专利名称：一种基于数据的频偏估计方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于数据的频偏估计方法和装置。
背景技术：
LTE (Long Term Evolution,长期演进)项目是近两年来 3GPP (Third Generation Partnership Projects，第三代伙伴组织计划)启动的最大的新技术研发项目，它改进并增 强了 3G(Third Generation，第三代移动通信技术)的空中接入技术。与3G相比，LTE更具 技术优势，体现在更高的用户数据速率、分组传送、降低系统延迟、系统容量和覆盖的改善 以及运营成本的降低等方面。LTE 下行链路采用 OFDM (Orthogonal Furequency Division Multiplexity，正 交频分复用)技术，OFDM具有频谱利用率高、抗多径干扰等特点，OFDM系统能够有效地 抵抗无线信道带来的影响。LTE上行链路传输方案采用带循环前缀的SC-FDMA(Single Carrier Furequency Division Multiplexity，单载波频分复用)，在上行采用带循环前缀 的SC-FDMA传输方案中，使用DFT(DiscreteFourier Transformation,离散傅立叶变换) 获得频域信号，然后插入零符号进行频谱搬移，搬移后的信号再通过IFFTanverse Fast Fourier Transformation，逆快速傅立叶变换)，可以降低发射终端的峰均功率比。对于多载波系统来说，载波频率的偏移会导致子信道之间产生干扰。OFDM系统内 存在多个正交子载波，输出信号是多个子信道信号的叠加，由于子信道互相覆盖，这就对载 波间的正交性有较高的要求。由于终端的移动，会在基站和终端之间产生多普勒频移，在移动通信系统中，特别 是高速场景下，这种频移尤其明显。多普勒频移将使接收机和发射机之间产生频率误差，导 致接收信号在频域内发生偏移，引入载波间干扰，使得系统的误码率性能恶化。多普勒频移的大小和相对运动速度大小有关，它们之间的关系是fd =-^-xvxcos0其中，θ为终端移动方向和信号传播方向之间的夹角；ν是终端运动速度；C为电 磁波传播速度；fo为载波频率。LTE系统对于移动终端，保证15km/h及以下速率的移动用户系统特性最优，而对 15 120km/h的移动用户可提供高性能服务，保持120 350km/h移动用户的服务，高于 350km/h移动用户不掉网。在此速度范围内，多普勒频移超过400Hz，基站和终端必须支持 足够的频偏补偿技术才能满足业务质量要求。对于接收机来说，估计和发射机之间的频率误差并完成频率误差校正是接收机必 须完成的功能。终端接收到fd的频移，终端锁定下行信号频率后发送上行信号，上行接收 将会有2*fd的频移。现有的一种终端移动过程中的频偏示意图如
图1所示，终端和基站的相对运动方向不同，会产生正负不同的频偏，设fo是基站的发射频率，当终端向远离基站的方向运 动时，会产生负频偏_fd，终端接收到的频率是fcrfd，基站接收的频率是fcr2*fd ；当终端向 靠近基站的方向运动时，会产生正频偏fd，终端接收到的频率是&+4，基站接收的频率是 f0+2*fdo当终端在两个基站之间运动，从一个基站驶向另一个基站的时候，终端会出现频率 跳变，从频率fcrfd调到频率&+4，终端将会有2*fd的频率跳变。2*fd无论对于基站接收 机，还是终端接收机都将是一个不小的挑战，过大的频率偏移量会造成通信质量下降，严重 的时候会导致服务中断，尤其是在高速移动环境下。如果不能正确估计频偏并进行补偿，那么系统性能将大大降低，尤其是当频偏较 大时(对应终端运动速度较高时)，现有技术中使用导频做频偏估计，可以估计的频偏范围 小，复杂度高，当系统存在大频偏时，抗噪能力有所下降。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种基于数据的频偏估计方法和装置，以克服现有技 术中使用导频做频偏估计，估计的频偏范围小，复杂度高的缺陷。为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种基于数据的频偏估计方法，所述方 法包括以下步骤获取目标用户的导频位频域信道估计值；根据所述导频位频域信道估计 值，获取只含频偏引起的相位信息；根据所述相位信息，获取不同OFDM符号数据间或一个 OFDM符号不同子载波上数据的相位差；根据所述相位差获取频偏值。进一步，在所述获取目标用户的导频位频域信道估计值的步骤中，具体包括根据
公式O) =，1彡k彡M和=，1彡k彡M获取目标用户的导频位频
域信道估计值，其中树—⑷为导频1的信道估计值，均―⑷为导频2的信道估计值，Jf0⑷ 为导频1的频域接收序列，为导频2的频域接收序列，X(m) (k)为本地频域导频码，长 度均为M，m为用户。进一步，在所述获取只含频偏引起的相位信息的步骤中，具体包括利用所述导频 位频域信道估计值解调数据位上的符号数据；对应到调制符号的域(例如，LTE系统上行 “调制符号的域”就是时域，下行“调制符号的域”就是频域)，解调制符号，并硬判数据，将 硬判后的数据再调制为符号；用未判决的符号乘以判决后的符号的共轭得到一复数值，并 对所述复数值求相位。进一步，在所述获取不同OFDM符号数据间的相位差的步骤中，具体包括根据公 式八产〉=Ohi^⑷计算不同OFDM符号数据间的相位差Δ φ "，其中^；⑷和劣 ⑷ 为不同OFDM符号数据的相位，i为OFDM符号序号，χ为两个计算相位差的OFDM符号之间间 隔的符号数，m为用户。进一步，所述根据相位差获取频偏值的步骤具体包括据公式
