專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于相位和信道沖擊的聯(lián)合時(shí)偏估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到通信技術(shù)領(lǐng)域，確切地說(shuō)，涉及一種基于相位和信道沖擊的聯(lián)合時(shí)偏估計(jì)方法，尤其適用于LTE系統(tǒng)上行，該方法具有更大的估計(jì)范圍和更準(zhǔn)確的估計(jì)精度。。
背景技術(shù)：
隨著第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)，尤其是在中國(guó)的部署和運(yùn)營(yíng)，用戶對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求與日俱增。為了應(yīng)對(duì)寬帶接入的挑戰(zhàn)，同時(shí)為了滿足新型業(yè)務(wù)的需求，3GPP在近兩年啟動(dòng)了新的技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目LTE(Long Term Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))，3GLTE是ー個(gè)高數(shù)據(jù)率、低時(shí)延和基于全分組的移動(dòng)通信系統(tǒng)。LTE上行采用的是SC_FDMA多址接入技術(shù)，SC_FDMA (單載波頻分多址)技術(shù)是ー種OFDM (正交頻分復(fù)用技術(shù))的改進(jìn)技術(shù)，它將頻率靈活配置與OFDM的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，同時(shí)能夠有效的降低待發(fā)射信號(hào)的峰均比，因此也被稱(chēng)為DFT (離散傅里葉變換)擴(kuò)展的OFDM系統(tǒng)。符號(hào)定時(shí)偏差會(huì)導(dǎo)致FFT (快速傅氏變換)處理窗包含連續(xù)的兩個(gè)OFDM符號(hào)，從而引入了 OFDM符號(hào)間干擾。并且即使FFT處理窗位置略有偏移，也會(huì)導(dǎo)致OFDM信號(hào)頻域的偏移，從而造成信噪比損失，誤比特率性能的下降。因此，有效的時(shí)間同步可以極大提升系統(tǒng)的性能。根據(jù)傅里葉變換的時(shí)域平移特性可知，信號(hào)f (t)在時(shí)域中沿時(shí)間軸右移τ，等效于在頻域中頻譜乘以e_w，也就是說(shuō)信號(hào)右移后，其幅度譜不變，只是相位譜產(chǎn)生了附加變化(_ τ)。相位偏移會(huì)隨載波距離線性累計(jì)增加，達(dá)到一定程度還會(huì)產(chǎn)生相位偏轉(zhuǎn)。當(dāng)前常用的時(shí)偏估計(jì)方法是通過(guò)計(jì)算同一個(gè)導(dǎo)頻相鄰子載波之間的相位差來(lái)估算時(shí)偏，如圖I所示，步驟依次為提取導(dǎo)頻符號(hào)(頻域M點(diǎn))、子載波映射(Q點(diǎn)，Q>M)、IFFT將頻域變換到時(shí)域、插入循環(huán)前綴、多徑+高斯信道、去循環(huán)前綴、FFT將時(shí)域變換到頻域、子載波解映射、信道估計(jì)、計(jì)算相鄰子載波的相位差、計(jì)算時(shí)偏值。M是給用戶分配的子載波個(gè)數(shù)，Q是指整個(gè)系統(tǒng)所占頻域子載波個(gè)數(shù)，例如對(duì)于20M系統(tǒng)，Q=1200。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)便，估計(jì)精度較高，但是估計(jì)范圍有限。并且當(dāng)終端和基站之間的相對(duì)時(shí)偏超過(guò)了最大估計(jì)范圍時(shí)，采用常用的相位估計(jì)法難以保證估計(jì)的準(zhǔn)確性。理論上，當(dāng)系統(tǒng)中時(shí)偏為零時(shí)，信道時(shí)域沖擊響應(yīng)的能量集中在相對(duì)較少的采樣點(diǎn)上，并且是集中在前面幾個(gè)點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)中加入時(shí)偏時(shí)，信道時(shí)域沖擊響應(yīng)的位置會(huì)發(fā)生偏移，并且隨著時(shí)偏的增加呈一定的線性關(guān)系。