無(wú)線通信系統(tǒng)中的方法和接收器的制造方法
【專利摘要】接收器(120)和所述接收器(120)中的方法(500)，用于基于正交頻分復(fù)用(OFDM)估算無(wú)線通信系統(tǒng)(100)中的發(fā)射器(110)和所述接收器(120)之間的規(guī)范化的頻率偏移。所述方法(400)包括從所述發(fā)射器(110)接收(401)第一導(dǎo)頻信號(hào)(yr1)和第二導(dǎo)頻信號(hào)(yr2)；以及基于所述接收(401)的導(dǎo)頻信號(hào)(yr1、yr2)計(jì)算(402)卡-洛近似值λK(φ)，直到對(duì)數(shù)似然函數(shù)λ(φ)的任意有限階K；以及通過(guò)計(jì)算所述計(jì)算的卡-洛近似值λK(φ)的最大值來(lái)估算所述頻率偏移。
【專利說(shuō)明】無(wú)線通信系統(tǒng)中的方法和接收器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所述的實(shí)施方式大體上涉及一種接收器和接收器中的方法，具體而言，涉及一種用于估算無(wú)線通信系統(tǒng)中的發(fā)射器和接收器之間的頻率偏移的機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[0002]用戶設(shè)備(UE)，也稱為移動(dòng)臺(tái)、無(wú)線終端和/或移動(dòng)終端，被啟用于在無(wú)線通信系統(tǒng)(有時(shí)也稱為蜂窩無(wú)線系統(tǒng)或無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò))中進(jìn)行無(wú)線通信?？梢酝ㄟ^(guò)無(wú)線接入網(wǎng)(RAN)以及可能一個(gè)或多個(gè)核心網(wǎng)在如UE之間、UE與有線電話之間和/或UE與服務(wù)器之間進(jìn)行通信。無(wú)線通信可包括例如語(yǔ)音、消息、分組數(shù)據(jù)、視頻、廣播等各種通信服務(wù)。
[0003]UE可進(jìn)一步稱為移動(dòng)電話、蜂窩電話、平板電腦或者有無(wú)線功能的筆記本電腦等。本文中的UE可以為，例如，便攜式、口袋式、手持式、計(jì)算機(jī)內(nèi)含或車載式的移動(dòng)設(shè)備，其開啟后可通過(guò)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)與另一實(shí)體(例如另一 UE或服務(wù)器)進(jìn)行語(yǔ)音和/或數(shù)據(jù)通信。
[0004]無(wú)線通信系統(tǒng)覆蓋一個(gè)劃分為小區(qū)區(qū)域的地理區(qū)域，每個(gè)小區(qū)區(qū)域由一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或基站服務(wù)，例如無(wú)線基站(RBS)或基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)，其在一些網(wǎng)絡(luò)中，依據(jù)所用技術(shù)和/或術(shù)語(yǔ)，可稱為“eNB”、“eN0deB”、“N0deB”或“B node，，。
[0005]有時(shí)，“小區(qū)”這一表達(dá)可用于表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本身。然而，該小區(qū)在普通術(shù)語(yǔ)中還可用于表示地理區(qū)域，其中由基站站點(diǎn)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供無(wú)線覆蓋。位于基站站點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以服務(wù)一個(gè)或者幾個(gè)小區(qū)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)在射頻上運(yùn)行的空中接口與各無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)的任意UE進(jìn)行通信。
[0006]在某些無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中，幾個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)比如線路或者微波連接到如通用移動(dòng)通訊系統(tǒng)(UMTS)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)。該RNC，如在GSM中有時(shí)也稱為基站控制器(BSC)，可以監(jiān)督并協(xié)調(diào)多個(gè)與其相連的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各種活動(dòng)。GSM是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(最初名稱為:移動(dòng)專家組移動(dòng)通信特別小組)。
