專利名稱：3gpp-lte系統(tǒng)下行鏈路初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于寬帶無線移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及第三代合作伙伴計(jì)劃長期演進(jìn) (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution，3GPP-LTE)下行鏈路同步過程中的初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
同步技術(shù)是一項(xiàng)很重要的無線移動(dòng)通信技術(shù)，同步過程主要包括時(shí)間定時(shí)和頻率同步，同步是任何通信系統(tǒng)都需首要完成的過程。在無線移動(dòng)通信的3G時(shí)代，系統(tǒng)對(duì)同步過程有著很高的要求，同步性能直接關(guān)系著無線通信中語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的質(zhì)量以及高速率、 低延時(shí)的數(shù)字多媒體應(yīng)用服務(wù)。然而，在實(shí)際的無線環(huán)境中，阻擋、陰影、多徑衰落等因素， 對(duì)信號(hào)造成了很大的干擾，這也給同步技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。第三代合作伙伴計(jì)劃(3rdgeneration partnership pro ject，3GPP)在 2004 年底開始了長期演進(jìn)(long term evolution，LTE)項(xiàng)目。3GPP-LTE的同步過程的第一步是進(jìn)行下行鏈路同步，即小區(qū)搜索，當(dāng)用戶(user equipment，UE)進(jìn)行切換或者初始接入的時(shí)候需要進(jìn)行小區(qū)搜索，UE需要進(jìn)行同步信道(synchronization channel, SCH)信號(hào)檢測(cè)，具體為主同步信道信號(hào)(primary SCH signal, PSS)和輔同步信道信號(hào)(secondary SCH, SSS)檢
測(cè)，以獲取小區(qū)標(biāo)識(shí)組號(hào)和小區(qū)標(biāo)識(shí)組內(nèi)編號(hào)Arf^ ,讀取該小區(qū)的廣播信道信息，在此
過程中，UE需要估計(jì)出各自的定時(shí)誤差和初始載波頻偏(carrier frequent offset，CFO)。 3GPP-LTE系統(tǒng)的空中接口在下行鏈路采用正交頻分多址接入(orthogonal frequency division multiple access, 0FDMA)技術(shù)，該技術(shù)以正交步頁分復(fù)用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)為基礎(chǔ)，通過將整個(gè)信道分為多個(gè)相互正交的子信道，能夠很好地抵制頻率選擇性信道的影響，可以獲得很高的頻譜利用率，但是，OFDM對(duì)同步要求很高，尤其是對(duì)載波頻偏(carrier frequent offset, CFO)比較敏感。因此在PSS檢測(cè)過程中，初始CFO估計(jì)就成為影響LTE同步性能的關(guān)鍵因素?，F(xiàn)有的用于OFDM系統(tǒng)的CFO估計(jì)算法主要分為導(dǎo)頻輔助(pilot aided,PA)的估計(jì)算法和盲估計(jì)(blind estimation, BE)算法。具體在LTE系統(tǒng)中，一種是基于導(dǎo)頻的算法主要是利用接收PSS時(shí)域序列與本地PSS序列的互相關(guān)，得到一個(gè)互相關(guān)序列，將互相關(guān)序列等分為兩段，分別進(jìn)行累加求和，利用兩個(gè)累加值的相位差進(jìn)行CFO估計(jì)，PSS互相關(guān)的方法充分利用了 PSS序列良好的相關(guān)特性，估計(jì)性能較好；另一種是利用OFDM符號(hào)的結(jié)構(gòu)特征，即循環(huán)前綴(cyclic prefix，CP)是OFDM尾部數(shù)據(jù)的副本，基于最大似然(maximum likelih00d，ML)準(zhǔn)則，利用其自相關(guān)的相位進(jìn)行CFO估計(jì)，基于CP的ML方法只能估計(jì)出一個(gè)子載波間隔內(nèi)的頻偏，另外估計(jì)性能易受多徑信道的影響，但是基于CP的ML方法可以在多個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)進(jìn)行分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)時(shí)，總體上來說，PSS互相關(guān)的方法的頻偏估計(jì)精度優(yōu)于基于CP的ML方法的估計(jì)好，但是，在較小頻偏范圍和高的信噪比情況下， 基于CP的ML方法的精度會(huì)優(yōu)于PSS互相關(guān)的方法。