专利名称：长期演进系统小区初始搜索循环前缀类型检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，特别是 一 种长期演进(LTE ， Long TermEvolution)系统小区初始搜索循环前缀(CP, Cyclic Prefix )类型检测方法及装置。
背景技术：
LTE系统具有两种CP类型，分别称为常规(Normal) CP和扩展(lixtend )CP。常规CP用于普通小区，扩展CP用于小区半径较大或者多播业务场景以克服多径时延较大的问题。用户终端(UE， User Equipment)开机后，除本地的一些信息外，对LTE系统信息一律未知，因此，在UE接入小区时需要先通过小区初始搜索获得和小区的时频同步、扇区ID等信息，同时由于Ut:对当前小区所采用的CP类型信息也未知，还要获得当前小区的CP类型，才能确定广播信道(PBCH, Physical Broadcast Channels )位置，进而解调PBCH以获取系统更多信息，比如系统下行带宽等。
LTE协议中规定，扩展CP长度为512点；而常规CP分为两种情况在第一个正交步贞分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) 4寻号的常规CP长度为160点，其余OFDM符号的常规CP长度为144点。频分双工(FDD, Frequency Division Duplexing) LTE帧结构如图1所示，FDD中主同步信号(PSS, Primary Synchronization Signal)位于时隙(Slot) 0和Slot 10的最后一个OFDM符号中，辅同步信号(SSS， Secondly Synchronization Signal )位于Slot 0和Slot 10的倒数第二个OFDM符号、即PSS前面一个OFDM符号中。时分双工(TDD， Time Division Duplexing) LTE帧结构如图2所示,TDD中PSS位于下行导频时隙(DwPTS, Downlink Piloting Time Slot)的第三个
5OFDM符号中，而SSS位于Slot 1和Slot 11的最后一个OFDM符号中。
现有技术中，大都是直接利用参考信号(RS， Reference Signal)通过相关
;险测的方法完成的CP类型一企测，比如公开号为CN 101043749A的专利申请，
就是在PSS精确同步后，分别利用两种CP类型确定RS的位置，提取接收序
列中RS信息后和本地参考信号RS的副本信息序列进行相关检测，出现相关最
大值所对应的CP类型即为实际系统的CP类型。
现有算法是在LTE协议没有更新前设计的，且基于这样一个前提得到PSS
定时位置后，利用两种CP类型得到的SSS位置相同，这样通过相关检测就可
以得到小区ID组，从而确定本地的参考信号。
但是更新后的LTE协议中，两种CP类型下PSS与SSS位置不同，从而使
得根据PSS定时位置利用两种CP类型得到的SSS位置也不同，这样，采用现
有技术就没有办法确定小区ID组，进而不能得到本地的参考信号，所以现有算
法不适用于更新后的LTE协议。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种LTE系统小区初始搜索CP类 型检测方法及装置，判断准确、方法简单、且适用于更新后的LTE协议。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
一种长期演进LTE系统中小区初始搜索时循环前缀CP类型的检测方法， 该方法包括
A、 获取接收序列的主同步信号PSS定时位置及扇区ID;
