CN110011779B - 端口定时偏差补偿方法、系统和终端 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种端口定时偏差补偿方法、系统和终端。端口定时偏差补偿方法，包括：对各端口进行信道估计，获得各端口频域信道估计信息

利用相隔的导频信号估计结果，在频域分别估计端口的定时偏差Δt；依据估计的端口定时偏差Δt进行定时偏差补偿；定时偏差补偿方法为：采用估计的定时偏差补偿滤波系数，对端口数据进行滤波补偿，端口数据经滤波补偿后发送。一种端口定时偏差补偿系统，包括：信道估计单元；定时偏差估计单元；偏差补偿单元。定时偏差补偿系统可被应用于数据终端。与现有技术中对原始数据进行补偿的方案相比，本方案不需要对原始数据进行处理，通过数据滤波的方式进行数据时偏补偿，可以保证高效准确的进行数据时偏补偿。

Description

端口定时偏差补偿方法、系统和终端

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种端口定时偏差补偿方法、系统和终端。

背景技术

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及到LTE系统中定时同步估计和补偿这一细分领域。

在长期演进(LTE)通信系统中，采用了正交频分复用技术(OFDM， OrthogonalFrequency Division Multiplexing)，为用户提供更快更高的体验速度。OFDM是一种多载波传输技术，可以把串行高速数据流转换为并行的低速数据流，同时在多个正交子载波上进行传输，减少符号间串扰。OFDM系统重复利用各个子载波的正交性，提高了系统的频带利用率。然而，正交频分复用系统对同步误差和频率偏差非常敏感，当存在同步误差或者频率误差时，子载波之间的正交性遭到破坏，从而引起严重的子载波间干扰，使系统性能大大下降。因而性能良好的同步方法对于OFDM系统是至关重要。

LTE系统中，终端主要基于主同步信号(PSS，Primary Synchronization Signal)和辅助同步信号(SSS，Secondary Synchronization Signal)实现与基站的同步；同时可以使用PSCH(Physical Synchronization Channel)或者CRS(Cell Reference Signal)进行同步搜索，维护系统维持同步信息。在 LTE中，PSS/SSS信号一般在端口0(Port 0)上进行发送，如果两个或者多个端口存在定时偏差，仅仅使用端口0承载的PSCH进行定时估计和补偿，而不区分端口考虑定时同步差异，会影响接收机的终端的接收性能。

因此，为了提高不同端口间数据的同步性，需要对不同端口的数据时间偏差进行补偿。

现有技术中，端口数据时间偏差的问题通常通过以下的方法来解决。进行端口信道估计，并基于信道估计结果估计定时偏差，当端口数据存在时间偏差时，对原通信信道的数据进行时偏补偿，基于补偿后的数据再进行信道估计和信道均衡处理，并对数据进行频域到时域的转换后，进行滤波处理。传统方法中的滤波器为低通滤波器，无时延和时间补偿作用。这种处理方式需要对原始端口数据进行准确处理，才能保证结果无偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种端口定时偏差补偿方法，该方法可以作为系统同步维护机制的一种方案，可以获得更好的数据同步效果，本发明还提供一种端口定时偏差补偿系统，该系统可被用于数据接收机等终端。

为了实现上述目的，本发明提供了一种端口定时偏差补偿方法，包括：

端口信道估计：对各端口进行信道估计，获得各端口频域信道估计信息

定时偏差估计：利用相隔的导频信号估计结果，在频域分别估计端口的定时偏差Δt；

定时偏差补偿：依据估计的端口定时偏差Δt进行定时偏差补偿；若Δt>0，表示信号被提前接收；若Δt<0，表示信号被延迟接收。

进一步地，定时偏差补偿方法为：采用估计的定时偏差补偿滤波系数，对端口数据进行滤波补偿，端口数据经滤波补偿后发送。

进一步地，补偿滤波系数的方法为：

coffComp＝coff·exp(2π·Δt·f·n[-N2:N2]/Nfft)；

其中，coffComp为补偿后的滤波器系数，coff表示补偿前的滤波器系数， f表示两个相邻子载波之间的频率间隔，N表示两个子载波之间间隔的载波数，f表示两个相邻子载波之间的频率间隔，Nfft表示频域到时域转换的FFT 点数。

