專利名稱：頻偏估計和定時的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種頻偏估計和定時的方法和裝置。
背景技術(shù)：
多載波技術(shù)是一種高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其將高速的數(shù)據(jù)流分解為若干個低速的數(shù)據(jù)流，各個低速數(shù)據(jù)流在正交的子載波上并行傳輸，相比于單載波系統(tǒng)，多載波系統(tǒng)具有更高的頻率效率。正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,簡稱為 OFDM)是一種典型的多載波系統(tǒng)，其引入了循環(huán)前綴(Cyclic Prefix，簡稱為CP)，能夠有效地克服多徑衰落引起的碼間串?dāng)_。OFDM是長期演進(jìn)(Long Term Evolution，簡稱為LTE) 系統(tǒng)以及第四代移動通信系統(tǒng)的核心技術(shù)，并被多個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所采用。定時和頻偏估計是影響OFDM系統(tǒng)性能的一個重要因素，定時是指確定多載波幀或者多載波符號塊的起始位置，以便進(jìn)行反快速傅立葉變換(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)操作。由于接收機(jī)和發(fā)射機(jī)晶振頻率的差異所產(chǎn)生的載波頻偏，將破壞子載波之間的正交性，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的子載波間干擾，降低系統(tǒng)的性能。所以在IFFT操作之前，必須進(jìn)行定時和頻偏估計和補(bǔ)償。常用的OFDM系統(tǒng)定時和頻偏估計的方法有基于接收信號重復(fù)結(jié)構(gòu)的自相關(guān)方法和基于訓(xùn)練序列的互相關(guān)方法。典型的基于接收信號重復(fù)結(jié)構(gòu)的自相關(guān)方法是基于CP的定時和頻偏聯(lián)合估計。該方法在高斯信道下具有比較好的定時性能。因?yàn)樵摲椒ú捎玫淖韵嚓P(guān)峰值不夠尖銳，在多徑信道下，定時性能明顯下降?；贑P的頻偏估計方法的估計范圍較小，僅限于半個子載波間隔。在零頻偏下，基于訓(xùn)練序列的互相關(guān)方法具有較好的定時性能，能夠產(chǎn)生尖銳的相關(guān)峰，但在非零頻偏下，相關(guān)峰受到頻偏的影響以及所采用訓(xùn)練序列相關(guān)性的影響。零相關(guān)(Zero Correlation，簡稱為ZC)序列是一種常用的訓(xùn)練序列。在零頻偏下，該序列具有良好的自相關(guān)性能。但是在存在大頻偏乃至整數(shù)倍頻偏時，ZC序列的相關(guān)性嚴(yán)重下降，會產(chǎn)生很多較大的旁瓣，采用通常方法無法進(jìn)行定時和頻偏估計。具體地，LTE系統(tǒng)是第三代(3G)通信系統(tǒng)的演進(jìn)，是第三代合作伙伴計劃 (3rd Generation Partnership Pro ject, 3GPP)于 2004 年提出的 3. 9G 的全球無線移動通信標(biāo)準(zhǔn)。LTE能夠改進(jìn)并增強(qiáng)3G系統(tǒng)的空中接口技術(shù)，采用OFDM和多輸入多輸出 (Multiple-Input Multiple-Output，簡稱為ΜΙΜΟ)作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。LTE 系統(tǒng)能夠在20MHz的系統(tǒng)帶寬下提供下行100Mbit/S與上行50Mbit/s的峰值速率。同時， LTE系統(tǒng)還能夠改善小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量，并且還能夠降低系統(tǒng)延遲。LTE 系統(tǒng)下行采用正交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,0FDMA)接入方式，較之單載波系統(tǒng)具有更高的頻帶利用率，而且可以通過串并轉(zhuǎn)換大大延長了每個符號的時間，能夠有效的對抗移動無線通信中多徑時延所造成的頻率選擇性衰落；但是相對增加的符號周期也造成LTE系統(tǒng)對于載波偏移比單載波系統(tǒng)更加敏感， 使LTE系統(tǒng)性能嚴(yán)重下降。造成載波頻率偏移(本文中將頻率偏移簡稱為頻偏)的原因主要是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)晶振的不穩(wěn)定性以及終端高速移動引起的多普勒頻移。當(dāng)收發(fā)信號間存在頻偏時，很容易造成各子載波之間的干擾，影響數(shù)據(jù)的正確解調(diào)，導(dǎo)致誤碼率的增加；當(dāng)存在整數(shù)倍頻偏時，雖然沒有子載波間的干擾，但由于子載波的整數(shù)倍偏移，使得解調(diào)出來的數(shù)據(jù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)之間失去相關(guān)性，造成系統(tǒng)誤碼率增加(多數(shù)情況下誤碼率會達(dá)到50% )，不能滿足通信的基本要求。LTE中現(xiàn)有的頻偏估計及定時方法主要有以下兩種(方法 1)采用主同步信號(Primary Synchronization Signal，簡稱為 PSS)進(jìn)行頻偏估計及定時。對于該方式，LTE的主同步信號采用根指數(shù)為25、29、34的3個候選ZC序列中的一個來表示。這種ZC序列在零頻偏下具有優(yōu)良的相關(guān)性能，能夠達(dá)到較高的頻偏估計和定時精度；但當(dāng)存在頻率偏差時，特別是存在大的頻偏甚至是整數(shù)倍頻偏時，ZC序列的相關(guān)性會明顯降低，會產(chǎn)生較多大的旁瓣，無法有效解決頻偏。(方法幻采用循環(huán)前綴(CyclicPrefix，簡稱為CP)進(jìn)行頻偏估計及定時。但是， 由于這種基于CP定時的方式得到的相關(guān)峰不夠尖銳，容易受到噪聲的影響，會降低定時的精度，并且當(dāng)頻偏大于半個子載波間隔時，差分的兩個樣點(diǎn)之間由于頻偏造成的相位累積會超過一個周期，導(dǎo)致無法進(jìn)行正確的頻率估計，因此，這種基于CP的方法僅適合在低噪聲和頻偏小于半個子載波間隔時應(yīng)用，存在較大的局限性。同樣，在其他采用多載波、信號結(jié)構(gòu)中包含重復(fù)部分的通信系統(tǒng)中，頻偏估計和定時同樣會存在類似問題。針對相關(guān)技術(shù)中的頻偏估計及定時精度低、且局限性大的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對相關(guān)技術(shù)中的頻偏估計及定時精度低、且局限性大的問題，本發(fā)明提出一種頻偏估計和定時的方法和裝置，能夠有效提高頻偏估計和定時的精度，并且能夠適用于高噪聲和大頻偏的場景。