基于相干檢測(cè)的TD-LTE系統(tǒng)下行輔同步信號(hào)檢測(cè)方法

【摘要】隨著國(guó)際信息技術(shù)水平的不斷提升，我國(guó)的移動(dòng)通信技術(shù)得到了良好的發(fā)展。但是隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化的實(shí)施，行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)更加劇烈，我國(guó)的移動(dòng)通信行業(yè)的發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn)。因此，技術(shù)的提升就顯得尤為重要。本文作者結(jié)合近幾年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從相干檢測(cè)的TD-LTE系統(tǒng)入手，分別從相關(guān)的原理分析，結(jié)合具體的案例，重點(diǎn)對(duì)輔同步信號(hào)檢測(cè)方法進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】相干檢測(cè)TD-LTE系統(tǒng)下行輔同步信號(hào)檢測(cè)方法

一、引言

隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步，在2005年3月，我國(guó)的3GPP組織利用空中接口技術(shù)，啟動(dòng)了長(zhǎng)期演進(jìn)LTE工作。其中，在國(guó)際上第三代移動(dòng)通信之后，LTE屬于新一代的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，且TD-LTE是以時(shí)分雙工TDD模式為基礎(chǔ)的LTE系統(tǒng)[1]。它主要包含的基礎(chǔ)技術(shù)有正交頻分復(fù)用OFDM以及多輸入多輸出MIMO兩種[2]。本文作者經(jīng)過(guò)研究分析，重點(diǎn)分析了基于基于相干檢測(cè)的TD-LTE系統(tǒng)下行輔同步信號(hào)檢測(cè)方法，具體如下。

二、基于相干檢測(cè)的TD - LTE系統(tǒng)下行輔同步信號(hào)檢測(cè)方法

（一）原理以及案例分析

在利用相干檢測(cè)的TD - LTE系統(tǒng)進(jìn)行輔同步信號(hào)檢測(cè)時(shí)，首先要進(jìn)行小區(qū)搜索，即是對(duì)小區(qū)下行同步信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，然后再把用戶終端UE連接到LTE小區(qū)。其中，在相干檢測(cè)的TD - LTE系統(tǒng)中，主要有兩種下行同步信號(hào)：輔同步信號(hào)SSS以及主同步信號(hào)PSS。一般情況下，如果當(dāng)前小區(qū)所選擇的CP的長(zhǎng)度是已知的，那么TD - LTE系統(tǒng)在進(jìn)行SSS檢測(cè)時(shí)的具體方法如下，首先依照PSS的位置關(guān)系，把本地的SSS序列同系統(tǒng)送往接收端的SSS數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域內(nèi)的互相關(guān)，然后通過(guò)相關(guān)峰值對(duì)SSS序列進(jìn)行判決，確定SSS檢測(cè)方法[3]。但是此種檢測(cè)方法運(yùn)算復(fù)雜，而且在低信噪比的情況下，容易發(fā)生檢測(cè)錯(cuò)誤。

而且，有相關(guān)研究人員分析差分相關(guān)以及部分差分相關(guān)的特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，利用非相干的SSS檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，雖然能夠有效的避免相干檢測(cè)的缺點(diǎn)，但是卻存在計(jì)算復(fù)雜度高的問(wèn)題，同樣增加了檢測(cè)的難度[4]。

（二）SSS序列的生成實(shí)驗(yàn)

根據(jù)上文中的原理以及案例分析發(fā)現(xiàn)，SSS序列長(zhǎng)度為62，是由兩個(gè)相同長(zhǎng)度的m序列交織級(jí)聯(lián)得到，m序列長(zhǎng)度為31。無(wú)線幀中，子幀0的SSS序列以及子幀5的SSS序列，兩者的交織級(jí)聯(lián)方式相反，因此，設(shè)計(jì)者可以利用UE檢測(cè)SSS序列的順序來(lái)判斷無(wú)線幀的同步位置，有時(shí)也被稱作為起始位置。另外，設(shè)計(jì)者通過(guò)利用兩組擾碼序列對(duì)SSS序列進(jìn)行干擾，能夠有效地提升小區(qū)間同步信號(hào)的辨識(shí)度。另外，兩組擾碼序列同主同步序列之間的關(guān)系如下：與主同步序列的索引號(hào)相對(duì)應(yīng)的小區(qū)組內(nèi)ID號(hào)決定了第一組擾碼，同時(shí)第一組擾碼序列影響著第二組擾碼，且第二組擾碼在奇數(shù)子載波上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于SSS序列的二次加擾[5]。

