基于窄带物联网协议的小区搜索方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于窄带物联网协议的小区搜索方法，包括步骤：对原始信号进行处理，得到实际辅同步信号；根据不同的小区ID值，将所述实际辅同步信号与预定辅同步信号进行相关运算，得到不同的相关结果；对所述不同的相关结果进行取模操作，得到不同的取模结果，确定最大的取模结果对应的小区ID值。此外，本发明专利技术还提供了一种基于窄带物联网协议的小区搜索系统，通过本发明专利技术，能够通过确定小区ID值，精确定位接收到原始信号的接收端的位置，解决了NB‑IoT小区不分组的情况下小区搜索难度大、运算复杂等问题，且考虑了剩余时间偏差、奇偶帧不能确定等因素，有较强的实用性。

Cell search method and system based on narrowband Internet of things protocol

The invention provides a network protocol based on the narrowband cell search method, comprising the steps of: processing the original signal, get the actual secondary synchronization signal; according to different area ID value, the actual secondary synchronization signal with a predetermined secondary synchronization signal correlation calculation, obtained different results for different correlation; the modulo operation mode, get different results, determine the maximum modulus results corresponding to cell ID value. In addition, the invention also provides a network protocol based on the narrowband cell search system, the invention can determine the cell by ID, accurate positioning of the original signal received by receiving end position, to solve the problem of NB IoT district under the condition of no group cell search is very difficult and complicated. And consider the remaining time frame can not determine the deviation, parity and other factors, has stronger practicability.

【技术实现步骤摘要】
基于窄带物联网协议的小区搜索方法及系统
本专利技术涉及物联网通信领域，尤其涉及一种基于窄带物联网协议的小区搜索方法及系统。
技术介绍
随着智能城市、大数据时代的来临，无线通信将实现万物连接。很多企业预计未来全球物联网连接数将是千亿级的时代。目前已经出现了大量物与物的联接，然而这些联接大多通过蓝牙、Wi-Fi等短距通信技术承载，非运营商移动网络。为了满足不同物联网业务需求，根据物联网业务特征和移动通信网络特点，3GPP根据窄带业务应用场景开发了NB-IoT以适应蓬勃发展的物联网业务需求。“万物互联”实现的基础之一在于数据的传输，不同的物联网业务对数据传输能力和实时性都有着不同要求。目前低速率业务市场急需开拓，而低速率业务市场其实是最大的市场，如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器，此类设备在生活中出现的频次很低，但汇集起来总数却很可观，这些数据的收集用于各类用途，比如改善城市设备的配置等等。NB-IoT就是一种新的窄带蜂窝通信LPWAN(低功耗广域网)技术，可以帮助我们解决这个问题。基于蜂窝的窄带物联网(NB-IoT)构建于蜂窝网络，只消耗180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本，并且实现平滑升级。NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IoT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。LTE共有504个唯一的小区标识，分成168个物理层小区标识组，每一个小组包含3个唯一标识，小区标识能够确定接收端的位置。小区搜索时可以先通过主同步信号进行组内搜索，再由辅同步信号进行小区组搜索，从而简化运算。而NB-IoT没有小区分组的技术，同步信号的产生也与LTE不同。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种基于窄带物联网协议的小区搜索方法及系统，以解决上述的至少一项技术问题。(二)技术方案本专利技术的一方面，提供了一种基于窄带物联网协议的小区搜索方法，包括步骤：对基站产生的原始信号进行处理，得到实际辅同步信号；根据不同的小区ID值，将所述实际辅同步信号与预定辅同步信号进行相关运算，得到不同的相关结果；对所述不同的相关结果进行取模操作，得到不同的取模结果，确定最大的取模结果对应的小区ID值。在本专利技术的一些实施例中，对基站产生的原始信号进行处理，包括对该原始信号进行调制：将所述原始信号变换为时域信号；对时域信号设置小数频偏，得到小数频偏信号；对所述小数频偏信号增加循环前缀，得到带有循环前缀的信号；对所述带有循环前缀的信号进行加窗处理，得到加窗信号。在本专利技术的一些实施例中，所述循环前缀的长度为h，从循环前缀的第g位开始截取，其中，1≤g≤h，h和g分别为正整数，将截取信号的傅里叶变换结果乘以得到所述实际辅同步信号。在本专利技术的一些实施例中，对原始信号进行处理，得到实际辅同步信号，还包括：对所述加窗信号进行传播模拟，得到模拟信号；对所述模拟信号从循环前缀中的一个位置开始截取，得到与所述小数频偏信号相同长度的截取信号；对所述截取信号进行时域到频域的变换，得到频域信号；根据频域信号中的主同步信号所在子帧的位置，确定辅同步信号在频域信号中所在子帧的位置，得到该频域信号中的实际辅同步信号。在本专利技术的一些实施例中，从所述频域信号中每隔一帧获取实际辅同步信号，以及该频域信号的剩余帧的实际辅同步信号，得到取模结果，将较大的取模结果作为频域信号的偶数帧的取模结果。在本专利技术的一些实施例中，所述相关结果还由将不同取样的偶数帧与所述预定辅同步信号分别进行相关运算，并进行相加或者求平均值得到。在本专利技术的一些实施例中，所述预定辅同步信号为：其中，bq(m)为元胞数组，θf为循环移位，nf为帧的编号，nf为自然数；0≤n≤131，n′＝nmod131，m＝nmod128，mod指取余，指小区ID值，为正整数，且在本专利技术的一些实施例中，将所述实际辅同步信号与所述预定辅同步信号进行相关运算，得到相关结果，具体包括步骤：将实际辅同步信号a+bj与预定辅同步信号d(n)进行乘积计算，得到乘积结果其中，c-dj为的共轭复数；将每一帧的辅同步信号在频域信号中所在子帧中的11*12个乘积结果相加，得到各小区ID值对应的不同的相关结果。在本专利技术的一些实施例中，其中，所述传播模拟具体包括：对所述加窗信号添加多径干扰，得到干扰后的信号；对所述干扰后的信号添加高斯白噪声，得到所述模拟信号。基于本专利技术的同一构思，本专利技术还提供了一种基于窄带物联网协议的小区搜索系统，包括：存储器，用于存储操作指令；处理器，用于根据所述操作指令执行前述的小区搜索方法。(三)有益效果本专利技术的基于窄带物联网协议的小区搜索方法及系统，相较于现有技术，具有以下优点：1、通过对原始信号进行处理，得到实际辅同步信号，将其与预定辅同步信号进行相关运算，再取模，确定最大的取模结果对应的小区ID值，能够精确定位接收到原始信号的接收端的位置，解决了NB-IoT小区不分组的情况下小区搜索难度大、运算复杂等问题，且考虑了剩余时间偏差、奇偶帧不能确定等因素，有较强的实用性。2、还可以通过测多个偶数帧取平均或者求和，有效降低了白噪声的影响，可达到较高的准确率。附图说明图1为本专利技术实施例的基于窄带物联网协议的小区搜索方法的步骤示意图。图2为本专利技术实施例的小区搜索方法中S1的子步骤示意图。图3为本专利技术实施例的小区搜索方法中子步骤S101的分步骤示意图。图4A为本专利技术实施例的信噪比为-2.6dB时的仿真示意图。图4B为本专利技术实施例的信噪比为-12.6dB时的仿真示意图。图4C为本专利技术实施例的信噪比为-15dB时的仿真示意图。图4D为本专利技术实施例的信噪比为-15dB时蒙特卡洛仿真的结果示意图。图5为本专利技术实施例的步骤S2的子步骤示意图。图6为bq(m)的排列规律说明示意图。图7为随n周期性变化的示意图。图8为NB-IoT的信号帧窄带辅同步信号帧格式的示意图。图9为本专利技术实施例的基于窄带物联网协议的小区搜索系统的结构示意图。具体实施方式基于NB-IoT没有小区分组的技术，同步信号的产生也与LTE不同的技术问题。在NB-IoT的下行接收机系统中，通过检测信号帧的子帧中的辅同步信号(NSSS)来获得所接收信号的小区ID值。本专利技术的基本工作方法是：用接收到的辅同步信号与存储的辅同步信号做相关，当存储信号的小区ID值与接收信号帧的小区ID值相同时，相关性最强，共轭相乘的模最大。故本专利技术提供了一种基于窄带物联网协议的小区搜索方法，通过将实际辅同步信号与预定辅同步信号进行相关运算，并对运算结果进行取模操作，得到取模结果，得到最大的取模结果对应的小区ID值，从而实现小区的搜索。其中，该最大的取模结果对应的小区ID值对应着接收原始信号的接收端的位置。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术中相关结果反应了两个复数变量在相对位置上互相匹配的程度，相关运算主要具有以下步骤：先对一个复数变量取共轭复数，将该共轭复数与另一个复数变量进行乘积运算，再对乘积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于窄带物联网协议的小区搜索方法，包括步骤：对基站产生的原始信号进行处理，得到实际辅同步信号；根据不同的小区ID值，将所述实际辅同步信号与预定辅同步信号进行相关运算，得到不同的相关结果；对所述不同的相关结果进行取模操作，得到不同的取模结果，确定最大的取模结果对应的小区ID值。

