CN102271384B - 一种lte系统小区初搜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LTE系统小区初搜方法，UE根据BA表中保存的频点信息生成各频点对应的本地主同步信号及本地次同步信号；对每个频点，UE接收数据并计算该频点本地主同步信号及本地次同步信号与接收到的数据的相关功率值；按照各频点对应的相关功率值从大到小的顺序选择频点进行后续的定时粗同步、定时精同步、频率粗同步、无线帧同步、频率精同步及小区广播消息解读过程；如果在所选择的频点上正确解读出小区广播消息，UE选择该频点小区驻留。本发明的技术方案降低了小区初搜过程中选择BA表中频点的盲目性，可以有效的减少UE在错误的频点上解读小区广播消息的次数，从而缩短了小区初搜的时间，提高了小区初搜效率。
Description
技术领域
本发明涉及到移动通信系统小区初搜技术，特别涉及到一种长期演进(简称，LTE)系统的小区初搜方法。
背景技术
LTE系统是第三代移动通信系统的进一步演进，在LTE系统中，在上行使用了单载波频分复用多址(简称，SC-FDMA)技术，下行使用了正交频分复用多址(简称，OFDMA)技术。
正交频分复用(简称，OFDM)技术是一种特殊的多载波传输方案，它既可看作是一种调制技术，也可看作是一种复用技术。其基本原理是：将信道分成若干正交子信道，将高速的数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对信道造成的影响。
LTE系统一种帧结构如附图1所示，LTE一个无线帧长度为10ms，由2个5ms的半帧组成，而每个半帧又由5个1ms的子帧组成，每个无线帧中包括8～9个常规子帧，1～2个特殊子帧，每个子帧再划分为2个时隙，每个时隙长度为15360个Ts，其中，Ts＝1/30720ms。同时在频域上又划分为以资源栅格为基本单位的许多子载波，每个子载波的宽度为15Khz或7.5Khz。
在LTE系统帧结构中，包括了主同步信号和次同步信号，这两种信号主要用于移动终端(简称，UE)与基站的同步过程。
对LTE的帧结构类型2，主同步信号映射到每个无线帧的子帧1和子帧6的第三个OFDM符号上。主同步信号在前后半帧上是完全相同的，同时一个固定的小区组内标识(简称，NID2)对应一个确定的主同步信号，因此可以使用主同步信号进行同步计算等。
次同步信号映射在每个无线帧的子帧0和子帧5的后半个时隙的最后一个OFDM符号上，前、后半帧上所映射的次同步信号是不同的，同时，小区组标识(简称，NID1)和NID2以及前、后半帧标识共同决定了唯一的一个次同步信号，因此，可以使用次同步信号来进行无线帧帧头位置检测等。
广播信道(简称，PBCH)主要用于承载小区广播信息，位于每个无线帧的子帧0中第二个时隙的前四个OFDM符号上，其中主要包含了系统带宽，无线帧号以及2个解析控制信道需要的参数，因此，成功解析PBCH信道以获取小区广播信息是很重要的。
LTE系统中小区初搜是UE建立通信中很重要的一步，它主要完成UE与基站之间的时间与频率同步，系统消息的读取等功能，同时它也是UE与基站建立通信连接的第一步，其性能的好坏将直接影响后续通信过程。UE开机上电后需要通过小区初搜找出适合驻留的小区并进行驻留。
LTE小区初搜的盲搜索过程为：
1、UE首先进行全频段扫描所有UE可能驻留小区的频点；
2、选择一个频点，在该频点上进行时间同步、频率粗同步、无线帧同步、频率精同步，检测出小区组标识、小区组内标识；
3、解读小区广播消息，如能正确解读该小区广播消息，则说明该频点的小区可以驻留，UE选择该频点小区驻留，再进行后续操作；否则，选择下一个频点返回步骤2执行。
盲搜索虽然可以适应任何情况，但是由于频点以及小区标识(简称，CELLID)等关键信息的缺失，需要大量的盲计算，将会大大拖长小区初搜的时间从而影响整体性能。因此，现有的LTE小区初搜一般都采用带BA表的方式。BA表是UE所保存的在关机前所驻留的小区及其邻近小区的频点信息(包括小区工作频点及其对应的CELLID等信息)的列表。
