有频率偏移的LTE小区搜索方法及装置.pdf

本发明提供一种用于有频率偏移的LTE小区的方法及装置。在本发明一实施例中，用户设备将接收信号和参考信号分成多个频率窗口并通过快速傅里叶变换将该信号转换至频域。用户设备在该接收信号和该参考信号的频域符号之间执行相关性测量，并通过快速傅里叶逆变换从频域解映射到时域；接着执行基于自适应多尝试的峰值选择来选择多个第二组候选，其中多尝试数量为自适应调整的以及用于每一候选的阈值为自适应调整的。在本发明其他实施例中，用户设备执行非相干累加并选择预定数量的粗糙窗口候选。非相干累加的数量为自适应调整的。在本发明另一实施例中，用户设备执行分频偏移估算并选择精确窗口候选。本发明可减少频率假设候选的数量及补偿频率偏移。

1.  一种用于有频率偏移的LTE小区搜索的方法，其特征在于包含：
从无线电信道接收一信号并通过快速傅里叶变换计算该接收的信号和参考信号的频域符号；
将该接收的信号和该参考信号的频域符号分成多个频率窗口，其中每一频率窗口中的该接收的信号和主同步信号为第一组候选；
在分成多个频率窗口之后，在该接收的信号和该参考信号的频域符号之间执行相关性测量，并通过快速傅里叶逆变换从频域解映射到时域；以及
执行基于自适应多尝试的峰值选择来选择多个第二组候选，其中多尝试数量为自适应调整的，以及用于每一候选的阈值为自适应调整的。

2.  如权利要求1所示的方法，其特征在于，将该接收的信号分成多个频率窗口的步骤是通过在频域中的循环移位方法来实现的。

3.  如权利要求1所示的方法，其特征在于，还包含：
在执行该基于自适应多尝试的峰值选择之前，为每一频率窗口执行采样率转换。

4.  如权利要求1所示的方法，其特征在于，该多尝试数量是基于由每一个第一组候选的峰值决定的信道条件而被自适应调整的。

5.  如权利要求1所示的方法，其特征在于，用于每一候选的该阈值是基于该候选的峰值和相关值而被自适应调整的。

6.  如权利要求1所示的方法，其特征在于，还包含：
为每一个第二组候选执行非相干累加，其中累加数量为自适应调整的；以及
选择与同一主同步信号相关的预定数量的粗糙窗口候选。

7.  如权利要求6所示的方法，其特征在于，该累加数量是基于所有第一组 候选的峰值和该多尝试数量决定的信道条件而被自适应调整的。

8.  如权利要求6所示的方法，其特征在于，还包含：
对该选择的粗糙窗口候选执行分频偏移估算；以及
从该选择的粗糙窗口中选择精确频率窗口。

9.  如权利要求8所示的方法，其特征在于，还包含：
基于抛物线插值结果选择该精确频率窗口。

10.  一种用于有频率偏移的LTE小区搜索的装置，其特征在于包含：
快速傅里叶变换单元，用于计算接收信号和参考信号的频域符号；
频率窗口模块，用于将该接收信号和该参考信号分成多个频率窗口，其中每一频率窗口中的该接收信号和主同步信号为第一组候选；
相关性模块，用于在该接收信号和该参考信号的频域符号之间执行相关性测量，并通过快速傅里叶逆变换从频域解映射到时域；以及
基于多尝试的峰值选择模块，用于执行基于自适应多尝试的峰值选择来选择多个第二组候选，其中多尝试数量为自适应调整的，以及用于每一候选的阈值为自适应调整的。

11.  如权利要求10所示的装置，其特征在于，该频率窗口模块通过在频域中的循环移位方法将该接收信号分成多个频率窗口。

12.  如权利要求10所示的装置，其特征在于，还包含：
采样率转换器，用于在执行该基于自适应多尝试的峰值选择之前，为每一频率窗口执行采样率转换。

13.  如权利要求10所示的装置，其特征在于，该多尝试数量是基于由每一个第一组候选的峰值决定的信道条件而被自适应调整的。

14.  如权利要求10所示的装置，其特征在于，用于每一候选的该阈值是基于该候选的峰值和相关值而被自适应调整的。

15.  如权利要求10所示的装置，其特征在于，还包含：
非相干累加器，用于为每一个第二组候选执行非相干累加，其中累加数量为自适应调整的；以及
选择模块，用于选择与同一主同步信号相关的预定数量的粗糙窗口候选。