B、 分别按照常规CP、扩展CP根据PSS定时位置提取接收序列中辅同步 信号SSS所在位置的序列，和所识别得到扇区ID对应的本地SSS进行相关检 测，得到两个相关集，将相关峰值所在的相关集对应的CP类型确定为小区实 际所用的CP类型。
步骤A进一步包括
Al、 PSS粗定时同步，得到PSS粗定时同步结果，并确定扇区ID;A2、 PSS粗定时同步后进行粗频偏估计与补偿，得到粗频偏补偿后的接收
序列"")；
A3、对4且频偏补偿后的4妻收序列r O)依次进行细定时同步、细频偏估计与
补偿，得到准确的PSS定时位置。 步骤Al具体包括
对接收信号经过窄带滤波得到接收序列r(");将本地PSS经过快速傅里叶 逆变换IFFT变换为时域的PSS序列s,("),其中，n=0...2047, i=0,l,2，将接收 序列"w与本地PSS序列s,(")相关，得到三个相关集；比较三个相关集，得到 最大相关值，最大相关值所在的位置y一即为PSS粗定时同步结果；根据最大
相关值所在的相关集对应的PSS，确定当前的扇区ID;
取力,w对应的相关值的《倍作为第 一比较门限值，0〈"〈l,将相关集中第一
次出现第 一比较门限值所对应的时刻作为PSS粗定时同步结果。 步骤A3中所述细定时同步具体包括
令丄(g^l^'("g)/(",其中，g为t/,^向前半个扩展CP开始的一个扩展
CP范围，对r (")与步骤Al中确定的扇区ID对应的本地PSS进行滑动相关， 相关最大值
:argmax(丄(g"为纟田定曰于同步偏移值；
取t/^对应的相关值的/ 倍作为第二比较门限值，o〈/ 〈i,将新相关集中第
一次出现第二比较门限值所对应的时刻作为PSS细定时同步结果。
步骤B中，LTE帧中SSS所在的正交频分复用OFDM符号位置分为两种 FDD-LTE帧的SSS所在的OFDM符号位置为在常规CP下，PSS定时付 置前2192点开始的2048点接收数据即为SSS所在的OFDM符号；在扩展CP 下，PSS定时位置前2560点开始的2048点接收数据即为SSS所在的OFDM符
TDD-LTE帧的SSS所在的OFDM符号位置为在常规CP下，PSS定时位 置前6592点开始的2048点接收数据即为SSS所在的OFDM符号；在扩展CP下，PSS定时位置前7680点开始的2048点接收数据即为SSS所在的OFDM符
一种LTE小区初始搜索CP类型检测装置，该装置包括定时位置模块和相 关比较模块，其中，
定时位置模块用于获取接收序列的PSS定时位置及扇区ID;
相关比较模块用于分别按照常规CP、扩展CP根据PSS定时位置提取接收 序列中SSS所在位置的序列，和扇区ID对应的本地SSS进行相关检测，比较 得到的两个相关集，相关峰值所在的相关集对应的CP类型即为小区实际所用 的CP类型。
定时位置模块具体包括窄带滤波器、相关器、比较模块、粗频偏模块、细 定时同步模块和细频偏模块，其中，
窄带滤波器用于对接收信号滤除PSS带外的业务数据，提取PSS,得到接 收序歹'J r(");
相关器用于将接收序列Kn)与本地PSS序列s,(n)相关，得到三个相关莱；
比较模块用于比较三个相关集，得到最大相关值，最大相关值所在的位置 即为PSS粗定时同步结果；根据最大相关值所在的相关集对应的PSS，确定当 前的扇区ID;
粗频偏模块用于对PSS粗定时同步结果进行粗频偏估计与补偿，得到粗频 偏补偿后的接收序列r>);
细定时同步才莫块用于对粗频偏补偿后的接收序列"n)进行细定时同步，得
到准确的PSS定时位置；
细频偏模块用于对PSS细定时同步结果进行细频偏估计与补偿，进一步消 除频偏对接收信号的影响。
该装置还包括时域变换模块，用于将本地PSS经过IFFT变换为时域的PSS 序列s,(")，其中，n=0...2047， i=0,l,2。
