适用于5G-NR毫米波通信系统的初始小区发现方法技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体是一种适用于5G

【技术实现步骤摘要】
适用于5G
‑
NR毫米波通信系统的初始小区发现方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种适用于5G
‑
NR毫米波通信系统的初始小区发现方法。

技术介绍

[0002]毫米波通信是5G
‑
NR(5G新空口)中极具前景的技术之一。由于毫米波频段具有丰富的频谱资源，因此毫米波通信系统可以支持超高速数据传输。然而为了抵抗毫米波频段所面临的严重的路径损耗，毫米波通信系统需要采用基于大规模天线阵列的波束赋形技术。
[0003]初始小区发现是无线通信中最基本的物理层过程。在这个过程中，基站(BS)周期性地发送IA块，然后用户(UE)通过对接收的IA块信号进行处理来发现最近的BS，并与其建立链接。根据3GPP协议的规定，5G
‑
NR毫米波系统采用OFDM技术，其IA块的结构如图1所示，其中一个IA块中包含M个突发块，每一个突发块中包含4个OFDM符号，分别放置主同步信号(PSS)、物理广播信道(PBCH)、辅同步信号(SSS)和PBCH。PSS的长度为P＝127，放置于第56到第182个子载波上，用于初始小区发现。在5G
‑
NR中，PSS采用m序列，一共有3个。BS和UE分别使用M
T
个发送和M
R
个接收波束来覆盖整个角度空间。每一个发送波束和每一个接收波束都可以组成一个发送
‑
接收波束对，因此一共有M
T
M
R
个波束对。
>[0004]普通的小区发现方法主要是利用PSS良好的相关特性，通过相关运算来完成PSS检测，具体包含以下步骤：
[0005](1)将接收到的时域IA块信号与三个标准的PSS时域信号分别进行相关，得到检测量，也即：
[0006][0007]其中，n∈[0，N
IA
‑
1]，N
IA
代表一个IA块的长度，(
·
)
*
表示取共轭，s
t，i
[p]表示第i个PSS时域信号第p时刻的值，i＝1，2，3。理想情况下，一个IA块中将有M个相关峰。
[0008](2)将M个对应位置上的峰值能量相加平均，得到检验统计量，也即：
[0009][0010]其中,N
b
代表一个突发块的长度。
[0011](3)将3个γ
i
中的最大值与门限值进行对比，如果大于门限值，则表明检测到PSS，且最大值对应的PSS序列即为最终检测到的序列，否则，认为没有检测到PSS。
[0012]上述基于能量的小区发现方法对于信噪比和频偏比较敏感，较低的信噪比或较大的频偏都将影响PSS的检测性能，从而导致小区发现失败，因此，非常有必要发展更加有效、鲁棒的初始小区发现方法。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种适用于5G
‑
NR毫米波通信系统的初始小区发现方法，
使得用户在极低信噪比且存在频偏的情况下，可以实现初始的小区发现。
[0014]本专利技术提供的适用于5G
‑
NR毫米波通信系统的初始小区发现方法，参见图3所示，具体步骤如下：
[0015]步骤1：用户接收到时域IA块信号后，首先取出所有突发块中的第一个OFDM时域信号，将该信号去除CP后作傅里叶变换，再取出中间127个子载波上的信号，得到PSS所在子载波上的M个频域接收向量y
m
，m＝1，...，M；
[0016]步骤2：将y
m
与3个PSS序列分别进行点除，然后作逆傅里叶变换，得到向量h
m，i
，也即：
[0017]h
m，i
＝F
‑1{y
m
·
/s
i
}，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0018]其中，F
‑1{
·
}代表逆傅里叶变换，s
i
代表第i个PSS序列，i＝1，2，3；
[0019]步骤3：根据CP的长度K
CP
，将h
m，i
中的前K
CP
个值保留，将剩下的值全部置为零，然后作傅里叶变换，得到向量也即：
[0020][0021]其中，F{
·
}代表傅里叶变换，(
·
)
T
表示转置，h
m，i
(k)代表h
m，i
中第k个元素，k＝1，...，K
