CN109525524B - 一种信号同步方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种信号同步方法及装置,用以准确、快速地确定信号同步位置。本申请实施例提供的一种信号同步方法,包括:对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;确定消除频偏后的信号的同步位置。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,尤其涉及一种信号同步方法及装置。
背景技术
对于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统,传统的同步主要是定时同步,利用信令交互进行时偏修正或者利用循环前缀(CyclicPrefix,CP)进行简单的粗同步,第一种主要是信令模式,第二种是适合多载波系统,而且同步范围有限。
上述现有技术无法适用于窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IOT)单载波信号非信令测试,无法支持信噪比比较低的信号同步。
发明内容
本申请实施例提供了一种信号同步方法及装置,用以准确、快速地确定信号同步位置。
本申请实施例提供的一种信号同步方法,包括:
对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;
对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;
确定消除频偏后的信号的同步位置。
通过该方法,对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;确定消除频偏后的信号的同步位置,从而准确、快速地确定信号同步位置。
可选地,对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号,具体包括:
对接收信号r=[r(1),r(2),…,r(L)]进行功率检测,确定功率检测后的接收信号为:
r′=[r(Istart),r(Istart+1),…,r(L)]
其中,L为接收信号长度,Istart为同步位置,r′为功率检测后的接收信号。
可选地,所述Istart通过如下方式确定:
计算接收信号样点的功率值Pwin为:
其中,Lwin为信号平均功率的长度,i取数范围为1~L-Lwin;
将Pwin(i+Lwin)与Pwin(i)的功率比值,与预设门限Plim进行比较,当所述比值大于Plim时,获取信号功率检测的位置为Istart。
可选地,对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除,具体包括:
可选地,确定消除频偏后的信号的同步位置,具体包括:
相应地,本申请实施例提供的一种信号同步装置,包括:
存储器,用于存储程序指令;
处理器,用于调用所述存储器中存储的程序指令,按照获得的程序执行:
对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;
对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;
确定消除频偏后的信号的同步位置。
可选地,对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号,具体包括:
对接收信号r=[r(1),r(2),…,r(L)]进行功率检测,确定功率检测后的接收信号为:
r′=[r(Istart),r(Istart+1),…,r(L)]
其中,L为接收信号长度,Istart为同步位置,r′为功率检测后的接收信号。
可选地,所述Istart通过如下方式确定:
计算接收信号样点的功率值Pwin为:
其中,Lwin为信号平均功率的长度,i取数范围为1~L-Lwin;
将Pwin(i+Lwin)与Pwin(i)的功率比值,与预设门限Plim进行比较,当所述比值大于Plim时,获取信号功率检测的位置为Istart。
可选地,对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除,具体包括:
可选地,确定消除频偏后的信号的同步位置,具体包括:
本申请实施例提供的另一种信号同步装置,包括:
第一单元,用于对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;
第二单元,用于对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;
第三单元,用于确定消除频偏后的信号的同步位置。
本申请另一实施例提供了一种计算设备,其包括存储器和处理器,其中,所述存储器用于存储程序指令,所述处理器用于调用所述存储器中存储的程序指令,按照获得的程序执行上述任一种方法。
本申请另一实施例提供了一种计算机存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行上述任一种方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的NB-IOT单载波信号同步系统设计流程示意图;
图2为本申请实施例提供的NB-IOT上行单载波时域示意图;
图3为本申请实施例提供的NB-IOT上行单载波没有频偏情况的信号相位示意图;
图4为本申请实施例提供的NB-IOT上行单载波有频偏情况下信号相位示意图;
图5为本申请实施例提供的NB-IOT上行单载波新号去除频偏后相位示意图;
图6为本申请实施例提供的一种信号同步方法的流程示意图;
图7为本申请实施例提供的一种信号同步装置的结构示意图;
图8为本申请实施例提供的另一种信号同步装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种信号同步方法及装置,用以准确、快速地确定信号同步位置。
本申请实施例主要针对NB-IOT单载波信号同步系统,在非信令测试中,由于单载波子载波偏移未知,接收信号会存在较大的频偏,为了准确和快速寻找同步位置,根据NB-IOT单载波基带信号生成的时候会在符号间存在π(pi)/2或者pi/4的相位旋转,利用相位旋转能够找到符号间相位差的峰值和位置,进而准确找到信号同步位置,以便后续解调和测量。
考虑到现有技术中的非信令测试对子载波偏移位置未知,接收数据有一定频偏,采用循环前缀(CyclicPrefix,CP)同步,由于数据为单载波系统,无法准确找到同步位置,无法支持信噪比比较低的信号同步,本申请实施例提供的信号同步的基本流程,参见图1,包括如下步骤:
Step101:对于NB-IOT单载波上行信号,信号传输是以资源单元(Resource Unit,RU)为单元的,UE占用一个上行信号进行测量,NB-IOT单载波上行信号时域如图2所示,可以看出NB-IOT单载波上行信号有上升沿(信号如图2所示信号功率有爬坡过程即由低到高变化过程),利用功率检测算法(现有算法)获取NB-IOT信号粗同步位置。
由于接收信号为时分系统,为了减少精同步即step102的数据处理量和准确度,本申请实施例先对接收信号通过功率检测算法获取信号粗同步位置,然后截取有用信号部分:
r′=[r(Istart),r(Istart+1),…,r(L)]
r为接收信号,L为接收信号长度,Istart为同步位置,r′为功率检测后的接收信号,即r′本申请实施例中所述的有用信号部分。
具体步骤如下:
Step1.1:计算接收信号样点的功率值为Pwin,具体公式如下:
其中,Lwin为信号平均功率的长度,i取数范围为1~L-Lwin。
Step1.2:通过将Pwin(i+Lwin)与Pwin(i)的功率比值与Plim门限进行比较,当所述比值大于Plim门限时候,获取信号功率检测的位置为Istart,如果没有大于门限Plim,则继续循环进入下一个搜索,具体公式如下:
其中,Plim为设备设置的默认门限。
如上述公式所示,通过step1.1,可以获取功率检测需要数据和提高功率检测准确度,首先从i=1开始,即比较Pwin(1+Lwin)与Pwin(1)功率比值,如果超过门限Plim,说明信号在1+Lwin为功率检测需要位置并跳出循环,否则继续搜索i=2,依次类推。Plim门限跟需要场景信噪比有关,例如可以默认设置为4。Step102:根据3gpp 36211协议,NB-IOT单载波信号存在半载波频偏和子载波频偏,去除频偏后信号为单音信号,但是由于有频偏存在,接收信号的相位不会一直平稳,会有差异抖动,具体没有频偏的信号相位如图3所示,有频偏的信号相位如图4所示。
去除频偏的具体过程如下:
其中,abs为求绝对值函数,angle为求角度函数。
综上,参见图6,本申请实施例提供的一种信号同步方法,包括:
S101、对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;
S102、对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;
S103、确定消除频偏后的信号的同步位置。
通过该方法,对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;确定消除频偏后的信号的同步位置,从而准确、快速地确定信号同步位置。
可选地,对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号,具体包括:
对接收信号r=[r(1),r(2),…,r(L)]进行功率检测,确定功率检测后的接收信号为:
r′=[r(Istart),r(Istart+1),…,r(L)]
其中,L为接收信号长度,Istart为同步位置,r′为功率检测后的接收信号。
可选地,所述Istart通过如下方式确定:
计算接收信号样点的功率值Pwin为:
其中,Lwin为信号平均功率的长度,i取数范围为1~L-Lwin;
将Pwin(i+Lwin)与Pwin(i)的功率比值,与预设门限Plim进行比较,当所述比值大于Plim时,获取信号功率检测的位置为Istart。
可选地,对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除,具体包括:
可选地,确定消除频偏后的信号的同步位置,具体包括:
相应地,参见图7,本申请实施例提供的一种信号同步装置,包括:
存储器11,用于存储程序指令;
处理器12,用于调用所述存储器中存储的程序指令,按照获得的程序执行:
对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;
对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;
确定消除频偏后的信号的同步位置。
可选地,对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号,具体包括:
对接收信号r=[r(1),r(2),…,r(L)]进行功率检测,确定功率检测后的接收信号为:
r′=[r(Istart),r(Istart+1),…,r(L)]
其中,L为接收信号长度,Istart为同步位置,r′为功率检测后的接收信号。
可选地,所述Istart通过如下方式确定:
计算接收信号样点的功率值Pwin为:
其中,Lwin为信号平均功率的长度,i取数范围为1~L-Lwin;
将Pwin(i+Lwin)与Pwin(i)的功率比值,与预设门限Plim进行比较,当所述比值大于Plim时,获取信号功率检测的位置为Istart。
可选地,对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除,具体包括:
可选地,确定消除频偏后的信号的同步位置,具体包括:
参见图8,本申请实施例提供的另一种信号同步装置,包括:
第一单元21,用于对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;
第二单元22,用于对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;
第三单元23,用于确定消除频偏后的信号的同步位置。
本申请实施例提供了一种计算设备,该计算设备具体可以为桌面计算机、便携式计算机、智能手机、平板电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)等。该计算设备可以包括中央处理器(Center Processing Unit,CPU)、存储器、输入/输出设备等,输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏等,输出设备可以包括显示设备,如液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)、阴极射线管(Cathode Ray Tube,CRT)等。
