CN113301641B - Nr小区的主同步信号的判定方法与机器可读存储介质 - Google Patents

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CN113301641B CN202110591285.0A CN202110591285A CN113301641B CN 113301641 B CN113301641 B CN 113301641B CN 202110591285 A CN202110591285 A CN 202110591285A CN 113301641 B CN113301641 B CN 113301641B
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Abstract

本发明提供了一种NR小区的主同步信号的判定方法与机器可读存储介质。其中NR小区的主同步信号的判定方法包括：获取接收信号与本地PSS序列进行相关计算得到的相关值序列；从相关值序列挑选设定点数的变换序列；将变换序列分别转换至频域，并与对应的PSS的频域序列进行数据点乘，得到点乘序列；将点乘序列变换为时域，得到时域判别序列；根据时域判别序列中各点的功率值进行门限判定。本发明的方案可以大大减少PSS误检或漏检概率，提高了PSS检测的有效性。

Description

NR小区的主同步信号的判定方法与机器可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种NR小区的主同步信号的判定方法与机器可读存储介质。
背景技术
小区搜索是获取与小区的时间和频率同步并对该小区的小区序号进行解码的过程。在5G NR(New-Radio)中，需要完成所有可能频点小区同步信号块(SynchronizationSignal Block，简称SSB)信号的测量。
图1是现有技术中进行NR小区搜索的流程图，该流程包括：
步骤S102，切换频点，也即切换至需要接收的频点。
步骤S104，主同步搜索，也即进行主同步信号(Primary SynchronizationSignal，简称PSS)的搜索，得到SSB的起始位置以及多个PSS的编号
Figure GDA0003880667820000011
步骤S106，辅同步搜索，也即基于主同步搜索得到的时域位置，对每个
Figure GDA0003880667820000012
进行辅同步信号(Secondary Synchronization Signals,简称SSS)的搜索，得到多个SSS的编号
Figure GDA0003880667820000013
步骤S108，广播信道解调，也即对每个
Figure GDA0003880667820000014
小区数据进行广播信道的解调，译码成功才能确认当前小区为有用小区，才能进行后续的检测。
主同步搜索是小区搜索的第一步，其性能的好坏会直接影响整个小区检测的性能，5G NR小区的主同步信号包括3组PSS序列。现有PSS搜索进行判决的过程，是将相关值与预先确定的检测门限进行比较，超出门限的即认为是有效的
Figure GDA0003880667820000015
值。这种判定方法存在较严重的误检和漏检。特别对于复杂环境，误检和漏检概率尤其严重。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种减少PSS误检或漏检概率的NR小区的主同步信号的判定方法。
本发明的一个目的是要提高PSS检测的有效性。
特别地，本发明提供了一种NR小区的主同步信号的判定方法，其包括：
获取接收信号与本地PSS序列进行相关计算得到的相关值序列；
从相关值序列挑选设定点数的变换序列；
将变换序列分别转换至频域，并与对应的PSS的频域序列进行数据点乘，得到点乘序列；
将点乘序列变换为时域，得到时域判别序列；
根据时域判别序列中各点的功率值进行门限判定。
可选地，获取接收信号与本地PSS序列进行相关计算得到的相关值序列的步骤包括：
截取设定时长的接收信号进行采样，得到时域采样信号；
将时域采样信号与本地的三组PSS序列分别进行滑动相关计算，得到三组PSS序列各自的相关值序列。
可选地，从相关值序列挑选设定点数的变换序列的步骤包括：
查找相关值序列中的最大值；
将相关值序列的最大值前后邻近的多个相关值置零；
从置零后的相关值序列中查找大于相关值门限的多个索引值，并记录多个索引值在相关值序列中的索引位置；
