联合时频估计及补偿方法、装置及用户设备与流程

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种联合时频估计及补偿方法、装置及用户设备。

背景技术：

在lte(longtermevolution，长期演进)系统中，基站能够周期性地发送小区指定参考信号(cell-specificreferencesignal，crs)，也称为公共参考信号(commonreferencesignal，crs)，用户设备(userequipment，ue)通过跟踪此参考信号，在时间和频率上与基站保持同步。换言之，由于ue和基站的硬件差异，如晶振不同步等，总是会有一定的时频偏差，ue通过跟踪基站周期发送的crs信号，来计算并纠正此时频偏差。此时频偏差又可分别称为载波定时偏差(carriertimingoffset，cto)和载波频率偏差(carrierfrequencyoffset，cfo)。

在5gnr(newradio，新空口)系统中不存在crs信号，但为了满足不同应用场景、部属场景的需求，需要不同的时频跟踪参考信号(trackingreferencesignal，trs)进行动态或半静态地配置，以满足在最小化资源开销的情况下，通过给ue提供高精度的时频同步来获得最优的接收机性能。

lte系统中一般基于crs获得cto和cfo估计值，并经过环路滤波后再对下一个子帧的数据进行补偿。5gnr系统中trs的设计和crs有很多不同，trs的时频密度和周期不同，trs是ue特定的，而且存在使用限制(过去的估计值可以不用于当前时隙)。因此，如何实现5gnr系统中的联合时频估计及补偿是需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明提供的联合时频估计及补偿方法、装置及用户设备，能够实现基于trs和ssb的联合时频估计及补偿，从而提高接收机的接收性能。

第一方面，本发明提供一种联合时频估计及补偿方法，包括：

判断当前时隙上是否存在trs和ssb；

若当前时隙不存在trs和ssb，则基于之前最近trs或ssb时隙上估计的载波定时偏差cto和载波频率偏差cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

若当前时隙上只存在trs，则基于trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

若当前时隙上只存在ssb，当ssb估计的cto和cfo小于等于之前最近trs时隙估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo时，使用之前最近trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，否则使用ssb估计的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

若当前时隙上同时存在trs和ssb，则根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo或者使用环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿。

可选地，所述根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿包括：

对于cto和cfo，当ssb的估计值小于或等于trs的估计值时，采用trs的估计值对当前时隙的数据进行时频补偿。

可选地，所述根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿包括：

对于cto和cfo，当ssb的估计值大于trs的估计值时，采用ssb的估计值对当前时隙上的trs符号数据进行补偿，并基于补偿后的trs符号再进行cto和cfo估计，计算ssb的估计值和补偿后trs的估计值的算术和，将计算结果作为最终的cto和cfo对当前时隙的数据进行时频补偿。

可选地，所述根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿包括：

对于cto和cfo，当ssb的估计值大于trs的估计值时，基于ssb的估计值和trs的估计值计算出最终的trs估计值，根据所述最终的trs估计值对当前时隙的数据进行时频补偿。

可选地，所述基于ssb的估计值和trs的估计值计算出最终的trs估计值包括：

确定ssb的估计值δssb的表达式为：

其中，ρssb为线性系数，为相位角，范围为(-∞，+∞)；

确定trs的估计值δtrs的表达式为：

其中，ρtrs为线性系数，为相位角，范围为[-π，+π]；

由公式确定ssb的估计值对应的相位角的表达式为：

其中，σ为中包含的2π的个数，θssb为余数；

确定最终的trs的估计值对应的相位角的表达式为：

按照如下公式计算出最终的trs估计值：

第二方面，本发明提供一种联合时频估计及补偿装置，包括：

判断单元，用于判断当前时隙上是否同时存在trs和ssb；

第一补偿单元，用于在当前时隙不存在trs和ssb时，基于之前最近trs或ssb时隙上估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

第二补偿单元，用于在当前时隙上只存在trs时，基于trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

第三补偿单元，用于在当前时隙上只存在ssb时，当ssb估计的cto和cfo小于等于之前最近trs时隙估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo时，使用之前最近trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，否则使用ssb估计的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

第四补偿单元，用于在当前时隙上同时存在trs和ssb时，根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo或者使用环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿。

