專利名稱：移動(dòng)通信頻率偏差測(cè)量的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信，尤其涉及移動(dòng)通信測(cè)量頻率偏差的方法和裝置，具體采用信道估計(jì)碼實(shí)現(xiàn)頻率偏差的測(cè)量；是一種適用于時(shí)隙CDMA或類似的采用信道估計(jì)碼系統(tǒng)的終端進(jìn)行頻率偏差測(cè)量的方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線移動(dòng)通信中最顯著的特點(diǎn)就是其信道的復(fù)雜性和時(shí)變性。在相干接收方案中，需要在接收端對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)和測(cè)量，然后利用得到的信道響應(yīng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行相干檢測(cè)。由于信道響應(yīng)是由發(fā)送設(shè)備、射頻載波在無(wú)線信道的傳播和接收設(shè)備的特性決定的，設(shè)備的頻率偏差和漂移等特性、無(wú)線傳播信道的變化、終端移動(dòng)引起的多普勒頻移和衰落變化等，都將帶來(lái)信道響應(yīng)的時(shí)間變化并最終影響系統(tǒng)的性能。在接收端，信道估計(jì)和測(cè)量必須能夠捕獲和跟蹤信道的變化，才能夠保證數(shù)據(jù)接收解調(diào)的性能。所以，頻率偏差的測(cè)量和校準(zhǔn)是移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)備正常工作的必不可少的重要步驟。
以TD-SCDMA(即3GPP 1.28Mcps TDD)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)時(shí)隙的突發(fā)信號(hào)結(jié)構(gòu)(詳見圖1)為例，突發(fā)信號(hào)中部的信道估計(jì)碼(midamble碼，中間碼)是用來(lái)進(jìn)行信道估計(jì)的，兩邊的數(shù)據(jù)塊用來(lái)傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。TD-SCDMA系統(tǒng)的參數(shù)為時(shí)隙長(zhǎng)為TTS＝0.675ms＝675us；符號(hào)(擴(kuò)頻增益為16)長(zhǎng)為TS＝12.5us；碼片長(zhǎng)為TC＝0.781us＝781ns。每個(gè)時(shí)隙有兩個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊含有22個(gè)符號(hào)(擴(kuò)頻增益為16)，中間碼共有144(128+16)個(gè)碼片。
現(xiàn)在已有的頻率偏差測(cè)量方法是利用按照塊內(nèi)時(shí)不變信道估計(jì)和檢測(cè)算法得到的結(jié)果進(jìn)行處理，根據(jù)靠近信道估計(jì)碼的部分?jǐn)?shù)據(jù)符號(hào)的判決結(jié)果對(duì)信道變化進(jìn)行估計(jì)，利用估計(jì)的偏差進(jìn)行迭代校準(zhǔn)運(yùn)算處理，最終得到恢復(fù)的發(fā)送數(shù)據(jù)和精確的偏差估計(jì)。
這種方法在一定的頻差范圍內(nèi)可以得到很好的頻率偏差測(cè)量結(jié)果，其信噪比性能良好。但是，這種方法不適于大頻偏情況。隨著頻率偏差的增大，能夠參與頻偏估計(jì)的符號(hào)數(shù)減少，頻率偏差測(cè)量的噪聲性能下降；頻率偏差值很大時(shí)，這種方法不能使用。典型的例子是在終端接收機(jī)開始工作進(jìn)行小區(qū)初搜時(shí)，首先進(jìn)行頻率粗調(diào)，利用下行導(dǎo)頻測(cè)量頻率偏差，通過粗調(diào)把頻率偏差調(diào)整到一個(gè)較小的范圍。在頻率粗調(diào)結(jié)束后進(jìn)行頻率精調(diào)，這時(shí)才采用前面提到的方法測(cè)量頻率偏差。而且，精調(diào)開始時(shí)只能利用靠近信道估計(jì)碼的較少的符號(hào)進(jìn)行進(jìn)行測(cè)量，必須多幀平均才能得到較為可靠的測(cè)量結(jié)果。
因此，希望有一種適用于大頻偏的快速獲得很好的頻率偏差測(cè)量結(jié)果的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種利用信道估計(jì)碼測(cè)量頻率偏差的方法和裝置。
本發(fā)明提供一種移動(dòng)通信信號(hào)頻率偏差測(cè)量的方法，包括步驟接收信號(hào)，對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，以得到原始信道估計(jì)結(jié)果；根據(jù)所述原始信道估計(jì)結(jié)果，恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量；根據(jù)所述恢復(fù)的參考信號(hào)的主要分量與所述的接收信號(hào)比較的結(jié)果，獲得頻率偏差。
