专利名称：一种频偏估计方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种频偏估计方法及装置。
背景技术：
在长期演进(LTE)系统中，基站将小区信息通过主同步信道(PSCH)和辅同步信道 (SSCH)发送给终端(UE)，其中，PSCH携带的信息为主同步信号(PSC)，SSCH携带的信息为 辅同步信号(SSC)。UE通过自身的一系列处理，可以获取PSCH和SSCH携带的信息，完成时 间和频率的同步，进而接收基站的广播信息，获取基站的系统信息，完成小区初搜的过程。频率同步过程，一般分为粗同步过程和精同步过程。在粗同步过程中，使用PSC进 行频率估计，利用估计结果进行频率补偿之后，再利用SSC进行精同步过程。经过粗同步和 精同步过程之后，终端与基站达到频率同步，此时终端才能进行有效的数据解调。因此，频 偏估计是小区初搜过程中的一个重要环节。下面给出小区初搜的具体介绍。在移动通信系统中，由于终端的移动性，导致接收的信号中存在有多普勒频移。并 且，在终端接入网络的初始时刻以及切换的过程中，终端和基站的晶振频率可能出现较大 的误差。这两种情况会导致终端接收的数据的频偏较大，而在LTE系统中，子载波之间是正 交的，如果此时存在较大频偏，将会破坏这种正交性，给系统带来严重干扰。因此在小区初 搜过程中，需要进行频偏估计，以进行频偏调整，校准终端的接收频率，减少系统干扰。现有 技术在LTE系统中设计了主同步信号PSC和辅同步信号SSC，可以通过这两种信号进行频偏 估计。图1示出了以上两种信号在时分双工(TDD)系统下的具体时隙位置以及结构，其 中，OFDM表示正交频分复用，CP表示循环前缀，slot表示时隙。在小区初搜的开始，需要确 定当前系统传输的PSC，以及PSC的起始时刻、，并利用、确定帧头位置，以进行时间同步 过程；利用PSC信号进行频偏粗估计，利用粗频偏估计结果对接收数据进行频偏补偿。然 后，通过小区标识(CELL ID)检测获取当前系统的SSC，再利用SSC信号进行精频偏估计过 程。目前TDD系统的频偏估计算法中，利用PSC进行频偏估计(又称粗频偏估计)时， 频偏估计的范围为[_15ΚΗζ，15ΚΗζ]；利用PSC和SSC进行频偏估计(又称精频偏估计)时， 频偏估计的范围为[-2330Hz，2330Hz]。从算法原理上，都是利用接收的同步序列和本地预 存的同步序列进行相关运算而估计得到的。如图1所示，利用PSC进行粗频偏估计的算法 流程包括步骤一、终端从同步时刻、开始，从基站发送的数据中截取PSC序列。步骤二、终端将截取PSC序列和本地预存的PSC序列进行共轭相乘，得到的序列 中，除去了同步序列的原始相位信息。步骤三、终端将步骤二中得到的序列均勻分成前后两段，将两段数据进行第二次 共轭相乘，此时得到的序列的相位信息中，统一对应固定时间长度引入的相位偏差。步骤四、终端将经步骤三处理后得到的序列进行相加，求和值的相位，并利用下面的公式求出粗频偏估计值θ = 2 31 ft其中，θ表示相位，t表示时间，f表示频率。如果终端采用多天线接收，可将每条天线上接收的PSC按照上述处理，将每条天 线上经过二次共轭相乘的序列全部相加求和，并利用上述公式求出粗频偏估计值。为了进一步提高频偏估计的准确性，可以对多个接收半帧的数据进行上述处理， 多帧共轭相乘的结果可以按照多天线的处理方法进行。但是，由于PSC序列在PSCH中占用的时间有限，因此利用PSC序列进行粗频偏估 计所得到的频偏估计值的精度有限。在信道环境较差的情况下，经常会出现误差较大的情 况，虽然可以通过多帧平均等方法提高精度，但仍然无法完全解决粗频偏估计误差过大的 问题。由于粗频偏估计误差超出了精频偏估计过程的估计范围，会造成最后频偏估计误差 很大的情况，如果利用该频偏估计的结果进行数据补偿，将不能正确进行后续的信号解调 等，从而大大降低小区搜索的成功概率，严重影响小区搜索性能。
发明内容
本发明实施例提供了一种频偏估计方法及装置，以及一种小区搜索方法及终端， 用以避免粗同步过程中频偏估计误差超出精频偏估计范围的问题，从而有效提高小区搜索 的性能。本发明实施例提供的一种频偏估计方法包括终端将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序列进行相关运算，根据 最大相关值确定所述基站发送的PSC序列，并利用所述基站发送的PSC序列进行频偏估计， 得到初始的频偏估计值；所述终端利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计值进行修正，得到修正后 的频偏估计值序列；所述终端从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值。本发明实施例提供的一种小区搜索方法包括终端将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序列进行相关运算，根据 最大相关值确定所述基站发送的PSC序列，并利用所述基站发送的PSC序列进行频偏估计， 得到初始的频偏估计值；所述终端利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计值进行修正，得到修正后 的频偏估计值序列，并从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值；所述终端通过小区标识检测获取辅同步信号SSC序列，利用该SSC序列进行频偏 估计，完成小区搜索过程。本发明实施例提供的一种频偏估计装置包括初始频偏估计单元，用于将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序列 进行相关运算，根据最大相关值确定所述基站发送的PSC序列，并利用所述基站发送的PSC 序列进行频偏估计，得到初始的频偏估计值；频偏修正单元，用于利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计值进行修正， 得到修正后的频偏估计值序列；
