CN114710197A - 融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法及装置 - Google Patents

融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法及装置，方法包括：接收低轨卫星发送的同步信号，同步信号中包括预先配置的SSB，SSB占用5个OFDM符号，其中第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成；基于SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到自相关值；对自相关值进行平滑运算，得到平滑值；对平滑值进行峰值搜索；根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步。其通过重新配置SSB，进而通过简单的延迟自相关的方式快速实现时间同步性能，有效改善现有5G通信系统因为频偏过大带来的同步性能恶化问题。

Description

融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤指一种融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法及装置。
背景技术
随着卫星通信系统与地面移动通信系统融合的趋势，卫星通信系统首先要解决的问题为OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)系统中的定时同步问题。在卫星通信系统中，由于传播的特殊性，卫星和地面终端之间的高速相对运动会带来较大的多普勒频偏，从而影响时间同步性能。传统的卫星同步系统常借助于卫星星历与航天轨道运动学的轨道预测算法计算出卫星相对于地面终端的相对位置和速度，从而估算出频偏，补偿后进行时间同步。虽然这种方法能够实现时间同步，但是算法涉及大量的矩阵运算，算法复杂度高，实现起来较为困难。
在第五代移动通信系统(5G)中，常在时域对接收的主同步信号(PSS)与本地PSS序列进行互相关检测以取得时间同步，但该方法在多普勒频偏较大时，性能会急剧恶化，并不能较好的实现时间同步。
发明内容
为了克服以上不足，本发明提供了一种融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法及装置，有效解决了现有5G通信系统中在多普勒频偏较大时时间同步不能较好实现的技术问题。
本发明提供的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法，包括：
接收低轨卫星发送的同步信号，所述同步信号中包括预先配置的同步信号块SSB，所述预先配置的同步信号块SSB占用5个OFDM符号，其中第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成；
基于所述同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到自相关值；
在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，得到各自相关值对应的平滑值；
对所述平滑值进行峰值搜索；
根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步。
进一步优选，对所述平滑值进行峰值搜索中，包括：
搜索第一峰值点，所述第一峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于左侧预设长度中各数据点的平滑值；
搜索第二峰值点，所述第二峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于右侧预设长度中各数据点的平滑值；
取所述第一峰值点和第二峰值点之间的峰值中值点，并基于所述峰值中值点进一步搜索第三峰值点，所述第三峰值点的平滑值大于第二预设平滑值阈值，且大于右侧预设长度中各数据点的平滑值；
根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步中，当输出有第三峰值点，得到同步位置为第三峰值点减去第一个和第二个OFDM符号中CP数据长度对应的数据点位置。
进一步优选，取所述第一峰值点和第二峰值点之间的峰值中值点，并基于所述峰值中值点进一步搜索第三峰值点中：
所述峰值中值点peakposM为：
peakposM＝floor((peakpos1+peakpos2)/2)
其中，floor(·)表示取整函数，peakpos1表示第一峰值点，peakpos2表示第二峰值点；
所述第三峰值点peakpos满足条件：
corr_mean(peakpos)＞thrValue*α
corr_mean(peakpos)＞corr_mean(peakpos+1)＞corr_mean(peakpos+2)...＞corr_mean(peakpos+delay)
thrValue＝(corr_mean(peakposM-δ)+corr_mean(peakposM-δ+1)...+corr_mean(peakposM)...+corr_mean(peakposM+δ-1))/(2*δ)
其中，corr_mean(·)表示平滑值，corr_mean(peakpos)表示第三峰值点peakpos的平滑值，thrValue表示以峰值中值点peakposM为中点数据长度2*δ内的平滑值均值，α表示预设峰值参数。
进一步优选，基于所述同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到自相关值中，计算得到的自相关值corr(i)为：
