搜索物理小区标识的方法、计算机可读存储介质及小基站与流程

本发明属于通信领域，尤其涉及一种搜索物理小区标识的方法、计算机可读存储介质及小基站。

背景技术：

5gnr(newradio，新空口)移动通信网络典型应用场景需求为低时延、大容量、万物互联。目前nr基站设施网络已经在全球范围内建设布网，国内管理部门也已经给运营商发放5g牌照正式开展5g商用。5g由于其相对高的载波特点，覆盖范围相比于传统的基站要小，特别是布署在毫米波频段上的5g基站，其工作波长对障碍物的穿透能力更差，基站覆盖半径更小。可以预见，5g网络需要建设庞大的小基站来对宏基站进行信号覆盖补盲，如此才能够完成运营商的运营区域覆盖，尤其是在条件复杂的城市环境。

小基站布网时，首先要获取无线帧边界定时信息，侦听宏基站的广播，由此获取周围存在宏基站的站点信息。小基站要完成这些功能，需要进行小区搜索，这与终端在开机时获取小区信息所需进行的小区搜索工作过程类似。nr标准协议由于面对了新的应用场景，在小区同步及广播信息的帧格式制定上，不同于以往的标准协议，并展现出其独有的技术特点。可以根据nr同步及广播模块的技术特点，设计新的小区获取方法。nr同步信号设计了主同步信号(primarysynchronizationsignal，pss)和辅同步信号(secondarysynchronizationsignal，sss)，pss和sss采用的是m序列，与lte(longtermevolution，长期演进)系统时代采用的zc序列不同。另外，nr的同步序列与物理广播信道(physicalbroadcastchannel，pbch)在时频资源的位置上也与lte有很大的不同，在nr上pbch资源映射得更紧凑，形成一个同步信号块(ss/pbchblock，ssb)，这个设计特点使得终端更加迅速的接入到nr网络，降低接入系统时延。

小区搜索检测首先需要进行无线帧同步。不管是lte网络，还是nr网络，常见的无线帧同步方法都是在小区工作频点上接收信号，然后对接收信号进行低通滤波，滤除同步信号带外信号；然后采用本地生成的三组pss序列时域信号，逐一与低通后的接收信号求相关运算，得到三组相关结果；对三组相关结果求绝对值，并求每组绝对值最大值，得到三个值；最后在三个值里求最大值，最大值所代表的位置，即是接收信号的pss位置，由此可以确定帧边界、sss位置和pbch位置。可以根据pss来源的那个组号，求得当前pss代表的小区id序号以及根据确认的pss组序列，与接收的pss序列存在的相位差，求取系统中存在的频率偏差，以期消除接收信号中的频偏误差。进而根据本地sss序列与接收sss序列求相关峰值并进行判断，求得接收信号里采用的sss序列，由此求得sss序列所代表的组id序号最后求得物理小区标识(physicalcellidentifier，pci)，

上述小区搜索过程中，对于pss序列的检测，需要三组本地生成序列，逐一与接收序列进行滑动相关运算，然后求取最大值来确定采用的是哪组pss序列，这种直接在时域上采用滑动相关法来检索pss序列的方法运算量较大。另一方面，采用本地生成的序列与接收的信号做滑动相关的方法，由于本地生成的序列并没有与接收的信号经历相同的信道影响，因此估计出来的频偏误差会相对较大，导致接收信号中存在载波频偏时搜索最强ssb波束的出错概率高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种搜索物理小区标识的方法、计算机可读存储介质及小基站，旨在解决现有技术的搜索物理小区标识的方法直接在时域上采用滑动相关法来检索pss序列的方法运算量较大，且接收信号中存在载波频偏时搜索最强ssb波束的出错概率高的问题。

第一方面，本发明提供了一种搜索物理小区标识的方法，所述方法包括：

s101、当搜索主同步信号pss位置和辅同步信号sss位置时，采用两个间隔预设距离的交频分复用ofdm符号进行滑动相关运算，求取滑动相关结果的最大值，确定此时参与滑动相关运算的两条pss序列和分别所处的位置；

s102、根据pss序列的以符号中心为原点呈现镜像共轭对称的特性，分别计算两条pss序列的半符号反转相关值，并求取半符号反转相关值的最大值，将半符号反转相关值的最大值所在pss序列作为当前小区ssb波束信号中最强pss信号，并确定两条pss序列分别所处的位置中最强pss信号所处的位置；由最强pss信号所处的位置确定pss位置，并根据pss位置确定sss位置；

s103、将从接收到的pss时域信号所处的pss位置提取的pss时域信号转换到频域得到pss频域信号，将接收到的pss频域信号与本地当前pss代表的小区id序号等于0时对应的pss频域序列进行循环移位滑动相关，求取最大相关峰值的位置，根据最大相关峰值的位置判断此时接收的pss频域信号对应的当前pss代表的小区id序号，根据sss位置确定sss序列所代表的组id序号，并根据当前pss代表的小区id序号和sss序列所代表的组id序号求得当前小区的物理小区标识。

