CN108738124B - 一种定时同步方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定时同步方法，包括：接收数字信号，通过对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界；根据所述初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中获取包含第一时域符号的区域数据，通过对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得同步子帧定时边界集合；根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置。本发明还公开了一种定时同步装置。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种定时同步方法和装置。
背景技术
随着移动通信的迅速发展，以基站为中心的传统蜂窝网络系统的通信方式存在了局限，设备到设备通信(D2D，Device-to-Device)具有潜在提高系统性能、提升用户体验、扩展蜂窝通信应用的前景，而受到广泛关注。车对车(V2V，Vehicle-to-Vehicle)通信技术以D2D邻近通信服务(ProSe，ProximityServices)为基础，作为另外一种应用，伴随着智能交通系统的发展，需求也提上了日程。
D2D/V2V通信中，源用户设备(UE，User Equipment)和目标用户设备进行数据传输的前提是首先要实现收发两端的时频同步。不同于过去的长期演进(LTE，Long TermEvolution)终端，D2D/V2V终端在部分覆盖或者无覆盖情况可周期性发送同步信号作为同步参考源，或者被网络指示作为其他D2D/V2V UE的同步参考。接收D2D/V2V同步信号相比LTE同步将更加具有挑战。第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation PartnershipProject)标准协议中为D2D/V2V同步设计了新的副链路(Sidelink)同步信号。Sidelink同步信号由主Sidelink同步信号和辅Sidelink同步信号组成，具体如图1(a)和图1(b)所示；Sidelink同步信号在相同子帧中两个相邻的单载波频分多址(SC-FDMA，Single-carrierFrequency-Division Multiple Access)符号上发送。
同步通常包含定时同步、频率同步和关联参数检测等，一般通过检测信号发送端的同步信号获得。定时同步的获取作为同步中重要的步骤之一，也是后续同步步骤的基础，定时同步精度直接关系到系统同步性能和后续同步步骤的复杂度。对于覆盖范围外的D2DUE来说，初始频偏则更大，可能达到+/-20PPM，这将对定时同步的获取产生很大影响。如何高效的获取定时同步是一个非常具有挑战的问题。沿用LTE中主同步信号(PSS，PrimarySynchronization Signal)检测获得定时同步方法，比如采用预置假设载波频偏与本地PSS码互相关联合检测，为了获取较好的性能，则需要设置较多的载波频偏假设，这样将较大的增加运算复杂度或者时间消耗，难以达到高效性。另外一类方法为直接利用循环前缀(CP，Cyclic Prefix)或者重复符号进行自相关处理，虽然不受频偏影响，但是对噪声和其他发送源发送的同类干扰信号敏感，获取的定时精度不高，或者难以发现附近信号相对较弱但定时优先级更高的定时参考同步源。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种定时同步方法和装置，提升定时同步精度，降低复杂度。
为解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种定时同步方法，所述方法包括：
接收数字信号，通过对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界；
根据所述初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中获取包含第一时域符号的区域数据，通过对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得同步子帧定时边界集合；
根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置。
上述方案中，所述通过对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界，包括：
根据循环前缀CP的长度和时域符号的样点个数，对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得第一相关值，所述时域符号为包含CP的时域符号；
对用于自相关处理的包含CP的时域符号进行能量估计，获得第一能量估计值；根据所述第一能量估计值对所述第一相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为首个第一时域符号和首个第二时域符号之间间隔的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个第二相关值，根据两个第二相关值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果的最大峰值位置，确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
上述方案中，所述根据两个第二相关值相加的结果获得能量累加结果，包括：
根据两个第二相关值相加的结果进行天线间和副链路Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
上述方案中，所述根据所述能量累加结果的最大峰值位置，确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，包括：
确定所述能量累加结果的最大峰值位置，作为第二时域符号的CP开始位置；