本发明在获取PSS定时位置及扇区ID后，按照两种CP类型分别根据PSS定时位置提取接收序列中SSS所在位置的序列，与本地SSS相关进行相关检测， 得到两个相关集，相关峰值出现的相关集对应的CP类型就是小区实际采用的
CP类型。本发明具有判断准确、方法简单、同时能用于FDD-LT1':和TI)D-LT1: 帧结构的优点。
图1为FDD-LTE帧结构示意图2为TDD-LTE帧结构示意图3为本发明方法的一个实施例的流程图4为本发明装置的结构示意图5为本发明装置定时位置模块的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的基本思想是根据更新后的LTE协议，在常规CP类型和扩展〔'P 类型中，PSS定时位置与SSS位置有较大的定时偏差，本发明在获取PSS定时 位置及扇区ID后，按照两种CP类型分别根据PSS定时位置提取接收序列中 SSS所在位置的序列，与本地SSS相关进行盲检测，得到两个相关集，相关峰 值所在的相关集对应的CP类型就是小区实际所用的CP类型。
下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案，如图3所示，该方法包
括
步骤301 、获取接收序列的PSS定时位置及扇区1D。
LTE协议中每个小区定义了三个PSS，与各自扇区ID是——对应的,，Ul: 利用本地的三个PSS分别和接收序列中提取的PSS相关，相关最大值即为UR 所在扇区所用的PSS,从而确定UE所在的扇区ID。这个过程要经过PSS粗定 时同步、粗频偏估计与补偿、细定时同步、细频偏估计与补偿，PSS粗定时同 步、粗频偏估计与补偿、细定时同步、细频偏估计与补偿都是比较成熟的现有 才支术，简单介绍如下
步骤30U、 PSS粗定时同步，得到PSS粗定时同步结果，并确定扇区ID。 PSS占用OFDM符号中间的62个子载波，通过窄带滤波器对接收信号提 取PSS,得到接收序列为K^。而本地PSS为62点的信号，需对应接收序列将 三个本地PSS分别补零为2048点，并经过快速傅立叶逆变换(IFFT， Inverse Fast Fourier Transform )到时域，得到三个本地时域PSS序歹'J , 记为 s,(")," = 0-.-2047,/ = 0，l,2 。
将三个本地PSS序列s,(n)分别与接收序列r(n)相关，得到三个相关集，即
《(,7 )=|Zr(" + —/(")|2,/ = 0,1，2 。 比專交三个相关集，将最大相关值记为 ^一argmax化(m》，力 ,所在的位置即为PSS粗定时同步的位置，进而，根据
最大相关值所在的相关集 ; ww只寸应的PSS确定UE当前的扇区ID。
实际应用中，由于噪声和频偏等影响，PSS定时位置会产生偏移，为了保 证粗定时同步结果落在CP范围内，需对粗定时同步结果进行门限校正，即 取"~对应的相关值的"倍作为第一比较门限值，0〈《〈1，将相关集中第一次出 现第一比较门限值所对应的时刻作为PSS粗定时同步结果。门限校正的原理在 于，通过第一比较门限值将最大值出现的位置向前校正，使得最大值落在CP 范围内，从而避免符号间的干扰。
步骤3012、对PSS粗定时同步结果进行粗频偏估计与补偿。 粗频偏估计方法4艮多，比如用得到扇区ID所对应的本地PSS与接收序 列K")得到的PSS逐点相关，即采用步骤3011确定的扇区ID对应扇区的本地 PSS,与接收序列KW从步骤3011得到的《, (/点开始的2048点逐点相关，得到 一个相关序列，该序列共2048点；然后将得到的相关序列平分成两段，根据这
两段的相位差得到频偏s,则对接收序列KW的频偏补偿为e'》，即将接收
序列K^乘以即得到补偿后的接收序列r 。
