一种LTE***中PSS定时调整的方法
技术领域
本发明涉及LTE(长期演进)***下行同步定时调整的技术领域,尤其是指一种LTE***中PSS(主同步信号)定时调整的方法。
背景技术
LTE通信***中,在移动终端开机或者失步时,需要进行小区搜索,完成与基站之间的时间和频率同步。小区搜索主要分两步,第一步是PSS同步,获得半帧定时和小区组内编号,第二步是SSS(辅同步信号)同步,获得帧定时和小区组编号。由于SSS同步是PSS同步过程中在获得PSS定时位置的基础上进行的,因此PSS定时位置的准确性直接影响了SSS同步的性能。由于同步信号在频域上只映射到直流子载波附近的62个子载波上,考虑到同步信号带宽的这一特点,在小区搜索过程中一般使用降采样来提高小区搜索效率,发明专利文献[一种实现TD-LTE数字中继技术初始同步的方法专利号:201210237633发明设计人:刘剑飞;王晨阳;曾祥烨;王蒙军;杨建坡]中公开了一种降采样下的下行同步方法,采用1.92MHz的采样率可以在不知道下行带宽的前提下完成下行同步,但是在已知下行带宽的前提下,可以对降采样下的PSS定时位置进行调整,以获得更准确的PSS定时位置。发明专利文献[一种用于TD-LTE***时频同步的方法专利号:201110094759发明设计人:陈发堂;马磊;李小文;王丹;王华华;刘宇;许彦斌;凌云志;黄武]中公开了一种自相关和互相关相结合的PSS同步方法,对接收的基带信号进行了降采样,在获得降采样下PSS定时位置的基础上计算非降采样下的PSS定时,但是并没有对降采样下的PSS定时位置进行调整。
现有降采样下的LTE***下行同步方案中,一般是先对接收信号进行滤波,滤掉同步信号带宽以外的信号,滤波之后降采样,然后进行PSS同步,在获得降采样下PSS定时位置之后,直接使用降采样下PSS的定时位置,根据PSS和SSS的相对位置关系提取SSS并进行SSS同步。然而由于无线信道环境中多径的存在,会导致PSS定时的不准,现有解决方案没有考虑到PSS定时位置的不准会给SSS的同步带来不利影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种LTE***中PSS定时调整的方法,利用非降采样下的PSS定时位置对降采样下的PSS定时位置进行调整,提高了PSS定时的准确性,同时提高了后续SSS同步的性能。
为实现上述目的,本发明所提供的技术方案为:一种LTE***中PSS定时调整的方法,包括以下步骤:
1)滤波
滤波的目的是降低同步信号带宽以外的信号对同步信号子载波的干扰,对基带信号进行滤波处理,滤除同步信号带宽以外的信号;
2)降采样
降采样的目的是降低后续同步过程中相关运算的计算量,假设降采样前生成OFDM符号使用IFFT的点数为NIFFT,对滤波后的信号进行NdownSam倍的降采样,则降采样后生成OFDM符号使用IFFT的点数为
3)PSS同步
3.1)根据降采样后生成OFDM符号使用IFFT的点数和小区组内编号生成三组降采样下PSS的本地时域参考信号,生成的具体步骤为:①根据的取值0、1和2,计算得到三组频域主同步信号序列,频域主同步信号序列的长度为62;②将三组频域主同步信号序列分别映射到直流子载波前后各31个子载波上;③在主同步信号子载波前面补个零,后面补个零,搬频处理之后进行点IFFT变换,表示向上取整,表示向下取整;
3.2)将三组降采样下PSS的本地时域参考信号分别与步骤2)中降采样后的基带信号做滑动相关运算,得到三组降采样下PSS的本地时域参考信号与基带信号在每一个可能时间同步点的相关值,在所有可能时间同步点的相关值中找出最大相关值,最大相关值对应的时间同步点即为降采样下PSS的定时位置,记为tcoarse,最大相关值对应的组号即为小区组内编号;
4)首径与初始定时位置偏差的计算