存储器可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM),并向处理器提供存储器中存储的程序指令和数据。在本申请实施例中,存储器可以用于存储本申请实施例提供的任一所述方法的程序。
处理器通过调用存储器存储的程序指令,处理器用于按照获得的程序指令执行本申请实施例提供的任一所述方法。
本申请实施例提供了一种计算机存储介质,用于储存为上述计算设备所用的计算机程序指令,其包含用于执行上述本申请实施例提供的任一方法的程序。
所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备,包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NAND FLASH)、固态硬盘(SSD))等。
本申请实施例提供的方法可以应用于终端设备,也可以应用于网络设备。
其中,终端设备也可称之为用户设备(User Equipment,简称为“UE”)、移动台(Mobile Station,简称为“MS”)、移动终端(Mobile Terminal)等,可选的,该终端可以具备经无线接入网(Radio Access Network,RAN)与一个或多个核心网进行通信的能力,例如,终端可以是移动电话(或称为“蜂窝”电话)、或具有移动性质的计算机等,例如,终端还可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置。
网络设备可以为基站(例如,接入点),指接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端通信的设备。基站可用于将收到的空中帧与IP分组进行相互转换,作为无线终端与接入网的其余部分之间的路由器,其中接入网的其余部分可包括网际协议(IP)网络。基站还可协调对空中接口的属性管理。例如,基站可以是GSM或CDMA中的基站(BTS,BaseTransceiver Station),也可以是WCDMA中的基站(NodeB),还可以是LTE中的演进型基站(NodeB或eNB或e-NodeB,evolutional Node B),本方面实施例中不做限定。
上述方法处理流程可以用软件程序实现,该软件程序可以存储在存储介质中,当存储的软件程序被调用时,执行上述方法步骤。
综上所述,本申请实施例提供的技术方案,可以用于NB-IOT系统大频偏下同步系统,采用差分方法消除频偏影响用于数据大频偏下同步,利用NB-IOT单载波信号相位翻转的特性进行准确频偏估计。能够主要是能够快速实现NB-IOT信号在大频偏情况下同步系统,不会随着需要支持频偏增大和信噪比恶化影响同步,不需要信令流程和CP大量相关计算,同步过程简单而且有效,使用非信令测量产品。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种信号同步方法,其特征在于,该方法包括:
对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;
采用差分方法,对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;
利用消除频偏后的信号的相位,确定消除频偏后的信号的同步位置;
其中,对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号,具体包括:
对接收信号r=[r(1),r(2),…,r(L)]进行功率检测,确定功率检测后的接收信号为:
r′=[r(Istart),r(Istart+1),…,r(L)]
其中,L为接收信号长度,Istart为同步位置,r′为功率检测后的接收信号;
所述Istart通过如下方式确定:
计算接收信号样点的功率值Pwin为:
其中,Lwin为信号平均功率的长度,i取数范围为1~L-Lwin;
将Pwin(i+Lwin)与Pwin(i)的功率比值,与预设门限Plim进行比较,当所述比值大于Plim时,获取信号功率检测的位置为Istart;
3.一种信号同步装置,其特征在于,包括:
存储器,用于存储程序指令;
处理器,用于调用所述存储器中存储的程序指令,按照获得的程序执行:
对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;
采用差分方法,对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;
利用消除频偏后的信号的相位,确定消除频偏后的信号的同步位置;
其中,对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号,具体包括:
对接收信号r=[r(1),r(2),…,r(L)]进行功率检测,确定功率检测后的接收信号为:
r′=[r(Istart),r(Istart+1),…,r(L)]
其中,L为接收信号长度,Istart为同步位置,r′为功率检测后的接收信号;
所述Istart通过如下方式确定:
计算接收信号样点的功率值Pwin为:
其中,Lwin为信号平均功率的长度,i取数范围为1~L-Lwin;
将Pwin(i+Lwin)与Pwin(i)的功率比值,与预设门限Plim进行比较,当所述比值大于Plim时,获取信号功率检测的位置为Istart;
5.一种信号同步装置,其特征在于,包括:
第一单元,用于对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号;
第二单元,用于对所述功率检测后的接收信号进行频偏消除;
第三单元,用于确定消除频偏后的信号的同步位置;
其中,对接收信号进行功率检测,确定功率检测后的接收信号,具体包括:
对接收信号r=[r(1),r(2),…,r(L)]进行功率检测,确定功率检测后的接收信号为:
r′=[r(Istart),r(Istart+1),…,r(L)]
其中,L为接收信号长度,Istart为同步位置,r′为功率检测后的接收信号;
所述Istart通过如下方式确定:
计算接收信号样点的功率值Pwin为:
其中,Lwin为信号平均功率的长度,i取数范围为1~L-Lwin;
将Pwin(i+Lwin)与Pwin(i)的功率比值,与预设门限Plim进行比较,当所述比值大于Plim时,获取信号功率检测的位置为Istart;
6.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行权利要求1至2任一项所述的方法。
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