專利名稱：一種檢測lte系統雙工方式的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域，更具體地，本發明涉及一種檢測LTE系統雙工方式的 方法和裝置。
背景技術：
2004年底，第三代合作伙伴計劃(3GPP，3rd Generation PartnershipProject)開 始了通用移動通信系統技術的長期演進(Long Term Evolution, LTE)項目。LTE標準核心 技術是OFDM(正交頻分)技術，已經具備第四代通信標準的特征，因此LTE技術又稱為準4G 技術。LTE系統具有高頻譜效率，高峰值速率，高移動性，低延時等優點，受到各大公司的青 睞，在未來相當長的時間里LTE將引領無線通信的發展。當前的LTE標準采用兩種雙工方式，分別是LTE時分復用(Time DivisionDuplexing, TDD)禾口 LTE 步頁分復用(Frequency Division Duplexing, FDD)。在 LTE 系統中，用戶終端剛開機沒有任何關于小區網絡的先驗信息，需要進行LTE系統小區搜索， 檢測LTE系統是FDD雙工方式還是TDD雙工方式，才能進行數據接收。現有的檢測雙工方 式的方法，主要利用主同步信號和次同步信號間的距離來判別雙工方式，這樣的方法在檢 測到主同步信號后，對每個0FDM符號都需要檢測次同步信號，運算復雜度較大，并且對主 同步信號和次同步信號的檢測準確率有較高要求。

發明內容
為克服現有LTE系統對同步信號的檢測準確率要求高、檢測中運算復雜度高的缺 陷，本發明提出一種檢測LTE系統雙工方式的方法和裝置。在一個方面中，提供一種檢測LTE系統雙工方式的方法，包括步驟10)、對基帶數字信號進行下采樣；步驟20)、把經過下采樣的基帶數字信號進行延時歸一化自相關；步驟30)、根據所述基帶數字信號延時歸一化自相關的峰值特征來檢測LTE系統 的雙工方式。其中，步驟10)還包括在對基帶信號進行下采樣之前對所述基帶數字信號進行 數字低通濾波，其中，數字低通濾波采用保留直流分量附近62個子載波上的數據，濾除其 他子載波上的數據。其中，步驟10)還包括在對基帶信號進行下采樣之前對所述基帶數字信號進行 數字低通濾波，其中，數字低通濾波采用把通帶設置成直流分量附近72個子載波。在另一個方面中，提供一種檢測LTE系統雙工方式的裝置，包括下采樣器，用于對基帶數字信號進行下采樣；延時歸一化自相關器，用于對經過下采樣的基帶數字信號進行延時歸一化自相 關；雙工方式檢測器，用于根據所述基帶數字信號延時歸一化自相關的峰值特征來檢測LTE系統的雙工方式。所述裝置還包括數字低通濾波器，對所述基帶數字信號先進行數字低通濾波，其中，數字低通濾波 采用保留直流分量附近62個子載波上的數據，濾除其他子載波上的數據；或者數字低通濾 波采用把通帶設置成直流分量附近72個子載波。通過應用本發明，基于LTE標準的幀結構的特征，并經過簡單的運算，可以實現快 捷、準確的雙工方式的檢測。


圖1是LTE系統中FDD無線幀的幀結構示意圖；圖2是LTE系統中TDD無線幀的幀結構示意圖；圖3是本發明的LTE系統雙工方式檢測方法的流程圖；圖4是本發明的FDD系統延時10ms歸一化自相關時域示意圖；圖5是本發明的TDD系統延時10ms歸一化自相關時域示意圖；圖6是本發明的LTE雙工方式檢測裝置的結構示意圖；圖7是本發明的延時10ms歸一化自相關器的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，對本發明所提出的一種LTE系統雙工方式的方法和 裝置進行詳細描述。