确定频偏估计值单元，用于从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估 计值。本发明实施例提供的一种终端包括粗频偏估计单元，用于将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序列进 行相关运算，根据最大相关值确定所述基站发送的PSC序列，并利用所述基站发送的PSC序 列进行频偏估计，得到初始的频偏估计值；利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计 值进行修正，得到修正后的频偏估计值序列；从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终 的频偏估计值；精频偏估计单元，用于通过小区标识检测获取辅同步信号SSC序列，利用该SSC序 列进行精频偏估计。本发明实施例，终端将从基站接收的数据与本地预存的PSC序列进行相关运算， 根据最大相关值确定基站发送的PSC序列，并利用基站发送的PSC序列进行频偏估计，得 到初始的频偏估计值；终端利用预先设置的修正值对初始的频偏估计值进行修正，得到修 正后的频偏估计值序列，从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值，从而 有效较少粗频偏估计的误差，避免了粗同步过程中频偏估计误差超出精频偏估计范围的问 题，有效地提高了小区搜索的性能。
图1为现有技术中LTE TDD系统中同步信号的位置示意图；图2为本发明实施例提供的一种频偏估计方法的流程示意图；图3为本发明实施例提供的一种频偏估计装置的结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种频偏估计方法及装置，以及一种小区搜索方法及终端， 用以避免粗同步过程中频偏估计误差超出精频偏估计范围的问题，从而有效提高小区搜索 的性能。本发明实施例提出的技术方案可以有效提高PSC粗同步估计的性能，有效避免粗 同步过程中的频偏估计误差超出精频偏估计范围的情况，快速实现频偏同步。本发明实施例通过对粗频偏估计结果进行了一次修正，从而有效提高粗频偏估计 的结果，大大降低了粗频偏估计的误差超出精频偏估计范围的概率，从而有效提高了小区 搜索的成功概率。下面给出本发明实施例提供的具体方案。参见图2，本发明实施例提供的一种频偏估计方法总体包括步骤S101、终端将从基站接收的数据与本地预存的PSC序列进行相关运算，根据最大 相关值确定基站发送的PSC序列，并利用基站发送的PSC序列进行频偏估计，得到初始的频 偏估计值。S102、终端利用预先设置的修正值对初始的频偏估计值进行修正，得到修正后的 频偏估计值序列。S103、终端从修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值。
较佳地，步骤S103包括终端从基站接收的数据中包含的主同步信号序列的发送时刻开始，按照本地预存 的主同步信号序列的长度，对从基站接收的数据进行截取；终端通过修正后的频偏估计值序列中的每个频偏估计值对截取的数据序列进行 频偏补偿，得到每个频偏估计值对应的补偿后的数据序列；终端将每个频偏估计值对应的补偿后的数据序列分别与本地预存的PSC序列进 行相关运算，得到每个频偏估计值对应的相关值，将其中最大相关值所对应的频偏估计值 作为最终的频偏估计值，即最终的粗频偏估计值。较佳地，本发明实施例提供的一种小区搜索方法具体包括步骤一、终端将从基站接收的数据与本地预存的三个PSC序列进行相关运算，根 据最大相关值确定基站发送的PSC序列的发送时刻、。步骤二、终端从、时刻开始，对从基站接收的数据中截取PSC序列，并利用截取的 PSC序列进行粗频偏估计，得到初步的频偏估计值f0ei。步骤三、终端对f0ei进行修正。其中，修正的范围越大越好，修正的颗粒度越小越 好，但考虑到实际增加的计算量以及有效性，可以通过仿真得到最佳的修正范围和修正的 颗粒度，例如[-3000，-2000，-1000，-500，0，500，1000，2000，3000]。较佳地，步骤三具体包括首先以f0ei为中心，分别向上和向下对称分段修正，得到修正后的频偏估计值序 列为[foefao，foefa”......foefa。，foe” fOe1-^an,......foe^a^ foeja。]其中，彻、B1...... 表示预先设置的修正值，例如n可以为3，a0, B1...... 可
以分别为 3000、2000、1000、500。需要说明的是，a0, B1......an中任意两个相邻的修正值之间的频率差值，应属于