步骤3013、对粗频偏补偿后的接收序列进行细定时同步。由于粗定时同步的结果不是很准确，所以对经过粗频偏补偿后的接收序列 r ( )进行细定时同步。对;組频偏补偿后的接收主同步序列与确定的本地主同步
序列进行滑动相关。令
丄(g)墨'("gK("
细定时同步在一个CP长度范围内进行搜索，为了兼容两种CP类型，按照 扩展CP的范围搜索。其中，g为力^向前半个扩展CP开始的一个扩展CP范
围。对r(")与步—骤3011中确定的扇区ID对应的本地PSS进行滑动相关，相关
最大值 g隨=arg max {"g)}即为纟田定时同步偏移值。
与粗定时同步的过程类似，在实际应用中，细定时同步过程同样要避免噪 声和频偏等影响造成的PSS定时位置偏移，为了保证细定时同步结果落在CP 范围内，需对细定时同步结果进行门限校正，即取《,^对应的相关值的/H咅作 为第二比较门限值，0〈/ 〈1，将新相关集中第一次出现第二比较门限值所对应的 时刻作为PSS细定时同步结果。
步骤3014、对细定时同步偏移值进行细频偏补偿，得到准确的PSS定时位置。
利用循环前缀的方法进行细频偏补偿。令
J -l
144 ，
其中，d—为PSS的起始位置，i (/t)为未经过窄带滤波的接收序列，采用 基于CP的最大似然算法(ML , Maximum Likelihood )，可得细频偏补偿
^朋g/"尸W何)卜将粗频偏补偿结果r(")再乘以细频偏补偿e ':》'，即得
到准确的PSS定时位置。
步骤302、分别按照常规CP、扩展CP根据PSS定时位置提取接收序列中
SSS所在位置的序列，与扇区ID对应的本地SSS进行相关检测，得到两个相
关集，相关峰值所在的相关集对应的CP类型即为小区实际所用的CP类型。本地的SSS序列表示为,),.,.,"(61),该序列是由两个31位长的二进制序列 交织串联生成。串联而成的序列由一组扰码序列加扰，该扰码序列是由PSS决
定的。两个31位长的序列串联后的序列，在子帧O和子帧5是不同的，如下式
夠卞 )c。(")飾 '、
6 (2w + l)=
')(rt)c。(") J'.帧5 ')(")c,(")f(〃) 扁0
其中os"30,,和附,都由物理层小区ID组《 确定，如下式:
.《/30」
wQ = w'mod31 附i = (w。+[_柳'/31」+1)mod31
扰码序列c。(")和c,(")由PSS决定，由m序列？。)的两个循环移位序列构成如 下式
c0( ) = J(("+《')mod31) t', (") = 十O 3) mod 31)
其中，A^为小区ID组，A^)为扇区ID， LTE协议中共定义了 168个小区 ID组。LTE协议中定义的SSS与扇区ID、小区ID组以及SSS所在的子帕有关， 其中，扇区ID A^)在步骤301中已确定；SSS所在的子帧分为两种情况子帧 0或子帧5。也就是i兌，UE在知道扇区ID后，本地共有168*2=336个SSS， 这样利用两种CP提取的SSS序列和本地SSS相关， 一共要进行336*2=672次 相关运算，得到两个相关集，最大相关值所在的相关集对应的CP即为盲检测 的结果。下面分别描述根据FDD-LTE和TDD-LTE帧结构确定CP类型的过程
如图1、图2所示，在FDD中PSS和SSS是相邻的，在常规CP下，PSS 定时位置前144+2048=2192点开始的2048点接收数据即为SSS所在的OFDM 符号；在扩展CP下，PSS定时位置前512+2048=2560点开始的2048点接收数 据即为SSS所在的OFDM符号。
分别利用这两种CP类型确定SSS所在的两个2048点的时域OFDM符号， 经过FFT变换到频域后分别提取中间的62个子载波数据，得到两个序列记为—"w7"a/(yt),km_exfe"c/0t;u = (V..61 。将这两个序列分别与本地62位长的SSS记 为^_/(^/;0)做相关运算，其中，/ = 0—335，得到两个相关集
