载波初始相位确定方法、装置、终端及存储介质与流程

1.本技术涉及相位估计技术领域，具体而言，涉及一种载波初始相位确定方法、装置、终端及存储介质。


背景技术：

2.在wlan信号传输时，发送端用于iq调制的载波和接收端用于iq解调的载波之间，存在一定的相位差异。当发送端存在iq不平衡时，该相位差异会影响接收端对iq不平衡的估计，进而影响链路性能。因此，如何准确地对载波初始相位进行估计成为亟待解决的问题。
3.目前，针对载波初始相位的估计，主要先通过同步检测，得到帧起始位置，取出接收信号的长训练序列(long training field，ltf)时域采样序列，然后取接收信号的ltf时域采样序列相位与本地ltf时域采样序列作差，得到各采样点的时域相位差，之后对上述时域相位差求均值，得到载波初始相位的估计值。
4.但是，当将上述方法应用于存在定时误差的信号或加入了循环移位(cyclic shift diversity，csd)的mimo信号，由于不同发射天线会对ltf进行不同的时域循环移位，进而使接收信号的ltf和本地ltf之间存在循环时延，导致计算出的载波初始相位的估计值准确度低的问题。


技术实现要素：

5.本技术的主要目的在于提供一种载波初始相位确定方法、装置、终端及存储介质，以解决相关技术中存在的计算出的载波初始相位的估计值准确度低的问题。
6.为了实现上述目的，第一方面，本技术提供了一种载波初始相位确定方法，包括：
7.接收初始时域信号；
8.基于初始时域信号，确定ltf时域信号；
9.基于ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位，其中，m个非零子载波与m个目标信道相位一一对应，m为整数；
10.基于m个非零子载波对应的m个目标信道相位，确定载波初始相位。
11.在一种可能的实现方式中，基于初始时域信号，确定ltf时域信号，包括：
12.对初始时域信号进行同步定时估计，得到ltf时域信号。
13.在一种可能的实现方式中，基于ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位，包括：
14.对ltf时域信号依次进行频偏估计、频偏补偿，得到频偏补偿后的ltf时域信号；
15.基于频偏补偿后的ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位。
16.在一种可能的实现方式中，基于频偏补偿后的ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位，包括：
17.对频偏补偿后的ltf时域信号进行信道估计，得到m个非零子载波对应的m个信道
值，其中，m个非零子载波与m个信道值一一对应；
18.获取m个信道值对应的m个相位，得到m个非零子载波对应的m个初始信道相位，其中，m个信道值与m个相位、m个初始信道相位一一对应；
19.去除m个初始信道相位上的相位旋转，得到m个目标信道相位，其中，m个初始信道相位与m个目标信道相位一一对应。
20.在一种可能的实现方式中，基于m个非零子载波对应的m个目标信道相位，确定载波初始相位，包括：
21.对m个目标信道相位进行线性拟合，得到载波初始相位。
22.在一种可能的实现方式中，m为大于或等于2的偶数；
23.对m个目标信道相位进行线性拟合，得到载波初始相位，包括：
24.计算m个目标信道相位对应的斜率；基于斜率和m个目标信道相位，确定零子载波对应的m/2个初始信道相位；
25.计算m/2个初始信道相位的平均值，得到零子载波对应的目标信道相位，并将零子载波对应的目标信道相位作为载波初始相位。
26.在一种可能的实现方式中，基于斜率和m个目标信道相位，确定零子载波对应的m/2个初始信道相位，包括：
27.从m个目标信道相位中选取两个对称的非零子载波对应的两个目标信道相位，并基于斜率和两个目标信道相位，确定基准值；
28.从m个目标信道相位中选取除两个目标信道相位之外的m-2个目标信道相位，并基于m-2个目标信道相位、斜率和基准值，得到(m-2)/2个初始信道相位；
29.将基准值和(m-2)/2个初始信道相位进行汇总，得到m/2个初始信道相位。
30.第二方面，本发明实施例提供了一种载波初始相位确定装置，包括：
31.第一信号接收模块，用于接收初始时域信号；
32.第二信号确定模块，用于基于初始时域信号，确定ltf时域信号；
33.信道相位确定模块，用于基于ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位，其中，m个非零子载波与m个目标信道相位一一对应，m为整数；
34.初始相位确定模块，用于基于m个非零子载波对应的m个目标信道相位，确定载波初始相位。
35.第三方面，本发明实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上任一种载波初始相位确定方法的步骤。
36.第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上任一种载波初始相位确定方法的步骤。