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種頻偏估計和定時的方法。根據(jù)本發(fā)明的頻偏估計和定時的方法包括根據(jù)粗定時方案對接收信號進(jìn)行粗定時，得到粗定時結(jié)果；基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)所述粗定時結(jié)果進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果；根據(jù)所述粗定時結(jié)果的誤差范圍以及整數(shù)倍頻偏引起的虛假峰的位置確定搜索窗口 ；在所述搜索窗口內(nèi)，利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果以及至少一個整數(shù)倍頻偏對所述接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測，并根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果。其中，根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果包括 對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏以及所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對所述接收信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在所述搜索窗口內(nèi)利用預(yù)定的本地信號與頻偏補(bǔ)償后的所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏以及所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對預(yù)定的本地信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在所述搜索窗口內(nèi)利用頻偏補(bǔ)償后的所述本地信號與所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對預(yù)定的本地信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對所述接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對所述接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對預(yù)定的本地信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的接收信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果。此外，根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果包括 將所有整數(shù)倍頻偏所對應(yīng)的檢測結(jié)果中的互相關(guān)值進(jìn)行比較，將比較得到的最大互相關(guān)值所對應(yīng)的整數(shù)倍頻偏作為所述整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，并將所述最大互相關(guān)值的時間位置作為所述精確定時結(jié)果。另外，根據(jù)所述粗定時方案對所述接收信號進(jìn)行粗定時包括基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)所述粗定時方案對所述接收信號進(jìn)行自相關(guān)檢測，得到所述粗定時結(jié)果。優(yōu)選地，基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)所述粗定時結(jié)果對所述接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計包括在所述粗定時結(jié)果的誤差范圍內(nèi)刪除以下采樣點(diǎn)集合中的采樣點(diǎn){K，K+1， K+N-1}、以及{K+L-N, K+L-N+1, ... , Κ+L-l}，其中，K為所述粗定時結(jié)果所對應(yīng)的采樣點(diǎn)， [-N, N]為所述粗定時結(jié)果的誤差范圍，L為所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)中重復(fù)部分的采樣點(diǎn)數(shù)；基于自相關(guān)方案對采樣點(diǎn)刪除后的接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到所述小數(shù)頻偏估計結(jié)果。此外，確定的所述搜索窗口包含所述粗定時誤差范圍，且不包含所述虛假峰。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種頻偏估計和定時的裝置。根據(jù)本發(fā)明的頻偏估計和定時的裝置包括粗定時模塊，用于根據(jù)粗定時方案對接收信號進(jìn)行粗定時，得到粗定時結(jié)果；第一估計模塊，用于基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)所述粗定時結(jié)果進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果；確定模塊，用于根據(jù)所述粗定時結(jié)果的誤差范圍以及整數(shù)倍頻偏引起的虛假峰的位置確定搜索窗口 ；檢測模塊，用于在所述搜索窗口內(nèi)，利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果以及至少一個整數(shù)倍頻偏對所述接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測；第二估計模塊，用于根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果。