进一步地，定时偏差的计算方法为：

利用相隔导频信号的信道估计结果计算定时偏差引起的相位差，采用相位差计算端口的定时偏差Δt。

进一步地，定时偏差的计算方法为：

第一子载波的第一信道估计结果为：

与第一子载波相隔N个子载波的第二信道估计结果为：

计算相位差为：2π·N·f·Δt＝θ_N-θ₀；

则，定时偏差

其中，H₀为第一信道估计结果，H_N为第二信道估计结果，N表示两个子载波之间间隔的载波数，f表示两个相邻子载波之间的频率间隔。

进一步地，所述补偿方法进一步包括，在端口0相对端口1为延迟接受时，所述补偿方法进一步包括，调整信号接收端的同步时钟；同步时钟的调整方法为：

若端口0和端口1均提前接收，则系统同步时钟调整量为：min{Δt₀,Δt₁}；

若端口0和端口1均延迟接收，则系统同步时钟调整量为：max{Δt₀,Δt₁}

若端口0提前接收，端口1延迟接收，则系统同步时钟调整量为：Δt₁；

若端口0延迟接收，端口1提前接收，则系统同步时钟调整量为：Δt₀；

其中，Δt₀为端口0的定时偏差，Δt₁为端口1的定时偏差。

进一步地，对各端口进行信道估计的方法为：

对数据流做去CP处理，获得有效数据流；

对通信系统进行小区搜索，获取小区通信系统的类型信息，包括定时信息、小区PCI信息以及CP类型信息；基于定时信息和CP类型信息提取导频信号的时域位置，基于定时信息和小区PCI信息提取导频信号的频域位置；

基于提取的时域位置和频域位置得到接收导频信息，进行信道估计。

一种端口定时偏差补偿系统，包括：

信道估计单元：用于对端口进行信道估计，并获得端口频域信道估计信息；

定时偏差估计单元：用于根据端口频域信道估计信息计算端口的定时偏差；

偏差补偿单元：用于根据端口的定时偏差生成端口信号的偏差补偿信号。

进一步地，定时偏差补偿系统还包括：滤波补偿子单元：用于根据端口的定时偏差生成滤波补偿系数，并采用滤波补偿系数进行端口信号的偏差补偿。

进一步地，所述补偿系统进一步包括：

同步时钟调整单元：用于根据不同端口定时偏差估计结构调整端口的同步时钟。

一种终端，包括上述定时偏差补偿系统。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明提供一种与时延偏差相关的滤波器补偿方案，该方案具有简单有效，通过采用该滤波器有效平滑因为时延引入的信道估计结果相位抖动，简化后继信号插值和解调的计算复杂度。与现有技术中对原始数据进行补偿的方案相比，本方案不需要对原始数据进行处理，可以保证高效准确的进行数据时偏补偿。

本发明提出的根据端口时延补偿的方案，在端口存在时延偏差，通过调整系统维护的同步信息，使得接收机对于每个端口均处于提前接收或者同步接收状态，减少符号间干扰。

本发明提供的时延补偿技术，可以作为系统同步维护机制的一种方案，使用该方案，可以获得更好的同步效果。

附图说明

图1为本发明端口定时偏差补偿方法流程示意图；

图2为本发明数据滤波补偿流程图；

图3为本发明表示该端口时延偏差补偿装置的信号流图；

图4为本发明在LTE系统的算法原理图。

具体实施方式

以下，结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。

本发明涉及移动通信技术领域，在LTE系统中，正交频分复用系统对同步误差和频率偏差非常敏感，若端口存在时延，数据同步性低，则子载波之间信号干扰强，影响通信系统传输性能。

实施例1

为了解决上述问题，本发明提供了一种端口定时偏差补偿方法，其流程参考图1，该方法用于端口数据传输的定时偏差的补偿，进而提高端口数据传输的同步性。具体说，端口定时偏差补偿方法包括：

