5G NR通信系统下行同步技术的研究

作     者：杜燕 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李迟生;骆家骥

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

主      题：5G NR系统 下行同步 PSS检测 SSS检测 

摘      要：目前,5G的第一个演进版本标准R16已经冻结,参照协议规范进行应用技术研究始终是通信行业的热点话题。下行同步是用户与基站建立连接的关键过程,只有完成下行同步获取到小区标识,用户才能准确识别基站发送的信息。相比于4G,5G NR系统中的帧结构和同步信号发生了变化,协议规范要求提供快速无线通信同步能力,为适应不断发展的通信需求,本文将对5G NR系统下行同步技术展开研究。首先,综合当前几种常用的主同步信号PSS检测算法的优缺点,提出了低复杂度的叠加分段相关算法。将与接收信号相关的PSS序列由原来的三组减少到一组,极大地减少了初始盲检运算量,并通过分段保持了良好的抗频偏性能。经实验表明,改进方案相比滑动相关,具备更好的抗频偏性能,对比差分相关,具有更好的抗噪声性能,相比滑动、差分和分段三种算法,降低了原有的运算量。改进算法可以在兼具良好的抗频偏性能和抗噪声性能的基础上,使计算复杂度减少66.65%。其次,针对辅同步信号SSS检测运算量过高的缺陷,提出基于WalshHadamard矩阵的快速检测方案。由于辅同步信号检测需要遍历本地336组SSS序列,运算量过大,为了减少用户连接网络的时间,利用m序列矩阵和WalshHadamard矩阵之间的等价性,构造变换矩阵。运用Walsh-Hadamard矩阵的蝶形快速算法,把运算量降低了95.95%,大幅提升了算法检测速度。最后,采用VC6.0搭建了5G NR下行同步软件平台,设计了PSS粗同步、PSS细同步、频偏估计和补偿、SSS解码等几个关键模块的程序流程,顺利实现了用户解调同步信号获取符号起始点和物理小区ID的基本功能。检测结果与基站预设数据一致,验证了该下行同步软件设计方案的可行性以及逻辑功能的正确性。