4.1)根据步骤2)中非降采样下生成OFDM符号使用IFFT的点数NIFFT以及步骤3)中确定的小区组内编号,生成非降采样下PSS的本地时域参考信号,生成的具体步骤为:①根据步骤3)中确定的小区组内编号计算得到频域主同步信号序列,频域主同步信号序列的长度为62;②将得到的频域主同步信号序列映射到直流子载波前后各31个子载波上;③在主同步信号子载波前面补个零,后面补个零,搬频处理之后进行NIFFT点IFFT变换,表示向上取整,表示向下取整;
4.2)根据步骤3)得到的降采样下PSS的定时位置来确定非降采样下PSS的定时位置,以该位置为中心向前Ng·NIFFT/(2×2048)个采样点,这里的Ng表示20MHz信道带宽下Normal CP的长度,取值为144,向后32·NIFFT/2048个采样点设置搜索窗1,在搜索窗1内计算步骤1)中滤波后的基带信号与非降采样下PSS的本地时域参考信号的相关值,找出相关值的最大值P0,并以该最大值对应的位置为起始点,向前回溯Ng·NIFFT/(4×2048)个采样点获得搜索窗2,然后在搜索窗2内寻找第一个大于等于β·P0的相关值,其中β为对应的门限值,β∈(0,1],该相关值所对应的采样点的位置即为首径的位置,记为tfirst,于是可以得到首径与初始定时位置之间的偏差Δ为:
Δ=tfirst-tcoarse·NdownSam;
5)降采样下PSS定时位置的调整
根据步骤4)计算出来的首径与初始定时位置之间的偏差对降采样下的PSS定时位置tcoarse进行调整,假设调整之后的降采样下PSS定时位置为t′coarse,则调整的原则为:
其中,| |表示取绝对值,表示向下取整,sign(·)表示取整数的正负号;
6)SSS同步
根据步骤5)计算出来的降采样下PSS定时位置t′coarse以及PSS与SSS的相对位置关系来确定SSS所在的位置,提取SSS之后进行SSS的同步以获得小区组编号和帧定时,再结合步骤3)中获得的小区组内编号就可以计算出小区ID。
本发明与现有技术相比,具有如下优点与有益效果:
1、本发明根据首径位置与初始定时位置之间的偏差对降采样下的PSS定时位置进行调整,提高了降采样下PSS定时位置的准确性。
2、本发明在提高降采样下PSS定时位置准确性的同时也提高了SSS同步的性能和小区ID的正确检测概率。
附图说明
图1为本发明方法的总体流程图。
图2为PSS定时位置调整对定时准确性的影响曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,本实施例所述的LTE***中PSS定时调整的方法,包括以下步骤:
1)滤波
滤波的目的是降低同步信号带宽以外的信号对同步信号子载波的干扰,对基带信号进行滤波处理,滤除同步信号带宽以外的信号;而在本实施例中,基带滤波器要根据***需要来设计,滤波器的设计指标为:采样率30.72MHz,通带带宽472.5KHz,阻带起始频率547.5KHz,带外衰减20dB,带内波动0.1dB。
2)降采样
3)PSS同步
3.1)根据降采样后生成OFDM符号使用IFFT的点数和小区组内编号生成三组降采样下PSS的本地时域参考信号,生成的具体步骤为:①根据的取值0、1和2,计算得到三组频域主同步信号序列,频域主同步信号序列的长度为62;②将三组频域主同步信号序列分别映射到直流子载波前后各31个子载波上;③在主同步信号子载波前面补个零,后面补个零,搬频处理之后进行点IFFT变换,表示向上取整,表示向下取整,而在本实施例中,具体是在主同步信号子载波前面补33个零,后面补32个零,搬频处理之后进行128点IFFT变换;
