一種用於td-lte系統整數倍頻偏估計的方法
2023-10-05 18:58:59 4
專利名稱：一種用於td-lte系統整數倍頻偏估計的方法
技術領域：
本發明涉及移動通信技術領域，具體涉及第三代移動通信長期演進系統(以下簡稱TD-LTE)中整數倍頻偏估計方法。
背景技術：
為了應對 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)等新興寬帶接入技術的挑戰，滿足新型業務的需求，3GPP(3rd Generation PartnershipProject)組織於2005年3月啟動了空中技術的長期演進(LTE, Long Term Evolution)エ作，g在提高數據的傳輸速率，降低系統時延，增大系統容量。LTE 標準下行鏈路的核心技術是 OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing )技術,該技術具有高頻譜效率、高峰值速率、能夠很好地抵抗信道間幹擾、頻率選擇性衰落和脈衝噪聲等優點。正交頻分復用的多載波系統是將高速串行碼流變成若干個並行的低速碼流，每路通過正交的子載波進行傳輸。這樣總的可通信的信道帶寬被分成多個子載波承載的細小帶寬，因而使得寬帶傳輸變為對多個子載波的窄帶傳輸。這種調製方式可以有效地對抗由多徑傳播帶來的頻率選擇性衰落，但是該技術對載波頻率偏移非常敏感。OFDM系統中的載波頻率主要是由於發射機和接收機之間的晶體振蕩器頻率不匹配和都卜勒頻移所引起的。其中，載波頻率偏移可以分為兩部分ー是小數倍頻偏(FF0)，即小於子載波間隔的部分，ニ是整數倍頻偏(IF0)，即子載波間隔的整數部分。在OFDM系統中，如果頻率偏差是子載波間隔的整數倍，那麼將會導致頻域數據發生整體偏移，此時子載波間仍然保持相互正交，但是頻率採樣值已經偏移了整數個子載波的位置，從而使得系統誤碼率達0. 5之高。如果頻率偏差小於半個子載波間隔，那么子載波之間就會存在頻譜能量的「洩漏」，而導致子載波間的正交性遭到破壞，產生載波間幹擾，該幹擾使得系統的誤碼率迅速惡化。當前用於LTE系統的定時同步和頻率同步的方法主要分為兩大類基於訓練序列PSS的互相關算法和基於循環前綴CP(Cyclic prefix)的最大似然ML (Maximumlikelihood)半盲估計算法，另外還有ー種盲估計算法，該算法運算量極大，故不予以實際考慮。基於PSS的互相關算法被廣泛採用，但是該算法在頻偏存在的情況下，其性能嚴重下降。尤其是當整數倍頻偏存在的情況下，採用PSS時域互相關算法估計定時粗同步位置會出現較大偏差，同時估計小數倍頻偏也會出現較大偏差。基於CP的ML算法利用時域信號本身的特點，依據CP和該符號末尾數據的重複性，採用自相關的算法實現定時精同步和小數倍頻偏的聯合估計，但是由於CP較短，其本身作用就是為了抵抗符號間幹擾(ISR)，當通過多徑信道時，前ー個符號的時延將會破壞CP的數據，因此，利用該算法來估計定時精同步位置會存在一定的偏差，導致解調窗ロ的提前或滯後。傳統的整數倍頻偏估計算法都是採用頻域互相關算法，通過與本地PSS信號進行互相關，找到相關峰值偏移中心頻點的距離來確定整數倍頻偏。但是該算法在定時偏差較大的情況下，性能嚴重下降。定時偏差的存在導致頻域數據發生相位旋轉，從而使得訓練序列的相關性降低，出現峰值誤判，不能正確估計整數倍頻偏。有的文獻提出採用基於頻域序列的差分相關算法來儘量的消除定時偏差所引入的相位旋轉因子，但是該在常規互相關的基礎上增加了差分運算，提高了算法的複雜度，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，現有的TD-LTE系統缺少ー種高效多抗定時偏差且計算複雜度不高的整數倍頻偏估計方法
