專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方法、用戶站點(diǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方法、用戶站點(diǎn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，同步是正確解調(diào)信息的基礎(chǔ)。廣義的同步包括時間同步、頻率同步、功率調(diào)整、信道估計(jì)等。
基于IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)中，接入點(diǎn)AP與用戶站點(diǎn)STA之間是突發(fā)方式的通信，不管是AP到STA還是STA到AP方向，毎次通信(包括數(shù)據(jù)傳輸和控制信息傳輸)都需要攜帯同步信息，以協(xié)助完成STA與AP之間的同步過程。以AP傳輸數(shù)據(jù)到STA為例，STA接收AP的同步前導(dǎo)，根據(jù)同步前導(dǎo)確定時間同步點(diǎn)和載波頻偏，然后才能接收數(shù)據(jù)、進(jìn)行解調(diào)。當(dāng)STA傳輸數(shù)據(jù)到AP吋，AP重復(fù)上述STA的同步流程。移動WiMAX系統(tǒng)中，在下行方向也米用發(fā)送前導(dǎo)符號的方式,長期演進(jìn)(LTE, LongTerm Evolution)系統(tǒng)則是發(fā)送主同步信號(PSS, Primary Synchronization Signal)和輔同步信號(SSS, Secondary Synchronization Signal),移動終端根據(jù)前導(dǎo)或同步信號完成時間同步和頻率同歩。上行傳輸時，采用閉環(huán)控制方式完成同步，即終端向基站發(fā)起隨機(jī)接入過程，由基站估計(jì)終端發(fā)送的隨機(jī)接入序列所經(jīng)過的傳播延遲，基站根據(jù)傳播延遲估計(jì)向終端下發(fā)定時提前指示，終端在上行傳輸時根據(jù)定時提前指示發(fā)送上行數(shù)據(jù)。為了提高中短距離通信系統(tǒng)的效率和頻譜利用率，需要引入調(diào)度機(jī)制和多址接入機(jī)制，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)必須有合適的同步機(jī)制配合。WLAN系統(tǒng)雙向通信都通過前導(dǎo)實(shí)現(xiàn)同步的方式，這種同步方式雖然簡単，但效率低且無法滿足多用戶同時通信的需求，一方面無論多長的數(shù)據(jù)包都需要攜帯前導(dǎo)會占用時間資源；另一方面，CSMA/CA的接入方式本身就不支持多用戶同時接入因此不滿足多用戶同時通信時的同步需求。移動WiMAX和LTE系統(tǒng)的同步方式可以借鑒，但兩者的上行同步要求閉環(huán)控制，對同步要求高；此外移動終端和基站采用較高成本的載波晶振來處理采樣時鐘同步問題，不適用低成本的無線局域網(wǎng)設(shè)備。因此在基于調(diào)度的中短距離通信系統(tǒng)中需要設(shè)計(jì)合理的同步機(jī)制，達(dá)到載波頻率同步及采樣時鐘同步。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方法和用戶站點(diǎn)設(shè)備，以滿足基于調(diào)度的中短距離通信系統(tǒng)同步要求。本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方法，包括如下步驟根據(jù)接收到的下行信號確定載波頻偏4/和米樣時鐘頻率偏差ら；
根據(jù)所述4/"對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率補(bǔ)償；
根據(jù)所述ぐ對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償。本發(fā)明還提供ー種用戶站點(diǎn)設(shè)備，包括
載波頻偏測算單元，用于測算得到載波頻偏4/ ；
頻偏補(bǔ)償單元，用于根據(jù)所述載波頻偏對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率補(bǔ)償；
采樣時鐘頻偏測算單元，用于測算采樣時鐘頻率偏差ぐ； 時鐘頻率補(bǔ)償單元，用于根據(jù)所述采樣時鐘頻率偏差 對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償。本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的無線通信系統(tǒng)，包括
接入點(diǎn)，用于發(fā)送下行同步前導(dǎo)，并在收到用戶站點(diǎn)發(fā)來的信號后進(jìn)行信道估計(jì)和相位跟蹤，分別用于消除采樣時鐘的相位偏差、殘留頻偏和殘留采樣時鐘頻率偏差；
