CN103856956B

CN103856956B - 一种lte系统小区检测方法

Info

Publication number: CN103856956B
Application number: CN201210499241.6A
Authority: CN
Inventors: 胡磊; 桂竟晶; 陈恒毅; 杨恩浩
Original assignee: Chongqing Cyit Communication Technologies Co Ltd
Current assignee: Keen (Chongqing) Microelectronics Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2017-09-08
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: CN103856956A

Abstract

本发明实施例提供一种LTE小区检测方法，利用功率排序保证每次检测的小区为最强小区，避免对M个疑似同步位置进行遍历检测，降低了计算复杂度，缩短了小区检测的处理时间，同时对检测小区ID进行有效性判断，计算小区ID多径位置，利用多径位置对疑似主同步信号位置进行有效性判断，减少虚同步位置的ID检测概率，同时对检测同步位置的功率值进行更新，并进一步利用同频干扰消除，提高了弱小区的检测成功率。

Description

一种LTE系统小区检测方法

技术领域

本发明涉及一种长期演进系统（Long Term Evolution，LTE），尤其是涉及一种LTE系统小区检测方法。

背景技术

在LTE系统中，当邻区的信号质量满足重选或切换条件时，用户设备（UserEquipment，UE）需要搜索和测量周围的邻区，准确快速地对邻区进行检测是完成重选或切换的前提条件。

在LTE系统中，小区ID由小区组标识NID1和小区组内标识NID2唯一确定（小区ID=3×NID1+NID2）。小区组内标识NID2（NID2=0,1,2）由主同步信号（Primary SynchronizationSignal，PSS）获取，小区组标识NID1由辅同步信号（Secondary Synchronization Signal，SSS）获取，每一个NID2对应336种辅同步信号序列（一个无线帧中前后5ms的辅同步信号不同），利用该辅同步序列可区分出168种NID1和小区接收信号的无线帧头。

LTE小区ID检测主要分为两步：第一步：PSS同步位置和对应的小区组内标示NID2的检测，第二步：利用PSS与SSS的相对位置关系，获取SSS信号，利用SSS信号检测小区组标示NID1，根据检测的小区组标示NID1和小区组内标示NID2，得到物理层小区ID。

当前常用的小区检测方法是：（1）利用接收时域信号与本地的主同步信号做相关，根据相关功率峰值大小，得到M个疑似PSS同步位置、相关功率和对应的小区组内标识NID2；（2）按顺序执行完所有疑似同步位置的ID检测，最后从检测的所有ID中筛选出需要的Ｎ个小区ID。在具体ID搜索的实施方式上，优选使用同频干扰消除提高ID检测性能，其具体操作方式为：在某一个固定同步位置，首先检测出强小区ID，如果判断强小区有效，对强小区成分进行干扰消除，再进行弱小区的检测，直至检测的小区判决无效或者达到同一个位置最大检测次数，才结束该位置的ID检测；

当前常用的小区检测方法存在以下问题：

首先，由于1个PSS可能对应多个SSS（如多个同频小区NID2相同，NID1不同），即PSS相关功率大小可能由多个小区功率值的累加和构成，PSS相关功率无法真实体现小区功率强弱。

其次，输出的PSS同步位置既有可能是其中一个小区对应的多径位置，也有可能是另一真实存在小区的PSS位置，当两个小区PSS相同时（两小区为同步组网），无法进行有效区分是多径位置还是真实位置。

再者，对多个疑似同步位置按顺序进行ID检测，导致小区ID检测时间长，功耗大。

发明内容

为解决以上问题，本发明目的在于提供一种低代价的LTE小区检测方法与装置，以克服现有技术中检测小区ID处理时间长、功耗大的问题。

本发明的一种LTE小区检测方法，包括：

201、接收时域数据RecData分别与本地主同步信号做相关，根据相关功率获取从大到小的M个相关功率值，及M个相关功率对应的疑似主同步信号位置和小区组内标识NID2；

202、从疑似主同步信号位置中选择相关功率最强的位置，根据主同步信号PSS与辅同步信号SSS的相对位置关系，获取SSS时域信号，将接收的SSS时域信号做快速傅里叶变换FFT，得到SSS频域信号；

