NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种NB‑IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法，其特征在于，包括步骤：S1、将接收端接收的时域信号经快速傅里叶变换到频域；S2、将步骤S1的频域序列进行二阶自相关求参数u；S3、根据步骤S2求得的u生成本地序列，并将本地序列与步骤S1的频域序列做共轭相乘；S4、根据步骤S3得到的共轭相乘结果进行一阶差分或者二维快速傅里叶变换计算得到时偏、频偏、小区ID和帧号。本发明专利技术还公开了NB‑IoT系统中下行次同步信号的检测与同步装置。该方法不需要遍历小区ID和帧号以减小运算量便于硬件实现次同步信号的快速检测同步。

【技术实现步骤摘要】
NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法及装置
本专利技术涉及一种同步信号的检测与同步方法及装置，特别是涉及NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法及装置，属于通信

技术介绍
NB-IoT(NarrowBandInternetofThings)技术是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。在NB-IoT系统中，当用户设备接入到NB-IoT小区时，必须首先进行同步信号搜索，完成时间同步、频偏估计和频偏补偿、小区搜索、帧号搜索。而定时同步过程涉及到次同步信号(Narrowbandsecondarysynchronizationsignal,NSSS)的搜索和识别，小区基站每20ms发送一次NSSS序列。NSSS同步过程就是通过相关峰值搜索NSSS序列，并确定时频偏、小区ID以及系统帧号的过程。NB-IoT系统中的NSSS序列为Zadoff-Chu序列d(n)，其表达式如下：其中，n＝0,1,...,131n′＝nmod131m＝nmod128bq(m)序列是长度为128的q序列，θf由系统帧号nf计算得NSSS同步过程中需要估计出时偏、频偏、小区和帧号。在现有技术中，具体过程是ZC序列经过IFFT变换到时域，接收端接收的时域信号为sRX(t)，其表达式如下：sRX(Δτ)＝IFFT(d(n))e-j2πΔf(t+Δτ)+Nnoise，其中Δf表示接收的频偏，Δτ表示接收的时偏。对接收的时域信号做FFT变换到频域，不考虑噪声影响有其中k表示频域子载波位置，l表示时域符号。用接收序列与本地共轭求互相关R＝∑dRX(k,l)d*(n,ID,nf)，该方法需要循环遍历搜索小区ID和帧号生成本地序列，通过相关的峰值来完成估计运算。小区ID范围0至503，有504种，帧号有4种结果，循环遍历需要生成2016种ZC序列，每次循环与接收序列做共轭相关需要132次乘法和加法。该算法实现需要266112次乘法和加法，虽然能够实现可靠检测，但时延大，占用的资源复杂，不利于在硬件上实现。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法，不需要遍历小区ID和帧号以减小运算量便于硬件实现。本专利技术的技术方案是这样的：一种NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法，包括：S1、将接收端接收的时域信号经快速傅里叶变换到频域；S2、将步骤S1的频域序列进行二阶自相关求参数u；S3、根据步骤S2求得的u生成本地序列，并将本地序列与步骤S1的频域序列做共轭相乘；S4、根据步骤S3得到的共轭相乘结果进行一阶差分或者二维快速傅里叶变换计算得到时偏、频偏、小区ID和帧号。进一步的，所述S1将接收端接收的时域信号经快速傅里叶变换到频域，是在第一采样率下找到NSSS每个符号的起始位置，并把CP去除，然后对NSSS的有效符号按第二采样率采样并进行快速傅里叶变换。进一步的，所述第一采样率为1.92Mhz，第二采样率为240KHz。进一步的，所述S2、将步骤S1的频域序列进行二阶自相关求参数u时求得参数u的范围；S3、取步骤S2求得的u的范围中的一个u值生成本地序列，并将本地序列与步骤S1的频域序列做共轭相乘；S4、根据步骤S3得到的共轭相乘结果进行一阶差分或者二维快速傅里叶变换，如果一阶差分或者二维快速傅里叶变换结果峰值超过门限则计算得到时偏、频偏、小区ID和帧号；如果一阶差分或者二维快速傅里叶变换结果峰值不超门限，则取步骤S2求得的u的范围中的另一个u值重复步骤S3和S4。进一步的，所述S2、将步骤S1的频域序列进行二阶自相关求参数u包括步骤：将频域序列的有效频点序列进行二阶差分并分别与4种q值序列异或后累加取模，由取模输出的最大值确定对应q值，并根据该最大取模输出确定对应的累加结果计算u值。进一步的，所述二阶差分为先进行间隔1点的差分，再对间隔1点的差分结果进行间隔12的差分。进一步的，所述S2、将步骤S1的频域序列进行二阶自相关求参数u包括步骤：将频域序列的有效频点序列进行二阶差分并分别与4种q值序列异或后累加取模，由取模输出的最大值确定对应的累加结果计算u值；所述S4、根据步骤S3得到的共轭相乘结果进行一阶差分得到时偏、频偏、小区ID和帧号包括步骤将步骤S3得到的共轭相乘结果进行一阶差分，一阶差分结果与4种q值序列异或后累加取模，由取模输出的最大值确定对应q值。进一步的，步骤S4、根据步骤S3得到的共轭相乘结果进行一阶差分计算得到时偏、频偏、小区ID和帧号是对由步骤S3得到的共轭相乘结果分别进行间隔12点差分并累加和间隔5点差分并累加，根据间隔12点差分的累加结果计算频偏，根据间隔5点差分的累加结果计算时偏和帧号。本专利技术还提供了一种NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步装置，快速实现次同步信号的检测同步。技术方案是：一种NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步装置，包括快速傅里叶变换模块：用于将接收端接收的时域信号经快速傅里叶变换到频域；二阶差分模块：用于对频域序列进行二阶差分操作；q值序列缓存模块：用于存储4种q值序列；u值范围获取模块：根据二阶差分模块差分结果与q值序列异或累加，由累加取模的最大值对应的累加值确定u值范围；u循环遍历模块：取u值范围中一个u值生成本地序列，并将本地序列与步骤S1的频域序列做共轭相乘；门限判决模块：设定门限，并判决共轭相乘结果是否超过门限以确定u值；同步参数计算模块：根据确定u值生成本地序列，并将本地序列与步骤S1的频域序列做共轭相乘，并进行一阶差分或二维快速傅里叶变换计算时偏、频偏、小区ID和帧号。本专利技术的技术方案的有益效果是，该方法通过二阶自相关确定u值范围，并利用u值生成本地序列与接收序列共轭相乘，由门限进行判决确定同步参数。不需要遍历小区ID和帧号，减少了运算量。同时采用该方法，在确定u值范围，以及共轭相乘后进行差分计算均运用了间隔12差分，而利用u值生成本地序列与接收序列共轭相乘与二阶自相关确定u值范围时均运用了间隔1差分，因此在硬件设计上可重复迭代使用，简化硬件结构。附图说明图1为NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法总体流程示意图。图2为高信噪比时次同步信号的检测与同步方法采用一阶差分计算时频偏流程示意图。图3为低信噪比时次同步信号的检测与同步方法采用一阶差分计算时频偏流程示意图。图4为次同步信号的检测与同步方法采用二维快速傅里叶变换计算时频偏流程示意图。图5为NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步装置结构示意图。图6为采用差分方法估计时频偏的硬件结构图。图7为采用二维快速傅里叶变换方法估计时频偏的硬件结构图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。请结合图5所示，NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步装置，包括快速傅里叶变换模块：用于将接收端接收的时域信号经快速傅里叶变换到频域；二阶差分模块：用于对频域序列进行二阶差分操作；q值序列缓存模块：用于存储4种q值序列；u值范围获取模块：根据二阶差分模块差分结果与q值序列异或累加，由累加取模的最大值对应的累加值确定u值范围；u循环遍历模块：取u值范围中一个u值生成本地序列，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NB‑IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法，其特征在于，包括步骤：S1、将接收端接收的时域信号经快速傅里叶变换到频域；S2、将步骤S1的频域序列进行二阶自相关求参数u；S3、根据步骤S2求得的u生成本地序列，并将本地序列与步骤S1的频域序列做共轭相乘；S4、根据步骤S3得到的共轭相乘结果进行一阶差分或者二维快速傅里叶变换计算得到时偏、频偏、小区ID和帧号。

