CN114762303A - 用于NB-IoT网络中用户设备的联合时频同步方法 - Google Patents

用于NB-IoT网络中用户设备的联合时频同步方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114762303A
CN114762303A CN202180006930.6A CN202180006930A CN114762303A CN 114762303 A CN114762303 A CN 114762303A CN 202180006930 A CN202180006930 A CN 202180006930A CN 114762303 A CN114762303 A CN 114762303A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iot
subframe
value
time
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202180006930.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114762303B (zh
Inventor
迈克尔·施密特
安德烈亚斯·伯里
托比亚斯·塞弗特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP20181705.3A external-priority patent/EP3930276A1/en
Application filed by Shenzhen Goodix Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Publication of CN114762303A publication Critical patent/CN114762303A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114762303B publication Critical patent/CN114762303B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2657—Carrier synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2668—Details of algorithms
    • H04L27/2669—Details of algorithms characterised by the domain of operation
    • H04L27/2672—Frequency domain
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2668—Details of algorithms
    • H04L27/2673—Details of algorithms characterised by synchronisation parameters
    • H04L27/2675—Pilot or known symbols
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于NB‑IoT网络中已经连接到服务小区的用户设备的联合时频同步方法，以获得最优时频偏移估计。提供一种允许UE的优化时频同步的过程的目的将通过包括以下阶段的方法来解决，由此UE已知的量被用于高效地并且以更好的性能操作UE功率：‑对于从服务小区的信息导出的预先计算的参考NB‑IoT子帧Bm，解调接收的NB‑IoT子帧Rm，并将Wm存储在矩阵W中；‑计算度量Vm(f，t)并将其与Wm递归组合，产生新的度量Um(f，t)；‑递归计算Wm上的参考值Sm；‑将度量Um(f，t)与Sm进行比较，而‑如果Um(f，t)/Sm的归一化值不超过阈值KThreshold(m)，则递归地重复该方法的阶段1至5，直到解调了最大数量Mmax，否则‑如果Um(f，t)/Sm的归一化值超过阈值KThreshold(m)，则基于Um(f，t)的值计算关于离散频率偏移值f∈F和离散时间偏移值t∈T的arg‑max值，从而获得时频偏移估计的最优值。

Description

用于NB-IoT网络中用户设备的联合时频同步方法
本发明涉及一种用于NB-IoT网络中已经连接到服务小区的用户设备的联合时频同步方法，以获得最优时频偏移估计。
窄带物联网(NB-IoT)是3GPP基于LTE的通信标准(参见：3GPP.Physical channelsand modulation.TS 36.211V15.6.0,2019年7月)，目标是基于蜂窝的IoT通信，具有低功耗、低设备成本和扩展的无线电链路范围。类似于基线LTE标准，特定的同步序列以及参考符号是用于NB-IoT的3GPP规范的一部分。对于NB-IoT UE来说，在睡眠或更长的传输周期之后，维持时频同步是非常重要的。NB-IoT的一种直接但缓慢的实现是从头开始执行小区搜索，例如R1-161981NB-PSS和NB-SSS design.doc中所示。