根据所述第二时域符号的CP开始位置确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
上述方案中，所述通过对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得同步子帧定时边界集合，包括：
根据不包含CP的时域符号长度和首个第一时域符号的开始位置，对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得第三相关值；
对用于时域符号中心对称滑动相关处理的数据样点进行能量估计，获得第二能量估计值；根据所述第二能量估计值对所述第三相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为包含CP的时域符号长度的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个归一化相关能量值，根据两个归一化相关能量值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果，获得各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置，加入同步子帧定时边界集合。
上述方案中，所述根据两个归一化相关能量值相加的结果获得能量累加结果；包括：
根据两个归一化相关能量值相加的结果进行天线间和Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
上述方案中，所述根据所述能量累加结果，获得各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置，加入同步子帧定时边界集合，包括：
对所述能量累加结果进行门限检测，将超过预设门限的能量累加结果对应的定时同步参考用户设备UE的第一时域符号的开始位置加入第一集合；
确定所述第一集合中各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置并加入第二集合，所述第二集合作为所述同步子帧定时边界集合。
上述方案中，所述根据初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置，包括：
确定所述同步子帧定时边界集合中信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界；
确定所述初步同步子帧定时边界和信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界之间的距离差；
如果所述距离差小于或等于预设阈值，则根据第一加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置；
如果所述距离差大于所述预设阈值，则根据第二加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置。
上述方案中，所述根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置，包括：
确定同步参考UE对应的同步子帧定时边界集合作为所述定时同步参考UE的定时位置。
本发明实施例提供了一种定时同步装置，所述装置包括：第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块；其中，
所述第一确定模块，用于接收数字信号，通过对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界；
所述第二确定模块，用于根据所述初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中获取包含第一时域符号的区域数据，通过对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得同步子帧定时边界集合；
所述第三确定模块，用于根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置。
上述方案中，所述第一确定模块，具体用于根据循环前缀CP的长度和时域符号的样点个数，对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得第一相关值，所述时域符号为包含CP的时域符号；
对用于自相关处理的包含CP的时域符号进行能量估计，获得第一能量估计值；根据所述第一能量估计值对所述第一相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为首个第一时域符号和首个第二时域符号之间间隔的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个第二相关值，根据两个第二相关值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果的最大峰值位置，确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
上述方案中，所述第一确定模块，具体用于根据两个第二相关值相加的结果进行天线间和副链路Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
上述方案中，所述第一确定模块，具体用于确定所述能量累加结果的最大峰值位置，作为第二时域符号的CP开始位置；
根据所述第二时域符号的CP开始位置确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
上述方案中，所述第二确定模块，具体用于根据不包含CP的时域符号长度和首个第一时域符号的开始位置，对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得第三相关值；
对用于时域符号中心对称滑动相关处理的数据样点进行能量估计，获得第二能量估计值；根据所述第二能量估计值对所述第三相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为包含CP的时域符号长度的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个归一化相关能量值，根据两个归一化相关能量值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果，获得各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置，加入同步子帧定时边界集合。
