CN106487494A - 信号同步的方法和信号同步的装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种信号同步方法的和信号同步的装置。该方法包括对本地存储的第一同步序列进行互质采样得到第一采样序列，并根据基站发送的同步信号携带的第二同步序列确定多个短序列，然后对多个短序列分别进行互质采样得到多个第二采样序列，并当第一采样序列和多个第二采样序列的互相关运算得到的第一组相关值中的峰值大于第一预设门限值时，将与第一组相关值中的峰值对应的第二同步序列的位置作为与基站实现同步的起始位置。本发明实施例通过对本地同步序列和接收同步序列都进行互质采样后的序列进行互相关运算以确定与基站实现同步的起始位置，这样能够降低运算复杂度。

Description

信号同步的方法和信号同步的装置

技术领域

本发明涉及通信领域，并且更具体地，涉及信号同步的方法和信号同步的装置。

背景技术

移动终端要接入基站与基站进行通信，需要与基站实现同步。符号定时同步是移动终端进行小区搜索以实现同步过程的第一步。在一般的通信系统中，可以通过位同步序列或者帧同步序列良好的自相关特性获取位同步或者帧同步的具体位置。同理，在长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)系统中，符号定时同步的位置也可以基于同步序列的自相关特性来获取。

在长期演进-机器对机器(Long Term Evolution-Machine-To-Machine，LTE-M)系统中，高效精确的定时同步算法是确保移动终端快速接入小区的关键。现有LTE-M系统中，移动终端可以采用下列方法实现定时同步：移动终端接收基站发送的同步序列，并对同步序列进行解差分运算，得到解差分后的序列；接着，移动终端使用本地存储的序列对解差分后的序列做滑动相关并从得到的相关值中获取相关峰值；然后，通过判断相关峰值与预先设定的帧检测门限值的大小来确定符号定时同步的位置。当相关峰值大于帧检测门限值时，可以将相关峰值对应的位置作为同步信号的起始位置，完成符号定是同步。当相关峰值小于或者等于帧检测门限值时，移动终端可以重新搜索同步信息以再次接入小区。

但是，由于接收同步序列的数据点数的多少是由带宽决定的，带宽越大，数据点数越大。而且，系统中同步算法的采样率(例如，240Ksps)可以为若干倍(例如，20倍)的符号速率。所以，定时采样点滑动范围非常大。这样，移动终端对所有接收到的数据点都要进行检测，运算量大，运算复杂度高。

发明内容

本发明实施例提供一种信号同步的方法和信号同步的装置，能够降低运算复杂度。

第一方面，提供了一种信号同步的方法，包括：对第一同步序列进行互质采样，得到第一采样序列，其中，所述第一同步序列存储在移动终端，所述互质采样为使用两个质数分别间隔均匀地对序列进行采样；对基站发送的同步信号携带的第二同步序列进行解差分运算，得到解差分序列；从所述解差分序列中截取长度为预设值的多个第三序列；对所述多个第三序列进行下采样，得到多个第四序列，其中，每个第四序列的长度与所述第一同步序列的长度相同；对所述多个第四序列分别进行所述互质采样，得到多个第二采样序列；对所述第一采样序列和所述多个第二采样序列中的每个第二采样序列分别进行互相关运算，得到第一组相关值，其中，所述互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积，所述第一组相关值用来表示所述第一采样序列分别和所述每个第二采样序列的相关度；将所述第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较；当所述第一组相关值中的峰值大于所述第一预设门限值时，将与所述第一组相关值中的峰值对应的所述第二同步序列在所述同步信号中的位置作为与所述基站实现信号同步的起始位置。

结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，所述第一同步序列的长度p、所述第一采样序列的长度q、所述互质采样的两个质数M和N应满足：

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：当所述第一组相关值中的峰值小于或者等于所述第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算，得到第二组相关值，其中，所述第一剩余序列为对所述本地存储的第一同步序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二剩余序列为对所述第四序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二组相关值用来表示所述第一剩余序列分别和每个第二剩余序列的相关度；将所述第一组相关值和所述第二组相关值相加，得到第三组相关值，所述第三组相关值用来表示所述第一同步序列分别和每个所述第四序列的相关度；从所述第三组相关值中选取最大值确定为第三组相关值的峰值；当所述第三组相关值的峰值大于第二预设门限值时，将所述第三组相关值的峰值对应的第二同步序列的位置作为与所述基站实现同步的起始位置。

第二方面，提供了一种信号同步的装置，包括：第一互质采样单元，用于对第一同步序列进行互质采样，得到第一采样序列，其中，所述第一同步序列存储在移动终端，所述互质采样为使用两个质数分别间隔均匀地对序列进行采样；解差分单元，用于对基站发送的同步信号携带的第二同步序列进行解差分运算，得到解差分序列；截取单元，用于从所述解差分单元得到的解差分序列中截取长度为预设值的多个第三序列；下采样单元，用于对所述截取单元得到的所述多个第三序列分别进行下采样，得到多个第四序列，其中，每个第四序列的长度与所述第一同步序列的长度相同；第二互质采样单元，用于对所述下采样单元得到的所述多个第四序列分别进行所述互质采样，得到多个第二采样序列；第一互相关运算单元，用于对所述第一采样单元得到的所述第一采样序列和所述第二互质采样单元得到的所述多个第二采样序列中的每个第二采样序列分别进行互相关运算，得到第一组相关值，其中，所述互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积，所述第一组相关值用来表示所述第一采样序列分别和所述每个第二采样序列的相关度；比较单元，用于将所述第一互相关运算单元得到的所述第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较；第一同步单元，用于当所述互相关运算单元得到的所述第一组相关值中的峰值大于所述第一预设门限值时，将与所述第一组相关值中的峰值对应的所述第二同步序列在所述同步信号中的位置作为与所述基站实现信号同步的起始位置。

