[发明专利]一种5G NR系统中的大频偏估计方法及装置

说明书

本发明提供一种5G NR系统中的大频偏估计方法，包括：在SSB块的3个符号位置处提取DMRS信号；对第1、2个符号位置的DMRS信号分别进行频域信道响应的测量；对所述频域信道响应进行平滑消噪和按多径能量进行修剪；估计第一相位差和第一频偏；对第2、3符号位置的DMRS信号进行频偏尝试补偿；对补偿得到的DMRS信号重复所述步骤S2‑S4得到第二频偏，根据第二频偏得到频率偏移。本发明还提供了一种5G NR系统中的大频偏估计装置。本发明的大频偏估计方法，可在高铁环境下1个SSB信号块内完成对大于子载波间隔频偏的估计，可以提高频偏估计范围以及估计的精度，进而改善高铁下的5G NR通信质量。

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及5G NR中高铁环境下的大频率估计方法及装置。

背景技术

在高速铁路的无线传播环境中，根据TR 38.901的高铁信道建模，基站(BS)天线架高35m，覆盖范围1732m左右。一般这种信道场景下，信号的散射径和反射径很少而直射径占据了信号传播主要能量。因此多普勒频率扩展现象并不突出。但是由于高铁时速可以得到350km/h甚至更快，会导致多普勒频率偏移比较严重，这会对UT(用户终端)和BS(基站)的性能有很大影响。

5G NR的基站工作载频分为FR1和FR2，FR1频率范围在450MHz-6000MHz，FR2频率范围在24250MHz-52600MHz。多普勒频移的计算公式为：

其中c为光速，v为UT移动速度，f_c为通信频率，θ为UT运动方向和来波方向的夹角。

根据此公式，假设工作频率6000MHz，UT在高铁上运动速度500km/h，那么其多普勒偏呈现出Z字形，最大多普勒频率约为3KHz，同时由于UT晶振频率稳定度一般≤1ppm,这里假设1ppm由此导致的固有频率偏差为6KHz,因此总的频率偏移量将达到9KHz,这会对UT解调信号都将产生严重影响，甚至会造成无法正确检测，因此必须在UT上采用大频偏校正技术来进行频偏估计和补偿。

现有的频偏估计都是采用相距一定时间间隔(一般在几百us)的两个符号的相位差来进行频偏估计。采用相位差估计频偏一般采用反正切函数估计相位角，进而计算相位差，其相位角范围在-π和π之间。但是对于相位差大于7.5KHz的大频偏，有可能会由于频偏引起的相位角旋转大于π或者小于-π，造成相位模糊，导致估计失败。由于在5G NR系统中针对其物理下行共享信道(PDSCH)的解调参考信号(DMRS)是UE-specified信号，并不常发，由于该DMRS能够估计的最大频偏是7.5KHz，对大频偏估计可能会造成相位模糊，所以不合适做频偏估计。

此外，若通过增加两个符号之间的时间间隔来增大频偏估计中不发生相位模糊的范围，例如使用时间上间隔较大的导频进行频率偏移估计，则会由于高铁环境下的多普勒频率偏移呈现出Z字形变化，在UT接近和远离基站时，多普勒频率偏移变化很快，进而导致难以得到准确的频偏估计结果。若采用间隔较小的导频来进行导频估计，则大频偏估计的精度更加达不到要求，一般间隔几十us的导频在SNR＝20dB时估计误差在大几百赫兹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种5G NR中高铁环境下的大频率估计方法及装置，以增大频偏估计范围，改善频偏估计精度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种5G NR系统中的大频偏估计方法，包括：

S1：在SSB块的第1、2、3个符号位置处提取初始DMRS信号；

S2：对第1、2个符号位置的初始DMRS信号s_n,1,s_n,2分别进行频域信道响应的测量；

S3：对所述频域信道响应进行平滑消噪和按多径能量进行修剪；

S4：估计第一相位差Δθ₁和第一频偏Δf₁；