专利名称：一种基于数据域分块的频偏校正方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种TD-SCDMA系统的多普勒频偏校正方法
及装置。
背景技术：
随着通信用户移动速度的快速提高，列车时速已经达到500km/h。在高铁场景下， 信道快速衰落，多普勒频偏变化剧烈，严重时会导致手机无法正常通话。多普勒频偏的有效估计将会决定资源分配的优劣，切换判决的性能，功率控制的有效性，乃至信道估计的准确性等。移动用户与基站发生相对运动时引起的接收信号频率的偏移称为多普勒频偏。多普勒频偏估计就是通过一些方法估计出频率偏移值并将其补偿给接受信号，从而减小移动通信系统的误码率。目前，频偏估计方法可以分为两类数据辅助(DA)型和非数据辅助(NDA)型，数据辅助型频偏估计是基于已知的导频符号进行估计，而非数据辅助型频偏估计则是利用接收信号自身的统计特性进行估计，非数据辅助频偏估计也称盲频偏估计。另外，数据辅助型频偏估计方法的精度要高于非数据辅助型频偏估计方法，在低信噪比环境下更是如此。在论文“A Channel and Carrier Frequency Offset Joint EstimationAlgorithm for TD-SCDMA，，，Journal of Electronics&Information Technology,Vol. 28,No. 11，2006，pp. 2099-2102 (一种TD-SCDMA载波频偏与信道联合估计算法，电子与信息学报，第28卷第11期，2006年，第2099-2102)中提出了一种数据辅助型频偏估计方法，其基本方法是利用已知Midamble码和收到Midamble码的部分相关信号进行频偏估计并通过循环迭代来消除剩余频偏对估计精度的影响，以下简称方法一。中国发明专利200910079733.8 (“时分码分多址接入系统中的频偏估计方法及装置”，北京天碁科技有限公司，2009. 03. 09)提出了一种时分码分多址接入系统中的频偏估计方法，其基本方法是接收带有频偏的Midamble码的后128个码片数据，根据128个码片数据和本地基本Midamble码计算出第一频偏估计结果；将第一频偏估计结果补偿给经联合检测解调出的数据进行频偏估计得到第二频偏估计结果；对第一频偏估计结果和第二频偏估计结果进行累加计算，得到第三频偏估计结果，以下简称方法二。与方法一相比，方法二在利用Midamble码进行频偏估计的基础上，再次利用经过联合检测解调后的数据域数据进行频偏估计，实现了大范围、高精度的频偏估计。通过分析相关文献和发明专利，发现已有频偏估计方法均未从数据域分块的角度来有效改善频偏估计的性能，本发明从数据域分块的角度，为了进一步提高频偏估计方法的估计精度，减小系统误码率，提出了基于数据域分块的频偏校正方法及装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数据域分块的频偏校正方法及装置，用以减小估计值的均方误差从而提高频偏估计的精度，减小系统误码率。
本发明的技术方案是本发明提供了一种基于数据域分块的频偏校正方法，该方法包括步骤一、对经联合检测解调后得到的数据域数据进行等长分块，得到分块个数；步骤二、对收到的Midamble码序列用平均相位差法进行频偏估计，得到初始频偏估计值；步骤三、利用所述初始频偏估计值和所述等长分块后的数据域数据逐块迭代进行频偏校正，所述逐块迭代进行频偏校正是将所述初始频偏估计值补偿给第一个子块的数据，实现所述第一个子块数据的频偏校正，进一步对所 述频偏校正后的第一个子块的数据进行频偏估计，得到第一频偏估计值，再将所述第一频偏估计值补偿给第二个子块的数据，就实现了所述第二个子块数据的频偏校正，逐块迭代对每一个子块都进行先补偿后估计的操作，直到最后一个子块的数据补偿完毕则校正结束。进一步地，步骤一中所述对联合检测解调后得到的数据域数据实行等长分块得到分块个数的方法是=Midamble码后的数据域部分为352chip，每个子块的长度用L表示，L
"352~
为16的倍数，令表示对X向上取整，则分块个数为M=—。进一步地，步骤二中所述对收到的Midamble码序列用平均相位差法进行频偏估计，得到初始频偏估计值的方法具体包括用rm表示接收端收到的Midamble码信号，令Lm为Midamble码的码片数，k表示采样后数据的序列号，k G