203、利用获得的所述SSS频域信号检测小区组标识NID1，得到小区组标识NID1，根据所述NID1和所述NID2，确定小区ID；

204、对检测小区ID进行有效性判断；

205、计算小区ID多径位置，利用多径位置对疑似主同步信号位置进行有效性判断；

206、更新疑似主同步位置的功率值。

优选的，在202所述从疑似主同步位置中选择相关功率最强的位置后，包括同频干扰消除步骤，包括：

202A、计算待检测主同步位置分别与已检测小区主同步信号位置之间的相对距离；

202B、如果相对距离在同频干扰范围内，则进入202C，否则，直接进入后续过程；

202C、对检测小区进行干扰消除，进入后续过程。

本发明利用功率排序保证每次检测的小区为最强小区，避免对M个疑似同步位置进行遍历检测，降低了计算复杂度，缩短了小区检测的处理时间，同时对检测小区ID进行有效性判断，计算小区ID多径位置，利用多径位置对疑似主同步信号位置进行有效性判断，减少虚同步位置的ID检测概率，同时对检测同步位置的功率值进行更新，并进一步利用同频干扰消除，提高了弱小区的检测成功率。

附图说明

图1为本发明LTE小区检测方法优选实施例流程图；

图2为本发明LTE小区检测方法同频干扰消除步骤实施例流程图。

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

对本发明中有关符号进行说明，×表示两个参数相乘，*表示两个序列点乘，[P:Q]表示从P到Q取值。

本发明实施例提供了一种低代价的LTE小区检测方法，如图1所示，包括：

301、接收时域数据RecData分别与本地的主同步信号做滑动循环移位相关获得相关功率序列，从相关功率序列中根据功率从大到小获取M个相关功率值，及M个相关功率对应的疑似主同步信号位置和小区组内标识NID2；所述M大于等于1。

进一步地，所述接收时域数据包括：存在先验信息时，接收一段指定区域的数据；不存在先验信息时，接收半帧加保护长度len1的数据，保护长度len1由主同步信号的长度确定；所述先验信息是指已知同步信息或者已知半帧数据中某些数据能用来同步检测。

所述滑动循环移位相关为本领域常用技术手段，且并非本发明重点，不再详述。

优选地，为了支持所有带宽的接入（LTE支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz），减少计算复杂度，对所述时域数据RecData经过低通滤波降采样到1.92MHz采样率上进行后续运算。

优选地，为了减少噪声对信号的影响，采取对多帧数据的相关功率值累加求均值的策略来提高检测成功率。

优选地，为了提高输出同步位置的可靠性，对获取的主同步信号峰值位置进行有效性判决，如果峰值点对应的峰均功率比大于预设门限T1，才认为峰值点位置是有效的同步位置，所述预设门限T1根据不同信道环境下、不同的信噪比下同步位置检测正确时的峰均比来获取。

302、从疑似主同步位置中选择相关功率最强的位置PSSPos_i，根据主同步信号PSS与辅同步信号SSS的相对位置，得到辅同步信号位置SSSPos_i，根据辅同步信号位置，获取SSS时域信号，将接收的SSS时域信号做快速傅里叶变换FFT，得到SSS频域信号；

作为另一种可实施方式，在从疑似主同步位置中选择相关功率最强的位置PSSPos_i之后，还包括同频干扰消除步骤，如图2所示，包括：

302A、计算待检测主同步位置分别与已检测小区主同步信号位置之间的相对距离；

302B、如果相对距离在同频干扰范围Hc（Hc取值范围0－128，单位为Ts/16）内，则进入302C，否则，不需要进行干扰消除，直接进入后续过程，即根据主同步信号PSS与辅同步信号SSS的相对位置关系，获取SSS时域信号，将接收的SSS时域信号做快速傅里叶变换FFT，得到SSS频域信号；

302C、对检测小区进行干扰消除，然后进入后续过程，即根据主同步信号PSS与辅同步信号SSS的相对位置关系，获取SSS时域信号，将接收的SSS时域信号做快速傅里叶变换FFT，得到SSS频域信号。

所述干扰消除是指从接收时域信号中减去已检测小区成份，干扰消除为本领域常用技术手段，不再详述；

如果两个小区为同步组网，同频干扰消除可以提高弱小区的检测成功率；如果两个小区为异步组网，通过判断两个小区之间的距离，不需要进行同频干扰消除，减少计算复杂度。

另外，所述待检测主同步位置为当前正在检测的主同步位置，所述已检测小区主同步信号位置为之前已经检测过的小区主同步信号位置，而本领域技术人员显然清楚，同频干扰消除步骤在第一次小区主同步位置检测时是没有意义的，在第二次及其以后的小区主同步位置检测时才有意义。

