一种频偏估计方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及通信领域，公开了一种频偏估计方法和装置，能够提高频偏估计方法的准确性。本发明中，该频偏估计方法包括：S1、判断所述nmax是否一定是正确的峰值位置；S2、当判断结果为是时，根据所述nmax计算频偏估计值；S3、当判断结果为否时，继续接收下一个数据帧，根据所述当前数据帧和所述下一个数据帧的判决值得到正确的峰值位置，再根据所述正确的峰值位置进行频偏估计值的计算。该频偏估计方法和装置用于频偏估计。
【专利说明】一种频偏估计方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别涉及一种频偏估计方法和装置。
【背景技术】
[0002] 在WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess，宽带码分多址）系统中， 初始同步是WCDMA系统正常运行的前提，而初始同步中最重要的一步就是进行频率偏移的 估计。目前，频率偏移的估计是基于CPICH(CommonPilotChannel，公共导频信道）使用 FFT(FastFourierTransform,快速傅里叶变换）和频域内的二次插值结合的估计算法， 该算法根据帧同步确定的帧起始位置和主扰码同步确定的主扰码号，对一帧的接收数据以 解扩因子256进行解扰解扩得到150个符号，将上述150个符号补零到长度为256的向量， 对上述长度为256的向量进行256点的FFT变换得到D，并对D求模平方，得到一帧的判决 值，然后寻找D中模平方最大的值对应的位置，即寻找最大的判决值，最后根据该最大的判 决值在频率位置与判决值关系图中的频率位置进行初始频偏估计，最终在频域内进行二次 插值，得到频偏估计值。
[0003] 在现有的频偏估计方法中，在多径衰落信道衰落严重时，最大判决值不明显，因此 在最终计算频偏估计时可能用到的不是最大的判决值；此外，当通信系统采用STTD(Space TimeTransmitDiversity,空时发射分集）技术发送和接收数据时，在发射图样中正确的 峰值位置之外的两个固定的位置会出现比较明显的峰值，所述两个固定的位置为与所述正 确峰值位置距离分别为64和（-64)的位置，为了描述的方便，下文称所述两个固定的位置 为错误位置。在多径衰落信道下，错误位置的峰值可能大于正确位置的峰值，导致最终不是 用正确的峰值位置的判决值来计算频偏估计值；此外，目前的频偏估计方法只是使用固定 的两个数据帧进行频偏估计，在信道环境较好时延长了估计的时间，在信道环境较差时可 能估计错误。综上所述，使用现有技术中的频偏估计方法得到的频偏估计值存在错误，使用 该频偏估计值进行频偏调整，必然导致初始同步失败。因此，该频率偏移的估计方法准确性 较低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种频偏估计方法和装置，能够提高频偏估计方法的准确 性。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种频偏估计方法，在所述通信 系统初始同步时，通过时隙同步、帧同步及主扰码同步得到当前数据帧判决值，计算所述判 决值中最大的值在频率位置与判决值关系图中对应的频率位置n_，所述频偏估计方法包 括以下步骤：
[0006]S1、判断所述n_是否一定是正确的峰值位置；
[0007]S2、当判断结果为是时，根据所述n_计算频偏估计值；
[0008]S3、当判断结果为否时，继续接收下一个数据帧，根据所述当前数据帧和所述下一 个数据帧的判决值得到正确的峰值位置，根据所述正确的峰值位置进行频偏估计值的计 算。
