专利名称：高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于高铁环境下的多普勒频偏预校正方法，尤其涉及一种应用高速铁路通信场景下的3GPP LTE (3GPP Long Term Evolution，第三代合作伙伴计划的长期演进)及LTE-A系统(先进的长期演进系统，后面统称为LTE系统)自适应频偏预校正方法。
背景技术：
通用移动通信系统(UMTS)的长期演进项目(LTE)是近年来3GPP启动的最大的新技术研发项目。3GPP LTE的上下行分别采用单载波正交频分多址SC-OFDMA和正交频分多址OFDMA接入方式。这种正交频分复用的方式可以大大提高频谱利用率，适合高速数据传输业务，同时也支持各种带宽的灵活配置。但是也由于LTE采用正交频分复用OFDM技术，使得系统性能对频率偏差较为敏感。当今，中国乃至世界高速铁路建设规模不断增加，运行速度也在不断加快。目前正在运行的高速铁路很多都已经达到并超过了 350km/h。随着高铁运行速度的增快，以及高速列车车厢材料的变化，会给移动通信带来一系列的挑战。首先，因为LTE使用的频段频率较高，所以电磁波的路径损耗很大，而随着列车车厢材料的改进，一些列车使用密闭车厢导致车厢的穿透损耗也很大。为了应对这一损耗问题的挑战，基站架设就要离铁轨较近，而且基站间的距离也较近，才能保证基站对高速列车内的用户的覆盖。其次，基站之间间隔较近，而列车速度又很快，这样会导致列车上的所有用户需要快速切换基站，即快速的群切换。为了应对过快的切换问题，就要加大单个基站的覆盖范围。使用一个基带处理单元(BBU) +多个远端射频单元(RRU)`覆盖的方案可以提高基站的覆盖范围。一个BBU连接多个RRU可以看成一个基站，BBU主要处理基带信号，RRU相当于远端分布式天线主要处理基带与射频信号的转换。最后，采用BBU+RRU的覆盖方式当列车处于两个RRU之间时，下行接收信号将是两个多普勒频偏反向的信号叠加而成。若是在终端一侧进行处理则会因为要分离不同的多普勒频偏较为复杂，而且性能也不太理想。而且目前的标准并未给出手机在这种工作环境下强制性性能要求，所以有必要在网络(基站)侧改善下行链路性能。
发明内容
技术问题本发明提出的高铁环境下LTE系统自适应频偏预校正方法，主要为了解决多个RRU共同覆盖时接收端的同时有正和负的多普勒频偏的问题，以提高高铁环境下LTE通信系统的性能。技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法，该方法包括如下步骤步骤1:采用基带处理单元BBU和远端射频单元RRU的方式沿铁路沿线进行布站，λ各个远端射频单元RRU将接收到的上行射频信号，变成基带信号传给基带处理单元BBU ；步骤2 :基带处理单元BBU分别根据不同远端射频单元RRU传来的基带信号根据上行参考信号做最小二乘LS信道估计；步骤3 :根据参考信号位置上的最小二乘LS估计值计算各个远端射频单元RRU对应接收的不同用户数据的上行频偏；步骤4 :对于上行链路，通过估计的上行频偏和信干噪比SINR，确定用户是否属于高速移动用户，再选择最终需要合并的远端射频单元RRU集合；步骤5 :将需要合并的远端射频单元RRU上行接收数据做频偏校正后再合并接收，并对频分双工FDD系统和时分双工TDD系统分别折算下行多普勒频偏；步骤6 :对低速移动用户以及不支持下行用户专用参考信号DMRS的高速移动用户做下行预处理；步骤7 :对支持下行用户专用参考信号DMRS的高速移动用户进行下行数据的预处理。优选的，步骤I中所述采用基带处理单元BBU和远端射频单元RRU的方式沿铁路沿线进行布站，各个远端射频单元RRU接收到的上行射频信号，变成基带信号传给基带处理单元BBU，其步骤如下步骤11 :将1个基带处理单元BBU绑定多个远端射频单元RRU，远端射频单元RRU沿铁路沿线分布；步骤12 :各个远端射频单元RRU接收到的上行射频信号，将其转化为基带信号，通过光纤传给对应的基带处理单元BBU。