需要说明的是，所述获取SSS时域信号存在以下几种情况（及见下表）：

如果CP类型未知、TDD/FDD模式未知，PSS与SSS的相对距离存在四种情况，则SSS时域信号有四种；

如果CP类型未知、TDD/FDD模式已知，PSS与SSS的相对距离存在两种情况，则SSS时域信号有两种；

如果CP类型已知、TDD/FDD模式已知，PSS与SSS的相对距离存在一种情况（根据CP类型和TDD/FDD模式确定），则SSS时域信号有一种；

303、利用获得的所述SSS频域信号检测小区组标识NID1，得到小区组标识NID1，根据所述NID1和所述NID2，确定小区ID；

作为一种可选实施方式，所述利用获得的所述SSS频域信号检测小区组标识NID1，得到小区组标识NID1，根据所述NID1和所述NID2，确定小区ID为：将接收的SSS频域信号与本地的SSS频域信号做相关，根据SSS相关功率峰值位置获得NID1，以及CP类型、无线帧头标识和TDD/FDD模式，具体包括：

303-1A：本地的SSS频域信号生成：

根据NID2生成本地SSS频域信号，如果SSS所在的子帧号标识已知，则生成本地的SSS频域信号序列168组，如果SSS所在的子帧号标识未知，则生成本地的SSS频域信号序列336组；

303-1B：将接收的SSS频域信号与本地的SSS频域信号求相关，得到每个小区ID的相关功率值，根据峰值位置，获得小区ID、CP类型、无线帧头标识和TDD/FDD模式

对于步骤303-1B，为了减小定时偏移对性能的影响，提高小区检测的成功率，所述将接收的SSS频域信号与本地的SSS频域信号求相关可以采用分段相关方式，其中，分段相关计算方式方式如下：

其中，CorrPwr指相关功率值，SegNum指分段数，SegLen指段长，RecSSSF表示接收的SSS频域信号，LocalSSSF表示本地的SSS频域信号，k×SegLen+m指序列对应的索引号。

分段相关的分段数受接收数据定时偏移量和性能两方面影响，分段数越多，抗定时偏移能力越强，但性能也会随之下降，在实际应用中，要综合考虑这两方面的影响。

优选地，可以采用一种或多种分段相关方式的组合方案，在每个分段方式下，获取相关功率排序靠前的1个或多个小区ID，最后取多种分段方式下小区ID的并集。

采用多种分段方式的组合方案，可以兼顾保证有和没有定时偏移时，小区ID检测的可靠性，但相应的计算复杂度有一定程度的增加。

对于同步位置SSSPos_i，第一次ID检测时可以考虑获取相关功率排序靠前的多个小区ID，下次对同一位置SSSPos_i进行ID检测时，只对保存的几个小区进行ID检测。

作为另一种可选实施方式，所述利用获得的所述SSS频域信号检测小区组标识NID1，得到小区组标识NID1，根据所述NID1和所述NID2，确定小区ID为：利用解扰的方法获取参数m₀和m₁，根据m₀和m₁与NID1的映射关系，得到NID1，具体包括：

303-2A、参数m₀和CP类型的获取

将接收SSS频域序列奇偶分离，将31个子载波长度的偶序列与本地的伪随机序列进行相关，根据相关功率峰值确定参数m₀和CP类型；

1）取SSS频域信号偶序列RecSSSF_Even，长度为31；

2）根据NID2生成长度为31的扰码序列c₀(n)，详细生成过程参见协议36.211中6.11.2节；

3）生成31组长度为31的循环移位序列m₀=0,1,…,30；，详细生成过程参见协议36.211中6.11.2节；

4）将偶序列RecSSSF_Even与c₀(n)点乘，得到相关结果Corr1；

Corr1=RecSSSF_Even*c₀(n)

5）依次计算Corr1与的分段相关功率值，得到分段相关功率数组CorrPwr；

其中，SegLen为分段长度，SegNum为分段数，采用分段相关是为了减小定时偏移对性能的影响

6）根据相关功率数组CorrPwr的峰值位置，可以获得1个或多个参数m₀值；

同理，也可采用一种或多种分段相关方式的组合方案，在每个分段方式下，获取最大的1个或多个峰值对应的m₀值，最后取多种分段方式下m₀的并集

303-2B、根据m₀与m₁的相对关系，获得可能的m₁

m₀≤2，则m₁=([0:m₀-1][m₀+1:m₀+7])

3≤m₀≤7，则m₁=([0:m₀-1][m₀+1:m₀+6])

8≤m₀≤9，则m₁=([m₀-7:m₀-1][m₀+1:m₀+6])

10≤m₀≤24，则m₁=([m₀-6:m₀-1][m₀+1:m₀+6])

m₀≥25，则m₁=([m₀-6:m₀-1][m₀+1:30])

