CN113489661A - 一种上行控制信道的信道估计方法 - Google Patents

一种上行控制信道的信道估计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种上行控制信道的信道估计方法。包括以下步骤：步骤1，接收端提取上行控制信道的频域资源块数据，步骤2，将不同用户的频域数据进行分离，步骤3，按照用户提取每个符号l上对应的数据，步骤4，提取导频和数据符号，并与对应的OCC序列共轭相乘，步骤5，利用符号间的数据计算相位差，步骤6，完成频偏估计和补偿。本发明的优越效果是：在大频偏场景下充分利用4G中上行控制信道format 1/1a/1b以及5G中上行控制信道format 1每个OFDM数据符号携带相同调制符号的特点，将OFDM数据符号也用来估计频偏，提高了频偏估计值的准确度，进而提高了上行控制信道的译码性能；在小频偏场景下，本发明降低了频偏估计误差，提高了上行控制信道的译码性能。

Description

一种上行控制信道的信道估计方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种上行控制信道的信道估计方法。
背景技术
目前，出行交通工具的速度越来越高，由于高速移动速度引起的频偏导致接收侧解调性能的恶化，第4代(4G)移动通信典型场景的最大多普勒频偏为1340Hz，第5代(5G)移动通信需要支持的最大多普勒频移达到2500Hz以上，上行控制信道携带调度请求、HARQ-ACK、信道状态信息CSI消息，如果调度请求漏检会导致用户申请不上上行资源，HARQ-ACK漏检会导致下行不必要的重传造成浪费资源，因此，如何提高频偏估计的准确度是技术的关键。专利CN201010541207.1中对于上行控制信道，采用OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交频分复用)导频(pilot)符号进行频偏估计，对用户的频偏数据进行频偏补偿，来提高高速移动场景下的译码性能，但是，没有充分考虑到上行控制信道格式1系列中每个OFDM数据符号发送的调制符号是相同的，基站在完成频域解ZC后，只用OFDM导频符号进行频偏估计，没有同时利用OFDM数据符号参与频偏估计以提高频偏估计的精度。
4G中format1/1a/1b(注：标准协议中说法)在频域上固定占用1个RB(ResourceBlock，资源块，占用12个子载波)，时域上固定占用14个OFDM符号，5G中format 1(注明：标准协议中说法)频域上固定占用1个RB，时域上占用的符号数为4到14，可以配置，按照最大配置14个符号，其中导频符号数目为7。现有技术中利用导频pilot符号来估计频偏，没有考虑到这些format中每个数据符号携带相同的调制符号，也能用来估计频偏，充分利用导频pilot符号和数据符号一起估计频偏以提高频偏估计的准确度，进而提高上行控制信道的解调性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的上行控制信道的信道估计方法。
本发明所述方法包括以下步骤：
步骤1，接收端提取上行控制信道的频域资源块(RB)数据：
步骤1.1，接收端先将时域数据执行去CP(Cyclic Prefix，循环前缀)；
步骤1.2，执行FFT操作(fast Fourier transform，快速傅里叶变换)转换到频域；
步骤1.3，根据上行控制信道format的配置提取频域资源块数据，记作Freq(l,k)，其中l表示时域符号索引，取值与配置的时域符号数据有关，当配置占用14个符号时，l＝0,1,...,13，k＝0，1，2，..11表示频域资源单元(RE)索引；
步骤2，将不同用户的频域数据进行分离：
步骤2.1，通过12点DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换,其中12点DFT表示DFT公式中的N为12)完成频域解ZC(Zadoff-Chu)序列的操作，如以下公式(1)所示 ；
Figure BDA0003169128630000021
其中：( )*表示共轭操作，DFT( )表示DFT操作，n表示解ZC序列后的数据索引；
步骤2.2，对码分在同一个RB上的用户(User Equipment：UE)通过解ZC序列得到分离，按照用户提取每个符号l上对应的解ZC后的数据，记作
Figure BDA0003169128630000022