http://www.3gpp.org/ftp/TSG_RAN/WG1_RL1/TSGR1_AH/LTE_NB-IoT_1603/Docs/R1-161981.zip。
对于NB-IoT，下行链路中的不同物理信号和信道由该标准提供，例如窄带主同步信号(narrowband primary synchronization signal，NPSS)、窄带辅同步信号(narrowband secondary synchronization signal，NSSS)和窄带物理广播信道(narrowband physical broadcast channel，NPBCH)。这些NB-IoT物理信道和信号主要在时间上复用。通常，从基站发送到UE的无线电信号被分层地构造成持续时间为1毫秒的子帧，10个子帧形成一个帧，1024个帧形成一个超帧，1024个超帧是模糊周期，在此之后这种模式即每2小时55分钟进行重复。此外，在频域中，每个NB-IoT子帧跨越一个物理资源块(physical resource block，PRB)(即，12个子载波)。
同步序列以及参考符号可以用于时间和频率偏移估计。完成同步的方式取决于与网络连接相关的状态。在初始小区搜索的情况下，对于子帧定时和频率偏移一无所知。在初始小区搜索期间，用户设备(user equipment，UE)通常必须以如下所述的连续方式执行几个同步任务。
对于UE和基站之间在帧和子帧中的第一次同步，并且为了确定小区ID，UE使用窄带主同步信号(NPSS)和窄带辅同步信号(NSSS)，其中NPSS提供初始时频同步，NSSS产生小区ID和帧定时。在下一步骤中，在经由窄带物理随机接入信道(narrowband physicalrandom-access channel，NPRACH)发起从UE到基站的第一次传输之前，UE接收窄带物理广播信道(NPBCH)和系统信息块1(system information block 1，SIB1)。
然而，如果UE已经在某个服务小区连接到网络，则子帧调度是已知的，并且频率偏移已经被补偿。在这种情况下，UE需要跟踪由于漂移引起的时间和频率偏移，以便提供对物理下行信道的可靠检测。
与NB-IoT下行链路同步相关的一个特殊问题是，如果以非常低的功耗为目标，时频估计的更新可能具有挑战性。因为基于初始小区搜索来执行时频重新同步可能需要相对较长的主动接收(active reception，RX)开启时间，这对于电池供电的设备来说尤其不理想。
在连接模式期间，窄带参考符号(narrowband reference symbol，NRS)的使用可能足以在解码来自物理下行信道窄带物理下行链路控制信道(narrowband physicaldownlink control channel，NPDCCH)和窄带物理下行链路共享信道(narrowbandphysical downlink shared channel，NPDSCH)的数据时维持可靠的同步估计。然而，如果UE在空闲模式期间监控寻呼，则长睡眠周期对于降低功耗是必不可少的。对于非常长的睡眠周期(扩展不连续接收(extended discontinuous reception，eDRX)、省电模式(powersave mode，PSM))，UE原则上可以总是从唤醒后的初始小区搜索从头开始同步。然而，对于较短的睡眠周期，唤醒后基于NRS的重新同步可能不起作用，因为时间和频率偏差的捕捉范围太小。另一方面，如上所述，基于初始小区搜索的从头开始同步可能花费太长时间。因此，在某些用例下，在两个极端之间采用更优化的重新同步方法是有益的。
重新同步的另一个用例与上行传输的一些NB-IoT特定方面有关。NB-IoT的用户设备(UE)只需要支持半双工操作，因此没有明显的方法来跟踪长时间传输期间的同步参数。为了在传输期间提供用于同步的方法，3GPP在256ms的传输周期之后引入了40ms的上行(uplink，UL)传输间隙。在上行(UL)传输间隙的相对较短的持续时间期间，需要一种有效的同步方法，尤其是因为这必须在小于-10dB的相对低的SNR下完成。
同步序列NPSS(Narrowband Primary Synchronization Signal)和NSSS(Narrowband Secondary Synchronization Signal)在某些子帧中传输。与分布在几个子帧上的相对稀疏出现的NRS相反，NPSS和NSSS都在子帧间隔内占用许多资源元素。
例如，NPSS在子帧#5包含121个资源元素，而包含NRS的子帧可以仅包含多达16个资源元素。因此，如果在连接模式下需要在正常接收操作之外执行重新同步，则NPSS和NSSS更有用。
