CN109194602B - 电力无线通信系统中的终端下行同步方法 - Google Patents

电力无线通信系统中的终端下行同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力无线通信系统中的终端下行同步方法，包括以下步骤：先对基带信号中的PSS进行搜索而确定主同步信号的位置，并对PSS进行定时同步；再对同步调整后的PSS进行频偏计算，并对基带信号进行频偏调整；根据PSS位置检测出SSS,对SSS进行频偏计算后计算出小区的组ID；然后从基带信号中提取PBCH信号，并对PBCH信号进行译码，获取MIB比特流信息，得到小区的组内ID；最后由小区的组ID和组内ID计算出小区ID。本发明能够基于离散窄带频谱聚合技术的LTE‑G 230M系统，快速有效地实现该系统终端的下行同步。

Description

电力无线通信系统中的终端下行同步方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种电力无线通信系统中的终端下行同步方法。
背景技术
随着智能电网的发展，电力通信专网系统将电网已有的230M频段离散频谱与先进的第四代(4G)移动通信技术(TD-LTE)相结合，通过采用离散频谱聚合等技术，大幅提高了无线频率资源(230MHz频段)的使用效率，实现了在窄带频谱上实现宽带数据传输，为电力系统行业提供无线宽带通信接入。电力通信专网系统工作频段223.025～235.000MHz，采用时分双工(TDD)方式。对于电力系统移动蜂窝通信系统来说，终端下行同步及下行同步过程是一个十分重要的步骤，当用户终端(UE)在以OFDMA技术为基础的电力通信专网小区中开机上电后，需选择合适的小区登陆，并准确快速地获得定时同步及频率同步，以和电力通信专网系统基站(eNodeB)取得连接，以便于后续的数据业务通信过程能够正常进行。由于基于离散窄带频谱聚合技术的LTE-G 230M技术与现有的LTE技术存在差异，现有的下行同步方法并不适用于基于离散窄带频谱聚合技术的LTE-G 230M系统，无法快速有效地实现该系统终端的下行同步。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电力无线通信系统中的终端下行同步方法，能够基于离散窄带频谱聚合技术的LTE-G 230M系统，快速有效地实现该系统终端的下行同步。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种电力无线通信系统中的终端下行同步方法，包括以下步骤：
1)对基带信号中的主同步信号进行搜索而确定主同步信号的位置，并对主同步信号进行定时同步；
2)对同步调整后的主同步信号进行频偏计算，并根据频偏计算结果对基带信号进行频偏调整；
3)根据主同步信号位置检测出辅同步信号；
4)对辅同步信号进行频偏计算，并根据频偏计算结果对基带信号进行频偏调整；
5)根据辅同步信号计算出小区的组ID；
6)从基带信号中提取物理广播信道信号，并对物理广播信道信号进行译码，获取MIB比特流信息；
7)根据MIB比特流信息获得小区的组内ID；
8)由步骤5)中的小区的组ID和步骤7)中小区的组内ID计算出小区ID。
所述步骤1)中对主同步信号进行定时同步具体为：对主同步信号进行20ms帧头精同步。
所述步骤2)中具体为：先对同步调整后的主同步信号进行粗频偏计算，并根据粗频偏计算结果对基带信号进行第一次频偏调整，再对主同步信号再进行第二次粗频偏计算，然后再进行精频偏计算，并根据精频偏计算结果对基带信号再次进行频偏调整。
所述粗频偏计算为小数倍频偏计算。
所述精频偏计算包括整数倍频偏计算和残余频偏计算。
所述步骤4)中辅同步信号的频偏计算采用精频偏计算。
所述步骤6)中对PBCH信号进行译码并获取MIB比特流信息的具体方法为：
S1)对提取的PBCH时域信号去除循环前缀和进行傅里叶变换，获得频域数据；
