CN111163029A - 一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法 - Google Patents

一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种增强机器类通信e‑MTC的定位参考信号搜索方法，包括以下步骤：S1：确定待搜索PRS信号信息和小区粗略定时位置以及每个小区子帧内不同符号的PRS起始位置的检索范围；S2：根据检索范围，得到每个采样点的待搜索PRS列表；S3：每隔T个采样点进行一次FFT；S4：根据FFT结果获得采样点的符号级相关结果；S5：根据相关结果确定每个小区的精确定时位置。S3包括：S301：每隔T个采样点执行S303至S304；S303：获取FFT所需的采样点数据；S304：根据获取的采样点数据进行128点的FFT运算。本发明提供的一种增强机器类通信e‑MTC的定位参考信号搜索方法，可以降低PRS信号搜索过程中的计算量和***复杂度，降低接收机的硬件要求，提高搜索效率。

Description

一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法。
背景技术
在蜂窝通信***中，用户在使用手机过程中需要确定自身所处的位置。除了使用其他***，如GPS、北斗等定位方式外，LTE***在早期使用中通过接收信号强度来粗略估计当前位置，精度较差。目前，LTE***中，增加了用于定位的定位参考信号PRS。
每个小区都会有独立的PRS信号，用户端通过测量不同基站的小区的到达时间差，可以得到不同基站和用户的距离差值。获得多个到达时间差信息之后，同时基站位置已知，即可得到用户精确的位置。
多个小区的PRS可能会同时发送，并且PRS信号持续时间可能很长，这就增加了接收机的检测复杂度，需要并行检测多个小区的同时达到较高的测量精度。
在LTE的R14协议中，高层信令增加了参数add-numDL-Frames-r14，最大可以配置为160，即连续160个毫秒连续发送PRS信号，这就要求接收机实时搜索PRS，对硬件处理能力有了更高的要求。
发明内容
本发明提供了一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，可以大幅降低PRS信号搜索过程中的计算量和***复杂度，降低接收机的硬件能力要求，提高搜索效率，满足实时性的要求。
为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，包括以下步骤：
S1：根据高层信令，确定某个频点上待搜索PRS信号信息和小区粗略定时位置，确定每个小区子帧内不同符号的PRS起始位置的检索范围；
S2：根据S1中得到的检索范围，得到每个采样点对应的待搜索PRS列表；
S3：每隔T个采样点进行一次FFT；
S4：根据FFT结果获得所有采样点的符号级相关结果；
S5：符号相关结果在子帧内和子帧间合并后，确定每个小区的精确定时位置；
S3包括：
S301：每隔T个采样点执行一次步骤S303至S304；
S303：获取FFT所需的采样点数据；
S304：根据获取的采样点数据进行128点的FFT运算。
本发明技术方案中，在PRS信号搜索过程中，并不是每个采样点都进行FFT，而是间隔T个采样点做一次FFT，有效地避免了不同FFT之间的重复运算，并且大幅降低了***复杂度，进而降低接收机的硬件能力要求，提高搜索速度。
进一步，所述S1包括：
S101：解析高层信令中带有的参考小区及邻小区的PRS信号信息，根据参考小区和邻小区的时间差获得不同邻区的粗略定时位置，同时获得每个小区不同子帧的SFN信息；
S102：对每个小区的每个符号，均以粗略定时位置为中心，不确定度为宽度，得到符号的检索范围。
进一步，S2包括：
S201：在某个频点上，接收6个RB范围内的信号，采样率设置为1.92M；
S202：以参考小区子帧的第一个符号的检索范围起始位置开始，根据不同小区的时间偏移量、符号使能、子帧使能来得到当前采样点上待检测的PRS信号列表；
所述待检测的PRS信号列表中的每一个元素对应一个小区的一个子帧的一个符号检索范围内的一个待检索位置。
e-MTC***的数据部分频域上只有6个RB，所以接收PRS信号一般只在6个RB带宽范围内检测即可。
进一步，还包括S302：判断当前采样点对应的前一次FFT的起始采样点和后一次FFT采样点之间的所有采样点是否包含待检测的PRS信号，若是则执行S303，若否则跳过本次FFT。
不包括待检测的PRS信号则直接跳过FFT运算，减少无效运算。
进一步，所述S303具体包括：
S3031：获取FFT起始采样点前L个采样点数据以及从起始采样点开始的128+M个采样点数据；
S3032：按照以下方式计算FFT采样点实际计算值：
