CN101499989B - 一种时分双工系统中检测循环前缀长度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时分双工系统中检测循环前缀长度的方法，包括步骤：系统通过基站广播同步信息，所述同步信息包括主同步信号和辅助同步信号，且主同步信号和辅助同步信号之间间隔至少一个正交频分复用(OFDM)符号；终端设备捕获系统的同步信息，检测主同步信号，确定主同步信号的位置；终端设备根据已经确定的主同步信号位置，分别按照短循环前缀和长循环前缀的情况，从系统的同步信息中获得两个辅助同步信号序列；终端设备将所获得的两个辅助同步信号序列分别与事先确定的辅助同步信号标准序列进行相关，并根据相关结果判断循环前缀的长度。通过采用上述技术方案，本发明能够获得较好的检测性能。

Description

一种时分双工系统中检测循环前缀长度的方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统的信息传输领域，特别是涉及一种时分双工(TDD)系统中检测循环前缀长度的方法。

背景技术

目前，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)作为一种多载波传输模式，因其具有系统抗符号间干扰(ISI)能力强、带宽利用率高、实现简单等特点，成功地应用于长期演进系统(LTE)中。

OFDM系统中，OFDM符号由多个子载波信号叠加构成，各个子载波之间利用正交性来区分，因此确保这种正交性对于OFDM系统来说是至关重要的。为了消除多径造成的子载波间的正交性遭到破坏而产生的不同子载波间的干扰(ISI)，OFDM系统在数据帧中加入了保护间隔，其方法是在OFDM符号间的保护间隔内填入循环前缀(Cyclic Prefix，CP)，这样，时延小于保护间隔的信号就不会在解调过程中产生ISI。目前，LTE系统根据应用场景中多径延迟的不同情况，使用不同长度的循环前缀。如果一个小区的多径延迟比较短则使用短CP，否则，使用长CP。

由于CP有长短的区别，使得系统在每个时隙内传输的OFDM符号数量也不同，相应的在实现通信双方的同步时，接收方需要对循环前缀长度进行检测，以便根据检测结果实现帧同步、时隙同步和频率同步。下面将结合TDD系统中的帧结构，对现有的循环前缀长度检测方法进行阐述。

图1为LTE系统中用于TDD系统的帧结构示意图。其中，无线帧长度为10ms，包括两个5ms的半帧，每个半帧内包括5个子帧，每个子帧长度为1ms。每个半帧内的第二个子帧为一个包括三个特殊时隙的子帧，这三个特殊时隙为下行导频时隙(DwPTS)，上下行保护间隔(GP)和下行导频时隙(UpPTS)，半帧内的其他子帧则包括两个长度为0.5ms的时隙，每个时隙内传输的OFDM符号数量随着系统所使用的循环前缀长度的不同而不同，通常，在短CP的情况下，每个时隙内包括的7个OFDM符号，在长CP的情况下，每个时隙内包括6个OFDM符号。

目前，循环前缀的检测是在盲检测中进行的，通常利用子帧0中第一个时隙的两列导频序列的相关来实现。在实际应用中，两列导频的位置与CP长度有关，在短CP的情况下，两列导频分别位于第1个OFDM符号和第5个OFDM符号上；在长CP情况下，两列导频分别位于第1个OFDM符号和第4个OFDM符号上。接收方在利用导频进行循环前缀的长度检测时，可以先进行第一列导频的相关，将第一个符号位置上获取的信号序列与事先确定的导频序列相关，获得第一个序列的大概位置，然后再在第4个OFDM符号和第5个OFDM符号位置上分别获取信号序列，并将这些信号序列与事先确定的导频序列相关，根据相关值的大小判断出系统所使用的是长CP还是短CP，如果是在第4个OFDM符号上的相关值比较大，则是长CP，如果是在第5个OFDM符号上的相关值比较大，则是短CP。

在目前的LTE系统配置中，导频没有占用全部的频带，仅占用子载波中很小的一部分就能满足其在接收端被解调的要求，这也意味着在进行CP长度检测中使用的导频序列的长度较短，这将影响相关性能，因为进行相关的序列长度直接影响相关性能的优劣，序列长则相关性能好，序列短则相关性能差，另外，导频序列短，其相关功率值低，抗噪声性能也差，因此该方法的检测性能差。