用戶站點(diǎn)，用于根據(jù)接收到的下行信號確定載波頻偏Δ/和采樣時鐘頻率偏差ぐ；根據(jù)
所述4；對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率補(bǔ)償；根據(jù)所述^對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償。綜上所述，本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，根據(jù)載波頻偏對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的頻率補(bǔ)償；根據(jù)接收到的下行信號確定采樣時鐘頻率偏差，并基于所述采樣時鐘頻率偏差對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的采樣時鐘頻率補(bǔ)償，以解決基于調(diào)度的中短距離通信系統(tǒng)同步問題，尤其是上行多用戶并行接入時的同步問題。并且通過前導(dǎo)設(shè)計(jì)可獲得比較精確的定時估計(jì)、頻偏估計(jì)、采樣鐘偏差估計(jì)的精度和范圍。根據(jù)本發(fā)明，可通過上行頻偏預(yù)處理和上行采樣鐘偏差預(yù)處理避免AP端做復(fù)雜的多址干擾MAI消除處理。本發(fā)明所提的同步機(jī)制中，時間和頻率同步的主要任務(wù)都由STA依靠下行同步前導(dǎo)來完成，尤其是頻率及采樣時鐘頻率偏差預(yù)處理，將同步問題簡化為單用戶的同步問題，以使得接收端分離多用戶的數(shù)據(jù)時不需要復(fù)雜的算法消除多址干擾。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方法流程 圖2為本發(fā)明提供的載波頻率及采樣時鐘頻率在時域的補(bǔ)償方法原理示意 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中提供的載波頻偏和采樣時鐘頻偏預(yù)處理方法流程 圖4本發(fā)明實(shí)施例中采用的同步前導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中本發(fā)明實(shí)施例中提供的同步方法流程 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種用戶站點(diǎn)設(shè)備構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施例方式本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，載波頻率同步的目的是糾正由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩者頻率振蕩器的不一致性以及多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻率偏移，基于OFDM技術(shù)的接收機(jī)進(jìn)行FFT變換之前必須對頻偏進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償，以減小頻偏對子載波之間正交性的破壞。尤其在上行多用戶并行傳輸時，載波頻率同步更加重要，因?yàn)槎鄠€發(fā)射站點(diǎn)(如用戶站點(diǎn)STA)的載波中心頻率與接收站點(diǎn)(接入點(diǎn)AP)的載波中心頻率偏差各不相同，各STA的頻偏會影響相鄰頻帶造成載波間干擾(ICI)，一般的方法是在接收端先用多個濾波器將信號分離再單獨(dú)對每ー路信號進(jìn)行頻偏校正或者通過干擾消除的方法去除頻偏的影響，前者在用戶數(shù)較多時設(shè)備成本明顯增加，后者則會增加處理延遲。理想情況下，接收端與發(fā)射端的采樣時鐘頻率應(yīng)滿足整數(shù)倍的采樣率，但由于晶振本身存在偏移，兩者的時鐘頻率偏差不再是整數(shù)倍的關(guān)系。采樣時鐘同步是為了使得收發(fā)兩端的采樣時鐘頻率和相位一致。采樣時鐘相位的偏差易于處理，可歸為符號定時問題，而采樣時鐘頻率偏差(SFO, Sampling frequency offset)會使載波相位旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致子載波之間的干擾，破壞了子載波之間的正交性，并且會隨時間増加，導(dǎo)致信號解調(diào)錯誤，惡化系統(tǒng)性能。多用戶通信時，接收端也會遇到與載波頻率同步類似的問題如果在時域校正了一 個用戶站點(diǎn)STA的信號的采樣時鐘偏差，其它STA的信號的采樣時鐘偏差如何處理？
