CN108462990B - 网络同步的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物联网通信技术领域，公开了一种网络同步的方法与装置。本发明实施方式中，根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点，根据中心频点，计算长期演进小区的主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置，在时域位置处接收主同步信号，进行网络同步。本发明实施方式，使得窄带物联网系统能够采用长期演进小区的主同步信号进行网络同步，不仅极大降低了网络同步时的定时偏差估计误差，而且极大提高了抗频域窄带干扰能力及低信噪比情况下的抗噪性能。

Description

网络同步的方法与装置

技术领域

本发明涉及物联网通信技术领域，特别涉及一种网络同步的方法与装置。

背景技术

在NB-IoT(Narrow Band Internet ofThings，窄带物联网)系统中，支持独立部署模式、带内部署模式与保护带部署模式三种工作部署场景，三种工作部署场景的频带占用情况如图1所示，其中，独立部署模式可以利用单独的频带，适合用于GSM(Global Systemfor Mobile Communication，全球移动通信系统)频段的重耕，带内部署模式可以利用LTE(Long Term Evolution，长期演进)载波中间的任何资源块，保护带部署模式可以利用LTE系统中边缘无用频带。

在NB-IoT系统中，协议设计了NPSS(Narrowband primary synchronizationsignal，窄带主同步信号)和NSSS(Narrowband secondary synchronization signal，窄带辅同步信号)两种同步信号，供终端设备和网络保持同步，其中，NPSS信号以10ms为周期，由长度为11的Zadoff-Chu(ZC)序列构成，其在频域上占据11个间隔为15KHz的子载波，在时域上占据11个OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)符号，而且，在NB-IoT中，小区的系统带宽为200KHz，但是射频前端为了保证接收信号质量，其接收带宽一般设置为1.4MHz，再经由前端滤波为终端设备所需带宽，于是，NB-IoT的射频前端可以支持1.4MHz带宽数据的接收，即能够接收LTE系统的PSS(Primary synchronizationsignal，主同步信号)。

然而，在实现本发明的过程中，本申请的发明人发现，在NB-IoT系统中，终端设备在驻留小区后，一般通过接收NPSS信号来监测与网络的定时差异，保持与网络的定时同步，但是，NPSS信号在频域所占带宽较小，抗频域窄带干扰能力较弱，而且，NPSS所用的ZC序列较短，在低信噪比场景下的相关性较弱，根据NPSS信号所得的定时偏差估计的误差也相对偏高。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种网络同步的方法与装置，使得窄带物联网系统能够采用长期演进小区的主同步信号进行网络同步，不仅极大降低了网络同步时的定时偏差估计误差，而且提高了抗频域窄带干扰能力及低信噪比情况下的抗噪性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种网络同步的方法，包括：

根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点；

根据所述中心频点，计算所述长期演进小区的主同步信号在所述窄带物联网小区的无线帧中的时域位置；

在所述时域位置处接收所述主同步信号，进行网络同步。

本发明的实施方式还提供了一种网络同步的装置，包括：

中心频点确定模块，用于根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点；

时域位置计算模块，用于根据所述中心频点，计算所述长期演进小区的主同步信号在所述窄带物联网小区的无线帧中的时域位置；

网络同步模块，用于在所述时域位置处接收所述主同步信号，进行网络同步。

本发明实施方式相对于现有技术而言，根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点，从而得到长期演进小区的主同步信号的频域位置，根据该中心频点，计算长期演进小区的主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置，便于后续窄带物联网系统能够准确接收到所需的主同步信号，在时域位置处接收主同步信号，进行网络同步，从而在窄带物联网系统中，利用长期演进小区的主同步信号估计终端设备与网络的定时偏差，使得终端设备保持与网络的同步，不仅极大降低了网络同步时的定时偏差估计误差，而且极大提高了抗频域窄带干扰能力，及低信噪比情况下的抗噪性能。

另外，在所述根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点之前，还包括：判定所述窄带物联网小区为带内部署模式同小区标识场景的窄带物联网小区。确保了终端设备能够根据窄带物联网小区的系统消息，得到长期演进小区所占用的资源号及中心频点位置。

另外，所述根据所述中心频点，计算所述长期演进小区的主同步信号在所述窄带物联网小区的无线帧中的时域位置，具体包括：在所述中心频点上检测所述主同步信号，得到所述主同步信号与所述窄带物联网小区的窄带主同步信号的相对时域位置偏移；根据所述相对时域位置偏移，确定所述主同步信号在所述窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。可以快速准确地计算出长期演进小区的主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置，且易于实现。

另外，所述根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点，具体包括：根据所述系统消息，获取所述窄带物联网小区的中心频点与所述长期演进小区的中心频点的频率偏移；根据所述频率偏移及所述窄带物联网小区的中心频点，确定所述长期演进小区的中心频点。可以简便快速的得到长期演进小区的中心频点。