当n<M时，fftin[n]＝d[n]+d[128+n]；
当n>127-L时，fftin[n]＝d[n]+d[n-128]；
否则，fftin[n]＝d[n]；
其中，fftin[n]表示进行128点的FFT时第n个采样点的实际计算值；n为大于等于0小于等于127的整数，d[n]表示索引为n的采样点的数据，S3032中采样点的索引以当前FFT起始采样点为起始索引0，每次FFT用到的采样点的索引范围为[-L,127+M]。
通过多取L和M个采样点，并以128进行取模叠加后的数据作为参与FFT的采样点实际计算值，可以提高数据运算的准确度。
进一步，S4具体包括：
S401：判断当前采样点是否为FFT起始点，若是则执行S402；若否则执行S403；
S402：求得频域数据之后，本地同步生成当前元素的待检测PRS信号，二者差分相关，累加得后到当前元素的符号级相关结果；
S403：根据前一次FFT的结果和后一次FFT的结果变换得到当前采样点的符号级相关结果。
进一步，所述S403具体包括：
S4031：本地同步生成当前元素的待检测PRS信号；
S4032：将前一次FFT的结果在不同的频域位置乘以补偿因子exp(pi*t*(1+2*k)/128)后，和本地序列对应频域数据相关，累加得到符号级相关值corr0；
S4033：将后一次FFT结果在不同的频域位置乘以补偿因子exp(pi*(t-T)*(1+2*k)/128)后，和本地序列对应频域数据相关，累加得到符号级相关值corr 1；
S4034：将corr0和corr1合并得到当前采样点上待检测PRS信号的符号级相关结果；
其中，t表示当前采样点的索引，采样点的索引以前一次FFT的起始采样点位置为起始索引0，则后一次FFT的起始采样点索引为T，t∈{1,2,…,T-1}，k表示频域子载波编号，载波编号以中心载波作为起始编号0。
进一步，所述S4034中，根据corr＝(T-t)/T*corr0+t/T*corr1求取符号级相关结果，其中corr表示符号级相关结果。
进一步，所述S5包括：
S501：将子帧内和子帧间的符号级相关结果进行累加；
S502：子帧间的累加数量达到预设数目后，将每个小区的子帧间相关结果的幅值进行排序，最大值位置即为精确定时位置。
进一步，所述S501中，子帧内符号级相关值合并采用相干合并方法，子帧间符号级相关值合并采用能量累加或者差分相关累加方法。
附图说明
图1为本发明中一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法实施例中的流程图。
图2为本发明中一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法实施例中normal CP下的PRS信号结构图。
图3为本发明中一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法实施例中S303步骤中FFT输入数据处理示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
如图1所示，本实施例的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，包括以下步骤：
S1：根据高层信令，确定某个频点上待搜索PRS信号信息和小区粗略定时位置，确定每个小区子帧内不同符号的PRS起始位置的检索范围；
S2：根据S1中得到的检索范围，得到每个采样点对应的待搜索PRS列表；
S3：每隔T个采样点进行一次FFT；
S4：根据FFT结果获得所有采样点的符号级相关结果；
S5：符号相关结果在子帧内和子帧间合并后，确定每个小区的精确定时位置。
如图2所示，PRS信号在port6上发送，同时避开CRS和控制信令所在的符号。e-MTC***的数据部分频域上只有6个RB，所以接收PRS信号一般只在6个RB带宽范围内进行检测。
具体的，S1包括：
S101：解析高层信令中带有的参考小区及邻小区的PRS信号信息，根据参考小区和邻小区的时间差获得不同邻区的粗略定时位置，同时获得每个小区不同子帧的SFN信息；
S102：对每个小区的每个符号，均以粗略定时位置为中心，不确定度为宽度，得到符号的检索范围，即检索范围的起始位置和结束位置。
S2包括：
S201：接收机在某个频点上，采样率设置为1.92M，接收6个RB范围内的信号；
S202：以参考小区子帧的第一个符号的检索范围起始位置开始，根据不同小区的时间偏移量、符号使能、子帧使能来得到当前采样点上待检测的PRS信号列表；待检测的PRS信号列表中的每一个元素对应一个小区的一个子帧的一个符号检索范围内的一个待检索位置。
S3包括：
S301：以检索范围的起始位置开始，每隔T个采样点执行一次步骤S303至S304；本实施例中，T优选为32。
S303：获取FFT所需的采样点数据；