16.  如权利要求15所示的装置，其特征在于，该累加数量是基于所有第一组候选的峰值和该多尝试数量决定的信道条件而被自适应调整的。

17.  如权利要求15所示的装置，其特征在于，还包含：
精确窗口模块，用于对该选择的粗糙窗口候选执行分频偏移估算；以及从该选择的粗糙窗口中选择出精确窗口。

18.  如权利要求17所示的装置，其特征在于，还包含：
抛物线插值模块，用于基于抛物线插值结果选择该精确窗口。

有频率偏移的LTE小区搜索方法及装置
【技术领域】
本发明关于移动通信网络，尤其关于一种有频率偏移的长期演进技术（Long Term Evolution，以下简称LTE）小区搜索。
【背景技术】
LTE是一种改进的通用移动通信系统（universal mobile telecommunication system，UMTS），提供更高的数据率、更低的延迟以及提升的系统容量。为了在频率选择性衰落环境中提供高数据率，下行链路传输在物理层利用正交频分多址接入（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，以下简称OFDMA）。然而，OFDMA的其中一个缺陷是对载波频率偏移（Carrier Frequency Offset，CFO）的脆弱性（vulnerability）。本地振荡器百万分之十（10x10^-6）的典型频率漂移（frequency drift）会引起25kHz的偏移。LTE系统采用15kHz固定子载波间隔（subcarrier spacing）。因此，百万分之十的典型频率漂移对应于1.67个子载波间隔，而上至百万分之二十五的大频率偏移对应于四个子载波间隔以上。如此大的频率偏移对LTE系统中的小区搜索提出了挑战。
在LTE系统中，演进的通用地面无线接入网络（universal terrestrial radio access network）包含多个基站，与多个移动台进行通信，该基站被称为演进的节点-基站（evolved Node-Bs，以下简称eNBs或eNB）、该移动台被称为用户设备（user equipment，UE）。用户设备可通过下行链路和上行链路与基站（或eNB）进行通信。通过使用主同步信号（Primary Synchronization Signal，以下简称PSS）和辅助同步信号（Secondary Synchronization Signal，以下简称SSS），在每一个 用户设备中执行LTE系统中的小区搜索和同步。LTE无线蜂窝系统被设计为在物理层具有OFDMA。传入的用户数据比特在频域中被多路复用到指定的子载波上并在下行链路中作为单一时域信号被传输。这是通过对用户数据比特的快速傅里叶逆变换（inverse fast Fourier transform，以下简称IFFT）来实现的。为了使小区搜索程序更容易，在特定时隙（time slot）和频隙（frequency slot）中传输已知的位模式（bit pattern）（又称资源元素（resource element）），以使移动设备能够识别小区的时序（timing）及小区相关的标识符（小区ID）。在移动设备被开启之后，其会尝试为一组频带上的特定频率测量接收到的宽带功率（wideband power）。基于接收信号强度指示器（received signal strength indicator，以下简称RSSI），排列好频率之后，用户设备使用下行链路同步信道来尝试小区搜索。
LTE系统中的小区搜索程序可经三个步骤被执行。第一步骤通过如下方式来执行：通过关联（correlate）接收到的PSS采样来从三个可能值中决定小区的群组标识（group identity），以及通过判定小区的信号传输的5ms边界来决定小区的时序信息。之所以过判定小区的信号传输的5ms边界来决定小区的时序信息，是由于在10ms帧的第0时隙和第10时隙中PSS信号作为最后符号被传输。第二步骤为关联接收到的SSS采样和参考信号来决定小区标识符和帧时序。第三步骤为验证小区标识。
初始小区搜索是用户设备与eNB建立通信信道的关键步骤。整体同步性能严重地受强的（robust）PSS侦测的支配。然而，传统PSS设计被设计为工作在低频率偏移处。为了支持上至百万分之二十五的大频率偏移，具有小于3.75kHz带宽的小的粗糙（coarse）的频率窗口（frequency bin）就是必须的了。每一频率窗口和对应的PSS形成一假设（hypothesis）或候选。应该使用基于多尝试的自适应峰值选择（multi-try based adaptive peak selection）程序来减少候选的数量。 用于峰值选择程序的“尝试”的数量基于信道条件自适应地调整。用于选择候选的阈值也自适应地调整。此外，当信噪比（Signal to Noise Ratio，以下简称SNR）低时，需要更多数量的非相干累加（non-coherent accumulation）。因此，非相干累加的数量也应该基于SNR自适应地调整。可能还会考虑到其他因素，例如在实现该过程时的复杂度和系统极限。举例来说，如果出于复杂度考量，粗糙的频率窗口不够小，则在后期（例如在分频估算模块中）可能会应用多个峰值（multiple peaks）。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供一种用于有频率偏移的LTE小区搜索的方法及装置。