有鑒于此，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方案，采用的是在發(fā)射站點(diǎn)(STA)對上行數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻偏和采樣時鐘偏差補(bǔ)償?shù)姆椒?，無需接收站點(diǎn)(AP)做復(fù)雜的處理，即在發(fā)射時做預(yù)先處理，因此稱之為“預(yù)補(bǔ)償”。由于載波頻率與采樣時鐘頻率通常源于同一個時鐘源，則頻偏估計(jì)的精度與SFO的估計(jì)精度相同。例如，頻偏估計(jì)誤差可到子載波間隔的1%，子載波間隔78. 125kHz，則相對頻偏估計(jì)誤差為
78. 125*103*1%バ5· 8*109) ^ O. 135ppm,
也就是說，SFO估計(jì)誤差可以達(dá)到O. 135ppm。因此可由載波頻偏估計(jì)得到SFO的估計(jì)。預(yù)補(bǔ)償包括兩個方面載波頻偏預(yù)補(bǔ)償和采樣時鐘頻偏預(yù)補(bǔ)償。首先，STA根據(jù)AP發(fā)送的下行幀估計(jì)載波頻偏。其次，STA在上行數(shù)據(jù)發(fā)送前對頻偏進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，使得補(bǔ)償后的發(fā)射端載波頻率與接收端載波頻率之差在允許范圍內(nèi)，比如偏差小于1%的子載波間隔。在TDD系統(tǒng)中，STA的收發(fā)使用相同的載波頻率，因此可以用下行的頻偏估計(jì)對上行數(shù)據(jù)做預(yù)補(bǔ)償。載波頻偏的預(yù)補(bǔ)償可以在時域或頻域完成。最后，STA根據(jù)AP發(fā)送的下行幀計(jì)算采樣鐘頻偏，在上行數(shù)據(jù)發(fā)送前，在時域或頻域?qū)Σ蓸隅婎l偏做預(yù)補(bǔ)償，使得發(fā)射數(shù)據(jù)樣本的等效采樣間隔逼近接收端采樣間隔。圖I為本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方法流程圖。參照圖1，本發(fā)明提供的一種實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方法，包括如下步驟
S01，根據(jù)接收到的下行信號確定載波頻偏4f;和采樣時鐘頻率偏差 S02，根據(jù)所述4；對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率補(bǔ)償；
S03，根據(jù)所述ぐ對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償。本發(fā)明的實(shí)施例中，步驟SOl中的載波頻偏4；是根據(jù)同步前導(dǎo)測算得到的，所述
同步前導(dǎo)中具有短訓(xùn)練序列和長訓(xùn)練序列，測算所述載波頻偏4 的步驟包括
STA對接收信號進(jìn)行延遲自相關(guān)處理，利用所述短訓(xùn)練序列進(jìn)行延遲自相關(guān)處理得到初步的頻偏估計(jì)結(jié)果，利用所述長訓(xùn)練序列進(jìn)行延遲自相關(guān)處理得到精確的載波頻偏估計(jì)4/ ο本發(fā)明的實(shí)施例中，步驟SOl中的根據(jù)接收到的下行信號確定采樣時鐘頻率偏差-,具體包括
根據(jù)載波頻偏計(jì)算相對頻偏 = I，其中f為信號載波頻率，將該相對頻偏作為采
X Λ^
樣時鐘頻率偏差估計(jì)ぐ= 。
本發(fā)明的實(shí)施例中，步驟S02中，根據(jù)載波頻偏Δ/對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的頻率補(bǔ)償；具體包括
根據(jù)所述載波頻偏又，用戶站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時按如下處理對上行數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償
d (n) -u
其中，u(n)為用戶站點(diǎn)要發(fā)送的上行數(shù)據(jù)時域樣本點(diǎn)，T5為理論的基帶樣本采樣間隔。圖2所示為載波頻率及采樣時鐘頻率在時域的補(bǔ)償方法原理示意圖。參照圖2,本發(fā)明的實(shí)施例中，步驟S02中對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的采樣時鐘頻率補(bǔ)償，具體包括
STA將所述上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行上采樣，其采樣間隔為ζ表示STA的基帶樣本
采樣間隔，N為整數(shù)，表示上采樣倍數(shù)；
將ぐi=ii 一1作為新的采樣鐘偏差進(jìn)行時域插值，使得插值后樣本的等效采樣間隔
為ユ，苴中嚴(yán).