S2)对频域数据进行本地参考信号生成、信道估计和频域均衡处理；
S3)对经步骤S2)处理后的数据进行解预编码和解层映射处理；
S4)对经步骤S3)处理后的数据进行加扰处理，并对加扰后数据进行解调制和解加扰处理；
S5)对经步骤S4)处理后的数据进行解速率匹配处理；
S6)对解速率匹配后的数据进行咬尾卷积译码处理，并对咬尾卷积译码后的数据进行循环冗余校验处理；
S7)对循环冗余校验后的数据进行MIB比特流的提取。
所述步骤S4)中加扰处理时是利用小区的组ID生成加扰序列。
本发明具有以下有益效果：本发明的电力无线通信系统中的终端下行同步方法，能够基于离散窄带频谱聚合技术的LTE-G 230M系统，快速有效地实现该系统终端的下行同步，有效保证用户终端和电力通信专网系统基站的定时同步及频率同步，同步速度快，同步效果好。
附图说明
图1是本发明的下行同步过程示意图；
图2是PBCH译码流程示意图；
图3是电力通信专网系统TDD帧结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图3所示，本实施例公开了一种电力通信专网系统TDD帧结构，该结构中，下行和上行传输在持续时间为Tf＝600×Ts＝10ms的帧内。一个帧包括5个长度为120×Ts的时隙，编号从0到4。时隙0和1是下行时隙，时隙3和4是上行时隙，时隙2是特殊时隙，由DwPTS，GP和UpPTS组成。DwPTS，GP和UpPTS的长度分别为20×Ts，40×Ts和60×Ts。
如图1所示，本实施例的电力无线通信系统中的终端下行同步方法，包括以下步骤：
1)对基带信号中的PSS(Primary Synchronization Signal，主同步信号)进行搜索而确定PSS的位置，并对PSS进行定时同步；
其中，基带信号是由基站发出。
在其中一个实施方式中，步骤1)具体为：先将本地PSS与基带信号做时域滑动相关运算，根据运算结果确定接收的PSS位置，然后对接收的PSS进行20ms帧头精同步，以实现同步调整。
2)对同步调整后的PSS进行频偏计算，并根据频偏计算结果对基带信号进行频偏调整；
在其中一个实施方式中，该步骤2)中具体为：先对同步调整后的PSS进行粗频偏计算，并根据粗频偏计算结果对基带信号进行第一次频偏调整，对第一次频偏调整后的基带信号中的PSS再进行第二次粗频偏计算，然后再进行精频偏计算，并根据精频偏计算结果对基带信号再次进行频偏调整。
其中，粗频偏计算为小数倍频偏计算，也即在时域上利用循环前缀(CP)来确定小数倍频偏。
精频偏计算包括整数倍频偏计算和残余频偏计算，此处的整数倍频偏计算和残余频偏计算均是在频域上利用PSS来确定，精频偏计算时，可以先进行整数倍频偏计算，再进行残余频偏计算。
3)根据频偏调整后的基带信号中的PSS位置检测出SSS(SecondarySynchronization Signal,辅同步信号)；
具体的，按照遍历生成所有SSS时域数据，直接传递给本地SSS模块，从而检测出接收的SSS；
4)对SSS进行精频偏计算，并根据精频偏计算结果对基带信号进行精频偏调整；此处的精频偏计算包括整数倍频偏计算和残余频偏计算，整数倍频偏计算和残余频偏计算均是在频域上利用SSS来确定。
5)根据精频偏调整后的基带信号中的SSS，按照时域相关，计算出其中/>表示小区的组ID；
6)从基带信号中提取PBCH(Physical Broadcast Channel，物理广播信道)信号，并对PBCH信号进行译码，获取MIB(Management Information Base，管理信息库)比特流信息；
如图2所示，该步骤具体为：
S1)对提取的PBCH时域信号进行以下处理：去除CP(循环前缀)和进行FFT(傅里叶变换)，处理后获得频域数据；
S2)对频域数据进行本地参考信号生成、信道估计和频域均衡处理以还原发送端数据；
