CN104283822B

CN104283822B - 一种频偏估计及补偿的方法

Info

Publication number: CN104283822B
Application number: CN201310283549.1A
Authority: CN
Inventors: 王丽
Original assignee: Potevio Institute of Technology Co Ltd
Current assignee: Potevio Institute of Technology Co Ltd
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2017-08-04
Anticipated expiration: 2033-07-08
Also published as: CN104283822A

Abstract

本申请公开了一种频偏估计及补偿的方法，包括：A、设置初始锁相环因子alpha；设置晶振调整周期T；设置当前帧估计频偏freqTemp=0;B、接收无线帧，并判断晶振调整周期是否到达，若是执行步骤C，否则执行步骤D；C、用当前帧估计频偏freqTemp调整晶振；D、判断当前接收到的无线帧是否为同步帧；如果是同步帧，利用同步帧上的同步信号进行频偏估计，如果是非同步帧，利用非同步帧上的接收信号进行非同步帧的频偏估计，并跳转步骤B。本申请方案相对于现有技术增加了频偏估计的资源，有效地提高了频偏估计的性能。

Description

一种频偏估计及补偿的方法

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种频偏估计及补偿的方法。

背景技术

一种无线通信系统占用不连续的频谱带宽，其示意图如图1所示。每个频域为25kHz带宽的物理通道定义为一个频点，最多个频点。每个频点采用OFDM技术，所有不连续频点聚合在一起，系统做统一调度分配给用户，构成了这种具有载波聚合特性的通信系统。

该无线通信系统在每个频点上对应的一个无线帧长为25ms，包含45个OFDM符号。该无线通信系统的不连续频点分为普通频点和同步频点，普通频点时隙资源结构如图2所示。在普通频点中，每40个无线帧发送一次同步信号，用于保证UE在该普通频点上进行正常的载波同步和时间同步，发送同步信号的这种无线帧称为同步帧。同步帧的周期为1s，即每40个无线帧发送一次，同步帧设置在无线帧号模40等于0的位置。在其他39个无线帧（非同步帧）中，主要进行上下行数据的传输。

普通频点的频偏估计在同步帧上进行，即每40个无线帧进行一次频偏估计，根据频偏估计的结果调整晶振，用来降低基站和终端的载波频偏，提高系统的性能。

每40个无线帧调整一次晶振，调整晶振的过程如下：当瞬时频偏估计的绝对值大于等于20Hz时，调整5Hz的频偏；当瞬时频偏估计的绝对值小于20Hz时，按照锁相因子0.25进行频偏调整。按照现有技术的频偏估计方式，当瞬时突发频偏较大时，频偏跟踪比较缓慢，导致系统性能下降。

发明内容

本申请提供了一种频偏估计及补偿的方法，相对于现有技术增加了频偏估计的资源，有效地提高了频偏估计的性能。本申请实施例提供的一种频偏估计及补偿的方法，包括：

A、设置初始锁相环因子alpha；设置晶振调整周期T；设置当前帧估计频偏freqTemp=0;

B、接收无线帧，并判断晶振调整周期是否到达，若是执行步骤C，否则执行步骤D；

C、用当前帧估计频偏freqTemp调整晶振；

D、判断当前接收到的无线帧是否为同步帧；如果是同步帧，跳转步骤E，如果是非同步帧，执行步骤F；

E、利用同步帧上的同步信号进行频偏估计，获得频偏估计归一化值freqEsti_syncFrame，并计算当前帧频偏估计freqTemp＝freqTemp+alpha×freqEsti_syncFrame，跳转步骤B；

F、利用非同步帧上的接收信号进行非同步帧的频偏估计，获得频偏估计归一化值freqEsti_dataFrame，并计算当前帧频偏估计freqTemp＝freqTemp+alpha×freqEsti_dataFrame，跳转步骤B。

较佳地，所述非同步帧的下行资源包括13个OFDM符号；其中，PCFICH占第1个和第11个OFDM符号，物理HARQ指示信道PHICH占第2个和第12个OFDM符号,其余9个OFDM符号为物理下行控制信道PDCCH或物理下行共享信道PDSCH。