上述方案中，所述第二确定模块，具体用于根据两个归一化相关能量值相加的结果进行天线间和Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
上述方案中，所述第二确定模块，具体用于对所述能量累加结果进行门限检测，将超过预设门限的能量累加结果对应的定时同步参考用户设备UE的第一时域符号的开始位置加入第一集合；
确定所述第一集合中各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置并加入第二集合，所述第二集合作为所述同步子帧定时边界集合。
上述方案中，所述第三确定模块，具体用于确定所述同步子帧定时边界集合中信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界；
确定所述初步同步子帧定时边界和信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界之间的距离差；
如果所述距离差小于或等于预设阈值，则根据第一加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置；
如果所述距离差大于所述预设阈值，则根据第二加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置。
上述方案中，所述第三确定模块，具体用于确定同步参考UE对应的同步子帧定时边界集合作为所述定时同步参考UE的定时位置。
本发明实施例所提供的一种定时同步方法和装置，接收数字信号，通过对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界；根据所述初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中获取包含第一时域符号的区域数据，通过对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得同步子帧定时边界集合；根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置。本发明实施例的方法和装置，利用SSSS时域符号中心共轭对称特性，不受频偏影响，获取定时精度高，能够有效地应用于多个定时参考信号叠加情况；且参与运算的数据仅是小范围区域数据，运算复杂度低，提高效率。
附图说明
图1(a)和图1(b)为Sidelink同步信号结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种定时同步方法一的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种定时同步方法二的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种自相关处理方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种时域符号中心对称滑动相关处理方法的流程示意图；
图6(a)和图6(b)为本发明实施例提供的一种单定时参考UE在AWGN情况下定时同步仿真示意图；
图7(a)和图7(b)为本发明实施例提供的一种单定时参考UE在EVA70情况下定时同步仿真示意图；
图8(a)和图8(b)为本发明实施例提供的一种2个定时参考UE在AWGN情况下定时同步仿真示意图；
图9为本发明实施例提供的一种定时同步装置的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的同步定时方法的原理图。
具体实施方式
在本发明的各种实施例中，接收数字信号，通过对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界；根据所述初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中获取包含第一时域符号的区域数据，通过对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得同步子帧定时边界集合；根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置。
下面结合实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图2为本发明实施例提供的一种定时同步方法一的流程示意图；如图2所示，所述方法，包括：
步骤101：接收数字信号，通过对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界；
具体地，所述数据信号，包括：同步信号；
所述同步信号，包括：主Sidelink同步信号和辅Sidelink同步信号。
本发明实施例中，利用Sidelink同步信号中的PSSS时域符号和SSSS时域符号重复发送的特性，进行定时同步。
以下将所述SSSS时域符号用第一时域符号表示，将所述PSSS时域符号用第二时域符号表示。
具体地，所述通过对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界，包括：
根据CP的长度和包含CP的时域符号的样点个数，对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得第一相关值；这里，所述时域符号长度为包含CP的时域符号长度；
对用于自相关处理的包含CP的时域符号进行能量估计，获得第一能量估计值；根据所述第一能量估计值对所述第一相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为首个第一时域符号和首个第二时域符号之间间隔的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个第二相关值，根据两个第二相关值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果的最大峰值位置，确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
