CN109347594B - 基于信号分析仪平台实现5g信号小区搜索的方法 - Google Patents

基于信号分析仪平台实现5g信号小区搜索的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，包括：根据主同步序列确定N_ID2的取值、根据SS/PBCH块的起始位置Position1确定0号SS/PBCH块、对0号SS/PBCH块做信号补偿和频域映射得到PBCH的参考信号、根据辅同步序列确定N_ID1的取值、根据PBCH的参考信号确定半帧号和帧头，从而完成5G信号小区搜索处理。采用了本发明的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，将会缩短滑动相关的窗长进而减少小区搜索计算量以达到提高搜索速度的目的，避免了因为5G信号采样率高、数据点个数量级大，使搜索长度与无线帧长度相当，导致小区搜索速度缓慢的问题。

Description

基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及信号分析搜索领域，具体是指一种基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法。
背景技术
在无线通信、卫星通信和雷达等领域都需要对数字基带、中频、射频矢量信号和调制信号进行分析，信号分析仪因此随之产生。
作为即将推广商用的第五代移动通信(5G)将与其他无线移动通信技术密切结合，构成新一代无所不在的移动信息网络。信号分析仪5G模块也将必不可少。对于信号分析仪，小区搜索的成功是信号分析的前提条件。在5G帧结构中，主同步信号PSS、辅同步信号SSS、广播信道PBCH以及PBCH的参考信号组成SS/PBCH块，一个无线帧中有多个SS/PBCH块，不同的SS/PBCH块包含的主辅同步信号相同，但是所包含的PBCH信息以及PBCH对应的参考信号不同。PBCH信息以及PBCH对应的参考信号受SS/PBCH块的编号以及半帧号影响。
小区搜索的理论依据是同步信号具有良好的互相关性；实现方法是本地同步码与接收信号进行滑动相关。对于5G信号，SS/PBCH的传输周期有可能是一帧或者是半帧，如果不加入任何搜索策略来进行小区搜索，滑动相关的窗长需与整个无线帧的长度相当才能确定帧头，然而5G信号采样率高、数据点个数量级大，如果搜索长度与无线帧长度相当将会导致小区搜索速度缓慢。本发明公开的方法引入搜索策略缩短滑动相关的窗长进而减少小区搜索计算量实现提高搜索速度的目的。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种提高了小区搜索模块处理速度、减少搜索计算量、适用范围较为广泛的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法。
为了实现上述目的，本发明的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法如下：
该基于上述系统基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)根据主同步序列确定N_ID2的取值；
(2)根据SS/PBCH块的起始位置Position1确定0号SS/PBCH块；
(3)对0号SS/PBCH块做信号补偿和频域映射得到PBCH的参考信号；
(4)根据辅同步序列确定N_ID1的取值；
(5)根据PBCH的参考信号确定半帧号和帧头，从而完成5G信号小区搜索处理。
较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)将主同步序列和接收到的信号降采样；
(1.2)将降采样后的主同步序列和接收到的信号数据进行滑动相关；
(1.3)判断所述的相关值是否大于0.95，如果是，停止滑动相关，N_ID2的取值为主同步序列对应的编号；否则，继续步骤(1.2)。
较佳地，所述的步骤(1)中N_ID2的取值为0、1和2。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)通过SS/PBCH块的起始位置Position1计算得到Position2；
(2.2)通过Position2计算得到Position3；
(2.3)判断Position3位置处是否有相关峰，如果是，则Position2处对应的为0号SS/PBCH块；否则，继续步骤(2.4)；
(2.4)在一定范围内继续滑动相关，第一个相关峰处对应的SS/PBCH块为0号SS/PBCH块。
较佳地，所述的步骤(2.1)中的计算得到Position2，具体为：
根据以下公式通过SS/PBCH块的起始位置Position1计算Position2：
Position2＝Position1+length，
其中，length为一个无线帧的长度。
较佳地，所述的步骤(2.2)中的计算得到Position3，具体为：
根据以下公式通过Position2计算得到Position3：
Position3＝Position2+distance，
