【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)和5G技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的設(shè)備需要連接入網(wǎng)。窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)憑借其低功耗、低成本、廣覆蓋、可大量連接等優(yōu)勢(shì),成為低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的重要分支。小區(qū)搜索作為NB-IoT下行接收機(jī)的關(guān)鍵過(guò)程之一,其性能優(yōu)劣對(duì)終端設(shè)備能否穩(wěn)定工作有著重要影響。本文基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,分別對(duì)小區(qū)搜索的算法和硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了一種節(jié)省存儲(chǔ)資源的小區(qū)搜索算法和一個(gè)小區(qū)ID檢測(cè)硬件電路。與長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)(Long Time Evolution,LTE)相比,NB-IoT窄帶輔同步信號(hào)(Narrowband secondary synchronization signal,NSSS)存在更多候選序列,需要占用大量存儲(chǔ)空間,也使得其小區(qū)搜索算法更加復(fù)雜。針對(duì)這一問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種節(jié)省存儲(chǔ)資源的小區(qū)搜索算法,通過(guò)對(duì)NSSS生成函數(shù)進(jìn)行合理拆分,利用計(jì)算模塊得到部分項(xiàng)的值,大大減少了存儲(chǔ)器的使用。在設(shè)計(jì)計(jì)算模塊時(shí),利用相位偏移量隨幀號(hào)的變化規(guī)律,用特殊角度的移相代替復(fù)數(shù)乘法計(jì)算,降低了算法復(fù)雜度,同時(shí)避免了頻繁的數(shù)據(jù)讀取,有效提升了小區(qū)搜索效率。仿真結(jié)果顯示,在信噪比為-12.6dB時(shí),該算法可用100ms的檢測(cè)窗口實(shí)現(xiàn)80%以上的檢測(cè)準(zhǔn)確率。為了降低NB-IoT小區(qū)ID檢測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜度,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)由數(shù)據(jù)控制模塊和計(jì)算模塊組成的小區(qū)搜索系統(tǒng)。利用控制模塊實(shí)現(xiàn)小區(qū)ID和序列號(hào)的遍歷以及互相關(guān)數(shù)據(jù)的讀取,這種架構(gòu)使得互相關(guān)過(guò)程受時(shí)序控制,更容易實(shí)現(xiàn)相干累加算法。在計(jì)算除法和求模時(shí)對(duì)除法器進(jìn)行分時(shí)復(fù)用,節(jié)省了 DSP資源。用黑金AX7020進(jìn)行FPGA驗(yàn)證,從資源使用情況看,該系統(tǒng)使用了 17.5MB的BRAM,觸發(fā)器資源的使用率僅為0.4%,說(shuō)明該設(shè)計(jì)達(dá)到了節(jié)省存儲(chǔ)資源的目的。
【圖文】：

設(shè)也在如火如荼進(jìn)行中。比如，２０１８年中國(guó)電信的ＮＢ－ＩｏＴ客戶達(dá)到８０００家，逡逑接入終端己超２０００萬(wàn)個(gè)；中國(guó)移動(dòng)在三百多個(gè)城市部署了邋ＮＢ－ＩｏＴ基站，去年逡逑年底己將網(wǎng)絡(luò)覆蓋到鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)；中國(guó)聯(lián)通的ＮＢ－ＩｏＴ基站部署較早，去年５月份對(duì)逡逑己有的３０萬(wàn)個(gè)ＮＢ－ＩｏＴ基站進(jìn)行了升級(jí)，終端連接數(shù)已超過(guò)１．３億［６］。逡逑１．１．３邋ＮＢ－ＩｏＴ的技術(shù)特點(diǎn)逡逑ＮＢ－ＩｏＴ通信系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)與ＬＴＥ相似，由終端、基站（ｅＮｏｄｅＢ）、核心逡逑網(wǎng)（ＥＰＣ）、Ｉ0Ｔ平臺(tái)和應(yīng)用服務(wù)器幾個(gè)部分組成［７］，可以獨(dú)立組網(wǎng)也可以利用ＬＴＥ逡逑現(xiàn)有的資源組網(wǎng)共同組網(wǎng)［８］。終端設(shè)備到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸路徑如圖〗？丨所示，逡逑首先終端通過(guò)空氣接口連接到基站，基站主要承擔(dān)信號(hào)對(duì)接、小區(qū)協(xié)調(diào)等職能；逡逑再通過(guò)Ｓ１接入ＩｏＴ核心網(wǎng)，ＥＰＣ負(fù)責(zé)ＵＥ和非接入層進(jìn)行交互，交互完成后將逡逑數(shù)據(jù)傳送到Ｉ0Ｔ平臺(tái)；ＩｏＴ平臺(tái)上集中了多種網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，它會(huì)根據(jù)其網(wǎng)絡(luò)逡逑類型將數(shù)據(jù)分類，然后傳送到相應(yīng)的服務(wù)器；服務(wù)器會(huì)根據(jù)ＵＥ的需求進(jìn)行專門逡逑的處理操作。逡逑