结合第二方面，在第二方面的一种实现方式中，所述第一同步序列的长度p、所述第一采样序列的长度q、所述互质采样的两个质数M和N应满足：

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述装置还包括：第二互相关运算单元，用于当所述第一组相关值中的峰值小于或者等于所述第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算，得到第二组相关值，其中，所述第一剩余序列为对所述本地存储的第一同步序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二剩余序列为对所述第四序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二组相关值用来表示所述第一剩余序列分别和每个第二剩余序列的相关度；叠加单元，用于将所述第一组相关值和所述第二组相关值相加，得到第三组相关值，所述第三组相关值用来表示所述第一同步序列分别和每个所述第四序列的相关度；确定单元，用于从所述第三组相关值中选取最大值确定为第三组相关值的峰值；第二同步单元，用于当所述第三组相关值的峰值大于第二预设门限值时，将所述第三组相关值的峰值对应的第二同步序列的位置作为与所述基站实现同步的起始位置。

第三方面，提供了一种移动终端，包括：存储器、接收器和处理器；所述存储器用于存储所述处理器执行的指令；所述处理器用于控制所述接收器接收基站发送的同步信号携带的第二同步序列；所述处理器还用于对第一同步序列进行互质采样得到第一采样序列，对所述第二同步序列进行解差分运算得到解差分序列，从所述解差分序列中截取长度为预设值的多个第三序列，对所述多个第三序列分别进行下采样得到多个第四序列，对所述多个第四序列分别进行所述互质采样得到多个第二采样序列，对所述第一采样序列和所述多个第二采样序列中的每个第二采样序列分别进行互相关运算得到第一组相关值，并将所述第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较，当所述第一组相关值中的峰值大于所述第一预设门限值时，将与所述第一组相关值中的峰值对应的所述第二同步序列在所述同步信号中的位置作为与所述基站实现信号同步的起始位置，其中，所述第一同步序列存储在移动终端，所述互质采样为使用两个质数分别间隔均匀地对序列进行采样，且，每个第四序列的长度与所述第一同步序列的长度相同，所述互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积，所述第一组相关值用来表示所述第一采样序列分别和所述每个第二采样序列的相关度。

结合第三方面，在第三方面的一种实现方式中，所述第一同步序列的长度p、所述第一采样序列的长度q、所述互质采样的两个质数M和N应满足：

结合第三方面及其上述实现方式，在第三方面的另一种实现方式中，所述处理器还用于当所述第一组相关值中的峰值小于或者等于所述第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算，得到第二组相关值，将所述第一组相关值和所述第二组相关值相加得到第三组相关值，从所述第三组相关值中选取最大值确定为第三组相关值的峰值，当所述第三组相关值的峰值大于第二预设门限值时，将所述第三组相关值的峰值对应的第二同步序列的位置作为与所述基站实现同步的起始位置，其中，所述第一剩余序列为对所述本地存储的第一同步序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二剩余序列为对所述第四序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二组相关值用来表示所述第一剩余序列分别和每个第二剩余序列的相关度，所述第三组相关值用来表示所述第一同步序列分别和每个所述第四序列的相关度。

本发明实施例通过对本地同步序列和基站发送的同步序列解差分截取采样后的序列都进行互质采样，并根据互质采样后序列的互相关运算结果确定与基站实现同步的起始位置，这样可以避免直接对本地同步序列和解差分截取采样前的序列进行互相关运算确定同步起始位置带来的运算复杂度高的技术问题，从而能够降低运算复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的同步方法的示意性流程图。

图2是本发明另一实施例的同步方法的示意性流程图。

图3是本发明一个实施例的同步装置的框图。

图4是本发明另一实施例的同步装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明实施例中的移动终端(Mobile Terminal)可以称之为用户设备(User Equipment，简称为“UE”)、终端(Terminal)、移动台(Mobile Station，简称为“MS”)等。移动终端可以是移动电话(或称为“蜂窝”电话)或具有移动终端的计算机等，例如，便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置。

图1是本发明一个实施例的同步方法的示意性流程图。图1的方法可以由移动终端执行。

101，对第一同步序列进行互质采样，得到第一采样序列，其中，第一同步序列存储在移动终端，互质采样为使用两个质数分别间隔均匀地对序列进行采样。

102，对基站发送的同步信号携带的第二同步序列进行解差分运算，得到解差分序列。

103，从解差分序列中截取数据长度为预设值的多个第三序列。

104，对多个第三序列进行下采样，得到多个第四序列，其中，每个第四序列的长度与第一同步序列的长度相同。

105，对多个第四序列分别进行互质采样，得到多个第二采样序列。

106，对第一采样序列和多个第二采样序列中的每个第二采样序列分别进行互相关运算，得到第一组相关值，其中，互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积，第一组相关值用来表示第一采样序列分别和每个第二采样序列的相关度。