其中，所述檢測模塊用于對進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏以及所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對所述接收信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在所述搜索窗口內(nèi)利用預(yù)定的本地信號與頻偏補(bǔ)償后的所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者所述檢測模塊用于對進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏以及所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對預(yù)定的本地信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在所述搜索窗口內(nèi)利用頻偏補(bǔ)償后的所述本地信號與所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者所述檢測模塊用于對進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對預(yù)定的本地信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對所述接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者所述檢測模塊用于對進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對所述接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對預(yù)定的本地信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的接收信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果。此外，所述第二估計模塊用于將所有整數(shù)倍頻偏所對應(yīng)的檢測結(jié)果中的互相關(guān)值進(jìn)行比較，將比較得到的最大互相關(guān)值所對應(yīng)的整數(shù)倍頻偏作為所述整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，并將所述最大互相關(guān)值的時間位置作為所述精確定時結(jié)果。另外，所述粗定時模塊具體用于基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)所述粗定時方案對所述接收信號進(jìn)行自相關(guān)檢測，得到所述粗定時結(jié)果?？蛇x地，在所述第一估計模塊基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)所述粗定時結(jié)果對所述接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計時，所述第一估計模塊用于在所述粗定時結(jié)果的誤差范圍內(nèi)刪除以下采樣點(diǎn)集合中的采樣點(diǎn){K，Κ+1，...，Κ+Ν-1}、以及{K+L-N， K+L-N+l，...，K+L-1}，其中，K為所述粗定時結(jié)果所對應(yīng)的采樣點(diǎn)，[-Ν,Ν]為所述粗定時結(jié)果的誤差范圍，L為所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)中重復(fù)部分的采樣點(diǎn)數(shù)；以及用于基于自相關(guān)方案對采樣點(diǎn)刪除后的接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到所述小數(shù)頻偏估計結(jié)果。此外，由所述確定模塊確定的所述搜索窗口包含所述粗定時誤差范圍，且不包含所述虛假峰。本發(fā)明通過根據(jù)粗定時結(jié)果和虛假峰的位置確定搜索窗口的合理位置和大小，并在確定的搜索窗口內(nèi)進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測，得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果，能夠消除虛假峰以及噪聲對頻偏估計結(jié)果的影響，并且能夠避免相關(guān)技術(shù)中由于搜索范圍不合理而導(dǎo)致處理量過大的問題，有效提高頻偏估計和定時的精確度，能夠有效適應(yīng)高噪聲、 大頻偏的場景。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻偏估計和定時的方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻偏估計和定時的方法的具體處理實(shí)例的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻偏估計和定時的方法中確定搜索窗口的處理流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻偏估計和定時的裝置的框圖。
具體實(shí)施例方式針對相關(guān)技術(shù)中頻偏估計及定時精度低、且局限性大的問題，本發(fā)明提出根據(jù)粗定時結(jié)果和虛假峰的位置確定合理的搜索窗口，并在確定的搜索窗口內(nèi)進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測，得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果，能夠避免相關(guān)技術(shù)中搜索范圍不合理而導(dǎo)致處理量過大的問題，并且能夠消除虛假峰以及噪聲對頻偏估計結(jié)果的影響，有效提高頻偏估計和定時的精確度。下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種頻偏估計和定時的方法。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻偏估計和定時的方法包括步驟S101，根據(jù)粗定時方案對接收信號進(jìn)行粗定時，得到粗定時結(jié)果；步驟S103，基于接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)(例如，在LTE系統(tǒng)中，重復(fù)結(jié)構(gòu)為CP，而在 802. Ila系統(tǒng)中，重復(fù)的部分為短前導(dǎo)序列和長前導(dǎo)序列)并根據(jù)粗定時結(jié)果進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果；步驟S105，根據(jù)粗定時結(jié)果的誤差范圍以及整數(shù)倍頻偏引起的虛假峰的位置確定搜索窗口 ；步驟S107，在搜索窗口內(nèi)，利用小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果以及至少一個整數(shù)倍頻偏對接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測，并根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果，這樣，根據(jù)之前得到的小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，就能夠得到最終的頻偏估計結(jié)果。