CN101222473A - 一种频偏估计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种频偏估计方法及装置，该方法包括：步骤一，根据接收到的正交振幅调制信号的功率大小设定功率阈值，并从接收到的正交振幅调制信号中选择出功率大于设定阈值的多个信号点；步骤二，利用所述选择出的多个信号点及所述信号点对应的位置信息对所述正交振幅调制信号进行频偏估计，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。该装置包括：数据选择模块和频偏估计模块。利用本发明可以实现在QAM调制方式下进行频偏估计，从而可利用该估计值消除采用QAM调制方式时频偏对系统造成的不利影响。

Description

一种频偏估计方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是正交振幅调制(QAM，QuadratureAmplitude Modulation)方式下的频偏估计方法和装置。

背景技术

目前，通信系统为提高数据传输速率，很多都引入了高阶的QAM调制。如第三代移动通信系统中的HSDPA业务就引入了16QAM调制方式，其星座图如图1所示。与正交相移键控调制(QPSK，Quadrature Phase Shift Keying)相比，高阶QAM调制方式对频偏更为敏感。从图2中可以看出，当存在频偏时，星座图中相邻两点有混淆的趋势。当频偏较大时会引发大量误码检测，因此寻求一种在QAM调制方式下的频偏估计方法及装置是十分必要的。利用该频偏估计的结果可以对接收信号进行补偿也可以用于自动频偏控制AFC的调整，以消除频偏对系统造成的不利影响，提高接收信号的质量及系统的吞吐量。

发明内容

本发明的目的是提供一种频偏估计方法及装置，以实现在QAM调制方式下进行频偏估计。

为了实现上述目的，本发明提供了一种频偏估计方法，其中，包括如下步骤：

步骤一，根据接收到的正交振幅调制信号的功率大小设定功率阈值，并从接收到的正交振幅调制信号中，选择出功率大于所述功率阈值的多个信号点，；

步骤二，利用所述选择出的多个信号点及所述信号点对应的位置信息对所述正交振幅调制信号进行频偏估计，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

较佳地，所述的方法，其中，所述步骤二包括：

步骤a，对所述选择出的多个信号点进行符号判决，获得所述多个信号点的判决值；

步骤b，将所述信号点对应的数据值与所述判决值共轭相乘；

步骤c，利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计值，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

较佳地，所述的方法，其中，在所述步骤一之后，所述步骤二之前，还包括：

将所述选择出的多个信号点按照功率大小分成多个不同类别的步骤。

较佳地，所述的方法，其中，按照信号点在所述正交振幅调制信号的星座图中的功率大小将所述多个信号点分成多个不同的类别。

较佳地，所述的方法，其中，所述步骤二包括：

步骤A，分别利用所述多个不同类别中各类别的信号点进行频偏估计，并获得与所述各类别的信号点对应的频偏估计值；

步骤B，将所述与各类别的信号点对应的频偏估计值合并，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

较佳地，所述的方法，其中，所述步骤A中，按照功率从大到小的顺序，依次利用所述不同类别的信号点进行频偏估计，且在利用下一类别的信号点进行频偏估计时，利用已获得的频偏估计值进行频偏补偿。

较佳地，所述的方法，其中，所述在利用下一类别的信号点进行频偏估计时，利用已获得的频偏估计值进行频偏补偿的步骤包括：

利用已获得的频偏估计值和所述下一类别的信号点对应的位置信息对所述下一类别的信号点进行频偏补偿，并获得所述下一类别的补偿后的信号点；

利用所述下一类别的补偿前的信号点和所述补偿后的信号点进行频偏估计，获得与所述下一类别的信号点对应的频偏估计值。

较佳地，所述的方法，其中，在所述步骤二中，利用一个类别的信号点进行频偏估计，并获得与所述一个类别的信号点对应的频偏估计值步骤包括：

步骤a1，对所述一个类别中的信号点进行符号判决，获得所述信号点的判决值；

步骤b1，将所述信号点对应的数据值与对应的所述判决值共轭相乘；

步骤c1，利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计，并获得与所述一个类别的信号点对应的频偏估计值。

