CN102883425B - 一种tdd-lte和fdd-lte辅助同步符号检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TDD-LTE和FDD-LTE辅助同步符号检测方法，对接收到的辅助同步符号作相关运算，然后针对总共336个辅助同步符号的相关结果进行以下步骤：对小区相同但子帧不同的辅助同步符号进行子帧检测，选择相关能量最大作为待选辅助同步符号，该步骤可称为预检测步骤；对预检测步骤获得的结果进一步根据相关能量的大小检测m0，m1，选择相关能量最大的若干个辅助同步符号作为最后结果。所述的相关运算采用R2MDC结构计算辅助同步符号相关运算。该方法在不损失检测性能的前提下，可以减少检测时间，降低资源消耗以及实现复杂度，以解决现有实现方法资源消耗极大的问题。

Description

一种TDD-LTE和FDD-LTE辅助同步符号检测方法

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，特别涉及一种TDD-LTE和FDD-LTE辅助同步符号(SSS)检测方法。

背景技术

LTE(LTE：Long Term Evolution，长期演进)作为下一代主流通信技术，具有传输速率高，频谱利用率高，接收机简单等特点。LTE分为TDD和FDD两种双工模式。两种模式的帧结构如图1所示。

LTE的小区检测的主要任务是找到主同步符号(PSS：PrimarySynchronization Signal，主同步符号)和辅助同步符号(SSS：SecondarySynchronization Signal，辅同步符号)，从而确定小区ID、定时(Timing)以及其他信息(例如频偏等)。对于TDD-LTE，主同步符号位于子帧1和子帧6的第三个OFDM符号上，辅助同步符号位于子帧0和子帧5的最后一个OFDM符号上；对于FDD-LTE，主同步符号位于时隙0和时隙10的最后一个OFDM符号上，辅助同步符号位于时隙0和时隙10的倒数第二个OFDM符号上。它们都位于频域的中间62个子载波上。主同步符号序列是长度为62的ZC序列，一共有3种不同的根值分别为25，29和34。当小区ID除以3余数为0时，选取根值为25的主同步符号；当小区ID除以3余数为1时，选取根值为29的主同步符号；当小区ID除以3余数为2时，选取根值为34的主同步符号。辅助同步符号由两个长度为31的短码组合而成，分别组成了辅助同步符号的奇数和偶数部分。长度31的短码由如下公式产生：

$d\left(2n\right)=\left\{\begin{array}{cc}{s}_0^{\left(m0\right)}\left(n\right)c_0\left(n\right)& \mathrm{insubframe}0\\ s_1^{\left(m1\right)}\left(n\right)c_0\left(n\right)& \mathrm{insubframe}5\end{array}\right.$

$d(2n+1)=\left\{\begin{array}{cc}{s}_1^{\left(m1\right)}\left(n\right)c_1\left(n\right)z_1^{\left(m0\right)}\left(n\right)& \mathrm{insubframe}0\\ s_0^{\left(m0\right)}\left(n\right)c_1{z}_1^{\left(m1\right)}\left(n\right)& \mathrm{insubframe}5\end{array}\right.$

其中，c_0/1(n)，分别有由长度为31的小M序列根据不同的循环移位得到。LTE标准总共定义了168种不同的m0，m1组合，同时，辅助同步符号所在的子帧(subframe)位置又可以分为子帧0和子帧5两种可能。因此，在没有任何先验信息的情况下，辅助同步符号总共有336种可能性。

目前大多数LTE辅助同步符号检测方法采用最大似然(Maximum Likelihood，简称ML)的算法，从336种可能的辅助同步符号所对应的后验概率(即相关结果)，选择后验概率最大的若干个辅助同步符号，从而得出小区ID以及辅助同步符号所处的子帧序号。该方法需要对336个后验概率选择排序，这将导致辅助同步符号检测的时间较长(至少需要336个节拍(Cycles))，如果需要采用并行计算来缩短时间，则会大大增加实现的资源消耗和复杂度。

大多数辅助同步符号检测方法计算后验概率时采用快速哈达码变换(FastHadamard Transformation，简称FHT)简化M序列的相关运算。该方法通常采用并行实现结构来减少FHT的时间，例如32点的FHT只需要5个节拍。但并行实现结构需要使用寄存器组(register bank)，在集成电路实现时，寄存器组所需要的门数(gate number)远大于相同大小的存储器。采用寄存器组实现方法的另一个缺点是在增加并行度的同时需要复杂的控制逻辑，造成相当大的资源堆积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够简化LTE辅助同步符号检测的方法，该方法在不损失检测性能的前提下，可以减少检测时间，降低资源消耗以及实现复杂度，以解决现有实现方法资源消耗极大的问题。

