Гельгор А.Л. Технология LTE мобильной передачи данных (2011) (1151873), страница 24
Текст из файла (страница 24)
2.15 присутствует значение 3,84 МГц, т. е. частота дискретизации сигналов сетей UMTS. Очевидно, это не случайно и сделано дляупрощения построения ПТ, поддерживающих одновременную работув сетях разных стандартов мобильной связи.По значениям РБПФ в табл. 2.15 можно определить максимальный допустимый коэффициент прореживания исходного сигнала прииспользовании того или иного числа ресурсных блоков (табл. 2.14).Очевидно, что в качестве такого коэффициента необходимо выбирать175максимальное значение КП, при котором РБПФ еще превосходитчисло используемых поднесущих.В табл. 2.16 приведены возможные значения числа используемыхподнесущих и соответствующие им РБПФ и КП.Таблица 2.15Возможные значения числа используемых поднесущих,РБПФ и КПКол-во поднесущих72180300600900 1200РБПФ128256512 1024 1024 2048КП1684221Учитывая, что определенные в LTE для синхронизации первичный и вторичный синхросигналы, а также сигналы физического вещательного канала передаются в шести центральных ресурсных блоках,т.
е. на 72-х поднесущих, процедуру синхронизации независимо отчисла используемых ресурсных блоков рационально проводить напрореженной в 16 раз последовательности отсчетов с выхода АЦП.На рис. 2.47 представлена упрощенная структурная схема устройства обработки сигналов LTE.Рис.
2.47. Упрощенная структурная схема устройства обработкисигналов LTE176Принятый из эфира сигнал x(t) преобразуется на нулевую частоту(на рис. 2.47 показан только один преобразователь частоты; реальнотаких преобразователей может быть несколько), фильтрами нижнихчастот ФНЧ выделяются низкочастотные синфазная и квадратурнаякомпоненты xc(t) и xs(t). Далее в аналого-цифровых преобразователяхАЦП происходит их дискретизация и квантование на заданное количество уровней. Оцифрованные отсчеты ik и qk подаются на блок цифровой обработки.
Результатом такой обработки являются битовыеинформационные последовательности, передаваемые БС в различныхтранспортных каналах. В данном разделе блок цифровой обработкибудет рассмотрен лишь в части синхронизации и считывания данныхлогического вещательного канала BCH, передаваемых в физическомшироковещательном канале PBCH. Также ограничимся рассмотрением режима полного частотного дуплекса с использованием нормальной длительности ЦП. Алгоритм синхронизации в остальных режимах будет не сильно отличаться от рассмотренного ниже.Алгоритм поиска сигнала БС и считывания основных параметровможет быть разделен на следующие основные этапы:1.
Грубая временная синхронизация с началом слота и оценкадробной частотной отстройки по корреляционной кривой циклического префикса.2. Временная синхронизация с началом 0-го либо 10-го слота,(2)и целойопределение второй составляющей идентификатора соты N IDчастотной отстройки по корреляционной кривой первичного синхросигнала.3. Временная синхронизация с началом кадра, определение(1)первой составляющей идентификатора соты N IDпо корреляционнойкривой вторичного синхросигнала.4. Выравнивание частотной характеристики (эквалайзинг) вслотах, передающих физический широковещательный канал.5. Считывание данных логического широковещательного канала, передаваемых в физическом широковещательном канале.177Разберем подробнее все указанные пункты. При этом будем считать, что в распоряжении имеется последовательность комплексныхчисел z[k] = (i16k + j q16k), k = 1, 2, …, полученная путем 16-кратногопрореживания исходной последовательности с выхода АЦП.
Еще разнапомним, что предварительно исходная последовательность должнабыла быть отфильтрована ФНЧ с полосой пропускания (1,08/2) МГц.Как и в большинстве других систем, использующих OFDM, в сетях LTE первичную грубую временную синхронизацию представляется целесообразным проводить по корреляционной кривой ЦП. Учитывая неодинаковость длительности ЦП для разных OFDM-символовв слоте, построим периодическую корреляционную кривую ЦП первого (т.
е. с номером ноль) OFDM-символа в слоте. Напомним, чтоего длительность для Fd = 1,92 МГц составляет 10 отсчетов против 9для ЦП остальных OFDM-символов в слоте. Понятно, что такая корреляционная кривая должна содержать 7 пиков по числу OFDMсимволов в слоте. При этом, если амплитуда максимального из нихравна MAX, то, во-первых, при построении нормированной корреляционной кривой и достаточном отношении сигнал/шум MAX ≈ 1, аво-вторых, амплитуды остальных пиков должны быть ≈ 0,9 MAX.Период корреляционной кривой выбирается равным длительности одного слота.
Накопление корреляционной кривой предлагаетсяпроводить на 10 подряд идущих слотах, что, с одной стороны, повышает точность выделения истинного максимального пика, с другой —позволит произвести усреднение по всему периоду данных, с которымпредстоит дальнейшая работа.