具有低復(fù)雜度的S-SCH檢測(cè)方法。但是，現(xiàn)有的LTE系統(tǒng)初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法多集中于單獨(dú)采用PA算法或者BE算法，缺少能夠有效聯(lián)合PA算法和BE算法的初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種適用于3GPP-LTE系統(tǒng)的下行鏈路同步中的初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法，能夠有效聯(lián)合PSS互相關(guān)方法和基于CP的ML方法。本發(fā)明提出適用于3GPP-LTE系統(tǒng)的下行鏈路同步中的初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法， 針對(duì)接收到的基帶數(shù)字信號(hào)時(shí)域序列，其步驟為
步驟1 獲取接收序列的主同步信號(hào)PSS定時(shí)位置和小區(qū)標(biāo)識(shí)組內(nèi)編號(hào)^ 5 ；
步驟2 對(duì)經(jīng)過窄帶濾波器得到接收的PSS時(shí)域序列，根據(jù)檢測(cè)的！燈產(chǎn)生本地PSS時(shí)
域信號(hào)，將接收的PSS序列的前半部分和本地PSS序列前半部分共軛相乘累加，接收的PSS 序列的后半部分和本地PSS序列的后半部分共軛相乘累加，計(jì)算兩個(gè)共軛相乘累加值的相
位差，得到初始分?jǐn)?shù)頻偏；
步驟3 對(duì)未經(jīng)過窄帶濾波器的接收序列，采用基于CP的ML方法獲得初始分?jǐn)?shù)頻偏估
計(jì) ^CP ；
步驟4 進(jìn)行初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)，由上述步驟，系統(tǒng)獲得了候選集^rssJwI，記接收
信號(hào)的SNR為SNR"，設(shè)定一個(gè)SNR閾值+在低信噪比情況下，當(dāng)歸一化頻偏范圍為 [-0. 5. 0. 5]時(shí)，基于CP的ML算法的頻偏估計(jì)性能低于利用PSS采樣信號(hào)的互相關(guān)方法的頻偏估計(jì)性能，故低區(qū)域選擇基于PSS的頻偏估計(jì)^ss ,經(jīng)仿真平臺(tái)測(cè)試，合適的閾值 μ范圍為(Γ5 dB, S卩，當(dāng)SMT^私時(shí),初始頻偏取值爸=ims,當(dāng)SN『> μ時(shí)，通過設(shè)定頻
偏閾值,其中《€
,在忍/iT >只區(qū)域，當(dāng)較小頻偏存在時(shí)，基于CP的ML方法的估
計(jì)性能優(yōu)于利用PSS互相關(guān)方法的估計(jì)性能，閾值α的具體取值與CP和PSS信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)以及傳輸無線信道狀況有關(guān)，在具體實(shí)施中，閾值A(chǔ)和《的設(shè)定，是基于采用步驟2和步驟3兩種方法的頻偏估計(jì)性能的比較，當(dāng)SNRn < μ時(shí)，初始頻偏取值爸二 %s,當(dāng)SNPJx > μ
時(shí)，若IlbjSa時(shí)，#=&，否則，從而得到最終的初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)身。具體的檢測(cè)流程如圖4所示。下面對(duì)各個(gè)步驟的具體計(jì)算作進(jìn)一步介紹
步驟1 獲取接收基帶數(shù)字信號(hào)序列的主同步信號(hào)PSS定時(shí)位置和小區(qū)標(biāo)識(shí)組內(nèi)編號(hào)
，其分步驟如下
分步驟1. 1 對(duì)接收信號(hào)的進(jìn)行時(shí)域采樣，經(jīng)過窄帶低通濾波器得到接收序列，根據(jù)時(shí)間同步模塊確定的時(shí)間同步信息，獲取PSS粗定時(shí)同步結(jié)果，記接收端PSS時(shí)域采樣序
權(quán)利要求
