专利名称：Td-scdma通信系统频率同步方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及TD-SCDMA通信技术，具体提出 一种TD-SCDMA通信系统 频率同步方法及TD-SCDMA通信系统频率同步装置。
背景技术：
TD-SCDMA技术称为时分-同步码分多址技术，作为第三代移动通信系统 的三大国际标准之一，在TD-SCDMA系统中，基站与用户终端均以标称的载 波频率进行发送和接收。由于器件水平的限制，实际的发送频率、接收频率 与标称频率之间总会有一定的偏差。 一般地，基站设备会采用较高精度的参 考晶体振荡器，其发射频率较为稳定，所以偏差也较小。但用户端受到成本 和体积等因素的限制，通常采用的晶体振荡器精度有限，存在较大的频率漂 移。当漂移累积到一定程度时，会对通信链路质量造成影响，更严重的是导 致通话连接中断，因此用户终端需要不断估计与基站之间的频率偏移，并据 此完成频偏校正，以达到频率同步的目的。
专利申请号为CN200610113125.0的中国专利《一种用于TD-SCDMA系 统的频率同步方法及使用该方法的装置》公开了一种频率同步方案，具体包 括
步骤一，RRC滤波；
步骤二，训练序列识别，通过相关的方法识别训练序列的下行导频码和 基本中导码，并找到其准确位置，并根据本地时钟状态选取训练序列的种类；
步骤三，数字解调，解除训练序列的调制信息；
步骤四，频差估计，从解除调制信息的训练序列中获得本次的频差估计
值；
4步骤五，VCO参数计算，包括多帧平均、频差估计值异常点剔除、环路
滤波等操作，计算得到VCO需要调整的电压值； 步骤六，调整VCO的控制电压值。
在该方案中，训练序列既可以是下行导频码，也可以是中导码。从整个 方案可以看出，这种频偏估计方法由于受到训练序列长度的限制，频偏累积 产生的相位偏移较小；另外，该频偏估计方法中，用户终端都是利用基站发 送的下行导频码或者中导码的自相关函数来完成频偏估计，而自相关函数本 身极易受噪声影响。所以，在信道环境较恶劣的情况下，现有的频率同步方 案误差较大。
发明内容
本发明的目的在于，提出 一种TD-SCDMA通信系统频率同步方法及装 置，提高频偏累积产生的相位偏移，并且增强对噪声的抵抗能力，实现可靠 准确地频率同步。
本发明提出的TD-SCDMA通信系统频率同步方法，包括
步骤一，对基带信号进行匹配搜索，获得子帧同步信号；再根据所述子 帧同步信号对所述基带信号进行匹配，获得中导码相关值；
步骤二，数字解调，去除下行导频码的数字调制信息，获得下行导频码 相关值；
步骤三，进行多帧平滑计算，获得频偏估计值； 步骤四，再根据所述频偏估计值进行频率同步调整；
其特征在于，还包括
步骤三中进行多帧平滑计算的过程具体包含根据所述下行导频码相关 值和所述中导码相关值，计算初始相位差；#4居所述初始相4立差进行多帧平 滑计算。本发明提出的TD-SCDMA通信系统频率同步装置，包括 下行导频码相关模块，用于对基带信号进行匹配搜索，获得子帧同步信
号；
中导码相关模块，用于根据所述子帧同步信号对所述基带信号进行匹酉己， 获得中导码相关值；
数字解调模块，用于去除下行导频码的数字调制信息，获得下行导频码 相关值；
多帧平滑模块，用于多帧平滑以获得频偏估计值； 晶振参数调整模块，用于根据所述频偏估计值进行频率同步调整； 其特征在于，还包含 相位差计算模块，用于计算初始相位差；
所述下行导频码相关模块对基带信号进行匹配搜索，获得子帧同步信号； 所述中导码相关模块根据所述子帧同步信号对所迷基带信号进行匹配，获得 中导码相关值；所述数字解调模块去除下行导频码的数字调制信息，获得下 行导频码相关值；所迷相位差计算模块根据所述下行导频码相关值和所述中 导码相关值，计算初始相位差；所述多帧平滑模块根据所述初始相位差进行 多帧平滑计算，获得频偏估计值；所迷晶振参数调整模块根据所述频偏估计 值进行频率同步调整。
与现有技术采用中导码的自相关函数来计算频率偏移估计的过程不同， 本发明提出的技术方案，根据下行导频码相关值和中导码相关^f直来计算初始 相位差，采用的是本地相关函数，提高了抵抗噪声的能力；另外，利用初始 相位差计算频偏估计值，大大提高频偏累积产生的相位偏移，因此，可以更 加可靠准确地保证频率同步。
图1为本发明的TD-SCDMA子帧结构示意图2为本发明的TD-SCDMA时隙结构示意图3为TD-SCDMA通信系统频率同步方法流程示意图4为TD-SCDMA通信系统频率同步装置示意图。
具体实施例方式
