專利名稱：一種3gpp lte下行初始主同步檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3GPP LTE下行初始主同步的檢測(cè)方
法。
背景技術(shù)：
第三代合作伙伴計(jì)劃(3rdGenerat ion Partnership Project，即 3GPP)是一個(gè) 成立于1998年12月的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)。目前其成員包括歐洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中 國(guó)的CCSA、韓國(guó)的TTA和北美的AT IS。3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)項(xiàng)目是近兩年來(lái)3GPP啟動(dòng)的最大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，這種以 0FDM/FDMA為核心的技術(shù)可以被看作“準(zhǔn)4G”技術(shù)。3GPP LTE項(xiàng)目中主要使用的技術(shù)有 在下行中采用OFDM、上行采用單載波-頻分多址(SC-FDMA)技術(shù)，靈活的利用包括MIM0、 SDMA(空分多址)在內(nèi)的先進(jìn)的多天線技術(shù)，使用更高階的調(diào)制方式(64QAM)、基于靈活信 道控制、快速同步技術(shù)，扁平化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和干擾抑制技術(shù)。小區(qū)搜索是LTE下行同步的重要過(guò)程，在下行同步中，UE(User Equipment，用戶 設(shè)備，例如移動(dòng)通信中的移動(dòng)臺(tái))需要與小區(qū)進(jìn)行時(shí)間、頻率的同步，以獲取小區(qū)的標(biāo)識(shí)。 小區(qū)搜索的設(shè)計(jì)主要集中在同步信道的設(shè)計(jì)和小區(qū)序列的設(shè)計(jì)上。考慮到小區(qū)搜索的復(fù) 雜性，LTE傾向采用主同步信道進(jìn)行粗掃的大粒度時(shí)間同步和小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)的確定，輔同 步信道進(jìn)行細(xì)粒度精確時(shí)間同步和小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)的進(jìn)一步確定。在主同步信道采用公共 的導(dǎo)頻序列，而在輔同步信道上根據(jù)主同步確定導(dǎo)頻序列各小區(qū)采用不同的導(dǎo)頻序列。在 LTE的具體實(shí)施中，UE通過(guò)P-SCH(Primary-Synchronization Channel，主同步信道)信號(hào) 和S-SCH(Secondary Synchronization Channel，輔同步信道)信號(hào)來(lái)完成下行同步，其中 P-SCH信號(hào)主要用于完成符號(hào)定時(shí)和頻偏校正，承載小區(qū)標(biāo)識(shí)組內(nèi)編號(hào)信息，為S-SCH提供 用于相干檢測(cè)的信道狀態(tài)信息。S-SCH用于幀定時(shí)，S-SCH也承載了小區(qū)標(biāo)識(shí)組號(hào)信息，通 過(guò)P-SCH和S-SCH共同工作就可以完成下行同步并獲得一些小區(qū)的基本信道信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)的計(jì)算量小的3GPP LTE小區(qū)搜索 初始主同步的檢測(cè)方法。在LTE下行同步中，用戶首先需要進(jìn)行小區(qū)搜索，經(jīng)過(guò)與小區(qū)進(jìn)行時(shí)間、頻率的同 步，獲取小區(qū)的相關(guān)基本信息，為后續(xù)的通信做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。主同步用于小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)的獲 取，進(jìn)行時(shí)間符號(hào)、頻率的粗同步，為隨后進(jìn)行的5ms的輔同步精細(xì)定時(shí)提供信道參數(shù)。本 發(fā)明利用Zadoff-Chu序列良好的相關(guān)特性來(lái)進(jìn)行LTE下行同步小區(qū)搜索系統(tǒng)中的初始同 步。解決了初始同步中要求同步的算法能夠有較強(qiáng)的抗干擾性，簡(jiǎn)單的計(jì)算量和低同步檢 測(cè)計(jì)算量等問(wèn)題。整個(gè)3GPP LTE的下行主同步檢測(cè)方法流程如附圖1所示。具體步驟如下步驟101 發(fā)送端確定小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)N ID2(取值為0，1或2)，并根據(jù)組內(nèi)標(biāo)識(shí)由
