專利名稱：一種lte下行輔同步信道檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及LTE下行輔同步信道以及小區(qū)標(biāo)識組號 的檢測方法。
背景技術(shù)：
第三代合作伙伴計劃長期演進(3rdGeneration Partnership Project Long Term Evolution, 3GPP-LTE)移動通信系統(tǒng)是第三代(3rd generation, 3G)移動通信系統(tǒng) 的演進，它的提出始于2004年3GPP的多倫多會議。LTE采用正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM)技術(shù)和多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, ΜΙΜΟ)技術(shù)作為物理層無線空中接口標(biāo)準(zhǔn)。LTE在20MHz頻譜帶寬下能 夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率。下行同步是小區(qū)搜索的重要內(nèi)容，移動臺需要從小區(qū)基站發(fā)送的下行同步信道 中取得時間、頻率的同步，獲取小區(qū)標(biāo)識。在LTE系統(tǒng)中，移動臺可以通過主同步信道 (primarysynchronization channel, P-SCH)禾口輔同步/[言道(secondary synchronization channel, S-SCH)完成下行同步。具體而言，移動臺通過P_SCH完成符號定時和頻偏校正、 承載小區(qū)標(biāo)識組內(nèi)編號，并進行信道估計；通過S-SCH進行IOms幀定時同步，并檢測小區(qū)標(biāo) 識組號。S-SCH輔同步檢測原理主要基于LTE系統(tǒng)輔同步序列良好的相關(guān)特性，通過對接 收信號經(jīng)過解擾，然后將其與可能的輔同步序列做相關(guān)運算，并比較相關(guān)值的大小來確定 本小區(qū)的同步序列，最終確定小區(qū)標(biāo)識組號。"3rd Generation Partnership Project (3GPP)Technical Specification Group Radio Accessnetwork ；Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA)； Physical channels andmodulation, Release 8,3GPP TS 36. 211 V8. 5. 0. 2008" gE^7fit 同步序列的生成方式，每個小區(qū)標(biāo)識組號由兩個輔同步索引號Ovm1)確定，索引號Hitl所確 定的序列與索引號Hl1所確定的序列經(jīng)過交織形成完整的輔同步頻域信號。一種LTE下行輔同步的檢測方法是利用相關(guān)檢測最大值獲得輔同步序列第一個 索引號IV再利用檢測出的第一索引號信息相關(guān)檢測出第二索引號Hl1，從而獲得相應(yīng)小區(qū) 標(biāo)識組號。這種檢測單一最大相關(guān)值并獲得輔同步索引號的方法容易受到信道噪聲干擾， 在對輔同步序列進行相關(guān)檢測時，如果最大相關(guān)值所對應(yīng)的可能輔同步序列位置產(chǎn)生偏 移，則輔同步索引號檢測出錯，小區(qū)標(biāo)識組號也隨之錯誤。另一種下行輔同步檢測方法是檢 測輔同步信號的兩個索引號對應(yīng)的相關(guān)值之和，這需要對全部167對輔同步索引號組合進 行檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種可實現(xiàn)運算復(fù)雜度和檢測性能折中的，能降低檢測計 算量的LTE下行輔同步信道檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出的LTE下行輔同步信道檢測方法，是基于LTE下行輔同步信號的特點， 采取相應(yīng)解交織、解擾、門限檢測等一系列檢測流程完成下行輔同步信道檢測。 本發(fā)明方法包括下述步驟步驟1 對接收信號判別信噪比高低，若判定結(jié)果信噪比為高，則進入步驟2，若信 噪比為低，則繼續(xù)接收多幀，對各幀中輔同步序列部分進行平均，平均后的序列作為待檢測 輔同步序列，進入步驟2?？