CN101710886A - 一种获得冲击响应、频偏估计的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获得冲击响应的方法及装置，用于实现获得较准确的冲击响应。本发明实施例还提供一种频偏估计的方法及装置，用于提高频偏估计的准确度。获得冲击响应的方法包括：通过滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；根据重构后的训练序列TSC与接收信号得到信道的冲击响应。频偏估计的方法包括：通过滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；根据重构后的训练序列得到信道的冲击响应；根据冲击响应进行频偏估计。

Description

一种获得冲击响应、频偏估计的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及获得冲击响应、频偏估计的方法及装置。

背景技术

当发射源与接收体之间存在相对运动时，接收体接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同，这种现象称为多普勒效应，接收频率与发射频率之差称为多普勒频偏(Doppler Frequency Offset)。

2007年全国铁路第六次大提速后，一些干线的时速达到了200公里/小时。移动速度的提高意味着更大的多普勒频移，以致多普勒频移对性能的影响已经不能忽略，尤其是对于高阶调制方式影响更为严重。因而需要进行频偏估计来对接收信号进行校正，减少多普勒对性能的影响。

现有技术进行频偏估计的方法包括：接收到的信号后根据训练序列(Training Sequence Code，TSC)获得信道的冲击响应；利用预设的滤波器对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应；再根据等效冲击响应进行频偏估计。

在理想情况下频偏估计的相位是一条直线，参见图1所示，横坐标表示频偏估计所需要的符号个数，纵坐标表示符号的相位。但由于高信噪比(SNR)等因素的影响，频偏估计的相位是锯齿形曲线，参见图2所示，以全球移动通信系统(GSM)系统为例，在加性高斯白噪声(AWGN)信道上的估计结果。由此可以确定频偏误差较大。

由于在获得冲击响应时存在一定的误差，在对冲击响应进行滤波时扩大了该误差，使得频偏估计的准确度较低。

发明内容

本发明实施例提供一种获得冲击响应的方法及装置，用于实现获得较准确的冲击响应。本发明实施例还提供一种频偏估计的方法及装置，用于提高频偏估计的准确度。

一种获得冲击响应的方法，包括以下步骤：

通过滤波器对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；

根据重构后的训练序列与接收信号作用得到信道的冲击响应。

一种频偏估计的方法，包括以下步骤：

通过滤波器对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；

根据重构后的训练序列与接收信号作用得到信道的冲击响应；

根据冲击响应进行频偏估计。

一种接收端设备，包括：

重构模块，用于在收到信号时，通过滤波器对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；

冲击响应模块，用于根据重构后的训练序列得到信道的冲击响应。

一种接收端设备，包括：

重构模块，用于在收到信号时，通过滤波器对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；

冲击响应模块，用于根据重构后的训练序列得到信道的冲击响应；

频偏估计模块，用于根据冲击响应进行频偏估计。

本发明实施例通过滤波器系数对训练序列进行重构，再根据重构后的训练序列获得冲击响应。由于训练序列和滤波器是准确的，则得到的重构后的训练序列也是准确，再根据该重构后的训练序列获得冲击响应，相当于获得了现有技术中的等效冲击响应，避免了滤波器对冲击响应误差的扩大，从而实现获得较准确的冲击响应。再根据该冲击响应进行频偏估计，便可以提高频偏估计的准确度。

附图说明

图1为现有技术中理想情况下频偏估计的相位示意图；

图2为现有技术中实际情况下频偏估计的相位示意图；

图3为本发明实施例中获得冲击响应的方法流程图；

图4为本发明实施例中频偏估计的主要方法流程图；

图5为本发明实施例中直接根据冲击响应进行频偏估计的方法流程图；

图6为本发明实施例中根据冲击响应的等效冲击响应进行频偏估计的方法流程图；

图7为本发明实施例中接收端设备的主要结构图；

图8为本发明实施例中接收端设备用于进行频偏估计时的结构图；

图9为本发明实施例中接收端设备的详细结构图；

图10为本发明实施例中频偏估计的相位示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过滤波器系数对训练序列进行重构，再根据重构后的训练序列获得冲击响应。由于训练序列和滤波器是准确的，则得到的重构后的训练序列也是准确，再根据该重构后的训练序列获得冲击响应，相当于获得了现有技术中的等效冲击响应，避免了滤波器对冲击响应误差的扩大，从而实现获得较准确的冲击响应。再根据该冲击响应进行频偏估计，便可以提高频偏估计的准确度。

