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CN116232835A - 车联网符号同步方法、装置及存储介质 - Google Patents

车联网符号同步方法、装置及存储介质 Download PDF

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CN116232835A
CN116232835A CN202310261844.0A CN202310261844A CN116232835A CN 116232835 A CN116232835 A CN 116232835A CN 202310261844 A CN202310261844 A CN 202310261844A CN 116232835 A CN116232835 A CN 116232835A
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CN
China
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signal
synchronization
internet
vehicles
baseband
Prior art date
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Application number
CN202310261844.0A
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张香云
张磊
郑圣
袁林
邱佳慧
蔡超
林晓伯
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China United Network Communications Group Co Ltd
Original Assignee
China United Network Communications Group Co Ltd
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Abstract

本申请提供一种车联网符号同步方法、装置及存储介质，涉及通信技术领域，能够解决传统符号同步算法在高频偏、低信噪比的LTE‑V2X实际通信场景中的可靠性和准确性较差的问题。该方法包括：对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点；基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值，并采用频偏估计值补偿本地同步信号；基于粗同步点，在接收到的基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号；对未下采样的基带车联网信号和补偿频偏后的本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点。本申请实施例用于车联网符号同步的过程中。

Description

车联网符号同步方法、装置及存储介质
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种车联网符号同步方法、装置及存储介质。
背景技术
长期演进(Long Term Evolution，LTE)-V2X为面向车路协同的通信综合解决方案，能够在高速移动环境中提供低时延、高可靠、高速率、安全的通信能力，满足车联网多种应用的需求。
与传统LTE蜂窝网系统不同的是，LTE-V2X系统中通信节点间的相对运动导致通信节点间的信道状态时刻变化，这使得节点间的通信更容易受到周围环境变化的影响，并体现物理层接收端处理流程算法中。符号同步是物理层接收端处理流程中重要的环节之一，只有通过符号同步算法找到快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)窗口，接收端才能开始接下来的处理流程，而如果FFT窗口的位置有误，将导致正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统中子载波的正交性被破坏，引起符号间干扰，影响通信系统的传输性能。
传统符号同步算法分为时域和频域两种，时域同步算法通过本地已知序列和接收信号做滑动相关完成符号同步；频域同步算法需要找到FFT窗口才能进行同步，在LTE-V2X中复杂度太高，不能满足低延迟的同步要求。如此，传统符号同步算法在高频偏、低信噪比的LTE-V2X实际通信场景中的可靠性和准确性较差。
发明内容
本申请提供一种车联网符号同步方法、装置及存储介质，能够解决传统符号同步算法在高频偏、低信噪比的LTE-V2X实际通信场景中的可靠性和准确性较差的问题。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供一种车联网符号同步方法，该方法包括：对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点；基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值，并采用频偏估计值补偿本地同步信号；基于粗同步点，在接收到的基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号；对未下采样的基带车联网信号和补偿频偏后的本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点。