截取索引位置在内的连续设定点数的序列，得到变换序列。
可选地，相关值门限为相关值序列的最大值与第一预设系数的乘积，第一预设系数取值范围为0.4至0.8；并且
变换序列的设定点数配置为512点。
可选地，截取索引位置在内的连续设定点数的序列的步骤包括：
从索引位置向前查找起始点，并从起始点开始截取包括索引值在内的连续设定点数的序列。
可选地，根据时域判别序列中各点的功率值进行门限判定的步骤包括：
计算时域判别序列中各点的功率值；
将时域判别序列截取为头部区间以及尾部区间，头部区间的长度大于起始点至索引位置的长度；
利用头部区间确定最大功率门限值，并利用尾部区间确定噪声功率门限值；
记录头部区间内功率值同时大于最大功率门限值和噪声功率门限值的点位。
可选地，索引位置至起始点的长度小于索引位置至头部区间的末端点的长度。
可选地，利用头部区间确定最大功率门限值的步骤包括：
查找头部区间中的功率最大值；
将头部区间中的功率最大值与第二预设系数的乘积作为最大功率门限值，第二预设系数的取值范围为0.06至0.14。
可选地，利用尾部区间确定噪声功率门限值的步骤包括：
计算尾部区间内各点功率值的平均值；
将尾部区间内各点功率值的平均值与第三预设系数的乘积作为噪声功率门限值，第三预设系数的取值范围为1.5至2.5。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种机器可读存储介质，其上存储有机器可执行程序，机器可执行程序被处理器执行时实现上述任一种的NR小区的主同步信号的判定方法。
本发明的用于检测设备的NR小区的主同步信号的判定方法以及机器可读存储介质，对相关值序列的判定依据进行改进，从相关值序列挑选设定点数的变换序列，在频域内与对应的PSS的频域序列进行数据点乘后，重新变换为时域，得到时域判别序列。在时域判别序列根据各点工作值进行门限判定得到判定结果，大大减少了PSS误检或漏检概率，提高了PSS检测的有效性。
进一步地，本发明的用于检测设备的NR小区的主同步信号的判定方法，在对相关值序列进行处理的过程中，对数据进行了有效筛查，避免了干扰数值的影响，降低了计算复杂度。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是现有技术中进行NR小区搜索的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的NR小区的主同步信号的判定方法的示意图；
图3是根据本发明一个实施例的NR小区的主同步信号的判定方法的数据流的示意图；
图4是根据本发明一个实施例的机器可读存储介质的示意框图。
具体实施方式
图2是根据本发明一个实施例的NR小区的主同步信号的判定方法的示意图。该NR小区的主同步信号的判定方法一般性地可包括：
步骤S202，获取接收信号与本地PSS序列进行相关计算得到的相关值序列。该步骤可以包括：截取设定时长的接收信号进行采样，得到时域采样信号；将时域采样信号与本地的三组PSS序列分别进行滑动相关计算，得到三组PSS序列各自的相关值序列。
在时域中对接收信号进行采样，可以根据采样要求选择采样率以及时长。例如截取采样率为15.36Mcps，20ms的接收信号的时域数据，可以采样得到307200点时域采样信号。时域采样信号与本地的三组PSS序列(编号分别记为n_id2＝0,1,2)分别进行滑动相关计算，得到三组PSS各自的相关值序列
Figure GDA0003880667820000041
其中i为序号，对于上例中的307200点时域采样信号，i＝0,1,2,...,307199。
步骤S204，从相关值序列挑选设定点数的变换序列。该步骤可以包括：查找相关值序列中的最大值；将相关值序列的最大值前后邻近的多个相关值置零；从置零后的相关值序列中查找大于相关值门限的多个索引值，并记录多个索引值在相关值序列中的索引位置；截取索引位置在内的连续设定点数的序列，得到变换序列。
对于相关值序列
Figure GDA0003880667820000042
其最大值记为
Figure GDA0003880667820000043
该最大值的序号位置记为
Figure GDA0003880667820000044
然后将
Figure GDA0003880667820000045
前后相邻各
Figure GDA0003880667820000046
个相关值置为0，也即避免最大值邻近的数值对后续计算产生干扰。
Figure GDA0003880667820000047
