本發(fā)明涉及移動通信技術領域，特別是涉及一種復雜度低的長期演進(LongTerm Evolution,LTE)下行的幀同步方法。

背景技術：

正交頻分復用技術(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是LTE的關鍵技術之一，而同步的優(yōu)劣直接影響到OFDM系統(tǒng)的性能。OFDM的同步主要采用訓練序列來完成，LTE利用主輔同步信號來進行下行同步。主同步信號具備良好自相關性，前后5ms半幀的主同步信號相同；前后5ms半幀的輔同步信號不同，可以利用主同步信號進行半幀同步；利用輔同步信號完成幀同步。

傳統(tǒng)的主同步信號半幀同步方法是利用本地生成的三組主同步信號和接收信號分別進行互相關，獲取其峰值索引，得到半幀定時點和小區(qū)扇區(qū)標識而輔同步信號的幀同步方法分別根據(jù)常規(guī)循環(huán)前綴和擴展循環(huán)前綴來獲取輔同步信號位置，利用接收的輔同步信號和本地生成的336組輔同步信號分別進行互相關，搜索峰值完成幀同步和小區(qū)組標識的確定，并進一步得到小區(qū)標識和判別循環(huán)前綴類型。但是這種方法一方面利用三組主同步信號分別和接收信號進行互相關，復雜度隨著帶寬增加而變高，并且頻偏會導致互相關性能下降；另一方面，輔同步信號檢測首先需要根據(jù)循環(huán)前綴類型來確定位置，而輔同步信號的位置需要遍歷兩種循環(huán)前綴類型來得到，增加了復雜度，從而使幀同步復雜度高，降低同步速度，影響系統(tǒng)性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述技術的復雜度高的缺陷，設計一種低復雜度的LTE下行幀同步方法。該方法可以有效降低幀同步復雜度，提高同步速度，并且達到較好的同步性能。

為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明技術方案的步驟：

A、接收端對接收信號r進行降采樣得到降采樣信號同時，將本地生成的三組主同步信號相加得到本地疊加主同步信號。

B、粗定時模塊利用降采樣信號和本地疊加主同步信號進行部分相關運算，獲得相關值，根據(jù)相關值與降采樣倍數(shù)獲取粗定時點；具體以降采樣后的半幀長度為窗口，搜索窗口內相關值的峰值，將該峰值乘以降采樣倍數(shù)作為粗定時點

C、細定時模塊結合接收信號r和粗定時點，在粗定時點前后開窗，利用部分相關方法計算相關值，確定細定時點，并結合粗定時點和細定時點確定主同步信號定時位置。

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

E、輔同步信號檢測模塊利用主同步信號位置和循環(huán)前綴類型得到輔同步信號位置，進行輔同步信號檢測完成幀同步并獲得小區(qū)標識。

上述降采樣包括對不同帶寬20/15/10/5/3/1.4M的LTE下行接收信號r對應進行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。

所述相關值由以下公式獲得Cor(d)表示相關值，表示降采樣信號，表示本地三組主同步信號相疊加的信號的共軛，M表示部分相關算法等分的部分數(shù)，N表示降采樣后的信號快速傅里葉變換點數(shù)，d為定時滑動位置，n為部分相關算法每個部分內的序列順序，m為部分相關算法的各個部分之間的順序。

具體地，上述主同步信號定時位置為表示主同步信號定時位置，表示粗定時點，表示細定時點，N_win表示開窗點數(shù)大小。

還包括根據(jù)主同步信號定時位置得到接收的時域主同步信號，快速傅里葉變換到頻域，截取頻域主同步信號后分別與所述本地生成的三組主同步信號進行互相關運算，根據(jù)運算結果確定小區(qū)扇區(qū)標識

在本發(fā)明的具體實施例中，所述輔同步信號檢測的步驟包括：

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

根據(jù)本地主同步信號和頻域主同步信號進行接收輔同步信號的信道估計，恢復接收輔同步信號；

對接收輔同步信號截取其I路，估計輔同步信號；

對輔同步信號的偶數(shù)位進行一次解擾得到序號然后對其奇數(shù)位進行二次解擾得到序號

根據(jù)和完成幀同步，并獲得小區(qū)標識

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

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為細定時同步示意圖；

圖3為循環(huán)前綴類型檢測示意圖；

圖4為輔同步信號檢測流程。

具體實施方式

在LTE系統(tǒng)中，由主同步信號和輔同步信號完成下行同步。利用主同步信號完成半幀同步，輔同步信號完成幀同步，但是一般的同步算法確復雜度高，影響系統(tǒng)性能。本發(fā)明在半幀同步過程中采用降采樣和本地主同步信號疊加的方式降低復雜度，利用部分相關算法對抗頻偏的影響；在幀同步過程中采用異或操作的方式降低檢測復雜度。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：對接收信號進行降采樣處理，對本地三組主同步信號相疊加，利用主同步信號采取部分相關的方法完成粗定時，結合粗定時點采用粗定時相同的方法獲取主同步信號的位置，并完成半幀同步和獲悉小區(qū)扇區(qū)標識根據(jù)主同步信號所在的符號判定循環(huán)前綴類型，并進一步得到輔同步信號所在符號；分別檢測前后兩組輔同步信號獲得幀同步和小區(qū)標識本發(fā)明利用降采樣、主同步信號相疊加和異或運算降低了幀同步的實現(xiàn)復雜度。