基于上述技术方案，本申请实施例提供的车联网符号同步方法，对基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点，并基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值，以采用频偏估计值补偿本地同步信号，然后基于粗同步点，在接收到的基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号，并对未下采样的基带车联网信号和补偿频偏后的本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点，本方案是经过两次同步处理(即粗同步处理和精同步处理)，即通过时域同步算法完成符号同步，提高了同步的精确度，且在同步过程中，进行了频偏估计和信号截取，对本地同步信号进行了补偿，提高了基带车联网信号的质量以及算法的同步精度，从而提升了符号同步的可靠性和准确性，适应LTE-V2X高频偏和低信噪比的特点，即提升了在高频偏、低信噪比的LTE-V2X实际通信场景中的可靠性和准确性。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，上述“对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点”包括：对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行下采样；将下采样后的基带车联网信号与下采样后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第一相关值；对第一相关值进行第一阈值的一次峰值判决，得到同步信号的种类和一次粗同步峰；将一次粗同步峰中相对距离等于一个下采样后正交频分复用OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第一数据；对第一数据进行第二阈值的二次峰值判决，得到二次粗同步峰，并对二次粗同步峰进行判决，得到粗同步点。
在第一方面的第二种可能的实现方式中，上述“将下采样后的基带车联网信号与下采样后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第一相关值”包括：采用第一算法，根据下采样后的基带车联网信号的共轭、下采样后的本地同步信号、同步信号的种类、分段数和每段长度，计算得到第一相关值。
在第一方面的第三种可能的实现方式中，上述“基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值”包括：基于本地同步信号，提取本地解调参考信号，并基于粗同步处理后的基带车联网信号，提取时域解调参考信号；对时域解调参考信号和本地解调参考信号进行逐次互相关，并将得到的相关值叠加，得到频偏估计值。
在第一方面的第四种可能的实现方式中，上述“对未下采样的基带车联网信号和补偿频偏后的本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点”包括：将未下采样的基带车联网信号与补偿频偏后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第二相关值；对第二相关值进行第三阈值的一次峰值判决，得到一次精同步峰；将一次精同步峰中相对距离等于一个OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第二数据；对第二数据进行第四阈值的二次峰值判决，得到二次精同步峰，并对二次精同步峰进行判决，得到精同步点。
在第一方面的第五种可能的实现方式中，上述“将未下采样的基带车联网信号与补偿频偏后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第二相关值”包括：采用第二算法，根据未下采样的基带车联网信号的共轭、补偿频偏后的本地同步信号、分段数和每段长度，计算得到第二相关值。
第二方面，本申请提供一种车联网符号同步装置，该装置包括：处理单元，用于对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点。计算单元，用于基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值，并采用频偏估计值补偿本地同步信号。截取单元，用于基于粗同步点，在接收到的基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号。处理单元，还用于对未下采样的基带车联网信号和补偿频偏后的本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点。
在第二方面的第一种可能的实现方式中，上述处理单元，具体用于：对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行下采样；将下采样后的基带车联网信号与下采样后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第一相关值；对第一相关值进行第一阈值的一次峰值判决，得到同步信号的种类和一次粗同步峰；将一次粗同步峰中相对距离等于一个下采样后正交频分复用OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第一数据；对第一数据进行第二阈值的二次峰值判决，得到二次粗同步峰，并对二次粗同步峰进行判决，得到粗同步点。
在第二方面的第二种可能的实现方式中，上述处理单元，具体用于采用第一算法，根据下采样后的基带车联网信号的共轭、下采样后的本地同步信号、同步信号的种类、分段数和每段长度，计算得到第一相关值。
在第二方面的第三种可能的实现方式中，上述计算单元，具体用于：基于本地同步信号，提取本地解调参考信号，并基于粗同步处理后的基带车联网信号，提取时域解调参考信号；对时域解调参考信号和本地解调参考信号进行逐次互相关，并将得到的相关值叠加，得到频偏估计值。
在第二方面的第四种可能的实现方式中，上述处理单元，具体用于：将未下采样的基带车联网信号与补偿频偏后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第二相关值；对第二相关值进行第三阈值的一次峰值判决，得到一次精同步峰；将一次精同步峰中相对距离等于一个OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第二数据；对第二数据进行第四阈值的二次峰值判决，得到二次精同步峰，并对二次精同步峰进行判决，得到精同步点。
