頻偏補償方法及裝置的製作方法

2023-09-13 10:08:45

專利名稱：頻偏補償方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種頻偏補償方法及裝置。
背景技術：
微波存取全球互通(WiMAX， Worldwide Interoperability for Microwave Access)技術是目前影響力較大的一種寬帶無線接入技術，WiMAX系統能夠 提供移動寬帶業務，因此可以應用於在高速鐵路上進行無線接入服務。
WiMAX系統釆用正交頻分復用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術，通過基站(BS, base station)調度，使不同終端的數據 佔用不同的時頻資源傳輸。在發射端各個終端數據映射到不同子載波上，然 後採用快速傅立葉逆變換(IFFT, inverse fast Fourier transform)處理將子載 波承載的數據變換到時域發射，接收端採用快速傅立葉變換(FFT, fastFourier transform )處理將時域信號變換到頻域恢復子載波承載的數據，再通過子載波 解映射分離各個終端的數據。
在WiMAX技術應用於覆蓋高速鐵路，為高速鐵路上的終端提供接入服 務時，由於奔跑在高速鐵路上的列車移動速度非常快，列車上的終端相對於 基站通常也是處於快速移動狀態的，而快速移動會引起終端和基站接收信號 產生都卜勒頻偏。都卜勒頻偏與終端移動速度和載波頻率成正比，例如對於 2.5GHz載波頻率、430公裡/小時時速都卜勒頻偏高達2kHz。
頻偏會造成FFT輸出的子載波幅度衰減和子載波之間串擾，及引起信道 估計誤差。為了減輕頻偏的影響，需要進行頻偏補償。
在WiMAX協議中規定的頻偏補償方法是由基站負責計算頻偏調整量並 下發調整命令，終端響應基站命令調整終端的發射頻率。
WiMAX協議中規定了基站可以通過消息下發頻率調整量至終端，調整終 端的發射頻率。協議中規定了終端對頻偏的處理，在同步階段，終端會在允 許的頻偏範圍內鎖定到接收到的基站信號，並作為上行發射信號的頻率。在
正常工作模式下，終端會鎖定基站下行信號。基站利用分配給終端的上行突
發(Burst)中的導頻信號估計頻偏，並#^居頻偏估計結果計算頻偏調整量通 過消息下發給終端。終端在確定發射頻率時，會累積收到的基站發送的頻偏 調整量，終端將累積頻偏調整量加到下行接收頻率上作為上行發送頻率。
在對現有技術的研究和實踐過程中，發明人發現現有技術存在以下問題
需要基站下發消息，會佔用下行空口帶寬。
且基站在計算出頻偏調整量後，需要等待基站調度器分配可用空口下行 資源，等待有可使用空口下行資源時，再將頻偏調整量通過消息下發給終端， 終端收到該消息後，須經過解調才能獲得頻偏調整量，接著才能根據頻偏調 整量調整頻偏，這個過程需要消耗不少的時間，因此處理時延大，對頻偏變 化的響應速度慢。

發明內容
本發明實施例要解決的技術問題是提供一種頻偏補償方法及裝置，可以 使補償頻偏過程不需佔用下行空口帶寬，且能夠快速響應頻偏變化。
為解決上述技術問題，本發明實施例一方面，提供了一種頻偏補償方法， 所述方法包括
根據導頻估計終端的頻偏；根據所述終端的頻偏為所述終端分組，將可 以使用相同頻偏補償值進行補償的終端分在一組；調度不同組終端，使不同 組的終端佔用不同時間段的時頻資源；為各組終端使用相應的頻偏補償值進 行頻偏補償。
另一方面，提供了一種頻偏補償裝置，所述裝置包括 頻偏估計單元，用於才艮據導頻估計終端的頻偏；
分組單元，用於根據所述終端的頻偏為所述終端分組，將可以使用相同 頻偏補償值進行補償的終端分在一組；
調度單元，用於調度不同組終端，使不同組的終端佔用不同時間段的時 頻資源；
補償單元，用於各組終端使用相應的頻偏補償值進行頻偏補償。
由以上技術方案可以看出，由於本發明實施例將頻偏相近的終端分為一 組，處於同一組內的終端頻偏可以^f吏用相同頻偏補償值進^f亍補償，並將不同 的組調度在不同時間段上，佔用不同時間段的時頻資源，這樣在一個時間基 站可以使用一個頻偏補償值為一組終端進行頻偏補償，不再需要佔用下行空 口帶寬，節約了無線空口資源，且由於不再需要等待調度下發消息，也不再 需要終端解調，相對於現有技術，處理時延減小，對頻偏變化的響應速度較 快。