接收端對六種不同帶寬(20/15/10/5/3/1.4M)的LTE下行接收信號r進行相對應的16/12/8/4/2/1倍降采樣處理，使其降采樣后的FFT點數(shù)N為128，得到降降采樣信號同時，對本地生成的三組主同步信號按照公式相加，s_pss表示本地三組主同步信號相疊加的信號，分別表示根序列值為25、29和34的主同步信號。

粗定時模塊根據(jù)接收信號和本地疊加的主同步信號s_pss進行部分相關運算，獲得相關值，表示為

其中M表示等分的部分數(shù)，為2的次冪，N表示降采樣后的FFT點數(shù)，Cor(d)表示相關值，表示降采樣信號，本地三組時域主同步信號相疊加的信號的共軛，d為定時滑動位置，n為部分相關算法每個部分內的序列順序，m為部分相關算法的各個部分之間的順序。以降采樣后的半幀長度為窗口，搜索窗口內相關值Cor的峰值索引，并將峰值乘以降采樣倍數(shù)作為粗定時點

參見圖2細定時同步示意圖，細定時模塊結合接收信號r和粗定時點在粗定時點前0.5N_win點和后N_win(N_win表示開窗大小)點開大小為1.5N_win點的窗，采用當前帶寬下的理想FFT點數(shù)N_fft作為滑動窗和本地疊加主同步信號s_pss利用粗定時相同的相關方法，分成M部分計算相關值并搜索峰值得到細定時點結合粗定時點和細定時點的結果可以獲得主同步信號定時位置根據(jù)主同步信號定時位置得到接收主同步信號符號，F(xiàn)FT變換到頻域并截取頻域主同步信號，使頻域主同步信號與本地三組主同步信號分別進行互相關運算，比較三個相關值大小確定主同步信號根序列值u和小區(qū)扇區(qū)標識

參見圖3循環(huán)前綴檢測示意圖，按照常規(guī)循環(huán)前綴長度和擴展循環(huán)前綴長度分別截取接收的時域主同步信號所在的符號的循環(huán)前綴和尾部數(shù)據(jù)，其中C為接收的時域主同步信號符號中除去循環(huán)前綴長度的尾部數(shù)據(jù)后的符號。在常規(guī)循環(huán)前綴情況下得到A₁和A₂，在擴展循環(huán)前綴下得到B₁+A₁和B₂+A₂，對于擴展循環(huán)前綴，進一步截取循環(huán)前綴和尾部數(shù)據(jù)分別得到B₁和B₂，計算兩種循環(huán)前綴類型的相關值，常規(guī)循環(huán)前綴的相關值運算采用公式：

擴展循環(huán)前綴的相關值運算采用公式：

r^*表示接收信號的共軛，N_fft表示當前帶寬下理想FFT點數(shù)大小，N_nCP和N_eCP分別為常規(guī)和擴展循環(huán)前綴長度，再進行比較R_nCP和R_eCP的值，判定循環(huán)前綴類型。

參見圖4輔同步同步信號檢測流程圖，具體包括如下步驟：

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

步驟302，按照扇區(qū)標識生成本地主同步信號X_pss，調用公式H_pss(k)＝Y_pss(k)/X_pss(k)得到信道估計結果H_pss，并作為輔同步信號的信道估計結果H_sss；調用公式X_sss(k)＝Y_sss(k)/H_sss(k)得到接收輔同步信號X_sss；

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

步驟304，分別提取估計的頻域輔同步信號的偶數(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)標識生成擾碼序列c₀，對偶數(shù)位序列d_sss(2k)進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的根據(jù)扇區(qū)標識生成的擾碼序列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序列進行異或并估計得到

步驟306，按照估計的和的大小完成幀定時并確定小區(qū)組標識進一步得到小區(qū)標識其計算公式為

本發(fā)明提出的一種低復雜度的LTE下行幀同步方法，實現(xiàn)下行接收信號從半幀同步到幀同步的過程，相應的同步方法具有復雜度低，性能優(yōu)良的特點，為其應用提供了一種簡單而有效的解決方案。