另外，分析主同步信號(hào)PSS的檢測(cè)方法，在TD-LTE系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)，主同步信號(hào)PSS的代表符號(hào)為OFDM，它位于子幀1、6的第3個(gè)符號(hào)，相對(duì)比SSS晚了3個(gè)符號(hào)，并且子幀1的PSS序列同子幀6的PSS序列相同，但是，SSS位于子幀0、5的最后1個(gè)符號(hào)，子幀0的SSS序列同子幀5的SSS序列不相同，在試驗(yàn)中子幀0的SSS序列利用SSS0表示，子幀5的SSS序列利用SSS5表示。以4個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間為參考，當(dāng)信道相干時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出參考時(shí)間時(shí)，則表示PSS所在符號(hào)以及SSS所在符號(hào)，兩者發(fā)出的頻域信道沖激響應(yīng)基本相似，這樣就可以采用相干檢測(cè)的方法，借助于PSS取得的頻域信道沖激響應(yīng)值對(duì)SSS取得的頻域信道沖激響應(yīng)值進(jìn)行檢測(cè)。反之，當(dāng)信道相干時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于參考時(shí)間時(shí)，則表示PSS所在符號(hào)以及SSS所在符號(hào)，兩者發(fā)出的頻域信道沖激響應(yīng)不相等，如果同樣采取上述方法進(jìn)行檢測(cè)，就會(huì)降低接收端檢測(cè)SSS的成功率。

（三）性能仿真實(shí)驗(yàn)

在試驗(yàn)中，筆者在高斯信道以及300 HzETU多徑信道下，利用MATLAB仿真軟件對(duì)文中的兩種SSS檢測(cè)算法的性能進(jìn)行對(duì)比，具體的仿真結(jié)果如下圖1和圖2所示。

分析圖1發(fā)現(xiàn)，在高斯信道下，兩種檢測(cè)算法的MSE都隨著信噪比的增加，而呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。而且，對(duì)比兩種檢測(cè)算法，相干檢測(cè)算法的性能優(yōu)勢(shì)更高。

分析圖2發(fā)現(xiàn)，在300 HzETU多徑信道下，兩種檢測(cè)算法的MSE依舊隨著信噪比的增加，呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。但是在信噪比為2 dB時(shí)，兩種檢測(cè)算法的結(jié)果一致，當(dāng)信噪比小于2 dB時(shí)，對(duì)比兩者的性能優(yōu)勢(shì)發(fā)現(xiàn)，相干檢測(cè)算法的性能優(yōu)勢(shì)更高；相應(yīng)的，之后隨著信噪比的增加，因?yàn)槎嗥绽疹l移、多徑信道等因素的影響，在進(jìn)行信道補(bǔ)償時(shí)容易發(fā)生錯(cuò)誤，降低了相干檢測(cè)算法的性能。

總之，MATLAB仿真表明，基于部分相關(guān)的非相干檢測(cè)算法性能無(wú)論是在高斯信道下，或者是在多徑信道下，其性能都比較穩(wěn)定；但是對(duì)于相干檢測(cè)算法來(lái)講，在多普勒頻移較大的多徑信道下，它的性能會(huì)出現(xiàn)稍稍下降。

三、總結(jié)

綜上所述，傳統(tǒng)的3G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)不能夠完全滿足社會(huì)發(fā)展的需要，人們對(duì)于技術(shù)提升的要求也不斷增大。然而，作者提供的輔同步信號(hào)的檢測(cè)方法，能夠有效地提升我國(guó)的移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，具有很大的意義和價(jià)值，值得相關(guān)研究者進(jìn)行探究。

參考文獻(xiàn)

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