一种基于5G通信网络的频偏估计方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于5G通信网络的频偏估计方法及系统，该频偏估计方法包括：在不同采样点获取参考信号，提取每个参考信号的循环前缀和末尾数据；计算每个参考信号的相位差和所有参考信号的平均相位差；通过平均相位差和每个参考信号的相位差，得到每个参考信号的频偏值。本发明专利技术实施例通过在连续采样点获取相关的参考信号，获取参考信号的循环前缀和末尾数据用以计算该参考信号的相位差，通过参考信号的相位差计算得到每个参考信号的频偏值，通过各参考信号的频偏值对相应的采样点进行频偏补偿，消除高速移动所带来的多普勒偏移，提高接收端的解调性能。

A Frequency Offset Estimation Method and System Based on 5G Communication Network

The present invention relates to a frequency offset estimation method and system based on 5G communication network. The frequency offset estimation method includes: obtaining reference signal at different sampling points, extracting cyclic prefix and end data of each reference signal, calculating phase difference of each reference signal and average phase difference of all reference signals, and adopting average phase difference of all reference signals. With the phase difference of each reference signal, the frequency offset of each reference signal is obtained. The embodiment of the present invention calculates the phase difference of the reference signal by acquiring the relevant reference signal at a continuous sampling point, obtaining the cyclic prefix and the end data of the reference signal, calculating the frequency offset of each reference signal by the phase difference of the reference signal, and performing the corresponding sampling point by the frequency offset of each reference signal. Frequency offset compensation can eliminate the Doppler offset caused by high-speed movement and improve the demodulation performance of the receiver.

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G通信网络的频偏估计方法及系统
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于5G通信网络的频偏估计方法及系统。
技术介绍
随着互联网的迅猛发展，为了满足人们日益增长的带宽需求，更高速的接入技术被提上日程。下一代数字用户线技术是未来最重要的高速有线接入技术，可以达到超过1Gbps的接入速率，将大幅度地提升网络速度。影响系统的同步性能的主要是采样频率同步，在高载波、高速率的OFDM系统中采样频偏的影响十分严重，系统的高速传输需要精准地估计采样频偏并进行补偿。频率偏差主要由发射机与接收机之间晶振频率偏差、多普勒偏移和相位噪声引入。由于多载波系统相对于单载波系统来说，更灵敏于频率偏差，所以多载波系统中频率同步更为重要。载波频率同步误差造成接收信号在频域的偏移。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术的至少一个实施例提供了一种基于5G通信网络的频偏估计方法，包括：在连续采样点分别获取参考信号，提取每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据；通过每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据计算每个所述参考信号的相位差和所有参考信号的平均相位差；通过所述平均相位差和每个所述参考信号的相位差，得到每个所述参考信号的频偏值；通过每个所述参考信号的频偏值分别对每个参考信号进行频偏补偿。基于上述技术方案，本专利技术实施例还可以做出如下改进。可选的，所述通过所述平均相位差和每个所述参考信号的相位差，得到所述参考信号的频偏值，具体包括：通过所述平均相位差计算所有所述参考信号的平均频偏值；通过所述参考信号的相位差计算所述参考信号的预备频偏值；计算所述预备频偏值和所述平均频偏值的差值；判断所述差值是否在预设范围内，若是，则所述预备频偏值合格，将所述预备频偏值作为所述参考信号的频偏值；若否，则所述预备频偏值不合格，重新在对应所述采样点采集参考信息。可选的，所述提取每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据，具体包括：获取所述参考信号的循环前缀和末尾数据的到达时间；通过如下计算公式表示所述参考信号的循环前缀和末尾数据：其中，r1为循环前缀，r2为末尾数据，Δfc为频偏值，nTs为所述循环前缀的到达时间，(n+Nd)Ts为所述末尾数据的到达时间，Ts为LTE通信系统中最小时间单位。可选的，所述通过所述平均相位差和每个所述参考信号的相位差，得到每个所述参考信号的频偏值，具体包括：通过如下计算公式计算所述平均频偏值或所述预备频偏值：其中，Δfc为频偏值，NdTs为所述循环前缀和所述末尾数据到达时间间隔，Ts为LTE通信系统中最小时间单位，ln为自然对数函数，R为所述平均相位差或所述参考信号的相位差。可选的，该频偏估计方法还包括：计算频偏补偿过后的参考信号的循环前缀和末尾数据的误差相位差；通过所述误差相位差计算误差频偏值；将所述误差频偏值与所述频偏值求和，得到精准频偏值。本专利技术实施例还提供了一种基于5G通信网络的频偏估计系统，包括：获取子系统、计算子系统、处理子系统；所述获取子系统，用于在连续采样点分别获取参考信号，提取每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据；所述计算子系统，用于通过每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据计算每个所述参考信号的相位差和所有参考信号的平均相位差；所述计算子系统，还用于通过所述平均相位差和每个所述参考信号的相位差，得到每个所述参考信号的频偏值；所述处理子系统，用于通过每个所述参考信号的频偏值分别对每个参考信号进行频偏补偿。可选的，还包括：判断子系统；所述计算子系统，具体用于通过所述平均相位差计算所有所述参考信号的平均频偏值；通过所述参考信号的相位差计算所述参考信号的预备频偏值；并计算所述预备频偏值和所述平均频偏值的差值；所述判断子系统，用于判断所述差值是否在预设范围内，若是，则所述预备频偏值合格，将所述预备频偏值作为所述参考信号的频偏值；若否，则所述预备频偏值不合格，重新在对应所述采样点采集参考信息。可选的，所述获取子系统，具体用于获取所述参考信号的循环前缀和末尾数据的到达时间；所述计算子系统，具体用于通过如下计算公式表示所述参考信号的循环前缀和末尾数据；其中，r1为循环前缀，r2为末尾数据，Δfc为频偏值，nTs为所述循环前缀的到达时间，(n+Nd)Ts为所述末尾数据的到达时间，Ts为LTE通信系统中最小时间单位。可选的，所述计算子系统，具体用于通过如下计算公式计算所述平均频偏值或所述预备频偏值：其中，Δfc为频偏值，NdTs为所述循环前缀和所述末尾数据到达时间间隔，Ts为LTE通信系统中最小时间单位，ln为自然对数函数，R为所述平均相位差或所述参考信号的相位差。可选的，所述计算子系统，具体用于计算频偏补偿过后的参考信号的循环前缀和末尾数据的误差相位差；通过所述误差相位差计算误差频偏值；将所述误差频偏值与所述频偏值求和，得到精准频偏值。本专利技术的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本专利技术实施例通过在连续采样点获取相关的参考信号，获取参考信号的循环前缀和末尾数据用以计算该参考信号的相位差，通过参考信号的相位差计算得到每个参考信号的频偏值，通过各参考信号的频偏值对相应的采样点进行频偏补偿，消除高速移动所带来的多普勒偏移，提高接收端的解调性能。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种基于5G通信网络的频偏估计方法流程示意图；图2是本专利技术另一实施例提供的一种基于5G通信网络的频偏估计方法流程示意图；图3是本专利技术又一实施例提供的一种基于5G通信网络的频偏估计方法流程示意图；图4是本专利技术又一实施例提供的一种基于5G通信网络的频偏估计系统结构示意图；图5是本专利技术又一实施例提供的一种基于5G通信网络的频偏估计系统结构示意图其二。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种基于5G通信网络的频偏估计方法，包括：S11、在连续采样点分别获取参考信号，提取每个参考信号的循环前缀和末尾数据。具体的，由于发送端时域各符号所添加循环数据与末尾数据完全一致，经过信道时产生不同的相位变化值，提取各参考信号的循环前缀和末尾数据用于后续处理，其中，连续采样点的参考信号可以是连续时间间隔内的同一用户终端发送的数据的连续子帧。S12、通过每个参考信号的循环前缀和末尾数据计算每个参考信号的相位差和所有参考信号的平均相位差。具体的，计算得到每个参考信号的相位差和所有参考信号的平均相位差，对接受到的参考信号进行自相关运算，从相关结果中提取相位信息，即对循环前缀和末尾数据进行自相关运算，还可以采用，若接收端已知接收端发射的参考信号时，通过已知的参考信号和经信道传输的参考信号进行互相关运算，得到参考信号的相位差。S13、通过平均相位差和每个参考信号的相位差，得到每个参考信号的频偏值。具体的，通过参考信号的相位差计算得到该参考信号的频偏值，平均相位差可代替连续采样点内的用户终端的移动情况，在一个连续的采样点时间内，该平均相位差应符合大多数采样点所采集的参考信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于5G通信网络的频偏估计方法，其特征在于，包括：在连续采样点分别获取参考信号，提取每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据；通过每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据计算每个所述参考信号的相位差和所有参考信号的平均相位差；通过所述平均相位差和每个所述参考信号的相位差，得到每个所述参考信号的频偏值；通过每个所述参考信号的频偏值分别对每个参考信号进行频偏补偿。