107，将第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较。

108，当第一组相关值中的峰值大于第一预设门限值时，将与第一组相关值中的峰值对应的第二同步序列在所述同步信号中的位置作为与基站实现信号同步的起始位置。

本发明实施例通过对本地同步序列和基站发送的同步序列解差分截取采样后的序列都进行互质采样，并根据互质采样后序列的互相关运算结果确定与基站实现同步的起始位置，这样可以避免直接对本地同步序列和解差分截取采样前的序列进行互相关运算确定同步起始位置带来的运算复杂度高的技术问题，从而能够降低运算复杂度。

同步信号主要用于移动终端初始入网或者从休眠中醒来时进行帧信号检测、符号定时同步以及粗载波频偏估计。

可以通过下列方式产生本地同步信号(即第一同步序列所在的同步信号)：首先，产生长度为255的m序列{a_i|i＝0,…,254}，生成多项式为x⁸+x⁶+x⁵+x⁴+1，移位寄存器初始状态为{0,0,0,0,0,0,0,0,1}。接着，对m序列进行二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)调制(‘0’映射为‘1’，‘1’映射为‘-1’)，得到BPSK序列{b_i|i＝0,…,254}。最后，对BPSK序列进行差分运算，得到本地同步信号{PSS_i+1＝PSS_i*b_i|i＝0,…,254}，其中，PSS₀＝exp(j*π/4)。

本发明实施例中，主要使用了一种新型的数据采样方式即互质(co-prime)采样。这种采样方式可以在不丢失数据有效信息的情况下对数据进行采样，保证co-prime采样后的数据与原有数据具有一致性较好的自相关特性。即，在原有数据具有良好的自相关特性的情况下，co-prime采样后的数据也具有良好的自相关特性。co-prime采样使用M和N两个质数分别对数据x(n)进行均匀间隔采样，即可以将数据以M*N为一个采样周期进行分割。使用M和N两个质数分别采样时的采样速率都低于奈奎斯特采样速率，采样频率为

由于co-prime采样后的数据长度与采样因子M和N有关，为了便于根据采样数据长度选取采样因子，原始序列(例如第一同步序列)的长度为p、co-prime采样后序列(例如第一采样序列)的长度为q、采样因子M和N应满足下列条件：

也就是说，采样频率为采样后的序列长度与采样前序列长度之比。

举个例子，以为例，设采样前的原始数据长度为255，希望得到的采样后序列长度为119，则采样频率是由于M和N取值只能为质数，则M、N的取值可以如下：M＝3，N＝5，或M＝5，N＝3。

两组采样参数下的采样数据的自由度可表示为k＝Mn₁-Nn₂，当满足0≤n₁≤N-1，且-M+1≤n₂≤M-1时，自由度k可以取到{0，MN-1}内的任意整数值。

下面对co-prime采样进行具体阐述。对长度为N的数据x(n)进行co-prime采样，采样参数分别为M和N两个质数，则采样周期T_c为M*N。将数据x(n)按照采样周期T_c分割为若干段，若N恰好能被T_c整除，则x(n)每段内被分割为若干段均匀数据，每段内分别以采样参数M和N进行均匀采样。若N不能被T_c整除，则x(n)将被分割为若干段均匀数据和一段长度不足T_c的数据，每段内仍分别以采样参数M和N进行均匀采样。

下面以LTE-M的本地同步信号的co-prime采样做具体说明。假设x(n)为255点PSS时域序列，这里采样参数设置为M＝3,N＝5，那么co-prime采样周期可以表示为M*N＝15。在一个周期内分别以3和5两个参数进行均匀间隔下采样，得到采样后的序列：

{PSS_j|j＝0,1,…，118}＝PSS₀,PSS₃,PSS₅,PSS₆,PSS₉,PSS₁₀,PSS₁₂,…PSS₂₅₂。

剩余序列为：

{PSS_k|k＝0,1,…，135}＝PSS₁,PSS₂,PSS₄,PSS₇,PSS₈,PSS₁₁,PSS₁₃,PSS₁₄,…PSS₂₅₄。

步骤101中的第一同步序列即上述的本地同步信号携带的序列。本地同步信号可以为移动终端预存在本地的信号。本地同步信号携带的第一同步序列可以为伪噪声(Pseudo-noise，PN)序列，伪噪声序列具有良好的随机性和接近于白噪声的相关特性。

在本发明的一个实施例中，移动终端可以根据基站发送的同步信号携带的第二同步序列确定多个新序列(例如，第四序列)。例如，移动终端可以对基站发送的同步信号携带的第二同步序列进行解差分运算，得到解差分序列。从解差分序列中截取数据长度为预设值的多个第三序列。并对多个第三序列进行预设的下采样，得到多个第四序列。

