《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種TD-LTE系統(tǒng)下行輔同步信號(hào)檢測(cè)方法
來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第2期
陳發(fā)堂,， 馬 磊
重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院,，重慶400065
摘要： 基于相干檢測(cè)和使用部分相關(guān)的非相干檢測(cè)，提出了一種適用于TD-LTE系統(tǒng)下行輔同步信號(hào)SSS(Secondary Synchronization Signal) 的檢測(cè)方法,。根據(jù)SSS索引號(hào)(m0,m1)對(duì)應(yīng)關(guān)系,，通過(guò)優(yōu)化降低了索引號(hào)m1的檢測(cè)運(yùn)算量。仿真結(jié)果表明,，在不同的信道環(huán)境下,，本文提出的SSS檢測(cè)方法能較好地工作，具有穩(wěn)定,、檢測(cè)復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn),。
中圖分類號(hào)： TN929.5
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2012)02-0091-03
A new method for secondary synchronization signal detection algorithm in TD-LTE system downlink
Chen Fatang, Ma Lei
School of Communication and Information Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
Abstract： On the basis of coherent detection and non-coherent detection using partial correlation, a novel method of secondary synchronization signal(SSS) detection algorithm in TD-LTE system downlink is proposed in this paper. According to the relationship between m0 and m1 of SSS index, the detection complexity of index m1 is reduced through optimization. Simulation results show the effectiveness and low complexity of SSS detection algorithm under scenarios with different channel environment.
Key words : TD-LTE system; SSS; coherent detection; non-coherent detection

    3GPP(3rd Generation Partnership Project)組織于2005年3月啟動(dòng)了空中接口技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)LTE(Long Term Evolution)工作，LTE是繼第三代移動(dòng)通信之后國(guó)際上主流的新一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn),，TD-LTE是時(shí)分雙工TDD(Time Division Duplex)模式的LTE系統(tǒng),，LTE系統(tǒng)以正交頻分復(fù)用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和多輸入多輸出MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術(shù)為基礎(chǔ)[1]。當(dāng)用戶終端UE(User Equipment)要接入到LTE小區(qū)時(shí),，必須首先進(jìn)行小區(qū)搜索過(guò)程,，也就是對(duì)小區(qū)下行同步信號(hào)的檢測(cè)過(guò)程,。在TD-LTE系統(tǒng)中，下行同步信號(hào)分為主同步信號(hào)PSS(Primary Synchronization Signal)和輔同步信號(hào)SSS,。

