无线通信系统中的方法和接收器的制造方法
【专利摘要】接收器(120)和所述接收器(120)中的方法(500)，用于基于正交频分复用(OFDM)估算无线通信系统(100)中的发射器(110)和所述接收器(120)之间的规范化的频率偏移。所述方法(400)包括从所述发射器(110)接收(401)第一导频信号(yr1)和第二导频信号(yr2)；以及基于所述接收(401)的导频信号(yr1、yr2)计算(402)卡-洛近似值λK(φ)，直到对数似然函数λ(φ)的任意有限阶K；以及通过计算所述计算的卡-洛近似值λK(φ)的最大值来估算所述频率偏移。
【专利说明】无线通信系统中的方法和接收器
【技术领域】
[0001]本文所述的实施方式大体上涉及一种接收器和接收器中的方法，具体而言，涉及一种用于估算无线通信系统中的发射器和接收器之间的频率偏移的机制。
【背景技术】
[0002]用户设备(UE)，也称为移动台、无线终端和/或移动终端，被启用于在无线通信系统(有时也称为蜂窝无线系统或无线通信网络)中进行无线通信。可以通过无线接入网(RAN)以及可能一个或多个核心网在如UE之间、UE与有线电话之间和/或UE与服务器之间进行通信。无线通信可包括例如语音、消息、分组数据、视频、广播等各种通信服务。
[0003]UE可进一步称为移动电话、蜂窝电话、平板电脑或者有无线功能的笔记本电脑等。本文中的UE可以为，例如，便携式、口袋式、手持式、计算机内含或车载式的移动设备，其开启后可通过无线接入网络与另一实体(例如另一 UE或服务器)进行语音和/或数据通信。
[0004]无线通信系统覆盖一个划分为小区区域的地理区域，每个小区区域由一个无线网络节点或基站服务，例如无线基站(RBS)或基站收发信台(BTS)，其在一些网络中，依据所用技术和/或术语，可称为“eNB”、“eN0deB”、“N0deB”或“B node，，。
[0005]有时，“小区”这一表达可用于表示无线网络节点本身。然而，该小区在普通术语中还可用于表示地理区域，其中由基站站点中的无线网络节点提供无线覆盖。位于基站站点的无线网络节点可以服务一个或者几个小区。无线网络节点通过在射频上运行的空中接口与各无线网络节点范围内的任意UE进行通信。
[0006]在某些无线接入网络中，几个无线网络节点可以通过比如线路或者微波连接到如通用移动通讯系统(UMTS)中的无线网络控制器(RNC)。该RNC，如在GSM中有时也称为基站控制器(BSC)，可以监督并协调多个与其相连的无线网络节点的各种活动。GSM是全球移动通信系统的简称(最初名称为:移动专家组移动通信特别小组)。
[0007]在第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)中，无线网络节点，也称为eNodeB或eNB，可以连接到一个网关，例如无线接入网关，也可以连接到一个或多个核心网。
[0008]在本文中，下行链路、下游链路或前向链路这些表达可用于描述从无线网络节点到UE的传输路径。上行链路、上游链路或反向链路这些表达可用于描述相反方向的传输路径，即从UE到无线网络节点。
[0009]正交频分复用(OFDM)是当代系统(例如LTE和WIFI)中的主要调制技术。OFDM是一种在多个载波频率上编码数字数据的方法。OFDM是用作数字多载波调制方法的频分复用(FDM)方案。大量紧密间隔的正交子载波信号用于携载数据。将数据划分为几个平行数据流或信道，每个子载波一个平行数据流或信道。
[0010]OFDM的一个常见且严重的问题是发射部分和接收部分之间的频率偏移。这在本文中被称为载波频率偏移(CFO)。CFO意味着发射器和接收器彼此错位，并导致OFDM子载波之间的正交性丢失。由于子载波之间的正交性是OFDM的关键，那么该情形是不可接受的，且必须采取措施。在接收器知道CFO的情况下，可通过频率移动简单地对CFO进行补偿，并且保证正交性。因此，缓解CFO相当于从接收的数据估算CFO的问题。
[0011]CFO通常分解为两部分，整数倍频率偏移(IFO)和分数倍频率偏移(FFO):
[0012]ε CF。一 ε IF0+ ε FF0
[0013]其中εΙΡ?是与子载波间隔相乘的整数，在大小上限制为子载波间隔的一半。在LTE中，子载波间隔是15kHz，因此FFO在大小上限制为7.5kHz，且IFO可以是……-30kHz、-15kHz、O、15kHz、30kHz......[0014]在初始同步期间，获取ε IF()的精确值。因此，剩余的任务是估算FF0。在本发明中，假设例如在初始同步期间已经估算了 IF0。通过子载波间隔规范化所有偏移是标准的标记过程，因此FFO限制为ε FF0 e [-1/2, 1/2]且:
[0015]ε IF0 e {...，-3, -2, -1, O, I, 2, 3,.....[0016]必须基于接收的信号估算FF0。本文假设两个OFDM符号可用。启用校准进行工作的一个条件是这两个符号包括训练符号，也叫做导频符号。如果是这样，那么基于这两个OFDM符号，要求拥有能够在ε FF0 e [-1/2，1/2]范围内处理任意FFO的(近似)-最佳FFO估计器算法。
