CN104301264B - 频偏补偿方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了频偏补偿方法，预先确定频偏范围内的频偏值，对于各频偏值，计算初相为零时对应的频偏补偿序列，并记录在频偏值与频偏补偿序列的映射表中；当需要进行频偏补偿时，对载波频偏进行估计；查询映射表获得频偏估计值对应的频偏补偿序列；利用该频偏补偿序列和去除循环前缀后的时域信号，进行相应的向量乘法处理，对该处理结果进行快速傅里叶变换，对变换输出结果进行解映射操作，得到频域子载波；对于快速傅里叶变换输出结果中的各OFDM符号，根据该OFDM符号的起始时间和所述频偏估计值计算复指函数，得到相位误差补偿值，利用该补偿值对频域子载波进行相位误差补偿。采用本发明可以降低频偏补偿的运算量和存储开销。

Description

频偏补偿方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别是涉及一种正交频分复用（OFDM）无线通信***中的频偏补偿方法。

背景技术

在OFDM无线通信***中，基站和终端之间的载波频率同步非常重要。由于基站晶振和终端晶振的差异等原因，接收端信号往往存在着频偏，严重影响***性能，因此需要对接收信号进行频偏补偿。

如图1所示，现有的OFDM无线通信***中，将接收端信号变换到频域数据的常用处理方法包括以下步骤：

步骤101、对接收到的时域信号进行频偏补偿；

步骤102、对频偏补偿后的时域信号进行去循环前缀（CP）；

步骤103、对去CP后的时域信号进行二分之一子载波偏移处理;

步骤104、对二分之一子载波偏移处理结果进行快速傅里叶变换（FFT）处理；

步骤105、对FFT处理结果进行子载波解映射，得到频域数据。

目前，在步骤101中进行频偏补偿的主要方法为：根据某种算法估计出载波频偏；根据估计出的载波频偏值，得到频偏补偿序列；将频偏补偿序列与时域接收信号相乘，进行频偏补偿。

其中，对于频偏补偿序列的获得，现有***采用计算复指数的方法或直接查找预先建立的列表的方法来实现。

对于直接查找预先建立列表的方法，其中预先建立的列表一般使用第一象限的正弦值作表，可以表示为sin(nθ)，θ是为了达到频率准确度所需的最小相位，θ=2πf0/fs，fs为基带采样速率，f0为需要精确的最小频率；n为查找表索引，0≤n≤N；N=(π/2)/θ。为了得到一个长度为N1、频率为f1的频偏补偿序列，首先计算Δ=f1/f0，临时的查找表索引为[0,1,2,....,N1]·Δ;由于Δ不一定为整值，所以需要对[0,1,2,....,N1]·Δ中的每个元素进行四舍五入运算得到查找索引序列记作S(n)，0≤n≤N1。计算频偏补偿序列时需要计算正余弦值，如果S(n)≤N，则该相位在第一象限，对于正弦值将下标为S(n)的sin(nθ)值取出，对于余弦值，则将下标为N-S(n)的sin(nθ)值取出;如果S(n)>N，则根据四个象限正余弦关系变换到第一象项，然后查表计算。

上述采用查表的方法，以n为查找表索引，而从上文可以得到n=π/2/θ=fs/(4f0)。fs和数据率成正比关系，由于现代通信数据率很高，fs很大，而对频率准确度要求很高，f0很小，因此，n值较多，对应的表项较多，进行会对内存的需求较大。而采用计算复指数的方法，则会存在运算开销很大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种频偏补偿方法，该方法可以降低频偏补偿的运算量和存储开销。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种频偏补偿方法，包括：

预先确定预设频偏范围内的频偏值，对于每个所述频偏值，计算初相为零时对应的频偏补偿序列，并记录在频偏值与频偏补偿序列的映射表中，所述频偏补偿序列的长度为OFDM符号去除循环前缀后的长度；

当需要进行频偏补偿时，对当前的载波频偏进行估计，得到频偏估计值；查询所述映射表，获得所述频偏估计值对应的频偏补偿序列；

根据频偏补偿是否与1/2子载波偏移一起处理，利用所获得的频偏补偿序列和去除循环前缀后的时域信号，进行相应的向量乘法处理；

对所述向量乘法处理结果进行快速傅里叶变换，对快速傅里叶变换输出结果进行解映射操作，得到频域子载波；

对于快速傅里叶变换输出结果中的每个OFDM符号，根据该OFDM符号的起始时间和所述频偏估计值计算复指函数，得到相位误差补偿值，利用所述相位误差补偿值对该OFDM符号对应的所述频域子载波进行相位误差补偿。

综上所述，本发明提出的频偏补偿方法，预先生成频偏值与频偏补偿序列的映射列表；在进行频偏补偿时，直接在所述映射表中查找当前计算得到的频偏对应的频偏补偿序列，即可获得本次的频偏补偿序列。由于所述频偏值与频偏补偿序列的映射列表中直接以频偏值为索引，而该频偏值的数量较少，因此相对于传统的查找表的方法，表的长度较短，对存储空间的开销需求较小，另外，由于采用查表的方法获取频偏补偿序列，因此运算量的开销也会较小。

附图说明

图1为现有的OFDM无线通信***中对接收信号的常用处理方法流程示意图；

图2为本发明实施例一的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明的核心思想是：预先将可能的频偏范围离散化为有限个频偏值，生成初相为0时各频偏值对应的频偏补偿序列，据此建立频偏值与频偏补偿序列的映射列表；在进行频偏补偿时，直接在所述映射表中查找当前计算得到的频偏对应的频偏补偿序列，即可获得本次的频偏补偿序列。由于这里的频偏值与频偏补偿序列的映射列表中直接以频偏值为索引，而该频偏值的数量较少，因此相对于传统的查找表的方法，表的长度较短，对存储空间的开销需求较小，另外，由于采用查表的方法获取频偏补偿序列，因此运算量的开销也会较小。