参见图3，本实施例中获得冲击响应的方法流程如下：

步骤301：通过滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列。

步骤302：由重构后的训练序列与接收信号得到信道的冲击响应。

滤波器包括接收滤波器(RRC滤波器)和/或发射滤波器(C_o滤波器)。则步骤301中可能的实现方式包括：通过RRC滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列，即重构后的训练序列 $\mathrm{TSC}1=\mathrm{TSC}\⊗\mathrm{RRC},$ 相当于TSC与预设的RRC滤波系数进行卷积；或者，通过C_o滤波器对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列，即重构后的训练序列 $\mathrm{TSC}1=\mathrm{TSC}\⊗C_0;$ 或者，通过RRC滤波器和C_o滤波器对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列，即重构后的训练序列 $\mathrm{TSC}1=\mathrm{TSC}\⊗\mathrm{RRC}\⊗C_0.$

然后步骤302的实现过程可表示为 ${\hat{h}}_T^P={\left(M^{H}M\right)}^{-1}{M}^{H}Y,$ 其中M为训练序列TSC1构造的托普利兹(toeplitz)矩阵，Y为TSC1在接收信号中所对应的数据部分。

参见图4，本实施例中频偏估计的主要方法流程如下：

步骤401：通过滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列。

步骤402：由重构后的训练序列与接收信号得到信道的冲击响应。

步骤403：根据冲击响应进行频偏估计。

本实施例中可以直接根据冲击响应进行频偏估计，也可以根据冲击响应的等效冲击响应进行频偏估计，下面通过两个实施例来详细介绍实现过程。

参见图5，本实施例中直接根据冲击响应进行频偏估计的方法流程如下：

步骤501：通过滤波器系数对训练序列TSC进行重构，得到重构后的训练序列TSC1。

步骤502：根据重构后的训练序列与接收信号进行信道估计，得到信道的冲击响应。

步骤503：利用冲击响应

对训练序列所对应的接收信号进行匹配滤波，得到匹配滤波后的信号y(k)及信道参数h_match。其中， $y\left(k\right)=r\⊗h_{\mathrm{match}},$ r表示接收信号。 $h_{\mathrm{match}}={\hat{h}}_T^P\⊗\mathrm{fliplr}\left({\hat{h}}_T^P\right),$

表示对向量

进行反转。

步骤504：将重构后的训练序列与信道参数做卷积，得到恢复信号TSC_Recover。即 $\mathrm{TSC}\_\mathrm{Re\; cover}=\mathrm{TSC}1\⊗h_{\mathrm{match}}.$

步骤505：根据匹配后的信号y(k)和恢复信号TSC_Re cover得到中间变量z(k)。即z(k)＝TSC_Re cover·y(k)。

步骤506：计算中间变量z(k)的自相关R(m)，即

$R\left(m\right)=\frac{1}{L_0-m}\underset{k=m}{\overset{L_0-1}{\mathrm{\Σ}}}z\left(k\right)z^{*}(k-m),1\≤m\≤L_0-1,$ 其中L₀为用作频偏估计的数据长度。

步骤507：对自相关R(m)进行角度运算和求平均，得到频偏估计值f。即其中T为符号周期。

参见图6，本实施例中根据冲击响应的等效冲击响应进行频偏估计的方法流程如下：

步骤601：通过滤波器系数对训练序列TSC进行重构，得到重构后的训练序列TSC1。

步骤602：根据重构后的训练序列中的后一部分符号与接收信号进行信道估计，得到信道的部分冲击响应。在信号传输过程中通常存在一定的延时，因此忽略掉延时部分的符号，根据后一部分符号进行信道估计，既可以得到较准确的冲击响应，又可以减小训练序列构造的矩阵M，简化了操作流程。

步骤603：通过滤波器系数对部分冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应该等效冲击响应

相当于整个信道的等效冲击响应。

步骤604：利用冲击响应

对训练序列所对应的接收信号进行匹配滤波，得到匹配滤波后的信号y(k)及信道参数h_match。其中 $h_{\mathrm{match}}={\hat{h}}_T^{\′}\⊗\mathrm{fliplr}\left({\hat{h}}_T^{\′}\right).$

步骤605：将重构后的训练序列与信道参数做卷积，得到恢复信号TSC_Recover。

步骤606：根据匹配后的信号y(k)和恢复信号TSC_Re cover得到中间变量z(k)。

步骤607：计算中间变量z(k)的自相关R(m)。

步骤608：对自相关R(m)进行角度运算和求平均，得到频偏估计值f。

本实施例中滤波器包括接收滤波器和/或发射滤波器。

在步骤602和603中，当通过接收滤波器对训练序列进行重构时，通过发射滤波器对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应。当通过发射滤波器对训练序列进行重构时，通过接收滤波器对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应。当通过接收滤波器和发射滤波器对训练序列进行重构时，通过接收滤波器和发射滤波器对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应。