本發明提供了一種根據FDD幀結構和TDD幀結構的特征來檢測LTE系統采用時 分雙工方式或者頻分雙工方式的方法和裝置。本發明對于LTE系統雙工方式的檢測與 LTE標準的幀結構的特征密不可分，為了方便理解，在對LTE系統雙工方式檢測方法和裝 置說明前，首先對LTE標準中FDD幀結構和TDD幀結構的特征進行簡要說明。在3GPP TS 36.211〃 Physical Channels andModulation"中，定義了 當前的 LTE 標準中 FDD 和 TDD 的 幀結構。雖然FDD和TDD是不同的雙工方式，但幀結構有很多相同之處，其中，一個無線幀 時域距離10毫秒，包括20個時隙，每個時隙在時域上是0. 5毫秒。使用常規循環前綴(CP) 時，每個時隙包含7個OFDM符號，使用擴展循環前綴時，包含6個OFDM符號。時隙中所包 含的循環前綴(常規CP或者擴展CP)起到分隔有用數據的作用，避免相鄰有用數據間的相 互干擾，可以有效抵抗多徑的影響。在具體實現時，循環前綴CP是原始數據最后一部分數 據的復制。具體而言，本發明的檢測LTE系統雙工方式的方法和裝置需要根據FDD和TDD中 主同步信號和次同步信號在幀結構中的不同來檢測。圖1和圖2分別示出FDD幀、TDD幀 結構的具體組成。圖1示出FDD的幀結構，其中，橫坐標代表時間，縱坐標代表頻率，主同步信號位于 時隙0和時隙10，并且位于這些時隙中的最后一個OFDM符號上。次同步信號位于時隙0和 時隙10，并且位于這些時隙中的倒數第二個0FDM符號上。物理廣播信道(PBCH)位于時隙 1中的序號為0、1、2、3的0FDM符號上。在頻域上，前述的主同步信號、次同步信號、PBCH都 位于直流分量附近的72個子載波上。
圖2示出TDD的幀結構，同樣的，橫坐標代表時間，縱坐標代表頻率。主同步信號 位于時隙2和時隙12，并且位于這些時隙中序號為2的OFDM符號上。次同步信號位于時隙 1和時隙11，并且位于這些時隙中的倒數第一個OFDM符號上。PBCH位于時隙1，并且位于 這些時隙中序號為0、1、2、3的OFDM符號上。在頻域上，主同步信號、次同步信號、PBCH都 位于直流分量附近的72個子載波上。可以看出，每10ms無線幀中包含兩個主同步信號和次同步信號，包含一個廣播 信號(PBCH)。因為廣播信號的連續四個無線幀中加擾序列不同，所以廣播信號的周期是 40ms，而同一個幀中的兩個次同步信號是不同的，所以次同步信號的周期是10ms，主同步信 號的周期是5ms，那么10ms也是主同步信號的周期。可知，只有主同步信號和次同步信號具 有10ms周期性，在本申請中稱之為LTE幀結構周期性定理。圖3示出一種檢測LTE系統雙工方式的方法的流程，參考附圖，以下將詳細說明本 方法的流程。在步驟301中，對接收的30. 72MHz基帶數字信號進行數字低通濾波。其中， 30. 72MHz是LTE標準規定的抽樣頻率。在另一個實施例中，數字低通濾波可以采用保留直 流分量附近62個子載波上的數據，其他子載波上的數據濾除掉。另外，低通濾波也可以采 用其他可實現的方案，例如可以把通帶設置成直流分量附近72個子載波。在又一個實施例 中，可以不進行這樣的濾波，直接對所接收的未經過濾波處理的30. 72MHz基帶數字信號進 行下面的處理。在步驟302中，對經過低通濾波的30. 72MHz基帶數字信號進行下采樣。其中，采 樣率設置成1/32，即每32個符號抽樣一個符號。在另一個實施例中，也可以采用其他采樣 率，比如1/16，1/8，1/4或者其它。通常，低通濾波的通帶帶寬與采樣率可以具有這樣的關 系Wpass/30. 72Hz < Ys，wpass是低通濾波的通帶帶寬，是采樣率，用來保證頻域數據沒 有混疊。在步驟303中，把經過下采樣的數字信號進行延時10ms歸一化自相關。在 一個實施例中，通過￡ (n) = € (n)/p (n)來計算延時10ms歸一化自相關，其中