紤]到由于用戶設(shè)備(user equipment, UE)每5ms周期性發(fā)送一次輔同步信道， 因此可采取多次測量確定小區(qū)組號的方式。由于求平均后可將噪聲對信號的影響逐步降 低，采取對接收多幀求平均的檢測方法可以提升檢測正確率。信噪比高低依據(jù)具體系統(tǒng)性能需求判定。能滿足系統(tǒng)性能需求時的信噪比即認為 是高信噪比。步驟2 將步驟1的輸出信號序列的奇數(shù)位置上的信號提出組成一新的序列，簡稱 為奇數(shù)序列，將偶數(shù)位置上的信號提出組成一新的序列，簡稱為偶數(shù)序列；設(shè)奇數(shù)序列所含 索引號為IV偶數(shù)序列所含索引號為HI1 ；將奇數(shù)序列與31個本地標(biāo)準(zhǔn)輔同步序列進行相關(guān)， 來提出奇數(shù)序列中包含的參數(shù)Hitl取值，并記錄這31個相關(guān)值中最大的相關(guān)值，記其為λ ；對接收到的輔同步序列(或經(jīng)過求平均運算后的輔同步)的奇數(shù)位部分解擾后的 31位序列記為列向量dk，ke
。定義本地相關(guān)矩陣為M = [s (m0 = 0) s (Iii1 = 1) s (m2 = 2)…s (m30 = 30)]τs(m0 = i) i e
是由 “3rd Generation Partnership Pro ject (3GPP) TechnicalSpecification Group Radio Access network ；Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) ；Physical channels and modulation, Release 8, 3GPP TS 36.211 V8. 5. 0. 2008”協(xié)議所規(guī)定的循環(huán)移位序列，每個循環(huán)移位序列對應(yīng)一個 輔同步序索引號Hltl或Hl1, 31個這樣的序列構(gòu)成了本地相關(guān)矩陣。相關(guān)運算表示為y = Mdk, y為將接收序列與31個本地序列進行相關(guān)運算所得的 31個相關(guān)值所組成的向量。步驟3 根據(jù)最大的相關(guān)值λ動態(tài)設(shè)置檢測門限，對步驟2中相關(guān)檢測得到的所 有相關(guān)值與門限進行比較，如果與某一本地標(biāo)準(zhǔn)輔同步序列的相關(guān)值超過該門限，記錄該 本地標(biāo)準(zhǔn)輔同步序列的索引號，將所有記錄的索引號組成一集合，定義為Hl0的候選集；檢測門限有多種選取方式，本發(fā)明中這個門限值設(shè)為最大相關(guān)值λ乘以一個系 數(shù)，這個系數(shù)在0 1之間取值，這個系數(shù)越大，則門限值越大越接近λ，這樣滿足門限條件 的索引號就越少，計算量也越低；若系數(shù)小則反之。適當(dāng)?shù)倪x取這個系數(shù)，可以獲得檢測性 能與復(fù)雜度之間的折中。步驟4 利用Hitl候選集中的每一個Hitl待選值，產(chǎn)生出與之相對應(yīng)的輔同步信號序 列偶數(shù)位置上的擾碼，對步驟1的輸出信號序列的偶數(shù)位置進行解擾，并這些偶數(shù)位置上 的信號提出組成一新序列，將其與本地輔同步偶數(shù)位序列(含有Hl1信息)進行相關(guān)檢測，根 據(jù)Hltl的候選集和Hltl與Hl1的對應(yīng)關(guān)系確定Hl1的候選集；這兩個候選集中的Hltl與Hl1是一一 對應(yīng)的；根據(jù)輔同步序列索引號與小區(qū)標(biāo)識組號的對應(yīng)關(guān)系，輔同步序列第二個索引號Hi1 的檢測方式如下
由"3rd Generation Partnership Project(3GPP)Technical Specification Group Radio Accessnetwork ；Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA)； Physical channels andmodulation, Release 8,3GPP TS 36. 211 V8. 5. 0. 2008" f^illifgE 定，m0與Hl1的對應(yīng)關(guān)系表，可以歸納為以下5類，但是在這里Hl0與Hl1并沒有區(qū)分大小。這 樣歸納的好處是，檢測時不必區(qū)分所接受子載波是0幀還是5幀，而是由檢測出Hltl和Hl1以 后由mQ和Hi1的大小來確定(子幀0中mQ < Hi1，子幀5相反)。當(dāng)Hici e