，rffl(k)表示对收到的Midamble码信号进行采样后得到的信号，Zm(k)表示对rm(k)去除调制信息影响后得到的信号，对收到的Midamble码序列用平均相位差法进行频偏估计，得到初始频偏估计值的具体步骤是步骤二 a、对收到的Midamble码信号rm进行采样,得到信号rm(k)；步骤二 b、对信号rm(k)进行去除调制信息影响的处理，得到用于频偏估计的信号zm(k)；步骤二 C、根据平均相位差法计算信号Zm(k)的平均相位差，进而得到初始频偏估计值4/；。进一步地，步骤三中所述利用所述初始估频偏计值和所述等长分块后的数据域数据逐块迭代进行频偏校正的方法具体包括用d表示经联合检测解调后数据域的数据，Cl1, d2,…，dM表示等长分块后M个子块的数据，所述逐块迭代进行频偏校正的步骤是步骤三a、把所述初始频偏估计值A/丨补偿给第一个子块的数据Cl1，得到校正后的第一个子块的数据Cl1 ；步骤三b、对所述校正后的第一个子块的数据Cl1进行频偏估计，得到第一频偏估计值A/步骤三C、把所述第一频偏估计值AJ1补偿给第二个子块的数据d2，得到校正后的第二个子块的数据d2，再对所述校正后的第二个子块的数据d2进行频偏估计，得到第二频偏估计值A/
步骤三d、用M i表示第i-1个子块得到的频偏估计值，即第i-1频偏估计值，将所述第i-1频偏估计值i补偿给第i个子块的数据Cli得到校正后的第i个子块的数据屯，对所述校正后的第i个子块的数据Cli进行频偏估计，得到第i频偏估计值4/丨,再将所述第
i频偏估计值A/和偿给第i+1个子块的数据di+1得到校正后的第i+1个子块的数据di+1，逐
块迭代直到第M个子块的数据dM补偿完毕则校正结束。一种基于数据域分块的频偏校正装置包括数据分块器，用于将联合检测解调后得到的数据域数据等长分块，得到M个子块的数据 d” d2, ...，dM ；Midamble码数据频偏估计器,用于接收携带频偏信息的训练序列Midamble码的后128个码片数据，根据所述128个码片数据和接收端已知的本地基本Midamble码计算出
初始频偏估计值A/e ;分块数据频偏校正器，用于利用所述初始频偏估计值和所述等长分块后的数据
域数据Cl1, d2,…，dM进行逐块迭代的频偏估计和补偿，完成频偏校正过程。进一步地,所述Midamble码数据频偏估计器包括信号采样模块，用于对收到的Midamble码信号进行采样，用k表示采样后数据的序号且ke
，采样后得到信号为rm(k)；去调制信息模块，用于对采样后的信号rm(k)进行去除调制信肩Cf影响的处理，得到用于频偏估计的信号Zm(k)；初始频偏估计模块，用于对信号Zm(k)进行频偏估计，得到初始频偏估计值Afe进一步地，所述分块数据频偏校正器包括符号硬判决模块，用于对等长分块后的数据域数据进行数据符号的硬判决，令i=1，2…，M，则得到判决后的数据为^ ;提取频偏信息模块，用于计算包含频偏信息的信号Zdi ；频偏计算模块，用于计算得到M个子块数据Cl1, d2,…，dM的频偏估计值A/；;频偏补偿模块，用于将第i个子块的频偏估计值4/；补偿给第i+1个子块的数据di+1，得到校正后的第i+1个子块的数据di+1 ；补偿计数模块，用于记录数据域数据被补偿的次数，即初次将计数器置零，每对数据域的一个子块补偿一次则计数器的计数增加1，逐块循环迭代直到计数器的计数为M时则迭代停止，频偏校正过程结束。本发明的有益效果是通过对联合检测解调后的数据域数据分块，将Midamble码频偏估计和解调数据分块的迭代频偏估计相结合，在不缩小估计范围的基础上提高了TD-SCDMA系统频偏估计的精度；同时，本发明中频偏估计和补偿的过程是同时进行和完成的，使得TD网络能够满足某些特殊场景的需要。另外，本发明从数据域分块的角度，为了进一步提高频偏估计方法的估计精度，减小系统误码率，提出了基于数据域分块的频偏校正方法及装置。