可以根据需要进行设定，一般可以设置为10。也即将
Figure GDA0003880667820000048
前后相邻各10个相关值置零。
相关值门限为相关值序列的最大值与第一预设系数的乘积，第一预设系数取值范围为0.4至0.8。也即相关值门限
Figure GDA0003880667820000049
其中α为第一预设系数，其可以设置为0.6。
从置零后的相关值序列中查找大于相关值门限Tpss的相关值，挑选的索引值可以为大于上述相关值门限Tpss的相关值经排序后，数值最大的N个。
N个索引值在序列中索引位置记为pos(l),l＝0,1,…,N-1。然后针对每个索引位置pos(l)分别进行后续步骤的计算。
截取索引位置在内的连续设定点数的序列，可以包括从索引位置向前查找起始点，并从起始点开始截取包括索引值在内的连续设定点数的序列。从索引位置pos(l)的前
Figure GDA0003880667820000051
的位置作为起始点，开始连续取数。
Figure GDA0003880667820000052
的取值可以为8-12，例如可以取10。也即起始点位置可以为
Figure GDA0003880667820000053
连续设定点数可以设置为512点。
步骤S206，将变换序列分别转换至频域，并与对应的PSS的频域序列进行数据点乘，得到点乘序列。频域转换可以使用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，简称FFT)。例如对于从
Figure GDA0003880667820000054
起始取出的512点可以进行512点FFT，得到频域序列。然后可以进行最小二乘(Least Square，简称LS)信道估计，将每个n_id2对应的pss频域信号与频域序列数据点乘。
步骤S208，将点乘序列变换为时域，得到时域判别序列。进行时域变换可以使用逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，简称IFFT)。
例如对于上述经过512点FFT计算的序列进行点乘后得到的点乘序列，进行IFFT变换到时域后得到n_id2对应得相关结果。
步骤S210，根据时域判别序列中各点的功率值进行门限判定。该步骤可以包括：计算时域判别序列中各点的功率值；将时域判别序列截取为头部区间以及尾部区间，头部区间的长度大于起始点至索引位置的长度；利用头部区间确定最大功率门限值，并利用尾部区间确定噪声功率门限值；记录头部区间内功率值同时大于最大功率门限值和噪声功率门限值的点位。
时域判别序列中各点的功率值记为Pn_id2(k)，k为各点序号，例如对于512点数据，k＝0,1,…,511。
时域判别序列的头部区间为前若干个数值，其功率值为Pn_id2(k)，
Figure GDA0003880667820000055
其中
Figure GDA0003880667820000056
为步骤S204中使用的起始点与索引位置的距离。而
Figure GDA0003880667820000057
为另一距离值。因此整个头部区间的长度为
Figure GDA0003880667820000058
也即包括了索引位置的数值在内。在一些实施例中，索引位置至起始点的长度小于索引位置至头部区间的末端点的长度。也即
Figure GDA0003880667820000059
例如在
Figure GDA00038806678200000510
的取值为10时，
Figure GDA00038806678200000511
的取值可以为14、16、18、20、22，例如可以为16。除头部区间外的其他部分即为尾部区间。对于512点数据尾部区间的长度为
Figure GDA00038806678200000512
头部区间为
Figure GDA00038806678200000513
而尾部区间为
Figure GDA00038806678200000514
Figure GDA00038806678200000515
利用头部区间确定最大功率门限值的步骤包括：查找头部区间中的功率最大值；将头部区间中的功率最大值与第二预设系数的乘积作为最大功率门限值，第二预设系数的取值范围为0.06至0.14，例如设置为0.1。
Figure GDA0003880667820000061
中的最大值，记为
Figure GDA0003880667820000062
并记录下