，k 是時域序號，r(k)是經過下采樣
后的時域數據，L是OFDM符號的長度，M是10ms的抽樣點數。在另一個實施例中，還提供 一種I (n)和P (n)低復雜度的計算，計算每個點分別只需要兩個復數乘法和兩個復數加
n+L-\
減法，I (n)采用遞歸方法進行計算，由公式
可推導出I (n+l)=
k=n
I (n)-r(n)r*(n+M)+r(n+L)r*(n+L+M)，同理P (n)也可以使用類似公式進行計算。另外，可 以采用10n倍ms延時，然而采用10n倍延時將增加存儲器內存。在步驟304中，根據歸一化自相關的峰值特征來檢測LTE的雙工方式。在一個實 施例中，設置自相關系數Th，Th根據具體系統測試得出，可以根據實際系統進行調整，典型 的Th設置為0. 4，超過Th的連續多個峰值稱為峰值窗口。如果10ms時間內峰值窗口是2 個，可以判定LTE系統采用FDD雙工方式，如果10ms時間內峰值窗口是4個，可以判定LTE 系統采用TDD雙工方式。具體而言，如圖4和5所示，其中圖4示出FDD雙工方式下延時10ms歸一化自相關的時域圖，圖5示出TDD雙工方式下延時10ms歸一化自相關的時域圖。根據上述LTE幀 結構周期性定理，在進行10ms延時自相關時，每個主同步信號和次同步信號進行自相關時 都會產生峰值。LTE標準規定在10ms幀中有兩個主同步信號，兩個次同步信號。在TDD雙 工方式下，主同步信號和次同步信號是隔開的，所以能夠產生4個峰值窗。在FDD雙工方式 下，主同步信號和次同步信號是相連的，主同步信號和次同步信號產生的峰值窗口連在一 起形成一個窗口，所以只有2個峰值窗口，每個峰值窗口持續時間比TDD雙工方式下的峰值 窗口持續時間長。所以，根據LTE幀結構周期內的峰值窗口數量就可以判斷雙工方式。對應于上述檢測方法，本發明可以實現為一種檢測LTE系統采用時分雙工或者頻 分雙工的裝置。圖6示出根據本發明的實施例的一種檢測LTE系統采用時分雙工或者頻分 雙工的裝置。如圖6所示，本裝置主要包括數字低通濾波器601、下采樣器602、延時10ms 歸一化自相關器603、雙工方式檢測器604。所述數字低通濾波器601對接收的30. 72MHz 基帶數字信號進行低通濾波。下采樣器602對經過低通濾波器601的信號進行下采樣。延 時10ms歸一化自相關器603對經過下采樣的數字信號進行歸一化自相關。雙工方式檢測 器604根據延時10ms自相關器產生的峰值特征，檢測出LTE系統的雙工方式。檢測LTE系 統時分雙工或者頻分雙工的實施方式和檢測LTE系統時分雙工或者頻分雙工的方法是相 對應的，在此不再贅述。圖7示出一種10ms歸一化自相關器的實現框圖，該框圖包括乘法單元、累加單元、 延時單元、能量歸一化單元。圖7中的自相關器對應于公式
表 示OFDM符號的長度，M表示10ms的抽樣點數，具體實現不再贅述。最后應說明的是，以上實施例僅用以描述本發明的技術方案而不是對本技術方法 進行限制，本發明在應用上可以延伸為其他的修改、變化、應用和實施例，并且因此認為所 有這樣的修改、變化、應用、實施例都在本發明的精神和教導范圍內。