２．１邋ＮＢ－ＩｏＴ物理層協(xié)議逡逑２．１．１無(wú)線接口協(xié)議架構(gòu)逡逑ＮＢ－ＩｏＴ無(wú)線接口協(xié)議層結(jié)構(gòu)如圖２．１所示，最下面一層是物理層，第二層為逡逑數(shù)據(jù)鏈路層，再往上是非接入層（ＮＡＳ）協(xié)議物理層處于整個(gè)無(wú)線接口協(xié)議逡逑架構(gòu)的最底層，作為終端設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的通道，，保證數(shù)據(jù)可以在各種物理媒介上逡逑傳播。物理層的關(guān)鍵技術(shù)有：信道定義及映射規(guī)則、編碼技術(shù)、調(diào)制技術(shù)等［２８］。逡逑本文重點(diǎn)研宄物理層的相關(guān)技術(shù)。逡逑邐ＮＡＳ．．．逡逑Ｃｏｎｔｒｏｌ邋Ｐａｎｅｌ邋Ｓｉａｎａｌｉｎｇ邐Ｕｓｅｒ邋Ｐａｎｅｌ邋Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ邐ＡＳ逡逑ＲＲＣ邐Ｃｅｎｔｒｅ邐Ｌａｙｅｒｓ逡逑邐邐－………斯一……Ｂｅａｒｅｒ逡逑Ｃｏｒｔｒｏｌ邋Ｃｏｒｔｒｏｌ邐１邐１邋ｌ＾＇ｎ｛＾邋ｐ邋［１逡逑Ｃ邋＞ｎｋｒｏｌ邐［ｐｄｃｐ逡逑卞電邐Ｉ＇——＾邋ＢＭＣ邋１逡逑Ｉ邐「—１」ＲＬＣ邐ＲＬＣ邋Ｈ邋Ｌａｙｅｒ邋２逡逑，￣￣Ｌｌ－＜ｌｃ邐，￣￣ＬＵｅｊｌｃ邋ｈ￣逡逑「—１」ＲＬＣ邋邐邋－Ｌｉ邋ｆ？ＬＣ邋ｉｎ—１逡逑－邋＇：￣邐－Ｘ＇邐：■邐＝—邐Ｌｏｇｉｃａｌ逡逑Ｉ邐ＭＡＣ逡逑胃邋二二：N邐…；邐邐１邋＿＇＿ｒ－－－－－－＿Ｉｒｇ－ＰＡｇＱｒｔ＿＿逡逑邐ｍ■…－ｉｉ…丨：：：１邋”．．—￣７７Ｔ７邐邋Ｃｈａｎｎｅｌ逡逑－邐邋Ｐｈｙｓｉｃａ｝邋Ｌａｙｅｒ邐Ｊ邋ｇｙｅｒ邋１逡逑圖２．１無(wú)線接口協(xié)議層結(jié)構(gòu)逡逑ＮＢ－ＩｏＴ物理層協(xié)議規(guī)范由一篇概述文檔和四篇具體文檔（文獻(xiàn)［９幾２９］）構(gòu)逡逑成
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.44;TP311.13;TN929.5

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本文編號(hào)：2620386