CN104580049A - 一种上行频偏补偿的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种上行频偏补偿的方法，包括：A、根据接收的上行子帧的循环前缀CP和CP对应的数据部分来进行相位差估计，并保存相位差估计的符号；B、利用一个上行子帧中的导频进行相位差估计，得到估计的相位差φ；C、如果利用导频估计的相位差φ的符号与保存的相位差估计的符号一致，则保持相位差φ值不变；如果保存的相位差估计的符号为正，φ值为负，则将φ加2π作为修正后的频偏估计相位差；如果保存的相位差估计的符号为负，φ值为正，则将φ值减去2π作为修正后的相位差值；D、根据修正后的相位差φ对上行数据进行相位补偿。本申请技术方案可以较好地解决上行频偏较大时数据接收性能较差的问题，提高上行数据的接收效率。

Description

一种上行频偏补偿的方法
技术领域
本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种上行频偏补偿的方法。
背景技术
在移动通信***中，用户设备的高速运动会引起多普勒频移，例如如果用户设备以300km/h的速度行驶，载频为2.6GHz，则产生的最大多普勒频移约为722Hz。在上行链路中，用户设备的运动带来的多普勒频偏最多会是两倍的最大多普勒频移，也就是说，用户设备以300km/h的速度行驶，不考虑下行同步误差的条件下，上行频偏最多可以达到1444Hz。在这种频偏条件下，如果不采取一些措施，上行数据无法正确接收。
在已有的频偏估计算法中，有的采用导频来进行频偏估计。例如LTE中利用物理上行共享信道（PUSCH）一个子帧中的两列导频的相位差来进行频偏估计，这种方法可以估计的最大频偏在1071Hz左右，如果上行频偏超过了这个范围，将导致上行信号的不可接收。而在高铁等高速情况下，用户设备的速度有可能会达到甚至超过300km/h，如果载频为2.6GHz，考虑到下行同步的误差为0.01ppm，上行的频偏将达到1444+260=1704Hz，超过了利用导频可以估计的最大频偏范围，这时数据将无法接收。
发明内容
本申请提供了一种上行频偏补偿的方法，可以较好地解决上行频偏较大时数据接收性能较差的问题，提高上行数据的接收效率。
本申请实施例提供的一种上行频偏补偿的方法，包括：
A、根据接收的上行子帧的循环前缀CP和CP对应的数据部分来进行相位差估计，并保存相位差估计的符号；
B、利用一个上行子帧中的导频进行相位差估计，得到估计的相位差φ；
C、如果利用导频估计的相位差φ的符号与保存的相位差估计的符号一致，则保持相位差φ值不变；如果保存的相位差估计的符号为正，φ值为负，则将φ加2π作为修正后的频偏估计相位差；如果保存的相位差估计的符号为负，φ值为正，则将φ值减去2π作为修正后的相位差值；
D、根据修正后的相位差φ对上行数据进行相位补偿。
较佳地，步骤A包括：
A1、提取接收的上行子帧CP中的一段数据d1和OFDM符号后部对应CP的数据d2；
A2、对d1和d2进行快速傅里叶变换，得到频域数据D1和D2；
A3、对频域数据D1和D2对应的子载波作相关运算，每个物理资源块PRB的所有子载波相关运算的值相加得到一个复数值；
A3、对于上行子帧的每一个OFDM符号分别执行步骤A1至A3，再将对应于同一个PRB的复数值相加；
A5、对这些复数值取相位，保存每一个PRB的相位符号；
A6、根据用户所占据的PRB位置，将对应的符号值相加，如果结果为正，表示正相位，为负表示负相位。
较佳地，A6进一步包括：设用户所占据的PRB位置数为L，若L>2,则将用户所占据的PRB分别在头尾去掉1个PRB后再将其余PRB对应的符号相加，如果L<=2，则不去掉PRB。
从以上技术方案可以看出，根据接收的上行子帧的CP和CP对应的数据部分来进行相位差估计，并保存估计相位差的正负号，利用上行导频估计符号间的相位差，利用保存的频偏估计相位差的正负号对导频得到的相位差进行校正，得到最后的补偿相位值。本申请技术方案相对于现有技术可以进行更大范围的频偏估计，适用于用户设备运动速度较高的应用场景，从而较好地解决上行频偏较大时数据接收性能较差的问题，提高上行数据的接收效率。
附图说明
图1为本申请实施例中提取CP和CP对应的数据部分的示意图；
图2为两列导频的实际相位差与估计出的相位差的关系示意图；
图3为载频为2.6GHz时，用户设备运动速度与频偏的关系示意图；
图4为本申请实施例提供的一种上行频偏补偿的方法流程图。
具体实施方式
本申请提供的上行频偏补偿的方法，其基本思想在于，首先，根据接收的上行子帧的循环前缀（CP）和CP对应的数据部分来进行相位差估计，然后保存估计相位差的正负号；接着，利用上行导频估计符号间的相位差，利用保存的相位差的正负号对导频得到的相位差进行校正，得到最后的补偿相位值。
为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
利用CP来进行相位差估计，是提取一个上行子帧的每个正交频分复用（OFDM）符号的CP和CP对应的数据部分，如图1所示，其中考虑了信道多径延时，所以只提取了CP的部分数据。
