[发明专利]一种应用于高铁系统的上行频偏估计方法

说明书

本发明提供了一种应用于高铁系统的上行频偏估计方法，在4G LTE高铁通信系统场景下，利用以ZC序列为基础定义的LTE上行导频信号结构，将接收到导频信号均衡转化为单一频率信号，再利用线性调频Z变换估计此单一导频的实际频率和理想频率的差值，来获得的4G LTE系统上行PUSCH信道的频偏估计。

技术领域

本发明涉及频偏估计技术领域，尤其涉及一种应用于高铁系统的上行频偏估计方法。

背景技术

我国已经是世界上高速铁路营运里程最多的国家，而且，高铁建设还将持续地发展和建设中，因此，在高铁系统中发展4G LTE通信系统具有很广阔的应用空间。众所周知，多普勒频偏估计是高铁通信中一项非常关键的技术。

频率偏移的来源主要有两个：一是由收发信机的本振频率不一致所造成的频率偏移。这部分频偏在一对收发信机之间只有一个且相对稳定，因此比较容易估计和消除。二是由用户或反射体移动所导致的多普勒频移。如果无线收发信机之间仅有一条无线传播路径，那么就只存在一个多普勒频移，接收机仍可以较容易地估计出该偏移并予以消除。当收发信机之间存在多条传播路径时，不同路径上的信号可能会产生不同的多普勒频移，此时就很难估计叠加在一起而各自不同的多普勒频偏，更无法按照一个固定的频偏进行补偿和消除。

高速铁路在大大缩短各地的空间距离的同时，也对无线宽带移动通信系统提出了新的挑战。我国目前已建设的高速铁路其速度已达到了300km/h以上，这就使得由多普勒频移导致的信道时变特性非常明显。目前现有LTE高铁通信系统上行链路实际应用的多普勒频偏算法主要以基于循环前缀的时域相关法估计LTE PUSCH信号的前缀和其对应的重复信号之间的相位差来估计上行PUSCH的多普勒偏移的方法为主。基于循环前缀的频偏估计算法能够保证适应高铁应用场景所需的较大的多普勒频率偏移范围的需求，但是在LTE上行信号频偏估计的应用场景下，这种方法的缺点也比较明显，主要缺点有如下几点：

1）相比于目前LTE公网中基于2个时隙导频相位差的频偏估计算法来说，频率估计的精度不够高；

2）为了满足多用户同时接入的要求，相比于下行信号频偏应用，需要先将信号从时域转换到频域提前各用户信号的多用户分离的操作，因此使频偏估计算法复杂度成倍增加；另外，目前LTE高铁通信还是以低频段为主，异系统干扰也比较强，为了增强抗干扰能力，实现一般采取尽量多时域符号的循环前缀与各自重复数据的相位差组合起来估计频偏，这造成实际应用中LTE上行PUSCH信号的频偏估计模块的算法复杂度很高，开发周期长，利用现有公网设备进行技术升级也有较大限制。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种应用于高铁系统的上行频偏估计方法，在4G LTE高铁通信系统场景下，利用以ZC序列为基础定义的LTE上行导频信号结构，将接收到导频信号均衡转化为单一频率信号，再利用线性调频Z变换估计此单一导频的实际频率和理想频率的差值，来获得的4G LTE系统上行PUSCH信道的频偏估计。

本申请是通过如下技术方案实现的：

一种应用于高铁系统的上行频偏估计方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、获取每个用户PUSCH信道当前子帧的配置参数，并根据所述当前子帧的配置参数计算每个用户当前子帧的PUSCH导频参数，通过查表获取期望信号对应的理想频率值；

步骤2、根据每个用户资源分配提取当前子帧中每个用户所接收到2个导频符号的频域数据，并对每个所述导频符号进行处理；

步骤3、将2个所述导频信号的频率偏移值的估计进行平均，获得上行PUSCH中当前子帧的频率偏移值估计。

与现有技术相比，本发明的优点在于：结合高铁应用场景，利用经典频谱估计方法，在频偏估计复杂度和精度上取得较优折中。

附图说明

图1为本发明的上行频偏估计方法的流程示意图；