本发明的技术方案是，一种TDD-LTE和FDD-LTE辅助同步符号检测方法，对接收到的辅助同步符号作相关运算，然后针对总共336个辅助同步符号的相关结果进行以下步骤：

对小区ID相同但子帧不同的辅助同步符号进行子帧检测，选择相关能量最大作为待选辅助同步符号，该步骤可称为预检测步骤；

对预检测步骤获得的结果进一步根据相关能量的大小检测m0，m1，选择相关能量最大的若干个辅助同步符号作为最后结果。

进一步的，所述的相关运算采用R2MDC结构计算辅助同步符号相关运算。

进一步的，R2MDC产生的相关结果被存入5个称为相关结果存储器中，其中1个用于存储记为FHT_Even的辅助同步符号偶数点相关结果，4个用于存储记为FHT_Odd[1～4]的辅助同步符号奇数点相关结果，每个存储器共有16个记为的存储单元，每个存储单元存储2个相关结果。

进一步的，预检测步骤由辅助同步符号预检测单元完成，辅助同步符号预检测单元总共包括4个子帧判决单元，

首先每个子帧判决单元从相关结果存储器中读取辅助同步符号的奇、偶相关结果进行子帧判决，

其次将辅助同步符号奇数点、偶数点的相关结果相加，并且计算相关能量

再次，比较该辅助同步符号对应于子帧0和子帧5的相关能量，选择相关能量大的作为该辅助同步符号的预检测结果，

然后，对辅助同步符号的预检测结果进行进一步筛选，如果辅助同步符号奇数点相关结果的能量与偶数点相关结果的能量比值小于特定门限就舍弃该辅助同步符号，

最后将该辅助同步符号所对应的信息，包括m0/m1，子帧号，相关结果以及相关能量，存入预检测结果存储器，

经过预检测步骤，可能的辅助同步符号从336种减少为最多168种，这些辅助同步符号的预检测结果存入预检测结果存储器，预检测结果存储器总共有168个存储单元，每个存储单元存放了一个辅助同步符号的相应信息，包括m0/m1、子帧号、相关结果以及相关能量。

进一步的，由m0，m1检测单元完成辅助同步符号检测，包括m0，m1检测单元从预检测结果存储器中读取预检测的结果，从中选择相关能量最大的K个辅助同步符号作为检测到的LTE辅助同步符号，m0，m1检测单元对168个辅助同步符号相关能量进行排序，

m0，m1检测单元由长度为K的寄存器组，编号从1～K，以及K个比较器、选择器构成，该单元工作的步骤如下：

步骤1，从预检测结果存储器中读取一个辅助同步符号预检测结果做为待

选辅助同步符号，比较待选辅助同步符号的相关能量与寄存器1中辅助同步符号的相关能量，如果待选辅助同步符号的相关能量大于寄存器1中辅助同步符号的相关能量，将待选辅助同步符号所对应的预检测结果存入寄存器1中，将原寄存器1中的辅助同步符号作为待选辅助同步符号，否则不做任何变动；

步骤2，比较待选辅助同步符号的相关能量与寄存器2中辅助同步符号的相关能量，采用相同的方法更新待选辅助同步符号和寄存器2中的辅助同步符号，依此类推，直到寄存器K中辅助同步符号也被更新完成；

步骤3，重复步骤1和步骤2直到所有的168个待选辅助同步符号都完成检测；

步骤4，将寄存器1～K中存储的辅助同步符号以及其对应的信息作为LTE辅助同步符号检测的结果。

本发明采用了一种称为Radix2Multi-path Delay Commutator，简称R2MDC的方法来简化FHT。该方法在进行快速哈达码变换时避免使用寄存器组，在避免复杂的控制逻辑的同时节省实现时的资源消耗。R2MDC所需要的寄存器个数大约是寄存器组方案的1/3，同时引入的存储器(存放辅助同步符号相关结果以及预检测结果)可以被LTE小区搜索的其他模块复用，从而不会增加整个LTE小区搜索模块的资源消耗。R2MDC完成32点FHT的时间需要16个节拍，可以满足辅助同步符号检测的时序要求。

本发明提出一种分两个阶段进行辅助同步符号检测的方法，首先针对m0，m1相同但子帧位置不同的辅助同步符号进行子帧判决(称为辅助同步符号预检测阶段)，然后再根据子帧检测的结果确定m0，m1(称为m0，m1检测阶段)。预检测阶段将336种可能的辅助同步符号减少为168种。m0，m1检测阶段进一步在该168种可能的辅助同步符号中选取后验概率最大的若干辅助同步符号。与其他辅助同步符号检测算法相比，该方法能够在取得相同的性能的前提下，减少辅助同步符号检测的时间和实现复杂度。如图3所示，采用这种方法，将是辅助同步符号检测的时间缩短大约40％(从336个节拍缩短为206个节拍)。

