CN103988475B - 一种载波频偏估计方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种载波频谱(CFO)估计方法，所述方法包括：根据不同的帧定时和CP模式，分别对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计并累积；比较得到的累积结果的模值，选择模值大的累积结果进行CFO的估计。本发明根据LTE系统的特点，利用下行子帧中的非业务下行信号进行CFO估计，可以解决在无下行业务调度时CFO估计性能下降的问题，能够避免影响后续的SSS检测。

Description

一种载波频偏估计方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种载波频偏(Carrier Frequency Offset，CFO)估计方法及装置。
背景技术
无线通信系统中，当基站与用户设备(UE)的载波频率不一致时，会在接收机上表现为CFO。大多数无线系统，尤其正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)系统，对于CFO非常敏感。
CFO会严重影响接收机的性能，因此初始CFO的估计非常重要。在长期演进(LTE)系统中的初始同步时，通常先利用主同步信号(Primary Synchronization Signal，PSS)进行相关，可以得到5ms的定时。
由于OFDM符号具有循环前缀(Cyclic Prefix，CP)，可以利用自相关的方式进行频偏估计，这也是OFDM系统中常用的方法。LTE系统中在正常CP(Normal CP)模式时，每个子帧由14个OFDM符号组成，当没有业务调度时，只有几个OFDM符号上面有数据发送，其它的位置没有信号发送。此时采用整个子帧0或5中的所有OFDM符号进行估计时，会导致多数OFDM符号上面的相关结果都是噪声，从而使得估计性能严重下降。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种CFO估计方法及装置，能够解决在无下行业务调度时CFO估计性能下降的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种载波频偏(CFO)估计方法，所述方法包括：
根据不同的帧定时和CP模式，分别对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计并累积；
比较得到的累积结果的模值，选择模值大的累积结果进行CFO的估计。
进一步地，所述方法还包括：
用户设备UE根据不同帧定时和CP模式分别对接收到的子帧进行帧同步；
分别判断不同帧定时和CP模式下同步后子帧传输的信号是否为非业务下行信号。
其中，所述帧定时包括已知主同步序列(PSS)位置时的无线帧的帧头起始位置的10ms帧定时。
其中，所述对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计并累积为：
利用接收到的非业务下行信号中的正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP与所述CP在OFDM符号中对应的部分进行自相关；
将对应OFDM符号的自相关的结果进行累积。
其中，所述非业务下行信号包括小区参考信号、广播信道、主同步信号、辅同步信号的一种或多种。
一种CFO估计装置，包括CFO估计模块，还包括：自相关模块、累积模块和选择模块；其中，
所述自相关模块，用于根据不同的帧定时和CP模式，分别对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计；
所述累积模块，用于分别对自相关估计的结果进行累积，得到累积结果；
所述选择模块，用于比较所述累积结果的模值，选择模值大的累积结果由CFO估计模块进行CFO的估计。
进一步地，所述装置还包括：帧同步模块和判断模块；其中，
所述帧同步模块，用于根据不同帧定时和CP模式分别对接收到的子帧进行帧同步；
所述判断模块，用于分别判断不同帧定时和CP模式下同步后子帧传输的信号是否为非业务下行信号。
其中，所述帧定时包括已知主同步序列PSS位置时的无线帧的帧头起始位置的10ms帧定时。
其中，所述自相关模块，具体用于利用接收到的非业务下行信号中的OFDM符号的CP与所述CP在OFDM符号中对应的部分进行自相关；
所述累积模块，具体用于将对应的OFDM符号的自相关的结果进行累积。
其中，所述非业务下行信号包括小区参考信号、广播信道、主同步信号、辅同步信号的一种或多种。
本发明根据LTE系统的特点，利用下行子帧中的非业务下行信号进行CFO估计，可以解决在无下行业务调度时CFO估计性能下降的问题，能够避免影响后续的辅同步信号(Secondary Synchronization Signal，SSS)检测。
附图说明
图1为本发明CFO估计方法的实现流程示意图；
图2为本发明CFO估计方法中OFDM符号的选择示意图；
图3为本发明CFO估计装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：由于在CFO的检测是在PSS之后，基站的上下行配置未知，此时UE只有5ms的半帧定时，10ms帧定时需要在SSS检测后才能确定；而有些信号，如广播信道(Physical Broadcast CHannel，PBCH)是以10ms为发送周期进行，但此时UE还未得到帧定时。因此，为了最大限度的利用可用信号，还需要预先设置帧定时对接收到的子帧进行帧同步，并分别进行相关和累积，最终从中选择模值较大的进行CFO估计；
根据不同的帧定时和CP模式，分别对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计并累积；比较得到的累积结果的模值，选择模值大的累积结果进行CFO的估计。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1示出了本发明CFO估计方法的实现流程，如图1所示，所述方法包括下述步骤：
步骤101，根据不同的帧定时和CP模式，分别对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计并累积；
具体地，可以利用接收到的下行子帧中的非业务下行信号中的OFDM符号的CP与所述CP在OFDM符号中对应的部分进行自相关，这里，所述CP是把OFDM符号的一部分复制过来，放在所述OFDM符号的前面，因此CP通常比OFDM符号短，所述对应的部分是指OFDM符合复制作为CP的部分；并将对应OFDM符号的自相关的结果进行累积。这里，非业务下行信号包括小区参考信号(Cell-Specific Reference Signal，Cell RS)、广播信道(Physicalbroadcast channel，PBCH)、PSS、SSS、的一种或多种。
其中，本步骤之前，所述方法还包括：UE根据不同帧定时和CP模式分别对接收到的子帧进行帧同步；其中，所述不同帧定时包括5ms半帧定时和已知主同步序列PSS位置时的无线帧的帧头起始位置的10ms帧定时。
分别判断不同帧定时和CP模式下同步后子帧传输的信号是否为非业务下行信号。
步骤102，比较得到的累积结果的模值，选择模值大的累积结果进行CFO的估计。
下面结合图2示出的上述CFO估计方法中OFDM符号的选择示意，对上述方法进行进一步详细说明：
步骤一，对接收到的子帧分别按照两种帧定时进行帧同步，选择自相关估计的信号；
由于CFO检测是在PSS之后，此时上下行配置未知。UE只能使用子帧0、1和子帧5、6进行CFO检测，因为这些子帧是下行或者特殊子帧。由于此时并未进行帧同步，UE也无法确定当前的下行子帧是子帧0还是子帧5。又OFDM的CP模式包括正常CP(Normal CP)和扩展CP(Extended CP)。故此时需要对多种可能性同时进行检测。在每种可能的情况下，分别判断接收OFDM符号是否属于必须发送的下行信号，如Cell RS、PBCH、PSS、SSS或其它非业务信号；具体如下式表示：
xsym，hy，where hy∈[1，..N]
其中hy代表不同帧定时对应的OFDM符号，N为各种可能性。通常情况下，有2种CP模式和2种帧定时，因此N＝4。如图2所示。
步骤二，对选中的OFDM信号进行自相关估计和累积；
对选中的每个OFDM符号xsym，利用自身的CP进行自相关：
其中xsym(k)代表接收到的信号，nFFT，nCP分别代表OFDM符号与CP的采样点数，相关长度为CP点数。
根据每种可能性，将对应的OFDM符号的自相关估计的结果进行累加：
其中navg代表累加的OFDM符号个数；这里，进行累加的OFDM符号可以是子帧内的，也可以是多个子帧的。
步骤三，比较上述两种帧定时下得到的自相关估计的结果的累积结果，选择要进行CFO估计的累积结果。
对两种帧定时和两种CP模式所得到累积结果的模值进行比较，选择模值最大的一组相关结果进行载波频偏估计，具体参考下式：
步骤四，对选择得到的累积结果进行CFO估计；
根据前面一步对选取的累积结果利用下式进行计算，得到正确的CFO估计，具体过程与现有的CFO估计基本相同，不再赘述。
其中ΔT为做自相关的两个采样点的时间间隔，这里为OFDM符号的长度。
图3示出了本发明CFO估计装置的结构，如图3所示，所述装置包括：CFO估计模块31、自相关模块32、累积模块33和选择模块34；其中，
所述自相关模块32，用于根据不同的帧定时和CP模式，分别对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计；
所述累积模块33，用于分别对自相关估计的结果进行累积，得到累积结果；
所述选择模块34，用于比较所述累积结果的模值，选择模值大的累积结果由CFO估计模块31进行CFO的估计。
进一步地，所述装置还包括：帧同步模块35和判断模块36；其中，
所述帧同步模块35，用于根据不同帧定时和CP模式分别对接收到的子帧进行帧同步；
所述判断模块36，用于分别判断不同帧定时和CP模式下同步后子帧传输的信号是否为非业务下行信号；其中，所述不同帧定时包括5ms半帧定时和为已知主同步序列PSS位置时的无线帧的帧头起始位置的10ms帧定时。
其中，所述自相关模块32，具体用于利用接收到的非业务下行信号中的OFDM符号中的CP与所述CP在OFDM符号中对应的部分进行自相关；
所述累积模块33，具体用于将对应的OFDM符号的自相关的结果进行累积；
其中，所述非业务下行信号包括小区参考信号、广播信道、主同步信号、辅同步信号的一种或多种。
以上所述，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。

Claims (8)

1.一种载波频偏CFO估计方法，其特征在于，所述方法包括：
根据不同的帧定时和循环前缀CP模式，分别对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计并累积；
比较得到的累积结果的模值，选择模值大的累积结果进行CFO的估计；
其中，所述对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计并累积为：
利用接收到的非业务下行信号中的正交频分复用OFDM符号的CP与所述CP在OFDM符号中对应的部分进行自相关；
将对应OFDM符号的自相关的结果进行累积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
用户设备UE根据不同帧定时和CP模式分别对接收到的子帧进行帧同步；
分别判断不同帧定时和CP模式下同步后子帧传输的信号是否为非业务下行信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述帧定时包括已知主同步序列PSS位置时的无线帧的帧头起始位置的10ms帧定时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非业务下行信号包括小区参考信号、广播信道、主同步信号、辅同步信号的一种或多种。
5.一种CFO估计装置，包括CFO估计模块，其特征在于，所述装置还包括：自相关模块、累积模块和选择模块；其中，
所述自相关模块，用于根据不同的帧定时和CP模式，分别对接收到的下行子帧中的非业务下行信号进行自相关估计；
所述累积模块，用于分别对自相关估计的结果进行累积，得到累积结果；
所述选择模块，用于比较所述累积结果的模值，选择模值大的累积结果由CFO估计模块进行CFO的估计；
其中，所述自相关模块，具体用于利用接收到的非业务下行信号中的OFDM符号的循环前缀CP与所述CP在OFDM符号中对应的部分进行自相关；
所述累积模块，具体用于将对应的OFDM符号的自相关的结果进行累积。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：帧同步模块和判断模块；其中，
所述帧同步模块，用于根据不同帧定时和CP模式分别对接收到的子帧进行帧同步；
所述判断模块，用于分别判断不同帧定时和CP模式下同步后子帧传输的信号是否为非业务下行信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述帧定时包括已知主同步序列PSS位置时的无线帧的帧头起始位置的10ms帧定时。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述非业务下行信号包括小区参考信号、广播信道、主同步信号、辅同步信号的一种或多种。
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