较佳地，所述的方法，其中，在对信号点进行符号判决之前，还包括：

将所述欲进行符号判决的各信号点按照其位置信息从小到大的顺序重新排列；及

将所述欲进行符号判决的各信号点的位置信息按照从小到大的顺序重新排列。

较佳地，所述的方法，其中，采用硬判决的方式进行所述符号判决。

较佳地，所述的方法，其中，所述利用共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计值包括：

利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息，通过反正切运算获取包含频偏信息的变量sum；

对所述变量sum进行统计平均来获得所述与所述用于进行频偏估计的多个信号点对应的频偏估计值。

较佳地，所述的方法，其中，所述利用共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计值包括：

利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息构造出以所述频偏估计值为根的方程；

计算出所述方程的根并获得所述与所述用于进行频偏估计的多个信号点对应的频偏估计值。

另一方面，还公开了一种频偏估计装置，其中，包括：

数据选择模块，用于根据接收到的正交振幅调制信号的功率大小设定功率阈值，并从接收到的正交振幅调制信号中选择出功率大于所述功率阈值的多个信号点；

频偏估计模块，用于利用所述选择出的所述信号点和所述信号点对应的位置信息对所述正交振幅调制信号进行频偏估计，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

较佳地，所述的装置，其中，所述频偏估计模块包括：

符号判决模块，用于对所述选择出的多个信号点进行符号判决，并获得所述多个信号点的判决值；

频偏计算模块，用于将所述信号点对应的数据值与对应的所述判决值共轭相乘，利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计值，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

较佳地，所述的装置，其中，还包括：

数据分类模块，用于将所述数据选择模块选择出的所述多个信号点按照功率大小分成多个不同类别。

较佳地，所述的装置，其中，所述数据分类模块是按照信号点在所述正交振幅调制信号星座图中的功率大小来将所述多个信号点分成多个不同的类别的。

较佳地，所述的装置，其中，所述频偏估计模块包括：

多个频偏估计子模块，用于分别利用所述多个不同类别中各类别的信号点进行频偏估计，并获得与所述各类别的信号点对应的频偏估计值，其中，一个频偏估计子模块对应一个类别的信号点频偏估计，所述频偏估计子模块的数量与所述选择出的类别的数目相对应；

频偏合并模块，用于将获得的与所述各类别的信号点对应的频偏估计值合并，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

较佳地，所述的装置，其中，所述频偏估计子模块包括：

符号判决模块，用于对所述频偏估计子模块对应的类别的信号点进行符号判决，获得所述类别的信号点的判决值；

频偏计算模块，用于将所述频偏估计子模块对应的类别的信号点对应的数据值与对应的所述判决值共轭相乘，并利用所述共轭相乘的结果和所述类别的信号点对应的位置信息进行所述频偏估计，获得与所述频偏估计子模块对应的类别的信号点对应的频偏估计值。

较佳地，所述的装置，其中，所述频偏估计子模块还包括：

位置调整模块，用于在所述符号判决模块进行符号判决前，将欲进行符号判决的各信号点按照其位置信息按照从小到大的顺序重新排列，及将所述欲进行符号判决的各信号点的位置信息按照从小到大的顺序重新排列。

较佳地，所述的装置，其中，还包括：一个或多个频偏补偿模块，

所述多个频偏估计子模块按照功率从大到小的顺序，依次利用对应类别的信号点进行频偏估计，所述频偏补偿模块，用于在利用下一类别的信号点进行频偏估计时，利用已获得的频偏估计值进行频偏补偿。

本发明的技术效果在于：

本发明的技术方案提供了一种频偏估计方法和装置，通过从接收到的QAM调制信号中选择出功率较大的多个信号点，并利用选择出的信号点来进行频偏估计来实现对QAM调制信号中携带的频偏信息进行估计；利用频偏估计的结果可对接收的信号进行补偿以提高接收信号的质量，也可将频偏估计的结果用于自动频偏控制AFC的调整，从而可消除QAM调制方式中，频偏对系统造成的不利影响，并提高系统的吞吐量。