带BA表的小区初搜过程如附图2所示：
1、UE上电后首先检查BA表中是否保存有频点信息；如果有则执行步骤2，否则执行步骤11；
2、选择一个BA表中保存的频点；
3、根据选择的频点设置接收数据频点，根据该频点对应的CELLID计算该频点的小区组标识及小区组内标识；
4、定时粗同步，接收一个无线帧数据，进行时间粗同步，粗调时间偏移值；
5、定时精同步，利用该频点的小区组内标识生成本地主同步信号，重新接收数据，与本地主同步信号进行相关；根据相关值得到更精确的时间偏移量，并进行时间精同步调整；
6、频率粗同步，重新接收主同步信号，并与本地主同步信号进行频率粗调整运算，进行频偏粗调；
7、无线帧同步，利用小区组标识和小区组内标识以及前、后半帧标识生成本地次同步信号，并与接收的次同步信号进行相关运算，以调整无线帧位置并检测循环前缀(简称，CP)；
8、频率精同步，重新接收主同步信号及次同步信号，分别与本地主、次同步信号进行相关，得到更精确的频率偏移值，进行频偏精调；
9、解读小区广播消息，解析PBCH信道得到小区广播信息，解读小区广播消息，如果解读正确，选择该频点小区进行小区驻留，否则执行步骤10；
10、如果已经使用过BA表中所有频点，执行步骤11，否则从BA表中选择一个新的频点，执行步骤3；
11、进行小区初搜盲搜索过程。
在通常情况下，UE开机时所处区域都包含在其关机时所驻留的小区或该小区的邻近小区覆盖范围内，因此，使用BA表可以避免UE在每次小区初搜都进行全频段扫描，同时，由于BA表中还保存有各频点的频点信息，可以减少小区初搜过程中的计算复杂度，提高小区初搜的效率。
但是现有带BA表的小区初搜方法仍然存在一定的问题，从上面的过程中可以看出，判断找到适合驻留的小区频点的方法是根据小区广播消息的解读结果来确定的，由于BA表中包含有多个小区工作频点，现有技术的方法在使用BA表中的频点进行小区初搜过程中仍然带有一定的盲目性，造成了UE可能在大量错误频点上进行PBCH信道解析及小区广播消息解读工作，这将花费大量的时间，降低小区初搜的效率，从而影响终端的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种LTE小区初搜的方法，以进一步提高LTE终端小区初搜的效率。
本发明的技术方案是，一种LTE小区初搜方法，包括：
UE上电后检测到BA表中存在频点信息时，对BA表中所保存的每个频点，利用频点信息中的CELLID计算该频点的小区组标识及小区组内标识；
利用各频点的小区组标识及小区组内标识分别生成各频点对应的本地主同步信号及本地次同步信号；
对每个频点，UE接收数据并计算该频点本地主同步信号及本地次同步信号与接收到的数据的相关功率值；
按照各频点对应的相关功率值从大到小的顺序选择频点进行后续的定时粗同步、定时精同步、频率粗同步、无线帧同步、频率精同步及小区广播消息解读过程；如果找到能正确解读出小区广播消息的频点，UE选择该频点小区驻留。
优选的，所述接收到的数据为经过16倍降采样后的数据。
所述利用各频点的小区组标识及小区组内标识分别生成各频点对应的本地主同步信号及本地次同步信号进一步包括：
根据所述频点的小区组内标识生成所述频点对应的本地主同步信号；
根据所述频点的小区组标识及小区组内标识分别生成对应前半帧标识的本地次同步信号1和对应后半帧标识的本地次同步信号2。
所述UE接收数据并计算该频点本地主同步信号及本地次同步信号与接收到的数据的相关功率值进一步包括：
UE接收长度为半个无线帧的数据；
将所述频点对应的本地主同步信号及本地次同步信号1、本地次同步信号2分别与接收到的数据进行滑动相关，得到所述频点对应的主同步相关数功率数组及次同步相关功率数组1、次同步相关功率数组2；
将主同步相关功率数组中的最大相关功率值与两个次同步相关数功率组中最大的相关功率值相加，得到所述频点对应的相关功率值。