Figure BDA0003563754940000031
其中，abs(·)表示绝对值函数，N表示同步信号块SSB中第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度；x(i)表示同步信号，i＝0,1,…,N2，且N2+1为至少包括一个同步信号块SSB的数据长度；x(i)'表示同步信号的共轭；
在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，得到各自相关值对应的平滑值中，计算得到的归一化平滑值corr_mean(i)为：
Figure BDA0003563754940000032
其中，alpha表示平滑参数。
另一方面，本发明提供了一种融合低轨卫星移动通信系统的时间同步装置，包括：
同步信号接收模块，用于接收低轨卫星发送的同步信号，所述同步信号中包括预先配置的同步信号块SSB，所述预先配置的同步信号块SSB占用5个OFDM符号，其中第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成；
延迟自相关计算模块，用于基于所述同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到自相关值；
平滑值计算模块，用于在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，得到各自相关值对应的平滑值；
峰值搜索模块，用于对所述平滑值进行峰值搜索；
时间同步模块，用于根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步。
进一步优选，所述峰值搜索模块，还用于搜索第一峰值点，所述第一峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于左侧预设长度中各数据点的平滑值；及搜索第二峰值点，所述第二峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于右侧预设长度中各数据点的平滑值；及取所述第一峰值点和第二峰值点之间的峰值中值点，并基于所述峰值中值点进一步搜索第三峰值点，所述第三峰值点的平滑值大于第二预设平滑值阈值，且大于右侧预设长度中各数据点的平滑值；
在所述时间同步模块中，当所述峰值搜索模块输出有第三峰值点，得到同步位置为第三峰值点减去第一个和第二个OFDM符号中CP数据长度对应的数据点位置。
进一步优选，在所述峰值搜索模块中，所述峰值中值点peakposM为：
peakposM＝floor((peakpos1+peakpos2)/2)
其中，floor(·)表示取整函数，peakpos1表示第一峰值点，peakpos2表示第二峰值点；
所述第三峰值点peakpos满足条件：
corr_mean(peakpos)＞thrValue*α
corr_mean(peakpos)＞corr_mean(peakpos+1)＞corr_mean(peakpos+2)...＞corr_mean(peakpos+delay)
thrValue＝(corr_mean(peakposM-δ)+corr_mean(peakposM-δ+1)...+corr_mean(peakposM)...+corr_mean(peakposM+δ-1))/(2*δ)
其中，corr_mean(·)表示平滑值，corr_mean(peakpos)表示第三峰值点peakpos的平滑值，thrValue表示以峰值中值点peakposM为中点数据长度2*δ内的平滑值均值，α表示预设峰值参数。
进一步优选，所述延迟自相关计算模块中，计算得到的自相关值corr(i)为：
Figure BDA0003563754940000051
其中，abs(·)表示绝对值函数，N表示同步信号块SSB中第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度；x(i)表示同步信号，i＝0,1,…,N2，且N2+1为至少包括一个同步信号块SSB的数据长度；x(i)'表示同步信号的共轭；
在所述平滑值计算模块中，计算得到的归一化平滑值corr_mean(i)为：
Figure BDA0003563754940000052
其中，alpha表示平滑参数。
另一方面，本发明提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时实现上述融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法的步骤。
另一方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法的步骤。
本发明提供的融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法及装置，预先将同步信号块SSB配置为占用5个OFDM符号，相比于现有技术中同步信号块SSB占用4个OFDM符号来说，在重新配置的同步信号块SSB中，第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成，以此能够通过简单的延迟自相关的方式快速实现时间同步性能，有效改善现有5G通信系统因为频偏过大带来的同步性能恶化问题。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是现有技术中SSB结构示意图；
图2是本发明中融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法流程示意图；
