专利名称：一种基于相位和信道冲击的联合时偏估计方法
技术领域：
本发明涉及到通信技术领域，确切地说，涉及一种基于相位和信道冲击的联合时偏估计方法，尤其适用于LTE系统上行，该方法具有更大的估计范围和更准确的估计精度。。
背景技术：
随着第三代移动通信系统在全球范围内，尤其是在中国的部署和运营，用户对移动通信系统的需求与日俱增。为了应对宽带接入的挑战，同时为了满足新型业务的需求，3GPP在近两年启动了新的技术研发项目LTE(Long Term Evolution,长期演进)，3GLTE是ー个高数据率、低时延和基于全分组的移动通信系统。LTE上行采用的是SC_FDMA多址接入技术，SC_FDMA (单载波频分多址)技术是ー种OFDM (正交频分复用技术)的改进技术，它将频率灵活配置与OFDM的优势相结合，同时能够有效的降低待发射信号的峰均比，因此也被称为DFT (离散傅里叶变换)扩展的OFDM系统。符号定时偏差会导致FFT (快速傅氏变换)处理窗包含连续的两个OFDM符号，从而引入了 OFDM符号间干扰。并且即使FFT处理窗位置略有偏移，也会导致OFDM信号频域的偏移，从而造成信噪比损失，误比特率性能的下降。因此，有效的时间同步可以极大提升系统的性能。根据傅里叶变换的时域平移特性可知，信号f (t)在时域中沿时间轴右移τ，等效于在频域中频谱乘以e_w，也就是说信号右移后，其幅度谱不变，只是相位谱产生了附加变化(_ τ)。相位偏移会随载波距离线性累计增加，达到一定程度还会产生相位偏转。当前常用的时偏估计方法是通过计算同一个导频相邻子载波之间的相位差来估算时偏，如图I所示，步骤依次为提取导频符号(频域M点)、子载波映射(Q点，Q>M)、IFFT将频域变换到时域、插入循环前缀、多径+高斯信道、去循环前綴、FFT将时域变换到频域、子载波解映射、信道估计、计算相邻子载波的相位差、计算时偏值。M是给用户分配的子载波个数，Q是指整个系统所占频域子载波个数，例如对于20M系统，Q=1200。这种方法的优点是计算简便，估计精度较高，但是估计范围有限。并且当終端和基站之间的相对时偏超过了最大估计范围时，采用常用的相位估计法难以保证估计的准确性。理论上，当系统中时偏为零时，信道时域冲击响应的能量集中在相对较少的采样点上，并且是集中在前面几个点。当系统中加入时偏时，信道时域冲击响应的位置会发生偏移，并且随着时偏的增加呈一定的线性关系。为了有效而精确的估计出基站和终端之间的相对时偏，扩大时偏的估计范围，本领域亟待提供一种新的时偏估计技术方案。
发明内容
本发明提出了一种基于相位和信道冲击的联合时偏估计方法，目的在于有效估计出基站和终端之间的相对时偏，扩大相位法估计时偏的范围，提高时偏估计的精度。解决该技术问题所采用的技术方案是ー种基于相位和信道冲击的联合时偏估计方法，包括以下步骤步骤1，提取上行导频子载波上的信息，根据本地导频子载波的信息，计算每个天线在各时隙上行导频子载波处的信道频域响应值；步骤2，把步骤I所得信道频域响应值在频域进行平滑滤波，得到每个天线在各时隙降噪后的导频信道估计功率； 步骤3，计算所有天线在各时隙降噪后的导频信道估计功率的算木平均值，得到频域信道估计值；步骤4，利用反傅里叶变换将步骤3所得频域信道估计值变换到时域，得到时域序列；设步骤3所得频域信道估计值长度为L，从频域变换到时域的预设长度为T，变换到时域的实现过程如下，若L大于或等于T，则直接将L点频域信道估计值进行反傅里叶变换到时域；若L小于T，则将L点频域信道估计值后面补零至长度为T后，再用反傅里叶变换将频域信道估计值变换到时域；步骤5，确定目标用户在步骤4所得时域序列上的有效信道响应窗的窗长，在窗内搜索时域序列的峰值；步骤6，用相位相关法估算出初始时偏；步骤7，用步骤5所得峰值判断步骤6所得初始时偏所在的阈值范围，纠正初始时偏，得到最终时偏；步骤8，将步骤7得到的最终时偏转换成时间调整的命令字，上报给MAC层，MAC层再根据命令字通知终端进行定时调整。