例如，移动终端可以接收基站发送的序列，并将上一帧的最后5120个采样点放在接收到的本帧数据之前，得到新序列{s_i|i＝0,1,...}。对该新序列进行解差分运算，得到解差分后的序列其中，i＝21,22,...，表示x的共轭。接着，以一定值x为步长，从解差分后的序列中依次截取数据长度为预设值的多个序列，其中，x为正整数。例如，依次截取的多个序列为[1:5100]，[x+1:x+5100]，[2x+1:2x+5100]……。然后，对多个序列都分别进行下采样，例如，对序列[1:5100]中每20个采样值中取1个采样值，得到与本地序列数据点数相同的第四序列。

本发明实施例对采样倍数不做限定，例如，上述实施例中的数字20是系统可以预先设定的系统参数。基站向移动终端发送信号时对信号进行20倍的上采样，所以，移动终端接收基站发送的信号之后，对多个序列进行下采样时也进行20倍下采样，即每20个采样值中取1个采样值。当移动终端接收基站发送的信号时，数据中的1个数用20个采样点表示时，在对多个序列分别进行下采样的采样率设置为20，即可以从每20个采样值中选取1个采样值作为新的第四序列的采样点。

本发明实施例截取数据长度不做限定，这里仅以截取5100个数据点为例进行示例性说明。即，以本地序列为255个采样点、采样率为20为例，截取时可以截取5100个数据点。

在本发明的一个实施例中，对本地存储的第一同步序列进行互质采样的采样参数和对多个第四序列分别进行互质采样的采样参数相同。

co-prime采样的采样参数相同指的是采样时的两个质数M、N的值相同，即都是以质数M和N分别进行间隔均匀的采样。

互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积。例如，两个序列分别用f(t)和g(t)表示，则互相关运算可以定义为R(u)＝f(t)*g(-t)，其中，R(u)为互相关运算的结果。互相关运算的结果表示两个时间序列之间的相关程度，即互相关运算的结果时描述随机信号在任意两个不同时刻的取值之间的相关程度。

为进行互相关运算，需第一采样序列的长度与第二采样序列的长度相同。本发明的一个实施例中，采样前的每个第四序列的长度与第一同步序列的长度也需要相同，这样可以保证序列在位置上相匹配。

可选地，作为本发明的一个实施例，移动终端可以根据第一采样序列和多个第二采样序列的互相关运算结果确定第二同步序列中与基站实现同步的起始位置。例如，将第一采样序列与多个第二采样序列分别进行互相关运算，得到第一组相关值；将第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较；当第一组相关值中的峰值大于第一预设门限值时，将与该峰值对应的第二同步序列的位置作为与基站实现同步的起始位置。

进一步地，当第一组相关值中的峰值小于或者等于第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算，得到第二组相关值。将所述第一组相关值和所述第二组相关值相加，得到第三组相关值(即总的相关值)。从第三组相关值中选取最大值确定为第三组相关值的峰值。当第三组相关值的峰值大于第二预设门限值时，将第三组相关值的峰值对应的第二同步序列的位置作为与基站实现同步的起始位置。其中，第一剩余序列为对本地存储的第一同步序列进行互质采样后剩余的序列，第二剩余序列为对第四序列进行互质采样后剩余的序列，第二组相关值用来表示所述第一剩余序列分别和每个第二剩余序列的相关度，第三组相关值用来表示第一同步序列分别和每个第四序列的相关度。

具体地，移动终端可以使用本地采样序列(即第一采样序列)分别对多个接收采样序列(即第二采样序列)做互相关运算。当互相关运算得到的相关值的峰值大于第一预设门限值时，可以将该峰值相应的位置记为帧起始位置。当互相关运算得到的相关值的峰值小于或者等于第一预设门限值时，使用本地剩余序列(即第一剩余序列)分别对多个接收剩余序列(即第二剩余序列)做互相关运算。将两次互相关运算得到的相关值相加，得到第三组相关值，并从第三组相关值中选取最大值确定为总的相关峰值。将总的相关峰值与第二预设门限值比较。当总的相关峰值大于第二预设门限值时，可以将总的相关峰值对应的位置记为帧起始位置。当总的相关峰值小于或者等于第二预设门限值时，移动终端可以继续接收基站发送的下一帧数据，对下一帧数据进行同步检测。

应理解，本发明实施例中计算得到的峰值为临界点(例如，第一预设门限值、第二预设门限值)时的具体操作步骤可以判断为与基站实现同步的起始位置，也可以判断为不是同步的起始位置。例如，在本发明实施例中，也可以在当第一组相关值中的峰值大于或者等于第一预设门限值时，将与该峰值对应的第二同步序列的位置作为与基站实现同步的起始位置。而当第一组相关值中的峰值小于第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算。

本发明实施例中的第一预设门限值和第二预设门限值是根据经验得到的经验值。例如，可以通过仿真找到同步的起始位置，并根据同步的起始位置对应的相关值设定第一预设门限值和第二预设门限值。

移动终端可以通过找出基站发送的序列中与移动终端本地存储的序列相同或相似度很大的序列，这样来实现与基站之间的同步。两个序列的相关值越大，表示两个序列的相似度越大。所以，本发明实施例中要找出相关值中的最大值。但是，当相关值中的最大值仍未达到预设门限值时，认为无法实现同步。只有当相关值中的最大值大于预设门限值时，可以认为终端可以与基站之间实现同步。