61 61
柳—cwt一ex加(i(/) = 7m 加e/W(A)'、m~ — fo"//,/' = 0…335 ，
这两个相关集中，最大相关值如果在常规CP对应的相关集中，小区实际 所用的CP类型为常规CP,反之小区实际所用的CP类型为扩展CP。
在TDD中PSS和SSS相隔两个OFDM符号，在常规CP下，PSS定时位 置前160+2*144+2048*3=6592点开始的2048点接收数据即为SSS所在的 OFDM符号；在扩展CP下，PSS定时位置前(512+2048 ) *3=768()点开始的 2048点接收数据即为SSS所在的OFDM符号。后续的处理过程与FDD中相同， 在此不再赘述。
根据以上方法，本发明还提供了相应装置，如图4所示，该装置包括定时 位置模块和相关比较模块，其中，
定时位置模块用于获取接收序列的PSS定时位置及扇区ID; 相关比较模块用于分别按照常规CP、扩展CP根据PSS定时位置提取接收 序列中SSS所在位置的序列，和扇区ID对应的本地SSS进行相关检测，比较 得到的两个相关集，相关峰值所在的相关集对应的CP类型即为小区实际所用 的CP类型。
定时位置模块具体包括窄带滤波器、相关器、比较模块、粗频偏模块、细 定时同步模块和细频偏模块，如图5所示，
窄带滤波器用于对接收信号滤除PSS带外的业务数据，提取PSS,得到接 收序列K");
相关器用于将4妄收序列与本地PSS序列s, ( )相关，得到三个相关集； 比较模块用于比较三个相关集，得到最大相关值，最大相关值所在的位置 即为PSS粗定时同步结果；根据最大相关值所在的相关集对应的PSS，确定当前的扇区ID;
粗频偏模块用于对PSS粗定时同步结果进行粗频偏估计与补偿，得到粗频 偏补偿后的接收序列r (M);
细定时同步模块用于对粗频偏补偿后的接收序列M")进行细定时同步，得
到准确的PSS定时位置；
细频偏模块用于对PSS细定时同步结果进行细频偏估计与补偿，进一步消 除频偏对接收信号的影响。
该装置还包括时域变换模块，用于将本地PSS经过IFFT变换为时域的PSS 序列s,(")，其中，n=0...2047, i=0,l,2。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1、一种长期演进LTE系统中小区初始搜索时循环前缀CP类型的检测方法，其特征在于，该方法包括A、获取接收序列的主同步信号PSS定时位置及扇区ID；B、分别按照常规CP、扩展CP根据PSS定时位置提取接收序列中辅同步信号SSS所在位置的序列，和所识别得到扇区ID对应的本地SSS进行相关检测，得到两个相关集，将相关峰值所在的相关集对应的CP类型确定为小区实际所用的CP类型。
2、 根据权利要求1所述的LTE小区初始搜索CP类型检测方法，其特征在 于，步骤A进一步包括Al、 PSS粗定时同步，得到PSS粗定时同步结果，并确定扇区ID;A2、 PSS粗定时同步后进行粗频偏估计与补偿，得到粗频偏补偿后的接收序歹l) r (w);A3、对粗频偏补偿后的接收序列"n)依次进行细定时同步、细频偏估计与补偿，得到准确的PSS定时位置。
3、 根据权利要求2所述的LTE小区初始搜索CP类型检测方法，其特征在 于，步骤Al具体包括对接收信号经过窄带滤波得到接收序列KW;将本地PSS经过快速傅里叶 逆变换IFFT变换为时域的PSS序列s,如)，其中，n=0...2047， i=(),l,2，将接收 序列K")与本地PSS序列s,(")相关，得到三个相关集；比较三个相关集，得到 最大相关值，最大相关值所在的位置力w即为PSS粗定时同步结果；根据最大 相关值所在的相关集对应的PSS,确定当前的扇区ID;取J^对应的相关值的"倍作为第一比较门限值，0〈"〈1，将相关集中第一 次出现第 一比较门限值所对应的时刻作为PSS粗定时同步结果。
