专利名称：3gpp-lte系统下行链路初始分数频偏估计方法
技术领域：
本发明属于宽带无线移动通信技术领域，具体涉及第三代合作伙伴计划长期演进 (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution，3GPP-LTE)下行链路同步过程中的初始分数频偏估计方法。
背景技术：
同步技术是一项很重要的无线移动通信技术，同步过程主要包括时间定时和频率同步，同步是任何通信系统都需首要完成的过程。在无线移动通信的3G时代，系统对同步过程有着很高的要求，同步性能直接关系着无线通信中语音、数据业务的质量以及高速率、 低延时的数字多媒体应用服务。然而，在实际的无线环境中，阻挡、阴影、多径衰落等因素， 对信号造成了很大的干扰，这也给同步技术提出了严峻的挑战。第三代合作伙伴计划(3rdgeneration partnership pro ject，3GPP)在 2004 年底开始了长期演进(long term evolution，LTE)项目。3GPP-LTE的同步过程的第一步是进行下行链路同步，即小区搜索，当用户(user equipment，UE)进行切换或者初始接入的时候需要进行小区搜索，UE需要进行同步信道(synchronization channel, SCH)信号检测，具体为主同步信道信号(primary SCH signal, PSS)和辅同步信道信号(secondary SCH, SSS)检
测，以获取小区标识组号和小区标识组内编号Arf^ ,读取该小区的广播信道信息，在此
过程中，UE需要估计出各自的定时误差和初始载波频偏(carrier frequent offset，CFO)。 3GPP-LTE系统的空中接口在下行链路采用正交频分多址接入(orthogonal frequency division multiple access, 0FDMA)技术，该技术以正交步页分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)为基础，通过将整个信道分为多个相互正交的子信道，能够很好地抵制频率选择性信道的影响，可以获得很高的频谱利用率，但是，OFDM对同步要求很高，尤其是对载波频偏(carrier frequent offset, CFO)比较敏感。因此在PSS检测过程中，初始CFO估计就成为影响LTE同步性能的关键因素。现有的用于OFDM系统的CFO估计算法主要分为导频辅助(pilot aided,PA)的估计算法和盲估计(blind estimation, BE)算法。具体在LTE系统中，一种是基于导频的算法主要是利用接收PSS时域序列与本地PSS序列的互相关，得到一个互相关序列，将互相关序列等分为两段，分别进行累加求和，利用两个累加值的相位差进行CFO估计，PSS互相关的方法充分利用了 PSS序列良好的相关特性，估计性能较好；另一种是利用OFDM符号的结构特征，即循环前缀(cyclic prefix，CP)是OFDM尾部数据的副本，基于最大似然(maximum likelih00d，ML)准则，利用其自相关的相位进行CFO估计，基于CP的ML方法只能估计出一个子载波间隔内的频偏，另外估计性能易受多径信道的影响，但是基于CP的ML方法可以在多个OFDM符号时间内实现。当进行分数频偏估计时，总体上来说，PSS互相关的方法的频偏估计精度优于基于CP的ML方法的估计好，但是，在较小频偏范围和高的信噪比情况下， 基于CP的ML方法的精度会优于PSS互相关的方法。具有低复杂度的S-SCH检测方法。但是，现有的LTE系统初始分数频偏估计方法多集中于单独采用PA算法或者BE算法，缺少能够有效联合PA算法和BE算法的初始分数频偏估计方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种适用于3GPP-LTE系统的下行链路同步中的初始分数频偏估计方法，能够有效联合PSS互相关方法和基于CP的ML方法。本发明提出适用于3GPP-LTE系统的下行链路同步中的初始分数频偏估计方法， 针对接收到的基带数字信号时域序列，其步骤为
步骤1 获取接收序列的主同步信号PSS定时位置和小区标识组内编号^ 5 ；
步骤2 对经过窄带滤波器得到接收的PSS时域序列，根据检测的！燈产生本地PSS时
域信号，将接收的PSS序列的前半部分和本地PSS序列前半部分共轭相乘累加，接收的PSS 序列的后半部分和本地PSS序列的后半部分共轭相乘累加，计算两个共轭相乘累加值的相
位差，得到初始分数频偏；