S1：端口信道估计：

对各端口进行信道估计，获得各端口频域信道估计信息

端口信道估计的方法有很多，作为一种具体的实时方式，端口信号估计的方法具体为：

对于LTE系统，利用小区搜索过程，获取小区通信系统的类型信息，包括定时信息、小区PCI信息以及CP类型信息。

对数据流做去CP处理，获得有效数据流；CP作为数据的前缀，不用于后续频域和时域的计算，去CP处理后的数据，为有效的数据。

基于定时信息提取导频信号的时域位置，基于小区PCI信息提取导频信号的频域位置；其中，对于频域位置，也可以是根据PCI信息和带宽信息获得，但带宽信息是可以或缺的信息。

基于提取的时域位置和频域位置，进行信道估计。

S2：定时偏差的计算。

利用相隔的导频信号的信号估计结果，在频域分别估计端口的定时偏差Δt。Δt的正负 用于表示信号被提前或者延迟接收。若Δt>0，表示信号被提前接收；若Δt<0，表示信号被延迟接收。以端口0和端口1进行LTE通信为例，定时偏差估计可以得到每个端口估计的定时偏差，分别记录为：Δt₀和Δt₁；通常Δt₀为0，表示使用PSCH找到同步位置准确，如果不为0，则表明此时使用 PSCH同步出现偏差；端口存在时偏信息，其在频域表现为每个导频所在RE 位置，会出现相位突变。

作为一种具体的实时方式，步骤S2中定时偏差的计算方法如下。

利用相隔导频信号的信道估计结果计算定时偏差引起的相位差，采用相位差计算端口的定时偏差Δt。

具体说，第一子载波的第一信道估计结果为：

与第一子载波相隔N个子载波的第二信道估计结果为：

计算相位差为：2π·N·f·Δt＝θ_N-θ₀；

则，定时偏差

其中，H₀为第一信道估计结果，H_N为第二信道估计结果，N表示两个子载波之间间隔的载波数，f表示两个相邻子载波之间的频率间隔。

采用上述方法，可以分别计算端口0和端口1的定时偏差。

S3：定时偏差补偿：依据估计的端口定时偏差Δt进行定时偏差补偿。

本实施例中的定时偏差补偿方法是基于滤波补偿的定时偏差补偿方法，其原理为：

为了降低这些突变对接收链路性能的影响，或者为了降低信道估计插值过程的复杂度或者提高插值的准确度，可以对信道估计结果进行时域或者频域滤波处理。在不存在定时偏差的场景下，一般使用

进行滤波处理，其中h表示每个端口的信道估计结果，f表示一般低通滤波器；如果在存在定时偏差，仍旧使用一般的低通滤波器过程

由于滤波器的对称性，在h存在定时偏差的场景下，会造成一些频谱分量的损失，因此需要对一般低通滤波器进行时偏补偿，即为

才能满足信号两个边带正常滤波，其中Δt表示测量的定时偏差结果。信道估计结果经过时偏纠正的滤波器进行信号滤波，可以提高信道估计插值的准确度，减少定时偏差对接收机性能的影响。同时在LTE系统中，端口延迟接收会引入符号间干扰，接收机同步位置需要根据端口定时信息进行调整，确保对于所有端口处理均处于提前接收或者同步接收状态，这样可以有效利用CP信息，提高接收机性能。

本实施例的具体实施方式为：

S21:采用估计的定时偏差Δt补偿滤波系数；

S22：采用系数补偿后的滤波器对端口数据进行滤波补偿，端口数据经滤波补偿后发送或被接收。经滤波处理后的数据，定时偏差将被消除。

进一步地，作为一种具体的实施方式，补偿滤波系数的方法为：

coffComp＝coff·exp(2π·Δt·f·n[-N2:N2]/Nfft)；

其中，coffComp为补偿后的滤波器系数，coff表示补偿前的滤波器系数， f表示两个相邻子载波之间的频率间隔，N表示两个子载波之间间隔的载波数，f表示两个相邻子载波之间的频率间隔，作为LTE系统，f最常见的为 15KHz或7.5KHz。Nfft表示频域到时域转换的FFT点数。

