一种NB‑IoT系统下行链路中的小区搜索系统技术方案

本发明专利技术公开了一种NB‑IoT系统下行链路中的小区搜索方法，使用了如下技术手段，npss信号检测采用分段相关与模值相关相结合的方法，采用分段相关进行定时粗同步，然后采用模值相关进行定时粗同步修正和定时细同步。储存本地npss信号时，只需储存一个symbol的npss时域降采样信号和频域信号，空间复杂度降低。进行频偏估计时，将本地npss信号乘以一定步长的频偏与接收到的主同步信号进行相关运算，求得粗频偏估计并补偿，保证信号的频偏控制在一定步长以内；进行精频偏估计时，跨symbol进行，可以将精频偏估计范围减小至一定范围内，提高频偏估计精度。进行nsss信号检测时，在使用接收到的nsss频域信号与本地nsss频域信号相关之前，先确定出nf和q的候选值，再使用接收到的nsss频域信号与候选值内的本地nsss频域信号做相关，减小了时间复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种NB-IoT系统下行链路中的小区搜索系统
本专利技术涉及一种NB-IoT系统下行链路中的小区搜索系统，主要涉及专利分类号H04电通信技术H04B传输H04B1/00不包含在H04B3/00至H04B13/00单个组中的传输系统的部件；不以所使用的传输媒介为特征区分的传输系统的部件H04B1/69扩频技术H04B1/707利用直接序列调制的H04B1/7073同步方面H04B1/7083小区搜寻，例如使用三级方法。
技术介绍
NB-IoT系统中，初始小区搜索过程是用户终端与基站之间建立下行通信链路的前提，其主要目的是实现下行链路在时间、频率上的同步和获取物理层小区标识(cellID)。NB-IoT系统下行采用正交频分复用(OFDM)技术，该技术的基本原理是将高速串行数据流经过串并转换后变成多路并行低速数据流，并调制到多个正交的子载波上传输，因为其要求子载波间满足正交性，因此与单载波系统相比，OFDM系统易受频率偏差的影响。由于发射机的载波频率与接收机本地振荡器间存在频率偏差，或由于多普勒效应，OFDM系统的子载波间的正交性会遭到破坏，从而导致子载波间干扰，所以频率同步要尽可能精确。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NB‑IoT系统下行链路中的小区搜索系统，其特征在于包括：npss信号检测单元，将生成的本地主同步信号npss的频域信号变换为时域信号，并进行降采样处理，然后对从接收天线接收到的数据进行降采样处理，使用降采样后的数据进行定时粗同步；对定时粗同步的结果进行修正得到定时粗同步的修正值，然后使用未降采样的数据进行定时细同步，完成npss信号的检测，给出定时偏差start_time_acc；频率同步单元，该单元根据start_time_acc得到接收到的npss信号，对信号进行降采样，根据降采样的npss信号，计算得出粗频偏估计并进行粗频偏补偿；对粗频偏补偿后的npss信号进行精频偏估计，根据np...

【技术特征摘要】
1.一种NB-IoT系统下行链路中的小区搜索系统，其特征在于包括：npss信号检测单元，将生成的本地主同步信号npss的频域信号变换为时域信号，并进行降采样处理，然后对从接收天线接收到的数据进行降采样处理，使用降采样后的数据进行定时粗同步；对定时粗同步的结果进行修正得到定时粗同步的修正值，然后使用未降采样的数据进行定时细同步，完成npss信号的检测，给出定时偏差start_time_acc；频率同步单元，该单元根据start_time_acc得到接收到的npss信号，对信号进行降采样，根据降采样的npss信号，计算得出粗频偏估计并进行粗频偏补偿；对粗频偏补偿后的npss信号进行精频偏估计，根据npss信号计算的频偏估计可近似为接收信号的频偏估计，即最终得出接收信号的频偏估计；nsss信号检测单元，该单元将降采样后的npss信号补偿频偏后变换至频域；根据本地生成的npss频域信号得到信道估计和辅同步信号nsss信号阈值，然后根据start_time_acc得到接收到的nsss信号，将信号降采样并补偿频偏后变换至频域，对nsss频域信号进行信道补偿，利用nsss信号自身特征确定帧号与cellID候选值，然后生成本地的nsss频域信号，与nsss频域接收信号做互相关，最终获取nf的低3bit信息与cellID。2.根据权利要求1所述的一种NB-IoT系统下行链路中的小区搜索系统，其特征还在于所述的npss信号检测单元中只生成一个symbol的本地npss频域信号变换为时域信号，并进行降采样处理的过程如下：npss信号在频域是一个Zadoff-Chu序列，其生成表达式为：其中，根序列索引u＝5，l为symbol号，只生成一个symbol的频域npss信号即可，其生成表达式为：将npss_loc_fre(n)变换至时域，生成一个symbol的时域npss信号：对信号npss_loc_ti(n)进行16倍降采样处理，如式(4)所示，得到的信号记为npss_loc_ti_sam(n)，长度为128个采样点。