长期演进系统的频偏估计方法和装置与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种长期演进(longtermevolution，lte)系统的频偏估计方法和装置。

背景技术：

lte是基于正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmuplexing，ofdm)技术的无线通信系统，可采用频分双工(frequencydivisionduplexinglte，fdd-lte)模式或时分双工(timedivisionduplexinglte，td-lte)模式；图1为现有技术中fdd-lte的帧结构示意图，如图1所示，一个无线帧(radioframe)长度tf为10ms，这里，tf＝307200ts；一个无线帧包括10个子帧(subframe)；一个子帧长度t为1ms，每个子帧包含两个时隙，图1中，#0至#19表示一个无线帧中的20个时隙，每个时隙的长度tslot为0.5ms，这里，tslot＝15360ts。

图2为现有技术中lte标准定义的时域ofdm符号示意图，如图2所示，该ofdm符号包括数据部分(data)和循环前缀部分(cyclicprefix,cp)；数据部分长度tdata为2048ts；循环前缀部分的长度表示为tcp；循环前缀部分可以采用普通循环前缀(normalcp)，也可以采用扩展循环前缀(extendedcp)；在采用普通循环前缀时，每个时隙包含7个ofdm符号；采用扩展循环前缀时，每时隙包含6个ofdm符号。

图3为现有技术中ofdm符号采用普通循环前缀时lte的下行资源块的结构示意图，如图3所示，一个lte下行资源块的两个方向为时间方向和频率方向，lte下行资源块在时间方向上包括一个时隙，一个时隙由包含7个ofdm符号，lte下行资源块在频率方向上包括个资源粒子(resourceelement， re)构成，示例性地，为12。在lte系统中，与一个时隙对应的资源块共有个，的数值由lte系统的带宽决定。

这里，图3所示的一个资源块包含有84个子载波，这84个子载波主要包括用来承载数据的数据子载波，以及用来承载已知参考信号(rs，referencesignal)序列的参考信号子载波。

图4为现有技术中lte标准定义的小区参考信号在只有一个天线端口时的时域频域配置模式示意图，如图4所示，r0所在位置为小区参考信号(crs，cell-specificreferencesignal)的位置；除小区参考信号，还有数据解调参考信号(dm-rs，demodulationreferencesignal)等其它类型的参考信号，它们跟数据子载波的位置分布并不仅限于图4所示。

在lte系统中，载波频偏可以造成ofdm符号的载波间干扰，影响lte系统性能，因此在lte系统里需要对载波频偏进行准确的估计，以便正确地调整本地振荡器的频率，实现良好的频率跟踪。

在现有技术中，lte系统采用的频偏估计方法有两种。一种是基于rs的频偏估计方法，其估计精度较高，但估计范围较小；一种是基于cp的频偏估计方法，其估计范围较大，但是估计精度较低。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种lte系统的频偏估计方法和装置，可以提供较大的频偏估计范围和较高的估计精度。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了lte系统的频偏估计方法，包括：

获取信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据；

对获取的两组复符号数据中的每个复数，按照自身所处在的复平面的象限对应的预设更新规则，进行更新，得出两组更新后的复符号数据；所述两组更新后的复符号数据中的各个复数处于复平面的同一象限；

在预先设置的聚类参数k大于1时，对两组更新后的复符号数据依次进行合并和聚类，得出q个簇；

从得出的q个簇中选取一个簇，得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差；

基于所得出的平均相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

上述方案中，所述获取信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据，包括：获取信号发送端任意一个天线端口上作为第i个ofdm符号发送的一组复符号数据和作为第j个ofdm符号发送的一组复符号数据，i不等于j；

在得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差之前，所述方法还包括：设置频偏估计可靠性标志，频偏估计可靠性标志的取值为“真”或“假”，频偏估计可靠性标志的初始值为“真”；

在得出q个簇之后，所述方法还包括：在各个簇均满足设定的比较条件时，将频偏估计可靠性标志的取值置为“假”，所述设定的比较条件为：利用对应的一个簇中属于第i个ofdm符号的复数构成的集合的元素个数小于设定的最小个数阈值，或利用对应的一个簇中属于第j个ofdm符号的复数构成的集合的元素个数小于设定的最小个数阈值；

在得出lte系统的频偏估计值后，所述方法还包括：将得出的lte系统的频偏估计值舍弃。

上述方案中，所述从得出的q个簇中选取一个簇，具体为：在得出的q个簇中，选取平均功率最大的簇。

上述方案中，所述获取信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据，包括：获取信号发送端任意一个天线端口上作为第i个ofdm符号发送的一组复符号数据和作为第j个ofdm符号发送的一组复符号数据，i不等于j；

在得出的q个簇中，第k个簇ck的平均功率pk为：

其中，k＝1,2…q，||·||表示取范数，

其中，ck,i表示利用第k个簇ck中属于第i个ofdm符号的复数构成的集合，ck,j表示利用第k个簇ck中属于第j个ofdm符号的复数构成的集合；|ck,i|表示集合ck,i的势，|ck,j|表示集合ck,j的势；x表示集合ck,i中的元素，y表示集合ck,j中的元素。

上述方案中，所述得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差，包括：获取所选取的簇中属于第i个ofdm符号的复数构成的集合中各个元素的平均值以及所选取的簇中属于第j个ofdm符号的复数构成的集合中各个元素的平均值根据以下公式得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差p0：

