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窄带物联网中下行同步技术研究

更新时间:2019-12-20 22:51:46 大小:2M 上传用户:xiaohei1810查看TA发布的资源 标签:窄带物联网下行同步技术 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

基于窄带物联网系统研究下行同步技术,实现低信噪比和高频偏环境下的同步技术方案,具有较高的实际研究意义.为此,重点研究基于窄带物联网的智能电网下行同步技术的实现方案.并针对低信噪比和高频偏引起的窄带物联网下行同步性能下降问题,提出使用差分相关和PMF+FFT算法的改进方案,实现PSS定时监测过程和频偏检测过程.通过搭建对应的下行同步信道链路级仿真平台,与原有的分段相关算法进行比较分析.结果表明,该方案能显著地改善定时检测精度,并有效消除频偏的影响,同时分析了各模块性能提升状况.

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卷第 期  
201月  
计算机应用与软件  
Vol.No5  
May 2019  
Computer Applications and Software  
窄带物联网中下行同步技术研究  
唐苗苗 张启超 周思源 谭国平  
河海大学计算机与信息学院 江苏 南京 211100)  
基于窄带物联网系统研究下行同步技术实现低信噪比和高频偏环境下的同步技术方案具有较高的  
实际研究意义为此重点研究基于窄带物联网的智能电网下行同步技术的实现方案并针对低信噪比和高频  
偏引起的窄带物联网下行同步性能下降问题提出使用差分相关和 PMF FFT 算法的改进方案实现 PSS 定时监  
测过程和频偏检测过程通过搭建对应的下行同步信道链路级仿真平台与原有的分段相关算法进行比较分析。  
结果表明该方案能显著地改善定时检测精度并有效消除频偏的影响同时分析了各模块性能提升状况。  
关键词  
窄带物联网 下行同步技术 分段相关算法 PMF FFT 算法  
中图分类号 TN911TP3  
文献标识码  
DOI:1096issn000-38601912  
DOWNLINK SYNCHRONIZATION TECHNOLOGY IN NARROWBAND INTERNET OF THINGS  
Tang Miaomiao Zhang Qichao Zhou Siyuan Tan Guoping  
College of Computer and InformationHohai UniversityNanjing 211100JiangsuChina)  
Abstract  
The downlink synchronization technology based on narrow -band IoT system is studied to achieve  
synchronization technology in low SNR and high frequency offset environments which has high practical research  
significanceThereforethis paper focused on the implementation of downlink synchronization technology in smart grid  
based on narro-band IoTAiming at the performance degradation of downlink synchronization in narrow -band IoT  
caused by low SNR and high frequency offset we proposed an improved scheme using differential correlation and PMF +  
FFT algorithmIt realized the PSS timing monitoring process and frequency offset detection process By building the  
corresponding downlink synchronization channel link -level simulation platformwe compared and analyzed with the  
piecewise correlation algorithThe results show that this scheme can significantly improve the timing detection  
accuracyand effectively eliminate the influence of frequency offset And we analyzed the performance improvement of  
each modul.  
Keywords  
