CN101098161B - 发射序列检测方法、时域下行同步方法及小区搜索方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发射序列检测方法、一种时域下行同步方法及一种小区搜索方法，所述发射序列检测方法通过对接收到的时域信号进行时域相关运算确定出频域发射序列，从而节省了FFT运算，降低了计算复杂度。所述时域下行同步方法将差分相关和时域相关相结合，能够更加准确的确定出时域下行同步的位置，并且确保了时域下行同步方法具有较小的计算复杂度。所述小区搜索方法将时域下行同步检测环节和小区特征信息检测环节相结合，在小区初始搜索过程中，在频偏调整之前就可以获得小区的特征信息，当小区特征信息无效时可以在小区搜索的初步阶段结束小区搜索，从而避免了后续不必要的计算，在总体上可以很大的提高小区搜索的效率。

Description

发射序列检测方法、时域下行同步方法及小区搜索方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种发射序列检测方法、时域下行同步方法及小区搜索方法。

背景技术

TD-SCDMA(时分同步码分多址)系统是第三代移动通信系统的三种大国际标准中唯一采用TDD(时分双工)方式的系统，TD-SCDMA系统支持上下行非对称业务的传输，在频谱利用上具有较大的灵活性。该系统综合采用了智能天线、上行同步、联合检测和软件无线电等无线通信中的先进技术，使系统具有较高的性能和频谱利用率。

现有的TD-SCMDA系统是一个码片速率为1.28Mcps，带宽为1.6MHz的系统。其数据部分和上下行的导频部分采用同样的信号格式。请参阅图1，该图为现有TD-SCDMA系统的帧结构示意图，TD-SCDMA系统的无线子帧由7个普通时隙(TS0～TS6)和三个特殊时隙构成。其中，普通时隙用来传送数据，三个特殊时隙分别为DwPTS(下行导频时隙)、UpPTS(上行导频时隙)和GP(转换保护时隙)，DwPTS用于系统的下行同步信息的发送，UpPTS用于用户接入的上行同步信息发送，GP用于提供下行发送时隙向上行发送时隙转换的时间间隔。

随着社会的发展以及技术的进步，人们对移动通信的要求不断提高，希望系统能够提供大容量、高速率、低时延的数据传输服务。为了满足这种日益增长的需求，TD-SCDMA系统同样需要不断演进和提高性能。

目前已经确定在TD-SCDMA演进系统中，下行数据传输采用OFDM方式，根据TD-SCDMA系统的帧结构特点，为了使得TD-SCDMA演进系统能够与现有的TD-SCDMA(1.6MHz)系统之间实现邻频共站址部署，相互之间不造成干扰，TD-SCDMA演进系统的GP时隙的中心位置必须与现有TD-SCDMA系统的对齐，这样才能保证不会造成邻频干扰。由于GP时隙的长度与系统设计的小区最大覆盖范围有联系，因此必须保证一定的长度，从而使得DwPTS的时间长度受限制。在DwPTS的时间长度受限的情况下，可以在该特殊时隙内设置一个OFDM符号，用于下行同步信道(Synchronization Channel，SCH)，请参阅图2，该图为TD-SCDMA演进系统中DwPTS时隙的构造示意图，SCH的带宽根据系统需求设置，为1.25MHz或其他带宽。考虑到CP长度会克服相邻小区SCH信号的多径时延效应，因此SCH中OFDM符号的CP应采用一个较长的长度。

请参阅图3，该图为位于DwPTS的SCH的OFDM符号在频域上的结构示意图，采用每两个子载波放置一个导频符号的方式，这样在时域上就可以形成一个重复特征的信号，从而在时域下行同步信道检测时可以使用差分相关算法，与直接相关算法相比减少了计算量。

小区初始搜索是为了能够让蜂窝网用户设备(User Equipment，UE)能够快速地接入蜂窝网，接收小区的信息，并可以通过呼叫实现蜂窝网的通信功能。当UE进入蜂窝网覆盖范围后，如果UE开机，UE将进行小区初始搜索，请参阅图4，该图为现有技术中提出的TD-SCDMA演进系统进行小区初始搜索的流程图，其主要包括步骤：

步骤S10、对SCH进行定位；

对SCH进行定位的方法主要有两种，一种是由Motorola公司提出的使用差分相关算法对SCH进行定位的方法，这种方法具有计算量小的优点，但是检测结果有较大的偏差，同步精度不是很理想，特别的如果上行强干扰信号存在着时域重复特性的时候，会产生检测错误；另一种由DoCoMo公司提出的使用直接相关算法对SCH进行定位的方法，此方法虽然能够克服噪声和上行干扰的影响，但是计算量太大，而且结果会受到频偏的影响。

