一种NB-IoT多载波信号同步方法、装置和电子设备

摘要

本公开涉及信号传输技术领域，提供了一种NB‑IoT多载波信号同步方法、装置和电子设备，该NB‑IoT多载波信号同步方法包括：基于窄带物理上行共享信道，获取一段待处理数据，并对待处理数据整体进行半带旋转；对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据；基于参考符号，对多组数据进行时域滑动相关操作，得到不同的相关峰结果；选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果，对待处理数据进行同步操作。本公开可实现直接对窄带物理上行共享信道的信道信号进行同步解调，不需要依赖其他信道，并且同步处理的搜索窗比较大，可以对任意一段起始位置的窄带物理上行共享信道的信号进行同步处理。

权利要求

1.一种NB‑IoT多载波信号同步方法，其特征在于，包括：基于窄带物理上行共享信道，获取一段待处理数据，并对所述待处理数据整体进行半带旋转；

对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据；

基于参考符号，对所述多组数据进行时域滑动相关操作，得到不同的相关峰结果；

选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果，对所述待处理数据进行同步操作；

对所述待处理数据整体进行半带旋转包括：对所述待处理数据整体进行‑7.5kHz的频偏补偿。

2.根据权利要求1所述的NB‑IoT多载波信号同步方法，其特征在于，所述预设的频偏包括‑7kHz至7kHz。

3.根据权利要求1或2所述的NB‑IoT多载波信号同步方法，其特征在于，对所述多组数据进行时域滑动相关操作，包括：对所述多组数据进行频域卷积处理。

4.根据权利要求3所述的NB‑IoT多载波信号同步方法，其特征在于，在对所述多组数据进行频域卷积处理之后，还包括：获取所述多组数据的信道冲激响应。

5.一种NB‑IoT多载波信号同步装置，其特征在于，包括：获取模块，被配置为基于窄带物理上行共享信道，获取一段待处理数据；

旋转模块，被配置为对所述待处理数据整体进行半带旋转，对待处理数据整体进行半带旋转包括：对待处理数据整体进行‑7.5kHz的频偏补偿；

频偏模块，被配置为对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据；

滑动模块，被配置为基于参考符号，对所述多组数据进行时域滑动相关操作，得到不同的相关峰结果；

同步模块，被配置为选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果，对所述待处理数据进行同步操作。

6.根据权利要求5所述的NB‑IoT多载波信号同步装置，其特征在于，所述预设的频偏包括‑7kHz至7kHz。

7.根据权利要求6所述的NB‑IoT多载波信号同步装置，其特征在于，所述滑动模块用于对所述多组数据进行频域卷积处理，并获取频域卷积处理后的多组数据的信道冲激响应。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并且可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至

4中任一项所述方法的步骤。

说明书

一种NB‑IoT多载波信号同步方法、装置和电子设备

技术领域

[0001] 本公开涉及信号传输技术领域，尤其涉及一种NB‑IoT多载波信号同步方法、装置和电子设备。

背景技术

[0002] NB‑IoT（英文全称为：Narrowband Internet of Things）是窄频物联网的简称，NB‑IoT是一种专为万物互联打造的蜂窝网络连接技术。由于占用带宽很窄，并且具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点，因此被广泛应用于建筑、物流、公共事业、智慧城市、消费电子和设备管理等领域。

[0003] 在NB‑IoT的网络架构中，NB‑IoT终端常为数据采集终端，用于采集或产生各种数据，并将数据以网络连接的方式上传给NB‑IoT基站。NB‑IoT终端上传数据也称为传送上行数据，NB‑IoT传送上行数据有两种传送方式：单载波传输（Singleton）和多载波传输（Multitone）。就多载波传输而言，现有技术中NB‑IoT终端一般依据下行主同步信号进行同步的方式进行信号同步处理，这种方式不仅有依赖其他信道，并且同步处理的搜索窗较小，故只能以信号的循环前缀为起始位置进行同步处理。因此，现有NB‑IoT终端在采用多载波传输方式传送上行数据的信号同步方法有待改进。

发明内容

[0004] 基于上述目的，本公开提供一种NB‑IoT多载波信号同步方法、装置和电子设备，以解决现有NB‑IoT终端在采用多载波传输方式传送上行数据需要依赖另外信号且搜索窗口较小，只能以信号的循环前缀为起始位置进行同步处理的问题。

[0005] 根据本公开实施例的第一方面，提供了一种NB‑IoT多载波信号同步方法，其包括：基于窄带物理上行共享信道，获取一段待处理数据，并对待处理数据整体进行半带旋转；对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据；基于参考符号，对多组数据进行时域滑动相关操作，得到不同的相关峰结果；选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果，对待处理数据进行同步操作。