3頻域的Zadoff-Chu序列生成長(zhǎng)度為62的PSC(主同步)信號(hào)；步驟102 103 將PSC信號(hào)按照LTE規(guī)定的頻域映射規(guī)則映射到同步幀中去，最 后發(fā)送端頻域信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域信號(hào)并發(fā)送；步驟104 接收端接收信道上的時(shí)域信號(hào)，按本發(fā)明中所述的方法進(jìn)行同步檢測(cè)。 即先判斷接收到信號(hào)的信噪比，若判定為低信噪比，則重復(fù)接收N次(N可取3 20)，該信 號(hào)，每次接收都將接收到的信號(hào)用截止頻率為0. 96MHz低通濾波器進(jìn)行濾波，并將濾波后 的信號(hào)進(jìn)行疊加，取平均值；若判定為高信噪比，則直接將接收的信號(hào)進(jìn)行低通濾波進(jìn)入下 一步驟，而跳過(guò)重復(fù)接收取平均值的步驟。這里，所謂低信噪比是指小于5dB，大于5dB的 稱為高信噪比。再將濾波后的信號(hào)或者平均后的信號(hào)進(jìn)行降采樣處理，可在2048 64 2048 1024范圍內(nèi)選擇采樣率。將降采樣處理后的時(shí)域序列與本地生成的三組標(biāo)準(zhǔn)序列 分別進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算得到三組相關(guān)值，比較三組相關(guān)值，得到的最大值即對(duì)應(yīng)相應(yīng)的小區(qū) 組內(nèi)標(biāo)識(shí)。步驟105 根據(jù)上一步的結(jié)果得到相應(yīng)的小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)，取得時(shí)間同步。本發(fā)明中采用了如下一些技術(shù)A.接收同步序列后進(jìn)行時(shí)域?yàn)V波由于Zadoff-Chu序列在時(shí)域也有非常好的相關(guān)性，而考慮到接收系統(tǒng)接收到得 是時(shí)域的信號(hào)，因此本發(fā)明直接在時(shí)域上對(duì)同步序列進(jìn)行檢測(cè)，這樣就省去了從時(shí)域到頻 域的變換環(huán)節(jié)，減少了同步環(huán)節(jié)，縮短了同步的時(shí)間。由3GPP LTE初始同步幀的頻域結(jié)構(gòu)可以看出同步序列只是分布在一段0. 96MHz 寬的狹窄的子載波頻段上，其他頻段全是與同步無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)符號(hào)，因此在主同步中需要將 無(wú)用的信號(hào)去除，以減少無(wú)用信號(hào)對(duì)同步相關(guān)檢測(cè)的干擾。所以，本發(fā)明在接收端加入一個(gè)0.96MHz帶寬的低通濾波器，將接收到的同步信 號(hào)經(jīng)過(guò)該濾波器，濾除同步幀中的其他數(shù)據(jù)符號(hào)，只留下包含同步序列頻段內(nèi)的符號(hào)，避免 其他信號(hào)干擾我們的同步檢測(cè)，提高后面進(jìn)行的相關(guān)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。B.降采樣按照LTE文檔規(guī)定，接收端每一次接收端到的數(shù)據(jù)符號(hào)長(zhǎng)度是2048點(diǎn)，在同步的 時(shí)候接收端會(huì)收到大量的數(shù)據(jù)，而主同步是一個(gè)實(shí)時(shí)工作系統(tǒng)，為了保證在不降低檢查性 能的前提下減小后續(xù)的處理的數(shù)據(jù)量，降低計(jì)算的復(fù)雜度，縮短檢測(cè)時(shí)間，需要對(duì)濾波后的 數(shù)據(jù)進(jìn)行一次或多次降采樣，達(dá)到計(jì)算量和性能之間的最優(yōu)平衡。C.對(duì)同步序列相關(guān)檢測(cè)經(jīng)過(guò)濾波和降采樣后利用Zadoff-Chu序列在時(shí)域上仍然良好的相關(guān)特性，直接 在時(shí)域上對(duì)同步序列進(jìn)行相關(guān)。