步骤S11、进行频偏调整和信道估计；

步骤S12、通过频域运算对小区特征信息进行检测。

现有技术进行小区特征信息检测时必须经过时-频变换的运算过程，其具体过程如下：

UE利用上述步骤S10的定位结果将从SCH信道接收到的时域OFDM符号通过DFT变换到频域，将其与SCH信道所有可能发送的频域OFDM符号分别进行频域运算(如频域相关运算等)，获得相应的小区特征信息(如Cell groupID/Cell ID)。

通过上述过程可以看出，现有技术在进行小区初始搜索的过程中，SCH定位和小区信息检测不能同时进行，即UE完成小区初始搜索所需的时间较长。

发明内容

本发明提供了一种发射序列检测方法，以使终端通过对接收到的时域信号进行时域相关运算确定出频域发射序列；

本发明进而提供了一种时域下行同步方法，以使终端能够以较小的计算量对SCH进行准确定位。

本发明进而提供了一种小区搜索方法，以使终端能够将时域下行同步检测环节和小区特征信息检测环节结合起来，在频偏调整之前即可获得小区的特征信息。

本发明技术方案包括：

一种发射序列检测方法，包括步骤：

基站对待发送信息进行编码，将编码后得到的频域序列映射到OFDM符号的有效子载波上发射给终端；

终端将接收到的包含所述OFDM符号的时域信号与基站所有可能发射的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为基站发射的序列。

较佳地，终端将接收到的包含所述OFDM符号的时域信号依次与基站可能发射的各时域序列的前1/2和后1/2进行时域相关，将对应同一序列的两个相关值的绝对值分别相加，确定其中绝对值最大的序列为基站发射的序列。

较佳地，所述基站将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数子载波上发送给终端；或者

所述基站将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的奇数子载波上发送给终端。

较佳地，终端将接收到的时域信号分别与基站可能发射的时域序列的前1/2进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为基站发射的序列。

一种时域下行同步方法，包括步骤：

A、基站将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数子载波上发送给终端；或者

基站将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的奇数子载波上发送给终端；

B、终端计算接收到的时域信号的差分相关系数，将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号分别与基站可能发射的时域序列进行时域相关，确定其中相关值最大的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

较佳地，所述终端将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号分别与基站可能发射的时域序列的前1/2进行时域相关，确定其中相关值最大的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

较佳地，所述基站将小区公共下行同步序列的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端，以及

将小区特征信息的频域序列映射到公共参考信道的OFDM符号的有效子载波上发送给终端。

较佳地，所述步骤B中，终端将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区公共下行同步序列对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步；

所述步骤B后还包括步骤：

在获得时域下行同步后，终端将公共参考信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列。

较佳地，所述基站通过复用的方式将小区公共下行同步序列的频域序列和小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道中OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端。

较佳地，所述步骤B中，终端将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区公共下行同步序列对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步；

所述步骤B后还包括步骤：

在获得时域下行同步后，终端将下行同步信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列。

较佳地，所述基站将小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端。

较佳地，所述步骤B中，终端将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列，确定该序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

较佳地，所述小区特征信息中包括小区组标识和/或小区标识。

一种小区搜索方法，包括步骤：

A、终端计算接收到的时域信号的差分相关系数，将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号分别与基站可能发射的时域序列进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步，以及对小区特征信息进行检测；

B、终端利用下行同步信道的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号之间的相位差，以及在包含广播信道的时隙中，两个导频符号之间的相位差对终端与基站之间的频偏进行校正；

C、终端读取小区的系统广播信息。

较佳地，所述终端将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号分别与基站可能发射的时域序列的前1/2进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

较佳地，所述步骤A前还包括步骤：

基站将小区公共下行同步序列的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端，以及

将小区特征信息的频域序列映射到公共参考信道的OFDM符号的有效子载波上发送给终端。

较佳地，所述步骤A中，终端将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区公共下行同步序列对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行时域下行同步；以及

在获得下行同步后，将公共参考信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列。

较佳地，所述步骤A前还包括步骤：

基站通过复用的方式将小区公共下行同步序列的频域序列和小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道中OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端。

较佳地，所述步骤A中，终端将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区公共下行同步序列对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行时域下行同步；以及