优选的，步骤2中，基带处理单元BBU分别根据不同远端射频单元传来的基带信号根据上行参考信号做参考信号位置上的最小二乘LS信道估计，其步骤如下步骤21 :上行参考信号发生器根据数据流数、下行控制信息DCI格式、时隙号、上行系统带宽、上行用户带宽、小区标识符ID等参数，按照第三代合作伙伴计划3GPP制定的长期演进系统LTE标准生成Zadoff-Chu序列；步骤22 :基带处理单元BBU根据从各个远端射频单元RRU得到的基带信号和生成的上行参考信号以及数据流数计算参考信号点处每层数据流的最小二乘LS估计值，计算方法为Hjλ(ki , n) = yj(ki,n) (xλ (ki,n))*ki=pi1> pi2> ...、piM，n = 0、l、…、19，λ =0、1、…v_l其中有& (ki； n)是第j号远端射频单元RRU接收、第n号时隙、第Ici号子载波的上行参考信号点的频域接收值，V是总的数据流层数，M是用户i在一个正交频分复用OFDM符号上占的资源粒子RE数，xA(ki)n)是预编码前第\层数据流，第n号时隙第匕号子载波的参考信号点的频域发送值，Pil, Pi2，…，PiM是用户i参考信号的频域下标，n是参考信号在一无线巾贞的时隙标号。优选的，步骤3中，根据参考信号位置上的最小二乘LS估计值计算各个远端射频单元RRU接收的不同用户数据的上行频偏，其步骤如下步骤31 :根据各层数据流的信道参考信号位置上的最小二乘LS估计值，求相邻两个包含参考信号的正交频分复用OFDM符号的对应频域信道増益的共轭乘积，得到包含这两个正交频分复用OFDM符号之间相位差的复数值，计算方法为
权利要求
1.一种高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 步骤1:采用基带处理单元BBU和远端射频单元RRU的方式沿铁路沿线进行布站，各个远端射频单元RRU将接收到的上行射频信号，变成基带信号传给基带处理单元BBU ； 步骤2 :基带处理单元BBU分别根据不同远端射频单元RRU传来的基带信号根据上行参考信号做最小二乘LS信道估计； 步骤3 :根据参考信号位置上的最小二乘LS估计值计算各个远端射频单元RRU对应接收的不同用户数据的上行频偏； 步骤4 :对于上行链路，通过估计的上行频偏和信干噪比SINR，确定用户是否属于高速移动用户，再选择最终需要合并的远端射频单元RRU集合； 步骤5 :将需要合并的远端射频单元RRU上行接收数据做频偏校正后再合并接收，并对频分双工FDD系统和时分双工TDD系统分别折算下行多普勒频偏； 步骤6 :对低速移动用户以及不支持下行用户专用参考信号DMRS的高速移动用户做下行预处理； 步骤7 :对支持下行用户专用参考信号DMRS的高速移动用户进行下行数据的预处理。
2.根据权利要求1所述的高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法，其特征在于，步骤I中所述采用基带处理单元BBU和远端射频单元RRU的方式沿铁路沿线进行布站，各个远端射频单元RRU接收到的上行射频信号，变成基带信号传给基带处理单元BBU，其步骤如下 步骤11 :将I个基带处理单元BBU绑定多个远端射频单元RRU，远端射频单元RRU沿铁路沿线分布； 步骤12 :各个远端射频单元RRU接收到的上行射频信号，将其转化为基带信号，通过光纤传给对应的基带处理单元BBU。
3.根据权利要求1所述的高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法，其特征在于，步骤2中，基带处理单元BBU分别根据不同远端射频单元传来的基带信号根据上行参考信号做参考信号位置上的最小二乘LS信道估计，其步骤如下 步骤21 :上行参考信号发生器根据数据流数、下行控制信息DCI格式、时隙号、上行系统带宽、上行用户带宽、小区标识符ID等参数，按照第三代合作伙伴计划3GPP制定的长期演进系统LTE标准生成ZadofT-Chu序列； 步骤22 :基带处理单元BBU根据从各个远端射频单元RRU得到的基带信号和生成的上行参考信号以及数据流数计算参考信号点处每层数据流的最小二乘LS估计值，计算方法为