為了有效而精確的估計(jì)出基站和終端之間的相對(duì)時(shí)偏，擴(kuò)大時(shí)偏的估計(jì)范圍，本領(lǐng)域亟待提供一種新的時(shí)偏估計(jì)技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于相位和信道沖擊的聯(lián)合時(shí)偏估計(jì)方法，目的在于有效估計(jì)出基站和終端之間的相對(duì)時(shí)偏，擴(kuò)大相位法估計(jì)時(shí)偏的范圍，提高時(shí)偏估計(jì)的精度。解決該技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是ー種基于相位和信道沖擊的聯(lián)合時(shí)偏估計(jì)方法，包括以下步驟步驟1，提取上行導(dǎo)頻子載波上的信息，根據(jù)本地導(dǎo)頻子載波的信息，計(jì)算每個(gè)天線在各時(shí)隙上行導(dǎo)頻子載波處的信道頻域響應(yīng)值；步驟2，把步驟I所得信道頻域響應(yīng)值在頻域進(jìn)行平滑濾波，得到每個(gè)天線在各時(shí)隙降噪后的導(dǎo)頻信道估計(jì)功率； 步驟3，計(jì)算所有天線在各時(shí)隙降噪后的導(dǎo)頻信道估計(jì)功率的算木平均值，得到頻域信道估計(jì)值；步驟4，利用反傅里葉變換將步驟3所得頻域信道估計(jì)值變換到時(shí)域，得到時(shí)域序列；設(shè)步驟3所得頻域信道估計(jì)值長(zhǎng)度為L(zhǎng)，從頻域變換到時(shí)域的預(yù)設(shè)長(zhǎng)度為T(mén)，變換到時(shí)域的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下，若L大于或等于T，則直接將L點(diǎn)頻域信道估計(jì)值進(jìn)行反傅里葉變換到時(shí)域；若L小于T，則將L點(diǎn)頻域信道估計(jì)值后面補(bǔ)零至長(zhǎng)度為T(mén)后，再用反傅里葉變換將頻域信道估計(jì)值變換到時(shí)域；步驟5，確定目標(biāo)用戶在步驟4所得時(shí)域序列上的有效信道響應(yīng)窗的窗長(zhǎng)，在窗內(nèi)搜索時(shí)域序列的峰值；步驟6，用相位相關(guān)法估算出初始時(shí)偏；步驟7，用步驟5所得峰值判斷步驟6所得初始時(shí)偏所在的閾值范圍，糾正初始時(shí)偏，得到最終時(shí)偏；步驟8，將步驟7得到的最終時(shí)偏轉(zhuǎn)換成時(shí)間調(diào)整的命令字，上報(bào)給MAC層，MAC層再根據(jù)命令字通知終端進(jìn)行定時(shí)調(diào)整。而且，步驟6的實(shí)現(xiàn)方式如下，估算出各天線兩時(shí)隙中2個(gè)導(dǎo)頻的信道估計(jì)值次=(め( ) = Hjp(i·)exp(-./2^Tri-/,￥) /= 0,1 β =Mav-I在上式中，τ τ是信道中的時(shí)偏，k表不子載波序號(hào)，Hi, P(k)表不無(wú)時(shí)偏的信道估計(jì)值，i表示時(shí)隙號(hào)，Nex表示天線數(shù)，P表示天線的序號(hào)，N為IFFT采樣點(diǎn)數(shù)；在每個(gè)天線每個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)的兩個(gè)子載波kp k2間做如下運(yùn)算4..メ も，4)=(ダ^(為))''(ガ5(4) = ^ρ(/2πτΓΜ I N),m = kv-k2在上式中，Ai,p為幅值，m為預(yù)設(shè)的參數(shù)；對(duì)以上相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果RiipGc1, k2)作如下運(yùn)算Φ^1ν= η2( Σ Ιπι{Κ ；ρ(^, k2)}, Σ Re (Riip (k” k2)}) =2 π τ Tm/N在上式中，Im表示取虛部，Re表示取實(shí)部，atan2為反正切函數(shù)；根據(jù)以上運(yùn)行結(jié)果Φ^,P得到歸ー化時(shí)延τ τ為:Tr = ——
Inm根據(jù)歸ー化時(shí)延τΤ進(jìn)ー步得到時(shí)延τ為
權(quán)利要求