S3)对经步骤S2)处理后的数据进行解预编码和解层映射处理；
S4)对经步骤S3)处理后的数据进行加扰处理，并对加扰后数据进行解调制和解加扰处理；
其中，加扰处理时是根据BPSK调制，利用生成加扰序列。
S5)对经步骤S4)处理后的数据进行解速率匹配处理；
S6)对解速率匹配后的数据进行咬尾卷积译码处理,也即进行维特比译码，并对咬尾卷积译码后的数据进行CRC(循环冗余校验)校验处理；
S7)对CRC校验后的数据进行MIB比特流的提取。
7)根据MIB比特流信息获得其中，/>表示小区的组内ID
8)由和/>计算出小区ID，从而最终确定小区位置。
本实施例的终端下行同步方法，基于LTE-G 230M接口信号实时分析出基站广播MIB比特流信息，也即在无线环境下通过电力通信专网空中接口信号实时分析出基站广播MIB流信息，实现用户终端(UE)对电力通信专网系统基站(eNodeB)的定时同步及频率同步。
本实施例的终端下行同步方法，能够基于离散窄带频谱聚合技术的LTE-G230M系统，快速有效地实现该系统终端的下行同步搜索过程，快速实现下行同步，有效保证用户终端和电力通信专网系统基站的定时同步及频率同步，同步速度快，同步效果好。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种电力无线通信系统中的终端下行同步方法，其特征是，包括以下步骤：
1）对基带信号中的主同步信号进行搜索而确定主同步信号的位置，并对主同步信号进行定时同步；
2）对同步调整后的主同步信号进行频偏计算，并根据频偏计算结果对基带信号进行频偏调整；
3）根据主同步信号位置检测出辅同步信号；
4）对辅同步信号进行频偏计算，并根据频偏计算结果对基带信号进行频偏调整；
5）根据辅同步信号计算出小区的组ID；
6）从基带信号中提取物理广播信道信号，并对物理广播信道信号进行译码，获取MIB比特流信息；
7）根据MIB比特流信息获得小区的组内ID；
8）由步骤5）中的小区的组ID和步骤7）中小区的组内ID计算出小区ID；
其中，所述步骤2）中具体为：先对同步调整后的主同步信号进行粗频偏计算，并根据粗频偏计算结果对基带信号进行第一次频偏调整，再对主同步信号再进行第二次粗频偏计算，然后再进行精频偏计算，并根据精频偏计算结果对基带信号再次进行频偏调整。
2.如权利要求1所述的电力无线通信系统中的终端下行同步方法，其特征是，所述步骤1）中对主同步信号进行定时同步具体为：对主同步信号进行20ms帧头精同步。
3.如权利要求1所述的电力无线通信系统中的终端下行同步方法，其特征是，所述粗频偏计算为小数倍频偏计算。
4.如权利要求1所述的电力无线通信系统中的终端下行同步方法，其特征是，所述精频偏计算包括整数倍频偏计算和残余频偏计算。
5.如权利要求1所述的电力无线通信系统中的终端下行同步方法，其特征是，所述步骤4）中辅同步信号的频偏计算采用精频偏计算。
6.如权利要求1所述的电力无线通信系统中的终端下行同步方法，其特征是，所述步骤6）中对PBCH信号进行译码并获取MIB比特流信息的具体方法为：
S1) 对提取的PBCH时域信号去除循环前缀和进行傅里叶变换，获得频域数据；
S2) 对频域数据进行本地参考信号生成、信道估计和频域均衡处理；
S3) 对经步骤S2）处理后的数据进行解预编码和解层映射处理；
S4) 对经步骤S3）处理后的数据进行加扰处理，并对加扰后数据进行解调制和解加扰处理；
S5)对经步骤S4）处理后的数据进行解速率匹配处理；
S6)对解速率匹配后的数据进行咬尾卷积译码处理，并对咬尾卷积译码后的数据进行循环冗余校验处理；
S7) 对循环冗余校验后的数据进行MIB 比特流的提取。
7.如权利要求6所述的电力无线通信系统中的终端下行同步方法，其特征是，所述步骤S4)中加扰处理时是利用小区的组ID生成加扰序列。
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