CN104363037A - 一种lte系统天线端口数的快速检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种LTE系统天线端口数的快速检测系统及方法，该系统包括位置确定单元、数据提取单元以及算法检测单元；其中位置确定单元，用于根据小区搜索得到的帧同步位置计算得到物理广播信道（PBCH）数据的时域位置；数据提取单元，用于提取接收数据中PBCH信道范围内4个天线端口的参考信号序列；算法检测单元利用LTE系统不同天线端口参考信号序列间的相关性，直接通过对接收的不同天线端口间的小区参考信号序列做相关，来实现天线端口数的检测。本发明能够简单、快速、准确的获知天线端口数，并用于后续各信道的译码。

Description

一种LTE系统天线端口数的快速检测系统及方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种长期演进(LTE)系统UE在初始小区搜索时PBCH解码过程中天线端口数的检测系统及方法。

背景技术

用户终端(UE)在小区初始搜索过程中建立与小区的时频同步和解码出小区号后，需要读取PBCH的MIB(主信息块)信息来进一步获取到更多的小区信息，如系统带宽及PHICH配置参数等。而在LTE系统中，PBCH支持单天线和发射分集两种传输模式，在发射分集情况下PBCH又支持两天线发射分集和四天线发射分集两种情况。即PBCH可以通过单天线端口、两天线端口及四天线端口进行发射。且天线端口数通过CRC掩码信息隐藏在CRC校验中。

综上所述，由于LTE系统中PBCH可支持多天线端口传输，UE就不能直接提取出PBCH的信息，而需要由UE在PBCH的解码过程中通过盲检测得到本小区中PBCH发射的天线端口数，通过天线端口数确定信道估计从而确定PBCH解码中的MIMO解调等步骤。但是，目前采用现有技术，UE通常并不能快速的确定PBCH发射的天线端口数，传统方法主要是通过假设PBCH采用某种发射天线端口数，从而进行PBCH的解码，最终通过PBCH解码出的CRC校验的值来确定，这种方式复杂度高，且耗时长。一种天线端口配置信息的检测系统及方法(CN101645722A)，提出一种利用本地产生参考信号序列并与接收的参考信号序列做相关来实现天线端口数的检测，这种算法需要本地产生三个参考信号序列副本，然后使用副本序列与接收的参考信号序列做相关。一种用于LTE系统中天线端口数的检测方法(103220707A)给出一种根据信噪比分别采用参考信号功率进行端口数检测以及利用参考信号的相关性进行端口数检测。该方法需先进行信噪比的计算，然后根据信噪比选择使用参考信号功率进行检测还是利用与副本序列相关性检测。以上两种专利都需要产生本地参考信号序列，极大地增加了天线端口数检测算法的复杂度。也就是说，针对LTE系统而言的新需求是：UE在PBCH解码过程中能够简单、快速、准确的获知天线端口数，并正确解调PBCH。然而，目前并未有针对这一新需求的有效解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种简单、快速的天线端口数的检测系统，使UE在PBCH解码时能够快速获取天线端口数信息，从而快速正确解调PBCH及后续物理信道。

本发明的主要目的在于提供一种LTE系统天线端口数的快速检测系统，使UE在PBCH解码时能够快速获取天线端口数信息，从而正确解调PBCH。

本发明的核心思想是：基于PBCH映射的物理资源位置的特点，由于PBCH所在时频位置预留有所有天线端口的位置，且不同天线端口的参考信号间存在相关性。因此以PBCH所在位置中，参考信号序列所在的位置及相关性为切入点，就可以完成LTE系统天线端口数的快速检测。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种LTE系统天线端口数的快速检测系统，该系统包括：位置确定单元、数据提取单元和算法检测实现单元；其中，

位置确定单元，用于确定广播信道PBCH映射到的物理资源所在的位置，并发送给数据提取单元；

数据提取单元，用于在PBCH所映射的物理资源位置中，根据当前小区的小区号所对应的偏移，对4个天线端口所对应的参考信号序列进行提取，并将提取得到的数据发送给算法检测单元；

算法检测单元，通过计算接收的4个天线端口所对应的参考信号序列的相关性，来实现天线端口数的检测。

所述算法检测单元，以四天线端口发射时天线端口2与天线端口3的参考信号映射到的RE所在的位置为第一提取位置，将提取出的天线端口2与天线端口3的参考信号序列做相关，得到第一相关值；如果第一相关值大于预设门限值，则检测出PBCH由四天线端口发射；否则以所述四天线端口发射时天线端口0和天线端口1为的参考信号映射到的物力资源所在的位置为第二提取位置，将提取出的天线端口0与天线端口1的参考信号序列做相关，得到第二相关值；如果第二相关值大于预设门限，则检测出PBCH由两天线端口发射；否则，检测出天线端口数为所述PBCH由单天线端口发射。

