CN103297995A - 主同步信号定时的获取方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主同步信号定时的获取方法，用以基于第一精度的第一主同步信号定时获取第二精度的第二主同步信号定时，该第二精度高于该第一精度，该第一主同步信号定时是从以第一采样率采样的接收数据中获取，该方法包括以下步骤：根据第一主同步信号定时所确定的主同步信号位置，以第二采样率接收含有主同步信号的数据，该第二采样率大于该第一采样率；从含有主同步信号的数据中按比例读取多组采样值，各组采样值相对于第一主同步信号定时具有不同的时间偏移；对各组采样值分别进行抽取滤波；计算各组采样值与本地主同步信号的相关值；以及选取相关值最大的那组采样值所对应的时间偏移作为第二主同步信号定时。

Description

主同步信号定时的获取方法和装置

技术领域

本发明涉及长期演进(LTE)系统的移动通信终端，尤其是涉及在移动通信终端获取主同步信号定时的方法和装置。

背景技术

在无线通信系统中，终端在小区搜索阶段的重要任务之一是获得小区的ID以及帧定时信息，这些信息通常由系统中具有导频性质的信号所携带。

长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统中，小区的ID(以下记为：NID)由NID(1)和NID(2)两部分组成，即：

N_ID＝N_ID ⁽¹⁾+N_ID ⁽²⁾

其中：

N_ID ⁽¹⁾由辅同步信号(SSS，Secondary Synchronization Signal)所携带，每一个N_ID ⁽²⁾对应一个特定的已知序列。

N_ID ⁽²⁾由主同步信号(PSS，Primary Synchronization Signal)所携带，每一个N_ID ⁽²⁾对应一个特定的已知序列。

PSS信号位于特定OFDM(正交频分复用)符号的中间62个子载波上，具体来说是分布在直流子载波两边各31个子载波上，如图1所示。图1中，直流子载波以及位于所示62个子载波两侧的各5个空闲子载波不发送任何信号。空闲子载波的作用是为PSS和普通数据信号之间提供一个保护间隔。

目前的PSS信号定时获取策略是使用1.4MHz带宽接收信号，将接收数据降采样到0.96MHz，将降采样后的数据和本地存储的PSS序列进行相关运算，根据相关运算的结果找到PSS信号对应的N_ID ⁽²⁾及PSS信号在接收数据中的起始位置。

但是，目前的PSS搜索阶段输出的定时精度较差，有时候会导致PSS检错，而进一步导致小区ID检测错误。即使PSS的检测成功，也会由于定时精度差导致SSS信号接收、MIB接收性能变差。另外，在切换或重同步时也会出现由于定时精度差导致失败等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高了精度的主同步信号定时的获取方法和装置。

本发明的一个方面提出一种主同步信号定时的获取方法，是在移动通信终端执行，用以基于第一精度的第一主同步信号定时获取第二精度的第二主同步信号定时，所述第二精度高于所述第一精度，所述第一主同步信号定时是从以第一采样率采样的接收数据中获取，所述方法包括以下步骤：根据所述第一主同步信号定时所确定的主同步信号位置，以第二采样率接收含有所述主同步信号的数据，所述第二采样率大于所述第一采样率；从含有所述主同步信号的数据中按比例读取多组采样值，各组采样值相对于所述第一主同步信号定时具有不同的时间偏移；对各组采样值分别进行抽取滤波；计算各组采样值与本地主同步信号的相关值；以及选取相关值最大的那组采样值所对应的时间偏移作为所述第二主同步信号定时。

在本发明的一实施例中，所述第一精度与第二精度在时间上的比值等于所述第二采样率与所述第一采样率之比。

在本发明的一实施例中，所述第一精度与第二精度在时间上的比值小于所述第二采样率与所述第一采样率之比。

在本发明的一实施例中，相邻采样值之间的时间间隔可以根据所述第二精度确定。

在本发明的一实施例中，所述采样值的读取比例与所述第二采样率与所述第一采样率之比相关。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括多次获取所述第二主同步信号定时并求平均值。

在本发明的一实施例中，所述移动通信终端为LTE终端。

本发明的另一方面提出一种主同步信号定时的获取装置，用以基于第一精度的第一主同步信号定时获取第二精度的第二主同步信号定时，所述第二精度高于所述第一精度，所述第一主同步信号定时是从以第一采样率采样的接收数据中获取，所述装置包括：

