CN103220707B - 一种用于lte系统中天线端口数的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种用于LTE系统中天线端口数的检测方法，涉及移动通信技术领域。LTE系统中天线端口数通过CRC mask隐含于广播信道里。从接收的信号中读取1/2/4天线端口情况下的参考信号，利用辅同步信号（SSS）及其保护空载波进行SNR估计，当SNR大于门限值时，利用第1/2/3天线端口的参考信号与第0天线端口的参考信号功率之比来判决天线端口数。反之，利用各个天线端口的参考信号与本地参考信号的相关值判决天线端口数。

Description

一种用于LTE系统中天线端口数的检测方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及在LTE系统的终端小区初搜过程中天线端口数的检测技术。

背景技术

第四代移动通信长期演进LTE系统中，MIMO(多输入多输出)是其关键技术之一，其中物理广播信道(PBCH)支持单天线发射模式及分集发射模式，因此其支持1、2、4等三种天线端口发射方式。终端解读PBCH信道获取MIB(主信息块)的同时，就需要正确检测PBCH信道采用的发送端口数。天线端口数的信息隐含于PBCH的CRCmask(循环冗余校验的掩码)信息里面，在正确检测PBCH信道之前无法从其CRCmask里面得到天线端口数的信息；然而，如果没有天线端口数，无法用正确的天线数对PBCH信道进行信道估计与均衡。现有技术通常尝试分别用1、2、4等三种发射天线端口数情况进行PBCH信道译码，直至PBCH正确解码为止，这样会加大译码复杂度，特别是可能最大经历三次完整的译码过程才能正确译码，具有相当大的计算量，不利于工程实践要求。

发明内容

为了缩短天线端口数检测时间，降低计算量，满足系统的实时性要求，本发明所要解决的技术问题是提出一种天线端口检测方法，使得终端在PBCH信道译码之前能够获取天线端口信息，从而确定PBCH采用天线数相对应的检测方式进行正确解调。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提出一种天线端口检测方法。UE接收数据，进行小区搜索和定时同步，确定PBCH所在的映射位置，然后从PBCH映射的带宽范围内提取1/2/4天线端口下的小区参考信号。用子帧0中的辅同步信号(SSS)和其保护空载波的功率比得到近似信噪比(SNR)。设置一个门限值，当SNR大于该门限值时，采用功率检测法，否则采用相关检测法。具体流程如下：

(1)UE进行小区搜索和定时同步，确定PBCH映射的位置；

(2)在PBCH映射的时频资源域中，在四天线端口发射情况下，根据各天线端口发射的参考信号映射到的RE所在位置，分别提取天线端口0、1、2、3的小区参考信号。

(3)在接收的PBCH子帧中，确定SSS映射的位置，然后提取SSS信号及上下用来作保护间隔的10个空子载波，计算一个资源元素(RE)上SSS信号与空子载波的功率比，近似为系统的信噪比(SNR)。

(4)根据实际的系统环境，设置一个门限值G_SNR。当SNR>G_SNR时，采用提取接收小区参考信号序列的功率检测方法。否则采用接收参考信号序列和本地生成参考信号序列相关检测的方法。

更进一步，提取接收小区参考信号序列的功率检测方法具体包括：

(a)根据提取的小区参考信号，分别计算第0、1、2、3天线端口处参考信号的功率。

(b)根据SNR确定功率比门限值。

(c)根据天线端口0对应的小区参考信号的功率与天线端口2、3对应的小区参考信号的功率之和计算比值，当该比值小于功率比门限值时，则检测出PBCH的发送天线端口为4。

(d)计算天线端口0对应的小区参考信号的功率与天线端口1对应的小区参考信号的功率的比值，当该比值小于功率比门限值时，则检测出PBCH的发送天线端口为2，否则检测出PBCH的发送天线端口为1。

更进一步，，采用接收小区参考信号序列和本地生成参考信号序列相关检测的方法具体包括：

(a)利用小区初搜过程中检测的小区标识ID，生成并提取小区参考信号序列映射位置一致的4个本地小区参考信号序列。可采用3GPPTS36.211的生成方式。

(b)计算接收的天线端口0的小区参考信号和本地生成对应天线端口的参考信号序列的相关值，该值作为相关值门限。

(c)计算接收的天线端口2、3的小区参考信号和本地生成对应天线端口的参考信号序列的相关值。若该值大于相关值门限，则检测到PBCH发送天线端口数为4。

(d)计算接收的天线端口1的小区参考信号和本地生成对应天线端口的参考信号序列的相关值。若该值大于相关值门限，则检测到PBCH发送天线端口数为2，否则检测到的天线端口为单天线端口。

