一种用于窄带物联网的天线端口数检测方法技术

本发明专利技术请求保护一种涉及物联网无线通信技术领域，特别涉及窄带物联网(NB‑IoT)的天线端口数检测的方法。NB‑IoT系统中天线端口数通过循环冗余掩码(CRC mask)隐含于窄带物理广播信道(NPBCH)里。从接收的信号中读取1/2天线端口情况下的窄带参考信号(NRS)，利用窄带主同步信号(NPSS)及其空载波进行信噪比SNR估计，当SNR大于门限值时，利用第2000天线端口的参考信号与第2001天线端口的参考信号功率之比来判决天线端口数。反之，采用传统盲检测法进行天线端口数的检测。本发明专利技术能够尽快确定NB‑IoT的天线端口数，缩短天线端口数检测时间，降低计算量，满足工程实践的要求。

An antenna port number detection method for narrowband Internet of things

The present invention relates to the technical field of wireless communication networking, in particular to narrowband things (NB IoT) antenna port number detection method. The antenna port number NB system through IoT (CRC mask cyclic redundancy mask) hidden in narrowband physical broadcast channel (NPBCH). Read the reference signal 1/2 narrowband antenna port condition from the received signal (NRS), using the narrowband primary synchronization signal (NPSS) and empty carrier SNR SNR estimation, when SNR is greater than the threshold value, the ratio of the reference signal power reference signal of 2000th antenna port and 2001st port antenna antenna port decision the number of. On the other hand, the traditional blind detection method is used to detect the number of antenna ports. The invention can determine the antenna port number NB IoT as soon as possible to shorten the time to detect the antenna port number, reduce the amount of calculation, to meet the practical requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种用于窄带物联网的天线端口数检测方法
本专利技术属于物联网无线通信
，特别涉及窄带物联网(NB-IoT)系统下终端小区初搜过程中天线端口数的检测技术。
技术介绍
国家“十三五”规划纲要中指出，要牢牢把握信息技术变革趋势，实施网络强国战略。伴随着大规模物联网需求的产生及不断发展，窄带物联网(NB-IoT)作为LPWAN(LowPowerWideAreaNetwork)技术之一，因覆盖广、连接多、功耗少、成本低等优点越来越受到人们的关注。其中窄带物理广播信道(NPBCH)支持单天线发射模式及分集发射模式，支持1/2两种天线端口发射方式。终端解读NPBCH信道获取MIB(主信息块)的同时，就需要正确检测NPBCH信道采用的发射端口数。天线端口数的信息隐含于NPBCH的CRCmask(循环冗余校验的掩码)信息里面，在正确检测NPBCH信道之前无法从其CRCmask里面得到天线端口数的信息；然而，如果没有天线端口数，无法用正确的天线数对NPBCH信道进行信道估计与均衡。现有技术通常尝试分别用1/2两种发射天线端口数情况进行NPBCH译码，直至NPBCH正确解码为止，这样会加大译码复杂度，特别是可能最大经历两次完整的译码过程才能正确译码，具有相当大的计算量，不利于工程实践要求。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种缩短天线端口数检测时间，降低计算量，满足系统的实时性要求的用于窄带物联网的天线端口数检测方法。本专利技术的技术方案如下：一种用于窄带物联网的天线端口数检测方法，其包括以下步骤：1)、UE进行小区搜索和定时同步，确定窄带物理广播信道NPBCH映射的位置；2)、在窄带物理广播信道NPBCH映射的时频资源映射中，根据各天线端口发射的参考信号映射的资源元素RE所在的位置，分别提取天线端口2000、2001的窄带参考信号NRS；3)、在接收的NPBCH所在无线帧中，确定窄带主同步信号NPSS映射的位置，然后提取窄带主同步信号NPSS信号及空子载波，计算一个资源元素RE上NPSS信号与空子载波的功率比，为近似信噪比SNR；4)、当信噪比SNR大于信噪比门限值GSNR时，采用提取接收窄带参考信号序列的功率检测方法进行端口数检测，当信噪比SNR小于或等于信噪比门限值GSNR时，采用传统盲检法进行检测的方法，确定NPBCH发送天线端口数。其中门限值GSNR的取值范围，在AWGN信道环境下根据大量仿真，建议为10～100。进一步的，所述步骤4)提取接收窄带参考信号序列的功率检测方法具体包括步骤：(a)根据窄带参考信号，分别计算第2000、2001天线端口处参考信号的功率；(b)根据近似信噪比SNR确定一个功率比门限值ρ*SNR，其中ρ为功率比门限系数，取值范围在0～1之间；(c)计算天线端口2000对应的窄带参考信号的功率与天线端口2001对应的窄带参考信号的功率的比值，即当该比值小于功率比门限值时，则检测出NPBCH发送天线端口数为2，否则天线端口数为1。