一種基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法
【專利摘要】一種基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，所述方法包括：接收端首次估計接收數據的定時偏差TAEsti，并結合保護量TAGuard計算定時提前量TA；發(fā)送端按照TA發(fā)送數據；接收端根據TAGuard對接收到數據中每個正交頻分OFDM符號進行數據搬移；在接收端再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激響應的峰值與目標位置之差，再次估計并更新TAEsti，然后計算TA。應用本發(fā)明實施例后，能夠既保證OFDM系統(tǒng)沒有符號間干擾，又消除了前者帶來的定時偏差，同時在實現上沒有增加復雜度，從而提高系統(tǒng)的整體性能。
【專利說明】一種基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術領域】，更具體地，涉及一種基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法。
【背景技術】
[0002]正交頻分(OFDM)系統(tǒng)中插入循環(huán)前綴(CP)包括:對調制信號做N點逆傅立葉變換(IFFT)JlJ OFDM符號長度為N，將OFDM符號末端循環(huán)樣點個數(Ncp)點復制到OFDM符號的前端，復制的Ncp點成為循環(huán)前綴。接收端去除Ncp采樣點，就可以恢復出N點的OFDM符號，然后做傅立葉變換(FFT)等頻域處理操作。
[0003]OFDM通信系統(tǒng)中，為了保持上行多址方案的頻域正交性，eNB通過發(fā)送給UE定時提前量，對傳播時延做補償。實際系統(tǒng)中，由于存在定時估計誤差，UE到達eNB的時刻相對于eNB的參考時間點有延時和提前兩種情況。導致去CP后的N點OFDM數據不一定是發(fā)送端加CP前的原始數據。
[0004]對于UE提前發(fā)送的情況，去CP后的N點OFDM符號會有下一個OFDM符號的數據，由于存在碼間干擾，性能較差；對于UE延遲發(fā)送的情況，去CP后的N點OFDM符號仍然是本符號的數據，是N點FFT周期內的數據。
[0005]去CP后的N點OFDM符號與原數據有時延。根據離散傅里葉變換(DFT)的特性，在頻域上表現為子載波間有相位偏轉。這種情況可以通過信道估計等予以一定程度的補償，性能損失較小。
[0006]OFDM系統(tǒng)中為了避免提前發(fā)送帶來的碼間干擾，UE故意延遲發(fā)送。若定時估計為TAEsti個采樣點(采樣周期為Ts)，則在此基礎上減去一個余量TAGuard，使得UE在定時補償的基礎上再延遲TAGuard，這樣實際發(fā)送給UE的定時提前量為TA=TAEst1-TAGuard,其中TAGuard是經驗值。
[0007]在實際應用中，假設定時估計值為TAEsti，并且定時估計有土 AT的估計誤差。+ AT表示UE會提前發(fā)送AT，eNB去除CP后的N點數據會有Λ T各樣點取到下一個符號。按照為了保證在去除CP之后的N點數據仍然在OFDM符號內，eNB會根據定時估計TAEsti再讓UE延遲發(fā)送TAGuard，一般情況下TAGuard〉Δ T。如果去除CP后直接做N點FFT，則事實上定時誤差為土 AT-TAGuard。
[0008]定時誤差在頻域上相當于準確定時N點OFDM符號的子載波間有個相位旋轉，利用信道估計和均衡可以消除這種相位旋轉帶來變化。由于信道估計的非理想性，對高碼率高調制方式下，性能略有損失。但是在LTE系統(tǒng)上行信號中有碼分的信道，如物理上行鏈路控制信道(PUCCH)，偵聽參考信號(SRS)等，在存在定時偏差的情況下，正交碼的正交性隨著定時偏差的變大而變差，性能損失較大。
【發(fā)明內容】
[0009]本發(fā)明實施例提出一種基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，能夠減少對定時誤差的影響，從而提高信道的碼分性能。
[0010]本發(fā)明實施例的技術方案如下:
[0011]一種基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，所述方法包括:
[0012]接收端首次估計接收數據的定時偏差TAEsti，并結合保護量TAGuard計算定時提前量TA;
[0013]發(fā)送端按照TA發(fā)送數據；
[0014]接收端根據TAGuard對接收到數據中每個正交頻分OFDM符號進行數據搬移；
[0015]在接收端再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激響應的峰值與目標位置之差，再次估計并更新TAEsti，然后計算TA。
[0016]所述接收端首次估計接收數據的定時偏差包括:
[0017]接收端對接收信號進行初始幀同步估計，估計出接收數據有TAEsti個采樣點的定時偏差。
[0018]所述結合TAGuard計算定時提前量包括:定時提前量=TAEsti — TAGuard。
[0019]所述接收端根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移包括:
[0020]接收端將接收數據中N點時域樣點的前TAGuard個樣點搬移到OFDM符號的最后。
[0021]所述搬移包括:將N點時域樣點中第TAGuard + I個樣點至最后一個樣點從頭到尾依次寫入存儲器，然后再將N點時域樣點中前TAGuard個樣點從頭到尾依次寫入最后一個樣點數據的后部。