例如，假设m0=3，则可能的m₁取值就为：0、1、2、4、5、6、7、8、9；

303-2C、参数m₁的估计

1）根据m₀值，重构长度为31的序列

2）根据NID2值，重构长度为31的扰码序列c₀(n)和c₁(n)

3）根据m₀值，重构长度为31的循环移位序列根据m₁值，重构M组长度为31的循环移位序列M为m₁的个数

4）重构本地频域信号偶序列

5）重构本地频域信号奇序列

6）依次计算接收SSS频域信号RecSSSF与本地的SSS频域信号LocalSSSF的分段相关功率值，得到分段相关功率数组CorrPwr；

其中，SegNum指分段数，SegLen指段长

7）根据相关功率数组CorrPwr的峰值位置，可以获得1个或多个参数m₁值；

303-2D、根据m₀和m₁的大小关系，确定小区ID对应的无线帧头标识

如果m₀>m₁，RFFlagdec=0意为接收数据起点位于前半帧

如果m₀<m₁，RFFlagdec=1意为接收数据起点位于后半帧

303-2E、根据m₀和m₁，获得NID1

其中，diff=abs(m₀-m₁)。

303-2F、根据NID1和NID2，得到小区ID，ID=3×NID1+NID2

作为另一种可选实施方式，所述利用获得的所述SSS频域信号检测小区组标识NID1，得到小区组标识NID1，根据所述NID1和所述NID2，确定小区ID为：

303-3A、用解扰的方法得到可靠性比较高的N个小区ID，见303-2A至303-2F，不再赘述；

303-3B、再对上述N个小区作相关，得到功率最强的小区，见303-1A至303-1B，不再赘述；

本方案既保证了性能，又减少了计算复杂度。

304、对检测小区ID进行有效性判断，如果是，则进入305，否则，进入306

304-1、将接收的62点的频域信号与本地的62点的频域信号做相关，得到相关值序列HLS

304-2、将HLS后面补零，使相关序列的长度等于N_IFFT=128，然后对相关值序列进行N_IFFT点快速傅里叶变换IFFT求功率，得到信道冲激响应功率向量CorrPh

304-3、在多径搜索窗MuithPath_Window内搜索最大功率值所对应的位置MaxPos；

多径搜索窗MuithPath_Window根据不同信道环境下多径的偏移范围来确定，其对应的下标为：

MultiPath_Window=[1:fR+1]∪[N_IFFT-fR+1:N_IFFT]

其中，fR为多径搜索窗半径；

304-4、以MaxPos为中心，Wipe_R为半径得到多经消除窗Multipath_Cancel_Window，在N_IFFT个点中除开多径消除窗后即为噪声窗Noise_Window；

304-5、计算峰均功率比PeakAve

304-6、小区有效性判决

如果PeakAve≥Th_valid，认为检测的小区有效，N_dec＝N_dec+1；进一步地，如果N_dec≥N_PreCell，结束ID检测，如果N_dec<N_PreCell，则进入步骤305；

如果PeakAve<Th_valid，认为检测的小区无效，进入步骤306；

其中，N_dec为已检测的小区个数，初始值为0，Th_valid为预设的门限值，通过仿真确定，N_PreCell为预设小区个数；

305、计算小区ID多径位置，利用多径位置对疑似主同步信号位置进行有效性标识；

作为一种可选实施方式，所述计算小区ID多径位置为，在多径搜索窗MuithPath_Window内搜索信道冲激响应功率向量CorrPh的峰值和次峰值，如果次峰值与主峰值的比值大于预设的门限值Th_multipath，就认为该次峰值值对应的位置为多径位置。将多径位置记录下来，依据此方法，就可以获得n1条多径位置，如果次峰值与峰值的比值小于预设的门限值Th_multipath（Th_multipath根据不同信道环境下，多径功率衰减情况进行设置，如设置为1/2或1/3），就结束多径位置的查找

作为另一种可选实施方式，所述计算小区ID多径位置为，在多径搜索窗MuithPath_Window内搜索信道冲激响应功率向量CorrPh的峰值，将峰值左右n（n取值范围为1－5，优选取值2）个径当作多径位置

所述利用多径位置对疑似主同步信号位置进行有效性判断为，判断M个疑似主同步信号位置中是否有与该小区ID对应的SSS多径位置相同，并且小区组内标识NID2相同，如果有，说明这些位置是主同步信号对应的多径位置，将这些位置从M个疑似主同步信号位置中剔除掉（同时剔除对应的功率和小区组内标识NID2），减少虚同步位置的ID检测概率