理论上，使用子帧中的最后11个OFDM符号，在每10ms帧的子帧#5中发送NPSS。从UE的角度来看，NPSS检测是计算要求最高的操作之一。为了允许NPSS检测的有效实现，NB-IoT使用分层序列。对于子帧中11个NPSS OFDM符号中的每一个，发送p或–p，其中p是基于根索引为5的长度为11的Zadoff-Chu(ZC)序列生成的基序列。每个长度为11的ZC序列被映射到NB-IoT PRB中最低的11个子载波。
NSSS具有20ms的周期，并且在子帧#9中传输，也使用总共由132个资源元素组成的最后11个OFDM符号。NSSS是长度为132的频域序列，每个元素映射到一个资源元素。通过ZC序列和二进制加扰序列之间的逐元素(element-wise)乘法来生成NSSS。ZC序列和二进制加扰序列的根由窄带物理小区标识(narrowband physical cell identity，NB-PCID)确定。ZC序列的循环移位进一步由帧号确定。
NPBCH携带主信息块(master information block，MIB)，并在每帧的子帧#0中传输。MIB在640毫秒的传输时间间隔(transmission time interval，TTI)内保持不变。
NB-IoT标准的第15版(参见：3GPP.Physical channels and modulation.TS36.211V15.6.0,2019年7月)，通过特定的窄带唤醒信号(narrowband wakup szignal，NWUS)，可以在空闲模式下的寻呼监视期间获得进一步的功率降低。该信号与某些寻呼时机相关联。在存在NWUS的情况下，可以从NWUS的信号序列中直接获得时频偏移估计。
使用NPSS和NSSS的时频偏移估计通常基于引导式(boot strap)方法，例如参见(高通公司，NB-PSS和NB-SSS设计，R1-161981，2016年3月)。首先，检测NPSS的存在以及时频偏移的粗略估计。NSSS的附加检测提供了小区标识和帧结构的信息。它还可以用于精确的频率偏移估计。如果小区ID及其子帧调度已经已知，则这种引导方法是次优的。
因此，本发明的一个目的是提供一种允许优化UE的时频同步的过程，由此UE已知的量被用来高效地并且以更好的性能操作UE功率。
本发明的目的将通过一种用于NB-IoT网络中已经连接到服务小区的用户设备(UE)的联合时频同步方法来实现，该方法获得最优时频偏移估计，该方法包括以下阶段：
-对于包含频域中的期望资源元素的预先计算的参考NB-IoT子帧Bm，解调接收的包含所述频域中的资源元素的NB-IoT子帧Rm，然而Bm的预先计算的资源元素是从所述服务小区的信息中导出的，并且将解调的NB-IoT子帧Wm的资源元素存储在矩阵W中，其中，m是等于或大于0的自然数，并且呈现第m个处理的子帧(阶段1)；
-计算由
Figure BDA0003677847630000041
定义的度量Vm(f，t)，其中，Wk,l是第m个处理的子帧Wm的矩阵W的元素和关于预定义的离散频率偏移值f∈F和离散时间偏移值t∈T的区域的函数
Figure BDA0003677847630000042
和pl(f)＝exp(2πjτlf)(阶段2)；
-在多个解调的NB-IoT子帧Wm上以非相干方式递归组合所述度量Vm(f，t)，产生新的度量Um(f，t)(阶段3)；
-基于当前处理的解调的NB-IoT子帧Wm的子帧能量，递归计算多个解调的NB-IoT子帧Wm上的参考值Sm(阶段4)；
-将非相干组合的新度量Um(f，t)与所述参考值Sm进行比较(阶段5)，然而
-如果Um(f，t)/Sm的归一化度量值不超过阈值KThreshold(m)，则递归重复所述方法的阶段1至5，直到子帧Mmax的预定义的最大数量的已经被解调，其中，Mmax是大于0的自然数，否则
-如果所述Um(f，t)Um(f，t)/Sm的度量值超过所述阈值KThreshold(m)，则基于Um(f，t)的非相干组合度量值来计算关于所述离散频率偏移值f∈F和所述离散时间偏移值t∈T的arg-max值，获得所述时频偏移估计的最优值，假设组合子帧Wm的数量没有超过Mmax(阶段6)。
本发明方法的关键思想是相对于预期(理想)子帧的所有资源元素解调接收的NB-IoT子帧。让理想子帧由表示Nc＝12个载波和Ns＝14个OFDM符号/子帧上的(k，l)个预期资源元素的矩阵B＝(bk，l)k＝0，1，...，Nc-1，l＝0，1，...，Ns-1来定义。
如果R是对应于所接收的子帧的资源元素的矩阵(在频域中)，则让矩阵W被定义为：
Figure BDA0003677847630000052
这表示解调的子帧。在不存在由于噪声和频率选择性而导致的任何接收器损伤的情况下，并且假设关于时频偏移的完美同步。
wk，l＝w0exp(jα)，k＝0，1，...，Nc-1，l＝0，1，...，Ns-1，
对于一些实标量W0和一些角度α。因此，W的所有复数值元素指向相同的方向。
在频率偏移fo以Hz为单位的情况下，
wk，l(f0)＝w0 exp(jα)·pl(f0)，k＝0，1，...，Nc-1，l＝0，1，...，Ns-1
与pl(f0)＝exp(2πjτlf0) (2)
