CN102457870A - 主同步信号检测方法、装置及小区搜索方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了主同步信号检测方法及装置，以解决存在整数倍频偏时同步信号(PSS)误检的问题。本发明先在小区搜索的第一步PSS检测过程中确定出整数倍频偏值，然后对接收信号进行整数倍频偏补偿后，再继续进行小区ID检测等后续操作，从而尽量避免频偏带来的PSS检测错误，有效提高PSS检测的精度，进而保证UE能够正常地驻留在网络中。基于此，本发明分析PSS误检可能存在的各种原因，提出了三种具体的解决方案，可针对不同的PSS检测方法灵活选择。而且，本发明还提供了一种基于所述主同步信号检测的小区搜索方法及系统，能够提高小区搜索的准确性。

Description

主同步信号检测方法、装置及小区搜索方法、系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别是涉及一种主同步信号检测方法及装置，还涉及一种基于所述主同步信号检测的小区搜索方法及系统。

背景技术

小区搜索过程是无线蜂窝通信中非常关键的一个过程，它是用户终端(UE)与基站建立通信链路的前提。小区搜索的主要功能是：在UE初始接入或小区切换过程中，能够快速捕获小区，识别小区；完成小区的下行时间同步和下行频率同步；并读取小区的广播信息，从而进行正常驻留。

在长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统中，小区搜索的机制采用层次化的小区搜索，即通过不同的序列来完成小区定时和小区标识(ID)的检测：首先根据主同步信号(PSS)进行符号定时和小区组内ID检测，在此基础上利用辅同步信号(SSS)进行无线帧定时和小区组ID检测。

在目前的LTE系统中，同步信道(SCH)是一个用于小区搜索的下行链路，有两个子信道组成，即主同步信道和辅同步信道。信道上的同步信号所使用的序列与小区ID有着密切的关系。LTE支持504个物理层小区ID，这些物理层小区被分为168组，每一组包含3个物理层小区ID。这样，一个小区ID

就可以由组ID

(范围是0～167)和组内ID

(范围是0～2，)来唯一定义，即

而LTE定义了3种主同步信号，使用频域Zadoff-Chu(简称ZC)序列，每种主同步信号与物理层小区组内的一个物理层小区ID对应，ZC序列的索引如表1所示；辅同步信号有168种组合，与168个物理层小区组对应。因此，小区搜索过程中UE在获得了主同步信号和辅同步信号之后，就可以确定出当前的小区ID。

表1主同步信号的根序列序号

其中，对于主同步信号(PSS)检测，目前主要使用两种检测方式：基于自相关的检测方法和基于互相关的检测方法。具体如下：

1)基于自相关的检测方法

由于主同步信号在时域内周期发送(周期为5ms)，因此将主同步信号的多个周期波形在时域作自相关，就可以获得符号定时同步。

PSS检测时，先通过判断相关峰位置就可以获得定时同步点，然后在此定时基础上，截取接收到的PSS信号与本地三个PSS信号进行相关计算，即可获得PSS序号。这种基于自相关的定时同步，能够在不知道小区发送的主同步信号的情况下，获得系统的下行时间同步。

2)基于互相关的检测方法

基于互相关的检测算法是利用穷尽搜索方法寻找匹配的主同步信号，即利用三个已知的本地同步信号，与接收信号做互相关运算，PSS检测时，搜索相关峰值对应的位置即可得到符号定时同步以及PSS序号。

在基于上述两种检测方法的PSS检测过程中，由于目前LTE系统主同步信道使用ZC序列，当系统存在整数倍频偏时，无论采用哪种PSS检测方法，都会对PSS检测产生很大影响，即不能准确地获得下行定时和所用的PSS序号。如果定时错误或PSS序列检测错误，则再进行后续的操作，如小区ID检测等都将毫无意义，从而导致此UE永远无法接入到小区中。因此PSS检测的准确性在整个小区搜索过程中至关重要。

发明内容

本发明提供一种主同步信号检测方法及装置，以解决存在整数倍频偏时PSS误检的问题。

相应的，本发明还提供了一种基于所述主同步信号检测的小区搜索方法及系统，能够提高小区搜索的准确性。

为了解决上述问题，本发明公开了一种主同步信号检测方法，包括：

通过对接收信号进行自相关计算来确定接收信号中主同步信号的位置；

在所述主同步信号位置，从接收信号中截取出主同步信号；

利用所截取的主同步信号与本地主同步信号进行相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值和主同步信号序列；