本发明提供一种用于有频率偏移的LTE小区搜索的方法。在本发明一实施例中，用户设备在开启后，从无线电信道接收信号，将将接收信号和参考信号分成多个频率窗口并通过快速傅里叶变换将信号转换至频域，其中每一频率窗口中的该接收信号和主同步信号为第一组候选。在该接收信号和该参考信号之间执行相关性测量，并通过快速傅里叶逆变换将该信号从频域解映射到时域。执行基于自适应多尝试的峰值选择来选择多个第二组候选其中，多尝试数量基于信道条件为自适应调整的以及用于峰值选择的阈值为自适应调整的。
本发明另一实施例提供一种用于有频率偏移的LTE小区搜索的装置，包含：快速傅里叶变换单元，计算接收信号和参考信号的频域符号；频率窗口模块，将该接收信号和该参考信号分成多个频率窗口，其中每一频率窗口中的该接收信号和主同步信号为第一组候选；相关性模块，在该接收信号和该参考信号之间执行相关性测量，并通过快速傅里叶逆变换从频域解映射到时域；以及基于多尝试的峰值选择模块，执行基于自适应多尝试的峰值选择来选择多个第二组候选，其中多尝试数量为自适应调整的以及用于每一候选的阈值为自适应调整 的。
在本发明另一实施例中，用户设备为来自第一多尝试峰值选择过程的每一选择的候选执行非相干累加并选择预定数量的粗糙窗口候选。在本发明一实施例中，基于信噪比或其他条件，非相干累加的数量为自适应调整的。在本发明另一实施例中，用户设备执行分频偏移估算并选择精确窗口候选。
上述用于有频率偏移的LTE小区搜索方法及装置可减少频率假设候选的数量及补偿频率偏移。
【附图说明】
图1显示了无线通信系统以及小区搜索程序的示范性方块图和运载PSS和SSS信号的OFDM数据帧。
图2显示依据本发明实施例的用户设备的示范性方块图。
图3为依据本发明实施例用于初始小区选择的基于自适应多尝试的峰值选择步骤的示范性方块图。
图4为依据本发明一实施例用于频率窗口处理的频域实施方式的示范性方块图。
图5为依据本发明实施例实现用于PSS的基于自适应多尝试峰值选择过程的功能模块的示范性方框图。
图6为从高层视野查看的小区选择的基于多尝试的峰值选择程序的流程图。
图7为依据本发明实施例的决定多尝试数量的常规流程图。
图8为依据本发明一实施例为小区选择程序的基于自适应多尝试的峰值选择决定多尝试数量的示范性工作流程图。
图9为依据本发明实施例的决定峰值选择阈值的常规流程图。
图10为依据本发明一实施例的决定峰值选择阈值的示范性流程图。
图11为依据本发明实施例自适应调整次数以执行非相干累加的示范性流程图。
图12为依据本发明实施例的分频偏移估算的示范性流程图。
【具体实施方式】
图1显示了无线通信系统以及小区搜索程序的示范性方块图和运载PSS和SSS信号的OFDM数据帧。用户设备UE101在由eNB102服务的小区范围内。eNB102在其下行链路信道中传输PSS，该下行链路信道使用OFDMA。每一OFDM帧111为10ms长。每一帧被分成10个1ms的子帧。OFDM帧111包含如帧112中的10个子帧。子帧也被分成0.5ms时隙，该时隙可包含七个具有标准的循环前缀（cyclic prefix，CP）长度的OFDM符号以及六个具有扩展的循环前缀长度的OFDM符号。帧112中的子帧1具有两个0.5ms时隙，其中每一时隙具有如113中的七个符号。帧112中的子帧6具有两个0.5ms时隙，其中每一时隙具有如114中的七个符号。在频分双工FDD（Frequency Division Duplex，FDD）小区中，PSS位于子帧1和子帧6的第一时隙的最后的（第七个）OFDM符号中。SSS位于子帧1和子帧6的第一时隙的第六个符号中。在时分双工TDD（Time Division Duplex，TDD）小区中，PSS被发送到第3和第13时隙的第三个符号中，而SSS提前三个符号被传输。PSS给出了用户设备信息，该信息是关于该小区属于多个物理层的三个群组中的哪一个（例如168个物理层的三个群组）。168个SSS序列之一正好在PSS之后被解码，该PSS直接定义了小区群组标识。
