方承志,程宥铖,火兴龙

(南京邮电大学 电子与光学工程学院 微电子学院,南京 210003)

0 概述

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)[1]是3GPP Release 13中引入的新型蜂窝技术，是低功耗广域(Low Power Wide Area,LPWA)覆盖技术之一,是5G系统的组成部分,主要应用于极端覆盖环境下运行的超低端物联网设备[3]。相较于其他LPWA技术,NB-IoT具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等优点[4]。由于NB-IoT存在大量的市场需求并具备良好的通信网络支撑,因此拥有广阔的发展前景[5]。

信道估计是实现NB-IoT的基础技术之一[6],有效的信道估计是接收机提高覆盖、均衡和信号解码的前提[7]。NB-IoT下行链路采用正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)技术[8],其信道估计采用基于参考信号的信道估计方法。传统信道估计采用插值法如线性插值[9]和二次插值[10]算法,虽然简单方便但精度不高,而且插值结果误差较大。

本文提出一种基于移动最小二乘法的NB-IoT信道估计算法。在导频辅助的NB-IoT下行链路系统模型中,通过导频技术计算各个导频点信道参数,并将其看作一个二维平面,采用移动最小二乘法[11-12]进行插值拟合,得到各数据点的信道响应,利用接收数据恢复发送信号。

1 NB-IoT下行链路模型

基于导频辅助的 NB-IoT下行链路系统模型如图1所示。

图1 NB-IoT下行链路系统模型

NB-IoT下行链路采用的是OFDMA技术:

1)发射端将数据比特流经过调制编码和串/并转换生成N个独立的子数据流。

2)插入导频参考信号,将这N路并行数据进行快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)后得到N路时域离散信号,再经并/串转换成1个数据流。

3)在数据流中插入循环前缀,将其经数模转换以及射频模块处理后发射。……