利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

本发明还提供了另一种主同步信号检测方法，包括：

在设定的整数倍频偏补偿范围内对接收信号进行整数倍频偏预补偿；

将每一个预补偿过的接收信号与本地主同步信号进行互相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

基于上述两种主同步信号检测方法，本发明还提供了一种小区搜索的方法，包括：

对接收信号进行主同步信号检测，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

利用所述整数倍频偏值对接收信号进行整数倍频偏补偿；

对补偿过的接收信号进行辅同步信号检测，确定出辅同步信号的序列；

利用主同步信号的序列和辅同步信号的序列确定出小区标识。

本发明还提供了一种主同步信号检测装置，包括：

第一检测单元，用于通过对接收信号进行自相关计算来确定接收信号中主同步信号的位置；

信号截取单元，用于在所述主同步信号位置，从接收信号中截取出主同步信号；

第二检测单元，用于利用所截取的主同步信号与本地主同步信号进行相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值和主同步信号序列；

整数倍频偏补偿单元，用于利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

本发明还提供了另一种主同步信号检测装置，包括：

预补偿单元，用于在设定的整数倍频偏补偿范围内对接收信号进行整数倍频偏预补偿；

检测单元，用于将每一个预补偿过的接收信号与本地主同步信号进行互相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

整数倍频偏补偿单元，用于利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

基于上述两种主同步信号检测装置，本发明还提供了一种小区搜索系统，包括：

主同步信号检测单元，用于对接收信号进行主同步信号检测，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

整数倍频偏补偿单元，用于利用所述整数倍频偏值对接收信号进行整数倍频偏补偿；

辅同步信号检测单元，用于对补偿过的接收信号进行辅同步信号检测，确定出辅同步信号的序列；

小区识别单元，用于利用主同步信号的序列和辅同步信号的序列确定出小区标识。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

首先，当系统中存在整数倍频偏时，本发明首先在小区搜索的第一步PSS检测过程中确定出整数倍频偏值，然后对接收信号进行整数倍频偏补偿后，再继续进行小区ID检测等后续操作，从而尽量避免频偏带来的PSS检测错误，有效提高PSS检测的精度，进而保证UE能够正常地驻留在网络中。

其次，本发明分析主同步信号(PSS)误检可能存在的各种原因，提出了三种解决方案，可针对不同的PSS检测方法灵活选择。

附图说明

图1是本发明中PSS循环相关示意图；

图2是本发明中PSS线性相关示意图；

图3是本发明实施例一所述一种主同步信号检测方法的流程图；

图4是本发明实施例二所述一种主同步信号检测方法的流程图；

图5是本发明实施例三所述一种主同步信号检测方法的流程图；

图6是本发明实施例四所述一种小区搜索方法的流程图；

图7是本发明实施例五所述一种主同步信号检测装置的结构图；

图8是本发明实施例六所述一种主同步信号检测装置的结构图；

图9是本发明实施例七所述一种小区搜索系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在小区搜索过程中，针对系统中存在整数倍频偏引起的主同步信号(PSS)检测错误，本发明提出了解决方法，其基本思路是：先在小区搜索的第一步PSS检测过程中确定出整数倍频偏值，然后对接收信号进行整数倍频偏补偿后，再继续进行小区ID检测等后续操作，从而提高PSS检测的性能。

基于上述解决思路，通过分析主同步信号(PSS)误检可能存在的各种原因，本发明提出了三种解决方案，下面通过实施例分别进行详细说明。

首先，给出系统模型：

假设经过信道后的接收端时域信号可以表示为：

$r\left(t\right)=h\left(t\right)\⊗s\left(t\right)+w\left(t\right)---\left(1\right)$

其中：s(t)表示时域发送信号，r(t)为接收信号，h(t)表示无线信道的冲击响应，w(t)表示加性高斯白噪声。

基于公式(1)，等效基带数学模型为：

$r\left(k\right)=h\left(k\right)\⊗s\left(k\right)+w\left(k\right)=x\left(k\right)+w\left(k\right)---\left(2\right)$

当存在频率偏移时接收端信号可表示为：

$r\left(k\right)=x\left(k\right)e^{-j2\mathrm{\π}{f}_{e}k{T}_s}+w\left(k\right)---\left(3\right)$

