè)除式的比較，此時(shí)會(huì)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(yùn)算會(huì)讓這個(gè)值變的更小，甚至超出定點(diǎn)算法的預(yù)算精度，導(dǎo)致無法得出正確的DwPTS位置，而乘法運(yùn)算就可以避免這個(gè)問題。

　　另外，由于CDMA是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，其他用戶或相鄰基站對(duì)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(shí)間，同時(shí)對(duì)UE的電力也有相當(dāng)大的損耗。為了提高特征窗搜索法的成功率，文獻(xiàn)[8]給出了更進(jìn)一步的改進(jìn)方法，引入平均功率判決法（MPD）。其核心思想是：首先計(jì)算一整個(gè)子幀周期（5 ms）內(nèi)的平均功率，然后再實(shí)施特征窗搜索法。如果在連續(xù)144個(gè)碼片內(nèi)Pinner≤MP，則判定該時(shí)刻特征窗搜索到的最小值不是DwPTS，從而進(jìn)一步降低了誤判概率。特征窗搜尋法改進(jìn)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(zhǎng)度的GP，理想條件下GP內(nèi)發(fā)射的信號(hào)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(xiàn)基于這個(gè)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(kuò)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(hào)進(jìn)行分析。其主要原理是：分別利用計(jì)數(shù)器對(duì)邏輯0與邏輯1計(jì)數(shù)，當(dāng)連續(xù)收到96 chip的邏輯0時(shí)，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(biāo)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(duì)其做相關(guān)檢測(cè)即可得到SYNC_DL序列。

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

圖7　幀結(jié)構(gòu)搜尋法算法示意圖

　　其中有幾點(diǎn)需要說明的是：

　　（1）0_counter、1_counter均為計(jì)數(shù)器，分別記錄接收到邏輯0、邏輯1的個(gè)數(shù)；M為計(jì)數(shù)器，記錄幀測(cè)次數(shù)，即當(dāng)連續(xù)M幀相應(yīng)判斷正確時(shí)，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(yùn)算量，一般M取3～5，本算法中M=3。

　　（2）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(cè)接收信號(hào)發(fā)生誤碼的個(gè)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(jì)出現(xiàn)2個(gè)邏輯1。

　　（3）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。可以看出，當(dāng)系統(tǒng)不允許誤碼時(shí)，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。

　　（4）綜合考慮系統(tǒng)的UpPCH shifting方案以及算法的M次偵測(cè)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(jìn)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(shí)筆者通過仿真試驗(yàn)給出了各方法的成功率和準(zhǔn)確性。

　　從表2可以清楚地看出各搜尋方法的性能優(yōu)劣，實(shí)際上相關(guān)搜尋法是所有方法的基礎(chǔ)，時(shí)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(jì)算量是相當(dāng)大的，但其一次性建立下行同步的準(zhǔn)確性是相當(dāng)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(jì)算從而正確解調(diào)出SYNC_DL，在大大降低計(jì)算復(fù)雜度的同時(shí)提高了電路的復(fù)雜度，同時(shí)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(jìn)，進(jìn)一步提高UE同步到Node B的精確性。

　　參考文獻(xiàn)

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　　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(yùn)算量并提高運(yùn)算精度的方法及裝置.CN1553740A

　　8　TD-SCDMA下行引導(dǎo)時(shí)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(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn).北京：人民郵電出版社，2003