本发明实施例中，对本地存储的序列和基站发送的序列都进行互质采样，这样可以使得互相关运算的数据量减少，降低计算复杂度，进而缩短同步时间。并且，经过互质采样后的序列自相关特性好，这样可以在降低计算复杂度的同时，仍保留序列良好的自相关特性，有利于移动终端与基站实现同步。

本发明实施例中，通过对序列进行互质采样由于采样点数减少，确定同步起始位置的精确度也相应降低。所以，降低运算复杂度是以牺牲一定的同步起始位置点的精度为代价的。但是，仿真结果表明，随着信噪比的提高，采用对序列进行互质采样的同步检测概率具有相当高的可靠性，即随着信噪比的提高，互质采样的同步检测概率(即互质检测概率)越来越接近对全部数据点进行互相关运算的同步检测概率(即现有检测概率)。这里的检测概率为能够同步上的概率。例如，频偏为500Hz、信噪比为-10db时，现有检测概率为0.48，互质检测概率为0.24。频偏为500Hz、信噪比为-7db时，现有检测概率为0.92，互质检测概率为0.94。频偏为500Hz、信噪比为-3db时，现有检测概率为0.97，互质检测概率为0.96。频偏为500Hz、信噪比为0db时，现有检测概率为0.98，互质检测概率为0.97。

在相同的频偏下，随着信噪比的增高，互质采样的同步方法得到的同步偏移为0的值越来越大，同步错误越来越小。

在相同的频偏下，互质采样的同步方法的运算复杂度相比对全部数据点进行互相关运算的运算复杂度越来越低。而且随着信噪比的增高，运算复杂度的差距越来越大。当信噪比大于-7db且小于0db范围内时，互质采样的同步方法的运算复杂度远远小于对全部数据点进行互相关运算的运算复杂度的一半。

本发明实施例中对序列进行互质采样相对于采用其它采样方式得到的序列具有更好的自相关特性，更有助于快速实现同步。例如，本发明实施例的同步方法对本地PN序列采用co-prime采样机制，可以在原数据具有良好的自相关特性的基础上，保证采样后的数据仍具有良好的自相关特性，从而可以确保实现同步的检测性能，即在降低计算复杂度的同时对同步的概率影响不大。

下面结合具体例子更加详细地描述本发明的实施例。应注意，这些例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明实施例，而非限制本发明实施例的范围。

图2是本发明另一实施例的同步方法的示意性流程图。本发明实施例仅以移动终端存储的本地同步信号的同步序列包括255个采样点，且系统预设的上采样倍数为20为例进行示例性说明。

201，接收基站发送的同步信号。

接收基站发送的同步信号，该同步信号携带接收同步序列(例如，第二同步序列)。假设同步信号的样点速率为240Ksps。

202，保存上一帧的最后5120个采样点放在接收到的本帧数据之前，并保存本帧的最后5120个采样点。

在同步序列的数据之前增加上一帧的最后5120个采样点，得到序列{s_i|i＝0,1,...}。

203，相邻符号的差分解调。

移动终端可以对序列{s_i|i＝0,1,...}进行解差分运算，得到解差分后的序列其中，i＝21,22,...，表示x的共轭。

204，从解差分后的序列中获取多个截短序列。

以预设值x为步长，从解差分后的序列中截取数据点数为5100的多个序列，并对多个序列进行下采样，每20个采样值取中一个采样值，得到多个数据点数为255的截短序列。

一般地，取步长x＝1。例如从解差分后的序列中依次截取得到数据点数为5100的多个序列：[1:5100]，[2:5101]，[3:5102]……。

对上述多个序列进行下采样，例如，每20个采样值取中一个采样值。例如，对序列[1:5100]下采样后得到的截短序列表示为{c_q|q＝0,1,…,254}。具体地，可以为c_q＝1,21,41,61,…，还可以为c_q＝2,22,42,62,…等等。本发明对下采样具体取20个采样值中的第几个数据点不做限定。

205，对本地PN序列进行互质采样得到本地采样序列。

本地预先可以存储同步信号，同步信号中携带本地同步序列(例如，第一同步序列){b_i|i＝0,…,254}。本地同步序列可以为PN序列。移动终端可以对本地同步序列进行互质采样，得到本地采样序列(例如，第一采样序列)和本地剩余序列(例如，第一剩余序列)。

例如，对本地序列{b_i|i＝0,…,254}进行互质采样，采样参数设置为M＝3,N＝5。互质采样后得到的本地采样序列为{b_j|j＝0,1,…,118}，具体地，b_j＝b₀,b₃,b₅,b₆,b₉,b₁₀,b₁₂,…b₂₅₂。本地剩余序列为{b_k|k＝0,1,…,135}，具体地，b_k＝b₁,b₂,b₄,b₇,b₈,b₁₁,b₁₃,b₁₄,…b₂₅₄。

206，对多个截短序列进行互质采样得到接收采样序列。

移动终端可以对步骤204得到的多个截短序列进行互质采样得到接收采样序列(例如，第二采样序列)和接收剩余序列(例如，第二剩余序列)。这里仅以对序列[1:5100]下采样后得到的截短序列为{c_q|q＝0,1,…,254}为例进行说明。