可選地，所述恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量的步驟包括根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)所述原始信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行有限時(shí)間判決處理，以獲得有限時(shí)間位置上的具有較強(qiáng)信號(hào)的抽頭的響應(yīng)；利用所述有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)結(jié)果恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量。
優(yōu)選地，所述獲得頻率偏差的步驟包括對(duì)恢復(fù)的參考信號(hào)主要分量與接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)；對(duì)所述相關(guān)結(jié)果進(jìn)行碼片合并；利用所述碼片合并的結(jié)果，獲得頻率偏差。
可選地，所述對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)的步驟包括對(duì)所述接收信號(hào)的midamble部分進(jìn)行頻域與時(shí)域處理獲得原始信道的響應(yīng)；原始信道的沖激響應(yīng)滿足下列公式h^=ifft(fft(emid)./fft(mbasic))]]>
其中 表示信道沖激響應(yīng)的原始估計(jì)結(jié)果，mbasic為基本midamble碼，emid為接收信號(hào)的midamble部分，fft和ifft分別表示快速付立葉變換和快速付立葉變換的逆運(yùn)算。
優(yōu)選地，所述根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)原始信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行有限時(shí)間判決處理的步驟包括比較所述信道響應(yīng)的每個(gè)抽頭的功率與預(yù)定信號(hào)門限；保留所述信道響應(yīng)的功率大于所述預(yù)定信號(hào)門限的抽頭；置所述信道響應(yīng)的功率小于所述預(yù)定信號(hào)門限的抽頭為零；或根據(jù)預(yù)定的抽頭數(shù)門限，由大到小保留所述預(yù)定的抽頭數(shù)的抽頭的響應(yīng)；或保留所述信道響應(yīng)的信噪比大于預(yù)定信噪比門限的抽頭；置所述信道響應(yīng)的信噪比小于所述預(yù)定信噪比的抽頭為零。
可選地，所述利用有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)結(jié)果恢復(fù)參考信號(hào)主要分量的公式如下s^mid=ifft(fft(h′).*fft(mbasic))]]>其中，h′為有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)，mbasic為基本midamble碼， 為利用有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)結(jié)果所恢復(fù)的參考信號(hào)主要分量，fft和ifft分別表示快速付立葉變換和快速付立葉變換的逆運(yùn)算。
優(yōu)選地，所述將恢復(fù)的參考信號(hào)主要分量與接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)滿足r=conj(s^mid).*emid]]>即r=(s^mid,0*·emid,0,s^mid,1*·emid,1,Λ,s^mid,(P-1)*·emid,(P-1))]]>其中conj(·)表示共扼運(yùn)算；*表示兩個(gè)數(shù)組中對(duì)應(yīng)位置的數(shù)據(jù)分別相乘； 為恢復(fù)的參考信號(hào)主要分量，s^mid={s^mid,0,Λ,s^mid,P-1};]]>emid為接收信號(hào)，emid＝{emid，0，Λ，emid，P-1}；P＝128，為接收信號(hào)長(zhǎng)度；r為相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果。
