基于LTE下行参考信号的采样时刻偏差估计方法
技术领域
本发明涉及基带模块设计技术领域,具体涉及一种基于LTE下行参考信号的采样时刻偏差估计方法。
背景技术
LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G(3rd Gener ation,第三代移动通信)的演进,它的提出始于2004年3GPP的多伦多会议。LTE采用正交频分复用(Orthrogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术和多输入多输出(MultipleInput Multiple Output,MIMO)技术作为物理层无线空中接口标准。LTE在20MHz频谱宽带下能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。
其中,现有获取系统LTE信号的高分辨率采样时刻偏差的方法包括以下步骤:首先,从收到的LTE下行信号中提取N个参考信号,并生成相应的长度为N的参考序列;其次,将参考信号与参考序列复共轭相乘得到信道估计值;再次,将N个信道估计值中相邻两个值复共轭相乘,得到N-1个相乘结果并求和得到最终结果;再次,计算最终结果的相位并除以一个固定系数,可以得到当前系统LTE信号高分辨率采样时刻偏差;最后,根据判定准则判断当前结果是否有效。
由于上述提取的参考信号中含有噪声,噪声功率达到一定程度时,会导致计算出的采样时刻偏差存在较大误差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种基于LTE下行参考信号的采样时刻偏差估计方法,能够减少噪声对计算的采样时刻偏差的影响。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
本发明提供一种基于LTE下行参考信号的采样时刻偏差估计方法,包括以下步骤:
从下行信号中的一下行子帧上提取多个含有参考信号的OFDM符号,根据OFDM符号提取子载波,从全部子载波中提取发射天线端口的对应的参考信号的子载波;
生成OFDM符号对应的标准参考序列,根据参考信号的子载波和标准参考序列生成信道估计值,根据信道估计值计算采样时刻偏差;
从全部子载波中提取参考信号以外的子载波,计算参考信号的子载波的功率、参考信号以外的子载波的功率,计算参考信号的子载波与参考信号以外的子载波的功率比值;
判断所述功率比值是否大于预设的功率比值门限,若大于,判定为通过校验,收集计算出的采样时刻偏差,否则,判定为校验失败,抛弃当前的采样时刻偏差。
在上述技术方案的基础上,从下行信号中的一下行子帧上提取多个含有参考信号的OFDM符号时,具体包括以下步骤:从LTE下行基带数字信号中的其中一下行子帧上提取4个含有参考信号的分别为符号0、符号4、符号7、符号11的OFDM符号。
在上述技术方案的基础上,从全部子载波中提取发射天线端口上的参考信号对应的子载波时,具体包括以下步骤:从全部子载波中分别提取发射天线端口0和发射天线端口1的参考信号对应的子载波。
在上述技术方案的基础上,根据参考信号的子载波和标准参考序列生成信道估计值时,其计算公式为:
Hn0(i)=Rn0(i)conj(Cn(i))
Hn1(i)=Rn1(i)conj(Cn(i))
i=1:P
其中,Rn0为发射天线端口0上的参考信号对应的子载波,Rn1为发射天线端口1上的参考信号对应的子载波,n取值为1、2、3、4,Cn为标准参考序列,P为Cn的长度,conj为复共轭。
在上述技术方案的基础上,根据信道估计值计算采样时刻偏差时,具体包括以下步骤:将四组同一发射天线端口对应的信道估计值相邻两点复共轭相乘并求和;
其中,若LTE下行配置单天线发射,计算公式为:
若LTE下行配置两天线或者四天线发射,计算公式为:
根据求和的相位并除以固定系数得到采样时刻偏差,计算公式为:
其中,STO表示采样时刻偏差,angle表示提取相位。
在上述技术方案的基础上,计算参考信号的子载波的功率和参考信号以外的子载波功率时,计算公式为:
Q=M-2L
其中,Pn0为发射天线端口0对应参考信号的功率值,Pn1为发射天线端口1对应参考信号的功率值,Pn2为参考信号以外的子载波的功率值,Q为参考信号以外的子载波的长度,L为一个OFDM符号上发射天线端口0和发射天线端口1对应的参考信号个数,M为LTE系统中整个带宽内子载波个数。
在上述技术方案的基础上,计算参考信号的子载波与参考信号以外的子载波的功率比值时,具体包括以下步骤:若LTE下行配置为单天线发射,满足以下公式:
若LTE下行配置为两天线或者四天线发射,满足以下公式:
在上述技术方案的基础上,所述功率比值门限为5。