[0009] 本发明的实施方式还提供了一种频偏估计装置，在通信系统初始同步时，通过时 隙同步、帧同步及主扰码同步，得到当前数据帧的判决值，计算所述判决值中最大的值在频 率位置与判决值关系图中对应的频率位置n_，所述频偏估计的装置包括：
[0010] 判断单元，用于判断所述11_是否一定是正确的峰值位置；
[0011] 第一处理单元，用于当判断单元得到的结果为是时，根据所述n_计算频偏估计 值；
[0012] 第二处理单元，用于当判断单元得到的结果为否时，继续接收下一个数据帧，根据 所述当前数据帧和所述下一个数据帧的判决值得到正确的峰值位置，根据所述正确的峰值 位置进行频偏估计值的计算。
[0013] 本发明实施方式相对于现有技术而言，在计算得到所述判决值中最大的值在频率 位置与判决值关系图中对应的频率位置n_之后，增加了以下步骤：根据所述n_计算峰均 比PAR，再根据所述PAR判断所述当前数据帧的判决值是否可信，当判断得到所述当前数据 帧的判决值可信时，则根据当前数据帧的所述n_计算频偏估计值；当判断得到所述当前 数据帧的判决值不可信时，则继续接收下一帧数据，根据所述当前数据帧和所述下一个数 据帧的判决值得到正确的峰值位置，再根据所述正确的峰值位置进行频偏估计值的计算。 与现有技术中直接根据判决值中最大的值在频率位置与判决值关系图中对应的频率位置 进行频偏估计的方法相比较，提高了频偏估计方法的准确性。
[0014] 另外，所述判断所述11_是否是正确的峰值位置包括以下步骤：
[0015] SI1、根据所述nmax计算峰均比PAR;
[0016] S12、根据所述PAR判断所述当前数据帧的判决值是否可信；
[0017] S13、如果当前数据帧的判决值可信，则判断得到所述n_-定是正确的峰值位 置；
[0018] S14、如果当前数据帧的判决值不可信，则判断得到所述n_不一定是正确的峰值 位置。
[0019] 通过判断当前数据帧的判决值可信，进一步提高了频偏估计方法的准确性。
[0020] 另外，所述当判定所述n_不一定是正确的峰值位置时，继续接收下一个数据帧， 根据所述当前数据帧和所述下一个数据帧的判决值得到正确的峰值位置，根据所述正确的 峰值位置进行频偏估计值的计算具体包括：
[0021] S31、接收下一数据帧，将所述当前数据帧的判决值与所述下一数据帧的判决值 进行合并，得到合并后的判决值，判断下一数据帧的判决值与所述合并后的判决值是否可 信；
[0022] S32、当所述下一数据帧的判决值与所述合并后的判决值都可信时，根据所述合并 后的判决值中模最大的值在频率位置与判决值关系图中对应的频率位置11_计算频偏估计 值；
[0023] S33、当所述下一数据帧的判决值或所述合并后的判决值可信时，根据所述可信的 判决值中模最大的值在频率位置与判决值关系图中对应的频率位置n_计算频偏估计值；
[0024] S34、当所述下一数据帧的判决值与所述合并后的判决值都不可信时，将所述下一 数据帧作为当前数据帧，返回步骤S31。
[0025] 在信道条件较差时，通过多帧合并进行判决，可以提高频偏估计值的可靠性。
[0026] 另外，所述根据所述PAR判断所述当前数据帧的判决值是否可信具体包括：
[0027] 判断所述PAR是否大于预设的第一门限值;
[0028] 当所述PAR大于所述时，判定所述判决值可信；
[0029] 当所述PAR小于等于所述时，判定所述判决值不可信。
[0030] 通过将所述PAR与所述预设的第一门限值相比较，可以判断得到在频率位置与 判决值关系图中频率位置n_对应的判决值的模平方是否为所述判决值中的最大值。
[0031] 另外，所述的频偏估计方法还包含以下步骤：
[0032] 所述如果当前数据帧的判决值可信，在根据当前数据帧的所述n_计算频偏估计 值之前，先判断所述通信系统是否采用空分分集技术STTD发送和接收数据；
[0033] 如果所述通信系统未采用所述STTD发送和接收数据，则再根据所述n_计算频偏 估计值；