图I为TD-SCDMA系统的常规时隙结构图；图2为本发明的频偏校正方法的流程图；图3为本发明的频偏校正装置的框图；图4为本发明的频偏校正装置中Midamble码数据频偏估计器的框图；图5为本发明的频偏校正装置中分块数据频偏校正器的框图；图6为本发明的频偏校正装置中分块数据频偏校正器的工作流程图。图7为本发明的频偏估计范围仿真实验结果图；图8为本发明在归一化频偏Afnmi = 0. 005时估计值均方误差的仿真实验结果图；图9为本发明在归一化频偏A fnorffl = 0. 01时估计值均方误差的仿真实验结果图；图10为本发明在归一化频偏分别为A f_ = 0. 005和A fnorm = 0. 01时系统误码率的仿真实验结果图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细地描述图I为TD-SCDMA系统中常规时隙的结构图，TD-SCDMA系统的物理信道包含四层，即系统帧、无线帧、子帧和时隙。多个无线帧组成系统帧，一个长度为IOms的无线帧则由两个长度为5ms的子帧组成，每个子帧又由不同的时隙组成。TD-SCDMA系统中分特殊时隙和常规时隙，常规时隙的长度为675 y S。由图I可知，一个突发包含两个数据块，一个训练序列(Midamble码)和一个保护间隔。其中，位于两个数据块之间的Midamble码主要用于信道估计且不进行扩频调制；另外，同一小区同一时隙内的不同用户所采用的Midamble码是由一个基本Midamble码循环移位得到的。图2为本发明的频偏校正方法的流程图，首先把经过联合检测解调后得到的数据域数据等长分块，得到分块个数；然后对收到的Midamble码序列用平均相位差法进行频偏估计得到初始频偏估计值；将初始频偏估计值补偿给第一个子块的数据，得到校正后的第一个子块的数据，此时就实现了第一个子块数据的频偏校正过程；对校正后的第一个子块的数据进行频偏估计，得到第一频偏估计值，将第一频偏估计值补偿给第二个子块的数据，得到校正后的第二个子块的数据，也就实现了第二个子块数据的频偏校正过程；逐块迭代对每个子块的数据都进行先补偿后估计的操作，直到最后一个子块的数据补偿完毕则校正结束。下面说明其具体工作过程。步骤一、对经联合检测解调后得到的数据域数据进行等长分块，得到分块个数；其中Midamble码后的数据域部分长度为352chip，每个子块的长度为L，令L =
~352l 「352~
96chip，则分块个数为M= — = — =4，式中表示对X向上取整。
L 96I VI步骤二、对收到的Midamble码序列用平均相位差法进行频偏估计，得到初始频偏估计值；、
在本实施例中，可通过Midamble码频偏估计器来实现来执行步骤二,这里用rm表 示接收端收到的Midamble码信号，hfflq(t)表示第q码道信号经过的无线信道冲击响应，其
窗长为16码片；令
权利要求
1.一种基于数据域分块的频偏校正方法，其特征在于，该方法包括 步骤一、对经联合检测解调后得到的数据域数据进行等长分块，得到分块个数； 步骤二、对收到的Midamble码序列用平均相位差法进行频偏估计，得到初始频偏估计值； 步骤三、利用所述初始频偏估计值和所述等长分块后的数据域数据逐块迭代进行频偏校正，所述逐块迭代进行频偏校正是将所述初始频偏估计值补偿给第一个子块的数据，实现所述第一个子块数据的频偏校正，进一步对所述频偏校正后的第一个子块的数据进行频偏估计，得到第一频偏估计值，再将所述第一频偏估计值补偿给第二个子块的数据，就实现了所述第二个子块数据的频偏校正，逐块迭代对每一个子块都进行先补偿后估计的操作，直到最后一个子块的数据补偿完毕则校正结束。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤一中所述对联合检测解调后得到的数据域数据实行等长分块得到分块个数的方法是=Midamble码后的数据域部分为352chip，每个子块的长度用L表示，L为16的倍数，令「xl表示对X向上取整，则分块个数为
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤二中所述对收到的Midamble码序列用平均相位差法进行频偏估计，得到初始频偏估计值的方法具体包括 用rm表示接收端收到的Midambl e码信号，令Lm为Midamble码的码片数，k表示采样后数据的序列号，k G