可选地，所述第四补偿单元，用于对于cto和cfo，当ssb的估计值小于或等于trs的估计值时，采用trs的估计值对当前时隙的数据进行时频补偿。

可选地，所述第四补偿单元，用于对于cto和cfo，当ssb的估计值大于trs的估计值时，采用ssb的估计值对当前时隙上的trs符号数据进行补偿，并基于补偿后的trs符号再进行cto和cfo估计，计算ssb的估计值和补偿后trs的估计值的算术和，将计算结果作为最终的cto和cfo对当前时隙的数据进行时频补偿。

可选地，所述第四补偿单元，用于对于cto和cfo，当ssb的估计值大于trs的估计值时，基于ssb的估计值和trs的估计值计算出最终的trs估计值，根据所述最终的trs估计值对当前时隙的数据进行时频补偿。

可选地，所述第四补偿单元，用于确定ssb的估计值δssb的表达式为：

其中，ρssb为线性系数，为相位角，范围为(-∞，+∞)；

确定trs的估计值δtrs的表达式为：

其中，ρtrs为线性系数，为相位角，范围为[-π，+π]；

由公式确定ssb的估计值对应的相位角的表达式为：

其中，σ为中包含的2π的个数，θssb为余数；

确定最终的trs的估计值对应的相位角的表达式为：

按照如下公式计算出最终的trs估计值：

第三方面，本发明提供一种用户设备，所述用户设备包括上述联合时频估计及补偿装置。

本发明实施例提供的联合时频估计及补偿方法、装置及用户设备，在当前时隙不存在trs和ssb时，基于之前最近trs或ssb时隙上估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；在当前时隙上只存在trs时，基于trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；在当前时隙上只存在ssb时，当ssb估计的cto和cfo小于等于之前最近trs时隙估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo时，使用之前最近trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，否则使用ssb估计的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；在当前时隙上同时存在trs和ssb时，根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo或者使用环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，从而可以实现基于trs和ssb的联合时频估计及补偿，从而提高接收机的接收性能。

附图说明

图1为本发明一实施例联合时频估计及补偿方法的流程图；

图2为本发明一实施例联合时频估计及补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动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。

本发明实施例提供一种联合时频估计及补偿方法，如图1所示，所述方法包括：

s11、判断当前时隙上是否存在trs和ssb(synchronizationsignalblock，同步信号块)，若当前时隙上不存在trs和ssb，则执行步骤s12；若当前时隙上只存在trs，则执行步骤s13；若当前时隙上只存在ssb，则执行步骤s14；若当前时隙上同时存在trs和ssb，则执行步骤s15。

s12、基于之前最近trs或ssb时隙上估计的载波定时偏差cto和载波频率偏差cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

s13、基于trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿。

s14、当ssb估计的cto和cfo小于等于之前最近trs时隙估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo时，使用之前最近trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，否则使用ssb估计的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

s15、根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo或者使用环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿。

具体地，当ssb估计值小于等于trs估计值时，可以使用环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿。

本发明实施例提供的联合时频估计及补偿方法，在当前时隙不存在trs和ssb时，基于之前最近trs或ssb时隙上估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；在当前时隙上只存在trs时，基于trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；在当前时隙上只存在ssb时，当ssb估计的cto和cfo小于等于之前最近trs时隙估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo时，使用之前最近trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，否则使用ssb估计的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；在当前时隙上同时存在trs和ssb时，根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo或者使用环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，从而可以实现基于trs和ssb的联合时频估计及补偿，从而提高接收机的接收性能。

具体地，在当前时隙上只存在trs或ssb时，基于trs或者ssb估计的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，其中当前时隙的时域采样点数据需要保存起来，补偿后的数据再进行后续信道估计、解调和解码等其它操作。

具体地，在当前时隙上同时存在trs和ssb时，基于trs和ssb分别估计出对应的cto和cfo，当ssb估计值(适用于cto和cfo)小于或等于trs估计值时，只采用trs的估计值对当前时隙的数据进行时频补偿；当ssb估计值大于trs估计值时，可以采用以下两种处理方案：

