3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)項(xiàng)目是近兩年來(lái)3GPP啟動(dòng)的最大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，因其具有頻譜利用率高、信道容量提升、支持頻譜靈活性等備受關(guān)注，以O(shè)FDM和MIMO技術(shù)[1]為基礎(chǔ)，MIMO技術(shù)主要包括傳輸分集和空間復(fù)用， LTE系統(tǒng)最高支持20 MHz帶寬，在此帶寬下能夠提供下行100 Mb/s與上行50 Mb/s的峰值速率，因此對(duì)系統(tǒng)延遲要求非常高[2]。

    對(duì)下行信道進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要求能夠高效準(zhǔn)確地得到物理下行控制信道所占用的OFDM數(shù)，因?yàn)長(zhǎng)TE物理下行控制信道作為系統(tǒng)資源分配和控制信息調(diào)度的核心，其接收速度的快慢對(duì)系統(tǒng)的反應(yīng)速度有著重要影響，傳統(tǒng)方案直接假設(shè)物理下行控制信道占有最多的OFDM數(shù)，之后判斷其占有的OFDM符號(hào)數(shù)，這樣比較浪費(fèi)時(shí)間，對(duì)此提出一種改進(jìn)方案。此方案直接判斷物理控制信道所占有的OFDM符號(hào)數(shù)并對(duì)其進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，大大節(jié)省了時(shí)間。
1 LTE下行幀結(jié)構(gòu)
    由于LTE系統(tǒng)采用OFDM技術(shù)，其幀結(jié)構(gòu)為一個(gè)時(shí)頻二維的資源格，時(shí)域上每個(gè)子幀為1ms，一個(gè)子幀包含10個(gè)時(shí)隙，時(shí)隙0到時(shí)隙9，每個(gè)時(shí)隙包含6個(gè)或者7個(gè)OFDM符號(hào)，10個(gè)子幀構(gòu)成1個(gè)無(wú)線幀，頻域上每12個(gè)或者24個(gè)子載波構(gòu)成一個(gè)資源塊，不同的帶寬包含的RB總數(shù)不同，時(shí)域上的一個(gè)符號(hào)及頻域上的一個(gè)子載波是這個(gè)時(shí)頻二維資源格上的最小單元，成為一個(gè)資源粒子(RE)。
2 下行信道資源映射介紹
    下行定義的物理信道[3]包括物理下行共享信道(PDSCH)物理多播信道(PMCH)、物理下行控制信道(PDCCH)物理廣播信道(PBCH)、物理控制格式指示信道(PCFICH),以及物理HARQ指示信道(PHICH)。由于現(xiàn)階段不需要實(shí)現(xiàn)PMCH，因此不考慮此信道。PCFICH、PHICH和PDCCH為控制信道，最多占4個(gè)OFDM符號(hào)。
    時(shí)域上PBCH的TTI為40 ms,其在子幀0時(shí)隙1中前4個(gè)OFDM符號(hào)上發(fā)送；頻域上無(wú)論系統(tǒng)帶寬為何種配置，都占用系統(tǒng)帶寬中央的72個(gè)子載波，主要用于承載MIB，向UE端廣播必備參數(shù)。時(shí)域上,PCFICH固定分配在一個(gè)子幀中的第一個(gè)OFDM符號(hào)上，用于指示一個(gè)子幀中用于傳輸PDCCH的OFDM符號(hào)的個(gè)數(shù)；PHICH在一個(gè)或者前3個(gè)OFDM上分布，PHICH用于承載混合ARQ的ACK/NAK；而PDCCH則根據(jù)數(shù)據(jù)量占用前1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)或者4個(gè)OFDM符號(hào)，PDCCH用于承載傳輸過(guò)程中的控制信息。頻域上，控制域的最小資源映射單位是資源粒子組(REG)，時(shí)隙0的第一個(gè)OFDM符號(hào)中每個(gè)REG包含6個(gè)RE[4]；第二個(gè)OFDM符號(hào)中根據(jù)天線數(shù)每個(gè)REG包含4個(gè)或者6個(gè)RE，1天線或者2天線時(shí)為4個(gè)，4天線時(shí)為6個(gè)；第三個(gè)OFDM符號(hào)中每個(gè)REG包含4個(gè)RE。PCFICH根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定占用第一個(gè)符號(hào)上的4個(gè)REG，PHICH占用3×N個(gè)REG，其中N為PHICH組的個(gè)數(shù)，PDCCH在除去PCFICH、PHICH的資源上以先時(shí)域后頻域的原則在前1~4個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)進(jìn)行資源映射。
    PDSCH信道用于承載數(shù)據(jù)信息。因?yàn)閿?shù)據(jù)量較大，故其資源映射以RB為單位進(jìn)行，在映射PDSCH時(shí)不能占用參考信號(hào)、同步信號(hào)以及廣播信道、控制信道占用的資源。下行信道資源映射圖如圖1所示。