N，
C/Μ表示插值后的等效采樣間隔。插值后，數(shù)據(jù)的真實(shí)采樣間隔仍然是$ルV,此時，
樣本值等于采樣間隔為時的樣本值；
對樣本數(shù)據(jù)(所述上行待發(fā)送數(shù)據(jù))進(jìn)行低通濾波和下采樣，使得待發(fā)送的上行數(shù)據(jù)樣本的等效采樣間隔為7。需要說明的是，在此采用時域插值方法并未改變采樣時鐘的頻率，而是對收發(fā)兩端的采樣時鐘頻率偏差引起的信號相位旋轉(zhuǎn)和幅值縮放進(jìn)行補(bǔ)償，等效于將發(fā)送端樣本的采樣間隔轉(zhuǎn)變成接收端的采樣間隔，也就是說假設(shè)接收端的采樣間隔為T,,則7逼近!:。參照圖3，本發(fā)明實(shí)施例中提供的載波頻偏和采樣時鐘頻偏預(yù)補(bǔ)償方法，包括步驟如下
a) STA根據(jù)同步前導(dǎo)估計(jì)載波頻偏；
本發(fā)明實(shí)施例提供ー種同步前導(dǎo)，包括短訓(xùn)練序列(S-Preamble)和長訓(xùn)練序列(L-Preamble):所述短訓(xùn)練序列包括第一循環(huán)前綴CPl和多個第一周期序列，所述長訓(xùn)練序列包括第二循環(huán)前綴CP2和多個第二周期序列；所述第一周期序列的長度小于所述第二周期序列的長度。從而滿足參數(shù)估計(jì)的不同要求，短訓(xùn)練序列中使用短周期(第一周期序列)，滿足較大的參數(shù)估計(jì)范圍需求，長訓(xùn)練序列中使用長周期(第二周期序列)，滿足參數(shù)估計(jì)的精度要求。較佳地，本發(fā)明實(shí)施例采用如圖4所示的同步前導(dǎo)具體，所述同步前導(dǎo)包括兩個OFDM符號，其中ー個OFDM符號為短訓(xùn)練序列(S-PreambIe )，由循環(huán)前綴CPI及8個相同的周期序列(SI S8)組成；另ー個OFDM符號為長訓(xùn)練序列(L-Preamble)，由循環(huán)前綴CP2及兩個相同的周期序列(LI和L2)組成。同步前導(dǎo)的短訓(xùn)練序列S-Preamble有8個周期，包括CPl可認(rèn)為有9個周期，STA可以對接收信號做延遲自相關(guān)得到初步的頻偏估計(jì)結(jié)果(粗頻偏估計(jì))，由于短訓(xùn)練序列的周期比較短，可以獲得較寬的頻偏估計(jì)范圍。長訓(xùn)練序列L-Preamble有2個周期，STA可以對接收信號做延遲自相關(guān)處理得到比粗頻偏估計(jì)更加精確的頻偏估計(jì)結(jié)果(細(xì)頻偏估計(jì))。 周期序列用于估計(jì)載波頻偏時的最大頻偏估計(jì)范圍為:SimaK = 2￡)ψ
其中，D表示ー個周期內(nèi)的樣本點(diǎn)數(shù)〒表示采樣間隔。帶寬20MHz吋，'？; =50ns。S-Preamble的周期D=32，因此最大頻偏估計(jì)范圍為312. 5kHz ；L-PreambIe的周期D=128，因此最大頻偏估計(jì)范圍為78. 125kHz。歸ー化頻偏估計(jì)的均方根誤差A(yù) cc ______________________________^ ,L表示做相關(guān)運(yùn)算時的信號長度，
L越長，估計(jì)誤差越小。因此可用長訓(xùn)練序列L-Preamble獲得精確的頻偏估計(jì)。
、、 Lfb) STA計(jì)算相對頻偏7 = -J-；
其中ぶ為信號載波頻率。c)獲得采樣時鐘頻率偏差估計(jì)；
本實(shí)施例中，將相對頻偏作為采樣時鐘頻率偏差估計(jì)，即ぐ=7。另外，本發(fā)明實(shí)施例中可采用其它估計(jì)方法測算采樣時鐘頻率偏差。例如，下面是另ー種采樣時鐘頻率偏差的估計(jì)方法
每個OFDM符號在頻域都有離散的導(dǎo)頻，通?？膳渲?個、6個或者8個，甚至更多。這些導(dǎo)頻對稱地分布在直流載波DC兩側(cè)，接收端在對接收信號做快速傅里葉變換FFT之后，可根據(jù)這些導(dǎo)頻位置的樣本值以及信道估計(jì)結(jié)果估計(jì)出采樣時鐘偏差。由于導(dǎo)頻數(shù)量有限，僅依靠ー個符號的導(dǎo)頻值其估計(jì)精度并不理想，通常還要用多個符號內(nèi)的導(dǎo)頻樣本值做平均，但會導(dǎo)致處理延遲。d)對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波同步預(yù)處理；