一种LTE系统天线端口数的快速检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤101、由小区搜索过程中所获取的帧同步位置，位置确定单元确定PBCH所在的位置；

步骤102、在PBCH映射到的位置中，数据提取单元通过小区搜索获知的小区号以及PBCH信道所在的时隙号对天线端口0、天线端口1、天线端口2及天线端口3的参考信号所映射的时频位置对参考信号序列进行提取得到分别对应4个天线端口的四个接收序列；

步骤103、算法检测单元将天线端口2与天线端口3对应的参考信号序列做相关，天线端口0与天线端口1对应的参考信号序列做相关，并分别与预设门限值进行比较来实现天线端口数的检测。

步骤步骤103中，所述算法检测单元通过做相关来实现天线端口数的检测具体为：

步骤1031、通过仿真与前期经验，预设置一个门限值；以所述四天线端口发射时天线端口2与天线端口3的参考信号序列所在的位置为第一提取位置，并将提取出的天线端口2与天线端口3的参考信号序列做相关，得到第一相关值；如果第一相关值大于门限值，则检测出由四天线端口发射，结束当前流程；否则转入步骤1032；

步骤1032、以所述四天线端口发射时天线端口0和天线端口1的参考信号序列所在的位置为提取位置，将提取出的天线端口0与天线端口1的参考信号序列做相关，得到第二相关值；如果第二相关值大于门限，则检测由两天线端口发射，结束当前流程；否则，检测出由单天线端口发射，结束当前检测流程。

本发明基于PBCH的物理位置的特点和不同天线端口的参考信号序列在PBCH映射位置的时域位置特点设计的。PBCH的位置特点为：PBCH时域上映射到无线帧内子帧0中第二个时隙的前四个OFDM符号，且频域上映射到系统带宽中间72个子载波上。不管LTE系统实际是采用几天线端口进行数据传输，在PBCH所在的时频资源上都是预留出四天线端口映射时参考信号的RE所在位置，而这些预留的又未被参考信号占用的RE不会传输任何用户数据，同时在产生参考信号时，不同的天线端口可能采用相同的参考信号序列。参考信号序列在PBCH时域位置上的映射位置为天线端口0与天线端口1映射到PBCH的第一个OFDM符号，天线端口2与天线端口3映射到PBCH的第二个OFDM符号，分析参考信号序列的产生公式可知在同一符号中的参考信号序列应相同。基于这两个特点，由于参考信号的RE所在位置与PBCH到底是由几天线端口发射的天线端口数是对应的，因此可以以PBCH所在时频资源位置中参考信号所占的RE位置来完成天线端口数的检测。

采用本发明，使UE在PBCH解码时能够快速准确的的获知天线端口数信息，从而正确解调PBCH。

本发明具体以下有益效果：

1、本发明提供了一种简单、快速、准确获取天线端口数检测系统及方法。

2、本发明利用接收的参考信号序列的相关性提供的天线端口检测算法，能大大降低算法复杂度，特别有利于实时性场景中的应用，其有益效果是显而易见的。

附图说明

图1单天线时PBCH所在子帧的物理资源映射示意图；

图2两天线时PBCH所在子帧的物理资源映射示意图；

图3四天线时PBCH所在子帧的物理资源映射示意图；

图4本发明系统的方框图；

图5本发明方法的实现流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对技术的实施作进一步的详细描述。

目前，图1为单天线TDD或FDD系统中子帧0中RE映射的示意图。其中，阴影部分即为PBCH的映射位置，以右斜线填充的部分代表端口0的参考信号的映射位置；以左斜线填充的部分代表端口1的参考信号的映射位置，以纵横线代表端口2的参考信号的映射位置，以交叉斜线填充的部分表示的是端口3的参考信号的映射位置。结合图2与图3可知，如采用单天线端口传输则天线端口1,2,3的RE映射位置均预留出来，不能映射任何其它信道的数据；采用两天线端口传输则天线端口2,3的RE映射位置均预留出来，不能映射任何其它信道的数据。