进一步地，s101具体包括：

s1011、根据当前工作中心频率，确定同步信号块ssb子载波间隔和ssb发射时隙内两个ssb间隔的ofdm符号数n，进而确定一个ofdm符号的时域长度l和循环前缀长度cp，进而确定两条pss序列的滑动间隔d＝n*(l+cp)；根据子载波间隔，确定ssb低通滤波器的通带带宽；n是自然数；

s1012、接收预设周期数据并经ssb低通滤波器进行低通滤波得到滤波后数据data，计算滤波后数据data长度为data_length，设变量first_pss_start指示第一条数据起始位置，设变量second_pss_start指示第二条数据起始位置；设变量i指示滑动增长，设初值i＝0；设数组corr[data_length-d]用于保存第一条数据和第二条数据的滑动相关结果；data_length–d是指滤波后数据data长度减去两条pss序列的滑动间隔d；

s1013、令first_pss_start＝first_pss_start+i，以first_pss_start为起始位置截取滤波后数据data得到第一条数据pss_first，数据长度为l；令second_pss_start＝first_pss_start+d，以second_pss_start为起始位置截取滤波后数据data得到第二条数据pss_second，数据长度为l；计算第一条数据pss_first与第二条数据pss_second相关绝对值，将结果保存到corr[i]；令i＝i+1；

s1014、判断i的值，如果i大于或者等于滤波后数据data长度减去两条pss序列的滑动间隔d，则执行s1015，否则返回s1013；

s1015、求取滑动相关结果corr的最大值，确定此时参与滑动相关运算的前一条pss序列pss_front和所处位置pss_front_position以及后一条pss序列pss_back和所处位置pss_back_position。

进一步地，s102具体包括：

s1021、根据pss序列的以符号中心为原点呈现镜像共轭对称的特性，分别计算前一条pss序列pss_front和后一条pss序列pss_back各自的半符号反转相关值，并求取半符号反转相关值的最大值，将半符号反转相关值的最大值所在pss序列作为当前小区ssb波束信号中最强pss信号，并确定两条pss序列分别所处的位置中最强pss信号所处的位置，由最强pss信号所处的位置确定当前小区接收的滤波后数据data中pss时域信号所处位置pss_location；根据pss时域信号所处位置pss_location确定sss时域信号及其所处位置sss_location＝pss_location+2*(l+cp)。

进一步地，s103具体包括：

s1031、从接收到的pss时域信号所处位置pss_location提取滤波后数据中的pss时域信号并进行fft时频转换，得到接收的pss频域信号；

s1032、将接收的pss频域信号与本地当前pss代表的小区id序号等于0时对应的pss频域序列进行循环移位滑动相关，求取最大相关峰值的位置；

s1033、根据sss时域信号所处位置sss_location从滤波后数据中提取sss时域信号，并做fft得到sss频域信号，将得到的sss频域信号与值对应的本地的sss频域序列逐一相关，求取最大相关值来源的sss索引号，得到sss序列所代表的组id序号最后求得当前最优覆盖小区

进一步地，在s103之前，所述方法还包括：

计算接收数据中存在的载波频偏，并对接收数据补偿所述载波频偏，得到补偿载波频偏后的数据；

所述s1031和s1033中的所述滤波后数据是补偿载波频偏后的数据。

第二方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的搜索物理小区标识的方法的步骤。

第三方面，本发明提供了一种小基站，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个计算机程序，所述处理器和所述存储器通过总线连接，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的搜索物理小区标识的方法的步骤。

