專(zhuān)利名稱：一種用于td-lte系統(tǒng)整數(shù)倍頻偏估計(jì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及第三代移動(dòng)通信長(zhǎng)期演進(jìn)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱TD-LTE)中整數(shù)倍頻偏估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
為了應(yīng)對(duì) WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)等新興寬帶接入技術(shù)的挑戰(zhàn)，滿足新型業(yè)務(wù)的需求，3GPP(3rd Generation PartnershipProject)組織于2005年3月啟動(dòng)了空中技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE, Long Term Evolution)エ作，g在提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，降低系統(tǒng)時(shí)延，增大系統(tǒng)容量。LTE 標(biāo)準(zhǔn)下行鏈路的核心技術(shù)是 OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing )技術(shù),該技術(shù)具有高頻譜效率、高峰值速率、能夠很好地抵抗信道間干擾、頻率選擇性衰落和脈沖噪聲等優(yōu)點(diǎn)。正交頻分復(fù)用的多載波系統(tǒng)是將高速串行碼流變成若干個(gè)并行的低速碼流，每路通過(guò)正交的子載波進(jìn)行傳輸。這樣總的可通信的信道帶寬被分成多個(gè)子載波承載的細(xì)小帶寬，因而使得寬帶傳輸變?yōu)閷?duì)多個(gè)子載波的窄帶傳輸。這種調(diào)制方式可以有效地對(duì)抗由多徑傳播帶來(lái)的頻率選擇性衰落，但是該技術(shù)對(duì)載波頻率偏移非常敏感。OFDM系統(tǒng)中的載波頻率主要是由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的晶體振蕩器頻率不匹配和多普勒頻移所引起的。其中，載波頻率偏移可以分為兩部分ー是小數(shù)倍頻偏(FF0)，即小于子載波間隔的部分，ニ是整數(shù)倍頻偏(IF0)，即子載波間隔的整數(shù)部分。在OFDM系統(tǒng)中，如果頻率偏差是子載波間隔的整數(shù)倍，那么將會(huì)導(dǎo)致頻域數(shù)據(jù)發(fā)生整體偏移，此時(shí)子載波間仍然保持相互正交，但是頻率采樣值已經(jīng)偏移了整數(shù)個(gè)子載波的位置，從而使得系統(tǒng)誤碼率達(dá)0. 5之高。如果頻率偏差小于半個(gè)子載波間隔，那么子載波之間就會(huì)存在頻譜能量的“泄漏”，而導(dǎo)致子載波間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生載波間干擾，該干擾使得系統(tǒng)的誤碼率迅速惡化。當(dāng)前用于LTE系統(tǒng)的定時(shí)同步和頻率同步的方法主要分為兩大類(lèi)基于訓(xùn)練序列PSS的互相關(guān)算法和基于循環(huán)前綴CP(Cyclic prefix)的最大似然ML (Maximumlikelihood)半盲估計(jì)算法，另外還有ー種盲估計(jì)算法，該算法運(yùn)算量極大，故不予以實(shí)際考慮?；赑SS的互相關(guān)算法被廣泛采用，但是該算法在頻偏存在的情況下，其性能?chē)?yán)重下降。尤其是當(dāng)整數(shù)倍頻偏存在的情況下，采用PSS時(shí)域互相關(guān)算法估計(jì)定時(shí)粗同步位置會(huì)出現(xiàn)較大偏差，同時(shí)估計(jì)小數(shù)倍頻偏也會(huì)出現(xiàn)較大偏差?；贑P的ML算法利用時(shí)域信號(hào)本身的特點(diǎn)，依據(jù)CP和該符號(hào)末尾數(shù)據(jù)的重復(fù)性，采用自相關(guān)的算法實(shí)現(xiàn)定時(shí)精同步和小數(shù)倍頻偏的聯(lián)合估計(jì)，但是由于CP較短，其本身作用就是為了抵抗符號(hào)間干擾(ISR)，當(dāng)通過(guò)多徑信道時(shí)，前ー個(gè)符號(hào)的時(shí)延將會(huì)破壞CP的數(shù)據(jù)，因此，利用該算法來(lái)估計(jì)定時(shí)精同步位置會(huì)存在一定的偏差，導(dǎo)致解調(diào)窗ロ的提前或滯后。傳統(tǒng)的整數(shù)倍頻偏估計(jì)算法都是采用頻域互相關(guān)算法，通過(guò)與本地PSS信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)，找到相關(guān)峰值偏移中心頻點(diǎn)的距離來(lái)確定整數(shù)倍頻偏。但是該算法在定時(shí)偏差較大的情況下，性能?chē)?yán)重下降。定時(shí)偏差的存在導(dǎo)致頻域數(shù)據(jù)發(fā)生相位旋轉(zhuǎn)，從而使得訓(xùn)練序列的相關(guān)性降低，出現(xiàn)峰值誤判，不能正確估計(jì)整數(shù)倍頻偏。有的文獻(xiàn)提出采用基于頻域序列的差分相關(guān)算法來(lái)盡量的消除定時(shí)偏差所引入的相位旋轉(zhuǎn)因子，但是該在常規(guī)互相關(guān)的基礎(chǔ)上增加了差分運(yùn)算，提高了算法的復(fù)雜度，而且在信噪比較低的多徑信道下性能也不是很好。綜上所述，現(xiàn)有的TD-LTE系統(tǒng)缺少ー種高效多抗定時(shí)偏差且計(jì)算復(fù)雜度不高的整數(shù)倍頻偏估計(jì)方法