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述缺陷，提出一種用於TD-LTE系統採用檢測頻域能量估計整數倍頻偏的方法。在時域通過改進的PSS差分自相關算法確定PSS粗同步位置，在粗同步位置附近用基於CP(Cyclic prefix,循環前綴)的ML (Maximum likelihood,最大似然)估計算法在估計定時精同步點和小數倍頻偏。其次，對時域信號進行小數倍頻偏補償，根據定時精同步點確定傅立葉變換FFT起始窗ロ，此時FFT起始窗ロ 一般會落在CP內，保證了 ー個完整PSS時域2048點OFDM符號。變換到頻域後，將頻域信號通過濾波器濾除中心頻帶子載波(在實際的過程中，滑動相關窗ロ的長度可以根據情況自行調整，但須確保不能引入大功率的信號，一般可取72)以外的其餘子載波，保留PSS頻域信號。最後，根據TD-LTE系統中PSS頻域信號兩側各5個空載波保護間隔使得功率呈現低高低分布的特點，通過計算最大(主同步信號序列的長度，一般為62)點數據能量所在位置估計整數倍頻偏。為對抗定時偏差並且不增加計算複雜度，提高定時同步位置精確估計性能，能夠在定時偏差較大的情況下，準確估計出整數倍頻偏。本發明提出一種用於TD-LTE系統採用檢測頻域信號功率估計整數倍頻偏的方法，具體包括如下步驟
(I)採用變換後的PSS時域差分自相關檢測算法檢測PSS粗同步位置。具體可採用如下方法
a)將接收端接收到的時域基帶數位訊號 進行降採樣(降採樣倍數可根據實際情況確定，當信道環境良好時可採用高倍降採樣
如32)，根據變換後的差分自相關公式
權利要求
1.一種用於LTE系統採用檢測頻域信號功率估計頻偏的方法，其特徵在於(1)利用一個無線幀中前後訓練序列PSS進行差分自相關，估計定時粗同步的位置；(2)在定時粗同步位置附近估計定時精同步位置及小數倍頻偏，使得FFT解調窗ロ落入循環前綴CP內；(3)變換到頻域後，在該FFT解調窗內將經過小數倍頻偏校正後的基帶信號進行FFT變換到頻域，通過歸ー化濾波器濾除中心頻帶以外的子載波，對濾除後的信號依次進行功率計算，根據功率最大值位置確定整數倍頻偏。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在幹所述PSS時域差分自相關檢測算法檢測PSS粗同步位置具體包括將接收端接收到的時域基帶數位訊號m進行降採樣，得到接收信號的第i點共軛值う、，與第た點相距 點的接收信號值r ，調用公式
3. 根據權利要求I所述的方法，其特徵在於在定時粗同步位置附近採用基於CP的ML算法估計定時精同步位置及小數倍頻偏具體包括根據第た點接收信號值4た)、與第與相距 點的接收信號值 ,調用公式
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於步驟3進ー步包括對接收信號進行小數倍頻偏補償，得到定時精同步位置，確定FFT解調窗ロ，將2048點通過FFT變換到頻域；將頻域數據濾除中心頻帶子載波以外的子載波；對中心頻帶子載波進行以主同步信號序列的長度為単位的功率計算，在滑窗內滑動計算信號功率。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於在滑窗內滑動計算信號功率得到能量值Pm ,根據公式尾·計算偏離中心頻點的位移量確定歸一化整數倍頻偏。
全文摘要
本發明公開一種用於TD-LTE系統整數倍頻偏估計的方法，在粗同步位置附近估計定時精同步點和小數倍頻偏，對時域信號進行小數倍頻偏補償，根據定時精同步點確定FFT起始窗口，變換到頻域後，將頻域信號通過濾波器濾除中心頻帶以外的子載波，保留PSS頻域信號，通過計算最大子載數據能量所在位置估計整數倍頻偏。本發明能夠有效對抗較大定時誤差，提供了一種更加精確並且計算複雜度不高的整數倍頻偏估計的方法。
文檔編號H04L27/26GK102694763SQ20121017601
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者劉宇, 李小文, 滕旺, 王丹, 王華華, 陳發堂 申請人:重慶郵電大學