附图说明

图1是窄带物联网的三种工作部署方式的频带占用示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的一种网络同步的方法流程图；

图3是根据本发明第二实施方式的一种网络同步的方法流程图；

图4是根据本发明第三实施方式的一种网络同步的装置的结构示意图；

图5是根据本发明第四实施方式的一种网络同步的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明第一实施方式涉及一种网络同步的方法。具体流程如图2所示。

在步骤201中，确定长期演进小区的中心频点。

具体地说，终端设备根据获取到的窄带物联网NB-IoT小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点。

在步骤202中，计算长期演进小区的主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。

具体地说，终端设备根据步骤201得到的中心频点，计算长期演进小区的主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。

在步骤203中，根据主同步信号进行网络同步。

具体地说，终端设备在步骤202得到的时域位置处接收主同步信号，利用长期演进小区的主同步信号进行网络同步，估计终端设备与网络的定时偏差，保持与网络的同步。

与现有技术相比，在本实施方式中，根据获取到的窄带物联网NB-IoT小区的系统消息，确定长期演进LTE小区的中心频点，从而得到LTE小区的PSS信号的频域位置，根据该中心频点，计算LTE小区的主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置，便于后续NB-IoT系统能够准确接收到所需的PSS信号，在时域位置处接收PSS信号，进行网络同步，从而在NB-IoT系统中，利用LTE小区的PSS信号估计终端设备与网络的定时偏差，使得终端设备保持与网络的同步，不仅极大降低了网络同步时的定时偏差估计误差，而且极大提高了抗频域窄带干扰能力，及低信噪比情况下的抗噪性能。

本发明第二实施方式涉及一种网络同步的方法。第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，给出了在NB-IoT小区中获取LTE小区的PSS信号的详细过程，如图3所示。

在步骤301中，判断窄带物联网小区是否为带内部署模式同小区标识场景，如果是，则执行步骤302，否则结束。

具体地说，NB-IoT小区在自身的系统消息中，会携带自身所处的部署模式，在带内部署模式的NB-IoT小区与LTE小区同小区标识场景的情况下，系统消息还会指示NB-IoT小区占用LTE小区资源块的序号，同时，带内部署模式下协议规定LTE小区与NB-IoT小区保持子帧同步，以防止LTE小区的参考信号对NB-IoT小区造成干扰。当终端设备在驻留NB-IoT小区时，会收取上述系统消息，并据此获知当前的工作部署模式，也即终端设备在驻留NB-IoT小区时，会根据获取的系统消息，判断NB-IoT小区是否为带内部署模式同小区标识场景，当判定当前的工作部署模式为带内部署模式的同小区标识场景时，终端设备还可根据NB-IoT频点和所占LTE小区的资源块序号知道LTE小区的中心频点位置，即执行步骤302，否则结束。

在步骤302中，确定长期演进小区的中心频点。

具体地说，对于带内部署模式同小区标识场景，系统消息中会广播NB-IoT小区中心频点相对于LTE小区中心频点的频率偏移，也即根据系统消息，获取窄带物联网小区的中心频点与长期演进小区的中心频点的频率偏移，再根据该频率偏移及窄带物联网小区的中心频点，确定长期演进小区的中心频点，从而终端设备可知LTE小区的中心频点位置。其中，窄带物联网小区的中心频点即为终端设备搜网阶段NPSS同步成功时NPSS所在的频点。

在步骤303中，在长期演进小区的中心频点上检测主同步信号。

具体地说，在长期演进小区的中心频点上检测主同步信号PSS，得到主同步信号PSS与窄带物联网小区的窄带主同步信号NPSS的相对时域位置偏移，其中，该检测为盲检测，即在长期演进小区的中心频点上盲检主同步信号PSS。

在步骤304中，确定主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。

具体地说，根据步骤303得到的相对时域位置偏移，确定主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。

在步骤305中，根据主同步信号进行网络同步。

具体地说，在步骤304得到的时域位置处接收主同步信号，利用LTE小区的主同步信号进行网络同步，估计终端设备与网络的定时偏差，保持与网络的同步，由于，长期演进LTE小区的主同步信号PSS的周期为5ms，比NPSS信号周期更短，对于睡眠唤醒的场景，使用PSS信号可以更晚唤醒终端设备，增加终端设备的睡眠时间，减少终端设备功耗，而且，PSS信号在时域上只占据1个OFDM符号，而NPSS信号在时域上占据1个子帧长度，于是，接收PSS信号的收信机打开时间更少，功耗开销更小，此外，PSS信号在频域上占用1.4M带宽，使用长度为31的ZC序列，其相关性能更好，在低信噪比情况下的抗噪性能更好。

本实施方式中，给出了在NB-IoT小区中获取LTE小区的PSS信号的详细过程，便于本领域技术人员根据实际需要进行具体的研发实现。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第三实施方式涉及一种网络同步的装置，如图4所示，包含：中心频点确定模块41、时域位置计算模块42与网络同步模块43。