[0006] 根据本公开实施例的第二方面，提供了一种NB‑IoT多载波信号同步装置，其包括：获取模块，被配置为基于窄带物理上行共享信道，获取一段待处理数据；旋转模块，被配置为对待处理数据整体进行半带旋转；频偏模块，被配置为对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据；滑动模块，被配置为基于参考符号，对多组数据进行时域滑动相关操作，得到不同的相关峰结果；同步模块，被配置为选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果，对待处理数据进行同步操作。

[0007] 本公开实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并且可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述NB‑IoT多载波信号同步方法的步骤。

[0008] 本公开实施例相比于现有技术的有益效果在于：通过窄带物理上行共享信道，获取一段待处理数据，并对待处理数据整体进行半带旋转；对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据；基于参考符号，对多组数据进行时域滑动相关操作，得到不同的相关峰结果；选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果，对待处理数据进行同步操作，从而实现直接对窄带物理上行共享信道的信道信号进行同步解调，不需要依赖其他信道，并且同步处理的搜索窗比较大，可以对任意一段起始位置的窄带物理上行共享信道的信号进行同步处理。

附图说明

[0009] 为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。

[0010] 图1是本公开实施例的应用场景的场景示意图；

[0011] 图2是本公开实施例提供的一种NB‑IoT多载波信号同步方法的流程图；

[0012] 图3是本公开实施例提供的一种NB‑IoT多载波信号同步装置的结构图；

[0013] 图4是本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

[0014] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本公开实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本公开。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本公开的描述。

[0015] 下面将结合附图详细说明根据本公开实施例的一种NB‑IoT多载波信号同步方法和装置。

[0016] 图1是本公开实施例的一种应用场景的场景示意图。该应用场景可以包括网络终端设备1和基站2，并且网络终端设备1与基站2通过窄带物联网来进行数据传送。具体地，网络终端设备1向基站传送上行数据可以采用单载波传输方式，也可以采用多载波传输方式。本实施例中，网络终端设备1优选采用多载波传输方式来传送上行数据。

[0017] 网络终端设备1支持蜂窝移动通信功能，可以基于NB‑IoT技术接入IoT核心网络，与上位机或服务器进行数据通信。例如，网络终端设备1包括但不限于手机、计算机、智能水表、智能电表、智能监控、智能家具、智能穿戴等设备。

[0018] 基站2相当于一个NB‑IoT网络的接入点，当网络终端设备1接入基站2时，对于网络终端设备1向基站传送数据上行链路，NB‑IoT定义了两种物理信道：NPUSCH（窄带物理上行共享信道）和NPRACH（窄带物理随机接入信道）。本实施例中，使用NPUSCH来传送上行数据，并且NPUSCH传输优选为多频传输。

[0019] 此外，NPUSCH上行子载波间隔有3.75kHz和15kHz两种，其中单载波传输的子载波带宽包括3.75kHz和15kHz两种，而多载波传输的子载波间隔为15kHz，支持3、6、12个子载波的传输。

[0020] 需要说明的是，网络终端设备1和基站2的具体类型、数量和传输方式可以根据应用场景的实际需求进行调整，本公开实施例对此不作限制。

[0021] 图2是本公开实施例提供的一种NB‑IoT多载波信号同步方法的流程示意图。图2中的NB‑IoT多载波信号同步方法的流程示意图可以由图1的基站执行。如图2所示，该NB‑IoT多载波信号同步方法包括：

[0022] S201，基于窄带物理上行共享信道，获取一段待处理数据，并对待处理数据整体进行半带旋转；

[0023] S202，对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据；

[0024] S203，基于参考符号，对多组数据进行时域滑动相关操作，得到不同的相关峰结果；

[0025] S204，选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果，对待处理数据进行同步操作。

[0026] 具体地，待处理数据为调制信号，本实施例中，待处理数据优选为OFDM调制信号。对于多载波传输而言，子载波间隔是15kHz，那么上行包含连续12个子载波。对于通过OFDM调制的数据信道，在同样的带宽下，子载波间隔越小，相干带宽越大，那么数据传输抗多径干扰的效果越好，数据传输的效率就高。

[0027] 本实施例中，一段待处理数据为2ms数据或更长的数据，一般在通过这一段数据就可以完成同步等处理，具体数据长度和配置有关，本公开实施例对此不作限制。

[0028] 结合图1来说，对于网络终端设备1和基站2的上行多载波信号同步而言，网络终端设备1相当于信号发射端，而基站相当于信号接收端。由于是两个独立的物理器件，不可避免的存在频率上的偏差，而频率偏差会造成调制数据相位上的旋转，因此在接收端必须对频偏进行纠正，实现信号同步。例如，以OFDM调制信号为例，现有技术一般采用重复的循环前缀来求频偏，这种方式由于搜索窗口较小，只能对接收数据的指定起始位置进行同步处理，且需要依赖其他信道。