在获得下行同步后，将下行同步信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的时域序列的序列为小区特征信息对应的序列。

较佳地，所述步骤A前还包括步骤：

基站将小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端。

较佳地，所述步骤A中，终端将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列为小区特征信息对应的序列，确定该序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

较佳地，所述小区特征信息中包括小区组标识和/或小区标识。

本发明有益效果如下：

本发明针对TD-SCDMA演进系统的需求，提出了一种在TD-SCDMA演进系统中通过对接收到的时域信号进行时域相关运算确定频域发射序列方法，与对接收到的时域序列进行频域相关运算确定频域发射序列的方法相比节省了FFT运算，降低了计算复杂度。进一步，本发明在确定频域发射序列的过程中，将接收到的时域信号依次与基站可能发射的各时域序列的前1/2和后1/2进行时域相关，将对应同一序列的两个相关值的绝对值分别相加，确定其中绝对值最大的序列为基站发射的序列，从而可以克服频偏对相关性能的影响，同时减少了相关计算量。

本发明在通过时域相关运算进行频域序列检测的基础上提出了一种时域下行同步方法，该方法将差分相关和时域相关相结合，能够更加准确的确定出下行同步信道的位置，并且确保了时域下行同步具有较小的计算复杂度、良好的抗噪声能力以及良好的抗上行干扰能力。进一步，本发明将时域下行同步检测环节和小区特征信息检测环节相结合，在小区初始搜索过程中，在频偏调整之前就可以获得小区的特征信息，小区特征信息检测和时域下行同步检测使用相同的接收数据，当小区特征信息无效时可以在小区搜索的初步阶段结束小区初始搜索，从而避免了后续不必要的计算，在总体上可以很大的提高小区搜索的效率。

附图说明

图1为现有TD-SCDMA系统的帧结构示意图；

图2为现有TD-SCDMA演进系统中DwPTS时隙的构造示意图；

图3为现有技术中位于DwPTS的SCH的OFDM符号在频域上的结构示意图；

图4为现有技术中提出的TD-SCDMA演进系统进行小区搜索的流程图；

图5为本发明的发射序列检测方法的流程图；

图6为本发明的小区时域下行同步方法的流程图；

图7为本发明小区搜索方法的流程图。

具体实施方式

本发明提出了一种在TD-SCDMA演进系统中通过对接收到的时域信号进行时域相关运算确定频域发射序列方法，以及在时域相关运算时克服频偏影响的方法。

将上述的方法应用于TD-SCDMA演进系统的时域下行同步过程中，本发明进而提出了一种优化的小区时域下行同步方法，该方法将差分相关和时域相关相结合，能够更加准确的确定出下行同步信道的位置，并且确保了时域下行同步方法具有较小的计算复杂度、良好的抗噪声能力以及良好的抗上行干扰能力。

更进一步，本发明将时域下行同步检测环节和小区特征信息检测环节相结合，在小区初始搜索过程中，在频偏调整之前就可以获得小区的特征信息，小区特征信息检测和时域下行同步检测使用相同的接收数据，当小区特征信息无效时可以在小区搜索的初步阶段结束小区搜索，从而避免了后续不必要的计算，在总体上可以很大的提高小区搜索的效率。

下面将结合各个附图对本发明技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。

请参阅图5，该图为本发明的发射序列检测方法的流程图，其主要实现过程为：

步骤S20、基站对待发送信息进行编码，将编码后得到的相互正交的频域序列映射到OFDM符号的有效子载波上发射给终端；

步骤S21、终端将接收到的时域信号与基站所有可能发射的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为基站发射的序列。

在一般的观念中，接收端为了判断接收到的时域信号中的频域序列序号，需要先对接收到的时域信号进行频偏调整，因为频偏会对频域操作的结果产生较大的影响，然后进行信道估计，再截取接收到的时域序列通过DFT(离散傅立叶变换)变换到频域，进行频域运算才能够获得频域序列序号。例如，如果基站发送的频域序列是伪随机序列，则终端在接收到该序列后用基站所有可能发射的频域序列与接收信号的频域序列分别进行频域相关，判决能够获得最大相关值的序列为发射序列。

而实际上，对于频域序列的检测，OFDM符号时域相关的结果和频域相关的结果是一样的，即终端可将接收到的时域信号与基站所有可能发射的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为基站发射的序列。实现上述时域相关的常用方法是采用一个时域平移相关器，通过逐个采样点对时域接收信号进行平移并截取一定长度的信号序列与预先存储的时域序列进行相关运算，通过查找最大相关值得到。下面对序列进行时域相关和进行频域相关所得结果相同的原理进行说明：