具體地說，載波同步預(yù)處理包括載波頻偏預(yù)補(bǔ)償。預(yù)處理可在時域?qū)r間序列進(jìn)行補(bǔ)償或者在頻域進(jìn)行補(bǔ)償。本實(shí)施例中，在時域進(jìn)行載波頻偏預(yù)補(bǔ)償，具體如下
設(shè)AP的載波頻率為ふ，STA的載波頻率為I ,不考慮信道環(huán)境和噪聲的影響，STA接收到的AP發(fā)送的基帶采樣信號為
r(n) = s( ) e3'2e ~J 2 = s(n)ej2x^fi~^ ^ = sζκ')βJL·‘fiβΓ,
其中，s (η)表示AP發(fā)射的時域數(shù)據(jù)樣本點(diǎn)，？；表示理想的采樣間隔，ム=ふ-上為載
波頻偏。STA根據(jù)下行同步前導(dǎo)估計(jì)得到載波頻偏又，STA發(fā)送數(shù)據(jù)時按如下方法對上行數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償
d(n) = u{n)sfAM
其中，u(n)表示STA要發(fā)送的上行數(shù)據(jù)時域樣本點(diǎn)。e)對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘同步預(yù)處理。具體地說，采樣時鐘同步預(yù)處理包括采樣鐘頻偏的預(yù)補(bǔ)償。 在時域進(jìn)行采樣鐘頻偏的預(yù)補(bǔ)償方法如下
參照圖2巾表示STA的采樣間隔，AP的采樣間隔為=表示STA
和AP之間的采樣鐘偏差，預(yù)補(bǔ)償?shù)哪康氖且獙⒉蓸娱g隔為$的樣本值轉(zhuǎn)換為采樣間隔為 的樣本值，由于SFO估計(jì)誤差的存在，最終樣本的等效采樣間隔只能是逼近·^四4中用Γ；表示，此時，非常微小的采樣鐘偏差對系統(tǒng)SNR影響可以忽略。
ASTA根據(jù)頻偏估計(jì)的結(jié)果計(jì)算SFO的估計(jì)” ，其中，表示載波頻率。
4/X進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償時，STA先將樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行上采樣處理，采樣間隔7； ,N為整數(shù)，表示上采樣倍數(shù)。然后時域插值，將G= +-1作為新的采樣鐘偏差輸入時域插值模塊，使得插值
后樣本等效采樣間隔為茇，其中，一，；
最后對樣本數(shù)據(jù)做低通濾波和下采樣，最終輸出的樣本的等效采樣間隔為了參照圖5，本發(fā)明實(shí)施例中提供的同步方法流程包括
S511，下行時間同步；
STA根據(jù)下行幀檢測同步前導(dǎo)，并測算出同步前導(dǎo)的起始位置。S512，下行頻率同步；
STA根據(jù)接收到的下行同步前導(dǎo)估計(jì)載波頻偏4；，并對接收的下行信號進(jìn)行相應(yīng)的頻率補(bǔ)償。S513，下行采樣時鐘同步；
STA計(jì)算相對頻偏り=￥，其中力信號載波頻率，將該相對頻偏作為采樣時鐘頻率偏差估計(jì)ぐ=7 ,對接收的下行數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的采樣時鐘頻率補(bǔ)償。
S514，上行頻率預(yù)處理；
對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波同步預(yù)處理，采用所述載波頻偏4；進(jìn)行相應(yīng)的頻率補(bǔ)償。S515，上行采樣時鐘預(yù)處理；
對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率預(yù)處理，基于所述采樣時鐘頻率偏差估計(jì)ぐ進(jìn)行相應(yīng)的采樣時鐘頻率補(bǔ)償，使得上行待發(fā)送數(shù)據(jù)樣本的等效采樣間隔逼近接收機(jī)的采樣間隔。S516,信道估計(jì)和相位跟蹤。接入點(diǎn)AP在收到用戶站點(diǎn)發(fā)來的信號后進(jìn)行信道估計(jì)和相位跟蹤，分別用于消