作为fo的函数的频移旋转，其中τl是子帧内第l个OFDM符号的开始的时间偏移。第l个OFDM符号的开始τl被定义为紧接在其对应的循环前缀之后的时间。
在时间偏移to的情况下，等式(2)变为
wk，l(t0)＝w0exp(jα)·qk(t0)，k＝0，1，...，Nc-1，l＝0，1，...，Ns-1
与
Figure BDA0003677847630000051
作为to的函数的时移旋转，
其中Δfs＝15kHz是OFDM载波的频率间隔。如果频率偏移和定时偏移都适用，则
wk，l(f0，t0)＝w0exp(jα)·pl(f0)·qk(t0) (4)
现在，假设W＝(wk，l)是根据等式(1)的解调的子帧，具有未知的时间和频率偏移。V定义度量
Figure BDA0003677847630000061
以及Vm(f，t)表示第m个处理的子帧的度量。
因此，如果R＝B+N，其中N是噪声矩阵，其中所有元素是等方差的零均值白高斯噪声，则
Figure BDA0003677847630000062
是关于某个频率偏移区域F和时间偏移区域T的频率和时间的最优估计。从实际的角度来看，集合T和F可以是离散的，具有一些有用的分辨率。
例如，集合F可以被定义为：
F＝{-NFΔF，(-NF+1)ΔF，...，-ΔF，0，ΔF，...，(NF-1)ΔF，NFΔF}。
因此，F是频率分辨率为ΔF的2NF+1频率步长的集合。
同样，T＝{-NFTΔT，(-NT+1)ΔT，...，-ΔT，0，ΔT，...，(NT-1)ΔT，NTΔT}是是频率分辨率为ΔT的2NT+1时间偏移步长的集合。
在下一阶段(阶段3)，新的度量Um(f，t)＝Um-1(f，t)+Vm(f，t)，m＝0，1，...，M-1 (6)
通过在多个解调的NB-IoT子帧Wm上以非相干方式组合度量Vm(f，t)来计算，其中Vm(f，t)是根据第m个子帧的等式(5)的度量，并且U-1(f，t)＝0。因此，最优值可以通过
Figure BDA0003677847630000063
获得。该第三阶段的优点在于，对于非常低的信噪比，单个子帧的观测仍然可能导致大的估计误差，这可以通过组合多个子帧来减小。本发明的方法是如上所述非相干地组合度量V。
一旦可靠的估计可用，希望自动终止求和，而不是在预定义数量的子帧M≥1上应用求和。为了做到这一点，计算参考值(阶段4)
Sm＝Sm-1+Em，m＝0，1，...，M-1 (7)
S-1＝0，其中Em被定义为：
Figure BDA0003677847630000071
在阶段5，将非相干组合的新度量Um(f，t)与参考值Sm进行比较。
如果
Figure BDA0003677847630000072
求和可以在子帧0≤m0≤M-1处停止。
其中KThreshold(m)是阈值，并且
Figure BDA0003677847630000073
(阶段6)，否则递归重复该方法的阶段1至5，直到预定义的最大数量的子帧Mmax已经被解调，其中M是大于0的自然数。阈值KThreshold控制目标估计误差，阈值越大，得到的估计误差越小。
如果对于某个预定义值M＝Mmax，条件(8)从不成立，则可能找不到可靠的估计。注意，阈值KThreshold应该(通常)是m的函数，因为阈值可以随着m数量的增加而放宽。
在本发明的变型中，对于所有Ns＝14个OFDM符号的离散频率偏移值的所有复指数被预先计算并存储在查找表中。
并且在本发明方法的另一变型中，对于所有Nc＝12个OFDM符号的离散时间偏移值t∈T的所有复指数被预先计算并存储在查找表中。
对于等式(5)的度量计算，对于每个f∈F和t∈T，根据等式(4)将元素Wk，l变换为元素
Figure BDA0003677847630000074
是一种直接的方法。假设根据等式(2)的值p1(-f)是为所有l∈0，1，...Ns-1和所有f∈F预先计算的，并存储在大小为Ns×(2NF+1)的查找表中。类似地，关于等式(3)的所有值qk(-t)是对于所有载波k∈0，1，...Nc-1和所有t∈T预先计算的，并且存储在大小为Nsc×(2NT+1)的查找表中。
总的计算复杂度将符合顺序O(Nc·Ns·(2NF+1)·(2NT+1))。
在本发明方法的另一变形中，为了降低计算复杂度，度量Vm(f，t)的计算以两阶段方法完成，其中在第一阶段，首先基于离散频率偏移值f∈F计算中间值ck(f),在第二阶段，基于第一阶段的中间值Ck(f)和基于离散值t∈T和f∈F计算度量值Vm(f，t)。
中间值通过以下计算：
Figure BDA0003677847630000081
基于值Ck(f),可以计算：
Figure BDA0003677847630000082
总的计算复杂度符合顺序：
O1(Nc·Ns·(2NF+1))+O2(Nc·(2NF+1)·(2NT+1))。
本发明的方法包括，对于特定NB-IoT子帧的解调，预先计算包含频域中的预期资源元素的参考NB-IoT子帧Bm，而Bm的预先计算的资源元素从服务小区的信息中导出，其中m是等于或大于0的自然数，并且表示第m个处理的子帧。对于预先计算，存储在矩阵B＊中的期望(理想)资源元素的复共轭是必要的。根据特定的子帧，这是多多少少是复杂的，如下所述。
