频偏估计和补偿的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种频偏估计和补偿的方法和设备，主要内容包括：根据当前随机接入信道的前导信息确定最大径位置信息；在确定的最大径位置信息对应的位置接收当前随机接入信道的前导信息对应的当前帧消息信息；利用所述当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到频偏估计值，并进行频偏补偿。由于利用当前随机接入信道的消息信息中的控制信息进行的频偏估计，因此避免了利用随机接入信道的前导信息进行频偏估计后，信道的频偏发生突变，使得计算得到的频偏估计值不能满足前导信息对应的消息信息的需要，实用性降低的问题，增加了频偏估计值的实用性，简化运算，在保证运算精度的情况下减少了硬件资源的消耗。
【专利说明】频偏估计和补偿的方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，尤其涉及一种频偏估计和补偿的方法和设备。
【背景技术】
[0002]宽带码分多址(WCDMA)作为世界三种主流3G标准之一，不仅能够提供高质量的传统语音业务的服务，还能够提供类似于固网的多媒体业务的服务，在提供服务之前，确定业务随机接入信道是一个非常重要的步骤。
[0003]所述随机接入信道(Random Access Channel,RACH)是一种上行传输信道，在业务开始执行之前需要先经过RACH接入，并在建立业务链路后进行通信，主要应用在终端开机注册接入通信网络时、位置移动后网络位置信息更新时等，例如:移动台需要同网络侧建立通信，需通过RACH向网络侧发送一个报文，目的是向网络侧申请一条信令信道，网络侧将根据RACH携带的信道请求来决定为移动台分配的信道类型。
[0004]其中，RACH包含了前导信息和消息信息，其中，前导信息由随机选择的16比特有效签名序列重复256次构成；消息信息传输的时间间隔TTI可为IOms(此时,RACH中包含一帧消息信息)或者20ms (此时，RACH中包含两帧消息信息)。如图1所示，为RACH前导信息和消息信息传输示意图，其工作原理为:终端持续发送RACH前导信息，直到AICH(即捕获指示)上得到确认的响应，开始RACH消息信息传输，其中，一个RACH的前导信息与该RACH的消息信息之间存在对应关系，在RACH中包含一巾贞消息信息时,一个RACH的前导信息对应该RACH的一帧消息信息；在RACH中包含两帧消息信息时，一个RACH的前导信息对应该RACH的两帧消息信息。
[0005]然而在现有的高铁场景下，移动终端处于高速的运动中，基站在接收终端发送的RACH的前导信息和消息信息的过程中，信号的频率会发生变化，产生多普勒效应。然而一旦发生多普勒效应，则产生的频偏会对RACH的消息信息的解调造成严重影响。例如:参考3GPP组织TS25.104协议(即R8)，若火车的速度为350公里/小时，则基站在接收到终端发送的上行信号产生的最大多普勒频偏可达到1340Hz。如图2所示，为高铁场景下信道频偏变化的示意图，在图2中，在某一时刻，高铁场景下信道频偏的变化为1150Hz'1150Hz。
[0006]为了解决准确定位高铁场景下信道的频偏大小，在现有技术中存在以下几种方法:
[0007]第一种方法:增加RACH前导信息的检测任务，利用RACH前导进行频偏估计，将得到的频偏估计值用于对RACH消息信息的频偏补偿。
[0008]【具体实施方式】有两种:
[0009]1、采用预设频偏值法。具体方式为:在终端准备接入网络时，用预设的η个不同的频偏补偿值进行RACH前导的解调，得到不同频偏补偿时的前导幅度；根据得到的η个前导幅度，计算得到n-Ι个前导幅度的比值；利用得到的比值、预设的频偏差的函数与其中一个频偏补偿值之间求差得到n-Ι个频偏差值；将得到的频偏差值求平均值得到频偏估计值，并利用得到的频偏估计值对RACH的消息信息进行频偏补偿。[0010]2、采用RACH前导的差分相关法。具体方式为:首先，利用确定的最大径位置对前导信息作解扰解扩处理；其次，将得到的处理结果分为若干小段，对每个小段进行相干积分处理，计算相邻处理结果之间相位角度转动的估计值；最后，根据相位差和时间差算出频偏估计值，并利用得到的频偏估计值对RACH的消息信息进行频偏补偿。
[0011]采用预设频偏值法，确定的频偏估计值相对比较粗糙，还额外耗费硬件资源；采用RACH前导的差分相关法，在进行相干积分运算时噪声的影响较大，确定的频偏估计值准确度较低，同时，在确定频偏估计值时，并没有考虑到信道频偏发生突变这一因素，因此，利用第一种方式确定RACH的频偏估计值准确度较低，实用性较差。
[0012]第二种方法:同时对RACH前导信息和消息信息进行频偏估计。
[0013]【具体实施方式】为:首先，对前导信息进行频偏预估计及多径选择；其次，根据所得的径位置信息对RACH消息控制信息进行解扰解扩处理，并进行频偏预补偿；第三，经过相关运算和非相关运算后去掉一些无用径，对剩余径信息进行频偏估计和补偿。这种方式虽然综合利用了 RACH前导信息和消息信息，并且进行了两次选择，两次频偏估计，但是运算复杂，进行多径运算的意义不大，造成硬件资源的浪费。
[0014]综上所述，在现有技术中存在确定的RACH的频偏估计值准确性差且实用性不高的问题。
【发明内容】
[0015]本发明实施例提供了一种确定频偏估计和补偿的方法和设备，用于解决现有技术中存在确定的RACH的频偏估计值准确性差且实用性不高的问题。
[0016]一种确定频偏估计的方法，所述方法包括:
