一种频偏补偿方法和相关装置与流程

本发明实施例涉及通信领域，尤其涉及一种频偏补偿方法和相关装置。

背景技术：

随着高速铁路、高速公路的不断建成、开通和使用，新一代移动通信系统需要与高速移动的用户之间进行高速信息传输。同静止状态或低速状态下的通信相比，高速移动状态下的高速信息传输将面临更多的困难。在高速环境下，由于移动终端具有较高的移动速度，这将引入较大的多普勒频移，这个较大的多普勒频移将会引起接收信号出现大的频率偏移和散射分量发生快速变化，这将会导致系统性能严重下降。因此，克服多普勒的影响是提高系统性能的关键。现有技术中是先采用时域预补偿的方法进行粗频偏估算和补偿，再进行精频偏估算和补偿。由于时域预补偿的方法对信噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，简称SINR)估算并不是非常的准确，经常会出现最大SINR估算值对应的预补偿值是次优预补偿值，从而导致对频偏的补偿精度低。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种频偏补偿方法和相关装置，用以解决现有技术中频偏估计和补偿方法精度低的问题。

本发明实施例提供了一种频偏补偿方法，包括：

基站根据设定周期接收探测参考信号；

所述基站根据所述探测参考信号计算所述探测参考信号的频偏估计值；

所述基站根据所述探测参考信号的频偏估计值对物理上行链路控制信道(Physical Uplink Control CHannel，简称PUCCH)上传输的信号进行第一次频偏补偿。

可选地，所述基站根据所述探测参考信号计算所述探测参考信号的频偏估计值，包括：

所述基站将连续接收的两个探测参考信号进行差分确定所述探测参考信号的多普勒频偏估计值；

所述基站根据所述探测参考信号的频偏估计值对PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿，包括：

所述基站接收PUCCH上传输的信号，所述PUCCH上传输的信号为所述基站连续接收的两个探测参考信号之后接收的上行信号；

所述基站使用所述探测参考信号的多普勒频偏估计值对所述PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿。

可选地，所述基站根据所述探测参考信号的频偏值对所述PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿之后，还包括：

所述基站根据所述探测参考信号进行所述PUCCH的信道质量测量；

确定所述PUCCH的信道质量不满足预设门限时，根据所述第一次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号中的解调参考信号计算所述解调参考信号的频偏估计值，并根据所述解调参考信号的频偏估计值对所述第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿。

可选地，所述基站根据所述探测参考信号的频偏估计值对所述PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿符合下述公式(1)：

其中RX_{PUCCH_1}为第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号，RX_PUCCH为所述PUCCH上传输的信号，f_{offset_1}为所述探测参考信号的频偏估计值，n为时序序列索引号；

所述基站根据所述解调参考信号的频偏估计值对所述第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿符合下述公式(2)：

其中RX_{PUCCH_2}为第二次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号，RX_{PUCCH_1}为第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号，f_{offset_2}为所述解调参考信号的频偏估计值，n为时序序列索引号。

本发明实施例提供了一种频偏补偿方法，包括：

终端根据设定周期发送探测参考信号。

相应地，本发明实施例提供了一种频偏补偿装置，应用于基站，包括：

接收模块，用于根据设定周期接收探测参考信号；

处理模块，用于根据所述探测参考信号计算所述探测参考信号的频偏估计值；

补偿模块，用于根据所述探测参考信号的频偏估计值对PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿。

可选地，所述处理模块具体用于：

将连续接收的两个探测参考信号进行差分确定所述探测参考信号的多普勒频偏估计值；

所述补偿模块具体用于：

接收PUCCH上传输的信号，所述PUCCH上传输的信号为所述基站连续接收的两个探测参考信号之后接收的上行信号；

使用所述探测参考信号的多普勒频偏估计值对所述PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿。

可选地，所述补偿模块还用于：

根据所述探测参考信号进行所述PUCCH的信道质量测量；

确定所述PUCCH的信道质量不满足预设门限时，根据所述第一次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号中的解调参考信号计算所述解调参考信号的频偏估计值，并根据所述解调参考信号的频偏估计值对所述第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿。