图3是本发明中SSB结构示意图；
图4是本发明中融合低轨卫星移动通信系统的时间同步装置结构示意图；
图5是本发明中终端设备结构示意图。
附图标号说明：
100-时间同步装置，110-同步信号接收模块，120-延迟自相关计算模块，130-平滑值计算模块，140-峰值搜索模块，150-时间同步模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中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，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘制了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
在5G NR中，同步信号PSS、SSS和PBCH信道共同构成SSB，其中，PSS(PrimarySynchronization Signals)表示主同步信号、SSS(Secondary Synchronization Signals)表示辅同步信号、PBCH(Physical Broadcast Channel)表示物理广播信道。如图1所示，一个SSB占用4个OFDM符号，每个符号由数据序列(Seq)和CP组成，第一个符号由PSS占用，第二个和第四个符号由PBCH占用，第三个符号由SSS和PBCH一起占用，且PSS是根据生成公式得到的m序列，有良好的自相关和互相关性。
由于NR中SSB的位置由子载波间隔和其他高层参数决定，故常在时域对接收的PSS与本地PSS序列进行互相关检测以取得时间同步，但该方法在多普勒频偏较大时，性能会急剧恶化。基于此，本发明提供了一种全新的融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法，对同步信号块SSB的结构进行改进，并基于改进后的SSB采用延迟自相关的方式快速实现时间同步性能，对上述问题进行改善的同时规避因为5G通信系统中SSB配置周期过于灵活(PSS周期很灵活)，导致延迟自相关的延迟长度及相关计算长度设计难度大，不利于实现的问题。
在一实施例中，如图2所示，一种融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法，包括：
S10接收低轨卫星发送的同步信号，同步信号中包括预先配置的同步信号块SSB，预先配置的同步信号块SSB占用5个OFDM符号，其中第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成；
S20基于同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到自相关值；
S30在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，得到各自相关值对应的平滑值；
S40对平滑值进行峰值搜索；
S50根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步。
在本实施例中，该融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法应用于终端设备，如智能手机、PC等。在进行时间同步之前，参考5G设计，对其SSB的结构进行改进，将原本占用4个OFDM符号的SSB结构修改为占用5个OFDM符号，且在该5个OFDM符号中，第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成，即第一个和第二个OFDM符号由序列CP+Seq+Seq组成，以此在时间同步中可以基于第一个和第二个OFDM符号中的数据序列Seq进行延迟自相关运算，找到时间同步位置。如图3所示，改进后的SSB第一符号和第二符号由PSS占用，第三个和第五个符号由PBCH占用、第四个符号由SSS和PBCH一起占用，且第三个到第五个OFDM符号位由数据序列Seq和CP组成。
基于此，在时间同步中，假定已知接收的同步信号为x(i)，i＝0,1,…,N2，且N2+1为至少包括一个同步信号块SSB的数据长度。在该同步信号中，第三到个第五个OFDM符号的FFT长度为N，加CP后长度为N1，即CP长度为N1-N；第一个和第二个OFDM符号的PSS加上CP后的长度为2N1，这两个符号中的CP长度为2N1-2N。
基于同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度N对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到的归一化自相关值corr(i)如式(1)：
Figure BDA0003563754940000081
其中，abs(·)表示绝对值函数，x(i)'表示同步信号的共轭。基于改进后SSB的结构，第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度即为符号FFT长度。
根据式(1)计算得到的自相关值corr，在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，计算得到的归一化平滑值corr_mean(i)如式(2)：
Figure BDA0003563754940000082
其中，alpha表示平滑参数。该平滑参数可以根据实际情况进行调整，如设定为16、32等。
计算得到各个位置的自相关值corr(i)和平滑值corr_mean(i)之后，随即对平滑值进行峰值搜索，进而根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步。对平滑值进行峰值搜索中：