精频偏估计的有效范围[-2330Hz，2330Hz]，也就是说，相邻的两个修正值之间的频率差值 小于2330Hz。否则，仍然可能会出现粗频偏估计误差超出精频偏估计的有效范围的问题。步骤四、终端从修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值foh，具体包 括终端在从基站接收的数据中，从、时刻开始，截取一个数据序列(与自身预存的 PSC序列等长)，利用步骤三得到的修正后的频偏估计值序列中的每个频偏估计值对截取 的数据序列进行频偏补偿，得到每个频偏估计值对应的补偿后的数据序列；然后，将每个频 偏估计值对应的补偿后的数据序列分别与本地预存的PSC序列进行相关运算，得到每个频 偏估计值对应的相关值，将所有相关值进行比较，找出最大相关值所对应的频偏估计值即 是最终的粗频偏估计值fo%。例如，若修正后的频偏估计值序列中有9个频偏估计值，则利用这9个频偏估计值 分别对截取的数据序列进行频偏补偿，得到9个补偿后的数据序列；然后，将这9个补偿后 的数据序列分别与本地预存的PSC序列进行相关运算，得到9个相关值，每个频偏估计值对 应了一个相关值，将所有相关值进行比较，找出最大相关值所对应的频偏估计值即是最终 的粗频偏估计值fo%。其中，较佳地，频偏补偿的方法包括将在从基站接收的数据中从、时刻开始截取的数据序列序列乘以，其中Δι表示修正后的频偏估计值序列中的频偏估计值， h是采样点序号，Ts为样点间隔。相关运算的方法包括补偿后的数据序列与本地预存的PSC序列对应共轭相乘后 相加。步骤五、终端利用foh对从基站接收的数据进行粗频偏补偿，然后进行小区标识 (CELL ID)检测获取辅同步信号SSC序列，利用该SSC序列进行精频偏估计，完成时间和频 率的同步，进而接收并解调基站发射的广播信息，完成小区搜索过程。粗频偏估计结果和精频偏估计结果之和为最终的频偏估计值。较佳地，本发明实施例提供的技术方案可以适用于时分双工(TDD)和频分双工 (FDD)系统。下面介绍一下本发明实施例提供的装置。参见图3，本发明实施例提供的一种频偏估计装置包括初始频偏估计单元11，用于将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序 列进行相关运算，根据最大相关值确定基站发送的PSC序列，并利用基站发送的PSC序列进 行频偏估计，得到初始的频偏估计值。频偏修正单元12，用于利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计值进行修 正，得到修正后的频偏估计值序列。确定频偏估计值单元13，用于从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏 估计值。较佳地，所述频偏修正单元12，利用预先设置的修正值，以初始的频偏估计值为中 心进行修正，得到修正后的频偏估计序列为[foefao，foefa”......foefa。，foe” fOe1-^an,......foe^a^ foeja。]其中，f0ei表示所述初始的频偏估计值，B0^a1......%表示预先设置的修正值。较佳地，所述频偏修正单元12预先设置的修正值中，相邻的两个修正值之间的频 率差值小于2330Hz。较佳地，所述确定频偏估计值单元13包括频偏补偿单元131，用于从基站接收的数据中包含的主同步信号序列的发送时刻 开始，按照本地预存的主同步信号序列的长度，对从基站接收的数据进行截取；通过修正后 的频偏估计值序列中的每个频偏估计值对截取的数据序列进行频偏补偿，得到每个频偏估 计值对应的补偿后的数据。确定单元132，用于将每个频偏估计值对应的补偿后的数据分别与本地预存的 PSC序列进行相关运算，得到每个频偏估计值对应的相关值，将其中最大相关值所对应的频 偏估计值作为最终的频偏估计值。较佳地，本发明实施例提供的一种终端，包括粗频偏估计单元，用于将从基站接收的数据与本地预存的PSC序列进行相关运 算，根据最大相关值确定基站发送的PSC序列，并利用基站发送的PSC序列进行频偏估计， 得到初始的频偏估计值；终端利用预先设置的修正值对初始的频偏估计值进行修正，得到 修正后的频偏估计值序列，从修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值。精频偏估计单元，用于通过小区标识检测获取辅同步信号SSC序列，利用该SSC序列进行频偏估计。较佳地，所述粗频偏估计单元，即可以是图3所示的频偏估计装置。综上所述，本发明实施例终端将从基站接收的数据与本地预存的PSC序列进行相 关运算，根据最大相关值确定基站发送的PSC序列，并利用基站发送的PSC序列进行频偏估 计，得到初始的频偏估计值；终端利用预先设置的修正值对初始的频偏估计值进行修正，得 到修正后的频偏估计值序列，并从修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值。从 而达到快速提高估计精度的效果，避免了粗同步过程中频偏估计误差超出精频偏估计范围 的问题，有效地提高了小区搜索的性能。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种频偏估计方法，其特征在于，该方法包括终端将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序列进行相关运算，根据最大 相关值确定所述基站发送的PSC序列，并利用所述基站发送的PSC序列进行频偏估计，得到 初始的频偏估计值；所述终端利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计值进行修正，得到修正后的频 偏估计值序列；所述终端从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端利用预先设置的修正值对所述 初始的频偏估计值进行修正，得到修正后的频偏估计值序列的步骤包括所述终端利用预先设置的修正值，以所述初始的频偏估计值为中心进行修正，得到修 正后的频偏估计值序列为Lfoe1-B0, foefa”......foefa。，foe” fOe1-^an,......foeja” foejaj其中，foei表示所述初始的频偏估计值，a0, B1......an表示预先设置的修正值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，相邻的两个修正值之间的频率差值小于 2330Hz ο
