文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2012)02-0091-03
3GPP(3rd Generation Partnership Project)組織于2005年3月啟動(dòng)了空中接口技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)LTE(Long Term Evolution)工作，LTE是繼第三代移動(dòng)通信之后國(guó)際上主流的新一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，TD-LTE是時(shí)分雙工TDD(Time Division Duplex)模式的LTE系統(tǒng)，LTE系統(tǒng)以正交頻分復(fù)用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和多輸入多輸出MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術(shù)為基礎(chǔ)[1]。當(dāng)用戶(hù)終端UE(User Equipment)要接入到LTE小區(qū)時(shí)，必須首先進(jìn)行小區(qū)搜索過(guò)程，也就是對(duì)小區(qū)下行同步信號(hào)的檢測(cè)過(guò)程。在TD-LTE系統(tǒng)中，下行同步信號(hào)分為主同步信號(hào)PSS(Primary Synchronization Signal)和輔同步信號(hào)SSS。
假設(shè)UE已知當(dāng)前小區(qū)所選擇的CP長(zhǎng)度，現(xiàn)有TD-LTE系統(tǒng)中SSS檢測(cè)方法是根據(jù)PSS位置，將接收端接收到的SSS數(shù)據(jù)與本地的168×2個(gè)SSS序列在頻域內(nèi)進(jìn)行互相關(guān)，根據(jù)相關(guān)峰值來(lái)判決相應(yīng)的SSS序列，該SSS檢測(cè)方法最大的缺點(diǎn)是運(yùn)算復(fù)雜度較高，且在低信噪比情況下，SSS檢測(cè)可能會(huì)出錯(cuò)[2]。在TD-LTE系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)，PSS位于子幀1、6的第3個(gè)OFDM符號(hào)，SSS位于子幀0、5的最后1個(gè)OFDM符號(hào)，從而SSS比PSS早3個(gè)符號(hào)，其中子幀1、6的PSS序列相同，子幀0、5的SSS序列不同，分別用SSS0和SSS5表示子幀0、5的SSS序列。當(dāng)信道相干時(shí)間遠(yuǎn)大于4個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間時(shí)，此時(shí)認(rèn)為PSS所在符號(hào)的頻域信道沖激響應(yīng)近似等于SSS所在符號(hào)的頻域信道沖激響應(yīng)，可以根據(jù)PSS獲得的頻域信道沖激響應(yīng)值，采用相干檢測(cè)的方法，檢測(cè)SSS[3-4]。當(dāng)信道相干時(shí)間小于4個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間時(shí)，此時(shí)認(rèn)為PSS所在符號(hào)的頻域信道沖激響應(yīng)不等于SSS所在符號(hào)的頻域信道沖激響應(yīng)。如果仍然根據(jù)PSS獲得的頻域信道沖激響應(yīng)值，采用相干檢測(cè)的方法檢測(cè)SSS，則會(huì)使接收端檢測(cè)SSS的成功率下降。參考文獻(xiàn)[3]提出的基于差分相關(guān)和基于部分相關(guān)的非相干的SSS檢測(cè)方法，能夠很好地解決相干檢測(cè)的缺點(diǎn)，但是參考文獻(xiàn)[3]并沒(méi)有描述具體的SSS檢測(cè)過(guò)程，且存在計(jì)算復(fù)雜度高等問(wèn)題。
本文描述了SSS序列的生成,重點(diǎn)講解了SSS序列的相干檢測(cè)和非相干檢測(cè)的方法。通過(guò)分析SSS索引號(hào)(m0, m1)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，優(yōu)化降低了索引號(hào)m1的檢測(cè)運(yùn)算量。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，比較兩種SSS檢測(cè)方法在不同的信道環(huán)境下的均方誤差MSE(Mean Squared Error)。
1 SSS序列生成
SSS序列由兩個(gè)長(zhǎng)度為31的m序列交織級(jí)聯(lián)得到長(zhǎng)度為62的序列。在一個(gè)無(wú)線(xiàn)幀中，子幀0中SSS的交織級(jí)聯(lián)方式與子幀5中SSS的交織級(jí)聯(lián)方式相反，這樣的設(shè)計(jì)使得UE通過(guò)檢測(cè)SSS序列的順序可以區(qū)分出該無(wú)線(xiàn)幀的起始位置，也就是幀同步位置。為了提高不同小區(qū)間同步信號(hào)的辨識(shí)度，SSS使用兩組擾碼序列進(jìn)行加擾。第一組擾碼由與主同步序列索引號(hào)一一對(duì)應(yīng)的小區(qū)組內(nèi)ID號(hào)NID2決定，并對(duì)兩組SSS序列共同進(jìn)行加擾；第二組擾碼由第一組SSS序列決定，對(duì)處于奇數(shù)子載波上的SSS序列進(jìn)行二次加擾。經(jīng)過(guò)兩次加擾后的SSS具有更好的相關(guān)特性，能夠保證在正確檢測(cè)到PSS后，更加準(zhǔn)確地檢測(cè)出SSS[5-6]。SSS按照式(1)生成：
圖1表明，在高斯信道下，隨著信噪比的增加，分別采用相干檢測(cè)算法和基于部分相關(guān)的非相干檢測(cè)算法檢測(cè)SSS時(shí)，檢測(cè)的MSE都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，相干檢測(cè)算法的性能優(yōu)于非相干檢測(cè)算法。
圖2表明，在多普勒頻率為300 Hz的ETU多徑信道下，隨著信噪比的增加，分別采用相干檢測(cè)算法和基于部分相關(guān)的非相干檢測(cè)算法檢測(cè)SSS時(shí),檢測(cè)的MSE都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。當(dāng)信噪比小于2 dB時(shí)，相干檢測(cè)算法的性能優(yōu)于非相干檢測(cè)算法。但是信噪比大于2 dB時(shí)，由于在多普勒頻移以及多徑信道的影響，PSS位置處的頻域信道沖激響應(yīng)和SSS位置處的頻域信道沖激響應(yīng)存在差別，用PSS位置處的頻域信道沖激響應(yīng)對(duì)SSS序列進(jìn)行信道補(bǔ)償時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)，使得相干檢測(cè)算法的性能下降，此時(shí)非相干檢測(cè)算法的性能優(yōu)于相干檢測(cè)算法。對(duì)比圖1和圖2可知，無(wú)論在高斯信道下還是在多普勒頻移較大的多徑信道下，基于部分相關(guān)的非相干檢測(cè)算法性能都比較穩(wěn)定。
MATLAB仿真表明，在多普勒頻移較大的多徑信道下，相干檢測(cè)算法的性能略有下降；而非相干檢測(cè)算法無(wú)論在高斯信道還是在多普勒頻移較大的多徑信道下，性能都比較穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)
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