由此可见，由于用于相关的导频序列长度比较短，导致利用导频检测循环前缀长度的方法存在检测性能差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种时分双工系统中检测循环前缀长度的方法，该方法具有良好的检测性能。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种时分双工系统中检测循环前缀长度的方法，包括以下步骤：

a、系统通过基站广播同步信息，所述同步信息包括主同步信号和辅助同步信号，且主同步信号和辅助同步信号之间间隔至少一个正交频分复用(OFDM)符号；

b、终端设备捕获系统的同步信息，检测主同步信号，确定主同步信号的位置；

c、终端设备根据已经确定的主同步信号位置，分别按照短循环前缀和长循环前缀的情况，从系统的同步信息中获得两个辅助同步信号序列；

d、终端设备将所获得的两个辅助同步信号序列分别与事先确定的辅助同步信号标准序列进行相关，并根据相关结果判断循环前缀的长度。

如上所述的方法中，所述步骤a中的辅助同步信号位于子帧0和子帧5，主同步信号位于子帧1和子帧6的下行导频时隙。

如上所述的方法中，所述步骤a中的辅助同步信号位于子帧1和子帧6的下行导频时隙，主同步信号位于子帧0和子帧5。

如上所述的方法中，所述步骤c中从系统的同步信息中获得辅助同步信号序列的方法为：

如果主同步信号与辅助同步信号之间间隔N个OFDM符号，则辅助同步信号的开始位置为主同步信号前N+1个OFDM符号处，辅助同步信号的结尾为主同步信号前N个OFDM符号处，其中，每个OFDM符号的长度分别按照长CP和短CP的结构来确定，从而获得两个辅助同步信号序列。

如上所述的方法中，所述步骤d中根据相关结果判断循环前缀长度的方法为：

判断哪个辅助同步信号的相关峰值大，如果是长循环前缀情况下的辅助同步信号的相关峰值大，则系统采用的是长循环前缀；否则，系统采用的是短循环前缀。

如上所述的方法中，所述步骤b之后进一步包括以下步骤：

终端设备根据已经确定的主同步信号位置，从系统的同步信息中，分别在频分双工系统中的辅助同步信号位置和时分双工系统中的辅助同步信号位置处获得两个辅助同步信号序列；

将所获得的两个辅助同步信号序列分别与事先确定的辅助同步信号标准序列进行相关；

根据相关结果判断系统是否为时分双工系统，如果在时分双工系统中的辅助同步信号位置处获得的辅助同步信号序列的相关峰值大则为时分双工系统，转入步骤c，否则为频分双工系统，结束流程。

综上所述，本发明提出的时分双工系统中检测循环前缀长度的方法通过改进TDD系统中的帧结构，使主同步信号与辅助同步信号之间间隔至少一个OFDM符号，并在此基础上利用辅助同步信号的相关实现了CP长度的检测。由于辅助同步信号占用了全部带宽，参与相关的序列长度较长，因而能够获得较好的相关性能，从而使本发明具有良好的检测性能。

附图说明

图1为现有LTE系统中的用于时分双工系统中的帧结构示意图。

图2为本发明的检测循环前缀长度的方法流程图。

图3为本发明实施例一的流程图。

图4为本发明实施例一所使用的帧结构中同步信号位置示意图。

图5为本发明实施例一中主同步信号与辅助同步信号之间的OFDM符号示意图。

图6为本发明实施例二的流程图。

图7为本发明实施例二所使用的帧结构中同步信号位置示意图。

图8为本发明实施例二中主同步信号与辅助同步信号之间的OFDM符号示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明的主要思想是利用现有系统帧结构中的同步信号即主同步信号和辅助同步信号来检测CP长度，因为现有系统中的同步信号序列本身就是为了获得良好的相关性能而设计的，同步信号序列的长度通常是导频序列长度的六倍，因此，本发明通过利用具有良好相关性能的同步信号即可克服现有技术中利用导频实现CP长度检测的方法所具有的检测性能差的缺点。但是，由于现有时分双工系统的帧结构中主同步信号和辅助同步信号是相邻的，也就是说两者之间没有间隔任何OFDM符号，在这种情况下，是不能够利用辅助同步信号和主同步信号之间的关系来确定CP长度的。其原因是OFDM信号是在时间上是周期循环的，当两个信号相邻时，它们之间的数据部分的距离为一个CP的长度，在进行频域检测的时候，这个CP的长度是不能确定的，因为根据OFDM信号的结构特性，在周期循环的情况下，在任何位置上获取信号序列来进行频域检测都具有很好的相关性，因此根据不同序列的相关结果无法确定系统所使用的CP长度。因此，使用时分双工系统中的现有帧结构将无法利用同步信号来检测CP长度。为此，本发明对时分双工系统中的现有帧结构进行了改进，使主同步信号与辅助同步信号之间间隔至少一个OFDM符号，以便利用同步信号的相关性确定CP长度。