步骤3，按照用户提取每个符号l上对应的数据；
步骤4，提取导频和数据符号，并与对应的OCC序列(orthogonal cover code，正交覆盖码)共轭相乘：
步骤4.1，从
Figure BDA0003169128630000023
中提取导频符号的数据，
Figure BDA0003169128630000024
其中，Pilot表示从
Figure BDA0003169128630000025
中提取的导频解ZC后的结果，lp表示导频占用的符号索引；
步骤4.2，与导频符号对应的OCC序列( orthogonal cover code，正交覆盖码)共轭相乘：
Pilotw＝Pilot·*conj(wp)，其中，.*表示矢量的点乘，conj( )表示去共轭操作，wp表示导频pilot对应的OCC序列；
步骤4.3，从
Figure BDA0003169128630000026
中提取数据符号，
Figure BDA0003169128630000027
其中，Data表示从
Figure BDA0003169128630000028
中提取的数据符号解ZC后的结果，ld表示数据占用的符号索引；
步骤4.4，与数据符号对应的OCC序列共轭相乘，如以下公式(2)所示：
Dataw＝Data·*conj(wd)……(2)，
此同时
.*表示矢量的点乘，conj( )表示去共轭操作，wd表示数据符号对应的OCC序列；
步骤5，利用符号间的数据计算相位差：
步骤5.1，利用Pilotw计算相位差PhaseDiffPilot，如以下公式(3)所示：
Figure BDA0003169128630000029
步骤5.2，利用Dataw计算相位差PhaseDiffData，如以下公式(4)所示：
Figure BDA00031691286300000210
其中，Np和Nd分别表示导频占用的OFDM符号(Orthogonal Frequency-DivisionMultiplexing，正交频分复用)数目和数据占用的OFDM符号数目，M表示计算相位差时间隔的OFDM符号数目；
步骤5.3，计算合成的相位差如以下公式(5)所示：
PhaseDiff＝PhaseDiffPilot+PhaseDiffData……(5)；
步骤6，完成频偏估计和补偿：
步骤6.1，计算频偏如以下公式(6)所示：
foe＝angle(PhaseDiff)/(2π·M·Δt)……(6)，
其中Δt表示一个OFDM符号的持续时间，单位为秒(s)，M表示计算相位差时间隔的OFDM符号数目；
步骤6.2：对Pilotw和Dataw分别补偿频偏，分别得到
Figure BDA0003169128630000031
和
Figure BDA0003169128630000032
如以下公式(7)所示：
Figure BDA0003169128630000033
用频偏补偿后的导频数据进行信道估计如以下公式(8)所示：
Figure BDA0003169128630000034
其中sum()表示向量的求和，Np表示导频占用的OFDM符号数目；
步骤7，用频偏补偿后的导频数据进行信道估计。
本发明的优越效果是：
1.在大频偏场景下，本发明所述方法充分利用4G中上行控制信道format 1/1a/1b以及5G中上行控制信道format 1每个OFDM数据符号携带相同调制符号的特点，将OFDM数据符号也用来估计频偏，估计频偏的样点增加一倍，提高了频偏估计值的准确度，进而提高了上行控制信道的译码性能；
2.在小频偏场景下，本发明所述方法同样充分利用OFDM数据符号和导频符号一起估计频偏，降低了频偏估计误差，提高了上行控制信道的译码性能；
3.本发明所述方法提高了上行控制信道的译码性能并能够解决下行链路不必要的数据重传和丢包处理的问题。
附图说明
图1是本发明所述方法的上行控制信道format 1的导频和数据符号分布示意图；
图2是本发明所述方法的处理模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。如图1、2所示，本发明所述方法包括以下步骤：
步骤1，接收端提取上行控制信道的频域资源块(RB)数据：
步骤1.1，接收端先将时域数据执行去CP(Cyclic Prefix，循环前缀)；
步骤1.2，执行FFT操作(fast Fourier transform，快速傅里叶变换)转换到频域；