上式中，f_e为频率的偏移，ΔF为子载波间隔，T_s为抽样间隔。定义f_e＝Δf_I+Δf_F，其中Δf_I、Δf_F分别为子载波间隔的整数倍偏移和小数倍偏移。

基于上述系统模型，当系统中存在整数倍频偏时，通过分析传统的PSS自相关和互相关两种检测方法所出现的检测错误，本发明分别给出相应的解决方案。

1)针对基于自相关检测的解决方法

首先分析自相关检测出现误检的原因，如下：

基于自相关的定时同步计算公式如下：

$R\left(i\right)=\frac{{\mathrm{ac}}^2\left(i\right)}{p^2\left(i\right)}---\left(4\right)$

式中，i为采样点，R(i)为相关函数，ac(i)为自相关函数，p(i)为相关窗功率，用来对相关函数进行功率归一化。其中，

$\mathrm{ac}\left(i\right)=|\underset{l=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(i+l)\·r^{*}(i+N_D+l)|---\left(5\right)$

$p\left(i\right)=\underset{l=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(i+l)\right|}^2---\left(6\right)$

上式中，r为接收信号，N_D为两个主同步信号中间间隔的采样点数，N_FFT表示IFFT(快速傅里叶逆变换)点数。

在基于自相关的PSS检测方法中，当存在整数倍频偏时，不会对检测峰值位置产生影响，但会影响确定所用的PSS序号。参照图1，是存在各整数倍频偏(子载波间隔为15KHz)时，根索引u＝25，N_FFT＝2048的PSS的循环相关示意图。从图1可以看出，影响PSS序号的原因是在基于此定时位置截取的PSS信号已发生整数倍频偏，因此与实际发送的PSS信号进行相关运算时，其相关值很低，从而造成PSS的误检。

针对上述原因分析，提出的解决思路是：通过自相关计算确定准确的主同步信号位置后，再通过一定的方法来获得整数倍频偏值和准确的主同步信号序列，并对接收信号进行整数倍频偏补偿，继续进行小区搜索的后续操作。具体过程如下：

首先，通过对接收信号进行自相关计算来确定接收信号中主同步信号的位置；

其次，在所述主同步信号位置，从接收信号中截取出主同步信号；

再次，利用所截取的主同步信号与本地主同步信号进行相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值和主同步信号序列；其中，所述相关计算包括互相关计算和循环相关计算两种方案，下面将通过图3和图4所示实施例分别详细说明；

最后，利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

2)针对基于互相关检测的解决方法

首先分析互相关检测出现误检的原因，如下：

基于互相关的定时同步计算公式如下：

$R_j\left(i\right)=\frac{{\mathrm{cc}}_j^2\left(i\right)}{p^2\left(i\right)}---\left(7\right)$

式中，R_j(i)为相关函数，cc_j(i)为与已知的第j个主同步信号s_j的互相关函数，p(i)为相关窗功率。其中，

${\mathrm{cc}}_j\left(i\right)=|\underset{l=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(i+l)\·s_j^{*}\left(l\right)|---\left(8\right)$

$p\left(i\right)=\underset{l=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(i+l)\right|}^2---\left(9\right)$

为了抑制大于半个子载波频偏带来的相关损失，可以采用分段相关，则式(9)变为：

${\mathrm{cc}}_j\left(i\right)=|\underset{l=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}/2-1}{\mathrm{\Σ}}}r(i+l)\·s_j^{*}\left(l\right)|+|\underset{l=N_{\mathrm{FFT}}/2}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(i+l)\·s_j^{*}\left(l\right)|$

PSS检测时，通过判断相关峰值所对应的位置(i和j)，即可得到5ms的定时同步点(t＝i)和本小区所使用的PSS序号(n＝j)。

参照图2，是存在各整数倍频偏(子载波间隔为15KHz)时，根索引u＝25，N_FFT＝2048的PSS的线性相关示意图。从图2可以看出，在基于互相关的PSS检测方法中，当存在整数倍频偏时，会在其它的位置上产生一个伪峰值，从而导致定时错误。

针对上述原因分析，提出的解决思路是：先对接收信号进行频偏预补偿，然后进行互相关计算，就可以在峰值位置得出准确的主同步信号位置、PSS序号及整数倍频偏值，再对接收信号进行整数倍频偏补偿，继续进行小区搜索的后续操作。具体过程如下：