    假設(shè)UE已知當(dāng)前小區(qū)所選擇的CP長(zhǎng)度,，現(xiàn)有TD-LTE系統(tǒng)中SSS檢測(cè)方法是根據(jù)PSS位置，將接收端接收到的SSS數(shù)據(jù)與本地的168×2個(gè)SSS序列在頻域內(nèi)進(jìn)行互相關(guān),，根據(jù)相關(guān)峰值來(lái)判決相應(yīng)的SSS序列,，該SSS檢測(cè)方法最大的缺點(diǎn)是運(yùn)算復(fù)雜度較高，且在低信噪比情況下,，SSS檢測(cè)可能會(huì)出錯(cuò)[2],。在TD-LTE系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)，PSS位于子幀1,、6的第3個(gè)OFDM符號(hào),，SSS位于子幀0、5的最后1個(gè)OFDM符號(hào),，從而SSS比PSS早3個(gè)符號(hào),，其中子幀1、6的PSS序列相同,，子幀0,、5的SSS序列不同，分別用SSS0和SSS5表示子幀0,、5的SSS序列,。當(dāng)信道相干時(shí)間遠(yuǎn)大于4個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間時(shí)，此時(shí)認(rèn)為PSS所在符號(hào)的頻域信道沖激響應(yīng)近似等于SSS所在符號(hào)的頻域信道沖激響應(yīng),，可以根據(jù)PSS獲得的頻域信道沖激響應(yīng)值,，采用相干檢測(cè)的方法，檢測(cè)SSS[3-4],。當(dāng)信道相干時(shí)間小于4個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間時(shí),，此時(shí)認(rèn)為PSS所在符號(hào)的頻域信道沖激響應(yīng)不等于SSS所在符號(hào)的頻域信道沖激響應(yīng)。如果仍然根據(jù)PSS獲得的頻域信道沖激響應(yīng)值,，采用相干檢測(cè)的方法檢測(cè)SSS,，則會(huì)使接收端檢測(cè)SSS的成功率下降。參考文獻(xiàn)[3]提出的基于差分相關(guān)和基于部分相關(guān)的非相干的SSS檢測(cè)方法,，能夠很好地解決相干檢測(cè)的缺點(diǎn),，但是參考文獻(xiàn)[3]并沒(méi)有描述具體的SSS檢測(cè)過(guò)程，且存在計(jì)算復(fù)雜度高等問(wèn)題,。
    本文描述了SSS序列的生成,重點(diǎn)講解了SSS序列的相干檢測(cè)和非相干檢測(cè)的方法,。通過(guò)分析SSS索引號(hào)(m0, m1)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，優(yōu)化降低了索引號(hào)m1的檢測(cè)運(yùn)算量,。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真,，比較兩種SSS檢測(cè)方法在不同的信道環(huán)境下的均方誤差MSE(Mean Squared Error),。
1 SSS序列生成
    SSS序列由兩個(gè)長(zhǎng)度為31的m序列交織級(jí)聯(lián)得到長(zhǎng)度為62的序列。在一個(gè)無(wú)線幀中,，子幀0中SSS的交織級(jí)聯(lián)方式與子幀5中SSS的交織級(jí)聯(lián)方式相反,，這樣的設(shè)計(jì)使得UE通過(guò)檢測(cè)SSS序列的順序可以區(qū)分出該無(wú)線幀的起始位置，也就是幀同步位置,。為了提高不同小區(qū)間同步信號(hào)的辨識(shí)度,，SSS使用兩組擾碼序列進(jìn)行加擾,。第一組擾碼由與主同步序列索引號(hào)一一對(duì)應(yīng)的小區(qū)組內(nèi)ID號(hào)NID2決定,，并對(duì)兩組SSS序列共同進(jìn)行加擾；第二組擾碼由第一組SSS序列決定,，對(duì)處于奇數(shù)子載波上的SSS序列進(jìn)行二次加擾,。經(jīng)過(guò)兩次加擾后的SSS具有更好的相關(guān)特性，能夠保證在正確檢測(cè)到PSS后,，更加準(zhǔn)確地檢測(cè)出SSS[5-6],。SSS按照式(1)生成：


    圖1表明，在高斯信道下,，隨著信噪比的增加,，分別采用相干檢測(cè)算法和基于部分相關(guān)的非相干檢測(cè)算法檢測(cè)SSS時(shí)，檢測(cè)的MSE都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),，相干檢測(cè)算法的性能優(yōu)于非相干檢測(cè)算法,。
    圖2表明，在多普勒頻率為300 Hz的ETU多徑信道下,，隨著信噪比的增加,，分別采用相干檢測(cè)算法和基于部分相關(guān)的非相干檢測(cè)算法檢測(cè)SSS時(shí),檢測(cè)的MSE都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。當(dāng)信噪比小于2 dB時(shí),，相干檢測(cè)算法的性能優(yōu)于非相干檢測(cè)算法,。但是信噪比大于2 dB時(shí)，由于在多普勒頻移以及多徑信道的影響,，PSS位置處的頻域信道沖激響應(yīng)和SSS位置處的頻域信道沖激響應(yīng)存在差別,，用PSS位置處的頻域信道沖激響應(yīng)對(duì)SSS序列進(jìn)行信道補(bǔ)償時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)，使得相干檢測(cè)算法的性能下降,，此時(shí)非相干檢測(cè)算法的性能優(yōu)于相干檢測(cè)算法,。對(duì)比圖1和圖2可知，無(wú)論在高斯信道下還是在多普勒頻移較大的多徑信道下,，基于部分相關(guān)的非相干檢測(cè)算法性能都比較穩(wěn)定,。
    MATLAB仿真表明，在多普勒頻移較大的多徑信道下,，相干檢測(cè)算法的性能略有下降,；而非相干檢測(cè)算法無(wú)論在高斯信道還是在多普勒頻移較大的多徑信道下,，性能都比較穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)
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