[0022]所述搬移包括:在N點時域樣點的數據中，首先讀取前TAGuard后面的數據，然后再依次讀取前TAGuard中的數據。
[0023]所述依照信道估計的信道沖激響應的峰值與目標位置之差，再次估計并更新TAEsti，然后計算TA包括:
[0024]接收端對后續(xù)接收的數據做信道估計，根據信道估計的沖激響應的峰值位置與目標峰值位置差確定TAEsti，定時提前量等于更新后的TAEsti。
[0025]一種基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，
[0026]接收端,用于首次估計接收數據的定時偏差TAEsti,并結合保護量TAGuard計算定時提前量TA ;根據TAGuard對接收到數據中每個正交頻分OFDM符號進行數據搬移；再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激洗響應的峰值與目標位置之差，再次估計并更新TAEsti，然后計算定時提前量；
[0027]發(fā)送端，用于按照TA發(fā)送數據。
[0028]所述接收端包括第一估計模塊，搬移模塊和第二估計模塊；
[0029]第一估計模塊,用于首次估計接收數據的TAEsti,并結合TAGuard計算定時提前量;
[0030]搬移模塊，用于根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移；
[0031 ] 第二估計模塊，再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激響應的峰值與峰值目標位置之差，再次估計并更新TAEsti，然后計算定時提前量。[0032]所述搬移模塊包括去循環(huán)前綴單元、數據搬移單元、傅立葉FFT單元和解資源映射單元，
[0033]循環(huán)前綴單元，用于去除OFDM符號的前綴；
[0034]數據搬移單元，用于根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移；
[0035]FFT單元，用于將搬移后的時域數據轉換為頻域數據；
[0036]解資源映射單元，用于取出用戶的頻域數據。
[0037]所述數據搬移單元進一步用于，將N點時域樣點中第TAGuard + I個樣點至最后一個樣點從頭到尾依次寫入存儲器，然后再將N點時域樣點中前TAGuard個樣點從頭到尾依次寫入最后一個樣點數據的后部。
[0038]所述數據搬移單元進一步用于，在N點時域樣點的數據中，首先讀取前TAGuard后面的數據，然后再依次讀取前TAGuard中的數據。
[0039]從上述技術方案中可以看出，在本發(fā)明實施例中接收端首次估計接收數據的TAEsti,并結合TAGuard計算TA ;接收端將TA通知發(fā)送端,發(fā)送端按照TA發(fā)送數據；接收端根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移；在接收端再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激洗響應的峰值與目標位置的差再次估計并更新TAEsti，然后計算定時提前量。對每個OFDM符號進行數據搬移，并按照TA發(fā)送數據，能夠減少對定時誤差的影響，從而提高信道的碼分性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]圖1為基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法流程示意圖；
[0041]圖2為基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償系統(tǒng)結構不意圖。
【具體實施方式】
[0042]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點表達得更加清楚明白，下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。
[0043]在本發(fā)明實施例中，接收端首次估計接收數據的TAEsti,并結合TAGuard計算定時提前量TA ;接收端將TA通知發(fā)送端，發(fā)送端按照TA發(fā)送數據；接收端根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移，這樣既保證了去CP后的N點FFT在本OFDM符號內，又保證不擴大TAEsti的定時誤差。
[0044]在接收端再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激響應的峰值與目標位置的差再次估計并更新TAEsti，然后計算TA。
[0045]這樣，當發(fā)送端需要傳輸數據時，對TAEsti進行估計，實施數據搬移并及時更新TAEsti以確定TA。因此，能夠減少對定時誤差的影響，進一步提高信道的碼分性能。
[0046]下面結合附圖1詳細說明本發(fā)明的技術方案，具體包括以下步驟:
[0047]步驟101、接收端首次估計接收數據TAEsti,并結合TAGuard計算定時提前量。
[0048]接收端首次估計接收數據的定時偏差，估計到接收端的數據延遲了 TAEsti個采樣點包括:對接收信號做初始幀同步，估計出發(fā)送端有TAEsti個采樣點的定時偏差。[0049]定時提前量是在需要補償TAEsti個采樣點的基礎上，發(fā)送端再延時TAGuard個采樣點發(fā)送，即定時提前量為:TA=TAEst1-TAGuard，其中TAGuard是接收端預設的經驗值。