其中，上标*表示取共轭，arg[·]表示求复数的辐角。

上述方案中，所述q大于等于k×cluster_ratio，cluster_ratio为设定的小于1的正数。

上述方案中，所述方法还包括：预先根据信号接收端进行ofdm调制时所采用的调制参数，设置聚类参数k。

上述方案中，在得出两组更新后的复符号数据之后，所述方法还包括：

在预先设置的聚类参数k等于1时，在复平面上均匀划分出多个网格；

令d取1和2，确定第d组更新后的复符号数据的各元素所处在的网格； 在复平面内确定第d选中区域，所述第d选中区域包括第d初始选中网格，所述第d初始选中网格为包含第d组更新后的复符号数据的元素的个数最多的网格；得出第d选中区域内所包含的各元素的平均值；

得出第1选中区域内所包含的各元素的平均值与第2选中区域内所包含的各元素的平均值的相位差。

上述方案中，所述确定第d选中区域包括：在复平面内找到包含第d组更新后的复符号数据的元素的个数最多的网格，将找到的网格标记为选中网格；搜索每个选中网格的各个相邻网格；在搜索出的任意一个相邻网格满足设定的选中条件时，将该相邻网格标记为选中网格，并重新搜索每个选中网格的各个相邻网格，直至搜索出的各个相邻网格均不满足设定的选中条件；利用各个选中网格中所包含的第d组更新后的复符号数据的元素组成集合s，得出集合s中各个元素的平均值和集合s的扩展半径r(d)；将第d选中区域确定为：复平面内以为圆心并以r(d)为半径的圆形区域；所述集合s的扩展半径r(d)为：

其中，|s|表示集合s的势，||·||表示取范数，sigma_multi表示设定的大于1的正数。

上述方案中，在确定第d选中区域之前，所述方法还包括：设置频偏估计可靠性标志，频偏估计可靠性标志的取值为“真”或“假”，频偏估计可靠性标志的初始值为“真”；

在得出第d选中区域内所包含的各元素的平均值后，所述方法还包括：根据以下公式得出第d选中区域的信噪比snr(d)：

其中，||·||表示取范数，s表示第d选中区域内所包含的各元素构成的集合，表示第d选中区域内所包含的各元素的平均值；

在第1选中区域的信噪比或第2选中区域的信噪比小于设定的信噪比阈值时，将频偏估计可靠性标志置为“假”；

在得出lte系统的频偏估计值后，所述方法还包括：将得出的lte系统的频偏估计值舍弃。

上述方案中，所述在复平面上均匀划分出多个网格，包括：将所述两组更新后的复符号数据中各个复数所处在的复平面的象限记为选定象限；在选定象限中设置初步选择区域，将所述初步选择区域均匀划分为多个网格。

上述方案中，所述两组更新后的复符号数据为第1组更新后的复符号数据和第2组更新后的复符号数据；

在得出两组更新后的复符号数据之后，所述方法还包括：

在预先设置的聚类参数k等于1且信号接收端采用正交相移键控(quadraturephaseshiftkeying，qpsk)调制方式时进行调制时，得出第1组更新后的复符号数据的各元素的平均值与第2组更新后的复符号数据的各元素的平均值的相位差。

上述方案中，在得出两组更新后的复符号数据之前，所述方法还包括：设置频偏估计可靠性标志，频偏估计可靠性标志的取值为“真”或“假”，频偏估计可靠性标志的初始值为“真”；

根据以下公式得出更新后的复符号数据的信噪比snr：

其中，||·||表示取范数，表示第1组更新后的复符号数据，表示第2组更新后的复符号数据；表示的势，表示的势，min(·)表示求最小值；表示第1组更新后的复符号数据中各个元素的平均值，表示第2组更新后的复符号数据中各个元素的平均值；

在更新后的复符号数据的信噪比snr小于设定的信噪比阈值时，将频偏估计可靠性标志置为“假”；

在得出lte系统的频偏估计值后，所述方法还包括：将得出的lte系统的频偏估计值舍弃。

上述方案中，在得出lte系统的频偏估计值后，所述方法还包括：得出信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值，获取得出的信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值的平均值，将获取的平均值作为更新后的lte系统的频偏估计值。

本发明实施例还提供了lte系统的频偏估计装置，包括：获取模块、更新模块和得出模块；其中，

获取模块，用于获取信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据；

更新模块，用于对获取的两组复符号数据中的每个复数，按照自身所处在的复平面的象限对应的预设更新规则，进行更新，得出两组更新后的复符号数据；所述两组更新后的复符号数据中的各个复数处于复平面的同一象限；

得出模块，用于在预先设置的聚类参数k大于1时，对两组更新后的复符号数据依次进行合并和聚类，得出q个簇；从得出的q个簇中选取一个簇，得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差；基于所得出 的平均相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

上述方案中，所述获取模块，具体用于获取信号发送端任意一个天线端口上作为第i个ofdm符号发送的一组复符号数据和作为第j个ofdm符号发送的一组复符号数据，i不等于j；

所述装置还包括：设置模块和舍弃模块；其中，

设置模块，用于在得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差之前，设置频偏估计可靠性标志，频偏估计可靠性标志的取值为“真”或“假”，频偏估计可靠性标志的初始值为“真”；

所述设置模块，还用于在得出q个簇之后，在各个簇均满足设定的比较条件时，将频偏估计可靠性标志的取值置为“假”，所述设定的比较条件为：利用对应的一个簇中属于第i个ofdm符号的复数构成的集合的元素个数小于设定的最小个数阈值，或利用对应的一个簇中属于第j个ofdm符号的复数构成的集合的元素个数小于设定的最小个数阈值；

