CN116055277A - 一种频偏估计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种频偏估计方法及系统，包括：步骤S1，对接收到的来自物理下行链路共享信道的比特流进行时隙重构，得到每个符号上每个资源元素对应的频域数据；步骤S2，获取接收到的对应的符号和资源元素上的接收数据，将频域数据与接收数据共轭相乘，得到每一符号上的每个接收天线的信道估计值；步骤S3，计算间隔一预定时间间隔的任意两个符号之间的相位差；步骤S4，根据相位差对信道估计值进行频偏估计。有益效果：本发明对接收到的比特流slot重构后得到所有符号的信道估计，利用较多符号的相位差来估计频偏估计，时间间隔可选且符号个数较多，相比传统的频偏估计，其精度更高。

Description

一种频偏估计方法及系统

技术领域

本发明涉及频偏估计技术领域，尤其涉及一种频偏估计方法及系统。

背景技术

在通信系统中，由于发送端和接收端之间的频差，以及接收端移动所带来的多普勒频移等因素的影响，载波频率与本地晶振的频率之间存在着频率偏移，简称为“频偏”。因此，接收端在收到信号之后，需正确估计出通信系统的频偏，并对所述频偏进行补偿，以使得通信系统能保持比较稳定的工作状态。

现有技术发展了各种频偏估计、频偏补偿的方法，如利用导频符号来计算频偏估计(frequency offset estimation，FOE)，该方法由于受到导频符号的分布限制，例如若导频分布在相邻的2个符号上，自然就不能选间隔为4个符号的非导频符号，导致其间隔受限、参与相位差计算的样本也较少，从而致使获得的频偏估计值不够准确，这会影响通信系统的正常工作，从而限制了频偏估计方法的使用范围。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种频偏估计方法及系统。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

一种频偏估计方法，包括：

步骤S1，对接收到的来自物理下行链路共享信道的比特流进行时隙重构，得到每个符号上每个资源元素对应的频域数据；

步骤S2，获取接收到的对应的所述符号和所述资源元素上的接收数据，将所述频域数据与所述接收数据共轭相乘，得到每一所述符号上的每个接收天线的信道估计值；

步骤S3，计算间隔一预定时间间隔的任意两个符号之间的相位差；

步骤S4，根据所述相位差对所述信道估计值进行频偏估计。

优选地，所述步骤S1中，所述时隙重构的方法具体包括：

对所述比特流依次进行比特级处理、符号级处理，将经过比特级处理和符号级处理的所述比特流映射到所述资源元素上。

优选地，所述比特级处理包括CRC添加、码块分割及CRC添加、信道编码、速率匹配、码块级联。

优选地，所述符号级处理包括加扰、调制、层映射、发射天线端口映射、RE资源映射。

优选地，所述步骤S2中，采用下述公式计算得到所述信道估计值：

H(rx,l,m)＝Y(rx,l,m)*conj(X(l,m))；

其中，rx表示接收天线的编号；l表示符号索引；m表示资源元素索引；X(l,m)表示第l个符号上第m个资源元素的频域数据；Y(rx,l,m)表示第l个符号上第m个资源元素第rx个接收天线接收到的接收数据；H(rx,l,m)表示第l个符号上第m个资源元素第rx个接收天线的信道估计值。

优选地，所述步骤S3中，采用下述公式计算得到所述相位差：

其中，rx表示接收天线的编号；l表示符号索引；m表示资源元素索引；τ表示所述预定时间间隔；H(rx,l,m)表示第l个符号上第m个资源元素第rx个接收天线的信道估计值；H(rx,l+τ,m)表示第l+τ个符号上第m个资源元素第rx个接收天线的信道估计值；

表示所述相位差。

优选地，所述步骤S4中，采用下述公式进行频偏估计：

其中，τ表示所述预定时间间隔；

表示所述相位差；θ表示频偏估计值。

本发明还提供一种频偏估计系统，用于实施如上述的频偏估计方法，包括：

重构单元，用于对接收到的来自物理下行链路共享信道的比特流进行时隙重构，得到每个符号上每个资源元素对应的频域数据；

获取单元，用于获取接收到的对应的所述符号和所述资源元素上的接收数据；

信道估计单元，分别连接所述重构单元和所述获取单元，用于将所述频域数据与所述接收数据共轭相乘，得到每一所述符号上的每个接收天线的信道估计值；

相位差处理单元，连接所述信道估计单元，用于计算间隔一预定时间间隔的任意两个符号之间的相位差；

频偏估计单元，连接所述相位差处理单元，用于根据所述相位差对所述信道估计值进行频偏估计。

优选地，所述重构单元包括：

比特级处理模块，用于对所述比特流依次进行比特级处理；

符号级处理模块，连接所述比特级处理模块，用于对经过比特级处理后的所述比特流符号级处理进行符号级处理。

本发明技术方案的优点或有益效果在于：

本发明对接收到的比特流时隙重构后得到所有符号的信道估计，利用较多符号的相位差来估计频偏估计，时间间隔可选且符号个数较多，相比传统的频偏估计，其精度更高。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中，频偏估计方法的流程示意图；