時，Hi1 e
，且 Hi1 乒 m0 ；當(dāng)πι。e [3，7]時，Hi1 e
，且 Hi1 乒 m0 ；當(dāng)πι。e [8，9]時，Hi1 e [m0-7, m0+6]，且 Hi1 乒 m0 ；當(dāng) πι。e [10，24]時，Hi1 e [m0-6, m0+6]，且 Hi1 乒 m0 ；當(dāng) Hitl e [25，30]時，Hi1 e [m0-6,30]，且 Hi1 乒 m0。先根據(jù)叫與叫的對應(yīng)關(guān)系，對應(yīng)于步驟3中所得到的每一個!V在相關(guān)矩陣中找 到所有可能的Hi1值所對應(yīng)的行，并提取出一個新的矩陣，該矩陣的行數(shù)小于31，采用相關(guān)檢 測算法檢測得Hl1 ；此步驟中的檢測Hl1的方法具有較低的計算量。步驟5 將兩個候選集一一對應(yīng)的索引號的相關(guān)值相加，取所得和最大的一組所 對應(yīng)的索引號作為輔同步最終索引號(IV Hl1)。步驟6 :由輔同步序列索引號mQ，Hi1確定最終小區(qū)標(biāo)識組號；并由mQ與Hi1的大小 確定幀序號。具體地，若mQ大于Hi1,則判決當(dāng)前子幀為第5子幀；若mQ小于Hi1,則判決當(dāng)前 子幀為第0子幀。在當(dāng)前子幀判定為第5子幀時，需再將Hic^m1的值交換。本發(fā)明在完成下行信道輔同步檢測過程中采用了動態(tài)門限設(shè)置的方法，適當(dāng)?shù)脑O(shè) 置門限可以實現(xiàn)運算復(fù)雜度和檢測性能的折中；在Hl1的檢測過程中通過優(yōu)化討論降低了 Hl1 的檢測運算量。同時通過對子幀中輔同步序列部分做多幀平均以提高檢測正確率。并評估 了主同步中的信道估計的均方誤差對輔同步檢測的影響。


圖1為本發(fā)明專利提出的輔同步信道檢測算法的原理圖。圖2為本發(fā)明專利提出的輔同步信道檢測算法的流程圖。圖3為本發(fā)明專利的實驗例1中通過計算機仿真得到的不同檢測門限下小區(qū)標(biāo)識 組號的檢測正確概率曲線。圖4為本發(fā)明專利的實驗例2中通過計算機仿真得到的在利用多幀數(shù)據(jù)進行輔同 步信道檢測小區(qū)標(biāo)識組號的正確概率性能曲線。圖5為本發(fā)明專利的實驗例3中通過計算機仿真得到的輔同步信道檢測小區(qū)標(biāo)識 組號的正確概率在不同信道均方誤差的性能曲線。
具體實施例方式考慮一個3GPP-LTE系統(tǒng)，基站端發(fā)送的主同步信號和輔同步信號經(jīng)過多徑衰落信道，達到用戶接收機，并受高斯白噪聲影響。假設(shè)下行同步過程中，接收機已完成從主同 步信號中獲得時間同步，頻率同步，和信道估計信息的過程。輔同步檢測首先對輔同步序列 進行快速傅里葉變換(fast Fourier transform，F(xiàn)FT)，將輔同步信號從時域轉(zhuǎn)為到頻域。
對輔同步信號作信噪比判定，若判定結(jié)果為高信噪比，直接對輔同步頻域信號進 行解交織、解擾及相關(guān)檢測等后續(xù)步驟。反之若判定結(jié)果為低信噪比，則接收多幀輔同步信 號(例如存取連續(xù)的3幀輔同步信號)。用戶接收機首先利用主同步每次獲得的信道估計 信息對這連續(xù)幾幀輔同步信號分別進行相干解調(diào)，然后對解調(diào)后的各序列進行平均，將平 均后的新序列作為檢測算法的輸入序列。根據(jù)輔同步序列交織特性，先對解擾后序列的奇數(shù)位依據(jù)門限，進行相關(guān)檢測，并 根據(jù)輔同步序列索引號與小區(qū)標(biāo)識組號的對應(yīng)關(guān)系得到輔同步序列索引號集合Hl0后，進一 步獲得IIl1。對提取接受幀中的輔同步頻域序列進行解擾、相關(guān)檢測等步驟。具體地，輔同步序 列由對應(yīng)的兩個輔同步索引號IV Hl1唯一確定。檢測步驟如下用本地擾碼對接收序列解擾，該本地擾碼由主同步獲得的小區(qū)標(biāo)識組內(nèi)編號確 定。利用本地相關(guān)矩陣，相關(guān)檢測接收序列奇數(shù)位，將檢測奇數(shù)位獲得的31個相關(guān)值排序。 