[发明专利]一种频偏估计和补偿的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种频偏估计和补偿的方法及装置。

背景技术

高速铁路目前的运行速度为300千米每小时（km/h），未来可能发展到500km/h。高速铁路具有比较明显的特点：列车运行速度高，运行距离长、穿越地理环境复杂等。在高速铁路环境下，现有的蜂窝移动通信技术将受到限制，语音通信的服务质量大大下降，甚至出现高速铁路环境下的信息孤岛。

对于正交频分复用（OFDM）技术而言，高速移动产生的多普勒频散会破坏OFDM子载波间正交性，产生子载波间干扰。子载波间干扰将严重影响信道估计的准确性，进而导致OFDM系统性能急剧下降。因此如何在高速移动环境下准确地进行频偏估计是OFDM系统亟需解决的关键性难题之一。

现有的频偏估计方法，是通过频域导频信道估计相关进行频偏估计。具体的，同一子帧中两个时隙的导频信号间隔为0.5ms，在实际传输过程中，假设传输信道在这一时间间隔内的衰落特性基本不变，那么可以认为同一子帧中两个时隙的导频信道估计差异仅由多普勒频偏造成。通过两个时隙的导频信道估计的差异，可进行频偏估计。频偏估计的公式如下：

其中，H₁表示子帧中前一个时隙的频域导频信道估计，H₂表示子帧中后一个时隙的频域导频信道估计，N_sc表示导频信道估计序列的长度，Δt表示两个时隙的导频信号的时间间隔，Δt的取值为0.5ms，表示两个时隙的导频信号的相位差，angle(*)为求相位的函数。

现有的频偏估计方法，通过公式计算得到的相位差φ，仅能在2π范围内进行区分。例如，将φ的取值范围限定在(-π,π]，超过这一范围的相位差，其估计结果为(-π,π]范围内的周期循环对应值。因此，根据公式计算得到频偏估计结果f_d仅能在2000Hz范围内进行区分。以φ∈(-π,π]的取值范围为例，频偏估计范围为(-1000Hz,1000Hz]。当多普勒频偏超过这一范围时，受相位差周期循环的限制，不能准确估计得到正确的频偏结果。

因此，现有的频偏估计方法不适用于高速铁路环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种频偏估计和补偿的方法及装置，以解决现有的频偏估计范围较小的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种频偏估计和补偿的方法，包括：

从接收信号所在子帧中的至少一个OFDM符号的定时位置及该定时位置之前的预定偏移量处获取信号，并利用获取的信号进行第一次频偏估计，预定偏移量的长度小于接收信号的循环前缀长度；

对上述接收信号进行导频信道估计，并根据导频信道估计结果进行第二次频偏估计，通过第二次频偏估计对第一次频偏估计的结果进行补偿。

由于OFDM符号的定时位置及之前的预定偏移量的时域间隔远远小于两个时隙的导频符号的时域间隔，因此，第一次频偏估计能够获得较大的频偏范围，然后通过两个时隙的导频符号的导频信道估计进行第二次频偏估计，以便对第一次频偏估计的结果进行补偿。本发明实施例提供的技术方案，可估计的频偏范围扩大，准确性较好，适用于高速及高铁场景。

较佳地，从接收信号所在子帧中的至少一个OFDM符号的定时位置及该定时位置之前的预定偏移量处获取信号，并利用获取的信号进行第一次频偏估计，具体通过以下方式实现：

从该子帧中的至少一个导频信号所在的OFDM符号的定时位置及该定时位置之前的预定偏移量处获取频域接收信号；

确定上述OFDM符号的定时位置及该定时位置之前的预定偏移量处的频域接收信号的相位差；

根据所述相位差进行第一次频偏估计。

较佳地，从接收信号所在子帧中的至少一个OFDM符号的定时位置及所述定时位置之前的预定偏移量处获取信号，并利用获取的信号进行第一次频偏估计，具体可以通过以下方式实现：

从上述子帧中的至少一个OFDM符号的定时位置及该定时位置之前的预定偏移量处获取时域接收信号；

截取上述OFDM符号的定时位置的时域接收信号的后预定偏移量长度的时域信号，并截取该定时位置之前的预定偏移量处的时域接收信号的前预定偏移量长度的时域信号；

确定截取的时域信号之间的相位差；

根据该相位差进行第一次频偏估计。

基于上述任意实施例，较佳地，对上述接收信号进行导频信道估计，并根据导频信道估计结果进行第二次频偏估计，通过第二次频偏估计对第一次频偏估计的结果进行补偿，其一种实现方式可以是：