例如，对截短序列{c_q|q＝0,1,…,254}进行互质采样，采样参数设置为M＝3,N＝5。互质采样后得到的接收采样序列为{r_j|j＝0,1,…,118}，具体地，r_j＝r′₀,r′₃,r′₅,r′₆,r′₉,r′₁₀,r′₁₂,…r′₂₅₂。接收剩余序列为{r_k|k＝0,1,…,135}，具体地，r_k＝r′₁,r′₂,r′₄,r′₇,r′₈,r′₁₁,r′₁₃,r′₁₄,…r′₂₅₄。

步骤204得到多个截短序列，对多个截短序列进行互质采样后可以得到多个接收采样序列和多个接收剩余序列。

207，对本地采样序列和多个接收采样序列分别进行互相关运算。

移动终端可以对步骤205得到的本地采样序列和步骤206得到的多个接收采样序列分别进行互相关运算，得到一组互相关运算的相关值其中，h₁为相关窗的索引或为第二同步序列的起始位置。

208，获取上述互相关运算的相关值中的第一峰值。

从步骤207得到的一组互相关运算的相关值中选取最大值作为第一相关峰值，即该数据帧内的相关峰值

209，判断第一峰值是否大于第一预设门限值。

第一预设门限值为移动终端预先设定的门限值。移动终端可以对步骤208得到的第一峰值与第一预设门限值的大小进行比较。

210，第一峰值对应的位置即为同步的起始位置。

当步骤209判断得到第一峰值大于第一预设门限值时，将该峰值对应的第二同步序列的位置作为与基站实现同步的起始位置。

211，对本地剩余序列和多个接收剩余序列分别进行互相关运算。

当步骤209判断得到第一相关峰值小于或者等于第一预设门限值时，对本地剩余序列和多个接收剩余序列分别进行互相关运算，得到另一组互相关运算的相关值其中，h₂为相关窗的索引或为第二同步序列的起始位置。

212，由两组相关值确定总的相关值。

可以由上述两组相关值确定总的相关值。例如，将步骤207得到的一组互相关运算的相关值和步骤211得到的另一组互相关运算的相关值相加，得到总的相关值：

213，从总的相关值中选取最大值作为总的峰值。

从步骤212得到的总的相关值中选取最大值，并将该最大值确定为总的峰值(例如，第二峰值)。

214，判断总的峰值是否大于第二预设值。

第二预设门限值为移动终端预先设定的门限值。移动终端可以对步骤213得到的第二峰值与第二预设门限值的大小进行比较。

215，第二峰值对应的位置即为同步的起始位置。

当步骤214判断得到第二峰值大于第二预设门限值时，将第二峰值对应的第二同步序列的位置作为与基站实现同步的起始位置。

216，接收下一帧数据。

当步骤214判断得到第二峰值小于或者等于第二预设门限值时，接收下一帧数据信号，流程返回到步骤201。移动终端可以对下一帧数据信号进行同步检测，直至找到同步的起始位置。

上文中结合图1到图2，详细描述了根据本发明实施例的同步方法，下面将结合图3和图4描述根据本发明实施例的同步装置。

图3是本发明一个实施例的同步装置的框图。图3的装置可执行图1和图2的方法。图3的同步装置10可以为移动终端，包括第一互质采样单元11、解差分单元12、截取单元13、下采样单元14、第二互质采样单元15、第一互相关运算单元16、比较单元17、第一同步单元18。

第一互质采样单元11用于对第一同步序列进行互质采样得到第一采样序列，其中，第一同步序列存储在移动终端，互质采样为使用两个质数分别间隔均匀地对序列进行采样。

解差分单元12用于对基站发送的同步信号携带的第二同步序列进行解差分运算，得到解差分序列。

截取单元13用于从解差分单元中得到的解差分序列中截取数据长度为预设值的多个第三序列。

下采样单元14用于对截取单元得到的多个第三序列分别进行下采样得到多个第四序列，其中，每个第四序列的长度与第一同步序列的长度相同。

第二互质采样单元15用于对下采样单元得到的多个第四序列分别进行互质采样得到多个第二采样序列。

第一互相关运算单元16用于对第一采样单元得到的第一采样序列和第二互质采样单元得到的多个第二采样序列中的每个第二采样序列分别进行互相关运算，得到第一组相关值。其中，互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积，第一组相关值用来表示第一采样序列分别和每个第二采样序列的相关度。

比较单元17用于将第一互相关运算单元得到的第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较。

第一同步单元18用于当互相关运算单元得到的第一组相关值中的峰值大于第一预设门限值时，将与第一组相关值中的峰值对应的第二同步序列在同步信号中的位置作为与基站实现信号同步的起始位置。

本发明实施例通过对本地同步序列和基站发送的同步序列解差分截取采样后的序列都进行互质采样，并根据互质采样后序列的互相关运算结果确定与基站实现同步的起始位置，这样可以避免直接对本地同步序列和解差分截取采样前的序列进行互相关运算确定同步起始位置带来的运算复杂度高的技术问题，从而能够降低运算复杂度。

