CN106160916B - 一种NB-IoT小区搜索装置及其搜索方法 - Google Patents

一种NB-IoT小区搜索装置及其搜索方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网通信技术领域,具体涉及到一种NB‑IoT小区搜索装置及其搜索方法,其特征在于:NB‑IoT基站信号通过空口传输的RF信号与变频滤波模块的输入端相连,变频滤波模块的输出端与模数转换模块的输入端相连,模数转换模块的输出端与抽值滤波模块的输入端相连,抽值滤波模块的输出端与NPSS同步模块的输入端相连,NPSS同步模块的输出端与频偏校准模块的输入端相连,频偏校准模块的输出端与去除循环前缀模块的输入端相连,去除循环前缀的输出端与NSSS精确同步模块的输入端相连,NSSS精确同步模块的输出端输出小区ID。本发明与现有技术相比,装置结构简单,获得的小区ID分布情况精确度高。

Description

一种NB-IoT小区搜索装置及其搜索方法
技术领域
本发明涉及物联网通信技术领域,具体涉及到一种NB-IoT小区搜索装置及其搜索方法。
背景技术
随着NB-IoT产业研发加速发展,目前产业链也在积极地开展试验测试及试商用,在不远的将来,NB-IoT将很可能被广泛应用在不同的垂直行业,并就此开启万物互连的新领域、新时代。因此NB-IoT网络优化的测试仪器在行业内部受到越来越多的关注,为了满足运营商前期NB-IoT布网需求,特别需要一款扫频监测仪表。就目前而言,在国内外仪表产业链中,还没有一款用于NB-IoT小区搜索、监测的装置,因此研发出一款一款用于NB-IoT小区搜索、监测的仪表,对于整个通信产业链方面具有十分重要的意义。
为了推动NB-IoT产业链的快速发展,加快设备厂商的NB-IoT设备布局,急需大量布网和网络优化的测试设备。此研发出一款用于NB-IoT小区搜索、监测的测试仪表已经非常紧迫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种NB-IoT小区搜索装置及其搜索方法。
为实现上述目的,本发明设计一种NB-IoT小区搜索装置,其特征在于:NB-IoT基站信号通过空口传输的RF信号与变频滤波模块的输入端通讯连接,变频滤波模块的输出端与模数转换模块的输入端相连,模数转换模块的输出端与抽值滤波模块的输入端相连,抽值滤波模块的输出端与NPSS同步模块的输入端相连,NPSS同步模块的输出端与频偏校准模块的输入端相连,频偏校准模块的输出端与去除循环前缀模块的输入端相连,去除循环前缀的输出端与NSSS精确同步模块的输入端相连,NSSS精确同步模块的输出端输出定位好的小区ID;
所述的变频滤波模块用于将RF射频信号通过本振混频,混频到76.8MHz的中频信号,同时滤除通道杂散、谐波信号;
所述的模数转换模块用于将76.8MHz的模拟中频信号通过A/D模数转换器和固定122.88MHz采样时钟转换成N倍码元速率的数字信号;
所述的抽值滤波模块,用于把N倍码元速率的数字信号通过多级半带滤波器进行抽值,抽成数据速率为30.72Mbps的I/Q数据;
所述的NPSS同步模块,用于利用本地产生的121个本地NPSS窄带主同步信号与滤波抽取后的数据进行相关,获取相关峰,定位出子帧的起始位置;
所述的频偏校准模块,用于利于NPSS窄带主同步信号的循环前缀和其最后一部分数据的相关性来计算频率误差△f,将抽取后的数据各点乘以exp(-j2πkt△f)进行频偏校准;其中j为复数的虚部单位,k为采样点对应的序号,k=1,2,3,4,…614400,t为时间间隔,△f为求取的频率误差;