附图说明

图1为现有技术中，发送端16QAM信号的星座图；

图2为现有技术中，存在频偏情况下，接收端接收到的16QAM信号的星座图；

图3为本发明的频偏估计方法的流程示意图；

图4为本发明一实施例的频偏估计方法的工作原理示意图；

图5为本发明另一实施例的频偏估计方法的工作原理示意图；

图6为本发明又一实施例的频偏估计方法的工作原理示意图；

图7为本发明的频偏估计装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

图3为本发明的频偏估计方法的流程示意图。如图3，本发明的频偏估计方法包括如下步骤：

步骤301，根据接收到的正交振幅调制信号的功率大小设定功率阈值，并从接收到的正交振幅调制信号中，选择出功率大于所述功率阈值的多个信号点；

步骤302，利用上述选择出的多个信号点及上述信号点对应的位置信息对上述正交振幅调制信号进行频偏估计，并获得上述正交振幅调制信号即QAM信号的频偏估计值。

在本发明的实施例中，不需要利用QAM信号中所有的信号点进行频偏估计，而是可根据设定的阈值选择利用其中功率较大即信噪比较高的信号点，示例性地，可按照接收的QAM信号的星座图中各信号点的功率大小来进行选择。例如，可选择利用星座图中功率大于设定阈值的、位于外圈的几组信号点来估计接收的QAM信号中携带的频偏信息。具体选择几个类别即几组的信号点进行频偏估计，与通信系统的工作环境和信噪比有关。

在本发明的实施例中，示例性地，可以直接利用选择出的多个信号点进行频偏估计，并获得QAM信号的频偏估计值。例如，从QAM信号中选择出功率最大的点即的星座图中最外圈的点进行频偏估计。也可以进一步对选择出的多个信号点按照功率的大小分成不同的类别后，通过合并利用不同类别的信号点计算出的与各类别的信号点对应的频偏估计值来获得QAM信号的频偏估计值，其中，不同类别的信号点的功率不同。

图4为本发明一实施例的频偏估计方法的工作原理示意图。图4中，Si表示用于频偏估计的16QAM信号点即信号数据。如图4，在本发明一实施例的频偏估计方法中，按照设定的功率阈值选择出了功率较大的多个信号点来进行频偏估计，并进一步按照功率大小将选择出的信号点分成了多个不同的类别。在该实施例的方法中，以16QAM为例，选择利用星座图中的功率最大点和功率次大点来进行频偏估计，且选择出的信号点分为星座图中的位于最外圈的最大功率点类别和位于次外圈的次大功率点类别。

如图1，在发送的16QAM星座图中，共有16个点，按功率大小可将其分为三个类别即三个等级：

最大功率点类别，包括4个最大功率点：-0011，0111，1011，1111；

次大功率点类别，包括8个次大功率点：-0010，0110，1010，1110，0001，0101，1001，1101；

最小功率点类别，包括4个最小功率点：-0000，0100，1000，1100；

在对信号点即数据符号进行分类后，可得到如下最大功率点和次大功率点即最大功率数据符号和次大功率数据符号的数值序列：

                        a_i，i＝1，2，…NumA

                        b_j，j＝1，2，…NumB

其中，a_i为16QAM星座图中，由最大功率数据符号构成的序列中的第i个符号即第i信号点；b_j为16QAM星座图中，由最大功率数据符号构成的序列中的第j个符号即第j个信号点；NumA为接收数据中，最大功率数据符号个数；NumB为接收数据中，次大功率数据符号个数。

同时，记录由数值序列中的各信号点即数据符号所对应位置信息构成的位置序列：

                         p_i ^a，i＝1，2，…NumA

                         p_j ^b，j＝1，2，…NumB

其中，p_i ^a为数据符号a_i在接收信号中码道数据序列中的位置信息；p_j ^b为数据符号b_j在接收信号中码道数据序列中的位置信息。当然，在CDMA系统中，不同的数据符号可能属于同一个位置。

如图4，在进行数据分类后，分别利用最大功率点序列a_i及其位置信息序列p_i ^a，和次大功率点序列b_j及其位置信息序列p_j ^b这两个类别的数据符号进行频偏估计，并获得与最大功率类别数据符号对应的频偏估计值f_a和与次大功率类别数据符号对应的频偏估计值f_b后，再将获得的与各类别对应的频偏估计值f_a和f_b进行频偏合并后获得该QAM信号携带的频偏信息的最终频偏估计值f₀，具体合并的方法将在下文描述。在本实施例的描述中，可简单将用于频偏估计的两个类别的数据序列称为：a_i分支的数据流和b_j分支的数据流，将f_a称为a_i分支对应的频偏估计值，f_b称为b_j分支对应的频偏估计值。

