CN105282077B - 一种用于lte系统的上行频偏纠正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LTE系统的上行频偏纠正方法，包括如下步骤：估计频偏；在频域进行相位偏差补偿；切换频域数据至时域；在时域进行频偏补偿。发明可以较好地消除频偏的影响，提高数据接收的性能。

Description

一种用于LTE系统的上行频偏纠正方法

技术领域

本发明涉及一种上行频偏纠正方法，特别涉及一种用于LTE系统的上行频偏纠正方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

在移动通信领域中，由于通信终端的高速移动，会造成基站发送的频率和通信终端实际接收到频率的偏差，就是多普勒频移。在通信系统中，通信终端的高速运动会引起多普勒频移。例如，如果终端以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，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。

为减少多普勒频移的对通信终端的高速移动时数据接收的影响，在估计出频偏后，需要进行频偏补偿。频偏补偿可以在频域补偿，也可以在刚接收数据时在时域补偿。在LTE(长期演进，Long Term Evolution)上行系统中，由于接收的数据是多个用户的数据，所以在刚接收数据时在时域补偿复杂度较大；如果在频域补偿，则由于补偿的不全面会带来性能损失。

在目前的LTE系统上行频偏纠正算法中，频偏的影响不能很好地消除，影响数据接收的性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：减小多普勒平移对通信终端数据接收性能的影响。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于LTE系统的上行频偏纠正方法，包括以下步骤：

估计频偏；

在频域进行相位偏差补偿；

切换频域数据至时域；

在时域进行频偏补偿。

其中较优地，所述在时域进行频偏补偿时按下式补偿：

其中，表示上行接收过程中经过IDFT变换后的数据，α表示由均衡引入的相位差，Δf表示估计出的频偏，F表示载频，M表示IDFT的点数。

其中较优地，所述均衡引入的相位差为

其中，F表示载频，Δf表示估计出的频偏。

(三)有益效果

本发明提供的用于LTE系统的上行频偏纠正方法，可以较好地消除频偏的影响，提高数据接收的性能。

附图说明

图1是现有技术中LTE上行业务信道数据的接收流程图；

图2是本发明PUSCH的数据和导频示意图；

图3是本发明LTE系统的上行接收过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，LTE系统中，上行业务信道数据的接收流程主要包括：上行基站接收到通讯终端的数据经过FFT(快速傅里叶变换，Fast Fourier Transformation)操作后，从时域转变到频域，在频域进行信道估计和均衡，然后经过IDFT(离散傅里叶逆变换，InverseDiscrete Fourier Transform)处理后，变换到时域，在时域进行解调解码等操作。

假设估计出的频偏为Δf，两个OFDM(正交频分复用，Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)符号间的相位差为φ，则上行基站接收到的数据如式(1)所示：

其中，y'(k)表示上行基站接收到的数据，y(k)表示无频偏时的接收信号，N表示FFT的点数，k＝0,1,…,N-1,F表示载频。

y'(k)经过FFT变换到频域后，得到如式(2)所示：

其中，Y(m)表示y(k)的FFT变换，Y'(m)表示y'(k)的FFT变换。表示OFDM符号的固定相位。

两个相邻的OFDM符号的固定相位差为φ，且有N_cp表示OFDM前缀的长度。

Y'(m)经过均衡后，通过IDFT变换到时域，得到如式(3)所示：

其中，为Y'(m)经过均衡和IDFT变换后的时域数据，表示Y(m)经过均衡和IDFT变换后的时域数据，M表示IDFT的点数，n＝0,1,2,…M-1。

由式(3)可知，w1和w2造成上行基站接收到的数据有频偏的影响，要消除掉频偏的影响，就需要消除掉w₁和w₂。本发明中，通过两步操作来分别消除w₁和w₂。

为避免频偏影响远端基站接收数据的性能，消除频偏，本发提供一种用于LTE系统的上行频偏纠正方法，具体包括如下步骤：估计频偏；在频域进行相位偏差补偿；切换频域数据至时域；在时域进行频偏补偿。下面对本发明展开详细说明。

在本发明中，首先需要对通讯终端发送到上行基站的数据做相应的频偏估计，在对频偏的估计方法中，可以采用现有的成熟方法，例如，公开号为CN102137048A的中国发明专利申请中公开的频偏估计方法。由于频偏会导致相位偏差，二者相互联系，因此这里的频偏估计也包含相位偏差的估计。

下面以两列导频为基准，对数据OFDM符号的信道估计值补偿相位偏差。

PUSCH(物理上行共享信道，Physical Uplink Shared channel)的数据和导频如图2所示。一个上行子帧总共有14个OFDM符号，分为两个时隙，每个时隙有7个OFDM符号，每个时隙中间的OFDM符号为导频。假设14个OFDM符号的信道估计分别为H(1,n),H(2,n),……,H(14,n)，其中n为子载波序号。则对数据符号的信道估计值进行如下相位补偿消除式(3)中w1的影响。(以第一个时隙为例)：

For sym＝1to3

End

For sym＝5to7

end

其中，n表示子载波序号，H(4,n)表示上行导频位置的OFDM符号的信道估计，φ表示两个相邻的OFDM符号的固定相位差，sym表示OFDM符号的序号。

数据经过均衡后需要进行IDFT变换到时域，在时域对数据进行进一步的频偏补偿消除式(3)中w₂的影响。

对变换到时域的数据进行如下操作消除频偏的影响：

其中，Δf表示估计出的频偏，F表示载频，M表示IDFT的点数。α表示由均衡引入的一个相位差，可以取值为

综上所述，本发明提供的用于LTE系统的上行频偏纠正方法，通过在频域进行相偏位差的消除和在时域进行频偏的消除，可以较好地消除频偏的影响，提高数据接收的性能。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (2)

1.一种用于LTE系统的上行频偏纠正方法，其特征在于，包括如下步骤：

估计频偏；

对接收到的数据在频域进行相位偏差补偿；

切换频域数据至时域；

在时域进行频偏补偿；具体地：

所述在时域进行频偏补偿的步骤中按下式补偿：

其中，表示上行接收过程中经过IDFT变换后的用户数据，α表示由均衡引入的相位差，Δf表示估计出的频偏，F表示载频，M表示IDFT的点数；

所述在时域进行频偏补偿，通过下式得到数据符号的信道估计值H(sym,n)，来进行相位补偿消除：

H(sym,n)＝H(4,n)e^jφ(sym-4)，

其中，n表示子载波序号，H(4,n)表示上行导频位置的OFDM符号的信道估计，φ表示两个相邻的OFDM符号的固定相位差，sym表示OFDM符号的序号。

2.如权利要求1所述的上行频偏纠正方法，其特征在于，所述均衡引入的相位差α取值为

其中，F表示载频，Δf表示估计出的频偏。