万方数据
第６卷第７期（２０１０年３月）ＣｏｍｐｕｔｅｒｆｏⅫ州咖ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术性以及频谱特性等因素的综合考虑，确定采用Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ（ＺＣ）序列作为ＬＴＥ的ＰｓＳ。并在频域上产生它。ＰＳＳ按照下面公式生成：ｆ一．苎生ｌ！：！！
ｓ。（七）＝｛！，也七２ｏ’１＇．…３０
（１）ＩＰ”ｋ＝３１，３２，．．．，６１
在式（１）中Ｕ可以取２５、２９或３４，分别对应Ｎ岔为Ｏ、１和２。由上式可见时隙０和１０中的ＰＳＳ相同．以ＤＣ子载波为中心在７２个子载波上发送（其中左右各５个空闲子载波作为十扰保护［２１）。ＰＳＣＨ检测就是做ＰＳＳ的符号同步和载波频率同步以及从ＰＳＳ中识别出对应的扇区Ｉ础。
２．１符号定时算法与扇区ｍ识别基于ＰＳＣＨ检测在得到符号定时的同时还要识别扇区ＩＤ的要求，这里选用互相关检测法，即用本地产生的三个已知ｌ。ＳＳ副本依次与接收信号进行时域互相关的计算，以获得ＰＳＳ符号级的定时以及扇区的ＩＤ。设本地产生的频域主同步信号为Ｓ。（１【），这里ｕ＝２５，２９，３４，把频域信号Ｓ拈）经过ＩＦＦＴ变换得到时域主同步信号Ｓ。（ ｎ）四，ｕ＝２５，２９，３４，即Ｓ。ｎ）、Ｓ文ｎ）和Ｓ“ｎ），接收信号经过下变频、Ａ／Ｄ变换以及窄带滤波后得到的接收序列为如）。将ｒ（ｎ）分别与Ｓ２５ｎ）、Ｓ２９（ｎ）和Ｓｕ（ｎ）做滑动相关运算，得到
％∽）＝｝Ｚｒ（ｎ＋ｉ）ｓ；ｓＯ）１２
ｆ２）Ｃ１（疗）＝ｌ∑，ｏ＋ｆ）Ｊ二（ｏ
１２（３）ｃ２（ｎ）＝Ｉ∑ｒ０＋咖；．（Ｄ１２（４）
ｅｄｎ），ｃ，（ｎ）和ｃ：（ｎ）均为ｎ的甬数，随着ｒｌ的变化而不断变化，设１１分别取ｎｏ，ｎ。和ｎ：时，Ｃｏ（ｎ）’ｃｌ（ｎ）和ｃ：（ｎ）各自达到最大，比较ｃｏ（曲，ｃ。（ｎ．）和ｅ２（ｎ２），最大相关值所对应的本地主同步信号就被判定为小区所发送的ｌａＳＳ，也就得到了相应的扇区ＩＤ，最大相关值所在的位置ｎ也就是符号同步位置Ｉｌｃ。例如，可以得到ｃｏ（ｎｏ）最大，则可知ｈｅ＝ｎｏ为符号同步位置，Ｓ２５（ｎ）为小区所采用的主同步信号，相应的扇区ＩＤ为Ｎ帑－－－Ｏ。 ２．２载波频率同步算法
对于载波同步，由于ＯＦＤＭ各子信道带宽较小，对载波频率偏差的敏感程度非常高，需要非常精确 浮游生物网的载波频率同步，因此载波同步通常分为粗同步和细同步两个部分ＩＳ），以确保同步的精度。
粗同步就是对于数值为子载波间隔整数倍的那部分载波频率偏差进行估计然后进行频偏补偿。由于粗同步是在符号定时之后进行的，为了使用符号定时的结果以简化粗同步的算法。这里的粗同步也是用了和符号定时一样的互相关检测法，使用本地ＰＳＳ与接收信号在时域敞相关运算。没由前面的符号定时已得小区所发送的ＰＳＳ信号的时域序列为ｓ。和），所以本地ｌ。ＳＳ信号同样也为ｓｂ（ｎ），接收信号时域序列为ｒ（ｎ）。设Ｓ４ｎ）和ｒ（ｎ）长度均为Ｎ，令ｓｏｎ）和“ｎ）作逐点相关得到Ｐ（ｎ）－－ｒ（ｎ）Ｓ．ｏ＊（ｎ），ｎ－－Ｏ，１，２，－－．，Ｎ－１。在不考虑信道噪声以及信道函数理想的情况下，“ｎ）＝ｓ４ｎ）ｅｘｐ（ｊ２订△Ｃ，ｎ日ＩＳ］，其中△￡７为粗同步的频率偏差，Ｔ．为抽样间隔，带人上式得到