CP
；
[0022]步骤4：将步骤1中得到的y
m
点除得到向量x
m，i
，也即：
[0023][0024]步骤5：根据x
m，i
构造矩阵X
i
，也即：
[0025][0026]其中，Re{
·
}和Im{
·
}分别表示取实部和虚部；
[0027]步骤6：将X
i
输入一个离线训练好的二分类神经网络，得到网络输出p
i
，其中p
i
代表接收信号属于“含有PSS”这类信号的概率。如果3个p
i
中的最大值大于给定的门限值，则认为检测到PSS，且最大值对应的PSS序列即为最终检测到的序列，否则，认为没有检测到PSS。这里，门限值为0到1之间的数，一般根据系统需要经验选取，例如可以根据给定的系统虚警率来经验选取门限值。
[0028]本专利技术步骤1中，所述获得向量y
m
的过程如下：
[0029]根据3GPP NR协议在毫米波频段上的规定，一个IA块中包含M个突发块，每一个突发块中包含4个正交频分复用(OFDM)符号，其中第一个OFDM符号的中间P＝127个子载波即子载波56到子载波182，用来放置PSS；PSS序列采用最大长度序列即m序列，一共有3个；
[0030]当用户接收到时域的IA块信号后，首先取出每个突发块中的第一个OFDM时域接收信号，将该信号去除CP后作傅里叶变换，再取出中间127个子载波上的信号，即得到M个向量y
m
，m＝1，...，M。
[0031]本专利技术中，所述离线训练二分类神经网络，具体过程如下：
[0032]离线产生训练数据；所述训练数据中包含两类信号：一类是含有PSS的信号，另一类是不含PSS的信号；
[0033]含有PSS的信号的产生过程如下：
[0034](1)产生包含第i个PSS序列的时域IA块接收信号，其中i在{1，2，3}中任意选取；
[0035](2)按照步骤1的操作，对该时域信号进行处理，得到M个长度为127的频域接收向量；
[0036](3)将得到M个向量分别点除第i个PSS序列并作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于5G
‑
NR毫米波通信系统的初始小区发现方法，应用场景为信噪比极低且存在频偏的情况下，用户初始接入(IA)时的小区发现，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：用户根据接收的时域IA块信号，得到主同步信号(PSS)所在子载波上的频域接收向量y
m
，m＝1，...，M，其中，M为一个IA块中突发块的个数；步骤2：将y
m
与3个PSS序列分别进行点除，然后作逆傅里叶变换，得到向量h
m，i
，即：h
m，i
＝F
‑1{y
m
./s
i
}其中，F
‑1{
·
}代表逆傅里叶变换，s
i
代表第i个PSS序列，i＝1，2，3；步骤3：根据循环前缀(CP)的长度K
CP
，将h
m，i
中的前K
CP
个值保留，将剩下的值全部置为零，然后作傅里叶变换，得到向量即：其中，F{
·
}代表傅里叶变换，(
·
)
T
表示转置，h
m，i
(k)代表h
m，i
中第k个元素，k＝1，...，K
CP
；步骤4：将步骤1中得到的y
m
点除得到向量x
m，i
，即：步骤5：根据x
m，i
构造矩阵X
i
：其中，Re{
·
}和Im{
·
}分别表示取实部和虚部；步骤6：将X
i
输入一个离线训练好的二分类神经网络，得到网络输出p
i
，其中，p
i
代表接收信号属于“含有PSS”这类信号的概率；如果3个p
i
中的最大值大于给定的门限值，则认为检测到PSS，且最大值对应的PSS序列即为最终检测到的序列；否则，认为没有检测到PSS。2.根据权利要求1所述的适用于5G
‑
NR毫米波通信系统的初始小区发现方法，其特征在于，步骤1中所述获得向量y
m
的过程如下：根据3GPP NR协议在毫米波频段上的规定，一个IA块中包含M个突发块，每一个突发块中包含4个正交频分复用(OFDM)符号，其中第一个OFDM符号的中间P＝12...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡蝶，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：