一种基于5G时隙同步的外辐射源雷达信号处理方法

本发明涉及一种基于5g时隙同步的外辐射源雷达信号处理方法，属于外辐射源雷达目标探测。

背景技术：

1、目前，低空目标防控手段主要包括无线电侦测、光电探测、声波探测和雷达探测等。其中，外辐射源雷达是一种利用非配合辐射源信号进行目标探测的设备，又称被动雷达，属于雷达设备中的一种。但与常规雷达不同，其本身并不发射信号，而是通过接收目标反射的非合作照射源（广播、电视、通信基站等）回波信号进行探测，能以无线电静默的方式对多种类型和多批次的低空目标进行探测，具有成本低无辐射、组网探测能力强等优势，特别适合于对电磁辐射有限制同时又对探测性能要求较高的城市环境。

2、随着第五代移动通信（5g）的迅速发展，相对于其他辐射源而言，将5g信号作为非合作照射源进行目标检测具有如下优点：

3、1）、支持更灵活的子载波间隔，将时隙作为调度单位，能够根据不同需求配置帧结构参数，适配多样化业务需求和资源部署。

4、2）、通信基站布设密集，采用mimo天线设计和波束赋形等技术，通信覆盖率更高。

5、3）、频段更宽，通信带宽更大，最大频谱宽度可达100mhz，使得距离分辨率和速度分辨率更高。

6、但与其他辐射源不同，5g基站采用时分双工（time division duplexing，tdd）传输模式，共有三种“类型”的时隙：1）、下行链路时隙（dl），即5g基站的发射信号；2）、上行链路时隙（ul），即通信终端的发射信号；以及3）、用于配置dl/ul模式的特殊（sp）时隙。由于上行时隙和下行时隙的发射终端不同，在外辐射源雷达系统距离-多普勒处理的过程中，上行时隙会对目标探测结果产生影响。

7、因此，基于5g的外辐射源雷达系统信号处理方法不同，需要加以改进，以实现对低空目标的稳定探测。

技术实现思路

1、目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于5g时隙同步的外辐射源雷达信号处理方法。

2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于5g时隙同步的外辐射源雷达信号处理方法，包括如下步骤：

4、步骤s1、获取中心频率为、采样率为的5g基站直达波信号，目标回波信号。

5、步骤s2、根据5g协议生成3种本地主同步信号，并将3种本地主同步信号调制为对应的时域信号，考虑整数倍的最小子载波间隔的频偏，将时域信号分别与5g基站直达波信号进行互相关运算得到pss互相关结果，根据pss互相关结果的最大值确定ssb同步信号块时域信号的时间偏移和小区id号。

6、步骤s3、根据时间偏移从5g基站直达波信号中提取4个cp-ofdm符号长度的ssb同步信号块时域信号，并获取ssb同步信号块时域信号的循环前缀部分和重复的数据部分，将循环前缀部分与重复的数据部分进行互相关运算得到频偏互相关结果，根据频偏互相关结果估计5g信号的频率偏移。

7、步骤s4、解码ssb同步信号块时域信号，提取sss序列，根据5g协议生成336种本地辅同步信号，分别与sss序列进行互相关运算得到sss互相关结果，根据sss互相关结果的最大值确定小区id号。

8、步骤s5、根据小区id号和小区id号求取联合小区id号，解码ssb同步信号块时域信号，根据联合小区id号提取dmrs序列，根据5g协议生成8种本地解调参考信号，分别与进行互相关运算得到dmrs互相关结果，根据dmrs互相关结果的最大值确定ssb信号索引。

9、步骤s6、根据ssb传输模式确定索引为的ssb信号开始符号位置，并根据ssb信号开始符号位置与ssb信号的时间偏移联合确定信号帧的时间偏移，并通过和频率偏移调整5g基站直达波信号和目标回波信号，分别得到同步后的5g基站直达波信号和目标回波信号。

10、步骤s7、根据不同5g基站tdd传输模式将同步后的5g基站直达波信号中的灵活时隙和上行时隙部分置0，得到下行信号。

11、步骤s8、对下行信号和同步后的目标回波信号计算互模糊函数，根据互模糊函数最大值得到目标的时延和多普勒频移信息。

12、作为优选方案，所述时间偏移和小区id号的计算公式如下：

13、；

14、式中，

15、；

16、其中，表示3种本地主同步信号的序号，表示取共轭，表示时延，表示整数倍的最小子载波间隔，表示取最大值，表示取最大值时对应的，表示取最大值时对应的，表示e的指数函数，表示取最大值时对应的整数倍，表示虚数单位，表示圆周率，表示时间。

17、作为优选方案，所述5g信号的频率偏移计算公式如下：

18、；

19、式中，；

20、其中，表示取共轭，表示求和，表示时延，为角度运算符，为信号子载波间隔。

21、作为优选方案，所述ssb同步信号块时域信号计算公式如下：

22、；

23、所述循环前缀部分和重复的数据部分计算公式如下：

24、；

25、；

26、其中，为采样率，为ofdm符号循环前缀cp短长度，为ofdm符号长度，为cp-ofdm符号短长度，为cp-ofdm符号序数，对应。

27、作为优选方案，所述小区id号计算公式如下：

28、；

29、式中，；

30、其中，表示离散序列的自变量，表示离散序列的滑动点数，表示sss序列的长度，表示取共轭，表示336种本地辅同步信号的序号，表示取最大值，表示取最大值时对应的。

31、作为优选方案，所述ssb信号索引计算公式如下：

32、；

33、式中，；

34、其中，表示离散序列的自变量，表示离散序列的滑动点数，表示dmrs序列的长度，表示取共轭，表8种本地解调参考信号的序号，表示取最大值，表示取最大值时对应的。

35、作为优选方案，所述同步后的5g基站直达波信号和目标回波信号，计算公式如下：

36、；

37、；

38、式中，当ssb传输模式为case c时，计算公式如下：

39、；

40、其中，为cp-ofdm符号长长度，为cp-ofdm符号短长度，为采样率。

41、作为优选方案，所述下行信号计算公式如下：

42、当tdd传输模式为2.5ms单周期时，下行信号计算公式如下：

43、；

44、式中：

45、；

46、；

47、其中，为cp-ofdm符号长长度，为cp-ofdm符号短长度，为采样率，为周期数。

48、当tdd传输模式为2.5ms双周期时，下行信号计算公式如下：

49、；

50、式中：

51、；

52、当tdd传输模式为5ms单周期时，下行信号计算公式如下：

53、；

54、式中：

55、；

56、。

57、作为优选方案，，；

58、其中，为正交频分复用ofdm符号长度，为正交频分复用ofdm循环前缀短长度，为正交频分复用ofdm循环前缀长长度。

59、作为优选方案，所述目标的时延和多普勒频移计算公式如下：

60、；

61、式中：；

62、其中，表示取共轭，表示时延，表示多普勒频率，表示取最大值，表示取最大值时对应的，表示取最大值时对应的。

63、有益效果：本发明提供的一种基于5g时隙同步的外辐射源雷达信号处理方法，利用5g信号作为外辐射源雷达信号进行目标探测，低空覆盖能力好，无电磁污染，可全天候连续监控；相对于常用的fm、4g等辐射源信号，距离分辨率和速度分辨率更好。针对5g信号采用tdd传输的问题，通过搜索并解码ssb信号实现5g信号帧的时频同步，在移除上行时隙后，进行距离-多普勒处理，可以避免上行信号对目标探测的影响，有效提高目标分辨率和回波信噪比，分别得到目标的时延和多普勒频移信息，实现对目标的有效探测。