因此，在本发明方法的变形中，在锚载波的子帧#5上传输的窄带主同步信号(NPSS)在阶段1中被解调，而预先计算的参考NB-IoT子帧Bm是恒定的，与LTE帧号无关。
NPSS的解调是直接的，因为不管LTE帧号如何，矩阵B都是恒定的，这可以在http://www.3gpp.org/ftp/TSG_RAN/WG1_RL1/TSGR1_AH/LTE_NB-IoT_1603/Docs/R1-161981.zip,10.2.7.1节中理解，为清楚起见，此处不再赘述。所有
Figure BDA0003677847630000091
的元素都可以预先计算并存储在查找表中。在锚载波的子帧#5执行解调。
在本发明方法的另一变形中，对于每个偶数LTE帧号，在锚载波的子帧#9上传输的窄带辅同步信号(NSSS)在阶段1中被解调，而参考NB-IoT子帧Bm的预先计算取决于cell-ID。
对于NSSS解调，取决于cell-ID，可以根据http://www.3gpp.org/ftp/TSG_RAN/WG1_RL1/TSGR1_AH/LTE_NB-IoT_1603/Docs/R1-161981.zip,10.2.7.2节(为了清楚起见，此处不再重复)来初步预先计算矩阵B＊。对于每个偶数值的LTE帧号，在锚载波的子帧#9处执行解调。从实践的角度来看，可以预先计算单位根
Figure BDA0003677847630000092
并将其存储在查找表中，以便获得Zadoff-Chu序列的值，参见http://www.3gpp.org/ftp/TSG_RAN/WG1_RL1/TSGR1_AH/LTE_NB-IoT_1603/Docs/R1-161981.zip。Zadoff-Chu序列
Figure BDA0003677847630000093
的共轭元素可以通过z(k)＝Gy(k)和索引序列y(n)＝(y(n-1)+u·n)mod 131，y(0)＝0，n＝1，2，...，130简单读出。
此外，需要资源元素的π/2旋转(取决于LTE帧号)。因此，B＊的预先计算相对简单。
除了携带同步信号的子帧之外，那些携带广播数据的子帧，如主信息块(MIB)，也可以用于同步。
因此，在本发明方法的另一变形中，在窄带物理广播信道(NPBCH)中传递的主信息块(MIB)有效载荷信息被用于在阶段1中解调NPBCH，而参考NB-IoT子帧Bm的预先计算在同步过程开始时执行，并且取决于NPBCH的资源元素的重新编码。
在NB-IoT中，MIB在NPBCH中传递，它使用每个系统帧的第一个子帧。MIB有效载荷通常是静态的，并且从第一次小区搜索开始就为UE所知，这就是为什么它可以被用作解调NPBCH的已知参考数据。为此，需要按照http://www.3gpp.org/ftp/TSG_RAN/WG1_RL1/TSGR1_AH/LTE_NB-IoT_1603/Docs/R1-161981.zip,10.2.4节(为清晰起见，此处不再重复)中描述的步骤对MIB有效载荷进行重新调制。这包括比特流编码、速率匹配、加扰和QPSK调制。共轭QPSK符号被映射到代表矩阵B＊的NPBCH子帧的资源元素。MIB分布在八个子帧上，导致八个不同的矩阵，其中根据当前帧时序选择正确的矩阵。B＊的预先计算必须在同步过程开始时执行。由于帧时序的高4位是MIB有效载荷的一部分，因此需要重新计算帧边界SFN％64＝0处的B＊。
NB-IoT支持空间频率分组编码，即广播信道(以及物理下行信道)可能由叠加在接收器端的两个并发信号传输。映射到两个发射天线的符号遵循Alamouti方案，其正交特性允许以低复杂度进行解调。关于双发射天线系统中的同步，NPBCH因此可以相对于第一发射天线和相对于第二发射天线被解调，产生两个解调结果。
在本发明方法的另一变形中，窄带唤醒信号(NWUS)在阶段1中被解调，而参考NB-IoT子帧Bm的预先计算取决于NWUS所关联的小区ID和寻呼时机的时间。
对于NWUS解调，可以根据http://www.3gpp.org/ftp/TSG_RAN/WG1_RL1/TSGR1_AH/LTE_NB-IoT_1603/Docs/R1-161981.zip,10.2.6B节(为了清楚起见，此处不再重复)预先计算矩阵B＊，这取决于与NWUS相关联的小区ID和寻呼时机的时间。Zadoff-Chu序列相当于NSSS的其中之一。此外，需要资源元素的π/2旋转(取决于加扰器状态)。对于发送系统信息块类型1-NB(systemInformationBlockType1-NB，SIB-1)的子帧或者发送系统信息(system information，SI)消息的子帧，根据等式(6)和(7)的积分应该被忽略，因为在那些子帧没有发送NWUS信号。等式(8)的可靠性检查可用于检测NWUS的存在或不存在。
将使用示例性实施例更详细地解释本发明。
附图示出了：
图计算度量Vm(f，t)的示例总结为f0＝-400Hz和t0＝2.5μs的函数v(f，t)。
