1.一种基于跳频规则的NB-IOT定时提前量估计方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、终端在高层配置下,生成随机接入前导码,生成基带信号,发起随机接入;
S2、接收端根据高层配置参数,在随机接入前导码信号可能出现的时机对信号采样,从采样的信号中提取基带信号,进行基带信号处理;
S3、确定符号组循环前缀CP在提取的基带信号中开始的位置,对去除CP后的随机接入信号RACH信号进行采样,得到随机接入符号组;
S4、将本地生成的跳频图样与检测到的随机接入信号跳频图样进行比较,判定当前信号是否为随机接入信号,若当前信号为随机接入信号则进入步骤S5,若当前信号不是随机接入信号,则不做处理,返回步骤S2继续提取随机接入信号;
S5、对随机接入符号组中的符号进行两两共轭相乘,利用随机接入符号组跳频规则消除残留载波偏移CFO,获得定时提前估计量及前导索引。
2.根据权利要求1所述的一种基于跳频规则的NB-IOT定时提前量估计方法,其特征在于,随机接入符号组的确定包括:对去除CP后的随机接入信号RACH信号进行采样,每采样N点信号值进行一次快速傅里叶FFT变换,每变换5次,在FFT变换所得数组中找出最大值并获得最大值所在的行号,最大值所在的行号为当前符号所在的频点号,采样完成后,将FFT变换所得数组中找出的最大值的集合作为随机接入符号组。
3.根据权利要求1所述的一种基于跳频规则的NB-IOT定时提前量估计方法,其特征在于,当前信号是否为随机接入信号的判断包括:若当前信号前四个符号组所得跳频图样与本地生成的初始四个跳频图样一致,则该信号为随机接入信号;若存在个别图样有偏差,但是跳频图样的累计正确率不低于75%,则该信号为随机接入信号;否则,不是随机接入信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于跳频规则的NB-IOT定时提前量估计方法,其特征在于,随机接入前导码的时域表达形式如下:其中,t表示时间,且0≤t<TSEQ+TCP,TSEQ表示随机接入符号组长度,TCP表示循环前缀长度,βNPRACH为幅度比例因子,j表示虚数单位, 表示第i个随机接入符号组占用的频域位置,决定随机接入信号在频域中的位置,K表示载波间隔比,且K=Δf/ΔfRA,Δf表示表示采样率归一化的残余载波频率偏移,ΔfRA表示NPRACH子载波间隔,取值为3.75kHz,中间变量 为上行载波对应的子载波数。
5.根据权利要求1所述的一种基于跳频规则的NB-IOT定时提前量估计方法,其特征在于,每采样N点信号值进行一次快速傅里叶变换,计算方式包括:其中,Y[m,i]表示接收端第i符号组的第m个符号离散数字信号,βNPRACH为幅度比例因子,h[i]表示信号增益,j表示虚数单位, 表示第i个随机接入符号组占用的频域位置,N为采样点数,Δf表示采样率归一化的残余载波频率偏移,k表示符号的频域位置,K表示载波间隔比,且K=Δf/ΔfRA表示采样率归一化的残余载波频率偏移,ΔfRA表示NPRACH子载波间隔,取值为3.75kHz,k0为中间变量,且 为上行载波对应的子载波数,None_group表示一个符号组的采样点数,D表示定时提前量,V[m,i]表示第i个随机接入符号组的第m个离散数字信号中的噪声。
6.根据权利要求1所述的一种基于跳频规则的NB-IOT定时提前量估计方法,其特征在于,对随机接入符号组中的符号进行两两共轭相乘包括:其中,S01(m)表示第0个随机接入符号组的共轭与第1个随机接入符号组的点乘,S32(m)表示第3个随机接入符号组的共轭与第2个随机接入符号组的点乘,Y*[m;0]表示Y[m,0]的共轭,Y[m,0]表示接收端第0个随机接入符号组的第m个符号离散数字信号,h表示信道冲激响应,β表示发射功率,N为采样点数,Δf表示采样率归一化的残余载波频率偏移,None_group表示一个符号组的采样点数。
7.根据权利要求1所述的一种基于跳频规则的NB-IOT定时提前量估计方法,其特征在于,利用随机接入符号组跳频规则消除残留载波偏移CFO的计算方式包括:其中,D表示定时提前量,m为常数,angle(*)是为取相位角函数,S(m)表示随机接入符号组的相域CFO消除解,Δfhop表示第一符号组与第二符号组之间的跳频间隔。
8.根据权利要求6或7所述的一种基于跳频规则的NB-IOT定时提前量估计方法,其特征在于,随机接入符号组的相域CFO消除解的计算方式包括:其中,S01(m)表示第0个随机接入符号组的共轭与第1个随机接入符号组的点乘,S32(m)表示第3个随机接入符号组的共轭与第2个随机接入符号组的点乘,h表示信道冲激响应,β表示发射功率,N为采样点数,Δf表示采样率归一化的残余载波频率偏移,None_group表示一个随机接入符号组的采样点数,Δfhop表示第一随机接入符号组与第二随机接入符号组之间的跳频间隔,D表示定时提前量。