中心频点确定模块41，用于根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点。

时域位置计算模块42，用于根据中心频点，计算长期演进小区的主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。

网络同步模块43，用于在时域位置处接收主同步信号，进行网络同步。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明第四实施方式涉及一种网络同步的装置。第四实施方式在第三实施方式的基础上进行了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第四实施方式中，不仅包括中心频点确定模块41、时域位置计算模块42与网络同步模块43，还包括判断模块44，其中，中心频点确定模块41具体包括：相对频率偏移获取子模块411与长期演进小区中心频点确定子模块412，时域位置计算模块42具体包括：主同步信号检测子模块421、位置偏移计算子模块422与主同步信号频域位置确定子模块423，如图5所示。

判断模块44，用于判断窄带物联网小区是否为带内部署模式同小区标识场景的窄带物联网小区，并在判定窄带物联网小区为带内部署模式同小区标识场景的窄带物联网小区时，触发中心频点确定模块41。

中心频点确定模块41，用于根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点。

相对频率偏移获取子模块411，用于根据系统消息，获取窄带物联网小区的中心频点与长期演进小区的中心频点的频率偏移；

长期演进小区中心频点确定子模块412，用于根据频率偏移及窄带物联网小区的中心频点，确定长期演进小区的中心频点。

时域位置计算模块42，用于根据中心频点，计算长期演进小区的主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。

主同步信号检测子模块421，用于检测中心频点处的所述主同步信号。

位置偏移计算子模块422，用于计算主同步信号与窄带物联网小区的窄带主同步信号的相对时域位置偏移。

主同步信号频域位置确定子模块423，用于根据相对时域位置偏移，确定主同步信号在窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。

网络同步模块43，用于在时域位置处接收主同步信号，进行网络同步。

由于第二实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种网络同步的方法，其特征在于，应用于基于窄带物联网的终端设备，包括：

判定窄带物联网小区为带内部署模式同小区标识场景的窄带物联网小区；

根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点；

根据所述中心频点，计算所述长期演进小区的主同步信号在所述窄带物联网小区的无线帧中的时域位置；

在所述时域位置处接收所述主同步信号，进行网络同步。

2.根据权利要求1所述的网络同步的方法，其特征在于，所述根据所述中心频点，计算所述长期演进小区的主同步信号在所述窄带物联网小区的无线帧中的时域位置，具体包括：

在所述中心频点上检测所述主同步信号，得到所述主同步信号与所述窄带物联网小区的窄带主同步信号的相对时域位置偏移；

根据所述相对时域位置偏移，确定所述主同步信号在所述窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。

3.根据权利要求2所述的网络同步的方法，其特征在于，所述根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点，具体包括：

根据所述系统消息，获取所述窄带物联网小区的中心频点与所述长期演进小区的中心频点的频率偏移；

根据所述频率偏移及所述窄带物联网小区的中心频点，确定所述长期演进小区的中心频点。

4.根据权利要求3所述的网络同步的方法，其特征在于，所述检测为盲检测。

5.一种网络同步的装置，其特征在于，应用于基于窄带物联网的终端设备，包括：

判断模块，用于判断窄带物联网小区是否为带内部署模式同小区标识场景的窄带物联网小区，并在判定所述窄带物联网小区为带内部署模式同小区标识场景的窄带物联网小区时，触发中心频点确定模块；

中心频点确定模块，用于根据获取到的窄带物联网小区的系统消息，确定长期演进小区的中心频点；

时域位置计算模块，用于根据所述中心频点，计算所述长期演进小区的主同步信号在所述窄带物联网小区的无线帧中的时域位置；

网络同步模块，用于在所述时域位置处接收所述主同步信号，进行网络同步。

6.根据权利要求5所述的网络同步的装置，其特征在于，所述时域位置计算模块具体包括：主同步信号检测子模块、位置偏移计算子模块与主同步信号频域位置确定子模块；

所述主同步信号检测子模块，用于检测所述中心频点处的所述主同步信号；

所述位置偏移计算子模块，用于计算所述主同步信号与所述窄带物联网小区的窄带主同步信号的相对时域位置偏移；

所述主同步信号频域位置确定子模块，用于根据所述相对时域位置偏移，确定所述主同步信号在所述窄带物联网小区的无线帧中的时域位置。

7.根据权利要求6所述的网络同步的装置，其特征在于，所述中心频点确定模块具体包括：相对频率偏移获取子模块与长期演进小区中心频点确定子模块；

所述相对频率偏移获取子模块，用于根据所述系统消息，获取所述窄带物联网小区的中心频点与所述长期演进小区的中心频点的频率偏移；

所述长期演进小区中心频点确定子模块，用于根据所述频率偏移及所述窄带物联网小区的中心频点，确定所述长期演进小区的中心频点。

8.根据权利要求7所述的网络同步的装置，其特征在于，所述检测子模块具体用于盲检测所述中心频点处的所述主同步信号。

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