圖1為本發明實施例提供的頻偏補償方法實施例流程圖2為本發明實施例提供的將不同組終端調度在不同的上行Zone的分組 調度實施例度實施例圖4為本發明實施例提供的在進行FFT前進行頻偏補償處理的系統結構圖。
具體實施例方式
本發明實施例提供了 一種頻偏補償方法及裝置，可以使補償頻偏過程不 需佔用下行空口帶寬，且能夠快速響應頻偏變化。
由於終端在很多進行高速移動的場景下，都有可能有多個終端以相同速 率移動，例如在高速鐵路上，處於同一輛列車上的終端相對於同一個基站的 移動速度就是相同的，相應產生的都卜勒頻偏也是大致相同的，本發明實施 例提供的頻偏補償方法實施例，通過估算不同終端的都卜勒頻偏，根據終端 的都卜勒頻偏差別將終端進行分組，調度上行幀時頻資源，保證不同組終端 佔用的時頻資源在時間上不重疊，根據分組確定頻偏補償值，在一個時間段 為 一個分組進行頻偏補償。
為了敘述方便，下文都將以頻偏指代都卜勒頻偏。
本發明實施例提供的頻偏補償方法實施例流程如圖1所示
步驟101、基站根據終端上行信號中的導頻估計終端的頻偏。
基站計算子載波位置相同、但符號位置不同的導頻符號相關值，累積一 幀內的導頻自相關值得到第"個上行幀第z'個激活終端的自相關估計結果 ,對於第"個上行幀沒有分配時頻資源的終端。(")=0 。
可以直接通過此自相關估計結果獲得該終端頻偏的估計結果，記第"個上 行幀分配時頻資源的終端頻偏的估計結果為A/(")，計算第"個上行幀分配時 頻資源終端的頻偏A, 0)可〗吏用公式表達為
其中，^為一常數，其取值由計算相關值時的符號間距確定，一a化(""))為 "")的相位。如果第"個上行幀沒有給某終端分配上行資源，則該幀不輸出該 終端的頻偏估計結果。
進一步，可以利用無限衝激響應(IIR， Infinite Impulse Response )濾波器 對各幀自相關輸出進行濾波處理，以減輕噪聲的影響；以對第"個上行幀第^個 激活終端的自相關估計結果"")進行濾波後的結果為i ,(W,"為濾波係數，濾 波7^式可記為
i , (w) = (1 — (" -1) + or,(")
其中濾波係數"的取值為經驗值，通常為了計算的方便，提高運算的速度，
多採用丄、丄或丄等方便進行移位計算的數值。 2 4 8
此時計算第"個上行幀分配時頻資源終端的頻偏A乂(")可使用公式表達
為
△/;(") = A:
其中，A為一常數，其取值由計算相關值時的符號間距確定，/ /^e(iU")) 為及 的相位。如果第"個上行幀沒有給某終端分配上行資源，則該幀不輸出 該終端的頻偏估計結果。
步驟102、根據終端的頻偏估計結果進行分組。
可以預先將可能出現的頻偏範圍分為N個區間，區間劃分的標準為每個 區間都可以使用相同頻偏補償值進行補償，調整頻偏，再根據終端頻偏估計
結果將落在同 一頻偏區間的終端分為 一組。
也可以直接根據終端頻偏估計的結果，將頻偏相近的終端分為一組，分 組的標準為處於同 一組內的終端頻偏可以使用相同頻偏補償值進行補償，調 整頻偏。
當然也可以使用其它分組方法，分組的結果就是使處於同 一組內的終端 頻偏可以使用相同頻偏補償值進行補償，調整頻偏。
舉例來說，在使用WiMAX系統為處於高速鐵路上的終端提供接入服務 時，終端相對於基站的移動狀態可以分為三種類別
第一種、為位於快速離開基站列車上的終端，這一類終端相對基站為離 開基站的高速移動狀態；
第二種、為位於慢速行駛狀態列車上的終端，例如，進站、出站時的列 車，這一類終端相對基站的移動速度很低，產生的頻偏很小，相應帶來的影 響也很小，可以不為這一類的終端提供頻偏補償。
第三種、為位於快速接近基站列車上的終端，這一類終端相對基站為接 近基站的高速移動狀態。
採用預先劃分區間法時，根據火車的理論移動速度，可以估算出處於第 一種類別的終端產生的頻偏應當大於500Hz,處於第二種類別的終端產生的 頻偏應當位於-500Hz至500Hz,處於這個區間的頻偏可以不進行頻偏補償， 處於第三種類別的終端產生的頻偏應當小於-500Hz。
