专利名称：基于导频的时偏估计装置和方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及移动通信领域的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系统的基于导频的时偏估计装置和方法。
背景技术：
LTE项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，它改进并增强了 3G的空 中接入技术。与3G相比，LTE (Long TermEvolution，长期演进)更具技术优势，体现在更高 的用户数据速率、分组传送、降低系统延迟、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低等 方面。LTE下行链路采用OFDM技术，OFDM具有频谱利用率高、抗多径干扰等特点，OFDM 系统能够有效地抵抗无线信道带来的影响。通常，OFDM系统中存在多个天线，每个天线 上有多个导频位置。LTE上行链路传输方案采用带循环前缀的单载波频分复用多址系统 (Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA),在上行米用带循环 前缀的SC-FDMA传输方案中，使用DFT(Discrete Fourier Transformation，离散傅立叶 变换)获得频域信号，然后插入零符号进行频谱搬移，搬移后的信号再通过IFFTdnverse Fast Fourier Transformation，反傅立叶变换)(因此，SC-FDMA 系统也称 DFT-S-OFDM (基 于傅立叶变换扩展的正交频分复用)系统)，可以降低发射终端的峰均功率比。符号定时的偏差会带来频域的相位旋转，并且会随频域符号累计相位。时域定时 偏差会增加OFDM对时延扩展的敏感程度，那么系统所能容忍的时延扩展就会低于其设计 值。为了尽量减小这种负面的影响，需要尽量减小时偏。因此就要对时偏进行估计，并修正 这个偏差。十办议 3GPP TS 36.213 “ Evolved Universal Terrestrial RadioAccess (E-UTRA) ；Physical layer procedures".中给出 了时偏(TA)调整上报的相 关内容。基站根据上行接收信号，测量出UE上行同步时偏值，并将这个时偏调整量(TA)下 发给UE, UE再根据收到的值调整自己的上发时间，从而实现上行同步过程，因此时偏估计 是LTE系统必不可缺的一个部分。符号定时偏差与子载波相位之间有对应关系，随着定时的变化，子载波上符号相 位也会发生相应的变化。样值间隔的定时偏差、会在频域相邻两个子载波间产生的相位 偏差是
2π其中，N是系统采样频率对应的FFT (Fast FourierTransformation，傅立叶变换) 点数。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翻转。根据现有技术，无法降低时偏对接收机性能的影响。
基于上述问题，为了降低时偏对接收机性能的影响，有必要提供一种简单、易实 现、能有效进行时偏估计的装置。因此，本发明提出了一种OFDM系统中基于导频的时偏估 计装置和方法，以解决上述问题。本发明的一个目的在于提供一种正交频分复用系统的基于导频的时偏估计装置。 该基于导频的时偏估计装置包括导频位信道估计模块，用于根据接收频域解调参考符号 和本地频域解调参考符号计算，获取目标用户导频位频域信道估计值；以及时偏估计模块， 用于分别对每个目标用户，使用各个子载波上的导频位信道估计值的相位差进行时偏估 计。优选地，时偏估计模块使用得到的导频位频域信道估计值的相位差分别计算各个 导频位置、各个接收天线上的时偏估计值。并且，时偏估计模块将计算获得的多个导频位 置、接收天线上的时偏估计值求平均。优选地，该基于导频的时偏估计装置还包括导频信道估计多用户分离和时域降 噪模块，用于将导频位信道估计模块获取的导频位频域信道估计值变换到时域，得到时域 信道估计值，计算目标用户的有效信道冲击响应窗长并分离用户，并且通过得到的时域信 道估计值和目标用户的有效信道冲击响应窗将各天线的目标用户的有效信道冲击响应窗 外的噪声均滤掉。优选地，该基于导频的时偏估计装置还包括时域信道估计值变换到频域模块，用 于将通过时域降噪模块降噪而得到的降噪后的时域信道估计值变换到频域。本发明的另一目的在于提供一种正交频分复用系统的基于导频的时偏估计方法。 该方法包括用于根据接收频域解调参考符号和本地频域解调参考符号计算，获取目标用 户的导频位频域信道估计值；以及分别对每个目标用户，使用各个子载波上的导频位频域 信道估计值的相位差进行时偏估计。