如图2所示本发明主要包括步骤：

201、系统通过基站广播同步信息，其中，所述同步信息包括主同步信号和辅助同步信号，且主同步信号和辅助同步信号之间间隔至少一个OFDM符号；

202、终端设备捕获系统的同步信息，检测主同步信号，确定主同步信号的位置；

203、终端设备根据已经确定的主同步信号位置，分别按照短CP和长CP的情况，从系统的同步信息中获得两个辅助同步信号序列；

204、终端设备将步骤203中获得的两个辅助同步信号序列分别与事先确定的辅助同步信号标准序列进行相关，并根据相关结果判断循环前缀的长度。

以上是本发明的主要步骤，本发明还可以利用频分双工(FDD)系统的帧结构与所改进的用于TDD系统的帧结构中同步信号配置不同的特点，实现对系统的双工复用方式的判断，因此在步骤202后还可以包括以下步骤：

终端设备根据已经确定的主同步信号位置，从系统的同步信息中，分别在频分双工系统中的辅助同步信号位置和时分双工系统中的辅助同步信号位置处获得两个辅助同步信号序列；

将所获得的两个辅助同步信号序列分别与事先确定的辅助同步信号标准序列进行相关；

根据相关结果判断系统是否为时分双工系统，如果在时分双工系统中的辅助同步信号位置处获得的辅助同步信号序列的相关峰值大则为时分双工系统，流程转入步骤203，否则为频分双工系统，结束流程。

下面结合较佳实施例对本发明进行详细说明：

如图3所示，本发明实施例一包括以下步骤：

301、系统通过基站广播同步信息，其中，如果系统采用的是短CP，则按照短CP的结构发送子帧0、子帧1、子帧5和子帧6，如果系统采用的是长CP，则按照长CP的结构发送子帧0、子帧1、子帧5和子帧6，所述同步信息包括主同步信号和辅助同步信号，且主同步信号和辅助同步信号之间间隔至少一个OFDM符号。

如图4和图5所示，本实施例中主同步信号位于子帧1和子帧6的下行导频时隙的第三个符号，辅助同步信号位于子帧0和子帧5的最后一个符号，也就是每个半帧中的第一个子帧的最后一个符号，主同步信号和辅助同步信号之间的OFDM信号设置为两个。

302、终端设备捕获系统的同步信息，检测主同步信号，确定主同步信号的位置；

本步骤中确定主同步信号位置的方法为现有技术，此处不再赘述。

303、终端设备根据已经确定的主同步信号位置，按照短CP的情况，从系统的同步信息中获得辅助同步信号序列Y1；按照长CP的情况，从系统的同步信息中获得辅助同步信号序列Y2；

本步骤中获得辅助同步信号序列的具体方法为：辅助同步信号序列的开始位置为主同步信号前3个OFDM符号处，辅助同步信号序列的结尾为主同步信号前2个OFDM符号处。另外，由于OFDM符号的长度因系统所采用的CP长短不同，而不同，因此，在长CP和短CP的情况下，获得的辅助同步信号的位置不同，从而所获得的辅助同步信号序列Y1和Y2也是不同的。

304、将Y1和Y2分别与事先确定的辅助同步信号标准序列X相关，得到相关峰值cor1和cor2；

本步骤中的相关方法为本领域的现有技术，此处不再赘述。

305、比较cor1和cor2的大小，如果cor1大于cor2则判断本系统采用的是短CP，否则，判断本系统采用的是长CP。

由于所使用的相关序列为同步信号序列，它们的序列长度很长比现有导频序列长很多，因此本步骤中的cor1和cor2的值差异很明显，该特点将有助于对系统所采用的CP作出准确判断。

本发明实施例一的上述步骤中，步骤301实现了本发明的步骤201，步骤302实现了本发明的步骤202，步骤303实现了本发明的步骤203，步骤304和305实现了本发明的步骤204。