舍弃模块，用于在得出lte系统的频偏估计值后，将得出的lte系统的频偏估计值舍弃。

上述方案中，所述得出模块，还用于在在预先设置的聚类参数k等于1时，在复平面上均匀划分出多个网格；令d取1和2，确定第d组更新后的复符号数据的各元素所处在的网格；在复平面内确定第d选中区域，所述第d选中区域包括第d初始选中网格，所述第d初始选中网格为包含第d组更新后的复符号数据的元素的个数最多的网格；得出第d选中区域内所包含的各元素的平均值；

所述得出模块，还用于得出第1选中区域内所包含的各元素的平均值与第2选中区域内所包含的各元素的平均值的相位差；基于所得出的相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

上述方案中，所述两组更新后的复符号数据为第1组更新后的复符号数据和第2组更新后的复符号数据；

所述得出模块，还用于在预先设置的聚类参数k等于1且信号接收端采用qpsk调制方式时进行调制时，得出第1组更新后的复符号数据的各元素的平均值与第2组更新后的复符号数据的各元素的平均值的相位差；基于所得出的相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

上述方案中，所述得出模块，还用于在得出lte系统的频偏估计值后，得出信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值，获取得出的信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值的平均值，将获取的平均值作为更新后的lte系统的频偏估计值。

本发明实施例提供的一种lte系统的频偏估计方法和装置，获取信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据；对获取的两组复符号数据中的每个复数，按照自身所处在的复平面的象限对应的预设更新规则，进行更新，得出两组更新后的复符号数据；所述两组更新后的复符号数据中的各个复数处于复平面的同一象限；在预先设置的聚类参数k大于1时，对两组更新后的复符号数据依次进行合并和聚类，得出q个簇；从得出的q个簇中选取一个簇，得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差；基于所得出的平均相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值；如此，可以基于信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据，来得出lte系统的频偏估计值，可以提供较大的频偏估计范围和较高的估计精度。

附图说明

图1为现有技术中fdd-lte的帧结构示意图；

图2为现有技术中lte标准定义的时域ofdm符号示意图；

图3为现有技术中ofdm符号采用普通循环前缀时lte的下行资源块的结构示意图；

图4为现有技术中lte标准定义的小区参考信号在只有一个天线端口时的 时域频域配置模式示意图；

图5为本发明lte系统的频偏估计方法的第一实施例的流程图；

图6为lte系统中所使用的物理上行共享信道(physicaluplinksharedchannel，pusch)的基带信号处理的流程框图；

图7为本发明lte系统的频偏估计方法的第一实施例的一个具体示例中合并数据的各元素在复平面上的呈现示意图；

图8为本发明lte系统的频偏估计方法的第一实施例的一个具体示例中所得出的4个簇在复平面上的呈现示意图；

图9为本发明lte系统的频偏估计方法的第二实施例的流程图；

图10为本发明lte系统的频偏估计方法的第二实施例的一个具体示例中所确定的第1选中区域的示意图；

图11为本发明lte系统的频偏估计方法的第二实施例的一个具体示例中所确定的第2选中区域的示意图；

图12为本发明lte系统的频偏估计方法的第三实施例的流程图；

图13为本发明实施例lte系统的频偏估计装置的组成结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

第一实施例

图5为本发明lte系统的频偏估计方法的第一实施例的流程图，如图5所示，该流程包括：

步骤500：获取信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据。

这里，可以获取信号发送端第p个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据；信号发送端可以是移动终端的射频信号发送端，p为自然数，p取1至p，p表示信号发送端的天线端口的总数。

这里，两个不同的ofdm符号分别为第i个ofdm符号和第j个ofdm符号，i不等于j；所获取的两组复符号数据分别为信号发送端第p个天线端口上作为第i个ofdm符号发送的一组复符号数据和作为第j个ofdm符号发送的一组复符号数据。

可以理解的是，本步骤中获取两组复符号数据的过程具有多种现有的实现方式，示例性地，通过图6说明获取任意一组复符号数据的过程；图6为lte系统中所使用的pusch的基带信号处理的流程框图，如图6所示，码字(codewords)是指来自上层的业务流进行信道编码之后的数据；一个子帧中可以传送2个码字；在图6中，每个码字经加扰(scrambling)、调制符号映射(modulationmapper)、层映射(layermapper)、预编码(precoding)、物理资源映射(resourceelementmapper)后，得出一组复符号数据。

具体地说，信号发送端第p个天线端口上作为第i个ofdm符号发送的一组复符号数据表示为信号发送端第p个天线端口上作为第j个ofdm符号发送的一组复符号数据表示为和分别为

其中，mi表示复符号数据中的复数的个数，至分别表示复符号数据中的mi个复数；mj表示复符号数据中的复数的个数，至分别表示复符号数据中的mj个复数。

步骤501：对获取的两组复符号数据中的每个复数，按照自身所处在的复平面的象限对应的预设更新规则，进行更新，得出两组更新后的复符号数据；所述两组更新后的复符号数据中的各个复数处于复平面的同一象限。

本步骤中，在复平面中，共有四个象限，分别为第1象限、第2象限、第3象限和第4象限；所述两组复符号数据中的任意一个复数所处在的复平面的象限为第q象限时，对对应复数按照第q象限对应的预设更新规则进行更新，q可以取1、2、3或4。

这里，对复数按照第q象限对应的预设更新规则进行更新的过程可以包括：在复平面上将复数绕原点旋转至第q’象限。

示例性地，q’等于1，将更新前的复数记为c，若c在第一象限，则更新后的复数为c；若c在第二象限，则更新后的复数为-i×c，i为复数单位，即若c在第三象限，则更新后的复数为-c；若c在第四象限，则更新后的复数为i×c。