此時，可以預先將頻率範圍劃分為三個區間大於500Hz; -500Hz至 500Hz;小於-500Hz，基站再根據估算出的終端的頻偏估計結果，將頻偏大於 500Hz的終端分為一組，將頻偏位於-500Hz-500Hz之間的分為一組，將頻偏 小於-500Hz的終端分為一組。
在進行分組時，可以是每幀進行一次終端分組判決，將終端分配到相應 的組中，分組判決過程如下
根據當前幀的終端頻偏估計將不需要進行頻偏調整的終端標記出來，標 記為不判決終端。進一步還可以將有頻偏估計結果輸出，但是其自相關估計
結果《《")模值小於一個門限值的終端標記為不判決終端，這是由於自相關估 計結果AW小於所述門限值則表示信號質量較差，根據該自相關估計結果 & (")得到的頻偏是不可信的，因此不需要對其進行頻偏補償。
標記的方法為，若當前幀某激活終端沒有頻偏估計結果輸出，則將該終
端標記為不判決終端；若當前幀某終端有頻偏估計結果輸出，但是其自相關 估計結果&W模值小於一個預定的門限值，則將該終端標記為不判決終端。
在第一次分組時，可以先將所有終端都分在不需要進行頻偏補償的組， 例如本例中頻偏位於-500Hz至500Hz之間的一組，另兩組為空，再調整每組 內除標記為不判決終端外的其他終端的分組，根據這些終端的頻偏估計結果 將其分配到對應的頻偏區間內。標記為不判決終端的分組不進行改變。
步驟103、調度不同組終端，使不同組的終端佔用不同時間段的時頻資源。
本發明實施例提供了兩種調度的方法
第一種、將不同組終端調度在不同的上行區域(Zone)。
在WiMAX系統中每一幀可以被分為若干個Zone,將不同組終端調度在 不同的上行Zone,以便後續步驟在一個Zone為 一個組進行頻偏補償。
將不同組終端調度在不同的上行Zone的分組調度實施例如圖2所示
圖中橫軸表示時間，縱軸表示子信道，將一個上行幀分為三個Zone,每 個Zone中分配同一分組的終端。終端201、終端202、終端203被分在一組， 調度在Zonel上，終端204、終端205分在一組，調度在Zone2上，終端206、 終端207分在一組，調度在Zone3上。
使用第一種方法，在一幀內就可以完成全部的頻偏補償，響應速度較快， 適合終端不太多時使用。
第二種、將不同組終端調度在不同的上行幀，以便後續步驟在一個上行 幀為 一個組進行頻偏補償。
將不同組終端調度在不同的上行幀的分組調度實施例如圖3所示
圖中橫軸表示時間，縱軸表示子信道，每個上行幀中分配同一分組的終 端，終端301、終端302、終端303被分在一組，調度在幀(Frame) 1上，終
端304、終端305分在一組，調度在Frame2上，終端306、終端307分在一 組，調度在Frame3上。
使用第二種方法，在一幀內只調度一組終端，資源比較充裕，適合在終 端數較多時使用。
步驟104、進行頻偏補償。
在進行FFT前進4亍頻偏補償處理，在進行FFT前進行頻偏補償處理的系 統結構如圖4所示，包括
接收機射頻單元401,用於接收終端信號；
頻偏補償單元402,用於對終端頻偏進行補償；
快速傅立葉變換單元403,用於使用頻率補償後的數據進行快速傅立葉變
換；
頻域處理單元404,用於進行頻域處理；
頻偏估計補償控制單元405，用於反々齎信號給頻偏補償單元402,控制頻 偏估計補償結果。
記頻偏補償單元輸出的時域信號、頻偏補償結果為^"，少(^可以使用
公式表述為
= x(") * e河《
其中"為樣點索引；^")為頻偏補償單元的輸入時域信號；A^"為頻偏 補償值；^為採樣周期。
其中頻偏補償值對於不同分組的頻偏範圍會有不同，以分為大於
500Hz、 -500Hz至500Hz、小於-500Hz三組為例，大於500Hz組終端對應的
頻偏補償值為^" = 1/^， -500Hz至500Hz組終端對應的頻偏補償值為 A/ = 0& ,小於_500112組終端對應的頻偏補償值為A/ 二 —。
以上即為對本發明實施例提供的頻偏補償方法實施例的描述，使用本發 明實施例提供的頻偏補償方法實施例，基站將頻偏相近的終端分為一組，處 於同 一組內的終端頻偏可以使用相同頻偏補償值進行補償，並將不同的組調度在不同時間段上，佔用不同時間段的時頻資源，這樣在一個時間基站可以 使用 一個頻偏補償值為一組終端進行頻偏補償，不.再需要佔用下行空口帶寬， 節約了無線空口資源，且由於不再需要等待調度下發消息，也不再需要終端 解調，相對於現有技術，處理時延減小，對頻偏變化的響應速度較快。