[0017]随后将描述系统模型。由Srt和Srt分别表不在时间rl和r2接收的OFDM符号。进一步地，可假设已经执行时间同步和IFO补偿，使得循环前缀(CP)已经从两个符号中移除，并且CFO在大小上最多为0.5 (即只保留FF0)。由和I2表示根本没有FFO的情况下的两个信号。那么:\=?ΛεβτοΑ, k e {rl, r2j,其中Dk( ε FF0)是对角矩阵:
【权利要求】
1.一种接收器(120)中的方法(400)，用于基于正交频分复用(OFDM)估算无线通信系统(100)中的发射器(110)和所述接收器(120)之间的规范化的频率偏移，所述方法(400)包括: 从所述发射器(110)接收(401)第一导频信号(yrt)和第二导频信号(yJ ； 基于所述接收(401)的导频信号(yrt、yr2)计算(402)卡-洛近似值λκ(φ)，直到对数似然函数λ (φ)的任意有限阶K;以及 通过计算所述计算(402)的卡-洛近似值λκ(φ)的最大值来估算(403)所述频率偏移。
2.根据权利要求1所述的方法(400)，其特征在于，K= 3并且对数似然函数的表示包括三个基础函数φι(φ)、φ2(Φ):和ψ3(Φ)'的集合。
3.根据权利要求2所述的方法(400)，其特征在于，所述三个基础函数φι(ψ)、φ2(φ)和φ3(φ):按以下形式构造:φ(φ) = exp (-?'2πφ[Δ + fk])。
4.根据权利要求3所述的方法(400)，其特征在于，所述参数fk可通过以下方法计算: fk = (k-2).;其中0.3≤f≤0.7并且1≤k≤3。
5.根据权利要求4所述的方法(400)，其特征在于，f.= 0.5。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法(400)，其特征在于，所述对数似然函数λ3(Φ)可通过以下方法构造:
7.根据权利要求2到6中任一项所述的方法(400)，其特征在于，所述对数似然函数λ3(φ)的三个值以Φ =-θ、0、Θ来计算，其中0.3≤Θ≤0.4。
8.根据权利要求2到7中任一项所述的方法(400)，其特征在于，所述对数似然函数λ3(Φ)通过发现系数a !> a 2 a 3，将它们乘以所述对应的基础函数φ?(Φ)、φ2(Φ):和φ3(Φ),并将这三项求和来计算(402)。
9.根据权利要求7到8中任一项所述的方法(400)，其特征在于，所述系数a1、a 2和a 3通过以下方法计算(402):
10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法(400)，其特征在于，通过最优化算法的应用来估算所述计算(402)的函数λ3(φ)的最大值。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法(400)，其特征在于，通过以下方法估算所述计算(402)的函数λ3(φ)的最大值: 选择P值Φ，使得Φ e {φ” φ2，…，φρ}位于[-0.5,0.5]内；计算 Φ e {Φ1; Φ 2，…，ΦΡ}处 λ 3 (Φ)的 P 值； 确定λ 3(Φ)的最大值，以λΜΧ表示，
12.根据权利要求11所述的方法(400)，其特征在于，当具有所述确定的最大值λ_和对应值Φ—时，可假设所述λ3(φ)的最大值在一个区间内:
13.根据权利要求12所述的方法(400)，其特征在于，执行具有M次迭代的黄金分割搜索以发现所述区间内的λ3(Φ)的最大值。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的方法(400)，其特征在于，通过用户设备(UE)表示所述接收器(120)，并通过无线网络节点表示所述发射器(110)。
15.一种接收器(120)，用于基于正交频分复用(OFDM)估算无线通信系统(100)中的发射器(110)和所述接收器(120)之间的规范化的频率偏移，所述接收器(120)包括: 接收电路(510)，用于从所述发射器(110)接收第一导频信号(yj和第二导频信号(yr2);以及 处理器(520)，用于基于所述接收的导频信号(yrt、yr22)计算卡-洛近似值λκ(φ)，直到对数似然函数λ (φ)的任意有限阶K，并且还用于通过计算所述计算的卡-洛近似值λκ(Φ)的最大值来估算所述频率偏移。
16.根据权利要求15所述的接收器(120)，其特征在于，所述处理器(520)进一步用于根据权利要求1到14的任一项实施所述方法(400)。
【文档编号】H04L27/26GK104022992SQ201410184299
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】鲁塞克·弗雷德里克, 巴苏基·恩达·帕里延多 申请人:华为技术有限公司