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摘要：面对5G信号高吞吐量以及高数据率的应用场景，本文提出一种基于载荷辅助精同步的信号解析方法，可是实现下行业务信道大带宽高阶调制下的解调算法。该算法包括信号同步、频偏估计与补偿、信道估计、均衡、解调处理等操作。经过采集数据实验验证该算法可有效实现5G业务信道信号的解调。

关键字：精同步；频偏估计；信道估计；均衡；解调；

0.引言

5G的应用场景要求未来移动通信系统具有固网的高吞吐量和高数据率.高阶基带调制解调器是保证传输信道高吞吐量和高数据率的关键。大带宽和256QAM基带调制解调技术，可以支持更高的数据传输速率和更高的频率利用率，是5G及其演进系统的重要选择[1]。

1.算法描述

关于5G信号分析，在同步算法方面，传统方法是利用广播信号中的PSS以及SSS信号来实现下行同步[2]，但对于下行测试模式配置下的5G信号，由于缺少用于同步的SSB块，必须寻求其他方法来实现信号同步。在信道估计方面，LS信道估计算法没有对噪声进行任何形式的处理，抗噪声性能较差。针对传导测试中信号的传输特性，可以对信道频率响应进行均值滤波，在一定程度上抑制噪声对测试结果的影响。

本文提出一种基于载荷辅助精同步的信号解析方法，可实现在没有SSB块的情况下的信号同步，从而完成业务信号的解析，其主要步骤如下：

Step1：基于解调参考信号（DMRS）的粗同步，用本地理想DMRS信号与接收端信号进行相关运算，索引相关峰值实现无线帧的粗同步；

Step2：基于载荷辅助的精同步，粗同步后信号经过频偏、相偏补偿以及信道估计后，恢复出载荷信息，将恢复出的数据与DMRS共同进行资源映射实现精同步；

Step3：信道估计与均衡。基于时频域滑动窗均值滤波算法获取信道矩阵，对信号进行均衡；

Step4：信号解调。对补偿后的信号进行解调，验证算法效果

2.信号解调

信号在无线信道中传输受到空间路径损耗以及别的干扰损耗，同时受到射频器件系统内的热噪声引起的相位噪声，严重影响了接收端的信号质量。

2.1 信号同步

DMRS可以用于信道估计，其具体生成方法如公式1所示，

从公式（1）可以看出，DMRS由时隙编号与OFDM符号索引唯一确定，可以利用本地理想DMRS信号与接收端信号进行相关运算[3]，索引相关峰值实现无线帧的粗同步。

针对两种DM-RS频域配置类型，分别进行相应的频域资源映射，完成频谱搬移以后执行IFFT运算得到理想的时域DM-RS信号sdmrs（n）。将其与接收端的基带信号r（n）进行相关运算实现无线帧同步。

其中，N为FFT点数。图2给出了SNR为20dB，带宽为100MHz、频域分别分配了273RB和1RB时，基于DMRS相关同步结果图。

从图1（a）可以看出，因DMRS序列在1帧信号的唯一性，利用其能够实现精确同步。然而，图2（b）表明，随着RB数目降低至1RB，相关峰将不再变得明显，同步效果将会变差，故提出基于恢复出载荷信息辅助实现低RB时的精确同步。

首先对组同步后的信号进行LS信道估计：

其中，Z（t，f）为DM-RS所在符号的频域导频子载波，I（t，f）为理想的本地DM-RS信号。将其写成幅值和相位的形式：

然后，计算连续两个OFDM符号[4]，求出信道的频率响应矩阵 HLS2和 HLS1，根据公式（4）计算载波频率误差 ，并利用∆f进行载波频偏补偿[5，6]，得到恢复出数据信息。将恢复出的数据与DMRS共同进行资源映射，完成频谱搬移以后执行IFFT运算得到理想的时域信号Sdmrs+data（n）；

根据公式（5）将理想的时域信号与接收端的基带信号r（n）进行相关运算实现无线帧精同步。

图2给出了SNR为20dB下，100MHz带宽、频域1RB时数据辅助DMRS相关结果图。

2.2 基于时频域滑动窗均值滤波的信道估计算法

针对10ms无线帧内所有DMRS符号，进行时间平均运算：

其中，N为10ms无线帧内所有的DM-RS符号数。

对a（f）、φ（f）进行频域滑动窗均值滤波，滑动窗大小设为19[7]，得到滤波后的幅值a（f）和相位a（f）。

对a（f）与a（f）进行线性插值得到所有子载波对应的信道频率响应与，从而对信号进行均衡。

3.仿真结果分析

本节中，采用100Mbps带宽，、1RB、256QAM调制方式的下行业务信号解调为例子对本文方法进行仿真验证，使用本文方法获取业务信号帧信号起始点，进而对信号进行解析，验证结果如下：

本文分析了一种基于载荷辅助精同步的信号解析方法。通过仿真实验表明该算法对RB数较小的情况下仍具有较好的同步效果。

作者简介：姓名；唐洪军，性别；男，出生年月；1988.01，籍贯；重庆，民族；汉，最高学历；本科，目前职称；工程师，研究方向：通信。