37.本发明实施例提供了一种载波初始相位确定方法、装置、终端及存储介质，包括：接收初始时域信号，基于初始时域信号，确定ltf时域信号，然后基于ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位，再基于m个非零子载波对应的m个目标信道相位，确定载波初始相位。本发明使用了wlan信号的前导中固有的长训练序列，进行信道估计后取其相位，同时考虑同步定时误差和循环延迟的影响，通过运算估计出载波初始相位。本发明估
计相位计算简单，且具有较高精确度。
附图说明
38.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
39.图1是本发明实施例提供的一种面向wlan的通信系统模型的示意图；
40.图2是本发明实施例提供的一种载波初始相位确定方法的实现流程图；
41.图3是本发明实施例提供的子载波对应的目标信道相位的示意图；
42.图4是本发明实施例提供的一种载波初始相位确定装置的结构示意图；
43.图5是本发明实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
46.应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
47.应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
48.应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含a、b和c”、“包含a、b、c”是指a、b、c三者都包含，“包含a、b或c”是指包含a、b、c三者之一，“包含a、b和/或c”是指包含a、b、c三者中任1个或任2个或3个。
49.应当理解，在本发明中，“与a对应的b”、“与a相对应的b”、“a与b相对应”或者“b与a相对应”，表示b与a相关联，根据a可以确定b。根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其他信息确定b。a与b的匹配，是a与b的相似度大于或等于预设的阈值。
50.取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
51.下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施
例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
52.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
53.在图1所示的wlan通信系统模型中，待发送信号xi(t)和xq(t)经过发送端的iq调制，加上幅度衰减和高斯白噪声(additive white gaussian noise，awgn)后，由接收端进行iq解调获取接收信号yi(t)和yq(t)。
54.在上述过程中，发送端可能存在iq不平衡，iq不平衡的幅度因子和相位因子分别设为ε和接收端用于iq解调的载波相对于发送端载波可能有频率偏移和初相相位，频率偏移量设为δf，初始相位设为θ，以及频率偏移量δf和初始相位θ均会影响发送端的iq不平衡估计。
55.因此，接收端作为标准设备，去除频率偏移和初相相位的影响，以对发送端存在的iq不平衡进行估计和补偿，进而恢复原始信号，正是本发明所解决的技术问题。
56.本发明针对以上问题，提出了一种载波初始相位确定方法，其中，本发明使用了wlan信号的前导中固有的长训练序列，并去除了同步定时误差和循环延迟的影响，具有较高的估计精确度。
57.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种载波初始相位确定方法，包括以下步骤：
58.步骤s201：接收初始时域信号；
59.步骤s202：基于初始时域信号，确定ltf时域信号。
60.其中，初始时域信号可以为wlan mimo信号或非mimo信号。
61.当接收端接收到初始时域信号后，对初始时域信号进行同步定时估计，可定位ltf时域信号的位置，进而将ltf时域信号取出，直接可得到ltf时域信号。
62.步骤s203：基于ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位。
63.其中，m个非零子载波与m个目标信道相位一一对应，m为整数。
64.对于确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位，需先对ltf时域信号依次进行频偏估计、频偏补偿，得到频偏补偿后的ltf时域信号，然后基于频偏补偿后的ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位。