[0050]步驟102、發(fā)送端按照定時提前量發(fā)送數據。
[0051]由于發(fā)送端按照定時提前量發(fā)送數據。接收端對接收信號做去循環(huán)前綴的操作后，N點OFDM符號仍然是本符號的數據，就可以看做是N點FFT周期內的數據。
[0052]步驟103、接收端根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移。
[0053]接收端將接收數據中N點時域樣點的前TAGuard個樣點搬移到OFDM符號的最后。
[0054]數據搬移包括以下兩種方式:方式一:對RAM進行寫操作的時候實現數據搬移?’方式二:讀出RAM中的數據實現數據搬移。由于在現有技術中，即使不做數據搬移也需要進行RAM的讀寫操作，故本發(fā)明技術方案在沒有增加復雜度的情況下，通過數據搬移補償了由TAGuard引入的定時偏差。
[0055]方式一:對RAM進行寫操作的時候實現數據搬移
[0056]將N點時域樣點中第TAGuard + I個樣點至最后一個樣點從頭到尾依次寫入存儲器，然后再將N點時域樣點中前TAGuard個樣點從頭到尾依次寫入最后一個樣點數據的后部。
[0057]具體地:去除 CP后的N點數據流為屯，Cl1,...(V1,N個數據存儲單元的RAM中做數據緩存。寫入RAM時，先將數據dTAeuari寫入到RAM的第一個地址單元，地址指針依次增加，寫入數據。地址指針指到第N-TAGuard個地址單元后，將數據‘屯，...從頭到尾依次寫入(Vt—h后的地址，寫好的N點數據已完成數據搬移。接下來的FFT模塊按數據順序讀出并處理即可。
[0058]方式二:讀出RAM中的數據實現數據搬移
[0059]在N點時域樣點的數據中，首先讀取前TAGuard后面的數據，然后再依次讀取前TAGuard中的數據。
[0060]去除CP后的N點數據流為屯，Cl1,...(V1，在N個數據存儲單元的RAM中做數據緩存，按數據流順序屯，Cl1,...(V1寫入RAM。讀出的時候，先讀出數據dTAeuari，然后按照RAM地址遞增的方式讀出數據到(V1，地址指針指到最后一個地址單元后，會自動從RAM的起始地址開始讀數據，這樣讀出的N點數據已完成數據搬移。
[0061]步驟104、在接收端再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激響應的峰值與目標位置的差再次估計并更新TAEsti，然后計算定時提前量。
[0062]目標位置是指沒有定時偏差時，信道估計沖激響應出現的位置。信道沖激響應的峰值目標位置與目標位置的差即接收數據的定時偏差。信道估計的信道沖激響應特指信道估計單元估計出的信道響應。
[0063]定時估計算法是首先對接收信號做信道估計，信道估計的信道沖激響應峰值位置與目標峰值位置的距離差為定時偏差的估計的結果TAEsti，單位是采樣周期Ts，如果信道估計的信道沖激響應峰值位置在OFDM符號的起始位置，表示無定時偏差。
[0064]將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號起始位置，這樣實際估計的峰值位置就是發(fā)送設備延遲了 TAGuard的峰值位置。再次依照信道估計的信道沖激響應的峰值和目標位置確定TAEsti，即更新后的TAEsti等于信道估計的信道沖激響應的峰值與目標位置的差。將估計出新的TA=TAEsti值，下發(fā)給發(fā)送端。發(fā)送端按照更新的TA值調整發(fā)送數據，將發(fā)送數據延遲TA發(fā)送給接收端。
[0065]在存在傳輸數據的情況下，接收端會依照信道沖激響應的峰值目標位置和目標位置估計并更新TAEsti，這是一個循環(huán)估計的過程。而不存在傳輸數據的情況下，接收端則無需進行估計。
[0066]參見附圖2是基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償系統(tǒng)結構示意圖，具體包括:接收端201和發(fā)送端202。接收端201包括第一估計模塊2011，搬移模塊2012和第二估計模塊 2013。
[0067]發(fā)送端202，用于按照定時提前量發(fā)送數據。
[0068]第一估計模塊2011,用于首次估計接收數據的TAEsti個采樣點，并結合TAGuard計算定時提前量。
[0069]搬移模塊2012，用于根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移。
[0070]搬移模塊包括去循環(huán)前綴單元、數據搬移單元、傅立葉FFT單元和解資源映射單
J Li ο
[0071]循環(huán)前綴單元，用于去除OFDM符號的前綴；
[0072]數據搬移單元，用于根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移；進一步用于將N點時域樣點中第TAGuard + I個樣點至最后一個樣點從頭到尾依次寫入存儲器，然后再將N點時域樣點中前TAGuard個樣點從頭到尾依次寫入最后一個樣點數據的后部；在N點時域樣點的數據中，首先讀取前TAGuard后面的數據，然后再依次讀取前TAGuard中的數據。
[0073]FFT單元，用于將搬移后的時域數據轉換為頻域數據；
[0074]解資源映射單元，用于取出用戶的頻域數據；
[0075]第二估計模塊2013，再次估計TAEsti時，用于將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激響應的峰值與目標位置再次估計并更新TAEsti，然后計算定時提前量。
