本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)雜度低的長(zhǎng)期演進(jìn)(LongTerm Evolution,LTE)下行的幀同步方法。

背景技術(shù)：

正交頻分復(fù)用技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是LTE的關(guān)鍵技術(shù)之一，而同步的優(yōu)劣直接影響到OFDM系統(tǒng)的性能。OFDM的同步主要采用訓(xùn)練序列來(lái)完成，LTE利用主輔同步信號(hào)來(lái)進(jìn)行下行同步。主同步信號(hào)具備良好自相關(guān)性，前后5ms半幀的主同步信號(hào)相同；前后5ms半幀的輔同步信號(hào)不同，可以利用主同步信號(hào)進(jìn)行半幀同步；利用輔同步信號(hào)完成幀同步。

傳統(tǒng)的主同步信號(hào)半幀同步方法是利用本地生成的三組主同步信號(hào)和接收信號(hào)分別進(jìn)行互相關(guān)，獲取其峰值索引，得到半幀定時(shí)點(diǎn)和小區(qū)扇區(qū)標(biāo)識(shí)而輔同步信號(hào)的幀同步方法分別根據(jù)常規(guī)循環(huán)前綴和擴(kuò)展循環(huán)前綴來(lái)獲取輔同步信號(hào)位置，利用接收的輔同步信號(hào)和本地生成的336組輔同步信號(hào)分別進(jìn)行互相關(guān)，搜索峰值完成幀同步和小區(qū)組標(biāo)識(shí)的確定，并進(jìn)一步得到小區(qū)標(biāo)識(shí)和判別循環(huán)前綴類型。但是這種方法一方面利用三組主同步信號(hào)分別和接收信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)，復(fù)雜度隨著帶寬增加而變高，并且頻偏會(huì)導(dǎo)致互相關(guān)性能下降；另一方面，輔同步信號(hào)檢測(cè)首先需要根據(jù)循環(huán)前綴類型來(lái)確定位置，而輔同步信號(hào)的位置需要遍歷兩種循環(huán)前綴類型來(lái)得到，增加了復(fù)雜度，從而使幀同步復(fù)雜度高，降低同步速度，影響系統(tǒng)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)的復(fù)雜度高的缺陷，設(shè)計(jì)一種低復(fù)雜度的LTE下行幀同步方法。該方法可以有效降低幀同步復(fù)雜度，提高同步速度，并且達(dá)到較好的同步性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明技術(shù)方案的步驟：

A、接收端對(duì)接收信號(hào)r進(jìn)行降采樣得到降采樣信號(hào)同時(shí)，將本地生成的三組主同步信號(hào)相加得到本地疊加主同步信號(hào)。

B、粗定時(shí)模塊利用降采樣信號(hào)和本地疊加主同步信號(hào)進(jìn)行部分相關(guān)運(yùn)算，獲得相關(guān)值，根據(jù)相關(guān)值與降采樣倍數(shù)獲取粗定時(shí)點(diǎn)；具體以降采樣后的半幀長(zhǎng)度為窗口，搜索窗口內(nèi)相關(guān)值的峰值，將該峰值乘以降采樣倍數(shù)作為粗定時(shí)點(diǎn)

C、細(xì)定時(shí)模塊結(jié)合接收信號(hào)r和粗定時(shí)點(diǎn)，在粗定時(shí)點(diǎn)前后開窗，利用部分相關(guān)方法計(jì)算相關(guān)值，確定細(xì)定時(shí)點(diǎn)，并結(jié)合粗定時(shí)點(diǎn)和細(xì)定時(shí)點(diǎn)確定主同步信號(hào)定時(shí)位置。

D、循環(huán)前綴檢測(cè)模塊根據(jù)步驟C獲得的主同步信號(hào)位置進(jìn)行循環(huán)前綴類型的判定。

E、輔同步信號(hào)檢測(cè)模塊利用主同步信號(hào)位置和循環(huán)前綴類型得到輔同步信號(hào)位置，進(jìn)行輔同步信號(hào)檢測(cè)完成幀同步并獲得小區(qū)標(biāo)識(shí)。

上述降采樣包括對(duì)不同帶寬20/15/10/5/3/1.4M的LTE下行接收信號(hào)r對(duì)應(yīng)進(jìn)行16/12/8/4/2/1倍降采樣。其中20/15/10/5/3/1.4M表示20或15或10或5或3或1.4M，16/12/8/4/2/1同理。

所述相關(guān)值由以下公式獲得Cor(d)表示相關(guān)值，表示降采樣信號(hào)，表示本地三組主同步信號(hào)相疊加的信號(hào)的共軛，M表示部分相關(guān)算法等分的部分?jǐn)?shù)，N表示降采樣后的信號(hào)快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)，d為定時(shí)滑動(dòng)位置，n為部分相關(guān)算法每個(gè)部分內(nèi)的序列順序，m為部分相關(guān)算法的各個(gè)部分之間的順序。

具體地，上述主同步信號(hào)定時(shí)位置為表示主同步信號(hào)定時(shí)位置，表示粗定時(shí)點(diǎn)，表示細(xì)定時(shí)點(diǎn)，N_win表示開窗點(diǎn)數(shù)大小。