这里，需要说明的是，由于自相关处理是滑窗的，随着移动，即可获得延时为首个第一时域符号和首个第二时域符号之间间隔的能量归一化处理后的相关值。
举例来说，对10个样点进行能量归一化处理，假设首个第一时域符号和首个第二时域符号之间间隔为5；可以做如下操作：
将第1样点和第6样点作为不同采样点，将第6个样点的第二相关值与第1个样点的第二相关值相加；
将第2样点和第7样点作为不同采样点，将第7个样点的第二相关值与第2个样点的第二相关值相加，……，依次类推。
具体地，所述根据两个第二相关值相加的结果获得能量累加结果，包括：
根据相加的结果进行天线间和副链路(Sidelink)同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
具体地，所述根据所述能量累加结果的最大峰值位置，确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，包括：
确定所述能量累加结果的最大峰值位置，作为第二时域符号的CP开始位置；
根据所述第二时域符号的CP开始位置确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
步骤102：根据所述初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中获取包含第一时域符号的区域数据，通过对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得同步子帧定时边界集合。
具体地，所述根据所述初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中获取包含第一时域符号的区域数据，包括：
根据所述初步同步子帧定时边界获得首个第一时域符号的开始位置；
根据首个第一时域符号的开始位置截取所述区域数据。
具体地，所述通过对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得同步子帧定时边界集合，包括：
根据不包含CP的时域符号长度和首个第一时域符号的开始位置，对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得第三相关值；
对用于时域符号中心对称滑动相关处理的数据样点进行能量估计，获得第二能量估计值；根据所述第二能量估计值对所述第三相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为包含CP的时域符号长度的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个归一化相关能量值，根据两个归一化相关能量值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果，获得各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置，加入同步子帧定时边界集合。
这里，需要说明的是，由于时域符号中心对称滑动相关处理是滑窗的，随着移动，即可获得对所述区域数据进行延时为包含CP的时域符号长度的归一化相关能量值。再将两个延时为包含CP的时域符号长度的采样点对应的归一化相关能量值相加，根据相加的结果获得能量累加结果。
具体地，所述根据两个归一化相关能量值相加的结果获得能量累加结果；包括：
根据相加的结果进行天线间和Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果；
具体地，所述根据所述能量累加结果，获得各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置，加入同步子帧定时边界集合，包括：
对所述能量累加结果进行门限检测，将超过预设门限的能量累加结果对应的定时同步参考用户设备UE的第一时域符号的开始位置加入第一集合；
确定所述第一集合中各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置并加入第二集合，所述第二集合作为所述同步子帧定时边界集合。所述第一时域符号为SSSS时域符号。
这里，所述第一集合，包括：第一时域符号的开始位置，所述第二集合，包括：第一时域符号在同步子帧中的位置；两个位置存在一个固定偏差。
步骤103：根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置。
具体地，所述根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置，包括：
确定信号最强的定时同步参考用户设备(UE)的同步子帧定时边界
确定所述初步同步子帧定时边界
和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界
之间的距离差；
如果所述距离差小于或等于预设阈值，则根据第一加权系数、所述初步同步子帧定时边界
和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界
计算获得所述定时位置；
如果所述距离差大于所述预设阈值，则根据第二加权系数、所述初步同步子帧定时边界
和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界
计算获得所述定时位置。
具体来说，所述根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置，可以包括：
确定
和
之间的距离差，根据
和
间的加权系数，按照下式确定信号最强的定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置关系dSF,max：
其中，α、β为加权系数；
获得的同步子帧定时边界集合中其他的定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置关系为