图中示出了二维函数V的示例，频率偏移f0＝-400Hz，时间偏移t0＝2500ns。这种情况下，频率偏移的分辨率设为ΔF＝80Hz，NF＝15。因此，频率偏差的捕捉范围约为μ1.2kHz。时间分辨率设置为ΔT＝790ns，NT＝10，支持大约±7.9μs的捕捉范围。对于解调，使用没有附加噪声的NSSS。关于V(f，t)最大值的最优估计值为
Figure BDA0003677847630000111
和
Figure BDA0003677847630000112
总之，公开了在服务小区已知并且可以从服务小区的知识中导出其他信息的情况下的最优联合时频偏移估计。具体地，时频估计基于完整接收的NB-IoT子帧相对于子帧的预期(理想)内容的所有资源元素的解调。这种重新同步可以基于序列NPSS和NSSS，也可以基于NPBCH。对于具有NWUS信令的寻呼，检测和重新同步可以基于NWUS。
本发明过程提供了UE的优化的时频同步，由此UE可以更高效地并且以具有更好的性能操作功率。本发明方法在UE侧的NB-IoT调制解调器上运用。

Claims (8)

1.一种用于NB-IoT网络中已经连接到服务小区的用户设备UE的联合时频同步方法，以获得最优时频偏移估计，所述方法包括以下阶段：
-(阶段1)对于包含频域中的期望资源元素的预先计算的参考NB-IoT子帧Bm，解调接收的包含所述频域中的资源元素的NB-IoT子帧Rm，然而Bm的预先计算的资源元素是从所述服务小区的信息中导出的，并且将解调的NB-IoT子帧Wm的资源元素存储在矩阵W中，其中，m是等于或大于0的自然数，并且呈现第m个处理的子帧；
-(阶段2)计算由
Figure FDA0003677847620000011
定义的度量Vm(f，T)，其中，Wk，l是第m个处理的子帧Wm的矩阵W的元素和关于预定义的离散频率偏移值f∈F和离散时间偏移值t∈T的区域的函数
Figure FDA0003677847620000012
和pl(f)＝exp(2πjτlf)；
-(阶段3)在多个解调的NB-IoT子帧Wm上以非相干方式递归组合所述度量Vm(f，T)，产生新的度量Um(f，T)；
-(阶段4)基于当前处理的解调的NB-IoT子帧Wm的子帧能量，递归计算多个解调的NB-IoT子帧Wm上的参考值Sm；
-(阶段5)将非相干组合的新度量Um(f，T)与所述参考值Sm进行比较，然而
-如果Um(f，T)/Sm的归一化度量值不超过阈值KThreshold(m)，则递归重复所述方法的阶段1至5，直到子帧Mmax的预定义的最大数量的已经被解调，其中，Mmax是大于0的自然数，否则
-(阶段6)如果所述Um(f，T)/Sm的归一化度量值超过所述阈值KThreshold(m)，则基于Um(f，T)的非相干组合度量值来计算关于所述离散频率偏移值f∈F和所述离散时间偏移值t∈T的arg-max值，获得所述时频偏移估计的最优值，假设组合子帧Wn的数量没有超过Mmax。
2.根据权利要求1所述的用于UE的联合时频同步方法，其中，对于所有Ns＝14个OFDM符号的所述离散频率偏移值f∈F的所有复指数被预先计算并存储在查找表中。
3.根据权利要求1所述的用于UE的联合时频同步方法，其中，对于所有Nc＝12个OFDM符号的所述离散时间偏移值t∈T的所有复指数被预先计算并存储在查找表中。
4.根据权利要求1所述的用于UE的联合时频同步方法，其中，所述度量Vm(f，T)的计算以两阶段方法进行，其中，在第一阶段，首先基于所述离散频率偏移值f∈F计算中间值Ck(f)，在第二阶段，基于所述第一阶段的中间值Ck(f)以及基于离散值t∈T和f∈F计算所述度量值Vm(f，T)。
5.根据权利要求1所述的用于UE的联合时频同步方法，其中，在锚载波的子帧#5上传输的窄带主同步信号在阶段1中被解调，而所述预先计算的参考NB-IoT子帧Bm是恒定的，与所述LTE帧号无关。
6.根据权利要求1所述的用于UE的联合时频同步方法，其中，在对于每个偶数LTE帧号的锚载波的子帧9上传输的所述窄带辅同步信号在阶段1中被解调，而所述参考NB-IoT子帧Bm的预先计算取决于小区ID。
7.根据权利要求1所述的用于UE的联合时频同步方法，其中，在所述窄带物理广播信道NPBCH中传递的所述主信息比特MIB有效载荷信息在阶段1中被解调，而所述参考NB-IoT子帧Bm的预先计算在所述同步过程开始时执行，并且取决于所述NPBCH的资源元素的重新编码。
8.根据权利要求1所述的用于UE的联合时频同步方法，其中，窄带唤醒信号NWUS在阶段1中被解调，而所述参考NB-IoT子帧Bm的预先计算取决于NWUS所关联的所述小区ID和所述寻呼时机的时间。
CN202180006930.6A 2020-01-09 2021-01-07 用于NB-IoT网络中用户设备的联合时频同步方法 Active CN114762303B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20150965 2020-01-09
EP20150965.0 2020-01-09