再分析小区参考信号的产生公式可知，小区参考信号是由伪随机序列产生的。伪随机序列在每一个OFDM符号的初始值由该OFDM符号所对应的时隙号，时域编号，小区号及CP类型参数确定，对于天线端口0与天线端口1所对应的随机序列初始参数完全相同，所以可知天线端口0与天线端口1所采用的参考信号序列是一致的，同理可知天线端口2与天线端口3所采用的参考信号序列也是相同的。

基于PBCH的映射方式可知小区的实际传输天线端口数与PBCH所采用的天线端口数是一致的。

从而本发明人以PBCH所在的时频资源内参考信号序列的资源映射位置为切入点，结合参考信号序列之间的相关性，提出了本发明LTE系统天线端口数的快速检测系统及方法。

如图4所示，本发明提出的LTE系统天线端口数的快速检测系统，包括位置确定单元1、数据提取单元2和算法检测单元3；其中，

位置确定单元1，用于确定广播信道PBCH映射到的物理资源所在的位置，并发送给数据提取单元2；

数据提取单元2，用于从所述的PBCH的映射位置中提取出发射天线端口0、天线端口1、天线端口2及天线端口3的参考信号序列所映射的RE位置的接收序列，并发送给算法检测单元3；

算法检测单元3，通过计算接收的4个天线端口所对应的参考信号序列中天线端口2与天线端口3的参考信号序列的相关性以及天线端口0与天线端口1的参考信号序列的相关性来实现天线端口数的检测。

如图5所示，本发明提出的LTE系统天线端口数的快速检测方法包括以下步骤：

步骤101、由小区搜索中同步得到的帧同步位置，位置确定单元确定PBCH映射到的时频资源位置。

这里，PBCH映射的时频资源位置即为PBCH信号所占用的时域上连续四个OFDM符号，频域上为中间的72个子载波，如图1到图3所示，PBCH的信号占用子帧0中的从#7到#10的连续的四个OFDM符号。

步骤102、在PBCH所在的RE中，提取单元根据小区号分别从四个天线端口的参考信号映射到的RE所在位置提取出四个参考信号序列，且每个参考信号序列的长度均为12。

步骤103、确定四个天线端口参考信号序列，算法检测单元将接收到的四个参考信号序列中的序列0与序列1做相关，序列2与序列3做相关。根据不同参考信号序列间的相关性以及预设的门限值来实现天线端口数检测。

这里需要指出的是，小区基站和UE都已知参考信号的映射位置和产生方式，因此，UE可是根据相应参数确定参考信号的准确提取位置。

这里，步骤103中，检测单元将四个天线端口对应的参考信号序列通过做相关，来实现天线端口数的检测具体为：

步骤1031、以四天线端口发射时天线端口2与天线端口3的参考信号映射到的RE所在的位置为第一提取位置，将提取出的天线端口2与天线端口3的参考信号序列做相关，得到第一相关值；如果第一相关值大于预设门限值，则检测出PBCH由四天线端口发射，结束当前流程；否则转入执行步骤1032；

步骤1032、以所述4天线端口发射时天线端口0和天线端口1为的参考信号映射到的RE所在的位置为提取位置，将提取出的天线端口0与天线端口1的参考信号序列做相关，得到第二相关值；如果第二相关值大于预设门限，则检测出PBCH由两天线端口发射，结束当前流程；否则，检测出天线端口数为所述PBCH由单天线端口发射，结束当前检测流程。

综上所述，采用本发明的LTE系统天线端口数的快速检测方法，能够快速解决LTE系统中UE由于不知道PBCH是由几天线端口传输而进行天线端口数盲检和产生本地参考信号序列副本的问题。本发明的检测方法简单运算量小、利用接收的参考信号序列的相关性来检测准确度高。同时，本发明的检测方法可以用于FDD和TDD两种系统。

以下举一实例对本发明的检测流程进行具体阐述。

步骤201、由小区搜索过程中的帧同步过程获知无线帧的起始位置，而PBCH在无线帧的中位置是固定的，从而可以找到PBCH所在的四个OFDM符号。将这四个符号的数据变换到频域，则频域数据的中间72个子载波数据即为PBCH的数据。

步骤202、在PBCH所占用的频域的72个子载波中，按照4天线端口的参考信号的映射位置进行数据提取，得到4个接收参考信号序列。

这里的四个天线端口的参考信号序列由于每个天线端口中参考信号间的间隔是6个RE，因此四个接收参考信号序列的长度均为72/6＝12。记从天线端口0到天线端口4提取的接收序列分别为r₀(k),r₁(k),r₂(k),r₃(k)k＝0.....11