【技术特征摘要】
1.一种基于5G通信网络的频偏估计方法，其特征在于，包括：在连续采样点分别获取参考信号，提取每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据；通过每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据计算每个所述参考信号的相位差和所有参考信号的平均相位差；通过所述平均相位差和每个所述参考信号的相位差，得到每个所述参考信号的频偏值；通过每个所述参考信号的频偏值分别对每个参考信号进行频偏补偿。2.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，所述通过所述平均相位差和每个所述参考信号的相位差，得到所述参考信号的频偏值，具体包括：通过所述平均相位差计算所有所述参考信号的平均频偏值；通过所述参考信号的相位差计算所述参考信号的预备频偏值；计算所述预备频偏值和所述平均频偏值的差值；判断所述差值是否在预设范围内，若是，则所述预备频偏值合格，将所述预备频偏值作为所述参考信号的频偏值；若否，则所述预备频偏值不合格，重新在对应所述采样点采集参考信息。3.根据权利要求2所述的频偏估计方法，其特征在于，所述提取每个所述参考信号的循环前缀和末尾数据，具体包括：获取所述参考信号的循环前缀和末尾数据的到达时间；通过如下计算公式表示所述参考信号的循环前缀和末尾数据：其中，r1为循环前缀，r2为末尾数据，Δfc为频偏值，nTs为所述循环前缀的到达时间，(n+Nd)Ts为所述末尾数据的到达时间，Ts为LTE通信系统中最小时间单位。4.根据权利要求3所述的频偏估计方法，其特征在于，所述通过所述平均相位差和每个所述参考信号的相位差，得到每个所述参考信号的频偏值，具体包括：通过如下计算公式计算所述平均频偏值或所述预备频偏值：其中，Δfc为频偏值，NdTs为所述循环前缀和所述末尾数据到达时间间隔，Ts为LTE通信系统中最小时间单位，ln为自然对数函数，R为所述平均相位差或所述参考信号的相位差。5.根据权利要求1-4中任一所述的频偏估计方法，其特征在于，该频偏估计方法还包括：计算频偏补偿过后的参考信号的循环前缀和末尾数据的误差相位差；通过所述误差相位差计算误差频偏值；将所述误差频偏值与所述频偏值求和，得到精准频偏值。6.一种基于5...

【专利技术属性】
技术研发人员：林啸，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11