CN102469574B - 一种lte***中基于时域接收信号的定时同步方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步方法及装置，该方法包括：步骤一，LTE***中的下行接收端接收并存储用于小区搜索和同步的时域信号序列，将接收信号记为y(i)，i=0,1,…,T-1，其中T为检测时间长度内的接收信号的采样点数；步骤二，将接收信号y(i)进行滑动镜像相关，获得镜像相关结果；步骤三，根据镜像相关结果的绝对值判断是否存在明显峰值区间，若存在，则完成主同步信号的捕获，并根据相关结果的绝对值找到最大相关峰的位置获取定时信息；否则返回步骤一。本发明利用接收信号的镜像滑动相关进行检测，不需要对三组PSS分别进行相关运算，实现复杂度低、准确性高。

Description

一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步方法与装置

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步方法与装置。

背景技术

移动用户在接入小区时，首先要在网络允许使用的频段内进行信号扫描，确定是否存在可用频段及可用频段内是否存在可用小区的下行信号。在LTE***中，小区基站每隔5ms的周期发送一个携带小区识别号的主同步信号(PrimarySynchronizationSignal，PSS)。移动用户在小区搜索的初期首先检测PSS是否存在，若检测到其存在，则确认为可使用频段，进行小区识别和下行信号的时频同步，否则，继续检测，直至检测到可使用频段内的下行主同步信号。

LTE***的PSS由ZC序列生成，共有三组不同的序列可供使用。由于在小区搜索阶段，基站具体发送了哪组PSS对用户是盲的，因此，基于PSS的传统的定时方法是，用户首先预先存储三组本地PSS序列，然后每组PSS分别与接收信号进行滑动相关，当检测到明显的相关峰值时，确定检测到PSS，并在峰值位置找到定时同步位置。这样处理有一个问题，就是三组相关运算复杂度高，不利于快速获取定时信息。另外，如果用户处于同步网络中，采用本地同步序列和接收序列相关时，其他小区发送的同步信号对本小区接收信号将形成干扰。

因此，现有技术需要对三组PSS分别进行相关运算，处理运算量大，不利于快速获取同步信息，而且延长了用户检测到有下行信号传输的可用频段时间，增加了小区搜索所需要的时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步方法；

此外，本发明还提供一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步方法，包括：

步骤一，LTE***中的下行接收端接收并存储用于小区搜索和同步的时域信号序列，将接收信号记为y(i)，i＝0,1,…,T-1，其中T为检测时间长度内的接收信号的采样点数；

步骤二，将接收信号y(i)进行滑动镜像相关，获得镜像相关结果；所述滑动镜像相关的具体方式为

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}y(i+\frac{N-2}{2}+k)y^{*}(i+\frac{N-2}{2}-k)$

或者

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}{y}^{*}(i+\frac{N-2}{2}+k)y(i+\frac{N-2}{2}-k),$

其中，i＝0,1,…,T-1，N为LTE***中的下行接收端接收的用于小区搜索和同步的接收信号y(i)的FFT长度，k为求和运算的索引标号，上标*表示复共轭，r(i)为镜像相关结果；

步骤三，根据镜像相关结果的绝对值判断是否存在明显峰值区间，若存在，则完成主同步信号的捕获，并根据相关结果的绝对值找到最大相关峰的位置获取定时信息；否则返回步骤一。

一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步装置，包括存储模块、滑动镜像相关模块、定时同步模块；所述存储模块用以存储LTE***中的下行接收端接收的用于小区搜索和同步的接收信号；所述滑动镜像相关模块与所述存储模块相连，用以对所述接收信号进行滑动镜像相关处理，获得镜像相关结果；所述定时同步模块与所述滑动镜像相关模块相连，用以根据所述镜像相关结果的绝对值找到最大相关峰的位置获取定时信息，完成接收端与基站的同步。

作为本发明的一种优选方案，所述滑动镜像相关模块的模型为：

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}y(i+\frac{N-2}{2}+k)y^{*}(i+\frac{N-2}{2}-k)$

或者

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}{y}^{*}(i+\frac{N-2}{2}+k)y(i+\frac{N-2}{2}-k),$

其中，r(i)为镜像相关结果，i＝0,1,…,T-1；T为检测时间长度内的接收信号的采样点数；N为LTE***中的下行接收端接收的用于小区搜索和同步的接收信号y(i)的FFT长度，k为求和运算的索引标号，上标*表示复共轭。

本发明的有益效果在于：本发明利用接收信号的镜像滑动相关进行检测，不需要对三组PSS分别进行相关运算，实现复杂度低；同时，由于是对接收信号本身的相关运算，同步网络中的其他小区的同步信号对本小区而言变成有用信号，可提高定时的准确性。

附图说明

图1为本发明所述的LTE***中基于时域接收信号的定时同步方法的流程图；

图2为实施例二所述的64点OFDM时域接收符号序列；

图3为实施例二所述的64点OFDM时域接收符号序列的镜像相关示意图；

图4为本发明所述的LTE***中基于时域接收信号的定时同步装置结构示意图。

具体实施方式

针对上述问题，本发明基于ZC序列的镜像对称特性，提出使用时域接收信号进行定时同步的方法和装置。该方法首先在网络允许使用的频段内接收时域信号，然后对接收信号进行镜像滑动相关，通过检测是否存在明显峰值进行定时同步。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步方法，该方法的流程图如图1所示，具体包括：

(1)接收信号存储。

LTE***中的下行接收端接收存储用于小区搜索和同步的时域信号序列，并将该接收信号记为y(i)，i＝0,1,…,T-1，其中T为检测时间长度内的接收信号采样点数。

(2)滑动镜像相关。

将接收信号y(i)进行滑动镜像相关，相关方式如下：

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}y(i+\frac{N-2}{2}+k)y^{*}(i+\frac{N-2}{2}-k),i=0,1,...,T-1$