附图说明

图1是TDD-LTE和FDD-LTE帧结构示意图。

图2是本发明实施例的辅助同步符号检测模块

图3是本发明实施例的辅助同步符号检测时序图

图4是R2MDC处理器结构示意图

图5是本发明实施例的子帧判决单元结构示意图

图6是本发明实施例的辅助同步符号预检测单元结构示意图

图7是本发明实施例的m0，m1检测单元结构示意图

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

参阅图2，本发明首先利用R2MDC结构计算均衡后的辅助同步符号的后验概率(相关结果)。R2MDC结构如图4所示，该单元由蝶形运算单元、寄存器组以及双向开关组成。双向开关控制输入到蝶形运算单元的输入、输出。使用该装置完成一次32点的FHT总共需要16个节拍。表一给出了4个双向开关在16个节拍中的状态，其中0表示开关合到“A”，1表示开关合到“B”。表1是R2MDC开关控制状态。

表1

开关	开关状态
		#1	[0，0，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1，1，1，1，1]
#2	[0，0，0，0，1，1，1，1，0，0，0，0，1，1，1，1]
		#3	[0，0，1，1，0，0，1，1，0，0，1，1，0，0，1，1]
#4	[0，1，0，1，0，1，0，1，0，1，0，1，0，1，0，1]

R2MDC产生的相关结果被存入5个存储器(称为相关结果存储器)中，一个用于存储辅助同步符号偶数点相关结果(记为FHT_Even)，4个用于存放辅助同步符号奇数点相关结果(记为FHT_Odd[1～4])。每个存取器共有16个存储单元(记为)，每个存储单元存储2个相关结果。

接着，本发明采用如图6所示的辅助同步符号预检测单元对相同但所处子帧不同的辅助同步符号进行子帧检测。为了加快子帧检测的速度，同步符号预检测单元总共包括4个子帧判决单元。首先每个子帧判决单元从相关结果存储器中读取辅助同步符号的奇、偶相关结果进行子帧判决。表2给出了针对不同辅助同步符号进行子帧判决时的相关结果存储器读取地址。图5给出了子帧判决单元的详细结构。其次将辅助同步符号奇数点、偶数点的相关结果相加，并且计算相关能量再次，比较该辅助同步符号对应于子帧0和子帧5的相关能量，选择相关能量大的作为该辅助同步符号的预检测结果。然后，对辅助同步符号的预检测结果进行进一步筛选，如果辅助同步符号奇数点相关结果的能量与偶数点相关结果的能量比值小于特定门限就舍弃该辅助同步符号，最后将该辅助同步符号所对应的信息(包括m0/m1，子帧号，相关结果以及相关能量)存入预检测结果存储器。在图5所示的子帧判决单元中，用有效数据标志位剔除一些无效相关结果。当辅助同步符号的相关结果符合以下几个条件之一时，可以被认为是无效相关结果：

●子帧号已知的情况，如LTE-TDD同频小区检测或者异频小区检测；

●辅助同步符号奇数点相关能量与偶数点相关能量之间的比值小于特定的门限；

●当前的辅助同步符号是不存在的；

表2

经过预检测阶段，可能的辅助同步符号从336种减少为168种。这些辅助同步符号的预检测结果存入预检测结果存储器。预检测结果存储器总共有168个存储单元，每个存储单元存放了一个辅助同步符号的相应信息，例如m0/m1，子帧号，相关结果以及相关能量等等。

最后，本发明采用m0，m1检测单元完成辅助同步符号检测。m0，m1检测单元从预检测结果存储器中读取预检测的结果，从中选择相关能量最大的若干(假设为K)个辅助同步符号作为检测到的LTE辅助同步符号。图7给出了m0，m1检测单元的详细结构。m0，m1检测单元本质上是对168个辅助同步符号相关能量进行排序。该单元由长度为K的寄存器组(编号从1～K)和K个比较器、选择器构成。该单元工作的步骤如下：

1.首先从预检测结果存储器中读取一个辅助同步符号预检测结果做为待选辅助同步符号，比较待选辅助同步符号的相关能量与寄存器1中辅助同步符号的相关能量。如果待选辅助同步符号的相关能量大于寄存器1中辅助同步符号的相关能量，将待选辅助同步符号所对应的预检测结果(m0/m1，子帧号，相关结果以及相关能量)存入寄存器1中，将原来寄存器1中的辅助同步符号作为待选辅助同步符号；否则不做任何变动。