在具体实现中，由于处于星座图中内侧的点抗频偏能力较差，为了提高后面频偏估计中符号判决这一环节的准确性，较佳地，但不是必须地，可利用已得到的频偏估计值已获得的频偏估计值对属于星座图中内侧的点进行频偏补偿。在16QAM调制方式中，由于只使用a_i和b_j两组点。所以只需对属于内侧的b_j一组点进行频偏补偿即可。用于补偿的频偏值是由最外圈的数据点a_i估计得到的f_a，在频偏补偿中还将用到b_j的位置信息p_j ^b。这里用b_j′表示频偏补偿(Compensate)后的点：

$b_j^{\′}=\mathrm{Compensate}(b_j,p_j^b,f_a)$

补偿所采用的方式与通信系统的物理层技术密切相关，示例性但不作为限制地，在TD-SCDMA系统中，可按照如下方式进行补偿：

               for j＝0：NumB-1

                   if

$\mathrm{if}{p}_j^b\≤N/2$

$b_j^{\′}=b_j\×e^{j2\mathrm{\π}{f}_a{T}_c[(N/2-p_j^b)\×\mathrm{SF}+72]}$

                 else

$b_j^{\′}=b_j\×e^{-j2\mathrm{\π}{f}_a{T}_c[(p_j^b-N/2)\×\mathrm{SF}+72]}$

                 end

              end

其中，SF表示TD-SCDMA系统当前所使用的扩频因子，N表示每个码道中的符号数，T_C表示系统中的码片速率。

在本发明实施例的具体实现中，可利用各分支的数据流和各数据对应的位置信息对各分支的数据符号携带的频偏信息进行估计。示例性地，在本发明实施例的方法中，可分成如下3个步骤来完成：

位置调整；

符号判决；和，

频偏计算。

这里以图4所示的a_i分支数据流为例来说明a_i分支频偏估计的算法流程。

其中，位置调整是将位置序列p_i ^a中的数据按照从小到大的顺序排列起来得到新的位置序列

其中在CDMA系统中多个不同的符号可能属于同一个位置。与此同时，将a_i序列中的数据按照 $p_i^a\→{\underset{\·\·}{p}}_i^a$ 的映射关系进行位置调整得到新的数据符号序列

换种说法，位置调整也就是将a_i分支的信号点即数据符号按照其位置信息从小到大的顺序重新排列，并获得新数据符号序列

同时将a_i分支的信号点对应的位置信息也按照从小到大的顺序重新排列，并获得重新排列后的新位置序列

这样

与

同样是严格的一一对应关系：即表示数据符号

在接收数据中的位置。

其中，该位置调整的步骤有利于使后面在频偏估计中所使用的数据c_i更均匀的体现频偏特性，有利于算法的稳定。在本发明的实施例中，进行位置调整是一种优选的步骤，并不是必须的。

通信系统中，数据符号由于噪声、衰落、频偏、同步等原因，使得接收端数据符号在星座图中的位置与其发送时所在的星座图的位置产生一定的偏差。符号判决(symbol decision)就是根据接收数据符号在星座图中的位置来判决该符号在发送端是什么数据符号。在这里，符号判决中的符号不是指数据的正负，而是指该QAM星座图中的每一个信号点所代表的数据符号。具体实现中，示例性地，该判决可采用硬判决(HardJudge)。其中，用

表示

的硬判结果：

${\widehat{\underset{\·\·}{a}}}_i=\mathrm{HardJudge}\left({\underset{\·\·}{a}}_i\right),$ i＝1，2，…NumA

在本发明的实施例中，由于b_j分支的数据的抗频偏性能更差一些，为了提高判决的准确性，可利用补偿之后的数据b_j′。即在b_j分支，利用补偿之后的数据b_j′来进行符号判决，其判决过程应用如下公式进行：

${\widehat{\underset{\·\·}{b}}}_j=\mathrm{HardJudge}\left({\underset{\·\·}{b}}_j^{\′}\right),$ j＝1，…NumB

示例性地，在TD-SCDMA系统中，可采用如下的硬判决方法。

先将数据旋转45°，即 ${\underset{\·\·}{a}}_i={\underset{\·\·}{a}}_i\×e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{4}},{\underset{\·\·}{b}}_j^{\′}={\underset{\·\·}{b}}_j^{\′}\×e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{4}},$ 然后：