可選地，對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行碼片合并的步驟滿足d＝(d0，d1，Λ，dL-1，)di=Σj=jQiQ+Q-1rj---i=0,1,Λ,L-1]]>其中L＝P/Q，為合并后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；Q為合并因數(shù)，包括4、8、16、32、64；d為合并后的數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，利用碼片合并的結(jié)果，獲得頻率偏差的步驟包括獲取相位偏差，滿足Δθ=1L-1Σm=1L-1(1mΣn=0m-1(θd,m-θd,nm-n));]]>或Δθ=1Σk=1L-1(L-k)×kΣm=1L-1Σm=0m-1(θd,m-θd,n)]]>其中Δθ為求得到相位偏差，θd，i，i＝0ΛL-1為合并后數(shù)據(jù)d的相位；根據(jù)所述獲取的相位偏差，獲取頻率偏差，滿足Δf=12πTCQ×Δθ]]>其中TC是碼片寬度，Δf為獲取的頻率偏差。
本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9的移動(dòng)通信信號(hào)頻率偏差測(cè)量方法的裝置，包括接收裝置，用于接收移動(dòng)通信信號(hào)；信道估計(jì)裝置，對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，以得到原始信道估計(jì)結(jié)果；判決裝置，根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)所述原始信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行有限時(shí)間判決處理，以獲得有限時(shí)間位置上的具有較強(qiáng)信號(hào)的抽頭的響應(yīng)；重建裝置，利用所述有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量；相關(guān)裝置，對(duì)恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量與接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)；合并裝置，對(duì)所述相關(guān)結(jié)果進(jìn)行碼片合并；頻率偏差獲取裝置，利用所述碼片合并的結(jié)果，獲得頻率偏差。
利用本發(fā)明，擴(kuò)展了采用信道估計(jì)碼系統(tǒng)(如TD-SCDMA)的終端的頻率偏差估計(jì)范圍。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中TD-SCDMA業(yè)務(wù)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2示出本發(fā)明的實(shí)施例中采用信道估計(jì)碼實(shí)現(xiàn)頻率偏差測(cè)量方法的流程圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)的信號(hào)流示意圖和原理圖。其過程為先將接收信號(hào)的midamble部分emid和基本midamble碼mbasic進(jìn)行快速付立葉變換，然后將兩者相除，接下來(lái)對(duì)相除的結(jié)果進(jìn)行反付立葉變換，最后輸出原始信道估計(jì)結(jié)果。此模塊可簡(jiǎn)化為一個(gè)獨(dú)立的CHE(CHannel Estimation)模塊。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例中信道估計(jì)結(jié)果示意圖。信道條件為有八個(gè)用戶，每個(gè)用戶占用一個(gè)碼道，擴(kuò)頻系數(shù)SF＝16，AWGN信道，信噪比(Eb/N0)SNR＝0dB。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中有限時(shí)間判決處理示例1的判決處理裝置原理圖。其過程為求信道沖擊響應(yīng)原始估計(jì)結(jié)果各抽頭的功率，取其中的最大值乘以門限ε得到閾值，將各抽頭功率與所得閾值比較，功率大于閾值的抽頭則保留，反之則置0。所有有限時(shí)間判決處理模塊都用獨(dú)立的PP(Post Processing)模塊表示。
圖6為圖5所示的有限時(shí)間判決處理裝置在ε＝1/4時(shí)的判決結(jié)果。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例中有限時(shí)間判決處理示例2的判決處理裝置原理圖。其過程為求信道沖擊響應(yīng)原始估計(jì)結(jié)果各抽頭的功率，排序(需保留原位置信息)，根據(jù)門限ε的限制保留功率最大的128ε個(gè)抽頭，其余抽頭置0。