借助于上述處理，通過根據(jù)粗定時結(jié)果和虛假峰的位置確定合理位置且適當(dāng)大小的搜索窗口，并在確定的搜索窗口內(nèi)進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測，得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果，能夠消除虛假峰以及噪聲對頻偏估計結(jié)果的影響，并且能夠避免相關(guān)技術(shù)中由于搜索范圍不合理而導(dǎo)致處理量過大的問題，有效提高頻偏估計和定時的精確度，能夠有效適應(yīng)高噪聲、大頻偏的場景。在上述處理中，根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果時，主要涉及到本地信號和接收信號，并且需要利用小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和多個整數(shù)倍頻偏(例如，fs。、2fs。等，其中fs。為子載波間隔)進(jìn)行多次檢測，具體的檢測可以分為以下 4種處理方式處理方式一對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏(即，在利用一個整數(shù)倍頻偏進(jìn)行一次檢測時)，利用該整數(shù)倍頻偏以及小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對接收信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在搜索窗口內(nèi)利用預(yù)定的本地信號與頻偏補(bǔ)償后的接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為檢測結(jié)果；或者處理方式二 對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏以及小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對預(yù)定的本地信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在搜索窗口內(nèi)利用頻偏補(bǔ)償后的本地信號與接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為檢測結(jié)果；或者處理方式三對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對預(yù)定的本地信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為檢測結(jié)果；或者處理方式四對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對預(yù)定的本地信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的接收信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為檢測結(jié)果。
在根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果時，可以將所有整數(shù)倍頻偏所對應(yīng)的檢測結(jié)果(即，所有檢測結(jié)果)中的互相關(guān)值進(jìn)行比較，將比較得到的最大互相關(guān)值所對應(yīng)的整數(shù)倍頻偏作為整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，并將最大互相關(guān)值的時間位置作為精確定時結(jié)果。例如，假設(shè)在比較之后，得到的最大互相關(guān)值是在將fs。作為整數(shù)倍頻偏進(jìn)行檢測時得到的，此時，將fs。作為整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，將fs。所對應(yīng)的該最大互相關(guān)值的時間位置作為精確定時結(jié)果。此外，在根據(jù)粗定時方案進(jìn)行粗定時的過程如下基于接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)粗定時方案對接收信號進(jìn)行自相關(guān)檢測，得到粗定時結(jié)果。為了提高小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果的準(zhǔn)確度，在進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計時，可以在粗定時結(jié)果的誤差范圍內(nèi)刪除以下采樣點(diǎn)集合中的采樣點(diǎn){K，K+1，· · ·，K+N-1}、以及{K+L-N， K+L-N+l，...，K+L-1}，其中，K為粗定時結(jié)果所對應(yīng)的采樣點(diǎn)，[-Ν,Ν]為粗定時結(jié)果的誤差范圍，L為接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)中重復(fù)部分的采樣點(diǎn)數(shù)；基于自相關(guān)方案對采樣點(diǎn)刪除后的接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到小數(shù)頻偏估計結(jié)果。通過刪除誤差范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)， 能夠有效提高小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果的準(zhǔn)確度，從而有助于進(jìn)一步改善整數(shù)倍頻偏估計的準(zhǔn)確度。此外，確定的搜索窗口應(yīng)當(dāng)包含粗定時誤差范圍，從而使得后續(xù)的整數(shù)倍頻偏檢測能夠遍歷到正確定時可能出現(xiàn)的所有位置，另外，搜索窗口應(yīng)當(dāng)不包含虛假峰，從而避免虛假峰對頻偏估計和定時所帶來的不良影響。在確定搜索窗口時，可以將粗定時結(jié)果的范圍作為最小搜索窗口，將虛假峰之間的區(qū)域(該區(qū)域包含粗定時結(jié)果的誤差范圍)作為最大搜索窗口(最大搜索窗口不包含虛假峰)，在實(shí)際操作時，可以以最小搜索窗口或最大搜索窗口進(jìn)行檢測，此外，還可以根據(jù)最小搜索窗口和最大搜索窗口確定實(shí)際采用的搜索窗口，該確定的窗口應(yīng)當(dāng)包含粗定時誤差范圍，且不包含虛假峰。下面將以LTE下行系統(tǒng)為例，詳細(xì)描述本發(fā)明在LTE下行系統(tǒng)中進(jìn)行頻偏估計和定時的過程。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以下描述的應(yīng)用過程僅僅用于闡述本發(fā)明的方案， 而不用于限定本發(fā)明，本發(fā)明可以適用于各種采用多載波且信號具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的無線通信系統(tǒng)，并達(dá)到準(zhǔn)確進(jìn)行頻偏估計和定時的目的。如圖2所示，在LTE下行系統(tǒng)中，采用本發(fā)明實(shí)施例的方法進(jìn)行頻偏估計和定時的過程如下步驟21，根據(jù)公式(1)和公式⑵進(jìn)行OFDM符號的粗定時。在該步驟中，可以基于CP進(jìn)行粗定時，CP符號定時屬于自相關(guān)處理，能適應(yīng)一定的信道變化，雖然定時后的相關(guān)峰不夠尖銳，但是通過一定數(shù)量符號的累加進(jìn)行粗定時偏差統(tǒng)計，可以將定時誤差A(yù)Ts 控制在幾十個樣點(diǎn)以內(nèi)。