在第二方面的第五种可能的实现方式中，上述处理单元，具体用于采用第二算法，根据未下采样的基带车联网信号的共轭、补偿频偏后的本地同步信号、分段数和每段长度，计算得到第二相关值。
第三方面，本申请提供了一种车联网符号同步装置，该装置包括：处理器和通信接口；通信接口和处理器耦合，处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如第一方面和第一方面的任一种可能的实现方式中所描述的车联网符号同步方法。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在终端上运行时，使得终端执行如第一方面和第一方面的任一种可能的实现方式中描述的车联网符号同步方法。
第五方面，本申请实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当计算机程序产品在车联网符号同步装置上运行时，使得车联网符号同步装置执行如第一方面和第一方面的任一种可能的实现方式中所描述的车联网符号同步方法。
第六方面，本申请实施例提供一种芯片，芯片包括处理器和通信接口，通信接口和处理器耦合，处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如第一方面和第一方面的任一种可能的实现方式中所描述的车联网符号同步方法。
具体的，本申请实施例中提供的芯片还包括存储器，用于存储计算机程序或指令。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种车联网符号同步方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种主同步信号在子帧中的符号位置的实例示意图；
图3为本申请实施例提供的一种解调参考信号的逐次互相关过程的实例示意图；
图4为本申请实施例提供的一种针对车联网复杂信道场景的LTE-V2X符号同步算法的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种车联网符号同步装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种车联网符号同步装置的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种芯片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例提供的车联网符号同步方法、装置及存储介质进行详细地描述。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。
此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。
以下，通过具体的场景和实施方式对本申请实施例提供的车联网符号同步方法进行说明。
目前，传统时域符号同步算法主要有以下几种：
(1)传统滑动相关法：传统滑动相关法通过将不同种类的本地信号在接收信号上直接做滑动相关，得到相关值后进行最大似然判决，由此得到本地信号的种类和符号位置。其实现简单，但当接收信号较长或相关窗较大时，算法复杂度较高；而在频偏较大的情况下，会在正确峰值位置附近产生“副峰”，导致峰值判决的失败；且在低信噪比条件下性能较差，因此无法适应车联网场景的同步检测需求。
(2)分段相关算法：该算法通过将接收信号分段来减少有效相关窗的长度，以此达到减少频偏累计效应的目的。但随着分段数增多，噪声也进行了更多次的叠加，导致算法在低信噪比条件下的性能变差，同样无法很好的适应车联网实际场景。
(3)选择相加法：由于LTE-V2X的同步信号在时域上连续占用2个OFDM符号，因此选择相加法这种鲁棒性较高的同步信号检测算法被提出。该算法利用本地接受端已知两个同步信号之间的距离对相关值进行有选择的峰值相加处理，大大的提高算法在低信噪比条件下的性能，但当传播信道处于较大频偏或有较大多径的情况下，同步峰的附近会出现“副峰”，当“副峰”间的距离为两个同步信号之间的距离时，选择相加算法也会将其峰值相加，导致同步失败。
综上所述，现有的传统时域符号同步算法在LTE-V2X系统中的性能表现并不好：一方面，车载通信设备的天线一般安装在车辆顶部鲨鱼鳍位置，在相对运动的过程中易受大车或其他障碍物的遮挡，导致接收信号的信噪比骤降；另一方面，LTE-V2X系统的通信频点远高于蜂窝网，并且通信节点之间的相对速度最高可达240km/h，导致多普勒频偏较大。
上述传统的时域同步算法(滑动相关法、分段相关算法、选择相加法)，均不能适应LTE-V2X场景中低信噪比和高频偏的特点。因此，传统符号同步算法在高频偏、低信噪比的LTE-V2X实际通信场景中的可靠性和准确性较差。
为了解决现有技术中，传统符号同步算法在高频偏、低信噪比的LTE-V2X实际通信场景中的可靠性和准确性较差的问题，本申请提供了一种车联网符号同步方法，对基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点，并基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值，以采用频偏估计值补偿所述本地同步信号，然后基于粗同步点，在接收到的基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号，并对未下采样的基带车联网信号和补偿频偏后的本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点，本方案是经过两次同步处理(即粗同步处理和精同步处理)，即通过时域同步算法完成符号同步，提高了同步的精确度，且在同步过程中，进行了频偏估计和信号截取，对本地同步信号进行了补偿，提高了基带车联网信号的质量以及算法的同步精度，从而提升了符号同步的可靠性和准确性，适应LTE-V2X高频偏和低信噪比的特点，即提升了在高频偏、低信噪比的LTE-V2X实际通信场景中的可靠性和准确性。
如图1所示，为本申请实施例提供的车联网符号同步方法的流程图，该方法包括以下步骤S101至S104：
S101、对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点。
