频偏补偿方法及其装置与流程

本技术涉及通信，尤其涉及一种频偏补偿方法及其装置。

背景技术：

1、随着高速铁路的发展，铁路数字移动通信系统（gsm-r）已不适应需求，正向铁路5g专用移动通信系统（5g-r）演进。5g-r采用同频组网，面临同频干扰和高铁环境下频繁小区切换的挑战。4g时代的小区合并技术虽减少切换，但牺牲了吞吐量。5g的超级小区技术通过共用广播信道减少切换，同时保持业务信道独立调度以提升容量。然而，高铁移动引发的多普勒频移破坏了子载波正交性，影响系统性能，因此准确估计和补偿多普勒频移是5g-r超级小区中确保通信质量的关键。

技术实现思路

1、本技术提供一种频偏补偿方法及其装置，旨在解决高速移动通信中，频偏估计不准确的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种频偏补偿方法，所述频偏补偿方法包括：

3、第一基站接收上行信道数据并对其进行频偏估计，得到移动终端在当前小区覆盖范围内的第一频偏估计值；

4、所述第一基站将所述第一频偏估计值与预设的小区切换点理论频偏值进行比较，并根据比较结果判断是否需要启动小区切换操作；

5、如果判断出需要启动小区切换操作，所述第一基站将所述第一频偏估计值和当前的信噪比传输至第二基站；

6、所述第二基站结合所述第一频偏估计值和所述信噪比，对所述第二基站当前估计出的第二频偏估计值进行校正，得到目标频偏估计值；

7、所述第二基站依据所述目标频偏估计值，对即将传输至所述移动终端的下行信道数据实施频偏补偿；

8、其中，所述第一基站和所述第二基站为相邻基站。

9、在本技术一实施例中，所述第一基站将所述第一频偏估计值与预设的小区切换点理论频偏值进行比较，并根据比较结果判断是否需要启动小区切换操作的步骤包括：

10、所述第一基站根据所述当前小区的覆盖范围、所述移动终端的运行速度以及所述第一基站的高度，计算出小区切换点的理论最大频偏值，并将此值设定为所述理论频偏值；

11、如果所述第一频偏估计值小于所述理论频偏值，则所述第一基站判断所述移动终端位于所述当前小区覆盖范围内，无需启动小区切换操作；

12、如果所述第一频偏估计值大于或等于所述理论频偏值，则所述第一基站判断移动终端正处于小区切换点，需要启动小区切换操作。

13、在本技术一实施例中，所述频偏补偿方法还包括：

14、当判断所述移动终端位于所述当前小区覆盖范围内时，所述第一基站采用所述第一频偏估计值，对即将传输至所述移动终端的下行信道数据实施频偏补偿。

15、在本技术一实施例中，所述如果判断出需要启动小区切换操作，所述第一基站将所述第一频偏估计值和当前的信噪比传输至第二基站的步骤包括：

16、所述第一基站的控制层从其物理层获取所述第一频偏估计值，并将所述第一频偏估计值和所述信噪比发送给所述第二基站的控制层；

17、所述第二基站的控制层将接收到的所述第一频偏估计值和所述信噪比下发至其物理层，并由该物理层对所述第一频偏估计值取反操作，以将取反操作后的第一频偏估计值作为历史频偏参考值。