较佳地，步骤F包括：利用非同步帧上的PCFICH信道进行归一化频偏估计：

其中Y(i)代表第11个OFDM符号上的接收信号，X(i)代表第1个OFDM符号上的接收信号；

利用非同步帧上的导频进行归一化频偏估计：

其中H(i)代表该导频位置上的信道估计；

普通频点非同步帧上的归一化频偏估计为：

freqEsti_dataFrame＝(sum(freqEsti_PCFICH)+sum(freqEsti_Pilot))/12。

较佳地，所述PCFICH采用如下加扰方式：根据小区标识和普通频点的绝对频点索引号，对PCFICH编码后的36比特分前后各18比特进行加扰，前后两部分采用相同的扰码。

较佳地，所述非同步帧的下行资源包括13个OFDM符号；其中，PCFICH占第1个和第2个OFDM符号，物理HARQ指示信道PHICH占第3个和第4个OFDM符号,其余9个OFDM符号为物理下行控制信道PDCCH或物理下行共享信道PDSCH。

较佳地，步骤F包括：利用非同步帧上的导频进行归一化频偏估计：

普通频点非同步帧上的归一化频偏估计为：

freqEsti_dataFrame＝sum(freqEsti_Pilot)/3。

从以上技术方案可以看出，或者利用普通频点非同步帧和同步帧上的资源，在每个无线帧上进行频偏估计，从而增加了频偏估计的资源，有效地提高了频偏估计的性能。同时将晶振调整的周期缩短，使频偏收敛的速度加快，从而当瞬时突发频偏较大时，频偏跟踪比较快速，有效提高系统的性能。

附图说明

图1为一种无线通信系统占用不连续的频谱带宽示意图；

图2为一种无线通信系统的普通频点时隙资源结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的一种普通频点非同步帧的下行资源分配方案示意图；

图4为本申请实施例二提供的一种普通频点非同步帧的下行资源分配方案示意图；

图5为本申请实施例提供的频偏估计和通过晶振调整进行频偏估计补偿的流程图。

具体实施方式

本申请技术方案利用普通频点非同步帧的导频资源和同步帧上的资源，或者利用普通频点非同步帧的导频资源、物理控制格式指示信道（PCFICH）资源和同步帧上的资源，在每个无线帧上进行频偏估计，从而增加了频偏估计的资源，有效地提高了频偏估计的性能。同时将晶振调整的周期缩短，使频偏收敛的速度加快，从而当瞬时突发频偏较大时，频偏跟踪比较快速，有效提高系统的性能。

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。

如图3所示为本申请实施例一提供的一种普通频点非同步帧的下行资源分配方案，其中，PCFICH占第1个和第11个OFDM符号，PHICH占第2个和第12个OFDM符号,其余9个OFDM符号为PDCCH或PDSCH。在每一个OFDM符号上有且仅有一个导频资源块，相邻OFDM符号的导频资源块分别位于相邻的子载波。该导频的位置(k,l,n_PRB)根据小区标识绝对子带索引n_PRB、OFDM符号l来确定。

l＝0,1,...,12

其中

由系统的带宽决定。

如图4所示为本申请实施例二提供的一种普通频点非同步帧的下行资源分配方案，其中，PCFICH占第1个和第2个OFDM符号，PHICH占第3个和第4个OFDM符号,其余9个OFDM符号为PDCCH或PDSCH。在每一个OFDM符号上有且仅有一个导频资源块，相邻OFDM符号的导频资源块分别位于相邻的子载波。该导频的位置(k,l,n_PRB)根据小区标识绝对子带索引n_PRB、OFDM符号l来确定。

l＝0,1,...,12

其中

由系统的带宽决定。

本申请技术方案中的普通频点同步帧的频偏估计同现有技术，这里不作叙述。普通频点同步帧上的归一化频偏估计记为freqEsti_syncFrame。本申请提出的频偏估计方法和频偏补偿过程除了利用同步帧上的资源之外，还利用普通频点非同步帧进行频偏估计。普通频点非同步帧上的频偏估计包括利用PCFICH接收信号进行频偏估计和利用导频进行频偏估计。

一、利用PCFICH接收信号进行频偏估计

PCFICH信道传输信息有4种状态，其编码方式如下所示：

CFI_codeword=

[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1;1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1;1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0];

根据小区标识和普通频点的绝对频点索引号n_PRB，对PCFICH编码后的36比特分前后两部分（各18比特）进行加扰，前后两部分采用相同的扰码。又由于PCFICH编码之后的前后18个比特信息完全相同，因此第1个和第11个OFDM符号上的PCFICH信道发送的调制之后的符号信息完全相同。由于PCFICH是常发信道，因此可以利用第1个和第11个OFDM符号上PCFICH的接收符号进行频偏估计。利用PCFICH信道进行归一化频偏估计方法如下：