4.根据权利要求1所述的高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法，其特征在于，步骤3中，根据参考信号位置上的最小二乘LS估计值计算各个远端射频单元RRU接收的不同用户数据的上行频偏，其步骤如下 步骤31 :根据各层数据流的信道参考信号位置上的最小二乘LS估计值，求相邻两个包含参考信号的正交频分复用OFDM符号的对应频域信道増益的共轭乘积，得到包含这两个正交频分复用OFDM符号之间相位差的复数值，计算方法为
5.根据权利要求1所述的高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法，其特征在于，步骤4中，对于上行链路，通过估计的上行频偏和信干噪比SINR，确定用户是否属于高速移动用户，再选择最终合并远端射频单元RRU集合，其步骤如下 步骤41 :根据用户i在每个远端射频单元RRU接收信号的SINR，选取最大的信干噪比SINRmax，设置用于合并的信干噪比SINR门限SINR_g，将低于门限SINR_g的远端射频单元RRU排除在合并的集合之外，然后将包含最大的SINRmax的连续远端射频单元RRU子集作为初选合并远端射频单元RRU集合；步骤42 :根据远端射频单元RRU的间距确定用于合并接收的远端射频单元RRU个数，使不同远端射频单元RRU的接收数据之间的路径差不超过常规循环前缀CP的覆盖范围，计算方法为
6.根据权利要求1所述的高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法，其特征在于，步骤5中，将需要合并的远端射频单元RRU上行接收数据做频偏校正后再合并接收，并对频分双工FDD系统和时分双工TDD系统分别折算下行多普勒频偏，其步骤如下 步骤51 :对于用户i在远端射频单元RRU_j上的接收数据，先求时域校正因子，计算方法为ti’jOl) = exp (_j2 31 AfiJnTs)n = O、1、…、Nf-1 其中，Afu为远端射频单元RRU_j上估计的用户i的上行频偏，Ts为系统的采样间隔，Nf为一个子帧的采样点数； 步骤52 :根据时域校正因子，求频域校正因子，计算方法为
7.根据权利要求1所述的高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法，其特征在于，步骤6中，对低速移动用户以及不支持下行DMRS的高速移动用户做下行预处理，其步骤如下 步骤61 :将下行的小区专用参考信号CRS映射到该基带处理单元BBU的所有远端射频单元RRU对应的时频资源上； 步骤62 :对于低速移动用户，直接将该用户经过预编码的频域数据映射到选择的远端射频单元RRU的时频资源上； 步骤63 :对于不支持下行DMRS的高速移动用户，直接将该用户经过预编码的频域数据映射到SINRmax对应的远端射频单元RRU的时频资源上。
8.根据权利要求1所述的应用于高铁环境下LTE及LTE-A系统自适应频偏预校正方法，其特征在于，步骤7中，对支持下行用户专用参考信号DMRS的高速移动用户进行下行数据的预处理，步骤包括步骤71 :根据该高速移动用户i选择的远端射频单元RRU_j折算的下行多普勒频偏Afij，计算时域预校正因子，计算方法为
全文摘要
本发明公开一种高铁环境下长期演进系统自适应频偏预校正方法，其特征在于，该方法包括如下步骤步骤1采用基带处理单元BBU和远端射频单元RRU的方式沿铁路沿线进行布站，各个远端射频单元RRU将接收到的上行射频信号，变成基带信号传给基带处理单元BBU；步骤2基带处理单元BBU分别根据不同远端射频单元RRU传来的基带信号根据上行参考信号做最小二乘LS信道估计；步骤3根据参考信号位置上的最小二乘LS估计值计算各个远端射频单元RRU对应接收的不同用户数据的上行频偏。本发明可以增加LTE及LTE-A系统在高铁沿线的单个小区覆盖范围，减少切换，提高了用户接入成功率。
文档编号H04L25/02GK103067312SQ201210256909
公开日2013年4月24日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者赵春明, 谢鑫, 黄鹤, 巩晓群 申请人:东南大学