烈坊２‰（＂）唧ｕ２砼（，ｌＬ）《如）＝Ｉ
３＝ｏ（力１２ｅｘｐ（ｊ２吲ｎＬ）（５）
为提取频率偏差，将ｐ（ｎ）的前半段与后半段做相关运算１６１，得到Ｃ＝∑ｐ（ｎ＋Ｎ／２）ｐ’（刀）
＝∑１‰（ｎ＋Ｎ／２）１２ｅ）删２酬加＋Ⅳ／２况）Ｉ～如）１２ｅｘｐ（－ｊ２魈ｆ。＇ｎＴ，）（６）
＝ｅ则酬Ｅ）∑ｆ～…２ｌ‰（ｎ＋Ｎ／２）１２
由式（６）可见．Ｃ的相位为ａｒｇ（ｃ０２蜕以，又由于子载波间隔△Ｆ－１爪Ｔｓ，于是彰＝ｓｒｇ（Ｃ）／对，ｒ，＝ｈＦａｒｇＣ）／Ｉｒ。
细同步就是对于数值为子载波间隔小数倍的那部分载波频率偏差进行估计然后进行频偏补偿。为了达到更高的精度，这里使用基于循环前缀的最大似然算法１５１，但是此算法要求已知循环前缀长度，而ＬＴＥ中有两种ＣＰ，ＣＰ长度并不确定，所以必须在细同步之前进行ＣＰ类型的盲检测。因为由符号同步可得小区发送的ｌ。ＳＳ为ｓ．扣），即本地ＰＳＳ也选择为Ｓ．小），设接收信号为“ｎ），当循环前缀为短ｃＰ时。如）去除ｃＰ后为嘣ｎ），当循环前缀为长ｃＰ时，ｄｎ）去除ｃＰ后为咖），ｒｓ（ｎ）与州分别与ｓ—ｎ）作相关，得到式（７）和式（８），比较Ｃｆ与Ｃ．，较大相关值所对应的ＣＰ即为实际循环前缀的类型。
ｅ＝Ｉ∑《（晓（，１）１２
∽ｑ＝Ｉ∑吒（ｎ）ｒＡｎ）ｒ
（８）
由基于循环前缀的最大似然算法可知。细同步的频率偏差为《＝△，衄＝一ａｒｇ【，（‰）１／２
万（９）
式（９）中，（‰）＝‘葛咖ｙ’印＋聊，这其中如）为接收序列，ａ札为符号定时位置的最大似然估计值，这里用前面互相关检测得出的符号定时位置来近似它啕，得到ａ旷Ｉｌｃ，Ｌ为ＣＰ的长度，这已经由前面的ＣＰ类型盲检测得出，Ｎ为一个ＯＦＩ）Ｍ符号的长度。
国发3号文件
３ＳＳＣＨ检测算法
ＳＳＣＨ中的信号为辅同步信号（ｓｓｓ），它由两个长度为３ｌ的二进制序列交织串联丽成，也在频域上产生它，￥５５按照下面公式生成：旧金山和约
本栏目责任编辑：粱书－··－－计算机工蠢应用技术ｔ。１７５９
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Ｃｏｍｐｕｔｅｒ幻捌肼姆ａｎｄ伯ｄ册咖电■知识与技术第６卷第７期（２０１０年３月）
．，＇｝、一ｊｓ≯们（七）ｃ。（七）时隙ｏ
Ｉ。Ｐｏ（七）ｃｏｌ七Ｊ时隙ｌｏ，１ｎ、
ｓｃ：七＋·，＝｛：；：：篆薯墨董暑；篓｛筹嚣％
式Ｏｏ）ｑｊ０≤ｋ≤３０，ｓｏ㈨（ｎ）、ｓＩｈ’（ｎ）、ｃｏ（ｎ）、ｃＩ（ｎ）、ｚｌ㈨（ｎ）和ｚｌ毗ｎ）均为循环移位的ｌｔｎ序列１２１，其中ｍｏ和ｍｌ的组合与ＮＩ｛ｊ一一对应。从ｓｓＳ的表达式可见，时隙Ｏ和时隙１０的ＳＳＳ并不相同。ＳＳＣＨ检测就是完成帧同步和小区组ＩＤ的识别。
３．１帧同步和小区组ｍ识别
ＬＴＥ下行链路的帧中ＰＳＳ和Ｓ￥Ｓ各有两个，分别位于时隙０和１０的最后一个符号和倒数第二个符号．由于两个主同步信号相同，检测完ＰＳＣＨ后并不能知道完成符号同步的ＰＳＳ位于前半帧还是后半帧，所以只能算是半帧同步。为了完成帧同步，前后两个辅同步信号被设计成不同，用以区分前后半帧。