[0029] 在图1所示方法的步骤S201中，对待处理数据整体进行半带旋转包括：对待处理数据整体进行‑7.5kHz的频偏补偿。

[0030] 紧接着，在图1所示方法的步骤S202中，对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据。这里的预设的频偏大小包括‑7kHz至7kHz。例如，可以在‑7kHz至7kHz范围内，对半带旋转后的数据分别添加多个不同大小的预设频偏，或者多个相同大小的预设频偏，以此来得到多组频偏后的数据。

[0031] 优选地，对半带旋转后的数据添加的预设频偏等于一个或半个子载波的频率，或者整数倍子载波的频率。通过对半带旋转后的数据添加不同大小的预设频偏，得到不同频偏引起的相位旋转，这样同步处理的搜索窗比较大，可以对任意一段起始位置的NPUSCH信号进行同步处理。

[0032] 再接着，在图1所示方法的步骤S203中，对多组数据进行时域滑动相关操作包括：对多组数据进行频域卷积处理，从而可以得到各组数据的信号相关性。这里频域卷积处理是时域滑动相关处理的优化操作，在相同效果下可有减少处理量。

[0033] 最后，在图1所示方法的步骤S204中，对多组数据进行时域滑动相关操作包括：获取多组数据的信道冲激响应，之后只需选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果。通过上述NB‑IoT多载波信号同步方法，可实现直接对NPUSCH信道信号进行同步解调，不需要依赖其他信道，从而简化了NB‑IoT多载波信号的同步处理过程。

[0034] 应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本公开实施例的实施过程构成任何限定。

[0035] 下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

[0036] 图3是本公开实施例提供的一种NB‑IoT多载波信号同步装置的示意图。如图3所示，该NB‑IoT多载波信号同步装置包括：

[0037] 获取模块301，被配置为基于窄带物理上行共享信道，获取一段待处理数据；

[0038] 旋转模块302，被配置为对待处理数据整体进行半带旋转；

[0039] 频偏模块303，被配置为对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据；

[0040] 滑动模块304，被配置为基于参考符号，对多组数据进行时域滑动相关操作，得到不同的相关峰结果；

[0041] 同步模块305，被配置为选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果，对待处理数据进行同步操作。

[0042] 根据本公开实施例提供的技术方案，通过窄带物理上行共享信道，获取一段待处理数据，并对待处理数据整体进行半带旋转；对半带旋转后的数据分别添加预设的频偏，得到多组数据；基于参考符号，对多组数据进行时域滑动相关操作，得到不同的相关峰结果；选取相关峰最大的一组数据作为定时位置和粗频偏估计结果，对待处理数据进行同步操作，从而实现直接对窄带物理上行共享信道的信道信号进行同步解调，不需要依赖其他信道，并且同步处理的搜索窗比较大，可以对任意一段起始位置的窄带物理上行共享信道的信号进行同步处理。

[0043] 在一些实施例中，图3中的旋转模块302用于对待处理数据整体进行‑7.5kHz的频偏补偿。

[0044] 在一些实施例中，预设的频偏包括‑7kHz至7kHz。

[0045] 在一些实施例中，图3中的滑动模块304用于对多组数据进行频域卷积处理，并获取频域卷积处理后的多组数据的信道冲激响应。

[0046] 上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。

[0047] 图4是本公开实施例提供的电子设备4的示意图。如图4所示，该实施例的电子设备4包括：处理器401、存储器402以及存储在该存储器402中并且可在处理器401上运行的计算机程序403。处理器401执行计算机程序403时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，处理器401执行计算机程序403时实现上述各装置实施例中各模块的功能。

[0048] 电子设备4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等电子设备。电子设备4可以包括但不仅限于处理器401和存储器402。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是电子设备4的示例，并不构成对电子设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者不同的部件。

[0049] 处理器401可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），也可以是其它通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field‑Programmable Gate Array，FPGA）或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

[0050] 存储器402可以是电子设备4的内部存储单元，例如，电子设备4的硬盘或内存。存储器402也可以是电子设备4的外部存储设备，例如，电子设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。存储器402还可以既包括电子设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器402用于存储计算机程序以及电子设备所需的其它程序和数据。

[0051] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个处理单元中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

[0052] 集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本公开实现上述图2所示实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可以实现上述图2中各个方法实施例的步骤。计算机程序可以包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（Read‑Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

[0053] 以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本公开的保护范围之内。