[发明专利]可变带宽系统的定时估计方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及可变带宽系统的定时估计方法和装置，适用于长期演进系统。

背景技术

正交频分复用（OFDM）是一种多载波调制技术，主要思想是将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，随后调制到每个正交的子载波上进行传输。理想情况下，各正交子载波上的信号没有相互干扰。每个子载波上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子载波上的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。由于其频谱效率高、能较容易的对付多径传播引起的符号间干扰，因而在无线移动通信中得到了越来越多的应用，并且被普遍认为是未来4G的核心技术。

OFDM系统通过引入循环前缀（CP，Cyclic Prefix）来避免符号间干扰。循环前缀就是将每个OFDM符号的最后一部分数据在该OFDM符号之前重复。

终端与基站通信的前提是获得与基站的同步，主要是通过小区搜索过程完成，完成初始同步后终端还要继续保持与基站的同步。由于终端的移动，信道条件的变化等等，终端与基站的同步关系可能随时发生变化，因此终端需要随时估计该同步关系并及时调整终端的定时，这样才不致于失步。

OFDM系统发送端最终发送的是时域信号，接收机接收到的也是时域信号，在经过处理到基带信号后，需要通过快速傅里叶变换（FFT）模块变换到频域，然后在频域进行数据的解调等处理。

图1是OFDM频域信号的示意图。OFDM系统在时间上的基本单位是OFDM符号，在频率上的基本单位是子载波，时间和频率上的最小单位成为资源单元（RE，Resource Element）。图1中的RS表示参考信号（Reference Signal），主要是用于信道估计，通常RS总是需要发送的。

定时估计常用的方法是利用RS进行，一种方法是利用频率方向上相邻RS的相位差进行。这种方法的主要是利用时域上的定时偏差反映在频域上就是一定的相位旋转的原理，但这种方法在多径衰落信道下很难准确估计出定时，主要是因为不同的多径延迟引起频域上不同相位旋转，叠加之后相位偏差信息不能再准确反映时域的定时偏差。

另一种方法如图2所示，在去除循环前缀201和快速傅立叶变换202后，在步骤203提取RS，在步骤204进行RS处的频域信道估计，然后在步骤205经快速反傅立叶变换到时域，得到时域信道冲激响应，再于步骤206中找到时域信道冲激响应中功率最大的抽头或者类似的其他策略找到起始抽头，该抽头的位置即认为是终端定时的位置。最后于步骤207输出这一定时位置。

但对于长期演进系统（LTE）系统这种带宽可变的系统，不同的带宽所包含的RS数目不一样，从而导致估计定时精度不同。

通常情况下，上述方法估计定时的精度如下表1所示：

表1不同带宽下估计定时的精度

可以看出，在系统带宽较小时，定时精度较差，这可能会导致接收性能恶化。

仍以LTE为例，终端经过小区搜索后获得了定时，这时的定时精度为32Ts（Ts为LTE的最小时间单元，1Ts=1/30720000s），这主要是由于有效同步信号只占频带中间的0.96MHz带宽。同步之后，终端需要读取广播信道（Broadcast Channel,BCH），此时由于终端还不知道系统的真实带宽，只能按照1.4MHz带宽进行接收，读取BCH的过程可以进一步估计定时，但此时的定时精度也只能到16Ts，再加上实际估计的误差，定时误差可能更大，读取BCH之后，终端获取了系统的真实带宽，开始读取后续系统消息，例如如果系统的真实带宽是20MHz，终端就需要将接收机的带宽从1.4MHz切换到20MHz。由于此前读取BCH期间定时精度受限，此时终端的定时误差就是以16Ts为单位，这就有可能导致终端在信道条件不是很好的情况下读取系统消息失败，从而导致小区驻留失败。

解决上述小带宽时定时估计精度差的问题，通常的思路是对信道冲激响应进行插值，以进一步提高精度，例如目前3G系统中通常是这么做的，然而这需要增加额外的模块及复杂度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于这种可变带宽系统的定时估计方法，尤其能提高小带宽时的定时估计精度，而且不会明显提高复杂度。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种可变带宽系统的定时估计方法，包括以下步骤：从经过快速傅里叶变换的接收信号中提取参考信号；获得参考信号的信道估计；根据需要的定时精度对参考信号的信道估计扩展带宽；对扩展带宽后的信号进行快速反傅里叶变换，获得时域信道冲击响应；在该时域信道冲击响应寻找定时位置；以及输出该定时位置。