圖8為圖7所示的有限時(shí)間判決處理裝置在ε＝1/6時(shí)的判決結(jié)果。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例中有限時(shí)間判決處理示例3的判決處理裝置原理圖。其過程為求信道沖擊響應(yīng)原始估計(jì)結(jié)果各抽頭的功率，與噪聲門限ε與估計(jì)的噪聲功率σn2的乘積εσn2比較，功率大于閾值的抽頭則保留，反之則置0。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例中恢復(fù)參考信號(hào)的原理圖。其過程為先將后處理結(jié)果h′和基本midamble碼mbasic進(jìn)行快速付立葉變換，然后將兩者相乘，接下來(lái)對(duì)相乘的結(jié)果進(jìn)行反付立葉變換，最后輸出恢復(fù)的參考信號(hào)。此模塊可簡(jiǎn)化為一個(gè)獨(dú)立的Rebuild模塊。
圖11為本發(fā)明實(shí)施例中相位偏差估計(jì)方法1的實(shí)現(xiàn)原理圖。其過程為相關(guān)合并結(jié)果的相位角θd通過多路選擇器，多級(jí)(從1級(jí)到L-1級(jí))分別求相位偏差，累加，平均多級(jí)相位偏差的估計(jì)結(jié)果，輸出相位偏差估計(jì)。相位偏差估計(jì)模塊都簡(jiǎn)化表示為一個(gè)獨(dú)立的Phase-offset模塊。
圖12為本發(fā)明實(shí)施例中相位偏差估計(jì)方法2的實(shí)現(xiàn)原理圖。其過程為相關(guān)合并結(jié)果的相位角θd通過多路選擇器，多級(jí)(從1級(jí)到L-1級(jí))分別求相關(guān)合并結(jié)果的相位角之差，累加，總體平均求出相位偏差估計(jì)，輸出相位偏差估計(jì)。
圖13為本發(fā)明實(shí)施例的整個(gè)頻率偏差估計(jì)的實(shí)現(xiàn)裝置原理圖。其過程與圖2的流程圖相同。
圖14示出了本發(fā)明實(shí)施例的利用信道估計(jì)碼測(cè)量頻偏，并據(jù)此對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、不進(jìn)行數(shù)據(jù)校正和無(wú)頻偏時(shí)的誤碼率。
圖15示出了本發(fā)明實(shí)施例的利用信道估計(jì)碼測(cè)量頻偏，并據(jù)此校正數(shù)據(jù)和用數(shù)據(jù)符號(hào)估計(jì)頻偏，并據(jù)此進(jìn)行數(shù)據(jù)校正的誤碼率。
具體實(shí)施例方式
為了便于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員實(shí)施與理解本發(fā)明，下面分別參照附圖通過實(shí)施例描述本發(fā)明的方法和裝置。
首先參照?qǐng)D2，圖2示出本發(fā)明實(shí)施例中采用信道估計(jì)碼實(shí)現(xiàn)頻率偏差測(cè)量的方法之流程圖。針對(duì)3GPP TDD系統(tǒng)或類似的采用信道估計(jì)碼系統(tǒng)的終端，本發(fā)明實(shí)施例中采用利用信道估計(jì)碼測(cè)量頻率偏差的方法，包括以下步驟在步驟1，信道估計(jì)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到原始信道估計(jì)結(jié)果；這是接收機(jī)必做的工作，可以得到多用戶多徑復(fù)雜信道的信道估計(jì)結(jié)果。
在步驟2，有限時(shí)間判決處理對(duì)原始的信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行處理，只保留有限時(shí)間位置上的具有較強(qiáng)信號(hào)的抽頭的響應(yīng)，而把其余抽頭上的響應(yīng)置零。這保留了信道響應(yīng)的主要分量，是進(jìn)行判決反饋處理的基礎(chǔ)。
在步驟3，恢復(fù)參考信號(hào)利用有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量；相當(dāng)于利用判決反饋恢復(fù)了一個(gè)已消除頻率偏差的參考信號(hào)。
在步驟4，相關(guān)運(yùn)算計(jì)算參考信號(hào)與接收信號(hào)的相關(guān)；相關(guān)運(yùn)算給出了接收信號(hào)與參考信號(hào)的偏差。
在步驟5，碼片合并對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行碼片合并；對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行碼片合并，以改善接收機(jī)的抗噪聲能力。
在步驟6，頻率偏差估計(jì)利用碼片合并的結(jié)果估算頻率偏差；通過利用相關(guān)運(yùn)算碼片合并結(jié)果的相位偏差來(lái)計(jì)算頻偏。