【技术特征摘要】
1.一种NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法，其特征在于，包括步骤：S1、将接收端接收的时域信号经快速傅里叶变换到频域；S2、将步骤S1的频域序列进行二阶自相关求参数u；S3、根据步骤S2求得的u生成本地序列，并将本地序列与步骤S1的频域序列做共轭相乘；S4、根据步骤S3得到的共轭相乘结果进行一阶差分或者二维快速傅里叶变换计算得到时偏、频偏、小区ID和帧号。2.根据权利要求1所述的NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法，其特征在于，所述S1将接收端接收的时域信号经快速傅里叶变换到频域，是在第一采样率下找到NSSS每个符号的起始位置，并把CP去除，然后对NSSS的有效符号按第二采样率采样并进行快速傅里叶变换。3.根据权利要求2所述的NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法，其特征在于，所述第一采样率为1.92Mhz，第二采样率为240KHz。4.根据权利要求1所述的NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法，其特征在于，所述S2、将步骤S1的频域序列进行二阶自相关求参数u时求得参数u的范围；S3、取步骤S2求得的u的范围中的一个u值生成本地序列，并将本地序列与步骤S1的频域序列做共轭相乘；S4、根据步骤S3得到的共轭相乘结果进行一阶差分或者二维快速傅里叶变换，如果一阶差分或者二维快速傅里叶变换结果峰值超过门限则计算得到时偏、频偏、小区ID和帧号；如果一阶差分或者二维快速傅里叶变换结果峰值不超门限，则取步骤S2求得的u的范围中的另一个u值重复步骤S3和S4。5.根据权利要求3所述的NB-IoT系统中下行次同步信号的检测与同步方法，其特征在于，所述S2、将步骤S1的频域序列进行二阶自相关求参数u包括步骤：将频域序列的有效频点序列进行二阶差分并分别与4种q值序列异或后累加取模，由取模输出的最大值确定对应q值，并根据该最大取模输出确定对应的累加结果计算u值。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡仲斐，杨国敏，桂云松，
申请(专利权)人：苏州优尼赛信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32