用户设备UE101在开启后，在步骤121开始PSS侦测。PSS侦测包含时域中的符号时序（symbol timing）侦测以及分区标识符（section ID）侦测。一旦执行了PSS侦测，在步骤122，用户设备UE101便开始SSS侦测。SSS侦测包 含帧时序侦测、群组标识符（group ID）侦测以及循环前缀类型和帧类型侦测。顺利完成SSS侦测之后，用于UE101的小区搜索中最后步骤123为参考信号（reference signal，RS）验证/侦测，其验证侦测到的小区。
图2显示依据本发明实施例的用户设备的示范性方块图。用户设备具有RF收发器模块211，耦接于天线201，从天线201接收RF信号，将他们转换为基带信号并发送至处理器212。RF收发器201也转换从处理器212接收到的基带信号，将他们转换为RF信号并发送至天线201。处理器212处理接收到的基带信号并调用不同的功能模块来执行用户设备中的功能特征。存储器213储存程序指令和数据以控制用户设备的操作。图2还显示了执行本发明实施例的用户设备中的十个功能模块220至229。该功能模块可以硬件、固件、软件或他们的任意组合来实现。参考信号模块220产生参考信号以与接收信号相关联（correlate）。频率窗口模块221将接收信号和参考信号分成多个频率窗口，其中每一频率窗口中的该接收信号和主同步信号为第一组候选。FFT模块222对接收信号执行FFT以用于进一步的处理。相关性（correlation）模块223执行相关性测量（correlation measurement）以用于峰值选择。IFFT模块224执行IFFT以用于时域操作。自适应峰值选择模块225应用自适应峰值选择算法来选择多个第二组假设。自适应累加模块226自适应地调整累加的数量并执行累加测量。选择模块227选择预定数量的粗糙的窗口（bin）或第一组候选以用于进一步处理。精确窗口（fine bin）模块228对若干所选择的粗糙的窗口执行精确的窗口选择。采样率转换器模块229在执行基于自适应多尝试的峰值选择之前，为每一频率窗口执行采样率转换。
图3为依据本发明实施例用于初始小区选择的基于自适应多尝试的峰值选择步骤的示范性方块图。用户设备开启后从一个或多个eNBs接收下行链路信号。在步骤301，用户设备中的数字前端（digital front end，以下简称DFE）接 收并处理来自天线的RF信号。DFE的输出送入FFT单元。在步骤302，在FFT之后，接收信号被分成多个频率窗口假设。对于一个LTE系统，在大频率偏移环境中频率窗口数量为38会比较好。根据整体系统设计及/或频率偏移条件也可以将其设置为其他数量。在步骤303，用户设备为每一频率假设执行基于自适应多尝试的峰值选择，该频率假设为频率窗口索引（frequency bin index）和主同步信号（PSS）的组合。该峰值选择被执行多次以补偿大频率偏移。基于信道条件自适应地决定峰值选择重复执行的次数。此外，也自适应地调整阈值以选择下一阶段的候选。在步骤304，基于步骤303的峰值选择，减少了频率假设候选的数量，这个的减少是基于自适应调整的阈值。在步骤305，用户设备为每一选择的候选（即第二组候选）执行自适应非相干累加。在具有低信噪比的环境中，需要更高的非相干累加数量。基于一个或多个因素例如信道条件和步骤303中执行的峰值选择的数量，自适应地调整非相干累加的数量。步骤305的输出被送入选择模块，其中在步骤306，用户设备选择预定数量的粗糙窗口（coarse bin），其与一个最大似然PSS相关。对于LTE，粗糙窗口的首选数量为3。基于信道条件及/或整体系统设计，可采用其他数量的粗糙窗口。在步骤307，用户设备执行具有精确频率窗口的非相干组合来从所选定的粗糙窗口中选择出精确的窗口。在步骤308，用户设备通过对所选择的精确窗口执行抛物线插值（parabola interpolation）来执行分频偏移估算（fractional frequency offset estimation）并获得插值频率和精确时间（fine time）。
如图3所示，该过程中初始步骤之一为在大频率偏移情况中将接收信号分成多个频率窗口。多窗口（multi-bin）处理的计算复杂度可通过使用FFT来降低。
图4为依据本发明一实施例用于频率窗口处理的频域实施方式的示范性方块图。用户设备从数据接收器401接收信令数据。接收信号被传到FFT模块411 以执行快速傅里叶变换。FFT模块将接收到的数据信号转换至频域。在高频率偏移环境中，频率窗口产生器412将频域信号数据分成多个频率窗口。每一频率窗口被指定一个窗口索引（bin index）。在本发明一实施例中，频率窗口产生器412为循环移位器。产生的频率窗口信号被传到混频器模块430。PSS产生器421产生PSS。在当前LTE系统中，有三个PSS。在本发明一些实施例中，由于共轭（conjugation），只使用了两个PSS。PSS产生器421将产生的PSS信号传递至FFT模块422。FFT模块422将信号转换至频域并将其传递至混频器430。混频器430将来自接收信号的每一频率窗口的频域信号与频域PSS信号混频。频率窗口与PSS的每一组合为一个假设或候选。接着混频信号被传送至IFFT431，其将频域信号转换成时域信号。这些主要步骤的实施细节说明如下。
