[发明专利]5G NR系统中SSB频率位置和载波频偏的联合估计方法

说明书

本发明公开了一种5G NR系统中SSB频率位置和载波频偏的联合估计方法。本方法基于最大似然准则，在不对接收信号进行频谱搬移的情况下，对一定范围内的SSB频率位置和载波频偏进行联合估计，能够显著减少频率搜索的次数，简化和加速小区搜索过程。本方法不依赖于准确的下行定时位置，一定范围内的定时误差不会对频率估计的性能产生影响。同时本方法可以通过设置相应参数的取值，调整频率估计的理论精度和计算复杂度。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种5G NR系统中SSB频率位置和载波频偏的联合估计方法。

背景技术

第五代移动通信(5th generation mobile communication，5G)新空口(NewRadio，NR)系统使用正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)作为下行传输的基本波形，需要在小区搜索阶段实现终端与基站之间的频率同步，包括载波中心频率的确定，以及载波频偏的估计和补偿。

5G NR引入同步信号块(synchronization signal block，SSB)的设计，主同步信号(primary synchronization signal，PSS)、辅同步信号(secondary synchronizationsignal，SSS)和物理广播信道(physical broadcast channel，PBCH)构成SSB一同发送，用于传输下行同步和广播信息。在频域上，SSB位于同步栅格所指定的频率位置，而通常不位于载波频率的中心位置。在独立组网(standalone，SA)架构中，终端搜索SSB的频率位置，并结合SSB在系统传输带宽内的相对位置，确定载波中心频率，然后估计载波频偏并补偿。

OFDM系统对载波频率偏差敏感，只能容忍一定范围内的载波频偏，否则接收信号会发生失真和受到干扰，系统性能会下降。一般将相对于子载波间隔(subcarrierspacing，SCS)归一化的载波频偏分为两部分，整数倍频偏(integral part of frequencyoffset，IFO)和小数倍频偏(fractional part of frequency offset，FFO)。整数倍频偏使得接收信号在频域上产生移位，会导致子载波解映射出现偏差，造成解调错误。小数倍频偏使得接收解调信号的幅度和相位发生改变，并且破坏子载波间的正交性，带来子载波间干扰(intercarrier interference，ICI)。因此，频率同步是5G小区搜索和OFDM系统的重要组成部分和研究内容。

在独立组网架构的初始接入阶段，终端需要在同步栅格的各个频点上搜索SSB，复杂度较高。在系统实现中，对频率搜索进行优化，常用的方法是向终端配置查找表用于信道分配，或者在频率搜索之前进行频谱分析，以降低小区搜索的复杂度。

目前，关于OFDM系统中的载波频偏估计方法已有大量研究。常用的方法是利用预设补偿的一组值和训练序列的时域相关性，或者利用训练序列的频域移位和相关性估计整数倍频偏；利用循环前缀和对应信号段之间的相位关系，或者利用重复传输的训练序列之间的相位关系，或者利用训练序列前后分段之间的相位关系估计小数倍载波频偏。不同的频偏估计方法根据所使用的信道条件和系统类型，有着相应的改进。

常用的载波频偏估计方法需要在较为准确的下行定时同步的基础上进行，在复杂的信道条件下难以获得准确的下行定时同步，载波频偏估计效果会随着定时误差的增大而变差，而且小数倍频偏估计方法的估计范围有限。在5G NR尤其是毫米波传输场景，载波频率高和终端移动速度快会带来更大的载波频偏，使得载波频偏估计的复杂度上升，而且会严重影响下行定时同步的准确性，小数倍频偏估计所使用的循环前缀或者训练序列需要进行截取以容纳定时误差，估计性能进而下降。

发明内容