一種針對td-lte數(shù)字中繼的時分開關設計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，包括以下步驟：根據(jù)滑動相關基本原理對接收信號進行主同步信號檢測，得到主同步信號序列編號和5ms時隙邊界信息；對接收信號進行循環(huán)前綴檢測和輔同步信號檢測，得到循環(huán)前綴類型、輔同步信號序列編號、10ms幀邊界信息和物理小區(qū)標識；對頻率偏差進行估計并校正；根據(jù)10ms幀邊界信息進行設置并得到時分開關。本發(fā)明適用于FPGA硬件實現(xiàn)，能有效實現(xiàn)TD-LTE時分開關的搜索處理，在數(shù)字中繼與小區(qū)取得時間和頻率同步的同時，對主同步信號、輔同步信號和循環(huán)前綴進行檢測，具有較高的正確檢測概率，并且具有較低的運算復雜度。本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法可廣泛應用于通信行業(yè)中。
【專利說明】—種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領域，尤其涉及一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法。【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務和寬帶業(yè)務的興起與發(fā)展，第三代合作伙伴計劃設計了通用移動通信系統(tǒng)的長期演進標準。LTE將在未來成為主流的寬帶移動通信技術(shù)。LTE中繼傳輸技術(shù)的引入是為了滿足下一代移動通信系統(tǒng)的高速率傳輸和無所不在的無線信號覆蓋的要求。LTE終端必須通過小區(qū)搜索過程獲得目標小區(qū)標識以及下行定時和載波頻率同步，才能夠解調(diào)廣播信道獲取系統(tǒng)信息建立通信鏈路，所以在LTE系統(tǒng)中小區(qū)搜索是一個至關重要的物理層過程。小區(qū)搜索的實現(xiàn)過程中需要大量實時運算量處理，消耗硬件處理資源，制約終端性能的提高。然而，現(xiàn)有的技術(shù)傾向于UE終端的小區(qū)搜索，實現(xiàn)上并不適用于FPGA硬件實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種適用于FPGA硬件實現(xiàn)，且快速實現(xiàn)時分開關搜索處理的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，包括以下步驟:
[0006]A、根據(jù)滑動相關基本原理對接收信號進行主同步信號檢測，得到主同步信號序列編號和5ms時隙邊界信息；
[0007]B、對接收信號進行循環(huán)前綴檢測和輔同步信號檢測，得到循環(huán)前綴類型、輔同步信號序列編號、IOms幀邊界信息和物理小區(qū)標識；
[0008]C、對頻率偏差進行估計并校正；
[0009]D、根據(jù)IOms幀邊界信息進行設置并得到時分開關。
[0010]作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟A包括:
[0011]Al、接收信號分別與三組本地主信號序列進行同步相關；
[0012]A2、根據(jù)得到的同步相關結(jié)果，得到主同步信號序列編號和5ms時隙邊界信息。
[0013]作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟Al包括:
[0014]AU、接收信號的每個數(shù)據(jù)序列分別與三組本地主同步信號序列進行128點先相乘后累加的運算，得到三組對應本地主同步信號序列的相關計算結(jié)果；
[0015]A12、根據(jù)三組對應本地主同步信號序列的相關計算結(jié)果，得到三個對應三組本地主同步信號序列的最大相關峰值，并記錄最大相關峰值對應的數(shù)據(jù)序列在接收信號的位置。
[0016]作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟A2包括:
[0017]A21、分別計算三組對應本地主同步信號序列的相關計算結(jié)果的平均值，得到三個對應三組本地主同步信號序列的門限閾值；
[0018]A22、將對應同一本地主同步信號序列的最大相關峰值與門限閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果得出主同步信號序列編號，并進而得到5ms時隙邊界信息。
[0019]作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟B包括:
[0020]B1、根據(jù)最大相關峰值對應的數(shù)據(jù)序列在接收信號的位置，得到循環(huán)前綴類型；
[0021]B2、根據(jù)最大相關峰值對應的數(shù)據(jù)序列在接收信號的位置和循環(huán)前綴類型，得出時域輔同步信號序列的位置；
[0022]B3、對時域輔同步信號的OFDM符號進行128點快速傅里葉變換，得到頻域輔同步
信號;
[0023]B4、將第O號子幀和第5號子幀的336組本地輔同步信號序列分別與頻域輔同步信號進行先相乘再累加的運算，得到336組輔同步信號相關結(jié)果；
[0024]B5、根據(jù)336組輔同步信號相關結(jié)果，得到最大輔同步信號相關結(jié)果，并進而得到其對應的輔同步信號序列編號和IOms幀邊界信息；
[0025]B6、根據(jù)主同步信號序列編號和輔同步信號序列編號，得到物理小區(qū)標識。
[0026]作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟C包括:
[0027]Cl、對接收信號的主同步信號序列的前半段點和與其對應的本地主同步信號序列的前半段點進行共軛相關運算，對接收信號的主同步信號序列的后半段點和與其對應的本地主同步信號序列的后半段點進行共軛相關運算，得到前半段相關序列和后半段相關序列；
[0028]C2、對前半段相關序列和后半段相關序列進行共軛相乘運算，并進而計算其結(jié)果的相位；
[0029]C3、根據(jù)得到的相位，得到頻率偏差估計值；
[0030]C4、根據(jù)頻率偏差估計值，調(diào)整本地的壓控振蕩器，從而實現(xiàn)頻率偏差校正。
[0031]作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟D包括:
[0032]D1、根據(jù)IOms幀邊界信息，得到其幀頭位置；
[0033]D2、根據(jù)幀頭位置和系統(tǒng)預先設定的上下行配置信息，對上下行切換點進行設置，得到時分開關。
[0034]作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟D2對上下行切換點進行設置，其具體為:
[0035]將特殊子幀的倒數(shù)第二個OFDM符號的循環(huán)前綴設置為下行轉(zhuǎn)上行切換點，將對應下行子幀的第一個OFDM符號的循環(huán)前綴設置為下行轉(zhuǎn)上行切換點。
[0036]本發(fā)明的有益效果是:
[0037]本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法適用于FPGA硬件實現(xiàn)，能有效實現(xiàn)TD-LTE時分開關的搜索處理，在數(shù)字中繼與小區(qū)取得時間和頻率同步的同時，對主同步信號、輔同步信號和循環(huán)前綴進行檢測，具有較高的正確檢測概率，并且具有較低的運算復雜度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
[0039]圖1是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的步驟流程圖；
[0040]圖2是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟A的步驟流程圖；
[0041]圖3是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟Al的步驟流程圖；
[0042]圖4是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟A2的步驟流程圖；
[0043]圖5是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟B的步驟流程圖；
[0044]圖6是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟C的步驟流程圖；
[0045]圖7是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟D的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0046]參照圖1，圖1是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的步驟流程圖，本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，包括以下步驟:
[0047]A、根據(jù)滑動相關基本原理對接收信號進行主同步信號檢測，得到主同步信號序列編號和5ms時隙邊界信息；
[0048]B、對接收信號進行循環(huán)前綴檢測和輔同步信號檢測，得到循環(huán)前綴類型、輔同步信號序列編號、IOms幀邊界信息和物理小區(qū)標識；
[0049]C、對頻率偏差進行估計并校正；
[0050]D、根據(jù)IOms幀邊界信息進行設置并得到時分開關。
[0051]圖2是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟A的步驟流程圖，作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟A包括:
[0052]Al、接收信號分別與三組本地主信號序列進行同步相關；
[0053]A2、根據(jù)得到的同步相關結(jié)果，得到主同步信號序列編號和5ms時隙邊界信息。
[0054]圖3是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟Al的步驟流程圖，作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟Al包括:
[0055]AU、接收信號的每個數(shù)據(jù)序列分別與三組本地主同步信號序列進行128點先相乘后累加的運算，得到三組對應本地主同步信號序列的相關計算結(jié)果；
[0056]A12、根據(jù)三組對應本地主同步信號序列的相關計算結(jié)果，得到三個對應三組本地主同步信號序列的最大相關峰值，并記錄最大相關峰值對應的數(shù)據(jù)序列在接收信號的位置。
[0057]圖4是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟A2的步驟流程圖，作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟A2包括:
[0058]A21、分別計算三組對應本地主同步信號序列的相關計算結(jié)果的平均值，得到三個對應三組本地主同步信號序列的門限閾值；
