本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种适用于高动态场景下的定时同步方法及装置，解决了高动态场景下大多普勒频偏引起的定时同步概率低及定时同步门限高问题。本发明专利技术由基站广播发送5G主同步序列信号PSS序列。终端调节本振频率接收射频信号，处理得到接收基带信号时域序列，并确定阈值。终端基于PSS时间反转相乘算法对接收基带信号时域序列进行处理，得到相关值序列。终端根据多个PSS之间的相对距离对相关值序列进行相应延迟并叠加，得到相关值延迟叠加序列，并记录最大值和最大值所在位置，将最大值和阈值作比较，判断同步序列是否存在及确定定时同步点的位置。本发明专利技术高了定时同步抵抗大多普勒频偏的能力，降低了定时同步算法的定时同步门限。算法的定时同步门限。算法的定时同步门限。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于高动态场景下的定时同步方法及装置
[0001]本专利技术属于无线通信
，主要涉及OFDM通信系统，具体涉及到一种适用于高动态场景下的定时同步方法及装置，用于定时同步。
技术介绍
[0002]定时同步是通信系统面临的首要问题，用于确定通信系统中OFDM符号的起始位置。首先，定时同步算法的检测概率较低会导致同步信号的漏检，进而导致数据帧的丢失。其次，定时同步算法的定时同步门限较高导致低信噪比下算法检测概率低，进而需要发射端增大发射功率，造成通信系统能耗增大。最后，定时同步点的误差将导致OFDM解调后存在子载波间串扰，增大系统误码率。因此，定时同步算法的性能将会直接影响整个通信系统的稳定性。
[0003]OFDM系统的定时同步算法需借助同步序列完成，其同步性能高度依赖同步序列的设计及相应算法性能。现有的OFDM系统定时同步算法主要分为两类：基于接收信号的自相关类算法和基于接收信号和本地序列的互相关类算法。自相关类算法具有良好的抗频偏性能，但是定时度量函数不够尖锐导致定时误差较大，而且算法性能受噪声的影响较大。互相关类的定时同步算法的定时度量函数较为尖锐使得定时精度较高，且本地序列与接收序列间的相关使得该类算法抗噪声能力也较强。但是，互相关类算法的抗频偏能力较弱，无法工作在大多普勒频偏的场景下。
[0004]相较于一般移动通信场景，高动态场景下基站和终端之间存在高速的相对运动，造成终端接收到的射频信号与终端本振频率之间存在较大的多普勒频偏。多普勒频偏引起终端基带信号的相位旋转，造成定时同步性能下降，进而引起终端无法接入基站或系统误码率的急剧恶化。另外，信号在无线信道传输中存在大尺度衰落、多径效应和噪声的干扰，进一步加重大多普勒频偏对于定时同步算法的影响。
技术实现思路
[0005]本专利技术为解决上述问题，提出了一种适用于高动态场景、能抵抗更大多普勒频偏及定时同步门限更低的定时同步方法及装置。
[0006]一种适用于高动态场景下的定时同步方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一：基站广播发送一个或多个5G主同步序列信号PSS；
[0008]步骤二：终端调节本振频率接收射频信号，经过下变频及采样得到接收基带信号时域序列r(n)，并确定阈值Threshold；
[0009]步骤三：终端基于PSS时间反转相乘算法对接收基带信号时域序列r(n)进行处理，得到相关值序列P(k)；
[0010]步骤四：终端根据多个PSS之间的相对距离对相关值序列P(k)进行相应延迟并叠加，得到相关值延迟叠加序列PD(k)；
[0011]步骤五：记录相关值延迟叠加序列PD(k)的最大值PD
max
和最大值的所在位置将
PD
max
和阈值Threshold作比较；若PD
max
大于阈值Threshold，将最大值的所在位置作为定时同步点，定时同步过程结束；若PD
max
小于阈值Threshold，则不存在PSS，改变终端本振频率，返回步骤二。
[0012]进一步的，步骤一中基站广播发送的PSS数量为A，数量A由基站根据通信场景配置；每个PSS表示为PSS
j
，PSS
j
相距PSS0的相对距离为D
j0
，其中0≤j≤A
‑
1。
[0013]进一步的，步骤三中终端基于PSS时间反转相乘算法对接收基带信号时域序列r(n)进行处理，得到相关值序列P(k)的过程包括如下步骤：
[0014](301)根据步骤二采样过程中的FFT点数N
FFT
，确定滑动窗口的长度L，L＝N
FFT
‑
1；
[0015](302)选择接收基带信号时域序列r(n)中的一个序列点r(k)作为滑动窗口的起始位置，并选择长度为L的滑动窗口，得到滑动序列r(k+i)，其中0≤i≤L
‑
1；
[0016](303)基于PSS时间反转相乘算法对滑动序列r(k+i)进行处理，计算得到相关值p(k)；
[0017](304)依次选择接收基带信号时域序列r(n)中的另一个序列点r(k)作为滑动窗口的起始位置，并重复步骤(302)和(303)，直至所有序列点选择完成。