3 接收端信號(hào)檢測(cè)流程
     接收端信號(hào)檢測(cè)流程：(1)根據(jù)天線端口數(shù)目設(shè)置相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行信號(hào)估計(jì)得到信道矩陣H,解讀PBCH得到MIB的相關(guān)信息,解讀PCFICH得到控制格式指示CFI(Control Format Indication)值,確定一個(gè)子幀中用于傳輸PDCCH的OFDM符號(hào)個(gè)數(shù)；(2)解讀PHICH獲得PHICH時(shí)頻位置,為解讀PDCCH做準(zhǔn)備;(3)根據(jù)PCFICH及PHICH的相關(guān)參數(shù)計(jì)算PDCCH所占用的有效REG的個(gè)數(shù),從而完成解PDCCH; (4)解讀PDCCH,得到DCI值獲得PDSCH的相關(guān)參數(shù),為解PDSCH做準(zhǔn)備；解讀PDSCH，獲得SIB和數(shù)據(jù)信息。如圖2所示。

3.1傳統(tǒng)方案
    (1)首先判斷PDSCH信道采用的傳輸模式為空間復(fù)用還是傳輸分集，若為傳輸分集則對(duì)一個(gè)子幀的OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè);若為空間復(fù)用則對(duì)前4個(gè)OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè),即控制信道最多占用的OFDM符號(hào)數(shù)。
    (2)解PCFICH信道，根據(jù)PCFICH信道所占用的資源粒子解資源映射得到CFI值,即PDCCH所占用的OFDM符號(hào)數(shù)。
    (3)單獨(dú)對(duì)PHICH信道進(jìn)行信號(hào)檢測(cè),根據(jù)PHICH信道所占用的資源粒子解資源映射。
    (4)解 PDCCH信道，根據(jù)CFI值和PHICH或PCFICH信道所占用的REG，對(duì)PDCCH進(jìn)行解資源映射。
    (5)解PDSCH信道，若PDSCH信道采用的傳輸模式為傳輸分集，則信號(hào)檢測(cè)完成;若為空間復(fù)用去除控制信道所占用的OFDM符號(hào),對(duì)剩下的符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。
    從上述方案描述中可看出，當(dāng)PDSCH的傳輸模式為空間復(fù)用時(shí)，需要解4個(gè)OFDM符號(hào)，實(shí)際上控制信道占用的OFDM符號(hào)數(shù)要小于等于4,因此會(huì)消耗大量的cycles，導(dǎo)致信號(hào)檢測(cè)的效率大大降低，從而嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。
3.2 改進(jìn)后方案
    基于上述方法存在的問(wèn)題，對(duì)于空間復(fù)用模式下的信號(hào)檢測(cè)，首先解PCFICH信道，即第一個(gè)OFDM符號(hào)，判斷出控制信道實(shí)際所占用OFDM符號(hào)數(shù)，對(duì)其進(jìn)行信號(hào)檢測(cè),具體描述如下。
    (1)因?yàn)镻CFICH信息存在于每個(gè)下行子幀的第一個(gè)OFDM上，因此首先對(duì)子幀的第一個(gè)OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)(最大比合并算法)，隨后解PCFICH信道得到控制信道所占有OFDM符號(hào)的個(gè)數(shù)。
    (2)因?yàn)樵?發(fā)送天線的情況下，PHICH數(shù)據(jù)采用的傳輸模式不是傳輸分集,因此需要在此對(duì)PHICH數(shù)據(jù)存在與否且發(fā)送天線端口個(gè)數(shù)是否為4進(jìn)行判斷，如果條件為真，則對(duì)PHICH數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)的信號(hào)檢測(cè)，隨后解PHICH信道。
　(3)在2發(fā)送天線或4發(fā)送天線的情況下，控制信道采用傳輸分集,而數(shù)據(jù)信道采用傳輸分集或空間復(fù)用，因此需要根據(jù)數(shù)據(jù)信道的傳輸模式進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)，如果數(shù)據(jù)信道采用空間復(fù)用，則只對(duì)控制信道所占有的OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，否則對(duì)一個(gè)子幀中14個(gè)OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)；在前面已經(jīng)對(duì)4天線端口的PHICH進(jìn)行了判斷,但并沒(méi)有考慮2發(fā)送天線的情況,在此需要對(duì)2發(fā)送天線的PHICH數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，解PDCCH信道。
    (4)因?yàn)镻DSCH信道采用傳輸分集或空間復(fù)用,在此需要判斷PDSCH信道采用的傳輸模式。如果為傳輸分集，PDSCH數(shù)據(jù)的信號(hào)檢測(cè)已經(jīng)完成;如果為空間復(fù)用,則需對(duì)PDSCH數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè),隨后解PDSCH信道。
    實(shí)現(xiàn)流程圖如圖3所示。