每個相關(guān)值可求得一個對應(yīng)的輔同步索引號mo。設(shè)定檢測門限，凡相關(guān)值大于檢測門限，對 應(yīng)輔同步索引號Hitl應(yīng)納入候選集A。生成A中各個索引號Hl0的相關(guān)擾碼，用各個擾碼對接 收序列偶數(shù)位分別解擾。再次利用本地相關(guān)矩陣，對各個解擾后偶數(shù)位相關(guān)檢測，同樣地， 每個相關(guān)值對應(yīng)個輔同步索引號Hl1。每次僅取出最大相關(guān)值獲得的索引號Hl1納入候選集 B。這樣，B中每個索引號Hl1與A中的索引號Hltl —一對應(yīng)。將兩個候選集中的每個Hltl對應(yīng) 相關(guān)值和B中與其匹配的Hl1對應(yīng)的相關(guān)值相加，取所得相關(guān)值之和最大的一組Ov Hl1)作 為輔同步最終索引號。并獲得小區(qū)標(biāo)識組號。實驗例1 不同的檢測門限下的檢測性能本實驗例仿真了門限設(shè)置對檢測性能的影響效果，實驗中假設(shè)信道估計的均方誤 差為0. 1。當(dāng)門限設(shè)為最大相關(guān)值時，索引號Hltl候選集中僅含一個備選序號，即為最大相關(guān) 值對應(yīng)的那個IV并僅以此來檢測相應(yīng)Hl1,候選集范圍變成了僅僅一對索引序號對，這樣Hltl 如果出錯會對檢測性能產(chǎn)生直接影響，一旦Hltl出錯，Hl1無論檢測對錯，最終檢測出的小區(qū)標(biāo) 識組號必定會出錯。圖3展示了在這種門限選取方案下的小區(qū)標(biāo)識組號的檢測正確概率在 不同接收信噪比下的性能曲線，從圖中可以看出，例如當(dāng)接收信噪比為OdB時，檢測正確概 率約為65%。當(dāng)門限為0時，即檢測全部的Hitl所對應(yīng)的Hi1,它的檢測正確率曲線較之前述的門 限為最大相關(guān)值時上移，當(dāng)接收信噪比為OdB時的檢測正確概率約為75%。門限設(shè)為0. 5 λ時與門限設(shè)為0時的圖線幾乎重合，但它的計算量較之門限設(shè)為0 時大大降低。利用門限檢測設(shè)置索引號候選集增大了檢測正確概率，對檢測性能有了一定 補償。通過本實驗，可以看出調(diào)節(jié)不同檢測門限，可以獲得檢測性能與復(fù)雜度之間的折 中，當(dāng)門限值設(shè)置為最大相關(guān)值的0. 5倍時，能獲得兩者間較好的平衡。實驗例2 多幀平均提高檢測正確率本實驗例仿真了采用多幀平均方法后的檢測正確率性能曲線。假設(shè)基站發(fā)送的連 續(xù)多幀輔同步信號經(jīng)過獨立的多徑衰落信道到達接收端。用戶接收機首先對這些輔同步序 列分別進行信道解調(diào)，然后對所得各個序列進行平均，作為檢測算法的輸入序列。設(shè)檢測門 限為最大相關(guān)值的0. 5倍。圖4展示了采用多幀平均方法后的小區(qū)標(biāo)識組號的檢測正確率性能曲線?？梢詮膱D中看出，采用多幀平均處理后，可以顯著提高輔同步的檢測正確概率，例如當(dāng)采用兩幀平均時，當(dāng)接收信噪比為OdB時的正確檢測概率可以達到約90%，三幀平 均下的正確檢測概率可以達到約92%。實驗例3 不同的信道估計均方誤差對檢測正確概率的的影響本實驗仿真了不同信道估計均方誤差對檢測正確概率的的影響，仿真中設(shè)定連續(xù) 接收兩個輔同步信號進行平均，檢測門限設(shè)為最大相關(guān)值的0. 5倍。圖5展示了在不同信 道估計均方誤差下小區(qū)標(biāo)識組號的檢測正確概率隨不同接收信噪比而變化的性能曲線。從 圖中可以看出，輔同步信號的檢測正確概率隨信道估計均方誤差的增大而降低，例如在信 道估計均方誤差為0. 01時，在接收信噪比為OdB時的輔同步信號檢測正確概率約為92% ； 當(dāng)信道估計均方誤差為0. 2時，在同一接收信噪比下的檢測正確概率降低為約85%。
權(quán)利要求