用于根据所述第一主同步信号定时所确定的主同步信号位置，以第二采样率接收含有所述主同步信号的数据的装置，其中所述第二采样率大于所述第一采样率；

用于从含有所述主同步信号的数据中按比例读取多组采样值的装置，各组采样值相对于所述第一主同步信号定时具有不同的时间偏移；

用于对各组采样值分别进行抽取滤波的装置；

用于计算各组采样值与本地主同步信号的相关值的装置；以及

用于选取相关值最大的那组采样值所对应的时间偏移作为所述第二主同步信号定时的装置。

在本发明的一实施例中，所述第一精度与第二精度在时间上的比值等于所述第二采样率与所述第一采样率之比。

在本发明的一实施例中，所述第一精度与第二精度在时间上的比值大于所述第二采样率与所述第一采样率之比。

在本发明的一实施例中，相邻采样值之间的时间间隔是根据所述第二精度确定。

在本发明的一实施例中，所述采样值的读取比例与所述第二采样率与所述第一采样率之比相关。

在本发明的一实施例中，对多次获取的所述第二主同步信号定时求平均值的装置。

在本发明的一实施例中，所述装置是结合于LTE终端。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，在粗略PSS定时的基础上，一般情形下只需要多接收一次数据就可以有效提高定时精度。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出主同步信号(PSS)在特定OFDM符号中的频域分布示意图。

图2示出粗略PSS定时示意图。

图3示出本发明一实施例的精细PSS定时方法流程。

图4示出根据本发明一实施例的精细PSS定时示意图。

图5示出相关值|r(m)|与时间偏移的关系。

具体实施方式

本发明的下述实施例描述根据获取精细主同步信号(PSS)定时的方法。本发明的实施例可以基于已有的PSS定时，为区别起见，在下文中将其称为粗略PSS定时。粗略PSS定时是在非同步状态下，移动通信终端不知道PSS信号对应的N_ID ⁽²⁾和PSS信号的大概定时位置所需要进行的步骤。本发明的实施例则是在同步状态或移动通信终端经过粗略PSS定时后，已经大致知道PSS信号对应的N_ID ⁽²⁾及粗略定时信息后进行的定时，在此称为精细PSS定时。

图2示出粗略PSS定时示意图。参照图2所示，首先是降采样步骤201。一般的办法是先将5ms+2sym(符号)的1.92MHz采样信号降采样到0.96MHz。接着，在步骤203将降采样后的接收信号和移动通信终端本地的PSS信号做相关。本地的PSS信号是在步骤202生成。最后，通过判断获得PSS信号的初始定时和N_ID ⁽²⁾。

为了提高判决的准确度，可选地，会接收N次(N为正整数)数据进行粗略PSS定时，并要求每次接收数据的定时和前一次接收数据的定时偏移

这是为了防止由于降采样时相位模糊导致了接收数据和本地PSS信号的相关性变差。由于粗略PSS定时使用的采样时钟是0.96MHz，因此粗略定时以时间衡量的精度为32T。这样，PSS的初始位置可记为32nT。在此，T是系统的最小要求时间间隔，其大小是单位是秒。

为区别起见，在后文中将粗略PSS定时中的采样率0.96MHz称为第一采样率，PSS信号的粗略定时称为第一PSS定时，粗略定时精度称为第一精度。

图3示出本发明一实施例的精细PSS定时方法流程。参照图3所示，首先在步骤301，根据第一PSS定时所确定的PSS初始位置，以第二采样率接收含有PSS信号的数据。由于第二采样率决定了精细PSS定时所能达到的最大精度，因此第二采样率应大于前述的第一采样率(例如0.96MHz)，使精细PSS定时所达到的第二精度高于第一精度。在此，接收数据的时间长度只需涵盖PSS信号可能的范围。一般而言，接收的持续时间长度可为1ms。

在步骤302，从含有PSS信号的数据中按比例读取相对于第一PSS定时具有不同的时间偏移mT的多组采样值。由于第一精度的PSS定时无法满足精度要求，因此从第二采样率的接收数据中抽取精度更高的采样值。精度在时间上体现为时间间隔。例如考虑到第一精度为32T，可以抽取时间间隔ΔT为16T的多组采样值，以将第二精度提高到16T，即第一精度的2倍。类似地，可将精度提高到8T、4T、2T、1T等，时间间隔ΔT相应分别缩小为8T、4T、2T、1T等。

