[發(fā)明專利]可變帶寬系統(tǒng)的定時估計方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210232157.8
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN103532896A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐兵
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)芯科技有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04W56/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可變帶寬系統(tǒng)的定時估計方法和裝置，適用于長期演進(jìn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

正交頻分復(fù)用（OFDM）是一種多載波調(diào)制技術(shù)，主要思想是將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，隨后調(diào)制到每個正交的子載波上進(jìn)行傳輸。理想情況下，各正交子載波上的信號沒有相互干擾。每個子載波上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子載波上的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。由于其頻譜效率高、能較容易的對付多徑傳播引起的符號間干擾，因而在無線移動通信中得到了越來越多的應(yīng)用，并且被普遍認(rèn)為是未來4G的核心技術(shù)。

OFDM系統(tǒng)通過引入循環(huán)前綴（CP，Cyclic?Prefix）來避免符號間干擾。循環(huán)前綴就是將每個OFDM符號的最后一部分?jǐn)?shù)據(jù)在該OFDM符號之前重復(fù)。

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

OFDM系統(tǒng)發(fā)送端最終發(fā)送的是時域信號，接收機(jī)接收到的也是時域信號，在經(jīng)過處理到基帶信號后，需要通過快速傅里葉變換（FFT）模塊變換到頻域，然后在頻域進(jìn)行數(shù)據(jù)的解調(diào)等處理。

圖1是OFDM頻域信號的示意圖。OFDM系統(tǒng)在時間上的基本單位是OFDM符號，在頻率上的基本單位是子載波，時間和頻率上的最小單位成為資源單元（RE，Resource?Element）。圖1中的RS表示參考信號（Reference?Signal），主要是用于信道估計，通常RS總是需要發(fā)送的。

定時估計常用的方法是利用RS進(jìn)行，一種方法是利用頻率方向上相鄰RS的相位差進(jìn)行。這種方法的主要是利用時域上的定時偏差反映在頻域上就是一定的相位旋轉(zhuǎn)的原理，但這種方法在多徑衰落信道下很難準(zhǔn)確估計出定時，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)確反映時域的定時偏差。

另一種方法如圖2所示，在去除循環(huán)前綴201和快速傅立葉變換202后，在步驟203提取RS，在步驟204進(jìn)行RS處的頻域信道估計，然后在步驟205經(jīng)快速反傅立葉變換到時域，得到時域信道沖激響應(yīng)，再于步驟206中找到時域信道沖激響應(yīng)中功率最大的抽頭或者類似的其他策略找到起始抽頭，該抽頭的位置即認(rèn)為是終端定時的位置。最后于步驟207輸出這一定時位置。

但對于長期演進(jìn)系統(tǒng)（LTE）系統(tǒng)這種帶寬可變的系統(tǒng)，不同的帶寬所包含的RS數(shù)目不一樣，從而導(dǎo)致估計定時精度不同。

通常情況下，上述方法估計定時的精度如下表1所示：

表1不同帶寬下估計定時的精度

可以看出，在系統(tǒng)帶寬較小時，定時精度較差，這可能會導(dǎo)致接收性能惡化。

仍以LTE為例，終端經(jīng)過小區(qū)搜索后獲得了定時，這時的定時精度為32Ts（Ts為LTE的最小時間單元，1Ts=1/30720000s），這主要是由于有效同步信號只占頻帶中間的0.96MHz帶寬。同步之后，終端需要讀取廣播信道（Broadcast?Channel,BCH），此時由于終端還不知道系統(tǒng)的真實(shí)帶寬，只能按照1.4MHz帶寬進(jìn)行接收，讀取BCH的過程可以進(jìn)一步估計定時，但此時的定時精度也只能到16Ts，再加上實(shí)際估計的誤差，定時誤差可能更大，讀取BCH之后，終端獲取了系統(tǒng)的真實(shí)帶寬，開始讀取后續(xù)系統(tǒng)消息，例如如果系統(tǒng)的真實(shí)帶寬是20MHz，終端就需要將接收機(jī)的帶寬從1.4MHz切換到20MHz。由于此前讀取BCH期間定時精度受限，此時終端的定時誤差就是以16Ts為單位，這就有可能導(dǎo)致終端在信道條件不是很好的情況下讀取系統(tǒng)消息失敗，從而導(dǎo)致小區(qū)駐留失敗。

解決上述小帶寬時定時估計精度差的問題，通常的思路是對信道沖激響應(yīng)進(jìn)行插值，以進(jìn)一步提高精度，例如目前3G系統(tǒng)中通常是這么做的，然而這需要增加額外的模塊及復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于這種可變帶寬系統(tǒng)的定時估計方法，尤其能提高小帶寬時的定時估計精度，而且不會明顯提高復(fù)雜度。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種可變帶寬系統(tǒng)的定時估計方法，包括以下步驟：從經(jīng)過快速傅里葉變換的接收信號中提取參考信號；獲得參考信號的信道估計；根據(jù)需要的定時精度對參考信號的信道估計擴(kuò)展帶寬；對擴(kuò)展帶寬后的信號進(jìn)行快速反傅里葉變換，獲得時域信道沖擊響應(yīng)；在該時域信道沖擊響應(yīng)尋找定時位置；以及輸出該定時位置。