最大功率点即星座图最外圈数据可以这样硬判：

x＝3

y＝3

for(i＝0：NumA-1)

    if(re(a_i)＞0&&im(a_i)＞0)

${\hat{a}}_i=x+\mathrm{jy}$

    else if(re(a_i)＞0&&im(a_i)＜0)

${\hat{a}}_i=x-\mathrm{jy}$

    else if(re(a_i)＜0&&im(a_i)＞0)

${\hat{a}}_i=-x+\mathrm{jy}$

    else if(re(a_i)＜0&&im(a_i)＜0)

${\hat{a}}_i=-x-\mathrm{jy}$

    else

${\hat{a}}_i=0;$

end

对于次大功率点可以这样判决：

x＝3

y＝1

for(i＝0：NumA-1)

    if(re(b_j′)＞0&&im(b_j′)＞0&&|re(b_j′)|＞|im(b_j′)|)

${\hat{b}}_j=x+\mathrm{jy}$

    else if(re(b_j′)＞0&&im(b_j′)＞0&&|re(b_j′)|＜|im(b_j′)|)

${\hat{b}}_j=y+\mathrm{jx}$

    else if(re(b_j′)＞0&&im(b_j′)＜0&&|re(b_j′)|＞|im(b_j′)|)

${\hat{b}}_j=x-\mathrm{jy}$

    else if(re(b_j′)＞0&&im(b_j′)＜0&&|re(b_j′)|＜|im(b_j′)|)

${\hat{b}}_j=y-\mathrm{jx}$

    else if(re(b_j′)＜0&&im(b_j′)＞0&&|re(b_j′)|＞|im(b_j′)|)

${\hat{b}}_j=-x+\mathrm{jy}$

    else if(re(b_j′)＜0&&im(b_j′)＞0&&|re(b_j′)|＜|im(b_j′)|)

${\hat{b}}_j=-y+\mathrm{jx}$

    else if(re(b_j′)＜0&&im(b_j′)＜0&&|re(b_j′)|＞|im(b_j′)|)

${\hat{b}}_j=-x-\mathrm{jy}$

    else if(re(b_j′)＜0&&im(b_j′)＜0&&|re(b_j′)|＜|im(b_j′)|)

${\hat{b}}_j=-y-\mathrm{jx}$

    else

${\hat{b}}_j=0;$

end

频偏计算主要是利用：数据

与其硬判决共轭相乘的结果c_i，及数据

对应的位置信息

来估计频偏。具体为：选取数据对c_m和c_n，其中，数据与其硬判决

共轭相乘的结果为c_i，对于每一个i都对应一个c_i，因此它可以构成一个序列或者集合，而c_m和c_n是该集合中的两个不同的元素。 $c_m={\underset{\·\·}{a}}_m\×{\underset{\·\·}{\hat{a}}}_m^{*},$ $c_n={\underset{\·\·}{a}}_n\×{\underset{\·\·}{\hat{a}}}_n^{*},$ m和n可以在i的范围内任以取值。将二者共轭相乘，其共轭相乘结果的相位值Phase(c_mc_n ^*)是频偏与二者时间差的函数，即

$\mathrm{Phase}\left(c_m{c}_n^{*}\right)=2\mathrm{\πf}{T}_{\mathrm{intreval}}$

此处，f表示频偏，T_interval表示两个符号的时间差，即

和

两个符号的时间差。Phase(·)表示取相位运算，(·)^*为取共轭计算。

示例性地，下面提供两种对TD-SCDMA系统进行频偏计算的方案。

方案一：

方案一是利用

和的共轭相乘的结果 $c_i={\underset{\·\·}{a}}_i\×{\widehat{\underset{\·\·}{a}}}_i^{*}$ 及

通过反正切运算获取包含频偏信息的变量sum，然后进行统计平均来求得最终的频偏值。

$p_1={\underset{\·\·}{p}}_i^a,p_2={\underset{\·\·}{p}}_{i+\mathrm{NumA}/2}^a$

                        d＝p₂-p₁

${\mathrm{\θ}}_i={\tan }^{-1}\left[\frac{\mathrm{Im}\left(c_{p_2}{c}_{p_1}^{*}\right)}{\mathrm{Re}\left(c_{p_2}{c}_{p_1}^{*}\right)}\right]$