[0017]检测当前随机接入信道RACH的前导信息，并根据所述前导信息确定最大径位置
信息；
[0018]在确定的最大径位置信息对应的位置上，接收所述RACH的前导信息对应的当前帧消息信息；
[0019]对所述当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到当前帧消息信息的频偏估计值。
[0020]一种确定频偏估计的设备，所述设备包括:
[0021]确定位置信息模块，用于检测当前随机接入信道RACH的前导信息，并根据所述前导信息确定最大径位置信息；
[0022]第一接收模块，用于在所述确定位置信息模块确定的最大径位置信息对应的位置上，接收所述RACH的前导信息对应的当前帧消息信息；
[0023]第一频偏估计值计算模块，用于对所述第一接收模块接收的当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到当前帧消息信息的频偏估计值。
[0024]本发明有益效果如下:
[0025]本发明实施例是利用当前随机接入信道的消息信息中的控制信息进行的频偏估计，这样避免了利用随机接入信道的前导信息进行频偏估计后，信道的频偏发生突变，使得计算得到的频偏估计值不能满足前导信息对应的消息信息的需要，实用性降低的问题，增加了频偏估计值的实用性，简化运算，在保证运算精度的情况下减少了硬件资源的消耗。【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为RACH前导信息和消息信息传输不意图；
[0027]图2为高铁场景下信道频偏变化的示意图；
[0028]图3为本发明实施例一的一种确定频偏估计的方法的流程图；
[0029]图4为本发明实施例二的一种确定频偏估计的方法的流程图；
[0030]图5为本发明实施例三的一种确定频偏估计的设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]为了实现本发明的目的，本发明实施例提供了一种频偏估计和补偿的方法和设备，根据检测到的当前随机接入信道的前导信息确定最大径位置信息，在确定的最大径位置信息对应的位置上，接收所述RACH的前导信息对应的当前帧消息信息，并对所述当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到当前帧消息信息的频偏估计值。
[0032]与现有技术相比，由于利用当前随机接入信道的当前帧消息信息中的控制信息进行的频偏估计，这样避免了利用随机接入信道的前导信息进行频偏估计后，信道的频偏发生突变，使得计算得到的频偏估计值不能满足前导信息对应的消息信息的需要，实用性降低的问题，增加了频偏估计值的实用性，简化运算，在保证运算精度的情况下减少了硬件资源的消耗。
[0033]下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细描述。
[0034]实施例一:
[0035]如图3所示，为本发明实施例一的一种确定频偏估计的方法的流程图，所述方法包括:
[0036]步骤101:检测当前随机接入信道RACH的前导信息，并根据所述前导信息确定最
大径位置信息。
[0037]在本步骤101中，网络侧检测当前随机接入信道RACH的前导信息，将检测到的前导信息对应的序列与本地存储的同步序列进行相关运算，得到运算后的多径的信道响应序列，其中，运算后的信道响应序列中各信道响应序列值分别对应一个信道响应序列中的位置信息，将信道响应序列中绝对值最大的信道响应序列值所对应的位置信息作为当前RACH的最大径位置信息。
[0038]在确定RACH的最大径位置信息时，除了采用最大值法外，还可以采用平均值法，即利用运算后的信道响应序列中各信道响应序列值进行相加求平均值，将得到的平均值对应的信道响应序列中的位置信息作为当前RACH的最大径位置信息。
[0039]步骤102:在确定的最大径位置信息对应的位置上，接收所述RACH的前导信息对应的当前帧消息信息。
[0040]其中，所述当前帧消息信息中包含控制信息和数据信息。
[0041]在步骤102中，首先，根据步骤101中确定的最大径位置信息，得到所述最大径位置信息对应的位置；
[0042]其次，从所述最大径位置信息对应的位置上，接收所述RACH的前导信息对应的包含控制信息的当前帧消息信息。[0043]步骤103:对所述当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到当前帧消息信息的频偏估计值。
[0044]在步骤103中，通过以下方法对所述当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到当前帧消息信息的频偏估计值:
[0045]第一步:分解出当前帧消息信息中的控制信息。
[0046]具体地，在接收到当前帧消息信息时，对接收到的所述消息信息进行解扰解扩处理，将当前帧消息信息分解得到控制信息和数据信息。
[0047]第二步:利用分解出的控制信息对应的序列与本地存储的导频序列进行运算，得到 X (η)。
[0048]具体地，首先，将所述控制信息对应的序列与本地存储的导频序列进行点乘运算，得到的运算结果记为X (η)；
[0049]在进行点乘运算时，非导频信息置零，因为每个时隙中导频信息的长度为8比特，非导频信息的长度为2比特，非导频信息对运算的影响较小。
[0050]其次，将得到的x(n)进行FFT (Fast Fourier Transformation,离散傅氏变换的快速算法)积分变换后，得到X (η)。