還包括根據(jù)主同步信號(hào)定時(shí)位置得到接收的時(shí)域主同步信號(hào)，快速傅里葉變換到頻域，截取頻域主同步信號(hào)后分別與所述本地生成的三組主同步信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果確定小區(qū)扇區(qū)標(biāo)識(shí)

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述輔同步信號(hào)檢測(cè)的步驟包括：

根據(jù)主同步信號(hào)定時(shí)位置和循環(huán)前綴類型獲得接收的時(shí)域主同步信號(hào)和輔同步信號(hào)，然后進(jìn)行FFT變換到頻域，提取頻域主同步信號(hào)和輔同步信號(hào)；

根據(jù)本地主同步信號(hào)和頻域主同步信號(hào)進(jìn)行接收輔同步信號(hào)的信道估計(jì)，恢復(fù)接收輔同步信號(hào)；

對(duì)接收輔同步信號(hào)截取其I路，估計(jì)輔同步信號(hào)；

對(duì)輔同步信號(hào)的偶數(shù)位進(jìn)行一次解擾得到序號(hào)然后對(duì)其奇數(shù)位進(jìn)行二次解擾得到序號(hào)

根據(jù)和完成幀同步，并獲得小區(qū)標(biāo)識(shí)

本發(fā)明在幀同步過(guò)程中采用降采樣、本地主同步信號(hào)疊加和異或操作的方式降低復(fù)雜度，利用部分相關(guān)算法對(duì)抗頻偏的影響，采用干擾消除降低輔同步信號(hào)檢測(cè)的影響，因此在低復(fù)雜度下能夠保持較為穩(wěn)定的性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為細(xì)定時(shí)同步示意圖；

圖3為循環(huán)前綴類型檢測(cè)示意圖；

圖4為輔同步信號(hào)檢測(cè)流程。

具體實(shí)施方式

在LTE系統(tǒng)中，由主同步信號(hào)和輔同步信號(hào)完成下行同步。利用主同步信號(hào)完成半幀同步，輔同步信號(hào)完成幀同步，但是一般的同步算法確復(fù)雜度高，影響系統(tǒng)性能。本發(fā)明在半幀同步過(guò)程中采用降采樣和本地主同步信號(hào)疊加的方式降低復(fù)雜度，利用部分相關(guān)算法對(duì)抗頻偏的影響；在幀同步過(guò)程中采用異或操作的方式降低檢測(cè)復(fù)雜度。因此可以在不同帶寬下保持較為穩(wěn)定的性能。

參見圖1，本發(fā)明獲取下行幀同步的方法具體包括如下步驟：對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行降采樣處理，對(duì)本地三組主同步信號(hào)相疊加，利用主同步信號(hào)采取部分相關(guān)的方法完成粗定時(shí)，結(jié)合粗定時(shí)點(diǎn)采用粗定時(shí)相同的方法獲取主同步信號(hào)的位置，并完成半幀同步和獲悉小區(qū)扇區(qū)標(biāo)識(shí)根據(jù)主同步信號(hào)所在的符號(hào)判定循環(huán)前綴類型，并進(jìn)一步得到輔同步信號(hào)所在符號(hào)；分別檢測(cè)前后兩組輔同步信號(hào)獲得幀同步和小區(qū)標(biāo)識(shí)本發(fā)明利用降采樣、主同步信號(hào)相疊加和異或運(yùn)算降低了幀同步的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。

接收端對(duì)六種不同帶寬(20/15/10/5/3/1.4M)的LTE下行接收信號(hào)r進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的16/12/8/4/2/1倍降采樣處理，使其降采樣后的FFT點(diǎn)數(shù)N為128，得到降降采樣信號(hào)同時(shí)，對(duì)本地生成的三組主同步信號(hào)按照公式相加，s_pss表示本地三組主同步信號(hào)相疊加的信號(hào)，分別表示根序列值為25、29和34的主同步信號(hào)。

粗定時(shí)模塊根據(jù)接收信號(hào)和本地疊加的主同步信號(hào)s_pss進(jìn)行部分相關(guān)運(yùn)算，獲得相關(guān)值，表示為

其中M表示等分的部分?jǐn)?shù)，為2的次冪，N表示降采樣后的FFT點(diǎn)數(shù)，Cor(d)表示相關(guān)值，表示降采樣信號(hào)，本地三組時(shí)域主同步信號(hào)相疊加的信號(hào)的共軛，d為定時(shí)滑動(dòng)位置，n為部分相關(guān)算法每個(gè)部分內(nèi)的序列順序，m為部分相關(guān)算法的各個(gè)部分之間的順序。以降采樣后的半幀長(zhǎng)度為窗口，搜索窗口內(nèi)相關(guān)值Cor的峰值索引，并將峰值乘以降采樣倍數(shù)作為粗定時(shí)點(diǎn)