通過(guò)篩選相關(guān)的最大值就可以判定時(shí)間的同步位置，同時(shí) 在篩選過(guò)程中也可以獲取主同步中的同步符號(hào)、小區(qū)組內(nèi)標(biāo)示編號(hào)、信道估計(jì)信息等相關(guān) fn息o同步序列與在本地生成的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)序列相關(guān)后對(duì)三個(gè)相關(guān)結(jié)果的最大值進(jìn)行比 較，最大相關(guān)值所在的標(biāo)準(zhǔn)序列即被判定為傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)序列，產(chǎn)生該標(biāo)準(zhǔn)序列的小區(qū)組內(nèi) 標(biāo)示即為發(fā)送端發(fā)送的小區(qū)組內(nèi)標(biāo)示，而通過(guò)對(duì)相關(guān)結(jié)果的最大位置的檢查可以判定同步 的時(shí)間。D.低信噪比下的同步檢測(cè)
由于低信噪比的情況下，噪聲功率太大，會(huì)干擾對(duì)同步信號(hào)的相關(guān)檢測(cè)，降低同步 性能，為此，本發(fā)明需要對(duì)接收到信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的處理，以提高對(duì)同步信號(hào)的檢測(cè)效果。在發(fā)明中，采用取多次同步序列平均值的方法來(lái)降低噪聲的功率，以提高同步檢 測(cè)效果。具體的做法為在接收端原來(lái)只接收一個(gè)同步幀，現(xiàn)在重復(fù)的接收N幀同步序列(N 可取3 20，建議信噪比越低，重復(fù)次數(shù)越多)，針對(duì)每一幀同步序列經(jīng)過(guò)低通濾波，然后將 這N幀濾波后的同步序列疊加求和，然后再取平均值，將平均值同步序列按照高信噪比一 樣進(jìn)行后面的降采樣和相關(guān)檢測(cè)。通過(guò)上面的方法，可以在非常低的信噪比的情況下有效 的進(jìn)行時(shí)間同步，根據(jù)多次的仿真實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選重復(fù)接收的次數(shù)取為3 5次。發(fā)明優(yōu)點(diǎn)A)本發(fā)明方法的系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試驗(yàn)證，能夠在低信噪比的情況 下準(zhǔn)確的檢測(cè)小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)，進(jìn)行時(shí)間同步定時(shí)。B)由于在接收端進(jìn)行同步的時(shí)候直接進(jìn)行時(shí)域上的處理，同時(shí)對(duì)過(guò)濾后的信號(hào)進(jìn) 行降采樣，然后再進(jìn)行后續(xù)的相關(guān)檢測(cè)，上述的方法可以大大的降低系統(tǒng)計(jì)算量。C)由于發(fā)明的方法只是使用了低通濾波器、降采樣、求和平均，沒(méi)有進(jìn)行特殊的復(fù) 雜處理，因此對(duì)硬件的要求不高，可以在多種平臺(tái)下進(jìn)行應(yīng)用。


圖1.為3GPP LTE主同步檢測(cè)的算法流程圖。圖2.為接收端的同步序列檢測(cè)流程。
具體實(shí)施例方式發(fā)送端使用Zadoff-Chu序列生成PSC同步序列，隨后按照LTE頻譜規(guī)則將頻域同 步序列映射到發(fā)送序列中去，模擬發(fā)送端發(fā)送包含同步序列的發(fā)送序列。整個(gè)序列經(jīng)過(guò)信 道時(shí)加入信道、噪聲對(duì)信號(hào)的影響。接收端將接收到的信號(hào)進(jìn)行降采樣后與本地生成的標(biāo) 準(zhǔn)的同步序列進(jìn)行互相關(guān)比較，通過(guò)找出最大的相關(guān)值來(lái)確定發(fā)送方采用的標(biāo)識(shí)編號(hào)。1.接收信號(hào)產(chǎn)生在頻域的Zadoff-Chu序列生成PSC信號(hào)，然后將PSC序列按照LTE規(guī)定的頻域映 射規(guī)則映射到同步幀中去，最后發(fā)送端頻域信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域并發(fā)送2.濾波器設(shè)計(jì)，類型，參數(shù)由3GPP LTE初始同步幀的頻域結(jié)構(gòu)和上面的同步幀生成方法可以看出同步序列 只是分布在一段0. 