[0059]A22、將對應同一本地主同步信號序列的最大相關峰值與門限閡值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果得出主同步信號序列編號，并進而得到5ms時隙邊界信息。
[0060]本發(fā)明中LTE數(shù)據(jù)采樣頻率為1.92MHz,即OFDM符號FFT點數(shù)為128點，即一個IOms無線幀有1.92M個數(shù)據(jù)，5ms幀有9600個數(shù)據(jù)。
[0061]每進來一個數(shù)據(jù)，就并行進行三組本地序列與接收序列的128點的先相乘后累加運算。由于本地處理時鐘為122.88MHz，是數(shù)據(jù)采樣率的64倍，為滿足處理速率，將會在相乘累加運算時分為4組進行，每組負責連續(xù)的32個接收序列與本地的32個序列相乘累加，最后4組結(jié)果相加得到128點的相乘累加結(jié)果。
[0062]每個5ms幀有9600個數(shù)據(jù)，也就有9600個相關計算結(jié)果，相關計算結(jié)果存儲在三個深度9600，位寬32bit的存儲器中。。
[0063]因為信號質(zhì)量可能較差，導致最終得到的最大相關峰值不明顯，可對應累加N個5ms幀的相關結(jié)果，N值可由現(xiàn)場信號質(zhì)量決定。根據(jù)當前5ms幀的9600個相關結(jié)果的平均值，作為當前最大相關峰值對`應的門限閾值。
[0064]通過對相關計算結(jié)果進行比較，可獲得N個5ms幀的最大相關峰值，與當前門限閾值作比較，若最大相關峰值大于門限閾值，則輸出結(jié)果，否則認為當前得到最大相關峰值不正確，以此防止在信號質(zhì)量不好的情況下誤判為其他主同步信號類型，最后得出主同步信
號序列編號WjL)

O
[0065]圖5是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟B的步驟流程圖，作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟B包括:
[0066]B1、根據(jù)最大相關峰值對應的數(shù)據(jù)序列在接收信號的位置，得到循環(huán)前綴類型；
[0067]B2、根據(jù)最大相關峰值對應的數(shù)據(jù)序列在接收信號的位置和循環(huán)前綴類型，得出時域輔同步信號序列的位置；
[0068]B3、對時域輔同步信號的OFDM符號進行128點快速傅里葉變換，得到頻域輔同步
信號;
[0069]B4、將第O號子幀和第5號子幀的336組本地輔同步信號序列分別與頻域輔同步信號進行先相乘再累加的運算，得到336組輔同步信號相關結(jié)果；
[0070]B5、根據(jù)336組輔同步信號相關結(jié)果，得到最大輔同步信號相關結(jié)果，并進而得到其對應的輔同步信號序列編號和IOms幀邊界信息；
[0071]B6、根據(jù)主同步信號序列編號和輔同步信號序列編號，得到物理小區(qū)標識。
[0072]由于信號質(zhì)量并不理想，信號可能太弱引起誤判，信號頻偏會使第一步中主同步信號檢測結(jié)果得到的主同步信號位置與下一個5ms幀相差幾個周期，這會導致這里循環(huán)前綴檢測和輔同步信號檢測因為錯位而沒有了相關性，從而得到錯誤的結(jié)果。
[0073]具體改進措施為:
[0074]假設循環(huán)前綴不確定，則可能為常規(guī)循環(huán)前綴或擴展循環(huán)前綴，則本模塊的輸入數(shù)據(jù)就有兩種可能，假設為擴展循環(huán)前綴時，時隙I或11的第6個OFDM符號，共128個子載波；假設為常規(guī)循環(huán)前綴時，時隙I或11的第7個OFDM符號，共128個子載波。
[0075]如果是在前者的情況下，得到相關峰值，則接收基站采用的是擴展循環(huán)前綴；如果是在后者的情況下，得到相關峰值，則接收基站采用的是常規(guī)循環(huán)前綴。
[0076]將第O號子幀和第5號子幀的336組本地輔同步信號序列分別與頻域輔同步信號進行先相乘再累加的運算時，會采用串行結(jié)構(gòu)，即336組逐組進行運算，得到336組輔同步信號相關結(jié)果，然后根據(jù)336組輔同步信號相關結(jié)果，得到最大輔同步信號相關結(jié)果，并進
而得到其對應的輔同步信號序列編號最后根據(jù)主同步信號序列編號和輔同步信號序
列編號，得到物理小區(qū)標識，
剛 ^=3iVS+iVf
[0078]圖6是本發(fā)明一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法步驟C的步驟流程圖，作為所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法的進一步改進，所述的步驟C包括:
[0079]Cl、對接收信號的主同步信號序列的前半段點和與其對應的本地主同步信號序列的前半段點進行共軛相關運算，對接收信號的主同步信號序列的后半段點和與其對應的本地主同步信號序列的后半段點進行共軛相關運算，得到前半段相關序列和后半段相關序列；`
[0080]C2、對前半段相關序列和后半段相關序列進行共軛相乘運算，并進而計算其結(jié)果的相位；
[0081]C3、根據(jù)得到的相位，得到頻率偏差估計值；
[0082]C4、根據(jù)頻率偏差估計值，調(diào)整本地的壓控振蕩器，從而實現(xiàn)頻率偏差校正。
[0083]頻偏估計與校正實現(xiàn)的前提是假設符號定時同步精確，這個時候如果存在載波頻偏Af時，利用本地生成的主同步信號序列與接收到的主同步信號做互相關，從而得出頻偏估計，具體算法流程如下:
[0084]假設接收端接收到的主同步信號序列表示:
[0085]r(n) =χ (η) θ^'2πΔ?η/Ν
[0086]本地產(chǎn)生的主同步信號序列與X(η)是一模一樣的，所以設本地序列為:
[0087]s (η) =χ (η)
[0088]其中，N表示序列的點數(shù)，這里取128，η=1，2，3.....N，將接收序列r (η)的前Ν/2
個點和后Ν/2個點分別與本地序列s (η)的前Ν/2個點和后Ν/2個點做共軛相關，得到前半段相關序列和后半段相關序列分別記為ZL與ZR，前半段中，1^=0，1，2丨~2-1，后半段中，k=N/2，N/2+1，N/2+2....N，具體的理論推導如下:

JV72-1
[0089]ZL= ^ I r(k)s*(k) I

k=Q
【權(quán)利要求】
1.一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，其特征在于，包括以下步驟: A、根據(jù)滑動相關基本原理對接收信號進行主同步信號檢測，得到主同步信號序列編號和5ms時隙邊界信息； B、對接收信號進行循環(huán)前綴檢測和輔同步信號檢測，得到循環(huán)前綴類型、輔同步信號序列編號、IOms幀邊界信息和物理小區(qū)標識； C、對頻率偏差進行估計并校正； D、根據(jù)IOms幀邊界信息進行設置并得到時分開關。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，其特征在于:所述的步驟A包括: Al、接收信號分別與三組本地主信號序列進行同步相關； A2、根據(jù)得到的同步相關結(jié)果，得到主同步信號序列編號和5ms時隙邊界信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，其特征在于:所述的步驟Al包括: All、接收信號的每個數(shù)據(jù)序列分別與三組本地主同步信號序列進行128點先相乘后累加的運算，得到三組對應本地主同步信號序列的相關計算結(jié)果； A12、根據(jù)三組對應本地主同步信號序列的相關計算結(jié)果，得到三個對應三組本地主同步信號序列的最大相關峰值，并記錄最大相關峰值對應的數(shù)據(jù)序列在接收信號的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述 的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，其特征在于:所述的步驟A2包括: A21、分別計算三組對應本地主同步信號序列的相關計算結(jié)果的平均值，得到三個對應三組本地主同步信號序列的門限閾值； A22、將對應同一本地主同步信號序列的最大相關峰值與門限閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果得出主同步信號序列編號，并進而得到5ms時隙邊界信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，其特征在于:所述的步驟B包括: B1、根據(jù)最大相關峰值對應的數(shù)據(jù)序列在接收信號的位置，得到循環(huán)前綴類型； B2、根據(jù)最大相關峰值對應的數(shù)據(jù)序列在接收信號的位置和循環(huán)前綴類型，得出時域輔同步信號序列的位置； B3、對時域輔同步信號的OFDM符號進行128點快速傅里葉變換，得到頻域輔同步信號; B4、將第O號子幀和第5號子幀的336組本地輔同步信號序列分別與頻域輔同步信號進行先相乘再累加的運算，得到336組輔同步信號相關結(jié)果； B5、根據(jù)336組輔同步信號相關結(jié)果，得到最大輔同步信號相關結(jié)果，并進而得到其對應的輔同步信號序列編號和IOms幀邊界信息； B6、根據(jù)主同步信號序列編號和輔同步信號序列編號，得到物理小區(qū)標識。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，其特征在于:所述的步驟C包括: Cl、對接收信號的主同步信號序列的前半段點和與其對應的本地主同步信號序列的前半段點進行共軛相關運算，對接收信號的主同步信號序列的后半段點和與其對應的本地主同步信號序列的后半段點進行共軛相關運算，得到前半段相關序列和后半段相關序列； C2、對前半段相關序列和后半段相關序列進行共軛相乘運算，并進而計算其結(jié)果的相位； C3、根據(jù)得到的相位，得到頻率偏差估計值； C4、根據(jù)頻率偏差估計值，調(diào)整本地的壓控振蕩器，從而實現(xiàn)頻率偏差校正。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，其特征在于:所述的步驟D包括: D1、根據(jù)IOms幀邊界信息，得到其幀頭位置； D2、根據(jù)幀頭位置和系統(tǒng)預先設定的上下行配置信息，對上下行切換點進行設置，得到時分開關。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種針對TD-LTE數(shù)字中繼的時分開關設計方法，其特征在于: 所述的步驟D2對上下行切換點進行設置，其具體為: 將特殊子幀的倒數(shù)第二個OFDM符號的循環(huán)前綴設置為下行轉(zhuǎn)上行切換點，將對應下行子幀的第一個OFDM符號的循環(huán)前綴 設置為下行轉(zhuǎn)上行切換點。
【文檔編號】H04L25/02GK103491607SQ201310401135
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】郝祿國, 楊建坡, 洪維娜, 刁志明, 曾文彬, 余嘉池, 杜凌, 隋小旭, 高鵬, 游強 申請人:奧維通信股份有限公司