Narrow-band IoT Downlink synchronization Segmented correlation algorithm PMF FFT algorithm  
201月和 201月的会议上完成制定物联  
网业务实现的根本基础就是事物之间的数据传输不  
同的物联网业务需求对于数据传输能力也存在不同程  
0 引 言  
度上的要求根据这些业务要求可以把物联网业务  
按照数据速率传输划分为高低三个等级LP-  
WAN 技术正是物联网业务应用于低速率传输环境下  
的一种应用在低速率传输环境下应用的技术通常  
是以分组无线服务技术 GPRGeneral Packet Radio  
Service进行支撑因而出现产品成本较高普及率较  
NB-IOT 技术的中文全称是窄带物联网技术这  
项技术最早由 GPP 标准组织201月的会议上  
提出并把它定义为一种新型的窄带蜂窝通信技术[1。  
GPP 组织在 201月的会议上对其标准核心部分  
的内容进行了完整的制定并且对于 NB-IOT 性能部  
分标准的制定和一致性测试的标准制定也是分别在  
收稿日期:201国家自然科学基金项目(61701168,61832005);中央高校基本科研业务费项目(201915614)唐苗  
万方数据  
硕士生主研领域信号与信息处理信道估计张启超硕士生周思源讲师谭国平教授。  
64  
计算机应用与软件  
201年  
低这一问题然而 NB_IOT 技术的出现可以有效地解  
决上述问题NB_IOT 是一种新型的窄带蜂窝通信技  
它从属于低功耗广域网这一技术范畴根据  
这项技术本身特性的实现在同一基站控制的环境下,  
使用窄带物联网可以实现在接入数量上超越现有无线  
接入技术的 在一个扇区的范围内可以  
支持 万个设备的链接可想而知 NB-IOT 这样的强  
连接特性完全满足未来物联网领域对于接入设备数量  
的需求NB-IOT 的低功耗特性也正是众多物联网业  
务所迫切需求的一项重要指标设备功耗的极限缩小  
和续航能力的不断提升可以根据不同业务的具体需  
求调整使得续航能力延长至几年到几十年不等同为  
LPWAN 领域的低功耗广域网技术LoRa 相比窄带  
物联网的优势在于它无需重新搭建网络环境射频以  
及天线设备对于 LTE 系统来说基本上是可以复用的。  
因为窄带物联网很多功能都是基于 LTE 设计系统进  
行实现的因此可以完全做到和 LTE 相兼容的特点,  
以中国移动为例它们的目标就是在现有的 LTE 网络  
环境下直接进行窄带物联网环境的部署NB-IOT 的  
第三个特性是超强的覆盖能力相同环境参数的仿真  
比较发现NB-IOT 的覆盖范围和 LTE 对比扩大了近  
10倍的区域范围[7针对这一特性对于物联网应  
用中的智慧农业和公共设施建设等业务来说NB-IOT  
是不二选择综上所述窄带物联网拥有多连接低功  
耗和广覆盖这三大特征若其模块的生产成本上可以  
做出更进一步的提升将会是全世界物联网设备上的  
最佳选择。  
SIB 信号进行处理UE 需要先获取系统定时位置和小  
区标识然后和系统进行同步再对 SIB 信息进行解  
最终获得接入系统所需信息下行同步处理过程  
主要可以分为 PSS 同步过程和 SSS 同步过程PSS 同  
步过程主要包括 PSS 定时检测过程和频偏检测过程,  
SSS 同步过程主要包括 SSS 定时检测过程和小区 ID  
检测下行同步技术具体实现流程如图 所示。  
下行同步过程实现示意图  
11 PSS 定时同步模块  
PSS 信号处理模块主要由接收信号缓冲区定时  
检测模块和频偏检测模块三个部分组成处理顺序如  
所示。  
同步技术对于任何数字通信系统来说都是非常重  
要的一个步骤没有精确的同步定时位置和正确的小  
ID 位置就不能可靠地进行通信系统间的数据传  
因此通信系统间的定时同步技术至关重要在  
OFDM 系统中频率选择性宽带信道被划分为重叠且  
正交的非频率选择性窄带信道又因为 OFDM 系统对  
于同步偏差十分敏感当定时位置出现偏差频率出现  
偏移或者小区 ID 定位错误都会对 OFDM 系统性能产  
生巨大的影响因此定时同步技术成为 OFDM 系统最  
关键的技术之一。  
PSS 信号检测示意图  
其系统设计中输入信号为窄带信号根据同步信  
号的帧结构设计可知一个 RB 包含 个可用子载  
每个子载波带宽为 kHz窄带同步信号实  
际带宽为 18kHz。  
1 下行同步技术简介  
就通信系统来说系统信息获取过程是指 UE 通  
过下行同步信道获得系统信息因此下行同步技术可  
以用于进行服务小区和相邻小区的搜索并得到接收  
信号缓冲区内特殊无线帧开始的位置频率偏移信息  
和系统信息块 SISystem Information Bloc等内容。  
分段相关算法是滑动相关算法的一种同步改进算  
PSS 定时同步模块通过 PSS 信号执行定时同步过  
从而获得定时信息再把 PSS 信号起始位置 传给  
频偏估计模块使用分段相关算法时本地 PSS 序列  
万方数据  
UE 从下行同步信道和下行广播信道对 PSSSSS 和  

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