(1)

其中Y(i)代表第11个OFDM符号上的接收信号，X(i)代表第1个OFDM符号上的接收信号，angle表示求角度运算。

二、利用导频信道估计进行频偏估计

利用导频进行归一化频偏估计的方法如下：

(2)

其中H(i)代表该导频位置上的信道估计。

普通频点非同步帧上的归一化频偏估计为：

freqEsti_dataFrame＝(sum(freqEsti_PCFICH)+sum(freqEsti_Pilot))/12。（3）

或者freqEsti_dataFrame＝sum(freqEsti_Pilot)/3 （4）

其中，公式（3）适用于同时使用非同步帧的导频资源和PCFICH进行频偏估计的情形，对应于如图3所示实施例一的下行资源分配方案；公式（4）适用于仅使用非同步帧导频资源进行频偏估计的情形，对应于如图4所示实施例二的下行资源分配方案。

本申请实施例提供的频偏估计和通过晶振调整进行频偏估计补偿的流程如图5所示，具体步骤如下：

步骤501：设置初始锁相环因子alpha；设置晶振调整周期T；设置当前帧估计频偏freqTemp=0；

步骤502：接收无线帧，并判断晶振调整周期是否到达，若是执行步骤403，否则执行步骤404；

步骤503：用当前帧估计频偏freqTemp调整晶振；

步骤504：判断当前接收到的无线帧是否为同步帧；如果是同步帧，跳转步骤405，如果是非同步帧，执行步骤506。

步骤505：利用同步帧上的同步信号进行频偏估计，获得频偏估计归一化值freqEsti_syncFrame。并计算当前帧频偏估计freqTemp＝freqTemp+alpha×freqEsti_syncFrame。跳转步骤402。

步骤506：如果是非同步帧，则利用PCFICH信道接收信号和导频信道估计进行非同步帧的频偏估计，获得频偏估计归一化值freqEsti_dataFrame。并计算当前帧频偏估计freqTemp＝freqTemp+alpha×freqEsti_dataFrame。跳转步骤402。

本申请提出的一种频偏估计的方法和装置，通过增加频偏估计的资源，有效地提高了频偏估计的性能；通过缩短晶振调整的周期，使频偏收敛的速度加快，从而当瞬时突发频偏较大时，频偏跟踪比较快速，有效提高系统的性能。

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

1.一种频偏估计及补偿的方法，其特征在于，包括：

A、设置初始锁相环因子alpha；设置晶振调整周期T；设置当前帧估计频偏freqTemp＝0；

C、用当前帧估计频偏freqTemp调整晶振；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非同步帧的下行资源包括13个OFDM符号；其中，物理控制格式指示信道PCFICH占第1个和第11个OFDM符号，物理HARQ指示信道PHICH占第2个和第12个OFDM符号,其余9个OFDM符号为物理下行控制信道PDCCH或物理下行共享信道PDSCH。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤F包括：利用非同步帧上的PCFICH信道进行归一化频偏估计：

利用非同步帧上的导频进行归一化频偏估计：

其中H(i)代表该导频位置上的信道估计；angle表示求角度运算；

普通频点非同步帧上的归一化频偏估计为：

freqEsti_dataFrame＝(sum(freqEsti_PCFICH)+sum(freqEsti_Pilot))/12。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述PCFICH采用如下加扰方式：根据小区标识和普通频点的绝对频点索引号，对PCFICH编码后的36比特分前后各18比特进行加扰，前后两部分采用相同的扰码。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非同步帧的下行资源包括13个OFDM符号；其中，PCFICH占第1个和第2个OFDM符号，物理HARQ指示物理控制格式指示信道PHICH占第3个和第4个OFDM符号,其余9个OFDM符号为物理下行控制信道PDCCH或物理下行共享信道PDSCH。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤F包括：利用非同步帧上的导频进行归一化频偏估计：

其中Y(i)代表第11个OFDM符号上的接收信号，X(i)代表第1个OFDM符号上的接收信号；angle表示求角度运算；

普通频点非同步帧上的归一化频偏估计为：

freqEsti_dataFrame＝sum(freqEsti_Pilot)/3。