本發明實施例提供的頻偏補償裝置實施例，通常位於基站側，可以由基 站擔任。
本發明實施例提供的頻偏補償裝置實施例包括 頻偏估計單元，用於才艮據導頻估計終端的頻偏；
分組單元，用於根據所述終端的頻偏為所述終端分組，將可以使用相同 頻偏補償值進行補償的終端分在一組；
調度單元，用於調度不同組終端，使不同組的終端佔用不同時間段的時 頻資源；
補償單元，用於按照時間順序為各組終端使用相應的頻偏補償值進行頻 偏補償。
其中，頻偏估計單元又包括
第一頻偏估計單元，用於根據所述導頻自相關值獲得所述終端的自相關 估計結果，才艮據所述自相關估計結果獲得所述終端的頻偏；
或，第二頻偏估計單元，用於根據所述導頻自相關值獲得所述終端的自 相關估計結果，使用無限衝激響應濾波器對所述自相關估計結果進行濾波， 根據所述濾波後的自相關估計結果獲得所述終端的頻偏。
其中，分組單元又包括
區間單元，用於將可能出現的頻偏範圍分為不同區間，其中，將可以使 用相同頻偏補償值進行補償的頻偏範圍分為 一個區間；
區間分組單元，用於根據所述終端的頻偏將落在同一區間的終端分為一組。
其中，區間分組單元又包括 標記單元，用於將不需要進行頻偏調整的終端標記為不判決，
調整單元，-用於將全部終端暫時分入不需要進行頻偏補償的組；根據所
述終端的頻偏，將未標記不判決的終端調整到與其頻偏相應的組。
其中，標記單元又包括
第一標記單元，用於將在所述根據導頻估計終端的頻偏後，沒有頻偏估 計輸出的終端標記為不判決；
或第二標記單元，用於將在所述才艮據導頻估計終端的頻偏後，沒有頻偏 估計輸出的終端，和有頻偏估計結果輸出，但是所述自相關估計結果模值小 於預定門限值的終端標記為不判決。
其中，調度單元又包括
區域調度單元，用於將所述不同組終端調度在不同的上行區域；
或，幀調度單元，用於將所述不同組終端調度在不同的上行幀。
本發明實施例提供的頻偏補償裝置實施例的運行方式，可參考上文對本 發明實施例提供的頻偏補償方法實施例的描述，在此不再重複描述。
通過本發明實施例提供的頻偏補償裝置，基站將頻偏相近的終端分為一 組，處於同一組內的終端頻偏可以使用相同頻偏補償值進行補償，並將不同 的組調度在不同時間段上，佔用不同時間段的時頻資源，這樣在一個時間基 站可以使用 一個頻偏補償值為一組終端進行頻偏補償，不再需要佔用下行空 口帶寬，節約了無線空口資源，且由於不再需要等待調度下發消息，也不再 需要終端解調，相對於現有技術，處理時延減小，對頻偏變化的響應速度較 快。
是可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機 可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。
以上對本發明實施例所提供的一種頻偏補償方法及裝置進行了詳細介 施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領 域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會 有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1、一種頻偏補償方法，其特徵在於，所述方法包括根據導頻估計終端的頻偏；根據所述終端的頻偏為所述終端分組，將可以使用相同頻偏補償值進行補償的終端分在一組；調度不同組終端，使不同組的終端佔用不同時間段的時頻資源；為各組終端使用相應的頻偏補償值進行頻偏補償。
2、 如權利要求1所述的頻偏補償方法，其特徵在於，所述根據導頻估計 終端的頻偏包括根據所述導頻自相關值獲得所述終端的自相關估計結果，才艮據所述自相 關估計結果獲得所述終端的頻偏；或，根據所述導頻自相關值獲得所述終端的自相關估計結果，使用無限 衝激響應濾波器對所述自相關估計結果進行濾波，根據所述濾波後的自相關 估計結果獲得所述終端的頻偏。