[0034] 如果所述通信系统采用所述STTD发送和接收数据，则判断所述STTD的三个峰值 是否有效；
[0035] 当判断得到所述STTD的三个峰值有效时，在三个有效的峰值及|i\>x|2中寻找正确 的峰值位置；
[0036] 当判断得到所述STTD的三个峰值无效时，返回步骤S3。
[0037] 通过在所述判决值可信时，对所述STTD的三个峰值的有效性进行判断，可以在判 断得到所述STTD的三个峰值有效时根据所述三个有效峰值进行正确的峰值位置的判决， 进而消除了两个错误的估计值。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 图1是根据本发明第一实施方式提供的一种频偏估计方法流程图；
[0039] 图2是根据本发明第一实施方式提供的频率位置与判决值关系图；
[0040] 图3是根据本发明第三实施方式提供的一种频偏估计装置结构示意图；
[0041] 图4是根据本发明第三实施方式提供的一种判断单元结构示意图；
[0042] 图5是根据本发明第三实施方式提供的一种第二处理单元结构示意图；
[0043] 图6是根据本发明第四实施方式提供的一种判断单元结构示意图。
【具体实施方式】
[0044] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实 施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中， 为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基 于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方 案。
[0045] 本发明的第一实施方式涉及一种频偏估计方法，在通信系统初始同步时，通过时 隙同步、帧同步及主扰码同步，得到当前数据帧的判决值，计算所述判决值中最大的值在频 率位置与判决值关系图中对应的频率位置n_，如图1所示，所述频偏估计方法包括以下步 骤：
[0046]S1、判断所述nmax是否一定是正确的峰值位置。
[0047] 如图2所示，图2为数据帧的频率位置与判决值关系图，其中，横轴表示频率位置 n，即表示数据帧抽样的第n个频率位置，纵轴表示抽样的第n个频率位置的数据帧对应的 判决值。
[0048] 需要说明的是，该频偏估计方法适用于通信系统中的初始同步。初始同步的流程 大致包括如下步骤：时隙同步、帧同步、主扰码同步、发射分集检测及频偏估计。所述时隙 同步由主同步信道（P-SCH)辅助完成，确定接收信号的时隙头；所述帧同步由辅同步信道 (S-SCH)辅助完成，确定接收信号的帧头和小区使用的主扰码所在的扰码组号；所述主扰码 同步由主导频信道（P-CPICH)辅助完成，确定出小区的主扰码号；所述发射分集检测由解 扩出来的SCH符号与P-CPICH符号的相位关系来判断，确定是否使用STTD发射分集；所述 频偏估计是基于CPICH使用快速傅里叶变换（FFT)和频域内的二次插值结合的估计算法。
[0049] 在实际应用中，在步骤S1之前，所述方法还包括：对于接收到的一个数据帧，首先 根据帧同步确定的帧起始位置和主扰码同步确定的主扰码号对一帧的接收数据以解扩因 子256进行解扰解扩得到150个符号(!=['屯...，d149]T ;然后将所述150个符号补零到长 度为256的向量
【权利要求】
1. 一种频偏估计方法，在通信系统初始同步时，通过时隙同步、帧同步及主扰码同步， 得到当前数据帧的判决值，计算所述判决值中最大的值在频率位置与判决值关系图中对应 的频率位置n_，其特征在于，包括以下步骤： 51、 判断所述n_是否一定是正确的峰值位置； 52、 当判断结果为是时，根据所述n_计算频偏估计值； 53、 当判断结果为否时，继续接收下一个数据帧，根据所述当前数据帧和所述下一个数 据帧的判决值得到正确的峰值位置，再根据所述正确的峰值位置进行频偏估计值的计算。