96MHz寬的狹窄的子載波頻段上，其他頻段全是與同步無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)符 號(hào)，兩者之間只是相差非常狹窄的5個(gè)空子載波，因此在將無(wú)用的信號(hào)去除時(shí)，需要一個(gè)滾 降系數(shù)比較好的濾波器濾出同步信號(hào)，以減少無(wú)用信號(hào)對(duì)同步相關(guān)檢測(cè)的干擾。上面已經(jīng)限定了低通濾波器的截止頻率為0.96MHz，需要良好的滾降系數(shù)，同時(shí)， 由于真?zhèn)€同步系統(tǒng)是在時(shí)域上進(jìn)行同步檢測(cè)的，所以我們需要在此加入一個(gè)滾降系數(shù)良好 的數(shù)字濾波器。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和比較后，確定使用截止頻率為0. 96MHz加漢明窗的32 50階 數(shù)字低通濾波器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波。3.降采樣按照LTE文檔規(guī)定，接收端每一次接收端到的數(shù)據(jù)符號(hào)長(zhǎng)度是2048點(diǎn)，在同步的
5時(shí)候接收端會(huì)收到大量的數(shù)據(jù)，而主同步是一個(gè)實(shí)時(shí)工作系統(tǒng)，為了減小后續(xù)的處理的數(shù)據(jù)量，降低計(jì)算的復(fù)雜度，縮短檢測(cè)時(shí)間，需要對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次降采樣。在進(jìn)行降采樣的時(shí)候，可在2048 64 2048 1024范圍內(nèi)選擇采樣率，即可選 擇采樣率為 2048 64,2048 128，2048 256，2048 512 或者 2048 1024。經(jīng)過(guò)多次 仿真計(jì)算，優(yōu)選降采樣率為2048 128，即對(duì)每一個(gè)同步時(shí)隙的2048點(diǎn)數(shù)據(jù)降采樣成128 點(diǎn)的數(shù)據(jù)，每隔16點(diǎn)取1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。4.相關(guān)比較為了確定同步時(shí)間同時(shí)選擇最佳接受小區(qū)標(biāo)識(shí)小組號(hào)，我們是利用Zadoff-Chu 序列在時(shí)域和頻域上良好的互相關(guān)性進(jìn)行判定計(jì)算的，因此，需要在本地的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的 Zadoff-Chu序列與接受的傳輸信號(hào)通過(guò)互相關(guān)來(lái)確定同步時(shí)間和發(fā)送端發(fā)送時(shí)采用的小 區(qū)標(biāo)識(shí)組內(nèi)編號(hào)。在接收端產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)序列和發(fā)送端發(fā)送時(shí)的序列過(guò)程是一樣的，唯一的不同是62 點(diǎn)PSC序列映射到2048個(gè)點(diǎn)后中間的38-2012位置不加入任何LTE數(shù)據(jù)信號(hào)，這樣就不會(huì) 有任何的干擾了，同樣的是頻域信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域信號(hào)。為了能夠進(jìn)行的最佳的判定，需要將 N_ID2分別取0、1、2，并分別算出標(biāo)準(zhǔn)序列。同步序列與在本地生成的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)序列相關(guān)后對(duì)三個(gè)相關(guān)結(jié)果的最大值進(jìn)行比 較，最大相關(guān)值所在的標(biāo)準(zhǔn)序列即被判定為傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)序列，同時(shí)要在接收序列中找到同 步標(biāo)記的位置，然后轉(zhuǎn)換為時(shí)間，因此需要根據(jù)相關(guān)后的最大值位置算出在同步幀的起始 位置，這樣就可以確定同步的時(shí)間點(diǎn)。至此，找到了同步序列在接受序列中的位置，同步完 成。5.低信噪比處理由于低信噪比的情況下，噪聲功率太大，嚴(yán)重的干擾了對(duì)同步信號(hào)的相關(guān)檢測(cè)，同 步性能非常差，我們需要對(duì)接收到信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的處理，以提高對(duì)同步信號(hào)的檢測(cè)效果。