令进行相关的两个频域序列为X1，X2，令DFT变换矩阵为F，则X1和X2对应的时域序列分别为x1，x2；

有如下关系，X1＝Fx1，X2＝Fx2；

X1和X2的相关计算即为：(其中，H代表共轭转置)

X1^H·X2＝(Fx1)^H·Fx2＝x1^HF^H·Fx2＝N·x1^H·x2，N为FFT长度。

上式说明频域序列的相关等于对应时域序列的相关，时域相关与频域相关相比节省了FFT运算，降低了计算复杂度。

进一步，如果OFDM符号在频域上是由多个正交的频域序列叠加构成，每个频域序列的序号也可以通过相应时域序列的相关获得，不必变换到频域才能确定。

由于时域相关和频域相关是等价的，因此频偏对频域相关的重要影响对于时域相关也同样存在，因此为克服频偏对时域相关的影响，较佳地，在上述步骤S20中，终端将接收到的时域信号与基站可能发射的时域序列的相关计算分段进行，即终端将接收到的时域信号依次与基站可能发射的各时域序列的前1/2和后1/2进行时域相关，将对应同一序列的两个相关值的绝对值分别相加，确定其中绝对值最大且超过设定门限值的序列为基站发射的序列。

具体地，当上述步骤S20中的待发送信息为小区公共下行同步序列和/或小区特征信息时，基站将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端，而没有被映射的子载波则不予使用，即不传输任何信息，这样在步骤S21中，终端接收到的信号具有时域重复性，将接收到的时域信号分别与基站可能发射的时域序列的前1/2进行时域相关计算，确定其中相关值最大的且超过设定门限值的序列为基站发射的序列，即可克服大频偏对相关性能的影响，其原理如下：

假设时域信号为幅值为1的复数序列，对应时间66.67μs，在采样率1.92M的情况下，序列长度为128。这样的一个序列进行自相关计算，相关值应该为128。但是在存在频偏的情况下，比如频偏值为Δf，即序列中每个元素要乘以一个频偏因子exp(j2πΔf^*ti)，ti＝[1，2，...，i，...128]/1.92M。

将频偏序列和原序列进行相关就得到和式

$\underset{i}{\overset{128}{\mathrm{\Σ}}}\exp (j2\mathrm{\π\Δf}\·t_i)$

该式的值是Δf的函数，当Δf＝15KHz时，该式为0，即相关值为0，而我们希望得到的数值是一个较大的数，如128。这在物理上意味着，两个序列不相关，但实际上两者存在的相关的关系，即频偏导致了相关计算失效。

如果只使用该频偏序列的前一半与原序列进行相关计算，则得：

$\underset{i}{\overset{64}{\mathrm{\Σ}}}\exp (j2\mathrm{\π\Δf}\·t_i)$

当Δf＝15KHz时，该式不为0，还有一个较大的值。说明能够正确的检测出两者的相关性，因此使用OFDM时域信号的前1/2进行时域相关计算可以克服频偏对相关性能的影响，同时减少了相关计算量。

在小区初始搜索过程中，最初的一个步骤就是时域下行同步，现有技术中使用差分相关法进行时域下行粗同步，由于噪声或上行干扰的影响，有时时域下行粗同步的定位结果会偏离DwPTS时隙。如果在下行粗同步之后，频偏调整和信道估计之前，能够对SCH信道OFDM符号的位置进行更加准确的定位，并且获得SCH信道中携带的小区信息，那么就尽可能多地节省了后续不必要的计算过程，减少了小区初始搜索的时间，同时解决了在频偏存在的情况下对SCH信道的位置很难准确判断的问题。

请参阅图6，该图为本发明的小区时域下行同步方法的流程图，其主要实现过程为：

步骤S30、基站将小区同步信息和/或小区特征信息对应的频域序列映射到SCH的OFDM符号的的偶数或者奇数子载波上发送给终端；

在SCH的的偶数或者奇数子载波上承载一定的频域序列，SCH的频域序列可以是所有小区都相同的小区公共下行同步序列，也可以是小区特征信息(如Cell ID/Cell group ID)对应的序列，不同的频域序列之间存在较好的正交关系。