所述的去除循环前缀模块,用于将频偏校准后的数据,以Mc点为起始点,取出M点的信号,去除循环前缀,其中Mc为循环前缀的长度,M为窄带辅同步信号中的序列长度;
所述的NSSS精确同步模块,用于将M点窄带辅同步信号与利用本地504个小区的ID号进行FFT变换后产生的NSSS窄带辅同步信号数据相关,并对相关峰值配置门限K,相关峰值超过K值的为当前位置、当前频率下基站小区的小区ID分布情况。
一种NB-IoT小区搜索装置的搜索方法,包括以下步骤:
(1)、NB-IoT基站信号,依次通过变频滤波模块、模数转换模块、抽值滤波模块组成的多级半带滤波器进行抽值,抽成数据速率为30.72Mbps的I/Q数据,根据3GPP R13协议,由于NSSS窄带辅同步信号是每隔一个无线帧映射一次,并映射到无线帧的子帧9上,所以截取长度为20ms,共614400个码片;
(2)、NPSS同步模块产生的121个本地NPSS窄带主同步信号与步骤(1)中截取的数据进行相关,获取相关峰,定位出子帧的起始位置Np,然后把前面Np个数据移动到数据末端,重新组成长度为20ms、共614400个码片的数据;
(3)、频偏校准模块获取NPSS窄带主同步信号的循环前缀和其最后一部分数据的相关性来计算频率误差△f,将抽取后的数据各点乘以exp(-j2πkt△f)进行频偏校准、调整相位,其中j为复数的虚部单位,k为采样点对应的序号,k=1,2,3,4,…614400,t为时间间隔,△f为求取的频率误差;
(4)、去除循环前缀模块将步骤(3)中消除频偏和相位误差的数据,以Mc点为起始点,取出M点的信号,去除循环前缀,其中Mc为循环前缀的长度,M为窄带辅同步信号中的序列长度,根据3GPP R13的协议提取对应位置的NSSS窄带辅同步信号数据;
(5)、NSSS精确同步模块把步骤(4)中提取的M点NSSS窄带辅同步信号数据与利用本地504个小区的ID号进行FFT变换后产生的NSSS窄带辅同步信号数据相关,取出相关峰,并与相关峰值门限进行比较,定位当前位置、当前频率下基站小区的小区ID分布情况。
本发明与现有技术相比,装置结构简单,获得的小区ID分布情况精确度高,采用本装置对接收的RF信号进行变频滤波到中频,通过模数转换生成数字I/Q数据,对高采样率数据进行抽值滤波使其抽值后的数据速率与信号的码元速率一致,利用本地产生的121个本地NPSS窄带主同步信号进行相关,获取相关峰,定位出子帧的起始位置,利用CP循环前缀相关进行频偏校准,再次对数据进行相关并取出相关峰,实现子帧的精确定位,取出CP循环前缀取出2048个点的NSSS窄带辅同步信号,与本地504个小区的ID号进行FFT变换后产生的NSSS窄带辅同步信号相关,对相关峰值配置门限,相关峰值超过门限的,为当前位置、当前频率下基站小区的小区ID分布情况。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明中NPSS同步的原理框图。
图3是本发明中提取CP进行频偏校准的原理框图。
图4是本发明中NSSS相关定位小区覆盖的原理框图。
具体实施方式
现结合附图对本发明做进一步地说明。
实施例1
如图1所示,一种NB-IoT小区搜索装置,其特征在于:NB-IoT基站信号通过空口传输的RF信号与变频滤波模块的输入端通讯连接,变频滤波模块的输出端与模数转换模块的输入端相连,模数转换模块的输出端与抽值滤波模块的输入端相连,抽值滤波模块的输出端与NPSS同步模块的输入端相连,NPSS同步模块的输出端与频偏校准模块的输入端相连,频偏校准模块的输出端与去除循环前缀模块的输入端相连,去除循环前缀的输出端与NSSS精确同步模块的输入端相连,NSSS精确同步模块的输出端输出定位好的小区ID。
进一步的,所述的变频滤波模块用于将RF射频信号通过本振混频,混频到76.8MHz的中频信号,同时滤除通道杂散、谐波信号。
