[发明专利]一种OFDM系统闭环时频同步方法与装置

权利要求书

1.一种OFDM系统闭环时频同步方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在小区搜索过程中，终端侧根据接收信号先利用下行同步序列完成定时，然后利用下行同步序列和多个OFDM循环前缀进行频偏估计，得到载波频偏估计值

(2)终端侧将步骤(1)所得频偏估计值视为多普勒频偏，对上行发送信号补偿频偏

(3)在随机接入过程中，基站侧根据接收信号先利用随机接入信号的前导序列完成定时，然后利用随机接入信号的前导序列和循环前缀进行频偏估计，得到频偏估计值则由晶振误差引起的载波频偏估计值为

(4)基站侧在下行发送随机接入响应消息时，将步骤(3)中获得的频偏估计值反馈给终端；

(5)终端侧再次根据接收信号先利用下行同步序列完成定时，然后利用下行同步序列和多个OFDM循环前缀进行频偏估计，得到载波频偏估计

(6)终端侧根据步骤(4)和步骤(5)获得的频偏估计值对上行发送信号补偿频偏完成对上行发送信号载波频偏的正确补偿。

2.根据权利要求1所述的OFDM系统闭环时频同步方法，其特征在于：所述步骤(1)或步骤(5)中进行定时同步时，利用下行同步序列完成时偏估计，归一化的下行时偏θ_DL通过求解如下优化问题得到：

其中(·)^H表示共轭转置操作，⊙表示向量点乘，L为信道的多径长度，为下行定时同步的时偏估计值；表示对终端本地下行时域同步序列进行l点循环移位后所得的序列，表示终端接收信号中从观测时刻θ_DL开始的连续N点采样序列，N为OFDM符号长度；以为参数生成K个调制DPSS向量及相应的特征值，频率参数调制参数ε_max和ε_min分别为下行同步场景中归一化的频偏搜索范围的最大值和最小值，表示时偏估计中使用的调制DPSS向量个数，符号表示对参数向上取整，和λ_i分别表示所生成的第i个调制DPSS向量及相应的特征值。

3.根据权利要求1所述的OFDM系统闭环时频同步方法，其特征在于：所述步骤(1)或步骤(5)中，在获得下行同步时偏估计值基础上，先利用多个OFDM循环前缀估计归一化的小数倍频偏，再利用下行同步序列估计完整的归一化载波频偏ε_DL；下行频率同步的频偏估计值为频偏估计算法应用到步骤(1)中，乘以子载波间隔即为频偏估计算法应用到步骤(5)中，乘以子载波间隔即为下行载波频偏ε_DL通过求解如下优化问题得到：

其中∠(·)表示对参数取相位操作，1≤m≤M，M为小数倍频偏估计中使用的OFDM循环前缀个数，为下行频率同步的小数倍频偏估计值；表示接收信号第m个OFDM符号中下标索引集合与集合对应的接收序列的相关结果，L为信道的多径长度，N_g为OFDM符号循环前缀长度，N为OFDM符号长度；表示对终端本地下行时域同步序列进行l点循环移位后所得的序列，表示终端接收信号中从定时同步点开始的连续N点采样序列；为下行同步频偏补偿向量，其第p个元素为

4.根据权利要求1所述的OFDM系统闭环时频同步方法，其特征在于：所述步骤(3)中利用随机接入信号的前导序列实现定时，归一化的上行时偏θ_UL通过求解如下优化问题得到：

其中为上行定时同步的时偏估计值，L为信道的多径长度；表示对基站本地随机接入信号前导序列进行l点循环移位后所得的序列，表示基站接收信号中从观测时刻θ_UL开始的连续N_seq点采样序列，N_seq为随机接入信号前导序列长度；以为参数生成K′个调制DPSS向量及相应的特征值，频率参数调制参数ε′_max和ε′_min分别为上行同步场景中归一化的频偏搜索范围的最大值和最小值，表示时偏估计中使用的调制DPSS向量个数，和λ′_k分别表示所生成的第k个调制DPSS向量及相应的特征值。