[发明专利]适用于UFMC波形的同步参考信号发送与频偏估计方法

说明书

本发明提供了一种适用于UFMC波形的同步参考信号发送与频偏估计方法，设计了一个具有循环结构的同步参考信号用于发送，在接收端利用简单的相关方法就可以估计出整数倍频偏，极大地降低了计算复杂度，同时保证估计性能不变。本发明既适用于下一代通信系统中可能采用的UFMC波形技术，又适于其它多载波系统，如滤波器组多载波(FBMC)，广义频分复用(GDMC)等。本发明的频偏估计方法也可适用于这些有滤波器的新波形技术。此外，本发明同样适用于传统的波形，如OFDM等。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，提供了一种适用于通用滤波多载波(UFMC)波形的同步参考信号发送与频率偏移估计方法。

背景技术

在移动通信系统中，波形一直是空中接口技术中的主要关注点之一。目前商用的第四代移动通信系统(4G)采用了基于循环前缀的正交频分多址(CP-OFDM)技术作为其空中传输波形。CP-OFDM技术具有传输效率高，实现简单，易与多输入多输出(MIMO)结合的优点。但是，由于CP-OFDM在时域的处理中采用了矩形窗截断，故存在较高的带外泄露，更加不利于对相邻子带异步传输的支持。通用滤波多载波(UFMC)技术继承了CP-OFDM的优点，并通过滤波技术大幅度降低带外泄露，可有效支持相邻子带的异步传输。同时，UFMC能够根据不同业务对于波形参数的不同需求在统一的物理层平台上进行动态的选择和配置，可满足第五代移动通信系统(5G)在统一技术框架基础上支持不同场景差异化技术方案的需求。

在UFMC系统中，相邻的子载波组成子带(Sub-band)，一个用户可以占用一个或多个子带，不同的用户占用不同的子带，相互之间没有干扰。然而，由于收发两端晶振的差异，会产生载波的频率偏移(CFO)，从而破坏子带内子载波之间以及不同子带之间的正交性。频率同步是无线通信系统能正常工作的前提。要估计频率偏移，发送端需发送同步参考信号，接收端利用该信号进行估计。通常，频率偏移经过子载波带宽归一化后包含整数部分和小数部分，而整数部分较难估计。在现有的整数频偏估计方法中，最优的方法是最小均方(LS)法。但是，它的实现复杂度太高，很难应用到实际系统中。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种适用于UFMC波形的低复杂度发送和频偏估计方法。该方法设计了一个具有循环结构的同步参考信号用于发送，在接收端利用简单的相关方法就可以估计出整数倍频偏。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

适用于UFMC波形的同步参考信号发送与频偏估计方法，包括如下步骤：

步骤1，系统根据信道相干带宽B_C，设置恒包络零自相关CAZAC序列的长度L_C，使Δf·L_C＜B_C，并配置同步参考信号放置的子带，其中Δf表示子载波带宽；

步骤2，发送端产生长度为L_C的CAZAC序列，并用三个相同的该序列组成同步参考信号，相邻放置到指定的子带上；

步骤3，发送端对子带做N点的傅立叶反变换变换到时域，并通过滤波器形成UFMC信号；发送端连续发送该UFMC信号两次；其中，N表示UFMC系统总的子载波数；

步骤4，接收端取出第二个UFMC信号，补零后做2N点的傅立叶变换得到长度为2N的变换结果；取出该变换结果偶数位置上的N个数值后，能够得到频域的接收信号；

步骤5，在调制同步参考信号的子带位置上取出接收信号，用本地产生的参考信号循环移位后与其相关，得到L_C个相关结果；其中，模值最大的结果所对应的位移给出了频率偏移的整数部分。

进一步的，所述步骤3中UFMC信号用矩阵表示如下：