首先，在设定的整数倍频偏补偿范围内对接收信号进行整数倍频偏预补偿；

其次，将每一个预补偿过的接收信号与本地主同步信号进行互相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

再次，利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

下面以LTE系统为例，通过图3、图4和图5的实施例分别进行详细说明。

参照图3，是本发明实施例一所述一种主同步信号检测方法的流程图。

在本实施例一中，首先利用自相关获取PSS位置，然后在该PSS位置从接收信号中截取出PSS信号，对其进行一定范围内的整数倍频偏预补偿，之后再与本地PSS序列进行相关计算，最大相关值对应的即为系统存在的整数倍频偏。具体步骤如下：

步骤301，按照公式(4)到(6)，对接收信号计算自相关序列R；

步骤302，搜索自相关序列R的最大值位置，即确定接收信号中主同步信号的位置；

步骤303，根据PSS的位置从接收信号中截取出PSS信号

步骤304，设定一个可能存在的整数倍频偏补偿范围[-K·ΔF，(-K+1)·ΔF，L，K·ΔF]，对PSS信号进行整数倍频偏的预补偿；

本实施例采用的预补偿计算如下式：

$y_{k,i}^{\mathrm{pss}}=r_i^{\mathrm{pss}}\·e^{j2\mathrm{\πk}\·\mathrm{\ΔF}\·i\·T_s},i=\mathrm{0,1},\mathrm{LN}-1,k=-K,-K+1,L,K---\left(10\right)$

其中，

表示预补偿值，

表示所截取的主同步信号，ΔF表示子载波间隔，T_s表示抽样间隔，K取正整数；

步骤305，对每一个预补偿过的PSS序列分别与本地三个PSS序列进行互相关运算，得到互相关序列；

优选的，为了抑制大于半个子载波频偏带来的相关损失，可以采用分段相关计算，如下：

${\mathrm{corr}1}_{k,i}={|\underset{i=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}/2-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_{k,i}^{\mathrm{pss}}\·s_{j,i}^{*}|}^2+{|\underset{i=N_{\mathrm{FFT}}/2}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_{k,i}^{\mathrm{pss}}\·s_{j,i}^{*}|}^{2}j=\mathrm{0,1,2},k=-K,-K+1,L,K;$

其中，s_j(j＝0，1，2)表示本地第j个PSS，N_FFT表示IFFT点数。

步骤306，搜索序列corr1最大值对应的k与j，则可以得到整数倍频偏值及PSS序号，整数倍频偏值为Δf₁＝k·ΔF；

即将该最大相关值对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列；

步骤307，对接收信号进行整数倍频偏补偿，然后进行小区搜索的后续操作，如小数倍频偏估计、小区ID组检测等。

其中，对接收信号进行整数倍频偏补偿的方法可以采用公式(10)的计算，也可以采用其他补偿方式。

上述流程中，由于对截取的PSS信号进行了预补偿，因此互相关计算得到的最大值即对应准确的PSS序号及系统存在的整数倍频偏补偿值。

参照图4，是本发明实施例二所述一种主同步信号检测方法的流程图。

本实施例中，通过分析存在频偏的ZC序列，可以给出另一种基于自相关的PSS检测方法，具体分析如下：

ZC序列表达式如下(序列长度N_ZC为奇数，根索引为u)：

$d_k=e^{-j\frac{\mathrm{\πuk}(k+1)}{N_{\mathrm{ZC}}}}---\left(11\right)$

当系统存在整数倍频偏(Δk倍的子载波间隔)时：

$d_{k+\mathrm{\Δk}}=e^{-j\frac{\mathrm{\πu}(k+\mathrm{\Δk})(k+\mathrm{\Δk}+1)}{N_{\mathrm{ZC}}}}=e^{-j\frac{\mathrm{\πuk}(k+1)}{N_{\mathrm{ZC}}}}\·e^{-j\frac{2\mathrm{\πu}\·\mathrm{\Δk}\·k}{N_{\mathrm{ZC}}}}\·e^{-j\frac{\mathrm{\πu\Δk}(\mathrm{\Δk}+1)}{N_{\mathrm{ZC}}}}$

$=d_k\·e^{-j\frac{2\mathrm{\πu}\·\mathrm{\Δk}\·k}{N_{\mathrm{ZC}}}}\·e^{-j\frac{\mathrm{\πu\Δk}(\mathrm{\Δk}+1)}{N_{\mathrm{ZC}}}}---\left(12\right)$