可选地，作为一个实施例，第一同步序列的长度p、第一采样序列的长度q、互质采样的两个质数M和N应满足：

可选地，作为一个实施例，装置还包括第二互相关运算单元、叠加单元、确定单元和第二同步单元。第二互相关运算单元用于当第一组相关值中的峰值小于或者等于第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算，得到第二组相关值。其中，第一剩余序列为对本地存储的第一同步序列进行互质采样后剩余的序列。第二剩余序列为对第四序列进行互质采样后剩余的序列。第二组相关值用来表示第一剩余序列分别和每个第二剩余序列的相关度。叠加单元用于将第一组相关值和第二组相关值相加得到第三组相关值，第三组相关值用来表示第一同步序列分别和每个第四序列的相关度。确定单元用于从第三组相关值中选取最大值确定为第三组相关值的峰值。第二同步单元用于当第三组相关值的峰值大于第二预设门限值时，将第三组相关值的峰值对应的第二同步序列的位置作为与基站实现同步的起始位置。

根据本发明实施例的同步装置可对应于本发明实施例的同步方法中的具体步骤，并且，该装置中的各个单元/模块和上述其他操作和/或功能分别为了实现图1和图2中所示方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。

图4本发明一个实施例的移动终端的示意性框图。图4的移动终端20包括处理器21、存储器22和接收器24。处理器21可以控制接收器24接收信号，并可用于处理信号。存储器22可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器21提供指令和数据。移动终端20的各个组件通过总线系统23耦合在一起，其中总线系统23除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线系统23。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器21中，或者由处理器21实现。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器21中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器21可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器22，处理器21读取存储器22中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

具体地，接收器24可以接收基站发送的同步信号携带的第二同步序列。处理器21可以对第一同步序列进行互质采样得到第一采样序列。其中，第一同步序列存储在移动终端，互质采样为使用两个质数分别间隔均匀地对序列进行采样。并对第二同步序列进行解差分运算，得到解差分序列。从解差分序列中截取长度为预设值的多个第三序列。对多个第三序列进行下采样得到多个第四序列，每个第四序列的长度与所述第一同步序列的长度相同。对多个第四序列分别进行互质采样得到多个第二采样序列。对第一采样序列和多个第二采样序列中的每个第二采样序列分别进行互相关运算，得到第一组相关值，其中，互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积，第一组相关值用来表示第一采样序列分别和每个第二采样序列的相关度。将第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较。当第一组相关值中的峰值大于第一预设门限值时，将与第一组相关值中的峰值对应的第二同步序列在同步信号中的位置作为与基站实现信号同步的起始位置。

本发明实施例通过对本地同步序列和基站发送的同步序列解差分截取采样后的序列都进行互质采样，并根据互质采样后序列的互相关运算结果确定与基站实现同步的起始位置，这样可以避免直接对本地同步序列和解差分截取采样前的序列进行互相关运算确定同步起始位置带来的运算复杂度高的技术问题，从而能够降低运算复杂度。

可选地，作为一个实施例，第一同步序列的长度p、第一采样序列的长度q、互质采样的两个质数M和N应满足：

可选地，作为一个实施例，处理器21可以当第一组相关值中的峰值小于或者等于第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算，得到第二组相关值。将第一组相关值和第二组相关值相加，得到第三组相关值。从第三组相关值中选取最大值确定为第三组相关值的峰值。当第三组相关值的峰值大于第二预设门限值时，将第三组相关值的峰值对应的第二同步序列的位置作为与基站实现同步的起始位置。其中，第一剩余序列为对本地存储的第一同步序列进行互质采样后剩余的序列，第二剩余序列为对第四序列进行互质采样后剩余的序列，第二组相关值用来表示第一剩余序列分别和每个第二剩余序列的相关度，第三组相关值用来表示第一同步序列分别和每个第四序列的相关度。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例中描述的各方法步骤和单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各实施例的步骤及组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或步骤可以用硬件、处理器执行的软件程序，或者二者的结合来实施。软件程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种信号同步的方法，其特征在于，包括：

对第一同步序列进行互质采样，得到第一采样序列，其中，所述第一同步序列存储在移动终端，所述互质采样为使用两个质数分别间隔均匀地对序列进行采样；

对基站发送的同步信号携带的第二同步序列进行解差分运算，得到解差分序列；

从所述解差分序列中截取长度为预设值的多个第三序列；

对所述多个第三序列分别进行下采样，得到多个第四序列，其中，每个第四序列的长度与所述第一同步序列的长度相同；

对所述多个第四序列分别进行所述互质采样，得到多个第二采样序列；

对所述第一采样序列和所述多个第二采样序列中的每个第二采样序列分别进行互相关运算，得到第一组相关值，其中，所述互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积，所述第一组相关值用来表示所述第一采样序列分别和所述每个第二采样序列的相关度；

将所述第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较；

当所述第一组相关值中的峰值大于所述第一预设门限值时，将与所述第一组相关值中的峰值对应的所述第二同步序列在所述同步信号中的位置作为与所述基站实现信号同步的起始位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一同步序列的长度p、所述第一采样序列的长度q、所述互质采样的两个质数M和N应满足：

$\frac{M+N-1}{M\·N}\≥\frac{q}{p}.$

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述第一组相关值中的峰值小于或者等于所述第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算，得到第二组相关值，其中，所述第一剩余序列为对所述本地存储的第一同步序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二剩余序列为对所述第四序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二组相关值用来表示所述第一剩余序列分别和每个第二剩余序列的相关度；