为了同时完成帧同步和小区ＩＤ组识别，这里和ＰＳＣＨ检测中一样，采用互相关检测。设接收信号为咖），由于在ＰＳＣＨ检测中已知ＣＰ长度以及符号起始位置，为使检测更精确，从ｒ（ｎ）中去除ＣＰ后提取ＳＳＳ信号吲ｎ）。根据辅同步信号生成公式，ｍｏ和ｍ．的组合共有１６８种，与ＮＩ｝｛一一对应，且ＳＳＳ义区分时隙０和１０，所以ＳＳＳ共有１６８ｘ２＝３３６种。设本地产生的ＳＳＳ为Ｓ“ｎ），ｉ＝０，ｌｏｄ－－－ｏ，１，２，…，１６７，令ｒｄｎ）与Ｓ“ｎ）作互
赏av电影相关得到
ｃＯ，力＝ｌ∑‰（玎）～加）阳＝ｏ或ｌｏ．Ｊ＝ｏ，ｌ，２，…，１６７（１１）
根据ｃ（ｉ，ｊ）雕Ｊｔ大值确定（ｉ＇ｊ），（ｉｊ）＝ａｒｇｍａｘｌｃ（ｉｊ），ｉ－－Ｏ，１，２，…，１６７ｌ，然后根据（ｉ，ｊ）所对应的值得到帧同步和小区组ＩＤ。例如，当ｃ（ｉｄ）ｔ大时，ｉ＝ｉｏ，ｉｏ∈（ｏ，ｌｏ），ｊ＝ｊ。，Ｊ。∈｛Ｏ，ｌ’２，…，１６７），此时可知ＳＳＳ处于时隙ｉ０，也就是ＰＳＳ也处于时隙ｉ０，根据帧结构和符号起始位置，就能到帧的起始位置，也就得到了帧同步，而嗍两ｏ，同时也得到了小区组的ＩＤ号码，完成了ＳＳＣＨ的检测。
４仿真性能分析
仿真环境：信道带宽２０ＭＨｚ，载波频率为２ＧＨｚ，采样频率为３０．７２ＭＨｚ，调制方式为ＱＰＳＫ，符号长度Ｎｍ＝２０４８，短ＣＰ长度Ｎｓ＝１４４．长ＣＰ长度ＮＬ－－５１２。仿真符号设置为５００个，信道采用ＡＷＧＮ信道和多径瑞利衰落信道。
表１分别描述了小区ＩＤ识别、ＣＰ类型盲检测、帧同步和小区组ＩＤ识别的仿真结果，这些过程的性能都可以用准确率来衡量嗍。这里以小区ＩＤ识别为例，描述以上步骤的仿真过程。令发送的ＰＳ
Ｓ信号为Ｓ—ｎ），持续５００个符号，在接收端分别与相应长度的Ｓ笛（ｎ）、ｓｄｎ）和ｓ“ｎ）做相关，得到ｅｄｎ），ｃ。（ｎ）和ｃ知）。比较ｃ和），ｃ。（ｎ）和ｃ２（ｎ）相同符号时间内的最大相关值，若判定ｃｏ（ｎ）ｌｑ的某个相关值最大，则说明判断准确，若判定ｃ（ｎ）或ｃ２（ｎ）内的某个相关值最大，刚说明判断错误。由于共做了５００个符号仿真，所以要判定５００次，每个符号判定一次。ＣＰ类型盲检测、帧同步以及小区组ＩＤ识别的过程与此相似。表ｌ列出了分别在ＡＷＧＮ信道和多径瑞利衰落信道下以上各步骤的准确率，其中ＡＷＧＮ信道的信噪比为一３ｄＢ，多径瑞利衰落信道的信噪比为２ｄＢ。由表１可见，ＡＷＧＮ信道下的准确率明显高于多径瑞利衰落信道。表中还可看出。小区组ＩＤ识别的准确率低于帧同步、小区ＩＤ识别和ＣＰ类型盲检测，这是由于帧同步、小区ＩＤ识别和ＣＰ类型盲检测分别只需在两到三个值之间做出判断，而小区组ＩＤ识别须在１６８个值之间判定最大值，由于相关值密集。难以做出准确的判断，导致准确率下降。
图２所示为ＡＷＧＮ信道和多径瑞利衰落信道下的符号同步以及频偏估计算法的性能比较，纵坐标为均方误差，横坐标为信噪比。由图２可见。同一个算法在ＡＷＧＮ信道下的性能要好于多径瑞利衰落信道，而同一种信道下，符号定时，载波粗同步和细同步算法的性能逐渐完善。
５结论
本文针对频分双工（ＦＤＤ）工作模式下３ＧＰＰ长期演进系统中小区初始搜索的关键过程做了较为详细的介绍，特别对于ＰＳＣＨ和ＳｓＣＨ检测中所涉及的算法进行了讨论研究。西罗园五小
