[发明专利]一种NB-loT系统中下行主同步信号精同步的检测和估计方法

说明书

本发明公开了一种NB‑loT系统中下行主同步信号精同步的检测和估计方法，包括如下步骤：(1)空口接收机采用1.92MHz的采样速率得到时域采样序列；(2)终端接收机进行NPSS粗同步估计；(3)根据步骤(2)中粗同步估计出的时偏和频偏结果在1.92Msps采样率下进行二次精同步，使用NPSS序列与本地序列进行自相关操作；本地序列使用整数倍频偏生成，根据峰值位置最大值确定精确时偏和整数倍频偏。本发明的有益效果为：精同步采用先累加后相关操作，从而降低了存储量；精同步采用基于两个加法器和一个乘法器的流水线结构减小了计算量和存储大小；精同步频偏估计采用存储一组本地序列并进行迭代更新来替代多组本地序列，从而降低了存储量。

技术领域

本发明涉及蜂窝窄带物联网NB-loT技术领域，尤其是一种NB-loT系统中下行主同步信号精同步的检测和估计方法。

背景技术

NB-IoT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。NB-IoT技术是针对窄带、低速业务场景全新定义的通信协议。其相对于LTE协议来说在物理层进行了全新设计，其中对于基站下行发送信号来说，主辅同步信号虽然依然采用ZC序列，然而由于带宽等参数的变化，信号序列和结构都发生了较大变化，而针对NB-IoT下行信号的检测也成为研究热点之一。

由于NPSS粗同步是在240KHz上进行的，因此其得到的时偏在工作频率1.92MHz下的精度来看存在前后8个采样点的误差。同时，粗同步在240KHz下采样做间隔为17点的差分，当差分两点的相位差为2π的整数倍时，该算法无法检测出相位为2π的整数倍频偏，因此其频偏估计的精度范围被限制在(-8/17,8/17)×15KHz区间中。同步的实际频偏往往大于此范围，所以精同步除了要完成1.92MHz下的时间同步外，还需要完成整数倍频偏的纠正。

NB-IoT系统中的NPSS序列由Zadoff-Chu序列生成。Zadoff-Chu有非常良好的循环自相关性，即基于同一组基序列的Zadoff-Chu序列同其每个循环移位得到的序列都是正交的(相关为0)。同时，基于同步基序列的Zadoff-Chu序列同样正交。同时，Zadoff-Chu序列为恒幅相位跳变的序列，该序列经过FFT/IFFT变换以后依然能保持恒幅的特性。由于Zadoff-Chu有以上理想的特性，因此该序列在LTE和NB-IoT标准中被广泛采用。

相对于LTE的更大带宽(主同步信号占据1.08Mhz)的带宽，即6个RB共72个子载波(66个载波发送有效信号)，NB-IoT同步信号的最大带宽仅为1个RB共12个子载波(11个载波发送有效信号)。考虑到检测信噪比，因此NB-IoT在时域上延展了10个符号，即在时/频域上分别都有11个RE(resource element)资源组成的方块。在ZC序列的选择方面，采用了短ZC序列的方式，即每个符号下使用相同的11点的ZC序列，再在不同符号下使用扰码(codecover)进行极性变换进行进一步加扰。

每个符号(从符号3开始)发送的数据为发送ZC序列用d_l(n)表示为如下公式，其中u等于5，n表示频域标示符。

生成ZC序列映射到该符号下的0～10号载波下。这样经过映射以后得到11*11的方阵。再逐符号执行IFFT以及插入循环前缀(CP)后形成时域波形。不同符号之间，使用如下的code-cover码进行区分，code-cover码用S_ii＝3,...,13表示。对每个符号的时域信号乘以对应的扰码值。

根据Zadoff-Chu序列的特性，NB-IoT终端采用相关检测的方式进行检测。该相关检测器可以设计在时域，也可以设计在频域，然而由于在符号未同步的情况下，滑窗逐点FFT将大大提升复杂度，因此大部分方法均在时域中进行估计。

不同的在NPSS定时同步中，用户预先端储存本地的复数NPSS序列，与接收数据进行滑动相关，通过相关输出模值的峰值，从而完成NPSS的定时同步。