18、在本技术一实施例中，所述第二基站结合所述第一频偏估计值和所述信噪比，对所述第二基站当前估计出的第二频偏估计值进行校正，得到目标频偏估计值的步骤包括：

19、所述第二基站利用所述历史频偏参考值和所述信噪比，对所述第二频偏估计值进行时间上的平滑滤波处理，得到所述目标频偏估计值；

20、其中，所述目标频偏估计值是通过对所述历史频偏参考值和所述第二频偏估计值进行加权平均得到的，其权重系数与信噪比成正相关。

21、在本技术一实施例中，对即将传输至所述移动终端的下行信道数据实施频偏补偿的步骤包括：

22、对传输至移动终端的比特流执行数字调制及层映射操作，以生成包含多层的频域数据块，每一层包括多个符号，每个符号包括多个表示不同子载波的复数数据；

23、对各层数据块进行串行至并行的转换，将串行数据流重组为并行数据矩阵，其中每一行对应一个子载波在多个符号上的复数数据序列；

24、基于目标频偏估计值或第一频偏估计值，计算相邻符号之间的相位移差异，并据此构建一个频偏补偿向量系数，该系数用于校正因频偏引起的相位变化；

25、应用所述频偏补偿向量系数，对每一层中每个子载波的频域数据执行频偏补偿。

26、在本技术一实施例中，对即将传输至所述移动终端的下行信道数据实施频偏补偿的步骤还包括：

27、对每个层完成频偏补偿后的频域数据实施并行至串行的转换，以及进行预编码操作。

28、在本技术一实施例中，对即将传输至所述移动终端的下行信道数据实施频偏补偿的步骤还包括：

29、对传输至移动终端的比特流执行数字调制及层映射操作，以生成包含多层的频域数据块，每一层包括多个符号，每个符号包括多个表示不同子载波的复数数据；

30、对各层数据块进行串行至并行的转换，并应用快速傅里叶变换，以将频域数据映射至时域，形成时域离散信号表示；

31、基于目标频偏估计值或第一频偏估计值，计算每个层内每个符号在各个时间点上的相位偏移量，并对所述时域离散信号实施频偏补偿。

32、在本技术一实施例中，对即将传输至所述移动终端的下行信道数据实施频偏补偿的步骤还包括：

33、对经过频偏补偿的时域数据进行快速傅里叶变换，以将其重新映射至频域；以及对快速傅里叶变换后的频域数据实施并行至串行的转换，并进行预编码操作。

34、第二方面，本技术还提供一种频偏补偿装置，所述频偏补偿装置包括：

35、频偏估计模块，用于通过第一基站接收上行信道数据并由所述频偏估计模块对其进行频偏估计，得到移动终端在当前小区覆盖范围内的第一频偏估计值；

36、小区切换决策模块，用于将所述第一频偏估计值与预设的小区切换点理论频偏值进行比较，根据比较结果判断是否需要启动小区切换操作；

37、信息传输模块，用于在所述小区切换决策模块判断出需要启动小区切换操作，将所述第一频偏估计值和信噪比传输至第二基站；

38、频偏校正模块，用于在所述第二基站接收到所述信噪比和所述第一频偏估计值后，由所述频偏校正模块结合所述第一频偏估计值和所述信噪比，对所述第二基站当前估计出的第二频偏估计值进行校正，得到目标频偏估计值；

39、频偏补偿模块，用于依据所述目标频偏估计值，对即将传输至所述移动终端的下行信道数据实施频偏补偿；

40、其中，所述第一基站和所述第二基站为相邻基站。

41、本技术提供的频偏补偿方法及其装置，旨在解决移动终端的快速移动，频偏估计会受到多普勒频移的影响，导致估计的频偏值不准确的问题，首先通过第一基站对接收到的上行信道数据进行频偏估计，得到移动终端在当前小区覆盖范围内的第一频偏估计值。然后将第一频偏估计值与预设的小区切换点理论频偏值进行比较，以判断是否需要启动小区切换操作。如果判断需要进行小区切换，第一基站将第一频偏估计值和当前的信噪比传输至第二基站。第二基站结合这些信息，对自身估计出的第二频偏估计值进行校正，得到更为准确的目标频偏估计值，以通过基站间的信息共享和校正，提高了频偏估计的准确性。第二基站依据目标频偏估计值，对即将传输至移动终端的下行信道数据实施频偏补偿，以使得即使在高速移动环境下，下行信道数据的频偏也能得到有效补偿，从而保证了通信的稳定性和数据传输的准确性。

42、因此，本技术通过这种多基站协作的频偏估计与补偿方法，可以有效解决高速移动通信中频偏估计不准确的问题，提高了通信系统的鲁棒性和性能。