306、疑似主同步位置的功率值更新

小区如果有效：用PSS的相关功率值与小区的SSS相关功率值（SSS频域相关功率值或SSS时域冲击响应峰值之一）的差值的绝对值代替该主同步信号位置的PSS功率值，即残余成分小的PSS靠后，进一步可选的残留较小，实施剔除

小区如果无效：将小区对应的主同步信号位置从M个疑似主同步信号位置中剔除掉（同时剔除对应的功率和小区组内标识NID2）

所述剔除掉是指将该同步位置标识为无效或者从数组从将同步位置删除掉。

作为一种优选实施方式，在疑似主同步位置的功率值更新后，返回步骤302，重复302－306的过程，直到完成所有同步位置的检测或者检测的小区满足预设的要求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域的专业技术人员能够实现或使用本发明，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LTE小区检测方法，其特征在于，包括：

101、接收时域数据RecData分别与本地主同步信号做相关，根据相关功率获取从大到小的M个相关功率值，及M个相关功率对应的疑似主同步信号位置和小区组内标识NID2；所述M大于等于1；

102、从疑似主同步信号位置中选择相关功率最强的位置，根据主同步信号PSS与辅同步信号SSS的相对位置关系，获取SSS时域信号，将接收的SSS时域信号做快速傅里叶变换FFT，得到SSS频域信号；

103、利用获得的所述SSS频域信号检测小区组标识NID1，得到小区组标识NID1，根据所述NID1和所述NID2，确定小区ID；

104、对检测小区ID进行有效性判断；

105、计算小区ID多径位置，利用多径位置对疑似主同步信号位置进行有效性判断；

106、更新疑似主同步位置的功率值；包括小区如果有效：用PSS的相关功率值与小区的SSS相关功率值的差值的绝对值代替该主同步信号位置的PSS功率值；小区如果无效：将小区对应的主同步信号位置从M个疑似主同步信号位置中剔除掉。

2.根据权利要求1所述LTE小区检测方法，其特征在于，在102所述从疑似主同步位置中选择相关功率最强的位置后，包括同频干扰消除步骤，包括：

102A、计算待检测主同步位置分别与已检测小区主同步信号位置之间的相对距离；

102B、如果相对距离在同频干扰范围内，则进入102C，否则，直接进入后续过程；

102C、对检测小区进行干扰消除，进入后续过程。

3.根据权利要求1所述LTE小区检测方法，其特征在于，101所述接收时域数据为：存在先验信息时，接收一段指定区域的数据；不存在先验信息时，接收半帧加保护长度len1的数据；所述保护长度len1由主同步信号的长度确定；所述先验信息是指已知同步信息或者已知半帧数据中某些数据能用来同步检测。

4.根据权利要求1所述LTE小区检测方法，其特征在于，103所述利用获得的所述SSS频域信号检测小区组标识NID1，得到小区组标识NID1为以下两种方式之一或者两种方式的组合：

将接收的SSS频域信号与本地的SSS频域信号做相关，根据SSS相关功率峰值位置获得NID1；

利用解扰的方法获取参数m₀和m₁，根据m₀和m₁与NID1的映射关系，得到NID1。

5.根据权利要求4所述LTE小区检测方法，其特征在于，所述将接收的SSS频域信号与本地的SSS频域信号做相关采用分段相关或者分段相关的组合计算：

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其中，CorrPwr指相关功率值，k×SegLen+m指序列对应的索引号，SegNum指分段数，SegLen指段长，RecSSSF表示接收的SSS频域信号，LocalSSSF表示本地的SSS频域信号。

6.根据权利要求1所述LTE小区检测方法，其特征在于，105所述计算小区ID多径位置为在多径搜索窗MuithPath_Window内搜索信道冲激响应功率向量CorrPh的主峰值和次峰值，如果次峰值与主峰值的比值大于预设的门限值Th_multipath，该次峰值值对应的位置为多径位置；Th_multipath根据不同信道环境下，多径功率衰减情况进行设置。

7.根据权利要求1所述LTE小区检测方法，其特征在于，105所述计算小区ID多径位置为在多径搜索窗MuithPath_Window内搜索信道冲激响应功率向量CorrPh的主峰值，将主峰值左右n个径当作多径位置，其中n取值范围为1－5。

8.根据权利要求6或7所述LTE小区检测方法，其特征在于，所述利用多径位置对疑似主同步信号位置进行有效性判断为，判断疑似主同步信号位置中是否有与该小区ID对应的SSS多径位置相同并且小区组内标识NID2相同，如果有，将这些位置从疑似主同步信号位置中剔除掉。