[發明專利]頻偏估計和補償的方法和裝置

有效

• 申請號: 201210186771.5
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN103475614B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 馮紹鵬;李元柳;王緒振
• 申請（專利權）人: 普天信息技術研究院有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/03
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 王一斌,王琦

技術領域

本發明涉及無線通信系統的頻偏估計及補償技術，尤其涉及長期演進系統中的用戶終端進行頻偏估計及補償的方法和裝置。

背景技術

目前的長期演進系統中，用戶終端與基站建立無線鏈路時，會約定一個相互發送信號的基準頻率F，但由于用戶終端在運動中產生的多普勒效應，使得基站發送給用戶終端的信號頻率F與用戶終端實際接收到的頻率之間存在多普勒頻率偏差f，其值與用戶速度成正比，如下公式（1）所示：

其中v表示用戶移動速度，c表示光速，θ表示用戶終端的無線信號與運動方向的夾角，f_RF表示載波的頻率，即基站與用戶終端約定的互相發送信號的基準頻率F。

當用戶終端從當前駐留小區切換到目標小區時，其運動方向與原小區基站的夾角θ為180度，與新小區基站夾角為0度。由公式(1)可知，該用戶終端在切換時產生了兩倍的多普勒頻偏跳變。對于高速移動的用戶，產生的多普勒頻偏較大，以500kmh的移動速度為例，切換處可產生2400Hz左右的頻偏跳變，如果不能有效進行頻偏矯正，將對用戶終端的正確接收解調不利。

現有LTE系統的頻偏估計方法是，首先在小區搜索過程中，利用主同步符號進行粗頻偏估計并補償，之后在下行鏈路中根據鄰近的導頻符號之間的相位偏差來計算頻率偏移，將該結果作為細頻偏估計值對下行信號進行補償。

對于高速移動的用戶，尤其是高速鐵路系統的用戶，其速度可能會達到500km/h，當用戶從一個小區切換到另一個小區時，產生二倍多普勒頻偏跳變與粗頻偏估計殘留量之和有可能會超過使用導頻等參考信號進行細頻偏估計的最大頻率捕捉范圍。由于LTE協議的規定，同一頻段的導頻之間最小的時域間隔為兩個OFDM符號，其最大頻率捕捉范圍大約為±2300Hz，而對于時速為500km/h的高速鐵路系統，二倍多普勒頻偏跳變約為2407Hz，小區搜索過程中使用主同步信號完成粗頻偏估計殘留偏差較大，有時會達到2000Hz左右，所以殘留頻偏與多普勒頻偏跳變之和有可能會超過細頻偏估計的最大捕捉范圍，此時無法完成細頻偏同步，最終導致接收機性能嚴重下降。

由此可見，采用現有LTE系統的頻偏估計方法，在用戶終端高速移動的場景下，會存在無法實現頻偏同步，導致接收機性能下降。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種頻偏估計及補償的方法和裝置，能在用戶終端高速移動的場景下有效實現頻偏同步。

為了達到上述目的，本發明提出的技術方案為：

一種頻偏估計及補償的方法，包括：

a、對于基站側的每根接收天線，基站根據第i子幀接收信號中的OFDM符號和對應的循環前綴，計算所述OFDM符號對應的歸一化頻率偏差；

b、所述基站根據所有接收天線上的所述歸一化頻率偏差，對需要進行頻偏補償的接收信號在時域上進行補償。

一種頻偏估計及補償的裝置，包括：

頻偏計算單元，用于對于基站側的每根接收天線，根據第i子幀接收信號中的OFDM符號和對應的循環前綴，計算所述OFDM符號對應的歸一化頻率偏差；

頻偏補償單元，用于根據所有接收天線上的所述歸一化頻率偏差，對需要進行頻偏補償的接收信號在時域上進行補償。

綜上所述，本發明提出的頻偏估計及補償的方法，利用循環前綴進行細頻偏估計，具有頻偏捕捉范圍大，估計精度高，估計周期短等優點，能有效實現頻偏同步。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的方法流程示意圖；

圖2為本發明實施例一的裝置結構示意圖；

圖3為圖2中頻偏計算單元的結構示意圖；

圖4為圖2中頻偏補償單元的一結構示意圖；

圖5為圖2中頻偏補償單元的另一結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步地詳細描述。

考慮到循環前綴的最大頻率捕捉范圍是1/2子載波間隔，對于LTE系統，子載波間隔為15KHz，因而，循環前綴的最大頻率捕捉范圍是±7500Hz。如果基于循環前綴進行細頻偏估計，則可以確保高鐵環境下粗頻偏估計的殘留頻偏與多普勒頻偏跳變之和不會超過細頻偏估計的頻率捕捉范圍。

基于此，本發明的核心思想是，利用循環前綴進行細頻偏估計，以確保頻偏估計的準確度以及頻偏補償的有效性。

在對本發明具體實施例進行說明之前，先對本發明所涉及的基礎理論進行一下介紹：