专利名称：一种用于td-lte系统自适应辅同步信号检测方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，涉及一种第三代移动通信长期演进系统(TD-LTE) 中辅同步信号的检测方法。
背景技术：
3GPP (3rd Generation Partnership Pro ject)组织于 2005 年 3 月启动了空中接口 技术的长期演进(Long Term Evolution, LTE)工作，LTE是继第三代移动通信之后国际上 主流的新一代移动通信标准，TD-LTE是时分双工(Time Division Duplex, TDD)模式的LTE 系统，LTE 系统以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 和多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIM0)技术为基础。当用户终端(User Equipment，UE)要接入到LTE小区，必须首先进行小区搜 索过程，也就是对小区下行同步信号的检测过程。在TD-LTE系统中，下行同步信号分为 主同步信号 PSS (Primary Synchronization Signal)和辅同步信号 SSS (Secondary Synchronization Signal)。图1示出了 TD-LTE系统帧结构以及PSS和SSS的位置示意 图。每个无线帧(Radio Frame)长为10ms，包括两个长度为5ms的半帧(Half-frame)，每 个半帧包括五个长度为Ims的子帧，支持5ms和IOms的上下行切换周期，在5ms周期中，子 帧1和子帧6固定配置为特殊子帧(Special Subframe)，每一个特殊子帧由下行导频时隙 (DwPTS)、保护导频(GP)和上行导频时隙(UpPTS) 3个特殊时隙组成，其中，PSS位于子帧 1、6的第3个OFDM符号，SSS位于子帧0、5的最后1个OFDM符号，其中子帧1和6的PSS 序列相同，子帧0和5的SSS序列不同，分别用SSSO和SSS5表示。另外，TD-LTE系统支 持多种传输带宽配置，为了保证各个系统带宽下PSS和SSS位置的相对固定和检测算法的 实现简单，PSS和SSS信号在频域上总是处于整个系统带宽中央1. 08MHz (6个物理资源块 (Physical Resource Block, PRB))的位置，但是PSS和SSS序列映射到带宽中心62个子 载波上，中间的直流(DC)子载波留空不用，序列两端各有5个子载波用作保护不传数据。3GPP TS 36.211 V9. 0. 0 “物理信道禾口 调制(Physical Channel and Modulation)“规定了 SSS序列的生成方式，每个小区组标识号由两个辅同步索引号( ο^ )确定，索引号碍和啊分别确定的序列经过交织形成完整的SSS频域信号。假设信
道相干时间远大于4个OFDM符号时间，可以根据主同步信号获得的频域信道冲激响应值， 采用相干检测的方法，得到辅同步信号。但在实际的信道环境中，虽然接收端在检测PSS 前，进行了时间粗同步估计和载波频偏较正，但是由于接收端估计的时间同步位置不够准 确、存在残留频率偏移或当前信噪比较低等因素，使得用PSS估计的频域信道冲激响应不
够理想，采用相干检测的方法时，造成SSS索引号(^ml )检测出错，从而导致小区组标识
号错误，结果是小区搜索失败。综上所述，现有TD-LTE系统缺少一种有效且准确度高的辅 同步信号检测方法。
发明内容
为了提高SSS索引号检测的成功率，避免直接用接收端接收到的基带信号与本地 生成的336个SSS序列进行互相关来检测SSS索引号引起的高计算复杂度，本发明公开了 一种用于TD-LTE自适应辅同步信号检测方法，将接收端接收到的基带信号与本地生成的 时域PSS进行互相关，根据互相关产生的峰值得到定时精同步位置；将接收端基带信号进
行滤波，根据PSS确定频域信道冲激响应泠；根据时域信道冲激响应长度，估计当前
信道环境；当信道环境好时，直接采用相干检测方法检测辅同步信号；当信道环境差时，采 用最大似然法估计接收端基带信号中残留的频偏，根据频偏对接收端基带信号进行频偏校 正。本发明在完成下行信道辅同步信号检测过程中采用了自适应反馈的方法， 对由PSS序列估计的频域信道冲激响应进行修正，通过相干检测的方法，提高了 SSS序 列检测的正确率，并减少了接收端接收到的SSS序列与本地生成SSS序列(本地共生成 168x2 = 3 个SSS序列)进行互相关的次数，减小了其计算复杂度。