$\mathrm{sum}=\mathrm{sum}+\frac{{\mathrm{\θ}}_i}{d}$

                     end

其中，Im(·)为取虚部计算，Re(·)为取实部计算，tan^-1(·)为反正切运算为频偏所对应的数字域角频率，它所对应的模拟域频率值为：

                     f_a＝R×1280000/(2π)

方案二：

方案二是利用和

的共轭相乘的结果 $c_i={\underset{\·\·}{a}}_i\×{\underset{\·\·}{\overset{^}{a}}}_i^{*}$ 及根据公式 $\mathrm{Phase}\left(c_m{c}_n^{*}\right)=2\mathrm{\πf}{T}_{\mathrm{intreval}}$ 及预先设定的近似计算原则得出一个一元多次方程的系数A_n，A_n-1，…A₀，并构造出以频偏值为根的方程：

                    A_nxⁿ+A_n-1x^n-1…+A₀＝0，其中，n为自然数

这样，计算方程中有意义的根即得到频偏值f_a，由于这时的f_a是近似计算，并获得更佳的效果，可根据拟和原理对结果进行一定的补偿。

以一元二次方程为例，

$f_a=\frac{-A_2+\sqrt{{A_1}^2-4A_2{A}_1}}{2A_2}$

为取得更好的估计效果，对于TD-SCDMA系统，可采用如下方式进行估计值的补偿：

                f_a＝Coe1(f_a)+Coe3(f_a)³

                Coe1＝1.00399359，Coe3＝7.8800356e-7

因为在具体实现中，反正切的运算量比较大，而方案二构造了一个以频偏值为根的方程，避开了反正切运算，所以频偏计算的方案二与方案一相比，运算量小得多。

上面仅以a_i分支的信号点为例进行了频偏计算方案的说明，b_j分支信号点的计算类似，不同之处在于：在计算b_j分支的数据与其硬判决的共轭相乘时，其中的数据为补偿前的信号点的数据，而硬判决值是补偿后的信号点的硬判决，因此可以说b_j分支信号点的频偏估计值是通过补偿前的信号点和补偿后的信号点计算出的。

频偏合并是对由a_i分支数据计算出的频偏和b_j分支计算出的频偏进行合并，公式如下：

                  f_o＝αf_a+(1-α)f_b，0≤α≤1

对于QAM调制频偏合并的一种更为通用的表达式是：

$f_o=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i{f}_i,i=\mathrm{1,2},\·\·\·L$

$\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i=1,{\mathrm{\α}}_i>0$

其中，L为分支数即选择出用于进行频偏估计的类别数。

在该实施例中，如不进行频偏补偿，则可直接利用各分支对应的信号点进行上述频偏计算，得出各分支对应的频偏估计值，并合并。

类似地，对应更高阶的QAM调制，如64QAM可利用比大于两类的更多类别的信号点进行频偏估计，例如，利用星座图的外侧的2圈以上的信号点来进行频偏估计，但对各类别即各分支的频偏估计算法同上所述。且类似地，在对除最大功率点类别外的多个其它类别的信号点进行频偏估计时，可利用已计算出的频偏估计值进行频偏补偿。如图5，示出了本发明的另一实施例中，采用三个类别的信号点进行频偏估计的工作原理示意图。在该实施例中，具有三个分支的频偏估计计算，分别得出对应分支的频偏估计值f_a，f_b和f_d，且f_a，f_b和f_d合并生成QAM信号最终的频偏估计值f₀。其中，先计算最大功率点分支对应的f_a，然后计算次大功率点分支对应的f_b，且在计算f_b时利用已计算出的f_a进行频偏补偿，再计算第三大功率点分支对应的f_d，且在计算f_d时，利用已计算出的f_a和f_b进行频偏合并后形成的f₀₁进行频偏补偿。当然，在计算f_d时，也可以只利用f_a或f_b进行简单的频偏补偿。具体实现中，采用的频偏合并方法参见上文所述。频偏估计的其它步骤与上文对图4所示实施例的描述类似，在此不再赘述。更多类别的情况的频偏估计也类似，在此不再赘述。