首先，搜索第一峰值点peakpos1，该第一峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于左侧预设长度中各数据点的平滑值，如式(3)和(4)；
corr_mean(peakpos1)＞N*μ (3)
Figure BDA0003563754940000091
其中，corr_mean(peakpos1)表示第一峰值点的平滑值，μ表示预先设定的峰值参数(门限参数)，delay表示第一峰值点peakpos1左侧预设长度。在搜索过程中，若搜索到满足式(3)和(4)条件的第一峰值点peakpos1，则进入后续步骤；若搜索不到满足式(3)和(4)条件的第一峰值点peakpos1，则输出失败，重新接收数据进行同步操作。峰值相关参数μ和delay均可以根据实际应用进行调整，如将μ设定为0.75、0.8等，delay设置为6、7、8、9等。
搜索到第一峰值点peakpos1之后，进一步搜索第二峰值点peakpos2，该第二峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于右侧预设长度中各数据点的平滑值，如式(5)和(6)；
corr_mean(peakpos2)＞N*μ (5)
Figure BDA0003563754940000092
其中，corr_mean(peakpos2)表示第二峰值点的平滑值，μ表示预先设定的峰值参数(门限参数)，delay表示第二峰值点peakpos2右侧预设长度。在搜索过程中，若搜索到满足式(5)和(6)条件的第二峰值点peakpos2，则进入后续步骤；若搜索不到满足式(5)和(6)条件的第二峰值点peakpos2，则输出失败，重新接收数据进行同步操作。
搜索到第一峰值点peakpos1和第二峰值点peakpos2之后，随即取第一峰值点peakpos1和第二峰值点peakpos2之间的峰值中值peakposM点，并基于峰值中值点进一步搜索第三峰值点(从峰值中值点开始对第三峰值点进行搜索)，第三峰值点的平滑值大于第二预设平滑值阈值，且大于右侧预设长度中各数据点的平滑值。其中，峰值中值点peakposM如式(7)：
peakposM＝floor((peakpos1+peakpos2)/2) (7)
其中，floor(·)表示取整函数。
第三峰值点peakpos满足如式(8)～(10)的条件：
corr_mean(peakpos)＞thrValue*α (8)
Figure BDA0003563754940000101
thrValue＝(corr_mean(peakposM-δ)+corr_mean(peakposM-δ+1)...+corr_mean(peakposM)...+corr_mean(peakposM+δ-1))/(2*δ) (10)
其中，corr_mean(·)表示平滑值，corr_mean(peakpos)表示第三峰值点peakpos的平滑值，thrValue表示以峰值中值点peakposM为中点数据长度2*δ内的平滑值均值，α表示预设峰值参数。这里，峰值相关参数α和delay均可以根据实际应用进行调整，如将α设定为0.95、0.98等，delay设置为5、6、7、8等。
当搜索到满足式(8)～(10)条件的第三峰值点peakpos，则判断时间同步成功，同步位置为peakpos-2N1+2N，由此得到系统的同步时间。若搜索不到满足式(8)～(10)条件的第三峰值点peakpos，则输出失败，重新接收数据进行同步操作。
一实例中，采用如图3所示结构对SSB进行配置。接收的同步信号为x(i)，i＝0,1,…,153599，153600为至少包含一个SSB的数据长度，N2＝153599。且在该同步信号中，每个符号FFT长度N为512，第三到个第五个OFDM符号加CP后长度为N1＝640；第一个和第二个OFDM符号的PSS加上CP后的长度为1280，这两个符号中的CP长度为256。在同步过程中：
S1根据接收的同步信号采用式(11)计算延迟自相关，得到归一化相关值corr(i)：
Figure BDA0003563754940000111
S2根据步骤S1输出的自相关值corr，根据式(12)计算相关值平滑值
Figure BDA0003563754940000112
其中，平滑参数为alpha＝32；
S3根据步骤S2输出的自相关值平滑值，进行峰值搜索：
S301搜索满足式(13)和(14)的第一峰值点peakpos1：
corr_mean(peakpos1)＞488 (13)
Figure BDA0003563754940000113
若无满足条件的第一峰值点peakpos1输出，则搜索失败，跳转至步骤S4。
S302.搜索满足式(15)和(16)的第二峰值点peakpos2：
corr_mean(peakpos2)＞488 (15)
Figure BDA0003563754940000114
若无满足条件的第二峰值点peakpos2输出，则搜索失败，跳转至步骤S4。
S303根据步骤S301和步骤S302搜索得到的第一峰值点peakpos1和第二峰值点peakpos2，计算峰值中值点peakposM并根据式(17)计算thrValue：thrValue＝(corr_mean(peakposM-32)+corr_mean(peakposM-31)...+corr_mean(peakposM)...+corr_mean(peakposM+31))/(64) (17)
S304从峰值中值点peakposM开始搜索满足式(18)和(19)的第三峰值点peakpos：
corr_mean(peakpos)＞thrValue*0.98 (18)
Figure BDA0003563754940000115