EP20181705.3 2020-06-23
EP20181705.3A EP3930276A1 (en) 2020-06-23 2020-06-23 Method for a joint time-frequency synchronization of user equipment in nb-iot networks
PCT/EP2021/050162 WO2021140137A1 (en) 2020-01-09 2021-01-07 Method for a joint time-frequency synchronization of user equipment in nb-iot networks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114762303A true CN114762303A (zh) 2022-07-15
CN114762303B CN114762303B (zh) 2023-04-04

Family

ID=74236133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180006930.6A Active CN114762303B (zh) 2020-01-09 2021-01-07 用于NB-IoT网络中用户设备的联合时频同步方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3884633B1 (zh)
CN (1) CN114762303B (zh)
WO (1) WO2021140137A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116546615B (zh) * 2023-07-07 2023-09-12 芯迈微半导体(上海)有限公司 一种长期演进终端在连接态下的重新同步方法、装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106972915A (zh) * 2017-03-30 2017-07-21 苏州维特比信息技术有限公司 一种信号传输方法和窄带无线终端
US20170264406A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 Qualcomm Incorporated Narrowband wireless communications cell search
CN109039981A (zh) * 2018-07-19 2018-12-18 深圳市极致汇仪科技有限公司 无线综测仪窄带物理上行共享信道的频偏估计方法及系统
CN110191071A (zh) * 2019-06-17 2019-08-30 武汉虹信通信技术有限责任公司 一种窄带物联网系统中基于信道估计的测量方法及装置
CN110603795A (zh) * 2017-05-12 2019-12-20 瑞典爱立信有限公司 用于实现同步的无线通信设备、网络节点、方法以及计算机程序

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170264406A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 Qualcomm Incorporated Narrowband wireless communications cell search
CN106972915A (zh) * 2017-03-30 2017-07-21 苏州维特比信息技术有限公司 一种信号传输方法和窄带无线终端
CN110603795A (zh) * 2017-05-12 2019-12-20 瑞典爱立信有限公司 用于实现同步的无线通信设备、网络节点、方法以及计算机程序
CN109039981A (zh) * 2018-07-19 2018-12-18 深圳市极致汇仪科技有限公司 无线综测仪窄带物理上行共享信道的频偏估计方法及系统
CN110191071A (zh) * 2019-06-17 2019-08-30 武汉虹信通信技术有限责任公司 一种窄带物联网系统中基于信道估计的测量方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MEDIATEK INC.: "On design aspects for NB-IoT Wake Up Signal", 《3GPP TSG RAN WG1 MEETING #91 R1-1719591》 *
MEDIATEK INC.: "Performance Analysis of PSS in Initial Time-Frequency Uncertainty", 《3GPP TSG RAN WG1 MEETING #87 R1-1612128》 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3884633B1 (en) 2022-02-23
