同步检测方法、装置、具备通信能力的设备及存储介质与流程

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种同步检测方法、装置、具备通信能力的设备及存储介质。

背景技术：

设备间通信需要建立时间和频率同步。时间同步用以确定时域上正确的符号起始位置；载波频率同步用以减少或消除由于晶振偏差和多普勒效应导致的频率误差的影响。通常先执行定时同步，然后进行频率同步，因为频偏估计常常依赖于候选接收序列，而候选接收序列需要在定时同步的基础上得到。这意味着定时同步需要在频偏尚未纠正的情形下进行，因而考察定同步的在频偏环境下的性能是非常重要的。

定时估计位置可通过搜索一定时间范围(通常为参考序列的周期)内的最大定时度量值对应的位置来确定。一类常见的定时度量可归纳如下：

其中n表示第n个接收样点，n为参考序列的长度，p是一个能整除n的正整数，“|.|”表示取绝对值运算，“*”表示共轭操作，定时度量mp(n)计算过程可分为三步：首先将起始于n的接收信号序列{r(n+l)，l＝0，1，…，n-1}和本地参考序列{x(l)，l＝0，1，…，n-1}以相同的方式等分成p段，然后求取每一段接收序列和相应的本地序列的互相关之模值的平方，然后累加p个模值的平方。

所述定时度量mp(n)易受频率偏差影响(尤其是p取值较小的情形)，导致定时检测错误，频偏越大影响越明显，越容易出现定时错误。

技术实现要素：

基于此，有必要针对由于定时检测受频率偏差影响，频偏越大影响越明显，越容易出现定时错误的问题，提供一种同步检测方法、装置、具备通信能力的设备及存储介质。

一种同步检测方法，包括：

获取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值；

根据所述预设数目个定时度量值对应的接收样点位置，确定出预设数目个候选定时位置；

根据所述预设数目个候选定时位置确定出预设数目个候选接收序列；

确定各候选接收序列频偏补偿后对应的相关结果；

将值最大的相关结果对应的定时度量值和频偏估计值，确定为最终定时估计位置和最终频偏估计值。

在其中一个实施例中，确定各候选接收序列频偏补偿后对应的相关结果的步骤包括：

分别对各候选接收序列进行频偏估计，获得对应的频偏估计值；

采用获得的频偏估计值，分别对对应的候选接收序列进行频偏补偿，获得各频偏补偿后的候选接收序列；

对各频偏补偿后的候选接收序列分别与本地参考序列进行相关，获得各相关结果。

在其中一个实施例中，所述相关结果包括互相关模值或者互相关模值的平方。

在其中一个实施例中，所述获取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值的步骤包括：

获取预设观察范围内的定时度量值；

从获取的预设观察范围内的定时度量值中选取预设数目个定时度量值，分别存入所述预设数目个缓存器中；

从预设观察范围内选取当前待定定时度量值；

当各缓存器存储的定时度量值中的最小值小于当前待定定时度量值时，将所述最小值对应的缓存器中的值替换为所述当前待定定时度量值；并在替换后或者所述最小值大于当前待定定时度量值时，返回从预设观察范围内选取当前待定定时度量值的步骤，直至预设观察范围内的所有定时度量值都被选取为当前待定定时度量值；

将所述各缓存器中存储的各定时度量值，确定为最大的预设数目个定时度量值。

在其中一个实施例中，所述候选接收序列通过进行频偏估计，所述为频偏估计值，n为候选接收序列的长度，arg{.}表示取相角操作，n为第n个接收样点，δf为子载波间隔，yi(n)为候选接收序列，为本地参考序列的共轭，“*”表示共轭操作。

在其中一个实施例中，所述候选接收序列通过进行频偏补偿，为频偏估计值，ts＝1/fs为采样间隔。为频偏补偿后的候选接收序列，yi(n)为候选接收序列。

在其中一个实施例中，一种同步检测装置，包括：

定时度量值获取模块，用于获取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值；

候选定时位置确定模块，用于根据所述预设数目个定时度量值对应的接收样点位置，确定出预设数目个候选定时位置；

候选接收序列确定模块，用于根据所述预设数目个候选定时位置确定出预设数目个候选接收序列；

频偏补偿与相关结果确定模块，用于确定各候选接收序列进行频偏补偿后对应的相关结果；

最终定时估计位置和最终频偏估计值确定模块，用于将值最大的相关结果对应的定时度量值和频偏估计值，确定为最终定时估计位置和最终频偏估计值。

在其中一个实施例中，所述频偏补偿与相关结果确定模块包括：

频偏估计值单元，用于分别对各候选接收序列进行频偏估计，获得对应的频偏估计值；

频偏补偿单元，用于采用获得的频偏估计值，分别对对应的候选接收序列进行频偏补偿，获得各频偏补偿后的候选接收序列；

相关结果确定单元，用于对各频偏补偿后的候选接收序列分别与本地参考序列进行相关，获得各相关结果。

在其中一个实施例中，一种具备通信能力的设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述时间同步时实现所述的同步检测方法。

在其中一个实施例中，一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现所述的同步检测方法。

上述同步检测方法、装置、具备通信能力的设备及存储介质，通过获取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值；根据所述预设数目个定时度量值对应的接收样点位置，确定出预设数目个候选定时位置；根据所述预设数目个候选定时位置确定出预设数目个候选接收序列；确定各候选接收序列对应的相关结果；将值最大的相关结果对应的定时度量值和频偏估计值，确定为最终定时估计位置和最终频偏估计值。根据选取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值对应的位置通过上述步骤挑选出正确的定时位置，解决了由于定时检测受频率偏差影响，频偏越大影响越明显，越容易出现定时错误的问题。

附图说明

图1为本申请一个实施例的同步检测方法的流程图；

图2为本申请另一个实施例的同步检测方法的流程图；

图3为本申请另一个实施例的同步检测方法的流程图；

图4为本申请一个实施例的同步检测装置的结构图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本申请，并不限定本申请的保护范围。

请参阅图1，一种同步检测方法，执行以下步骤s210至步骤s260：

步骤s210，获取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值。

其中，定时度量值是通过定时度量函数确定的，其中n表示第n个接收样点，n为参考序列的长度，p是一个能整除n的整数，“|.|”表示取绝对值运算，“*”表示共轭操作，定时度量mp(n)计算过程可分为三步：首先将起始接收样点的接收信号序列{r(n+l)，l＝0，1，…，n-1}和本地参考序列{x(l)，l＝0，1，…，n-1}以相同的方式等分成p段，求取每一段接收序列和相应的本地序列的互相关之模值的平方，然后累加p个模值的平方。

在一个实施例中，步骤s210包括步骤s211至s215(图未示出)：

步骤s211，获取预设数目个缓存器、预设观察范围内的定时度量值。

步骤s212，从获取的预设观察范围内的定时度量值中选取预设数目个定时度量值，分别存入所述预设数目个缓存器中。

步骤s213，从预设观察范围内选取当前待定定时度量值。

步骤s214，当各缓存器存储的定时度量值中的最小值小于当前待定定时度量值时，将所述最小值对应的缓存器中的值替换为所述当前待定定时度量值；并在替换后或者所述最小值大于当前待定定时度量值时，返回从预设观察范围内选取当前待定定时度量值的步骤，直至预设观察范围内的所有定时度量值都被选取为当前待定定时度量值。

步骤s215，将所述各缓存器中存储的各定时度量值，确定为最大的预设数目个定时度量值。

步骤s220，根据所述预设数目个定时度量值对应的接收样点位置，确定出预设数目个候选定时位置；

其中，参考序列通常是周期出现的，即使不是周期出现也可以假定在一定的时间窗(大小为nwin)内会出现至少一次。观察发现受频偏的影响，正确定时位置以较高的概率出现在观察范围内最大的几个度量值对应的位置上，因此选择最大的c个定时度量值γ(n)对应的接收样点n定时作为候选定时位置ni，i＝1，2，…c，c是正整数。若定义候选定时位置集合s＝{n1，n2，…，nc}，观察窗内所有除了候选定时位置以外的接收样点构成的集合w＝{n|0≤n<nwin且则对于集合s中的任何一个位置的定时度量值大于集合w中的任何一个位置的定时度量值。

步骤s240，根据所述预设数目个候选定时位置确定出预设数目个候选接收序列。

其中，获取了c个候选定时位置，对于每一个候选定时位置ni，先假定ni为正确的定时位置，即认为找到了候选接收序列。因为有c个候选定时位置，因而得到c个候选的“候选接收序列”，记为yi(n)，i＝1，2，..，c。

步骤s260，确定各候选接收序列频偏补偿后对应的相关结果。

在一个实施例中，请参阅图2，步骤s260包括步骤s261至步骤s263：

步骤s261，分别对各候选接收序列进行频偏估计，获得对应的频偏估计值。

其中，所述候选接收序列通过进行频偏估计，所述为频偏估计值，n为候选接收序列的长度，arg{.}表示取相角操作，n为第n个接收样点，δf为子载波间隔，yi(n)为候选接收序列，为本地参考序列的共轭，“*”表示共轭操作。可以根据不同的通信方式选择不同的方式对各候选接收序列进行频偏估计。

步骤s262，采用获得的频偏估计值，分别对对应的候选接收序列进行频偏补偿，获得各频偏补偿后的候选接收序列。

其中，所述候选接收序列通过进行频偏补偿，为频偏估计值，ts＝1/fs为采样间隔。为频偏补偿后的候选接收序列，yi(n)为候选接收序列。

步骤s263，对各频偏补偿后的候选接收序列分别与本地参考序列进行相关，获得各相关结果。

其中，计算频偏补偿后的候选接收序列其与本地参考序列的互相关之模值，即：

得到c个模值，记为γi，i＝0，1，…，c。也可定义为互相关模的平方，即

步骤s280，将值最大的相关结果对应的定时度量值和频偏估计值，确定为最终定时估计位置和最终频偏估计值。

其中，把c个模值进行比较，确定出最大的模值，最大的模值对应的定时估计位置和的定时估计位置就是最终定时估计位置和最终频偏估计值。

上述同步检测方法，通过选取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值对应的位置，根据所述预设数目个候选定时位置确定出预设数目个“候选接收序列”；确定各候选接收序列对应的相关结果；将值最大的相关结果对应的定时度量值和频偏估计值，确定为最终定时估计位置和最终频偏估计值，解决了由于定时检测受频率偏差影响，频偏越大影响越明显，越容易出现定时错误的问题。

请参阅图3，在一个实施例中，以lte(longtermevolution，长期演进)系统的初始接入同步作为实施案例。lte初始接入采用的参考序列称为主同步信号pss(primarysynchronizationsignal)。在ffd(frequencydivisionduplex，频分双工)模式下，信道带宽为b＝5mhz(其中有用信号为4.5mhz，两边的保护频带各占0.25mhz)，采样率fs＝7.68mhz，载波间隔δf＝15khz的情形。其中pss序列的产生方法如下：

频域pss序列xu(k)基于zadoff-chu序列构成：

其中0≤k<nzc，nzc＝63表示频域pss序列的长度，u为zadoff-chu的根指数，取值为{25，29，34}。对于本实施案例而言，时域pss序列可按以下方式产生：

其中0≤n<n-1，n＝512。xu(n)是非恒模序列。

在上述的基础上执行同步检测方法的步骤s411至步骤s417：

步骤s411，定时度量计算值γ(n)，具体地，

其中：

r(n)表示时域接收信号。

xu(n)为本地参考序列，则ρu(n)为根指数为u的定时度量值，γ(n)为不同根指数(u＝25，29，34)下最大的ρu(n)定时度量值。lte系统中接收方不知道u的具体取值，因而需要对其进行盲检。

步骤s412，在一定的观察范围内，选择最大的c个定时度量值γ(n)对应的接收样点n定时作为候选定时位置：ni，i＝1，2，…c。

本实施例将候选定时位置的个数设定为4，即c＝4。由于lte的pss序列出现的周期为5ms，因而可以将观察时间窗的大小定义为5ms，于是：

nwin＝fs×5ms＝(7.68×10⁶)×(5×10^-3)＝38400

在观察窗范围内(0≤n<nwin-1)选择最大的c＝4个定时度量值γ(n)对应的接收样点作为候选定时位置ni，i＝1，2，3，4。与候选定时位置ni对应的根系数的估计按下式求得：

步骤s413，根据c个候选定时位置，推得c个“候选接收序列”：

yi(n)，i＝1，2，..，c

根据候选定时位置得到接收的参考序列。

根据步骤s412得到了c＝4个候选定时位置，对于每一个候选定时位置ni，先假定ni为正确的定时位置，即认为找到了候选接收序列yi(n)。

因为有c＝4个候选定时位置，因而得到c＝4个候选的“候选接收序列”，记为yi(n)，i＝1，2，3，4。

选取c＝4个最大度量值γ(n)对应的参考序列的具体实现方法如下：

a、初始化

采用4个缓存器{a1，a2，a3，a4}，用于存储4个候选定时位置的度量值，它们的初始值设为0。

采用4个缓存器{b1，b2，b3，b4}，用于存储4个候选定时位置的定时位置值，它们的初始值设为0。

采用4个缓存器{c1，c2，c3，c4}，用于存储4个与候选定时位置对应的候选接收序列；初始值为空，接收样点索引初始化为0，即n＝0。

b、将4个缓存器{a1，a2，a3，a4}中的取值最小值的缓存器记为其中0≤imin<4。若存在多个相同的最小值，任选其中一个即可。

c、若则将与接收样点对应的参考序列存入

d、n＝n+1。

e、若n<nwin，转到步骤b)，否则搜索结束，缓存器{a1，a2，a3，a4}的值即为搜索范围内最大的4个度量值，缓存器{b1，b2，b3，b4}中的值即为候选定时位置{n1，n2，n3，n4}，缓存器{c1，c2，c3，c4}中存放的即为候选接收序列{y1(n)，y2(n)，y3(n)，y4(n)}。

步骤s414，每个候选接收序列yi(n)独立进行频偏估计，得到c个频偏估计值:

利用步骤s413得到的每个候选接收序列yi(n)独立进行频偏估计，得到c＝4个频偏估计值，记为

根据其中一种可行的频偏估计算法：

其中：

为频偏估计值，n为候选接收序列的长度，arg{.}表示取相角操作，n为第n个接收样点，δf为子载波间隔，yi(n)为候选接收序列，为本地参考序列的共轭，“*”表示共轭操作。

步骤s415，每个候选接收序列yi(n)采用进行频偏补偿，得到c个频偏补偿后的候选接收序列:

每个候选接收序列yi(n)采用相应的进行频偏补偿，即：

其中为步骤s414所得频率偏差，ts＝1/fs为采样间隔。c＝4个频偏补偿后的候选接收序列，记为

步骤s416，计算每一个频偏补偿后的候选接收序列其与本地参考序列的互相关之模值，得到c个模值:γi，i＝1，2，…，c。

计算频偏补偿后的候选接收序列其与本地参考序列的互相关之模值，即：

得到c＝4个模值，记为γi，i＝1，2，3，4。

步骤s417，令使得ci最大的i为imax，即则定时估计位置和频偏估计值分别表示为：

上述同步检测方法，通过选取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值对应的位置，根据所述预设数目个候选定时位置确定出预设数目个候选接收序列；对每个候选接收序列进行频偏估计和补偿；确定各频偏补偿后的候选接收序列与本地参考序列的相关结果；将值最大的相关结果对应的定时度量值和频偏估计值，确定为最终定时估计位置和最终频偏估计值，解决了由于定时检测受频率偏差影响，频偏越大影响越明显，越容易出现定时错误的问题。

请参阅图4，一种同步检测装置，包括：

定时度量值获取模块510，用于获取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值；

其中，定时度量值是通过定时度量函数确定的，其中n表示第n个接收样点，n为参考序列的长度，p是一个能整除n的整数，“|.|”表示取绝对值运算，“*”表示共轭操作，定时度量mp(n)计算过程可分为三步：首先将起始于n的接收信号序列{r(n+l)，l＝0，1，…，n-1}和本地参考序列{x(l)，l＝0，1，…，n-1}以相同的方式等分成p段，求取每一段接收序列和相应的本地序列的互相关之模值的平方，然后累加p个模值的平方。