一种实现方式中，上述S101具体可以通过下述的S101a至S101e实现。
S101a、对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行下采样。
本申请实施例中，对接收到的基带车联网信号R(θ)和两种本地同步信号Pi(θ)进行下采样。这样可以降低计算复杂度，节省计算资源并提高计算效率。
示例性的，可以将基带车联网信号和本地同步信号的下采样倍数设置为8，这是由于车联网20M带宽下，1个本地同步信号的长度为2048点，8倍下采样后为256个点，为其频域长度(64)的4倍，选择8倍下采样倍数可在不损失信息量的情况下有更高的同步准确性。
S101b、将下采样后的基带车联网信号与下采样后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第一相关值。
一种实现方式中，上述S101b具体可以通过下述的S101b1实现。
S101b1、采用第一算法，根据下采样后的基带车联网信号的共轭、下采样后的本地同步信号、同步信号的种类、分段数和每段长度，计算得到第一相关值。
本申请实施例中，将下采样后的基带车联网信号r(θ)与下采样后的本地同步信号pi(θ)分段滑动相关得到相关值C1i(θ)，由第一算法(即公式(1))计算：
Figure BDA0004132209660000081
其中，r*(θ)代表r(θ)的共轭，pi(θ)代表下采样后的本地同步信号，i代表同步信号的种类，J代表分段数，L代表每段长度。
S101c、对第一相关值进行第一阈值的一次峰值判决，得到同步信号的种类和一次粗同步峰。
本申请实施例中，对相关值C1i(θ)进行第一阈值(即阈值为T11(θ))的一次峰值判决，得到接受同步信号的种类i和一次粗同步峰S11(θ)，其中判决门限T11(θ)由公式(2)计算：
T11(θ)＝0.2*max(C1i(θ)) (2)
S101c中的粗同步峰S11(θ)根据公式(3)计算：
S11(θ)＝arg{C1i(θ)-T11(θ)＞0} (3)
S101d、将一次粗同步峰中相对距离等于一个下采样后正交频分复用OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第一数据。
本申请实施例中，将一次粗同步峰S11(θ)中相对距离等于一个下采样后OFDM符号长度的值进行选择相加后得到第一数据
Figure BDA0004132209660000088
由公式(4)计算：
Figure BDA0004132209660000082
其中，d为一个OFDM符号的距离。
S101e、对第一数据进行第二阈值的二次峰值判决，得到二次粗同步峰，并对二次粗同步峰进行判决，得到粗同步点。
本申请实施例中，对
Figure BDA0004132209660000083
进行第二阈值(阈值为T12(θ))的二次峰值判决，得到二次粗同步峰S12(θ)，并对其进行判决得到粗同步点
Figure BDA0004132209660000084
其中判决门限由公式(5)计算：
Figure BDA0004132209660000085
进一步的，根据LTE-V2X广播信道的物理帧结构，如图2所示，主同步信号处于子帧中的第2，3个OFDM符号，因此子帧开始位置，即粗同步点
Figure BDA0004132209660000089
由公式(6)计算：
Figure BDA0004132209660000086
其中，N为FFT点数。粗同步点
Figure BDA0004132209660000087
为接收信号第1个同步符号的位置，
根据LTE-V2X物理帧格式，进一步得到帧头。
S102、基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值，并采用频偏估计值补偿本地同步信号。
本申请实施例中，使用本地同步信号pi(θ)与接收信号r(θ)计算出估计频偏
Figure BDA0004132209660000091
并使用估计频偏
Figure BDA0004132209660000092
补偿本地同步信号得到补偿后的本地同步信号
Figure BDA0004132209660000093
一种实现方式中，上述S102中的“基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值”具体可以通过下述的S102a和S102b实现。
S102a、基于本地同步信号，提取本地解调参考信号，并基于粗同步处理后的基带车联网信号，提取时域解调参考信号。
S102b、对时域解调参考信号和本地解调参考信号进行逐次互相关，并将得到的相关值叠加，得到频偏估计值。
具体来说，使用物理直通链路中控制信道的解调参考信号来消除频偏对信号的影响。在得到粗同步点后，提取出的无线帧中物理直通链路控制信道的4列解调参考信号，如图3所示，将其与本地的解调参考信号进行逐次互相关，并将得到的相关值叠加，得到频偏估计值
Figure BDA0004132209660000094
用公式(7)计算：
Figure BDA0004132209660000095
其中，rk(n)为接收到的时域解调参考信号，Pk(n)为本地解调参考信号，k＝0,1,2,3代表不同符号上的解调参考信号，N为FFT点数，Ncp为CP的长度。
进一步的，使用频偏估计值
Figure BDA0004132209660000096
对本地同步信号进行频偏补偿，补偿后的本地同步信号
Figure BDA0004132209660000097
由公式(8)计算：
Figure BDA0004132209660000098
其中，fs为采样频率。
S103、基于粗同步点，在接收到的基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号。
本申请实施例中，在粗同步点S12(θ)附近截取未下采样的基带车联网信号R(θ)。为了降低计算复杂度，截取粗同步点
Figure BDA0004132209660000099
附近未下采样的基带车联网信号R(θ)，范围为
Figure BDA0004132209660000101
即1个完整子帧。
S104、对未下采样的基带车联网信号和补偿频偏后的本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点。
