CN102422664B - Lte通信网络的pss检测方法 - Google Patents

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Abstract

用于通信网络的小区检测方法，该通信网络诸如长期演进(LTE)系统，所述方法包括：接收由至少一个基站(BS)传输的信号采样(即，LTE情况下的OFDM采样)；以预定的PSS序列进行第一主同步信号(PSS)相关性测量，以便产生第一PSS相关性测量序列；进行第二主同步信号(PSS)相关性测量，以便产生第二PSS相关性测量序列；将所述第一相关性测量序列和第二相关性测量序列与预定阈值比较，以便确定峰值；确定共同峰值，所述共同峰值基本对应于无线半帧内相似的位置；标识对应于所述共同峰值位置的PSS。

Description

LTE通信网络的PSS检测方法
技术领域
本发明涉及无线数字通信领域，且更具体地涉及对长期演进通信系统进行小区检测、物理层小区标识（小区标识）识别以及初始同步的方法。 
背景技术
本发明涉及LTE（长期演进）无线通信系统，该LTE无线通信系统由3GPP标准化委员会定义且包括在所谓的R8规范中。长期演进（LTE）相当于继高速下行链路分组接入HSDPA和高速上行链路分组接入HSUPA之后，蜂窝无线通信的最新发展。 
LTE的小区检测机制是基于所谓的主同步信号（PSS）的使用，该主同步信号（PSS）是两同步信号，即主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）之一。由基站传输的PSS和SSS序列的索引标识允许实现物理层小区标识检测。 
PSS信号是基于ZC序列的使用的信号，ZC序列显示了有趣的相关特性，且PSS信号由小区或基站在6个资源块上以每5ms（即无线半帧）的周期传输，其包括独立于传输带宽的72个中心子载波。 
PSS信号被用户设备（UE）接收用于检测初始时间，且可能被用于计算信号强度。可以参考文献3GPP TS36.211，“物理信号和调制”，V8.6.0，2009年3月17日。 
正如本领域技术人员所知，此同步信号的目的是确保用户设备（UE）实现粗略的时间和频率同步，允许用户设备获得时隙定时并且获得载频以及物理层小区标识组内的部分小区标识。 
一旦检测到PSS信号，UE继续进一步处理，该处理包括SSS的检测以及帧的开始和小区标识的其它部分的检测，即物理层小区标识组，该SSS能够完成同步过程。 
适当的PSS的检测被视为关键操作，其旨在避免由误检情况下消耗的时间、功率和数字处理资源而导致的不必要的浪费。 
典型的PSS检测过程由下列组成： 
1)与PSS时域序列的相关化以及累加：此步骤包括，对LTE无线帧内的全部时间采样，计算接收的信号相对于已知的PSS时间序列的相关性，以及最后以一组无线半帧进行累加，即5ms的持续时间(或此持续时间的整数倍)，以提高灵敏性。 
2)恒虚警率(CFAR)的选择：包括将阈值应用于相关性值。该阈值根据噪声方差以及目标虚警率的估算函数来确定。这样的方法具有如下缺陷：对给定的PSS检测概率，显示了高的CFAR。 
如本领域技术人员所知，噪声选择(低FAR)和PSS信号检测概率之间具有清晰的平衡。高阈值可能减少由于噪声峰值的虚警的产生，但不幸地具有如下缺陷：减少了检测到正确的PSS峰值的概率。 
这些由噪声引起的多余的检测的存在，导致大量的峰值，该大量的峰值需要由包含在辅同步信号(SSS)检测中的通常的LTE小区搜索和物理同步过程来进一步处理，以获得物理层小区标识组和无线帧边界。显然，虚警造成能源浪费，尤其是对空闲模式的UE操作，因此导致显著缩短电池寿命。 
因此，明显需要一种改善的技术，用于减少虚警的总数量的同时能够使检测到正确PSS峰值的概率保持在合理的且可接受的水平。 
发明内容
本发明的第一目的是提供一种用于在LTE标准下的数字通信系统中检测同步信号的有效方法。 
本发明的另一目的是提供一种用于检测LTE的主同步信号(PSS)的方法，该方法不需要初步了解信道特征。 
本发明的又一目的是提供一种有效的但依然简单的用于提高服务小区的初始同步所需的以及相邻小区的跟踪所需的小区搜索单元性能的方法。 