所述UE接收数据并计算该频点本地主同步信号及本地次同步信号与接收到的数据的相关功率值进一步包括：
UE接收长度为一个无线帧的数据，进行定时粗同步；
UE重新接收数据，进行定时精同步；
UE重新接收主同步信号，使用主同步信号与所述本地主同步信号进行频率粗同步；
UE接收次同步信号，与所述本地次同步信号进行相关，将最大相关功率值作为所述频点对应的相关功率值。
所述UE重新接收数据，进行定时精同步进一步包括：
UE连续接收主同步信号前m个数据、主同步信号、主同步信号后n个数据；
UE用本地主同步信号与接收到的数据进行分段滑动相关，获得相关值数组并对该相关数组进行平滑处理；
UE找出平滑处理后相关数组中的最大值，使用该最大值的位置-m作为定时精同步调整量，进行定时精同步调整。
所述使用主同步信号与所述本地主同步信号进行频率粗同步进一步包括：
使用接收的主同步信号和本地生成的主同步信号进行最大似然法运算，得到似然函数；
使用2分法对所述似然函数进行解析，得到频率偏移值；
根据所述频率偏移值进行频率粗同步。
所述UE接收次同步信号，与所述本地次同步信号进行相关，将最大相关功率值作为所述频点对应的相关功率值进一步包括：
接收普通CP对应的次同步信号所在符号及其前一个符号，并从中分别提取出扩展CP和普通CP所对应的次同步信号；
将扩展CP对应次同步信号分别与本地次同步信号1和本地次同步信号2进行相关获得扩展CP次同步相关功率1及扩展CP次同步相关功率2；
将普通CP对应次同步信号分别与本地次同步信号1和本地次同步信号2进行相关获得普通CP次同步相关功率1及普通CP次同步相关功率2；
在所述4个次同步相关功率中选择最大的相关功率值作为所述频点对应的相关功率值。
本发明的技术方案在选择BA表中频点进行小区初搜过程时，首先利用BA表中各频点的频点信息获得各频点对应的主、次同步信号，与接收数据进行相关获得各频点对应的相关功率值；根据相关功率值从大到小顺序选择BA表中的频点进行小区初搜，大大降低了选择BA表中频点的盲目性，通常情况下，相关功率值最大的频点也是UE开机时适合驻留的小区工作频点，本发明的技术方案可以减少UE在错误的频点上解读小区广播消息的次数，从而缩短了小区初搜的时间，提高了小区初搜效率。
附图说明
图1是LTE系统无线帧结构图
图2是现有技术带BA表小区初搜方法流程图
图3是本发明具体实施例1流程图
图4是本发明具体实施例2流程图
图1中，Dwpts为下行导频时隙；GP为保护间隔；UpPts为上行导频时隙。
具体实施方式
为进一步说明本发明的技术方案，下面给出具体实施例并结合附图详细说明。
具体实施例1
本实施例总体流程如图3所示。
1、UE上电后检查BA表中是否保存有频点信息，如有执行步骤2，否则执行步骤10；
2、UE选择一个尚未计算对应相关功率值的频点，计算该频点的NID1和NID2；
所述计算方法为，利用公式CELLID＝3×NID1+NID2，根据频点信息中的CELLID计算NID1和NID2；
3、根据所述NID1和NID2生成所述频点对应的本地主同步信号和本地次同步信号；
根据所述频点的小区组内标识生成所述频点对应的本地主同步信号；
根据所述频点的小区组标识及小区组内标识分别生成对应前半帧标识的本地次同步信号1和对应后半帧标识的本地次同步信号2；
4、UE接收长度为一个无线帧的数据，进行定时粗同步；
UE在所述频点上接收一个无线帧的数据；
将前半帧数据与后半帧数据进行滑动相关，得到滑动相关值数组accu_rude；
使用该无线帧数据按照与滑动相关相同的滑动步长计算得到功率数组powerarray；
将accu_rude数组中的元素除以powerarray数组中对应位置的元素，并对计算结果进行平滑处理后得到消除干扰后的相关数组accu_rude1；
找到accu_rude1中的最大值，其所在位置即为定时粗同步偏移量；
根据找到的定时粗同步偏移量进行定时粗同步调整；