优选地，分别对每个目标用户，使用各个子载波上的所述导频位频域信道估计值 的相位差进行时偏估计的步骤包括使用得到的频域信道估计值的相位差分别计算各个导 频位置、各个接收天线上的时偏估计值。并且，该步骤还包括将计算获得的多个导频位置、 接收天线上的时偏估计值求平均。优选地，在分别对每个目标用户，使用各个子载波上的导频位频域信道估计值相 位差进行时偏估计之前，该基于导频的时偏估计方法还包括将导频位信道估计模块获取 的导频位频域信道估计值变换到时域，得到时域信道估计值，计算目标用户的有效信道冲 击响应窗长并分离用户，并且通过得到的时域信道估计值和目标用户的有效信道冲击响应 窗将各接收天线的目标用户的有效信道冲击响应窗外的噪声均滤掉；以及将通过所述时域 降噪模块降噪而得到的降噪后的时域信道估计值变换到频域。优选地，通过如下公式分别计算各个导频位置、各个接收天线上的时偏估计值、，
slot」，ka，(m) ·
N11 (M~s、 ^slOlJMin,)a_d/0,_/>’(m) * 一d’o’(m)))J， 其中，m是目标用户；slot」是时隙；ka是天线；M是频域信道估计值的长度；N是 FFT点数；“angle ()，，是求角度函数；“conj ()，，是求共轭函数；Hk, slotJ, ka, (m)为第k个子载波的频域信道估计值；Hk+S,sl。t」▲,(_ )为第k+S个子载波的频域信道估计值；S是载波间隔因 子，取值整数，小于M-S，当小区配置是常规循环前缀的时候，S默认取值6，当小区配置是扩 展循环前缀的时候，S默认取值2优选地，通过如下公式计算目标用户的有效信道冲击响应窗长Lw:
Lr =max( M*-^- ,1)， c L 2048J其中，有效信道冲击响应窗长Lw包括前窗长度和后窗长度，前窗长度为Lf_ = λ fLc，后窗长度为Lp。st = λ pLc,则Lw = Lf e+Lp。st，其中，M是频域信道估计值的长度，λ f和 λ p是窗宽调整因子，“ L」”表示下取整函数，l。p表示循环前缀长度，L。是计算出来的CP对 应的窗长参数。该基于导频的时偏估计装置是基于接收导频序列进行多用户的时偏估计的，从而 为时偏补偿和时偏上报提供更加准确的测量量，以降低时偏对接收机性能的影响。根据本发明的基于导频的时偏估计方法可以有效地估计基站和终端之间的相对 时偏，由于采用了时域多用户分离和降噪的方法，该方案可以对单用户进行时偏估计，也可 以对多个MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出技术)用户进行时偏估 计，并有一定的抗噪能力，在低信噪比工作点下也能获得较准确的估计值。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中图 1 是 SC-FDMA 系统导频信号(PUSCH(Physical UplinkShared Channel，物理上 行链路共享信道)信道解调参考信号)位置示意图；图2是根据本发明的一实施例的时偏估计装置图；图3是根据本发明另一实施例的时偏估计装置图；图4是根据本发明一实施例的时偏估计方法流程图；以及图5是根据本发明另一实施例的时偏估计方法流程图。
具体实施例方式功能概述为了降低时偏对接收机性能的影响，本发明实施例提供了一种基于导频的时偏估 计装置，该装置包括导频位信道估计模块，用于根据接收频域解调参考符号和本地频域解 调参考符号计算，获取目标用户导频位频域信道估计值；以及时偏估计模块，用于分别对每 个目标用户，使用各个子载波上的所述导频位信道估计值的相位差进行时偏估计。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。装置实施例根据本发明的一个实施例，如图2所示，该基于导频的时偏估计装置包括导频位 信道估计模块A，用于根据接收频域解调参考符号和本地频域解调参考符号计算，获取目标 用户导频位频域信道估计值；以及时偏估计模块D，用于分别对每个目标用户，使用各个子 载波上的导频位信道估计值的相位差进行时偏估计。根据本发明的另一实施例，如图3所示，正交频分复用系统的时偏估计装置包括 导频位信道估计模块A、导频信道估计多用户分离和时域降噪模块B、时域信道估计值变换 到频域模块C、时偏估计模块D。各个模块之间串联连接。其中，导频位信道估计模块A通过用接收频域解调参考符号和本地频域解调参考 符号计算，获取目标用户的导频位频域信道估计值。导频信道估计多用户分离和时域降噪 模块B用于将频域信道估计变换到时域，计算目标用户的有效信道冲击响应窗长，并分离 用户，并且将各接收天线的有效信道冲击响应窗外噪声均滤掉。时域信道估计值变换到频 域模块C用于将降噪后的时域信道估计值变换到频域。时偏估计模块D用于使用子载波相 位差分别计算各个导频位置、各个接收天线上的时偏估计值，并将多个导频位置、接收天线 上的时偏估计值求平均。方法实施例根据本发明的另一方面，如图4所示，根据本发明的基于导频的时偏估计方法包 括用于根据接收频域解调参考符号和本地频域解调参考符号计算，获取目标用户的导频 位频域信道估计值SlOO ；以及分别对每个目标用户，使用各个子载波上的所述导频位频域 信道估计值的相位差进行时偏估计S400。当已经获得用户m的频域信道估计值时，对目标用户m，使用各个子载波上的频域 信道估计值相位差进行时偏估计S401。分别计算各个导频位置、各个接收天线上的时偏值，