进一步地，在本步骤之前，还可以对获取的两组复符号数据进行归一化处理，将归一化处理后的两组复符号数据作为获取的两组复符号数据，之后，执行本步骤。

具体地说，将复符号数据按照以下公式归一化处理：

其中，上标h表示共轭转置，表示复符号数据进行归一化处理后得出的复符号数据。

将复符号数据按照以下公式归一化处理：

其中，表示复符号数据进行归一化处理后得出的复符号数据。

这里，在得出复符号数据和令之后，重新执行本步骤。

本步骤中，将复符号数据进行更新后，用表示复符号数据进行更新后得出的一组复符号数据；同样，将复符号数据进行更新后，用表示复符号数据进行更新后得出的一组复符号数据。

步骤502：在预先设置的聚类参数k大于1时，对两组更新后的复符号数 据依次进行合并和聚类，得出q个簇，q为大于等于1的自然数。

这里，在预先设置聚类参数k时，可以根据信号接收端进行ofdm调制时所采用的调制参数，设置聚类参数k，信号接收端进行ofdm调制时所采用的调制参数可以是调制阶数n。

示例性地，聚类参数k为：

其中，n表示信号接收端进行ofdm调制时的调制阶数，l表示设定的调制层数，l为大于等于1的自然数；例如，当l等于1时，如果信号接收端进行ofdm调制时采用qpsk调制方式，则信号接收端进行ofdm调制时的调制阶数n等于2，此时聚类参数k为1；当l等于2时，如果信号接收端进行ofdm调制时采用包含16种符号的正交幅度调制(16quadratureamplitudemodulation，16qam)调制方式，则信号接收端进行ofdm调制时的调制阶数n等于4，此时聚类参数k为64。

本步骤中，对两组更新后的复符号数据依次进行合并和聚类，得出q个簇，包括：对两组更新后的复符号数据进行合并，得出合并后的一组复符号数据；对合并后的一组复符号数据的各个复数进行聚类，得出q个簇；这里，q可以等于k，也可以不等于k。

具体地，合并后的一组复符号数据中共有mi+mj个复数，将合并后的一组复符号数据中的mi+mj个复数记为这里，还可以标注合并后的一组复符号数据中每个复数的来源，合并后的一组复符号数据中每个复数的来源可以是第i个ofdm符号或第j个ofdm符号。

在得出合并后的一组复符号数据之后，运用聚类算法，将按彼此距离之远近划分成q簇；这里，聚类是将物理或抽象对象的集合分成由类似的对象组成的多个类的过程；聚类是数据挖掘、数据统计领域的一项重要任务；这里，所运用的聚类算法包括但不限于k-means聚类算法、birch聚类算法、cure聚类算法、划分法、层次法、密度算法等。

这里，在所采用的聚类算法需要输入簇个数参数时，将k作为簇个数，显然，此时通过聚类会得出k个簇。

进一步地，在本步骤之前，还可以设置标志clusteringok，标志clusteringok的取值只能为“真”或“假”，标志clusteringok的初始值为“真”。

本步骤中，在对合并后的一组复符号数据的各个复数聚类失败时，将标志clusteringok的取值置为“假”，结束lte系统的频偏估计流程。

在所采用的聚类算法需要输入簇个数参数时，如果q小于k×cluster_ratio，则将标志clusteringok的取值置为“假”，结束lte系统的频偏估计流程；这里，cluster_ratio为设定的小于1的正数，例如cluster_ratio为0.8。

步骤503：从得出的q个簇中选取一个簇，得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差。

本步骤中，从得出的q个簇中选取一个簇，具体为：在得出的q个簇中，选取平均功率最大的簇。

本步骤具体包括：

步骤503a：将第k个簇表示为ck，k＝1,2…q，k的初始值为1。

步骤503b：利用第k个簇ck中属于第i个ofdm符号的复数构成集合ck,i，利用第k个簇ck中属于第j个ofdm符号的复数构成集合ck,j。

步骤503c：计算第k个簇ck的平均功率：

其中，x表示集合ck,i中的元素，y表示集合ck,j中的元素，||·||表示取范数，pk表示第k个簇ck的平均功率；|ck,i|表示集合ck,i的势，即集合ck,i所含元素个数；|ck,j|表示集合ck,j的势，即集合ck,j所含元素个数。

步骤503d：构造集合这里，集合可以看作一个三元组。

步骤503e：在k小于q时，令k的值增1，返回至步骤503b；在k等于q时，跳至步骤503f。

步骤503f：在通过步骤503d构造的各个集合中，找出pk的值最大的集合，将找出的pk的值最大的集合表示为通过计算得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差p0：

其中，上标*表示取共轭，arg[·]表示求复数的辐角，本发明实施例中，arg[·]的取值范围为(-π,π]。

进一步地，在步骤503f之前，还可以设置频偏估计可靠性标志，将该频偏估计可靠性标志记为标志confidenceflag，标志confidenceflag的取值只能为“真”或“假”，标志confidenceflag的初始值为“真”。

在步骤503b之后，判断集合ck,i中的元素个数与设定的最小个数阈值的大小关系，并判断集合ck,j中的元素个数与设定的最小个数阈值的大小关系；这里，设定的最小个数阈值标记为min_cluster_size，示例性地，可以通过以下公式设置设定的最小个数阈值min_cluster_size：