其中，distance为0号SS/PBCH块与(L-1)号SS/PBCH块之间的距离，L为SS/PBCH块的个数。
较佳地，所述的步骤(2.4)中的一定范围为[Position3-distance，Position3]之间，其中，distance为0号SS/PBCH块与(L-1)号SS/PBCH块之间的距离。
较佳地，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)取出0号SS/PBCH块，通过主同步信号进行频偏估计，并通过估计值对0号SS/PBCH块进行频偏补偿；
(3.2)将0号SS/PBCH块映射到频域，取出辅同步信号和PBCH的参考信号。
较佳地，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)将0号SS/PBCH块所得到的辅同步信号分别与三组辅同步序列中前5个辅同步序列进行相关；
(4.2)判断相关值是否存在127，如果是，则找到对应的N_ID1；否则，继续步骤(4.3)；
(4.3)找出对应的5个相关值均为-1的一组，则N_ID1属于该组，将该组的辅同步序列与0号SS/PBCH块得到的辅同步信号进行相关，相关值为127的为对应的N_ID1。
较佳地，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)本地产生参考序列；
(5.2)将所述的PBCH参考信号和本地参考序列通过MMSE信道均衡得到均衡序列；
(5.3)判断所述的均衡序列的首位的绝对值是否与1接近，如果是，则得到半帧号和帧头；否则，继续步骤(5.1)。
采用了本发明的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，将会缩短滑动相关的窗长进而减少小区搜索计算量以达到提高搜索速度的目的，避免了因为5G信号采样率高、数据点个数量级大，使搜索长度与无线帧长度相当，导致小区搜索速度缓慢的问题。
附图说明
图1为本发明的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法的流程图。
图2为本发明的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法中确定N_ID2的取值时的流程图。
图3为本发明的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法中确定0号SS/PBCH块时的流程图。
图4为本发明的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法中确定N_ID1值时的流程图。
图5为本发明的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法中确定半帧号时的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。该基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其中包括以下步骤：
(1)根据主同步序列确定N_ID2的取值；
(1.1)将主同步序列和接收到的信号降采样；
(1.2)将降采样后的主同步序列和接收到的信号数据进行滑动相关；
(1.3)判断所述的相关值是否大于0.95，如果是，停止滑动相关，N_ID2的取值为主同步序列对应的编号；否则，继续步骤(1.2)；
(2)根据SS/PBCH块的起始位置Position1确定0号SS/PBCH块；
(2.1)通过SS/PBCH块的起始位置Position1计算得到Position2；
(2.2)通过Position2计算得到Position3；
(2.3)判断Position3位置处是否有相关峰，如果是，则Position2处对应的为0号SS/PBCH块；否则，继续步骤(2.4)；
(2.4)在一定范围内继续滑动相关，第一个相关峰处对应的SS/PBCH块为0号SS/PBCH块；
(3)对0号SS/PBCH块做信号补偿和频域映射得到PBCH的参考信号；
(3.1)取出0号SS/PBCH块，通过主同步信号进行频偏估计，并通过估计值对0号SS/PBCH块进行频偏补偿；
(3.2)将0号SS/PBCH块映射到频域，取出辅同步信号和PBCH的参考信号；
(4)根据辅同步序列确定N_ID1的取值；
(4.1)将0号SS/PBCH块所得到的辅同步信号分别与三组辅同步序列中前5个辅同步序列进行相关；
(4.2)判断相关值是否存在127，如果是，则找到对应的N_ID1；否则，继续步骤(4.3)；
(4.3)找出对应的5个相关值均为-1的一组，则N_ID1属于该组，将该组的辅同步序列与0号SS/PBCH块得到的辅同步信号进行相关，相关值为127的为对应的N_ID1；
(5)根据PBCH的参考信号确定半帧号和帧头，从而完成5G信号小区搜索处理；
(5.1)本地产生参考序列；
(5.2)将所述的PBCH参考信号和本地参考序列通过MMSE信道均衡得到均衡序列；
