一种LTE下行主同步信号的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种LTE下行主同步信号的检测方法，通过最大似然估计方法估计出系统中OFDM符号的起始位置和频偏；通过CP相关算法判定CP类型并实现频偏估完成补偿；若循环前缀为扩展类型，则依次取出一个OFDM符号与本地的PSS时域序列做相关性找到相关最大值确定PSS所在OFDM的起始位置，从而估计出半帧的起始位置并完成精频偏估计和补偿；将接收到的数据转换到频域依据SSS信息，估计出帧的起始和小区ID号并做残余频偏估计，完成同步。本发明专利技术能有效的矫正大范围频偏，避免频偏对同步的影响，同时能够大幅减少计算量，实现高效准确的同步。

【技术实现步骤摘要】
一种LTE下行主同步信号的检测方法
本专利技术涉及无线通信领域，具体是一种LTE下行主同步信号的检测方法。
技术介绍
在长期演进(LTE)通信系统中，采用了正交频分复用技术(OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)。OFDM是一种多载波传输技术，其基本可以把串行高速数据流转换为并行的低速数据流，同时在多个正交子载波上进行传输。OFDM系统利用各个子载波的正交性减少每个载波的频带范围，提高了系统的频带利用率。为了减少各个符号干扰和子载波干扰，减少时间同步误差对数据解析的影响，LTE系统将OFDM信号的最后一定长度内的部分提取出来放在OFDM信号的头部，这一部分称之为循环前缀(CP，CyclicPrefix)。将加入了循环前缀后变长了的OFDM信号作为新的OFDM信号，这样就可以完全消除符号干扰。在LTE通信系统中，当用户设备(UE)开机并接入LTE系统中时，首先必须启动小区搜索过程，此过程包括了接入信号的选择，接入信号的同步，通过这些过程UE可以确定接入的小区标识(ID)以及对于解析下行数据至关重要的一些信息和参数。其中，小区搜索和同步过程主要基于主同步信号(PSS，PrimarySynchronizationSignal)和辅同步信号(SSS，SecondarySynchronizationSignal)来完成。PSS和SSS是长度为62资源单元(RE，ResourceElement)的序列，其独立地映射到频域内传输带宽的中间62个子载波上。小区基站每隔5ms发送一次携带扇区识别号的PSS。UE通过检测PSS的存在，并通过相关计算实现半帧同步，然后通过SSS的相干检测来检测SSS以确定小区的ID号，从而实现同步。同步技术包含两种不同的方法：PSS检测算法和基于CP的检测方法；在现有技术中一般采用的是基于PSS的同步算法，其中PSS是由频域Zadoff-Chu(ZC)序列生成的，这种序列在频偏很小的时候相关性很好，但是随着频偏的增大，相关性的峰值会在时间上产生飘移，从而导致定时同步求解的不准确。特别是对于LTE系统，分析仪需要能够解析大频偏的数据，所以现有PSS同步检测方法在分析仪中的应用存在不足。在LTE分析仪中需要一种不受频偏影响能够准确定时的同步算法。其中，基于CP的自相关同步法具有复杂度低、不受频偏影响能够准确定时的特性。OFDM系统基于CP的时延θ和频偏F估计的最大似然(ML，MaximumLikelihood)函数的数学表达式为：^(θ，ξf)＝|γ(θ)|cos{2πξf+∠γ(θ)}-ηρ(θ)其中，∠表示的是复数的角度，频偏可以表示为ξ＝ξn+ξf：其中，ξn是整数倍频偏，ξf是小数倍频偏。θ＝n/fsr(k)是接收数据，r(k+N)是r(k)延迟Nfft的接收数据，*表示复数的共轭；γ(n)是r(k)和r(k+N)的相关项(CorrelationTerm)，Nfft是每个OFDM符号的FFT(FastFourierTransform，快速傅里叶变换)长度，Lcp表示CP长度；ρ(n)表示数据能量信息，|·|是求模。η是r(k)和r(k+N)相关系数(CorrelationCoefficient)的幅值，表示信号功率，，表示噪声功率。时间偏移和频偏的联合最大似然估计值的表达式为：相比于TD-LTE小区搜索PSS同步技术，基于CP的最大似然估计是时延和频偏的联合估计技术。基于CP的最大似然估计也有其不足之处。当前的CP自相关的同步方法是在CP类型未知的情况下，利用最大似然函数估计时延、小数倍频偏和CP类型，再利用自相关或者互相关估计PSS的位置，估计整数倍频偏，再根据PSS和SSS得到小区ID，从而实现小区搜索与同步。但是这种算法步骤比较多，算法复杂度比较高，同时每一个步骤都作为一个判决因数，判决准确率较低。为此本专利技术提出了一种应用于LTE系统分析仪中基于扩展子帧类型的CP同步方法，该方法能够在大频偏存在的情况下实现准确同步，同时能有效降低同步算法的复杂度，提高同步效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种LTE下行主同步信号的检测方法，以解决LTE分析仪里频偏较大的情况下不能实现准确同步的问题，同时采用全局最优化搜索算法来解决LTE下行同步检测的计算量过大的问题。这种算法主要是通过取出一个OFDM符号的CP做最大似然估计，估计出系统中OFDM符号的起始位置，实现频偏补偿，判断CP类型。对于扩展CP，可以取出PSS在子帧中的相对位置，通过相关性最大值找到最优值，从而估计出半帧的起始位置，从而实现同步。