, rffl(k)表示对收到的Midamble码信号进行采样后得到的信号，zm(k)表示对rm(k)去除调制信息影响后得到的信号，对收到的Midamble码序列用平均相位差法进行频偏估计，得到初始频偏估计值的具体步骤是 步骤2. I、对收到的Midambl e码信号进行采样，得到信号(k)； 步骤2.2、对信号&(10进行去除调制信息影响的处理，得到用于频偏估计的信号zm(k)； 步骤2. 3、根据平均相位差法计算信号Z111GO的平均相位差进而得到初始频偏估计值A/。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤三中利用所述初始估频偏计值和所述等长分块后的数据域数据逐块迭代进行频偏校正的方法具体包括 用d表示经联合检测解调后数据域的数据，Cl1, d2,…，dM表示等长分块后M个子块的数据，所述逐块迭代进行频偏校正的步骤是 步骤3. I、把所述初始频偏估计值 ^补偿给第一个子块的数据Cl1，得到校正后的第一个子块的数据Cl1 ； 步骤3. 2、对所述校正后的第一个子块的数据Cl1进行频偏估计，得到第一频偏估计值 步骤3. 3、把所述第一频偏估计值^t补偿给第二个子块的数据d2，得到校正后的第二个子块的数据d2，再对所述校正后的第二个子块的数据d2进行频偏估计，得到第二频偏估计值4/2 ；步骤3. 4、用A/:〗表示第i-1个子块得到的频偏估计值，即第i_l频偏估计值，将所述第i-1频偏估计值偿给第i个子块的数据Cli得到校正后的第i个子块的数据屯，对所述校正后的第i个子块的数据Cli进行频偏估计，得到第i频偏估计值A/再将所述第i频偏估计值4/〒丨偿给第i+1个子块的数据di+1得到校正后的第i+1个子块的数据di+1，逐块迭代直到第M个子块的数据dM补偿完毕则校正结束。
5.一种基于数据域分块的频偏校正装置，其特征在于，所述装置包括 数据分块器，用于将联合检测解调后得到的数据域数据等长分块，得到M个子块的数据(I1, d2,…，dM ；Midamble码数据频偏估计器,用于接收携带频偏信息的训练序列Midamble码的后128个码片数据，根据所述128个码片数据和接收端已知的本地基本Midamble码计算出初始频偏估计值; 分块数据频偏校正器，用于利用所述初始频偏估计值A//P所述等长分块后的数据域数据屯，d2,…，dM进行逐块迭代的频偏估计和补偿，完成频偏校正过程。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述Midamble码数据频偏估计器包括 信号采样模块，用于对收到的Midamble码信号进行采样，用k表示采样后数据的序号且ke
，采样后得到信号为1'111(10 ； 去调制信息模块，用于对采样后的信号rm(k)进行去除调制信息C=影响的处理，得到用于频偏估计的信号Zm (k)； 初始频偏估计模块，用于对信号zm(k)进行频偏估计，得到初始频偏估计值A/ >
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述分块数据频偏校正器包括 符号硬判决模块，用于对等长分块后的数据域数据进行数据符号的硬判决，令i =1，2…，M，则得到判决后的数据为^ . 提取频偏信息模块，用于计算包含频偏信息的信号Zdi ； 频偏计算模块，用于计算得到M个子块数据Cl1, d2,…，dM的频偏估计值A/；； 频偏补偿模块，用于将第i个子块的频偏估计值Aj补偿给第i+1个子块的数据di+1，得到校正后的第i+1个子块的数据di+1 ； 补偿计数模块，用于记录数据域数据被补偿的次数，即初次将计数器置零，每对数据域的一个子块补偿一次则计数器的计数增加I，逐块循环迭代直到计数器的计数为M时则迭代停止，频偏校正过程结束。
全文摘要
本发明公开了一种基于数据域分块的频偏校正方法及装置，该方法包括首先将联合检测解调后的数据域数据等长分块，得到分块个数；然后对收到的Midamble码序列用平均相位差法进行频偏估计，得到初始频偏估计值，将初始频偏估计值补偿给第一个子块的数据，完成第一个子块数据的频偏校正过程；对校正后的第一个子块数据进行频偏估计，得到第一频偏估计值，将第一频偏估计值补偿给第二个子块的数据，完成第二个子块数据的频偏校正过程；逐块迭代对每个子块进行先补偿后估计的操作，直到最后一个子块则估计结束。本发明通过将数据域数据分块来逐块减小估计误差，提高了估计精度；另外，在频偏估计的过程中同时完成了频偏估计值的实时校正。
文档编号H04L25/03GK102647377SQ20121015503
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者俞靓, 马秀荣 申请人:天津理工大学