本发明TD-SCDMA子帧结构如图1所示，包括时隙0 时隙6 —共7个 主时隙，还包括3个特殊时隙，这3个特殊时隙分别为下行导频时隙、保护 间隔时隙和上行导频时隙；TD-SCDMA通信系统4吏用的码片速率 A^=1.28xl06//z。下行导频码时隙承载下行导频码，为用户终端提高子帧同 步导频。下行导频码的有效长度为丄柳&=64。本发明TD-SCDMA时隙结构 如图2所示，包括两个数据符号域和中导码，数据符号域长度为4* = 352, 中导码位于每个时隙中部长度为=144 。下行导频码的起点和中导码的起 点位置差丄。,=(32 + 352 + 16) = 400码片。
本发明方案既适用于单天线系统，也适用于多天线系统，本实施例仅以 单天线系统进行说明。此处假定无线信道是平坦瑞利衰落信道，是否使用平 坦瑞利衰落信道对发明方案没有影响，仅仅是为了描述方便而在本实施例中 进行假定。
本发明提出了 一种TD-SCDMA通信系统频率同步方法及TD-SCDMA通 信系统频率同步装置，下面分别以不同的实施例来进行描述。
实施例1:
本实施例提出一种TD-SCDMA通信系统频率同步方法，如图3所示，包
括
步骤一，对基带信号进行匹配搜索，获得子帧同步信号；再根据子帧同 步信号对基带信号进行匹配，获得中导码相关值。进行匹配4叟索的过程是按
7照以下/>式进行的:
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，k的取值区间为l^A:S6400， C^声("表示时刻k位置的下行导 频码初始相关值，r("表示时刻k位置的基带信号，&申力')表示本地下行导 频码第i个码片的数值。然后对匹配搜索的结果获得的所有下行导频码相关值 进^f亍比较，即
1^6400
在上式中，A^,表示下行导频码的最强径位置，即为子帧同步点。然后 再通过对基带信号进行匹配，即可得到中导码相关值，具体过^f呈如下
c加,艺KU("。)
<formula>formula see original document page 8</formula>
式中，Qw表示中导码相关值，5^"0表示本地参考中导码第i个码片 的数值。
步骤二，数字解调，去除下行导频码的数字调制信息，获得下行导频码 相关值；具体过程如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，c^声—一为下行导频码相关值，y为下行导频码数字调制信息。
步骤三，根据下行导频码相关值和中导码相关值，计算初始相位差；根
据初始相位差进行多帧平滑计算，获得频偏估计值。获得下^f于导频码相关值 和中导码相关值后，计算初始相位差存在多种实现方式，本发明既提出了采
用最强径相位差算法来计算初始相位差，也提出了采用多径加权相位差算法 来计算初始相位差，但并不局限于这两种。使用最强径相位差算法有实现简单的优点，而使用多径加权算法在多径环境下抵抗干扰能力强，^更于开发人 员灵活选择。由于最强径相位差算法和多径加权相位差算法都是/>知技术，
此处仅作简略描述。本实施例采用最强径相位差算法，计算出初始相位差
承
^ =尸力(c超* c*,—戸,)
式中，^表示初始相位差，P/z()表示复数的相位函数。
根据初始相位差进行多帧平滑计算时，本发明对于多帧平均的过程，提 出了包括采用简单算术平均、能量加权平均或者遗忘因子平均这三种实现方 式进行多帧平均。这三种方式都属于公知技术，在此不作重复描述。在本实 施例中，对多个初始相位差采用简单算术平均的方式进行多帧平均，得到频
偏估计值 Z。vg
式中，j^表示频偏估计值，丄《表示平滑长度，^C/)表示第j次的初始 相位差。
步骤四，再一艮据频偏估计值进行频率同步调整。获得频偏估计值后，进
行频率同步调整的过程可以参考专利申请号为CN200610113125.0的中国专利 《一种用于TD-SCDMA系统的频率同步方法及使用该方法的装置》。
作为上述实施例的进一步改进，在上述多帧平均的过程中，多帧平均可 以采取2的整数次幂作为所述多帧平滑计算的平滑长度。这样可以使得采集 的数据更方便更易于处理， 一般采用的是2、 4、 8、 16、 32、 64。
实施例2:
本实施例提出一种TD-SCDMA通信系统频率同步装置，如图4所示，包 括下行导频码相关模块、中导码相关模块、数字解调模块、相位差计算模 块、多帧平滑模块和晶振参数调整模块。
9其中，各个模块的功能介绍如下
下行导频码相关模块，用于对基带信号进行匹配搜索，获得子帧同步信
—，
中导码相关模块，用于根据子帧同步信号对所述基带信号进行匹配，获 得中导码相关值。
数字解调模块，用于去除下行导频码的数字调制信息，获得下行导频码 相关值。
相位差计算模块，用于计算初始相位差。 多帧平滑i^莫块，用于多帧平滑以获得频偏估计值。 晶振参数调整模块，用于根据所述频偏估计值进行频率同步调整。
下行导频码相关模块对基带信号进行匹配搜索，获得子帧同步信号；中
导码相关模块再根据子帧同步信号对基带信号进行匹配，获得中导码相关值。 这个过程与实施例1中的步骤一相同，在此仅作筒要叙述。进行匹配搜索的
过程是按照以下公式进行的
然后下行导频码相关模块对匹配搜索的结果获得的所有下行导频码初始