i表示第i个定时同步参考UE，且
由
和dSF,max组成新的同步子帧定时边界集合，或者，将步骤102中得到的同步子帧定时边界集合中的元素
用修正
后获得的元素dSF,max代替，作为新的同步子帧定时边界集合；所述新的同步子帧定时边界集合即为最终的定时位置。
本发明实施例中，还可以采用另一种确定定时位置的方法；具体地，所述根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置，包括：
确定定时同步参考UE对应的同步子帧定时边界集合作为所述定时同步参考UE的定时位置。
图3为本发明实施例提供的一种定时同步方法二的流程示意图，如图3所示，所述方法，包括：
步骤301、接收数字信号后，根据对所述数字信号进行延时为包含CP的时域符号长度的自相关处理，得到初步同步子帧定时边界。
具体地，所述数据信号，包括：同步信号；
所述同步信号，包括：主Sidelink同步信号和辅Sidelink同步信号。
本发明实施例中，利用Sidelink同步信号中的PSSS时域符号和SSSS时域符号重复发送的特性，进行定时同步。
步骤302、根据获取的初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中截取包含第二时域符号的区域数据，对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，得到同步子帧定时边界集合。
步骤303、由步骤301和步骤302检测获得的初步同步子帧定时边界和同步子帧定时边界集合，确定定时位置。
本发明实施例中，步骤301可以采用以下方法实现。
具体来说，图4为本发明实施例提供的一种自相关处理方法的流程示意图；如图4所示，这里利用SSSS时域符号和PSSS时域符号分别重复发送特性，对接收的数字信号进行延时为包含CP的时域符号长度的自相关处理，得到初步同步子帧定时边界；具体包括：
步骤401：对接收的数字信号进行延时为包含CP的时域符号长度的自相关处理，获得处理结果，作为第一相关值；这里，所述数字信号，包括：包含SSSS时域符号和PSSS时域符号的数据：
其中，P(d)表示进行自相关处理后获得的第一相关值，y(·)表示接收的时域数据，d表示某一时间点，n表示包含CP的时域符号样点序号，NL表示包含CP的时域符号的样点个数；CP的长度通过高层信令得到。
需要说明的是，由于初始无任何定时边界信息，PSSS时域符号和SSSS时域符号的位置不确定，这里的y(·)具体指：包含PSSS时域符号和SSSS时域符号的时域数据。
同时，对进行自相关处理的包含CP的时域符号进行能量估计，获得第一能量估计值，根据所述第一能量估计值对所述第一相关值进行能量归一化处理。
具体来说，按下式对进行自相关处理的包含CP的时域符号进行能量估计，获得第一能量估计值：
其中，R(d)表示第一能量估计值，y(·)表示接收的时域数据，d表示某一时间点，n表示包含CP的时域符号样点序号，NL表示包含CP的时域符号的样点个数；CP的长度通过高层信令得到。
按下式将第一相关值进行能量归一化处理，获得第二相关值M(d)：
其中，R(d)表示第一能量估计值；P(d)表示第一相关值。
步骤402：考虑到PSSS和SSSS符号都为重复发送，可获得延时为首个SSSS时域符号和首个PSSS时域符号之间的间隔NS的能量归一化处理后的相关值M(d+NS)，将获得的相关值M(d+NS)与所述第二相关值M(d)相加，获得相加结果：
Mc(d)＝M(d)+M(d+NS)
其中，NS表示首个PSSS时域符号和首个SSSS时域符号之间的间隔。
需要说明的是，对于上述公式Mc(d)＝M(d)+M(d+NS)中的M(d+NS)，采用自相关运算，由于自相关是滑窗的，因此，随着滑窗的移动，就可以得到该相关值M(d+NS)。
步骤403：根据步骤402获得的相加结果，进行天线间和副链路(Sidelink)同步信号发送周期间累加，求取能量累加结果CPSSS(d)；
其中，p、q分别表示天线指示和累加周期指示，P、Q分别表示天线数和累加周期数。
确定能量累加结果CPSSS(d)最大峰值位置，作为PSSS时域符号的CP开始位置
即：
步骤404：根据PSSS时域符号的CP在同步子帧中的位置关系，得到初步同步子帧定时边界
本发明实施例中，步骤302可以具体采用以下方法实现。
具体来说，图5为本发明实施例提供的一种时域符号中心对称滑动相关处理的流程示意图，如图5所示，对截取的区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，包括：
步骤501：获得包含SSSS时域符号的区域数据，对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，并进行能量归一化处理，获得第三相关值：
其中，N表示不包含CP的时域符号长度，d表示某一时间点，
为由
得到的首个SSSS时域符号开始位置；y(·)表示接收的时域数据，这里，所述时域数据具体包括：包含SSSS时域符号的时域数据；L表示偏移点；
截取的区域数据为首个SSSS时域符号开始向前偏移L点，第二个SSSS时域符号结束向后偏移数据L点。
这里由于仅对截取的部分数据进行处理，运算复杂度较低。
需要说明的是，由于SSSS时域符号具有中心共轭对称特性，即有：
xSSSS(n)＝x* SSSS(N-n),n＝1,2,…,N/2-1
其中，N表示时域符号长度，这里指不包含CP的时域符号长度；xSSSS(n)、x* SSSS(N-n)表示以样点xSSSS(N/2)共轭对称的样点。
若不考虑噪声影响，仅考虑频偏对中心对称相关的影响，接收符号为对SSSS时域符号加入归一化频偏ε，ε＝f0/△f，f表示频偏，△f表示子载波间隔，则接收符号的时域符号中心对称滑动相关处理如下：
其中，SSSSS(d)表示相关处理后的接收符号；e表示常数2.71828；
如上式，频偏部分可以提取到求和运算的前面作为常数，从而克服频偏对定时检测性能的影响。
步骤502：对用于进行时域符号中心对称滑动相关处理的数据样点进行能量估计，获得第二能量估计值Q(d)，根据所述第二能量估计值Q(d)对所述第三相关值进行能量归一化处理，求取能量N(d)，作为归一化相关能量值N(d)；
其中，y(·)表示接收的时域数据，具体包括：包含SSSS时域符号的时域数据，N表示不包含CP的时域符号长度，d表示某一时间点，
