CN115884359B - 一种5g***的物理广播信道检测方法、***及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种5G***的物理广播信道检测方法、***及电子设备,方法包括:对时域数据进行PSS检测获取PSS检测结果并对时域数据做FFT转换处理后提取SSB的频域数据;利用PSS信号进行信道估计来辅助SSS进行均衡和相关检测,获取SSS检测结果以及小区PCI;对SSS信号做信道估计,并结合PSS信道估计结果,获取PBCH‑DMRS中间部分子载波的信道估计结果;对PBCH‑DMRS信号中间部分的子载波数据进行均衡运算后,分别对利用小区PCI生成的8种PBCH‑DMRS序列进行相关检测;挑选相关检测中峰值功率最高的序列作为本地PBCH‑DMRS序列;利用本地的PBCH‑DMRS进行信道估计和均衡后,解调并获取PBCH的MIB数据。***和电子设备用于执行上述方法。本公开具有运算复杂度低、检测准确率高、虚检率低、鲁棒性和适用性高的优点。
Description
技术领域
本公开涉及通信信号处理技术领域,具体涉及一种5G***的物理广播信道检测方法、***及电子设备。
背景技术
5G移动通信***设备主要包括核心网、基站和用户终端,其中,基站和终端的核心主要包括物理层和协议栈。物理层主要负责无线通信的信号处理,协议栈主要负责无线资源调度和网络适配等。SSB(Synchronization Signal/PBCH)作为物理层下行同步信道块,或称同步广播块,是终端入网之前取得与基站同步的根源。终端通过对SSB信道所包含的PSS信号(Primary Synchronization Signal,主同步信号)和SSS信号(SecondarySynchronization Signal,辅同步信号)进行检测可以获得小区的PCI号(Physical CellIdentifier,物理小区标识),并且完成符号定界同步,进而盲检测PBCH DMRS以及PBCH数据,最终获取MIB信息(master information block,主***信息块)。
由于PBCH-DMRS包含了若干种与SSB 索引相关的配置,导致在进行PBCH检测的时候需要针对多种SSB 索引值所对应的PBCH-DMRS进行检测,即物理广播信道检测,大大增加了***实现的复杂度。常见的PBCH-DMRS检测方法主要包含以下两种:
1、遍历8种可能的PBCH-DMRS,利用PBCH-DMRS进行信道估计,并且利用信道估计来对PBCH DATA子载波进行均衡,并将均衡结果进行解调和POLAR译码,最终以CRC结果作为检测条件,直到CRC结果通过后跳出循环,并且以该PBCH-DMRS和MIB作为PBCH检测结果;(下称方法1)
2、提取接收数据的PBCH-DMRS载波数据,并且将其与本地的8种可能的PBCH-DMRS值进行相关运算。以相关值大小作为判断准则,求取8种相关结果的最大值,其所对应的PBCH-DMRS即为检测结果。最后以检测到的PBCH-DMRS作为已知的本地参考序列,对接收到的PBCH-DMRS进行信道估计,利用信道估计来对PBCH DATA子载波进行均衡,并将均衡结果进行解调和POLAR译码,最终以CRC结果作为检测条件,将CRC校验通过的MIB作为PBCH检测结果。(下称方法2)
上述的方法1的检测性能无论是在虚检还是漏检方面均能得到良好的控制,但该方法极限情况下需要进行8次的PBCH解调和译码,运算复杂度高、实时性差。方法2只需进行1次信道估计和译码等相关运算,其运算复杂度低,但由于其PBCH-DMRS检测步骤中的相关值计算是直接利用其接收的PBCH-DMRS载波数据,该PBCH-DMRS载波数据在历经无线传播环境到达终端接收机后极容易出现相位畸变,特别是OFDM定时误差所导致的频域相位偏移会随着不同的子载波位置呈线性递增,最终使得在与本地PBCH-DMRS求相关合并后的功率峰值被削弱,甚至出现峰值淹没在噪声功率下,导致PBCH-DMRS检测失败或虚检。
综上所述,现有的PBCH-DMRS检测过程中常用的检测方法存在运算复杂度高、实时性差或是易出现检测失败、虚检的缺陷。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题,本公开目的在于提供一种5G***的物理广播信道检测方法、***及电子设备。本公开具有运算复杂度低、检测准确率高、虚检率低的优点,大大提高了物理广播信道检测方法应用的鲁棒性和适用性,有助于5G***的应用推广。
本公开所述的一种5G***的物理广播信道检测方法,包括以下步骤:
S01、对接收的时域数据进行PSS检测,获取PSS检测结果;
S02、根据所述PSS检测结果对所述时域数据做FFT转换后提取SSB的频域数据,所述频域数据包括PSS信号、SSS信号、PBCH-DMRS信号和PBCH-DATA信号;
S03、利用PSS信号进行信道估计来辅助SSS进行均衡和相关检测,获取SSS检测结果及小区PCI;
S04、对SSS信号做信道估计,并结合PSS信号的信道估计结果,计算PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据的信道估计结果;
S05、对PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据进行均衡运算后,分别对利用小区PCI生成的8种PBCH-DMRS序列及均衡运算结果进行相关累加和运算及功率计算,获取8种PBCH-DMRS序列对应的8种功率值 ,对所得8种功率值/>做功率峰值检测,寻找功率最大值及其对应的索引值;