其中，max(·)表示求最大值，min(·)表示求最小值；

在集合ck,i中的元素个数和集合ck,j中的元素个数均不小于设定的最小个数阈值时，跳至步骤503c；在集合ck,i中的元素个数或集合ck,j中的元素个数小 于设定的最小个数阈值时，判断k与q的大小关系，在k小于q时，令k的值增1，返回至步骤503b；在k等于q时，跳至步骤503f。

在步骤503f中，如果没有通过步骤503d构造出任意一个集合，则将标confidenceflag的取值置为“假”，并跳至步骤504。

下面通过第一具体示例对步骤502和步骤503作出说明。

在第一具体示例中，k＝4，两组更新后的复符号数据表示为复符号数据和在第一具体示例中，将复符号数据和按照步骤502进行合并，得出合并数据。

图7为本发明lte系统的频偏估计方法的第一实施例的一个具体示例中合并数据的各元素在复平面上的呈现示意图，如图7所示，横轴表示复平面的实轴，纵轴表示复平面的虚轴，圆点表示合并数据的各元素；其中，颜色较深的圆点表示来自于复符号数据颜色较浅的点表示来自于复符号数据

在得出合并数据之后，将合并数据按照步骤502进行聚类，得出4个簇。

图8为本发明lte系统的频偏估计方法的第一实施例的一个具体示例中所得出的4个簇在复平面上的呈现示意图，如图8所示，横轴表示复平面的实轴，纵轴表示复平面的虚轴，圆点表示合并数据的各元素，4个圆圈内的点分别表示通过聚类得出的4个簇。

在通过聚类得出4个簇后，按照步骤503对这4个簇进行处理，具体地，可以构造出4个三元组，这四个三元组分别为：{0.38351+0.367435i,0.441538+0.34465i,0.595828}、{0.375858+0.760338i,0.458315+0.715568i,1.44147}、{0.774264+0.532586i,0.832837+0.433915i,1.76503}以及{1.02739+1.01518i,1.11109+0.900904i,4.13227}。

在这4个三元组中，按照步骤503f，找出pk的值最大的三元组，这里，所找出的pk的值最大的三元组为{1.02739+1.01518i,1.11109+0.900904i,4.13227}；之后，按照步骤503f，得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差p0，这里，p0＝-0.0981。

步骤504：基于所得出的平均相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

本步骤具体包括：基于所得出的平均相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，并按照以下公式得出lte系统的频偏估计值：

其中，p0表示所选取的簇中分属第i个ofdm符号和第j个ofdm符号的元素的平均相位差，tj表示第j个ofdm符号不包括循环前缀的起始时间，ti表示第i个ofdm符号不包括循环前缀的起始时间；f0(p)表示lte系统的频偏估计值，单位为hz，显然，f0(p)与信号发送端第p个天线端口相对应。

需要说明的是，本步骤中，如果标志clusteringok的取值为“真”，则得出的lte系统的频偏估计值为最终值，如果标志clusteringok的取值为“假”，则将lte系统的频偏估计值清零。

需要说明的是，本步骤中，如果频偏估计可靠性标志的取值为“真”，则保留该lte系统的频偏估计值，也就是说，本步骤得出的lte系统的频偏估计值可以用于后续的频偏补偿；如果频偏估计可靠性标志的取值为“假”，则舍弃该lte系统的频偏估计值，也就是说，本步骤得出的lte系统的频偏估计值不可以用于后续的频偏补偿。

进一步地，在本步骤之后，对lte系统的频偏估计值进行更新，所述对lte系统的频偏估计值进行更新，包括：得出信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值，获取得出的信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值的平均值，将获取的平均值作为更新后的lte系统的频偏估计值；如此，通过更新lte系统的频偏估计值，提高了lte系统的频偏估计准确性。

应用本发明lte系统的频偏估计方法的第一实施例，基于信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据，来得出lte系统的频偏估计值，可以提供较大的频偏估计范围，较高的估计精度。

第二实施例，

为了能更加体现本发明的目的，在本发明第一实施例的基础上，进行进一步的补充说明。

图9为本发明lte系统的频偏估计方法的第二实施例的流程图，如图9所示，该流程包括：

步骤900～901：与步骤500～501完全相同，这里不再赘述。

步骤902：在预先设置的聚类参数k等于1时，在复平面上均匀划分出多个网格，每个网格的尺寸相同。

这里，每个网格的形状不做限制，例如，每个网格的形状可以是三角形、正方形、矩形、扇形等等。

具体地说，在复平面上均匀划分出多个网格，包括：将所述两组更新后的复符号数据中各个复数所处在的复平面的象限记为选定象限；在选定象限中设置初步选择区域，将所述初步选择区域均匀划分为多个网格。

这里，初步选择区域的形状包括但不限于三角形、正方形、圆形、矩形等等，初步选择区域的一个边界可以是复平面的实轴或虚轴，当初步选择区域的形状包括但不限于三角形、正方形或矩形时，初步选择区域的一个顶点可以是复平面的原点；特别地，当初步选择区域的形状为圆形时，所划分出的网格为以初步选择区域的圆心为顶点的扇形。

示例性地，选定象限为复平面的第一象限，在复平面上，找出复数0、r、ri、r(1+i)对应的四个点，设置正方形的初步选择区域，该初步选择区域的四个顶点为所找出的四个点；这里，r为设定的大于0的正数，例如，r为1.2。

在实际应用中，对初步选择区域所划分的网格的个数可以根据情况进行设置，示例性地，对初步选择区域所划分的网格的个数为36。

步骤903：令d取1和2，针对第d组更新后的复符号数据，确定各元素所处在的网格；在复平面内确定第d选中区域，所述第d选中区域包括第d初始选中网格，所述第d初始选中网格为包含第d组更新后的复符号数据的元素的个数最多的网格；得出第d选中区域内所包含的各元素的平均值。