图1 TD-LTE系统帧结构以及PSS和SSS的位置示意图； 图2 TD-LTE系统自适应辅同步信号检测方法流程图。
具体实施例方式以下针对附图和具体实施例对本发明的实施作具体描述。图2为TD-LTE系统自适应辅同步信号检测方法流程图，包括如下步骤
(1)将接收端接收到的基带信号与本地生成的时域主同步信号PSS进行互相关，根据 互相关产生的峰值得到定时精同步位置；
(2)确定定时精同步位置，将接收端基带信号通过数字低通滤波器(可选截止频率为
0. 96MHz)对接收到的基带信号进行滤波，根据PSS确定频域信道冲激响应应M沐)。具体 为
(2a)将接收端基带信号通过数字低通滤波器截止频率可为0. 96MHz)，保留主同步 信号所在的子载波信号A (即直流分量附近62个子载波上的数据，为频域信号)，滤除其它
子载波上的数据，调用公式应描沐)=RISS(k)iTfSS(kXk^ill---6i计算由PSS得到的频域信
道冲激响应。其中，(約为接收端频域PSS信号，Tks(Ar)为本地生成的频域PSS信号；
本领域技术人员可以理解，还可以采用最小均方误差算法和最小二乘算法等方法进行信道 估计。(3)将频域信道冲激响应变换得到时域信道冲激响应，根据时域信道冲激响应长 度，估计当前信道环境，采用自适应反馈的方法，根据信道环境对频域信道冲激响应进行修 正。具体为
(3a)对频域信道冲激响应kD进行# (F= 2048 )点正冗变换，由公式hssit) = IFFTw{Hpm(k)}得到时域信道冲激响应，根据时域信道冲激响应估计峰值点位置
L_ i^ = aiIgfs丨2，根据公式7 = ^max I “⑴I2确定阈值I其中，|为时
域序号， 为阈值系数(一般而=0.1 (￡ = 144)为CP的长度；
(3b)对于(i€fl，iD ,从《 = 开始按照递增的顺序，检测得到第1个大于阈值 Th的瞬时功率，记其位置为Zstoi,从《 = ￡开始按照的递减顺序，检测得到第1个大于阈 值Th的瞬时功率，记其位置为Lend,调用公式ChmmdL = Letd — Lstm计算时域信道冲激响应 长度Cha臓IL。比较ChanndL与CP长度￡ (￡ = 144 )的大小，根据时域信道冲激响应长度 判断信道环境，通过计算机仿真，如可定义如下关系
当ChanmlL <80时， 信道最大多径时延小，信道环境好； 当ChcmndL碰时， 信道最大多径时延大，信道环境差；
(3c)当信道环境好时，转至步骤G)，直接采用相干检测的方法，检测出辅同步信号。 当信道环境差时，采用最大似然法估计接收端基带信号中残留的频偏，并对接收端基带信
号进行频偏校正。如可调用公式= argmaxjll；^2^ |2)估计接收端基带信号中残留
^ L υJ
的频偏4/ ,并对接收端基带信号进行频偏校正。其中，Λ为接收端基带信号，I为时域序号， T = T5 = M (15000*2048)S采样时间间隔，Δ少为Δ/的最大似然估计值；
(3d)重复步骤Qa)和步骤(3a)、( )，反馈次数counter加1。根据步骤(3b)估计 当前信道环境，决定是采用相干检测，检测出辅同步信号，还是根据步骤(3c)，对接收端基 带信号进行残留频偏估计并校正；
(3e)判断反馈次数counter是否达到最大次数(一般最大次数为2)。如果信道环境仍然差的话，则认为当前噪声功率太大，严重干扰了主同步信号，解 决的办法为将接收端原来只接收一帧的同步序列，现在重复的接收#帧同步序列(一般# 可取3- ，针对每半帧的同步序列经过数字低通滤波器，将这2/V( —帧里有2个同步序列)
个同步序列叠加求和，然后再取平均值，根据PSS得到频域信道冲激响应应-(i)。(4)根据步骤C3)得到频域信道估计值，采用相干检测的方法，检测出辅同步信 号。具体可采用如下方法
(4a)根据公式Isss(A) = ^2^3(1:)1^0 :)得到在频域里，接收端经过信道补偿后的SSS 序列。其中，Rsssm为接收端接收到的SSS序列，R^m为经过信道补偿后的SSS序列； (4b)采用公式 。(勾=Rsss(W)CiM对接收端经过信道补偿后的SSS序列Isss(勾进
行解扰。采用公式戍啤“！㈣^弋㈨^㈦丨“将经解扰后的序列^ ω与本地生成的 SSS序列的不同循环移位进行互相关，根据峰值点得到辅同步索引号《b的估计值唤。其中，免为频域信号，为本地生成加扰序列，s(i)ct)为本地生成的sss序列的不同循环移 位，i的取值范围为
,唤为吟的估计值；
(4c)采用公式Osti (^) = 1^5.(21+1:^(.02^0(幻对接收端经过信道补偿后的SSS序列