一种实现方式中，上述S104具体可以通过下述的S104a至S104d实现。
S104a、将未下采样的基带车联网信号与补偿频偏后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第二相关值。
一种实现方式中，上述S104a具体可以通过下述的S104a1实现。
S104a1、采用第二算法，根据未下采样的基带车联网信号的共轭、补偿频偏后的本地同步信号、分段数和每段长度，计算得到第二相关值。
本申请实施例中，将截取后的基带车联网信号R(θ)与补偿频偏后的本地同步信号
Figure BDA0004132209660000102
分段滑动相关得到第二相关值C2i(θ),由第二算法(即公式(10))计算：
Figure BDA0004132209660000103
S104b、对第二相关值进行第三阈值的一次峰值判决，得到一次精同步峰。
本申请实施例中，对相关值C2i(θ)进行第三阈值(即阈值为T21(θ))的一次峰值判决，得到一次精同步峰S21(θ)，其中阈值T21(θ)由公式(11)计算：
T21(θ)＝0.2*max(C2i(θ)) (11)
S104c、将一次精同步峰中相对距离等于一个OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第二数据。
本申请实施例中，将一次精同步峰S21(θ)中相对距离等于一个OFDM符号长度的值进行选择相加，结果表示为第二数据
Figure BDA0004132209660000104
通过公式(12)计算：
Figure BDA0004132209660000105
S104d、对第二数据进行第四阈值的二次峰值判决，得到二次精同步峰，并对二次精同步峰进行判决，得到精同步点。
本申请实施例中，对选择相加后的相关值
Figure BDA0004132209660000106
进行第四阈值(即阈值T22(θ))的二次峰值判决，得到二次精同步峰值S22(θ)，其中阈值T22(θ)由公式(13)计算：
Figure BDA0004132209660000111
本申请实施例中，对二次精同步峰S22(θ)进行判决，得到准确的接收同步信号位置，即精同步点。精同步点
Figure BDA0004132209660000112
由公式(9)计算：
Figure BDA0004132209660000113
本申请实施例中，通过对相关值判决门限的设计以及粗、精同步两次使用融合算法，改进算法有效的克服了该传统算法抗频偏能力差、抗噪声能力差的缺陷。在粗同步后，使用本地同步信号与接收到的同步信号进行频偏估计，对本地同步信号进行补偿，大大提高了算法对频偏的抵抗性。在粗同步前对基带车联网信号进行下采样的同时，在精同步前对基带车联网信号进行截取，大大降低了接收端的相关运算次数，在保证算法可靠性和准确性的条件下，降低了计算复杂度，节省了计算资源，提高了计算效率。
示例性的，如图4所示，示出了针对车联网复杂信道场景的LTE-V2X符号同步算法的流程图。如图4所示，针对车联网复杂信道场景的LTE-V2X符号同步算法的过程由三个过程组成：粗同步处理过程、频偏估计过程、精同步处理过程。具体的，如下过程：
(1)粗同步处理过程：
步骤1、对接收到的基带车联网信号R(θ)和2种本地同步信号Pi(θ)进行下采样。这样可以降低计算复杂度，节省计算资源并提高计算效率。
步骤2、将下采样后的基带车联网信号r(θ)与下采样后的本地同步信号pi(θ)
分段滑动相关得到相关值C1i(θ)，由上述的公式(1)计算得到。
步骤3、对相关值C1i(θ)进行阈值为T11(θ)的一次峰值判决，得到接受同步信号的种类i和一次粗同步峰S11(θ)。
其中，判决门限T11(θ)由上述的公式(2)计算得到。步骤3中的粗同步峰S11(θ)根据上述的公式(3)计算得到。
步骤4、将一次粗同步峰S11(θ)中相对距离等于一个下采样后OFDM符号长度的值进行选择相加后得到
Figure BDA0004132209660000114
由上述的公式(4)计算得到。
步骤5、对
Figure BDA0004132209660000115
进行阈值为T12(θ)的二次峰值判决，得到二次粗同步峰S12(θ)，并对其进行判决得到粗同步点
Figure BDA0004132209660000121
其中，判决门限由上述的公式(5)计算得到。粗同步点
Figure BDA0004132209660000122
由上述的公式(6)计算得到。
(2)频偏估计过程：
步骤6、使用本地同步信号pi(θ)与接收信号r(θ)计算出估计频偏
Figure BDA0004132209660000123
并使用估计频偏
Figure BDA0004132209660000124
补偿本地同步信号得到补偿后的本地同步信号
Figure BDA0004132209660000125
具体来说，使用物理直通链路中控制信道的解调参考信号来消除频偏对信号的影响。在得到粗同步点后，提取出的无线帧中物理直通链路控制信道的4列解调参考信号，将其与本地的解调参考信号进行逐次互相关，并将得到的相关值叠加，得到频偏估计值
Figure BDA0004132209660000126
用上述的公式(7)计算得到。
进一步的，使用频偏估计值
Figure BDA0004132209660000127
对本地同步信号进行频偏补偿，补偿后的本地同步信号
Figure BDA0004132209660000128
由上述的公式(8)计算得到。
(3)精同步处理过程：
步骤7、在粗同步点S12(θ)附近截取未下采样的基带车联网信号R(θ)。为了降低计算复杂度，截取粗同步点
Figure BDA0004132209660000129
附近未下采样的基带车联网信号R(θ)，范围为
Figure BDA00041322096600001210
即1个完整子帧。
步骤8、将截取后的基带车联网信号R(θ)与补偿频偏后的本地同步信号
Figure BDA00041322096600001211
分段滑动相关得到相关值C2i(θ),由上述的公式(10)计算得到。
步骤9、对相关值C2i(θ)进行阈值为T21(θ)的一次峰值判决，得到一次精同步峰S21(θ)，其中阈值T21(θ)由上述的公式(11)计算得到。