仿真对于小区ＩＤ识别、ＣＰ类型肓检测、帧同步以及小区组ＩＤ识别等过程做了准确判定次数的计算．而对于符号定时和载波的粗细同步则进行了均方误差的分析．并且仿真均是在ＡＷＧＮ和多径瑞利衰落两种信道下完成的。仿真结果和预期的大概一致．特别突出了这些算法在ＡＷＧＮ和多径瑞利衰落这两种信道下的性能差别，并且可以说
表１ＡＷＧＮ和多径瑞利信道下各步骤准确率仿真结果≮芝小区ＩＤ识别口类型盲检测帧同步小区ＩＤ组识别＾＿甜信道４６０／５００４８２／５００４９２／５００４０８／５００
文学批评著作Ｓ腿一３邙＝Ｏ．８１６
多径瑞利衰落信４１２／５００４４５／５００４４８／５００３５６／５００
道ＳＮＲ＝２ｄＢ：０．８２４＝Ｏ．８５：Ｏ．８９６＝０．７１２
明，在无线的多径信道下，算法性能是符合长期演进系统的要求的。
参考文献：
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号同步以及频偏估计算法的性能比较
本栏目责任编辑：粱书 万方数据
LTE中小区搜索的关键过程及其算法研究
作者：汪枫， WANG Feng
作者单位：同济大学通信软件及专用集成电路设计中心，上海,20092
刊名：
电脑知识与技术
英文刊名：COMPUTER KNOWLEDGE AND TECHNOLOGY
年，卷(期)：2010，6(7)
被引用次数：0次
1.沈嘉.索士强.全海洋3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计 2008
2.3GPP.TS36.211.V8.8.0-2009,Physical Channels and Modulation 2009
3.3GPP.TS36.213.V8.8.0-2009,Physical Layer Procedures 2009
4.胡宏林3GPP LIE无线链路关键技术 2008
5.汪裕民OFDM关键技术与应用 2006
6.盛渊.罗新民LTE系统中小区搜索算法研究[期刊论文]-通信技术 2009(3)
1.学位论文邹自明W-CDMA下行链路小区搜索的算法研究2003
W-CDMA中的小区搜索指的是接收机搜索下行主扰码并在时间和码片上达到与下行主扰码同步的过程.按照传统的方法，主同步码(PSC)的生成结构复杂，主同步信道(P-SCH)的捕获和辅同步信道(S-SCH)的捕获中所用的匹配滤波器的构成复杂，运行速度慢.为了提高小区搜索的搜索效率，该文在基于3GPP协议和小区搜索三步法以及吴伟陵老师实验室提出的对W-CDMA主同步和辅同步信道的捕获算法改进的基础上，其中的算法改进主要包括:Z变换简化PSC的生成结构,GHGMF结构的匹配滤波器等.该文并用C语言仿真了小区搜索过程的算法.另外，考虑同步信道Rayleigh衰落和AWGN的情况，仿真
这种情形下的小区搜索，并比较理想和有干扰的情形下的仿真结果，然后进行分析.仿真结果显示这是一种简单而行之有效的PSC生成和P-SCH捕获的算法.在PSC构成的算法(有时也称快速Golay变换)和GHGMF结构匹配滤波器的结构算法中，基于迭代Z变换公式算法简化了PSC的生成结构，节省了P-SCH匹配滤波器的硬件资源提高了运算速度.