权利要求
一种基于导频的时偏估计装置，其特征在于，所述时偏估计装置包括导频位信道估计模块，用于根据接收频域解调参考符号和本地频域解调参考符号计算，获取目标用户导频位频域信道估计值；以及时偏估计模块，用于分别对每个目标用户，使用各个子载波上的所述导频位频域信道估计值的相位差进行时偏估计。
2.根据权利要求1所述的基于导频的时偏估计装置，其特征在于，所述时偏估计模块 使用得到的所述导频位频域信道估计值的相位差分别计算各个导频位置、各个接收天线上 的时偏估计值。
3.根据权利要求2所述的基于导频的时偏估计装置，其特征在于，所述时偏估计模块 将计算获得的多个导频位置、接收天线上的时偏估计值求平均。
4.根据权利要求1所述的基于导频的时偏估计装置，其特征在于，还包括导频信道估计多用户分离和时域降噪模块，用于将所述导频位信道估计模块获取的导 频位频域信道估计值变换到时域，得到时域信道估计值，计算目标用户的有效信道冲击响 应窗长并分离用户，并且通过得到的时域信道估计值和目标用户的有效信道冲击响应窗将 各天线的目标用户的有效信道冲击响应窗外的噪声均滤掉。
5.根据权利要求4所述的基于导频的时偏估计装置，其特征在于，还包括时域信道估计值变换到频域模块，用于将通过所述时域降噪模块降噪而得到的降噪后 的时域信道估计值变换到频域。
6.一种基于导频的时偏估计方法，其特征在于，所述方法包括用于根据接收频域解调参考符号和本地频域解调参考符号计算，获取目标用户的导频 位频域信道估计值；以及分别对每个目标用户，使用各个子载波上的所述导频位频域信道估计值的相位差进行 时偏估计。
7.根据权利要求6所述的基于导频的时偏估计方法，其特征在于，所述分别对每个目 标用户，使用各个子载波上的所述导频位频域信道估计值的相位差进行时偏估计的步骤包 括使用子载波相位差分别计算各个导频位置、各个接收天线上的时偏估计值。
8.根据权利要求7所述的基于导频的时偏估计方法，其特征在于，所述分别对每个目 标用户，使用各个子载波上的所述导频位频域信道估计值相位差进行时偏估计的步骤还包 括将计算获得的多个导频位置、接收天线上的时偏估计值求平均。
9.根据权利要求6所述的基于导频的时偏估计方法，其特征在于，在分别对每个目标 用户，使用各个子载波上的所述导频位频域信道估计值相位差进行时偏估计之前，所述方 法还包括将所述导频位信道估计模块获取的导频位频域信道估计值变换到时域，得到时域信道 估计值，计算目标用户的有效信道冲击响应窗长并分离用户，并且通过得到的时域信道估 计值和目标用户的有效信道冲击响应窗将各接收天线的目标用户的有效信道冲击响应窗 外的噪声均滤掉。
10.根据权利要求9所述的基于导频的时偏估计方法，其特征在于，在将各天线的窗外 噪声均滤掉之后，所述方法还包括将通过所述时域降噪模块降噪而得到的降噪后的时域信道估计值变换到频域。
11.根据权利要求7所述的基于导频的时偏估计方法，其特征在于，通过如下公式分别 计算各个导频位置、各个接收天线上的时偏估计值^slrtω
12.根据权利要求6所述的基于导频的时偏估计方法，其特征在于，通过如下公式计算 目标用户的有效信道冲击响应窗长Lw
全文摘要
本发明公开一种基于导频的时偏估计装置和方法，该时偏估计装置基于接收导频序列进行多用户的时偏估计，其包括导频位信道估计模块，用于根据接收频域解调参考符号和本地频域解调参考符号计算，获取目标用户导频位频域信道估计值；以及时偏估计模块，用于分别对每个目标用户，使用各个子载波上的导频位信道估计值的相位差进行时偏估计。该时偏估计方法包括获取目标用户的导频位频域信道估计值；以及分别对每个目标用户，使用各个子载波上的导频位频域信道估计值的相位差进行时偏估计。该时偏估计装置为时偏补偿和时偏上报提供更加准确的测量量，降低时偏对接收机性能的影响。该时偏估计方法可以有效地估计基站和终端之间的相对时偏。
文档编号H04L27/26GK101945073SQ20091015159
公开日2011年1月12日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者李萍, 秦洪峰 申请人:中兴通讯股份有限公司