1. 一種適用于3GPP-LTE系統(tǒng)下行鏈路初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法，其特征在于具體步驟如下針對(duì)接收到的基帶數(shù)字信號(hào)時(shí)域序列，步驟1 獲取接收序列的主同步信號(hào)PSS定時(shí)位置和小區(qū)標(biāo)識(shí)組內(nèi)編號(hào)步驟2 對(duì)經(jīng)過窄帶濾波器得到接收的PSS時(shí)域序列，根據(jù)檢測(cè)的iVg》產(chǎn)生本地PSS時(shí)域信號(hào)，將接收的PSS序列的前半部分和本地PSS序列前半部分共軛相乘累加，接收的PSS 序列的后半部分和本地PSS序列的后半部分共軛相乘累加，計(jì)算兩個(gè)共軛相乘累加值的相位差，得到初始分?jǐn)?shù)頻偏；步驟3 對(duì)未經(jīng)過窄帶濾波器的接收序列，采用基于CP的ML方法獲得初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì) ^CP ；步驟4 進(jìn)行初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)，由上述步驟，獲得候選集^iss,lb),記接收信號(hào)的SNR為Shf，設(shè)定一個(gè)5M 閾值/i ,當(dāng)SbM^時(shí),初始頻偏取值會(huì)=ims，當(dāng)SN『> μ時(shí)，通過設(shè)定頻偏閾值…其中ae
,若時(shí)，#= Icp,否則，,從而得到最終的初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)鄉(xiāng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于3GPP-LTE系統(tǒng)下行鏈路初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法，其特征在于步驟1獲取接收基帶數(shù)字信號(hào)序列的主同步信號(hào)PSS定時(shí)位置和小區(qū)標(biāo)識(shí)組內(nèi)編號(hào)，其分步驟如下分步驟1. 1 對(duì)接收基帶數(shù)字信號(hào)的進(jìn)行時(shí)域采樣，經(jīng)過窄帶低通濾波器得到接收序列，根據(jù)時(shí)間同步模塊確定的時(shí)間同步信息，獲取PSS粗定時(shí)同步結(jié)果，記接收端PSS時(shí)域的等效基帶采樣序列為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于3GPP-LTE系統(tǒng)下行鏈路初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法，其特 征在于步驟2計(jì)算初始分?jǐn)?shù)頻偏頻偏‘的分步驟如下；分步驟2. 1 根據(jù)3GPP-LTE協(xié)議，主同步信號(hào)PSS的頻域序列采用hdoff-Chu序列， 小區(qū)組內(nèi)編號(hào)雙f 一一對(duì)應(yīng)于hdoff-Chu序列的根指數(shù)な，通過況點(diǎn)IFFT，變換得到PSS 時(shí)域序列；根據(jù)3GPP TS 36. 211 V8. 5. O協(xié)議，3GPP LTE采用62長的Zadoff-Chu序列作為主同 步信道信號(hào)，序列特征為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于3GPP-LTE系統(tǒng)下行鏈路初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法，其特征在于步驟3初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)‘的分步驟為依據(jù)循環(huán)前綴(CP)的方法進(jìn)行估計(jì)初始分?jǐn)?shù)頻偏值，在經(jīng)過同步信號(hào)PSS初步定時(shí)后，記為未經(jīng)過窄帶濾波的接收序列，令
全文摘要
本發(fā)明屬于寬帶無線移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體為3GPP-LTE系統(tǒng)下行鏈路初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)方法。本方法包括獲取接收基帶數(shù)字信號(hào)序列的主同步信道信號(hào)(PSS)定時(shí)位置及小區(qū)標(biāo)識(shí)組內(nèi)編號(hào)；采用兩種方法進(jìn)行頻偏估計(jì)，得到初始分?jǐn)?shù)頻偏值的候選集合，其中一種方法是基于常規(guī)循環(huán)前綴進(jìn)行最大似然算法，另一種方法是接收的PSS序列與本地檢測(cè)的PSS序列進(jìn)行相關(guān)累加；在接收信號(hào)不同的SNR區(qū)域內(nèi)，通過設(shè)定頻偏閾值，從候選集合中，確定最終的初始分?jǐn)?shù)頻偏估計(jì)值。本發(fā)明操作簡單，相比于單獨(dú)使用PSS互相關(guān)和基于CP的ML算法具有較好的均方誤差性能。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102413079SQ20111035485
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者張俊博, 朱宇, 王豐 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)