CN103368873B - 一种获取采样抖动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种获取采样抖动的方法，适用于LTE系统，首先计算采样抖动前后信道估计的相关序列；在所述相关序列上实施预定数量的预定义的抖动假设值，获取可能性最大的抖动假设值。采用了本发明的技术方案，能够快速找到最优的抖动假设，并且在很大程度上降低计算量。

Description

一种获取采样抖动的方法

【技术领域】

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种获取采样抖动的方法。

【背景技术】

LTE系统中，UE在正常数据接收和微睡眠过程中会不断关闭重启RFIC和BBIC，这会引起采样时钟的抖动。也就是说，与上一次工作期间的IC相比，重启后的IC会引入一个小的定时偏移。该时间偏移的范围取决于RFIC，将该范围表示为[-Δ_max，Δ_max]。

图1表明了采样抖动引起的定时偏移。图1中，方块表示OFDM符号；方块0和4表示携带RS信息的OFDM符号；“gap”(间隔)表示RFIC在两次相邻工作期间的时间长度。

采样抖动会给系统带来一些坏的影响。例如，当系统计算一些比较重要的估计运算时，通常会采用滤波来保证估计结果的稳定性，如果用于滤波的数据来自两个不同的定时，一个是来采样抖动之前的定时(图1中的timing0)，一个是来自采样抖动之后的定时(图1中的timing1)，这会带来一定程度上的性能损失，如果我们可以估计这个采样抖动并在滤波时进行补偿，可以消除这种不利影响。

LTE系统中，可以利用采样抖动前后的信道估计格点来进行采样抖动的计算。例如可按如下方式选择用于计算采样抖动的信道估计格点。图2为现有技术中计算采样抖动的信道估计格点示意图。如图2所示，现有的时钟抖动计算主要由两步完成。

1.计算采样抖动前后信道估计的相关序列。

$c_k=h_{A,k}{h}_{B,k}^{*},k=\mathrm{0,1},\·\·\·K-1$

这里，h_A，k是采样抖动前的第k个信道估计格点，h_B，k是采样抖动后的第k个信道估计格点，K是计算采样抖动的信道估计格点总数。

2.根据下式计算采样抖动。

$\mathrm{\Δ}=\frac{N_{\mathrm{FFT}}}{2\mathrm{\πD}}\arctan \left(\underset{k=0}{\overset{k-2}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^{*}{c}_{k+1}\right)$

这里，D是两个信道估计格点间的RE数。

注意，由上述公式计算的采样抖动值是被采样间隔T_s归一化的结果，T_s大小取决于LTE系统带宽。

现有方案的问题在于，它不是一个鲁棒性很强的方案，尤其是在低信噪比的情况下。通常，采样抖动是一个很小的值，但现有的方案常常在低信噪比下频繁估计出很大的值。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种获取采样抖动的方法，能够快速找到最优的抖动假设，并且在很大程度上降低计算量。

具体技术方案如下：

一种获取采样抖动的方法，适用于LTE系统，该方法包括：

S1、计算采样抖动前后信道估计的相关序列；

S2、在所述相关序列上实施预定数量的预定义的抖动假设值，获取可能性最大的抖动假设值。

步骤S1进一步包括：

合并不少于2个Tx-Rx路径上的信道估计，采用以下公式计算所述相关序列：

$c_k={\mathrm{\Σ}}_{p\∈\mathrm{Tx}\_\mathrm{jitter}}{\mathrm{\Σ}}_{q\∈\mathrm{Rx}\_\mathrm{jitter}}{h}_{A,k}^{(p,q)}{\left(h_{B,k}^{(p,q)}\right)}^{*},k=\mathrm{0,1},\·\·\·K-1$

其中，Tx_jitter是用于计算采样抖动的发送天线端口集合，Rx_jitter是用于计算采样抖动的接收天线端口集合。

步骤S2进一步包括：

采用下述公式获取可能性最大的抖动假设值：

$C_i={\left|{\mathrm{\Σ}}_{k=0}^{K-1}{c}_k{e}^{-\frac{j2\mathrm{\π}{f}_k{\mathrm{\Δ}}_i^{\′}}{N_{\mathrm{FFT}}}}\right|}^2,i=\mathrm{0,1},\·\·\·N-1$

其中，i_best＝arg max{C_i，i＝0，1，…N-1}，Δ′_best为最终得到的最好的抖动假设值，Δ′_i是被T_s归一化的抖动假设值，f_k是第k个信道估计格点的子载波序号。

进一步地，预定义的抖动假设值以预定的精度覆盖整个抖动范围[-Δ′_max，Δ′_max]，其中[-Δ′_max，Δ′_max]是把[-Δ_max，Δ_max]以采样周期T_s归一化后得到的采样抖动时间范围。