4 實(shí)現(xiàn)及性能分析
    通過(guò)MATLABR2010a對(duì)上述兩種方案進(jìn)行性能仿真，并在CCS上實(shí)現(xiàn)。由于PDSCH可以采用傳輸分集和空分復(fù)用兩種傳輸模式,所以仿真時(shí)采用這兩種，PDCCH最多占用4個(gè)OFDM符號(hào)，這里取3，仿真采用的條件和參數(shù)如表1所示。對(duì)改進(jìn)前后方案的計(jì)算量進(jìn)行比對(duì)。比對(duì)結(jié)果如表2所示。

    在DSP實(shí)現(xiàn)中，為驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性，將Matlab仿真過(guò)程輸出數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成CCS數(shù)據(jù)導(dǎo)入到相應(yīng)模塊，并將運(yùn)行輸出結(jié)果導(dǎo)出，分別取出其實(shí)部、虛部的表示，得到其數(shù)據(jù)比對(duì)值，如圖6所示。由于要進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算，所以在轉(zhuǎn)化時(shí)量化操作會(huì)存在精度損失，但是只要波動(dòng)平緩，就說(shuō)明精度損失是一致的[5-6]，數(shù)據(jù)得到正確的計(jì)算，驗(yàn)證了本方案的正確性和可行性。

    本文從理論分析出發(fā)，根據(jù)TD-LTE系統(tǒng)特性，提出了一種簡(jiǎn)單的下行信道檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方案,并在TMS320C64×DSP芯片上加以實(shí)現(xiàn)。程序運(yùn)行結(jié)果可看出，在空分復(fù)用模式下，改進(jìn)后方案計(jì)算量大大減少，同時(shí)節(jié)省了內(nèi)存。本文提出的方案能夠滿足TD-LTE系統(tǒng)的需求，具有可行性和高效性，使系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了可靠的保證。該方案已經(jīng)應(yīng)用于TD-LTE射頻一致性測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中[7]。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙訓(xùn)威，林輝，張明，等.3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)規(guī)范[M]. 北京：人民郵電出版社, 2010.
[2] 沈嘉，索士強(qiáng)，全海洋,等. 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：人民郵電出版社, 2008:280-315.
[3] SESIA T, BAKER M, TOUFIK I. LTE-the UMTS long  term evolution: from theory to practice[M]. Wiley: A John  Wiley and Sons, Ltd,Publication.2009
[4] 3GPP TS 36.211 v9.1.0, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 9)[S].2010-03.
[5] Texas. Instruments.Incorporated.TMS320C6000系列DSP編程工具與指南[M].田黎育，何佩琨，朱夢(mèng)宇，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2006:32-50.
[6] 320C645x DSP External Memory Interface (EMI F) User’s  Guide[S]:9-12
[7] 3GPP TS 36.521 v9.1.0, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment(UE) conformance specification Radio transmission and reception Part 1: Conformance Testing; (Release 9)[S].2010-03.