npss_loc_ti_sam(n)＝npss_loc_ti(16n),n＝0,1,...,127(4)npss信号位于系统帧的第5个子帧，则在接收到的21ms数据中，必包含两个子帧的npss信号。3.根据权利要求2所述的一种NB-IoT系统下行链路中的小区搜索系统，其特征还在于所述的定时粗同步过程如下：对从接收天线接收到的21ms数据re(n)进行降采样处理，得到的信号记为re_sam(n)，用npss_loc_ti_sam(n)和re_sam(n)做滑动相关，每滑动一个点，从re_sam(n)中取出一个子帧的数据，记为re_sam_sf(m)，m＝0,1,…,M-1，M＝1920，则re_sam_sf(m)＝re_sam(n+m)，n＝0,1,…,19200，将re_sam_sf(m)分为14个symbol，第l个symbol的数据(不包含CP)记为re_saml(n)，n＝0,1,…,127，则re_saml(n)＝re_sam_sf(137l+10+(l≥7)+n)，l＝0,1,…,13，其中(l≥7)表示一个值，当l<7时，(l≥7)＝0，当l≥7时，(l≥7)＝1。对于npss信号，前3个symbol信号为0，使用后11个symbol信号re_saml(n)与本地信号npss_loc_ti_sam(n)做分段相关(段数取2，每段长度64)，并求和，如式(5)所示：其中，n＝0,1,…,19200，即共滑动一帧的长度。求取corr(n)的最大值，其最大值对应的标号n即为定时粗同步位置，即在得到的粗同步位置coarse_start_time两侧各取20个点，用npss_loc_ti_sam(n)和re_sam(n)做滑动相关；使用npss_loc_ti_sam(n)和re_saml(n)的模进行相关，以抵抗频偏对时偏的影响，如式(6)所示其中，n＝coarse_start_time-20,coarse_start_time-19,…,coarse_start_time+20；求取corr_rev(n)的最大值，其最大值对应的标号n即为定时粗同步的修订值，即4.根据权利要求3所述的一种NB-IoT系统下行链路中的小区搜索系统，其特征还在于所述的定时细同步过程如下：在得到定时粗同步的修订值start_time_rev后，将其乘以16变换至未降采样数据的时偏估计；在其两侧各取64个点，在未降采样的数据re(n)上进行滑动，每滑动一个点，从re(n)中取出一个子帧的数据，记为re_sf(n)，n＝0,1,…,N-1，N＝30720，然后再进行16倍降采样，得到的信号记为re_sam_sf'(n)，n＝0,1,…,N'-1，N'＝1920，第l个symbol的数据记为re_sam'l(n)，长度为128，对信号npss_loc_ti_sam(n)和re_sam'l(n)的模进行相关，如式(7)所示：其中，n＝start_time_rev*16-64,start_time_rev*16-15,…,start_time_rev*16+64。求取corr_acc(n)的最大值，其最大值对应的标号n即为定时细同步，即该值为npss信号开始的位置。5.根据权利要求1所述的一种NB-IoT系统下行链路中的小区搜索系统，其特征还在于所述的频率同步单元得出粗频偏估计并给出粗频偏补偿的过程如下：根据计算出的定时偏差start_time_acc从接收数据中确定出接收到的npss信号，对该确定出的npss信号进行16倍降采样处理，记为npss_re_ti_sam(n)，则：npss_re_ti_sam(n)＝re(start_time_acc+16n),n＝0,1,...,N-1(8)其中N＝1920，npss_re_ti_sam(n)为一个子帧的数据，将其分为14个symbol，第l个symbol的数据(不包含CP)记为npss_re_ti_saml(n)，n＝0,1,…,128-1，则npss_re_ti_saml(n)＝npss_re_ti_sam(137l+10+(l≥7)+n)，l＝0,1,…,13；本地npss降采样信号为npss_loc_ti_sam(n)，忽略噪声的影响，则接收到第l个symbol的npss信号为：其中，ε为归一化频偏，△l＝137l+10+(l≥7)。将接收到的第l个symbol的npss降采样信号与本地npss降采样信号共轭相乘：yl(n)＝S(l)npss_loc_ti_sam*(n)npss_r...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈喆，殷福亮，张君腾，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21