3.2)将三组降采样下PSS的本地时域参考信号分别与步骤2)中降采样后的基带信号做滑动相关运算,这里的相关运算使用快速FFT算法,将时域的滑动相关转化为频域的共轭相乘,大大提高了相关的效率,此处的相关运算也可以使用其他计算相关的算法替代,比如分段相关,差分相关,匹配滤波等;相关运算得到三组降采样下PSS的本地时域参考信号与基带信号在每一个可能时间同步点的相关值,在所有可能时间同步点的相关值中找出最大相关值,最大相关值对应的时间同步点即为降采样下PSS的定时位置,记为tcoarse,最大相关值对应的组号即为小区组内编号,至此完成了PSS的同步。
4)首径与初始定时位置偏差的计算
4.1)根据步骤2)中非降采样下生成OFDM符号使用IFFT的点数NIFFT以及步骤3)中确定的小区组内编号,生成非降采样下PSS的本地时域参考信号,生成的具体步骤为:①根据步骤3)中确定的小区组内编号计算得到频域主同步信号序列,频域主同步信号序列的长度为62;②将得到的频域主同步信号序列映射到直流子载波前后各31个子载波上;③在主同步信号子载波前面补个零,后面补个零,搬频处理之后进行NIFFT点IFFT变换,表示向上取整,表示向下取整,而在本实施例中,具体是在主同步信号子载波前面补993个零,后面补992个零,搬频处理之后进行2048点IFFT变换;
4.2)根据步骤3)得到的降采样下PSS的定时位置来确定非降采样下PSS的定时位置,以该位置为中心向前Ng·NIFFT/(2×2048)个采样点(这里的Ng表示20MHz信道带宽下Normal CP的长度,取值为144),向后32·NIFFT/2048个采样点设置搜索窗1,而在本实施例中,具体是以上述位置为中心向前72个采样点,向后32个采样点设置搜索窗1;在搜索窗1内计算步骤1)中滤波后的基带信号与非降采样下PSS的本地时域参考信号的相关值,计算相关值的方法与步骤3)中计算相关值的方法一致;找出相关值的最大值P0,并以该最大值对应的位置为起始点,向前回溯Ng·NIFFT/(4×2048)个采样点(这里的Ng表示20MHz信道带宽下Normal CP的长度,取值为144)获得搜索窗2,而在本实施例中,具体是向前回溯36个采样点,得到搜索窗2,然后在搜索窗2内搜索第一个大于等于β·P0的相关值,其中β为对应的门限值,β∈(0,1](这里的β取值为0.5),该相关值所对应的采样点的位置即为首径的位置,记为tfirst,于是可以得到首径与初始定时位置之间的偏差Δ为:
Δ=tfirst-tcoarse·NdownSam。
5)降采样下PSS定时位置的调整
根据步骤4)计算出来的首径与初始定时位置之间的偏差对降采样下的PSS定时位置tcoarse进行调整,假设调整之后的降采样下PSS定时位置为t′coarse,则调整的原则为:
其中,| |表示取绝对值,表示向下取整,sign(·)表示取整数的正负号。
6)SSS同步
根据步骤5)计算出来的降采样下PSS定时位置t′coarse以及PSS与SSS的相对位置关系来确定SSS所在的位置,提取SSS之后进行SSS的同步以获得小区组编号和帧定时,再结合步骤3)中获得的小区组内编号就可以计算出小区ID(标识)。
为了验证本技术方案的有效性,对比了降采样下PSS定时位置调整与不调整两种情况下PSS定时位置的准确性。设置的仿真条件如下:2000次仿真,CP类型为Normal CP,双工方式TDD,首径门限值β=0.5,SSS非相干检测,信道带宽20MHz,无线信道类型ETU70,其仿真结果如图2所示,从图中可以看出,PSS定时位置调整之后的定时准确性与不调整相比有了较大的提高。
综上所述,相比现有技术,本发明方法在LTE***下行同步过程中利用非降采样下PSS定时位置对降采样下的PSS定时位置进行调整,提高了降采样下PSS定时的准确性,为后续提取SSS提供准确的定时,同时提高了SSS同步的性能,值得推广。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例,并非以此限制本发明的实施范围,故凡依本发明之形状、原理所作的变化,均应涵盖在本发明的保护范围内。