在一个实施例中，定时度量值获取模块510包括：

缓存器、定时度量值获取单元，用于获取预设数目个缓存器、预设观察范围内的定时度量值。

定时存储单元，用于从获取的预设观察范围内的定时度量值中选取预设数目个定时度量值，分别存入所述预设数目个缓存器中。

当前待定定时度量值选取单元，用于从预设观察范围内选取当前待定定时度量值。

定时度量值判断单元，当各缓存器存储的定时度量值中的最小值小于当前待定定时度量值时，将所述最小值对应的缓存器中的值替换为所述当前待定定时度量值；并在替换后或者所述最小值大于当前待定定时度量值时，返回从预设观察范围内选取当前待定定时度量值的步骤，直至预设观察范围内的所有定时度量值都被选取为当前待定定时度量值。

最大定时度量值确定单元，将所述各缓存器中存储的各定时度量值，确定为最大的预设数目个定时度量值。

候选定时位置确定模块520，用于根据所述预设数目个定时度量值对应的接收样点位置，确定出预设数目个候选定时位置。

其中，参考序列通常是周期出现的，即使不是周期出现也可以假定在一定的时间窗(大小为nwin)内会出现至少一次。观察发现受频偏的影响，正确定时位置以较高的概率出现在观察范围内最大的几个度量值对应的位置上，因此选择最大的c个定时度量值γ(n)对应的接收样点n定时作为候选定时位置ni，i＝1，2，…c，c是正整数。若定义候选定时位置集合s＝{n1，n2，…，nc}，观察窗内所有除了候选定时位置以外的接收样点构成的集合w＝{n|0≤n<nwin且则对于集合s中的任何一个位置的定时度量值大于集合w中的任何一个位置的定时度量值。

候选接收序列确定模块540，用于根据所述预设数目个候选定时位置确定出预设数目个候选接收序列。

其中，获取了c个候选定时位置，对于每一个候选定时位置ni，先假定ni为正确的定时位置，即认为找到了候选接收序列。因为有c个候选定时位置，因而得到c个候选的“候选接收序列”，记为yi(n)，i＝1，2，..，c。

频偏补偿与相关结果确定模块560，用于确定各候选接收序列进行频偏补偿后对应的相关结果。

在其中一个实施例中，所述频偏补偿与相关结果确定模块560包括：

频偏估计值单元，用于分别对各候选接收序列进行频偏估计，获得对应的频偏估计值。

频偏补偿单元，用于采用获得的频偏估计值，分别对对应的候选接收序列进行频偏补偿，获得各频偏补偿后的候选接收序列。

相关结果确定单元，用于对各频偏补偿后的候选接收序列分别与本地参考序列进行相关，获得各相关结果。

最终定时估计位置和最终频偏估计值确定模块580，用于将值最大的相关结果对应的定时度量值和频偏估计值，确定为最终定时估计位置和最终频偏估计值。

其中，把c个模值进行比较，确定出最大的模值，最大的模值对应的定时估计位置和的定时估计位置就是最终定时估计位置和最终频偏估计值。

上述同步检测装置，通过选取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值对应的位置，根据所述预设数目个候选定时位置确定出预设数目个候选接收序列；确定各候选接收序列对应的相关结果；将值最大的相关结果对应的定时度量值和频偏估计值，确定为最终定时估计位置和最终频偏估计值，解决了由于定时检测受频率偏差影响，频偏越大影响越明显，越容易出现定时错误的问题。

在一个实施例中，还提供一种具备通信能力的设备，该具备通信能力的设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的具备通信能力的设备，其中，处理器执行所述程序时实现如上述各实施例中的任意一种同步检测方法。

该计具备通信能力的设备，其处理器执行程序时，通过根据选取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值对应的位置通过上述步骤挑选出正确的定时位置，解决了由于定时检测受频率偏差影响，频偏越大影响越明显，越容易出现定时错误的问题。

此外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性的计算机可读取存储介质中，如本申请实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各同步检测方法的实施例的流程。

在一个实施例中，还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，

其中，该程序被处理器执行时实现如上述各实施例中的任意一种同步检测方法。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

该计算机存储介质，其存储的计算机程序，通过实现包括如上述各同步检测方法的实施例的流程，从而可以通过根据选取预设观察范围内最大的预设数目个定时度量值对应的位置通过上述步骤挑选出正确的定时位置，解决了由于定时检测受频率偏差影响，频偏越大影响越明显，越容易出现定时错误的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。