在本发明中，由于采用pss序列时域镜像共轭对称特点，采用滑动自相关法确定最强的pss信号位置，并由最强pss信号位置最终确定当前小区最强ssb波束位置，降低了接收信号中存在载波频偏时搜索最强ssb波束的出错概率；又由于采用不同的pss序列在频域循环移位特点，在频域求取接收pss序列所表示的减少了直接在时域中分别采用三条pss本地序列与接收无线帧滑动相关求取时带来的运算量；又由于所述方法还包括计算接收数据中存在的载波频偏，并对接收数据补偿所述载波频偏，得到补偿载波频偏后的数据，因此降低了小区物理标识pci的检错概率。

附图说明

图1是nrssb时频结构的示意图。

图2是scs等于15khz时，ssb在5ms半帧周期内的重复状况示意图。

图3是pss符号序列时域镜像共轭对称示意图。

图4是pss频域序列在时，分别与时和时的频域序列循环滑动互相关运算结果示意图。

图5是本发明实施例一提供的搜索物理小区标识的方法的流程图。

图6是本发明实施例一提供的搜索物理小区标识的方法中，搜索pss位置和sss位置的示意图。

图7是本发明实施例三提供的小基站的具体结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

请参阅图1，5gnr的ssb在频域上占据240个子载波数量，在时域上占据4个ofdm符号。其中pss和sss分别处于ssb的第一个ofdm符号和第三个ofdm符号的第56到第182个子载波位置。小区同步搜索过程，就是要搜索出pss和sss的位置，并由pss和sss携带的信息确定当前小区的pci。

ssb在不同的载波频段、不同的子载波间隔(subcarrierspace，scs)时，不同时隙的重复数会不一样，这使得检测ssb中的pss序列时，要考虑pss序列之间距离会依据不同场景而有变化。ssb在时域上的发射，采用到了beamsweep(波束扫描)技术，该技术在半帧周期内，可配置将多个ssb波束赋形到多个不同的方向，以期望终端能够获取所在区域基站波束最好的覆盖方向。ssb在半帧周期内的重复次数，与nr系统不同的配置有关，最小重复次数为4次，最大为64次，半帧周期内的重复的多个ssb形成ssb集。对于不同的ssb配置，ssb发射时隙内最少存在2个ssb，并且至少有2个ssb的间隔距离在一个时隙内是固定的，这个间隔距离可由nr系统的工作中心频点决定，等于n个ofdm符号时长，n取值为4或6。

协议定义了ssb有5种子载波间隔，意味着ssb时域上的pss序列ofdm符号长度可能有5种。pss时域符号序列镜像共轭对称性质，指的是：设pss时域符号序列ifft变换的点数为n，pss_time为时域上一个符号序列，即pss_time＝{a(0),a(1),a(3)......a(n-3),a(n-2),a(n-1)},则有a(1)＝a^*(n-1),a(2)＝a^*(n-2),......,a(n/2-2)＝a^*(n/2+2),a(n/2-1)＝a^*(n/2+1)，即pss_time＝{a(0),a(1),a(2),(3)......a(n/2-2),a(n/2-1),a(n/2),a(n/2-1)^*,a(n/2-2)^*......a(3)^*,a(2)^*,a(1)^*}，其中(·)^*为取共轭运算。图2显示scs等于15khz时ssb在半帧周期内的重复状况，此时一个时隙等于1ms。图3为pss符号序列时域镜像共轭对称示意图，n为ofdm符号的ifft点数，cp为ofdm符号的循环前缀。

pss本地生成的频域序列分别对应的当前pss代表的小区id序号三个取值0、1、2，本质上是由同一条m系列循环移位而成，根据这一特性，其互相关结果表现为同一条序列的循环移位。根据协议定义，时对应的pss频域序列，可以由时对应的pss频域序列循环移动43位所得到，时对应的pss频域序列，由时对应的pss频域序列循环移动86位所得到，采用接收到的pss频域序列与本地对应的pss频域序列求循环滑动相关，并求峰值位置，即可判断出当前接收到的pss对应值。图4为pss频域序列在时，分别与时和时的频域序列循环滑动互相关运算结果。

5gnrsss序列的生成，与pss序列取值有关，其生成过程如下：

dsss(n)＝[1-2x0((n+m0)mod127)][1-2x1((n+m1)mod127)],0≤n≤127

其中x0和x1是两条m序列。

从nrsss序列的生成过程可以看到，pss序列的取值会影响到sss序列的生成结果。取值有336种可能，即这样，每一个值对应336条sss序列，这将使得在检测出后，需要从其对应的336条sss序列中检测出值。