3、 如權利要求1所述的頻偏補償方法，其特徵在於，預先將頻偏範圍分 為不同區間，其中，將可以使用相同頻偏補償值進行補償的頻偏範圍分為一 個區間；所述根據所述終端的頻偏為所述終端分組包括 根據所述終端的頻偏將落在同 一 區間的終端分為 一組。
4、 如權利要求3所述的頻偏補償方法，其特徵在於，所述根據所述終端 的頻偏將落在同 一 區間的終端分為 一組包括將不需要進行頻偏調整的終端標記為不判決，將全部終端先分入不需要 進^f亍頻偏補償的組；根據所述終端的頻偏，將未標記為不判決的終端調整到與其頻偏相應的組。
5、 如權利要求4所述的頻偏補償方法，其特徵在於，所述將不需要進行 頻偏調整的終端標記為不判決包括 將在所述根據導頻估計終端的頻偏後，沒有頻偏估計輸出的終端標記為不判決；或 .將在所述^4居導頻估計終端的頻偏後，沒有頻偏估計輸出的終端，和有 頻偏估計結果輸出、但是所述自相關估計結果模值小於預定門限值的終端標 記為不判決。
6、 如權利要求1、 2、 3、 4或5所述的頻偏補償方法，其特徵在於，所 述調度不同組終端，使不同組的終端佔用不同時間段的時頻資源包括將所述不同組終端調度在不同的上行區域；或，將所述不同組終端調度在不同的上行幀。
7、 一種頻偏補償裝置，其特徵在於，所述裝置包括 頻偏估計單元，用於4艮據導頻估計終端的頻偏；分組單元，用於根據所述終端的頻偏為所述終端分組，將可以使用相同 頻偏補償值進行補償的終端分在一組；調度單元，用於調度不同組終端，使不同組的終端佔用不同時間段的時 頻資源；補償單元，用於為各組終端使用相應的頻偏補償值進行頻偏補償。
8、 如權利要求7所述的頻偏補償裝置，其特徵在於，所述頻偏估計單元 包括第一頻偏估計單元，用於根據所述導頻自相關值獲得所述終端的自相關 估計結果，根據所述自相關估計結果獲得所述終端的頻偏；或，第二頻偏估計單元，用於根據所述導頻自相關值獲得所述終端的自 相關估計結果，使用無限衝激響應濾波器對所述自相關估計結果進行濾波， 根據所述濾波後的自相關估計結果獲得所述終端的頻偏。
9、 如權利要求7所述的頻偏補償裝置，其特徵在於，所述分組單元包括:區間單元，用於將頻偏範圍分為不同區間，其中，將可以使用相同頻偏 補償值進行補償的頻偏範圍分為 一個區間； 區間分組單元，用於根據所述終端的頻偏將落在同 一區間的終端分為一 組。 .
10、 如權利要求9所述的頻偏補償裝置，其特徵在於，所述區間分組單 元包括標記單元，用於將不需要進行頻偏調整的終端標記為不判決；調整單元，用於將全部終端先分入不需要進行頻偏補償的組，根據所述 終端的頻偏，將未標記為不判決的終端調整到與其頻偏相應的組。
11、 如權利要求IO所述的頻偏補償裝置，其特徵在於，所述標記單元包括第一標記單元，用於將在所述才艮據導頻估計終端的頻偏後，沒有頻偏估 計輸出的終端標記為不判決；或第二標記單元，用於將在所述根據導頻估計終端的頻偏後，沒有頻偏 估計輸出的終端，和有頻偏估計結果輸出、但是所述自相關估計結果模值小 於預定門限值的終端標記為不判決。
12、 如權利要求7、 8、 9、 10或11所述的頻偏補償裝置，其特徵在於， 所述調度單元包括區域調度單元，用於將所述不同組終端調度在不同的上行區域；或，幀調度單元，用於將所述不同組終端調度在不同的上行幀。
全文摘要
本發明實施例公開了一種頻偏補償方法，包括根據導頻估計終端的頻偏；根據終端的頻偏為所述終端分組，將可以使用相同頻偏補償值進行補償的終端分在一組；調度不同組終端，使不同組的終端佔用不同時間段的時頻資源；為各組終端使用相應的頻偏補償值進行頻偏補償。本發明實施例還公開了一種頻偏補償裝置，包括頻偏估計單元，用於根據導頻估計終端的頻偏；分組單元，用於為所述終端分組；調度單元，用於調度不同組終端，使不同組的終端佔用不同時間段的時頻資源；補償單元，用於為各組終端使用相應的頻偏補償值進行頻偏補償。應用本發明實施例可以使補償頻偏過程不需佔用下行空口帶寬，且能夠快速響應頻偏變化。
文檔編號H04L27/26GK101184075SQ20071019536
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月13日 優先權日2007年12月13日
發明者暉 黃 申請人:華為技術有限公司