參見圖2細(xì)定時(shí)同步示意圖，細(xì)定時(shí)模塊結(jié)合接收信號(hào)r和粗定時(shí)點(diǎn)在粗定時(shí)點(diǎn)前0.5N_win點(diǎn)和后N_win(N_win表示開窗大小)點(diǎn)開大小為1.5N_win點(diǎn)的窗，采用當(dāng)前帶寬下的理想FFT點(diǎn)數(shù)N_fft作為滑動(dòng)窗和本地疊加主同步信號(hào)s_pss利用粗定時(shí)相同的相關(guān)方法，分成M部分計(jì)算相關(guān)值并搜索峰值得到細(xì)定時(shí)點(diǎn)結(jié)合粗定時(shí)點(diǎn)和細(xì)定時(shí)點(diǎn)的結(jié)果可以獲得主同步信號(hào)定時(shí)位置根據(jù)主同步信號(hào)定時(shí)位置得到接收主同步信號(hào)符號(hào)，F(xiàn)FT變換到頻域并截取頻域主同步信號(hào)，使頻域主同步信號(hào)與本地三組主同步信號(hào)分別進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，比較三個(gè)相關(guān)值大小確定主同步信號(hào)根序列值u和小區(qū)扇區(qū)標(biāo)識(shí)

參見圖3循環(huán)前綴檢測(cè)示意圖，按照常規(guī)循環(huán)前綴長(zhǎng)度和擴(kuò)展循環(huán)前綴長(zhǎng)度分別截取接收的時(shí)域主同步信號(hào)所在的符號(hào)的循環(huán)前綴和尾部數(shù)據(jù)，其中C為接收的時(shí)域主同步信號(hào)符號(hào)中除去循環(huán)前綴長(zhǎng)度的尾部數(shù)據(jù)后的符號(hào)。在常規(guī)循環(huán)前綴情況下得到A₁和A₂，在擴(kuò)展循環(huán)前綴下得到B₁+A₁和B₂+A₂，對(duì)于擴(kuò)展循環(huán)前綴，進(jìn)一步截取循環(huán)前綴和尾部數(shù)據(jù)分別得到B₁和B₂，計(jì)算兩種循環(huán)前綴類型的相關(guān)值，常規(guī)循環(huán)前綴的相關(guān)值運(yùn)算采用公式：

擴(kuò)展循環(huán)前綴的相關(guān)值運(yùn)算采用公式：

r^*表示接收信號(hào)的共軛，N_fft表示當(dāng)前帶寬下理想FFT點(diǎn)數(shù)大小，N_nCP和N_eCP分別為常規(guī)和擴(kuò)展循環(huán)前綴長(zhǎng)度，再進(jìn)行比較R_nCP和R_eCP的值，判定循環(huán)前綴類型。

參見圖4輔同步同步信號(hào)檢測(cè)流程圖，具體包括如下步驟：

步驟301，接收端根據(jù)半幀定時(shí)點(diǎn)和循環(huán)前綴類型獲取主同步信號(hào)和輔同步信號(hào)所在符號(hào)的位置，F(xiàn)FT變換到頻域并提取頻域主同步信號(hào)Y_pss和輔同步信號(hào)Y_sss；

步驟302，按照扇區(qū)標(biāo)識(shí)生成本地主同步信號(hào)X_pss，調(diào)用公式H_pss(k)＝Y(jié)_pss(k)/X_pss(k)得到信道估計(jì)結(jié)果H_pss，并作為輔同步信號(hào)的信道估計(jì)結(jié)果H_sss；調(diào)用公式X_sss(k)＝Y(jié)_sss(k)/H_sss(k)得到接收輔同步信號(hào)X_sss；

步驟303，截取接收輔同步信號(hào)X_sss的I路，調(diào)用符號(hào)函數(shù)得到序列SS，利用公式d_sss(k)＝(1-SS(k))/2得到估計(jì)的頻域輔同步信號(hào)d_sss；

步驟304，分別提取估計(jì)的頻域輔同步信號(hào)的偶數(shù)位和奇數(shù)位，獲得偶數(shù)位序列d_sss(2k)和奇數(shù)位序列d_sss(2k+1)；

步驟305，根據(jù)扇區(qū)標(biāo)識(shí)生成擾碼序列c₀，對(duì)偶數(shù)位序列d_sss(2k)進(jìn)行解擾得到與本地生成的31組m序列異或，其最小值的索引即估計(jì)的根據(jù)扇區(qū)標(biāo)識(shí)生成的擾碼序列c₁和生成的擾碼序列解擾奇數(shù)位序列d_sss(2k+1)，再和本地31組m序列進(jìn)行異或并估計(jì)得到

步驟306，按照估計(jì)的和的大小完成幀定時(shí)并確定小區(qū)組標(biāo)識(shí)進(jìn)一步得到小區(qū)標(biāo)識(shí)其計(jì)算公式為

本發(fā)明提出的一種低復(fù)雜度的LTE下行幀同步方法，實(shí)現(xiàn)下行接收信號(hào)從半幀同步到幀同步的過(guò)程，相應(yīng)的同步方法具有復(fù)雜度低，性能優(yōu)良的特點(diǎn)，為其應(yīng)用提供了一種簡(jiǎn)單而有效的解決方案。