SCH的频域序列可以使用伪随机码，哈达玛码或GCL码等等，将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息进行编码，得到SCH的频域序列，再映射到SCH的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上。伪随机序列或达哈玛序列在有限的子载波上能够提供的正交序列数量有限，而GCL或CAZAC码就可以提供较多的正交序列。

本发明中小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的映射方式有两种，一种为层次化的映射方式，一种为非层次化的映射方式，下面分别予以说明：

层次化的映射方式：在SCH结构中，包括一个用于映射小区公共下行同步序列的主SCH符号，为所有小区都使用的相同的OFDM符号或者较小的OFDM符号集合中的元素。还有一个从SCH符号，用来映射小区特征信息(如Cell group ID和/或Cell ID)，在SCH信道中没有从SCH符号的情况下，由TS0时隙的公共参考信道映射全部的小区特征信息。

在SCH结构中包括从SCH符号的情况下，终端采用频域码分复用(CDM)的方式将小区公共下行同步序列和小区特征信息叠加映射在SCH的偶数或者奇数子载波上；在SCH结构中不包括从SCH符号的情况下，终端将小区公共下行同步序列映射在SCH的偶数或者奇数子载波上，将小区特征信息映射在小区公共参考信道的有效子载波上。

非层次化的映射方式：在SCH结构中仅包括一个用来提供小区特征信息的OFDM符号，不同的小区在SCH中会发射不同的OFDM符号。

SCH中的小区特征信息为Cell group ID和/或CellID和/或其它小区特征信息。将Cell group ID信息映射到SCH上时，由于一般Cell group ID的数量较少，比如设计为32，SCH的37个子载波使用GCL序列可以支持32个Cell groupID；将Cell ID信息映射到SCH上时，由于一般Cell ID的数量较多，比如设计为128，SCH的37个子载波很难直接支持过多的序列数，可以将Cell ID信息编码为两个较短的序列，如两个16长的序列，两个序列组合起来就可以标识256个ID；将其他小区特征信息映射到SCH上时，可以将两列相互正交的频域序列映射到子载波上，每个子载波是两个序列元素之和，也可以将一个无线帧中的两个SCH符号作为一个组，发射多个子序列，这样就可以提供足够多的ID号，一个无线帧包括2个子帧，每个子帧中有一个下行SCH信道，两个子帧的SCH不同，比如第一个SCH包含16种ID，第二个又包含另16种ID号，两者组合可以有16*16＝256种组合。

步骤S31、终端计算接收到的时域信号的差分相关系数，搜索差分相关系数序列中幅度大于第一预设门限的区段，取得最大相关峰平台所在的位置，以此对SCH进行初定位，具体步骤如下：

假设系统采样率为F_s，OFDM符合的FFT长度为N_FFT，子帧长度为N_SF。

第一步，以采样率F_s接收一个子帧的数据。考虑到在小区初始搜索时，DwPTS的同步信号位置没有确定，可能出现在接收序列的末端而产生检测遗漏，因而多接收一个OFDM长度的数据，得到接收序列：

r_i，i＝1，2，……，N_SF+N_FFT。

第二步，在第一步的基础上，计算差分相关序列d_i：

$d_i={r_i}^{*}\mathrm{conj}\left(r_{i+N_{\mathrm{FFT}}/2}\right),$ i＝1，2，……，N_SF+N_FFT/2，其中N_FFT/2是计算差分相关序列时的信号采样点之间的距离。

第三步，在第一步的基础上，计算自相关序列a_i；

a_i＝r_i*conj(r_i)，i＝1，2，……，N_SF+N_FFT，自相关序列a_i代表了接收序列的功率信息。

第四步，差分相关统计窗，窗长为N_FFT/2，计算窗内差分序列的平均值的模：

$P{d}_i=\mathrm{abs}(\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}/2}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{i+k}/N_{\mathrm{FFT}}/2),i=\mathrm{1,2},\·\·\·\·\·\·,N_{\mathrm{SF}}.$

第五步，自相关统计窗，窗长为N_FFT/2，计算窗内自相关序列平均功率之积：

$P{a}_i=\sqrt{(\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}/2}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{i+k}/N_{\mathrm{FFT}}/2)\×\left(\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}/2}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{i+N_{\mathrm{FFT}}/2+k}{/N_{\mathrm{FFT}}/2}_{}\right)},i=\mathrm{1,2},\·\·\·\·\·\·,N_{\mathrm{SF}}.$