步骤203、由天线端口2和天线端口3相应参考信号位置提取得到的两个序列做相关得到第一相关值。

这里做相关的具体操作为：将天线端口2参考信号位置处提取的接收序列与天线端口3参考信号位置处提取的接收序列相关，即用r2(k)与r3(k)相关，得到第一相关值并记为cor1，且这里*表示取共轭，||表示取模值；

将cor1与预设的门限值lim_cor进行比较，lim_cor的取值取决于算法仿真与系统环境，通常取值范围为0到1之间的正数，可认为超过此门限的两个序列具有较高的相关性，比如，取值可以为0.7或者0.8等。如果cor1大于该门限值，则认为这两个参考信号序列间具有较高的相关性，检测出天线端口数为4，结束当前检测流程；否则转入执行步骤204。

步骤204、将天线端口0参考信号位置处提取的接收序列与天线端口1参考信号位置处提取的接收序列做相关，即用r₀(k)与r₁(k)相关，得到第二相关值并记为cor2且 $\mathrm{cor}2=|\underset{k=0}{\overset{11}{\mathrm{\Σ}}}{r}_0\left(k\right)\·r_1{\left(k\right)}^{*}|$

如果cor2大于预设门限值，则检测出天线端口数为2，结束当前检测流程；否则检测出天线端口数为单天线发射，结束当前检测流程。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种LTE系统天线端口数的快速检测系统，其特征在于，该系统包括：位置确定单元、数据提取单元和算法检测单元；其中，

位置确定单元，用于确定广播信道PBCH映射到的物理资源所在的位置，并发送给数据提取单元；

数据提取单元，用于从所述的PBCH的映射位置中提取出发射天线端口0、天线端口1、天线端口2及天线端口3的参考信号序列所映射的RE位置的接收序列，并发送给算法检测单元；

算法检测单元，通过计算接收的4个天线端口所对应的参考信号序列中天线端口2与天线端口3的参考信号序列的相关性以及天线端口0与天线端口1的参考信号序列的相关性来实现天线端口数的检测。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述算法检测单元首先根据两个离散序列相关性预设一个相关门限值，认为超过该门限的两个序列即具有较高的相关性；以所述的天线端口2和天线端口3的参考信号映射到的资源所在位置为第一提取位置，将所述的天线端口2与天线端口3对应的接收参考信号序列相关得到第一相关值，与所述预设值门限进行比较来判断第一相关值是否大于所述门限相关值，如果大于则检测出天线端口数为4；否则以天线端口0和天线端口1的参考信号所映射的RE位置为第二提取位置，将所述的天线端口0与天线端口1对应的接收参考信号序列相关并得到第二相关值，与所述预设值门限进行比较来判断第二相关值是否大于所述门限相关值，如果大于则检测出天线端口数为2；否则，检测出天线端口数为1。

3.一种LTE系统天线端口数的快速检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤101、由小区搜索过程中所获取的帧同步位置，位置确定单元确定PBCH所在的位置；

步骤102、在PBCH映射到的位置中，数据提取单元通过小区搜索获知的小区号以及PBCH信道所在的时隙号对天线端口0、天线端口1、天线端口2及天线端口3的参考信号所映射的时频位置对参考信号序列进行提取得到分别对应4个天线端口的四个接收序列；

步骤103、算法检测单元将天线端口2与天线端口3对应的参考信号序列做相关，天线端口0与天线端口1对应的参考信号序列做相关，并分别与预设门限值进行比较来实现天线端口数的检测。

4.根据权利要求3中所述的方法，其特征在于，步骤103中，所述算法检测单元将做相关来实现天线端口数的检测具体为：

步骤1031、通过仿真与前期经验，预设置一个门限值；以所述四天线端口发射时天线端口2与天线端口3的参考信号序列所在的位置为第一提取位置，并将提取出的天线端口2与天线端口3的参考信号序列做相关，得到第一相关值；如果第一相关值大于门限值，则检测出由四天线端口发射，结束当前流程；否则转入步骤1032；

步骤1032、以所述四天线端口发射时天线端口0和天线端口1的参考信号序列所在的位置为提取位置，将提取出的天线端口0与天线端口1的参考信号序列做相关，得到第二相关值；如果第二相关值大于门限，则检测由两天线端口发射，结束当前流程；否则，检测出由单天线端口发射，结束当前检测流程。