请参阅图5，本发明实施例一提供的搜索物理小区标识的方法包括以下步骤：需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的搜索物理小区标识的方法并不以图5所示的流程顺序为限。

s101、当搜索pss位置和sss位置时，采用两个间隔预设距离的ofdm符号进行滑动相关运算，求取滑动相关结果的最大值，确定此时参与滑动相关运算的两条pss序列和分别所处的位置。

s102、根据pss序列的以符号中心为原点呈现镜像共轭对称的特性，分别计算两条pss序列的半符号反转相关值，并求取半符号反转相关值的最大值，将半符号反转相关值的最大值所在pss序列作为当前小区ssb波束信号中最强pss信号，并确定两条pss序列分别所处的位置中最强pss信号所处的位置；由最强pss信号所处的位置确定pss位置，并根据pss位置确定sss位置。

分别计算两条pss序列的半符号反转相关值具体为：

针对每条pss序列，分别采用pss序列的后半序列倒序排列之后与前半序列逐一相乘并求和取绝对值。

s103、将从接收到的pss时域信号所处的pss位置提取的pss时域信号转换到频域得到pss频域信号，将接收到的pss频域信号与本地当前pss代表的小区id序号等于0时对应的pss频域序列进行循环移位滑动相关，求取最大相关峰值的位置，根据最大相关峰值的位置判断此时接收的pss频域信号对应的当前pss代表的小区id序号，根据sss位置确定sss序列所代表的组id序号，并根据当前pss代表的小区id序号和sss序列所代表的组id序号求得当前小区的物理小区标识。

在本发明实施例一中，s101具体可以包括以下步骤：

s1011、根据当前工作中心频率，确定ssb子载波间隔和ssb发射时隙内两个ssb间隔的ofdm符号数n，进而确定一个ofdm符号的时域长度l和循环前缀长度cp，进而确定两条pss序列的滑动间隔d＝n*(l+cp)；根据子载波间隔，确定ssb低通滤波器的通带带宽；n是自然数；

s1012、接收预设周期数据并经ssb低通滤波器进行低通滤波得到滤波后数据data，计算滤波后数据data长度为data_length，设变量first_pss_start指示第一条数据起始位置，设变量second_pss_start指示第二条数据起始位置；设变量i指示滑动增长，设初值i＝0；设数组corr[data_length-d]用于保存第一条数据和第二条数据的滑动相关结果；所述预设周期数据是等于或大于1个无线帧周期数据或者是等于或大于5ms的半帧周期数据，1个无线帧周期数据是10ms的数据；data_length–d是指滤波后数据data长度减去两条pss序列的滑动间隔d；

s1013、令first_pss_start＝first_pss_start+i，以first_pss_start为起始位置截取滤波后数据data得到第一条数据pss_first，数据长度为l；令second_pss_start＝first_pss_start+d，以second_pss_start为起始位置截取滤波后数据data得到第二条数据pss_second，数据长度为l；计算第一条数据pss_first与第二条数据pss_second相关绝对值，将结果保存到corr[i]；令i＝i+1；

在s1013中，计算第一条数据pss_first与第二条数据pss_second相关绝对值之后，还可以包括以下步骤：

对相关绝对值进行能量归一化。

s1014、判断i的值，如果i大于或者等于滤波后数据data长度减去两条pss序列的滑动间隔d，则执行s1015，否则返回s1013；

s1015、求取滑动相关结果corr的最大值，确定此时参与滑动相关运算的前一条pss序列pss_front和所处位置pss_front_position以及后一条pss序列pss_back和所处位置pss_back_position。

s1015之后，所述方法还可以包括以下步骤：

将滑动相关结果corr中存储的最大值与预设门限值比较，如果最大值小于预设门限值，则返回s1011，否则执行s102。预设门限值由工程经验决定。

s102具体可以包括以下步骤：

s1021、根据pss序列的以符号中心为原点呈现镜像共轭对称的特性，分别计算前一条pss序列pss_front和后一条pss序列pss_back各自的半符号反转相关值，并求取半符号反转相关值的最大值，将半符号反转相关值的最大值所在pss序列作为当前小区ssb波束信号中最强pss信号，并确定两条pss序列分别所处的位置中最强pss信号所处的位置，由最强pss信号所处的位置确定当前小区接收的滤波后数据data中pss时域信号所处位置pss_location；根据pss时域信号所处位置pss_location确定sss时域信号及其所处位置sss_location＝pss_location+2*(l+cp)。

