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毫米波通信因能够满足未来移动通信宽带传输对频谱带宽的需求而成为5G(5th Generation of Mobile Communication System,5G)移动通信系统的关键技术之一,小区捜索是5G终端接入5G网络的第一步,在毫米波频段由于存在严重的路径损耗,小区同步/物理广播信道块(Synchronization/Physical broadcast channel block,SS/PBCH)是以波束方式进行发送,若终端无法获得SS/PBCH则无法进行通信。另外,毫米波通信相比传统微波通信产生的频率偏移更大,会对终端接收SS/PBCH波束后的时间同步与频率同步产生严重的影响,造成物理小区标识检测不准确问题。因此,需要设计合理高效的5G毫米波初始同步过程。针对此问题本文的研究工作如下:1.对5G毫米波波束搜索过程进行研究。针对3GPP协议中对5G毫米波同步信号发送时隙的规定,采用了码本发送同步信号,使得经过5G毫米波信道的各同步信号波束出现不同幅度的变换。终端选择合适的波束用以后续同步过程,但波束因噪声影响会导致终端波束搜索不准确问题,基于此,本文使用功率谱周期图方法计算接收波束的功率谱,提出功率固定门限值与波束信号斜率门限值一起作为判定门限判决波束的方法,与传统算法相比,波束搜索的正确率性能更优。2.本文针对终端接收到波束后的时间同步与频率同步过程进行研究。首先通过仿真论证了5G主同步信号具有良好的时域相关性、辅同步信号具有良好的时频相关性,两种同步信号抗频偏的容限为±0.5个子载波间隔。在此基础上,针对5G毫米波中可能存在载波频率偏移超过整数倍子载波间隔而使传统检测算法失效的问题,提出先用联合频偏的主同步信号定时同步方法估计出整数频偏并补偿,然后再按照主同步信号分两段互相关算法进行定时同步,此算法能有效降低频偏过大对定时同步和物理小区组内标识的检测错误。在辅同步信号检测中,根据Gold序列的结构特点设计了基于哈达码积的辅同步信号检测简化算法,与传统辅同步信号检测算法相比能节省了大量的运算量。最后,在不同的5G毫米波信道环境下验证物理小区标识号的正确检测率,以此评估整体方案,结果表明,本文设计的5G毫米波初始同步方案是可行的。