一种应用于负信噪比5GNR系统中PSS符号同步方法与流程

本发明涉及5gnr系统下行信号识别领域，特别是涉及一种负信噪比下pss符号同步方法。

背景技术：

5g，即第五代移动通信技术，是4g之后的延伸，是引领万物互联的强力催化剂，5g以全新的移动通信系统架构，提供至少十倍于4g的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连接能力。

目前，中国5g已经进入预商用阶段，多地城市广泛开展5g网络实验，5g基站下行信号解调分析变得尤为重要。5gnr基站下行信号解调的第一步是小区搜索，而小区搜索的第一步就是主同步pss信号识别，目前pss搜索主要着眼于抗频偏，尚无针对负信噪比的设计。

5gnr实际基站中通常发射8个beam，每一个beam中包含一个ssb，每一个ssb包含pss、sss和pbch共四个ofdm符号。时间域资源分配与系统设置case有关，不同的case，ssb之间的时域位置不一致，下表列出部分配置。

技术实现要素：

本发明目的是解决负信噪比下pss搜索难度大的问题，提供一种应用于负信噪比5gnr系统中pss符号同步方法。

本发明技术方案

一种应用于负信噪比5gnr系统中pss符号同步方法，包括以下步骤：

第1步、根据信号带宽采用与之匹配的采样率采集5gnr数据；

第2步、下变频截取20ms基带信号，长度为5gnrdata_size；

第3步、进行主同步pss搜索；

第3.1步、生成本地主同步pss信号；

第3.2步、拼凑成包含pss的数据块beam8_local_pss；

第3.2.1步、生成时域本地信号pss，长度为fft_size，用pss尾部复制构成长度为cp_size的cp，并拼接在pss头部，构成本地一个beam的pss_ofdm，长度为fft_size+cp_size；；

第3.2.2步、根据接收5gnr信号的不同case，在8个pss_ofdm之间填充对应长度的零，构成beam8_local_pss；

第3.3步、包含功率处理的互相关；

第3.3.1步、截取beam8_local_pss长度的基带信号作为window_data，本地beam8_local_pss的共轭与窗口内数据window_data相乘相加，得到cor_sum1；

第3.3.2步、窗口内数据window_data的共轭与窗口内数据window_data相乘相加，得到cor_sum2；

第3.3.3步、cor_sum1除以cor_sum2，得到相关峰值cor_sum；

第3.4步、检测最大峰完成主同步pss符号同步

第3.4.1步、遍历20ms长度的基带信号，得到相关序列cor_sum(k)，k＝1，2，…5gnrdata_size；

第3.4.2步，取cor_sum(k)的最大值，记录最大值位置max_index，完成主同步pss搜索。

本发明的优点和有益效果：

本发明通过时域上构造beam8_local_pss与接收信号进行累加相关、并进行处理功率的互相关完成负信噪比下的pss捕获识别。经过仿真和测试，本方法可以提高负信噪比下5gnr系统中pss的识别性能。

附图说明

图1为本发明的pss捕获方法的流程图；

图2为本发明的beam8_local_pss构成图；

图3为实施例中pss搜索的相关结果图。

具体实施方式

实施例1：

此实施例实验环境选用r&sfsw-k144作为5gnr信号源，德力e8900a5gnr便携式频谱仪作为信号接收平台采集数据。德力e8900a采集数据时低噪为-110dbm。5gnr信号设置为10m系统带宽、常规cp长度、30k子载波间隔、casec、发射频率为2524.95mhz，信号发射功率为-130dbm，低于德力e8900a机器低噪20db。

一种应用于负信噪比5gnr系统中pss符号同步方法，具体流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤(1)采用15.36mhz采样率采集5gnr数据；

步骤(2)下变频截取20ms基带信号，长度为5gnrdata_size；

步骤(3)进行主同步pss搜索，包含以下步骤：

(3.1)生成本地主同步pss信号；

(3.2)拼凑成包含pss的数据块beam8_local_pss，参见图2；

第3.2.1步、生成时域本地信号pss，长度为512，用其尾部复制构成cp，长度为36，cp拼接在pss头部，构成本地一个beam的pss_ofdm，长度为548；

第3.2.2步、根据5gnr信号的casec、发射频率为2524.95mhz，可知8个ssb所在ofdm位置分别为2、8、16、22、30、36、44、50，需要填充的零长度分别为(512+36)*{5，7，5，7，5，7，5}＝{2740，3836，2740，3836，2740，3836，2740}，在8个pss_ofdm之间填充对应长度的零，构成beam8_local_pss；

(3.3)包含功率处理的互相关，包含以下步骤：

(3.3.1)截取beam8_local_pss长度的基带信号作为window_data，本地beam8_local_pss的共轭与窗口内数据window_data相乘相加,得到cor_sum1；

(3.3.2)窗口内数据window_data的共轭与窗口内数据window_data相乘相加,得到cor_sum2；

(3.3.3)cor_sum1除以cor_sum2，得到相关峰值cor_sum；

步骤(3.4)检测最大峰完成主同步pss符号同步，包含以下步骤：

(3.4.1)步遍历20ms长度的基带信号，得到相关序列cor_sum(k)，k＝1，2，…5gnrdata_size，本实施例5gnrdata_size为90000；

(3.4.2)取cor_sum(k)的最大值，记录最大值位置max_index，完成主同步pss搜索，本实施例主同步pss位置为87512。

图3为实施例中采用含功率处理相关产生的相关结果图，可见在负信噪比20db的情况下，依然可以有明显的相关峰，从而准确地实现pss符号同步，而采用常规单beam频域pss相关累加已无法得出明确相关峰。

技术特征：

1.一种应用于负信噪比5gnr系统中pss符号同步方法，其特征在于包括以下步骤：

第1步、根据信号带宽采用与之匹配的采样率采集5gnr数据；

第2步、下变频截取20ms基带信号，长度为5gnrdata_size；

第3步、进行主同步pss搜索；

第3.1步、生成本地主同步pss信号；

第3.2步、拼凑成包含pss的数据块beam8_local_pss；

第3.3步、包含功率处理的互相关；

第3.4步、检测最大峰完成主同步pss符号同步。

2.根据权利要求1所述应用于负信噪比5gnr系统中pss符号同步方法，其特征在于，第3.2步所述的拼凑成包含pss的数据块beam8_local_pss包含以下步骤：

第3.2.1步、生成时域本地信号pss，长度为fft_size，用pss尾部复制构成长度为cp_size的cp，并拼接在pss头部，构成本地一个beam的pss_ofdm，长度为fft_size+cp_size；

第3.2.2步、根据接收5gnr信号的不同case，在8个pss_ofdm之间填充对应长度的零，构成beam8_local_pss。

3.根据权利要求1所述应用于负信噪比5gnr系统中pss符号同步方法，其特征在于，第3.3步所述的包含功率处理的互相关包含以下步骤：

第3.3.1步、截取beam8_local_pss长度的基带信号作为window_data，本地beam8_local_pss的共轭与窗口内数据window_data相乘相加，得到cor_sum1；

第3.3.2步、窗口内数据window_data的共轭与窗口内数据window_data相乘相加，得到cor_sum2。

第3.3.3步、cor_sum1除以cor_sum2，得到相关峰值cor_sum。

4.根据权利要求1所述应用于负信噪比5gnr系统中pss符号同步方法，其特征在于，第3.4步所述的检测最大峰完成主同步pss符号同步包含以下步骤：

第3.4.1步、遍历20ms长度的基带信号，得到相关序列cor_sum(k)，k＝1，2，…5gnrdata_size；

第3.4.2步，取cor_sum(k)的最大值，记录最大值位置max_index，完成主同步pss搜索。

技术总结
一种应用于负信噪比5GNR系统中PSS符号同步方法。该方法首先根据信号带宽采用与之匹配的采样率采集数据，完成下变频得到基带信号，然后与本地生产的包含PSS的数据块beam8_local_PSS相关，完成PSS符号同步。相关过程中加入了接收信号功率处理，进一步提高了负信噪比下信号检测的准确性。

技术研发人员：岳友红;李岩;贾兵;齐进;康辉;郭鑫
受保护的技术使用者：天津德力仪器设备有限公司
技术研发日：2021.04.10
技术公布日：2021.07.23