2. 根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，所述判断所述n_是否一定是正 确的峰值位置包括以下步骤： 511、 根据所述nmax计算峰均比PAR ; 512、 根据所述PAR判断所述当前数据帧的判决值是否可信； 513、 如果当前数据帧的判决值可信，则判断得到所述n_-定是正确的峰值位置； 514、 如果当前数据帧的判决值不可信，则判断得到所述n_不一定是正确的峰值位置。
3. 根据权利要求1所述的频偏估计方法，其特征在于，步骤S3具体包括： 531、 接收下一数据帧，将所述当前数据帧的判决值与所述下一数据帧的判决值进行合 并，得到合并后的判决值，判断下一数据帧的判决值与所述合并后的判决值是否可信； 532、 当所述下一数据帧的判决值与所述合并后的判决值都可信时，根据所述合并后的 判决值中模最大的值在频率位置与判决值关系图中对应的频率位置n_计算频偏估计值； 533、 当所述下一数据帧的判决值或所述合并后的判决值可信时，根据所述可信的判决 值中模最大的值在频率位置与判决值关系图中对应的频率位置n_计算频偏估计值； 534、 当所述下一数据帧的判决值与所述合并后的判决值不可信时，将所述下一数据帧 作为当前数据帧，返回步骤S31。
4. 根据权利要求3所述的频偏估计方法，其特征在于，所述方法还包括： 设置判决值合并次数，并对所述判决值合并次数进行初始化。
5. 根据权利要求2所述的频偏估计方法，其特征在于，所述根据所述PAR判断所述当前 数据帧的判决值是否可信具体包括： 判断所述PAR是否大于预设的第一门限值; 当所述PAR大于所述时，判定所述判决值可信； 当所述PAR小于等于所述时，判定所述判决值不可信。
6. 根据权利要求2所述的频偏估计方法，其特征在于，还包含以下步骤： 所述如果当前数据帧的判决值可信，在根据当前数据帧的所述n_计算频偏估计值之 前，先判断所述通信系统是否采用空分分集技术STTD发送和接收数据； 如果所述通信系统未采用所述STTD发送和接收数据，则再根据所述n_计算频偏估计 值； 如果所述通信系统采用所述STTD发送和接收数据，则判断所述STTD的三个峰值是否 有效； 当判断得到所述STTD的三个峰值有效时，在三个有效的峰值及.|A^J2中寻找正确的 峰值位置； 当判断得到所述STTD的三个峰值无效时，返回步骤S3。
7. 根据权利要求6所述的频偏估计方法，其特征在于，所述如果所述通信系统采用所 述STTD发送和接收数据，判断所述STTD的三个峰值是否有效具体包括： 在频率位置与判决值关系图中找到距离所述nmax为64、128和192的三个频率位置 Idx64、Idx128 和 Idx192 及其对应的峰值 Max64、Max128 和 Max192 ; 将所述三个峰值Max64、Max128和Max192按照从小到大的顺序排序得到MaXpMaXi和Max 2， 得到所述三个峰值中的最小值MaX(l和中间值MaXl ; 将所述MaXl与所述Max。进行比较，判断所述MaXl是否大于所述Max。与预设的第二门 限值T2的乘积； 当所述MaXi大于所述Max。与所述T2的乘积时，判定所述Max。、所述MaXi和所述Max2三个峰值有效； 当所述MaXi小于等于所述Max。与所述T2的乘积时，判定所述Max。、所述MaXi和所述 Max2三个峰值无效。
8. 根据权利要求7所述的频偏估计方法，其特征在于，当判断得到所述STTD的三个峰 值有效时，在三个有效的峰值及Ia^j2中寻找正确的峰值位置具体包括： 去掉所述STTD的三个峰值中的最小值MaX(l，根据所述MaXl、所述Max2在频率位置与判 决值关系图中的频率位置IdXl、Idx2和所述nmax来寻找正确的峰值位置N max ;