1.一種基于相位和信道沖擊的聯(lián)合時(shí)偏估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1，提取上行導(dǎo)頻子載波上的信息，根據(jù)本地導(dǎo)頻子載波的信息，計(jì)算每個(gè)天線在各時(shí)隙上行導(dǎo)頻子載波處的信道頻域響應(yīng)值； 步驟2，把步驟I所得信道頻域響應(yīng)值在頻域進(jìn)行平滑濾波，得到每個(gè)天線在各時(shí)隙降噪后的導(dǎo)頻信道估計(jì)功率； 步驟3，計(jì)算所有天線在各時(shí)隙降噪后的導(dǎo)頻信道估計(jì)功率的算木平均值，得到頻域信道估計(jì)值； 步驟4，利用反傅里葉變換將步驟3所得頻域信道估計(jì)值變換到時(shí)域，得到時(shí)域序列；設(shè)步驟3所得頻域信道估計(jì)值長(zhǎng)度為L(zhǎng)，從頻域變換到時(shí)域的預(yù)設(shè)長(zhǎng)度為T(mén)，變換到時(shí)域的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下， 若L大于或等于T，則直接將L點(diǎn)頻域信道估計(jì)值進(jìn)行反傅里葉變換到時(shí)域； 若L小于T，則將L點(diǎn)頻域信道估計(jì)值后面補(bǔ)零至長(zhǎng)度為T(mén)后，再用反傅里葉變換將頻域信道估計(jì)值變換到時(shí)域； 步驟5，確定目標(biāo)用戶在步驟4所得時(shí)域序列上的有效信道響應(yīng)窗的窗長(zhǎng)，在窗內(nèi)搜索時(shí)域序列的峰值； 步驟6，用相位相關(guān)法估算出初始時(shí)偏； 步驟7，用步驟5所得峰值判斷步驟6所得初始時(shí)偏所在的閾值范圍，糾正初始時(shí)偏，得到最終時(shí)偏； 步驟8，將步驟7得到的最終時(shí)偏轉(zhuǎn)換成時(shí)間調(diào)整的命令字，上報(bào)給MAC層，MAC層再根據(jù)命令字通知終端進(jìn)行定時(shí)調(diào)整。
2.如權(quán)利要求I所述基于相位和信道沖擊的聯(lián)合時(shí)偏估計(jì)方法，其特征在于步驟6的實(shí)現(xiàn)方式如下， 估算出各天線兩時(shí)隙中2個(gè)導(dǎo)頻的信道估計(jì)值及^(め
3.如權(quán)利要求2所述基于相位和信道沖擊的聯(lián)合時(shí)偏估計(jì)方法，其特征在于步驟7的實(shí)現(xiàn)方式如下，(1)當(dāng)TomeasureX)且 / <>\ 64 - Tom < //〈吋，to_est=To_sure，可測(cè)量范圍(O, Tomax measure)(2)當(dāng)Tomeasure〈0 且f----TOmeamre -2* TOmax measmv < /も時(shí)， to—est=Tomeasure+2*Tomax—measure，可測(cè)量犯圍(Tomax—measure，2*Tomax—measure)(3)當(dāng)To e〈0 且(ノ _ P°p * 64 + Tomeasurc 吋，to_est=To_sure，可測(cè)量范圍(-To max_measureJ (4)當(dāng)To_sure>0 且^~——+ Toime — 2 * Tomtiy - // 4時(shí)， to_est=Tomeasure_2*Tomax—measure,可測(cè)重范_ (_2*Tomax—measure, -Tomax measure) 其中，Pos表示信道時(shí)域峰值位置，Tonreas■表示用相位相關(guān)法估算出的初始時(shí)偏，，th0, th1； th2, th3表示四個(gè)門(mén)限值，to_est表示最終時(shí)偏。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于相位和信道沖擊的聯(lián)合時(shí)偏估計(jì)方法，充分考慮到時(shí)偏對(duì)信道沖擊響應(yīng)峰值位置的影響，對(duì)原有時(shí)偏估計(jì)方法進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn)，利用信道沖擊響應(yīng)峰值的位置對(duì)相位法估計(jì)結(jié)果進(jìn)行閾值分類(lèi)和確定，保持了較佳的估計(jì)時(shí)偏的精確度，擴(kuò)大了時(shí)偏估計(jì)的范圍，同時(shí)在低信噪比下也可以獲得很好的估計(jì)效果。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102710562SQ201210177729
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者劉娟, 徐寧 申請(qǐng)人:武漢郵電科學(xué)研究院