用于载波频率偏移估计和载波频率偏移校正的方法和设备技术

提供了用于使无线接收机与发射机同步的方法和设备，包括用于计算估计的分数载波频率偏移（FCFO）的方法和装置。该无线接收机接收包括正交频分复用（OFDM）/正交频分多址（OFDMA）符号的信号，该符号与根据恒幅零自相关（CAZAC）序列编码或调制的主要同步信道（P-SCH）相对应。该无线接收机通过计算接收到的时域OFDM/OFDMA符号的前一半与接收到的时域OFDM/OFDMA符号的后一半之间的交叉相关的差分相位来生成估计的FCFO值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及无线通信，并且更具体地涉及用于在诸如基站的设备处实现的发射机与在诸如毫微微小区或用户设备(UE)的另一设备处实现的接收机之间的载波频率同步的方法和设备。
技术介绍
正交频分复用(OFDM)是将可用带宽划分成大量紧密间隔的(或窄波带)正交子载波的数字调制技术。使用常规数字调制方案(诸如正交幅度调制(QAM)或正交相移键控(QPSK))以低符号速率(即，其中与信道时间特性相比符号是相对长的)对每个子载波单独进行调制。因为每个OFDM符号的持续时间长，所以称作循环前缀(CP)的保护间隔能够被插入在OFDM符号之间。然后，调制的比特流可以作为OFDM/OFDMA符号的序列通过通信信道在各个正交子载波上进行传送，并且CP允许由多路径(multipath)传播引起的符号间干扰被减少或消除。OFDM在任何给定时间在信道(即，均匀间隔的子载波的组)上仅支持一个用户。为了容纳多个用户，OFDM能够与使用用户的时间、频率或编码分离的多址相结合以提供多用户信道接入。在正交频分多址(OFDMA)中，频分多址通过将不同的OFDM子信道指派给不同的用户来实现。由于高的频谱效率以及在频率选择性信道条件中的鲁棒性能而导致在各种现有的和即将到来的通信标准中使用0FDM/0FDMA，通信标准包括IEEE802.lln、IEEE802.16d、3GPP长期演进(LTE)移动通信标准以及DVB-T/H。公知的是，OFDM系统对时间和频率同步误差是敏感的。任何基于OFDM的通信系统都需要在接收机(例如，在用户设备处)与发射机(例如，在基站或接入点处)之间的非常准确的时间和频率的同步。时间同步为了促进免符号间干扰(ISI)的检测，需要准确的定时信息(关于OFDM/OFDMA符号边界位于何处)，使得能够针对FFT来对接收到的OFDM/OFDMA符号的无损坏(uncorrupted)部分进行采样。因此,时间同步的一个目的是估计0FDM/0FDMA符号在何处开始。已经开发了允许接收机确定0FDM/0FDMA符号边界并且由此确定0FDM/0FDMA符号定时的许多帧检测方法。载波频率同步在OFDM中，正交性假设了发射机和接收机以完全相同的频率基准进行操作。在发射机与接收机之间的任何载波频率差异都导致载波频率偏移(CF0)。因为组成OFDM信号的子载波被紧密地间隔，CFO在多载波OFDM通信系统中是特别有问题，并且即使是在发射机与接收机之间的小的CFO也能够造成OFDM子载波失去正交性。这引起了载波间干扰(ICI)(即，子载波之间的串扰)，这能够在接收机处导致所恢复的数据的误比特率(BER)显著增加。因此，为了支持免ICI检测，期望尽可能多地减少载波频率偏移(CF0)，以帮助确保维持子载波正交性并且减少子载波“泄漏”，使得接收到的OFDM信号的0FDM/0FDMA符号能够被适当地解调。这样，在接收机处实现用于载波频率同步的技术，以估计在接收机与发射机之间的CFO。CFO估计然后可以用于校正在接收机处的基准振荡器的频率，以补偿在发射机与接收机之间的CF0。有时通过单独地估计分数部分和整数部分来估计在接收机处的总的CFO是有用的。换句话说，一个估计对CFO的整数部分进行估计，被称作整数CFO (ICF0)。另一估计对CFO的分数部分进行估计，被称作分数CFO (FCF0)。然后，接收机使用估计的ICFO和估计的FCFO 二者来计算总的估计的CF0。然后，总的估计的CFO可以用于调整接收机的振荡器，以促进接收机与发射机的频率同步。已经针对估计ICFO和FCFO开发了许多技术。用于估计FCFO的常规技术具有明显缺点，因为它们是耗时的、处理密集的和/或不准确的。因此，存在对于用于估计FCFO的改进技术的持续需要。因此，从处理角度来看，期望在OFDM接收机处提供更加有效的用于与OFDM发射机的频率同步的改进的方法和系统。还期望提供用于估计并且校正在OFDM接收机与OFDM发射机之间的分数载波频率偏移(FCFO)的方法和系统。还期望提供在大范围内是准确有效的并且对衰落信道定时选择性和多路径延迟不敏感的用于估计FCFO的方法和系统。此外，结合附图以及前述
和
技术介绍