2.学位论文汪洪波WCDMA（FDD）无线接口物理层关键技术仿真2004
WCDMA是第三代移动通信系统的候选方案之一，对于其关键技术的研究是近年来无线通讯领域研究的热点，本文对WCDMA的三步小区搜索，载频的同步，RAKE接收，信道估计，多径搜索这几项关键技术进行了研究。无线移动通信是在复杂的电磁环境下进行的，本文还对无线信道进行了研究与仿真。 本文选Matlab/Simulink作为仿真软件，采用流水线的搜索策略完成了WCDMA的三步小区搜索，并且根据主同步信道与辅同步信道自身的特点，充分考虑到在初始小区搜索时频差带来的影响，给出了第一步小区搜索与第二步小区搜索改进的实现方法。采用该方法不仅可以提高搜索效率而且也可以节省硬件资源。载频同步在初始小区搜索之后完成，本文给出了一种基于FFT和二次插值的实现方法，既提高了频差估计的精度，也减少了频差识别的时间。
RAKE接收是一种有效的分集接收技术，本文给出了RAKE接收机的一种改进的实现方式，即码片匹配滤波接收机。码片匹配滤波接收机与传统的RAKE接收机相比，减少了相关器的数量，并可获得更低
的误码率。信道估计与多径搜索算法的好坏与RAKE接收机的性能紧密相关，本文给出了两种导频辅助信道估计的方法，一种是基于相关的方法，一种是基于自适应信号处理的方法。本文对两种信道估计方法均给出了实现算法和相应的性能曲线。多径搜索的目的在于进行信噪识别，本文给出了一种有效的信噪识别算法。
3.期刊论文魏子恒.李碧.林土胜.WEI Zi-heng.LI Bi.LIN Tu-sheng一种有效的LTE下行残留频偏估计方法-计算机应用研究2010,27(6)
针对LTE系统对载波频偏敏感的问题，提出了一种适用于LTE下行的残留频偏估计方法.该方法利用时域相邻的主同步信道(P-SCH)和辅同步信道(S-SCH)的频域信道估计值的共轭相关运算来估计载波频率的残留偏差.理论分析表明，该算法估计范围小，但估计精度高，且运算量少，实现复杂度低.同时仿真验证了该算法在高斯加性信道(AWGN)和多径衰落信道下均有良好的性能.
4.学位论文何峰WCDMA系统中小区搜索环节的研究与实现2002
该文较为系统的研究了CDMA系统的基本原理，并论述了伪随机码的同步对于CDMA信号检测的重要意义.特别是在基于CDMA技术的第三代移动通信系统中，伪码捕获已经推广为一个涵盖时隙同步、时钟恢复和小区识别等诸多处理步骤的广泛概念，故被称之为"小区搜索".全文依据从原理到系统，从系统到实现的线索组织结构.具体的论述了在CDMA信号捕获上的基本原理和概念，并着重分析了WCDM
A系统的小区搜索算法及性能特点，包括主同步信道捕获与检测、辅同步信道的处理.
本文链接：d.g.wanfangdata/Periodical_dnzsyjs-itrzyksb201007088.aspx
授权使用：重庆邮电大学(cdyddx)，授权号：46a1905f-885b-4fae-901f-9e5300b5964e
下载时间：2010年12月21日
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