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LTE是3GPP在“移动通信宽带化”趋势下,为了对抗WiMAX等移动宽带无线接入技术的市场挑战,在十几年超3G(B3G)研究的技术储备基础上研发出的“准4G”技术。小区搜索过程就是UE和小区取得时间和频率同步,并检测小区ID的过程。小区搜索过程的好坏直接影响整个通信系统的正常通信,只有完成成功的小区搜索,才能保证移动台UE与基站之间实现正常的数据交换。
为了设计出适合TD-LTE系统的完整有效的小区搜索方案,本文首先对OFDM同步原理做了相关研究,阐述了定时和频率误差对OFDM系统的影响。并且介绍了TD-LTE系统小区搜索算法和搜索过程机制相关的物理层知识。然后对同步信号做了分析和仿真,重点对小区搜索进行了方案设计,在此基础上研究了UE在初始接入小区时的符号同步算法,组内小区ID号检测算法和频率同步算法。
在符号同步过程中采用分级结构进行检测,首先利用本地预先生成的三组主同步信号经过128点IFFT运算,然后用基于互相关的同步算法,分别与接收数据进行128点滑动相关,然后从三组相关结果中找出最大相关值,由最大值来确定组内小区ID号N(2)ID和粗定时同步的位置,完成粗符号同步和组内小区ID号检测,接着通过基于CP的最大似然检测算法来进行符号精同步操作,从而完成小区搜索算法中的整个符号同步过程。
在频率同步算法分析中,首先利用基于CP的最大似然检测算法来进行小数倍频偏估计,然后利用主同步信号良好的相关特性,将接收端的信号经FFT变换后与本地的主同步信号进行频域相关运算,如果不存在整数倍频偏时,本地的主同步信号序列与发送信号做相关后,峰值应该出现在相关后序列的正中间的位置;而当存在n个整数倍频偏时,则做完相关运算后,序列峰值应该出现在距离正中间为n个点的位置上,即偏离了中间位置n个点。由此可得到整数倍频偏的大小,完成整数倍频偏估计。
然后从TD-LTE系统的发射机与接收机结构入手,对系统的结构框图进行详细说明,讨论了小区搜索和同步在接收流程中的位置与作用,最后结合FPGA的硬件特性,对小区搜索中的主同步信号生成模块和FFT处理模块等部分算法进行硬件仿真,通过时序图可以看出设计出的主同步信号模块和FFT处理模块满足系统设计要求,可适用于LTE系统中。整个分析对TD-LTE系统的标准发展有一定的实际意义,同时给现在正在开展的TD-LTE系统的现场测试提供了一定的参考。