如式(12)所示，当存在Δk个载波偏移就等价于乘了一个相位通过IFFT转换到时域后近似于存在Δk·umodN_ZC个样点循环移位，若IFFT点数N_FFT大于序列长度N_ZC时，相当于在时域作了N_FFT/N_ZC倍的插值，因而最终的循环移位样点数为N_cs＝(Δk·u·N_FFT/N_ZC)modN_FFT，具体可参照图1所示。

基于上述分析可知，整数倍频偏与时域循环移位存在固定的关系，通过整数倍频偏可以推出循环移位的样点数，反之，知道循环移位的样点数亦可知道系统存在的整数倍频偏。利用这个性能，本实施例给出了第二种解决方案，即首先利用自相关获取PSS位置，在该PSS位置从接收信号中截取出PSS数据，之后与本地的PSS序列进行循环相关计算，搜索此时相关峰值的位置，由于这个峰值位置与整数倍频偏存在一一对应的关系，从而可以获取系统存在的整数倍频偏，并可准确的得到小区发送的PSS序列。具体步骤如下：

步骤401，按照公式(4)到(6)，对接收信号计算自相关序列R；

步骤402，搜索自相关序列R的最大值位置，确定接收信号中主同步信号的位置；

步骤403，根据PSS的位置从接收信号中截取出PSS信号

步骤404，利用截取的PSS信号分别与本地三个PSS序列进行循环相关计算，得到循环相关序列；

循环相关计算公式如下：

${\mathrm{corr}2}_{j,n}={|\underset{i=0}{\overset{N_{\mathrm{FFT}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_i^{\mathrm{pss}}\·s_{j,(i+n)\mathrm{mod}{N}_{\mathrm{FFT}}}^{*}|}^{2}n=\mathrm{0,1},L{N}_{\mathrm{FFT}}-1,j=\mathrm{0,1,2}$

步骤405，搜索序列corr2最大值对应的n与j，j为PSS序号，n为循环移位样点数；

步骤406，设定一个可能存在的整数倍频偏补偿范围[-K·ΔF，(-K+1)·ΔF，L，K·ΔF]，在该范围内计算各整数倍频偏对应的循环移位样点数；

计算公式如下：

$N_{\mathrm{cs}}^k=(k\·u\·N_{\mathrm{FFT}}/N_{\mathrm{ZC}})\mathrm{mod}{N}_{\mathrm{FFT}},$ k＝-K，-K+1，L，K；

其中，

表示循环移位样点数，u表示根索引，N_FFT表示IFFT点数，N_ZC表示ZC序列长度，ΔF表示子载波间隔，K取正整数；

步骤407，计算存在的整数倍频偏，即搜索满足

的k值，得到系统存在的整数倍频偏Δf_l＝k·ΔF；

需要说明的是：当N_FFT不是N_ZC的整数倍时，计算得到的循环移位与实际的循环移位可能存在小范围的差异，因此在循环移位的小范围ε内搜索最接近n的

对应的子载波倍数k；

步骤408，对接收信号进行整数倍频偏补偿，然后进行小区搜索的后续操作，如小数倍频偏估计、小区ID组检测等。

其中，对接收信号进行整数倍频偏补偿的方法可以采用公式(10)的计算，也可以采用其他补偿方式。

参照图5，是本发明实施例三所述一种主同步信号检测方法的流程图。

在本实施例三中，首先对接收信号在可能存在的整数倍频偏补偿范围进行预补偿，之后再利用频偏补偿后的序列与本地PSS进行互相关操作，通过相关峰值的位置从而确定整数倍频偏、同步位置、系统所用的PSS序列。具体步骤如下：

步骤501，设定一个可能存在的整数倍频偏补偿范围[-K·ΔF，(-K+1)·ΔF，L，K·ΔF]，对接收信号进行整数倍频偏的预补偿；

本实施例也可以采用实施例一中的计算公式(10)进行预补偿，如下：

$y_{k,i}^{\mathrm{pss}}=r_i^{\mathrm{pss}}\·e^{j2\mathrm{\πk}\·\mathrm{\ΔF}\·i\·T_s},i=\mathrm{0,1},\mathrm{LN}-1,k=-K,-K+1,L,K---\left(10\right)$