本步骤中，选中区域可以位于初步选择区域中。

这里，第d组更新后的复符号数据记为y(d)，第1组更新后的复符号数据y(1)为复符号数据第2组更新后的复符号数据y(2)为复符号数据本步骤中，在复平面内确定第l选中区域和第2选中区域的过程类似。

具体地，在复平面内确定第d选中区域包括：

步骤903a：在复平面内找到包含第d组更新后的复符号数据的元素的个数最多的网格，将找到的网格中所包含的第d组更新后的复符号数据的元素的个数记为celld，将找到的网格标记为选中网格。

这里，如果包含第d组更新后的复符号数据的元素的个数最多的网格不止一个，则在找到各个网格，任选一个网格作为选中网格。

步骤903b：搜索出每个选中网格的各个相邻网格。

这里，如果步骤902中所划分出的各个网格为矩形网格，且选中网格不是步骤902中所划分出的各个网格的边界网格时，每个选中网格共有8个相邻网格。

步骤903c：当搜索出的任意一个相邻网格满足设定的选中条件时，将该相邻网格标记为选中网格，并返回至步骤903b：当搜索出的各个相邻网格均不满足设定的选中条件时，跳至步骤903d。

这里，设定的选中条件为：对应网格未被标记为选中网格且所包含的第d组更新后的复符号数据的元素的个数大于celld×select_ratio，这里，select_ratio为设定的小于1的正数，例如，select_ratio为0.5。

可以看出，在步骤903c之后，所得出的各个选中网格在复平面上构成一个连续的区域。

步骤903d：利用各个选中网格中所包含的第d组更新后的复符号数据的元素组成集合s，通过计算得出集合s中各个元素的平均值和集合s的扩展半径。

具体地说，根据以下公式得出集合s中各个元素的平均值和集合s的扩展半径：

其中，表示集合s中各个元素的平均值，|s|表示集合s的势，即集合s所含元素的个数；r(d)表示集合s的扩展半径，||·||表示取范数，sigma_multi表示设定的大于1的正数，例如，sigma_multi等于2。

步骤903e：对集合s进行第g次更新，并得出第g次更新后的集合s中各个元素的平均值和第g次更新后的集合s的扩展半径，g的初始值为1。

这里，第g次更新后的集合s为：

其中，sg表示第g次更新后的集合s，表示集合s在进行第g次更新前的各个元素的平均值，r(d)g-1表示集合s在进行第g次更新前的扩展半径。

第g次更新后的集合s中各个元素的平均值为：

其中，|sg|表示集合sg的势，即集合sg所含元素的个数；

第g次更新后的集合s的扩展半径r(d)g为：

步骤903f：判断g是否小于repeat_search，repeat_search为设定的大于等于0的整数；在g小于repeat_search时，返回至步骤903e，在g不小于repeat_search时，跳至步骤903g。

特别地，当repeat_search等于0时，直接省略掉步骤903e和步骤903f， 也就是说，在执行步骤903d后，直接跳至步骤903g；可以理解的是，当repeat_search等于0时，不需要对步骤903d得出的集合s进行更新。

步骤903g：令集合s等于集合sg，r(d)＝r(d)g，令将第d选中区域确定为：复平面内以为圆心并以r(d)为半径的圆形区域；此时，第d选中区域内所包含的各元素的平均值为

进一步地，在确定第d选中区域之前，还可以设置频偏估计可靠性标志，将该频偏估计可靠性标志记为标志confidenceflag，标志confidenceflag的取值只能为“真”或“假”，标志confidenceflag的初始值为“真”。

在步骤903中，在得出第d选中区域内所包含的各元素的平均值后，根据以下公式得出第d选中区域的信噪比snr(d)：

其中，集合s表示第d选中区域内所包含的各元素构成的集合，表示第d选中区域内所包含的各元素的平均值。

在第1选中区域的信噪比snr(1)或第2选中区域的信噪比snr(2)小于snr_threshold时，将频偏估计可靠性标志置为“假”，跳至步骤904；这里，snr_threshold为设定的信噪比阈值，例如，snr_threshold为3。

需要说明的是，在第1选中区域的信噪比snr(1)和第2选中区域的信噪比snr(2)均不小于snr_threshold时，频偏估计可靠性标志的取值为频偏估计可靠性标志的初始值，即，频偏估计可靠性标志的取值为“真”。

步骤904：得出第1选中区域内所包含的各元素的平均值与第2选中区域内所包含的各元素的平均值的相位差p0。

本步骤中，相位差p0的计算公式为：

其中，上标*表示取共轭，arg[·]表示求复数的辐角，表示第1选中区域内所包含的各元素的平均值，表示第2选中区域内所包含的各元素的平均值。

下面通过第二具体示例对步骤902至步骤904作出说明。

在第二具体示例中，k＝1，两组更新后的复符号数据表示为y(1)和y(2)；在第二具体示例中，按照步骤902在复平面上均匀划分出多个网格；按照步骤903标记出选中网格，利用各个选中网格中所包含的第d组更新后的复符号数据的元素组成集合s，通过计算得出集合s中各个元素的平均值和集合s的扩展半径，对集合s、集合s中各个元素的平均值和集合s的扩展半径进行多次更新，最终确定第1选中区域和第2选中区域。

图10为本发明lte系统的频偏估计方法的第二实施例的一个具体示例中所确定的第1选中区域的示意图，如图10所示，横轴表示复平面的实轴，纵轴表示复平面的虚轴，圆点表示第1组更新后的复符号数据的各个元素，各个圆圈表示初次构造的集合s以及多次更新后得出的集合s。