【技术特征摘要】
1.一种基于窄带物联网协议的小区搜索方法，包括步骤：对基站产生的原始信号进行处理，得到实际辅同步信号；根据不同的小区ID值，将所述实际辅同步信号与预定辅同步信号进行相关运算，得到不同的相关结果；对所述不同的相关结果进行取模操作，得到不同的取模结果，确定最大的取模结果对应的小区ID值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对基站产生的原始信号进行处理，包括对该原始信号进行调制：将所述原始信号变换为时域信号；对时域信号设置小数频偏，得到小数频偏信号；对所述小数频偏信号增加循环前缀，得到带有循环前缀的信号；对所述带有循环前缀的信号进行加窗处理，得到加窗信号。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述循环前缀的长度为h，从循环前缀的第g位开始截取，其中，1≤g≤h，h和g分别为正整数，将截取信号的傅里叶变换结果乘以得到所述实际辅同步信号。4.根据权利要求2所述的方法，其中，对原始信号进行处理，得到实际辅同步信号，还包括：对所述加窗信号进行传播模拟，得到模拟信号；对所述模拟信号从循环前缀中的一个位置开始截取，得到与所述小数频偏信号相同长度的截取信号；对所述截取信号进行时域到频域的变换，得到频域信号；根据频域信号中的主同步信号所在子帧的位置，确定辅同步信号在频域信号中所在子帧的位置，得到该频域信号中的实际辅同步信号。5.根据权利要求4所述的方法，其中，从所述频域信号中每隔一帧获取实际辅同步信号，以及该频域信号的剩余帧的实际辅同步信...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈硕，李宇，林福江，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34