第六步，搜索最大相关峰平台，或者说搜索最大相关的N_flat个峰，最大相关峰平台所在位置为对SCH进行初步定位的位置；

最大相关峰平台出现的位置就是下行同步符号的位置。N_flat值取决于CP部分的长度，下面详细描述最大相关峰平台算法：

1)计算差分相关系数序列ρ_i＝Pd_i/Pa_i，i＝1，2，……，N_SF；

2)将最前面N_flat个相关系数累加， $s=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{flat}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_i,$ i＝1，2，……，N_flat，并将s赋值到flat＝s，变量flat保存了当前最大峰平台的幅度值，将i赋值到flat_pos＝i，变量flat_pos为当前最大峰平台所在的位置；

3)将序号更新为i＝i+1，如果i<N_SF，将s更新， $s=s{+\mathrm{\&rho;}}_{i+1}-{\mathrm{\&rho;}}_{i-N_{\mathrm{flat}}},$ 也就是N_flat个相关系数累加器向前移动1个位置；如果i＝N_SF，搜索计算结束，跳转到5)；

4)如果更新之后的s>flat，则将s作为新的最大值保存flat＝s，并且将序号i保存flat_pos＝i，跳转到3)。如果更新之后的s≤flat，直接跳转到3)。

5)变量flat_pos中存储的数值就是最大相关峰平台所在的位置。

本步骤S31可以实现时域上的时间粗同步，可以很好的克服不具有时间重复特征的上行时隙强信号的干扰，能够较好的克服CP部分带来的定位影响；但是不能够克服具有时间重复特征的上行时隙的强干扰信号，定时精度还不够理想。

步骤S32、将SCH初定位前后一个较小区间内的时域信号分别与基站相应可能发射的时域序列进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步，并在获得下行同步后，对小区特征信息进行检测。

在差分相关系数幅度大于设定门限的区段中取得最大相关峰平台所在的位置，在该位置前后32个样点范围内进行时域相关搜索，相关窗长度为1/2NFFT长度(对于1.25M带宽取值为64)。对一个子帧中各个区段内的时域信号分别与基站相应可能发射的时域序列进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置。

根据不同的小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的映射方式，同步信道位置确定及小区特征信息检测的方式不同，下面分别对层次化的映射方式及非层次化的映射方式对应的同步信道位置确定及小区特征信息检测的方式进行说明：

一、层次化的映射方式对应的同步信道位置确定及小区特征信息检测的方式：

1)在SCH偶数或奇数子载波上仅映射了一个小区公共下行同步序列的情况下，同步信道位置的确定方式：

在差分相关系数幅度大于设定门限的区段中取得最大相关峰平台所在的位置前后32个样点范围内进行时域相关搜索，相关窗长度为1/2N_FFT长度。因为相关窗长只有1/2N_FFT长度，所以最大相关系数可能出现的位置有三个，第一个是SCH OFDM符号之前的1/2N_FFT长度处，这个点是干扰位置；第二个是SCH OFDM符号开始的位置，这一点是我们期望求得的；第三个是SCH OFDM符号中间的位置，这个点也是干扰位置。仅仅使用时间相关系数的大小是无法准确的判断SCH OFDM符号开始的位置的。考虑到在三个不同的位置上的差分相关系数不同，因此可以使用差分相关系数和时间相关系数相配和来确定在一个子帧中SCH OFDM符号开始的位置，具体确定过程如下：

A、差分相关系数序列标识为d_i，i＝1，2，…，N_sf，N_sf是子帧序列长度，对于1.25M带宽为9600。

B、假设获得了一个子帧中最大时间相关峰位置P₀，易得其它四个位置P_-2，P_-1，P₁，P₂，其中，P_k＝P₀+k·N_FFT/2，k＝-2，-1，1，2，N_FFT是OFDM符号FFT部分的采样长度，对于1.25M系统为128。如上5点的时间相关值和差分相关值为：