其中，

表示预补偿值，表示接收信号而不是截取出的PSS信号，ΔF表示子载波间隔，T_s表示抽样间隔，K取正整数；

步骤502，按照公式(7)到(9)，将每一个频偏预补偿过的接收信号与本地三个PSS进行互相关计算，得到互相关序列；

步骤503，搜索互相关序列最大值对应的主同步信道位置、小区使用的PSS序号以及整数倍频偏值；

即将该最大相关值对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值，将该最大相关值对应的位置作为所述接收信号的主同步信号位置，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列；

步骤504，对接收数据进行整数倍频偏补偿，然后进行小区搜索的后续操作，如小数倍频偏估计、小区ID组检测等。

其中，对接收信号进行整数倍频偏补偿的方法可以采用公式(10)的计算，也可以采用其他补偿方式。

上述流程中，由于对接收信号进行了预补偿，因此互相关计算得到的最大值即对应准确的同步位置、PSS序号及系统存在的整数倍频偏补偿值。

基于上述三种主同步信号检测方法，本发明实施例还提供了一种改进的小区搜索方法。

参照图6，是本发明实施例四所述一种小区搜索方法的流程图。

步骤601，对接收信号进行主同步信号检测，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

其中，可采用上述实施例一、实施例二和实施例三任意一种主同步信号检测方法，来确定整数倍频偏值以及准确的同步位置和PSS序列；

步骤602，利用所述整数倍频偏值对接收信号进行整数倍频偏补偿；

其中，对接收信号进行整数倍频偏补偿的方法可以采用公式(10)的计算，也可以采用其他补偿方式。

步骤603，对补偿过的接收信号进行辅同步信号(SSS)检测，确定出辅同步信号所用的序列以及帧同步等信息；

步骤604，利用主同步信号的序列和辅同步信号的序列确定出小区标识；

如前所述，LTE支持504个物理层小区ID，这些物理层小区被分为168组，每一组包含3个物理层小区ID。这样，一个小区ID

就可以由组ID

(范围是0～167)和组内ID(范围是0～2，)来唯一定义，即

而LTE定义了3种主同步信号，每种主同步信号与物理层小区组内的一个物理层小区ID对应；辅同步信号有168种组合，与168个物理层小区组对应。因此，小区搜索过程中UE在获得了主同步信号和辅同步信号之后，就可以确定当前的小区ID。

步骤605，利用主、辅同步信号或小区专属参考信号进行小数倍频偏估计，并进行补偿。

本步骤是本实施例的优选步骤，对于系统中存在的不是整数倍的频偏，还可以进行小数倍频偏估计和补偿，本实施例可以采用现有技术中的任何一种小数倍频偏估计和补偿方法，在此不做限定。

综上所述，当系统中存在整数倍频偏时，本发明可以尽量避免频偏带来的PSS检测错误，有效提高PSS检测的精度，进而保证UE能够正常地驻留在网络中。

针对上述方法实施例，本发明还提供了相应的装置和系统实施例。

参照图7，是本发明实施例五所述一种主同步信号检测装置的结构图。

所述主同步信号检测装置主要包括第一检测单元71、信号截取单元72、第二检测单元73和整数倍频偏补偿单元74，其中：第一检测单元71用于通过对接收信号进行自相关计算来确定接收信号中主同步信号的位置；信号截取单元72用于在所述主同步信号位置，从接收信号中截取出主同步信号；第二检测单元73用于利用所截取的主同步信号与本地主同步信号进行相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值和主同步信号序列；整数倍频偏补偿单元74用于利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

上述第二检测单元73可以有两种实现方案：

第一种，所述第二检测单元73进一步可以包括：

预补偿子单元7311，用于在设定的整数倍频偏补偿范围内，对所截取的主同步信号进行整数倍频偏预补偿；

互相关计算子单元7312，用于将每一个预补偿过的主同步信号与本地主同步信号进行互相关计算，得到互相关序列；

搜索子单元7313，用于搜索所述互相关序列中的最大相关值，将该最大相关值对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列。

第二种，所述第二检测单元73进一步可以包括：

循环相关计算子单元7321，用于将所截取的主同步信号与本地主同步信号进行循环相关计算，得到循环相关序列；

搜索子单元7322，用于搜索所述循环相关序列中的最大相关值，确定该最大相关值对应的循环移位样点数n，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列；

整数倍频偏计算子单元7323，用于在设定的整数倍频偏补偿范围内，计算各整数倍频偏值对应的循环移位样点数，并分别与循环移位样点数n进行比较，将最接近n的循环移位样点数所对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值。