[0076]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，其特征在于，所述方法包括: 接收端首次估計接收數據的定時偏差TAEsti，并結合保護量TAGuard計算定時提前量TA ； 發(fā)送端按照TA發(fā)送數據； 接收端根據TAGuard對接收到數據中每個正交頻分OFDM符號進行數據搬移； 在接收端再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激響應的峰值與目標位置之差，再次估計并更新TAEsti，然后計算TA。
2.根據權利要求1所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，其特征在于，所述接收端首次估計接收數據的定時偏差包括: 接收端對接收信號進行初始幀同步估計，估計出接收數據有TAEsti個采樣點的定時偏差。
3.根據權利要求2所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，其特征在于，所述結合TAGuard計算定時提前量包括:定時提前量=TAEsti 一 TAGuard。
4.根據權利要求1所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，其特征在于，所述接收端根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移包括: 接收端將接收數據中N點`時域樣點的前TAGuard個樣點搬移到OFDM符號的最后。
5.根據權利要求4所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，其特征在于，所述搬移包括:將N點時域樣點中第TAGuard + I個樣點至最后一個樣點從頭到尾依次寫入存儲器，然后再將N點時域樣點中前TAGuard個樣點從頭到尾依次寫入最后一個樣點數據的后部。
6.根據權利要求4所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，其特征在于，所述搬移包括:在N點時域樣點的數據中，首先讀取前TAGuard后面的數據，然后再依次讀取前TAGuard中的數據。
7.根據權利要求1所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償方法，其特征在于，所述依照信道估計的信道沖激響應的峰值與目標位置之差，再次估計并更新TAEsti，然后計算TA包括: 接收端對后續(xù)接收的數據做信道估計，根據信道估計的沖激響應的峰值位置與目標峰值位置差確定TAEsti，定時提前量等于更新后的TAEsti。
8.一種基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端， 接收端，用于首次估計接收數據的定時偏差TAEsti,并結合保護量TAGuard計算定時提前量TA ;根據TAGuard對接收到數據中每個正交頻分OFDM符號進行數據搬移；再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激洗響應的峰值與目標位置之差，再次估計并更新TAEsti，然后計算定時提前量; 發(fā)送端，用于按照TA發(fā)送數據。
9.根據權利要求8所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償系統(tǒng)，其特征在于，所述接收端包括第一估計模塊，搬移模塊和第二估計模塊；第一估計模塊，用于首次估計接收數據的TAEsti,并結合TAGuard計算定時提前量； 搬移模塊，用于根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移； 第二估計模塊，再次估計TAEsti時，將信道沖激響應的峰值目標位置確定在OFDM符號的起始位置，并依照信道估計的信道沖激響應的峰值與峰值目標位置之差，再次估計并更新TAEsti，然后計算定時提前量。
10.根據權利要求8所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償系統(tǒng)，其特征在于，所述搬移模塊包括去循環(huán)前綴單元、數據搬移單元、傅立葉FFT單元和解資源映射單元， 循環(huán)前綴單元，用于去除OFDM符號的前綴； 數據搬移單元，用于根據TAGuard對接收到數據中每個OFDM符號進行數據搬移； FFT單元，用于將搬移后的時域數據轉換為頻域數據； 解資源映射單元，用于取出用戶的頻域數據。
11.根據權利要求10所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償系統(tǒng)，其特征在于，所述數據搬移單元進一步用于，將N點時域樣點中第TAGuard + I個樣點至最后一個樣點從頭到尾依次寫入存儲器，然后再將N點時域樣點中前TAGuard個樣點從頭到尾依次寫入最后一個樣點數據的后部。
12.根據權利要求10所述基于正交頻分復用系統(tǒng)的定時補償系統(tǒng)，其特征在于，所述數據搬移單元進一步用于，在N點時域樣點的數據中，首先讀取前TAGuard后面的數據，然后再依次讀取前TAGuard中 的數據。
【文檔編號】H04L27/26GK103795667SQ201210433377
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年11月2日 優(yōu)先權日:2012年11月2日
【發(fā)明者】閆亮, 李元柳, 馮紹鵬 申請人:普天信息技術研究院有限公司