基于相干檢測的TD-LTE系統下行輔同步信號檢測方法

【摘要】隨著國際信息技術水平的不斷提升，我國的移動通信技術得到了良好的發展。但是隨著世界經濟一體化的實施，行業之間的競爭更加劇烈，我國的移動通信行業的發展面臨著巨大的挑戰。因此，技術的提升就顯得尤為重要。本文作者結合近幾年的實踐經驗，從相干檢測的TD-LTE系統入手，分別從相關的原理分析，結合具體的案例，重點對輔同步信號檢測方法進行探討。

【關鍵詞】相干檢測TD-LTE系統下行輔同步信號檢測方法

一、引言

隨著我國科技的不斷進步，在2005年3月，我國的3GPP組織利用空中接口技術，啟動了長期演進LTE工作。其中，在國際上第三代移動通信之后，LTE屬于新一代的移動通信標準，且TD-LTE是以時分雙工TDD模式為基礎的LTE系統[1]。它主要包含的基礎技術有正交頻分復用OFDM以及多輸入多輸出MIMO兩種[2]。本文作者經過研究分析，重點分析了基于基于相干檢測的TD-LTE系統下行輔同步信號檢測方法，具體如下。

二、基于相干檢測的TD - LTE系統下行輔同步信號檢測方法

（一）原理以及案例分析

在利用相干檢測的TD - LTE系統進行輔同步信號檢測時，首先要進行小區搜索，即是對小區下行同步信號進行檢測，然后再把用戶終端UE連接到LTE小區。其中，在相干檢測的TD - LTE系統中，主要有兩種下行同步信號：輔同步信號SSS以及主同步信號PSS。一般情況下，如果當前小區所選擇的CP的長度是已知的，那么TD - LTE系統在進行SSS檢測時的具體方法如下，首先依照PSS的位置關系，把本地的SSS序列同系統送往接收端的SSS數據進行頻域內的互相關，然后通過相關峰值對SSS序列進行判決，確定SSS檢測方法[3]。但是此種檢測方法運算復雜，而且在低信噪比的情況下，容易發生檢測錯誤。

而且，有相關研究人員分析差分相關以及部分差分相關的特點發現，利用非相干的SSS檢測方法進行檢測，雖然能夠有效的避免相干檢測的缺點，但是卻存在計算復雜度高的問題，同樣增加了檢測的難度[4]。

（二）SSS序列的生成實驗

根據上文中的原理以及案例分析發現，SSS序列長度為62，是由兩個相同長度的m序列交織級聯得到，m序列長度為31。無線幀中，子幀0的SSS序列以及子幀5的SSS序列，兩者的交織級聯方式相反，因此，設計者可以利用UE檢測SSS序列的順序來判斷無線幀的同步位置，有時也被稱作為起始位置。另外，設計者通過利用兩組擾碼序列對SSS序列進行干擾，能夠有效地提升小區間同步信號的辨識度。另外，兩組擾碼序列同主同步序列之間的關系如下：與主同步序列的索引號相對應的小區組內ID號決定了第一組擾碼，同時第一組擾碼序列影響著第二組擾碼，且第二組擾碼在奇數子載波上能夠實現對于SSS序列的二次加擾[5]。

另外，分析主同步信號PSS的檢測方法，在TD-LTE系統小區內，主同步信號PSS的代表符號為OFDM，它位于子幀1、6的第3個符號，相對比SSS晚了3個符號，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個符號，子幀0的SSS序列同子幀5的SSS序列不相同，在試驗中子幀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OFDM符號時間為參考，當信道相干時間遠遠超出參考時間時，則表示PSS所在符號以及SSS所在符號，兩者發出的頻域信道沖激響應基本相似，這樣就可以采用相干檢測的方法，借助于PSS取得的頻域信道沖激響應值對SSS取得的頻域信道沖激響應值進行檢測。反之，當信道相干時間遠遠小于參考時間時，則表示PSS所在符號以及SSS所在符號，兩者發出的頻域信道沖激響應不相等，如果同樣采取上述方法進行檢測，就會降低接收端檢測SSS的成功率。

（三）性能仿真實驗

在試驗中，筆者在高斯信道以及300 HzETU多徑信道下，利用MATLAB仿真軟件對文中的兩種SSS檢測算法的性能進行對比，具體的仿真結果如下圖1和圖2所示。

分析圖1發現，在高斯信道下，兩種檢測算法的MSE都隨著信噪比的增加，而呈現出下降的趨勢。而且，對比兩種檢測算法，相干檢測算法的性能優勢更高。

分析圖2發現，在300 HzETU多徑信道下，兩種檢測算法的MSE依舊隨著信噪比的增加，呈現出下降的趨勢。但是在信噪比為2 dB時，兩種檢測算法的結果一致，當信噪比小于2 dB時，對比兩者的性能優勢發現，相干檢測算法的性能優勢更高；相應的，之后隨著信噪比的增加，因為多普勒頻移、多徑信道等因素的影響，在進行信道補償時容易發生錯誤，降低了相干檢測算法的性能。

總之，MATLAB仿真表明，基于部分相關的非相干檢測算法性能無論是在高斯信道下，或者是在多徑信道下，其性能都比較穩定；但是對于相干檢測算法來講，在多普勒頻移較大的多徑信道下，它的性能會出現稍稍下降。

三、總結

綜上所述，傳統的3G移動通信技術已經不能夠完全滿足社會發展的需要，人們對于技術提升的要求也不斷增大。然而，作者提供的輔同步信號的檢測方法，能夠有效地提升我國的移動通信技術的發展，具有很大的意義和價值，值得相關研究者進行探究。

參考文獻

[1]白海龍，管鮑，曾海波，李平安，王俊. FDD-LTE小區搜索同步信號檢測算法研究[J].移動通信. 2011（22）：45-46.

[2] JUNG I K，JUNG S H. SSS detection method for initial cell search in 3GPP LTE FDD/TDD Dual Mode Receiver [C]. Communication and Information Technology，2009. ISCIT 2009.9th International Symposium，2009：199-203.

[3]陳發堂，朱明. LTE系統中RLC層發送過程與接收過程的詳細研究及測試[J].廣東通信技術，2013（02）：12-14.

[4] R1-073738，Ericsson. RACH transmission timing alignment for LTE TDD. TSG-RAN WG1 50，Athens，Greece，20-24，2007（08）：20-24.

[5]陳燕，陳發堂.基于TD-LTE中下行MIMO技術的信號檢測算法[J].電子測試. 2010（05）：21-23.