S06、选取功率峰值检测中峰值功率最高的序列作为本地PBCH-DMRS序列;
S07、利用所述本地PBCH-DMRS序列进行信道估计和均衡后,解调并获取PBCH的MIB数据。
优选地,所述步骤S01具体为:
对接收的时域数据进行抽取滤波和降采样后进行PSS检测,获取PSS检测结果。
优选地,所述步骤S03中,利用PSS信号进行信道估计来辅助SSS进行均衡和相关检测具体为:
优选地,所述步骤S04包括以下步骤:
S041、利用所述SSS检测结果作为已知信号对所述SSS信号进行信道估计:
优选地,所述步骤S05包括以下步骤:
S051、按如下公式计算***的接收噪声功率估计:
S053、根据所得小区PCI生成本地可能的8种参考信号,按如下公式分别与所述均衡运算结果进行相关累加和运算及功率计算:
优选地,所述步骤S07具体为:
根据所述本地PBCH-DMRS序列,依次对PBCH进行信道估计、均衡、PBCH解调和POLAR译码处理,通过CRC校验后获得所述MIB数据。
本公开的一种5G***的物理广播信道检测***,包括:
PSS检测模块,其用于对接收的时域数据进行PSS检测,获取PSS检测结果;
提取模块,其用于根据所述PSS检测结果对所述时域数据做FFT转换后提取SSB的频域数据,所述频域数据包括PSS信号、SSS信号、PBCH-DMRS信号和PBCH-DATA信号;
SSS检测模块,其用于利用PSS信号进行信道估计来辅助SSS进行均衡和相关检测,获取SSS检测结果及小区PCI;
信道估计模块,其用于对SSS信号做信道估计,并结合PSS信道的信道估计结果,计算PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据的信道估计结果;
PBCH-DMRS检测模块,其用于对PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据进行均衡运算后,分别对利用小区PCI生成的8种PBCH-DMRS序列及均衡运算结果进行相关累加和运算及功率计算,获取8种PBCH-DMRS序列对应的8种功率值,对所得8种功率值做功率峰值检测,寻找功率最大值及其对应的索引值;
本地PBCH-DMRS序列获取模块,其用于选取功率峰值检测中峰值功率最高的序列作为本地PBCH-DMRS序列;
MIB数据获取模块,其用于利用所述本地PBCH-DMRS序列进行信道估计和均衡后,解调并获取PBCH的MIB数据。
本公开的一种计算机设备,包括信号连接的处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载时执行如上所述5G***的物理广播信道检测方法。
本公开的一种计算机可读存储介质,其上存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序被处理器加载时执行如上所述5G***的物理广播信道检测方法。
本公开所述的一种5G***的物理广播信道检测方法、***及电子设备,其优点在于,本公开通过可检测获得的PSS检测结果和SSS检测结果来辅助获得PBCH-DMRS信道估计,并利用PBCH-DMRS信道估计来对接收到的PBCH-DMRS载波数据进行均衡。通过对均衡后的PBCH-DMRS接收信号与本地8种可能PBCH-DMRS序列进行相关,求相关结果的最大值,其所对应的PBCH-DMRS即为检测结果。经过均衡后的PBCH-DMRS接收信号,无论是在历经无线传播环境所导致的相位畸变或者是接收机OFDM定时误差所导致的频域相位偏移均被均衡所还原。相较于上述方法1,本公开具备运算复杂度大幅降低的优点,相较于上述方法2,本公开以极小的复杂度换来了极大的检测性能的提升,具有运算复杂度低、检测准确率高、虚检率低的优点,大大提高了PBCH-DMRS检测算法应用的鲁棒性和实用性,有助于5G***的应用推广。
附图说明
图1是本公开所述一种5G***的物理广播信道检测方法的步骤流程图;
图2是本公开所述步骤S04的流程图;
图3是本公开所述步骤S05的流程图;
图4是本公开所述SSB通道中的频域数据信号结构示意图。
实施方式
如图1-图3所示,本公开所述的一种5G***的物理广播信道检测方法,包括以下步骤:
S01、对接收的时域数据进行PSS检测,获取PSS检测结果,具体的,对接收到来自ADC的时域数据进行抽取滤波和降采样后,进行PSS滑动相关检测,获取PSS检测结果;
S02、根据所述PSS检测结果对所述时域数据做FFT转换后提取SSB的频域数据,所述频域数据包括PSS信号、SSS信号、PBCH-DMRS信号和PBCH-DATA信号;
S03、利用PSS信号进行信道估计来辅助SSS进行均衡和相关检测,获取SSS检测结果及小区PCI;具体为:
S04、对SSS信号做信道估计,并结合PSS信号的信道估计结果,计算PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据的信道估计结果,具体包括以下步骤:
S041、利用所述SSS检测结果作为已知信号对所述SSS信号进行信道估计:
S05、对PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据进行均衡运算后,分别对利用小区PCI生成的8种PBCH-DMRS序列进行相关检测;具体的,步骤S05包括以下步骤:
S051、按如下公式计算***的接收噪声功率估计:
S053、根据所得小区PCI生成本地可能的8种参考信号,按如下公式分别与所述均衡运算结果进行相关累加和运算及功率计算:
其中,功率最大值所对应的索引值即为所述PBCH-DMRS检测结果。此时,可以得到对应的3比特大小的SSB index或者是2比特大小的SSB index和半帧号,并且结合SSB格式,可以推算得到***帧的10ms帧头位置,完成小区搜索的同步,为下一步的PBCH的MIB解调做好准备。
S06、选取相关检测中峰值功率最高的序列作为本地PBCH-DMRS序列;
S07利用所述本地PBCH-DMRS序列进行信道估计和均衡后,解调并获取PBCH的MIB数据。具体的,根据所得本地PBCH-DMRS序列,对PBCH进行信道估计和均衡后,对均衡后的频域数据进行PBCH解调,然后进行比特级的POLAR译码处理,并进行CRC校验,校验通过后输出所述MIB数据,完成所述5G***的物理广播信道检测过程。
本公开通过可检测获得的PSS检测结果和SSS检测结果来辅助获得PBCH-DMRS信道估计,并利用PBCH-DMRS信道估计来对接收到的PBCH-DMRS载波数据进行均衡。通过对均衡后的PBCH-DMRS接收信号与本地8种可能PBCH-DMRS序列进行相关,求相关结果的最大值,其所对应的PBCH-DMRS即为检测结果。经过均衡后的PBCH-DMRS接收信号,无论是在历经无线传播环境所导致的相位畸变或者是接收机OFDM定时误差所导致的频域相位偏移均被均衡所还原。相较于上述方法1,本公开具备运算复杂度大幅降低的优点,相较于上述方法2,本公开以极小的复杂度换来了极大的检测性能的提升,具有运算复杂度低、检测准确率高、虚检率低的优点,大大提高了PBCH-DMRS检测算法应用的鲁棒性和实用性,有助于5G***的应用推广。
本实施例还提供了一种5G***的物理广播信道检测***,包括:
PSS检测模块,其用于对接收的时域数据进行PSS检测,获取PSS检测结果;
提取模块,其用于根据所述PSS检测结果对所述时域数据做FFT转换后提取SSB的频域数据,所述频域数据包括PSS信号、SSS信号、PBCH-DMRS信号和PBCH-DATA信号;
SSS检测模块,其用于利用PSS信号进行信道估计来辅助SSS进行均衡和相关检测,获取SSS检测结果及小区PCI;
信道估计模块,其用于对SSS信号做信道估计,并结合PSS信道的信道估计结果,计算PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据的信道估计结果;
PBCH-DMRS检测模块,其用于对PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据进行均衡运算后,分别对利用小区PCI生成的8种PBCH-DMRS序列进行相关检测;
本地PBCH-DMRS序列获取模块,其用于选取相关检测中峰值功率最高的序列作为本地PBCH-DMRS序列;
MIB数据获取模块,其用于利用所述本地PBCH-DMRS序列进行信道估计和均衡后,解调并获取PBCH的MIB数据。
本实施例的5G***的物理广播信道检测***与上述的方法实施例基于相同的发明构思,可参照上文关于方法实施例的描述进行理解,在此不再赘述。
本实施例还提供了一种计算机设备,包括信号连接的处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载时执行如上所述5G***的物理广播信道检测方法。存储器可用于存储软件程序以及模块,处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块,从而执行各种功能应用。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作***、功能所需的应用程序等;存储数据区可存储根据所述设备的使用所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地,存储器还可以包括存储器控制器,以提供处理器对存储器的访问。
本公开实施例所提供的方法实施例可以在计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行,即上述计算机设备可以包括计算机终端、服务器或者类似的运算装置。该计算机设备的内部结构可包括但不限于:处理器、网络接口及存储器。其中,计算机设备内的处理器、网络接口及存储器可通过总线或其他方式连接。
其中,处理器(或称CPU(Central Processing Unit,中央处理器))是计算机设备的计算核心以及控制核心。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI、移动通信接口等)。存储器(Memory)是计算机设备中的记忆设备,用于存放程序和数据。可以理解的是,此处的存储器可以是高速RAM存储设备,也可以是非不稳定的存储设备(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储设备;可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。存储器提供存储空间,该存储空间存储了电子设备的操作***,可包括但不限于:Windows***(一种操作***),Linux(一种操作***),Android(安卓,一种移动操作***)***、IOS(一种移动操作***)***等等,本公开对此并不作限定;并且,在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令,这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。在本说明书实施例中,处理器加载并执行存储器中存放的一条或一条以上指令,以实现上述方法实施例所述5G***的物理广播信道检测方法。