S304：根据获取的采样点数据进行128点的FFT运算。
在执行S303之前还会执行S302：判断当前采样点对应的前一次FFT的起始采样点和后一次FFT采样点之间(不包含两端)的所有采样点是否包含待检测的PRS信号，若是则执行S303，若否则跳过本次FFT。
如图3所示，S303具体包括：
S3031：获取FFT起始采样点前L个采样点数据以及从起始采样点开始的128+M个采样点数据；
S3032：按照以下方式计算FFT采样点实际计算值：
当n<M时，fftin[n]＝d[n]+d[128+n]；
当n>127-L时，fftin[n]＝d[n]+d[n-128]；
否则，fftin[n]＝d[n]；
其中，fftin[n]表示进行128点的FFT时第n个采样点的实际计算值；n为大于等于0小于等于127的整数，d[n]表示索引为n的采样点的数据，S3032中采样点的索引以当前FFT起始采样点为起始索引0，每次FFT用到的采样点的索引范围为[-L,127+M]，本实施例中，L和M分别为9和32。
S4中对于每个采样点，根据其对应的待检测的PRS信号列表，计算每个元素的符号级相关结果，具体步骤如下：
S401：判断当前采样点是否为FFT起始点，若是则执行S402；若否则执行S403；
S402：求得频域数据之后，本地同步生成当前元素的待检测PRS信号，二者差分相关，累加得后到当前元素的符号级相关结果；
S403：根据前一次FFT的结果和后一次FFT的结果变换得到当前采样点的符号级相关结果。具体的，S403包括：
S4031：本地同步生成当前元素的待检测PRS信号；
S4032：将前一次FFT的结果在不同的频域位置乘以补偿因子exp(pi*t*(1+2*k)/128)后，和本地序列对应频域数据相关，累加得到符号级相关值corr0；
S4033：将后一次FFT结果在不同的频域位置乘以补偿因子exp(pi*(t-T)*(1+2*k)/128)后，和本地序列对应频域数据相关，累加得到符号级相关值corr 1；
S4034：将corr0和corr1合并得到当前采样点上待检测PRS信号的符号级相关结果；本实施例中，corr0和corr1合并的系数是和t成线性关系，即根据corr＝(T-t)/T*corr0+t/T*corr1求取符号级相关结果。
其中t表示当前采样点的索引，采样点的索引以前一次FFT的起始采样点位置为起始索引0，后一次FFT的起始采样点索引为T，t∈{1,2,…,T-1}，k表示频域子载波编号，载波编号以中心载波作为起始编号0，corr表示符号级相关结果。
S5包括：
S501：将子帧内和子帧间的符号级相关结果进行累加；所述S501中，子帧内符号级相关值合并采用相干合并方法，子帧间符号级相关值合并采用能量累加或者差分相关累加方法。
S502：子帧间的累加数量达到预设数目后，将每个小区的子帧间相关结果的幅值进行排序，最大值位置即为精确定时位置。S501中，对于每个采样点，计算得到的多个待检测PRS信号符号级相关结果，累加到对应小区的对应检索位置的子帧内相关值上。每个小区的所有检索位置的子帧内相关值在对应小区的每个子帧起始位置备份并清零。每个小区的子帧内相关值在所有符号计算完成之后，求取能量或者子帧间差分结果后，累加到每个小区的子帧间相关值结果中。
本实施例方案中，在PRS信号搜索过程中，并不是每个采样点都进行FFT，而是间隔T个采样点做一次FFT，有效地避免了不同FFT之间的重复运算，并且大幅降低了***复杂度，进而降低接收机的硬件能力要求，提高搜索速度。
如果所有小区的所有采样点都进行FFT运算，复杂度很高。假设当前***有8个小区，每个小区的时间不确定性是384个采样点，每个子帧有8个符号存在PRS，那么每个子帧共计1920个采样点上，有1920-138-137*2+384＝1892个点需要进行FFT，需要进行的FFT总数为8*1892＝15136个FFT；即使通过简化，32个采样点做一个FFT，还是需要473个FFT。
本方法并行对多个小区进行搜索，同时避免不同符号之间多个FFT的重复操作，每个子帧多个小区只需要进行1920/32＝60次FFT。
可以看出，本方法大大降低了***复杂度，可以有效提高PRS搜索效率，满足实时性需求。
以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：根据高层信令，确定某个频点上待搜索PRS信号信息和小区粗略定时位置，确定每个小区子帧内不同符号的PRS起始位置的检索范围；
S2：根据S1中得到的检索范围，得到每个采样点对应的待搜索PRS列表；
S3：每隔T个采样点进行一次FFT；
S4：根据FFT结果获得所有采样点的符号级相关结果；
S5：符号相关结果在子帧内和子帧间合并后，确定每个小区的精确定时位置；
S3包括：
S301：每隔T个采样点执行一次步骤S303至S304；
S303：获取FFT所需的采样点数据；