Запишем выражение для вычислениянормированной корреляционной функции ЦП:992∑ z[960n + k + r ]z *[960n + k + r + 128]959CorCP [k ] = ∑∑=n 0=k 0r =099∑ z[960n + k + r ] + ∑ z[960n + k + r + 128]2,2=r 0=r 0(2.51)178где n = 0, …, 9 — номер учитываемого слота, k = 0, …, 959 — номеротсчета в слоте, r = 0, …, 9 — номер отсчета ЦП, а символ “*” обозначает операцию комплексного сопряжения.На рис. 2.48 приведен возможный вид модуля корреляционнойфункции, рассчитанной по (2.51).1|CorCP[k]|0.80.60.40.200k200800600400Рис. 2.48.
Модуль нормированной корреляционной функции ЦПИз анализа представленной кривой наглядно следует возможность получения лишь грубой временной синхронизации: в областипиков кривая имеет треугольный вид. Число отсчетов Slot_Offset, которые надо пропустить в последовательности z до первого отсчета вслоте, определяется как()Slot_Offset= 10 + arg max CorCP [k ] .k(2.52)Помимо грубой временной синхронизации функция CorCP позволяет оценить дробную часть частотной отстройки, т. е. с точностью доцелого числа минимальных частотных разносов между поднесущими(15 кГц).
В самом деле, наличие частотной отстройки приводит к повороту фазы всех комплексных отсчетов, причем значение поворотафазы линейно увеличивается с увеличением номера отсчета:=z[k ] z0 [k ]exp( j 2π∆f ∆tk ) ,(2.53)179где z0 — последовательность отсчетов с выхода АЦП при идеальнойсинхронизации по частоте,Δ f — отстройка опорного генератора почастоте, Δt — временной интервал между соседними отсчетами АЦП,т.
е. величина, обратная частоте дискретизации Fd. Из (2.53) следует,что набег фазы Δφ между отсчетами z[k] и z[n] составляет∆ϕ= 2π∆f ∆t (k − n) ,т. е. определяется лишь разницей значений k и n. Учитывая, что вчислителе (2.51) вычисляется произведение комплексно сопряженныхзначений отсчетов сигнала, фаза CorCP в точках экстремумов определяется частотной отстройкой Δf:1 Fdangle CorCP [arg(max CorCP [k ] )]) ,∆f =(2.54)k128 2πгде angle — операция определения фазы комплексного числа, причем|angle| < π. Отметим, что (2.54) корректно только в том случае, еслимодуль набега фазы на длительности OFDM-символа не превосходитπ, т. е. это выражение определяет дробную часть частотной отстройки, и оно верно при условии∆f ≤ 7,5 кГц .(2.55){}Подставив в (2.54) Fd = 1,92 МГц и учитывая (2.55), введем корректировку оценки частотного сдвига в килогерцах:∆f = ∆f z + ∆f q =({} )15n f + 7,5angle CorCP [arg(max CorCP [k ] )]) / π , [кГц],=k(2.56)где nf = 0, ±1, ±2, …, Δfz = 15nf — определяемая далее целая часть частотной отстройки, а Δfq — дробная часть частотной отстройки.Итак, при вычислении корреляционной функции ЦП возможнооценить грубую временную синхронизацию с началом слота и дробную часть частотной отстройки опорного генератора от центральнойчастоты принимаемого сигнала.Все дальнейшие процедуры подразумевают обработку в частотнойобласти, поэтому введем в рассмотрение массив спектров слотов SP:180SP[n, mod(=k + N FT / 2, N FT )]N FT −1∑ z[Symb_Offset[n] + r ] ×r =0(2.57)2π2π× exp − jkr − j∆f q r .NFFTdВ выражении (2.57) n = 0, 1, … — номер слота (строки) в массиве SP;k = 0, 1, …, 128 — номер частотного отсчета, причем k-й элемент соответствует отсчету на частотеf = (–1,92/2 + 0,015k) [МГц];NFT — РБПФ, и для Fd = 1,92 МГц имеем NFT = 128; Symb_Offset —массив значений числа отсчетов, которые необходимо пропустить висходной последовательности z до начала очередного слота, определяемых согласно выражению(2.57)Symb_Offset[n] = Slot_Offset + n / 7 960 + mod( n,7)137 ,где x – наименьшее целое, не превосходящее x; значение 960 определяет длительность слота в отсчетах, а 137 = 128 + 9 — длительностьOFDM-символа с ЦП.Для упрощения дальнейших выкладок удалим в массиве SP колонку с номером NFT/2, поскольку на этой позиции содержатся отсчетынулевой частоты, которая не используется при формировании сигнала.Как известно, первичный синхросигнал передается в последнемOFDM-символе нулевого и десятого слота каждого кадра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