本发明通过设置一个门限值选择适合的天线端口检测方法，具有一定的自适应性，该门限值基于SSS信息与其保护空载波的功率比进行判断，由于SSS与PBCH位于相同子帧，且小区初搜过程已经确定了其准确位置，因此保证了其有效性和可行性，且对于TDD、FDD系统均适用。此外，本发明核心思想是基于PBCH及参考信号映射到RE的配置方式特点设计的。根据协议规定，PBCH信道映射于时隙1的前四个符号的中间72个子载波，且会按照最大天线端口数4的情况为参考信号预留位置，然而参考信号的映射与天线端口数相对应，因此，当天线端口数小于4的时候，部分参考信号的位置是空的，于是，我们可以利用参考信号占用的RE上的功率为切入点来进行端口数的检测。但是当信道条件较差的时候，由于噪声功率较大，仅凭功率检测很可能误判，于是选择接收参考信号序列和本地参考信号序列相关的检测方法，虽然较功率检测稍复杂，但提高检测的准确性。本发明提出的检测方法克服了原始盲检测存在耗时长及运算量大的问题，适用于实时性系统，满足LTE系统实时性的指标。

附图说明

图1表示本发明端口检测方法流程图；

图2表示本发明具体实施流程图。

具体实施例

本发明基于SSS、PBCH信道、参考信号等的资源映射特点，提出一种用于天线端口数的检测方法。当信道质量较好时，基于参考信号功率检测方式；当信道质量较差时，基于参考信号的自相关性进行检测。

本发明提出一种天线端口检测方法。如图1所示为端口检测方法流程图。UE接收数据，进行小区搜索和定时同步，确定PBCH所在的映射位置，然后从PBCH映射的带宽范围内提取1/2/4天线端口下的小区参考信号。用子帧0中的辅同步信号(SSS)和其保护空载波的功率比得到近似信噪比(SNR)。设置一个门限值(在AWGN信道环境下，根据大量仿真建议取值范围为10-100)，当SNR大于该门限值时，采用功率检测法，否则采用相关检测法。

如图2所示为本发明具体实施流程图，包括以下步骤：

(1)首先进行小区搜索和定时同步，确定PBCH映射的位置。

(2)在PBCH映射的时频资源域中，分别提取天线端口第0、1、2、3的小区参考信号，分别记为r₀(i)、r₁(i)、r₂(i)和r₃(i)。PBCH占据中心带宽6个资源块RB，并且位于子帧0时隙1的前4个OFDM符号上，且空出4个天线端口下的参考信号所在RE，每个天线端口的参考信号在PBCH资源内只占有1个符号，且每个RB只占有两个RE，所以提取到的4个参考信号序列的长度都为12。

(3)提取辅同步信号(SSS)及上下用来作保护间隔的10个空子载波，近似估计一个RE上的SNR。估计一个RE上的近似SNR的具体步骤为：

(a)按照SSS信号映射的时频位置，提取SSS信号和其上下用来作保护间隔的10个空载波，SSS信号占据中心带宽6个RB。中间62个RE是SSS序列，上下各由5个RE作保护间隔。

(b)计算一个RE上的近似SNR。首先计算提取到的空载波的总功率P(N)和SSS信号的总功率P(S)，一个RE上的近似SNR就可以表示为

(4)根据实际的系统环境，设置一个门限值，记为G_SNR(在AWGN信道环境下，根据大量仿真建议取值范围为10-100)。当一个RE上的近似SNR大于G_SNR时，采用提取接收小区参考信号序列的功率检测方法，否则采用接收参考信号序列和本地生成参考信号序列相关检测的方法。

步骤(4)中，提取接收小区参考信号序列的功率检测方法详细描述如下：

(a)根据SNR确定一个功率比门限值ρ·SNR，其中ρ为功率比门限系数，取值范围在0-1之间。

(b)分别计算提取的4个参考信号序列r₀(i)、r₁(i)、r₂(i)和r₃(i)的功率 和(可采用本领域的常规计算方法计算其功率)

(c)计算天线端口0对应的小区参考信号的功率与天线端口2、3对应的小区参考信号的功率之和的比值，即由于天线端口2、3占有的RE为天线端口0的两倍，所以式中要乘以2。该比值与上述功率比门限值比较，如果大于功率比门限值，则检测出PBCH发送天线端口为4。

(d)利用天线端口0对应的小区参考信号的功率与天线端口1对应的小区参考信号的功率比值，即该比值与上述功率比门限值比较，如果大于功率比门限值，则检测出PBCH发送天线端口为2，否则检测出PBCH发送天线端口为1。

步骤(4)中，采用接收小区参考信号序列和本地生成参考信号序列相关检测的方法详细描述如下：

(a)利用检测的小区ID，生成和提取的小区参考信号序列映射位置一致的4个本地小区参考信号序列和每个序列的长度都是12，与提取的接收序列长度一致。具体的生成方式可参照3GPPTS36.211。