假设带宽为20M，对提取的d1和d2进行2048点的FFT变换，得到频域数据D1和D2。然后对D1和D2进行相关运算，得到相位差估计的符号，具体包括：提取频域数据D1和D2中有用的1200点进行相关运算，每个OFDM符号得到1200个复数值，对应1200个子载波。对每个物理资源块（PRB）对应的12个子载波的复数值相加，最后得到100个复数值，对应100个PRB。每个PRB对应的一个上行子帧的14个OFDM符号得到的复数值相加。对这些复数值取相位，相位符号表示为{-1，1}，分别表示负相位，正相位。保存100个PRB的相位符号值。根据用户所占据的PRB位置，将对应的符号值相加，如果结果为正，表示正相位，为负表示负相位。
利用导频信号估计相位差，是利用上行一个子帧中两列导频的相位差来实现的。当终端移动速度较快时，利用导频估计的相位差和实际的相位差有差别，如图2所示：
如果载频为2.6Hz，则终端高速运动时上行接收数据产生的频偏与终端速度的关系如图3所示。从图3中可以看出，当用户运动速度为222.5km/h～445km/h时，两列导频之间的相位差的范围为π～2π，但实际测量的值却为-π～0。同理，当用户运动速度为-222.5km/h～-445km/h时，两列导频之间的相位差范围为-π～-2π，但测量结果的范围却为0～π。
根据上述特性，如果用户运动的速度低于445km/h，根据导频测得的相位差为φ，则：
如果φ与估计的相位差符号一致，则对φ值不进行修正。
如果φ与估计的相位差符号不一致，而且0＜φ≤π，则修正φ值为：φ＝φ-2π；如果-π＜φ≤0，则修正φ值为：φ＝φ+2π。
后续利用φ值对信道估计值进行补偿。
假设基站由BBU和RRU组成，则本发明的具体步骤如下所示：
RRU执行如下操作：
步骤401：提取接收的上行子帧CP中的一段数据d1和OFDM符号后部对应CP的数据d2；
步骤402：对两者尾部补0到2048点；
步骤403：对d1和d2做2048点的FFT操作，分别得到D1和D2；
步骤404：取D1和D2的中间1200点数据，对应100个PRB，1200个子载波；D1和D2对应的子载波做相关运算，每个PRB的所有子载波相关运算的值相加得到一个复数值，最后得到100个PRB的结果。
步骤405：每个OFDM符号都进行步骤401至步骤405的操作，14个符号的结果相加，得到最终的100个复数值。
步骤406：对100个复数值取相位，得到100个相位值K（n），取相位值的符号S(n)，将S(n)传给BBU。
BBU端操作：
步骤407：根据用户占用的L个PRB位置从S(n)中提取对应的数据k(m)。较佳地，如果L>2,则分别在头尾去掉1个PRB，如果L<=2，则不用去掉PRB。
例如，20M带宽下有100个PRB，某个用户可能只占用了其中5个PRB，则只需要提取这5个PRB的相位值符号组成数据k（m）。20M带宽下，n为1～100，代表PRB的序号，m为用户的PRB序号，如果某个用户分配了5个PRB，则m为1～5。
步骤408：对k(m)相加，得到S。例如，用户占用了5个PRB，则k(m)的值有可能为[1，-1，1，1，-1]，相加后S值为1，表示最后结果为正，如果k(m)的值为[1，-1，-1，-1，-1]，相加后S值为-3，表示最后结果为负。
步骤409：根据导频计算相位差
步骤410：如果与S符号一致，执行步骤412，否则执行步骤413。
步骤411：如果S>0,则否则
步骤412：用对用户信道估计值进行补偿。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种上行频偏补偿的方法，其特征在于，包括：
A、根据接收的上行子帧的循环前缀CP和CP对应的数据部分来进行相位差估计，并保存相位差估计的符号；
B、利用一个上行子帧中的导频进行相位差估计，得到估计的相位差φ；
C、如果利用导频估计的相位差φ的符号与保存的相位差估计的符号一致，则保持相位差φ值不变；如果保存的相位差估计的符号为正，φ值为负，则将φ加2π作为修正后的频偏估计相位差；如果保存的相位差估计的符号为负，φ值为正，则将φ值减去2π作为修正后的相位差值；
D、根据修正后的相位差φ对上行数据进行相位补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A包括：
A1、提取接收的上行子帧CP中的一段数据d1和OFDM符号后部对应CP的数据d2；
A2、对d1和d2进行快速傅里叶变换，得到频域数据D1和D2；
A3、对频域数据D1和D2对应的子载波作相关运算，每个物理资源块PRB的所有子载波相关运算的值相加得到一个复数值；
A3、对于上行子帧的每一个OFDM符号分别执行步骤A1至A3，再将对应于同一个PRB的复数值相加；
A5、对这些复数值取相位，保存每一个PRB的相位符号；
A6、根据用户所占据的PRB位置，将对应的符号值相加，如果结果为正，表示正相位，为负表示负相位。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，A6进一步包括：设用户所占据的PRB位置数为L，若L>2,则将用户所占据的PRB分别在头尾去掉1个PRB后再将其余PRB对应的符号相加，如果L<=2，则不去掉PRB。
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