??? 在移動通信系統(tǒng)應用中，用戶終端(UE)開機后必須盡快搜索到一個合適的小區(qū)，然后獲取本小區(qū)更詳細的信息或鄰近小區(qū)的信息。終端只有在登錄到小區(qū)后才能使用網絡的服務。通常把從開機搜索到登錄到合適小區(qū)的過程定義為小區(qū)初始搜索過程(InitialCellSearch)簡稱ICS。下面是TD-SCDMA系統(tǒng)的小區(qū)初始搜索的原理和實現(xiàn)方法。

??? TD-SCDMA小區(qū)初搜原理

??? 小區(qū)搜索過程主要包括以下幾個步驟：測量TDD頻帶內各載頻的寬帶功率，在DwPTS時隙粗搜SYNC_DL位置，確定SYNC_DL的碼型和準確位置，確定midamble碼和擾碼序列，建立P-CCPH同步并讀取P-CCPH信息。下面就其搜索過程進行介紹。

??? 1．測量TDD頻帶內各載頻的寬帶功率

??? 所謂寬帶功率指的是直接從射頻連接器端或脈沖成型濾波器輸出端測得的功率，這一步可利用USIM中存儲的小區(qū)信息。基本的TDD頻帶為2010MHz～2025MHz，按1.6MHz的帶寬計算，帶內可容納9個頻點。按TD-SCDMA系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗規(guī)定，第一個載波的中心頻點位于2010.8MHz，其他頻點之間的間距一般為1.6MHz，只是在第三和第六兩個頻點處各加0.2MHz，變?yōu)?.8MHz，最后一個頻點位于2024.0MHz處。在SIM卡中無任何小區(qū)信息時，首先需要對9個主頻點逐個考察其功率大小，并按帶寬功率強弱排序頻點為P1、P2…P9，在最大功率的主頻點P1上確定DwPTS位置。若找不到信息，則向P1的兩個相鄰主頻點偏移，再次尋找DwPTS位置。如果在主頻點P1及其兩側仍然找不到SYNC，則從候選表中選擇下一最大功率，直到在某個頻點處能夠確定DwPTS的位置。

?圖1 TD-SCDMA子幀及DwPTS結構圖

??? 2．粗搜DwPTS位置

??? 小區(qū)搜索的第一步是大致確定DwPTS位置，其基本原理是利用DwPTS的功率形狀來搜索DwPTS的大致位置。如圖1所示，在TD-SCDMA的幀結構中，SYNC_DL左邊有32chip(碼片)的GP(guardperiod)，右邊有96chip的GP，SYNC_DL本身為64chip。由于GP的功率很小，故從功率譜的角度來看，與GP相比SYNC_DL段則是“峰”值。當用SYNC_DL段功率和除以兩邊的碼片（兩邊各32chip）功率和時，得到的值應當很大，用此方法就可以判斷出SYNC_DL的大致位置。為此，建立功率“特征窗”來搜尋SYNC_DL的大致位置。“特征窗”采取單倍速采樣時，長度為128chips。首先接收（6400+128）個chip的數(shù)據(jù)，確保DwPTS能包含在接收的5ms數(shù)據(jù)中。對每一個“特征窗”，用ri表示一幀中的數(shù)據(jù)，計算每個chip的能量，i=1,…6258,再計算出特征窗內部兩邊64chip對中間64chip的能量比Ri=((Pi+Pi+1)+(Pi+6+Pi+7))/(Pi+2+Pi+3+Pi+4+Pi+5)。“特征窗”在整個幀范圍內移動，移動步長可以根據(jù)運算量和系統(tǒng)要求來選取。在Ri中尋找最小值min，計算Ri均值avr與min的比值，將（avr/min）與閾值作比較，若大于閾值，其對應的“特征窗”位置即為SYNC_DL的位置，否則失敗返回。開機時，若沒有任何有關小區(qū)的信息，則首先要對9個候選主頻點進行功率排序，然后按功率從高到低的順序依次進行搜尋、判斷，尋找適合駐留的小區(qū)。