可选地，所述补偿模块具体用于：

根据所述探测参考信号的频偏估计值对所述PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿符合下述公式(1)：

其中RX_{PUCCH_1}为第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号，RX_PUCCH为所述PUCCH上传输的信号，f_{offset_1}为所述探测参考信号的频偏估计值，n为时序序列索引号；

根据所述解调参考信号的频偏估计值对所述第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿符合下述公式(2)：

其中RX_{PUCCH_2}为第二次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号，RX_{PUCCH_1}为第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号，f_{offset_2}为所述解调参考信号的频偏估计值，n为时序序列索引号。

本发明实施例提供了一种频偏补偿装置，应用于终端，包括：

发送模块，用于根据设定周期发送探测参考信号。

本发明实施例提供了一种频偏补偿方法和相关装置，终端根据设定周期发送探测参考信号。基站根据设定周期接收终端发送的探测参考信号。基站根据探测参考信号计算探测参考信号的频偏估计值，然后基站根据探测参考信号的频偏估计值对PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿。由于探测参考信号与PUCCH上传输的信号在一个无线帧中传输，故探测参考信号的频偏与PUCCH上传输的信号的频偏接近，从而基站根据终端发送的探测参考信号计算的频偏估计值能有效补偿同一无线帧中PUCCH上传输的信号的频偏。由于基于探测参考信号的频偏估计范围大，从而基站根据探测参考信号计算得到的频偏估计值能有效补偿终端在高速运动环境下带来的大多普勒频偏，提高了频偏估计和补偿的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种频偏补偿方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种长期演进LTE通信系统的帧结构示意图；

图3为本发明实施例提供的PUCCH格式2中一个时隙的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种频偏补偿方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种频偏补偿装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种频偏补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应理解，本发明实施例的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯(Global System of Mobile Communication，简称GSM)系统、码分多址(Code Division Multiple Access，简称CDMA)系统、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称WCDMA)通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称GPRS)系统、长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)系统、LTE频分双工(Frequency Division Duplex，简称FDD)系统、LTE时分双工(Time Division Duplex，简称TDD)系统、通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，简称UMTS)、全球互联微波接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，简称WiMAX)通信系统，以及未来的5G通信系统等。

图1示例性示出了本发明实施例提供的一种频偏补偿方法的流程，如图1所示，该流程的具体步骤包括：

步骤S101，终端根据设定周期发送探测参考信号。

步骤S102，基站根据设定周期接收探测参考信号。

步骤S103，基站根据探测参考信号计算探测参考信号的频偏估计值；

步骤S104，基站根据探测参考信号的频偏估计值对PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿。

本发明实施例中探测参考信号即SRS，其全称为Sounding Reference Signal。SRS用于探测信道质量、功率控制等。为了更好的理解本发明实施例步骤S101中探测参考信号发送的过程，首先介绍一下与本发明实施例密切相关的LTE通信系统的帧结构，图2示例性示出了本发明实施例提供的一种TDD-LTE通信系统的帧结构，如图2所示。TDD-LTE通信系统的每个无线帧长10ms，每个无线帧分为两个5ms的半帧，每个半帧包含5个1ms的子帧，每个子帧又包含两个时隙，每个时隙的长度为0.5ms，其中第1帧即子帧#0为固定的下行子帧；第2帧、第7帧为特殊子帧，包括DwPTS(Downlink Pilot Time Slot,下行导频时隙)、GP(Gap Protect,保护间隔)、UpPTS(Uplink Pilot Time Slot,上行导频时隙)；第3帧即子帧#2为固定的上行子帧，类似的，子帧#3、子帧#5、子帧#8为固定的下行子帧，子帧#4、子帧#7、子帧#9为固定的上行子帧。通过灵活配置上下行子帧个数，使TDD-LTE通信系统适用于上下行对称及非对称业务模式，上下子帧间通过转换点分开。具体实施中，探测参考信号由上行导频时隙UpPTS占用的符号进行传输，或预设的上行子帧中的最后一个符号进行传输。探测参考信号可以全部设定由UpPTS占用的符号进行传输，比如探测参考信号可以通过第2帧、第7帧中的UpPTS占用的符号进行传输。探测参考信号也可以设定由UpPTS占用的符号及上行子帧中的最后一个符号进行传输，比如由第2帧中的UpPTS占用的符号和第3帧即子帧#2的最后一个符号进行传输。探测参考信号还可以设定全部由预设的上行子帧中的最后一个符号进行传输，比如子帧#2、子帧#4、子帧#7、子帧#9的最后一个符号进行传输。终端发送探测信号的周期可以根据具体情况设定。探测参考信号在发送前由基站配置发送周期及相关参数，例如配置索引I_SRS＝0，配置探测参考信号发送周期T_SRS＝2ms，配置对应子帧频偏T_offset＝{0,1}等。