步骤10、将一次精同步峰S21(θ)中相对距离等于一个OFDM符号长度的值进行选择相加，结果表示为
Figure BDA00041322096600001212
通过上述的公式(12)计算得到。
步骤11、对选择相加后的相关值
Figure BDA00041322096600001213
进行阈值T22(θ)的二次峰值判决，得到二次精同步峰值S22(θ)，其中阈值T22(θ)由上述的公式(13)计算得到。
步骤12、对二次精同步峰S22(θ)进行判决，得到准确的接收同步信号位置，即精同步点。精同步点
Figure BDA00041322096600001214
由上述的公式(9)计算得到。
至此，就完成了整个符号同步的流程。在本方案提出的方法中，对传统符号同步算法中的分段相关算法和选择相加算法进行改进和融合，从而克服了该传统算法抗频偏能力差、抗噪声能力差的缺陷；在粗同步后，进行了频偏估计，提高了算法对频偏的抵抗性；先粗同步找到同步信号大致的起始位置，而后在该位置附近截取一定的长度进行精同步，降低了计算复杂度。
本申请实施例提供一种车联网符号同步方法，对基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点，并基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值，以采用频偏估计值补偿所述本地同步信号，然后基于粗同步点，在接收到的基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号，并对未下采样的基带车联网信号和补偿频偏后的本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点，本方案是经过两次同步处理(即粗同步处理和精同步处理)，即通过时域同步算法完成符号同步，提高了同步的精确度，且在同步过程中，进行了频偏估计和信号截取，对本地同步信号进行了补偿，提高了基带车联网信号的质量以及算法的同步精度，从而提升了符号同步的可靠性和准确性，适应LTE-V2X高频偏和低信噪比的特点，即提升了在高频偏、低信噪比的LTE-V2X实际通信场景中的可靠性和准确性。
本申请实施例可以根据上述方法示例对车联网符号同步装置进行功能模块或者功能单元的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块或者功能单元，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。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或者功能单元的形式实现。其中，本申请实施例中对模块或者单元的划分是示意性的，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。
如图5所示，为本申请实施例提供的一种车联网符号同步装置的结构示意图，该装置包括：
处理单元51，用于对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点。计算单元52，用于基于本地同步信号和粗同步处理后的基带车联网信号，计算得到频偏估计值，并采用频偏估计值补偿本地同步信号。截取单元53，用于基于粗同步点，在接收到的基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号。处理单元51，还用于对未下采样的基带车联网信号和补偿频偏后的本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点。
在一种可能的实现方式中，上述处理单元51，具体用于：对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行下采样；将下采样后的基带车联网信号与下采样后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第一相关值；对第一相关值进行第一阈值的一次峰值判决，得到同步信号的种类和一次粗同步峰；将一次粗同步峰中相对距离等于一个下采样后正交频分复用OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第一数据；对第一数据进行第二阈值的二次峰值判决，得到二次粗同步峰，并对二次粗同步峰进行判决，得到粗同步点。
在一种可能的实现方式中，上述处理单元51，具体用于采用第一算法，根据下采样后的基带车联网信号的共轭、下采样后的本地同步信号、同步信号的种类、分段数和每段长度，计算得到第一相关值。
在一种可能的实现方式中，上述计算单元52，具体用于：基于本地同步信号，提取本地解调参考信号，并基于粗同步处理后的基带车联网信号，提取时域解调参考信号；对时域解调参考信号和本地解调参考信号进行逐次互相关，并将得到的相关值叠加，得到频偏估计值。
在一种可能的实现方式中，上述处理单元51，具体用于：将未下采样的基带车联网信号与补偿频偏后的本地同步信号分段滑动至相关，得到第二相关值；对第二相关值进行第三阈值的一次峰值判决，得到一次精同步峰；将一次精同步峰中相对距离等于一个OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第二数据；对第二数据进行第四阈值的二次峰值判决，得到二次精同步峰，并对二次精同步峰进行判决，得到精同步点。
在一种可能的实现方式中，上述处理单元51，具体用于采用第二算法，根据未下采样的基带车联网信号的共轭、补偿频偏后的本地同步信号、分段数和每段长度，计算得到第二相关值。
在通过硬件实现时，本申请实施例中的处理单元51、计算单元52和截取单元53可以集成在处理器上。具体实现方式如图6所示。
图6示出了上述实施例中所涉及的车联网符号同步装置的又一种可能的结构示意图。该车联网符号同步装置包括：处理器302和通信接口303。处理器302用于对车联网符号同步装置的动作进行控制管理，例如，执行上述处理单元51、计算单元52和截取单元53执行的步骤，和/或用于执行本文所描述的技术的其它过程。通信接口303用于支持车联网符号同步装置与其他网络实体的通信。车联网符号同步装置还可以包括存储器301和总线304，存储器301用于存储车联网符号同步装置的程序代码和数据。