在LTE系统中，PSS/SSS信号一般在端口0(Port 0)上进行发送，如果两个或者多个端口存在定时偏差，仅仅使用端口0承载的PSCH进行定时估计和补偿，而不去分端口考虑定时同步差异，会影响接收机的终端的接收性能。具体说，在实际产品实现中，如果出现端口1的信号比端口0的信号提前接收；那么此时端口1的数据在最后一个符号会对端口0的数据引入一定的符号间串扰，从而影响接收机链路性能；此时需要调整接收机的同步时钟，确保端口0和端口1均没有进行提前接收。因此，进一步地，作为一种具体的实时方式，在端口0延迟接受的前提下，补偿方法进一步包括对端口0和端口1的同步处理。若两个通信端口的信号接收不同步，需要先判断两个通信端口信号是提前接受或延迟接收，再结合两个端口的偏差，调整信号接收端的同步时钟，以调整端口信号的同步性。

在端口0相比端口1延迟接受时，进一步判断端口0和端口1各自的定时偏差是提前接受或延迟接受，同步时钟的调整方法为：

若端口0和端口1均提前接收，则系统同步时钟调整量为：min{Δt₀,Δt₁}；

若端口0和端口1均延迟接收，则系统同步时钟调整量为：max{Δt₀,Δt₁}

若端口0提前接收，端口1延迟接收，则系统同步时钟调整量为：Δt₁；

若端口0延迟接收，端口1提前接收，则系统同步时钟调整量为：Δt₀；

其中，Δt₀为端口0的定时偏差，Δt₁为端口1的定时偏差。

经过上述步骤完成信道估计不同端口定时偏差的补偿。

实施例2

本发明进一步提供一种端口定时偏差补偿系统，该系统可以完成上述定时偏差补偿方法，用于LTE通信系统的端口通信数据的同步处理。端口定时偏差补偿系统可基于处理器等设备实现，定时偏差补偿系统具体包括以下功能模块。

信道估计单元：用于对端口进行信道估计，并获得端口频域信道估计信息；具体的，信道估计单元可及基于小区搜索过程，获取导频符号的时域位置、频域位置，并提取有效的导频符号信息。并基于导频符号的时域位置、频域位置进行信道估计。作为辅助功能，还可以对信道估计结果进行滤波和降噪处理。

定时偏差估计单元：用于根据端口频域信道估计信息计算端口的定时偏差；具体的说，定时偏差估计单元基于端口的信道估计结果，具体是利用相隔的导频信道估计的相关特性，在频域分别估计出每个端口的定时偏差。其中导频信号的间隔可以根据需要设定。

偏差补偿单元：用于根据端口的定时偏差生成端口信号的偏差补偿信号。

进一步地，定时偏差补偿系统还包括：滤波补偿子单元：用于根据端口的定时偏差生成滤波补偿系数，并采用滤波补偿系数进行端口信号的偏差补偿。本实施例采用在端口数据滤波处理的同时进行端口数据的偏差补偿。

进一步地，所述补偿系统进一步包括：

同步时钟调整单元：用于根据不同端口定时偏差估计结构调整端口的同步时钟。同步时钟调整单元用于在端口为定时延迟偏差的情况下，辅助进行偏差数据的调整。

具体说，同步时钟调整单元首先判断端口0相比端口1是否为延迟接收，当在延迟接收时，进一步判断端口0和端口1各自的定时偏差是提前接受或延迟接受，并在不同的时偏情况下，采取不同的同步时钟调整策略。具体调整方法，参阅实施方式1。

实施例3

在本实施例提供一种终端，该终端包括上述实施例2中的端口定时偏差补偿系统。定时偏差补偿系统可以用于数据接收机，接收机通过信号滤波处理的方法对端口数据进行处理，保证端口数据同步性接收。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种端口定时偏差补偿方法，其特征在于，包括：