(5.3)判断所述的均衡序列的首位的绝对值是否与1接近，如果是，则得到半帧号和帧头；否则，继续步骤(5.1)。
其中，所述的步骤(1)中N_ID2的取值为0、1和2。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2.1)中的计算得到Position2，具体为：
根据以下公式通过SS/PBCH块的起始位置Position1计算Position2：
Position2＝Position1+length，
其中，length为一个无线帧的长度。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2.2)中的计算得到Position3，具体为：
根据以下公式通过Position2计算得到Position3：
Position3＝Position2+distance，
其中，distance为0号SS/PBCH块与(L-1)号SS/PBCH块之间的距离，L为SS/PBCH块的个数。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2.4)中的一定范围为[Position3-distance，Position3]之间，其中，distance为0号SS/PBCH块与(L-1)号SS/PBCH块之间的距离。
本发明的具体实施方式中，本发明公开了一种适用于信号分析仪平台的5G信号小区搜索方法，该方法通过引入搜索策略减少了搜索所需计算量进而提高了小区搜索模块的处理速度。对于信号分析仪平台，小区搜索模块的主要目的是确定无线帧帧头以及时隙头,主要搜索方式是滑动相关。当分析仪平台对5G信号进行处理时，考虑到SS/PBCH块传输周期的不确定性，如果不加入任何搜索策略，在小区搜索模块滑动相关的窗长需与整个无线帧的长度相当才能确定帧头，然而5G信号采样率高、数据点个数量级大，如果搜索长度与无线帧长度相当将会导致小区搜索速度缓慢。本发明公开的方法将会缩短滑动相关的窗长进而减少小区搜索计算量以达到提高搜索速度的目的。
该基于上述系统基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其中，包括以下步骤：
步骤1、确定N_ID2。
如图2，N_ID2的取值有三种可能分别为0、1、2，对应了三个不同的主同步序列。在接收端产生这三个主同步序列，然后将产生的同步序列以及接收到的信号降采样。将降采样后的三个主同步序列分别与降采样后的接收数据进行滑动相关，只要出现相关值大于0.95就停止滑动相关，同时该主同步序列对应的编号就是N_ID2值。
步骤2、确定0号SS/PBCH块：
如图3，在步骤1中得到一个SS/PBCH块的起始位置Position1，考虑到接收信号起始位置有可能不包含帧头，我们从Position1处往后偏移一个无线帧的长度得到Position2，Position2处必然也会对应一个SS/PBCH块。对于接收端而言，虽然无法第一时间知道0号SS/PBCH块的位置但是知道0号SS/PBCH块与(L-1)号SS/PBCH块之间的距离distance(L，表示SS/PBCH块的个数)，因此我们利用步骤1的方法判定Position3位置处是否有相关峰，其中Position3＝Position2+distance。如果Position3处有相关峰则Position2处对应的SS/PBCH块编号为0号；如果Position3处没有相关峰，则在[Position3-distance,Position3]范围内滑动相关，遇到的第一个相关峰所对应的SS/PBCH块即为0号相关峰。
步骤3、将0号SS/PBCH块取出，利用主同步信号进行频偏估计，并利用估计值对0号SS/PBCH块进行频偏补偿。
步骤4、将0号SS/PBCH块映射到频域，取出辅同步信号以及PBCH的参考信号。
步骤5、确定N_ID1的值：
如图4，在5G帧结构中N_ID1的取值有336个可能，分别为0、1……335，当N_ID2确定后，N_ID1的336个取值对应了336个辅同步序列。根据辅同步序列的产生方式，本方法将336组辅同步序列分为三组，当一个辅同步序列与其本身相关时得到的结果是127，与其组内其他序列相关时得到的结果是-1，但是与其他组的相关不具有这样的性质。利用这一性质，将由0号SS/PBCH块得到的辅同步信号分别与三组中前5个辅同步序列进行相关，如果这几个相关值存在等于127的情况则找到了N_ID1；如果没有，则判断哪一组对应的5个相关值都为-1，则确定了N_ID1属于哪一组，进而由0号SS/PBCH块得到的辅同步信号只与这一组中的辅同步进行相关，直到找到相关值等于127的情况。
步骤6、确定半帧号：
如图5，PBCH的参考信号的产生涉及到小区ID、SS/PBCH的编号以及半帧号。小区ID的取值由N_ID2、N_ID1确定，在步骤1和步骤5中已经得到；步骤4得到的PBCH参考信号是知晓SS/PBCH的编号，即为0。因此可以通过对步骤4得到的参考信号来判断半帧号的取值。半帧号的取值由两种可能分别为0、1，在已知小区ID以及SS/PBCH的编号的情况下，半帧号的两种取值对应了两个PBCH参考序列。由步骤4得到的参考信号与本地产生的参考序列通过MMSE信道均衡可以得到两个均衡序列，如果本地参考序列产生正确则对应的均衡序列满足序列首位的绝对值接近1。根据这一特性可以确定与步骤4得到的参考信号相对应的本地序列进而可以确定半帧号。