而且，步骤6的实现方式如下，估算出各天线两时隙中2个导频的信道估计值次=(め( ) = Hjp(i·)exp(-./2^Tri-/,￥) /= 0,1 β =Mav-I在上式中，τ τ是信道中的时偏，k表不子载波序号，Hi, P(k)表不无时偏的信道估计值，i表示时隙号，Nex表示天线数，P表示天线的序号，N为IFFT采样点数；在每个天线每个导频符号的两个子载波kp k2间做如下运算4..メ も，4)=(ダ^(為))''(ガ5(4) = ^ρ(/2πτΓΜ I N),m = kv-k2在上式中，Ai,p为幅值，m为预设的參数；对以上相关运算的结果RiipGc1, k2)作如下运算Φ^1ν= η2( Σ Ιπι{Κ ；ρ(^, k2)}, Σ Re (Riip (k” k2)}) =2 π τ Tm/N在上式中，Im表示取虚部，Re表示取实部，atan2为反正切函数；根据以上运行结果Φ^,P得到归ー化时延τ τ为:Tr = ——
Inm根据归ー化时延τΤ进ー步得到时延τ为
权利要求
1.一种基于相位和信道冲击的联合时偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1，提取上行导频子载波上的信息，根据本地导频子载波的信息，计算每个天线在各时隙上行导频子载波处的信道频域响应值； 步骤2，把步骤I所得信道频域响应值在频域进行平滑滤波，得到每个天线在各时隙降噪后的导频信道估计功率； 步骤3，计算所有天线在各时隙降噪后的导频信道估计功率的算木平均值，得到频域信道估计值； 步骤4，利用反傅里叶变换将步骤3所得频域信道估计值变换到时域，得到时域序列；设步骤3所得频域信道估计值长度为L，从频域变换到时域的预设长度为T，变换到时域的实现过程如下， 若L大于或等于T，则直接将L点频域信道估计值进行反傅里叶变换到时域； 若L小于T，则将L点频域信道估计值后面补零至长度为T后，再用反傅里叶变换将频域信道估计值变换到时域； 步骤5，确定目标用户在步骤4所得时域序列上的有效信道响应窗的窗长，在窗内搜索时域序列的峰值； 步骤6，用相位相关法估算出初始时偏； 步骤7，用步骤5所得峰值判断步骤6所得初始时偏所在的阈值范围，纠正初始时偏，得到最终时偏； 步骤8，将步骤7得到的最终时偏转换成时间调整的命令字，上报给MAC层，MAC层再根据命令字通知终端进行定时调整。
2.如权利要求I所述基于相位和信道冲击的联合时偏估计方法，其特征在于步骤6的实现方式如下， 估算出各天线两时隙中2个导频的信道估计值及^(め
3.如权利要求2所述基于相位和信道冲击的联合时偏估计方法，其特征在于步骤7的实现方式如下，(1)当TomeasureX)且 / <>\ 64 - Tom < //〈吋，to_est=To_sure，可测量范围(O, Tomax measure)(2)当Tomeasure〈0 且f----TOmeamre -2* TOmax measmv < /も时， to—est=Tomeasure+2*Tomax—measure，可测量犯围(Tomax—measure，2*Tomax—measure)(3)当To e〈0 且(ノ _ P°p * 64 + Tomeasurc 吋，to_est=To_sure，可测量范围(-To max_measureJ (4)当To_sure>0 且^~——+ Toime — 2 * Tomtiy - // 4时， to_est=Tomeasure_2*Tomax—measure,可测重范_ (_2*Tomax—measure, -Tomax measure) 其中，Pos表示信道时域峰值位置，Tonreas■表示用相位相关法估算出的初始时偏，，th0, th1； th2, th3表示四个门限值，to_est表示最终时偏。
全文摘要
本发明公开了一种基于相位和信道冲击的联合时偏估计方法，充分考虑到时偏对信道冲击响应峰值位置的影响，对原有时偏估计方法进行了调整和改进，利用信道冲击响应峰值的位置对相位法估计结果进行阈值分类和确定，保持了较佳的估计时偏的精确度，扩大了时偏估计的范围，同时在低信噪比下也可以获得很好的估计效果。
文档编号H04L25/02GK102710562SQ201210177729
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者刘娟, 徐宁 申请人:武汉邮电科学研究院