[发明专利]基于大规模MIMO的上行联合载波同步硬件实现方法

权利要求书

1.基于大规模MIMO的上行联合载波同步硬件实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，用户设备生成基带序列信号，将其插入基带帧信号中，进行发送处理，具体包括：

步骤101：用户设备通过以下公式生成基带序列信号：

上式中，u∈{25,29,34}，表示与小区号有关的参数，n表示基带信号采样点；

步骤102：将上述基带序列信号重复产生数个完整周期后，插入基带帧信号的0号子帧的头部；

步骤103：上述插入了序列信号的基带帧信号经过数字上采样、数模转换、混频等过程，从用户天线发送出去；

步骤2，基站端接收信号，并将接收信号处理为基带信号，随后对基带信号进行同步搜索，得到基带信号的帧起始位置；

步骤3，基站端依据步骤2得到的帧起始位置，从各路基带信号中截取序列信号，并由序列信号计算出各路载波频偏，其中载波频偏通过以下公式计算：

上式中，是待计算的估计频偏，D是用于计算载波频偏的两个相同序列之间的时差，T_s为基站接收机采样周期，∠表示求角度操作，C是用于计算载波频偏的两个相同序列的相关值，通过以下公式计算：

上式中，L是序列长度，r(n)和r(n+D)是相距D点的两个序列，*表示对复数求共轭操作；

步骤4，上位机对所述各路载波频偏进行联合判决，通过下式计算统一的载波频偏期望值：

上式中，是待求载波频偏期望值，M是基站部署天线总数，是对步骤3算出的各路载波频偏按大小排序后的结果；

步骤5，上位机使用算得的载波频偏期望值对基站各路载波频偏补偿值进行更新，更新方法为：对步骤2中同步搜索的有效输出进行计数，计数范围从1开始，记至帧长；每当同步模块产生一个有效输出的同时，使计数器进行加一操作；每当计数器计数值为1时，将基站各路载波频偏补偿值f_Δ更新为步骤4中计算的载波频偏期望值

步骤6，基站各路对同步后数据进行符号划分，对携带数据的符号进行去循环前缀操作；

步骤7，基站各路载波频偏补偿模块使用更新的补偿值对时域基带信号进行载波频偏补偿，载波频偏补偿通过以下公式完成：

上式中，表示补偿后频域信号，S表示未经过补偿且已经去除循环前缀的时域OFDM符号，fft()表示对数据做N点fft变换，N表示系统使用的OFDM符号长度，( )^-1表示对向量求倒数操作，diag()表示由向量构造对角阵，G₁表示矩阵G的首行，矩阵G是一个N×N的矩阵，代表载波频偏对OFDM符号频域子载波的影响，G由以下公式确定：

上式中，G_k,m表示矩阵G的第k行m列的元素，表示相对载波频偏，f_s表示接收机采样频率，f_Δ表示由步骤5更新得到的载波频偏补偿值，N_g表示OFDM符号循环前缀长度，l表示OFDM符号序数。

2.根据权利要求1所述的基于大规模MIMO的上行联合载波同步硬件实现方法，其特征在于：所述步骤101中时域基带序列信号的产生采用将数据预先写入随机存储器然后读出的方式。

3.根据权利要求1所述的基于大规模MIMO的上行联合载波同步硬件实现方法，其特征在于：所述步骤3中使用FPGA上的存储器对较早到来的序列进行缓存，等到第二个序列到来时再从存储器中读出前一个序列。