Figure GDA0003880667820000063
对应的位置
Figure GDA0003880667820000064
对于512点数据，
Figure GDA0003880667820000065
属于0，1，2，…，511。
最大功率门限值
Figure GDA0003880667820000066
其中
Figure GDA0003880667820000067
为第二预设系数，其可以设置为0.1。
利用尾部区间确定噪声功率门限值的步骤包括：计算尾部区间内各点功率值的平均值；将尾部区间内各点功率值的平均值与第三预设系数的乘积作为噪声功率门限值，第三预设系数的取值范围为1.5至2.5。
各点功率值的平均值记为噪声功率
Figure GDA0003880667820000068
其计算公式为：
Figure GDA0003880667820000069
噪声功率门限值
Figure GDA00038806678200000610
其中
Figure GDA00038806678200000611
为第三预设系数，其取值可以为2。
最终的门限判定包括：找出
Figure GDA00038806678200000612
中同时大于等于最大功率门限
Figure GDA00038806678200000613
和噪声功率门限
Figure GDA00038806678200000614
的值
Figure GDA00038806678200000615
并记录下对应的位置记为
Figure GDA00038806678200000616
Figure GDA00038806678200000617
需要说明的是，上述实施例的实施例中使用的数值，例如设定点数、预设系数、采样点数、截取长度均为举例说明。本领域技术人员可以根据需要在不违背本发明技术思路的情况下，进行相应参数的配置。
以下对截取采样率为15.36Mcps，20ms的接收信号的时域数据
Figure GDA00038806678200000618
截取512点数据进行计算的一个实例进行说明，其过程为：
步骤1、找出相关值序列
Figure GDA00038806678200000619
中的最大值
Figure GDA00038806678200000620
该最大值的序号位置记为
Figure GDA00038806678200000621
步骤2、将
Figure GDA00038806678200000622
前后相邻各
Figure GDA00038806678200000623
个相关值置为0，
Figure GDA00038806678200000624
取值为10。
步骤3、确定相关值门限
Figure GDA00038806678200000625
其中α为第一预设系数，其可以设置为0.6。
步骤4、在步骤2中得到的数据中，查找大于相关值门限Tpss的相关值，经排序后，记录数值最大的N个的索引位置pos(l),l＝0,1,…,N-1。针对每个pos(l)分别进行步骤5～9的操作；
步骤5、从
Figure GDA0003880667820000071
开始连续取出512点数据，做512点FFT，转换至频域。
Figure GDA0003880667820000072
的取值可以为10。
步骤6、进行LS信道估计，将每个n_id2对应的pss频域信号与步骤5的频域数据进行点乘。
步骤7、步骤6的计算结果进行512点IFFT变换到时域，得到每个n_id2对应得相关结果，并计算每个点得功率值，记为Pn_id2(k)，k＝0,1,…,511
步骤8、找出Pn_id2(k)中的最大值，
Figure GDA0003880667820000073
在
Figure GDA0003880667820000074
的取值为10时，
Figure GDA0003880667820000075
的取值可以为14、16、18、20、22，例如可以为16。最大值为
Figure GDA0003880667820000076
并记录下
Figure GDA0003880667820000077
对应的位置
Figure GDA0003880667820000078
对于512点数据，
Figure GDA0003880667820000079
属于0，1，2，…，511。
计算最大功率门限值
Figure GDA00038806678200000710
其中
Figure GDA00038806678200000711
可以设置为0.1.