(1)采用ssb的估计值对当前时隙上的trs符号数据进行补偿，然后基于补偿后的trs符号再进行cto和cfo估计，计算ssb的估计值和补偿后trs的估计值的算术和，将计算结果作为最终的cto和cfo对当前时隙的数据进行时频补偿。

(2)由于ssb的估计值相对于相位角是线性变化的，但其估计精度远小于trs，而trs的估计精度较好，但其估计值对应的相位角是基于2π的周期线性变化的，所以可以基于ssb估计值和trs估计值推导出精确的trs的实际估计值。详细过程如下：

基于ssb的估计，确定估计值表达式为：

其中，δssb表示ssb估计值(适用于cto和cfo)，ρssb表示线性系数(cto和cfo估计时具有不同的系数)，表示相位角，范围是(-∞，+∞)；

基于trs的估计，确定估计值表达式为：

其中，δtrs表示trs估计值(适用于cto和cfo)，ρtrs表示线性系数(cto和cfo估计时具有不同的系数)，表示相位角，范围是[-π，+π]；

为表示ssb相位角中包含σ个2π，可表示为如下公式：

其中θssb为余数。

而较精确的trs相位角可表示为如下公式：

基于公式(4)，确定较精确的trs的实际估计值为：

最后基于公式(5)得到的较精确的trs的实际估计值对当前时隙的数据进行时频补偿。

本发明实施例还提供一种联合时频估计及补偿装置，如图2所示，所述装置包括：

判断单元11，用于判断当前时隙上是否同时存在trs和ssb；

第一补偿单元12，用于在当前时隙不存在trs和ssb时，基于之前最近trs或ssb时隙上估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

第二补偿单元13，用于在当前时隙上只存在trs时，基于trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

第三补偿单元14，用于在当前时隙上只存在ssb时，当ssb估计的cto和cfo小于等于之前最近trs时隙估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo时，使用之前最近trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，否则使用ssb估计的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；

第四补偿单元15，用于在当前时隙上同时存在trs和ssb时，根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo或者使用环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿。

本发明实施例提供的联合时频估计及补偿装置，在当前时隙不存在trs和ssb时，基于之前最近trs或ssb时隙上估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；在当前时隙上只存在trs时，基于trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；在当时隙上只存在ssb时，当ssb估计的cto和cfo小于等于之前最近trs时隙估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo时，使用之前最近trs估计的cto和cfo或者环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，否则使用ssb估计的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿；在当前时隙上同时存在trs和ssb时，根据trs和ssb估计出的cto和cfo推导出对应的cto和cfo或者使用环路滤波后的cto和cfo对当前时隙的时域采样点数据进行cto和cfo补偿，从而可以实现基于trs和ssb的联合时频估计及补偿，从而提高接收机的接收性能。

可选地，所述第四补偿单元15，用于对于cto和cfo，当ssb的估计值小于或等于trs的估计值时，采用trs的估计值对当前时隙的数据进行时频补偿。

可选地，所述第四补偿单元15，用于对于cto和cfo，当ssb的估计值大于trs的估计值时，采用ssb的估计值对当前时隙上的trs符号数据进行补偿，并基于补偿后的trs符号再进行cto和cfo估计，计算ssb的估计值和补偿后trs的估计值的算术和，将计算结果作为最终的cto和cfo对当前时隙的数据进行时频补偿。

可选地，所述第四补偿单元15，用于对于cto和cfo，当ssb的估计值大于trs的估计值时，基于ssb的估计值和trs的估计值计算出最终的trs估计值，根据所述最终的trs估计值对当前时隙的数据进行时频补偿。

可选地，所述第四补偿单元15，用于确定ssb的估计值δssb的表达式为：

其中，ρssb为线性系数，为相位角，范围为(-∞，+∞)；

确定trs的估计值δtrs的表达式为：

其中，ρtrs为线性系数，为相位角，范围为[-π，+π]；

由公式确定ssb的估计值对应的相位角的表达式为：

其中，σ为中包含的2π的个数，θssb为余数；

确定最终的trs的估计值对应的相位角的表达式为：

按照如下公式计算出最终的trs估计值：

本实施例的装置，可以用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种用户设备，所述用户设备包括上述联合时频估计及补偿装置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。