在這個(gè)針對(duì)3GPP LCR TDD系統(tǒng)的實(shí)施例中，為了更好地描繪本發(fā)明，下面通過一些數(shù)學(xué)推導(dǎo)和測(cè)試結(jié)果具體描繪。其中，信號(hào)結(jié)構(gòu)如圖1所示，接收信號(hào)的midamble部分可以表示為emid＝Gh+n0(1)其中，emid是接收信號(hào)，G是由基本midamble碼決定的系統(tǒng)矩陣，h是對(duì)應(yīng)的信道響應(yīng)矢量，n0表示信道中的干擾和噪聲。
基本midamble碼長(zhǎng)度為128，設(shè)其表達(dá)式如下mbasic＝(m1，m2Λm128)則系統(tǒng)矩陣G=m1m128Λm2m2m1Λm127MMMm128m127Λm1]]>再參照?qǐng)D2，在步驟1，進(jìn)行信道估計(jì)在TD-SCDMA系統(tǒng)的這個(gè)實(shí)施例中，使用了一種低代價(jià)的信道估計(jì)方法------B.steiner估計(jì)器，這種估計(jì)器使用訓(xùn)練序列(midamble碼)，聯(lián)合地同時(shí)估計(jì)出同一時(shí)隙里每個(gè)用戶的信道沖激響應(yīng)。對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到原始信道估計(jì)結(jié)果的公式如下h^=G-1emid---(2)]]>因?yàn)樯鲜鰳?gòu)成的G矩陣是一個(gè)循環(huán)相關(guān)矩陣，所以上式可以通過求FFT來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算，這樣得到h^=ifft(fft(emid),/fft(mbasic))---(3)]]>圖3是本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)裝置的信號(hào)流示意圖和原理圖。通過這個(gè)裝置，可以實(shí)現(xiàn)公式3的結(jié)果。可以將整個(gè)信道估計(jì)過程看作一個(gè)CHE模塊。在本發(fā)明的實(shí)施例中，有八個(gè)用戶，每個(gè)用戶占用一個(gè)碼道，擴(kuò)頻系數(shù)SF＝16，AWGN信道，信噪比(Eb/NO)SNR＝0dB，通過信道估計(jì)處理，獲得原始信道估計(jì)結(jié)果如圖4。
通過圖4可以看出，8個(gè)用戶的主徑非常明顯，這表明本發(fā)明的實(shí)施例采用的信道估計(jì)方案是有效的。
再參照?qǐng)D2，在步驟2，有限時(shí)間判決處理對(duì)原始的信道估計(jì)結(jié)果 進(jìn)行處理，只保留有限時(shí)間位置上的具有較強(qiáng)信號(hào)的抽頭的響應(yīng)，而把其余抽頭上的響應(yīng)置零。
在本發(fā)明實(shí)施例的有限時(shí)間判決處理示例1中采用的方法為設(shè)定信號(hào)門限，根據(jù)信道響應(yīng)的功率直接取舍。門限設(shè)定的準(zhǔn)則是盡可能去掉噪聲抽頭，保留信號(hào)抽頭。根據(jù)信噪比的不同，信號(hào)抽頭和噪聲抽頭間會(huì)有不同的比例關(guān)系。經(jīng)綜合考慮，認(rèn)為ε可以取1/2～1/8。利用抽頭功率最大值進(jìn)行判決，得到 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中有限時(shí)間判決處理示例1的判決處理裝置原理圖。
圖6示出了圖5所示的有限時(shí)間判決處理裝置在ε＝1/4時(shí)的判決結(jié)果；可以看出，圖4所示的8個(gè)用戶的主徑，即8個(gè)最強(qiáng)抽頭正好被檢出來(lái)，說(shuō)明ε＝1/4的門限設(shè)置在此處是適當(dāng)?shù)摹?br> 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中有限時(shí)間判決處理示例2的判決處理裝置原理圖。這是通過設(shè)定抽頭數(shù)門限，按抽頭數(shù)只保留較強(qiáng)的若干個(gè)抽頭的響應(yīng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，設(shè)定門限ε，取信號(hào)最強(qiáng)的128ε個(gè)抽頭。門限設(shè)定的準(zhǔn)則仍為盡可能去掉噪聲抽頭，保留信號(hào)抽頭，在噪聲較大時(shí)多徑分量可能會(huì)被湮沒，所以優(yōu)先考慮去掉噪聲抽頭。視具體情況，門限ε可在1/4～1/8之間選取。