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述终端从所述修正后的频偏估计 值序列中选取最终的频偏估计值的步骤包括所述终端从所述基站接收的数据中包含的主同步信号序列的发送时刻开始，按照本地 预存的主同步信号序列的长度，对从所述基站接收的数据进行截取；所述终端通过所述修正后的频偏估计值序列中的每个频偏估计值对截取的数据序列 进行频偏补偿，得到每个频偏估计值对应的补偿后的数据序列；所述终端将每个频偏估计值对应的补偿后的数据序列分别与本地预存的PSC序列进 行相关运算，得到每个频偏估计值对应的相关值，将其中最大相关值所对应的频偏估计值 作为最终的频偏估计值。
5.一种小区搜索方法，其特征在于，该方法包括终端将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序列进行相关运算，根据最大 相关值确定所述基站发送的PSC序列，并利用所述基站发送的PSC序列进行频偏估计，得到 初始的频偏估计值；所述终端利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计值进行修正，得到修正后的频 偏估计值序列，并从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值；所述终端通过小区标识检测获取辅同步信号SSC序列，利用该SSC序列进行频偏估计， 完成小区搜索过程。
6.一种频偏估计装置，其特征在于，该装置包括初始频偏估计单元，用于将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序列进行 相关运算，根据最大相关值确定所述基站发送的PSC序列，并利用所述基站发送的PSC序列 进行频偏估计，得到初始的频偏估计值；频偏修正单元，用于利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计值进行修正，得到 修正后的频偏估计值序列；确定频偏估计值单元，用于从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述频偏修正单元，利用预先设置的修正 值，以所述初始的频偏估计值为中心进行修正，得到修正后的频偏估计序列为Lfoe1-B0, foefa”......foefa。，foe” fOe1-^an,......foeja” foejaj其中，foei表示所述初始的频偏估计值，a0, B1......an表示预先设置的修正值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述频偏修正单元预先设置的修正值中， 相邻的两个修正值之间的频率差值小于2330Hz。
9.根据权利要求6、7或8所述的装置，其特征在于，所述确定频偏估计值单元包括 频偏补偿单元，用于从所述基站接收的数据中包含的主同步信号序列的发送时刻开始，按照本地预存的主同步信号序列的长度，对从所述基站接收的数据进行截取；通过所述 修正后的频偏估计值序列中的每个频偏估计值对截取的数据序列进行频偏补偿，得到每个 频偏估计值对应的补偿后的数据序列；确定单元，用于将每个频偏估计值对应的补偿后的数据序列分别与本地预存的PSC序 列进行相关运算，得到每个频偏估计值对应的相关值，将其中最大相关值所对应的频偏估 计值作为最终的频偏估计值。
10.一种终端，其特征在于，该终端包括粗频偏估计单元，用于将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序列进行相 关运算，根据最大相关值确定所述基站发送的PSC序列，并利用所述基站发送的PSC序列进 行频偏估计，得到初始的频偏估计值；利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计值进 行修正，得到修正后的频偏估计值序列；从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频 偏估计值；精频偏估计单元，用于通过小区标识检测获取辅同步信号SSC序列，利用该SSC序列进 行精频偏估计。
全文摘要
本发明公开了一种频偏估计方法及装置。本发明提供的一种频偏估计方法包括终端将从基站接收的数据与本地预存的主同步信号PSC序列进行相关运算，根据最大相关值确定所述基站发送的PSC序列，并利用所述基站发送的PSC序列进行频偏估计，得到初始的频偏估计值；所述终端利用预先设置的修正值对所述初始的频偏估计值进行修正，得到修正后的频偏估计值序列；所述终端从所述修正后的频偏估计值序列中选取最终的频偏估计值。
文档编号H04B1/7083GK102082583SQ20091024129
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者张凌雁, 石蕊 申请人:大唐移动通信设备有限公司