进行，本专利技术的其他期望的特征和特性将从后续的详细描述和附图中变得明显。附图说明当结合以下附图考虑时可以通过参考具体描述和权利要求来得到对本专利技术的更全面的理解，在附图中，相同的附图标记在全部图中指代类似的元件。图1是可以实现一些公开的实施例的示例性通信网络的框图；图2A图示了针对频分双工(FDD)实施方式的无线电帧结构类型I ;图2B描绘了在正常CP模式中的下行链路时隙及其子载波和OFDM/OFDMA符号的相应时间频率资源网格的示例；图3是示意性地图示根据一些公开的实施例使用的示例性Zadoff-Chu序列(ZCS)到频域中的可用子载波的映射的示图；图4是图示当假定不存在干扰或衰落时在图3中生成的P-SCH信号的周期性自相关性质的图；图5是根据公开的实施例的一个示例性实施方式的无线接收机的一部分的框图；图6是图示接收到的OFDM/OFDMA符号的多个多路径影响的版本的时序图；图7是图示根据一些公开的实施例的用于估计FCFO的分数载波频率偏移(FCFO)估计器的框图；图8是图示了根据一些公开的实施例的用于估计ICFO的整数载波频率偏移(ICFO)估计器的框图；以及图9是图示在通过多路径衰落信道的传输之后在图3中生成的P-SCH信号的周期性自相关性质的模拟图。具体实施方式如在本文中所使用的，词语“示例性”指“用作示例、实例或图示”。以下具体描述事实上仅是示例性的，并且不意在限制本专利技术或本专利技术的应用和用途。在本文中被描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为优于其它实施例或比其它实施例有利。本具体实施方式中所描述的所有的实施例是被提供为使得本领域的技术人员能够做出或者使用本专利技术并且不限制由权利要求所定义的本专利技术的范围的示例性实施例。此外，不存在受到在前述
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技术介绍
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技术实现思路
或以下具体实施方式中呈现的任何表达或暗示的理论的约束。在详细描述根据本专利技术的实施例之前，应当观察到，实施例主要在于用于使无线接收机与发射机同步的方法和设备。在一个实施例中，无线接收机能够在用户设备或毫微微小区中实现，而发射机能够在毫微微小区或基站中实现。在所公开的实施例的一个实施方式中，提供了用于使无线接收机与基站频率同步的方法。为了实现在无线接收机与发射机之间的频率同步，提供了用于基于OFDM/OFDMA符号来计算估计的分数载波频率偏移(FCFO)的方法和装置，该OFDM/OFDMA符号与根据恒幅零自相关(CAZAC)序列编码或调制的主要同步信道(P-SCH)相对应。无线接收机接收包括OFDM/OFDMA符号的信号。0FDM/0FDMA符号包括基于恒幅零自相关(CAZAC)序列生成的主要同步信道(P-SCH)序列。在一个实施例中，基于映射到子载波的频域Zadoff-Chu序列来生成原始发射的时域P-SCH序列。发射的0FDM/0FDMA符号的原始发射的时域P-SCH序列具有前一半和后一半。同样地，接收到的时域0FDM/0FDMA符号具有有前一半和后一半的接收到的时域P-SCH序列。估计的FCFO值提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使无线接收机(500)与发射机同步的方法，所述方法包括: 接收具有主要同步信道(P-SCH)序列(x(n))的正交频分复用(OFDM)/正交频分多址(OFDMA)符号，所述主要同步信道(P-SCH)序列(x(n))基于恒幅零自相关(CAZAC)序列来生成； 计算在所述0FDM/0FDMA符号的第一部分(630)与所述0FDM/0FDMA符号的第二部分(640)之间的交叉相关的差分相位，以生成在所述无线接收机(500)与所述发射机之间的分数载波频率偏移(FCFO)的估计的FCFO值(I) (534)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述0FDM/0FDMA符号的发射的时域P-SCH序列(x(n))包括前一半和后一半，并且其中，所接收到的0FDM/0FDMA符号包括具有前一半和后一半的接收到的P-SCH序列(r (η))，并且其中所述计算步骤包括: 计算在所述接收到的P-SCH序列(Hn))的所述前一半与所述发射的P-SCH序列(x(n))的所述前一半之间的第一交叉相关； 确定所述第一交叉相关的复数共轭； 计算在所述接收到的P-SCH序列(Hn))的所述后一半与所述发射的P-SCH序列(x(n))的所述后一半之间的第二交叉相关； 计算所述第一交叉相关 的复数共轭和所述第二交叉相关的乘积以生成值；以及 计算所述值的复数相位角；以及 经由缩放因子来缩放所述复数相位角，以生成所述估计的FCFO值(先)(534)。3.