相关值C^碑(A)进行比较，即
1^6400
获得子帧同步点^/v^后，中导码相关模块根据子帧同步点^w,对基带
信号进行匹配，即可得到中导码相关值c^^:<formula>formula see original document page 10</formula>数字解调模块去除下行导频码的数字调制信息，获得下行导频码相关值。
解调的过程是按照以下公式进行的，c^^i。w即为可以获得下行导频码相关
值<formula>formula see original document page 11</formula>
相位差计算模块根据下行导频码相关值c^^-",和中导码相关值CwW ,
计算初始相位差。本实施例采用最强径的相位差的方法，计算出初始相位差
<formula>formula see original document page 11</formula>
多帧平滑模块根据初始相位差s进行多帧平滑计算，按以下公式进行来
获得频偏估计值/a : <formula>formula see original document page 11</formula>晶振参数调整模块根据频偏估计值/c/进行频率同步调整，完成
TD-SCDMA通信系统频率同步的过程。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何 在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种TD-SCDMA通信系统频率同步方法，包括步骤一，对基带信号进行匹配搜索，获得子帧同步信号；再根据所述子帧同步信号对所述基带信号进行匹配，获得中导码相关值；步骤二，数字解调，去除下行导频码的数字调制信息，获得下行导频码相关值；步骤三，进行多帧平滑计算，获得频偏估计值；步骤四，再根据所述频偏估计值进行频率同步调整；其特征在于，还包括步骤三中进行多帧平滑计算的过程具体包含根据所述下行导频码相关值和所述中导码相关值，计算初始相位差；根据所述初始相位差进行多帧平滑计算。
2. 根据权利要求1所述的TD-SCDMA通信系统频率同步方法，其特征在于， 所述计算初始相位差的过程具体包括采用最强径相位差算法来计算初始相 位差。
3. 根据权利要求1所述的TD-SCDMA通信系统频率同步方法，其特征在于， 所述计算初始相位差的过程具体包括采用多径加权相位差算法来计算初始 相位差。
4. 根据权利要求1所述的TD-SCDMA通信系统频率同步方法，其特征在于， 根据所述初始相位差进行多帧平滑计算时，多帧平均的过程包括采用筒单算 术平均、能量加权平均或者遗忘因子平均的方法进行多帧平均。
5. 根据权利要求4所述的TD-SCDMA通信系统频率同步方法，其特征在于， 根据所述初始相位差进行多帧平滑计算时，在所述多帧平均的过程中采取2 的整数次幂作为所述多帧平滑计算的平滑长度。
6.. —种TD-SCDMA通信系统频率同步装置，包括下行导频码相关模块，用于对基带信号进行匹配搜索，获得子帧同步信号；中导码相关模块，用于根据所述子帧同步信号对所述基带信号进行匹配，获得中导码相关值；数字解调模块，用于去除下行导频码的数字调制信息，获得下行导频码相关值；多帧平滑模块，用于多帧平滑以获得频偏估计值； 晶振参数调整模块，用于根据所述频偏估计值进行频率同步调整； 其特征在于，还包含 相位差计算模块，用于计算初始相位差；所述下行导频码相关模块对基带信号进行匹配搜索，获得子帧同步信号； 所述中导码相关模块根据所述子帧同步信号对所述基带信号进行匹配，获得 中导码相关值；所述数字解调模块去除下行导频码的数字调制信息，获得下 行导频码相关值；所述相位差计算模块根据所述下行导频码相关值和所述中 导码相关值，计算初始相位差；所述多帧平滑模块根据所述初始相位差进行 多帧平滑计算，获得频偏估计值；所迷晶振参数调整冲莫块根据所述频偏估计 值进行频率同步调整。
全文摘要
本发明提出一种TD-SCDMA通信系统频率同步方法及装置。该频率同步方法包括子帧同步后再根据获得的子帧同步信号对基带信号进行匹配，获得中导码相关值；数字解调获得下行导频码相关值；根据下行导频码相关值和中导码相关值，计算初始相位差；根据初始相位差进行多帧平滑计算，获得频偏估计值；根据频偏估计值进行频率同步调整。本发明提出的装置包括下行导频码相关模块、中导码相关模块、数字解调模块、相位差计算模块、多帧平滑模块和晶振参数调整模块。本发明主要采用下行导频码相关值与中导码相关值的相位差来计算频率偏移，提高了频偏累积长度，并增大了相位差绝对数值，使频率同步更可靠准确。
文档编号H04B7/26GK101599794SQ20091004102
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者单 邓, 邓世群 申请人:京信通信系统(中国)有限公司