本发明的又一目的是提供一种检测方法，该检测方法对相同PSS检测概率实现低CFAR，导致较少的虚峰值检测且因此导致低功率消耗。 
本发明的这些和其它目的通过小区检测方法实现，该小区检测方法包括：接收由至少一个基站(BS)传输的信号(OFDM符号)； 
采用预定PSS序列进行第一主同步信号(PSS)相关性测量，以便产生第一PSS相关性测量序列； 
进行第二主同步信号相关性测量，以便产生第二PSS相关性测量序列； 
将所述第一相关性测量序列和第二相关性测量序列与预定阈值比较，以便确定峰值； 
确定共同峰值，所述共同峰值在两个测量中基本对应于无线半帧内相似位置； 
标识对应于所述共同峰值位置的PSS。 
优选地，将所述第一相关性测量序列和所述第二相关性测量序列与所述阈值比较之前，在对应于N个无线半帧(或N/2个无线帧)的期间，将所述第一相关性测量序列和所述第二相关性测量序列分别累加。 
在一实施方式中，时间上依次进行所述第一PSS相关性测量和所述第二PSS相关性测量，因此减少所需的数字处理资源的数量。 
可替选地，对自两个不同天线接收的信号进行所述相关性测量，且对各个流同时进行所述第一PSS相关性测量和所述第二PSS相关性测量，所述流由一个对应的天线接收。尽管此实施方式需要更多的数字处理资源，但对相同采集时间显著提高PSS检测，或对应地，对相同PSS检测性能，减小采集时间。 
可替选地，还能以同样方式使用两个以上的相关性测量。能够对不同天线时间上依次进行这些测量，或将时间上依次测量与不同天线的测量组合来进行这些测量。 
本发明还实现了用于LTE电信网络的接收器以及包括接收器的移动电话，所述接收器包括： 
用于接收由至少一个基站(BS)传输的信号采样(即LTE情况下的OFDM采样)的装置； 
用于采用第一预定主同步信号(PSS)序列进行第一主同步信号(PSS)相关性测量，以便产生第一PSS相关性测量序列的装置； 
用于进行第二主同步信号(PSS)相关性测量，以便产生第二PSS相关性测量序列的装置； 
用于将所述第一相关性测量序列和第二相关性测量序列与预定阈值比较，以便确定峰值的装置； 
用于确定共同峰值的装置，所述共同峰值基本对应于无线半帧(或无线帧)内相似位置；以及， 
用于标识与所述共同峰值的位置对应的PSS的装置 
附图说明
参照如下详细的描述将更好地理解本发明的一个或更多的实施方式的其它特征，该详细的描述结合附图理解。 
图1示出帧内的持续峰值的检测； 
图2示出在本发明的第一实施方式中使用的方法的流程图； 
图3示出本检测机制(称为双检测)和仅基于一个阈值(纯CFAR)的方法之间的虚警检测概率的比较； 
图4示出本发明的替选实施方式的通常的功能块。 
具体实施方式
现在，描述用于实现主同步信号(PSS)的检测的方法，该主同步信号在检测辅同步信号(SSS)之前检测。 
在实施方式中，将考虑使用由一组包括72个子载波的六个资源块携带且由小区以每5ms(即每无线半帧)的周期传输的PSS。应注意，附图仅作为示例，且该方法可以容易地适用于不同组的子载波。 
关于图1，示出了检测方法的基本原理。在第一PSS相关性测量中(第一图表)，两个峰值超出固定阈值。当将这些峰值与在第二PSS相关性测量中(第二图表)超 出阈值的那些峰值相比，我们注意到第一峰值在相同的时间索引(双重检测)持续出现，且因此可能含有PSS。因此，将在对应此峰值的位置进行SSS搜索。其它峰值没有持续出现，且因此更可能是噪声峰值。对那些峰值不进行SSS搜索。 
双重检测机制能够用于不同的PSS相关性测量： 
两个连续的无线半帧的相关性； 
两个连续的无线半帧(或无线帧)相关性的累加； 
或对在UE的不同接收天线进行的PSS相关性测量。 
关于图2，现在描述发明方法的第一实施方式，其中，依次地处理由单个天线接收的信号。 
该方法从接收采样信号的步骤11开始。如技术人员所知，跨度5ms持续时间的采样包括数据以及一同步信号。步骤11具体地能够包括滤波步骤，以便专注于同步信息，该同步信息通过预定组的子载波传输，即一组6个资源块，该6个资源块包括位于带宽中央的72个载波。这并不是强制性的，但它可有助于提高检测性能。 
