一种移动通信终端快速搜索同步方法及系统、设备和介质与流程

1.本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种移动通信终端快速搜索 同步方法及系统、计算机设备和计算机存储介质。


背景技术：

2.在移动通信系统中，一般通过网络端按照一定规则发送信标信道或信 号，终端通过搜索捕获信标信道或信号完成同步(初始同步、载波同步、定时 同步)。对于信标信道或信号的设计如图1所示：发送端(也叫网络端，包括基 站、卫星载荷)在时域上周期性地发送，一个周期内至少包含一个信标信道或 信号；频域上按照一定的频率复用和小区(或波束)规则分布。信标信道指的 是带信息同时具备信标的信道，如铱星的mib(主信息块)信道；信号指的是不 带信息的只具备信标的信号，如gmr-1系统中的fcch，4g和5g中的pss、sss信 号等等。网络端和终端是一致的，网络端发送信标信道，对应的终端则接收信 标信道；网络端发送信号，对应的终端则接收信号。图1中，x表示两个相邻信 标信道的频域距离
△
f与载波宽度bw的比例，即相邻两个信标信道频域上间隔x 个基本信道带宽，例如第n个信标载波与第n m个信标载波的频域距离为m*bw， 此时x＝m。
3.终端通过盲搜索的方式在时域和频域两个维度上搜索和捕获信标来完 成同步：时域上以连续或步进的方式搜索一定长度tp(大于一个信标发送周期t， 也叫信标周期)；频域上开展一定范围(系统半静态或者全动态)的信标载波 搜索。
4.接收机信标的盲搜索如附图2所示,包括以下步骤：步骤1：确定一个搜索频点；步骤2：连续接收至少一个信标周期t的信号；步骤3：通过对接收信号的滑窗处理尝试同步，如果是信道则还进行解析， 如果同步成功，则结束，否则切换下一个搜索频点，重复步骤1至3。
5.特别的，如果高层协议要求需要同步多个信标用于多个备选择优时， 步骤3在同步成功也需要重复步骤1至3。
6.因此，在移动通信系统中信标周期性发送，对于一个可能的信标载波， 终端至少接收一个周期(也可以是多个周期)信号，并采用在滑动窗的方式去 尝试捕获信号。如果当前载波不存在信标或者信标信号弱，或者高层要求搜索 多个载波的情况下。每个载波都需要重复上述步骤1至3过程，盲搜同步时间会 不断拉长。而移动通信系统中，对于终端初搜同步的时间一般都存在约束，便 于终端快速的接入网络并具备通信状态。现有技术这种过长的搜索时间，满足 不了终端接入的约束。此外，由于无线信道环境变化或者搜索时间较长导致错 过最佳接收时机等因素也都制约了终端驻网成功率。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种移动通信终端快速搜索同步方法，解决现 有技术中移动终端同步过程中搜索时间过长的问题，缩短同步时间。
8.本发明通过以下技术方案实现：
9.一种移动通信终端快速搜索同步方法，获取包括了多个目标载频的接 收信号，根据目标载频对接收信号进行分离获得多个目标信标载波，对目标信 标载波进行信标同步，如果是信道则还进行解析处理，同一时刻至少2个目标信 标载波被并行处理。
10.进一步地，对目标信标载波进行信标同步(如果是信道则还进行解析 处理)时，所有目标信标载波并行处理。
11.进一步地，上述移动通信终端快速搜索同步方法包括以下步骤：s1.接收信号：获取包括了多个目标载频的接收信号；s2.载波分离：根据目标载频，对接收信号进行频谱搬移和滤波，获得目标 信标载波，对目标信标载波进行下采样；s3.基带并行处理：对目标信标载波进行信标同步，如果是信道则还进行解 析处理，同一时刻至少2个目标信标载波被并行处理。
12.在部分实施例中，作为本方案的进一步改进，步骤s2包括以下步骤：s21.根据目标信标载波和接收中心频点的关系，通过差值频率校正把目标 信标载波置于0频；s22.根据目标载频对经过步骤s21处理后的信号进行滤波，得到目标信标 载波；s23.对目标信标载波进行下采样，得到传统单载波接收信号的等效信号；步骤s3中，对经过下采样后的目标信标载波进行信标同步。
13.在部分实施例中，作为本方案的进一步改进，上述移动通信终端快速 搜索同步方法还包括步骤：s0.频带扩展：设定接收中心频率、采样率fsample和接收周期长度，拓展 接收信号带宽，所述接收信号带宽覆盖所有目标信标载波的目标载频；所述接 收周期长度大于目标信标载波周期。
14.本发明的再一目的在于提供一种移动通信终端快速搜索同步系统，包 括：信号接收模块，用于获取包括了多个目标载频的接收信号；载波分离模块，用于根据目标载频对接收信号进行分离获得多个目标信标 载波；同步模块，用于对目标信标载波进行信标同步，同一时刻至少2个目标信 标载波被并行处理。
15.所述载波分离模块包括：频谱搬移模块，根据目标信标载波和接收中心频点的关系，通过差值频率 校正把目标信标载波置于0频；滤波模块，根据目标载频对经过步骤s21处理后的信号进行滤波，得到目 标信标载波；采样模块，对目标信标载波进行下采样，得到传统单载波接收信号的等效 信号；所述同步模块对经过下采样后的目标信标载波进行信标同步。
16.进一步地，上述系统还包括频带拓展模块，用于设定接收中心频率、 采样率fsample和接收周期长度，拓展接收信号带宽，所述接收信号带宽覆盖所 有目标信标载波的目标载频；所述接收周期长度大于目标信标载波周期
17.本发明的又一目的在于提供一种计算机设备和一种计算机可读存储介 质，一种
计算机设备，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，处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1 至4任一项所述的移动通信终端快速搜索同步方法。
18.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序， 计算机程序被处理器执行时实现上述移动通信终端快速搜索同步方法。