图5为依据本发明实施例实现用于PSS的基于自适应多尝试峰值选择过程的功能模块的示范性方框图。数字前端DFE模块501接收并处理来自天线的RF信号。DFE的输出被送入样本缓冲器模块502，其中样本缓冲器模块502以预定采样率来采样信号并缓冲信号。样本缓冲器的输出送入2K FFT模块503，信号被转换至频域。2K FFT模块503的输出送至混频器510。在该过程的另一部分，PSS产生器504产生主同步信号（PSS）。在混频器505，PSS与相位信号e^j2πnΔfTs混频，其中Δf为对应于频率窗口的频率偏移以及T_s为采样率1.98MHz时的采样周期。混频信号被传送至2K FFT模块506，PSS信号被转换为频域。2K FFT模块506的输出进入混频器510。混频器510将频域中的接收信号和频域中的PSS信号混频并将其传送至2K IFFT模块511。2K IFFT模块511将来自频域的混频信号转换至时域并将其传送至并行至串行（Parallel to Serial，P/S）模块512。P/S模块512接收时域中的并行信号，将其转换为串行信号并将该串行信号提供至噪声归一化相关组合（Noise Normalized Correlation Combination）模块513。上 述过程对每一PSS产生源频率窗口假设。在多输入多输出（MIMO）系统中，每一天线具有相同设置的进程和模块（包含模块501,502,503,504,505,506,510,511以及512）。来自一个或多个天线（图示标号为ANT2）的处理过的信号，如图5所示，也被送入噪声归一化相关组合模块513。
采样率转换器（Sample Rate Converter，SRC）514接收来自噪声归一化相关组合模块513的输出以及频率偏移量（其单位为PPM），如果频率偏移大，则执行采样率转换。在采样率转换（当侦测到大频率偏移时）后，信号被传送至无限脉冲响应（Infinite Impulse Response，IIR）模块515和最大峰值侦测MAX()模块516。在该阶段之后，将基于自适应性调整的阈值或参数来评估（evaluate）所有的候选。自适应功能模块被设计为用于大频率偏移环境。如果侦测到频率偏移不大，则可跳过自适应功能。
当侦测到大频率偏移时，IIR模块515和最大峰值侦测MAX()模块516的输出送入基于平均值&最大值的峰值选择阈值控制（peak selection threshold control based on mean&max value）模块521，其为所有的候选基于平均值和最大值来决定一阈值，并用于峰值选择算法。阈值模块522为每一假设决定一阈值。阈值模块522基于SRC514和模块521的输出自适应地选择阈值。阈值模块522设定阈值并将其传送至峰值索引缓冲器模块523，峰值索引缓冲器模块523缓冲每一假设，该假设满足由阈值模块522设定的阈值。峰值索引缓冲器模块523也发送警告剩余缓冲空间的反馈信息至模块521。为峰值索引缓冲器模块523的输出执行非相干累加，所选择的峰值索引（其为峰值索引缓冲器模块523的输出）被送入混频器532，混频器532接收延迟模块533的延迟信号并与输入进行混频以产生非相干累加测量（non-coherent accumulation measure）。来自混频器532的测量被送入峰值缓冲器模块531，其基于非相干累加测量来选择预定数量的粗糙窗口。
图6为从高层视野查看（high-level view）的小区选择（cell selection）的基于多尝试的峰值选择程序的流程图。在步骤601，上电后，用户设备开始从无线电信道接收信号。在步骤602，用户设备产生多个参考信号，每一参考信号与一个PSS相关。在当前LTE系统中，对于初始小区搜索，有三个PSS。在本发明一些实施例中，由于共轭，使用两个PSS来代替三个PSS。在步骤603，用户设备通过FFT计算接收信号的频域符号。在步骤604，用户设备将接收信号分成多个频率窗口。在本发明一些实施例中，信号被分成38个频率窗口，每一频率窗口具有3.75kHz。考虑到实施的复杂度和其他因素，可调整频率窗口的数量。在步骤605，用户设备在接收信号和参考信号之间执行相关性测量（correlating measure）并通过IFFT将信号转换为时域。在步骤606，用户设备执行基于自适应多尝试的峰值选择，如此一来候选的数量得以降低。在本发明一些实施例中，初始候选（也称假设）的数量等于3个PPS码乘以38个频率窗口。