进一步的，所述步骤3)计算一个资源元素RE上NPSS信号与空子载波的功率比，为近似信噪比SNR的具体步骤为：(a)按照NPSS信号映射的时频位置，提取NPSS信号及没有映射信号信息的11个资源元素RE，NPSS信号占据子帧#5的后11个OFDM符号，频域占据前11个子载波；(b)计算一个RE上的近似SNR，首先计算提取到的空RE的总功率P(N)和NPSS信号的总功率P(S)，一个RE上的近似SNR就可以表示为本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术通过设置一个门限值选择合适的天线端口检测方法，具有一定的自适应性，该门限值基于窄带主同步信号(NPSS)信息与其空载波的功率比进行判断，由于NPSS与NPBCH位于相同的无线帧，且小区初搜过程已经确定了其准确位置，因此保证了其有效性和可行性。此外，本专利技术核心思想是基于NPBCH及参考信号映射到RE的配置方式特点设计的。根据协议规定，NPBCH信道映射于子帧#0的后11个符号，且会按照小区参考信号(CRS)最大天线端口数为4，及窄带参考信号(NRS)最大天线端口数为2的情况为参考信号预留位置，然而参考信号的映射与天线端口数相对应，因此，当天线端口数小于2时，部分参考信号的位置是空的，如图2所示。于是，我们可以利用参考信号占用的RE上的功率为切入点来进行端口数的检测。但是当信道条件较差的时候，由于噪声功率较大，仅凭功率检测很可能误判，于是选择传统盲检法进行端口检测，提高信道条件较差时检测的准确性。本专利技术提出的检测方法克服了原始盲检测存在耗时长及运算量大的问题，适用于实时性系统，满足NB-IoT系统实时性的指标。附图说明图1是本专利技术优选实施例的NPSS、NSSS信号时频资源映射图；图2是本专利技术的NPBCH信道结构时频资源映射图；图3是本专利技术优选实施例端口检测方法流程图；图4是本专利技术优选实施例的具体实施流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：本专利技术基于窄带主同步信号(NPSS)、窄带物理广播信道(NPBCH)、窄带参考信号(NRS)等资源映射特点，提出一种用于天线端口数的检测方法。当信道质量较好时，基于窄带参考信号功率检测方法；当信道质量较差时，基于传统盲检法进行检测。如图1所示为NPSS、NSSS信号时频资源映射图。窄带主同步信号NPSS在每个无线帧的子帧#5上发送，周期为10ms。时域上占用一个子帧的后11个符号，频域上占用前11子载波(0～10)。窄带辅同步信号NSSS在偶数无线帧的子帧#9上发送，周期为20ms。时域上占用一个子帧的后11个符号，频域上占用12个子载波。如图2所示为NPBCH信道结构时频资源映射图。NPBCH使用640ms的固定调度周期，其中第一次传输在满足SFNmod64＝0的系统帧的子帧#0上发送，并在接下来的640ms内的每个系统帧#0上重复。在资源映射过程中，Msymb＝800个符号会被分成8个等长的子块(Block),每个子块重复发送8次，即每个子块会在8个连续的系统帧的子帧上重复发送。NPBCH映射到RE时，总是假定NRS使用2天线端口(天线端口2000和2001)，CRS使用4天线端口(天线端口0～3)，并且不可占用子帧#0的前三个OFDM符号，以避免与LTE系统PDCCH、PHICH和PCFICH信道发生冲突。本专利技术提出一种天线端口检测方法。如图3所示为端口检测流程图。UE接收数据，进行小区搜索和定时同步，确定NPBCH所在的映射位置，然后从NPBCH映射的带宽范围内提取1/2天线端口下的窄带参考信号(NRS)。用子帧#5中的窄带主同步信号(NPSS)和其空载波的功率比得到近似信噪比(SNR)。设置一个门限值(在AWGN信道环境下，根据大量仿真建议取值范围为10～100)，当SNR大于该门限值时，采用功率检测法，否则采用传统盲检法。如图4所示为本专利技术具体实施流程图，包括以下步骤：(1)首先进行小区搜索和定时同步，确定NPBCH映射的位置。(2)在NPBCH映射的时频资源域中，分别提取天线端口第2000、2001的窄带参考信号，分别记为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于窄带物联网的天线端口数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、UE进行小区搜索和定时同步，确定窄带物理广播信道NPBCH映射的位置；2)、在窄带物理广播信道NPBCH映射的时频资源映射中，根据各天线端口发射的参考信号映射的资源元素RE所在的位置，分别提取天线端口2000、2001的窄带参考信号NRS；3)、在接收的NPBCH所在无线帧中，确定窄带主同步信号NPSS映射的位置，然后提取窄带主同步信号NPSS信号及空子载波，计算一个资源元素RE上NPSS信号与空子载波的功率比，为近似信噪比SNR；4)、当信噪比SNR大于信噪比门限值GSNR时，采用提取接收窄带参考信号序列的功率检测方法进行端口数检测，当信噪比SNR小于或等于信噪比门限值GSNR时，采用传统盲检法进行检测的方法，确定NPBCH发送天线端口数。其中门限值GSNR的取值范围，在AWGN信道环境下根据大量仿真，建议为10～100。

【技术特征摘要】
1.一种用于窄带物联网的天线端口数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、UE进行小区搜索和定时同步，确定窄带物理广播信道NPBCH映射的位置；2)、在窄带物理广播信道NPBCH映射的时频资源映射中，根据各天线端口发射的参考信号映射的资源元素RE所在的位置，分别提取天线端口2000、2001的窄带参考信号NRS；3)、在接收的NPBCH所在无线帧中，确定窄带主同步信号NPSS映射的位置，然后提取窄带主同步信号NPSS信号及空子载波，计算一个资源元素RE上NPSS信号与空子载波的功率比，为近似信噪比SNR；4)、当信噪比SNR大于信噪比门限值GSNR时，采用提取接收窄带参考信号序列的功率检测方法进行端口数检测，当信噪比SNR小于或等于信噪比门限值GSNR时，采用传统盲检法进行检测的方法，确定NPBCH发送天线端口数。其中门限值GSNR的取值范围，在AWGN信道环境下根据大量仿真，建议为10～100。2.根据权利要求1所述的用于窄带物联网的天线端口数检测方法，其特征在于，所述步骤4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，李安艺，李小文，陈发堂，王华华，刘宇，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50