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提出一種用于TD-LTE系統(tǒng)采用檢測(cè)頻域能量估計(jì)整數(shù)倍頻偏的方法。在時(shí)域通過(guò)改進(jìn)的PSS差分自相關(guān)算法確定PSS粗同步位置，在粗同步位置附近用基于CP(Cyclic prefix,循環(huán)前綴)的ML (Maximum likelihood,最大似然)估計(jì)算法在估計(jì)定時(shí)精同步點(diǎn)和小數(shù)倍頻偏。其次，對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，根據(jù)定時(shí)精同步點(diǎn)確定傅里葉變換FFT起始窗ロ，此時(shí)FFT起始窗ロ 一般會(huì)落在CP內(nèi)，保證了 ー個(gè)完整PSS時(shí)域2048點(diǎn)OFDM符號(hào)。變換到頻域后，將頻域信號(hào)通過(guò)濾波器濾除中心頻帶子載波(在實(shí)際的過(guò)程中，滑動(dòng)相關(guān)窗ロ的長(zhǎng)度可以根據(jù)情況自行調(diào)整，但須確保不能引入大功率的信號(hào)，一般可取72)以外的其余子載波，保留PSS頻域信號(hào)。最后，根據(jù)TD-LTE系統(tǒng)中PSS頻域信號(hào)兩側(cè)各5個(gè)空載波保護(hù)間隔使得功率呈現(xiàn)低高低分布的特點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算最大(主同步信號(hào)序列的長(zhǎng)度，一般為62)點(diǎn)數(shù)據(jù)能量所在位置估計(jì)整數(shù)倍頻偏。為對(duì)抗定時(shí)偏差并且不增加計(jì)算復(fù)雜度，提高定時(shí)同步位置精確估計(jì)性能，能夠在定時(shí)偏差較大的情況下，準(zhǔn)確估計(jì)出整數(shù)倍頻偏。本發(fā)明提出一種用于TD-LTE系統(tǒng)采用檢測(cè)頻域信號(hào)功率估計(jì)整數(shù)倍頻偏的方法，具體包括如下步驟
(I)采用變換后的PSS時(shí)域差分自相關(guān)檢測(cè)算法檢測(cè)PSS粗同步位置。具體可采用如下方法
a)將接收端接收到的時(shí)域基帶數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行降采樣(降采樣倍數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況確定，當(dāng)信道環(huán)境良好時(shí)可采用高倍降采樣
如32)，根據(jù)變換后的差分自相關(guān)公式
權(quán)利要求
1.一種用于LTE系統(tǒng)采用檢測(cè)頻域信號(hào)功率估計(jì)頻偏的方法，其特征在于(1)利用一個(gè)無(wú)線幀中前后訓(xùn)練序列PSS進(jìn)行差分自相關(guān)，估計(jì)定時(shí)粗同步的位置；(2)在定時(shí)粗同步位置附近估計(jì)定時(shí)精同步位置及小數(shù)倍頻偏，使得FFT解調(diào)窗ロ落入循環(huán)前綴CP內(nèi)；(3)變換到頻域后，在該FFT解調(diào)窗內(nèi)將經(jīng)過(guò)小數(shù)倍頻偏校正后的基帶信號(hào)進(jìn)行FFT變換到頻域，通過(guò)歸ー化濾波器濾除中心頻帶以外的子載波，對(duì)濾除后的信號(hào)依次進(jìn)行功率計(jì)算，根據(jù)功率最大值位置確定整數(shù)倍頻偏。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在干所述PSS時(shí)域差分自相關(guān)檢測(cè)算法檢測(cè)PSS粗同步位置具體包括將接收端接收到的時(shí)域基帶數(shù)字信號(hào)m進(jìn)行降采樣，得到接收信號(hào)的第i點(diǎn)共軛值う、，與第た點(diǎn)相距 點(diǎn)的接收信號(hào)值r ，調(diào)用公式
3. 根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于在定時(shí)粗同步位置附近采用基于CP的ML算法估計(jì)定時(shí)精同步位置及小數(shù)倍頻偏具體包括根據(jù)第た點(diǎn)接收信號(hào)值4た)、與第與相距 點(diǎn)的接收信號(hào)值 ,調(diào)用公式
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟3進(jìn)ー步包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，得到定時(shí)精同步位置，確定FFT解調(diào)窗ロ，將2048點(diǎn)通過(guò)FFT變換到頻域；將頻域數(shù)據(jù)濾除中心頻帶子載波以外的子載波；對(duì)中心頻帶子載波進(jìn)行以主同步信號(hào)序列的長(zhǎng)度為単位的功率計(jì)算，在滑窗內(nèi)滑動(dòng)計(jì)算信號(hào)功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在滑窗內(nèi)滑動(dòng)計(jì)算信號(hào)功率得到能量值Pm ,根據(jù)公式尾·計(jì)算偏離中心頻點(diǎn)的位移量確定歸一化整數(shù)倍頻偏。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于TD-LTE系統(tǒng)整數(shù)倍頻偏估計(jì)的方法，在粗同步位置附近估計(jì)定時(shí)精同步點(diǎn)和小數(shù)倍頻偏，對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，根據(jù)定時(shí)精同步點(diǎn)確定FFT起始窗口，變換到頻域后，將頻域信號(hào)通過(guò)濾波器濾除中心頻帶以外的子載波，保留PSS頻域信號(hào)，通過(guò)計(jì)算最大子載數(shù)據(jù)能量所在位置估計(jì)整數(shù)倍頻偏。本發(fā)明能夠有效對(duì)抗較大定時(shí)誤差，提供了一種更加精確并且計(jì)算復(fù)雜度不高的整數(shù)倍頻偏估計(jì)的方法。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102694763SQ20121017601
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者劉宇, 李小文, 滕旺, 王丹, 王華華, 陳發(fā)堂 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)