步骤3 对未经过窄带滤波器的接收序列，采用基于CP的ML方法获得初始分数频偏估
计 ^CP ；
步骤4 进行初始分数频偏估计，由上述步骤，系统获得了候选集^rssJwI，记接收
信号的SNR为SNR"，设定一个SNR阈值+在低信噪比情况下，当归一化频偏范围为 [-0. 5. 0. 5]时，基于CP的ML算法的频偏估计性能低于利用PSS采样信号的互相关方法的频偏估计性能，故低区域选择基于PSS的频偏估计^ss ,经仿真平台测试，合适的阈值 μ范围为(Γ5 dB, S卩，当SMT^私时,初始频偏取值爸=ims,当SN『> μ时，通过设定频
偏阈值,其中《€
,在忍/iT >只区域，当较小频偏存在时，基于CP的ML方法的估
计性能优于利用PSS互相关方法的估计性能，阈值α的具体取值与CP和PSS信号的采样点数以及传输无线信道状况有关，在具体实施中，阈值A和《的设定，是基于采用步骤2和步骤3两种方法的频偏估计性能的比较，当SNRn < μ时，初始频偏取值爸二 %s,当SNPJx > μ
时，若IlbjSa时，#=&，否则，从而得到最终的初始分数频偏估计身。具体的检测流程如图4所示。下面对各个步骤的具体计算作进一步介绍
步骤1 获取接收基带数字信号序列的主同步信号PSS定时位置和小区标识组内编号
，其分步骤如下
分步骤1. 1 对接收信号的进行时域采样，经过窄带低通滤波器得到接收序列，根据时间同步模块确定的时间同步信息，获取PSS粗定时同步结果，记接收端PSS时域采样序
权利要求
1. 一种适用于3GPP-LTE系统下行链路初始分数频偏估计方法，其特征在于具体步骤如下针对接收到的基带数字信号时域序列，步骤1 获取接收序列的主同步信号PSS定时位置和小区标识组内编号步骤2 对经过窄带滤波器得到接收的PSS时域序列，根据检测的iVg》产生本地PSS时域信号，将接收的PSS序列的前半部分和本地PSS序列前半部分共轭相乘累加，接收的PSS 序列的后半部分和本地PSS序列的后半部分共轭相乘累加，计算两个共轭相乘累加值的相位差，得到初始分数频偏；步骤3 对未经过窄带滤波器的接收序列，采用基于CP的ML方法获得初始分数频偏估计 ^CP ；步骤4 进行初始分数频偏估计，由上述步骤，获得候选集^iss,lb),记接收信号的SNR为Shf，设定一个5M 阈值/i ,当SbM^时,初始频偏取值会=ims，当SN『> μ时，通过设定频偏阈值…其中ae
,若时，#= Icp,否则，,从而得到最终的初始分数频偏估计乡。
2.根据权利要求1所述的适用于3GPP-LTE系统下行链路初始分数频偏估计方法，其特征在于步骤1获取接收基带数字信号序列的主同步信号PSS定时位置和小区标识组内编号，其分步骤如下分步骤1. 1 对接收基带数字信号的进行时域采样，经过窄带低通滤波器得到接收序列，根据时间同步模块确定的时间同步信息，获取PSS粗定时同步结果，记接收端PSS时域的等效基带采样序列为
3.根据权利要求2所述的适用于3GPP-LTE系统下行链路初始分数频偏估计方法，其特 征在于步骤2计算初始分数频偏频偏‘的分步骤如下；分步骤2. 1 根据3GPP-LTE协议，主同步信号PSS的频域序列采用hdoff-Chu序列， 小区组内编号双f 一一对应于hdoff-Chu序列的根指数な，通过況点IFFT，变换得到PSS 时域序列；根据3GPP TS 36. 211 V8. 5. O协议，3GPP LTE采用62长的Zadoff-Chu序列作为主同 步信道信号，序列特征为
4.根据权利要求3所述的适用于3GPP-LTE系统下行链路初始分数频偏估计方法，其特征在于步骤3初始分数频偏估计‘的分步骤为依据循环前缀(CP)的方法进行估计初始分数频偏值，在经过同步信号PSS初步定时后，记为未经过窄带滤波的接收序列，令
全文摘要
本发明属于宽带无线移动通信技术领域，具体为3GPP-LTE系统下行链路初始分数频偏估计方法。本方法包括获取接收基带数字信号序列的主同步信道信号(PSS)定时位置及小区标识组内编号；采用两种方法进行频偏估计，得到初始分数频偏值的候选集合，其中一种方法是基于常规循环前缀进行最大似然算法，另一种方法是接收的PSS序列与本地检测的PSS序列进行相关累加；在接收信号不同的SNR区域内，通过设定频偏阈值，从候选集合中，确定最终的初始分数频偏估计值。本发明操作简单，相比于单独使用PSS互相关和基于CP的ML算法具有较好的均方误差性能。
文档编号H04L25/02GK102413079SQ20111035485
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者张俊博, 朱宇, 王丰 申请人:复旦大学