權利要求
一種檢測LTE系統雙工方式的方法，包括步驟10)、對基帶數字信號進行下采樣；步驟20)、把經過下采樣的基帶數字信號進行延時歸一化自相關；步驟30)、根據所述基帶數字信號延時歸一化自相關的峰值特征來檢測LTE系統的雙工方式。
2.權利要求1的方法，其中，步驟10)還包括在對基帶信號進行下采樣之前對所述基 帶數字信號進行數字低通濾波，其中，數字低通濾波采用保留直流分量附近62個子載波上 的數據，濾除其他子載波上的數據。
3.權利要求1的方法，其中，步驟10)還包括在對基帶信號進行下采樣之前對所述基 帶數字信號進行數字低通濾波，其中，數字低通濾波采用把通帶設置成直流分量附近72個 子載波。
4.權利要求2或者3的方法，其中，步驟10)中，所述下采樣的采樣率為1/32、1/16、1/8 或者1/4，即每32、16、8或者4個符號抽樣一個符號，所述低通濾波的通帶帶寬wpass與采樣 率Y s具有這樣的關系wpass/30. 72Hz < ys0
5.權利要求1的方法，其中，所述延時歸一化自相關采用10ms延時歸一 化自相關，通過e (n) = € (n)/p (n)來計算，其中《…=[r(k)r\k + M), 符號的長度，M是10ms的抽樣點數。
6.權利要求1的方法，其中，所述延時歸一化自相關采用lOmsXn延時歸 符號的長度，M是lOmsXn的抽樣點數。
7.權利要求1的方法，其中，步驟30)中，檢測10ms時間內超過自相關系數的峰值窗 口，如果峰值窗口是2個，判定LTE系統采用FDD雙工方式；如果峰值窗口是4個，判定LTE 系統采用TDD雙工方式。
8.一種檢測LTE系統雙工方式的裝置，包括 下采樣器，用于對基帶數字信號進行下采樣；延時歸一化自相關器，用于對經過下采樣的基帶數字信號進行延時歸一化自相關； 雙工方式檢測器，用于根據所述基帶數字信號延時歸一化自相關的峰值特征來檢測 LTE系統的雙工方式。
9.權利要求8的裝置，還包括數字低通濾波器，對所述基帶數字信號先進行數字低通濾波，其中，數字低通濾波采用 保留直流分量附近62個子載波上的數據，濾除其他子載波上的數據；或者數字低通濾波采 用把通帶設置成直流分量附近72個子載波。
10.權利要求9的裝置，其中，所述下采樣器的采樣率為1/32、1/16、1/8或者1/4，即每，32、16、8或者4個符號抽樣一個符號，所述數字低通濾波器的通帶帶寬wpass與所述下采樣 器的采樣率￥3具有這樣的關系wpass/30. 72Hz < ys0
11.權利要求8的裝置，其中，所述雙工方式檢測器檢測10ms時間內超過自相關系數的 峰值窗口，如果峰值窗口是2個，判定LTE系統采用FDD雙工方式；如果峰值窗口是4個，判 定LTE系統采用TDD雙工方式。
全文摘要
本發明提供一種檢測LTE系統雙工方式的方法和裝置，其中，下采樣器對基帶數字信號進行下采樣；延時歸一化自相關器對經過下采樣的基帶數字信號進行延時歸一化自相關；雙工方式檢測器根據所述基帶數字信號延時歸一化自相關的峰值特征來檢測LTE系統的雙工方式。通過應用本發明，基于LTE標準的幀結構的特征并經過簡單的運算，可以實現快捷、準確的雙工方式的檢測。
文檔編號H04L25/03GK101860502SQ20101014871
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月14日 優先權日2010年4月14日
發明者劉來增, 周恩, 寇振濤, 張秀麗, 王佩, 王劍, 石晶林, 黃守俊 申請人:中國科學院計算技術研究所