图11为本发明lte系统的频偏估计方法的第二实施例的一个具体示例中所确定的第2选中区域的示意图，如图11所示，横轴表示复平面的实轴，纵轴表示复平面的虚轴，圆点表示第2组更新后的复符号数据的各个元素，各个圆圈表示初次构造的集合s以及多次更新后得出的集合s；

对于图10和图11，本发明实施例将圆圈外的点作为异常点，可以将异常点对估计lte系统的频偏的影响排除，从图11中可以看出，本发明第二实施例可以很有效地将零散分布的异常点排除在集合s外。

在确定第1选中区域和第2选中区域之后，按照步骤904得出相位差p0，在该具体示例中，所得出的相位差p0为-0.11。

此外，在该具体示例中，还要按照步骤903得出第1选中区域的信噪比和得出第2选中区域的信噪比，在该具体示例中，所得出的第1选中区域的信噪比和得出第2选中区域的信噪比均不小于snr_threshold时，此时，频偏 估计可靠性标志的取值为“真”。

步骤905：基于所得出的相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

本步骤具体包括：基于所得出的相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，并按照以下公式得出lte系统的频偏估计值：

其中，p0表示第1选中区域内所包含的各元素的平均值与第2选中区域内所包含的各元素的平均值的相位差，tj表示第j个ofdm符号不包括循环前缀的起始时间，ti表示第i个ofdm符号不包括循环前缀的起始时间；f0(p)表示lte系统的频偏估计值，单位为hz，显然，f0(p)与信号发送端第p个天线端口相对应。

需要说明的是，本步骤中，如果标志clusteringok的取值为“真”，则得出的lte系统的频偏估计值为最终值，如果标志clusteringok的取值为“假”，则将lte系统的频偏估计值清零。

需要说明的是，本步骤中，如果频偏估计可靠性标志的取值为“真”，则保留该lte系统的频偏估计值，也就是说，本步骤得出的lte系统的频偏估计值可以用于后续的频偏补偿；如果频偏估计可靠性标志的取值为“假”，则舍弃该lte系统的频偏估计值，也就是说，本步骤得出的lte系统的频偏估计值不可以用于后续的频偏补偿或自动频率补偿。

进一步地，在本步骤之后，对lte系统的频偏估计值进行更新，所述对lte系统的频偏估计值进行更新，包括：得出信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值，获取得出的信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值的平均值，将获取的平均值作为更新后的lte系统的频偏估计值；如此，通过更新lte系统的频偏估计值，提高了lte系统的频偏估计准确性。

应用本发明lte系统的频偏估计方法的第二实施例，基于信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据，来得出 lte系统的频偏估计值，可以提供较大的频偏估计范围，较高的估计精度。

第三实施例

为了能更加体现本发明的目的，在本发明第一实施例的基础上，进行进一步的补充说明。

图12为本发明lte系统的频偏估计方法的第三实施例的流程图，如图12所示，该流程包括：

步骤1200～1201：与步骤500～501完全相同，这里不再赘述。

步骤1202：在预先设置的聚类参数k等于1且信号接收端采用qpsk调制方式时进行调制时，得出第1组更新后的复符号数据的各元素的平均值与第2组更新后的复符号数据的各元素的平均值的相位差p0。

这里，第1组更新后的复符号数据为第2组更新后的复符号数据为

具体地说，第1组更新后的复符号数据的各元素的平均值与第2组更新后的复符号数据的各元素的平均值的相位差p0的计算公式为：

其中，c表示mi和mj中的最小值，mi表示复符号数据中的复数的个数，mj表示复符号数据中的复数的个数；上标*表示取共轭，arg[·]表示求复数的辐角；表示第1组更新后的复符号数据中的第k+1个元素，表示第2组更新后的复符号数据中的第k+1个元素。

进一步地，在得出两组更新后的复符号数据之前，还可以设置频偏估计可靠性标志，将该频偏估计可靠性标志记为标志confidenceflag，标志confidenceflag的取值只能为“真”或“假”，标志confidenceflag的初始值为“真”。

在得出两组更新后的复符号数据后，根据以下公式得出更新后的复符号数据的信噪比snr：

其中，表示第1组更新后的复符号数据的势，即第1组更新后的复符号数据所含元素的个数；表示第1组更新后的复符号数据的势，即第2组更新后的复符号数据所含元素的个数；||·||表示取范数，min(·)表示求最小值。

在更新后的复符号数据的信噪比snr小于snr_threshold时，将频偏估计可靠性标志置为“假”，这里，snr_threshold为设定的信噪比阈值，例如，snr_threshold为3。

需要说明的是，在更新后的复符号数据的信噪比snr大于等于snr_threshold时，频偏估计可靠性标志的取值为频偏估计可靠性标志的初始值，即，频偏估计可靠性标志的取值为“真”。

下面通过第三具体示例对步骤1202作出说明。

在第三具体示例中，k＝1，两组更新后的复符号数据与第二具体示例中两组更新后的复符号数据相同；在第三具体示例中，按照步骤1202得出的相位差p0为-0.026。

步骤1203：基于所得出的相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

本步骤具体包括：基于所得出的相位差和对应的两个ofdm符号的起始时 间的差值，并按照以下公式得出lte系统的频偏估计值：

其中，p0表示第1组更新后的复符号数据的各元素的平均值与第2组更新后的复符号数据的各元素的平均值的相位差，tj表示第j个ofdm符号不包括循环前缀的起始时间，ti表示第i个ofdm符号不包括循环前缀的起始时间；f0(p)表示lte系统的频偏估计值，单位为hz，显然，f0(p)与信号发送端第p个天线端口相对应。

