3GPP(3rd Generation Partnership Project)組織于2005年3月啟動了空中接口技術的長期演進LTE(Long Term Evolution)工作，LTE是繼第三代移動通信之后國際上主流的新一代移動通信標準，TD-LTE是時分雙工TDD(Time Division Duplex)模式的LTE系統，LTE系統以正交頻分復用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和多輸入多輸出MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術為基礎[1]。當用戶終端UE(User Equipment)要接入到LTE小區時，必須首先進行小區搜索過程，也就是對小區下行同步信號的檢測過程。在TD-LTE系統中，下行同步信號分為主同步信號PSS(Primary Synchronization Signal)和輔同步信號SSS。

    假設UE已知當前小區所選擇的CP長度，現有TD-LTE系統中SSS檢測方法是根據PSS位置，將接收端接收到的SSS數據與本地的168×2個SSS序列在頻域內進行互相關，根據相關峰值來判決相應的SSS序列，該SSS檢測方法最大的缺點是運算復雜度較高，且在低信噪比情況下，SSS檢測可能會出錯[2]。在TD-LTE系統小區內，PSS位于子幀1、6的第3個OFDM符號，SSS位于子幀0、5的最后1個OFDM符號，從而SSS比PSS早3個符號，其中子幀1、6的PSS序列相同，子幀0、5的SSS序列不同，分別用SSS0和SSS5表示子幀0、5的SSS序列。當信道相干時間遠大于4個OFDM符號時間時，此時認為PSS所在符號的頻域信道沖激響應近似等于SSS所在符號的頻域信道沖激響應，可以根據PSS獲得的頻域信道沖激響應值，采用相干檢測的方法，檢測SSS[3-4]。當信道相干時間小于4個OFDM符號時間時，此時認為PSS所在符號的頻域信道沖激響應不等于SSS所在符號的頻域信道沖激響應。如果仍然根據PSS獲得的頻域信道沖激響應值，采用相干檢測的方法檢測SSS，則會使接收端檢測SSS的成功率下降。參考文獻[3]提出的基于差分相關和基于部分相關的非相干的SSS檢測方法，能夠很好地解決相干檢測的缺點，但是參考文獻[3]并沒有描述具體的SSS檢測過程，且存在計算復雜度高等問題。
    本文描述了SSS序列的生成,重點講解了SSS序列的相干檢測和非相干檢測的方法。通過分析SSS索引號(m0, m1)的對應關系，優化降低了索引號m1的檢測運算量。通過計算機仿真，比較兩種SSS檢測方法在不同的信道環境下的均方誤差MSE(Mean Squared Error)。
1 SSS序列生成
    SSS序列由兩個長度為31的m序列交織級聯得到長度為62的序列。在一個無線幀中，子幀0中SSS的交織級聯方式與子幀5中SSS的交織級聯方式相反，這樣的設計使得UE通過檢測SSS序列的順序可以區分出該無線幀的起始位置，也就是幀同步位置。為了提高不同小區間同步信號的辨識度，SSS使用兩組擾碼序列進行加擾。第一組擾碼由與主同步序列索引號一一對應的小區組內ID號N_ID²決定，并對兩組SSS序列共同進行加擾；第二組擾碼由第一組SSS序列決定，對處于奇數子載波上的SSS序列進行二次加擾。經過兩次加擾后的SSS具有更好的相關特性，能夠保證在正確檢測到PSS后，更加準確地檢測出SSS[5-6]。SSS按照式(1)生成：

    圖1表明，在高斯信道下，隨著信噪比的增加，分別采用相干檢測算法和基于部分相關的非相干檢測算法檢測SSS時，檢測的MSE都呈現下降的趨勢，相干檢測算法的性能優于非相干檢測算法。
    圖2表明，在多普勒頻率為300 Hz的ETU多徑信道下，隨著信噪比的增加，分別采用相干檢測算法和基于部分相關的非相干檢測算法檢測SSS時,檢測的MSE都呈現下降的趨勢。當信噪比小于2 dB時，相干檢測算法的性能優于非相干檢測算法。但是信噪比大于2 dB時，由于在多普勒頻移以及多徑信道的影響，PSS位置處的頻域信道沖激響應和SSS位置處的頻域信道沖激響應存在差別，用PSS位置處的頻域信道沖激響應對SSS序列進行信道補償時出現差錯，使得相干檢測算法的性能下降，此時非相干檢測算法的性能優于相干檢測算法。對比圖1和圖2可知，無論在高斯信道下還是在多普勒頻移較大的多徑信道下，基于部分相關的非相干檢測算法性能都比較穩定。
    MATLAB仿真表明，在多普勒頻移較大的多徑信道下，相干檢測算法的性能略有下降；而非相干檢測算法無論在高斯信道還是在多普勒頻移較大的多徑信道下，性能都比較穩定。
參考文獻
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