[发明专利]一种NB-IoT下行链路同步方法及其相关运算模块

说明书

本发明提供一种NB‑IoT下行链路同步方法及其相关运算模块，针对实际采样点，对每个symbol都预生成好本地降采样NPSS信号；将一滑动窗口在采样点中逐位移动，且在移动过程中，将接收到的信号的每一个symbol与预生成好的本地降采样NPSS的每个不同的symbol做互相关运算；利用自相关运算模块对互相关值进行自相关计算。本发明的计算方法可以得到更加准确的互相关数据，提升粗同步的精度，为后面做symbol级的自相关和计算代价函数提供更加精准的数据。

技术领域

本发明涉及窄带物联网通信领域，特别是涉及一种窄带物联网的下行链路的同步方法及其相关运算模块。

背景技术

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,以下简称“NB-IoT”)成为万物互联网络的一个重要分支。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。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点，使其可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。

NB-IoT下行链路采用正交频分复用技术(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，以下简称“OFDM”)，将频带分为多个子载波，相邻的两个子载波满足正交关系，可以相互靠近、交叠后再传输，在接收端可以解调出原始信号。OFDM系统对时间和频率误差十分敏感，在实际的通信系统中，信号经过多径传输，并且各径的延时不尽相同，从而会引入时间偏差，如果不能及时纠正，会造成符号间干扰。由于信号发射端和接收端的时钟频率并不完全一致，会造成信号的频率偏移，相邻子载波不再正交，产生子载波干扰。为了消除时间偏差和频率偏移，保证整个通信系统的准确性和可靠性，接收机前端必须进行信号同步。而同步流程通常分两步：粗同步和精同步，精同步是在粗同步基础上用更高采样率数据再进一步同步，最终完成下行链路的同步。为了能得到更准确的精同步数据，粗同步就显得尤为重要，由此可见粗同步作为下行链路同步的重要性。

现有技术中的粗同步过程是对降采样至240KHZ后的下行信号数据进行的，主要利用主同步信号(Narrow-band Primary Synchronization Signal，以下简称“NPSS”)良好的自相关和互相关特性取得信号的同步。首先将一段接收信号以10ms为单位划分的子帧数据,接收11个子帧数据，然后与本地生成的同一组NPSS信号做滑动计算OFDM symbol互相关，随后计算symbol级的自相关，最后计算代价函数得到频偏和时偏。

Symbol为数据单位，调制前的数据以bit为单位，调制后的数据以symbol 为单位。对于不同的调制方式，每个symbol对应的bit数是不同的。比如QPSK 的调制方式，symbol：bits＝1:2；8PSK的调制方式，symbol：bits＝1:3等。

传统粗同步计算OFDM symbol互相关只用本地生成的一组17个NPSS信号相乘，也就是采集到的11个子帧数据都是用这本地的一组symbol的17个NPSS 信号相乘。如图1所示，对于某个时间点τ，计算11个互相关值y,即对每个 OFDM symbol的16个采样点(再加上循环前缀，每个symbol为18或17个采样点，如上图所示)，与NPSS做互相关。滑动一个点再继续做，直到11个子帧所有的采样点全部都做完互相关。计算公式如下：

这种互相关的计算方法在以下两种情形下会影响最终粗调结果：

第一种情形，因为每个symbol的采样点不同，有17和18两种情况,这导致在symbol为18个采样点计算的互相关值会有偏差。