如图6所示，本发明实施例二包括以下步骤：

601、系统通过基站广播同步信息，其中，如果系统采用的是短CP，则按照短CP的结构发送子帧0、子帧1、子帧5和子帧6，如果系统采用的是长CP，则按照长CP的结构发送子帧0、子帧1、子帧5和子帧6，所述同步信息包括主同步信号和辅助同步信号，且主同步信号和辅助同步信号之间间隔至少一个OFDM符号；

如图7和图8所示，本实施例中主同步信号位于子帧0和子帧5的最后一个符号，也就是每个半帧中的第一个子帧的最后一个符号；辅助同步信号位于子帧1和子帧6的下行导频时隙的第三个符号；主同步信号和辅助同步信号之间的OFDM信号设置为两个。

602、终端设备捕获系统的同步信息，检测主同步信号，确定主同步信号的位置；

603、终端设备根据已经确定的主同步信号位置，按照短CP的情况，从系统的同步信息中获得辅助同步信号序列Y1；按照长CP的情况，从系统的同步信息中获得辅助同步信号序列Y2；

本步骤中获得辅助同步信号序列的具体方法为：辅助同步信号序列的开始位置为主同步信号后2个OFDM符号处，辅助同步信号序列的结尾为主同步信号后3个OFDM符号处。

604、将Y1和Y2分别与事先确定的辅助同步信号标准序列X相关，得到相关峰值cor1和cor2；

605、比较cor1和cor2的大小，如果cor1大于cor2则判断本系统采用的是短CP，否则，判断本系统采用的是长CP。

本发明实施例二的上述步骤中，步骤601实现了本发明的步骤201，步骤602实现了本发明的步骤202，步骤603实现了本发明的步骤203，步骤604和605实现了本发明的步骤204。

通过采用上述技术方案，本发明改进了TDD系统中的帧结构，使主同步信号与辅助同步信号之间间隔至少一个OFDM符号，并在此基础上利用辅助同步信号的相关实现了CP长度的检测。由于辅助同步信号序列具有相关性能好的特性，因此本发明的检测性能好。

另外，由于本发明对TDD系统中的帧结构进行了改进，使主同步信号与辅助同步信号之间间隔至少一个OFDM符号，这种结构与现有FDD系统的主同步信号与辅助同步信号之间没有OFDM间隔的帧结构相区别，从而使UE在实现同步的过程中可以根据此区别点快速判断出系统的双工复用方式。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种时分双工系统中检测循环前缀长度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、系统通过基站广播同步信息，所述同步信息包括主同步信号和辅助同步信号，且主同步信号和辅助同步信号之间间隔至少一个正交频分复用(OFDM)符号；

b、终端设备捕获系统的同步信息，检测主同步信号，确定主同步信号的位置；

c、终端设备根据已经确定的主同步信号位置，分别按照短循环前缀和长循环前缀的情况，从系统的同步信息中获得两个辅助同步信号序列；

d、终端设备将所获得的两个辅助同步信号序列分别与事先确定的辅助同步信号标准序列进行相关，并根据相关结果判断循环前缀的长度；

所述步骤d中根据相关结果判断循环前缀长度的方法为：

判断哪个辅助同步信号的相关峰值大，如果是长循环前缀情况下的辅助同步信号的相关峰值大，则系统采用的是长循环前缀；否则，系统采用的是短循环前缀。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中的辅助同步信号位于子帧0和子帧5，主同步信号位于子帧1和子帧6的下行导频时隙。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中的辅助同步信号位于子帧1和子帧6的下行导频时隙，主同步信号位于子帧0和子帧5。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c中从系统的同步信息中获得辅助同步信号序列的方法为：

如果主同步信号与辅助同步信号之间间隔N个OFDM符号，且主同频信号位于辅助同步信号之后，则辅助同步信号的开始位置为主同步信号前N+1个OFDM符号处，辅助同步信号的结尾为主同步信号前N个OFDM符号处，其中，每个OFDM符号的长度分别按照长CP和短CP的结构来确定，从而获得两个辅助同步信号序列。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b之后进一步包括以下步骤：

终端设备根据已经确定的主同步信号位置，从系统的同步信息中，分别在频分双工系统中的辅助同步信号位置和时分双工系统中的辅助同步信号位置处获得两个辅助同步信号序列；

将所获得的两个辅助同步信号序列分别与事先确定的辅助同步信号标准序列进行相关；

根据相关结果判断系统是否为时分双工系统，如果在时分双工系统中的辅助同步信号位置处获得的辅助同步信号序列的相关峰值大则为时分双工系统，转入步骤c，否则为频分双工系统，结束流程。

Images