65.其中，基于频偏补偿后的ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位，需先对频偏补偿后的ltf时域信号进行信道估计，得到m个非零子载波对应的m个信道值，其中，m个非零子载波与m个信道值一一对应；然后获取m个信道值对应的m个相位，得到m个非零子载波对应的m个初始信道相位，其中，m个信道值与m个相位、m个初始信道相位一一对应；最后去除m个初始信道相位上的相位旋转，得到m个目标信道相位，其中，m个初始信道相位与m个目标信道相位一一对应。
66.在一些实施例中，结合图3，对基于ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位的过程进行阐述，具体如下：
67.设初始时域信号为wlan信号，以m为52为例，当从wlan信号中提取到ltf时域信号后，对ltf时域信号依次进行频偏估计、频偏补偿，得到频偏补偿后的ltf时域信号。其中，频偏补偿可使用ltf延迟相关法估计频偏之后，去除掉频偏部分。
68.然后，对频偏补偿后的ltf时域信号进行信道估计，得到52个非零子载波对应的52个信道值，之后，获取每个信道值对应的相位，则可得到52个非零子载波对应的52个初始信
道相位。
69.由于大带宽wlan信号在发送时会在每个20m信号上加一个已知的相位旋转，应在信道估计后优先去除。因此，需去除52个初始信道相位中的每个初始相位上的相位旋转，得到每个非零子载波对应的目标信道相位。
70.其中，目标信道相位φ(k)包括：初始相位θ、iq不平衡造成的相移、白噪声造成的相位噪声。由于iq不平衡造成的相移、白噪声造成的相位噪声相较初相θ都很小，此处可忽略不计。
71.另外，一般wlan接收机都会引入同步定时误差，且如存在多天线还会引入csd，在此情况下，目标信道相位φ(k)将会加上一个与频率线性相关的相移。
72.综上所述，目标信道相位φ(k)的计算公式可表示为：
[0073][0074]
其中，k为子载波序号，δn代表时域延迟或循环移位的大小，n表示fft的子载波数量。此时，目标信道相位φ(k)，随频率线性变化。因为φ(k)∈[-π,π)，当φ(k)≥π或φ(k)＜-π时，会发生跳变。
[0075]
步骤s104：基于m个非零子载波对应的m个目标信道相位，确定载波初始相位。
[0076]
对于确定载波初始相位，需对m个目标信道相位进行线性拟合，得到载波初始相位，其中，m为大于或等于2的偶数。
[0077]
基于相位特性，0子载波处的相位值不受线性相位变化的影响，有φ(0)≈θ。又因为ltf的0频点取值为0，无法用于估计信道，因此需要用线性拟合方法求得φ(0)值。
[0078]
对m个目标信道相位进行线性拟合，需先计算m个目标信道相位对应的斜率，然后基于斜率和m个目标信道相位，确定零子载波对应的m/2个初始信道相位，再计算m/2个初始信道相位的平均值，得到零子载波对应的目标信道相位，并将零子载波对应的目标信道相位作为载波初始相位。
[0079]
其中，基于斜率和m个目标信道相位，确定零子载波对应的m/2个初始信道相位，包括：从m个目标信道相位中选取两个对称的非零子载波对应的两个目标信道相位，并基于斜率和两个目标信道相位，确定基准值，然后从m个目标信道相位中选取除两个目标信道相位之外的m-2个目标信道相位，并基于m-2个目标信道相位、斜率和基准值，得到(m-2)/2个初始信道相位，再将基准值和(m-2)/2个初始信道相位进行汇总，得到m/2个初始信道相位。
[0080]
在一些实施例中，对m个目标信道相位进行线性拟合，得到载波初始相位的过程进行阐述，具体如下：
[0081]
通过图3可知，非零子载波对应的目标信道相位φ(k)存在若干个从-π到π的跳变点。将φ(k)根据跳变点分段，每一段不存在数值跳变，然后分别计算每一段的斜率，求均值得到平均斜率，记为斜率(斜率估计值)κ。
[0082]
然后，取一对对称频点，根据斜率κ估计0子载波处相位值，以此作为基准值。为降低斜率估计误差的影响，可以取最接近中心的对称频点。该基准值可作为评估其余估计值是否存在相位偏差的依据。
[0083]
再取其余对称频点，分别估计0子载波处相位值，并根据基准值进行相位偏差补偿。由于斜率估计有一定误差范围，因此，此处取对称频点求均值估计0子载波处相位值，可
不引入斜率误差的影响。因为相位的大小限制在[-π,π)范围内，且考虑误差造成的相位跳变，对称频点的均值可能与φ(0)有
±
π甚至
±
2π的偏差，需要根据基准值进行补偿。
[0084]
对前述步骤中所有0子载波处相位值求均值，得载波初始相位(估计值)。相比基准值，求均值后的结果可抑制相位噪声，减小估计误差，使估计结果更为精确。
[0085]
本发明提前估计和补偿了频率偏移，可抵抗同步定时误差和csd的影响，采用多载波求均值的方式降低了iq不平衡造成的相移和相位噪声，初相估计效果好。此外，计算较为简单，计算代价小，精确度较高。
[0086]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0087]
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
