CN110034838B - 信号同步方法和装置、存储介质和电子设备 - Google Patents

信号同步方法和装置、存储介质和电子设备 Download PDF

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CN110034838B CN201810032503.5A CN201810032503A CN110034838B CN 110034838 B CN110034838 B CN 110034838B CN 201810032503 A CN201810032503 A CN 201810032503A CN 110034838 B CN110034838 B CN 110034838B
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Abstract

本公开提供一种信号同步方法和装置、存储介质和电子设备。所述方法包括：对接收信号进行降采样得到降采样信号，并通过生成带有频偏假设的时域NPSS序列对降采样信号进行滑动相关计算，再依次进行峰值自相关运算和多个周期的自相关序列的相干合并；同时，根据接收信号计算接收信号能量；根据每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量计算质量序列；若质量序列中最大的样点质量值大于有效门限值，则根据最大的样点质量值对应的位置信息得到时间同步信息；根据最大样点质量值对应的频偏假设和周期相干合并值的相位计算出频率同步信息，以根据时间同步信息和频率同步信息进行同步。

Description

信号同步方法和装置、存储介质和电子设备
技术领域
本公开涉及通信技术领域，具体地，涉及一种信号同步方法和装置、存储介质和电子设备。
背景技术
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)终端的初始同步搜索依赖于主同步信号NPSS(Narrow Band Primary Synchronization Signal，窄带主同步信号)。NPSS信号采用长度为11的zadoff-chu序列。该序列在时域上会重复映射到子帧5的最后11个符号；频域上会映射在子载波0～10 上。映射到11个符号上的zadoff-chu序列会使用一个特定的扰码序列S(l)加扰来保证符号之间存在较好的相关特性。
具体的，通过如表1所示的正常CP(Cyclic Prefix，循环前缀)模式下定义的S(l)序列，生成频域NPSS的信号dl(n)；
表1
Figure GDA0002635739440000011
Figure GDA0002635739440000012
其中，n为子载波序号；l为OFDM符号序号。
将频域的NPSS信号经过IFFT变换，CP插入和7.5KHz频率偏移以后即可得到NPSS的时域信号。这里需要注意的是，正常CP模式下，符号7 上的CP长度为10Ts，其他符号的CP长度为9Ts。这里的Ts为1.92MHz采样率情况下，一个样点的持续时间。
NB-IoT终端在小区初始搜索时，在各个可能频点上尝试进行主同步信号检测来确定可能存在的小区。由于NB-IoT系统一个重要特性是广覆盖，所以NB-IoT终端需要在较低信噪比下以较高的概率检测到小区。
相关技术中，公开提供了一种主同步信号的搜索方法，其基本思想为将 NPSS初始同步分为一下6个步骤，概括如下：将接收信号进行大约8倍降采样，其中，采用非均匀降采样；将降采样之后的样点按照1～4个NPSS 符号的间隔进行共轭相乘并累加，并将扰码序列S(l)的影响考虑在内；将乘累加的结果以10ms为周期进行平滑；对4种相关序列进行相干合并；对相干合并的结果再次进行平滑；根据上述运算结果进行定时估计和频偏估计。
然而，在实现本发明的过程中，发明人发现：上述技术方案未能充分挖掘相关序列的性能，在低信噪比情况下，第二步的计算会迅速放大噪声，导致收敛较慢和性能下降，搜索时间比较长。例如，部署且增强覆盖 (CL＝164dB)的情况下，需要620ms完成搜索。
发明内容
本公开提供一种信号同步方法和装置、存储介质和电子设备，以解决相关技术中NB-IoT终端在较低信噪比下搜索小区成功率较低的问题。
为了实现上述目的，第一方面，本公开实施例提供一种信号同步方法，所述方法包括：
对接收信号进行降采样得到降采样信号；
生成带有频偏假设的时域NPSS序列；
将生成的所述时域NPSS序列与所述降采样信号进行滑动相关计算，以生成滑动相关序列；
对所述滑动相关序列中的相邻峰值进行自相关运算，以生成峰值图样自相关序列；
对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列；
计算所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值对应的接收信号能量；
根据所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量计算质量序列，并确定所述质量序列中的最大的样点质量值；
若所述最大的样点质量值不小于有效门限值，则根据最大的样点质量值对应的位置信息得到时间同步信息；根据最大样点质量值对应的频偏假设和周期相干合并值的相位计算出频率同步信息，以根据所述时间同步信息和所述频率同步信息进行同步。
可选的，所述生成带有频偏假设的时域NPSS序列，包括：根据如下述公式生成所述带有频偏假设的时域NPSS序列zk,o：
Figure GDA0002635739440000031
Figure GDA0002635739440000032
fo∈Λ,k＝0,1,…Lseq-1；
其中，Lseq为NPSS时域序列D倍下采样的序列的长度；fo为第o个频偏假设；Λ为所需要检测的频偏假设集合。
可选的，所述将生成的所述时域NPSS序列与所述降采样信号进行滑动相关计算，以生成滑动相关序列，包括：
根据如下述公式生成所述滑动相关序列
Figure GDA0002635739440000033
Figure GDA0002635739440000034
Figure GDA0002635739440000035
其中，ri+U·j为所述降采样信号；zj,o为所述时域NPSS序列；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；Lseq为所述时域NPSS序列F倍下采样的序列的长度；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度。
可选的，所述对所述滑动相关序列中的多个峰值进行自相关运算，以生成峰值图样自相关序列，包括：
根据如下述公式生成所述峰值图样自相关序列
Figure GDA0002635739440000041
Figure GDA0002635739440000042
i＝0，1，…LRx-U(Lseq-1)-jmax-1;
其中，Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；S(k)为扰码序列。
可选的，所述对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列，包括：
根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure GDA0002635739440000043
Figure GDA0002635739440000044
Figure GDA0002635739440000045
其中，M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure GDA0002635739440000046
为以降采样点为单位的 NPSS子帧周期。
可选的，所述对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列，包括：
根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure GDA0002635739440000047
Figure GDA0002635739440000048
其中，αm为第对应于m个周期相关结果的滤波因子，其值为
Figure GDA0002635739440000049
Figure GDA00026357394400000410
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
可选的，所述计算所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值对应的接收信号能量，包括：
根据如下公式计算基本能量序列ei：
Figure GDA0002635739440000051
Figure GDA0002635739440000052
基于峰值图样对所述基本能量序列ei进行累加，以生成累加能量序列
Figure GDA0002635739440000053
Figure GDA0002635739440000054
对根据多个周期的接收信号得到的累加能量序列
Figure GDA0002635739440000055
进行周期合并，以生成接收信号能量序列
Figure GDA0002635739440000056
Figure GDA0002635739440000057
其中，ri+U.j为所述降采样信号；Lseq为所述时域NPSS序列的长度；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度；Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure GDA0002635739440000058
为以降采样点为单位的 NPSS子帧周期。
可选的，所述根据所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量序列计算质量序列，包括：
通过如下公式计算所述质量序列
Figure GDA0002635739440000059
Figure GDA00026357394400000510
其中，
Figure GDA00026357394400000511
为所述周期相干合并序列；
Figure GDA00026357394400000512
为所述接收信号能量序列。
第二方面，本公开实施例提供一种信号同步装置，所述装置包括：
降采样模块，用于对接收信号进行降采样得到降采样信号；
本地NPSS序列生成模块，用于生成带有频偏假设的时域NPSS序列；
滑动相关模块，用于将生成的所述时域NPSS序列与所述降采样信号进行滑动相关计算，以生成滑动相关序列；
自相关模块，用于对所述滑动相关序列中的相邻峰值进行自相关运算，以生成峰值图样自相关序列；
相干合并模块，用于对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列；
能量计算模块，用于计算所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值对应的接收信号能量；
质量分析模块，用于根据所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量计算质量序列，并确定所述质量序列中的最大的样点质量值；
同步搜索模块，用于在所述最大的样点质量值不小于有效门限值时，根据最大的样点质量值对应的位置信息得到时间同步信息；根据最大样点质量值对应的频偏假设和周期相干合并值的相位计算出频率同步信息，以根据所述时间同步信息和所述频率同步信息进行同步。
可选的，所述本地NPSS序列生成模块用于根据如下述公式生成所述带有频偏假设的时域NPSS序列zk,o：
Figure GDA0002635739440000061
Figure GDA0002635739440000062
fo∈Λ，k＝0，1，…Lseq-1；
其中，Lseq为NPSS时域序列F倍下采样的序列的长度；fo为第o个频偏假设；Λ为所需要检测的频偏假设集合。
可选的，所述滑动相关模块用于根据如下述公式生成所述滑动相关序列
Figure GDA0002635739440000063
Figure GDA0002635739440000064
Figure GDA0002635739440000071
其中，ri+U·j为所述降采样信号；zj，o为所述时域NPSS序列；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；Lseq为所述时域NPSS序列F倍下采样的序列的长度；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度。
可选的，所述自相关模块用于根据如下述公式生成所述峰值图样自相关序列
Figure GDA0002635739440000072
Figure GDA0002635739440000073
i＝0，1，…LRx-U(Lseq-1)-jmax-1；
其中，Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；S(k)为扰码序列。
可选的，所述相干合并模块用于根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure GDA0002635739440000074
Figure GDA0002635739440000075
Figure GDA0002635739440000076
其中，M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure GDA0002635739440000077
为以降采样点为单位的 NPSS子帧周期。
可选的，所述相干合并模块用于根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure GDA0002635739440000078
Figure GDA0002635739440000079
其中，αm为第对应于m个周期相关结果的滤波因子，其值为
Figure GDA00026357394400000710
Figure GDA00026357394400000711
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
可选的，所述能量计算模块用于根据如下公式计算基本能量序列ei：
Figure GDA0002635739440000081
Figure GDA0002635739440000082
还用于基于峰值图样对所述基本能量序列ei进行累加，以生成累加能量序列
Figure GDA0002635739440000083
Figure GDA0002635739440000084
还用于对根据多个周期的接收信号得到的累加能量序列
Figure GDA0002635739440000085
进行周期合并，以生成接收信号能量序列
Figure GDA0002635739440000086
Figure GDA0002635739440000087
其中，ri+U·j为所述降采样信号；Lseq为所述时域NPSS序列的长度；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度；Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure GDA0002635739440000088
为以降采样点为单位的 NPSS子帧周期。
可选的，所述质量分析模块用于通过如下公式计算所述质量序列
Figure GDA0002635739440000089
Figure GDA00026357394400000810
其中，
Figure GDA00026357394400000811
为所述周期相干合并序列；
Figure GDA00026357394400000812
为所述接收信号能量序列。
第三方面，本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述信号同步方法。
第四方面，本公开实施例提供一种电子设备，包括：
上述计算机可读存储介质；以及
一个或者多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。
上述技术方案至少能够达到以下技术效果：
对接收信号进行降采样得到降采样信号，并通过生成带有频偏假设的时域NPSS序列对所述降采样信号进行滑动相关计算，再依次进行峰值自相关运算和多个周期的自相关序列的相干合并；同时，根据接收信号计算接收信号能量；根据每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量计算质量序列；若质量序列中最大的样点质量值大于有效门限值，则根据最大的样点质量值对应的位置信息得到时间同步信息；根据最大样点质量值对应的频偏假设和周期相干合并值的相位计算出频率同步信息，以根据所述时间同步信息和所述频率同步信息进行同步。这样，在低信噪比下可以在较短的时间内快速找到同步信号，提高了小区搜索的成功率，增强了NB-IoT终端的通信效率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开一示例性实施例示出的一种信号同步方法流程图。
图2是本公开一示例性实施例示出的一种信号同步装置框图。
图3是本公开一示例性实施例示出的一种电子设备结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
实施例一
图1是本公开一示例性实施例示出的一种信号同步方法流程图，如图1 所示，所述方法包括：
S11，对接收信号进行降采样得到降采样信号。
在NB-IoT终端正常工作时，其带宽为200KHz，采样率为1.92MHz，可以对接收信号进行降采样来降低后续处理的复杂度。在后续NPSS检测阶段，可以将对1.92MHz信号进行D倍降采样，例如，D可以为2、4或8。
以周期为10ms、采样率为1.92MHzNPSS信号为例，每个NPSS周期有 19200个采样点，降采样之后的信号采样率为1.92MHz/D，即每个NPSS周期19200/D个样点。
为方便表述，在本文后续论述中用“ri，i＝0，1，…LRx-1”表示接收到的长为LRx的降采样信号。
S12，生成带有频偏假设的时域NPSS序列。
具体的，根据如下述公式生成所述带有频偏假设的时域NPSS序列zk，o：
根据如下述公式生成所述带有频偏假设的时域NPSS序列zk，o：
Figure GDA0002635739440000101
Figure GDA0002635739440000102
fo∈A，k＝0，1，…Lseq-1；
其中，Lseq为NPSS时域序列D倍下采样的序列的长度，这里的下采样是相对于1.92M接收信号采样率来说的；fo为第o个频偏假设；Λ为所需要检测的频偏假设集合。
S13，将生成的所述时域NPSS序列与所述降采样信号进行滑动相关计算，以生成滑动相关序列。
具体的，根据如下述公式生成所述滑动相关序列
Figure GDA0002635739440000103
Figure GDA0002635739440000104
Figure GDA0002635739440000105
其中，ri+U·j为所述降采样信号；zj，o为所述时域NPSS序列；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；Lseq为所述时域NPSS序列F倍下采样的序列的长度；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度。
序列滑动相关是将本地产生的带有频偏假设的时域NPSS序列与降采样之后的接收样点进行滑动相关计算，为符号级别的相关。在一种可能的实施方式中，本地产生的带有频偏假设的时域NPSS序列是一个NPSS时域符号 (长为137)8倍下采样的序列，其长度为Lseq＝17。
值得说明的是，由于带有频偏假设的时域NPSS序列降采样倍数F为8，接收信号的降采样倍数为D，二者采样率可能不相等，因此在相关时使用间隔因子U＝8/D将二者匹配起来。
在具体实施时，NPSS子帧有11个NPSS符号，因此在执行完步骤S13 序列滑动相关之后，会出现Npeak个峰值，其中Npeak＝11。
上述步骤S13的计算中，用于滑动相关的带有频偏假设的时域NPSS序列长度是17，NPSS符号的长度是137或者138。由于17和137、138互质不能整除，所以所述滑动相关序列
Figure GDA0002635739440000111
的峰值之间并不是一个固定间隔，其峰值分布图样和下采样的相位有关。
S14，对所述滑动相关序列中的相邻峰值进行自相关运算，以生成峰值图样自相关序列。
具体的，根据如下述公式生成所述峰值图样自相关序列
Figure GDA0002635739440000112
Figure GDA0002635739440000113
i＝0，1，…LRx-U(Lseq-1)-jmax-1；
其中，Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；S(k)为扰码序列。
由上文可知，滑动相关序列
Figure GDA0002635739440000114
的峰值Npeak为11，峰值之间的间隔不固定，其峰值分布图样和降采样的相位有关。此外，由于降采样率为D，所以峰值分布会有D种图样。
示例地，在D＝4的情况下，有4种分布图样，选择其中两种来做峰值图样自相关。例如，选择的两种参考图样如表2所示。
表2
Ω<sub>0</sub> 0 35 69 103 138 172 206 240 275 309 343
Ω<sub>1</sub> 0 34 68 103 137 171 206 240 274 308 343
峰值图样相关是基于子帧级别的。针对滑动相关序列的每一个样点，若假设该样点为峰值分布的起点，则按照一种或几种峰值图样(最多D种)挑出其他的Npeak-1的峰值，并对Npeak个峰值进行自相关运算，即对相邻峰值做共轭乘累加运算。
此外，由于NPSS子帧的11个NPSS符号与特定的长为11的扰码序列对应相乘，因此在对相邻峰值做自相关运算时，需要将该扰码序列S(k)考虑在内。
S15，对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列。
值得说明的是，NPSS子帧以10ms为周期来发送。为提高检测性能，需要接收多个NPSS周期来进行步骤S13、步骤S14中的相关运算，并对根据多个周期的得到相关运算结果进行相干合并。
在一种可选的实施方式中，根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure GDA0002635739440000121
Figure GDA0002635739440000122
Figure GDA0002635739440000123
其中，M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure GDA0002635739440000124
为以降采样点为单位的 NPSS子帧周期。
为节省存储用量，在另一种可选的实施方式中，可以通过可变滤波因子的一阶IIR来实现步骤S15，具体的，根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure GDA0002635739440000131
Figure GDA0002635739440000132
其中，αm为第对应于m个周期相关结果的滤波因子，其值为
Figure GDA0002635739440000133
S16，计算所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值对应的接收信号能量。
也就是说，步骤S16用于计算对应于周期相干合并序列中每一个
Figure GDA0002635739440000134
的接收信号能量，在后续步骤中，计算得到的接收信号能量将用于对相关结果进行有效性判断。计算过程主要分为以下三个步骤：计算基本能量序列ei；基于峰值图样对基本能量序列ei进行累加，以生成累加能量序列
Figure GDA0002635739440000135
对累加能量序列
Figure GDA0002635739440000136
进行周期合并，以生成接收信号能量序列
Figure GDA0002635739440000137
具体的，根据如下公式计算基本能量序列ei：
Figure GDA0002635739440000138
Figure GDA0002635739440000139
基于峰值图样对所述基本能量序列ei进行累加，以生成累加能量序列
Figure GDA00026357394400001310
Figure GDA00026357394400001311
对根据多个周期的接收信号得到的累加能量序列
Figure GDA00026357394400001312
进行周期合并，以生成接收信号能量序列
Figure GDA00026357394400001313
Figure GDA00026357394400001314
其中，ri+U·j为所述降采样信号；Lseq为所述时域NPSS序列的长度；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度；Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure GDA0002635739440000141
为以降采样点为单位的 NPSS子帧周期。
与通过可变滤波因子的一阶IIR来实现步骤S15类似，在步骤S16中，也可以通过采用可变滤波因子的一阶IIR来实现累加能量序列
Figure GDA00026357394400001416
的周期合并。
S17，根据所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量计算质量序列，并确定所述质量序列中的最大的样点质量值。
具体的，通过如下公式计算所述质量序列
Figure GDA0002635739440000142
Figure GDA0002635739440000143
其中，
Figure GDA0002635739440000144
为所述周期相干合并序列；
Figure GDA0002635739440000145
为所述接收信号能量序列。
Figure GDA0002635739440000146
表示对
Figure GDA0002635739440000147
进行复数模值计算，
Figure GDA0002635739440000148
I和Q分别为复数
Figure GDA0002635739440000149
的实部和虚部。
由于开根号运算耗费运算资源较大，也可以另一公式计算质量序列
Figure GDA00026357394400001410
Figure GDA00026357394400001411
其中，
Figure GDA00026357394400001412
此外，在质量序列中的最大的样点质量值
Figure GDA00026357394400001413
可以表示为：
Figure GDA00026357394400001414
其中，o*和i*分别最大质量样点所对应的频偏假设序号和样点位置序号。
S18，若所述最大的样点质量值不小于有效门限值，则根据最大的样点质量值对应的位置信息得到时间同步信息；根据最大样点质量值对应的频偏假设和周期相干合并值的相位计算出频率同步信息，以根据所述时间同步信息和所述频率同步信息进行同步。
参考如下有效性判决：
Figure GDA00026357394400001415
也就是说，当最大的样点质量值
Figure GDA0002635739440000151
不小于有效门限值时，最大的样点质量值
Figure GDA0002635739440000152
中i*对应的位置为窄带主同步信号NPSS的同步定时。
具体的，根据如下公式最大的样点质量值对应的周期相干合并值相位θ以及频偏
Figure GDA0002635739440000153
Figure GDA0002635739440000154
Figure GDA0002635739440000155
上述技术方案，能够在低信噪比下以较短的时间内快速找到同步信号，提高了小区搜索的成功率，增强了NB-IoT终端的通信效率。
实施例二
图2是本公开一示例性实施例示出的一种信号同步装置框图，所述装置包括：
降采样模块210，用于对接收信号进行降采样得到降采样信号；
本地NPSS序列生成模块220，用于生成带有频偏假设的时域NPSS序列；
滑动相关模块230，用于将生成的所述时域NPSS序列与所述降采样信号进行滑动相关计算，以生成滑动相关序列；
自相关模块240，用于对所述滑动相关序列中的相邻峰值进行自相关运算，以生成峰值图样自相关序列；
相干合并模块250，用于对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列；
能量计算模块260，用于计算所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值对应的接收信号能量；
质量分析模块270，用于根据所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量计算质量序列，并确定所述质量序列中的最大的样点质量值；
同步搜索模块280，用于在所述最大的样点质量值不小于有效门限值时，根据最大的样点质量值对应的位置信息得到时间同步信息；根据最大样点质量值对应的频偏假设和周期相干合并值的相位计算出频率同步信息，以根据所述时间同步信息和所述频率同步信息进行同步。
可选的，所述本地NPSS序列生成模块220用于根据如下述公式生成所述带有频偏假设的时域NPSS序列zk，o：
Figure GDA0002635739440000161
Figure GDA0002635739440000162
fo∈A，k＝0，1，…Lseq-1；
其中，Lseq为NPSS时域序列D倍下采样的序列的长度，fo为第o个频偏假设，Λ为所需要检测的频偏假设集合。
可选的，所述滑动相关模块230用于根据如下述公式生成所述滑动相关序列
Figure GDA0002635739440000163
Figure GDA0002635739440000164
Figure GDA0002635739440000165
其中，ri+U·j为所述降采样信号；zj，o为所述时域NPSS序列；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；Lseq为所述时域NPSS序列F倍下采样的序列的长度；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度。
可选的，所述自相关模块240用于根据如下述公式生成所述峰值图样自相关序列
Figure GDA0002635739440000166
Figure GDA0002635739440000167
i＝0，1，…LRx-U(Lseq-1)-jmax-1；
其中，Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；S(k)为扰码序列。
可选的，所述相干合并模块250用于根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure GDA0002635739440000171
Figure GDA0002635739440000172
Figure GDA0002635739440000173
其中，M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure GDA0002635739440000174
为以降采样点为单位的 NPSS子帧周期。
可选的，所述相干合并模块250用于根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure GDA0002635739440000175
Figure GDA0002635739440000176
其中，αm为第对应于m个周期相关结果的滤波因子，其值为
Figure GDA0002635739440000177
Figure GDA0002635739440000178
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
可选的，所述能量计算模块260用于根据如下公式计算基本能量序列ei：
Figure GDA0002635739440000179
Figure GDA00026357394400001710
还用于基于峰值图样对所述基本能量序列ei进行累加，以生成累加能量序列
Figure GDA00026357394400001711
Figure GDA00026357394400001712
还用于对根据多个周期的接收信号得到的累加能量序列
Figure GDA00026357394400001713
进行周期合并，以生成接收信号能量序列
Figure GDA00026357394400001714
Figure GDA00026357394400001715
其中，ri+U·j为所述降采样信号；Lseq为所述时域NPSS序列的长度；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度；Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure GDA0002635739440000181
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
可选的，所述质量分析模块270用于通过如下公式计算所述质量序列
Figure GDA0002635739440000182
Figure GDA0002635739440000183
其中，
Figure GDA0002635739440000184
为所述周期相干合并序列；
Figure GDA0002635739440000185
为所述接收信号能量序列。
本领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
实施例三
本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述信号同步方法的步骤。
实施例四
本公开实施例提供一种电子设备，包括：上述计算机可读存储介质；以及一个或者多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。
实施例五
图3是根据一示例性实施例示出的一种电子设备300的框图。例如，电子设备300可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图3，电子设备300可以包括以下一个或多个组件：处理组件302，存储器304，电力组件306，多媒体组件308，音频组件310，输入/输出(I/ O)的接口312，传感器组件314，以及通信组件316。
处理组件302通常控制电子设备300的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件302可以包括一个或多个处理器320来执行指令，以完成上述的信号同步方法的全部或部分步骤。此外，处理组件302可以包括一个或多个模块，便于处理组件302 和其他组件之间的交互。例如，处理组件302可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件308和处理组件302之间的交互。
存储器304被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备300的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备300上操作的任何应用程序或方法的指令，降采样数据，本地NPSS序列数据，峰值图样数据等等。存储器304可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电力组件306为电子设备300的各种组件提供电力。电力组件306可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备300生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件308包括在所述电子设备300和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板 (TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件308包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备300处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件310被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件310 包括一个麦克风(MIC)，当电子设备300处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器304或经由通信组件316发送。在一些实施例中，音频组件310还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口312为处理组件302和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件314包括一个或多个传感器，用于为电子设备300提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件314可以检测到电子设备300的打开/ 关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备300的显示器和小键盘，传感器组件314还可以检测电子设备300或电子设备300一个组件的位置改变，用户与电子设备300接触的存在或不存在，电子设备300方位或加速/减速和电子设备300的温度变化。传感器组件314可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件314 还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件314还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件316被配置为便于电子设备300和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备300可以接入基于通信标准的无线网络，如Wi-Fi，2G 或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件316经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件316还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA) 技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，电子设备300可以被一个或多个应用专用集成电路 (ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述信号同步方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (18)

1.一种信号同步方法，其特征在于，所述方法包括：
对接收信号进行降采样得到降采样信号；
生成带有频偏假设的时域NPSS序列；
将生成的所述时域NPSS序列与所述降采样信号进行滑动相关计算，以生成滑动相关序列；
对所述滑动相关序列中的相邻峰值进行自相关运算，以生成峰值图样自相关序列；
对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列；
计算所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值对应的接收信号能量；
根据所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量计算质量序列，并确定所述质量序列中的最大的样点质量值；
若所述最大的样点质量值不小于有效门限值，则根据最大的样点质量值对应的位置信息得到时间同步信息；根据最大样点质量值对应的频偏假设和周期相干合并值的相位计算出频率同步信息，以根据所述时间同步信息和所述频率同步信息进行同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成带有频偏假设的时域NPSS序列，包括：
根据如下述公式生成所述带有频偏假设的时域NPSS序列zk,o：
Figure FDA0002635739430000011
Figure FDA0002635739430000012
fo∈Λ,k＝0,1,…Lseq-1；
其中，Lseq为NPSS时域序列F倍下采样的序列的长度；fo为第o个频偏假设；Λ为所需要检测的频偏假设集合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将生成的所述时域NPSS序列与所述降采样信号进行滑动相关计算，以生成滑动相关序列，包括：
根据如下述公式生成所述滑动相关序列
Figure FDA0002635739430000021
Figure FDA0002635739430000022
Figure FDA0002635739430000023
其中，ri+U·j为所述降采样信号；zj,o为所述时域NPSS序列；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；Lseq为所述时域NPSS序列F倍下采样的序列的长度；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述滑动相关序列中的多个峰值进行自相关运算，以生成峰值图样自相关序列，包括：
根据如下述公式生成所述峰值图样自相关序列
Figure FDA0002635739430000024
Figure FDA0002635739430000025
i＝0,1,…LRx-U(Lseq-1)-jmax-1；
其中，Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；S(k)为扰码序列。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列，包括：
根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure FDA0002635739430000031
Figure FDA0002635739430000032
Figure FDA0002635739430000033
其中，M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure FDA0002635739430000034
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列，包括：
根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure FDA0002635739430000035
Figure FDA0002635739430000036
其中，αm为第对应于m个周期相关结果的滤波因子，其值为
Figure FDA0002635739430000037
Figure FDA0002635739430000038
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值对应的接收信号能量，包括：
根据如下公式计算基本能量序列ei：
Figure FDA0002635739430000039
Figure FDA00026357394300000310
基于峰值图样对所述基本能量序列ei进行累加，以生成累加能量序列
Figure FDA00026357394300000311
Figure FDA00026357394300000312
对根据多个周期的接收信号得到的累加能量序列
Figure FDA00026357394300000313
进行周期合并，以生成接收信号能量序列
Figure FDA00026357394300000314
Figure FDA00026357394300000315
其中，ri+U·j为所述降采样信号；Lseq为所述时域NPSS序列的长度；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度；Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure FDA0002635739430000041
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量序列计算质量序列，包括：
通过如下公式计算所述质量序列
Figure FDA0002635739430000042
Figure FDA0002635739430000043
其中，
Figure FDA0002635739430000044
为所述周期相干合并序列；
Figure FDA0002635739430000045
为所述接收信号能量序列。
9.一种信号同步装置，其特征在于，所述装置包括：
降采样模块，用于对接收信号进行降采样得到降采样信号；
本地NPSS序列生成模块，用于生成带有频偏假设的时域NPSS序列；
滑动相关模块，用于将生成的所述时域NPSS序列与所述降采样信号进行滑动相关计算，以生成滑动相关序列；
自相关模块，用于对所述滑动相关序列中的相邻峰值进行自相关运算，以生成峰值图样自相关序列；
相干合并模块，用于对根据多个周期的接收信号得到的峰值图样自相关序列进行相干合并，以生成周期相干合并序列；
能量计算模块，用于计算所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值对应的接收信号能量；
质量分析模块，用于根据所述周期相干合并序列中每一周期相干合并值以及对应的接收信号能量计算质量序列，并确定所述质量序列中的最大的样点质量值；
同步搜索模块，用于在所述最大的样点质量值不小于有效门限值时，根据最大的样点质量值对应的位置信息得到时间同步信息；根据最大样点质量值对应的频偏假设和周期相干合并值的相位计算出频率同步信息，以根据所述时间同步信息和所述频率同步信息进行同步。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述本地NPSS序列生成模块用于根据如下述公式生成所述带有频偏假设的时域NPSS序列zk,o：
Figure FDA0002635739430000051
Figure FDA0002635739430000052
fo∈Λ,k＝0,1,…Lseq-1；
其中，Lseq为NPSS时域序列F倍下采样的序列的长度；fo为第o个频偏假设，Λ为所需要检测的频偏假设集合。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述滑动相关模块用于根据如下述公式生成所述滑动相关序列
Figure FDA0002635739430000053
Figure FDA0002635739430000054
Figure FDA0002635739430000055
其中，ri+U·j为所述降采样信号；zj,o为所述时域NPSS序列；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；Lseq为所述时域NPSS序列F倍下采样的序列的长度；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述自相关模块用于根据如下述公式生成所述峰值图样自相关序列
Figure FDA0002635739430000056
Figure FDA0002635739430000057
i＝0,1,…LRx-U(Lseq-1)-jmax-1；
其中，Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；S(k)为扰码序列。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述相干合并模块用于根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure FDA0002635739430000061
Figure FDA0002635739430000062
Figure FDA0002635739430000063
其中，M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure FDA0002635739430000064
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述相干合并模块用于根据如下述公式生成所述周期相干合并序列
Figure FDA0002635739430000065
Figure FDA0002635739430000066
其中，αm为第对应于m个周期相关结果的滤波因子，其值为
Figure FDA0002635739430000067
Figure FDA0002635739430000068
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述能量计算模块用于根据如下公式计算基本能量序列ei：
Figure FDA0002635739430000069
Figure FDA00026357394300000610
还用于基于峰值图样对所述基本能量序列ei进行累加，以生成累加能量序列
Figure FDA00026357394300000611
Figure FDA00026357394300000612
还用于对根据多个周期的接收信号得到的累加能量序列
Figure FDA00026357394300000613
进行周期合并，以生成接收信号能量序列
Figure FDA0002635739430000071
Figure FDA0002635739430000072
其中，ri+U·j为所述降采样信号；Lseq为所述时域NPSS序列的长度；F为所述时域NPSS序列的降采样倍数；D为所述降采样信号的降采样倍数；U为间隔因子；LRx为降采样信号的长度；Npeak为峰值个数；集合Ωa表示峰值分布a的图样，即Npeak个峰值相对于第一个峰值的位置信息；A表示采用的峰值图样个数；M为接收到的NPSS子帧数量；
Figure FDA0002635739430000073
为以降采样点为单位的NPSS子帧周期。
16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述质量分析模块用于通过如下公式计算所述质量序列
Figure FDA0002635739430000074
Figure FDA0002635739430000075
其中，
Figure FDA0002635739430000076
为所述周期相干合并序列；
Figure FDA0002635739430000077
为所述接收信号能量序列。
17.一种计算机可读存储介质，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权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。
18.一种电子设备，其特征在于，包括：
权利要求17中所述的计算机可读存储介质；以及
一个或者多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。
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