进一步地，步骤S2中，采用二分搜索方式，获取可能性最大的抖动假设值。

进一步包括以下步骤：

A、初始化基本相关序列；

B、初始化记录最大相关值的变量；

C、初始化最佳抖动估计，所述最佳抖动估计对应的相关值为最大相关值；

D、初始化上一次搜索得到的抖动估计；

E、初始化搜索次数的计数器；

F、在上一次抖动估计的基础上加上本次搜索的精度步长构成新的抖动假设并对该假设进行实施；

G、如果当前抖动假设在有效范围内，则计算当前抖动假设的相关值，否则将当前的抖动假设置为0；

H、如果相关值大于已存储最大相关值，则替换最大值当前相关值，并将当前的抖动假设估计存储为最佳抖动估计；

I、在上一次抖动估计的基础上减去本次搜索的精度步长构成新的抖动假设并对该假设进行实施；

J、如果当前抖动假设在有效范围内，则计算当前抖动假设的相关值，否则将当前的抖动假设置为0；

K、如果相关值大于已存储最大相关值，则替换最大值当前相关值，并将当前的抖动假设估计存储为最佳抖动估计；

L、比较对应于正向精度和负向精度两种抖动假设的相关值，并更新上一次抖动估计和基本相关序列；

M、如果搜索次数尚未达到最大次数，重复步骤F到步骤L，否则停止搜索，并输出最佳抖动假设。

采用了本发明的技术方案，能够快速找到最优的抖动假设，并且在很大程度上降低计算量。

【附图说明】

图1为现有技术中采样抖动的示意图。

图2为现有技术中计算采样抖动的信道估计格点示意图。

图3为本发明具体实施方式二中二分搜索抖动假设的示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

具体实施方式一：

步骤101、计算采样抖动前后信道估计的相关序列.

LTE系统中，通常会有多天线在eNB和UE，合并多个Tx-Rx路径上的信道估计，采用以下公式计算相关序列：

$c_k={\mathrm{\Σ}}_{p\∈\mathrm{Tx}\_\mathrm{jitter}}{\mathrm{\Σ}}_{q\∈\mathrm{Rx}\_\mathrm{jitter}}{h}_{A,k}^{(p,q)}{\left(h_{B,k}^{(p,q)}\right)}^{*},k=\mathrm{0,1},\·\·\·K-1$

其中，Tx_jitter是用于计算采样抖动的发送天线端口集合，Rx_jitter是用于计算采样抖动的接收天线端口集合。

步骤102、在相关序列c_k，k＝0，1，…K-1上实施预定数量的预定义的抖动假设值，获取可能性最大的抖动假设值。

采用下述公式获取可能性最大的抖动假设值：

$C_i={\left|{\mathrm{\Σ}}_{k=0}^{K-1}{c}_k{e}^{-\frac{j2\mathrm{\π}{f}_k{\mathrm{\Δ}}_i^{\′}}{N_{\mathrm{FFT}}}}\right|}^2,i=\mathrm{0,1},\·\·\·N-1$

其中，i_best＝arg max{C_i，i＝0，1，…N-1}， 为最终得到的最好的抖动假设值，Δ′_i是被T_s归一化的抖动假设值，f_k是第k个信道估计格点的子载波序号。

需要注意的是，预定义的抖动假设值以预定的精度覆盖整个抖动范围[-Δ′_max，Δ′_max]，其中[-Δ′_max，Δ′_max]是把[-Δ_max，Δ_max]以采样周期T_s归一化后得到的采样抖动时间范围。

例如，T_s为[-1，1]，而期望的精度是1/8，那么我们可以预定义17个采样抖动假设[-1，-7/8，...1]并逐一进行尝试。

具体实施方式二：

实际上，可以通过引入二分搜索来对基本方案进行优化，以快速找到最优的抖动假设。这可以在很大程度上降低计算量。

以具体实施方式一中的例子为例，为寻找最佳抖动假设，定义二分搜索次数为N_times＝3，每一次的搜索进度分别为[1/2，1/4，1/8]。假定采样抖动为1/4，那么采用二分搜索的优化方案如图3所示。

步骤201、从0开始，以1/2精度，分别尝试假设-1/2和1/2。对应于假设1/2的相关值比较大，所以假设1/2被保留用于下一次搜索。

步骤202、从1/2开始，以1/4精度，分别尝试假设1/4和3/4。对应于假设1/4的相关值比较大，所以假设1/4被保留用于下一次搜索。

步骤203、从1/4开始，以1/8精度，分别尝试假设1/8和3/8。对应于假设1/8和3/8的相关值都比已找到的对应于假设1/4的相关值小，所以假设1/4是我们所找到的最佳搭档假设。

用于优化方案的预定义的参数和序列如表1。

表1

具体实施方式三：

获取采样抖动的详细流程包括以下步骤：

步骤301、初始化基本相关序列；

步骤302、初始化记录最大相关值的变量；

步骤303、初始化最佳抖动估计，所述最佳抖动估计对应的相关值为最大相关值；

步骤304、初始化上一次搜索得到的抖动估计；

步骤305、初始化搜索次数的计数器；

步骤306、在上一次抖动估计的基础上加上本次搜索的精度步长构成新的抖动假设并对该假设进行实施；

步骤307、如果当前抖动假设在有效范围内，则计算当前抖动假设的相关值，否则将当前的抖动假设置为0；

步骤308、如果相关值大于已存储最大相关值，则替换最大值当前相关值，并将当前的抖动假设估计存储为最佳抖动估计；

步骤309、在上一次抖动估计的基础上减去本次搜索的精度步长构成新的抖动假设并对该假设进行实施；

步骤310、如果当前抖动假设在有效范围内，则计算当前抖动假设的相关值，否则将当前的抖动假设置为0；

步骤311、如果相关值大于已存储最大相关值，则替换最大值当前相关值，并将当前的抖动假设估计存储为最佳抖动估计；

步骤312、比较对应于正向精度和负向精度两种抖动假设的相关值，并更新上一次抖动估计和基本相关序列；

步骤313、如果搜索次数尚未达到最大次数，重复步骤306到步骤312，否则停止搜索，并输出最佳抖动假设。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种获取采样抖动的方法，适用于LTE系统，其特征在于，该方法包括：

S1、计算采样抖动前后信道估计的相关序列；

S2、在所述相关序列上实施预定数量的预定义的抖动假设值，并采用二分搜索方式获取可能性最大的抖动假设值；

其中，步骤S2采用下述公式获取可能性最大的抖动假设值：

$C_i=|{\mathrm{\Σ}}_{k=0}^{K-1}{c}_k{e}^{-\frac{j2{\mathrm{\πf}}_k{\mathrm{\Δ}}_i^{\′}}{N_{FFT}}}{|}^2,i=0,1,...N-1$

其中，i_best＝arg max{C_i,i＝0,1,…N-1}，为最终得到的最好的抖动假设值，Δ’_i是被T_s归一化的抖动假设值，f_k是第k个信道估计格点的子载波序号,c_k为所述相关序列；N为所述预定数量；

其中，所述采用二分搜索方式获取可能性最大的抖动假设值包括：

A、初始化基本相关序列；

B、初始化记录最大相关值的变量；

C、初始化最佳抖动估计，所述最佳抖动估计对应的相关值为最大相关值；

D、初始化上一次搜索得到的抖动估计；

E、初始化搜索次数的计数器；

F、在上一次抖动估计的基础上加上本次搜索的精度步长构成新的抖动假设并对该假设进行实施；

G、如果当前抖动假设在有效范围内，则计算当前抖动假设的相关值，否则将当前的抖动假设置为0；

H、如果相关值大于已存储最大相关值，则替换最大值当前相关值，并将当前的抖动假设估计存储为最佳抖动估计；

I、在上一次抖动估计的基础上减去本次搜索的精度步长构成新的抖动假设并对该假设进行实施；

J、如果当前抖动假设在有效范围内，则计算当前抖动假设的相关值，否则将当前的抖动假设置为0；

K、如果相关值大于已存储最大相关值，则替换最大值当前相关值，并将当前的抖动假设估计存储为最佳抖动估计；

L、比较对应于正向精度和负向精度两种抖动假设的相关值，并更新上一次抖动估计和基本相关序列；

M、如果搜索次数尚未达到最大次数，重复步骤F到步骤L，否则停止搜索，并输出最佳抖动假设。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：

合并不少于2个Tx-Rx路径上的信道估计，采用以下公式计算所述相关序列：

$c_k={\mathrm{\Σ}}_{p\∈Tx\_jitter}{\mathrm{\Σ}}_{q\∈Rx\_jitter}{h}_{A,k}^{(p,q)}{\left(h_{B,k}^{(p,q)}\right)}^{*},k=0,1,...K-1$

其中，Tx_jitter是用于计算采样抖动的发送天线端口集合，Rx_jitter是用于计算采样抖动的接收天线端口集合；为采样抖动前的第k个信道估计格点，为采样抖动后的第k个信号估计格点，K为计算采样抖动的信道估计格点总数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预定义的抖动假设值以预定的精度覆盖整个抖动范围[-Δ’_max，Δ’_max]，其中[-Δ’_max，Δ’_max]是把[-Δ_max，Δ_max]以采样周期T_s归一化后得到的采样抖动时间范围。