步骤1.3，根据上行控制信道format的配置提取频域资源块数据，记作Freq(l,k)，其中l表示时域符号索引，取值与配置的时域符号数据有关，当配置占用14个符号时，l＝0,1,...,13， k＝0，1，2，..11表示频域资源单元(RE)索引；
步骤2，将不同用户的频域数据进行分离：
步骤2.1，通过12点DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换,其中12点DFT表示DFT公式中的N为12)完成频域解ZC(Zadoff-Chu)序列的操作，如以下公式(1)所示 ；
Figure BDA0003169128630000041
其中：( )*表示共轭操作，DFT()表示DFT操作，n表示解ZC序列后的数据索引；
步骤2.2，对码分在同一个RB上的用户(User Equipment：UE)通过解ZC序列得到分离，按照用户提取每个符号l上对应的解ZC后的数据，记作
Figure BDA0003169128630000042
步骤3，按照用户提取每个符号l上对应的数据；
步骤4，提取导频和数据符号，并与对应的OCC序列(orthogonal cover code，正交覆盖码)共轭相乘：
步骤4.1，从
Figure BDA0003169128630000043
中提取导频符号的数据，
Figure BDA0003169128630000044
其中，Pilot表示从
Figure BDA0003169128630000045
中提取的导频解ZC后的结果，lp表示导频占用的符号索引；
步骤4.2，与导频符号对应的OCC序列( orthogonal cover code，正交覆盖码)共轭相乘：
Pilotw＝Pilot·*conj(wp)，其中，.*表示矢量的点乘，conj( )表示去共轭操作，wp表示导频pilot对应的OCC序列；
步骤4.3，从
Figure BDA0003169128630000046
中提取数据符号，
Figure BDA0003169128630000047
其中，Data表示从
Figure BDA0003169128630000048
中提取的数据符号解ZC后的结果，ld表示数据占用的符号索引；
步骤4.4，与数据符号对应的OCC序列共轭相乘，如以下公式(2)所示：
Dataw＝Data·*conj(wd)……(2)，
此同时
.*表示矢量的点乘，conj()表示去共轭操作，wd表示数据符号对应的OCC序列；
步骤5，利用符号间的数据计算相位差：
步骤5.1，利用Pilotw计算相位差PhaseDiffPilot，如以下公式(3)所示：
Figure BDA0003169128630000049
步骤5.2，利用Dataw计算相位差PhaseDiffData，如以下公式(4)所示：
Figure BDA00031691286300000410
其中，Np和Nd分别表示导频占用的OFDM符号(Orthogonal Frequency-DivisionMultiplexing，正交频分复用)数目和数据占用的OFDM符号数目，M表示计算相位差时间隔的OFDM符号数目；
步骤5.3，计算合成的相位差如以下公式(5)所示：
PhaseDiff＝PhaseDiffPilot+PhaseDiffData……(5)；
步骤6，完成频偏估计和补偿：
步骤6.1，计算频偏如以下公式(6)所示：
foe＝angle(PhaseDiff)/(2π·M·Δt)……(6)，
其中Δt表示一个OFDM符号的持续时间，单位为秒(s)，M表示计算相位差时间隔的OFDM符号数目；
步骤6.2：对Pilotw和Dataw分别补偿频偏，分别得到
Figure BDA0003169128630000051
和
Figure BDA0003169128630000052
如以下公式(7)所示：
Figure BDA0003169128630000053
用频偏补偿后的导频数据进行信道估计如以下公式(8)所示：
Figure BDA0003169128630000054
其中sum( )表示向量的求和，Np表示导频占用的OFDM符号数目；
步骤7，用频偏补偿后的导频数据进行信道估计。
如图1所示，系统带宽100MHz，系统FFT点数为4096，子载波间隔Δf＝30kHz，format 1配置占用14个OFDM符号，导频符号数目Np＝7，数据符号数据Nd＝7，跳频功能关闭。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种上行控制信道的信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，接收端提取上行控制信道的频域资源块数据：