(b)计算接收小区参考信号序列r₀(i)和本地生成小区参考信号序列的相关值，记为计算接收小区参考信号序列r₁(i)和本地生成小区参考信号序列的相关值，记为计算接收小区参考信号序列r₂(i)和本地生成小区参考信号序列的相关值，记为其计算公式如下：

$\mathrm{cov}(r^0,r_{loc}^0)=\left|\underset{i=1}{\overset{12}{\Σ}}{r}_0\left(i\right){\left(r_{loc}^0\right(i\left)\right)}^{*}\right|$

$\mathrm{cov}(r^1,r_{loc}^1)=\left|\underset{i=1}{\overset{12}{\Σ}}{r}_1\left(i\right){\left(r_{loc}^1\right(i\left)\right)}^{*}\right|$

$\mathrm{cov}(r^2,r_{loc}^2)=\left|\underset{i=1}{\overset{12}{\Σ}}{r}_2\left(i\right){\left(r_{loc}^2\right(i\left)\right)}^{*}\right|$

其中()^*表示取共轭，||表示取模值。

(c)根据设置一个相关门限值，为其中λ的取值范围在0到1之间的正数，最好为0.5-0.8之间。若则检测到PBCH信道发送天线端口数为4。

(d)若则检测到PBCH信道发送天线端口数为2。否则检测到的PBCH信道发送天线端口为单天线端口。

Claims (4)

1.一种天线端口检测方法，其特征在于，包括步骤：(1)UE进行小区搜索和定时同步，确定PBCH映射的位置；(2)在PBCH映射的时频资源域中，根据各天线端口发射的参考信号映射到的RE所在位置，分别提取天线端口0、1、2、3的小区参考信号；(3)在接收的PBCH子帧中，确定SSS映射的位置，然后提取SSS信号及上下作保护间隔的空子载波，计算一个资源元素RE上SSS信号与空子载波的功率比，为近似信噪比SNR；(4)当信噪比SNR大于信噪比门限值G_SNR时，采用提取接收小区参考信号序列的功率检测方法，否则采用接收参考信号序列和本地生成小区参考信号序列相关检测的方法，确定PBCH发送天线端口。

2.根据权利要求1所述的天线端口检测方法，其特征在于，提取接收小区参考信号序列的功率检测方法具体包括，(a)根据小区参考信号，分别计算第0、1、2、3天线端口处参考信号的功率；(b)根据近似信噪比SNR根据公式：ρ·SNR确定功率比门限值，其中ρ为功率比门限系数，取值范围在0-1之间；(c)根据天线端口0对应的小区参考信号的功率与天线端口2、3对应的小区参考信号的功率之和调用公式计算比值，当该比值小于功率比门限值时，则检测出PBCH发送天线端口为天线端口4；计算天线端口0对应的小区参考信号的功率与天线端口1对应的小区参考信号的功率的比值，当该比值小于功率比门限值时，则检测出PBCH发送天线端口为天线端口2，否则为天线端口1。

3.根据权利要求1所述的天线端口检测方法，其特征在于，采用接收参考信号序列和本地生成小区参考信号序列相关检测的方法具体包括：(a)利用检测的小区ID，提取小区参考信号序列映射位置一致的本地生成小区参考信号序列和(b)根据各个接收小区参考信号序列和本地生成小区参考信号序列计算对应相关值(c)根据相关值设置相关门限值其中λ的取值范围在0到1之间的正数，若相关值则检测到的PBCH发送天线端口为天线端口4；(d)若相关值则检测到的PBCH发送天线端口为天线端口2，否则检测到PBCH发送天线端口为单天线端口。

4.根据权利要求3所述的天线端口检测方法，其特征在于，所述计算相关值具体为：根据各个接收小区参考信号序列和本地生成小区参考信号序列，调用公式：

$\mathrm{cov}\left(r^0,r_{loc}^0\right)=\left|\underset{i=1}{\overset{12}{\Σ}}{r}_0\left(i\right){\left(r_{loc}^0\left(i\right)\right)}^{*}\right|,\mathrm{cov}\left(r^1,r_{loc}^1\right)=\left|\underset{i=1}{\overset{12}{\Σ}}{r}_1\left(i\right){\left(r_{loc}^1\left(i\right)\right)}^{*}\right|,\mathrm{cov}\left(r^2,r_{loc}^2\right)=\left|\underset{i=1}{\overset{12}{\Σ}}{r}_2\left(i\right){\left(r_{loc}^2\left(i\right)\right)}^{*}\right|$

计算相关值，其中，r₀(i)、r₁(i)、r₂(i)和r₃(i)分别为天线端口第0、1、2、3的接收小区参考信号，()^*表示取共轭，||表示取模值。