[0051]第三步:利用X(η)确定当前帧消息信息的频偏估计值。
[0052]具体地，确定X (η)中的满足设定条件的参数Ktl和Kjr，并利用所述参数Ktl和KQ+r
计算得到第一频偏估计值
【权利要求】
1.一种确定频偏估计值的方法，其特征在于，所述方法包括: 检测当前随机接入信道RACH的前导信息，并根据所述前导信息确定最大径位置信息；在确定的最大径位置信息对应的位置上，接收所述RACH的前导信息对应的当前帧消息信息； 对所述当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到当前帧消息信息的频偏估计值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方法对所述当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到当前帧消息信息的频偏估计值: 分解出当前帧消息信息中包含的控制信息； 利用分解出的控制信息对应的序列与本地存储的导频序列进行运算，得到X(η); 确定X (η)中的满足设定条件的参数Ktl和Κ#，并利用所述参数Ktl和Kci+!*计算得到第
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述当前帧消息信息中还包含数据信息； 得到当前帧消息信息的频偏估计值之后，所述方法还包括: 利用所述频偏估计值对所述数据信息进行频偏补偿。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下方式对当前帧消息信息中包含的数据信息进行频偏补偿，具体包括: 将当前帧消息信息中包含的数据信息与exp (_」2π Aft)作积，运算得到的结果作为新的数据信息。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述RACH的消息信息还包括第二帧消息信息； 得到当前帧消息信息的频偏估计值之后，所述方法还包括: 确定当前RACH的当前帧消息信息的延迟功率矩阵； 对所述功率矩阵进行运算，并将运算结果作为新的最大径位置信息； 在所述新的最大径位置信息对应的位置上，接收所述RACH的前导信息对应的第二帧消息信息； 对所述第二帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到第二帧消息信息的频偏估计值； 利用所述第二帧消息信息的频偏估计值对第二帧消息信息中包含的数据信息进行频偏补偿。
6.一种确定频偏估计值的设备，其特征在于，所述设备包括: 确定位置信息模块，用于检测当前随机接入信道RACH的前导信息，并根据所述前导信息确定最大径位置信息； 第一接收模块，用于在所述确定位置信息模块确定的最大径位置信息对应的位置上，接收所述RACH的前导信息对应的当前帧消息信息；第一频偏估计值计算模块，用于对所述第一接收模块接收的当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到当前帧消息信息的频偏估计值。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于， 所述第一频偏估计值计算模块，具体用于通过以下方法对所述当前帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到当前帧消息信息的频偏估计值: 分解出当前帧消息信息中包含的控制信息； 利用分解出的控制信息对应的序列与本地存储的导频序列进行运算，得到X(η); 确定X (η)中的满足设定条件的参数Ktl和Κ#，并利用所述参数Ktl和Kci+!*计算得到当
前帧消息信息的频偏估计值
8.如权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述当前帧消息信息中还包含数据信息； 所述设备还包括: 第一频偏补偿模块，用于在得到当前帧消息的频偏估计值之后，利用所述频偏估计值对所述数据信息进行频偏补偿。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于， 所述第一频偏补偿模块，具体用于通过以下方式对当前帧消息信息中包含的数据信息进行频偏补偿，具体包括: 将当前帧消息信息中包含的数据信息与exp (_」2π Aft)作积，得到的结果作为频偏补偿后的数据信息。
10.如权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述设备还包括: 延迟功率矩阵确定模块，用于确定当前RACH的当前帧消息信息的延迟功率矩阵； 位置信息更新模块，用于对所述延迟功率矩阵确定模块确定的功率矩阵进行运算，并将运算结果作为新的最大径位置信息； 第二接收模块，用于在所述位置信息更新模块确定的新的最大径位置信息对应的位置上，接收所述RACH的前导信息对应的包含控制信息的第二帧消息信息； 第二频偏估计值计算模块，用于对所述第二接收模块接收的第二帧消息信息中包含的控制信息进行频偏估计，得到第二帧消息信息的频偏估计值； 第二频偏补偿模块，用于在得到第二帧消息信息的频偏估计值之后，利用所述第二帧消息信息的频偏估计值对第二帧消息信息中包含的数据信息进行频偏补偿。
【文档编号】H04W74/00GK103716896SQ201210378006
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】曹慧, 施英, 崔玲 申请人:京信通信系统（中国）有限公司