1.一种5G系统下行帧定时同步方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:对接收信号进行频谱搬移和滤波处理;
S2:对接收信号进行降采样和归一化处理;
S3:对接收信号和三组本地信号进行差分运算,并将差分后的接收信号与本地信号进行分段相关处理;
S4:利用序列互相关与卷积的转换关系,将序列的互相关运算转化为卷积运算,然后利用卷积时域与频域的转换关系,将分段后接收信号进行快速傅里叶变换FFT,本地信号则进行序列翻转、共轭和快速傅里叶变换,将接收信号和本地信号从时域转换到频域;
S5:转换到频域的接收信号和本地信号进行相乘运算,再通过傅里叶逆变换将结果转换到时域,将分段后的时域结果进行组合,得到三组互相关值,比较三组互相关值的峰均值大小,从而获取小区组内号 和粗同步点表示为R1;
S6:精同步定时模块结合接收信号和粗同步点,粗同步点通过转换关系((粗同步点-
1)*降采样倍数+1)转换为初始接收信号的真实值表示为R2,在粗同步点R2前后各选取32点,组成长度为64点的滑动窗,利用互相关运算,检测峰值点,从而确定主同步信号的同步位置和小区组内号S7:辅同步信号的检测基于步骤S6中的主同步信号同步点的位置,在一个SSB同步块中,PSS和SSS相差两个OFDM符号,因此能获取SSS信号的位置,接收信号与本地的336组福同步信号进行互相关处理,获取小区组号 和小区号 完成帧同步处理。
2.根据权利要求1所述的5G系统下行帧定时同步方法,其特征在于:步骤S1中具体包括:在5G系统中,设子载波间隔为15KHz,带宽为100M,频域占用273个RB,接收信号的频谱在最右端,则接收信号需要向左偏移126.5个RB的频谱资源,此时接收信号的频谱位于中心频点,然后对频谱搬移后的接收信号进行滤波处理,滤除同步信号块所占频谱之外的其它信号,消除信号干扰,从而进行序列的互相关操作。
3.根据权利要求2所述的5G系统下行帧定时同步方法,其特征在于:步骤S2中具体包括:在122.88M的采样率下,对接收信号进行16倍降采样,获取长度为19200+256点的接收数据;19200位100M带宽对应的122.88M采样率进行16倍降采样后半帧数据的采样点数,256为一个OFDM符号降采样后的采样点数;并对降采样后的接收信号进行归一化处理,避免因接收信号中包含较大的数值,造成互相关结果出现假峰值,此时处理后的接收信号用r(n)表示,本地信号用pssi(n)表示。
4.根据权利要求3所述的5G系统下行帧定时同步方法,其特征在于:在步骤S3-S5中,对接收信号和本地信号进行差分、分段、互相关运算、时频域转化处理,具体包括以下内容:(1)对接收信号r(n)和本地信号pssi(n)先分别进行差分运算,得到r'(n)和pss'i(n),然后将差分后的信号进行分段相关:r'(n)=r(n)×r(n-1)
pss'i(n)=pssi(n)×pssi(n-1)
其中D为分段数目,N为一个OFDM符号的点数;
(2)互相关与卷积存在如下的转换关系:
R(τ)=f1(τ)*f2(-τ)
因此上述互相关转化为如下的卷积运算:
由上式看出,本地信号需经过序列的翻转、共轭运算;
然后将接收信号和本地信号进行傅里叶变换:
R'(k)=FFT(r'(n))
PSS'i(k)=FFT(pss'i(-n))
Ci(n)=IFFT(R'(k)×PSS'i(k))。
5.根据权利要求4所述的5G系统下行帧定时同步方法,其特征在于:步骤S5中所述比较三组互相关值的峰均值大小,从而获取小区组内号 和粗同步点表示为R1,具体包括以下内容:三组本地信号分别与接收信号进行互相关运算,得到三组相关值,选取每组互相关值的最大值Cmax1、Cmax2、Cmax3,比较三个值中的最大值,最大值所对应的本地信号的序列号即为小区组内ID号,最大值对应的n值点为粗定时同步点。
6.根据权利要求5所述的5G系统下行帧定时同步方法,其特征在于:步骤S6为确定精同步位置点,具体包括:粗同步点R1对应的接收信号的真实值用R2表示,R2=(R1-1)*降采样倍数+1;在R2位置前后取32点,组成64点的滑动窗,进行64次的互相关计算得到峰值位置PSSmax,峰值点对应的滑动窗口的位置为r,取值范围为1到64;精同步处理得到的同步点位置用R3表示,R3=R2-(32-r),从而获取定时同步位置和小区组内号
7.根据权利要求6所述的5G系统下行帧定时同步方法,其特征在于:步骤S7中检测辅同步信号,确定小区组号 和小区号 具体包括:在5G系统中PSS和SSS以SSB块的形式发送,PSS和SSS始终相差两个OFDM符号,由于已知PSS信号的起始位置,能够获取SSS信号的起始位置,从而截取接收信号中的SSS信号序列,与本地的336组SSS信号进行互相关运算,并对比互相关峰值的大小,最大值所对应的同步信号的组号用D1表示取值范围为1到336,则小区组号按照PSS信号的粗同步和精同步处理,获取小区组内号 SSS信号的互相关处理,获取小区号 进一步得到小区号 其计算公式为 完成了定时同步过程。