η ^彳进行二次解扰。采用公式岣= ^ l￡ 》>W( f将经解扰后的序列(妗与
SSS ^2 k^Ss2I s ”
本地生成的SSS序列的不同循环移位进行互相关，根据峰值点得到辅同步索引号約的估
计值砵。其中t为频域信号，qW、z，(.fc)分别为本地生成加扰序列，』味)为本地生成 的SSS序列的不同循环移位，根据3GPP TS 36.211 V9. 0. O “物理信道和调制(Physical Channel and Modulation) ”中表6. 11. 2. 1-1可知,此时ι的取值范围为
ι为《ι的估计值。本领域技术人员可以理解，根据3GPP TS 36.211 V9. 0. O “物理信道和调制 (Physical Channel and Modulation) ” 中表 6· 11. 2· 1-1 辅同步索引号()的关系
可知。当步骤Gb)得到的辅同步索引号估计值而大于步骤Ge)得到的辅同步索引号估
计值砵时，则判定当前子帧为第5子帧，根据辅同步索引号估计值(Aq，·^ )得到第5子帧
的辅同步信号；当步骤Gb)得到的辅同步索引号估计值砵小于步骤Ge)得到的辅同步索
引号估计值砵时，则判定当前子帧为第O子帧，根据辅同步索引号估计值(爲，砵)得到第 O子帧的辅同步信号。(4d)根据辅同步序列索引号估计值唤和咚得到辅同步信号，并根据3GPP TS 36. 211 V9. 0. O “物理信道和调制(Physical Channel and Modulation) ”中表 6. 11. 2. 1-1得到对应的小区组标识号。
权利要求
1.一种用于TD-LTE系统自适应辅同步信号检测方法，其特征在于，包括如下步骤(1)接收端基带信号与本地生成的时域主同步信号PSS进行互相关，根据互相关产 生的峰值得到定时精同步位置；(2)确定定时精同步位置，将接收端基带信号通过数字低通滤波器进行滤波，保留主同步信号所在的子载波信号t，根据PSS确定频域信道冲激响应应《(幻；(3)将频域信道冲激响应变换得到时域信道冲激响应，根据时域信道冲激响应长度， 估计当前信道环境，根据信道环境对频域信道冲激响应进行修正；(4)根据修正后的频域信道估计值，采用相干检测的方法，检测出辅同步信号。
2.根据权利要求1所述的辅同步信号检测方法，其特征在于，调用公式Hfm(k) = RlissXk)/T ss(k),k= 0Λ…61计算频域信道冲激响应。
3.其中，Ass(A)为接收端频域PSS信号，Tiss(Ar)为本地生成的频域PSS信号。
4.根据权利要求1所述的辅同步信号检测方法，其特征在于，所述估计当前信道环境 具体为比较时域信道冲激响应长度ChanmlL与CP长度￡ ,当ChanmiL < 80时，信道环境 好，当ChanndL 2 81时，信道环境差。
5.根据权利要求1所述的辅同步信号检测方法，其特征在于，当信道环境好时， 采用相干检测的方法检测辅同步信号，当信道环境差时，采用最大似然法估计调用公式AP^argmix^^^^pl估计接收端基带信号中残留的频偏 并对接收端基带信 ^ L -iJ4/号进行频偏校正，其中，Λ为接收端基带信号力时域序号，了采样时间间隔，Af为Δ/的 最大似然估计值。
6.根据权利要求1所述的辅同步信号检测方法，其特征在于，对于II2 ￠€[1,1]) ，从《 = 1开始按照递增的顺序，检测得到第1个大于阈值Th的瞬时功率，记其位置为Lstart, 从《 = Ζ开始按照/7的递减顺序，检测得到第1个大于阈值 的瞬时功率，记其位置为Ζ-， 调用公式ChanndL = Lexd - L細计算时域信道冲激响应长度ChcmnelL。
全文摘要
本发明请求保护一种用于TD-LTE系统自适应辅同步信号检测方法，涉及移动通信技术领域。针对现有TD-LTE系统辅同步信号检测准确度低等方面的问题，根据接收端接收到的基带信号与本地生成的主同步信号互相关峰值得到定时精同步位置；将接收端基带信号通过低通滤波器，保留直流子载波附近62个子载波上的数据，由主同步信号得到频域信道冲激响应；根据时域信道冲激响应长度，估计当前信道环境，采用自适应反馈的方法，对频域信道冲激响应进行修正；根据修正后的频域信道估计值，采用相干检测的方法，检测出辅同步信号。
文档编号H04W24/00GK102123414SQ20111009781
公开日2011年7月13日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者万翠, 孟湘松, 朱芹, 王国仲, 罗佳, 苗青, 陈发堂, 马磊 申请人:重庆邮电大学