CN104717725B - 一种lte系统非连续接收模式下的同步方法 - Google Patents

一种lte系统非连续接收模式下的同步方法 Download PDF

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Abstract

一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，具体涉及一种LTE系统同步方法。步骤s1,开始接收数据：用户终端设备依据需要监听的寻呼消息所在的无线帧上子帧位置，开始接收一预定时间内的同频数据；步骤s2,估计时偏和频偏：依据不同的信道带宽从同频数据中读取第一类导频信号或第二类导频信号估计时偏和频偏；步骤s3,依据时偏确定读取离线数据的起始位置，并对离线数据频偏进行纠正；步骤s4,依据估计的时偏和频偏，在调谐装置上进行设置，纠正后续接收数据的时偏和频偏。本发明提供一种支持TDD/FDD LTE系统的同步方案，能够大幅减小UE在IDLE态每次醒来的同步时间，可用于降低UE功耗，提高UE的待机时间。

Description

一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法
技术领域
本发明涉及电子通信技术领域，具体涉及一种LTE系统同步方法。
背景技术
LTE（Long Term Evolution，长期演进项目）是近年来3GPP（3rd GenerationPartnership Project，第三代合作伙伴计划）启动的最大的技术研发项目，是一个高数据率、低时延和基于全分组的移动通信系统；为了降低移动终端的功率消耗，LTE系统中引入了不连续接收省电机制；在UE（User Equipment，用户端设备）待机时，会使UE处于IDLE（空闲）态DRX（Discontinuous Reception，不连续接收）模式，以便为UE省电，该模式下UE需要周期性的醒来监听基站的寻呼信息。
由于高速移动或物理器件的原因，主要与晶振的稳定性和精确性有关的原因，UE睡眠后再醒来，接收数据会存在一定的时偏和频偏，该时偏和频偏较大时会对UE接收数据造成影响。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种LTE系统非连续接收模式下同步方法，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其中，包括以下步骤：
步骤s1,开始接收数据：用户终端设备依据需要监听的寻呼消息所在的无线帧上子帧位置，开始接收一预定时间内的同频数据；
步骤s2,估计时偏和频偏：依据不同的信道带宽从所述同频数据中读取第一类导频信号或第二类导频信号估计时偏和频偏；
步骤s3,依据所述时偏确定读取离线数据的起始位置，并对所述离线数据的频偏进行纠正；
步骤s4,依据步骤s2估计的时偏和频偏，在调谐装置上进行设置，纠正后续接收信号的时偏和频偏。
优选地，步骤s1中，所述寻呼消息在0子帧或1子帧时，则从0子帧开始接收；所述寻呼消息在5子帧或6子帧时，则从5子帧开始接收。
优选地，步骤s1中，所述预定时间不小于1.33ms.
优选地，步骤s2中，对于信道带宽大于3MHz时,读取所述同频数据中前1ms数据中的第一类导频信号估计时偏和频偏。
优选地，步骤s2中，对于信道带宽小于3MHz时,读取所述预定时间内的所述同频数据中的第二类导频信号估计时偏和频偏。
优选地，所述第一类导频信号采用小区专用导频信号。
优选地，所述第二导频信号包括主同步信号和辅同步信号。
优选地，步骤s3之后，还包括步骤s31,依据上层通知执行服务小区测量，利用所述离线数据进行服务小区测量和寻呼消息下行数据的接收。
优选地，步骤s31之后，对于TDD-LTE模式，寻呼消息下行数据接收完1.5ms信号后，执行步骤s4；对于FDD-LTE模式，寻呼消息下行数据接收完5ms信号后，执行步骤s4。
优选地，步骤s4之后，包括步骤s5,依据上层通知需要执行同频邻小区的测量时，依据所述时偏读取接收的离线数据，并通过相位旋转的方法纠正所述频偏；利用得到的数据进行邻小区的搜索和测量。
优选地，步骤s5之后，包括步骤s6，睡眠或继续进行同频/异频业务；用户终端设备处于空闲态，且上层配置了异频小区搜索和测量，则UE进行异频小区搜索和测量；如果上层没有配置异频小区搜索和测量，并且寻呼消息也没有指示有同频业务，则UE可以继续睡眠。