为由
得到的首个SSSS时域符号开始位置。
步骤503：由于SSSS时域符号采用重复发送，可以获得延时为包含CP的时域符号长度的能量归一化处理后的归一化相关能量值N(d+NL)；
步骤504：将所述归一化相关能量值N(d+NL)和所述归一化相关能量值N(d)相加，根据相加的结果Nc(d)进行天线间和Sidelink同步信号发送周期间累加得到CSSSS(d)：
Nc(d)＝N(d)+N(d+NL)
其中，p、q分别表示天线指示和累加周期指示，P、Q分别表示天线数和累加周期数。
步骤505：对CSSSS(d)进行门限检测，超过门限的峰值对应的位置写入集合
即：
其中，Th为峰值检测门限；
集合
中元素
表示检测到的第i个定时同步参考UE的SSSS时域符号的CP开始位置，检测到的定时同步参考UE个数最多为b个，即：
确定所述集合
中各定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置，根据各定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置关系，可得到同步子帧定时边界集合
所述同步子帧定时边界集合
包括：各定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置关系
具体地，步骤303，包括：
检测获得信号最强的定时同步参考UE同步子帧定时边界
确定初步同步子帧定时边界
和
之间的距离差，根据
和
间的加权系数，获得信号最强的定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置关系dSF,max：
其中，α、β为加权系数；
获得的同步子帧定时边界集合中其他的定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置关系为
i表示第i个定时同步参考UE，且
由
和dSF,max组成新的同步子帧定时边界集合，或者，将步骤302中得到的同步子帧定时边界集合中的元素
用修正
后获得的元素dSF,max代替，作为新的同步子帧定时边界集合；所述新的同步子帧定时边界集合即为最终的定时位置。
本发明实施例中，还可以采用另一种确定定时位置的方法，包括：直接采用步骤302中获得的定时同步参考UE对应的同步子帧定时边界集合
作为所述定时同步参考UE定时位置；
即，将所述α＝0，β＝0时的dSF,max和
组成的集合作为最终的定时位置。
图6(a)和图6(b)为本发明实施例提供的一种单定时参考UE在AWGN情况下定时同步仿真示意图；图7(a)和图7(b)为本发明实施例提供的一种单定时参考UE在EVA70情况下定时同步仿真示意图；如图6、7所示，分别在加性高斯白噪声(AWGN，Additive WhiteGaussian Noise)和扩展步行者信道模型(EVA，Extended Pedestrian A model)70信道环境下，单个同步参考UE信号PSSS相关峰值和SSSS相关峰值检测情况，PSSS信号的信噪比(SNR)＝-3dB，SSSS信号相对于PSSS信号有3dB的功率回退，初始频偏为25KHz。自相关处理对噪声敏感，从而造成检测的定时精度不高。SSSS相关则在自相关获取定时基础上截取区域数据上进行，由于利用了SSSS时域符号具有中心共轭对称特性，将较大的自相关检测定时偏差缩小到非常精确范围，且方法对频偏不敏感，非常适合于在频率未取得同步情况下，获取定时同步。
图8(a)和图8(b)为本发明实施例提供的一种2个定时参考UE在AWGN情况下定时同步仿真示意图；如图8所示，信道为AWGN信道，信号能量较强的定时参考UE的SNR＝3dB，频偏为12.5KHz；以信号能量较强的定时参考UE作为参考，信号能量较弱的定时参考UE定时偏差半个时域符号，功率偏差3dB，频偏为-12.5KHz，且其定时优先级更高。这2个定时参考UE的SSSS信号相对于PSSS信号都有3dB的功率回退。由于未利用PSSS/SSSS符号的特征信息，对于多个定时同步参考UE信号叠加情况，自相关处理无法区分。而在自相关处理基础上，在截取的小范围数据再进行SSSS时域符号中心对称相关处理，能够较好的区分不同的同步参考UE信号，由于仅在小范围数据进行处理，运算复杂度不高。
图9为本发明实施例提供的一种定时同步装置的结构示意图，如图9所示，所述装置包括：第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块；其中，
所述第一确定模块，用于接收数字信号，通过对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界；
所述第二确定模块，用于根据所述初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中获取包含第一时域符号的区域数据，通过对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得同步子帧定时边界集合；
所述第三确定模块，用于根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置。
具体地，所述第一确定模块，具体用于根据CP的长度和包含CP的时域符号的样点个数，对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得第一相关值；这里，所述时域符号为包含CP的时域符号；
对用于自相关处理的包含CP的时域符号进行能量估计，获得第一能量估计值；根据所述第一能量估计值对所述第一相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为首个第一时域符号和首个第二时域符号之间间隔的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个第二相关值，根据两个第二相关值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果的最大峰值位置，确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