f ...计算频偏值f，其中Δ φ(ηι)为不同OFDM符号数据间的相位差，χ为
2λ-Χ0.5Χ10"3/7ΧΧ
两个计算相位差的OFDM符号之间间隔的符号数。进一步，在所述获取一个OFDM符号不同子载波上数据的相位差的步骤中，具
6体包括将对所述复数值求得的相位分组平滑，共分Q个组，每组M/Q个元素；根据公式
权利要求
1.一种基于数据的频偏估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 获取目标用户的导频位频域信道估计值；根据所述导频位频域信道估计值，获取只含频偏引起的相位信息； 根据所述相位信息，获取不同OFDM符号数据间或一个OFDM符号不同子载波上数据的 相位差；根据所述相位差获取频偏值。
2.如权利要求1所述的基于数据的频偏估计方法，其特征在于，在所述获取目标用户 的导频位频域信道估计值的步骤中，具体包括根据公式
3.如权利要求1所述的基于数据的频偏估计方法，其特征在于，在所述获取只含频偏 引起的相位信息的步骤中，具体包括利用所述导频位频域信道估计值解调数据位上的符号数据；对应到调制符号的域，解调制符号，并硬判数据，将硬判后的数据再调制为符号；用未判决的符号乘以判决后的符号的共轭得到一复数值，并对所述复数值求相位。
4.如权利要求3所述的基于数据的频偏估计方法，其特征在于，在所述获取不同OFDM 符号数据间的相位差的步骤中，具体包括根据公式
5.如权利要求4所述的基于数据的频偏估计方法，其特征在于，所述根据相位差获取 频偏值的步骤具体包括根据公式
6.如权利要求3所述的基于数据的频偏估计方法，其特征在于，在所述获取一个OFDM 符号不同子载波上数据的相位差的步骤中，具体包括将对所述复数值求得的相位分组平滑，共分Q个组，每组M/Q个元素； 根据公式
7.如权利要求6所述的基于数据的频偏估计方法，其特征在于，所述根据相位差获取频偏值的步骤具体包括Λ (η7) xMxAf根据公式/ = ^——^计算频偏值f，其中Δ φ w为不同子载波上数据的相位差， 2π xgy~M /QΔ f为子载波频率，g为两个计算相位差的子载波组之间间隔的个数，Q为分组个数。
8.如权利要求1至7任一项所述的基于数据的频偏估计方法，其特征在于，在所述根据 相位差获取频偏值的步骤之后，还包括根据所述频偏值判断选择分支，并获取与所述分支对应的频偏初值； 根据所述分支对应的频偏初值结合导频进行频偏估计。
9.如权利要求8所述的基于数据的频偏估计方法，其特征在于，在所述根据分支对应 的频偏初值结合导频进行频偏估计的步骤中，具体包括将用户m的导频位频域信道估计值TZ1wR)、H，·为Q段，在每段内进行频域平 滑，并对连续的Ns_thing = M/Q个子载波上的导频位频域信道估计值进行求平均，获取平均 值和云 ； 根据公式ΛΔ/ , = Ζ 哼膽丨))-Δ/0+/χ2000 π ·ι1 QΔΔ/如 二Afka=Af0+^获取频偏估计Afka，其中Z为求复数的辐角主值运算，t为两个计算相位差的导频之 间的时间间隔，Afci为与分支对应的频偏初值，1为使Δ Afsjka e (-1000,1000)的整数，s 为组的序号，ΔΔ Afka*中间频偏值。
10.如权利要求9所述的基于数据的频偏估计方法，其特征在于，在所述获取平均值 互丨^和云 的步骤中，具体包括( .1^xmoolhinji根据公式云 =-- Σ H\m\{s-\)^Nsmoolhmg +力，1 彡 s 彡 Q，1 彡 j 彡 Nsmoothingsmoothing ./=( )1^smoofhirif:和互C. - Σ卜邓+ )),1彡S彡Q，1彡j彡Nsm。。thing获取平均值smoothing 7和7 ，其中s为组的序号，j为每组中元素的序号。
11.一种基于数据的频偏估计装置，其特征在于，所述装置包括导频位频域信道估计值获取单元，用于获取目标用户的导频位频域信道估计值； 相位信息获取单元，用于根据所述导频位频域信道估计值，获取只含频偏引起的相位 信息；相位差获取单元，用于根据所述相位信息，获取不同OFDM符号数据间或一个OFDM符号 不同子载波上数据的相位差；频偏值获取单元，用于根据所述相位差获取频偏值。
12.如权利要求11所述的基于数据的频偏估计装置，其特征在于，所述装置还包括频偏初值获取单元，用于根据所述频偏值获取单元获取的频偏值判断选择分支，并获 取与所述分支对应的频偏初值；频偏估计单元，用于根据所述分支对应的频偏初值结合导频进行频偏估计。
全文摘要
本发明公开了一种基于数据的频偏估计方法，包括获取目标用户的导频位频域信道估计值；根据导频位频域信道估计值，获取只含频偏引起的相位信息；根据相位信息获取不同OFDM符号数据间或一个OFDM符号不同子载波上数据的相位差；根据相位差获取频偏值。本发明还公开了一种基于数据的频偏估计装置。本发明可以提高接收机性能频偏估计能力，有效地估计基站和终端之间的相对频偏，降低OFDM系统由于对子载波正交性破坏所带来的干扰，提高接收机对频偏的估计和补偿范围，尤其是高速移动环境链路中存在大频偏时，能较准确的估计系统中存在的频偏值，为通信服务质量提供了可靠的保障。
文档编号H04L27/26GK102075460SQ200910223979
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者李萍, 秦洪峰, 许月圆 申请人:中兴通讯股份有限公司