除采樣時鐘的相位偏差、殘留頻偏和殘留采樣時鐘頻率偏差。參照圖6，本發(fā)明實(shí)施例還提供ー種用戶站點(diǎn)設(shè)備600，包括
載波頻偏測算單元61，用于測算得到載波頻偏Δ/ ；
頻偏補(bǔ)償單元62，用于根據(jù)所述載波頻偏4 對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率補(bǔ)償；
采樣時鐘頻偏測算單元63，用于測算采樣時鐘頻率偏差ぐ；
時鐘頻率補(bǔ)償單元64，用于根據(jù)所述采樣時鐘頻率偏差ζ對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償。較佳地，所述下行信號包括同步前導(dǎo)，所述同步前導(dǎo)包括短訓(xùn)練序列和長訓(xùn)練序列。所述載波頻偏測算單元61，用于對接收到的下行信號進(jìn)行延遲自相關(guān)處理，利用所述短
訓(xùn)練序列得到初步的頻偏估計(jì)結(jié)果，利用所述長訓(xùn)練序列得到精確的頻偏估計(jì)結(jié)果4；。較佳地，所述短訓(xùn)練序列包括第一循環(huán)前綴CPl和多個第一周期序列，所述長訓(xùn)練序列包括第二循環(huán)前綴CP2和多個第二周期序列；所述第一周期序列的長度小于所述第ニ周期序列的長度。較佳地，所述短訓(xùn)練序列和所述長訓(xùn)練序列各占用ー個OFDM符號。較佳地，所述采樣時鐘頻偏測算單元63，根據(jù)所述載波頻偏4；計(jì)算相對頻偏
其中 為所述下行信號的載波頻率，將該相對頻偏作為采樣時鐘頻率偏差估計(jì) X Jcη
ζ=ν。較佳地，所述頻偏補(bǔ)償單元62，用于在發(fā)送數(shù)據(jù)時，按照ふ>)=_爲(wèi)敘對上行
待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率補(bǔ)償；其中，u(n)為用戶站點(diǎn)要發(fā)送的上行數(shù)據(jù)時域樣本點(diǎn)吣
為理論的基帶樣本采樣間隔。較佳地,所述時鐘頻率補(bǔ)償單元64,包括
上采樣模塊64a，將所述上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行上采樣，采樣間隔為7；=|，巾カ用戶站點(diǎn)的基帶樣本采樣間隔，N為上采樣倍數(shù)，N為整數(shù)；插值模塊64b，用于將G = + -1作為新的采樣鐘偏差進(jìn)行時域插值，使得插值后樣
本等效采樣間隔為I，其中;
低通濾波模塊64c，用于對插值后的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波；
下采樣模塊64d，用于對經(jīng)低通濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行下采樣，使得待發(fā)送的上行數(shù)據(jù)樣本的等效采樣間隔力·^本實(shí)施例中提供的用戶站點(diǎn)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)上行頻偏預(yù)處理和上行采樣鐘偏差預(yù)處理，避免AP端做復(fù)雜的多址干擾(MAI,Multiple Access Interference)消除處理,其具體工作原理及流程，如前述方法所述，在此不再贅述。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的無線通信系統(tǒng)，包括 接入點(diǎn)，發(fā)送下行同步前導(dǎo)，并在收到用戶站點(diǎn)發(fā)來的信號后進(jìn)行信道估計(jì)和相位跟蹤，分別用于消除采樣時鐘的相位偏差、殘留頻偏和殘留采樣時鐘頻率偏差；
用戶站點(diǎn)，根據(jù)接收到的下行信號確定載波頻偏Δ/和采樣時鐘頻率偏差ぐ；根據(jù)所述