图2为本发明较佳实施例中，频偏估计系统的结构框图。

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种频偏估计方法，应用于如空中接口\新空口(new radio，NR)、5G、长期进化(long term evolution，LTE)、4G等通信系统中；

如图1所示，方法具体包括以下步骤：

步骤S1，对接收到的来自物理下行链路共享信道(Physical downlink sharedchannel，PDSCH)的比特流进行时隙(slot)重构，得到每个符号上每个资源元素(resourceelement，RE)对应的频域数据；

步骤S2，获取接收到的对应的符号和资源元素上的接收数据，将频域数据与接收数据共轭相乘，得到每一符号上的每个接收天线的信道估计值；

步骤S3，计算间隔一预定时间间隔的任意两个符号之间的相位差；

步骤S4，根据相位差对信道估计值进行频偏估计。

具体的，针对现有的频偏估计中参与相位差计算的符号较少，以及符号间隔较少而导致FOE精度低的问题。本发明实施例通过重构时隙内后，得到所有符号的信道估计，在选取样本时，采用每个符号上的所有RE，而非仅仅是导频RE，因此，本发明参与相位差计算的符号更多，时间间隔可选，且符号个数较多，FOE精度更高。

进一步的，利用符号间的相位差估计频偏，其精度与符号间的时间间隔以及参与的符号个数有关，时间间隔越大、符号个数越多，则FOE的结果越准确，然而现有的导频符号上导频在频域上的RE的分布较少，以5G为例，导频RE与数据RE的比率可能为4/12，且符号间隔太近，因此，采用本发明实施例可以选取间隔更远的符号进行FOE，以及每个符号上可以采用PDSCH的所有RE，参与频偏估计(FOE)的频域上样本数更多；且可以用更多的时域上的OFDM符号，也增加了FOE的样本数。

作为优选的实施方式，其中，步骤S1中，时隙重构的方法具体包括：

对比特流依次进行比特级处理、符号级处理，将经过比特级处理和符号级处理的比特流映射到资源元素上。

作为优选的实施方式，其中，比特级处理包括CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)添加、码块分割及CRC添加、信道编码、速率匹配、码块级联。

作为优选的实施方式，其中，符号级处理包括加扰、调制、层映射、发射天线端口映射、RE资源映射。

需注意的是，上述比特级处理、符号级处理的各步骤是现有技术中常用的技术手段，本发明对此不再赘述，但其应包含在本发明的保护范围内。

作为优选的实施方式，其中，步骤S2中，采用下述公式计算得到信道估计值：

H(rx,l,m)＝Y(rx,l,m)*conj(X(l,m))；

其中，rx表示接收天线的编号(ID)，rx的范围为根据通信系统中接收天线的数量确定。作为举例而非限定，若通信系统包括4个接收天线，则rx范围为0:3；若通信系统包括2个接收天线，rx范围为0:1；

l表示符号索引，符号索引总数根据PDSCH在时域上符号分配有关，作为举例而非限定，分配了符号3-10，则该符号索引l的范围为3:10；

m表示资源元素索引。该资源元素为PDSCH的所有符号上的所有RE，一个符号上有多个RE，与PDSCH频域资源分布有关。作为举例而非限定，假设频域上分配了40个资源块(Resource Block，RB)，则对应RE个数为40*12＝480个RE，则资源元素索引m范围优选为0:479；

X(l,m)表示第l个符号上第m个资源元素的频域数据；

Y(rx,l,m)表示第l个符号上第m个资源元素第rx个接收天线接收到的接收数据；

H(rx,l,m)表示第l个符号上第m个资源元素第rx个接收天线的信道估计值。

作为优选的实施方式，其中，步骤S3中，采用下述公式计算得到相位差：

其中，rx表示接收天线的编号(ID)；

l表示符号索引；

m表示资源元素索引；

τ表示预定时间间隔；

H(rx,l,m)表示第l个符号上第m个资源元素第rx个接收天线的信道估计值；

H(rx,l+τ,m)表示第l+τ个符号上第m个资源元素第rx个接收天线的信道估计值；

conj为共轭函数。

表示相位差。

具体的，作为举例而非限定，以分配符号3-10为例，当τ选取间隔4个符号对应的时间差时，可以选符号索引l可以选择3、4、5、6、，则l+τ选择7、8、9、10，那么计算相位差时，需要计算：

