[發(fā)明專(zhuān)利]一種OFDM系統(tǒng)中定時(shí)估計(jì)和調(diào)整方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010606650.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102571646A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐兵;王乃博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 聯(lián)芯科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L25/02
• 分類(lèi)號(hào): H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 上海晨皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31260
• 代理人: 盧剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種OFDM定時(shí)估計(jì)和調(diào)整技術(shù)

背景技術(shù)

近些年來(lái)，以正交頻分復(fù)用(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，簡(jiǎn)稱(chēng)“OFDM”)為代表的多載波傳輸技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注。OFDM主要思想是將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，隨后調(diào)制到每個(gè)正交的子載波上進(jìn)行傳輸。理想情況下，各正交子載波上的信號(hào)不會(huì)互干擾。每個(gè)子載波上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子載波上的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。由于OFDM技術(shù)頻譜效率高、能較容易的對(duì)付多徑傳播引起的符號(hào)間干擾，因而在無(wú)線移動(dòng)通信中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，并且被普遍認(rèn)為是未來(lái)4G的核心技術(shù)。

OFDM系統(tǒng)通過(guò)引入循環(huán)前綴(Cyclic?Prefix，簡(jiǎn)稱(chēng)“CP”)來(lái)避免符號(hào)間干擾。CP就是將每個(gè)OFDM符號(hào)的最后一部分?jǐn)?shù)據(jù)復(fù)制到該OFDM符號(hào)之前，使得多徑時(shí)延在小于循環(huán)前綴的長(zhǎng)度的前提下避免多徑傳播所造成的符號(hào)間干擾。

終端與基站通信的前提是獲得與基站的同步，終端與基站的初始同步主要是通過(guò)小區(qū)搜索過(guò)程完成，完成初始同步后終端還要持續(xù)保持與基站的同步。由于終端的移動(dòng)，信道條件的變化等等，終端與基站的同步關(guān)系可能隨時(shí)發(fā)生變化，因此終端需要隨時(shí)估計(jì)該同步關(guān)系并及時(shí)調(diào)整終端的定時(shí)，這樣才不致于失步。

OFDM系統(tǒng)發(fā)送端首先將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，然后進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，此后將數(shù)據(jù)流分段進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，對(duì)每段數(shù)據(jù)進(jìn)行逆快速傅立葉變換(Inverse?Fast?FourierTransform，簡(jiǎn)稱(chēng)“IFFT”)，把頻域信號(hào)變換為時(shí)域信號(hào)，接著進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，同時(shí)加上CP，然后通過(guò)發(fā)送模塊發(fā)送到通信信道；在接收端則相反，首先通過(guò)接收模塊接收時(shí)域信號(hào)，接著去CP、串并轉(zhuǎn)換、通過(guò)快速傅立葉變換(Fast?FourierTransform，簡(jiǎn)稱(chēng)“FFT”)將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)、之后在頻域進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換、數(shù)字解調(diào)、解碼等處理。

圖1是OFDM頻域信號(hào)的示意圖。OFDM系統(tǒng)在時(shí)間上的基本單位是OFDM符號(hào)，在頻率上的基本單位是子載波，時(shí)間和頻率上的最小單位稱(chēng)為資源單元(Resource?Element，簡(jiǎn)稱(chēng)“RE”)。圖1中的RS表示參考信號(hào)(Reference?Signal，簡(jiǎn)稱(chēng)“RS”)，主要是用于信道估計(jì)，一個(gè)RS占用一個(gè)RE。通常，在時(shí)域上RS可分為兩列：第1參考信號(hào)和第2參考信號(hào)。第1參考信號(hào)位于每個(gè)時(shí)隙的第1個(gè)OFDM符號(hào)，第2參考信號(hào)位于每個(gè)時(shí)隙的倒數(shù)第3個(gè)OFDM符號(hào)；在頻域上，通常情況下每6個(gè)子載波插入一個(gè)參考信號(hào)，如圖1所示。

FFT模塊對(duì)每一個(gè)OFDM符號(hào)分別進(jìn)行處理。一個(gè)OFDM符號(hào)從頻域上看主要包括直流子載波、有效子載波、虛子載波，如圖2所示。中間的直流子載波主要是用于去除直流分量，不用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，兩側(cè)的有效子載波是用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的，兩端的虛子載波主要是用來(lái)隔離帶外干擾，也不進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。

現(xiàn)有技術(shù)常用的定時(shí)估計(jì)方法利用RS實(shí)現(xiàn)，一種方法是利用頻域上相鄰RS的相位差進(jìn)行定時(shí)估計(jì)，這種方法的主要原理是利用時(shí)域上的定時(shí)偏差反映在頻域上就是一定的相位旋轉(zhuǎn)，但這種方法在多徑衰落信道下很難準(zhǔn)確估計(jì)出定時(shí)，主要是因?yàn)椴煌亩鄰窖舆t引起頻域上不同相位旋轉(zhuǎn)，疊加之后相位偏差信息不能再準(zhǔn)確反映時(shí)域的定時(shí)偏差。

另一種方法是利用RS的頻域信道估計(jì)，然后變換到時(shí)域，得到時(shí)域信道沖激響應(yīng)，再找到時(shí)域信道沖激響應(yīng)中功率最大的抽頭，該抽頭的位置即認(rèn)為是終端定時(shí)的位置。而定時(shí)調(diào)整的方法一般是按照估計(jì)出的定時(shí)經(jīng)過(guò)一定的平滑或者平均之后去控制接收機(jī)的接收定時(shí)。

由于RS只在有效子載波范圍內(nèi)存在，在虛子載波中不存在，而在變換到時(shí)域之前，必須得到整個(gè)帶寬內(nèi)的信道估計(jì)，目前常用的方法是近似或者插值的方法，即用有效帶寬內(nèi)的信道估計(jì)去近似虛子載波處的信道估計(jì)，或者是根據(jù)有效帶寬內(nèi)的信道估計(jì)利用插值的方法得到虛子載波處的信道估計(jì)。由于RS是等間隔分布的，因此在得到虛子載波處的信道估計(jì)時(shí)還是要按照RS的間隔去獲取。

具體地說(shuō)，上述頻域信道定時(shí)估計(jì)和調(diào)整方法如圖3所示。圖3中所示數(shù)據(jù)緩存模塊主要是用于緩存數(shù)據(jù)，而去CP和FFT模塊是OFDM系統(tǒng)必備的模塊，主要是用于去除循環(huán)前綴和進(jìn)行快速傅里葉變換。下面主要介紹定時(shí)估計(jì)和定時(shí)調(diào)整。

定時(shí)估計(jì)方法：

步驟一、RS處信道估計(jì)：

目前常用的估計(jì)方法是最小二乘方法(Least?Square，簡(jiǎn)稱(chēng)“LS”)，通過(guò)該方法獲得有效子載波中各RS處的信道估計(jì)，即圖4中的處的信道估計(jì)。