4/對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率補(bǔ)償；根據(jù)所述ぐ對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償。本實(shí)施例中提供的無線通信系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步，具體工作原理及流程，如前述方法所述，在此不再贅述。綜上所述，本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，根據(jù)載波頻偏4 對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的頻率補(bǔ)償；根據(jù)接收到的下行信號確定采樣時鐘頻率偏差ぐ，并基于所述采樣時鐘頻率偏差 對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的采樣時鐘頻率補(bǔ)償，以解決基于調(diào)度的中短距離通信系統(tǒng)同步問題，尤其是上行多用戶并行接入時的同步問題。并且通過前導(dǎo)設(shè)計(jì)可獲得比較精確的定時估計(jì)、頻偏估計(jì)、采樣鐘偏差估計(jì)的精度和范圍。通過上行頻偏預(yù)處理和上行采樣鐘偏差預(yù)處理避免AP端做復(fù)雜的多址干擾MAI消除處理。本發(fā)明所提的同步機(jī)制中，時間和頻率同步的主要任務(wù)都由STA依靠下行同步前導(dǎo)來完成，尤其是頻率及采樣鐘偏差預(yù)處理將同步問題簡化為單用戶的同步問題，以使得接收端分離多用戶的數(shù)據(jù)時不需要復(fù)雜的算法消除多址干擾。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方法，其特征在于，包括如下步驟根據(jù)接收到的下行信號確定載波頻偏4/和米樣時鐘頻率偏差ぐ； 根據(jù)所述4 對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率補(bǔ)償； 根據(jù)所述ぐ對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在干 所述下行信號包括同步前導(dǎo)，所述同步前導(dǎo)包括短訓(xùn)練序列和長訓(xùn)練序列； 對接收到的下行信號進(jìn)行延遲自相關(guān)處理，利用所述短訓(xùn)練序列得到初步的頻偏估計(jì)結(jié)果，利用所述長訓(xùn)練序列得到精確的頻偏估計(jì)結(jié)果4 。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于 所述短訓(xùn)練序列包括第一循環(huán)前綴CPl和多個第一周期序列，所述長訓(xùn)練序列包括第ニ循環(huán)前綴CP2和多個第二周期序列；所述第一周期序列的長度小于所述第二周期序列的長度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于 所述短訓(xùn)練序列和所述長訓(xùn)練序列各占用ー個OFDM符號。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)接收到的下行信號確定采樣時鐘頻率偏差·;,具體包括 根據(jù)所述載波頻偏.き計(jì)算相對頻偏
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的方法,其特征在于 根據(jù)所述載波頻偏又，在發(fā)送數(shù)據(jù)時按如下處理對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率補(bǔ)償
7.如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償，具體包括 將
8.ー種用戶站點(diǎn)設(shè)備，其特征在于，包括 載波頻偏測算單元，用于測算得到載波頻偏4/s ； 頻偏補(bǔ)償單元，用于根據(jù)所述載波頻偏4；對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率補(bǔ)償； 采樣時鐘頻偏測算單元，用于測算采樣時鐘頻率偏差ぐ； 時鐘頻率補(bǔ)償單元，用于根據(jù)所述采樣時鐘頻率偏差ぐ對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償。