H(rx,7,m)*conj(H(rx,2,m))m＝0:479

H(rx,8,m)*conj(H(rx,3,m))m＝0:479

H(rx,9,m)*conj(H(rx,4,m))m＝0:479

H(rx,10,m)*conj(H(rx,5,m))m＝0:479

然后，对通信系统中的所有接收天线rx、符号索引l、资源元素索引m求和，得到相位差

作为优选的实施方式，其中，步骤S4中，采用下述公式进行频偏估计：

其中，τ表示预定时间间隔；

表示相位差；

angle为求幅角。

θ表示频偏估计值。

本发明还提供一种频偏估计系统，用于实施如上述的频偏估计方法，如图1所示，系统包括：

重构单元1，用于对接收到的来自物理下行链路共享信道的比特流进行时隙重构，得到每个符号上每个资源元素对应的频域数据；

获取单元2，用于获取接收到的对应的符号和资源元素上的接收数据；

信道估计单元3，分别连接重构单元1和获取单元2，用于将频域数据与接收数据共轭相乘，得到每一符号上的每个接收天线的信道估计值；

相位差处理单元4，连接信道估计单元2，用于计算间隔一预定时间间隔的任意两个符号之间的相位差；

频偏估计单元5，连接相位差处理单元4，用于根据相位差对信道估计值进行频偏估计。

作为优选的实施方式，其中，重构单元1包括：

比特级处理模块11，用于对比特流依次进行比特级处理；

符号级处理模块12，连接比特级处理模块，用于对经过比特级处理后的比特流符号级处理进行符号级处理。

关于该系统的更多实施细节，方法已经公开，本实施例不再赘述。

采用上述技术方案的优点或有益效果在于：本发明对接收到的比特流时隙重构后得到所有符号的信道估计，利用较多符号的相位差来估计频偏估计，时间间隔可选且符号个数较多，相比传统的频偏估计，其精度更高。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种频偏估计方法，其特征在于，包括：

步骤S1，对接收到的来自物理下行链路共享信道的比特流进行时隙重构，得到每个符号上每个资源元素对应的频域数据；

步骤S2，获取接收到的对应的所述符号和所述资源元素上的接收数据，将所述频域数据与所述接收数据共轭相乘，得到每一所述符号上的每个接收天线的信道估计值；

步骤S3，计算间隔一预定时间间隔的任意两个符号之间的相位差；

步骤S4，根据所述相位差对所述信道估计值进行频偏估计。

2.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述时隙重构的方法具体包括：

对所述比特流依次进行比特级处理、符号级处理，将经过比特级处理和符号级处理的所述比特流映射到所述资源元素上。

3.根据权利要求2所述的频偏估计方法，其特征在于，所述比特级处理包括CRC添加、码块分割及CRC添加、信道编码、速率匹配、码块级联。

4.根据权利要求2所述的频偏估计方法，其特征在于，所述符号级处理包括加扰、调制、层映射、发射天线端口映射、RE资源映射。

5.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用下述公式计算得到所述信道估计值：

H(rx,l,m)＝Y(rx,l,m)*conj(X(l,m))；

其中，rx表示接收天线的编号；l表示符号索引；m表示资源元素索引；X(l,m)表示第l个符号上第m个资源元素的频域数据；Y(rx,l,m)表示第l个符号上第m个资源元素第rx个接收天线接收到的接收数据；H(rx,l,m)表示第l个符号上第m个资源元素第rx个接收天线的信道估计值。

6.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用下述公式计算得到所述相位差：

其中，rx表示接收天线的编号；l表示符号索引；m表示资源元素索引；τ表示所述预定时间间隔；H(rx,l,m)表示第l个符号上第m个资源元素第rx个接收天线的信道估计值；H(rx,l+τ,m)表示第l+τ个符号上第m个资源元素第rx个接收天线的信道估计值；

表示所述相位差。

7.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用下述公式进行频偏估计：

其中，τ表示所述预定时间间隔；

表示所述相位差；θ表示频偏估计值。

8.一种频偏估计系统，其特征在于，用于实施如权利要求1-7任意一项所述的频偏估计方法，包括：

重构单元，用于对接收到的来自物理下行链路共享信道的比特流进行时隙重构，得到每个符号上每个资源元素对应的频域数据；

获取单元，用于获取接收到的对应的所述符号和所述资源元素上的接收数据；

信道估计单元，分别连接所述重构单元和所述获取单元，用于将所述频域数据与所述接收数据共轭相乘，得到每一所述符号上的每个接收天线的信道估计值；

相位差处理单元，连接所述信道估计单元，用于计算间隔一预定时间间隔的任意两个符号之间的相位差；

频偏估计单元，连接所述相位差处理单元，用于根据所述相位差对所述信道估计值进行频偏估计。

9.根据权利要求8所述的频偏估计系统，其特征在于，所述重构单元包括：

比特级处理模块，用于对所述比特流依次进行比特级处理；

符号级处理模块，连接所述比特级处理模块，用于对经过比特级处理后的所述比特流符号级处理进行符号级处理。

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