S304：根据获取的采样点数据进行128点的FFT运算。
2.根据权利要求1所述的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：所述S1包括：
S101：解析高层信令中带有的参考小区及邻小区的PRS信号信息，根据参考小区和邻小区的时间差获得不同邻区的粗略定时位置，同时获得每个小区不同子帧的SFN信息；
S102：对每个小区的每个符号，均以粗略定时位置为中心，不确定度为宽度，得到符号的检索范围。
3.根据权利要求1所述的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：S2包括：
S201：在某个频点上，接收6个RB范围内的信号，采样率设置为1.92M；
S202：以参考小区子帧的第一个符号的检索范围起始位置开始，根据不同小区的时间偏移量、符号使能、子帧使能来得到当前采样点上待检测的PRS信号列表；
所述待检测的PRS信号列表中的每一个元素对应一个小区的一个子帧的一个符号检索范围内的一个待检索位置。
4.根据权利要求1所述的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：还包括S302：判断当前采样点对应的前一次FFT的起始采样点和后一次FFT采样点之间的所有采样点是否包含待检测的PRS信号，若是则执行S303，若否则跳过本次FFT。
5.根据权利要求4所述的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：所述S303具体包括：
S3031：获取FFT起始采样点前L个采样点数据以及从起始采样点开始的128+M个采样点数据；
S3032：按照以下方式计算FFT采样点实际计算值：
当n<M时，fftin[n]＝d[n]+d[128+n]；
当n>127-L时，fftin[n]＝d[n]+d[n-128]；
否则，fftin[n]＝d[n]；
其中，fftin[n]表示进行128点的FFT时第n个采样点的实际计算值；n为大于等于0小于等于127的整数，d[n]表示索引为n的采样点的数据，S3032中采样点的索引以当前FFT起始采样点为起始索引0，每次FFT用到的采样点的索引范围为[-L,127+M]。
6.根据权利要求1所述的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：S4具体包括：
S401：判断当前采样点是否为FFT起始点，若是则执行S402；若否则执行S403；
S402：求得频域数据之后，本地同步生成当前元素的待检测PRS信号，二者差分相关，累加得后到当前元素的符号级相关结果；
S403：根据前一次FFT的结果和后一次FFT的结果变换得到当前采样点的符号级相关结果。
7.根据权利要求6所述的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：所述S403具体包括：
S4031：本地同步生成当前元素的待检测PRS信号；
S4032：将前一次FFT的结果在不同的频域位置乘以补偿因子exp(pi*t*(1+2*k)/128)后，和本地序列对应频域数据相关，累加得到符号级相关值corr0；
S4033：将后一次FFT结果在不同的频域位置乘以补偿因子exp(pi*(t-T)*(1+2*k)/128)后，和本地序列对应频域数据相关，累加得到符号级相关值corr1；
S4034：将corr0和corr1合并得到当前采样点上待检测PRS信号的符号级相关结果；
其中，t表示当前采样点的索引，采样点的索引以前一次FFT的起始采样点位置为起始索引0，则后一次FFT的起始采样点索引为T，t∈{1,2,…,T-1}，k表示频域子载波编号，载波编号以中心载波作为起始编号0。
8.根据权利要求7所述的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：所述S4034中，根据corr＝(T-t)/T*corr0+t/T*corr1求取符号级相关结果，其中corr表示符号级相关结果。
9.根据权利要求1所述的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：所述S5包括：
S501：将子帧内和子帧间的符号级相关结果进行累加；
S502：子帧间的累加数量达到预设数目后，将每个小区的子帧间相关结果的幅值进行排序，最大值位置即为精确定时位置。
10.根据权利要求1所述的一种增强机器类通信e-MTC的定位参考信号搜索方法，其特征在于：所述S501中，子帧内符号级相关值合并采用相干合并方法，子帧间符号级相关值合并采用能量累加或者差分相关累加方法。
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