N -I
Cp ‘P(l,n)= ￡ r: [η - Nn> + i)r人η - N( > + i + N、公式(1) 其中，Γι(η)是接收到的LTE下行的第1個OFDM信號，Ncp是循環(huán)前綴長度，N是 OFDM符號長度，1是OFDM符號的序號，并且，η e {NCP, NCP+1, . . . , N+NCP} 0為了降低噪聲的
10影響，在根據(jù)公式⑴進(jìn)行處理之后，可以根據(jù)公式⑵進(jìn)行M個符號累加，取極大值，該最大值所對應(yīng)的時間位置即為粗定時結(jié)果K。步驟22，根據(jù)公式(3)完成小數(shù)倍頻偏估計。為了去除公式(1)中定時誤差的影響，在進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計時，通過公式(3)即可去除在定時誤差范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種頻偏估計和定時的方法，其特征在于，所述方法包括根據(jù)粗定時方案對接收信號進(jìn)行粗定時，得到粗定時結(jié)果；基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)所述粗定時結(jié)果進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果；根據(jù)所述粗定時結(jié)果的誤差范圍以及整數(shù)倍頻偏引起的虛假峰的位置確定搜索窗Π ；在所述搜索窗口內(nèi)，利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果以及至少一個整數(shù)倍頻偏對所述接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測，并根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果包括對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏以及所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對所述接收信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在所述搜索窗口內(nèi)利用預(yù)定的本地信號與頻偏補(bǔ)償后的所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果； 或者對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏以及所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對預(yù)定的本地信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在所述搜索窗口內(nèi)利用頻偏補(bǔ)償后的所述本地信號與所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果； 或者對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對預(yù)定的本地信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對所述接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者對于進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對所述接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對預(yù)定的本地信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的接收信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果包括將所有整數(shù)倍頻偏所對應(yīng)的檢測結(jié)果中的互相關(guān)值進(jìn)行比較，將比較得到的最大互相關(guān)值所對應(yīng)的整數(shù)倍頻偏作為所述整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，并將所述最大互相關(guān)值的時間位置作為所述精確定時結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述粗定時方案對所述接收信號進(jìn)行粗定時包括基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)所述粗定時方案對所述接收信號進(jìn)行自相關(guān)檢測，得到所述粗定時結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)所述粗定時結(jié)果對所述接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計包括在所述粗定時結(jié)果的誤差范圍內(nèi)刪除以下采樣點(diǎn)集合中的采樣點(diǎn){K，Κ+1，...，K+N-1}、以及{K+L-N, K+L-N+1, ... , Κ+L-l}，其中，K為所述粗定時結(jié)果所對應(yīng)的采樣點(diǎn)， [-N, N]為所述粗定時結(jié)果的誤差范圍，L為所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)中重復(fù)部分的采樣點(diǎn)數(shù)；基于自相關(guān)方案對采樣點(diǎn)刪除后的接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到所述小數(shù)頻偏估計結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，確定的所述搜索窗口包含所述粗定時誤差范圍，且不包含所述虛假峰。