优选地，步骤s3中，通过相位旋转的方法纠正所述频偏。
有益效果：由于采用以上技术方案，本发明提供一种支持TDD（Time DivisionDuplexing,时分双工）/FDD（Frequency Division Duplexing，频分双工）LTE系统的同步方案，能够大幅减小UE在IDLE态每次醒来的同步时间，可用于降低UE功耗，提高UE的待机时间。同时支持醒来后的接收数据具有较大的时偏和频偏，降低UE成本，在保证接收性能的基础上尽量省电，满足廉价晶振的性能需求；同时可在高速移动情况下，提高UE在IDLE态或Connect态DRX的接收性能。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的TDD模式下步骤s2至步骤s5的关系图；
图3为本发明的FDD模式下步骤s2至步骤s5的关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参照图1，一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其中，包括以下步骤：
步骤s1,开始接收数据：用户终端设备周期性醒来后依据需要监听的寻呼消息所在的无线帧上子帧位置，开始接收一预定时间内的同频数据；该预定时间不小于1.33ms，优选为1.33ms；寻呼消息在0子帧或1子帧时，则从0子帧开始接收；寻呼消息在5子帧或6子帧时，则从5子帧开始接收。
在LTE系统中用户终端设备需要监听物理下行控制信道（PDCCH，PhysicalDownlink Control Channel），如果用户终端设备从物理下行控制信道上解出了寻呼无线网络临时标识（P-RNTI，Paging-Radio Network Temporary Identity），则表示用户终端设备需要接收对应的物理下行共享信道（PDSCH，Physical Downlink Share Channel），然后通过寻呼传输信道（PCH,Paging Channel）的参数去解析从物理下行共享信道上接受到的数据块，进而获得寻呼消息。在空闲模式下，用户终端设备需要根据网络广播的相关参数（如DRX，nB等），周期性地监听物理下行控制信道以确认网络是否在寻呼自己，处于空闲模式下的用户终端设备，可以使用非连续接收的方式去监听寻呼消息，用户终端设备在一个DRX的周期内，可以只在相应的寻呼无线帧（PF，Paging Frame）上的寻呼时刻（PO，PagingOccassion）先去监听物理下行控制信道上是否携带有寻呼无线网络临时标识，进而去判断相应的物理下行共享信道上是否有承载寻呼消息。如果在物理下行控制信道上携带有寻呼无线网络临时标识，就按照物理下行控制信道上指示的物理下行共享信道的参数去接收物理下行共享信道上的数据；而如果用户终端设备在物理下行控制信道上未解析出寻呼无线网络临时标识，则无需再去接收物理下行共享信道，就可以依照DRX周期进入休眠。利用这种机制，在一个DRX周期内，用户终端设备可以只在寻呼时刻出现的时间位置上去接收物理下行控制信道，然后再根据需要去接收物理下行共享信道，而在其他时间可以睡眠，以达到省电的目的。在LTE的物理层协议中，其无线帧帧号的重复周期是1024，因此每个无线帧帧号的取值范围是0-1023.每个无线帧又被分成10个子帧，其子帧编号的取值范围是0-9，因此终端需要先计算出所监听的物理下行控制信道出现的无线帧帧号，然后再计算出无线帧上的寻呼时刻，就可以精确地指定所监听的物理下行控制信道的具体位置。
步骤s2,离线处理1，估计时偏和频偏：依据不同的信道带宽从同频数据中读取第一类导频信号或第二类导频信号估计时偏和频偏；估计时偏和频偏的方法具体如下：
步骤s21，依据不同的信道带宽对每个接收天线获取带第一类导频信号或第二类导频信号的两个时域符号序列rx(p，i，n)；
其中，p为接收天线端口；i=0，1，代表时间顺序的前后两个符号；n=0，1，…，N-1，为符号序列的长度；信道带宽大于3MHz时，对每个接收天线获取前1ms数据中带第一类导频信号的两个时域符号序列rx(p，i，n)=rx_rs(p，i，n)；信道带宽小于或等于3MHz时，对每个接收天线获取预定时间内的，此处为1.33ms内带第二类导频信号的两个时域符号序列rx(p，i，n)=rx_sync(p，i，n)。
