[发明专利]一种5G系统下行帧定时同步方法

权利要求书

1.一种5G系统下行帧定时同步方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：对接收信号进行频谱搬移和滤波处理；在5G系统中，设子载波间隔为15KHz，带宽为100M，频域占用273个RB，接收信号的频谱在最右端，则接收信号需要向左偏移126.5个RB的频谱资源，此时接收信号的频谱位于中心频点，然后对频谱搬移后的接收信号进行滤波处理，滤除同步信号块所占频谱之外的其它信号，消除信号干扰，从而进行序列的互相关操作；

S2：对接收信号进行降采样和归一化处理；在122.88M的采样率下，对接收信号进行16倍降采样，获取长度为19200+256点的接收数据；19200位100M带宽对应的122.88M采样率进行16倍降采样后半帧数据的采样点数，256为一个OFDM符号降采样后的采样点数；并对降采样后的接收信号进行归一化处理，避免因接收信号中包含较大的数值，造成互相关结果出现假峰值，此时处理后的接收信号用r(n)表示，本地信号用pss_i(n)表示；

S3：对接收信号和三组本地信号进行差分运算，并将差分后的接收信号与本地信号进行分段相关处理；

S4：利用序列互相关与卷积的转换关系，将序列的互相关运算转化为卷积运算，然后利用卷积时域与频域的转换关系，将分段后接收信号进行快速傅里叶变换FFT，本地信号则进行序列翻转、共轭和快速傅里叶变换，将接收信号和本地信号从时域转换到频域；

S5：转换到频域的接收信号和本地信号进行相乘运算，再通过傅里叶逆变换将结果转换到时域，将分段后的时域结果进行组合，得到三组互相关值，比较三组互相关值的峰均值大小，从而获取小区组内号和粗同步点表示为R1；

在步骤S3-S5中，对接收信号和本地信号进行差分、分段、互相关运算、时频域转化处理，具体包括以下内容：

(1)对接收信号r(n)和本地信号pss_i(n)先分别进行差分运算，得到r'(n)和pss′_i(n)，然后将差分后的信号进行分段相关：

r'(n)＝r(n)×r(n-1)

pss′_i(n)＝pss_i(n)×pss_i(n-1)

其中D为分段数目，N为一个OFDM符号的点数；

(2)互相关与卷积存在如下的转换关系：

R(τ)＝f₁(τ)*f₂(-τ)

因此上述互相关转化为如下的卷积运算：

由上式看出，本地信号需经过序列的翻转、共轭运算；

然后将接收信号和本地信号进行傅里叶变换：

R'(k)＝FFT(r'(n))

PSS′_i(k)＝FFT(pss′_i(-n))

C_i(n)＝IFFT(R'(k)×PSS′_i(k))

步骤S5中所述比较三组互相关值的峰均值大小，从而获取小区组内号和粗同步点表示为R1，具体包括以下内容：三组本地信号分别与接收信号进行互相关运算，得到三组相关值，选取每组互相关值的最大值C_max1、C_max2、C_max3，比较三个值中的最大值，最大值所对应的本地信号的序列号即为小区组内ID号，最大值对应的n值点为粗定时同步点；

S6：精同步定时模块结合接收信号和粗同步点，粗同步点通过转换关系((粗同步点-1)*降采样倍数+1)转换为初始接收信号的真实值表示为R2，在粗同步点R2前后各选取32点，组成长度为64点的滑动窗，利用互相关运算，检测峰值点，从而确定主同步信号的同步位置和小区组内号粗同步点R1对应的接收信号的真实值用R2表示，R2＝(R1-1)*降采样倍数+1；在R2位置前后取32点，组成64点的滑动窗，进行64次的互相关计算得到峰值位置PSS_max，峰值点对应的滑动窗口的位置为r，取值范围为1到64；精同步处理得到的同步点位置用R3表示，R3＝R2-(32-r)，从而获取定时同步位置和小区组内号

S7：辅同步信号的检测基于步骤S6中的主同步信号同步点的位置，在一个SSB同步块中，PSS和SSS相差两个OFDM符号，因此能获取SSS信号的位置，接收信号与本地的336组福同步信号进行互相关处理，获取小区组号和小区号完成帧同步处理；具体包括：在5G系统中PSS和SSS以SSB块的形式发送，PSS和SSS始终相差两个OFDM符号，由于已知PSS信号的起始位置，能够获取SSS信号的起始位置，从而截取接收信号中的SSS信号序列，与本地的336组SSS信号进行互相关运算，并对比互相关峰值的大小，最大值所对应的同步信号的组号用D1表示取值范围为1到336，则小区组号

按照PSS信号的粗同步和精同步处理，获取小区组内号SSS信号的互相关处理，获取小区号进一步得到小区号其计算公式为完成了定时同步过程。