4、 根据权利要求3所述的LTE小区初始搜索CP类型检测方法，其特征在 于，步骤A3中所述细定时同步具体包括令丄(g)-l^'(yt + g)/0t)，其中，g为力^向前半个扩展CP开始的一个扩展CP范围，对r(")与步骤Al中确定的扇区ID对应的本地PSS进行滑动相关， 相关最大值g, =argm"{"g)}为细定时同步偏移值；取d—对应的相关值的/H咅作为第二比较门限值，0〈/ 〈1，将新相关集中第 一次出现第二比较门限值所对应的时刻作为PSS细定时同步结果。
5、 根据权利要求1所述的LTE小区初始搜索CP类型检测方法，其特征在 于，步骤B中，LTE帧中SSS所在的正交频分复用OFDM符号位置分为两种FDD-LTE帧的SSS所在的OFDM符号位置为在常规CP下，PSS定时位 置前2192点开始的2048点接收数据即为SSS所在的OFDM符号；在扩展CP 下，PSS定时位置前2560点开始的2048点接收数据即为SSS所在的OFDM符TDD-LTE帧的SSS所在的OFDM符号位置为在常规CP下，PSS定时位 置前6592点开始的2048点接收数据即为SSS所在的OFDM符号；在扩展CP 下，PSS定时位置前7680点开始的2048点接收数据即为SSS所在的OFDM符
6、 一种LTE小区初始搜索CP类型检测装置，其特征在于，该装置包括定 时位置模块和相关比较模块，其中，定时位置模块用于获取接收序列的PSS定时位置及扇区ID;相关比较模块用于分别按照常规CP、扩展CP根据PSS定时位置提取接收 序列中SSS所在位置的序列，和扇区ID对应的本地SSS进行相关检测，比较 得到的两个相关集，相关峰值所在的相关集对应的CP类型即为小区实际所用 的CP类型。
7、 根据权利要求6所述的LTE小区初始搜索CP类型检测装置，其特征在 于，定时位置模块具体包括窄带滤波器、相关器、比较模块、粗频偏模块、细 定时同步模块和细频偏模块，其中，窄带滤波器用于对接收信号滤除PSS带外的业务数据，提取PSS，得到接 收序歹'J r(");相关器用于将4妄收序列r(n)与本地PSS序列s, W相关，得到三个相关集；比较模块用于比较三个相关集，得到最大相关值，最大相关值所在的位置即为PSS粗定时同步结果；根据最大相关值所在的相关集对应的PSS，确定当 前的扇区ID;粗频偏模块用于对PSS粗定时同步结果进行粗频偏估计与补偿，得到粗频 偏补偿后的接收序列r ;细定时同步模块用于对粗频偏补偿后的接收序列"W进行细定时同步，得到准确的PSS定时位置；细频偏模块用于对PSS细定时同步结果进行细频偏估计与补偿，进一步消 除频偏对接收信号的影响。
8、根据权利要求7所述的LTE小区初始搜索CP类型检测装置，其特征在 于，该装置还包括时域变换模块，用于将本地PSS经过IFFT变换为时域的PSS 序列s,(")，其中，n=0...2047， i=0,l，2。
全文摘要
本发明公开了一种长期演进LTE系统中小区初始搜索时循环前缀CP类型的检测方法，该方法包括获取接收序列的PSS定时位置及扇区ID；分别按照常规CP、扩展CP根据PSS定时位置提取接收序列中SSS所在位置的序列，和扇区ID对应的本地SSS进行相关检测，得到两个相关集，将相关峰值所在的相关集对应的CP类型确定为小区实际所用的CP类型。本发明还公开了相应装置，该装置包括定时位置模块和相关比较模块。本发明具有判断准确、方法简单、同时能用于FDD-LTE和TDD-LTE帧结构的优点。
文档编号H04L27/26GK101656700SQ20081014577
公开日2010年2月24日 申请日期2008年8月19日 优先权日2008年8月19日
发明者渊 盛 申请人:中兴通讯股份有限公司