??? 3．確定SYNC_DL的碼型和準確位置

??? 利用SYNC_DL具有比較好的自相關性和互相關性來確定SYNC_DL的碼號及其精確位置，具體的實現(xiàn)方法如下：根據(jù)上一步結果，從接收到的一幀數(shù)據(jù)中取出特征窗數(shù)據(jù)（128chip），對這128chip的數(shù)據(jù)做FFT，再分別與32個SYNC_DL碼的128點FFT求出相關功率。將每一個碼的相關功率等分為4段，每段32個值，在前兩段內找出各自的極大值（相關峰），判斷是否滿足門限條件，若滿足就記錄下相關峰的功率和位置。連續(xù)做5幀，找出相同位置出現(xiàn)次數(shù)超過2次的點，并求出該點的峰值功率的平均值，如果有兩個位置的重復次數(shù)都為最大，取平均相關功率最大的點。最后比較各SYNC_DL碼相關峰的重復次數(shù)及峰值大小，將其峰值功率按出現(xiàn)次數(shù)平均，然后按功率由大到小排序。排在第一個的確認其對應的SYNC_DL碼為當前小區(qū)所使用的SYNC_DL碼。將確認的SYNC_DL碼對應的幾次功率值相加，得到64個功率值，找出功率值最大的一個，其對應的位置即為SYNC_DL碼的準確位置。

??? 4．確定midamble碼和擾碼序列

??? 在TD-SCDMA系統(tǒng)中，同一小區(qū)內的SYNC-DL擾碼以及midamble碼之間存在著對應關系（參見3GPPTS25.221和3GPP TS 25.223）。對UE來說，只要確定了小區(qū)使用的SYNC?DL碼，也就可以知道該小區(qū)使用哪些Midamble碼和擾碼。在第二步中已經確認了SYNC?DL碼的碼號和位置，所以在本步驟中就可以根據(jù)SYNC?DL碼與Midamble碼組的對應關系確定TS0 的midamble 碼的碼號。一個SYNC?DL碼對應四個Midamble碼，利用相關的方法可以確定該小區(qū)使用的哪一個Midamble碼。通過這四個midamble碼和接收到的midamble數(shù)據(jù)，可以得到四個信道沖激響應。用正確的midamble碼所求出的沖激響應值是最大的，由此可以通過挑選出具有最大峰值的沖激響應來確定所使用的midamble碼。通過midamble碼的循環(huán)移位構造一個可逆的方陣G、E為接收到的midamble信號，H為多用戶沖激響應向量，。利用Ｈ＝Ｇ-1gＥ求得H，帶入四個Midamble碼，得到的H值最大的那個Midamble碼即為小區(qū)所使用的Midamble碼。

??? 5．建立P-CCPH同步讀取P-CCPH信息

??? 按照規(guī)范要求，UE開機后首先應該讀取系統(tǒng)信息廣播，系統(tǒng)信息廣播映射在P-CCPH物理信道上。為了便于UE識別P-CCPH和交織幀號的起點，TD-SCDMA系統(tǒng)用不同的相位為調制DwPTS時隙的SYNC_DL同步碼。在QPSK調制方式下，可調制的相位共有四個：45。、135。、225。和315。。將連續(xù)四個子幀的調制相位組合起來，可以得到一個相位序列。TD-SCDMA系統(tǒng)規(guī)范共定義了兩個這樣的相位序列：S1和S2，具體的定義和說明如表一所示。只要在物理信道上找到了標識P-CCPH相位序列，也就找到了P-CCPH。首先根據(jù)上一步確定的小區(qū)使用的midamble碼求出信道沖激響應。構造一個矩陣G，E是接收信號，H是多用戶沖激響應向量。利用求得沖激響應H。然后把沖激響應與不帶相位的sync碼進行線性卷積，得到。估計數(shù)據(jù)取共軛后，再與實際接收的sync數(shù)據(jù)相乘，得到64個數(shù)據(jù)（這里稱為目標數(shù)據(jù)），它攜帶sync的相位信息。下式中S為目標函數(shù)：??? 。計算出S的相位??? ，最后依據(jù)SYNC_DL的調制相位 判斷目標數(shù)據(jù)出現(xiàn)在各相限的次數(shù)，以出現(xiàn)次數(shù)最高的相限所對應的相位為當前幀的sync相位。

??? 確定了P-CCPH信道后，UE將按高層的規(guī)劃信息在P-CCPH上讀取完整的系統(tǒng)信息廣播，根據(jù)系統(tǒng)消息中給出的接入層和非接入層信息，確定是否最終選定當前小區(qū)作為服務小區(qū)。至此小區(qū)選擇過程結束。

??? TD-SCDMA作為我國提出的第三代移動通信技術標準，這幾年得到了飛速發(fā)展，系統(tǒng)和終端都已經成熟，它的產業(yè)鏈也越來越健全和壯大，很快將面臨著期待已久的大規(guī)模的商用，不久我們將真正進入TD-SCDMA的移動新生活。