圖8示出了圖7所示的有限時(shí)間判決處理裝置在ε＝1/6時(shí)的判決結(jié)果?？梢钥闯?，圖4所示的8個(gè)用戶的主徑，即8個(gè)最強(qiáng)抽頭正好被檢出來(lái)，說(shuō)明門限的設(shè)置在此處是適當(dāng)?shù)摹?br> 圖9為本發(fā)明實(shí)施例中有限時(shí)間判決處理示例3的判決處理裝置原理圖。這是通過設(shè)定信噪比門限。設(shè)ε＞0，利用測(cè)量得到的噪聲功率σn2得到有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)h′。門限ε的選取規(guī)則是去掉大多數(shù)噪聲抽頭，同時(shí)保留信號(hào)抽頭。經(jīng)計(jì)算，ε可以取5～8。利用信噪比門限進(jìn)行判決，得到 在步驟3，恢復(fù)參考信號(hào)這是，利用有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)h′恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量s^mid=Gh′---(6)]]>參考信道估計(jì)部分，因?yàn)镚矩陣是一個(gè)循環(huán)相關(guān)矩陣，所以可以通過求FFT來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算，這樣得到s^mid=ifft(fft(h′).*fft(mbasic))---(7)]]>圖10是本發(fā)明實(shí)施例的恢復(fù)參考信號(hào)的原理圖，可以將這個(gè)過程看作Rebuild(重建)模塊。通過這個(gè)裝置，可以獲得公式7的結(jié)果。
然后，在步驟4，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算以計(jì)算參考信號(hào)與接收信號(hào)的相關(guān)(逐碼片相關(guān))r=conj(s^mid),*emid---(8)]]>或r=(s^mid,0*·emid,0,s^mid,1*emid,1,Λ,s^mid,(P-1)*·emid,(P-1))---(9)]]>其中，逐碼片相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果表示為r＝(r0，r1，Λ，rP-1，)(10)然后，在步驟5，進(jìn)行碼片合并，對(duì)步驟4獲得的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行碼片合并；設(shè)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行合并后的信號(hào)表示為d＝(d0，d1，Λ，dL-1，)(11)取L＝P/Q，Q取P的因數(shù)，如取8，16；碼片合并算法為di=Σj=iQiQ+Q-1rj---i=0,1,Λ,L-1---(12)]]>在步驟6，進(jìn)行頻率偏差估計(jì)，利用步驟5的相關(guān)運(yùn)算碼片合并結(jié)果的相位偏差來(lái)計(jì)算頻偏；記相關(guān)合并結(jié)果的相位角為θd＝(θd，0，θd，1，Λ，θd，L-1) (13)相位和頻率偏差可以有多種算法。
其中，方法1可以按照下式計(jì)算相位偏差Δθ=1L-1Σm=1L-1(1mΣn=0m-1(θd,m-θd,nm-n))---(14)]]>圖11為本發(fā)明的相位偏差估計(jì)方法1的實(shí)現(xiàn)原理圖。計(jì)算相位偏差的過程可以看作Phase-offset(相位偏差)模塊。
方法2為另外一種方法計(jì)算相位偏差
Δθ=1Σk=1L-1(L-k)×kΣm=1L-1Σn=0m-1(θd,m-θd,n)---(15)]]>相位偏差估計(jì)方法2的實(shí)現(xiàn)見圖12。
因此，可以得到頻率偏差估計(jì)為Δf=12πTCQΔθ---(16)]]>其中，TC是碼片寬度。
通過上面對(duì)各部分的描述，可以獲得對(duì)整個(gè)頻率偏差估計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)裝置圖，如圖13所示。
現(xiàn)在已有的頻率偏差測(cè)量方法是利用按照塊內(nèi)時(shí)不變信道估計(jì)和檢測(cè)算法得到的結(jié)果進(jìn)行處理，根據(jù)靠近信道估計(jì)碼的部分?jǐn)?shù)據(jù)符號(hào)的判決結(jié)果對(duì)信道變化進(jìn)行估計(jì)，利用估計(jì)的偏差進(jìn)行迭代校準(zhǔn)運(yùn)算處理，最終得到恢復(fù)的發(fā)送數(shù)據(jù)和精確的偏差估計(jì)。
這種方法在一定的頻差范圍內(nèi)可以得到很好的頻率偏差測(cè)量結(jié)果，其信噪比性能良好。其局限性在于不適于大頻偏情況，能估計(jì)的最大頻率偏差在1kHz附近。而本發(fā)明利用信道估計(jì)碼而不是數(shù)據(jù)符號(hào)測(cè)量頻率偏差，最突出的特點(diǎn)是能在很大的頻率偏差范圍內(nèi)工作，大大擴(kuò)展了時(shí)隙CDMA或類似的采用信道估計(jì)碼系統(tǒng)的終端頻率偏差的估計(jì)范圍。
圖14和圖15是利用信道估計(jì)碼測(cè)量頻率偏差，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正的仿真結(jié)果。
其中，圖14的仿真條件AWGN信道，單用戶，8個(gè)碼道，SF＝16，天線數(shù)為1，頻率偏移2000Hz。比較不校正、用信道估計(jì)碼校正和沒有頻偏時(shí)各信噪比下的誤碼率。
