载波频偏估计方法、装置、芯片及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及无线通信，具体涉及一种载波频偏估计方法、装置、芯片及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、在无线通信系统中，接收方想要正确地接收发送方发送的信息，必须产生一个与接收信号相同的载波信号分量，方能实现对接收信号的相干解调。解调时需要本地载波与接收信号载波严格的同频同相，也就是实现接收载波与本地载波同步，载波同步包括频率同步和相位同步。数字通信中，除了载波同步外，还需要位同步、帧同步等。

2、如图1示出一种典型的通信系统，包括信源1、信源编码2、信道编码3、调制4、信道5、解调6、载波同步7、信道译码8、信源译码9和信宿10，其中，载波同步7作为系统同步中的关键一环，其同步性能直接决定了系统的相干解调性能。

3、在无线通信系统中，如果通信双方中任何一方处于径向移动状态时，接收到的信号都会产生一个多谱勒频移，多谱勒频移是产生载波频差的一个重要原因。另外，由于通信双方载波振荡器以及传输过程中有关器件频率的精度所限，接收信号与本地载波之间总会存在频差。为了实现信息在通信双方的正确传递，减少频率偏移对系统误码性能造成的影响，应该设法消除掉这些频差。

4、传统的频偏恢复算法主要分为两种类型：da(data-aided)算法和nda(non-data-aided)算法。da算法需要发送端发送训练序列或导频序列，并在接收端认为该信息已知；nda方法不需要任何已知符号序列信息，直接利用接收数据进行估计，属于盲估计算法。由于da算法利用了接收端已知的训练信息即训练序列进行频偏估计，所以其频率估计的范围和精度一般要优于nda估计算法，比较可靠，经常被采用。

5、现有的基于训练信息的频偏估计，最佳的方法莫过于最大似然估计，此外还有近似最大似然的估计方法，比如kay算法、fizt算法、lr算法。然而这些算法不是特别适用于带有重复结构的训练序列，以及较低的信噪比(signal-noise ratio，snr)环境。如果将这些算法强行应用于这样的训练序列结构，复杂度会特别的高，实际系统无法承受。

6、因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种载波频偏估计方法、估计装置、芯片及计算机可读存储介质，可以适用于带有重复结构的训练序列以及较低的信噪比环境中，能够以较低的复杂度实现较好的性能，使得频偏估计的准确度和算法的复杂度达到了比较好的平衡。

2、根据本发明第一方面，提供了一种载波频偏估计方法，包括：

3、对接收到的信号进行采样以获得训练序列，所述训练序列包括m个相同的向量，m为大于等于4的整数；

4、从m个向量中选择多组连续向量集，对每组连续向量集中的每个向量集均进行时域叠加，分别获得k个第一累加向量和k个第二累加向量，其中，每组连续向量集均包括具有相同向量个数且相差至少一个采样间隔的两个向量集，每个采样间隔内采样获得一个向量，以及k为大于1且小于m的整数；

5、对所述k个第一累加向量和所述k个第二累加向量进行差分运算，获得k个标量相位；

6、根据预设的相位权值对所述k个标量相位进行加权平均，获得载波的频偏估计值。

7、可选地，获得k个第一累加向量和k个第二累加向量的方法包括：

8、对m个向量中的至少部分向量分别按照采样时间的顺序进行时域叠加，从不同的叠加输出位置获得k个第一累加向量；

9、对m个向量中的至少部分向量分别按照采样时间的逆序进行时域叠加，从不同的叠加输出位置获得k个第二累加向量。

10、可选地，对所述k个第一累加向量和所述k个第二累加向量进行差分运算包括：

11、在复数域上分别对所述k个第一累加向量中的每个第一累加向量与对应的第二累加向量进行点乘运算，获得k个标量；

12、分别将所述k个标量中的每个标量转换成对应的相位，获得k个标量相位。

13、可选地，k等于对m/2向下取整后减a，a为小于m/2的非负整数。

14、可选地，获得k个第一累加向量和k个第二累加向量的方法符合下述公式：

15、

16、

17、其中，af[k]为第k个第一累加向量，al[k]为第k个第二累加向量，si为所述训练序列中第i个向量，floor(m/2)为对m/2向下取整。

18、可选地，获得k个标量相位的方法符合下述公式：

19、

20、

21、其中，a[k]为第k个标量，φ[k]为第k个标量相位，af[k][n]为第k个第一累加向量中的第n个符号，al[k][n]为第k个第二累加向量中的第n个符号，(al[k][n])*为第k个第二累加向量中的第n个符号的共轭。