其中，存储器301可以是车联网符号同步装置中的存储器等，该存储器可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器；该存储器也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；该存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。
上述处理器302可以是实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。该处理器可以是中央处理器，通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。该处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
总线304可以是扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。总线304可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
图7是本申请实施例提供的芯片170的结构示意图。芯片170包括一个或两个以上(包括两个)处理器1710和通信接口1730。
可选的，该芯片170还包括存储器1740，存储器1740可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器1710提供操作指令和数据。存储器1740的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile random access memory，NVRAM)。
在一些实施方式中，存储器1740存储了如下的元素，执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集。
在本申请实施例中，通过调用存储器1740存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，执行相应的操作。
其中，上述处理器1710可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，单元和电路。该处理器可以是中央处理器，通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，单元和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
存储器1740可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器；该存储器也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；该存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。
总线1720可以是扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。总线1720可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能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功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得该计算机执行上述方法实施例中的车联网符号同步方法。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当该指令在计算机上运行时，使得该计算机执行上述方法实施例所示的方法流程中的车联网符号同步方法。
其中，计算机可读存储介质，例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、寄存器、硬盘、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合、或者本领域熟知的任何其它形式的计算机可读存储介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)中。在本申请实施例中，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系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
本申请的实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例所述的车联网符号同步方法。
由于本申请的实施例中的车联网符号同步装置、计算机可读存储介质、计算机程序产品可以应用于上述方法，因此，其所能获得的技术效果也可参考上述方法实施例，本申请实施例在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述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方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以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。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种车联网符号同步方法，其特征在于，所述方法包括：
对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点；
基于所述本地同步信号和粗同步处理后的所述基带车联网信号，计算得到频偏估计值，并采用所述频偏估计值补偿所述本地同步信号；
基于所述粗同步点，在接收到的所述基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号；