[0007]在第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，也稱為eNodeB或eNB，可以連接到一個(gè)網(wǎng)關(guān)，例如無(wú)線接入網(wǎng)關(guān)，也可以連接到一個(gè)或多個(gè)核心網(wǎng)。
[0008]在本文中，下行鏈路、下游鏈路或前向鏈路這些表達(dá)可用于描述從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)到UE的傳輸路徑。上行鏈路、上游鏈路或反向鏈路這些表達(dá)可用于描述相反方向的傳輸路徑，即從UE到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
[0009]正交頻分復(fù)用(OFDM)是當(dāng)代系統(tǒng)(例如LTE和WIFI)中的主要調(diào)制技術(shù)。OFDM是一種在多個(gè)載波頻率上編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法。OFDM是用作數(shù)字多載波調(diào)制方法的頻分復(fù)用(FDM)方案。大量緊密間隔的正交子載波信號(hào)用于攜載數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)劃分為幾個(gè)平行數(shù)據(jù)流或信道，每個(gè)子載波一個(gè)平行數(shù)據(jù)流或信道。
[0010]OFDM的一個(gè)常見且嚴(yán)重的問題是發(fā)射部分和接收部分之間的頻率偏移。這在本文中被稱為載波頻率偏移(CFO)。CFO意味著發(fā)射器和接收器彼此錯(cuò)位，并導(dǎo)致OFDM子載波之間的正交性丟失。由于子載波之間的正交性是OFDM的關(guān)鍵，那么該情形是不可接受的，且必須采取措施。在接收器知道CFO的情況下，可通過(guò)頻率移動(dòng)簡(jiǎn)單地對(duì)CFO進(jìn)行補(bǔ)償，并且保證正交性。因此，緩解CFO相當(dāng)于從接收的數(shù)據(jù)估算CFO的問題。
[0011]CFO通常分解為兩部分，整數(shù)倍頻率偏移(IFO)和分?jǐn)?shù)倍頻率偏移(FFO):
[0012]ε CF。一 ε IF0+ ε FF0
[0013]其中εΙΡ?是與子載波間隔相乘的整數(shù)，在大小上限制為子載波間隔的一半。在LTE中，子載波間隔是15kHz，因此FFO在大小上限制為7.5kHz，且IFO可以是……-30kHz、-15kHz、O、15kHz、30kHz......[0014]在初始同步期間，獲取ε IF()的精確值。因此，剩余的任務(wù)是估算FF0。在本發(fā)明中，假設(shè)例如在初始同步期間已經(jīng)估算了 IF0。通過(guò)子載波間隔規(guī)范化所有偏移是標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)記過(guò)程，因此FFO限制為ε FF0 e [-1/2, 1/2]且:
[0015]ε IF0 e {...，-3, -2, -1, O, I, 2, 3,.....[0016]必須基于接收的信號(hào)估算FF0。本文假設(shè)兩個(gè)OFDM符號(hào)可用。啟用校準(zhǔn)進(jìn)行工作的一個(gè)條件是這兩個(gè)符號(hào)包括訓(xùn)練符號(hào)，也叫做導(dǎo)頻符號(hào)。如果是這樣，那么基于這兩個(gè)OFDM符號(hào)，要求擁有能夠在ε FF0 e [-1/2，1/2]范圍內(nèi)處理任意FFO的(近似)-最佳FFO估計(jì)器算法。
[0017]隨后將描述系統(tǒng)模型。由Srt和Srt分別表不在時(shí)間rl和r2接收的OFDM符號(hào)。進(jìn)一步地，可假設(shè)已經(jīng)執(zhí)行時(shí)間同步和IFO補(bǔ)償，使得循環(huán)前綴(CP)已經(jīng)從兩個(gè)符號(hào)中移除，并且CFO在大小上最多為0.5 (即只保留FF0)。由和I2表示根本沒有FFO的情況下的兩個(gè)信號(hào)。那么:\=?ΛεβτοΑ, k e {rl, r2j,其中Dk( ε FF0)是對(duì)角矩陣:
【權(quán)利要求】
1.一種接收器(120)中的方法(400)，用于基于正交頻分復(fù)用(OFDM)估算無(wú)線通信系統(tǒng)(100)中的發(fā)射器(110)和所述接收器(120)之間的規(guī)范化的頻率偏移，所述方法(400)包括: 從所述發(fā)射器(110)接收(401)第一導(dǎo)頻信號(hào)(yrt)和第二導(dǎo)頻信號(hào)(yJ ； 基于所述接收(401)的導(dǎo)頻信號(hào)(yrt、yr2)計(jì)算(402)卡-洛近似值λκ(φ)，直到對(duì)數(shù)似然函數(shù)λ (φ)的任意有限階K;以及 通過(guò)計(jì)算所述計(jì)算(402)的卡-洛近似值λκ(φ)的最大值來(lái)估算(403)所述頻率偏移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(400)，其特征在于，K= 3并且對(duì)數(shù)似然函數(shù)的表示包括三個(gè)基礎(chǔ)函數(shù)φι(φ)、φ2(Φ):和ψ3(Φ)'的集合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法(400)，其特征在于，所述三個(gè)基礎(chǔ)函數(shù)φι(ψ)、φ2(φ)和φ3(φ):按以下形式構(gòu)造:φ(φ) = exp (-?'2πφ[Δ + fk])。