[發明專利]一種基于跳頻規則的NB-IOT定時提前量估計方法

有效

• 申請號: 201911298068.1
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111212014B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 譚欽紅;梁澤乾;王華華;陳發堂;王丹;鄭煥平;楊黎明;余永坤
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L27/38
• 分類號: H04L27/38;H04L27/26;H04L5/00;H04W56/00;H04B1/7156
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種基于跳頻規則的NB-IOT定時提前量估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、終端在高層配置下，生成隨機接入前導碼，生成基帶信號，發起隨機接入；

隨機接入前導碼的時域表達形式如下：

其中，t表示時間，且0≤t＜T_SEQ+T_CP，T_SEQ表示隨機接入符號組長度，T_CP表示循環前綴長度，β_NPRACH為幅度比例因子，j表示虛數單位，表示第i個隨機接入符號組占用的頻域位置，決定隨機接入信號在頻域中的位置，K表示載波間隔比，且K＝Δf/Δf_RA，Δf表示采樣率歸一化的殘余載波頻率偏移，Δf_RA表示NPRACH子載波間隔，取值為3.75kHz，中間變量為上行載波對應的子載波數；

S2、接收端根據高層配置參數，在隨機接入前導碼信號可能出現的時機對信號采樣，從采樣的信號中提取基帶信號，進行基帶信號處理；

S3、確定符號組循環前綴CP在提取的基帶信號中開始的位置，對去除CP后的隨機接入信號RACH信號進行采樣，得到隨機接入符號組；

隨機接入符號組的確定包括：對去除CP后的隨機接入信號RACH信號進行采樣，每采樣N點信號值進行一次快速傅里葉FFT變換，每變換5次，在FFT變換所得數組中找出最大值并獲得最大值所在的行號，最大值所在的行號為當前符號所在的頻點號，采樣完成后，將FFT變換所得數組中找出的最大值的集合作為隨機接入符號組；

每采樣N點信號值進行一次快速傅里葉變換，計算方式包括：

其中，Y[m,i]表示接收端第i符號組的第m個符號離散數字信號，β_NPRACH為幅度比例因子，h[i]表示信號增益，j表示虛數單位，表示第i個隨機接入符號組占用的頻域位置，N為采樣點數，Δf表示采樣率歸一化的殘余載波頻率偏移，k表示符號的頻域位置，K表示載波間隔比，且K＝Δf/Δf_RA表示采樣率歸一化的殘余載波頻率偏移，Δf_RA表示NPRACH子載波間隔，取值為3.75kHz，k₀為中間變量，且為上行載波對應的子載波數，N_{one_group}表示一個符號組的采樣點數，D表示定時提前量,V[m,i]表示第i個隨機接入符號組的第m個離散數字信號中的噪聲；

S4、將本地生成的跳頻圖樣與檢測到的隨機接入信號跳頻圖樣進行比較，判定當前信號是否為隨機接入信號，若當前信號為隨機接入信號則進入步驟S5，若當前信號不是隨機接入信號，則不做處理，返回步驟S2繼續提取隨機接入信號；

當前信號是否為隨機接入信號的判斷包括：若當前信號前四個符號組所得跳頻圖樣與本地生成的初始四個跳頻圖樣一致，則該信號為隨機接入信號；若存在個別圖樣有偏差，但是跳頻圖樣的累計正確率不低于75％，則該信號為隨機接入信號；否則，不是隨機接入信號；

S5、對隨機接入符號組中的符號進行兩兩共軛相乘，利用隨機接入符號組跳頻規則消除殘留載波偏移CFO，獲得定時提前估計量及前導索引；

對隨機接入符號組中的符號進行兩兩共軛相乘包括：

其中，S₀₁(m)表示第0個隨機接入符號組的共軛與第1個隨機接入符號組的點乘，S₃₂(m)表示第3個隨機接入符號組的共軛與第2個隨機接入符號組的點乘，Y^*[m；0]表示Y[m,0]的共軛，Y[m,0]表示接收端第0個隨機接入符號組的第m個符號離散數字信號，_h表示信道沖激響應，β表示發射功率，N為采樣點數，Δf表示采樣率歸一化的殘余載波頻率偏移，N_{one_group}表示一個符號組的采樣點數；

利用隨機接入符號組跳頻規則消除殘留載波偏移CFO獲得定時提前量的計算方式包括：

其中，D表示定時提前量，m為常數，angle(*)是為取相位角函數，S(m)表示隨機接入符號組的相域CFO消除解，Δf_hop表示第一符號組與第二符號組之間的跳頻間隔；

隨機接入符號組的相域CFO消除解的計算方式包括：

其中，S₀₁(m)表示第0個隨機接入符號組的共軛與第1個隨機接入符號組的點乘，S₃₂(m)表示第3個隨機接入符號組的共軛與第2個隨機接入符號組的點乘，h表示信道沖激響應，β表示發射功率，N為采樣點數，Δf表示采樣率歸一化的殘余載波頻率偏移，N_{one_group}表示一個隨機接入符號組的采樣點數，Δf_hop表示第一隨機接入符號組與第二隨機接入符號組之間的跳頻間隔，D表示定時提前量。