对未下采样的所述基带车联网信号和补偿频偏后的所述本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点，包括：
对接收到的所述基带车联网信号和所述本地同步信号进行下采样；
将下采样后的所述基带车联网信号与下采样后的所述本地同步信号分段滑动至相关，得到第一相关值；
对所述第一相关值进行第一阈值的一次峰值判决，得到同步信号的种类和一次粗同步峰；
将所述一次粗同步峰中相对距离等于一个下采样后正交频分复用OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第一数据；
对所述第一数据进行第二阈值的二次峰值判决，得到二次粗同步峰，并对所述二次粗同步峰进行判决，得到所述粗同步点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将下采样后的所述基带车联网信号与下采样后的所述本地同步信号分段滑动至相关，得到第一相关值，包括：
采用第一算法，根据下采样后的所述基带车联网信号的共轭、下采样后的所述本地同步信号、同步信号的种类、分段数和每段长度，计算得到所述第一相关值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述本地同步信号和粗同步处理后的所述基带车联网信号，计算得到频偏估计值，包括：
基于所述本地同步信号，提取本地解调参考信号，并基于粗同步处理后的所述基带车联网信号，提取时域解调参考信号；
对所述时域解调参考信号和所述本地解调参考信号进行逐次互相关，并将得到的相关值叠加，得到所述频偏估计值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对未下采样的所述基带车联网信号和补偿频偏后的所述本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点，包括：
将未下采样的所述基带车联网信号与补偿频偏后的所述本地同步信号分段滑动至相关，得到第二相关值；
对所述第二相关值进行第三阈值的一次峰值判决，得到一次精同步峰；
将所述一次精同步峰中相对距离等于一个OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第二数据；
对所述第二数据进行第四阈值的二次峰值判决，得到二次精同步峰，并对所述二次精同步峰进行判决，得到所述精同步点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将未下采样的所述基带车联网信号与补偿频偏后的所述本地同步信号分段滑动至相关，得到第二相关值，包括：
采用第二算法，根据未下采样的所述基带车联网信号的共轭、补偿频偏后的所述本地同步信号、分段数和每段长度，计算得到所述第二相关值。
7.一种车联网符号同步装置，其特征在于，所述装置包括：
处理单元，用于对接收到的基带车联网信号和本地同步信号进行粗同步处理，得到粗同步点；
计算单元，用于基于所述本地同步信号和粗同步处理后的所述基带车联网信号，计算得到频偏估计值，并采用所述频偏估计值补偿所述本地同步信号；
截取单元，用于基于所述粗同步点，在接收到的所述基带车联网信号中截取未下采样的基带车联网信号；
处理单元，还用于对未下采样的所述基带车联网信号和补偿频偏后的所述本地同步信号，进行精同步处理，得到精同步点。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
对接收到的所述基带车联网信号和所述本地同步信号进行下采样；
将下采样后的所述基带车联网信号与下采样后的所述本地同步信号分段滑动至相关，得到第一相关值；
对所述第一相关值进行第一阈值的一次峰值判决，得到同步信号的种类和一次粗同步峰；
将所述一次粗同步峰中相对距离等于一个下采样后正交频分复用OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第一数据；
对所述第一数据进行第二阈值的二次峰值判决，得到二次粗同步峰，并对所述二次粗同步峰进行判决，得到所述粗同步点。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于采用第一算法，根据下采样后的所述基带车联网信号的共轭、下采样后的所述本地同步信号、同步信号的种类、分段数和每段长度，计算得到所述第一相关值。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算单元，具体用于：
基于所述本地同步信号，提取本地解调参考信号，并基于粗同步处理后的所述基带车联网信号，提取时域解调参考信号；
对所述时域解调参考信号和所述本地解调参考信号进行逐次互相关，并将得到的相关值叠加，得到所述频偏估计值。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
将未下采样的所述基带车联网信号与补偿频偏后的所述本地同步信号分段滑动至相关，得到第二相关值；
对所述第二相关值进行第三阈值的一次峰值判决，得到一次精同步峰；
将所述一次精同步峰中相对距离等于一个OFDM符号长度的值进行选择相加，得到第二数据；
对所述第二数据进行第四阈值的二次峰值判决，得到二次精同步峰，并对所述二次精同步峰进行判决，得到所述精同步点。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于采用第二算法，根据未下采样的所述基带车联网信号的共轭、补偿频偏后的所述本地同步信号、分段数和每段长度，计算得到所述第二相关值。
13.一种车联网符号同步装置，其特征在于，包括：处理器和通信接口；所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如权利要求1-6任一项中所述的车联网符号同步方法。
14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当计算机执行该指令时，该计算机执行上述权利要求1-6任一项中所述的车联网符号同步方法。
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