d_i，i＝P_-2，P_-1，P₀，P₁，P₂，可以记为d^k＝d_i，i＝P_k，k＝-2，-1，0，1，2

c_i，i＝P_-2，P_-1，P₀，P₂，P₂，可以记为c^k＝c_i，i＝P_k，k＝-2，-1，0，1，2

C、令t^k＝d^k·c^k，k＝-2，-1，0，1，2

将序列{t^-2+t^-1，t^-1+t⁰，t⁰+t¹,t¹+t²}中最大值的序号记在K1中，比如，t^-1+t⁰有最大值，则K1＝-1。

D、将序列{c^-2+c^-1，c^-1+c⁰，c⁰+c¹，c¹+t²}中最大值的序号记在K2中，比如，c^-1+c⁰有最大值，则K2＝-1。

E、将序列{c^-2+c^-1+c⁰，c^-1+c⁰+c²，c⁰+c¹+c²}中最大值的序号记在K3中，比如，c^-2+c^-1+c⁰有最大值，则K3＝-2。

F、如果K2＝＝K1，且K2＝＝K3+1，那么P_K1是SCH信道OFDM符号开始的位置，否则P_K1+1是SCH信道OFDM符号开始的位置。

各个子帧的SCH信道OFDM符号位置都已经判断完毕，接下来统计多个子帧最终的SCH信道位置。假设统计子帧数为5，如果有3个或3个以上的SCH位置相同或相近，则认为这个SCH位置是最终的结果；否则，查看这5个相关峰值最大的是否超过了第二预设门限，如果超过则认为本次对SCH的定位有效，最大相关峰对应的位置为SCH的位置。如果最终SCH位置对应的的相关系数小于第二预设门限，则认为本次对SCH的定位无效，重新接收数据，开始下一轮的小区搜索。

终端根据所述同步信道的位置进行时域下行同步，在下行同步完成后，将TS0时隙中公共参考信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列。

2)在SCH偶数或奇数子载波上通过频域码分复用(CDM)的方式映射了一个小区公共频域序列和一个小区相关频域序列的情况下，同步信道位置确定及小区特征信息检测的方式：

使用与上述1)中描述的确定公共频域序列的相同处理方法来搜索SCH信道OFDM符号的位置。如果，最大相关峰小于第二预设门限，认为本次对SCH的定位无效，重新接收数据，开始下一轮的SCH定位。如果最大相关峰大于第二预设门限，则认为本次对SCH的定位有效，最大相关峰对应的位置为SCH的位置。

终端根据所述同步信道的位置进行时域下行同步，在下行同步完成后，检测SCH中承载的小区特征信息，终端将SCH中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列。

二、非层次化映射方式对应的同步信道位置确定及小区特征信息检测方式：

在SCH中没有一个对于所有小区公共的小区公共下行同步序列，则终端将同步信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列，确定该序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

本发明上述时域下行同步方法将差分相关和时域相关相结合，能够以较小的计算复杂度获得尽可能准确的下行时间同步，同时解决了在频偏存在的情况下对SCH的位置很难准确判断的问题。相应地，本发明还提供了一种小区搜索方法，请参阅图7，该图为本发明小区搜索方法的流程图，其主要实现过程为：

步骤S40、基站将小区同步信息和/或小区特征信息对应的频域序列映射到SCH的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端。

步骤S41、终端计算接收到的时域信号的差分相关系数，搜索差分相关系数序列中幅度大于第一预设门限的区段，搜索各个区段中最大相关峰平台的位置，以此对SCH进行初定位。

步骤S42、将SCH初定位前后一个较小区间内的时域序列分别与基站相应可能发射的时域序列进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步，并在获得下行同步后，对小区特征信息进行检测。

步骤S40至步骤S42的具体实现过程与上述步骤S30至步骤S32相同，不再赘述。

步骤S43、终端利用下行同步信道的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号之间的相位差对对终端与基站之间的频偏进行初步校正；

由于OFDM符号在时域上具有对称性，当频偏存在时，具有一定时间间隔的前半个OFDM符号与后半个OFDM的接收数据之间存在相位差。这样，通过利用前后两个OFDM符号的相位差，可以对UE与系统之间存在的频偏进行初步校正，使频偏减少到一个更小的范围，由于OFDM符号长度的限制，此时做的频偏估计精度有限。

步骤S44、终端利用广播信道中的两个导频符号之间的相位差对终端与基站之间的频偏进行精确校正；

TS0时隙中一般会包括广播信道，需要在小区范围内进行全向覆盖。在步骤S43中，终端与基站之间存在频偏范围被进一步的缩小，但该频偏仍然会对终端的接收解调性能造成较大的影响。为了提高接收性能，需要对频偏做进一步的校正。由于SCH信道中OFDM符号的长度限制，频偏校正的精度受到限制。因此，在本步骤中，可以采用下行时隙TS0中广播信道中的导频符号进行频偏校正。由于广播信道中的两列导频符号的间隔距离比较长，获得的精频偏调整的精度比步骤S43更高，可以满足系统对频偏的要求，UE在较小频偏下接收TS0时隙信号，此时的接收数据已经能够满足解调的要求。UE将接收到的SCH时域信号和TS0时隙信号进行FFT变化到频域，并在频域进行相关操作，获取频域时间同步。

