摘 要：通过对WCDMA小区搜索算法过程进行研究，分析传统最大似然算法在时隙同步中存在的不足，给出基于频偏补偿和时隙同步相结合的时隙同步方案；采用基于快速哈达码变换的帧同步算法，快速准确实现小区主扰码组的识别。通过WCDMA实时处理系统，验证算法在时隙同步过程中能够有效克服系统频偏带来的同步误差，并最终实时实现小区搜索。
关键词：小区搜索；时隙同步；帧同步；频偏补偿；快速哈达码变换
中国分类号：TN929.53 文献标识码 ：A
文章编号：10053824（2013）01002205
0 引 言
WCDMA终端设备经过时隙同步、帧同步、主扰码识别三个步骤完成小区搜索过程，从而实现终端与基站间同步。终端首先监听主同步信道（PSCH）获得小区的时隙同步；其次终端在每个时隙的起始位置接收辅同步码（SSCH），通过帧同步可获得目标小区的主扰码码组以及无线帧的起始位置；最后实现目标小区的主扰码识别。
现有时隙同步算法主要基于传统最大似然（maximum likelihood，ML）进行检测，该算法本质是利用PSC的强相关性实现样点级同步，但在大频偏下情况下不能够实现时隙同步。
WCDMA协议中规定能够正确解调的最大频偏为200 Hz，要求系统的频率精度在0.1 ppm量级。3GPP允许用户终端使用较廉价的频率振荡器，频率精度放宽到10 ppm量级，这就使得系统频率偏差最大可达20 kHz。如果不能对2k～20 kHz的频偏误差进行准确地测量及校正，将会导致时隙同步无法准确完成，严重影响终端的小区接入。
传统帧同步过程SSC序号的判定本质也是相关运算，但逐码片相关运算耗时较长；本文采用基于FHT算法实现与逐码片相关同样性能的判决性能，同时最大限度地减小运算量。
本文研究目的是寻找有效的算法在系统存在大频偏条件下进行准确的时隙同步及快速帧同步算法。本文给出一种基于频偏补偿并结合PSC时隙同步的算法实现方案，频偏补偿范围为±20 kHz，在时域、频域二维中估算出系统初始频偏，最终精确确定PSC位置，采用基于FHT算法快速准确实现帧同步过程。
1 WCDMA下行同步信道
WCDMA系统在下行链路上循环发送2个同步信道PSCH和SSCH辅助完成小区搜索[1]。图1为一个无线帧的同步信道结构。
在廉价终端接收机初次进行小区搜索时，本文时隙同步过程采用频偏补偿和时隙同步相结合的方法，在毫秒量级内经过时域和频域二维联合搜索算法，在±20 kHz范围内估计出初始系统频偏，并在算法处理端对基带数据进行频偏补偿，有效克服系统频偏带来的同步精度影响；在帧同步过程中采用基于快速哈达码变换的主扰码识别算法，快速准确实现主扰码组的判定。 对空中实测数据进行验证，本算法能够克服大频偏带来的同步误差，为小区搜索提供精确的同步位置和补偿频偏基准，最终实现终端小区搜索算法的实时处理，提高终端接收机性能。
本文创新点：
1、首先借助软件无线电设备USRP N210采集WCDMA空中信号，通过分析WCDMA系统中主同步信道PSCH的抗频偏性能，特别分析大频偏下依靠PSCH的强相关性进行时隙同步的不可靠性。
2、鉴于大频偏带来的时隙同步误差，分析传统同步算法的不足，给出基于时域、频域联合搜索的同步算法，借助于USRP N210采集数据进行算法评估；本文给出的算法能够在21个时隙的时间内消除接收机±20 kHz范围的系统误差；最后通过实现小区搜索来验证本文算法的可靠性、实用性。
3、基于快速哈达码变换的SSC序号识别，快速准确识别SSC序号，为小区搜索的算法的硬件实现节省资源。参考文献：
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