进一步的,所述的模数转换模块用于将76.8MHz的模拟中频信号通过A/D模数转换器和固定122.88MHz采样时钟转换成N倍码元速率的数字信号。
进一步的,所述的抽值滤波模块,用于把N倍码元速率的数字信号通过多级半带滤波器进行抽值,抽成数据速率为30.72Mbps的I/Q数据。
进一步的,所述的NPSS同步模块,用于利用本地产生的121个本地NPSS窄带主同步信号与滤波抽取后的数据进行相关,获取相关峰,定位出子帧的起始位置,参见图2。
进一步的,所述的频偏校准模块,用于利于NPSS窄带主同步信号的循环前缀和其最后一部分数据的相关性来计算频率误差△f,将抽取后的数据各点乘以exp(-j2πkt△f)进行频偏校准,如图3所示。其中j为复数的虚部单位,k为采样点对应的序号,k=1,2,3,4,…614400,t为时间间隔,△f为求取的频率误差。
进一步的,所述的去除循环前缀模块,用于将频偏校准后的数据,以Mc点为起始点,取出M点的信号,去除循环前缀,其中Mc为循环前缀的长度,M为窄带辅同步信号中的序列长度。
进一步的,所述的NSSS精确同步模块,用于将M点窄带辅同步信号与利用本地504个小区的ID号进行FFT变换后产生的NSSS窄带辅同步信号数据相关,并对相关峰值配置门限K,相关峰值超过K值的为当前位置、当前频率下基站小区的小区ID分布情况,如图4所示。
实施例2
本例是实施例1中所述搜索装置采用的搜索方法,包括以下步骤:
(1)、NB-IoT基站信号,依次通过变频滤波模块、模数转换模块、抽值滤波模块组成的多级半带滤波器进行抽值,抽成数据速率为30.72Mbps的I/Q数据,根据3GPP R13协议,由于NSSS窄带辅同步信号是每隔一个无线帧映射一次,并映射到无线帧的子帧9上,所以截取长度为20ms,共614400个码片;
(2)、NPSS同步模块产生的121个本地NPSS窄带主同步信号与步骤(1)中截取的数据进行相关,获取相关峰,定位出子帧的起始位置Np,然后把前面Np个数据移动到数据末端,重新组成长度为20ms,共614400个码片的数据;
(3)、频偏校准模块获取NPSS窄带主同步信号的循环前缀和其最后一部分数据的相关性来计算频率误差△f,将抽取后的数据各点乘以exp(-j2πkt△f)进行频偏校准、调整相位,其中j为复数的虚部单位,k为采样点对应的序号,k=1,2,3,4,…614400,t为时间间隔,△f为求取的频率误差;
(4)、去除循环前缀模块将步骤(3)中消除频偏和相位误差的数据,以Mc点为起始点,取出M点的信号,去除循环前缀,其中Mc为循环前缀的长度,M为窄带辅同步信号中的序列长度,根据3GPP R13的协议提取对应位置的NSSS窄带辅同步信号数据;
(5)、NSSS精确同步模块把步骤(4)中提取的M点NSSS窄带辅同步信号数据与利用本地504个小区的ID号进行FFT变换后产生的NSSS窄带辅同步信号数据相关,取出相关峰,并与相关峰值门限进行比较,定位当前位置、当前频率下基站小区的小区ID分布情况。
综上所述,此装置对接收的RF信号进行变频滤波到中频,通过模数转换生成数字I/Q数据,对高采样率数据进行抽值滤波使其抽值后的数据速率与信号的码元速率一致,利用本地产生的121个本地NPSS窄带主同步信号进行相关,获取相关峰,定位出子帧的起始位置,利用CP循环前缀相关进行频偏校准,再次对数据进行相关并取出相关峰,实现子帧的精确定位,取出CP循环前缀取出2048个点的NSSS窄带辅同步信号,与本地504个小区的ID号进行FFT变换后产生的NSSS窄带辅同步信号相关,对相关峰值配置门限,相关峰值超过门限的,为当前位置、当前频率下基站小区的小区ID分布情况。实现小区的快速搜索和定位。