将所述第一组相关值和所述第二组相关值相加，得到第三组相关值，所述第三组相关值用来表示所述第一同步序列分别和每个所述第四序列的相关度；

从所述第三组相关值中选取最大值确定为第三组相关值的峰值；

当所述第三组相关值的峰值大于第二预设门限值时，将所述第三组相关值的峰值对应的第二同步序列的位置作为与所述基站实现同步的起始位置。

4.一种信号同步的装置，其特征在于，包括：

第一互质采样单元，用于对第一同步序列进行互质采样，得到第一采样序列，其中，所述第一同步序列存储在移动终端，所述互质采样为使用两个质数分别间隔均匀地对序列进行采样；

解差分单元，用于对基站发送的同步信号携带的第二同步序列进行解差分运算，得到解差分序列；

截取单元，用于从所述解差分单元中得到的所述解差分序列中截取长度为预设值的多个第三序列；

下采样单元，用于对所述截取单元得到的所述多个第三序列分别进行下采样，得到多个第四序列，其中，每个第四序列的长度与所述第一同步序列的长度相同；

第二互质采样单元，用于对所述下采样单元得到的所述多个第四序列分别进行所述互质采样，得到多个第二采样序列；

第一互相关运算单元，用于对所述第一采样单元得到的所述第一采样序列和所述第二互质采样单元得到的所述多个第二采样序列中的每个第二采样序列分别进行互相关运算，得到第一组相关值，其中，所述互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积，所述第一组相关值用来表示所述第一采样序列分别和所述每个第二采样序列的相关度；

比较单元，用于将所述第一互相关运算单元得到的所述第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较；

第一同步单元，用于当所述互相关运算单元得到的所述第一组相关值中的峰值大于所述第一预设门限值时，将与所述第一组相关值中的峰值对应的所述第二同步序列在所述同步信号中的位置作为与所述基站实现信号同步的起始位置。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一同步序列的长度p、所述第一采样序列的长度q、所述互质采样的两个质数M和N应满足：

$\frac{M+N-1}{M\·N}\≥\frac{q}{p}.$

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二互相关运算单元，用于当所述第一组相关值中的峰值小于或者等于所述第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算，得到第二组相关值，其中，所述第一剩余序列为对所述本地存储的第一同步序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二剩余序列为对所述第四序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二组相关值用来表示所述第一剩余序列分别和每个第二剩余序列的相关度；

叠加单元，用于将所述第一组相关值和所述第二组相关值相加，得到第三组相关值，所述第三组相关值用来表示所述第一同步序列分别和每个所述第四序列的相关度；

确定单元，用于从所述第三组相关值中选取最大值确定为第三组相关值的峰值；

第二同步单元，用于当所述第三组相关值的峰值大于第二预设门限值时，将所述第三组相关值的峰值对应的第二同步序列的位置作为与所述基站实现同步的起始位置。

7.一种移动终端，其特征在于，包括：存储器、接收器和处理器；

存储器，用于存储第一同步序列；

处理器，用于对所述第一同步序列进行互质采样，得到第一采样序列，所述互质采样为使用两个质数分别间隔均匀地对序列进行采样；

接收器，用于接收基站发送的同步信号携带的第二同步序列；

所述处理器，还用于对所述第二同步序列进行解差分运算得到解差分序列，并从所述解差分序列中截取长度为预设值的多个第三序列；

所述处理器，还用于对所述多个第三序列分别进行下采样得到多个第四序列，并对所述多个第四序列分别进行所述互质采样得到多个第二采样序列，每个所述第四序列的长度与所述第一同步序列的长度相同；

所述处理器，还用于对所述第一采样序列和所述多个第二采样序列中的每个第二采样序列分别进行互相关运算得到第一组相关值，并将所述第一组相关值中的峰值与第一预设门限值进行比较，当所述第一组相关值中的峰值大于所述第一预设门限值时，将与所述第一组相关值中的峰值对应的所述第二同步序列在所述同步信号中的位置作为与所述基站实现信号同步的起始位置，其中，所述互相关运算为两个序列之间相对于时间的滑动点积，所述第一组相关值用来表示所述第一采样序列分别和所述每个第二采样序列的相关度。

8.如权利要求7所述的移动终端，其特征在于，所述第一同步序列的长度p、所述第一采样序列的长度q、所述互质采样的两个质数M和N应满足：

$\frac{M+N-1}{M\·N}\≥\frac{q}{p}.$

9.如权利要求7或8所述的移动终端，其特征在于，所述处理器，还用于当所述第一组相关值中的峰值小于或者等于所述第一预设门限值时，将第一剩余序列与多个第二剩余序列分别进行互相关运算，得到第二组相关值，将所述第一组相关值和所述第二组相关值相加得到第三组相关值，从所述第三组相关值中选取最大值确定为第三组相关值的峰值，当所述第三组相关值的峰值大于第二预设门限值时，将所述第三组相关值的峰值对应的第二同步序列的位置作为与所述基站实现同步的起始位置，其中，所述第一剩余序列为对所述本地存储的第一同步序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二剩余序列为对所述第四序列进行互质采样后剩余的序列，所述第二组相关值用来表示所述第一剩余序列分别和每个第二剩余序列的相关度，所述第三组相关值用来表示所述第一同步序列分别和每个所述第四序列的相关度。