【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)和5G技術(shù)的發(fā)展,越來越多的設備需要連接入網(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,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下行接收機的關鍵過程之一,其性能優(yōu)劣對終端設備能否穩(wěn)定工作有著重要影響。本文基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,分別對小區(qū)搜索的算法和硬件設計進行研究,設計了一種節(jié)省存儲資源的小區(qū)搜索算法和一個小區(qū)ID檢測硬件電路。與長期演進技術(shù)(Long Time Evolution,LTE)相比,NB-IoT窄帶輔同步信號(Narrowband secondary synchronization signal,NSSS)存在更多候選序列,需要占用大量存儲空間,也使得其小區(qū)搜索算法更加復雜。針對這一問題,本文設計了一種節(jié)省存儲資源的小區(qū)搜索算法,通過對NSSS生成函數(shù)進行合理拆分,利用計算模塊得到部分項的值,大大減少了存儲器的使用。在設計計算模塊時,利用相位偏移量隨幀號的變化規(guī)律,用特殊角度的移相代替復數(shù)乘法計算,降低了算法復雜度,同時避免了頻繁的數(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,該算法可用100ms的檢測窗口實現(xiàn)80%以上的檢測準確率。為了降低NB-IoT小區(qū)ID檢測系統(tǒng)的復雜度,本文設計了一個由數(shù)據(jù)控制模塊和計算模塊組成的小區(qū)搜索系統(tǒng)。利用控制模塊實現(xiàn)小區(qū)ID和序列號的遍歷以及互相關數(shù)據(jù)的讀取,這種架構(gòu)使得互相關過程受時序控制,更容易實現(xiàn)相干累加算法。在計算除法和求模時對除法器進行分時復用,節(jié)省了 DSP資源。用黑金AX7020進行FPGA驗證,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%,說明該設計達到了節(jié)省存儲資源的目的。
【圖文】：

設也在如火如荼進行中。比如，２０１８年中國電信的ＮＢ－ＩｏＴ客戶達到８０００家，逡逑接入終端己超２０００萬個；中國移動在三百多個城市部署了邋ＮＢ－ＩｏＴ基站，去年逡逑年底己將網(wǎng)絡覆蓋到鄉(xiāng)鎮(zhèn)級；中國聯(lián)通的ＮＢ－ＩｏＴ基站部署較早，去年５月份對逡逑己有的３０萬個ＮＢ－ＩｏＴ基站進行了升級，終端連接數(shù)已超過１．３億［６］。逡逑１．１．３邋ＮＢ－ＩｏＴ的技術(shù)特點逡逑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平臺和應用服務器幾個部分組成［７］，可以獨立組網(wǎng)也可以利用ＬＴＥ逡逑現(xiàn)有的資源組網(wǎng)共同組網(wǎng)［８］。終端設備到服務器的數(shù)據(jù)傳輸路徑如圖〗？丨所示，逡逑首先終端通過空氣接口連接到基站，基站主要承擔信號對接、小區(qū)協(xié)調(diào)等職能；逡逑再通過Ｓ１接入ＩｏＴ核心網(wǎng)，ＥＰＣ負責ＵＥ和非接入層進行交互，交互完成后將逡逑數(shù)據(jù)傳送到Ｉ0Ｔ平臺；ＩｏＴ平臺上集中了多種網(wǎng)絡傳來的數(shù)據(jù)，它會根據(jù)其網(wǎng)絡逡逑類型將數(shù)據(jù)分類，然后傳送到相應的服務器；服務器會根據(jù)ＵＥ的需求進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無線接口協(xié)議架構(gòu)逡逑ＮＢ－ＩｏＴ無線接口協(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)議物理層處于整個無線接口協(xié)議逡逑架構(gòu)的最底層，作為終端設備傳輸數(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］。逡逑本文重點研宄物理層的相關技術(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［９幾２９］）構(gòu)逡逑成
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.44;TP311.13;TN929.5

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本文編號：2620386