若无满足条件的第三峰值点peakpos输出，则搜索失败，跳转至步骤S4。
S4根据步骤S3输出的第三峰值点peakpos得到同步时间。若S3输出搜索失败，则重新搜索。若S3输出搜索成功，则输出SSB的同步位置为peakpos-256，得到系统的同步时间，完成时间同步。
本发明的另一种实施例，如图4所示，一种融合低轨卫星移动通信系统的时间同步装置100，包括：同步信号接收模块110，用于接收低轨卫星发送的同步信号，同步信号中包括预先配置的同步信号块SSB，预先配置的同步信号块SSB占用5个OFDM符号，其中第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成；延迟自相关计算模块120，用于基于同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到自相关值；平滑值计算模块130，用于在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，得到各自相关值对应的平滑值；峰值搜索模块140，用于对平滑值进行峰值搜索；时间同步模块150，用于根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步。
在本实施例中，在进行时间同步之前，对SSB的结构进行改进，将原本占用4个OFDM符号的SSB结构修改为占用5个OFDM符号，且在该5个OFDM符号中，第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成，即第一个和第二个OFDM符号由序列CP+Seq+Seq组成，以此在时间同步中可以基于第一个和第二个OFDM符号中的数据序列Seq进行延迟自相关运算，找到时间同步位置。如图3所示，改进后的SSB第一符号和第二符号由PSS占用，第三个和第五个符号由PBCH占用、第四个符号由SSS和PBCH一起占用，且第三个到第五个OFDM符号位由数据序列Seq和CP组成。
基于此，在时间同步中，假定同步信号接收模块110接收的同步信号为x(i)，i＝0,1,…,N2，且N2+1为至少包括一个同步信号块SSB的数据长度。在该同步信号中，第三到个第五个OFDM符号的FFT长度为N，加CP后长度为N1，即CP长度为N1-N；第一个和第二个OFDM符号的PSS加上CP后的长度为2N1，这两个符号中的CP长度为2N1-2N。
延迟自相关计算模块120基于同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度N对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到的归一化自相关值corr(i)如式(1)。基于改进后SSB的结构，第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度即为符号FFT长度。
根据式(1)计算得到的自相关值corr，平滑值计算模块130在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，计算得到的归一化平滑值corr_mean(i)如式(2)。
计算得到各个位置的自相关值corr(i)和平滑值corr_mean(i)之后，峰值搜索模块随即对平滑值进行峰值搜索，进而根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步。对平滑值进行峰值搜索中：
首先，搜索第一峰值点peakpos1，该第一峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于左侧预设长度中各数据点的平滑值，如式(3)和(4)。在搜索过程中，若搜索到满足式(3)和(4)条件的第一峰值点peakpos1，则进入后续步骤；若搜索不到满足式(3)和(4)条件的第一峰值点peakpos1，则输出失败，重新接收数据进行同步操作。峰值相关参数μ和delay均可以根据实际应用进行调整，如将μ设定为0.75、0.8等，delay设置为7、8、9等。
搜索到第一峰值点peakpos1之后，进一步搜索第二峰值点peakpos2，该第二峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于右侧预设长度中各数据点的平滑值，如式(5)和(6)。在搜索过程中，若搜索到满足式(5)和(6)条件的第二峰值点peakpos2，则进入后续步骤；若搜索不到满足式(5)和(6)条件的第二峰值点peakpos2，则输出失败，重新接收数据进行同步操作。
搜索到第一峰值点peakpos1和第二峰值点peakpos2之后，随即取第一峰值点peakpos1和第二峰值点peakpos2之间的峰值中值peakposM点，并基于峰值中值点进一步搜索第三峰值点(从峰值中值点开始对第三峰值点进行搜索)，第三峰值点的平滑值大于第二预设平滑值阈值，且大于右侧预设长度中各数据点的平滑值，其中，峰值中值点peakposM如式(7)，第三峰值点peakpos满足如式(8)～(10)的条件。这里，峰值相关参数α和delay均可以根据实际应用进行调整，如将α设定为0.95、0.98等，delay设置为5、6、7、8等。
当搜索到满足式(8)～(10)条件的第三峰值点peakpos，则时间同步模块判断时间同步成功，同步位置为peakpos-2N1+2N，由此得到系统的同步时间。若搜索不到满足式(8)～(10)条件的第三峰值点peakpos，则输出失败，重新接收数据进行同步操作。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序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程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。