19.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明通过增加接收信号带宽的方式接收包含多个载波(多个信标信道或 信号)的信号，接收后分离出载波，分离后的载波并行地按传统处理方式进行 信标的同步，可以有效缩短搜索/同步时间，使得移动通信终端能够快速同步。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的 某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。此 外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并 且示图不一定是按比例绘制的。在附图中：图1为现有技术的信标信道或信号的时频分布图；图2为现有技术的信标盲搜索同步示意图；图3为本发明实施例1中的快速搜索同步示意图；图4为本发明实施例1中的载波分离示意图。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例 和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅 用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
22.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。 然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实施 本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电 路、材料或方法。
23.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、
ꢀ“
部分实施例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特 征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各 个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“部分实施 例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合 和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。这 里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。【实施例1】
24.现有技术中，移动终端同步方法为传统的盲搜同步，每次只对一个频 点的接收信号进行处理，多个频点的载波需要多次接收和顺序处理，因此搜索 时间长，在移动终端入网时，制约了终端的驻网速度和成功率。为了解决这个 问题，本技术的发明人在传统盲搜同步的基础上提出了一种快速搜索同步方法。 缩短同步时间，在终端入网时减少终端入网
时间，提高终端接入成功率。
25.如图3所示，本实施例中的一种移动通信终端快速搜索同步方法在获取 接收信号时，获取包括了多个目标载频的接收信号，根据目标载频对接收信号 进行分离获得多个目标信标载波，对目标信标载波进行信标同步(如果是信道 则还进行解析处理)，同一时刻至少2个目标信标载波被并行处理，较佳地，在 部分实施例中，所有目标信标载波均并行处理。具体地，包括以下步骤：s1.接收信号：获取包括了多个目标载频的接收信号；s2.载波分离：根据目标载频，对接收信号进行频谱搬移和滤波，获得目标 信标载波，对目标信标载波进行下采样；s3.基带并行处理：对目标信标载波进行信标同步，同一时刻至少2个目标 信标载波被并行处理。
26.其中，如图4所示，步骤s2包括步骤s21-s23：s21.频谱搬移：根据目标信标载波和接收中心频点的关系(即二者之间的 差值)，通过差值频率校正把目标信标载波置于0频；s22.滤波：根据目标载频对经过步骤s21处理后的信号进行滤波，得到目 标信标载波；本步骤中通过滤波尽量只保留目标信标载波的信号；s23.下采样：对目标信标载波进行下采样，得到传统单载波接收信号的等 效信号；本步骤中，对滤波后的目标信标载波进行下采样方便基带处理；步骤s3中，对经过下采样后的目标信标载波进行信标同步；本步骤中执行 后续基带处理，该基带处理采用与现有技术相同的处理方式，不再赘述，只是 所有基带处理尽量并行，进一步缩短时间。
27.在部分实施例中，还可以对上述方法进行进一步改进，还包括步骤：s0.频带扩展：设定接收中心频率、接收时的采样率fsample和接收周期长 度，拓展接收信号带宽，所述接收信号带宽覆盖所有目标信标载波的目标载频； 接收周期长度大于目标信标载波周期。本步骤的主要作用在于根据载波规划， 确认接收中心频率，扩展接收带宽，使得单次接收涵盖多个目标载频。
28.本技术的发明人发现现有技术移动通信终端盲搜同步时间长的问题后， 对对传统信标信号捕获方法进行了分析，发现其时域和频域两个维度的搜索中 存在以下特点，从时域上至少搜索一个信标周期的部分无法避免，而频域上可 以通过拓展接收带宽的方式增加每次接收信标的载波个数，在这种思路的指引 下，提出了实施例中的搜索方法，该方法的关键点在于：首先，通过增加接收 信号带宽的方式接收包含多个载波(多个信标信道或信号)的信号；然后，通 过频率搬移和下采样滤波等方式分离出载波；最后，同传统处理方式一样尝试 信标的同步。通过这种处理方式的变化，可以有效缩短搜索、同步时间，使得 移动通信终端能够快速同步。
29.下面结合具体的参数，对本技术的方法进行进一步说明：
30.首先确定接收中心频率f0，根据接收带宽的能力，扩展接收机带宽到 涵盖多个目标载频(即信标载波)的宽度，该宽度至少等于n个信标载波，一般 来说大于n个连续载波，n为不小于2的正整数，确定接收时的采样率fsample； 确定接收周期tp，tp需要大于信标周
期t，确保接收信号周期内至少包含一个信 标信道/信号；这样，接收带宽内包含有n个信标载波频率(信标载频)fc1、fc2、
…
、 fcn；这些信标载频和中心频率的差值为δf1、δf2、
…
、δfn：δf1＝fc1-f0； δf2＝fc2-f0；
…
；δfn＝fcn-f0。图4给出了n＝2的情形，接收带宽内包含 有2个信标载波频率(信标载频)ffreq1和freq2。
31.终端接收到接收信号时，接收信号中的频率就有fc1、fc1、
…
、fcn多 种频率；因此对接收信号进行频谱搬移，接收信号分别通过δf1、δf2
…