其中，所述平滑处理的平滑帧数为0～4帧，所述滑动步长为4～32Ts；
UE重新接收主同步信号及其前m个Ts、后n个Ts数据
5、UE在所述频点上重新接收数据，进行定时精同步；
UE接收主同步信号及其前m个Ts、后n个Ts数据；
使用本地主同步信号与接收到的数据进行分段滑动相关，获得相关值数组并对该相关数组进行平滑处理；
UE找出平滑处理后相关数组中的最大值，将该最大值所在位置-m作为定时精同步调整量，进行定时精同步调整；
其中，所述平滑的帧数为0～4帧，所述滑动相关滑动步长为1～2。
6、UE在所述频点上重新接收主同步信号，使用主同步信号与所述本地主同步信号进行频率粗同步；
使用接收的主同步信号和本地生成的主同步信号进行最大似然法运算，得到似然函数；
使用2分法对所述似然函数进行解析，得到频率偏移值；
根据所述频率偏移值进行频率粗同步；
7、UE在所述频点上接收次同步信号，与所述本地次同步信号进行相关，将最大相关功率值作为所述频点对应的相关功率值。
接收普通CP对应的次同步信号所在符号及其前一个符号，并从中分别提取出扩展CP和普通CP所对应的次同步信号；
将扩展CP对应次同步信号分别与本地次同步信号1和本地次同步信号2进行相关获得扩展CP次同步相关功率1及扩展CP次同步相关功率2；
将普通CP对应次同步信号分别与本地次同步信号1和本地次同步信号2进行相关获得普通CP次同步相关功率1及普通CP次同步相关功率2；
在所述4个次同步相关功率中选择最大的相关功率值作为所述频点对应的相关功率值；
8、UE判断是否已计算出所有BA表中保存的频点的相关功率值，如果是，执行步骤9，否则，执行步骤2；
9、按照各频点对应的相关功率值从大到小的顺序依次选择频点进行后续的定时粗同步、定时精同步、频率粗同步、无线帧同步、频率精同步及小区广播消息解读过程；如果找到能正确解读出小区广播消息的频点，选择该频点小区驻留；否则执行步骤10；
10、UE进行小区初搜盲搜索过程。
本实施例中，所有UE所接收到的数据均进行了16倍降采样处理。
本实施例中，UE在计算各频点对应的相关功率值之前，先进行了定时同步及频率粗同步处理，提高了各频点对应的相关功率值的计算精确度，同时，对接收数据进行16倍降采样处理也降低了各相关运算的复杂度，减少了计算时间，提高了小区初搜效率。
具体实施例2
本实施例总体流程如图4所示。
1、UE上电后检查BA表中是否保存有频点信息，如有执行步骤2，否则执行步骤8；
步骤2～3与具体实施例1相同；
4、UE在所述频点上接收长度为半个无线帧的数据；
5、将所述频点对应的本地主同步信号与接收到的数据进行滑动相关，得到所述频点对应的主同步相关数功率数组；
6、将本地次同步信号1、本地次同步信号2分别与接收到的数据进行滑动相关，得到所述频点对应的次同步相关功率数组1、次同步相关功率数组2；
将主同步相关功率数组中的最大相关功率值与两个次同步相关数功率组中最大的相关功率值相加，得到所述频点对应的相关功率值；
所述滑动相关的滑动步长为1～5个Ts；
7、UE判断是否已计算出所有BA表中保存的频点的相关功率值，如果是，执行步骤8，否则，执行步骤2；
8、按照各频点对应的相关功率值从大到小的顺序依次选择频点进行后续的定时粗同步、定时精同步、频率粗同步、无线帧同步、频率精同步及小区广播消息解读过程；如果找到能正确解读出小区广播消息的频点，选择该频点小区驻留；否则执行步骤9；
9、UE进行小区初搜盲搜索过程。
本实施例中，所有UE所接收到的数据均进行了16倍降采样处理。
本领域的一般技术人员显然应该清楚并且理解，本发明方法所举的以上实施例仅用于说明本发明方法，而并不用于限制本发明方法。虽然通过实施例有效描述了本发明，本发明还存在许多变化而不脱离本发明的精神。在不背离本发明方法的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明方法做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明方法的权利要求保护范围。
