频偏估计方法、系统、存储介质及用户终端

本发明涉及无线通信的，特别是涉及一种频偏估计方法、系统、存储介质及用户终端。

背景技术：

1、泛在通信网络即广泛存在的网络，它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。

2、在泛在通信网络中，卫星平台具有很高的移动性，会带来显著的多普勒效应。例如，600km低轨卫星(leo-600)场景下卫星速度可达7.56km/s。在低仰角的情况下，多普勒频偏可以达到20ppm以上。因此在频率同步过程中，卫星通信等非地面网络(non terrestrialnetwork，ntn)系统要面临远大于地面及海上通信系统的频偏，为地面和海上通信设计的传统频率同步技术难以直接应用于卫星通信系统，需要对频率同步技术进行增强。

3、3gpp rel-17/18中ntn依赖于用户终端(user equipment，ue)的全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)能力计算位置信息，并以此计算出频偏所需的补偿。然而gnss信号容易被干扰或欺骗，如果能够让ue在gnss信号不可用时仍然能连接(或保持连接)到泛在通信网络，将会显著提高泛在通信网络的鲁棒性。对于泛在通信网络频率同步过程，下行同步信号如果由卫星发送给各用户，每个用户在本地进行对应的频偏估计补偿完成信号接收。但是对于上行来说，每个用户间不同的频偏会导致上行接收端的用户间干扰，严重影响系统性能。

4、泛在通信网络中的超大载波频率偏移主要由两部分组成：卫星与ue相对运动产生的多普勒频偏和本地振荡器误差造成的载波频偏。如图1所示，ue侧总的下行链路(downlink，dl)频偏为fd+fo，其中，fd是卫星和ue相对运动产生的多普勒频移，fo是振荡器引入的频率偏移。

5、如果ue无法区分fd和fo，而使用ue估计的总频偏fd+fo进行上行频偏预补偿，则在基站侧会产生2fo的频率偏移，这将极大影响上行链路的传输。对于配备gnss能力的ue来说，可以基于gnss获取的ue自身位置和服务卫星星历，推导卫星和ue相对运动产生的多普勒频移，然后利用ue侧总的dl频偏和推导出的多普勒频移执行振荡器频移的调整，进而实现频率同步。但对于无gnss能力的ue，想要实现频率同步，是一个具有挑战性的问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种频偏估计方法、系统、存储介质及用户终端，能够实现泛在通信网络架构下无gnss能力用户终端的频率频偏估计，从而实现更高效、更安全、更广泛的通信服务。

2、第一方面，本发明提供一种频偏估计方法，所述方法包括以下步骤：获取来自n个节点的m个载波承载的无线信号，其中n≥1，m≥2；基于所述无线信号获取辅助信息；基于所述无线信号和所述辅助信息生成频偏估计方程；获取所述频偏估计方程的频偏估计值。

3、在第一方面的一种实现方式中，所述无线信息包括同步信号块、跟踪参考信号、主信息块和系统信息块。

4、在第一方面的一种实现方式中，所述辅助信息包括载波工作频率、节点类型和卫星星历信息，所述卫星星历信息包括卫星轨道参数、卫星速度、卫星坐标和卫星仰角。

5、在第一方面的一种实现方式中，第i个载波承载的无线信号信息表示为其中fi表示接收到第i个载波的频率，tsi表示第i个载波的采样间隔，表示第i个载波的没有多普勒偏移的复数信道系数，c表示光速，vi表示第i个发射机和接收机的相对速度，wi[n]表示接收机在第i个载波上接收到的加性高斯白噪声，fo表示发射机和接收机之间的振荡器精度，si[n]表示第i个载波上的参考信号；表示接收机和第i个发射机相对运动产生的多普勒偏移。

6、在第一方面的一种实现方式中，所述频偏估计方程表示为：

7、

8、

9、

10、

11、其中，fi表示接收到第i个载波的频率，i∈[1,p]；tsi表示第i个载波的采样间隔，表示第i个载波的没有多普勒偏移的复数信道系数，c表示光速，vi表示第i个发射机和接收机的相对速度，mi是节点i的微分步长，mi是节点i最大的微分步长，fo表示发射机和接收机之间的振荡器精度，si[n]表示第i个载波上的参考信号。