需要说明的是，本步骤中，如果标志clusteringok的取值为“真”，则得出的lte系统的频偏估计值为最终值，如果标志clusteringok的取值为“假”，则将lte系统的频偏估计值清零。

需要说明的是，本步骤中，如果频偏估计可靠性标志的取值为“真”，则保留该lte系统的频偏估计值，也就是说，本步骤得出的lte系统的频偏估计值可以用于后续的频偏补偿；如果频偏估计可靠性标志的取值为“假”，则舍弃该lte系统的频偏估计值，也就是说，本步骤得出的lte系统的频偏估计值不可以用于后续的频偏补偿或自动频率补偿。

进一步地，在本步骤之后，对lte系统的频偏估计值进行更新，所述对lte系统的频偏估计值进行更新，包括：得出信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值，获取得出的信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值的平均值，将获取的平均值作为更新后的lte系统的频偏估计值；如此，通过更新lte系统的频偏估计值，提高了lte系统的频偏估计准确性。

应用本发明lte系统的频偏估计方法的第三实施例，基于信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的ofdm符号解调出的两组复符号数据，来得出lte系统的频偏估计值，可以提供较大的频偏估计范围，较高的估计精度；另外，在预先设置的聚类参数k等于1且信号接收端采用qpsk调制方式时进行调制时，所得出lte系统的频偏估计范围较大，可以达到(-1750hz，1750hz)，可以满足高速移动的终端的频偏估计需求；相比于现有技术中基于cp的频偏 估计方法，本发明第三实施例使用的数据较多，频偏估计准确性高，且频偏估计范围较大；相比于现有技术中基于rs的频偏估计方法，本发明第三实施例的频偏估计范围较大。

第四实施例

针对本发明实施例的方法，本发明实施例还提供了一种lte系统的频偏估计装置。

图13为本发明实施例lte系统的频偏估计装置的组成结构示意图，如图13所示，该装置包括：获取模块1300、更新模块1301和得出模块1302；其中，

获取模块1300，用于获取信号发送端任意一个天线端口上根据两个不同的正交频分复用ofdm符号解调出的两组复符号数据；

更新模块1301，用于对获取的两组复符号数据中的每个复数，按照自身所处在的复平面的象限对应的预设更新规则，进行更新，得出两组更新后的复符号数据；所述两组更新后的复符号数据中的各个复数处于复平面的同一象限；

得出模块1302，用于在预先设置的聚类参数k大于1时，对两组更新后的复符号数据依次进行合并和聚类，得出q个簇；从得出的q个簇中选取一个簇，得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差；基于所得出的平均相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

具体地，所述获取模块1300，用于获取信号发送端任意一个天线端口上作为第i个ofdm符号发送的一组复符号数据和作为第j个ofdm符号发送的一组复符号数据，i不等于j；

进一步地，所述装置还包括：设置模块1303和舍弃模块1304；其中，

设置模块1303，用于在得出所选取的簇中分属对应的两个ofdm符号的元素的平均相位差之前，设置频偏估计可靠性标志，频偏估计可靠性标志的取值为“真”或“假”，频偏估计可靠性标志的初始值为“真”；

所述设置模块1303，还用于在得出q个簇之后，在各个簇均满足设定的比较条件时，将频偏估计可靠性标志的取值置为“假”，所述设定的比较条件为： 利用对应的一个簇中属于第i个ofdm符号的复数构成的集合的元素个数小于设定的最小个数阈值，或利用对应的一个簇中属于第j个ofdm符号的复数构成的集合的元素个数小于设定的最小个数阈值；

舍弃模块1304，用于在得出lte系统的频偏估计值后，将得出的lte系统的频偏估计值舍弃。

进一步地，所述得出模块1302，还用于在在预先设置的聚类参数k等于1时，在复平面上均匀划分出多个网格；令d取1和2，确定第d组更新后的复符号数据的各元素所处在的网格；在复平面内确定第d选中区域，所述第d选中区域包括第d初始选中网格，所述第d初始选中网格为包含第d组更新后的复符号数据的元素的个数最多的网格；得出第d选中区域内所包含的各元素的平均值；

所述得出模块1302，还用于得出第1选中区域内所包含的各元素的平均值与第2选中区域内所包含的各元素的平均值的相位差；基于所得出的相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

这里，所述两组更新后的复符号数据为第1组更新后的复符号数据和第2组更新后的复符号数据；

所述得出模块1302，还用于在预先设置的聚类参数k等于1且信号接收端采用正交相移键控qpsk调制方式时进行调制时，得出第1组更新后的复符号数据的各元素的平均值与第2组更新后的复符号数据的各元素的平均值的相位差；基于所得出的相位差和对应的两个ofdm符号的起始时间的差值，得出lte系统的频偏估计值。

进一步地，所述得出模块1302，还用于在得出lte系统的频偏估计值后，得出信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值，获取得出的信号发送端各个天线端口对应的lte系统的频偏估计值的平均值，将获取的平均值作为更新后的lte系统的频偏估计值。

本发明实施例的lte系统的频偏估计装置可以输出lte系统的频偏估计值，该lte系统的频偏估计值可以用于后续的频偏补偿或自动频率调整。

在实际应用中，所述获取模块1300、更新模块1301、得出模块1302、设置模块1303和舍弃模块1304均可由位于移动终端中的中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、微处理器(microprocessorunit，mpu)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、或现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)等实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。