（1）時域全搜索全比較法

　　時域中采用的這種相關法，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做相關運算，選取最大值所對應的序列為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⁾是經過QPSK調制的符號，I為SYNC_DL的ID號。把接收到的信號{r}{S⁽¹⁾}做相關運算，如圖3所示，得：

圖3　時域相關檢測

　　則相關計算后得到的MAX（C_i⁽¹⁾對應的信號序列為SYNC_DL：

　　（2）頻域全搜索全比較法

　　與時域相關法類似，不同的是在頻域算法中，先將信號r_i經DFT變換到頻域與SYNC_DL code（亦經DFT變換至頻域）作相關運算，再經IDFT轉換回時域而得，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

　　（1）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，理論上應該沒有信號，實際應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

　　（2）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，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）內的平均功率，然后再實施特征窗搜索法。如果在連續144個碼片內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.基于幀結構的搜尋法

　　從圖2的子幀結構可以清楚看出在SYNC_DL的前后都有一定長度的GP，理想條件下GP內發射的信號為連續的邏輯“0”，而SYNC_DL序列則是不同的“0～1”序列，相關文獻基于這個基礎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：分別利用計數器對邏輯0與邏輯1計數，當連續收到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　幀結構搜尋法算法示意圖

　　其中有幾點需要說明的是：

　　（1）0_counter、1_counter均為計數器，分別記錄接收到邏輯0、邏輯1的個數；M為計數器，記錄幀測次數，即當連續M幀相應判斷正確時，再做下一步判斷，依此提高系統搜尋到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。

　　（2）由于TD-SCDMA系統的數據調制技術為QPSK方式，因此檢測接收信號發生誤碼的個數應取偶數。一般系統的BER在10^-3以上，因此允許96位GP中發生2位誤碼，即96位邏輯0中累計出現2個邏輯1。

　　（3）基于相應誤碼率的允許程度，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數量。可以看出，當系統不允許誤碼時，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應取12。

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

三、各種搜尋方法性能優劣比較

　　以上給出了三種TD-SCDMA系統下行鏈路SYNC_DL同步序列搜索方法的原理及其各自的改進方案，表2從算法復雜度、電路需求、功耗等方面比較了各搜尋方法的性能優劣，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劣，實際上相關搜尋法是所有方法的基礎，時域、頻域的全搜索全比較法是在全局范圍內作相關搜尋，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、幀結構搜尋法均旨在提前將SYNC_DL的位置確定或縮小其范圍，隨后再作相關計算從而正確解調出SYNC_DL，在大大降低計算復雜度的同時提高了電路的復雜度，同時犧牲了一部分解調的成功率。我們旨在不斷尋找一種低復雜度高成功率的方法完成下行鏈路初搜過程，在現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.通信技術總第140期

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