[0018]进一步的，步骤三中基于PSS时间反转相乘算法对滑动序列r(k+i)进行处理的过程包括：
[0019]将滑动序列r(k+i)进行时域反转得到时域反转序列r(k+L
‑1‑
i)，并根据如下公式计算相关值p(k)；
[0020][0021]式中，ε为归一化频偏。
[0022]进一步的，步骤四中终端根据多个PSS之间的相对距离对相关值序列P(k)进行相应延迟并叠加，得到相关值延迟叠加序列PD(k)的过程包括：
[0023](401)为相关值序列P(k)创建数量为A的副本并分别表示为PC
l
(k)，其中0≤l≤A
‑
1；
[0024](402)根据PSS
l
相距PSS0的相对距离D
l0
，分别将PC
l
(k)延迟D
l0
，得到数量为A个相关值延迟序列PCD
l
(k)；
[0025](403)将A个相关值延迟序列PCD
l
(k)进行叠加，得到相关值延迟叠加序列PD(k)。
[0026]一种适用于高动态场景下的定时同步装置，包括同步序列发送模块、射频信号接收模块和基于时间反转相乘定时同步模块，其中：
[0027]同步序列发送模块，用于基站广播发送一个或多个5G主同步序列信号PSS；
[0028]射频信号接收模块，用于终端根据本振频率接收射频信号，经过下变频及采样得到接收基带信号时域序列；
[0029]定时同步模块，用于检测终端接收基带信号时域序列中是否存在PSS和确定PSS的起始位置。
[0030]进一步的，定时同步模块包括时间反转相乘单元、延迟叠加单元和阈值比较单元，其中：
[0031]时间反转相乘单元，用于对接收基带信号时域序列进行处理，计算得到相关值序列；
[0032]延迟叠加单元，用于根据多个PSS之间的相对距离对相关值序列进行相应延迟并叠加，得到相关值延迟叠加序列；
[0033]阈值比较单元，用于记录相关值延迟叠加序列的最大值和最大值的所在位置，将最大值与设定阈值作比较，若该最大值大于阈值，将最大值的所在位置作为定时同步点。
[0034]本专利技术与现有的技术相比有以下优点：
[0035]提高了定时同步抵抗大多普勒频偏的能力：本专利技术使用5G主同步序列(PSS)作为同步信号，借助PSS时域序列的共轭对称性并基于时域反转相乘算法消除定时同步算法受多普勒频偏的影响，提高了定时同步抵抗大多普勒频偏的能力。
[0036]降低了定时同步算法本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于高动态场景下的定时同步方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：基站广播发送一个或多个5G主同步序列信号PSS；步骤二：终端调节本振频率接收射频信号，经过下变频及采样得到接收基带信号时域序列r(n)，并确定阈值Threshold；步骤三：终端基于PSS时间反转相乘算法对接收基带信号时域序列r(n)进行处理，得到相关值序列P(k)；步骤四：终端根据多个PSS之间的相对距离对相关值序列P(k)进行相应延迟并叠加，得到相关值延迟叠加序列PD(k)；步骤五：记录相关值延迟叠加序列PD(k)的最大值PD
max
和最大值的所在位置将PD
max
和阈值Threshold作比较；若PD
max
大于阈值Threshold，将最大值的所在位置作为定时同步点，定时同步过程结束；若PD
max
小于阈值Threshold，则不存在PSS，改变终端本振频率，返回步骤二。2.根据权利要求1所述的一种适用于高动态场景下的定时同步方法，其特征在于，步骤一中基站广播发送的PSS数量为A，数量A由基站根据通信场景配置；每个PSS表示为PSS
j
，PSS
j
相距PSS0的相对距离为D
j0
，其中0≤j≤A
‑
1。3.根据权利要求1所述的一种适用于高动态场景下的定时同步方法，其特征在于，步骤三中终端基于PSS时间反转相乘算法对接收基带信号时域序列r(n)进行处理，得到相关值序列P(k)的过程包括如下步骤：(301)根据步骤二采样过程中的FFT点数N
FFT
，确定滑动窗口的长度L，L＝N
FFT
‑
1；(302)选择接收基带信号时域序列r(n)中的一个序列点r(k)作为滑动窗口的起始位置，并选择长度为L的滑动窗口，得到滑动序列r(k+i)，其中0≤i≤L
‑
1；(303)基于PSS时间反转相乘算法对滑动序列r(k+i)进行处理，计算得到相关值p(k)；(304)依次选择接收基带信号时域序列r(n)中的另一个序列点r(k)作为滑动窗口的起始位置，并重复...
【专利技术属性】
技术研发人员：张子健，王冬冬，刘丽哲，焦利彬，王斌，孙晨华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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