图6为本发明又一实施例的频偏估计方法的工作原理示意图。如图6，在本发明又一实施例的频偏估计方法中，只选择利用最大功率点来进行频偏估计。以16QAM为例，即为只利用星座图中的位于最外圈的最大功率点类别的信号点来进行频偏估计。与图4所示的实施例相比，在该实施例中，只有一个a_i分支，无需对内侧分支的频偏补偿及进行频偏合并，计算出的a_i分支的频偏估计值f_a即为对接收的QAM信号所携带的频偏信息的最终的估计值。对a_i分支的频偏估计具体采用的算法同前所述，只是少了频偏合并步骤。

本发明还公开了一种频偏估计装置。如图7，本发明实施例的频偏估计装置700，包括：数据选择模块701，用于根据接收到的正交振幅调制信号的功率大小设定功率阈值，并从接收到的正交振幅调制信号中选择出功率大于所述阈值的多个信号点；频偏估计模块702，用于利用所述选择出的信号点和所述信号点对应的位置信息对所述正交振幅调制信号进行频偏估计，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

较佳地，所述的装置中，所述频偏估计模块包括：

符号判决模块，用于对所述选择出的多个信号点进行符号判决，并获得所述多个信号点的判决值；

频偏计算模块，用于将所述信号点对应的数据值与对应的所述判决值共轭相乘，利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计值，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

较佳地，本实施例的装置还包括：数据分类模块，用于将所述数据选择模块选择出的所述多个信号点按照功率大小分成多个不同类别。

较佳地，在本实施例的装置中，数据分类模块是按照信号点在所述正交振幅调制信号星座图中的功率大小来将所述多个信号点分成多个不同的类别的。

较佳地，在本实施例的装置中，所述频偏估计模块包括：

多个频偏估计子模块，用于分别利用所述选择出多个不同类别中各类别的信号点进行频偏估计，并获得与所述各类别的信号点对应的频偏估计值，其中，一个频偏估计子模块对应一个类别的信号点频偏估计，所述频偏估计子模块的数量与所述选择出的类别的数目相对应；

频偏合并模块，用于将获得的与所述各类别的信号点对应的频偏估计值合并，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

较佳地，在本实施例的装置中，所述频偏估计子模块包括：

符号判决模块，用于对所述频偏估计子模块对应的类别的信号点进行符号判决，获得所述类别的信号点的判决值；

频偏计算模块，用于将所述频偏估计子模块对应的类别的信号点对应的数据值与对应的所述判决值共轭相乘，并利用所述共轭相乘的结果和所述类别的信号点对应的位置信息进行所述频偏估计，获得与所述频偏估计子模块对应的类别的信号点对应的频偏估计值。

较佳地，在本实施例的装置中，所述频偏估计子模块还包括：

位置调整模块，用于在所述符号判决模块进行符号判决前，将欲进行符号判决的各信号点按照其位置信息按照从小到大的顺序重新排列，及将所述欲进行符号判决的各信号点的位置信息按照从小到大的顺序重新排列。

较佳地，在本实施例的装置中，所述装置还包括：一个或多个频偏补偿模块，所述多个频偏估计子模块按照功率从大到小的顺序，依次利用对应类别的信号点进行频偏估计，所述频偏补偿模块，用于在利用下一类别的信号点进行频偏估计时，利用已获得的频偏估计值进行频偏补偿。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种频偏估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，根据接收到的正交振幅调制信号的功率大小设定功率阈值，并从接收到的正交振幅调制信号中，选择出功率大于所述功率阈值的多个信号点，；

步骤二，利用所述选择出的多个信号点及所述信号点对应的位置信息对所述正交振幅调制信号进行频偏估计，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二包括：

步骤a，对所述选择出的多个信号点进行符号判决，获得所述多个信号点的判决值；

步骤b，将所述信号点对应的数据值与所述判决值共轭相乘；

步骤c，利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计值，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一之后，所述步骤二之前，还包括：

将所述选择出的多个信号点按照功率大小分成多个不同类别的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照信号点在所述正交振幅调制信号的星座图中的功率大小将所述多个信号点分成多个不同的类别。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤二包括：

步骤A，分别利用所述多个不同类别中各类别的信号点进行频偏估计，并获得与所述各类别的信号点对应的频偏估计值；

步骤B，将所述与各类别的信号点对应的频偏估计值合并，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，按照功率从大到小的顺序，依次利用所述不同类别的信号点进行频偏估计，且在利用下一类别的信号点进行频偏估计时，利用已获得的频偏估计值进行频偏补偿。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在利用下一类别的信号点进行频偏估计时，利用已获得的频偏估计值进行频偏补偿的步骤包括：

