发明内容
本发明的目的是提供一种基于PT-RS的频偏估计方法及系统,提高频偏估计的实时性,保证接收机的性能。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种基于PT-RS的频偏估计方法,包括:
对承载PT-RS的资源单元进行信道估计,得到每个PT-RS所在资源单元的信道估计值;
根据每个PT-RS所在资源单元的信道估计值,计算相邻PTRS符号之间的相关值;所述PTRS符号为PT-RS所在的OFDM符号;PTRS符号的个数不小于2;
获取相邻PTRS符号之间的间距;相邻PTRS符号之间的间距为相邻PTRS符号之间间隔的OFDM符号的个数;
根据所有相邻PTRS符号之间的相关值和相邻PTRS符号之间的间距,对频偏进行估计,得到频偏估计结果。
可选的,所述对承载PT-RS的资源单元进行信道估计,得到每个PT-RS所在资源单元的信道估计值,具体包括:
采用LS信道估计方法,利用公式
对承载PT-RS的资源单元进行信道估计,得到PT-RS所在资源单元的信道估计值;式中,H
r,k,i为第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;r为接收天线的编号,k为子载波的编号;y
r,k,i表示第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的接收信号,s
k,i表示第i个PTRS符号的第k个子载波承载的PT-RS序列;(s
k,i)
*为s
k,i的共轭;|| ||
2表示求复数模平方运算。
可选的,所述根据每个PT-RS所在资源单元的信道估计值,计算相邻PTRS符号之间的相关值,具体包括:
利用公式
计算相邻PTRS符号之间的相关值;其中,Corr
i,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的相关值;H
r,k,i为第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;H
r,k,i+1为第i+1个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;r为接收天线的编号,r=0,1,…,RxNum-1;k为子载波的编号,k=0,1,…,N-1;conj()表示复数取共轭操作。
可选的,所述根据所有相邻PTRS符号之间的相关值和相邻PTRS符号之间的间距,对频偏进行估计,得到频偏估计结果,具体包括:
利用公式
对频偏进行估计;式中,FOE为频偏估计值;Corr
i,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的相关值;L
i,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的间距;i=1,2,…,M-1,M;angle()表示复数求角度运算;T
ofdm-Sym表示一个OFDM符号持续的时间。
本发明还提供一种基于PT-RS的频偏估计系统,包括:
信道估计模块,用于对承载PT-RS的资源单元进行信道估计,得到每个PT-RS所在资源单元的信道估计值;
相关值计算模块,用于根据每个PT-RS所在资源单元的信道估计值,计算相邻PTRS符号之间的相关值;所述PTRS符号为PT-RS所在的OFDM符号;PTRS符号的个数不小于2;
间距获取模块,用于获取相邻PTRS符号之间的间距;相邻PTRS符号之间的间距为相邻PTRS符号之间间隔的OFDM符号的个数;
频偏估计模块,用于根据所有相邻PTRS符号之间的相关值和相邻PTRS符号之间的间距,对频偏进行估计,得到频偏估计结果。
可选的,所述信道估计模块具体包括:
LS信道估计单元,用于采用LS信道估计方法,利用公式
对承载PT-RS的资源单元进行信道估计,得到PT-RS所在资源单元的信道估计值;式中,H
r,k,i为第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;r为接收天线的编号,k为子载波的编号;y
r,k,i表示第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的接收信号,s
k,i表示第i个PTRS符号的第k个子载波承载的PT-RS序列;(s
k,i)
*为s
k,i的共轭;|| ||
2表示求复数模平方运算。
可选的,所述相关值计算模块具体包括:
相关值计算单元,用于利用公式
计算相邻PTRS符号之间的相关值;其中,Corr
i,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的相关值;H
r,k,i为第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;H
r,k,i+1为第i+1个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;r为接收天线的编号,r=0,1,…,RxNum-1;k为子载波的编号,k=0,1,…,N-1;conj()表示复数取共轭操作。
可选的,所述频偏估计模块具体包括:
频偏估计单元,用于利用公式
对频偏进行估计;式中,FOE为频偏估计值;Corr
i,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的相关值;L
i,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的间距;i=1,2,…,M-1,M;angle()表示复数求角度运算;T
ofdm-Sym表示一个OFDM符号持续的时间。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明基于PT-RS做频偏估计,PT-RS的周期与频偏变化率匹配,因此,可以实时对频偏大小进行跟踪,提高频偏估计的实时性、准确性,进而保证接收机的性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
相位噪声在整个频带上具有相同的频率选择性,在时间上具有较强的随机特性,因此,时频资源分配上,PT-RS具有在频域上较为稀疏,在时域上较为密集的特点。PT-RS的频域密度用KPT-RS表示,KPT-RS∈{2,4},代表KPT-RS个RB(ResourceBlock)配置一个PT-RS子载波,时域密度用LPT-RS表示,LPT-RS∈{1,2,4},代表LPT-RS个OFDM符号配置一个PT-RS符号。如图1所示,图中一列表示一个OFDM符号,RB为资源块,图中包括4个资源块。
图2为本发明基于PT-RS的频偏估计方法的流程示意图。如图2所示,本发明基于PT-RS的频偏估计方法包括以下步骤:
步骤100:对承载PT-RS的资源单元进行信道估计,得到每个PT-RS所在资源单元的信道估计值。本发明针对PTRS符号个数不小于2的情况(PTRS符号为PT-RS所在的OFDM符号),采用LS(最小二乘)信道估计方法,得到所有承载PTRS符号的所有RE(资源单元)的频域响应,公式如下:
式中,Hr,k,i为第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;r为接收天线的编号,即天线索引;k为子载波的编号,即子载波索引;i为PTRS符号的OFDM符号索引,即表示第i个PTRS符号;yr,k,i表示第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的接收信号,sk,i表示第i个PTRS符号的第k个子载波承载的PT-RS序列;(sk,i)*为sk,i的共轭;|| ||2表示求复数模平方运算。
步骤200:根据每个PT-RS所在资源单元的信道估计值,计算相邻PTRS符号之间的相关值。PTRS符号为PTRS所在的OFDM符号,相关值计算公式如下:
式中,Corri,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的相关值;Hr,k,i为第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;Hr,k,i+1为第i+1个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;r为接收天线的编号,r=0,1,…,RxNum-1;k为子载波的编号,k=0,1,…,N-1;conj()表示复数取共轭操作。
本发明在计算相邻PTRS符号的相关值时,从接收天线个数、子载波个数维度求和,得到相邻PTRS符号整体之间的相关值。
步骤300:获取相邻PTRS符号之间的间距。相邻PTRS符号之间的间距为相邻PTRS符号之间间隔的OFDM符号的个数。接收天线个数为RxNum,即r∈{0,1,...RxNum-1},物理下行共享信道(PhysicalDownlinkSharedChannel,PDSCH)调用带宽内PT-RS子载波的个数为N,即k∈{0,1,...N-1},PTRS符号的个数为M,即i∈{1,2,...M},相邻的PTRS符号的间距分别为{L1,2,L2,3,...LM-1,M},其中,L1,2表示第1个和第2个PTRS符号之间的间距,即间隔的OFDM个数,以此类推,LM-1,M表示第M-1个和第M个PTRS符号之间间隔的OFDM个数。
步骤400:根据所有相邻PTRS符号之间的相关值和相邻PTRS符号之间的间距,对频偏进行估计,得到频偏估计结果。具体的,首先对相邻PTRS符号的相关值求角度,再用所求角度除以相邻PTRS符号的时间间隔(该间隔包括常倍数2*π),即得到一个频偏估计值;然后对多组相邻的PTRS符号求出的频偏估计值,求平均值,得到最终的FOE值,具体公式如下:
式中,FOE为频偏估计值;Corri,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的相关值;angle()表示复数求角度运算;Tofdm-Sym表示一个OFDM符号持续的时间;Li,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的间距,M为PTRS符号的个数。
基于上述方案,本发明还提供一种基于PT-RS的频偏估计系统,图3为本发明基于PT-RS的频偏估计系统的结构示意图。如图3所示,本发明基于PT-RS的频偏估计系统包括:
信道估计模块301,用于对承载PT-RS的资源单元进行信道估计,得到每个PT-RS所在资源单元的信道估计值。具体的,所述信道估计模块301包括:LS信道估计单元,用于采用LS信道估计方法,利用公式
对承载PT-RS的资源单元进行信道估计,得到PT-RS所在资源单元的信道估计值;式中,H
r,k,i为第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;PTRS符号为PT-RS所在的OFDM符号,PTRS符号的个数不小于2;r为接收天线的编号,k为子载波的编号;y
r,k,i表示第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的接收信号,s
k,i表示第i个PTRS符号的第k个子载波承载的PT-RS序列;(s
k,i)
*为s
k,i的共轭;|| ||
2表示求复数模平方运算。
相关值计算模块302,用于根据每个PT-RS所在资源单元的信道估计值,计算相邻PTRS符号之间的相关值。所述PTRS符号为PTRS所在的OFDM符号。具体的,所述相关值计算模块302包括:相关值计算单元,用于利用公式
计算相邻PTRS符号之间的相关值;其中,Corr
i,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的相关值;H
r,k,i为第i个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;H
r,k,i+1为第i+1个PTRS符号的第k个子载波对应的第r个接收天线的信道估计值;r为接收天线的编号,r=0,1,…,RxNum-1;k为子载波的编号,k=0,1,…,N-1;conj()表示复数取共轭操作。
间距获取模块303,用于获取相邻PTRS符号之间的间距;相邻PTRS符号之间的间距为相邻PTRS符号之间间隔的OFDM符号的个数。
频偏估计模块304,用于根据所有相邻PTRS符号之间的相关值和相邻PTRS符号之间的间距,对频偏进行估计,得到频偏估计结果。具体的,所述频偏估计模块包括:频偏估计单元,用于利用公式
对频偏进行估计;式中,FOE为频偏估计值;Corr
i,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的相关值;L
i,i+1表示第i个PTRS符号与第i+1个PTRS符号之间的间距;i=1,2,…,M-1,M;angle()表示复数求角度运算;T
ofdm-Sym表示一个OFDM符号持续的时间。
下面提供一个具体实施例进一步说明本发明的方案。
本实施例为基于5GNR系统,5GNR系统配置的DMRS占据OFDM符号的索引为2和7,与其关联的PT-RS的基本配置为KPT-RS=2,LPT-RS=2,具体映射图如图4所示,由图4可知,PT-RS符号的个数为M=5,并且相邻的PT-RS符号之间的间隔为{L1,2,L2,3,L3,4,L4,5}={2,3,2,2}。本实施例中,PDSCH调度的带宽为20RB,那么,PT-RS子载波个数N=10。接收天线个数为RxNum=2,那么,计算频偏估计FOE的过程为:
(1)利用LS信道估计,得到PT-RS所在RE的信道估计值:
其中,yr,k,l表示第l个PT-RS符号、第k个子载波、第r个接收天线的接收信号,sk,l表示第l个PT-RS符号、第k个子载波所承载的PT-RS序列,(sk,l)*是sk,l的共轭,|| ||2表示求复数模平方。
(2)计算相关值:
(3)FOE估计值为:
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。