22、可选地，根据预设的相位权值对所述k个标量相位进行加权平均的方法符合下述公式：

23、

24、

25、其中，q(k)为第k个标量相位对应的相位权值，fo为计算获得的频偏估计值，fs为信号采样频率。

26、根据本发明第二方面，提供了一种载波频偏估计装置，包括：

27、训练序列提取单元，用于对接收到的信号进行采样以获得训练序列，所述训练序列包括m个相同的向量，m为大于等于4的整数；

28、时域叠加单元，用于从m个向量中选择多组连续向量集，并对每组连续向量集中的每个向量集均进行时域叠加，分别获得k个第一累加向量和k个第二累加向量，其中，每组连续向量集均包括具有相同向量个数且相差至少一个采样间隔的两个向量集，每个采样间隔内采样获得一个向量，以及k为大于1且小于m的整数；

29、标量相位计算单元，用于对所述k个第一累加向量和所述k个第二累加向量进行差分运算，获得k个标量相位；

30、频偏估计单元，用于根据预设的相位权值对所述k个标量相位进行加权平均，获得载波的频偏估计值。

31、可选地，所述时域叠加单元包括：

32、第一累加向量计算子单元，用于对m个向量中的至少部分向量分别按照采样时间的顺序进行时域叠加，并从不同的叠加输出位置获得k个第一累加向量；

33、第二累加向量计算子单元，用于对m个向量中的至少部分向量分别按照采样时间的逆序进行时域叠加，并从不同的叠加输出位置获得k个第二累加向量。

34、可选地，所述标量相位计算单元包括：

35、标量计算子单元，用于在复数域上分别对所述k个第一累加向量中的每个第一累加向量与对应的第二累加向量进行点乘运算，获得k个标量；

36、相位计算子单元，用于分别将所述k个标量中的每个标量转换成对应的相位，获得k个标量相位。

37、可选地，k等于对m/2向下取整后减a，a为小于m/2的非负整数。

38、可选地，所述第一累加向量计算子单元中包含的算法符合下述公式：

39、

40、所述第二累加向量计算子单元中包含的算法符合下述公式：

41、

42、其中，af[k]为第k个第一累加向量，al[k]为第k个第二累加向量，si为所述训练序列中第i个向量，floor(m/2)为对m/2向下取整。

43、可选地，所述标量计算子单元中包含的算法符合下述公式：

44、

45、所述相位计算子单元中包含的算法符合下述公式：

46、

47、其中，a[k]为第k个标量，φ[k]为第k个标量相位，af[k][n]为第k个第一累加向量中的第n个符号，al[k][n]为第k个第二累加向量中的第n个符号，(al[k][n])*为第k个第二累加向量中的第n个符号的共轭。

48、可选地，所述频偏估计单元中包含的算法符合下述公式：

49、

50、

51、其中，q(k)为第k个标量相位对应的相位权值，fo为计算获得的频偏估计值，fs为信号采样频率。

52、根据本发明第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；所述存储器存储有一组计算机程序或指令，所述处理器用于调用所述存储器上存储的所述计算机程序或指令，以执行如上所述的载波频偏估计方法。

53、根据本发明第四方面，提供了一种芯片，包括：处理器和存储器；所述存储器存储有一组计算机程序或指令，所述处理器用于调用所述存储器上存储的所述计算机程序或指令，以执行如上所述的载波频偏估计方法。

54、根据本发明第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序或指令，所述计算机程序或指令被处理器执行时，使得如上所述的载波频偏估计方法被实现。

55、采用本发明的技术方案，能够在带有重复结构的训练序列以及较低的信噪比环境中，以较低的复杂度实现较好的性能，从而使得频偏估计的准确度和算法的复杂度能够达到比较好的平衡。

56、应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。