EP3884633A1 (en) 2021-09-29
CN114762303B (zh) 2023-04-04
WO2021140137A1 (en) 2021-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2074707B1 (en) A method for transmitting information using sequence.
US10009928B2 (en) Method, apparatus and system for random access
EP1755301B1 (en) Guard interval setting method and apparatus in OFDM communication
EP2076980B1 (en) Tdm based cell search method for ofdm system
US5867478A (en) Synchronous coherent orthogonal frequency division multiplexing system, method, software and device
EP2790339B1 (en) Transmitter, receiver, mobile communication system and synchronization channel
RU2369030C2 (ru) Система модуляции с множеством несущих с разнесением циклических задержек
US9155024B2 (en) Radio transmitting apparatus, radio receiving apparatus, and pilot generating method
US20050259723A1 (en) System and method for variable rate multiple access short message communications
EP1755299A2 (en) Transmitting/receiving apparatus and method for cell search in a broadband wireless communication system using multiple carriers
US20040179627A1 (en) Pilots for MIMO communication systems
US20030179776A1 (en) Multicarrier transmitter, multicarrier receiver, and multicarrier wireless communication method
US20050249319A1 (en) Apparatus and method for channel estimation in an orthogonal frequency division multiplexing cellular communication system using multiple transmit antennas
US20050185725A1 (en) OFDM communication system and method
JP2010504003A (ja) 干渉情報を測定、通信、および／または使用する方法および装置
JPWO2004021616A1 (ja) 送受信装置及び送受信方法
CN101467380B (zh) 用于估计噪声变化量的方法和设备
EP3930276A1 (en) Method for a joint time-frequency synchronization of user equipment in nb-iot networks
CN114762303B (zh) 用于NB-IoT网络中用户设备的联合时频同步方法
GB2573531A (en) Method for estimating carrier frequency offset
CN100356704C (zh) 无线移动通信系统中对频偏进行补偿的方法
KR100667705B1 (ko) Ｍｉｍｏ-ｏｆｄｍ 시스템에서의 송신 장치 및 그 방법,수신 장치 및 그 방법
KR20080035992A (ko) Ｏｆｄｍ 셀 탐색 및 ｂｃｈ 복조 방법
JP2004357339A (ja) マルチキャリア送信装置、マルチキャリア受信装置およびマルチキャリア無線通信方法
KR20010058248A (ko) 다중 반송파 코드분할다중접속 역방향 전송에서의채널추정을 위한 파일럿신호 전송방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant