CN104243381A - 一种上行控制信道频率同步的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种上行控制信道频率同步的方法，包括：A、计算目标用户设备传输物理上行控制信道（PUCCH）的物理资源块（PRB）上所有用户设备的数据和导频的扩频序列；B、提取目标用户设备与其它所用用户设备都正交的OFDM符号；C、利用正交的相邻的OFDM符号进行相关计算，得到相位差；D、利用相位差对数据和导频进行相位补偿。本申请方案能够计算LTE上行控制信道中多个用户的频偏。

Description

一种上行控制信道频率同步的方法

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种上行控制信道频率同步的方法。

背景技术

在移动通信系统中，用户设备的高速运动会引起多普勒频移，这种情况在高铁普及的今天尤为常见。例如如果使用用户设备的用户所乘坐的高铁以300km/h的速度行驶，用户设备的工作载频为2.6GHz，则产生的最大多普勒频移约为722Hz。在上行链路中，终端的运动带来的多普勒频移最多会是两倍的最大多普勒频偏，也就是说，终端以300km/h的速度运动，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PUSCH一个子帧中的两列导频的相位差来进行频偏估计，也有利用CP在时域进行频偏估计。但是LTE上行控制信道是多个用户进行码分复用的，多个用户的控制信息在同一个资源块（RB）块上传输，在目前的上行频偏估计算法中，无法将LTE上行控制信道中多个用户的频偏计算出来，因此无法进行频偏补偿，在时速300km/h的高铁上等高速情况下，LTE上行控制信道的接收性能变差。

发明内容

本申请提供了一种上行控制信道频率同步的方法，能够计算LTE上行控制信道中多个用户的频偏。

本申请实施例提供的一种上行控制信道频率同步的方法，包括：

A、计算目标用户设备传输物理上行控制信道PUCCH的物理资源块PRB上所有用户设备的数据和导频的扩频序列；

B、提取目标用户设备与其它所用用户设备都正交的OFDM符号；

C、利用正交的相邻的OFDM符号进行相关计算，得到相位差；

D、利用相位差对数据和导频进行相位补偿。

较佳地，步骤A包括：

A1、计算目标用户的PUCCH的数据所用的扩频序列的生成参数n_cs(n_s,l)和导频所用的扩频序列的生成参数其中n_s和l分别表示时隙号和OFDM符号序号，n_cs是LTE协议中规定的用来计算扩频序列的一个参数；

A2、对目标用户PUCCH传输所占用的PRB，计算利用该PRB传输PUCCH的所有其他用户的PUCCH的数据所用的扩频序列的生成参数n'_cs(n_s,l)和导频所用的扩频序列的生成参数

较佳地，步骤B包括：

B1、设置索引数组index={1，2，3，…,14}，该索引数组中的每一个元素分别对应PUCCH传输的14个OFDM符号；对每个OFDM符号，判断目标用户所用的扩频序列是否和其他用户的扩频序列相同，如果相同，则将该OFDM符号的序号从索引数组index中删除；如果不同则不作处理；

B2、将PUCCH的14个OFDM符号分成M个组，如果第i组中（1≤i≤M）至少有两个OFDM符号的序号存在于索引数组index中，则对第i组进行步骤C。

较佳地，步骤C包括：

C1、如果第i组中包含的OFDM的符号的序号存在于index中，则标记接收的该OFDM符号为r(l,n)，然后生成用于表示扩频序列的符号序号的本地序列t(l,n),n＝1,2,...,12,对接收符号进行解扩：l为OFDM符号序号；

C2、设第i组在索引数组index中的OFDM符号个数为N_sym，则：

ang=0

N=1

for Nsym=2to N_sym

index1=Nsym对应的符号序号

index2=Nsym-1对应的符号序号

ang＝ang+(∠(sym(index1)×sym(index2)*))/(index1-index2)

N=N+1;

end

ang=ang/N；

其中，ang表示相位差，符号“∠()”表示对括号中的内容进行取相位运算；

C3、对各组得到的相位差求平均，得到最终的相位差。

从以上技术方案可以看出，通过判断同一个PRB上一个子帧中的每个OFDM符号上所有用户扩频序列的正交性，来判断是否可以利用该OFDM符号来进行频偏估计。然后利用所有可以利用的OFDM符号计算用户的频偏，利用估计的结果进行频偏补偿。本申请技术方案能够计算LTE上行控制信道中多个用户的频偏，尤其适合对高铁等高速移动环境下的频偏补偿，提高LTE上行控制信道的接收性能。

附图说明

图1为LTE中物理上行控制信道PUCCH格式1的示意图；

图2为本申请实施例提供的上行控制信道频率同步的方法流程示意图。

具体实施方式

本申请提供的一种上行控制信道频率同步的方法，其基本思想是：通过判断同一个物理资源块（PRB）上一个子帧中的每个正交频分复用（OFDM）符号上所有用户扩频序列的正交性，来判断是否可以利用该OFDM符号来进行频偏估计。然后利用所有可以利用的OFDM符号计算用户的频偏，利用估计的结果进行频偏补偿。其基本步骤包括：

计算目标用户设备传输物理上行控制信道（PUCCH）的PRB上所有用户设备的数据和导频的扩频序列；

提取目标用户设备与其它所用用户设备都正交的OFDM符号；

利用正交的相邻的OFDM符号进行相关计算，得到相位差；

利用相位差对数据和导频进行相位补偿。

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。

LTE中上行控制信道PUCCH格式1，1a，1b传输的是SR信息和ACK/NACK信息，每个时隙中数据占用4个符号，导频占用3个符号，如图1所示。

假设PUCCH格式1系列传输的数据为d(0)，对d(0)进行扩频后得到

$y^{\left(\tilde{p}\right)}\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{P}}d\left(0\right)\·r_{u,v}^{\left({\mathrm{\α}}_{\tilde{p}}\right)}\left(n\right),n=\mathrm{0,1},...,N_{\mathrm{seq}}^{\mathrm{PUCCH}}-1---\left(1\right)$

其中，表示天线端口，表示一个RB中子载波的个数。r是扩频序列。

PUCCH格式1系列的导频如下表示：

$r_{\mathrm{PUCCH}}^{\left(\tilde{p}\right)}(m^{\′}{N}_{\mathrm{RS}}^{\mathrm{PUCCH}}{M}_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{RS}}+{\mathrm{mM}}_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{RS}}+n)=\frac{1}{\sqrt{P}}{\stackrel{\‾}{w}}^{\left(\tilde{p}\right)}{\left(m\right)r}_{u,v}^{\left({\mathrm{\α}}_{\tilde{p}}\right)}\left(n\right)---\left(2\right)$

其中，

m＝0,...,

n＝0,...,

m'＝0,1，

$M_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{RS}}=12,$

$N_{\mathrm{RS}}^{\mathrm{PUCCH}}=3,$

为扩频序列，为块扩展序列。

LTE PUCCH是多个用户通过扩频序列码分复用在一起的，在同一个时隙中，多个用户的3列导频序列是两两正交的，4列（短格式时为3列）数据的扩频序列也是两两正交的，但每列导频和每列数据之间是不一定正交的。

在高速情况下，不同用户设备的PUCCH的正交性会被破坏，导致无法正确接收PUCCH。为此，本申请采用了对数据和导频进行解扩，然后计算相近OFDM符号之间相位差的方法进行频偏纠正，具体流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤201：计算目标用户设备的PUCCH的数据所用的扩频序列的生成参数n_cs(n_s,l)和导频所用的扩频序列的生成参数其中n_s和l分别表示时隙号和OFDM符号序号，n_cs是LTE协议中规定的用来计算扩频序列的一个参数。

步骤202：对目标用户PUCCH传输所占用的PRB，计算利用该PRB传输PUCCH的所有其他用户的PUCCH的数据所用的扩频序列的生成参数n'_cs(n_s,l)和导频所用的扩频序列的生成参数具体计算过程可以参阅LTE相关协议的有关规定，在此不作展开。

步骤203：设置索引数组index={1，2，3，…,14}，该索引数组中的每一个元素分别对应PUCCH传输的14个OFDM符号；对每个OFDM符号，判断目标用户所用的扩频序列是否和其他用户的扩频序列相同，如果相同，则将该OFDM符号的序号从索引数组index中删除；如果不同则不作处理。

步骤204：将PUCCH的14个OFDM符号分成M个组，如果第i组中（1≤i≤M）至少有两个OFDM符号的序号存在于索引数组index中，则对第i组进行步骤205及以后的操作。例如，可以将14个OFDM符号分成5组，分别为part1={1,2},part2={3,4,5},part3={6,7,8,9},part4={10,11,12},part5={13,14}。

步骤205：如果第i组中包含的OFDM的符号的序号存在于index中，则标记接收的该OFDM符号为r(l,n)，然后生成用于表示扩频序列的符号序号的本地序列t(l,n),n＝1,2,...,12,对接收符号进行解扩：l为OFDM符号序号，符号“*”表示共轭。

步骤206：利用正交的相邻的OFDM符号进行相关计算得到相位差。

设第i组在索引数组index中的OFDM符号个数为N_sym，则：

ang=0

N=1

for Nsym=2to N_sym

index1=Nsym对应的符号序号

index2=Nsym-1对应的符号序号

ang＝ang+(∠(sym(index1)×sym(index2)*))/(index1-index2)

N=N+1;

end

ang=ang/N；

其中，ang表示相位差，符号“∠()”表示对括号中的内容进行取相位运算。

步骤207：对各组得到的相位差求平均，得到最终的相位差。

步骤208：以每个时隙中某列导频数据符号为基准，利用所述最终的相位差对数据和导频符号进行补偿。

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 (4)

1.一种上行控制信道频率同步的方法，其特征在于，包括：

A、计算目标用户设备传输物理上行控制信道PUCCH的物理资源块PRB上所有用户设备的数据和导频的扩频序列；

B、提取目标用户设备与其它所用用户设备都正交的OFDM符号；

C、利用正交的相邻的OFDM符号进行相关计算，得到相位差；

D、利用相位差对数据和导频进行相位补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A包括：

A1、计算目标用户的PUCCH的数据所用的扩频序列的生成参数n_cs(n_s,l)和导频所用的扩频序列的生成参数其中n_s和l分别表示时隙号和OFDM符号序号，n_cs是LTE协议中规定的用来计算扩频序列的一个参数；

A2、对目标用户PUCCH传输所占用的PRB，计算利用该PRB传输PUCCH的所有其他用户的PUCCH的数据所用的扩频序列的生成参数n'_cs(n_s,l)和导频所用的扩频序列的生成参数

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B包括：

B1、设置索引数组index={1，2，3，…,14}，该索引数组中的每一个元素分别对应PUCCH传输的14个OFDM符号；对每个OFDM符号，判断目标用户所用的扩频序列是否和其他用户的扩频序列相同，如果相同，则将该OFDM符号的序号从索引数组index中删除；如果不同则不作处理；

B2、将PUCCH的14个OFDM符号分成M个组，如果第i组中（1≤i≤M）至少有两个OFDM符号的序号存在于索引数组index中，则对第i组进行步骤C。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤C包括：

C1、如果第i组中包含的OFDM的符号的序号存在于index中，则标记接收的该OFDM符号为r(l,n)，然后生成用于表示扩频序列的符号序号的本地序列t(l,n),n＝1,2,...,12,对接收符号进行解扩：l为OFDM符号序

C2、设第i组在索引数组index中的OFDM符号个数为N_sym，则：

ang=0

N=1

for Nsym=2to N_sym

index1=Nsym对应的符号序号

index2=Nsym-1对应的符号序号

ang＝ang+(∠(sym(index1)×sym(index2)*))/(index1-index2)

N=N+1;

end

ang=ang/N；

其中，ang表示相位差，符号“∠()”表示对括号中的内容进行取相位运算；C3、对各组得到的相位差求平均，得到最终的相位差。