上述的第一类导频信号可以采用小区专用导频信号（CS-RS，Cell-SpecificReference Signal）。上述的第二导频信号可以包括主同步信号（PSS，PrimarySynchronization Signal）和辅同步信号（SSS，Secondary Synchronization Signal）。CS-RS适用于带宽较大的情况，由于每隔6个子载波有一个子载波上有CS-RS，因此利用CS-RS进行同步跟踪在时域的分辨率是采样率的1/6，而PSS和SSS是只在中心62个子载波上存在，与带宽无关，因此当带宽较小（带宽为3MHz和1.4MHz）时，利用PSS和SSS进行同步跟踪在时域的分辨率要大于CS-RS。
步骤s22，对时域符号序列rx(p，i，n)进行FFT(Fast Fourier Transformation，快速傅里叶变换)频域变换，获得导频位置处信道频域响应Rx(p，i，n)=FFT(rx(p，i，n))；
步骤s23，对导频位置处信道频域响应进行信道估计，获得整个信道频域响应H(s，i，n)，其中s代表不同的发送接收天线对；
步骤s24，将整个信道频域响应进行IFFT(Inverse Fast FourierTransformation，快速傅里叶逆变换)变换到时域，得到整个信道时域响应：h(s，i，n)=IFFT(H(s，i，n))；
步骤s25，将整个信道时域响应h(s，i，n)的数据进行降噪处理得到降噪处理后的信道时域响应h’(s，i，n)；
步骤s26，获取时偏：依据降噪处理后的信道时域响应h’(s，i，n)的最大值设定门限，搜索得到首径位置，获得时偏；
步骤s27，获取频偏：对降噪处理后的信道时域响应h’(s，i，n)进行FFT变换到频域：H’(s，i，n)=FFT(h’(s，i，n))；对降噪处理后两个符号的信道频域响应进行共轭互相关：
其中，arg(Corr_sum)获得的是复数的相位角，用复数的虚部和实部的比值得到其正切值，然后通过反正切来获得相位角值；arg(Corr_sum)/(4*2π)中2π的倍数表示，第一位置与第二位置之差，如果两个符号在OFDM中的位置差为4，如第一位置为第0个符号，第二位置位于第4个符号时取值为4；若第一位置为第0个符号，第二位置位于第3个符号时则取值为3。
步骤s3,离线处理2，依据上述的时偏确定读取离线数据的起始位置，并通过相位旋转对上述离线数据的频偏进行纠正；如若频率偏移值为FreqOffset(s)，则在接收的时域信号上乘以一个相位因子exp（-j2πFreqOffset(s)/N），实现在接收的时域采样序列中消除掉频率偏移成分。N与信道带宽有关，信道带宽为20MHz时，N=2048，信道带宽与N的关系如下表：
表1
步骤s3之后，还包括步骤s31,依据上层通知执行服务小区测量，利用离线数据进行服务小区测量和寻呼消息下行数据的接收。
步骤s4,将步骤s2估计的时偏和频偏在调谐装置（RF）上进行设置，纠正后续接收信号的时偏和频偏。即调谐装置上的设定频率对信号进行下变频，在设定频率的基础上纠正估计的频偏，使得后续接收信号频偏得到消除；
如图2、图3所示，步骤s4的处理时机与LTE的双工方式有关，对于TDD-LTE模式，由于同频邻小区的时间延迟较小，可在寻呼消息下行数据接收完1.5ms信号后，立即执行步骤s4，MaxDelay=0.5ms；对于FDD-LTE模式，由于同频邻小区存在5ms内的任意时间延迟，为了时偏在5ms边缘的小区搜索性能，寻呼消息下行数据接收完5ms信号后，执行步骤s4,MaxDelay=4ms。
随着用户终端设备的移动及无线环境的变化，当前用户终端设备驻留的服务小区可能变得不适合或者无法提供服务，服务小区的邻小区可能变成更适合用户终端设备驻留的小区，为选择更合适的小区驻留，就需要进行同频邻小区搜索和测量。优选地，步骤s4之后，包括步骤s5,依据上层通知需要执行同频邻小区的搜索和测量时，依据步骤s2估计的时偏读取前面的离线数据，并通过相位旋转的方法纠正频偏；利用得到的数据进行邻小区的搜索和测量。
步骤s5之后，包括步骤s6，睡眠或继续进行同频/异频业务；用户终端设备处于空闲态，且上层配置了异频小区搜索和测量，则UE进行异频小区搜索和测量；如果上层没有配置异频小区搜索和测量，并且寻呼消息也没有指示有同频业务，则UE可以继续睡眠。