9.如權(quán)利要求8所述的用戶站點(diǎn)設(shè)備，其特征在干 所述下行信號包括同步前導(dǎo)，所述同步前導(dǎo)包括短訓(xùn)練序列和長訓(xùn)練序列； 所述載波頻偏測算單元，用于對接收到的下行信號進(jìn)行延遲自相關(guān)處理，利用所述短訓(xùn)練序列得到初步的頻偏估計(jì)結(jié)果，利用所述長訓(xùn)練序列得到精確的頻偏估計(jì)結(jié)果Δ/。
10.如權(quán)利要求9所述的用戶站點(diǎn)設(shè)備，其特征在于 所述短訓(xùn)練序列包括第一循環(huán)前綴CPl和多個第一周期序列，所述長訓(xùn)練序列包括第ニ循環(huán)前綴CP2和多個第二周期序列；所述第一周期序列的長度小于所述第二周期序列的長度。
11.如權(quán)利要求10所述的用戶站點(diǎn)設(shè)備，其特征在于 所述短訓(xùn)練序列和所述長訓(xùn)練序列各占用ー個OFDM符號。
12.如權(quán)利要求8所述的用戶站點(diǎn)設(shè)備，其特征在于 λ 所述采樣時鐘頻偏測算單元，根據(jù)所述載波頻偏Λ 計(jì)算相對頻偏 ，其中ぶ為 所述下行信號的載波頻率，將該相對頻偏”作為采樣時鐘頻率偏差估計(jì)f =7。
13.如權(quán)利要求8-12中任何一項(xiàng)所述的用戶站點(diǎn)設(shè)備，其特征在于 所述頻偏補(bǔ)償單元，用于在發(fā)送數(shù)據(jù)時，按照ゴ對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率補(bǔ)償；其中，u(n)為用戶站點(diǎn)要發(fā)送的上行數(shù)據(jù)時域樣本點(diǎn)，丁’為理論的基帶樣本采樣間隔。
14.如權(quán)利要求8-12中任何一項(xiàng)所述的用戶站點(diǎn)設(shè)備，其特征在于，所述時鐘頻率補(bǔ)償單元，包括 上采樣模塊，將所述上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行上采樣，采樣間隔為, j^為用戶站點(diǎn)的基帶樣本采樣間隔，N為上采樣倍數(shù)，N為整數(shù)； 插值模塊，用于將 作為新的采樣鐘偏差進(jìn)行時域插值，使得插值后樣本等效采樣間隔為低通濾波模塊，用于對插值后的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波； 下采樣模塊，用于對經(jīng)低通濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行下采樣，使得待發(fā)送的上行數(shù)據(jù)樣本的等效采樣間隔為C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)載波和采樣時鐘同步的方法，包括根據(jù)接收到的下行信號確定載波頻偏和采樣時鐘頻率偏差；根據(jù)所述對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率補(bǔ)償；根據(jù)所述對上行待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時鐘頻率補(bǔ)償。本發(fā)明還提供一種用戶站點(diǎn)設(shè)備，包括載波頻偏測算單元、頻偏補(bǔ)償單元、采樣時鐘頻偏測算單元以及時鐘采樣頻率補(bǔ)償單元。根據(jù)本發(fā)明，可解決基于調(diào)度的中短距離通信系統(tǒng)同步問題，尤其是上行多用戶并行接入時的同步問題。本發(fā)明中時間和頻率同步的主要由STA根據(jù)下行同步前導(dǎo)來完成，頻率及采樣時鐘頻率偏差預(yù)處理，將同步問題簡化為單用戶的同步問題，以使得接收端分離多用戶的數(shù)據(jù)時不需要復(fù)雜的算法消除多址干擾。
文檔編號H04W56/00GK102694762SQ20111023705
公開日2012年9月26日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者曾勇波, 潘立軍, 王飛飛, 閆志剛, 雷俊, 鮑東山 申請人:北京新岸線無線技術(shù)有限公司