接着，在步骤12中，进行第一PSS相关性测量计算，以便产生持续时间为无线半帧的第一PSS相关性测量序列。应注意，在该方面可以考虑不同计算过程和算法。在一实施方式中，相关性通过接收的采样的不同元素与所考虑的候选PSS的共轭的连续乘加计算得到。 
该方法接着包括两个可选择的步骤13和14。 
在步骤13中，该方法继续将步骤12的结果加入第一累加单元ACC1。 
在步骤14中，该方法循环步骤11-13，以便在N个无线半帧期间进行一组N次累加。 
接着，在步骤15中，进行第二PSS相关性测量计算，以便产生相同持续时间(即5ms＝无线半帧)的第二PSS相关性测量序列。 
类似于步骤13-14，步骤16-17是可选择的步骤，步骤16-17用于在N个无线半帧期间将第二PSS相关性测量结果累加到第二累加单元ACC2中。 
接着，在步骤18，将阈值应用于第一和第二PSS相关性测量序列上，或当应 用步骤13-14时，将阈值应用于累加单元ACC1和ACC2内存储的结果上。 
接着，在步骤19中，该过程开始进行共同位置的标识，该共同位置对应于在PSS相关性测量结果中的持续峰值。应注意，在一实施方式中，可以使用预定窗口进行共同位置的标识，以便保持峰值密切对应于无线半帧内相关的位置，以便考虑到可能的衰落。 
接着，该方法以步骤20结束，该步骤20对应于PSS检测方法的最后一个步骤，该PSS检测最终返回由基站传输的PSS位置的标识。 
一旦完成PSS检测，现在能够考虑其它过程，如技术人员所知的，用于产生频域内的OFDM符号的适当的快速傅里叶变换(FFT)处理。 
上述描述的过程导致显著减少检测的PSS。这对现有技术的PSS搜索机制来说，是明显的优点，现有技术的PSS搜索机制会导致获得最大未知数量的峰值，且该获得的峰值不仅包括正确的PSS信号，而且还包括噪声峰值，因此导致进行额外的处理(辅同步信号搜索)，造成时间、计算量以及能源的浪费。 
关于图3，示出双重检测机制和仅基于一阈值(纯CFAR)的方法之间的虚警检测概率比较。 
那些结果是两种方法都对95％的PSS获得的正确检测概率。可以注意到，通过本发明的方法，在恒虚警率CFAR上可获得显著效果，并且可以带来大量的功耗节省(减少了SSS的不必要的解码步骤)。 
描述的过程能够优选地应用于由LTE接收器的一天线接收的OFDM采样，该LTE接收器包括用于进行相应的方法的装置。 
关于图4，示出组合在LTE接收器20的第二可替选实施方式中的不同的块，该LTE接收器20包括第一天线21和第二天线31，第一天线21和第二天线31与对应的接收电路22和接收电路32连接。应注意，为清晰起见，没有示出技术人员熟知的RF电路和传统的接收电路。 
LTE接收器还包括第一相关性块22，该第一相关性块采用预定PSS序列进行第一主同步信号(PSS)相关性测量，以便产生第一PSS相关性测量序列。 
类似地，接收器20包括第二相关性块22，该第二相关性块采用预定PSS序列 进行第二主同步信号(PSS)相关性测量，以便产生第二PSS相关性测量序列。 
可见，与在第一设置中描述的过程相反，图4的LTE接收器允许同时计算第一PSS相关性测量序列和第二PSS相关性测量序列，因此提高了检测过程的精确性。 
可选择地，接收器20包括第一累加单元23和第二累加单元33，该第一累加单元23用于在N个无线半帧期间累加第一PSS相关性测量的结果，该第二累加单元33用于在N个无线半帧期间累加第二PSS相关性测量的结果。 
接收器20还包括一组分别为比较单元24和比较单元34的两个比较单元，比较单元用于比较PSS相关性测量的结果，或分别地累加到ACC1以及ACC2的PSS相关性测量的结果，以便确定候选PSS峰值。两个比较单元分别产生无线半帧内的输出位置，无线半帧内的输出位置被传送给另一功能块40，该功能块40比较分别在无线半帧内检测到的PSS的位置，且如果这些位置基本相同，则PSS峰值将被记录为真实PSS信号。 
在一个实施方式中，块40使用预先定义的窗口，所述窗口用于消除在所述窗口内在两个块24、34内没有相似部分的PSS峰值。因此，能够消除所有与块24和块34记录的孤立的峰值对应的峰值。 

Claims (11)

1.一种用于通信网络的基于正交频分复用OFDM的小区检测方法，该通信网络为长期演进(LTE)，所述方法包括：