本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序被处理器加载时执行如上所述5G***的物理广播信道检测方法。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序,当上述一个或者多个程序被执行时,实现本公开实施例的方法。
根据本公开的实施例,计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质。例如可以包括但不限于:便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
在本公开的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本公开和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
对于本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种5G***的物理广播信道检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S01、对接收的时域数据进行PSS检测,获取PSS检测结果;
S02、根据所述PSS检测结果对所述时域数据做FFT转换后提取SSB的频域数据,所述频域数据包括PSS信号、SSS信号、PBCH-DMRS信号和PBCH-DATA信号;
S03、利用PSS信号进行信道估计来辅助SSS进行均衡和相关检测,并获取SSS检测结果及小区PCI;
S04、对SSS信号做信道估计,并结合PSS信号的信道估计结果,计算PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据的信道估计结果;
S05、对PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据进行均衡运算后,分别对利用小区PCI生成的8种PBCH-DMRS序列及均衡运算结果进行相关累加和运算及功率计算,获取8种PBCH-DMRS序列对应的8种功率值 ,对所得8种功率值/>做功率峰值检测,寻找功率最大值及其对应的索引值;
S06、选取功率峰值检测中峰值功率最高的序列作为本地PBCH-DMRS序列;
S07、利用所述本地PBCH-DMRS序列进行信道估计和均衡后,解调并获取PBCH的MIB数据。
4.根据权利要求3所述5G***的物理广播信道检测方法,其特征在于,所述步骤S05包括以下步骤:
S051、按如下公式计算***的接收噪声功率估计:
S053、根据所得小区PCI生成本地可能的8种参考信号,按如下公式分别与所述均衡运算结果进行相关累加和运算及功率计算:
5.根据权利要求4所述5G***的物理广播信道检测方法,其特征在于,所述步骤S07具体为:
根据所述本地PBCH-DMRS序列,依次对PBCH进行信道估计、均衡、PBCH解调和POLAR译码处理,通过CRC校验后获得所述MIB数据。
6.根据权利要求5所述5G***的物理广播信道检测方法,其特征在于,所述步骤S01具体为:
对接收的时域数据进行抽取滤波和降采样后进行PSS检测,获取PSS检测结果。
7.一种5G***的物理广播信道检测***,其特征在于,包括:
PSS检测模块,其用于对接收的时域数据进行PSS检测,获取PSS检测结果;
提取模块,其用于根据所述PSS检测结果对所述时域数据做FFT转换后提取SSB的频域数据,所述频域数据包括PSS信号、SSS信号、PBCH-DMRS信号和PBCH-DATA信号;
SSS检测模块,其用于利用PSS信号进行信道估计来辅助SSS进行均衡和相关检测,获取SSS检测结果及小区PCI;
信道估计模块,其用于对SSS信号做信道估计,并结合PSS信道的信道估计结果,计算PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据的信道估计结果;
PBCH-DMRS检测模块,其用于对PBCH-DMRS信号中间部分子载波数据进行均衡运算后,分别对利用小区PCI生成的8种PBCH-DMRS序列及均衡运算结果进行相关累加和运算及功率计算,获取8种PBCH-DMRS序列对应的8种功率值,对所得8种功率值/>做功率峰值检测,寻找功率最大值及其对应的索引值;
本地PBCH-DMRS序列获取模块,其用于选取功率峰值检测中峰值功率最高的序列作为本地PBCH-DMRS序列;
MIB数据获取模块,其用于利用所述本地PBCH-DMRS序列进行信道估计和均衡后,解调并获取PBCH的MIB数据。
8.一种计算机设备,包括信号连接的处理器和存储器,其特征在于,所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序,所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载时执行如权利要求1-6任一项所述5G***的物理广播信道检测方法。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有至少一条指令或至少一段程序,其特征在于,所述至少一条指令或所述至少一段程序被处理器加载时执行如权利要求1-6任一项所述5G***的物理广播信道检测方法。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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