2.其次比较待选辅助同步符号的相关能量与寄存器2中辅助同步符号的相关能量，采用相同的方法更新待选辅助同步符号和寄存器2中的辅助同步符号。依此类推，直到寄存器K中辅助同步符号也被更新完成。

3.重复步骤1和步骤2直到所有的168个待选辅助同步符号都完成检测。

4.将寄存器1～K中存储的辅助同步符号以及其对应的信息作为LTE辅助同步符号检测的结果。

Claims (5)

1.一种TDD-LTE和FDD-LTE辅助同步符号检测方法，其特征在于，对接收到的辅助同步符号作相关运算，然后针对总共336个辅助同步符号的相关结果进行以下步骤：

对小区相同但子帧不同的辅助同步符号进行子帧检测，选择相关能量最大的辅助同步符号作为待选辅助同步符号，该步骤可称为预检测步骤；

对预检测步骤获得的结果进一步根据相关能量的大小检测m0，m1，选择相关能量最大的若干个辅助同步符号作为最后结果。

2.如权利要求1所述的TDD-LTE和FDD-LTE辅助同步符号检测方法，其特征在于，所述的相关运算采用R2MDC结构计算辅助同步符号相关运算。

3.如权利要求2所述的TDD-LTE和FDD-LTE辅助同步符号检测方法，其特征在于，

R2MDC产生的相关结果被存入5个称为相关结果存储器中，其中1个用于存储记为FHT_Even的辅助同步符号偶数点相关结果，4个用于存储记为FHT_Odd[1～4]的辅助同步符号奇数点相关结果，每个存储器共有16个记为的存储单元，每个存储单元存储2个相关结果。

4.如权利要求3所述的TDD-LTE和FDD-LTE辅助同步符号检测方法，其特征在于，

预检测步骤由辅助同步符号预检测单元完成，辅助同步符号预检测单元总共包括4个子帧判决单元，

首先每个子帧判决单元从相关结果存储器中读取辅助同步符号的奇、偶相关结果进行子帧判决，

其次将辅助同步符号奇数点、偶数点的相关结果相加，并且计算相关能量

再次，比较该辅助同步符号对应于子帧0和子帧5的相关能量，选择相关能量大的作为该辅助同步符号的预检测结果，

然后，对辅助同步符号的预检测结果进行进一步筛选，如果辅助同步符号奇数点相关结果的能量与偶数点相关结果的能量比值小于特定门限就舍弃该辅助同步符号，

最后将该辅助同步符号所对应的信息，包括m0/m1,子帧号，相关结果以及相关能量，存入预检测结果存储器，

经过预检测步骤，可能的辅助同步符号从336种减少为最多168种，这些辅助同步符号的预检测结果存入预检测结果存储器，预检测结果存储器总共有168个存储单元，每个存储单元存放了一个辅助同步符号的相应信息，包括m0/m1、子帧号、相关结果以及相关能量。

5.如权利要求4所述的TDD-LTE和FDD-LTE辅助同步符号检测方法，其特征在于，

由m0,m1检测单元完成辅助同步符号检测，包括m0,m1检测单元从预检测结果存储器中读取预检测的结果，从中选择相关能量最大的K个辅助同步符号作为检测到的LTE辅助同步符号，m0,m1检测单元对168个辅助同步符号相关能量进行排序，

m0,m1检测单元由长度为K的寄存器组，编号从1～K，以及K个比较器、选择器构成，该单元工作的步骤如下：

步骤1，从预检测结果存储器中读取一个辅助同步符号预检测结果做为待选辅助同步符号，比较待选辅助同步符号的相关能量与寄存器1中辅助同步符号的相关能量，如果待选辅助同步符号的相关能量大于寄存器1中辅助同步符号的相关能量，将待选辅助同步符号所对应的预检测结果存入寄存器1中，将原寄存器1中的辅助同步符号作为待选辅助同步符号，否则不做任何变动；

步骤2，比较待选辅助同步符号的相关能量与寄存器2中辅助同步符号的相关能量，采用相同的方法更新待选辅助同步符号和寄存器2中的辅助同步符号，依此类推，直到寄存器K中辅助同步符号也被更新完成；

步骤3，重复步骤1和步骤2直到所有的168个待选辅助同步符号都完成检测；

步骤4，将寄存器1～K中存储的辅助同步符号以及其对应的信息作为LTE辅助同步符号检测的结果。