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法(400)，其特征在于，所述參數(shù)fk可通過(guò)以下方法計(jì)算: fk = (k-2).;其中0.3≤f≤0.7并且1≤k≤3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法(400)，其特征在于，f.= 0.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法(400)，其特征在于，所述對(duì)數(shù)似然函數(shù)λ3(Φ)可通過(guò)以下方法構(gòu)造:

7.根據(jù)權(quán)利要求2到6中任一項(xiàng)所述的方法(400)，其特征在于，所述對(duì)數(shù)似然函數(shù)λ3(φ)的三個(gè)值以Φ =-θ、0、Θ來(lái)計(jì)算，其中0.3≤Θ≤0.4。
8.根據(jù)權(quán)利要求2到7中任一項(xiàng)所述的方法(400)，其特征在于，所述對(duì)數(shù)似然函數(shù)λ3(Φ)通過(guò)發(fā)現(xiàn)系數(shù)a !> a 2 a 3，將它們乘以所述對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)函數(shù)φ?(Φ)、φ2(Φ):和φ3(Φ),并將這三項(xiàng)求和來(lái)計(jì)算(402)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7到8中任一項(xiàng)所述的方法(400)，其特征在于，所述系數(shù)a1、a 2和a 3通過(guò)以下方法計(jì)算(402):
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的方法(400)，其特征在于，通過(guò)最優(yōu)化算法的應(yīng)用來(lái)估算所述計(jì)算(402)的函數(shù)λ3(φ)的最大值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的方法(400)，其特征在于，通過(guò)以下方法估算所述計(jì)算(402)的函數(shù)λ3(φ)的最大值: 選擇P值Φ，使得Φ e {φ” φ2，…，φρ}位于[-0.5,0.5]內(nèi)；計(jì)算 Φ e {Φ1; Φ 2，…，ΦΡ}處 λ 3 (Φ)的 P 值； 確定λ 3(Φ)的最大值，以λΜΧ表示，
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法(400)，其特征在于，當(dāng)具有所述確定的最大值λ_和對(duì)應(yīng)值Φ—時(shí)，可假設(shè)所述λ3(φ)的最大值在一個(gè)區(qū)間內(nèi):
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法(400)，其特征在于，執(zhí)行具有M次迭代的黃金分割搜索以發(fā)現(xiàn)所述區(qū)間內(nèi)的λ3(Φ)的最大值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的方法(400)，其特征在于，通過(guò)用戶設(shè)備(UE)表示所述接收器(120)，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)表示所述發(fā)射器(110)。
15.一種接收器(120)，用于基于正交頻分復(fù)用(OFDM)估算無(wú)線通信系統(tǒng)(100)中的發(fā)射器(110)和所述接收器(120)之間的規(guī)范化的頻率偏移，所述接收器(120)包括: 接收電路(510)，用于從所述發(fā)射器(110)接收第一導(dǎo)頻信號(hào)(yj和第二導(dǎo)頻信號(hào)(yr2);以及 處理器(520)，用于基于所述接收的導(dǎo)頻信號(hào)(yrt、yr22)計(jì)算卡-洛近似值λκ(φ)，直到對(duì)數(shù)似然函數(shù)λ (φ)的任意有限階K，并且還用于通過(guò)計(jì)算所述計(jì)算的卡-洛近似值λκ(Φ)的最大值來(lái)估算所述頻率偏移。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的接收器(120)，其特征在于，所述處理器(520)進(jìn)一步用于根據(jù)權(quán)利要求1到14的任一項(xiàng)實(shí)施所述方法(400)。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104022992SQ201410184299
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】魯塞克·弗雷德里克, 巴蘇基·恩達(dá)·帕里延多 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司