当时间间隔ΔT确定后，各组采样值相对于PSS的初始位置(例如32nT)的时间偏移即可确定。例如当时间间隔ΔT为8T时，各组采样值的时间偏移mT可分别为{-16T、-8T、0、+8T、+16T}，共包含5组采样值。当时间间隔ΔT为2T时，各组采样值的时间偏移mT可分别为{-16T、-14T、-12T、-10T、-8T、-6T、-4T、-2T、0、+2T、+4T、+6T、+8T、+10T、+12T、+14T、+16T}等，共包含17组采样值。时间间隔ΔT越短，采样值的组数越多。

在步骤303，对各组采样值分别进行抽取滤波。例如，使各组具有不同时间偏移mT的采样值分别通过抽取滤波器。

在步骤304，计算各组采样值与本地主同步信号的相关值|r(m)|。

以时间间隔ΔT为8来说，将时间偏移mT分别为-16T、-8T、0、+8T、+16T的各组采样值分别和本地主同步信号计算相关值|r(m)|。

在步骤305，选取相关值最大的那组采样值所对应的时间偏移作为第二PSS定时，即本实施例的精细PSS定时。

相关值|r(m)|越高，代表接收PSS信号的采样值与本地PSS的偏移越小。因此，通过排序选取最大的相关值|r(m)|，其对应的时间偏移mT即为所期望的精细PSS定时k_pss，用公式表示如下：

$k_{\mathrm{pss}}=\arg \underset{m}{\max }\left|r\left(m\right)\right|.$

可选地，为了更进一步提高精细PSS定时估计的精度，可以如步骤301-305多次获取第二PSS定时并在步骤305进行平均，以平均值

作为最终的PSS定时输出，公式如下：

${\stackrel{\‾}{k}}_{\mathrm{pss}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{k}_{\mathrm{pss}}\left(i\right)$

在此，每次获取第二PSS定时都是以第一PSS定时为基准接收含有PSS信号的数据，所获取的第二PSS定时也都是相对于第一PSS定时的偏移。

在本发明的实施例中，步骤301中使用的第二采样率为30.72MHz，这是第一采样率(0.96MHz)的32倍，这允许精细PSS定时的最大精度达到1T。在一实施例中，第一精度与第二精度在时间上的比值可以等于第二采样率与第一采样率之比。举例来说，粗略PSS定时的第一精度为32T，第一采样率为0.96MHz，第二精度可为8T。第一精度与第二精度在时间上的比值较佳地选取整数比例以方便计算和信号处理。

当然，在另一实施例中，第一精度与第二精度在时间上的比值可以小于第二采样率与第一采样率之比。使用30.72MHz的第二采样率，可以使得后续处理时在1-32T内选取不同的第二精度。这样，在步骤302中读取采样值时，相邻采样值之间的时间间隔ΔT可以根据第二精度确定。例如，第二精度可以为16T、8T、4T、2T或者1T，相应地，相邻采样值之间的时间间隔ΔT可以为16T、8T、4T、2T或者1T。步骤302所读取的各组采样值可用公式表示如下：

y(m)＝[y(32·n·T_s+Δ·mT_s)，y(32·(n+1)·T_s+Δ·mT_s)，…，y(32·(n+63)·T_s+Δ·mT_s)]， $m\∈(-\frac{16}{\mathrm{\Δ}},-\frac{16}{\mathrm{\Δ}}+1,\·\·\·,\frac{16}{\mathrm{\Δ}}).$

在本发明的实施例中，步骤302中的各组采样值的读取比例是与第二采样率与第一采样率之比相关。例如，当第二采样率(如30.72MHz)与第一采样率(如0.96MHz)之比为32∶1时，各组采样值是按32∶1的比例读取。

相应地，步骤303也是进行32∶1的抽取滤波。

图4示出根据本发明一实施例的精细PSS定时示意图。这一示意图采用和图2类似的架构，并可在LTE终端的基带处理器中执行。在按照30.72MHz的频率接收含有PSS信号的数据后，在步骤401，按照32∶1的比例抽取各组采样值，如下：

y(m)＝[y(32·n·T_s+Δ·mT_s)，y(32·(n+1)·T_s+Δ·mT_s)，…，y(32·(n+63)·T_s+Δ·mT_s)]， $m\∈(-\frac{16}{\mathrm{\Δ}},-\frac{16}{\mathrm{\Δ}}+1,\·\·\·,\frac{16}{\mathrm{\Δ}}),$