步骤S45、终端通过读取小区系统广播信息以获得系统配置信息；

终端完成时间同步和频偏校正后，可以读取系统的广播信息，通过读取该信息，获得系统信息，完成小区初始搜索过程。

本发明上述小区搜索方法将时域下行同步检测环节和小区特征信息检测环节相结合，在小区初始搜索过程中，在频偏调整之前就可以获得小区的特征信息，当小区特征信息无效时可以在小区搜索的初步阶段结束搜索过程，从而避免了后续不必要的计算，在总体上可以很大的提高小区搜索的效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (22)

1.一种发射序列检测方法，其特征在于，包括步骤：

基站对待发送信息进行编码，将编码后得到的频域序列映射到OFDM符号的有效子载波上发射给终端；

终端将接收到的包含所述OFDM符号的时域信号与基站所有可能发射的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为基站发射的序列。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，终端将接收到的包含所述OFDM符号的时域信号依次与基站可能发射的各时域序列的前1/2和后1/2进行时域相关，将对应同一序列的两个相关值的绝对值分别相加，确定其中绝对值最大的序列为基站发射的序列。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数子载波上发送给终端；或者

所述基站将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的奇数子载波上发送给终端。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，终端将接收到的时域信号分别与基站可能发射的时域序列的前1/2进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为基站发射的序列。

5.一种时域下行同步方法，其特征在于，包括步骤：

A、基站将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数子载波上发送给终端；或者

基站将小区公共下行同步序列和/或小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的奇数子载波上发送给终端；

B、终端计算接收到的时域信号的差分相关系数，将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号分别与基站可能发射的时域序列进行时域相关，确定其中相关值最大的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述终端将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号分别与基站可能发射的时域序列的前1/2进行时域相关，确定其中相关值最大的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站将小区公共下行同步序列的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端，以及

将小区特征信息的频域序列映射到公共参考信道的OFDM符号的有效子载波上发送给终端。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述步骤B中，终端将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区公共下行同步序列对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步；

所述步骤B后还包括步骤：

在获得时域下行同步后，终端将公共参考信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站通过复用的方式将小区公共下行同步序列的频域序列和小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道中OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述步骤B中，终端将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区公共下行同步序列对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步；

所述步骤B后还包括步骤：

在获得时域下行同步后，终端将下行同步信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列。

11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站将小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，终端将差分相关系数到达预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列，确定该序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

13.如权利要求5至12中任意一项所述的方法，其特征在于，所述小区特征信息中包括小区组标识和/或小区标识。

14.一种小区搜索方法，其特征在于，包括步骤：

A、终端计算接收到的时域信号的差分相关系数，将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号分别与基站可能发射的时域序列进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步，以及对小区特征信息进行检测；

B、终端利用下行同步信道的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号之间的相位差，以及在包含广播信道的时隙中，两个导频符号之间的相位差对终端与基站之间的频偏进行校正；

C、终端读取小区的系统广播信息。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述终端将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号分别与基站可能发射的时域序列的前1/2进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤A前还包括步骤：

基站将小区公共下行同步序列的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端，以及

将小区特征信息的频域序列映射到公共参考信道的OFDM符号的有效子载波上发送给终端。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，

所述步骤A中，终端将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区公共下行同步序列对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行时域下行同步；以及

在获得下行同步后，将公共参考信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的序列为小区特征信息对应的序列。

18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤A前还包括步骤：

基站通过复用的方式将小区公共下行同步序列的频域序列和小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道中OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，终端将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区公共下行同步序列对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行时域下行同步；以及

在获得下行同步后，将下行同步信道中小区特征信息对应的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大的时域序列的序列为小区特征信息对应的序列。

20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤A前还包括步骤：

基站将小区特征信息的频域序列映射到下行同步信道的OFDM符号的偶数或者奇数子载波上发送给终端。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，终端将差分相关系数到达第一预设门限的区段内的时域信号与基站所有可能发射的小区特征信息对应的时域序列分别进行时域相关，确定其中相关值最大且大于第二预设门限的序列为小区特征信息对应的序列，确定该序列的位置为下行同步信道的位置，以此进行下行时域同步。

22.如权利要求14至21中任意一项所述的方法，其特征在于，所述小区特征信息中包括小区组标识和/或小区标识。

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