在步骤606，用户设备设定自适应调整的阈值并执行很多次相关性测量以消除不满足阈值的候选。重复次数也基于例如信道条件等因素被自适应地调整。在步骤607，用户设备为每一选择的候选执行自适应非相干累加。该步骤的累加数量基于例如信道条件等因素被自适应地调整。在步骤608，用户设备选择若干粗糙的窗口候选。在本发明一实施例中，用户设备选择三个粗糙的窗口候选，该窗口候选与一个最大似然PSS相关。在步骤609，用户设备执行分频偏移估算并选择一个精确的窗口。如果粗糙的频率窗口不够小，则在该步骤中可应用多个峰值（multiple peak）以用于分频估算。举例来说，在步骤604，由于相关性的复杂度或缓冲尺寸关系，频率窗口数量可被设置在较少数量。在这种情况下，所选择的粗糙的窗口可能具有较大的带宽，其对于选择一个精确的窗口来说不够小，则上述多个峰值的选择可在步骤609中使用。
如图6中从高层视角观看的流程图所示，对于小区选择，PSS程序中一个 重要步骤就是设定多尝试的数量，其是用户设备在选择第一组候选之前执行峰值选择的次数。
图7为依据本发明实施例的决定多尝试数量的常规流程图。在步骤701，用户设备将默认（default）多尝试数量设定为预定数量。在步骤702，对于预定时间间隔，用户设备为每一个第一组候选收集峰值。在步骤703，用户设备为所有候选从收集的信息中计算出最大峰值max_peak和平均峰值average_peak。在步骤704，用户设备基于最大峰值max_peak、平均峰值average_peak以及预定标准最大峰值standard_max_peak来决定信道条件。在步骤705，用户设备依据信道条件来设定多尝试数量。
图8为依据本发明一实施例决定多尝试数量的示范性工作流程图，用于小区选择程序的基于自适应多尝试的峰值选择。在步骤801，用户设备等待IIR滤波器变得稳定并将默认多尝试（multi-try）值设定为2。默认值可以被设置。在多尝试程序被跳过的情况中，应用了默认值。在步骤802，对于预定时间间隔，用户设备为所有候选执行峰值选择。在本发明一实施例中，预定时间间隔为2个子帧。预定时间间隔可以为被设置的值。在步骤803，用户设备计算并寻找最大的峰值（max_max_peak）、所有峰值的平均值（max_peak_average）以及最小的峰值（min_min_peak）。这些累加值被用来估算信道条件。
在步骤804，进一步分析产生的峰值。在本发明一实施例中，用户设备评估两个条件。第一条件为预定标准最大峰值standard_max_peak是否小于所有峰值的平均值max_peak_average的0.2倍（第一平均峰值因子）。第二条件为在步骤803决定的最大峰值max_max_peak是否小于最小峰值min_min_peak的1.5倍（第一最小峰值因子）。如果满足第一条件或第二条件，则用户设备在步骤804判定信道条件极其差。根据侦测到的极其差的信道条件，用户设备移到步骤806并相应地设定多尝试数量。在本发明一实施例中，对于极其差的信道条件，多 尝试（multi-try）数量被设定为5。如果在步骤804第一条件及第二条件都不满足，则用户设备移到步骤805以评估其他条件。在步骤805，用户设备评估第三条件。第三条件为最大峰值max_max_peak是否大于所有峰值的平均值max_peak_average（在步骤803决定）的50倍（第二平均峰值因子）。用户设备在步骤805评估的第四条件为最大峰值max_max_peak是否大于最小峰值min_min_peak的10倍（第二最小峰值因子）。如果在步骤805第三条件和第四条件都满足，则用户设备判定信道条件极其好。否则，用户设备判定信道条件标准。如果步骤805判定信道条件极其好，则用户设备移到步骤808并相应地设定多尝试数量。在本发明一实施例中，在极其好的信道条件中，多尝试（multi-try）数量被设定为2。如果步骤805判定信道条件标准，用户设备移到步骤807并相应地设定多尝试数量。在本发明一实施例中，在标准信道条件中多尝试（multi-try）数量被设定为3。
上述说明中使用的因子可基于系统设计及其他网络因素而被改变。这些因子，包含第一最小峰值因子、第二最小峰值因子、第一平均峰值因子以及第二平均峰值因子，也可被配置。这些因子可在任意条件中为所有用户设定为静态的，或者可在不同条件或对于不同系统为不同用户进行不同的配置。此外，可为所有用户及所有系统将判定信道条件的算法配置为静态的。也可为不同用户/用户群体，为不同系统或任意其他不同因素动态设定信道条件算法。用于每一信道条件的对应的多尝试数量可为所有用户及所有系统配置而被静态设定。也可为不同用户/用户群体，为不同系统或任意其他不同因素动态设定多尝试数量。