步骤7、确定帧头。
采用了本发明的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，将会缩短滑动相关的窗长进而减少小区搜索计算量以达到提高搜索速度的目的，避免了因为5G信号采样率高、数据点个数量级大，使搜索长度与无线帧长度相当，导致小区搜索速度缓慢的问题。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)根据主同步序列确定N_ID2的取值；
(2)根据SS/PBCH块的起始位置Position1确定0号SS/PBCH块；
(3)对0号SS/PBCH块做信号补偿和频域映射得到PBCH的参考信号；
(4)根据辅同步序列确定N_ID1的取值；
(5)根据PBCH的参考信号确定半帧号和帧头，从而完成5G信号小区搜索处理；
所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)通过SS/PBCH块的起始位置Position1计算得到Position2；
(2.2)通过Position2计算得到Position3；
(2.3)判断Position3位置处的相关值大于0.95，即是否有相关峰，如果是，则Position2处对应的为0号SS/PBCH块；否则，继续步骤(2.4)；
(2.4)在一定范围内继续滑动相关，第一个相关峰处对应的SS/PBCH块为0号SS/PBCH块；
所述的步骤(2.1)中的计算得到Position2，具体为：
根据以下公式通过SS/PBCH块的起始位置Position1计算Position2：
Position2＝Position1+length，
其中，length为一个无线帧的长度；
所述的步骤(2.2)中的计算得到Position3，具体为：
根据以下公式通过Position2计算得到Position3：
Position3＝Position2+distance，
其中，distance为0号SS/PBCH块与(L-1)号SS/PBCH块之间的距离，L为SS/PBCH块的个数。
2.根据权利要求1所述的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)将主同步序列和接收到的信号降采样；
(1.2)将降采样后的主同步序列和接收到的信号数据进行滑动相关；
(1.3)判断所述的相关值是否大于0.95，如果是，停止滑动相关，N_ID2的取值为主同步序列对应的编号；否则，继续步骤(1.2)。
3.根据权利要求1所述的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中N_ID2的取值为0、1或2。
4.根据权利要求1所述的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其特征在于，所述的步骤(2.4)中的一定范围为[Position3-distance，Position3]之间，其中，distance为0号SS/PBCH块与(L-1)号SS/PBCH块之间的距离。
5.根据权利要求1所述的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)取出0号SS/PBCH块，通过主同步信号进行频偏估计，并通过估计值对0号SS/PBCH块进行频偏补偿；
(3.2)将0号SS/PBCH块映射到频域，取出辅同步信号和PBCH的参考信号。
6.根据权利要求1所述的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)N_ID1的取值范围内具有336种情况且对应于336个辅同步序列，根据辅同步序列的产生方式，将336组辅同步序列分为三组，将0号SS/PBCH块所得到的辅同步信号分别与三组辅同步序列中前5个辅同步序列进行相关；
(4.2)判断相关值是否存在127，如果是，则找到对应的N_ID1；否则，继续步骤(4.3)；
(4.3)找出对应的5个相关值均为-1的一组，则N_ID1属于该组，将该组的辅同步序列与0号SS/PBCH块得到的辅同步信号进行相关，相关值为127的为对应的N_ID1。
7.根据权利要求1所述的基于信号分析仪平台实现5G信号小区搜索的方法，其特征在于，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)本地产生参考序列；
(5.2)将所述的PBCH参考信号和本地参考序列通过MMSE信道均衡得到均衡序列；
(5.3)判断所述的均衡序列的首位的绝对值是否与1接近，如果是，则得到半帧号和帧头；否则，继续步骤(5.1)。
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