[0088]
图4示出了本发明实施例提供的一种载波初始相位确定装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，一种载波初始相位确定装置包括第一信号接收模块41、第二信号确定模块42、信道相位确定模块43和初始相位确定模块44，具体如下：
[0089]
第一信号接收模块41，用于接收初始时域信号；
[0090]
第二信号确定模块42，用于基于初始时域信号，确定ltf时域信号；
[0091]
信道相位确定模块43，用于基于ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位，其中，m个非零子载波与m个目标信道相位一一对应，m为整数；
[0092]
初始相位确定模块44，用于基于m个非零子载波对应的m个目标信道相位，确定载波初始相位。
[0093]
在一种可能的实现方式中，第二信号确定模块42包括：
[0094]
第二时域信息确定子模块，用于对初始时域信号进行同步定时估计，得到ltf时域信号。
[0095]
在一种可能的实现方式中，信道相位确定模块43包括：
[0096]
频偏计算子模块，用于对ltf时域信号依次进行频偏估计、频偏补偿，得到频偏补偿后的ltf时域信号；
[0097]
信道相位确定子模块，用于基于频偏补偿后的ltf时域信号，确定m个非零子载波对应的m个目标信道相位。
[0098]
在一种可能的实现方式中，信道相位确定子模块包括：
[0099]
信道估计单元，用于对频偏补偿后的ltf时域信号进行信道估计，得到m个非零子载波对应的m个信道值，其中，m个非零子载波与m个信道值一一对应；
[0100]
初始信道相位确定单元，用于获取m个信道值对应的m个相位，得到m个非零子载波对应的m个初始信道相位，其中，m个信道值与m个相位、m个初始信道相位一一对应；
[0101]
目标信道相位确定单元，用于去除m个初始信道相位上的相位旋转，得到m个目标信道相位，其中，m个初始信道相位与m个目标信道相位一一对应。
[0102]
在一种可能的实现方式中，初始相位确定模块44包括：
[0103]
线性拟合子模块，用于对m个目标信道相位进行线性拟合，得到载波初始相位。
[0104]
在一种可能的实现方式中，m为大于或等于2的偶数；
[0105]
线性拟合子模块包括：
[0106]
斜率计算单元，用于计算m个目标信道相位对应的斜率；
[0107]
初始信道相位计算单元，用于基于斜率和m个目标信道相位，确定零子载波对应的m/2个初始信道相位；
[0108]
初始相位确定单元，用于计算m/2个初始信道相位的平均值，得到零子载波对应的目标信道相位，并将零子载波对应的目标信道相位作为载波初始相位。
[0109]
在一种可能的实现方式中，初始信道相位计算单元包括：
[0110]
基准值计算子单元，用于从m个目标信道相位中选取两个对称的非零子载波对应的两个目标信道相位，并基于斜率和两个目标信道相位，确定基准值；
[0111]
初始信道相位计算子单元，用于从m个目标信道相位中选取除两个目标信道相位之外的m-2个目标信道相位，并基于m-2个目标信道相位、斜率和基准值，得到(m-2)/2个初始信道相位；
[0112]
初始信道相位确定子单元，用于将基准值和(m-2)/2个初始信道相位进行汇总，得到m/2个初始信道相位。
[0113]
图5是本发明实施例提供的终端的示意图。如图5所示，该实施例的终端5包括：处理器51、存储器52以及存储在存储器52中并可在处理器51上运行的计算机程序53。处理器51执行计算机程序53时实现上述各个载波初始相位确定方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤201至步骤204。或者，处理器51执行计算机程序53时实现上述各个载波初始相位确定装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块/单元41至44的功能。
[0114]
本发明还提供一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时用于实现上述的各种实施方式提供的载波初始相位确定方法。
[0115]
其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(application specific integrated circuits，asic)中。另外，该asic可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0116]
本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的载波初始相位确定方法。
[0117]
在上述设备的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
[0118]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。