对于基于多尝试的峰值选择过程，第二重要的自适应调整的参数是用于峰值选择的阈值。图9为依据本发明实施例的决定峰值选择阈值的常规流程图。在步骤901，在预定时间间隔，用户设备收集每一候选的峰值和相关值（correlation value）。每一候选由频率窗口索引（bin_index）和主同步信号索引 （sync_code_index）定义。在步骤902，用户设备为每一候选计算平均相关值（corr_average(candidate)）以及计算所有候选的平均峰值（mean_peak_value）。在步骤903，用户设备基于所有候选的最大峰值（max_peak）和所有候选的最小峰值（min_peak）来设定参考阈值（ref_threshold）。在步骤904，用户设备为每一候选计算一个值，称为peak_minus_mean(candidate)，其中peak_minus_mean(candidate)=max_peak-corr_average(candidate)。在收集并设定好所有的值后，用户设备进一步处理这些数据。在步骤905，用户设备为每一候选计算第一阈值th0、第二阈值th1以及第三阈值th2。该计算是基于所收集的数据值，包括用于每一候选的平均相关值（corr_average(candidate)）、参考阈值(ref_threshold)、用于每一候选的峰值减去平均值(peak_minus_mean(candidate))以及所有候选的最大峰值(max_peak)。在步骤906，用户设备计算所有候选的最大峰值和所有候选的最小峰值的比率数量（ratio_number）。在步骤907，用户设备基于最大和最小峰值比率来判定测量条件。在本发明其他实施例中，可使用其他算法来判定测量条件。如果用户设备在步骤907发现比率数量大于预定比率阈值ratio_threshold，则用户设备基于步骤908的算法为每一候选设定阈值。如果比率数量小于或等于预定比率阈值，则用户设备基于步骤909的算法为每一候选设定阈值。在本发明一实施例中，在步骤908，用于每一候选的阈值等于候选的第一阈值、候选的第二阈值以及平均峰值的最大值，即threshold(candidate)=max(th0,th1,mean_peak_value)。在步骤909，用于每一候选的阈值等于候选的第一阈值、候选的第二阈值以及候选的第三阈值的最大值，即threshold(candidate)=max(th0,th1,th2)。在本发明其他实施例中，为每一候选设定阈值的算法可基于例如系统设计及信道条件等其他因素来静态配置或动态配置。
图10为依据本发明一实施例的决定峰值选择阈值的示范性流程图。在步骤 1001，用户设备在预定时间间隔收集每一候选的峰值和相关值（corr_average(candidate)）。在步骤1002，用户设备基于步骤1001所收集的值来计算峰值的最大值（max_max_peak）和峰值的最小值（min_min_peak）以及平均峰值（average_peak）。在步骤1003，用户设备判定参考条件，该参考条件为max_max_peak是否大于参考因子乘以min_min_peak。在本发明一实施例中，参考因子等于10。如果用户设备发现满足参考条件，则移到步骤1004，将参考阈值（ref_threshold）设定至第一参考阈值。如果用户设备发现不满足参考条件，则移到步骤1005，将将参考阈值（ref_threshold）设定至第二参考阈值。在本发明一实施例中，第一参考阈值等于6以及第二参考阈值等于4。用户设备在步骤1006通过将peak_minus_mean(candidate)设定为max_peak减去corr_average(candidate)，为每一候选计算出峰值减去平均值（peak_minus_mean(candidate)）。在步骤1007，用户设备基于之前收集的和计算的数据，准备三个目标阈值。
第一阈值th0定义为：
th0=corr_average(candidate)*ref_threshold，
第二阈值th1定义为：
th1=corr_average(candidate)+peak_minus_mean(candidate)*th1_factor.
在本发明一实施例中，th1_factor等于二分之一。第三阈值th2定义为：
th2=max_peak(candidate)*th2_factor.
在本发明一实施例中，th2_factor等于三分之一。
在步骤1008，用户设备判定测量条件，即最大峰值max_peak是否大于峰值因子乘以最小峰值min_peak。在本发明一实施例中，峰值因子等于10。如果用户设备在步骤1008发现满足测量条件，则移到步骤1009并为每一候选将阈值设定为候选的第一阈值、第二阈值以及峰值减去平均值中的最大值，即 threshold(candidate)=max(th0,th1,peak_minus_mean)。如果用户设备在步骤1008发现不满足测量条件，则移到步骤1010并为每一候选将阈值设定为候选的第一阈值、第二阈值以及第三阈值的最大值，即threshold(candidate)=max(th0,th1,th2)。上述步骤的一个或多个参数可静态配置，或依据整体系统设计或其他因素例如信道条件而被动态配置。