在上述技术方案的基础上,根据OFDM符号提取子载波时,具体包括以下步骤为:将OFDM符号变换到频域提取子载波,且提取的子载波长度为LTE系统中整个带宽内子载波个数。
在上述技术方案的基础上,所述采样时刻偏差估计方法还包括以下步骤:收集通过校验的各下行子帧分别对应的采样时刻偏差,求平均值,得到最终输出的采样时刻偏差。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明的一种基于LTE下行参考信号的采样时刻偏差估计方法,通过对计算的采样时刻偏差进行判断,抛弃通过含有噪声的参考信号计算得到的采样时刻偏差,能够减少噪声对计算的采样时刻偏差的影响,具有计算简单、分辨率高,以及测量结果可信度高的特点。
附图说明
图1为本发明实施例中采样时刻偏差估计方法的流程框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示,本发明实施例提供一种基于LTE下行参考信号的采样时刻偏差估计方法,包括以下步骤:
从LTE下行基带数字信号中的其中一下行子帧上提取多个含有参考信号的OFDM符号,优选地,从LTE下行基带数字信号中的其中一下行子帧上提取4个含有参考信号的分别为符号0、符号4、符号7、符号11的OFDM符号,并根据OFDM符号提取子载波;
从得到的全部子载波中提取发射天线端口上的参考信号对应的子载波,优选地,从得到的全部子载波中提取发射天线端口0和发射天线端口1的参考信号对应的子载波;
生成OFDM符号对应的标准参考序列;
根据参考信号对应的子载波和标准参考序列生成信道估计值,其中,根据发射天线端口上的参考信号对应的子载波和标准参考序列生成信道估计值时,其计算公式为:
Hn0(i)=Rn0(i)conj(Cn(i))
Hn1(i)=Rn1(i)conj(Cn(i))
i=1:P
其中,Rn0为发射天线端口0上的参考信号对应的子载波,Rn1为发射天线端口1上的参考信号对应的子载波,n取值为1、2、3、4,Cn为标准参考序列,P为Cn的长度,conj为复共轭;
根据信道估计值计算得到采样时刻偏差,其中,根据信道估计值计算得到采样时刻偏差时,具体包括以下步骤:先将四组同一发射天线端口对应的信道估计值相邻两点复共轭相乘并求和;
其中,若LTE下行配置单天线发射,计算公式为:
若LTE下行配置两天线或者四天线发射,计算公式为:
根据求和的相位并除以固定系数得到采样时刻偏差STO,计算公式为:
其中,STO表示采样时刻偏差,angle表示提取相位;
从得到的全部子载波中提取除参考信号以外的子载波;
计算参考信号对应的子载波的功率和参考信号以外的子载波功率,以及计算参考信号对应的子载波与参考信号以外的子载波的功率比值;
其中,计算参考信号对应的子载波的功率和参考信号以外的子载波功率时,计算公式为:
Q=M-2L
其中,Pn0为发射天线端口0对应参考信号的功率值,Pn1为发射天线端口1对应参考信号的功率值,Pn2为参考信号以外的子载波的功率值,Q为参考信号以外的子载波的长度,L为一个OFDM符号上发射天线端口0和发射天线端口1对应的参考信号个数,M为LTE系统中整个带宽内子载波个数;
其中,计算参考信号对应的子载波与参考信号以外的子载波的功率比值时,具体包括以下步骤:若LTE下行配置为单天线发射,满足以下公式:
若LTE下行配置为两天线或者四天线发射,满足以下公式:
判断所述功率比值是否大于预设的功率比值门限,优选地,功率比值门限为5,若大于,判定为通过校验,收集计算出的采样时刻偏差,否则,判定为校验失败,抛弃当前的采样时刻偏差。
该基于LTE下行参考信号的采样时刻偏差估计方法,通过对计算的采样时刻偏差进行判断,抛弃通过含有噪声的参考信号计算得到的采样时刻偏差,能够减少噪声对计算的采样时刻偏差的影响,具有计算简单、分辨率高,以及测量的采样时刻偏差结果可信度高的特点;同时,该采样时刻偏差估计方法可应用于下行采样时钟频率校准、信道估计插值补偿、基于TDOA技术定位LTE基站等领域。
其中,根据OFDM符号提取子载波时,具体包括以下步骤::将OFDM符号变换到频域提取子载波,且提取的子载波长度为LTE系统中整个带宽内子载波个数。
参见图1所示,进一步的,判断所述功率比值是否大于预设的功率比值门限后,还包括以下步骤:收集通过校验的各下行子帧分别对应的采样时刻偏差,求平均值,得到最终输出的采样时刻偏差,即采用其它下行子帧进行相同的运算步骤,得到其它下行子帧采样时刻偏差,将收集到的通过功率比值门限的多个采样时刻偏差进行平均计算得到最终输出的采样时刻偏差,优选地,收集通过功率比值门限的多个采样时刻偏差时,至少收集10个。
通过对多个采样时刻偏差进行求平均,能够进一步的提高最终计算得到的采样时刻偏差的可信度,从而减小误差。
本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。