[发明专利]无线综测仪窄带物理上行共享信道的频偏估计方法及系统

说明书

本发明提供一种无线综测仪窄带物理上行共享信道的频偏估计方法及系统，所述频偏估计方法包括以下步骤：步骤S1，使用窄带解调参考信号进行频偏估计；步骤S2，获取初始的最大频偏值；步骤S3，计算得到本地窄带解调参考信号的时域数据的相位值；步骤S4，对接收到的窄带解调参考信号的时域信号进行频偏补偿，并计算频偏补偿后的窄带解调参考信号时域数据的相位值；步骤S5，计算得到接收的窄带解调参考信号和本地窄带解调参考信号之间的相位差；步骤S6，对所述相位差计算其方差；步骤S7，通过所述方差的最小方差值计算最后的频偏估计值。本发明能够使得所述无线综测仪在保证频偏估计精度的基础上，还极大的扩展了频偏估计范围。

技术领域

本发明涉及一种频偏估计方法，尤其涉及一种无线综测仪窄带物理上行共享信道的频偏估计方法，并涉及采用了该无线综测仪窄带物理上行共享信道的频偏估计方法的频偏估计系统。

背景技术

正交频分复用OFDM技术由于其频谱利用率高、抗多径衰落能力强和传输可靠等特点，已经成为移动通信系统中最具竞争力的传输技术。OFDM技术的高频谱利用率和传输可靠性均以子载波间隔的正交性为基础，载波频偏的存在破坏了子载波间的正交性，导致严重的子载波间隔干扰(ICI)，带来信噪比损失，从而降低整个系统的性能，因此载波同步在OFDM系统中显得尤为重要。而在实际的系统中，很多因素都会带来系统频率偏差，如收发机之间本振频率偏差、采样或信道环境的时变特性以及多普勒频移等。

针对OFDM频偏估计问题的解决方式有：有学者提出了利用循环前缀的频率同步方法以及使用重复符号的频率同步方法，其优点是频率偏移估计精度高，但这两种方法频偏估计的动态范围比较小。还有学者提出利用训练序列的时间频率同步方法，得到的频偏估计精度高，能实现频率粗同步和精同步，但时间同步的性能不好。另外有学者提出了利用一个训练符号同时得到频偏粗同步和精同步方法，具有时间同步时目标函数尖锐，漏捕和虚警概率小的优点，能实现频率粗同步和精确同步，但不能同时获得高精度和大范围的估计范围。上述方法中，为了具有大的频率偏移估计范围，用于同步的训练序列一般采用重复序列构成；在相同的时间长度中，重复序列数目越多，估计范围越大，但估计精度越差。

NB-IOT(NarrowBand Internet of Things，窄带IOT)是一种基于蜂窝的窄带物联网技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。NB-IOT主要应用于低吞吐量、能容忍较大时延且低移动性的场景，如智能电表、遥感器和智能建筑等。NB-IOT可直接部署于已有的GSM或LTE网络中，即可复用现有基站以降低部署成本，实现平滑升级。

NB-IOT上行链路定义了窄带物理层上行共享信道(NPUSCH)和窄带物理层随机接入信道(NPRACH)。本专利主要涉及到NPUSCH信道的符号定时同步。在NB-IOT系统中，窄带物理上行共享信道(NPUSCH)主要用来传输终端的数据信息和控制信息。NB-IOT系统的上行发射带宽为180kHz，并且上行同时支持3.75kHz和15kHz子载波间隔，多址方式为单载波频分多址(SC-FDMA)。采用3.75kHz的子载波间隔只支持单子载波调度，而15kHz的子载波间隔同时支持单子载波和多子载波的调度。为更好适配3.75kHz的子载波间隔，协议定义了新的长度为2ms的窄带时隙结构。如下图2和图3所示，一个无线帧包含5个窄带时隙，每个窄带时隙包含7个正交频分复用(OFDM)符号。

其中，图2和图3中的一个时隙的时频资源网格(包含个子载波和个SC-FDMA符号)。对于Δf＝15kHz，一个无线帧的时隙编号为n_s∈{0,1,…,19}，对于Δf＝3.75kHz，n_s∈{0,1,…,4}，，

NB-IOT上行链路引入了资源单元的概念，上行数据的调度和HARQ-ACK信息的发送都是以资源单元为单位。一个资源单元定义为时域中个连续SC-FDMA符号和频域中个连续子载波，其中和如下表所示：

NPUSCH不同格式包含的资源单元和时隙数