计算噪声功率
Figure GDA00038806678200000712
Figure GDA00038806678200000713
噪声功率门限值
Figure GDA00038806678200000714
其中
Figure GDA00038806678200000715
取值可以为2。
步骤9、进行最终的门限判定。找出
Figure GDA00038806678200000716
中同时大于等于最大功率门限
Figure GDA00038806678200000717
和噪声功率门限
Figure GDA00038806678200000718
的值
Figure GDA00038806678200000719
Figure GDA00038806678200000720
并记录下对应的位置记为
Figure GDA00038806678200000721
图3是根据本发明一个实施例的NR小区的主同步信号的判定方法的数据流的示意图。变换序列经过FFT后分别与三组PSS
Figure GDA00038806678200000722
Figure GDA00038806678200000723
进行点乘。然后分别进行IFFT，计算功率门限
Figure GDA00038806678200000724
噪声功率
Figure GDA00038806678200000725
并进行门限判定，最终的结果
Figure GDA00038806678200000726
Figure GDA00038806678200000727
作为判定结果。
本实施例的用于检测设备的NR小区的主同步信号的判定方法以及机器可读存储介质，对于相关值序列的判定依据进行改进，从相关值序列挑选设定点数的变换序列，在频域内与对应的PSS的频域序列进行数据点乘后，重新变换为时域，得到时域判别序列。在时域判别序列根据各点工作值进行门限判定，得到的判定结果，大大减少了PSS误检或漏检概率，提高了PSS检测的有效性。
本实施还提供了一种机器可读存储介质。图4是根据本发明一个实施例的机器可读存储介质40的示意框图。该机器可读存储介质40上存储有机器可执行程序410，机器可执行程序410被处理器执行时实现上述任一种的用于检测设备的NR小区的主同步信号的判定方法。
本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质40包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行，某些步骤可以并行或彼此独立地执行。对本领域的普通技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。
因此，本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。计算装置可以是公知的通用装置。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。还需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种NR小区的主同步信号的判定方法，包括：
获取接收信号与本地PSS序列进行相关计算得到的相关值序列；
从所述相关值序列挑选设定点数的变换序列；
将所述变换序列分别转换至频域，并与对应的PSS的频域序列进行数据点乘，得到点乘序列；
将所述点乘序列变换为时域，得到时域判别序列；
根据所述时域判别序列中各点的功率值进行门限判定，其中
所述从相关值序列挑选设定点数的变换序列的步骤包括：查找所述相关值序列中的最大值；将所述相关值序列的最大值前后邻近的多个相关值置零；从置零后的所述相关值序列中查找大于相关值门限的多个索引值，并记录所述多个索引值在所述相关值序列中的索引位置；截取所述索引位置在内的连续所述设定点数的序列，得到所述变换序列，
所述截取所述索引位置在内的连续所述设定点数的序列的步骤包括：从所述索引位置向前查找起始点，并从所述起始点开始截取包括所述索引值在内的连续所述设定点数的序列；
所述根据所述时域判别序列中各点的功率值进行门限判定的步骤包括：计算所述时域判别序列中各点的功率值；将所述时域判别序列截取为头部区间以及尾部区间，所述头部区间的长度大于所述起始点至所述索引位置的长度；利用所述头部区间确定最大功率门限值，并利用所述尾部区间确定噪声功率门限值；记录所述头部区间内功率值同时大于所述最大功率门限值和所述噪声功率门限值的点位。
2.根据权利要求1所述的NR小区的主同步信号的判定方法，其中，所述获取接收信号与本地PSS序列进行相关计算得到的相关值序列的步骤包括：
截取设定时长的所述接收信号进行采样，得到时域采样信号；
将所述时域采样信号与本地的三组PSS序列分别进行滑动相关计算，得到所述三组PSS序列各自的所述相关值序列。
3.根据权利要求1所述的NR小区的主同步信号的判定方法，其中，
所述相关值门限为所述相关值序列的最大值与第一预设系数的乘积，所述第一预设系数取值范围为0.4至0.8；并且
所述变换序列的设定点数配置为512点。
4.根据权利要求1所述的NR小区的主同步信号的判定方法，其中，
所述索引位置至所述起始点的长度小于所述索引位置至所述头部区间的末端点的长度。
5.根据权利要求1所述的NR小区的主同步信号的判定方法，其中，所述利用所述头部区间确定最大功率门限值的步骤包括：
查找所述头部区间中的功率最大值；
将所述头部区间中的功率最大值与第二预设系数的乘积作为所述最大功率门限值，所述第二预设系数的取值范围为0.06至0.14。
6.根据权利要求1所述的NR小区的主同步信号的判定方法，其中，所述利用所述尾部区间确定噪声功率门限值的步骤包括：
计算所述尾部区间内各点功率值的平均值；
将所述尾部区间内各点功率值的平均值与第三预设系数的乘积作为所述噪声功率门限值，所述第三预设系数的取值范围为1.5至2.5。
7.一种机器可读存储介质，其上存储有机器可执行程序，所述机器可执行程序被处理器执行时实现根据权利要求1至6任一项所述的NR小区的主同步信号的判定方法。
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