根据权利要求2所述的方法，其中，计算第一交叉相关的步骤包括: 在样本范围n=0…(N/2)-l中基于(I)在定时偏移(Θ Time)已经被应用于所述接收到的P-SCH序列(r(n))的所述前一半之后时移接收到的时域P-SCH序列(H Θ Time+n))的前一半的样本和(2)所述发射的P-SCH序列的复数共轭(X* (η))的前一半的相应样本的乘积的总和来计算所述第一交叉相关。4.根据权利要求2所述的方法，其中，计算第二交叉相关的步骤包括: 在样本范围η=Ν/2…N-1中基于(I)在定时偏移(0Tinre)已经被应用于所述接收到的P-SCH序列(r (η))的所述后一半之后时移接收的P-SCH序列(r( Θ Time+n))的后一半的样本和(2)所述发射的时域P-SCH序列的复数共轭(X* (η))的后一半的相应样本的乘积的总和来计算所述第二交叉相关。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述发射的时域P-SCH序列(χ(η))基于映射到子载波的频域Zadoff-Chu序列来生成。6.根据权利要求1所述的方法，还包括: 接收所述接收到的0FDM/0FDMA符号的多个多路径副本； 检测所述接收到的0FDM/0FDMA符号的所述多个多路径副本中的每一个中的符号边界，以确定所述接收到的0FDM/0FDMA符号的起始位置； 识别快速傅里叶变换(FFT)窗口大小和循环前缀(CP)长度； 使所述接收到的0FDM/0FDMA符号的起始位置的定时与所述FFT窗口同步；以及 生成定时偏移(eTinre)信息。7.根据权利要求1所述的方法，还包括:基于所述估计的FCFO值(534)来生成补偿信号(536)； 对所述接收到的0FDM/0FDMA符号(529)应用所述补偿信号(536)，以生成补偿的接收到的0FDM/0FDMA符号(538);以及 将所述补偿的接收到的0FDM/0FDMA符号(538)从所述时域变换到所述频域，以生成频域 0FDM/0FDMA 符号(591)。8.根据权利要求7所述的方法，还包括: 基于所述频域0FDM/0FDMA符号(591)来生成估计的整数载波频率偏移(ICF0)值(I )(562)，所述估计的整数载波频率偏移(ICF0)值Φ (562)将载波频率偏移(CFO)的整数部分估计到在所述无线接收机(500)的载波频率从所述发射机的载波频率偏移的整数子载波间隔n(Af)内。9.根据权利要求8所述的方法，其中，生成估计的整数载波频率偏移(ICFO)值(I)(562)的步骤包括: 确定在接收到的频域P-SCH序列(Zp与所述发射的频域P-SCH序列的频移版本的复数共轭(<g)之 间的相关的最大绝对值，以计算所述估计的ICFO值(f) (562)。10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定相关的最大绝对值的步骤包括: 在当所述ICFO的移位值(g)在ICFO的可能范围(《O内变化时的ICFO值的可能范围G)内，使所接收到的频域P-SCH序列(Z)的样本(Zp与原始发射的频域P-SCH序列(d)的频移版本的复数共轭的相应样本(< P相关以生成相关值(Φ (g));以及 确定所述相关值(Φ (g))的最大绝对值以生成所述估计的ICFO值(f) (562)。11.根据权利要求10所述的方法，还包括: 使所述估计的FCFO值(if) (534)和所述估计的ICFO值(^) (562)相加以生成总的估计CFO值(572 )，所述总的估计CFO值(572 )提供在所述无线接收机(500 )与所述发射机之间的所述CFO的估计； 基于所述总的估计CFO值(572)来调整基准频率；以及 以所述基准频率生成数字输出信号(582)； 使数字基带信号(506)乘以所述数字输出信号(582)，以基于所述基准频率来调节所述数字基带信号(506)的频率。12.一种被配置用于与发射机进行通信的无线接收机(500)，所述无线接收机(500)包括: 同步模块(580)，所述同步模块(580)被设计为接收由所述发射机发射的正交频分复用(OFDM) /正交频分多址(OFDMA)符号，其中，所述0FDM/0FDMA符号具有基于恒幅零自相关(CAZAC)序列生成的发射的时域主要同步信道(P-SCH)序列(x(n))，其中，所述同步模块(580)包括: 分数载波频率偏移(FCFO)估计器模块(530)，所述分数载波频率偏移(FCFO)估计器模块(530)计算在所述接收到的0FDM/0FDMA符号的第一部分(630)与所述接收到的OFDM/OFDMA符号的第二部分(640)之间的交叉相关的差分相位，以生成在所述无线接收机(500)与所述发射机之间的所述FCFO的估计的FCFO值(& ) (534 )。13.根据权利要求12所述的无线接收机(500)，其中，所述发射的0FDM/0FDMA符号包括具有前一半和后一半的发射的P-SCH序列(x(n))，并且其中，所述接收到的0FDM/0FDMA符...

【专利技术属性】
技术研发人员：许凯，羌永权，杨进，
申请(专利权)人：摩托罗拉移动有限责任公司，
类型：
国别省市：