12、在第一方面的一种实现方式中，还包括基于所述频偏估计值进行频偏补偿，所述频偏补偿为多普勒频偏估计值与晶振偏移估计值的差值。

13、在第一方面的一种实现方式中，还包括对所述频偏估计值进行滤波，并基于滤波后的频偏估计值进行频偏补偿。

14、第二方面，本发明提供一种频偏估计系统，所述系统包括第一获取模块、第二获取模块、生成模块和估计模块；

15、所述第一获取模块用于获取来自n个节点的m个载波承载的无线信号，其中n≥1，m≥2；

16、所述第二获取模块用于基于所述无线信号获取辅助信息；

17、所述生成模块用于基于所述无线信号和所述辅助信息生成频偏估计方程；

18、所述估计模块用于获取所述频偏估计方程的频偏估计值。

19、第三方面，本发明提供一种用户终端，所述电子设备包括：处理器和存储器；

20、所述存储器用于存储计算机程序；

21、所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述用户终端执行上述的频偏估计方法。

22、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被电子设备执行时实现上述的频偏估计方法。

23、如上所述，本发明所述的频偏估计方法、系统、存储介质及用户终端，具有以下有益效果：

24、(1)通过要求用户终端具有同时处理多个射频通道的能力，在多连接或者载波聚合等场景下可以实现同时收集多个节点或载波的无线资源进行频偏估计，可以分离并且估计出由运动导致的多普勒频移和振荡器不稳定导致的频率偏移，完成准确的上行频偏预补偿，进而实现频率同步；

25、(2)适用于用户终端具有同时处理多个射频通道的能力的场景，为物理层参数估计等领域提供更可靠和精确的方法，有望推进泛在通信网络物理层关键技术的研究进展；

26、(3)在面向泛在通信网络架构的无线通信领域的应用前景非常广泛，能够提供更加精准、便捷和快速的频偏估计，从而实现更高效、更安全、更广泛的通信服务。

技术特征：

1.一种频偏估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于：所述无线信息包括同步信号块、跟踪参考信号、相位跟踪参考信号、信道状态信息、主信息块和系统信息块。

3.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于：所述辅助信息包括载波工作频率、节点类型和卫星星历信息，所述卫星星历信息包括卫星轨道参数、卫星速度、卫星坐标和卫星仰角。

4.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于：第i个载波承载的无线信号信息表示为其中fi表示接收到第i个载波的频率，tsi表示第i个载波的采样间隔，表示第i个载波的没有多普勒偏移的复数信道系数，c表示光速，vi表示第i个发射机和接收机的相对速度，wi[n]表示接收机在第i个载波上接收到的加性高斯白噪声，fo表示发射机和接收机之间的振荡器精度，si[n]表示第i个载波上的参考信号；表示接收机和第i个发射机相对运动产生的多普勒偏移，n表示采样点。

5.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于：所述频偏估计方程表示为：

6.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于：还包括基于所述频偏估计值进行频偏补偿，所述频偏补偿为多普勒频偏估计值与晶振偏移估计值的差值。

7.根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于：还包括对所述频偏估计值进行滤波，并基于滤波后的频偏估计值进行频偏补偿。

8.一种频偏估计系统，其特征在于，所述系统包括第一获取模块、第二获取模块、生成模块和估计模块；

9.一种用户终端，其特征在于，所述电子设备包括：处理器和存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被电子设备执行时实现权利要求1至7中任一项所述的频偏估计方法。

技术总结本发明提供一种频偏估计方法、系统、存储介质及用户终端，所述方法包括以下步骤：获取来自n个节点的m个载波承载的无线信号；基于所述无线信号获取辅助信息；基于所述无线信号和所述辅助信息生成频偏估计方程；获取所述频偏估计方程的频偏估计值。本发明的频偏估计方法、系统、存储介质及用户终端能够实现泛在通信网络架构下无GNSS能力用户终端的频率频偏估计，从而实现更高效、更安全、更广泛的通信服务。技术研发人员：周婷,曾昱,田金凤,胡宏林,赵建龙受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10