图2为本发明实施例一的流程示意图，如图2所示，该实施例主要包括：

步骤201、预先确定预设频偏范围内的频偏值，对于每个所述频偏值，计算初相为零时对应的频偏补偿序列，并记录在频偏值与频偏补偿序列的映射表中，所述频偏补偿序列的长度为OFDM符号去除循环前缀后的长度。

本步骤中，为了减少列表的表项，以达到减少内存开销的目的，这里，在构建映射表时，直接给出频偏范围内的每个频偏值对应的频偏补偿序列，以便此后可以以频偏值为索引项，直接查找出对应的频偏补偿序列。

在实际应用中，频偏补偿可以与1/2子载波偏移一起处理，也可以与1/2子载波偏移分别处理，两种不同情况下确定预设频偏范围内的频偏值的方法将有所不同，较佳的具体方法如下：

假设所述频偏范围为[-Δf_cHz,Δf_cHz]，Δf为1/2子载波的频率，Δf₀为预设的频偏步长。

如果将频偏补偿与1/2子载波偏移一起进行处理，则产生Δf-Δf_c Hz到Δf+Δf_cHz的频偏补偿序列表，如此可以进一步减少运算量，一共有个频偏补偿值，即所述频偏范围内的频偏值为

如果不将频偏补偿与1/2子载波偏移一起处理，则产生0Hz到Δf_cHz的序列表，一共有个频偏补偿值，即所述频偏范围内的频偏值为显然该方法可以进一步减少列表的频偏索引值数量，从而可以进一步节省内存开销。

从上述确定预设频偏范围内的频偏值的较佳方法可以看出，这里确定出的频偏值为或个，可以大幅度减少用于查找频偏补偿序列的表项。

另外，所述映射表中的频偏补偿序列的长度为OFDM符号去除循环前缀后的长度，如此可以进一步降低运算复杂度。

步骤202、当需要进行频偏补偿时，对当前的载波频偏进行估计，得到频偏估计值；查询所述映射表，获得所述频偏估计值对应的频偏补偿序列。

本步骤的频偏估计具体方法同现有***，在此不再赘述。

步骤203、根据频偏补偿是否与1/2子载波偏移一起处理，利用所获得的频偏补偿序列和去除循环前缀后的时域信号，进行相应的向量乘法处理。

较佳地，本步骤具体可采用下述方法实现：

当将频偏补偿与1/2子载波偏移一起处理时，将所获得的频偏补偿序列与去除循环前缀后的时域信号进行向量乘法处理；

当不将频偏补偿与1/2子载波偏移一起处理时，将所获得的频偏补偿序列与去除循环前缀后的时域信号进行向量乘法处理；对该向量乘法处理结果和1/2子载波偏移表进行向量乘法处理。

所述1/2子载波偏移表为预设的表格，具体设置方法同现有***，在此不再赘述。

上述两种情况中具体向量乘法处理方法为本领域技术人员所掌握，在此不再赘述。

步骤204、对所述向量乘法处理结果进行快速傅里叶变换，对快速傅里叶变换输出结果进行解映射操作，得到频域子载波。

本步骤的具体实现为本领域技术人员所掌握，在此不再赘述。

步骤205、对于所述快速傅里叶变换所处理的每个OFDM符号，根据该OFDM符号的起始时间和所述频偏估计值计算复指函数，得到相位误差补偿值，并利用所述相位误差补偿值对该OFDM符号对应的所述频域子载波进行相位误差补偿。

这里需要说明的是，由于预设的列表中所提供的是初相为0时各频偏值对应的频偏补偿序列，而实际的相位并非为零，因此，这里需要进一步的执行相位误差补偿。

具体的相位误差补偿方法为本领域技术人员所掌握，在此不再赘述。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种频偏补偿方法，其特征在于，包括：

预先确定预设频偏范围内的频偏值，对于每个所述频偏值，计算初相为零时对应的频偏补偿序列，并记录在频偏值与频偏补偿序列的映射表中，所述频偏补偿序列的长度为OFDM符号去除循环前缀后的长度；

当需要进行频偏补偿时，对当前的载波频偏进行估计，得到频偏估计值；查询所述映射表，获得所述频偏估计值对应的频偏补偿序列；

根据频偏补偿是否与1/2子载波偏移一起处理，利用所获得的频偏补偿序列和去除循环前缀后的时域信号，进行相应的向量乘法处理；

对所述向量乘法处理结果进行快速傅里叶变换，对快速傅里叶变换输出结果进行解映射操作，得到频域子载波；

对于所述快速傅里叶变换所处理的每个OFDM符号，根据该OFDM符号的起始时间和所述频偏估计值计算复指函数，得到相位误差补偿值，并利用所述相位误差补偿值对该OFDM符号对应的所述频域子载波进行相位误差补偿；

所述确定预设频偏范围内的频偏值包括：

当将频偏补偿与1/2子载波偏移一起处理时，所述频偏范围内的频偏值为

当不将频偏补偿与1/2子载波偏移一起处理时，所述频偏范围内的频偏值为

其中，所述频偏范围为[-Δf_cHz,Δf_cHz]，所述Δf为1/2子载波的频率，所述Δf₀为预设的频偏步长。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行相应的向量乘法处理包括；

当将频偏补偿与1/2子载波偏移一起处理时，将所获得的频偏补偿序列与去除循环前缀后的时域信号进行向量乘法处理；

当不将频偏补偿与1/2子载波偏移一起处理时，将所获得的频偏补偿序列与去除循环前缀后的时域信号进行向量乘法处理；对该向量乘法处理结果和1/2子载波偏移表进行向量乘法处理。