具体地，所述第一确定模块，具体用于根据两个第二相关值相加的结果进行天线间和副链路Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
具体地，所述第一确定模块，具体用于确定所述能量累加结果的最大峰值位置，作为第二时域符号的CP开始位置；
根据所述第二时域符号的CP开始位置确定所述第二时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
具体地，所述第二确定模块，具体用于根据不包含CP的时域符号长度和首个第一时域符号的开始位置，对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得第三相关值；
对用于时域符号中心对称滑动相关处理的数据样点进行能量估计，获得第二能量估计值；根据所述第二能量估计值对所述第三相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为包含CP的时域符号长度的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个归一化相关能量值，根据两个归一化相关能量值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果，获得各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置，加入同步子帧定时边界集合。
具体地，所述第二确定模块，具体用于根据两个归一化相关能量值相加的结果进行天线间和Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
具体地，所述第二确定模块，具体用于对所述能量累加结果进行门限检测，将超过预设门限的能量累加结果对应的定时同步参考用户设备UE的第一时域符号的开始位置加入第一集合；
确定所述第一集合中各定时同步参考UE的第一时域符号在同步子帧中的位置并加入第二集合，所述第二集合作为所述同步子帧定时边界集合。
具体地，所述第三确定模块，具体用于确定所述同步子帧定时边界集合中信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界；
确定所述初步同步子帧定时边界和信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界之间的距离差；
如果所述距离差小于或等于预设阈值，则根据第一加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置；
如果所述距离差大于所述预设阈值，则根据第二加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置。
具体地，所述第三确定模块，具体用于确定同步参考UE对应的同步子帧定时边界集合作为所述定时同步参考UE的定时位置。
图10为本发明实施例提供的同步定时方法的原理图，如图10所示，本发明实施例提供的方法或装置，接收包含同步信号的数字信号后，利用D2D/V2V系统中PSSS和SSSS时域符号分别重复发送的特性，通过对接收信号进行延时为包含CP的时域符号长度的自相关处理，获得初步同步子帧定时边界；再依据初步同步子帧定时边界位置截取包含SSSS时域符号的区域数据，利用SSSS时域符号中心共轭对称特性，对区域数据进行滑动时域符号中心对称相关处理，获得同步子帧定时边界集合；最后，根据检测的初步同步子帧定时边界和同步子帧定时边界集合，确定最终的定时位置。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，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。
Claims (12)
1.一种定时同步方法，其特征在于，所述方法包括：
接收数字信号，根据循环前缀CP的长度和时域符号的样点个数，对所述数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得第一相关值，所述时域符号为包含CP的时域符号；
对用于自相关处理的包含CP的时域符号进行能量估计，获得第一能量估计值；根据所述第一能量估计值对所述第一相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为首个SSSS时域符号和首个PSSS时域符号之间间隔的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个第二相关值，根据两个第二相关值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果的最大峰值位置，确定所述PSSS时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为初步同步子帧定时边界；
根据所述初步同步子帧定时边界，从所述数字信号中获取包含SSSS时域符号的区域数据，根据不包含CP的时域符号长度和首个SSSS时域符号的开始位置，对所述区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得第三相关值；
对用于时域符号中心对称滑动相关处理的数据样点进行能量估计，获得第二能量估计值；根据所述第二能量估计值对所述第三相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为包含CP的时域符号长度的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个归一化相关能量值，根据两个归一化相关能量值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果，获得各定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置，加入同步子帧定时边界集合；
确定所述同步子帧定时边界集合中信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界；
确定所述初步同步子帧定时边界和信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界之间的距离差；