步骤1.1，接收端先将时域数据执行去CP；
步骤1.2，执行FFT操作转换到频域；
步骤1.3，根据上行控制信道format的配置提取频域资源块数据，记作Freq(l,k)，其中l表示时域符号索引，取值与配置的时域符号数据有关，当配置占用14个符号时，l＝0,1,...,13，k＝0，1，2，..11表示频域资源单元索引；
步骤2，将不同用户的频域数据进行分离：
步骤2.1，通过12点DFT
完成频域解ZC序列的操作，如以下公式(1)所示；
Figure FDA0003169128620000011
其中：( )*表示共轭操作，DFT( )表示DFT操作，n表示解ZC序列后的数据索引；
步骤2.2，对码分在同一个RB上的用户通过解ZC序列得到分离，按照用户提取每个符号l上对应的解ZC后的数据，记作
Figure FDA0003169128620000012
步骤3，按照用户提取每个符号l上对应的数据；
步骤4，提取导频和数据符号，并与对应的OCC序列共轭相乘；
步骤5，利用符号间的数据计算相位差；
步骤6，完成频偏估计和补偿：
步骤7，用频偏补偿后的导频数据进行信道估计。
2.根据权利要求1所述的一种上行控制信道的信道估计方法，其特征在于，所述步骤4包括以下步骤：
步骤4.1，从
Figure FDA0003169128620000013
中提取导频符号的数据，
Figure FDA0003169128620000014
其中，Pilot表示从
Figure FDA0003169128620000015
中提取的导频解ZC后的结果，lp表示导频占用的符号索引；
步骤4.2，与导频符号对应的OCC序列共轭相乘：
Pilotw＝Pilot·*conj(wp)，其中，·*表示矢量的点乘，conj( )表示去共轭操作，wp表示导频pilot对应的OCC序列；
步骤4.3，从
Figure FDA0003169128620000016
中提取数据符号，
Figure FDA0003169128620000017
其中，Data表示从
Figure FDA0003169128620000018
中提取的数据符号解ZC后的结果，ld表示数据占用的符号索引；
步骤4.4，与数据符号对应的OCC序列共轭相乘，如以下公式(2)所示：
Dataw＝Data·*conj(wd)……(2)，
此同时
.*表示矢量的点乘，conj( )表示去共轭操作，wd表示数据符号对应的OCC序列。
3.根据权利要求1所述的一种上行控制信道的信道估计方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：
步骤5.1，利用Pilotw计算相位差PhaseDiffPilot，如以下公式(3)所示：
Figure FDA0003169128620000021
步骤5.2，利用Dataw计算相位差PhaseDiffData，如以下公式(4)所示：
Figure FDA0003169128620000022
其中，Np和Nd分别表示导频占用的OFDM符号数目和数据占用的OFDM符号数目，M表示计算相位差时间隔的OFDM符号数目；
步骤5.3，计算合成的相位差如以下公式(5)所示：
PhaseDiff＝PhaseDiffPilot+PhaseDiffData……(5)。
4.根据权利要求1所述的一种上行控制信道的信道估计方法，其特征在于，所述步骤6包括以下步骤：
步骤6.1，计算频偏如以下公式(6)所示：
foe＝angle(PhaseDiff)/(2π·M·Δt)……(6)，
其中Δt表示一个OFDM符号的持续时间，单位为秒(s)，M表示计算相位差时间隔的OFDM符号数目；
步骤6.2：对Pilotw和Dataw分别补偿频偏，分别得到
Figure FDA0003169128620000023
和
Figure FDA0003169128620000024
如以下公式(7)所示：
Figure FDA0003169128620000025
用频偏补偿后的导频数据进行信道估计如以下公式(8)所示：
Figure FDA0003169128620000026
其中sum( )表示向量的求和，Np表示导频占用的OFDM符号数目。
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