在步骤S102和步骤S103中，基站接收到探测参考信号后，根据探测参考信号计算探测参考信号的频偏估计值。具体实施中，基站可以根据探测参考信号计算探测参考信号的多普勒频偏，计算过程为将连续接收的两个探测参考信号进行差分确定探测参考信号的多普勒频偏估计值。另外基站根据接收到的探测参考信号可以计算信道质量，信道质量可以是信噪比或者有用信号功率。

在步骤S104中，当终端有业务需求时，可以通过PUCCH(Physical Uplink Control CHannel，物理上行链路控制信道)传输信号至基站。在一个无线帧中PUCCH信号由上行子帧传输，比如图2中的子帧#2、子帧#4、子帧#7、子帧#9。在PUCCH上传输的信号的格式可以是PUCCH Format1/1a/1b，也可以是PUCCH Format2/2a/2b。其中格式PUCCH Format2/2a/2b如图3所示，符号2和6为导频符号，符号1、3、4、5及7为数据符号，其导频符号较少，且不连续。由于导频符号发送固定信息，可直接用来做频偏估计，而数据符号发送的信息不同，故不能用数据符号进行频偏估计。基站在接收到PUCCH上传输的信号之后，可根据在接收PUCCH上传输的信号之前连续接收的两个探测参考信号计算探测参考信号的多普勒频偏估计值，并根据计算得到的探测参考信号的频偏估计值对PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿，第一次频偏补偿符合下述公式(1)：

其中RX_{PUCCH_1}为第一次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号，RX_PUCCH为PUCCH上传输的信号，f_{offset_1}为探测参考信号的频偏估计值，n为时序序列索引号。由于在一个无线帧中发送探测参考信号和PUCCH上传输的信号，则探测参考信号的频偏与PUCCH上传输的信号的频偏接近，故可通过计算探测参考信号的频偏估计值来补偿PUCCH上传输的信号的频偏，另外根据探测参考信号能计算得到大的多普勒频偏范围，从而有效补偿高速运动下带来的大多普勒频偏。

基站根据探测参考信号的频偏值对PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿之后，根据探测参考信号进行PUCCH的信道质量测量，并判断PUCCH的信道质量是否满足预设门限，PUCCH的信道质量可以是有用信号功率或信噪比。具体实施中，可以根据探测参考信号计算得到信道的信噪比，判断信噪比是否大于预设门限，若信噪比大于预设门限，则说明信道质量较好，频偏估计比较准确，则基站不需要对PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿，直接解调第一次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号，得到上行控制信息。若信噪比不大于预设门限，说明信道质量差，则基站需要对PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿，然后解调第二次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号，得到上行控制信息。具体地，根据第一次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号中的解调参考信号计算解调参考信号的频偏估计值，解调参考信号由图3中导频占用的符号传输，计算解调参考信号的频偏估计值的具体过程为将一个时隙内两个导频符号上传输的信号进行共轭相乘，得到相位差，根据相位差推算出多普勒频偏估算值。由于一个时隙只得到一个频偏估算值，因此可以将两个时隙的频偏估算值进行平均。之后根据解调参考信号的频偏估计值对第一次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿。第二次频偏补偿符合下述公式(2)：

其中RX_{PUCCH_2}为第二次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号，RX_{PUCCH_1}为第一次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号，f_{offset_2}为解调参考信号的频偏估计值，n为时序序列索引号。