图5是本发明一个实施例中提供的终端设备的结构示意图，如所示，该终端设备200包括：处理器220、存储器210以及存储在存储器210中并可在处理器220上运行的计算机程序211，例如：融合低轨卫星移动通信系统的时间同步程序。处理器220执行计算机程序211时实现上述各个融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法实施例中的步骤，或者，处理器220执行计算机程序211时实现上述融合低轨卫星移动通信系统的时间同步装置实施例中各模块的功能。
终端设备200可以为笔记本、掌上电脑、平板型计算机、手机等设备。终端设备200可包括，但不仅限于处理器220、存储器210。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备200的示例，并不构成对终端设备200的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如：终端设备200还可以包括输入输出设备、显示设备、网络接入设备、总线等。
处理器220可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器220可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器210可以是终端设备200的内部存储单元，例如：终端设备200的硬盘或内存。存储器210也可以是终端设备200的外部存储设备，例如：终端设备200上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器210还可以既包括终端设备200的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器210用于存储计算机程序211以及终端设备200所需要的其他程序和数据。存储器210还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
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描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业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申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序211发送指令给相关的硬件完成，计算机程序211可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序211在被处理器220执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序211包括：计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序211代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如：在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法，其特征在于，包括：
接收低轨卫星发送的同步信号，所述同步信号中包括预先配置的同步信号块SSB，所述预先配置的同步信号块SSB占用5个OFDM符号，其中第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成；
基于所述同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到自相关值；
在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，得到各自相关值对应的平滑值；
对所述平滑值进行峰值搜索；
根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步。
2.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，
对所述平滑值进行峰值搜索中，包括：
搜索第一峰值点，所述第一峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于左侧预设长度中各数据点的平滑值；
搜索第二峰值点，所述第二峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于右侧预设长度中各数据点的平滑值；
取所述第一峰值点和第二峰值点之间的峰值中值点，并基于所述峰值中值点进一步搜索第三峰值点，所述第三峰值点的平滑值大于第二预设平滑值阈值，且大于右侧预设长度中各数据点的平滑值；
根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步中，当输出有第三峰值点，得到同步位置为第三峰值点减去第一个和第二个OFDM符号中CP数据长度对应的数据点位置。
3.根据权利要求2所述的时间同步方法，其特征在于，取所述第一峰值点和第二峰值点之间的峰值中值点，并基于所述峰值中值点进一步搜索第三峰值点中：
所述峰值中值点peakposM为：
peakposM＝floor((peakpos1+peakpos2)/2)
其中，floor(·)表示取整函数，peakpos1表示第一峰值点，peakpos2表示第二峰值点；