用户终端设备通过测量服务小区与邻小区的属性，主要是通过获取参考信号接收功率（RSRP），根据参考信号接收功率对LTE候选小区排序，作为小区重选的输入，服务小区的系统信息指示用户终端设备搜索和测量邻小区的信息。
本发明提供了一种支持TDD（Time Division Duplexing,时分双工）/FDD（Frequency Division Duplexing，频分双工）LTE系统的同步方案，能够大幅减小UE在IDLE态每次醒来的同步时间，可用于降低UE功耗，提高UE的待机时间。同时支持醒来后的接收数据具有较大的时偏和频偏，降低UE成本，在保证接收性能的基础上尽量省电，满足廉价晶振的性能需求；同时可在高速移动情况下，提高UE在IDLE态或Connect态DRX的接收性能。
本发明关键点在于提出支持离线处理的同步方案，同时明确离线同步的处理步骤，使得UE在IDLE态每次醒来接收数据的时间最小。同时支持较大时偏和频偏。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤s1,开始接收数据：用户终端设备依据需要监听的寻呼消息所在的无线帧上子帧位置，开始接收一预定时间内的同频数据；
步骤s2,估计时偏和频偏：依据不同的信道带宽从所述同频数据中读取第一类导频信号或第二类导频信号估计时偏和频偏；
步骤s3,依据所述时偏确定读取离线数据的起始位置，并对所述离线数据的频偏进行纠正；
步骤s4,依据步骤s2估计的时偏和频偏，在一调谐装置上进行设置，纠正后续接收信号的时偏和频偏；
所述第一类导频信号包括小区专用导频信号；
所述第二类导频信号包括主同步信号及辅同步信号。
2.根据权利要求1所述的一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，步骤s1中，所述寻呼消息在0子帧或1子帧时，则从0子帧开始接收；所述寻呼消息在5子帧或6子帧时，则从5子帧开始接收。
3.根据权利要求1所述的一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，步骤s1中，所述预定时间不小于1.33ms。
4.根据权利要求1所述的一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，步骤s2中，对于信道带宽大于3MHz时,读取所述同频数据中前1ms数据中的第一类导频信号估计时偏和频偏。
5.根据权利要求1所述的一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，步骤s2中，对于信道带宽小于或等于3MHz时,读取所述预定时间内的所述同频数据中的第二类导频信号估计时偏和频偏。
6.根据权利要求1所述的一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，步骤s3之后，还包括步骤s31,依据上层通知执行服务小区测量，利用所述离线数据进行服务小区测量和寻呼消息下行数据的接收。
7.根据权利要求6所述的一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，步骤s31之后，对于TDD-LTE模式，寻呼消息下行数据接收完1.5ms信号后，执行步骤s4；对于FDD-LTE模式，寻呼消息下行数据接收完5ms信号后，执行步骤s4。
8.根据权利要求7所述的一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，步骤s4之后，包括步骤s5,依据上层通知需要执行同频邻小区的搜索和测量时，依据所述时偏读取接收的离线数据，并通过相位旋转的方法纠正所述频偏；利用得到的数据进行邻小区的搜索和测量。
9.根据权利要求8所述的一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，步骤s5之后，包括步骤s6，睡眠或继续进行同频/异频业务；用户终端设备处于空闲态，且上层配置了异频小区搜索和测量，则UE进行异频小区搜索和测量；如果上层没有配置异频小区搜索和测量，并且寻呼消息也没有指示有同频业务，则UE可以继续睡眠。
10.根据权利要求1所述的一种LTE系统非连续接收模式下的同步方法，其特征在于，步骤s3中，通过相位旋转的方法纠正所述频偏。
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