参照图8，是本发明实施例六所述一种主同步信号检测装置的结构图。

所述主同步信号检测装置可以包括预补偿单元81、检测单元82和整数倍频偏补偿单元83，其中：预补偿单元81用于在设定的整数倍频偏补偿范围内对接收信号进行整数倍频偏预补偿；检测单元82用于将每一个预补偿过的接收信号与本地主同步信号进行互相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；整数倍频偏补偿单元83用于利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

进一步，所述检测单元82可以包括：

互相关计算子单元821，用于将每一个预补偿过的接收信号与本地主同步信号进行互相关计算，得到互相关序列；

搜索子单元822，用于搜索所述互相关序列中的最大相关值，将该最大相关值对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值，将该最大相关值对应的位置作为所述接收信号的主同步信号位置，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列。

参照图9，是本发明实施例七所述一种小区搜索系统的结构图。

所述小区搜索系统可以包括主同步信号检测单元91、整数倍频偏补偿单元92、辅同步信号检测单元93和小区识别单元94，其中：主同步信号检测单元91用于对接收信号进行主同步信号检测，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；整数倍频偏补偿单元92用于利用所述整数倍频偏值对接收信号进行整数倍频偏补偿；辅同步信号检测单元93用于对补偿过的接收信号进行辅同步信号检测，确定出辅同步信号的位置以及辅同步信号的序列；小区识别单元94用于利用主同步信号的序列和辅同步信号的序列确定出小区标识。

优选的，所述小区搜索系统还可以包括小数倍频偏估计与补偿单元95，用于利用主、辅同步信号或小区专属参考信号，对系统中存在的非整数倍频偏进行小数倍频偏估计，并进行补偿。

上述主同步信号检测单元91可以采用图7和图8任一实施例所述的主同步信号检测装置实现，在此不再详述。

综上所述，当系统中存在整数倍频偏时，上述实施例提供的主同步信号检测装置及小区搜索系统可以尽量避免频偏带来的PSS检测错误，有效提高PSS检测的精度，进而保证UE能够正常地驻留在网络中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置和系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的一种主同步信号检测方法及装置，以及一种基于所述主同步信号检测的小区搜索方法及系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种主同步信号检测方法，其特征在于，包括：

通过对接收信号进行自相关计算来确定接收信号中主同步信号的位置；

在所述主同步信号位置，从接收信号中截取出主同步信号；

利用所截取的主同步信号与本地主同步信号进行相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值和主同步信号序列；

利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所截取的主同步信号与本地主同步信号进行相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值和主同步信号序列，包括：

在设定的整数倍频偏补偿范围内，对所截取的主同步信号进行整数倍频偏预补偿；

将每一个预补偿过的主同步信号与本地主同步信号进行互相关计算，得到互相关序列；

搜索所述互相关序列中的最大相关值，将该最大相关值对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述设定的整数倍频偏补偿范围为[-K·ΔF，(-K+1)·ΔF，L，K·ΔF]，对所截取的主同步信号进行的整数倍频偏预补偿为：

$y_{k,i}^{\mathrm{pss}}=r_i^{\mathrm{pss}}\·e^{j2\mathrm{\πk}\·\mathrm{\ΔF}\·i\·T_s},i=\mathrm{0,1},\mathrm{LN}-1,k=-K,-K+1,L,K;$

其中，表示预补偿值，

表示所截取的主同步信号，ΔF表示子载波间隔，T_s表示抽样间隔，K取正整数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所截取的主同步信号与本地主同步信号进行相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值和主同步信号序列，包括：

将所截取的主同步信号与本地主同步信号进行循环相关计算，得到循环相关序列；

搜索所述循环相关序列中的最大相关值，确定该最大相关值对应的循环移位样点数n，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列；

在设定的整数倍频偏补偿范围内，计算各整数倍频偏值对应的循环移位样点数，并分别与循环移位样点数n进行比较，将最接近n的循环移位样点数所对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述设定的整数倍频偏补偿范围为[-K·ΔF，(-K+1)·ΔF，L，K·ΔF]，计算各整数倍频偏值对应的循环移位样点数为：

$N_{\mathrm{cs}}^k=(k\·u\·N_{\mathrm{FFT}}/N_{\mathrm{ZC}})\mathrm{mod}{N}_{\mathrm{FFT}},k=-K,-K+1,L,K;$