在發(fā)明中，我們采用取多次同步序列平均值的方法來(lái)降低噪聲的功率，以同步檢 測(cè)效果。具體的做法為在接收端原來(lái)只接收一幀同步序列，現(xiàn)在重復(fù)的接收N幀同步序 列(N可取3 20)，針對(duì)每一段同步序列經(jīng)過(guò)低通濾波，然后將這N幀濾波后的同步序列疊 加求和，然后再取平均值，將平均值同步序列按照高信噪比一樣進(jìn)行后面的降采樣和相關(guān) 檢測(cè)。通過(guò)上面的方法，可以在非常低的信噪比的情況下有效的進(jìn)行時(shí)間同步，根據(jù)仿真實(shí) 驗(yàn)，重復(fù)接收的次數(shù)N取為3次即可。
權(quán)利要求
一種3GPP LTE下行初始主同步的檢測(cè)方法，其特征在于具體步驟如下步驟1發(fā)送端確定小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)N_ID2，并根據(jù)組內(nèi)標(biāo)識(shí)由頻域的Zadoff-Chu序列生成長(zhǎng)度為62的主同步信號(hào)；步驟2將主同步信號(hào)N.ID2取值0、1或3；按照LTE規(guī)定的頻域映射規(guī)則映射到同步幀中去，最后將發(fā)送端頻域信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域信號(hào)并發(fā)送出去；步驟3接收端接收信道上的時(shí)域信號(hào)，進(jìn)行同步檢測(cè)，其步驟為先判斷接收到信號(hào)的信噪比，若判定為低信噪比，則重復(fù)接收N次該信號(hào)，每次接收都將接收到的信號(hào)用截止頻率為0.96MHz數(shù)字低通濾波器進(jìn)行濾波，并將濾波后的信號(hào)進(jìn)行疊加，取平均值，N取3～20；若判定為高信噪比，則直接將接收的信號(hào)進(jìn)行低通濾波進(jìn)入下一步驟，而跳過(guò)重復(fù)接收取平均值的步驟；再將濾波后的信號(hào)或者平均后的信號(hào)進(jìn)行降采樣處理，采樣的采樣率為2048∶64～2048∶1024；將降采樣處理后的時(shí)域序列與本地生成的三組標(biāo)準(zhǔn)序列分別進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算得到三組相關(guān)值，比較三組相關(guān)值，得到的最大值即對(duì)應(yīng)相應(yīng)的小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)；步驟4根據(jù)上一步的結(jié)果得到相應(yīng)的小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)，取得時(shí)間同步。
全文摘要
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種3GPP LTE下行初始主同步檢測(cè)方法。該同步方法中使用Zadoff-Chu序列做為同步標(biāo)記序列，根據(jù)LTE標(biāo)準(zhǔn)映射到頻譜中后形成同步幀，在接收端利用本地產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)Zadoff-Chu序列與接收序列相關(guān)后確定發(fā)送端發(fā)送的小區(qū)組內(nèi)標(biāo)識(shí)編號(hào)和時(shí)間同步位置。其中，在接收端使用低通濾波器，將同步信號(hào)所占的頻譜濾出，避免了其他信號(hào)的干擾，提高檢測(cè)性能；對(duì)濾出的待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行降采樣，然后與本地的標(biāo)準(zhǔn)同步序列進(jìn)行互相關(guān)；對(duì)信號(hào)檢測(cè)進(jìn)行區(qū)分處理，在低信噪比情況下進(jìn)行多次平均后進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。本發(fā)明可以快速準(zhǔn)確的為L(zhǎng)TE初始同步提供主同步服務(wù)，同時(shí)具有非常高的抗干擾性能。
文檔編號(hào)H04B17/00GK101834657SQ20101013802
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者戚盈潔, 田鵬, 胡蝶 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)