Claims (7)
1.一种LTE系统小区初搜的方法，其特征在于，包括：
移动终端UE上电后检测到BA表中存在频点信息时，对BA表中所保存的每个频点，利用频点信息中的小区标识计算该频点的小区组标识及小区组内标识；
利用各频点的小区组标识及小区组内标识分别生成各频点对应的本地主同步信号及本地次同步信号，包括，根据所述频点的小区组内标识生成所述频点对应的本地主同步信号；根据所述频点的小区组标识及小区组内标识分别生成对应前半帧标识的本地次同步信号1和对应后半帧标识的本地次同步信号2；
对每个频点，UE接收数据并计算该频点本地主同步信号及本地次同步信号与接收到的数据的相关功率值；
按照各频点对应的相关功率值从大到小的顺序选择频点进行后续的定时粗同步、定时精同步、频率粗同步、无线帧同步、频率精同步及小区广播消息解读过程；如果找到能正确解读出小区广播消息的频点，UE选择该频点小区驻留。
2.根据权利要求1所述的一种LTE系统小区初搜的方法，其特征在于，所述UE接收数据并计算该频点本地主同步信号及本地次同步信号与接收到的数据的相关功率值包括：
UE接收长度为半个无线帧的数据；
将所述频点对应的本地主同步信号及本地次同步信号1、本地次同步信号2分别与接收到的数据进行滑动相关，得到所述频点对应的主同步相关数功率数组及次同步相关功率数组1、次同步相关功率数组2；
将主同步相关功率数组中的最大相关功率值与两个次同步相关数功率组中最大的相关功率值相加，得到所述频点对应的相关功率值。
3.根据权利要求1所述的一种LTE系统小区初搜的方法，其特征在于，所述UE接收数据并计算该频点本地主同步信号及本地次同步信号与接收到的数据的相关功率值包括：
UE接收长度为一个无线帧的数据，进行定时粗同步；
UE重新接收数据，进行定时精同步；
UE重新接收主同步信号，使用主同步信号与所述本地主同步信号进行频率粗同步；
UE接收次同步信号，与所述本地次同步信号进行相关，将最大相关功率值作为所述频点对应的相关功率值。
4.根据权利要求3所述的一种LTE系统小区初搜的方法，其特征在于，所述UE重新接收数据，进行定时精同步包括：
UE连续接收主同步信号前m个数据、主同步信号、主同步信号后n个数据；
UE用本地主同步信号与接收到的数据进行滑动相关，获得相关值数组并对该相关数组进行平滑处理；
UE找出平滑处理后相关数组中的最大值，使用该最大值的位置-m作为定时精同步调整量，进行定时精同步调整。
5.根据权利要求3所述的一种LTE系统小区初搜的方法，其特征在于，所述使用主同步信号与所述本地主同步信号进行频率粗同步包括：
使用接收的主同步信号和本地生成的主同步信号进行最大似然法运算，得到似然函数；
使用2分法对所述似然函数进行解析，得到频率偏移值；
根据所述频率偏移值进行频率粗同步。
6.根据权利要求3所述的一种LTE系统小区初搜的方法，其特征在于，所述UE接收次同步信号，与所述本地次同步信号进行相关，将最大相关功率值作为所述频点对应的相关功率值包括：
接收普通循环前缀CP对应的次同步信号所在符号及其前一个符号，并从中分别提取出扩展CP和普通CP所对应的次同步信号；
将扩展CP对应次同步信号分别与本地次同步信号1和本地次同步信号2进行相关获得扩展CP次同步相关功率1及扩展CP次同步相关功率2；
将普通CP对应次同步信号分别与本地次同步信号1和本地次同步信号2进行相关获得普通CP次同步相关功率1及普通CP次同步相关功率2；
在4个次同步相关功率中选择最大的相关功率值作为所述频点对应的相关功率值。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种LTE系统小区初搜的方法，其特征在于，所述接收到的数据为经过16倍降采样后的数据。
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