δfn 大小的频谱搬移，得到n组信标载波在0频的信号。频谱搬移后的信号r’(n)＝r (n)*exp[-2*π*(δfn/fsample)*n]，其中r(n)表示接收信号，n表示离 散的第n信号点(0到n-1)。
[0032]
对n组信号分别做滤波和下采样，得到n组等效传统单载波接收信号的 目标信标载波信号；抽取率为d时，采用cic滤波器和d个数据点抽取一个点完成 d倍下采样。
[0033]
对下采样后得到的n组目标信标载波信号分别采用传统盲搜同步处理， 尝试同步，如果是信道则还解析信标信道。
[0034]
本实施例的技术方案用于终端入网场景，解决终端入网搜索时间长的 问题，提高终端的入网速度和成功率，但其扩展带宽，分离出多个载波进行并 行处理思路还可以扩展到适用于需周期性信标信道(信号)盲搜同步信号的移 动通信系统(含卫星通信系统)和多载波并行处理的各种场景，例如：
[0035]
1、用于增加同步阶段的测量样本、缩短广播信道的解析时间：拓展后 的接收信号，除同步信号外，其他可用的信道(比如周期性的广播信道)或者 信号(除用作盲搜同步信标之外的其他辅助同步信号)的提取使用。其他信道 或者信号也可以通过本技术的方法进行通过后续的信号和信道处理，得诸如更 多的测量结果，提前完成广播信号的解码等。
[0036]
2、业务阶段增加多载波业务在时域冲突的兼容能力：在业务阶段通 过多载波接收，可以解决在频域上分离，但在时域上时序冲突或紧张的不同工 作(比如业务传输和邻载波测量)。【实施例2】
[0037]
一种移动通信终端快速搜索同步系统，包括：信号接收模块，用于获取包括了多个目标载频的接收信号；载波分离模块，用于根据目标载频对接收信号进行分离获得多个目标信标 载波；同步模块，用于对目标信标载波进行信标同步，同一时刻至少2个目标信 标载波被并行处理。
[0038]
所述载波分离模块包括：频谱搬移模块，根据目标信标载波和接收中心频点的关系，通过差值频率 校正把目标信标载波置于0频；滤波模块，根据目标载频对经过步骤s21处理后的信号进行滤波，得到目 标信标载波；采样模块，对目标信标载波进行下采样，得到传统单载波接收信号的等效 信号；所述同步模块对经过下采样后的目标信标载波进行信标同步。
[0039]
在部分实施例中，还可以对本实施例的移动通信终端快速搜索同步系 统作进一步改进，使其还包括频带拓展模块，用于设定接收中心频率、采样率 fsample和接收周期长度，拓展接收信号带宽，所述接收信号带宽覆盖所有目标 信标载波的目标载频；所述接收
周期长度大于目标信标载波周期。【实施例3】
[0040]
为了实现上述实施例，本实施例还提出一种计算机设备，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，处理 器执行计算机程序时实现前述实施例提出的移动通信终端快速搜索同步方法。
[0041]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来 实现。移动通信终端快速搜索同步方法的多个步骤或方法可以用存储在存储器 中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现， 可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据 信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路 的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。【实施例4】
[0042]
为了实现上述实施例，本实施例还提出一种非临时性计算机可读存储 介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明前述实施 例提出的移动通信终端快速搜索同步方法。
[0043]
"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程 序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使 用的装置。该计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下： 具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随 机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪 速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读 存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以 例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他 合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器 中。
[0044]
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个 处理模块中，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 成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软 件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作 为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0045]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进 行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而 已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的 任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。