端口信道估计：对各端口进行信道估计，获得各端口频域信道估计信息

定时偏差估计：利用相隔的导频信号估计结果，在频域分别估计端口的定时偏差Δt；

定时偏差补偿：依据估计的端口定时偏差Δt进行定时偏差补偿；所述定时偏差补偿方法为：采用估计的定时偏差补偿滤波系数，对端口数据进行滤波补偿，端口数据经滤波补偿后发送；

补偿滤波系数的方法为：

coffComp＝coff·exp(2π·Δt·f·n[-N/2∶N/2]/Nfft)；

其中，coffComp为补偿后的滤波器系数，coff表示补偿前的滤波器系数，f表示两个相邻子载波之间的频率间隔，N表示两个子载波之间间隔的载波数，Nfft表示频域到时域转换的FFT点数。

2.如权利要求1所述的端口定时偏差补偿方法，其特征在于，定时偏差的计算方法为：

利用相隔导频信号的信道估计结果计算定时偏差引起的相位差，采用相位差计算端口的定时偏差Δt。

3.如权利要求2所述的端口定时偏差补偿方法，其特征在于，定时偏差的计算方法为：

第一子载波的第一信道估计结果为：

与第一子载波相隔N个子载波的第二信道估计结果为：

计算相位差为：2π·N·f·Δt＝θ_N-θ₀；

则，定时偏差

其中，H₀为第一信道估计结果，H_N为第二信道估计结果，N表示两个子载波之间间隔的载波数，f表示两个相邻子载波之间的频率间隔。

4.如权利要求1所述的端口定时偏差补偿方法，其特征在于，在端口0相对端口1为延迟接收时，所述补偿方法进一步包括，调整信号接收端的同步时钟；同步时钟的调整方法为：

若端口0和端口1均提前接收，则系统同步时钟调整量为：min{Δt₀,Δt₁}；

若端口0和端口1均延迟接收，则系统同步时钟调整量为：max{Δt₀,Δt₁}

若端口0提前接收，端口1延迟接收，则系统同步时钟调整量为：Δt₁；

若端口0延迟接收，端口1提前接收，则系统同步时钟调整量为：Δt₀；

其中，Δt₀为端口0的定时偏差，Δt₁为端口1的定时偏差。

5.如权利要求1所述的端口定时偏差补偿方法，其特征在于，对各端口进行信道估计的方法为：

对数据流做去CP处理，获得有效数据流；

对通信系统进行小区搜索，获取小区通信系统的类型信息，包括定时信息、小区PCI信息以及CP类型信息；基于定时信息和CP类型信息提取导频信号的时域位置，基于定时信息和小区PCI信息提取导频信号的频域位置；

基于提取的时域位置和频域位置得到接收导频信息，进行信道估计。

6.一种端口定时偏差补偿系统，其特征在于，包括：

信道估计单元：用于对端口进行信道估计，并获得端口频域信道估计信息；

定时偏差估计单元：用于根据端口频域信道估计信息计算端口的定时偏差；

偏差补偿单元：用于根据端口的定时偏差生成端口信号的偏差补偿信号；

滤波补偿子单元：用于根据端口的定时偏差生成滤波补偿系数，并采用滤波补偿系数进行端口信号的偏差补偿；

所述滤波补偿子单元补偿滤波系数的方法为：

coffComp＝coff·exp(2π·Δt·f·n[-N/2∶N/2]/Nfft)；

其中，coffComp为补偿后的滤波器系数，coff表示补偿前的滤波器系数，f表示两个相邻子载波之间的频率间隔，N表示两个子载波之间间隔的载波数，Nfft表示频域到时域转换的FFT点数。

7.如权利要求6所述的端口定时偏差补偿系统，其特征在于，所述补偿系统进一步包括：

同步时钟调整单元：用于根据不同端口定时偏差估计结构调整端口的同步时钟。

8.一种终端，其特征在于，包括权利要求6或7所述的端口定时偏差补偿系统。

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