Beyond 3G移动通信系统的小区搜索算法

　　摘　要：本文给出了一种可用于Beyond 3G的帧结构，利用在物理帧中添加单载波调制的同步信道的方法来实现快速小区搜索。小区搜索过程主要包括时隙同步、帧同步和小区识别过程。本文通过对小区搜索算法的检测概率和虚警概率进行分析，推导出小区搜索的平均搜索时间来分析设计方案的性能。最后，通过在IMT-2000 model A信道环境下对小区搜索算法的性能进行仿真，验证了设计方案的正确性。

　　关键词：移动通信；小区搜索；匹配滤波相关

一、引言
　　继第3代之后的Beyond 3G技术研究标准建议工作已经开始［1］，预计下一代移动通信系统的速率可达20 Mbps，甚至更高。Beyond 3G移动通信系统是基于正交频分复用（OFDM）技术，然而OFDM技术存在自身的缺点：①峰—均功率比大，对系统的非线性敏感；②对定时和频率偏移敏感［2］。
　　移动终端的小区搜索包括时隙同步、小区标识识别和帧定时的获取,这是移动台开始工作所必须做的第一步。对于OFDM技术存在的一些问题，本文借鉴第三代移动通信系统的小区搜索方案［3,4］，在整个下行链路的OFDM帧中加入一定的同步时隙，进行单载波调制，即在时域实现小区搜索。本文首先提出了一种可用于Beyond 3G系统的下行链路帧结构和帧同步信道，然后对小区搜索三个过程进行详细介绍，并对设计方案的性能进行分析。最后通过计算机仿真对算法性能进行评估，仿真结果表明提出的小区搜索方案可以满足快速的小区搜索要求。

二、系统结构和小区搜索
1.Beyond 3G 移动通信系统的前向链路帧结构
　　本文假定Beyond 3G 移动通信系统的带宽为10 MHz,切普速率为10 Mchip/s,当采用QPSK调制时，数据传输速率将高于20 MHz，其前向链路帧结构如图1所示。帧长为10 ms，一帧由8个时隙构成，每个时隙由10个符号构成，一帧共有80个符号，每个符号由1 250个chip构成。在帧结构中取每一个时隙的第一个符号作为同步符号，称作同步信道，采用单载波调制，其它部分用于传输数据，采用多载波调制。每个同步符号由两部分构成，分别为时隙同步序列和小区标识序列。

2.时隙同步序列和小区识别序列
　　在前向链路帧中共有8个接入符号，每个接入符号由时隙同步序列和小区标识序列组成。时隙同步序列和小区标识序列具有良好的自相关特性和互相关特性。所有小区的同步时隙均采用相同的时隙同步序列，其长度为512 chips。时隙同步序列和小区标识序列由通用Golay序列(generalizedhierarchical Golay sequence)［5］构成。
　　时隙同步序列的生成多项式为

　　小区标识序列由16个小区标识码{C1, C2,…, C16} 组成，每个小区标识序列长度为512 chip，其生成多项式为

　　其中，K(m,n)为小区编号m和时隙编号n的函数，用以在符号集合Cs,K中选择合适的符号，组成小区标识序列。
　　Cs,K的生成多项式描述如下：
　　首先，定义序列

　　按照上述方法可以得到哈达玛矩阵H