[發明專利]一種NB-loT系統中下行主同步信號精同步的檢測和估計方法

有效

• 申請號: 201710756121.2
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN109428848B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 蔡仲斐;楊國敏;桂云松
• 申請（專利權）人: 蘇州優尼賽信息科技有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪;張俊范

本發明公開了一種NB?loT系統中下行主同步信號精同步的檢測和估計方法，包括如下步驟：(1)空口接收機采用1.92MHz的采樣速率得到時域采樣序列；(2)終端接收機進行NPSS粗同步估計；(3)根據步驟(2)中粗同步估計出的時偏和頻偏結果在1.92Msps采樣率下進行二次精同步，使用NPSS序列與本地序列進行自相關操作；本地序列使用整數倍頻偏生成，根據峰值位置最大值確定精確時偏和整數倍頻偏。本發明的有益效果為：精同步采用先累加后相關操作，從而降低了存儲量；精同步采用基于兩個加法器和一個乘法器的流水線結構減小了計算量和存儲大小；精同步頻偏估計采用存儲一組本地序列并進行迭代更新來替代多組本地序列，從而降低了存儲量。

技術領域

本發明涉及蜂窩窄帶物聯網NB-loT技術領域，尤其是一種NB-loT系統中下行主同步信號精同步的檢測和估計方法。

背景技術

NB-IoT技術是IoT領域一個新興的技術，支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接。NB-IoT技術是針對窄帶、低速業務場景全新定義的通信協議。其相對于LTE協議來說在物理層進行了全新設計，其中對于基站下行發送信號來說，主輔同步信號雖然依然采用ZC序列，然而由于帶寬等參數的變化，信號序列和結構都發生了較大變化，而針對NB-IoT下行信號的檢測也成為研究熱點之一。

由于NPSS粗同步是在240KHz上進行的，因此其得到的時偏在工作頻率1.92MHz下的精度來看存在前后8個采樣點的誤差。同時，粗同步在240KHz下采樣做間隔為17點的差分，當差分兩點的相位差為2π的整數倍時，該算法無法檢測出相位為2π的整數倍頻偏，因此其頻偏估計的精度范圍被限制在(-8/17,8/17)×15KHz區間中。同步的實際頻偏往往大于此范圍，所以精同步除了要完成1.92MHz下的時間同步外，還需要完成整數倍頻偏的糾正。

NB-IoT系統中的NPSS序列由Zadoff-Chu序列生成。Zadoff-Chu有非常良好的循環自相關性，即基于同一組基序列的Zadoff-Chu序列同其每個循環移位得到的序列都是正交的(相關為0)。同時，基于同步基序列的Zadoff-Chu序列同樣正交。同時，Zadoff-Chu序列為恒幅相位跳變的序列，該序列經過FFT/IFFT變換以后依然能保持恒幅的特性。由于Zadoff-Chu有以上理想的特性，因此該序列在LTE和NB-IoT標準中被廣泛采用。

相對于LTE的更大帶寬(主同步信號占據1.08Mhz)的帶寬，即6個RB共72個子載波(66個載波發送有效信號)，NB-IoT同步信號的最大帶寬僅為1個RB共12個子載波(11個載波發送有效信號)。考慮到檢測信噪比，因此NB-IoT在時域上延展了10個符號，即在時/頻域上分別都有11個RE(resource element)資源組成的方塊。在ZC序列的選擇方面，采用了短ZC序列的方式，即每個符號下使用相同的11點的ZC序列，再在不同符號下使用擾碼(codecover)進行極性變換進行進一步加擾。

每個符號(從符號3開始)發送的數據為發送ZC序列用d_l(n)表示為如下公式，其中u等于5，n表示頻域標示符。

生成ZC序列映射到該符號下的0～10號載波下。這樣經過映射以后得到11*11的方陣。再逐符號執行IFFT以及插入循環前綴(CP)后形成時域波形。不同符號之間，使用如下的code-cover碼進行區分，code-cover碼用S_ii＝3,...,13表示。對每個符號的時域信號乘以對應的擾碼值。

根據Zadoff-Chu序列的特性，NB-IoT終端采用相關檢測的方式進行檢測。該相關檢測器可以設計在時域，也可以設計在頻域，然而由于在符號未同步的情況下，滑窗逐點FFT將大大提升復雜度，因此大部分方法均在時域中進行估計。

不同的在NPSS定時同步中，用戶預先端儲存本地的復數NPSS序列，與接收數據進行滑動相關，通過相關輸出模值的峰值，從而完成NPSS的定時同步。