圖15的仿真條件頻率偏移1000Hz，其他條件同上。比較利用信道估計(jì)碼校正數(shù)據(jù)和利用數(shù)據(jù)符號(hào)校正數(shù)據(jù)時(shí)各信噪比下的誤碼率。
從圖14和圖15可以看到，用信道估計(jì)碼估計(jì)頻率偏移，并據(jù)此進(jìn)行數(shù)據(jù)校正是有效的，本發(fā)明的方法不僅能在原有方法(即利用數(shù)據(jù)符號(hào)估計(jì)頻率偏移，并據(jù)此進(jìn)行數(shù)據(jù)校正)失效的高頻偏情況下發(fā)揮作用；在原有方法能達(dá)到的頻偏范圍內(nèi)，如果頻率偏移較高，本發(fā)明的方法的性能也比原有方法好。
雖然通過實(shí)施例描繪了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，因此，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信信號(hào)頻率偏差測(cè)量的方法，包括步驟接收信號(hào)，對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，以得到原始信道估計(jì)結(jié)果；根據(jù)所述原始信道估計(jì)結(jié)果，恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量；根據(jù)所述恢復(fù)的參考信號(hào)的主要分量與所述的接收信號(hào)比較的結(jié)果，獲得頻率偏差。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量的步驟包括根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)所述原始信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行有限時(shí)間判決處理，以獲得有限時(shí)間位置上的具有較強(qiáng)信號(hào)的抽頭的響應(yīng)；利用所述有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)結(jié)果恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述獲得頻率偏差的步驟包括對(duì)恢復(fù)的參考信號(hào)主要分量與接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)；對(duì)所述相關(guān)結(jié)果進(jìn)行碼片合并；利用所述碼片合并的結(jié)果，獲得頻率偏差。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)的步驟包括對(duì)所述接收信號(hào)的midamble部分進(jìn)行頻域與時(shí)域處理獲得原始信道的響應(yīng)；原始信道的沖激響應(yīng)滿足下列公式h^=ifft(fft(emid)./fft(mbasic))]]>其中 表示信道沖激響應(yīng)的原始估計(jì)結(jié)果，mbasic為基本midamble碼，emid為接收信號(hào)的midamble部分，fft和ifft分別表示快速付立葉變換和快速付立葉變換的逆運(yùn)算。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)原始信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行有限時(shí)間判決處理的步驟包括比較所述信道響應(yīng)的每個(gè)抽頭的功率與預(yù)定信號(hào)門限；保留所述信道響應(yīng)的功率大于所述預(yù)定信號(hào)門限的抽頭；置所述信道響應(yīng)的功率小于所述預(yù)定信號(hào)門限的抽頭為零；或根據(jù)預(yù)定的抽頭數(shù)門限，由大到小保留所述預(yù)定的抽頭數(shù)的抽頭的響應(yīng)；或保留所述信道響應(yīng)的信噪比大于預(yù)定信噪比門限的抽頭；置所述信道響應(yīng)的信噪比小于所述預(yù)定信噪比的抽頭為零。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述利用有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)結(jié)果恢復(fù)參考信號(hào)主要分量的公式如下s^mid=ifft(fft(h′).*fft(mbasic))]]>其中，h′為有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)，mbasic為基本midamble碼， 為利用有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)結(jié)果所恢復(fù)的參考信號(hào)主要分量，fft和ifft分別表示快速付立葉變換和快速付立葉變換的逆運(yùn)算。