其中，

表示循环移位样点数，ΔF表示子载波间隔，K取正整数；

满足的k值，得到接收信号中存在的整数倍频偏值ΔF_l＝k·ΔF。

6.一种主同步信号检测方法，其特征在于，包括：

在设定的整数倍频偏补偿范围内对接收信号进行整数倍频偏预补偿；

将每一个预补偿过的接收信号与本地主同步信号进行互相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

将每一个预补偿过的接收信号与本地主同步信号进行互相关计算，得到互相关序列；

搜索所述互相关序列中的最大相关值，将该最大相关值对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值，将该最大相关值对应的位置作为所述接收信号的主同步信号位置，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：

所述设定的整数倍频偏补偿范围为[-K·ΔF，(-K+1)·ΔF，L，K·ΔF]，对接收信号进行的整数倍频偏预补偿为：

$y_{k,i}^{\mathrm{pss}}=r_i^{\mathrm{pss}}\·e^{j2\mathrm{\πk}\·\mathrm{\ΔF}\·i\·T_s},i=\mathrm{0,1},\mathrm{LN}-1,k=-K,-K+1,L,K;$

其中，

表示预补偿值，

表示接收信号，ΔF表示子载波间隔，T_s表示抽样间隔，K取正整数。

9.一种小区搜索的方法，其特征在于，包括：

对接收信号进行主同步信号检测，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

利用所述整数倍频偏值对接收信号进行整数倍频偏补偿；

对补偿过的接收信号进行辅同步信号检测，确定出辅同步信号的序列；

利用主同步信号的序列和辅同步信号的序列确定出小区标识。

10.一种主同步信号检测装置，其特征在于，包括：

第一检测单元，用于通过对接收信号进行自相关计算来确定接收信号中主同步信号的位置；

信号截取单元，用于在所述主同步信号位置，从接收信号中截取出主同步信号；

第二检测单元，用于利用所截取的主同步信号与本地主同步信号进行相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值和主同步信号序列；

整数倍频偏补偿单元，用于利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二检测单元包括：

预补偿子单元，用于在设定的整数倍频偏补偿范围内，对所截取的主同步信号进行整数倍频偏预补偿；

互相关计算子单元，用于将每一个预补偿过的主同步信号与本地主同步信号进行互相关计算，得到互相关序列；

搜索子单元，用于搜索所述互相关序列中的最大相关值，将该最大相关值对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二检测单元包括：

循环相关计算子单元，用于将所截取的主同步信号与本地主同步信号进行循环相关计算，得到循环相关序列；

搜索子单元，用于搜索所述循环相关序列中的最大相关值，确定该最大相关值对应的循环移位样点数n，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列；

整数倍频偏计算子单元，用于在设定的整数倍频偏补偿范围内，计算各整数倍频偏值对应的循环移位样点数，并分别与循环移位样点数n进行比较，将最接近n的循环移位样点数所对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值。

13.一种主同步信号检测装置，其特征在于，包括：

预补偿单元，用于在设定的整数倍频偏补偿范围内对接收信号进行整数倍频偏预补偿；

检测单元，用于将每一个预补偿过的接收信号与本地主同步信号进行互相关计算，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

整数倍频偏补偿单元，用于利用所述整数倍频偏值对后续接收信号进行整数倍频偏补偿。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述检测单元包括：

互相关计算子单元，用于将每一个预补偿过的接收信号与本地主同步信号进行互相关计算，得到互相关序列；

搜索子单元，用于搜索所述互相关序列中的最大相关值，将该最大相关值对应的整数倍频偏值作为所述接收信号中存在的整数倍频偏值，将该最大相关值对应的位置作为所述接收信号的主同步信号位置，并将该最大相关值对应的本地主同步信号序列作为所述接收信号的主同步信号序列。

15.一种小区搜索系统，其特征在于，包括：

主同步信号检测单元，用于对接收信号进行主同步信号检测，确定出接收信号中存在的整数倍频偏值、主同步信号的位置以及主同步信号的序列；

整数倍频偏补偿单元，用于利用所述整数倍频偏值对接收信号进行整数倍频偏补偿；

辅同步信号检测单元，用于对补偿过的接收信号进行辅同步信号检测，确定出辅同步信号的序列；

小区识别单元，用于利用主同步信号的序列和辅同步信号的序列确定出小区标识。

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