其中，所述T3为预设的第三 门限值，用于确定所述三个峰值存在的范围； 当所述⑴成立时，所述正确的峰值位置Nmax为nmax ; 当所述（2)成立时，所述正确的峰值位置Nmax为IdXl ; 当所述（3)成立时，所述正确的峰值位置Nmax为Idx2。
9. 根据权利要求3所述的频偏估计方法，其特征在于，在步骤S3之前，所述方法还包 括： 更新所述判决值合并次数； 判断所述判决值合并次数是否大于等于预设的最大合并次数； 当所述判决值合并次数大于等于所述预设的最大合并次数时，判决超时，不进行频偏 调整； 当所述判决值合并次数小于所述预设的最大合并次数时，返回步骤S3。
10. -种频偏估计装置，在通信系统初始同步时，通过时隙同步、帧同步及主扰码同步， 得到当前数据帧的判决值，计算所述判决值中最大的值在频率位置与判决值关系图中对应 的频率位置1!_，其特征在于，包括： 判断单元，用于判断所述n_是否一定是正确的峰值位置； 第一处理单元，用于当判断单元得到的结果为是时，根据所述n_计算频偏估计值； 第二处理单元，用于当判断单元得到的结果为否时，继续接收下一个数据帧，根据所述 当前数据帧和所述下一个数据帧的判决值得到正确的峰值位置，再根据所述正确的峰值位 置进行频偏估计值的计算。
11. 根据权利要求10所述的频偏估计装置，其特征在于，所述判断单元具体包括： 第一处理子单元，用于根据所述n_计算峰均比PAR ; 第二处理子单元，用于根据所述PAR判断所述当前数据帧的判决值是否可信； 第一判断子单元，用于在当前数据帧的判决值可信时，判断得到所述n_-定是正确的 峰值位置； 第二判断子单元，用于在当前数据帧的判决值不可信时，判断得到所述n_不一定是正 确的峰值位置。
12. 根据权利要求10所述的频偏估计装置，其特征在于，所述第二处理单元具体包括： 第一处理子单元，用于接收下一数据帧，将所述当前数据帧的判决值与所述下一数据 帧的判决值进行合并，得到合并后的判决值，判断下一数据帧的判决值与所述合并后的判 决值是否可{目； 第二处理子单元，用于当所述下一数据帧的判决值与所述合并后的判决值都可信时， 根据所述合并后的判决值中模最大的值在频率位置与判决值关系图中对应的频率位置11_ 计算频偏估计值； 第三处理子单元，用于当所述下一数据帧的判决值或所述合并后的判决值可信时，根 据所述可信的判决值中模最大的值在频率位置与判决值关系图中对应的频率位置n_计算 频偏估计值； 第四处理子单元，用于当所述下一数据帧的判决值与所述合并后的判决值都不可信 时，将所述下一数据帧作为当前数据帧，返回到第一处理子单元。
13. 根据权利要求11所述的频偏估计装置，其特征在于，所述第二处理子单元具体用 于： 判断所述PAR是否大于预设的第一门限值; 当所述PAR大于所述时，判定所述判决值可信； 当所述PAR小于等于所述时，判定所述判决值不可信。
14. 根据权利要求11所述的频偏估计装置，其特征在于，所述判断单元还包括： 第三判断子单元，用于如果当前数据帧的判决值可信，在根据当前数据帧的所述n_计 算频偏估计值之前，先判断所述通信系统是否采用空分分集技术STTD发送和接收数据； 第一执行子单元，用于如果所述通信系统未采用所述STTD发送和接收数据，则再根据 所述nmax计算频偏估计值； 第二执行子单元，用于如果所述通信系统采用所述STTD发送和接收数据，则判断所述 STTD的三个峰值是否有效； 第三执行子单元，用于当判断得到所述STTD的三个峰值有效时，在三个有效的峰值及 中寻找正确的峰值位置； 第四执行子单元，用于当判断得到所述STTD的三个峰值无效时，返回第二处理单元。
【文档编号】H04L25/02GK104348767SQ201310346496
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】徐兵, 山珊, 李浩洋 申请人:联芯科技有限公司