以上描述了获得冲击响应和频偏估计的实现过程，该过程均可由接收端设备实现，下面对接收端设备的内部结构和功能进行介绍。

参见图7，本实施例中接收端设备包括：重构模块701和冲击响应模块702。

重构模块701用于通过滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列。

冲击响应模块702用于根据重构后的训练序列与接收信号得到信道的冲击响应。

接收端设备用于进行频偏估计时还包括：频偏估计模块703，参见图8所示。

频偏估计模块703用于根据冲击响应进行频偏估计。

接收端设备还包括：等效冲击响应模块704，参见图9所示。等效冲击响应模块704用于通过滤波器对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应。频偏估计模块703还用于根据等效冲击响应进行频偏估计。

冲击响应模块702还用于根据重构后的训练序列中的后一部分符号与接收信号进行信道估计，得到信道的部分冲击响应。等效冲击响应模块704还用于通过滤波器对部分冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应。

频偏估计模块703包括：恢复信号子模块、中间变量子模块、自相关子模块和频偏估计子模块。

恢复信号子模块，用于将重构后的训练序列与信道参数做卷积，得到恢复信号TSC_Re cover。

中间变量子模块，用于根据匹配后的信号y(k)和恢复信号TSC_Re cover得到中间变量z(k)。

自相关子模块，用于计算中间变量z(k)的自相关R(m)。

频偏估计子模块，用于对自相关R(m)进行角度运算和求平均，得到频偏估计值f。

用于实现本发明实施例的软件可以存储于软盘、硬盘、光盘和闪存等存储介质。

本发明实施例通过滤波器对训练序列进行重构，再根据重构后的训练序列获得冲击响应。由于训练序列和滤波器是准确的，则得到的重构后的训练序列也是准确，再根据该重构后的训练序列获得冲击响应，相当于获得了现有技术中的等效冲击响应，避免了滤波器对冲击响应误差的扩大，从而实现获得较准确的冲击响应。再根据该冲击响应进行频偏估计，便可以提高频偏估计的准确度。参见图10所示，本发明实施例得到的频偏估计的曲线图与图1所示的理想情况下频偏估计的相位图非常接近。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种获得冲击响应的方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；

由重构后的训练序列TSC与接收信号得到信道的冲击响应。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，滤波器系数包括接收滤波器系数和/或发射滤波器系数。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过滤波器系数对训练序列进行重构的步骤包括：将训练序列与滤波器系数进行卷积。

4.一种频偏估计的方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；

由重构后的训练序列TSC与接收信号得到信道的冲击响应；

根据冲击响应进行频偏估计。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过滤波器系数对训练序列进行重构的步骤包括：将训练序列与滤波器系数进行卷积。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，根据冲击响应进行频偏估计的步骤包括：通过滤波器系数对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应；根据等效冲击响应进行频偏估计。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，滤波器系数包括接收滤波器系数和/或发射滤波器系数。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过滤波器系数对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应的步骤包括：

当通过接收滤波器系数对训练序列进行重构时，通过发射滤波器系数对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应；

当通过发射滤波器系数对训练序列进行重构时，通过接收滤波器系数对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应；

当通过接收滤波器系数和发射滤波器系数对训练序列进行重构时，通过接收滤波器系数和发射滤波器系数对冲击响应进行卷积，得到等效冲击响应。

9.一种接收端设备，其特征在于，包括：

重构模块，通过滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；

冲击响应模块，用于根据重构后的训练序列与接收信号得到信道的冲击响应。

10.如权利要求9所述的接收端设备，其特征在于，滤波器系数包括接收滤波器系数和/或发射滤波器系数。

11.如权利要求9或10所述的接收端设备，其特征在于，重构模块将训练序列与滤波器系数进行卷积。

12.一种接收端设备，其特征在于，包括：

重构模块，通过滤波器系数对训练序列进行重构，得到重构后的训练序列；

冲击响应模块，用于根据重构后的训练序列得到信道的冲击响应；

频偏估计模块，用于根据冲击响应进行频偏估计。

13.如权利要求12所述的接收端设备，其特征在于，重构模块将训练序列与滤波器系数进行卷积。

14.如权利要求12或13所述的接收端设备，其特征在于，还包括：等效冲击响应模块，用于通过滤波器系数对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应；

频偏估计模块还用于根据等效冲击响应进行频偏估计。

15.如权利要求14所述的接收端设备，其特征在于，滤波器系数包括接收滤波器系数和/或发射滤波器系数。

16.如权利要求15所述的接收端设备，其特征在于，当通过接收滤波器系数对训练序列进行重构时，等效冲击响应模块通过发射滤波器系数对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应；

当通过发射滤波器系数对训练序列进行重构时，等效冲击响应模块通过接收滤波器系数对冲击响应进行滤波，得到等效冲击响应；

当通过接收滤波器系数和发射滤波器系数对训练序列进行重构时，等效冲击响应模块通过接收滤波器系数和发射滤波器系数对冲击响应进行卷积，得到等效冲击响应。

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