如果所述距离差小于或等于预设阈值，则根据第一加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置；
如果所述距离差大于所述预设阈值，则根据第二加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据两个第二相关值相加的结果获得能量累加结果，包括：
根据两个第二相关值相加的结果进行天线间和副链路Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述能量累加结果的最大峰值位置，确定所述PSSS时域符号的CP在同步子帧中的位置，包括：
确定所述能量累加结果的最大峰值位置，作为PSSS时域符号的CP开始位置；
根据所述PSSS时域符号的CP开始位置确定所述PSSS时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据两个归一化相关能量值相加的结果获得能量累加结果；包括：
根据两个归一化相关能量值相加的结果进行天线间和Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述能量累加结果，获得各定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置，加入同步子帧定时边界集合，包括：
对所述能量累加结果进行门限检测，将超过预设门限的能量累加结果对应的定时同步参考用户设备UE的SSSS时域符号的开始位置加入第一集合；
确定所述第一集合中各定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置并加入第二集合，所述第二集合作为所述同步子帧定时边界集合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初步同步子帧定时边界和所述同步子帧定时边界集合，确定定时位置，包括：
确定同步参考UE对应的同步子帧定时边界集合作为所述定时同步参考UE的定时位置。
7.一种定时同步装置，其特征在于，所述装置包括：第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块；其中，
所述第一确定模块，用于根据循环前缀CP的长度和时域符号的样点个数，对数字信号进行延时为时域符号长度的自相关处理，获得第一相关值，所述时域符号为包含CP的时域符号；
对用于自相关处理的包含CP的时域符号进行能量估计，获得第一能量估计值；根据所述第一能量估计值对所述第一相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为首个SSSS时域符号和首个PSSS时域符号之间间隔的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个第二相关值，根据两个第二相关值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果的最大峰值位置，确定所述PSSS时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为初步同步子帧定时边界；
所述第二确定模块，根据不包含CP的时域符号长度和首个SSSS时域符号的开始位置，对区域数据进行时域符号中心对称滑动相关处理，获得第三相关值；
对用于时域符号中心对称滑动相关处理的数据样点进行能量估计，获得第二能量估计值；根据所述第二能量估计值对所述第三相关值进行能量归一化处理的过程中，将延时为包含CP的时域符号长度的样点作为不同采样点，分别进行能量归一化处理，得到两个归一化相关能量值，根据两个归一化相关能量值相加的结果获得能量累加结果；
根据所述能量累加结果，获得各定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置，加入同步子帧定时边界集合；
所述第三确定模块，用于确定所述同步子帧定时边界集合中信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界；
确定所述初步同步子帧定时边界和信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界之间的距离差；
如果所述距离差小于或等于预设阈值，则根据第一加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置；
如果所述距离差大于所述预设阈值，则根据第二加权系数、所述初步同步子帧定时边界和所述信号最强的定时同步参考UE的同步子帧定时边界计算获得所述定时位置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于根据两个第二相关值相加的结果进行天线间和副链路Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于确定所述能量累加结果的最大峰值位置，作为PSSS时域符号的CP开始位置；
根据所述PSSS时域符号的CP开始位置确定所述PSSS时域符号的CP在同步子帧中的位置，作为所述初步同步子帧定时边界。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块，具体用于根据两个归一化相关能量值相加的结果进行天线间和Sidelink同步信号发送周期间的能量累加，获得能量累加结果。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块，具体用于对所述能量累加结果进行门限检测，将超过预设门限的能量累加结果对应的定时同步参考用户设备UE的SSSS时域符号的开始位置加入第一集合；
确定所述第一集合中各定时同步参考UE的SSSS时域符号在同步子帧中的位置并加入第二集合，所述第二集合作为所述同步子帧定时边界集合。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块，具体用于确定同步参考UE对应的同步子帧定时边界集合作为所述定时同步参考UE的定时位置。
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