请参阅图6是s1012至s1021搜索pss位置和sss位置的示意图。

s103具体可以包括以下步骤：

s1031、从接收到的pss时域信号所处位置pss_location提取滤波后数据中的pss时域信号并进行fft时频转换，得到接收的pss频域信号；

s1032、将接收的pss频域信号与本地等于0时对应的pss频域序列进行循环移位滑动相关，求取最大相关峰值的位置，如果最大相关峰值的位置等于{127，0，1}中的某一个值，则此时接收的pss频域信号对应的等于0；如果最大相关峰值的位置等于{42，43，44}中的某一个值，则此时接收的pss频域信号pss对应的等于1；如果最大相关峰值的位置等于{85，86，87}中的某一个值，则此时接收的pss频域信号对应的等于2；

s1033、根据sss时域信号所处位置sss_location从滤波后数据中提取sss时域信号，并做fft得到sss频域信号，将得到的sss频域信号与值对应的本地的sss频域序列逐一相关，求取最大相关值来源的sss索引号，得到最后求得当前最优覆盖小区

在s103之前，所述方法还可以包括以下步骤：

计算接收数据中存在的载波频偏，并对接收数据补偿所述载波频偏，得到补偿载波频偏后的数据，以消除接收数据中载波频偏的影响。

具体可以为：根据前一条pss序列pss_front和后一条pss序列pss_back，采用时域相位偏差法进行载波频偏估计得到载波偏差值cfo，采用cfo补偿接收到的滤波后数据data，得到补偿载波频偏后的数据data_new。

或者，

采用s1015中确定的参与滑动相关运算的前一条pss序列pss_front和所处位置pss_front_position以及后一条pss序列pss_back和所处位置pss_back_position，并由ssb在无线帧中10ms的时域重复周期性，在n个10ms无线帧周期中求取多个载波偏差值cfo，并求取cfo的平均值，采用cfo的平均值补偿接收到的滤波后数据data，得到补偿载波频偏后的数据data_new。

或者，

采用s1021中已确定的sss时域信号及其所处位置，采用时域相位偏差法进行载波频偏估计得到载波偏差值cfo，采用cfo补偿接收到的滤波后数据data，得到补偿载波频偏后的数据data_new。

或者，

采用s1021中已确定的sss时域信号及其所处位置，并由ssb在无线帧中10ms的时域重复周期性，在n个10ms无线帧周期中求取多个载波偏差值cfo，并求取cfo的平均值，采用cfo的平均值补偿接收到的滤波后数据data，得到补偿载波频偏后的数据data_new。

或者，

采用s1015中确定的参与滑动相关运算的前一条pss序列pss_front和所处位置pss_front_position以及后一条pss序列pss_back和所处位置pss_back_position，并由ssb在无线帧中10ms的时域重复周期性，在n个10ms无线帧周期中求取多个载波偏差值cfo；采用s1021中已确定的sss时域信号及其所处位置，并由ssb在无线帧中10ms的时域重复周期性，在n个10ms无线帧周期中求取多个载波偏差值cfo；并求取所有cfo的平均值，采用cfo的平均值补偿接收到的滤波后数据data，得到补偿载波频偏后的数据data_new。

则，s1031和s1033中的所述滤波后数据是补偿载波频偏后的数据data_new。

实施例二：

本发明实施例二提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例一提供的搜索物理小区标识的方法的步骤。

实施例三：

图7示出了本发明实施例三提供的小基站的具体结构框图，一种小基站100包括：一个或多个处理器101、存储器102、以及一个或多个计算机程序，其中所述处理器101和所述存储器102通过总线连接，所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器102中，并且被配置成由所述一个或多个处理器101执行，所述处理器101执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一提供的搜索物理小区标识的方法的步骤。

在本发明中，由于采用pss序列时域镜像共轭对称特点，采用滑动自相关法确定最强的pss信号位置，并由最强pss信号位置最终确定当前小区最强ssb波束位置，降低了接收信号中存在载波频偏时搜索最强ssb波束的出错概率；又由于采用不同的pss序列在频域循环移位特点，在频域求取接收pss序列所表示的减少了直接在时域中分别采用三条pss本地序列与接收无线帧滑动相关求取时带来的运算量；又由于所述方法还包括计算接收数据中存在的载波频偏，并对接收数据补偿所述载波频偏，得到补偿载波频偏后的数据，因此降低了小区物理标识pci的检错概率。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取记忆体(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。