Claims (2)

1.一种NB-IoT小区搜索装置,其特征在于:NB-IoT基站信号通过空口传输的RF信号与变频滤波模块的输入端通讯连接,变频滤波模块的输出端与模数转换模块的输入端相连,模数转换模块的输出端与抽值滤波模块的输入端相连,抽值滤波模块的输出端与NPSS同步模块的输入端相连,NPSS同步模块的输出端与频偏校准模块的输入端相连,频偏校准模块的输出端与去除循环前缀模块的输入端相连,去除循环前缀的输出端与NSSS精确同步模块的输入端相连,NSSS精确同步模块的输出端输出定位好的小区ID;
所述的变频滤波模块用于将RF射频信号通过本振混频,混频到76.8MHz的中频信号,同时滤除通道杂散、谐波信号;
所述的模数转换模块用于将76.8MHz的模拟中频信号通过A/D模数转换器和固定122.88MHz采样时钟转换成N倍码元速率的数字信号;
所述的抽值滤波模块,用于把N倍码元速率的数字信号通过多级半带滤波器进行抽值,抽成数据速率为30.72Mbps的I/Q数据;
所述的NPSS同步模块,用于利用本地产生的121个本地NPSS窄带主同步信号与滤波抽取后的数据进行相关,获取相关峰,定位出子帧的起始位置;
所述的频偏校准模块,用于利于NPSS窄带主同步信号的循环前缀和其最后一部分数据的相关性来计算频率误差△f,将抽取后的数据各点乘以exp(-j2πkt△f)进行频偏校准;其中j为复数的虚部单位,k为采样点对应的序号,k=1,2,3,4,…614400,t为时间间隔,△f为求取的频率误差;
所述的去除循环前缀模块,用于将频偏校准后的数据,以Mc点为起始点,取出M点的信号,去除循环前缀,其中Mc为循环前缀的长度,M为窄带辅同步信号中的序列长度;
所述的NSSS精确同步模块,用于将M点窄带辅同步信号与利用本地504个小区的ID号进行FFT变换后产生的NSSS窄带辅同步信号数据相关,并对相关峰值配置门限K,相关峰值超过K值的为当前位置、当前频率下基站小区的小区ID分布情况。
2.根据权利要求1所述NB-IoT小区搜索装置的搜索方法,包括以下步骤:
(1)、NB-IoT基站信号,依次通过变频滤波模块、模数转换模块、抽值滤波模块组成的多级半带滤波器进行抽值,抽成数据速率为30.72Mbps的I/Q数据,根据3GPP R13协议,由于NSSS窄带辅同步信号是每隔一个无线帧映射一次,并映射到无线帧的子帧9上,所以截取长度为20ms,共614400个码片;
(2)、NPSS同步模块产生的121个本地NPSS窄带主同步信号与步骤(1)中截取的数据进行相关,获取相关峰,定位出子帧的起始位置Np,然后把前面Np个数据移动到数据末端,重新组成长度为20ms、共614400个码片的数据;
(3)、频偏校准模块获取NPSS窄带主同步信号的循环前缀和其最后一部分数据的相关性来计算频率误差△f,将抽取后的数据各点乘以exp(-j2πkt△f)进行频偏校准、调整相位,其中j为复数的虚部单位,k为采样点对应的序号,k=1,2,3,4,…614400,t为时间间隔,△f为求取的频率误差;
(4)、去除循环前缀模块将步骤(3)中消除频偏和相位误差的数据,以Mc点为起始点,取出M点的信号,去除循环前缀,其中Mc为循环前缀的长度,M为窄带辅同步信号中的序列长度,根据3GPP R13的协议提取对应位置的NSSS窄带辅同步信号数据;
(5)、NSSS精确同步模块把步骤(4)中提取的M点NSSS窄带辅同步信号数据与利用本地504个小区的ID号进行FFT变换后产生的NSSS窄带辅同步信号数据相关,取出相关峰,并与相关峰值门限进行比较,定位当前位置、当前频率下基站小区的小区ID分布情况。
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