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述將恢復(fù)的參考信號(hào)主要分量與接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)滿足r=conj(s^mid).*emid]]>即r=(s^mid,0*·emid,0,s^mid,1*·emid,1,Λ,s^mid,(P-1)*·emid,(P-1))]]>其中conj(·)表示共扼運(yùn)算；.*表示兩個(gè)數(shù)組中對(duì)應(yīng)位置的數(shù)據(jù)分別相乘； 為恢復(fù)的參考信號(hào)主要分量，s^mid={s^mid,0,Λ,s^mid,P-1};]]>emid為接收信號(hào)，emid＝{emid，0，Λ，emid，P-1}；P＝128，為接收信號(hào)長(zhǎng)度；r為相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行碼片合并的步驟滿足d＝(d0，d1，Λ，dL-1，)di=Σj=iQiQ+Q-1rj----i=0,1,Λ,L-1]]>其中L＝P/Q，為合并后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；Q為合并因數(shù)，包括4、8、16、32、64；d為合并后的數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，利用碼片合并的結(jié)果，獲得頻率偏差的步驟包括獲取相位偏差，滿足Δθ=1L-1Σm=1L-1(1mΣn=0m-1(θd,m-θd,nm-n));]]>或Δθ=1Σk=1L-1(L-k)×kΣm=1L-1Σn=0m-1(θd,m-θd,n)]]>其中Δθ為求得到相位偏差，θd，i，i＝0ΛL-1為合并后數(shù)據(jù)d的相位；根據(jù)所述獲取的相位偏差，獲取頻率偏差，滿足Δf=12πTCQ×Δθ]]>其中TC是碼片寬度，Δf為獲取的頻率偏差。
10.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9的移動(dòng)通信信號(hào)頻率偏差測(cè)量方法的裝置，包括接收裝置，用于接收移動(dòng)通信信號(hào)；信道估計(jì)裝置，對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，以得到原始信道估計(jì)結(jié)果；判決裝置，根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)所述原始信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行有限時(shí)間判決處理，以獲得有限時(shí)間位置上的具有較強(qiáng)信號(hào)的抽頭的響應(yīng)；重建裝置，利用所述有限時(shí)間判決處理后的信道估計(jì)恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量；相關(guān)裝置，對(duì)恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量與接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)；合并裝置，對(duì)所述相關(guān)結(jié)果進(jìn)行碼片合并；頻率偏差獲取裝置，利用所述碼片合并的結(jié)果，獲得頻率偏差。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種移動(dòng)通信信號(hào)頻率偏差測(cè)量的方法和裝置。方法包括接收信號(hào)；對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，以得到原始信道估計(jì)結(jié)果；根據(jù)所述原始信道估計(jì)結(jié)果，恢復(fù)參考信號(hào)的主要分量；根據(jù)所述恢復(fù)的參考信號(hào)的主要分量與原始接收信號(hào)比較的結(jié)果，獲得頻率偏差。該裝置包括接收裝置；信道估計(jì)裝置；判決裝置；重建裝置；相關(guān)裝置；合并裝置；頻率偏差獲取裝置。利用本發(fā)明，擴(kuò)展了采用信道估計(jì)碼系統(tǒng)的終端頻率偏差的估計(jì)范圍。
文檔編號(hào)H04B1/69GK1556589SQ200410000119
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2004年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月5日
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