利用已获得的频偏估计值和所述下一类别的信号点对应的位置信息对所述下一类别的信号点进行频偏补偿，并获得所述下一类别的补偿后的信号点；

利用所述下一类别的补偿前的信号点和所述补偿后的信号点进行频偏估计，获得与所述下一类别的信号点对应的频偏估计值。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，利用一个类别的信号点进行频偏估计，并获得与所述一个类别的信号点对应的频偏估计值步骤包括：

步骤a1，对所述一个类别中的信号点进行符号判决，获得所述信号点的判决值；

步骤b1，将所述信号点对应的数据值与对应的所述判决值共轭相乘；

步骤c1，利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计，并获得与所述一个类别的信号点对应的频偏估计值。

9.根据权利要求2或8所述的方法，其特征在于，在对信号点进行符号判决之前，还包括：

将所述欲进行符号判决的各信号点按照其位置信息从小到大的顺序重新排列；及

将所述欲进行符号判决的各信号点的位置信息按照从小到大的顺序重新排列。

10.根据权利要求2或8所述的方法，其特征在于，采用硬判决的方式进行所述符号判决。

11.根据权利要求2或8所述的方法，其特征在于，所述利用共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计值包括：

利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息，通过反正切运算获取包含频偏信息的变量sum；

对所述变量sum进行统计平均来获得所述与所述用于进行频偏估计的多个信号点对应的频偏估计值。

12.根据权利要求2或8所述的方法，其特征在于，所述利用共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计值包括：

利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息构造出以所述频偏估计值为根的方程；

计算出所述方程的根并获得所述与所述用于进行频偏估计的多个信号点对应的频偏估计值。

13.一种频偏估计装置，其特征在于，包括：

数据选择模块，用于根据接收到的正交振幅调制信号的功率大小设定功率阈值，并从接收到的正交振幅调制信号中选择出功率大于所述功率阈值的多个信号点；

频偏估计模块，用于利用所述选择出的所述信号点和所述信号点对应的位置信息对所述正交振幅调制信号进行频偏估计，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述频偏估计模块包括：

符号判决模块，用于对所述选择出的多个信号点进行符号判决，并获得所述多个信号点的判决值；

频偏计算模块，用于将所述信号点对应的数据值与对应的所述判决值共轭相乘，利用所述共轭相乘的结果和所述信号点对应的位置信息进行所述频偏估计值，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括：

数据分类模块，用于将所述数据选择模块选择出的所述多个信号点按照功率大小分成多个不同类别。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述数据分类模块是按照信号点在所述正交振幅调制信号星座图中的功率大小来将所述多个信号点分成多个不同的类别的。

17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述频偏估计模块包括：

多个频偏估计子模块，用于分别利用所述多个不同类别中各类别的信号点进行频偏估计，并获得与所述各类别的信号点对应的频偏估计值，其中，一个频偏估计子模块对应一个类别的信号点频偏估计，所述频偏估计子模块的数量与所述选择出的类别的数目相对应；

频偏合并模块，用于将获得的与所述各类别的信号点对应的频偏估计值合并，并获得所述正交振幅调制信号的频偏估计值。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述频偏估计子模块包括：

符号判决模块，用于对所述频偏估计子模块对应的类别的信号点进行符号判决，获得所述类别的信号点的判决值；

频偏计算模块，用于将所述频偏估计子模块对应的类别的信号点对应的数据值与对应的所述判决值共轭相乘，并利用所述共轭相乘的结果和所述类别的信号点对应的位置信息进行所述频偏估计，获得与所述频偏估计子模块对应的类别的信号点对应的频偏估计值。

19.根据权利要求14或18所述的装置，其特征在于，所述频偏估计子模块还包括：

位置调整模块，用于在所述符号判决模块进行符号判决前，将欲进行符号判决的各信号点按照其位置信息按照从小到大的顺序重新排列，及将所述欲进行符号判决的各信号点的位置信息按照从小到大的顺序重新排列。

20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括：一个或多个频偏补偿模块，

所述多个频偏估计子模块按照功率从大到小的顺序，依次利用对应类别的信号点进行频偏估计，所述频偏补偿模块，用于在利用下一类别的信号点进行频偏估计时，利用已获得的频偏估计值进行频偏补偿。

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