7.一種頻偏估計和定時的裝置，其特征在于，所述裝置包括粗定時模塊，用于根據(jù)粗定時方案對接收信號進(jìn)行粗定時，得到粗定時結(jié)果；第一估計模塊，用于基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)所述粗定時結(jié)果進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果；確定模塊，用于根據(jù)所述粗定時結(jié)果的誤差范圍以及整數(shù)倍頻偏引起的虛假峰的位置確定搜索窗口；檢測模塊，用于在所述搜索窗口內(nèi)，利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果以及至少一個整數(shù)倍頻偏對所述接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測；第二估計模塊，用于根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊用于對進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏以及所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對所述接收信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在所述搜索窗口內(nèi)利用預(yù)定的本地信號與頻偏補(bǔ)償后的所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者所述檢測模塊用于對進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏以及所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，對預(yù)定的本地信號進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，并在所述搜索窗口內(nèi)利用頻偏補(bǔ)償后的所述本地信號與所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者所述檢測模塊用于對進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對預(yù)定的本地信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對所述接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的所述接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果；或者所述檢測模塊用于對進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測所采用的每個整數(shù)倍頻偏，利用該整數(shù)倍頻偏對所述接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，并利用所述小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果對預(yù)定的本地信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償，對整數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的接收信號與小數(shù)倍頻偏補(bǔ)償后的本地信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作為所述檢測結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第二估計模塊用于將所有整數(shù)倍頻偏所對應(yīng)的檢測結(jié)果中的互相關(guān)值進(jìn)行比較，將比較得到的最大互相關(guān)值所對應(yīng)的整數(shù)倍頻偏作為所述整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果，并將所述最大互相關(guān)值的時間位置作為所述精確定時結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述粗定時模塊具體用于基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)所述粗定時方案對所述接收信號進(jìn)行自相關(guān)檢測，得到所述粗定時結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，在所述第一估計模塊基于所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)所述粗定時結(jié)果對所述接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計時，所述第一估計模塊用于在所述粗定時結(jié)果的誤差范圍內(nèi)刪除以下采樣點(diǎn)集合中的采樣點(diǎn){K，K+1，...， K+N-1}、以及{K+L-N, K+L-N+1, ... , Κ+L-l}，其中，K為所述粗定時結(jié)果所對應(yīng)的采樣點(diǎn)， [-N, N]為所述粗定時結(jié)果的誤差范圍，L為所述接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)中重復(fù)部分的采樣點(diǎn)數(shù)；以及用于基于自相關(guān)方案對采樣點(diǎn)刪除后的接收信號進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到所述小數(shù)頻偏估計結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，由所述確定模塊確定的所述搜索窗口包含所述粗定時誤差范圍，且不包含所述虛假峰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頻偏估計和定時的方法和裝置，該方法包括根據(jù)粗定時方案對接收信號進(jìn)行粗定時，得到粗定時結(jié)果；基于接收信號的重復(fù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)粗定時結(jié)果進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計，得到小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果；根據(jù)粗定時結(jié)果的誤差范圍以及整數(shù)倍頻偏引起的虛假峰的位置確定搜索窗口；在搜索窗口內(nèi)，利用小數(shù)倍頻偏估計結(jié)果以及至少一個整數(shù)倍頻偏對接收信號進(jìn)行整數(shù)倍頻偏檢測，并根據(jù)整數(shù)倍頻偏檢測結(jié)果得到整數(shù)倍頻偏估計結(jié)果和精確定時結(jié)果。通過本發(fā)明，能夠消除虛假峰以及噪聲對頻偏估計結(jié)果的影響，并且能夠避免相關(guān)技術(shù)中由于搜索范圍不合理而導(dǎo)致處理量過大的問題，有效提高頻偏估計和定時的精確度，能夠有效適應(yīng)高噪聲、大頻偏的場景。
文檔編號H04L27/26GK102347924SQ20101024108
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者嚴(yán)振亞, 喻曉冬, 張洪偉, 杜立可, 韓志學(xué) 申請人:北京海蘭德維通信技術(shù)有限公司