一種LTE下行輔同步信道檢測方法，其特征在于具體步驟如下步驟1對接收信號判別信噪比高低，若判定結(jié)果信超比為高，則進入步驟2，若信噪比為低，則繼續(xù)接收多幀，對各幀中輔同步序列進行求平均運算；步驟2將步驟1的輸出信號序列的奇數(shù)位置上的信號提出組成一新的序列，簡稱為奇數(shù)序列，將偶數(shù)位置上的信號提出組成一新的序列，簡稱為偶數(shù)序列；設(shè)奇數(shù)序列所含索引號為m0，偶數(shù)序列所含索引號為m1；將奇數(shù)序列與31個本地標(biāo)準(zhǔn)輔同步序列進行相關(guān)，來提出奇數(shù)序列中包含的參數(shù)m0取值，并記錄這31個相關(guān)值中最大的相關(guān)值，記其為λ；步驟3根據(jù)最大的相關(guān)值λ動態(tài)設(shè)置檢測門限，對步驟2中相關(guān)檢測得到的所有相關(guān)值與門限進行比較，如果與某一本地標(biāo)準(zhǔn)輔同步序列的相關(guān)值超過該門限，記錄該本地標(biāo)準(zhǔn)輔同步序列的索引號，將所有記錄的索引號組成一集合，定義為m0的候選集；步驟4利用m0候選集中的每一個m0待選值，產(chǎn)生出與之相對應(yīng)的輔同步信號序列偶數(shù)位置上的擾碼，對步驟1的輸出信號序列的偶數(shù)位置進行解擾，并這些偶數(shù)位置上的信號提出組成一新序列，將其與本地輔同步偶數(shù)位序列(含有m1信息)進行相關(guān)檢測，根據(jù)m0的候選集和m0與m1的對應(yīng)關(guān)系確定m1的候選集；這兩個候選集中的m0與m1是一一對應(yīng)的；步驟5將兩個候選集中的每個m0對應(yīng)相關(guān)值和與其匹配的m1對應(yīng)的相關(guān)值相加，取所得相關(guān)值之和最大的一組(m0，m1)作為輔同步最終索引號；步驟6根據(jù)m0、m1的大小重新確定子幀號，若m0大于m1，則判決當(dāng)前子幀為第5子幀；若m0小于m1，則判決當(dāng)前子幀為第0子幀；在當(dāng)前子幀判定為第5子幀時，再將m0、m1的值交換，使之滿足“3rd Generation Partnership Project(3GPP)Technical SpecificationGroup Radio Access network；Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；Physicalchannels and modulation，Release 8，3GPP TS 36.211 V8.5.0.2008”協(xié)議的規(guī)定形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟3中，所說門限設(shè)為最大相關(guān)值λ乘 以一個系數(shù)，這個系數(shù)在O到1之間取值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟4中，所說從偶數(shù)序列中檢測出Hi1，是 利用Hltl與Hl1如下對應(yīng)關(guān)系進行選擇性檢測當(dāng) m0 e
時，Hi1 e [O, m0+7]，且 Hi1 乒 m0 ； 當(dāng) m0 e [3,7]時，Iii1 e [O, m0+6],且 Hi1 興 m0 ； 當(dāng) m0 e [8,9]時，Iii1 e [m0-7, m0+6],且 Hi1 興 m0 ； 當(dāng) m0 e [10,24]時，Iii1 e [m0-6, m0+6],且 Hi1 興 m0 ； 當(dāng) m0 e [25,30]時，Iii1 e [m0-6,30], Iii1 興 m0。
全文摘要
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體為LTE下行輔同步信道檢測方法。該方法包括首先對接收信號判別信噪比高低；并將輸出信號序列分為提出奇數(shù)序列和偶數(shù)序列；然后根據(jù)最大的相關(guān)值λ動態(tài)設(shè)置檢測門限，經(jīng)比較，得到m0的候選集；再根據(jù)m0的候選集和m0與m1的對應(yīng)關(guān)系確定m1的候選集；將兩個候選集一一對應(yīng)的索引號的相關(guān)值相加，取所得和最大的一組所對應(yīng)的索引號作為輔同步最終索引號(m0，m1)；由輔同步序列索引號m0，m1確定最終小區(qū)標(biāo)識組號；本發(fā)明在m1的檢測過程中通過優(yōu)化討論降低了m1的檢測運算量；通過對子幀中輔同步序列部分做多幀平均以提高檢測正確率。
文檔編號H04B7/26GK101820321SQ20101016249
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者劉炳紅, 胡蝶 申請人:復(fù)旦大學(xué)