然后在步骤402，将y(m)信号经过32∶1抽取滤波器得到y_d(m)，

在步骤404，计算y_d(m)和本地的PSS信号s_nid2之间的相关值|r(m)|。本地的PSS信号s_nid2可在步骤403计算获得。在此，由于已经知道了粗略PSS定时，因此不需要将1ms的数据全部参加精细定时运算，只需要取包含了PSS信号的数据部分即可。

最后在步骤405，根据相关值|r(m)|得到精确PSS定时：

$k_{\mathrm{pss}}=\arg \underset{m}{\max }\left|r\left(m\right)\right|$

在步骤404，y_d(m)信号频率为0.96MHz，对比图4和图2可以发现，步骤403、404和步骤202、203实质上是一样的。因此粗略PSS定时和精细PSS定时可复用部分模块。

图5示出在Δ＝1时，相关值|r(m)|与时间偏移的关系。从图5中可以看到不同的相位关系对相关结果影响很大，从图5中也可以看到可以根据相关结果|r(m)|获得PSS信号的精细定时信息。从图中也可以很容易理解为什么在粗略PSS定时，每次接收数据的定时要有一定偏移。

相比已有的粗略PSS定时，本发明实施例所增加的额外精细PSS定时，一般情形下只需要多接收一次数据(一般只需1ms)就可以有效提高定时精度，而且本发明的实施例在实施时可以复用已有的本地PSS信号生成模块及PSS相关检测模块，对已有架构的变化不大。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (14)

1.一种主同步信号定时的获取方法，是在移动通信终端执行，用以基于第一精度的第一主同步信号定时获取第二精度的第二主同步信号定时，所述第二精度高于所述第一精度，所述第一主同步信号定时是从以第一采样率采样的接收数据中获取，所述方法包括以下步骤：

根据所述第一主同步信号定时所确定的主同步信号位置，以第二采样率接收含有所述主同步信号的数据，所述第二采样率大于所述第一采样率；

从含有所述主同步信号的数据中按比例读取多组采样值，各组采样值相对于所述第一主同步信号定时具有不同的时间偏移；

对各组采样值分别进行抽取滤波；

计算各组采样值与本地主同步信号的相关值；以及

选取相关值最大的那组采样值所对应的时间偏移作为所述第二主同步信号定时。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一精度与第二精度在时间上的比值等于所述第二采样率与所述第一采样率之比。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一精度与第二精度在时间上的比值小于所述第二采样率与所述第一采样率之比。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，相邻采样值之间的时间间隔是根据所述第二精度确定。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采样值的读取比例与所述第二采样率与所述第一采样率之比相关。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括多次获取所述第二主同步信号定时并求平均值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动通信终端为LTE终端。

8.一种主同步信号定时的获取装置，用以基于第一精度的第一主同步信号定时获取第二精度的第二主同步信号定时，所述第二精度高于所述第一精度，所述第一主同步信号定时是从以第一采样率采样的接收数据中获取，所述装置包括：

用于根据所述第一主同步信号定时所确定的主同步信号位置，以第二采样率接收含有所述主同步信号的数据的装置，其中所述第二采样率大于所述第一采样率；

用于从含有所述主同步信号的数据中按比例读取多组采样值的装置，各组采样值相对于所述第一主同步信号定时具有不同的时间偏移；

用于对各组采样值分别进行抽取滤波的装置；

用于计算各组采样值与本地主同步信号的相关值的装置；以及

用于选取相关值最大的那组采样值所对应的时间偏移作为所述第二主同步信号定时的装置。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一精度与第二精度在时间上的比值等于所述第二采样率与所述第一采样率之比。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一精度与第二精度在时间上的比值大于所述第二采样率与所述第一采样率之比。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，相邻采样值之间的时间间隔是根据所述第二精度确定。

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述采样值的读取比例与所述第二采样率与所述第一采样率之比相关。

13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，对多次获取的所述第二主同步信号定时求平均值的装置。

14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置是结合于LTE终端。

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