接收(11)由至少一个基站(BS)传输的信号采样；
采用预定的主同步信号(PSS)序列进行(12)第一主同步信号相关性测量，以便产生第一主同步信号相关性测量序列；
基于所述预定的主同步信号序列进行(13)第二主同步信号相关性测量，以便产生第二主同步信号相关性测量序列，所述第一主同步信号相关性测量与所述第二主同步信号相关性测量依次进行；
将所述第一主同步信号相关性测量序列和第二主同步信号相关性测量序列与预定阈值比较(14)，以便确定峰值；
确定(15)共同峰值，所述共同峰值基本对应于无线半帧内相同位置；
标识(16)对应于所述共同峰值位置的主同步信号；
其中，对自两个不同天线接收的信号进行所述主同步信号相关性测量，且对各个流同时进行所述第一主同步信号相关性测量和所述第二主同步信号相关性测量，所述各个流由一个对应的天线接收，接着，在下一连续的无线半帧内进行第三主同步信号相关性测量和第四主同步信号相关性测量，从而实现基于四种不同测量的主同步信号检测。
2.如权利要求1所述的小区检测方法，其中，将所述第一主同步信号相关性测量序列和所述第二主同步信号相关性测量序列与所述阈值比较之前，在对应于N个无线半帧的期间，将所述第一主同步信号相关性测量序列和所述第二主同步信号相关性测量序列分别累加。
3.如权利要求1所述的小区检测方法，其特征在于，在时间上依次进行所述第一主同步信号相关性测量和所述第二主同步信号相关性测量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的小区检测方法，其特征在于，所述主同步信号由6个资源块携带，所述6个资源块包括72个子载波。
5.一种用于LTE电信网络的接收器，包括：
用于接收(11)由至少一个基站传输的信号采样的装置；
用于以预定的主同步信号(PSS)序列进行(13)的第一主同步信号相关性测量，以便产生第一主同步信号相关性测量序列的装置；
用于基于所述预定的主同步信号序列进行(14)第二主同步信号相关性测量，以便产生第二主同步信号相关性测量序列的装置，所述第一主同步信号相关性测量与所述第二主同步信号相关性测量依次进行；
用于将所述第一主同步信号相关性测量序列和第二主同步信号相关性测量序列与预定阈值比较，以便确定峰值的装置；
用于确定共同峰值的装置，所述共同峰值基本对应于无线半帧内相同的位置；
用于标识与所述共同峰值的位置对应的主同步信号的装置；
其中，对自两个不同天线接收的信号进行所述主同步信号相关性测量，且对各个流同时进行所述第一主同步信号相关性测量和所述第二主同步信号相关性测量，所述各个流由一个对应的天线接收，接着，在下一连续的无线半帧内进行第三主同步信号相关性测量和第四主同步信号相关性测量，从而实现基于四种不同测量的主同步信号检测。
6.如权利要求5所述的接收器，还包括：用于在将所述第一主同步信号相关性测量序列和所述第二主同步信号相关性测量序列与所述阈值比较之前，在对应于N个无线半帧的期间将所述第一主同步信号相关性测量序列以及将所述第二主同步信号相关性测量序列累加的装置。
7.如权利要求5所述的接收器，其特征在于，所述接收器还包括：用于对信号依次进行所述第一主同步信号相关性测量和所述第二主同步信号相关性测量的装置。
8.如权利要求5所述的接收器，其特征在于，所述接收器包括两个天线，且所述接收器还包括：用于对自各天线接收的信号同时进行相关性测量，以便计算所述第一主同步信号相关性测量序列和所述第二主同步信号相关性测量序列的装置。
9.如权利要求8所述的接收器，其特征在于，所述接收器还包括：用于在计算所述第一主同步信号相关性测量序列和所述第二主同步信号相关性测量序列之后，在下一连接的无线半帧内进行第三主同步信号相关性测量和第四主同步信号相关性测量，从而实现基于四种不同测量的主同步信号检测的装置。
10.如权利要求5-9中任一项所述的接收器，其特征在于，所述主同步信号由6个资源块携带，所述6个资源块包括72个子载波。
11.一种包括如权利要求5至10中任一项所述的接收器的移动电话。
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