所述第三峰值点peakpos满足条件：
corr_mean(peakpos)＞thrValue*α
corr_mean(peakpos)＞corr_mean(peakpos+1)＞corr_mean(peakpos+2)...＞corr_mean(peakpos+delay)
thrValue＝(corr_mean(peakposM-δ)+corr_mean(peakposM-δ+1)...+corr_mean(peakposM)...+corr_mean(peakposM+δ-1))/(2*δ)
其中，corr_mean(·)表示平滑值，corr_mean(peakpos)表示第三峰值点peakpos的平滑值，thrValue表示以峰值中值点peakposM为中点数据长度2*δ内的平滑值均值，α表示预设峰值参数。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的时间同步方法，其特征在于，基于所述同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到自相关值中，计算得到的自相关值corr(i)为：
Figure FDA0003563754930000021
其中，abs(·)表示绝对值函数，N表示同步信号块SSB中第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度；x(i)表示同步信号，i＝0,1,…,N2，且N2+1为至少包括一个同步信号块SSB的数据长度；x(i)'表示同步信号的共轭；
在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，得到各自相关值对应的平滑值中，计算得到的归一化平滑值corr_mean(i)为：
Figure FDA0003563754930000022
其中，alpha表示平滑参数。
5.一种融合低轨卫星移动通信系统的时间同步装置，其特征在于，包括：
同步信号接收模块，用于接收低轨卫星发送的同步信号，所述同步信号中包括预先配置的同步信号块SSB，所述预先配置的同步信号块SSB占用5个OFDM符号，其中第一个和第二个OFDM符号的PSS由一个CP和两个相同的Seq序列组成；
延迟自相关计算模块，用于基于所述同步信号块SSB第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度对接收的同步信号进行延迟自相关计算得到自相关值；
平滑值计算模块，用于在预先设定的平滑窗口内对计算得到的自相关值进行平滑运算，得到各自相关值对应的平滑值；
峰值搜索模块，用于对所述平滑值进行峰值搜索；
时间同步模块，用于根据搜索结果实现融合低轨卫星移动通信系统的时间同步。
6.如权利要求5所述的时间同步装置，其特征在于，
所述峰值搜索模块，还用于搜索第一峰值点，所述第一峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于左侧预设长度中各数据点的平滑值；及搜索第二峰值点，所述第二峰值点的平滑值大于第一预设平滑值阈值，且不小于右侧预设长度中各数据点的平滑值；及取所述第一峰值点和第二峰值点之间的峰值中值点，并基于所述峰值中值点进一步搜索第三峰值点，所述第三峰值点的平滑值大于第二预设平滑值阈值，且大于右侧预设长度中各数据点的平滑值；
在所述时间同步模块中，当所述峰值搜索模块输出有第三峰值点，得到同步位置为第三峰值点减去第一个和第二个OFDM符号中CP数据长度对应的数据点位置。
7.如权利要求6所述的时间同步装置，其特征在于，在所述峰值搜索模块中，所述峰值中值点peakposM为：
peakposM＝floor((peakpos1+peakpos2)/2)
其中，floor(·)表示取整函数，peakpos1表示第一峰值点，peakpos2表示第二峰值点；
所述第三峰值点peakpos满足条件：
corr_mean(peakpos)＞thrValue*α
corr_mean(peakpos)＞corr_mean(peakpos+1)＞corr_mean(peakpos+2)...＞corr_mean(peakpos+delay)
thrValue＝(corr_mean(peakposM-δ)+corr_mean(peakposM-δ+1)...+corr_mean(peakposM)...+corr_mean(peakposM+δ-1))/(2*δ)
其中，corr_mean(·)表示平滑值，corr_mean(peakpos)表示第三峰值点peakpos的平滑值，thrValue表示以峰值中值点peakposM为中点数据长度2*δ内的平滑值均值，α表示预设峰值参数。
8.如权利要求5-7任意一项所述的时间同步装置，其特征在于，所述延迟自相关计算模块中，计算得到的自相关值corr(i)为：
Figure FDA0003563754930000041
其中，abs(·)表示绝对值函数，N表示同步信号块SSB中第一个和第二个OFDM符号中Seq序列之间的数据长度；x(i)表示同步信号，i＝0,1,…,N2，且N2+1为至少包括一个同步信号块SSB的数据长度；x(i)'表示同步信号的共轭；
在所述平滑值计算模块中，计算得到的归一化平滑值corr_mean(i)为：
Figure FDA0003563754930000042
其中，alpha表示平滑参数。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述融合低轨卫星移动通信系统的时间同步方法的步骤。
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