由于根据探测参考信号估算信道质量，并结合信道质量判断频偏估计的准确性，从而提高了频偏估计和补偿的精度，改善PUCCH信道抗频偏检测的性能。

为了更好的解释本发明实施例，下面通过具体的实施场景描述本发明实施例提供的一种频偏补偿方法的流程。

如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤S401，终端根据设定周期向基站发送探测参考信号。

步骤S402，基站根据设定周期接收探测参考信号。

步骤S403，基站根据探测参考信号计算探测参考信号的频偏估计值。

步骤S404，基站根据探测参考信号的频偏估计值对PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿。

步骤S405，基站根据探测参考信号进行PUCCH的信道质量测量。

步骤S406，基站判断信道质量是否满足预定门限，若是，则执行步骤S407，否则执行步骤S408。

步骤S407，基站解调第一次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号。

步骤S408，基站根据解调参考信号计算解调参考信号的频偏估计值。

步骤S409，基站根据解调参考信号的频偏估计值对PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿。

步骤S410，基站解调第二次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号。

从上述内容可以看出，本发明实施例提供了一种频偏补偿方法和相关装置，终端根据设定周期发送探测参考信号。基站根据设定周期接收终端发送的探测参考信号。基站根据所述探测参考信号计算所述探测参考信号的频偏估计值，然后基站根据所述探测参考信号的频偏估计值对PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿。由于探测参考信号与PUCCH上传输的信号在一个无线帧中传输，故探测参考信号的频偏与PUCCH上传输的信号的频偏接近，从而基站根据终端发送的探测参考信号计算的频偏估计值能有效补偿同一无线帧中PUCCH上传输的信号的频偏。由于基于探测参考信号的频偏估计范围大，从而基站根据探测参考信号计算得到的频偏估计值能有效补偿终端在高速运动环境下带来的大多普勒频偏，提高了频偏估计和补偿的精度。

基于相同构思，图5示例性的示出了本发明实施例提供的一种频偏补偿装置的结构，该装置应用于基站500，可以执行频偏补偿方法的流程。

如图5所示，该装置包括：

接收模块501，用于根据设定周期接收探测参考信号。

处理模块502，用于根据所述探测参考信号计算所述探测参考信号的频偏估计值。

补偿模块503，用于根据所述探测参考信号的频偏估计值对PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿。

可选地，所述处理模块502具体用于：

将连续接收的两个探测参考信号进行差分确定所述探测参考信号的多普勒频偏估计值；

所述补偿模块503具体用于：

接收PUCCH上传输的信号，所述PUCCH上传输的信号为所述基站连续接收的两个探测参考信号之后接收的上行信号；

使用所述探测参考信号的多普勒频偏估计值对所述PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿。

可选地，所述补偿模块503还用于：

根据所述探测参考信号进行所述PUCCH的信道质量测量；

确定所述PUCCH的信道质量不满足预设门限时，根据所述第一次频偏补偿后的PUCCH上传输的信号中的解调参考信号计算所述解调参考信号的频偏估计值，并根据所述解调参考信号的频偏估计值对所述第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿。

可选地，所述补偿模块503具体用于：

根据所述探测参考信号的频偏估计值对所述PUCCH上传输的信号进行第一次频偏补偿符合下述公式(1)：

其中RX_{PUCCH_1}为第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号，RX_PUCCH为所述PUCCH上传输的信号，f_{offset_1}为所述探测参考信号的频偏估计值，n为时序序列索引号；

根据所述解调参考信号的频偏估计值对所述第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号进行第二次频偏补偿符合下述公式(2)：

其中RX_{PUCCH_2}为第二次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号，RX_{PUCCH_1}为第一次频偏补偿后的所述PUCCH上传输的信号，f_{offset_2}为所述解调参考信号的频偏估计值，n为时序序列索引号。

基于相同构思，本发明实施例提供的另一种频偏补偿装置，该装置应用于终端600，如图6所示，该装置包括：

发送模块601，用于根据设定周期发送所述探测参考信号。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。