在用户设备已经减少了候选数量之后，再应用非相干累加来将候选减少至预定数量。当信噪比低时，需要更高数量的非相干累加。因此，依据本发明实施例自适应地调整了累加的数量。
图11为依据本发明实施例自适应调整次数以执行非相干累加的示范性流程图。用户设备在步骤1101寻找用于所有候选的最大峰值以及用于所有候选的平均峰值。在收集了所有数据之后，用户设备基于收集的数据来评估累加条件并相应地设定累加数量。累加条件与网络SNR条件相关。通常，SNR越低，需要越多的累加，因此累加数量越高。下面详细说明一些示范性实施方式。
在步骤1102，用户设备基于先前过程中决定的最大峰值、平均峰值以及多尝试值来判定第一累加条件。在本发明一些实施例中，第一累加条件为最大峰值maximum_peak大于第一比率first_ration乘以平均峰值average_peak且多尝试multi-try数量等于第一数量first_num。在本发明一实施例中，第一比率等于100以及第一数量等于2。如果用户设备在步骤1102发现满足第一累加条件，则移到步骤1103，将相关累加数量correlation_accumulation_number设定为第一累加数量first_accumu_num。在本发明一实施例中，第一累加数量等于2。如果用户设备在步骤1102发现不满足第一累加条件，则移到步骤1104，判定第二累加条件。第二累加条件是基于先前过程中决定的最大峰值、平均峰值以及多尝试值的。在本发明一些实施例中，第二累加条件为最大峰值maximum_peak大于第二比率second_ration乘以平均峰值average_peak且多尝试multi-try数量大于或 等于第一数量first_num。在本发明一实施例中，第二比率等于50。如果用户设备在步骤1104发现满足第二累加条件，则移到步骤1105，将相关累加数量correlation_accumulation_number设定为第二累加数量second_accumu_num。在本发明一实施例中，第二累加数量等于4。如果用户设备在步骤1104发现不满足第二累加条件，则移到步骤1106，用户设备判定第三累加条件。第三累加条件是基于先前过程中决定的多尝试数量的，即判断多尝试multi-try数量是否等于第二数量second_num。在本发明一实施例中，第二数量被设定为5。如果多尝试数量等于第二数量，则用户设备移到步骤1107并将相关累加数量correlation_accumulation_number设定为第三累加数量third_accumu_num。在本发明一实施例中，第三累加数量被设定为16。如果用户设备在步骤1106发现不满足第三累加条件，则用户设备移到步骤1108并将相关累加数量correlation_accumulation_number设定为第四累加数量fourth_accumu_num。在本发明一实施例中，第四累加数量被设定为8。
如前面所讨论的，多尝试数量是基于信道条件的。当用户设备侦测到极其差的信道条件时，设定更高的多尝试数量。此处使用的这个数量作为信道条件的指示符。如示范性流程图所示，信道条件越差，相关累加数量越高。可配置其他算法来决定需要的累计数量的级别。参数和算法可被静态配置或基于整体系统设计及其他因素被动态配置。
在用户设备执行非相干相关性累加之后，选择了与一个最大似然PSS有关的预定数量的粗糙频率窗口。接着精确窗口模块对选择的粗糙窗口候选执行分频偏移估算以选择出精确的窗口候选。在本发明一实施例中，粗糙窗口的预定数量为3。
图12为依据本发明实施例的分频偏移估算的示范性流程图。在步骤1201，用户设备将具有精确时间的所选择的粗糙窗口候选分成精确窗口。精确窗口的 数量为可调整的。其最初可被静态设置或基于整体系统设计或其他因素被动态设置。在步骤1202，用户设备为精确窗口执行非相干累加。在步骤1203，用户设备通过搜索精确窗口的最大累加值来移除（remove）粗糙窗口候选。在步骤1204，基于三个最佳相邻窗口，用户设备中的抛物线插值模块基于抛物线插值来选择精确窗口。
本领域技术人员在阅读了上述实施例后，也能够将本发明的用于有大频率偏移的LTE小区搜索方法及装置应用到有小频率偏移的LTE小区搜索中，上述实施例仅为说明性的而不作为本发明的限制。换句话说，在有频率偏移的情况下，都可使用本发明的LTE小区搜索方法及装置。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。