或者

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}{y}^{*}(i+\frac{N-2}{2}+k)y(i+\frac{N-2}{2}-k),i=0,1,...,T-1$

其中，N为LTE***中的下行接收端用于小区搜索和同步的OFDM的FFT长度，k为求和运算的索引标号，上标“*”表示复共轭，r(i)为第i个镜像相关值。上述两种相关形式本质上是等价的，为简明起见，在后面的描述中，采用第一种形式。

(3)相关峰值判断。

根据r(i)的绝对值判断是否存在明显峰值区间，若存在，则完成主同步信号的捕获，并根据r(i)的绝对值找到最大相关峰的位置获取定时信息；否则继续在本频段内检测或者切换到其他规定频段检测，重复上述检测过程。

移动用户在接入小区的过程中，首先要确定基站是否在可用频段内有下行信号并进行信号同步，本发明根据LTE***主同步信号的镜像对称特点，通过对时域接收信号进行镜像滑动相关，获得了不依赖于本地PSS的定时同步方法，该方法实现复杂度低。

实施例二

本实施例提供一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步装置，该装置的结构如图4所示，包括存储模块、滑动镜像相关模块、定时同步模块；所述存储模块用以存储LTE***中的下行接收端接收的用于小区搜索和同步的接收信号；所述滑动镜像相关模块与所述存储模块相连，用以对所述接收信号进行滑动镜像相关处理，获得镜像相关结果；所述定时同步模块与所述滑动镜像相关模块相连，用以根据所述镜像相关结果的绝对值找到最大相关峰的位置获取定时信息，完成接收端与基站的同步。其中滑动镜像相关模块的模型为：

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}y(i+\frac{N-2}{2}+k)y^{*}(i+\frac{N-2}{2}-k)$

或者

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}{y}^{*}(i+\frac{N-2}{2}+k)y(i+\frac{N-2}{2}-k),$

其中，r(i)为镜像相关结果，i＝0,1,…,T-1；T为检测时间长度内的接收信号的采样点数；N为LTE***中的下行接收端接收的用于小区搜索和同步的接收信号y(i)的FFT长度，k为求和运算的索引标号，上标*表示复共轭。

实施例三

本实施例为实施例一所述方法的具体实现过程，其中，小区搜索采用N＝64点OFDM接收的FFT运算。

假设用户开始接收数据后存储的用于小区搜索的接收序列为y(i)，i＝0,1,.....9600-1，即T＝9600，相当于接收端存储了10ms内一个无线帧的数据。对序列y(i)进行如下运算得到相关序列值r(i)：

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{31}{\Σ}}y(i+31+k)y^{*}(i+31-k),i=0,1,\mathrm{.....9600}-1$

图2给出的一个64点OFDM符号长度的时域符号序列。以i＝1为例，进行镜像相关运算，相当于以y(32)为对称中心，y(32)两边长度为31的对称点的共轭相乘的求和，如图3所示。

根据时域PSS信号的镜像对称特性，当参与滑动相关的两部分序列y(i+31+k)和y(i+31-k)为发送PSS信号的接收序列时，会出现较大相关峰；否则这两部分序列为随机噪声、用户数据或其他控制信号的接收信号。因为随机噪声、用户数据或其他控制信号的接收信号一般情况下不具备镜像对称的特性，因此出现峰值的概率非常小。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。

Claims (2)

1.一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步方法，其特征在于，所述定时同步方法包括：

步骤一，LTE***中的下行接收端接收并存储用于小区搜索和同步的时域信号序列，将接收信号记为y(i)，i＝0,1,…,T-1，其中T为检测时间长度内的接收信号的采样点数；

步骤二，将接收信号y(i)进行滑动镜像相关，获得镜像相关结果；所述滑动镜像相关的具体方式为

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}y(i+\frac{N-2}{2}+k)y^{*}(i+\frac{N-2}{2}-k)$

或者

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}{y}^{*}(i+\frac{N-2}{2}+k)y(i+\frac{N-2}{2}-k),$

其中，i＝0,1,…,T-1，N为LTE***中的下行接收端接收的用于小区搜索和同步的接收信号y(i)的FFT长度，k为求和运算的索引标号，上标*表示复共轭，r(i)为镜像相关结果；

步骤三，根据镜像相关结果的绝对值判断是否存在明显峰值区间，若存在，则完成主同步信号的捕获，并根据相关结果的绝对值找到最大相关峰的位置获取定时信息；否则返回步骤一。

2.一种LTE***中基于时域接收信号的定时同步装置，其特征在于：所述定时同步装置包括存储模块、滑动镜像相关模块、定时同步模块；所述存储模块用以存储LTE***中的下行接收端接收的用于小区搜索和同步的接收信号；所述滑动镜像相关模块与所述存储模块相连，用以对所述接收信号进行滑动镜像相关处理，获得镜像相关结果；所述定时同步模块与所述滑动镜像相关模块相连，用以根据所述镜像相关结果的绝对值找到最大相关峰的位置获取定时信息，完成接收端与基站的同步；所述滑动镜像相关模块的模型为：

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}y(i+\frac{N-2}{2}+k)y^{*}(i+\frac{N-2}{2}-k)$

或者

$r\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{\frac{N-2}{2}}{\Σ}}{y}^{*}(i+\frac{N-2}{2}+k)y(i+\frac{N-2}{2}-k),$

其中，r(i)为镜像相关结果，i＝0,1,…,T-1；T为检测时间长度内的接收信号的采样点数；N为LTE***中的下行接收端接收的用于小区搜索和同步的接收信号y(i)的FFT长度，k为求和运算的索引标号，上标*表示复共轭。