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种LTE下行主同步信号的检测方法，包括以下步骤：S1：通过最大似然估计方法估计出系统中OFDM符号的起始位置和频偏；S2：通过CP相关算法判定CP类型并实现频偏估完成补偿；S3：若循环前缀为扩展类型，则依次取出一个OFDM符号与本地的PSS时域序列做相关性；S4：找到相关最大值确定PSS所在OFDM的起始位置，从而估计出半帧的起始位置；S5：通过获取的数据和本地的PSS时域序列做精频偏估计；S6：将接收到的数据转换到频域依据SSS信息，估计出帧的起始和小区ID号并做残余频偏估计，完成同步。作为本专利技术进一步的方案：执行所述步骤S1时，所需要的时域数据长度为两个OFDM符号的长度，粗估滑动窗口的时域滑动区间为一个半的OFDM符号长度2Nfft。作为本专利技术进一步的方案：执行所述步骤S1时，所述粗估滑动窗口的频域滑动区间为15K，30K。作为本专利技术进一步的方案：所述步骤S2中所采用的CP类型的判断方法是分别假定CP类型为正常CP和扩展CP，计算两种类型下的CP中的数据和OFDM符号中的数据的相关性，取出相关性最高的那一种CP类型。作为本专利技术进一步的方案：在扩展CP中，由于每一个OFDM符号和CP符号的长度是相同的，依据步骤S1得到OFDM符号的起始位置，通过步骤S3依次取出一个OFDM符号数据。作为本专利技术进一步的方案：在获得LTE下行主同步信号的半帧的起始位置的同时，OFDM符号的个数为66个。作为本专利技术进一步的方案：将取出的OFDM符号并与本地的三组PSS时域序列做相关性计算，找到相关性最大的那一组序列，其公式表示如下，其中，Im表示最优的PSS时域序列的序列序号，Γm表示最优的OFDM符合的序列序号，r(k)表示接收到的序列的第k个码片，d(I，k)表示本地生成的小区物理ID号为I的PSS时域序列的第k个码片。作为本专利技术进一步的方案：如果CP类型为扩展CP，得出PSS时域序列所在OFDM符号的码片起始位置Ppss，表示如下，其中，Lextd表示扩展CP的长度。作为本专利技术进一步的方案：步骤S5中，精频偏估计是通过取出的PSS时域序列所在的OFDM符号与本地的PSS时域序列做相关性计算，其公式表达如下，cor(k)＝r(Ppss+k)·d*(Im，k)其中，Fsynic表示精频偏的频偏值，cor(k)表示取出的PSS时域序列所在的OFDM符号的第k个码片与本地的PSS时域序列的第k个码片的相关值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的LTE下行主同步信号的检测方法，适用于FDD和TDD的扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LTE下行主同步信号的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过最大似然估计方法估计出系统中OFDM符号的起始位置和频偏；S2：通过CP相关算法判定CP类型并实现频偏估完成补偿；S3：若循环前缀为扩展类型，则依次取出一个OFDM符号与本地的PSS时域序列做相关性；S4：找到相关最大值确定PSS所在OFDM的起始位置，从而估计出半帧的起始位置并完成精频偏估计和补偿；S5：将接收到的数据转换到频域依据SSS信息，估计出帧的起始和小区ID号并做残余频偏估计，完成同步。

【技术特征摘要】
1.一种LTE下行主同步信号的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过最大似然估计方法估计出系统中OFDM符号的起始位置和频偏；S2：通过CP相关算法判定CP类型并实现频偏估完成补偿；S3：若循环前缀为扩展类型，则依次取出一个OFDM符号与本地的PSS时域序列做相关性；S4：找到相关最大值确定PSS所在OFDM的起始位置，从而估计出半帧的起始位置并完成精频偏估计和补偿；S5：将接收到的数据转换到频域依据SSS信息，估计出帧的起始和小区ID号并做残余频偏估计，完成同步。2.根据权利要求1所述的LTE下行主同步信号的检测方法，其特征在于，执行所述步骤S1时，所需要的时域数据长度为两个OFDM符号的长度，粗估滑动窗口的时域滑动区间为一个半的OFDM符号长度2Nfft。3.根据权利要求2所述的LTE下行主同步信号的检测方法，其特征在于，执行所述步骤S1时，所述粗估滑动窗口的频域滑动区间为15K，30K。4.根据权利要求1所述的LTE下行主同步信号的检测方法，其特征在于，所述步骤S2中所采用的CP类型的判断方法是分别假定CP类型为正常CP和扩展CP，计算两种类型下的CP中的数据和OFDM符号中的数据的相关性，取出相关性最高的那一种CP类型。5.根据权利要求1所述的LTE下行主同步信号的检测方法，其特征在于，在扩展CP中，由于每一个OFDM符号和CP符号的长度是相同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐旭东，蒋政波，苏天择，陈丽，
申请(专利权)人：上海创远仪器技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31