CN101753492A - 移动通信终端频偏校正方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够对移动通信终端与本小区基站之间的下行频偏进行准确校正的方法及系统，其主要技术方案包括：步骤A、终端基于下行同步码或者广播信道进行频偏估计，并对终端与本小区基站之间的下行频偏进行第一次校正；步骤B、解调广播信道数据；步骤C、根据解调得到的本小区广播信道数据进行频偏估计，对终端与本小区基站之间的频偏进行第二次校正；步骤D、根据解调得到的邻小区广播信道数据对终端与邻小区之间的频偏进行估计，并根据该频偏估计信息对邻小区的广播信道接收数据进行补偿。采用本发明方法还能够能够提高邻小区广播信息接收的正确性，从而当终端要进行小区重选或者小区切换的时候，其能够更好地读取邻小区的广播信息。

Description

移动通信终端频偏校正方法及系统

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种移动通信终端频偏校正的实现方法及系统。

背景技术

码分多址具有容量大、抗多径衰落能力强和频带利用率高等优点，已成为第三代移动通信无线传输技术的主流，尤其是TD-SCDMA(时分同步码分多址)和WCDMA(宽带码分多址)系统倍受青睐，目前已经被广泛应用。

随着我国自主创新能力的不断提高，高速公路、铁路的不断修建，现代化的交通运输业得到很大发展。随着经济的飞速发展，人民生活水平不断提高，在列车等高速运输工具上进行移动通讯业务的终端用户也越来越多，这就要求网络覆盖能提供良好的通信服务质量。

由于终端的移动，会在基站和终端之间产生多普勒频移，在移动通信系统中，特别是高速场景下，这种频移尤其明显。多普勒频移将使接收机和发射机之间产生频率误差，多普勒频移会影响上行接入成功率、切换成功率，还会对系统的容量和覆盖产生影响。

多普勒频移的大小和相对运动速度大小有关，它们之间的关系是：

$f_d=-\frac{f_0}{C}\×v\×\cos \mathrm{\θ}$

其中，θ为终端移动方向和信号传播方向之间的夹角，v是终端运动速度，C为电磁波传播速度，f₀为载波频率。

频偏在系统中具有一定的时间相关性，同时也会随时间、环境的变换而改变，准确的估计和补偿频偏是频偏校正算法所要达到的目标。

如果不能正确估计频偏并进行补偿，那么系统性能将大大降低，尤其是当频偏较大时(对应终端运动速度较高时)，因此寻找纠频偏性能好、实现稳定的频偏估计与补偿方法对工程实现具有重要意义。

在现有的终端频偏校正技术方案中，移动通信终端(UE，User Equipmet)是基于SYNC-DL(下行同步码，downlink synchronisation Code)或者使用公共信道TS 0(时隙0，time s1ot 0)的训练序列来进行载波频偏估计，并根据该估计的频偏值进行频率调整的。采用该现有技术方案计算得到的频偏信息不够准确，误差较大，并且当UE锁频后，基站收到的上行频率偏差将更大，从而会对基站频偏校正能力提出更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提出一种移动通信终端频偏校正方法，采用该方法能够对移动通信终端与本小区基站之间的下行频偏进行更为准确地校正；为此本发明还要提供一种采用该方法的移动通信终端频偏校正系统。

为解决上述技术问题，本发明移动通信终端频偏校正方法包括如下步骤：

步骤A、终端基于下行同步码或者广播信道进行频偏估计，并对终端与本小区基站之间的下行频偏进行第一次校正；

步骤B、解调广播信道数据；

步骤C、根据步骤B中解调得到的本小区广播信道数据进行频偏估计，并对终端与本小区基站之间的频偏进行第二次校正。

步骤A具体可以包括：

A1、终端在接收到的下行同步码或者广播信道的训练序列上进行载波频偏估计；

A2、终端根据所述步骤A1获取的载波频偏估计值调整本地载波频率，并补偿接收数据。

步骤C具体可以包括：

C1、根据解调得到的本小区广播信道数据对终端与本小区基站之间的频偏进行估计；

C2、根据步骤C1得到的终端与本小区基站之间的频偏估计信息，对本小区的广播信道接收数据进行补偿，并判断补偿后广播信道链路质量是否大于预定的门限，若大于，则根据步骤C1得到的终端与本小区基站之间的频偏估计信息，对本地载波频率进行调整，若不大于，则不对本地载波频率进行调整，结束步骤C的处理；

步骤C2中，所述预定的质量门限可以为一个既定的信噪比门限；如果频偏补偿后本小区广播信道数据的信噪比大于所述既定的信噪比门限，则认为补偿后广播信道链路质量大于所述预定的门限，反之，如果频偏补偿后本小区广播信道数据的信噪比不大于所述既定的信噪比门限，则认为补偿后广播信道链路质量不大于所述预定的门限。

步骤C2所述根据步骤C1得到的终端与本小区基站之间的频偏估计信息，对本地载波频率进行调整的具体方法可以为：首先对所述终端与本小区基站之间的频偏估计信息进行滤波处理，然后根据该滤波后的信息对本地载波频率进行调整。

作为本发明方法的一种改进，本发明方法还可以进一步包括：

根据在所述步骤B中解调得到的邻小区广播信道数据对终端与邻小区之间的频偏进行估计，并根据该频偏估计信息对邻小区的广播信道接收数据进行补偿。

补偿邻小区的广播信道接收数据能够提高邻小区广播信息接收的正确性，从而当终端要进行小区重选或者小区切换的时候，其能够更好地读取邻小区的广播信息。

为解决上述技术问题，采用本发明方法的移动通信终端频偏校正系统包括：

频偏第一次校正模块、广播信道数据解调模块、频偏第二次校正模块；

其中频偏第一次校正模块用于：基于下行同步码或者广播信道的训练序列进行频偏估计，并对终端与本小区基站之间的下行频偏进行第一次校正；

广播信道数据解调模块用于：解调广播信道数据；

频偏第二次校正模块用于：根据所述广播信道数据解调模块解调得到本小区广播信道数据进行频偏估计，对终端与本小区基站之间的频偏进行第二次校正。

为了提高接收邻小区广播信息的正确性，本发明系统还可以进一步包括邻小区广播信道数据补偿模块，该模块用于：根据所述广播信道数据解调模块解调得到的邻小区广播信道数据对终端与邻小区之间的频偏进行估计，并根据该频偏估计信息对邻小区的广播信道接收数据进行补偿。

本发明的有益效果为：

本发明对终端与本小区基站之间的频偏进行两次校正，从而提高了本小区频偏校正的准确度；本发明还对邻小区的广播信道接收数据进行补偿，从而提高了邻小区广播消息的接收质量，正确接收邻小区的相关信息，同时还能降低对本小区的干扰。因此，本发明方法/系统能够有效地估计基站和终端之间的相对频偏，使接收机能准确的、稳定的进行频偏校正，尤其是移动通信环境中存在多个小区并具有不同频偏时，为通信服务质量提供了可靠的保障。

附图说明

图1是是移动终端接收多小区下行导频时隙示意图；

图2是本发明移动通信终端频偏估计方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。下面具体以TD-SCDMA系统为例进行说明。

设TD-SCDMA系统中有本小区A，和两个邻小区B、C，如图1所示。移动终端同时收到三个小区DwPTS(下行导频时隙)上的下行信号SYNC-DL和广播信道上的TS0(时隙0)信号，由于终端相对于各个基站的移动速度和方向不同，因此终端与基站A、B、C之间存在的频偏就不同，尤其是在高速移动的环境中。因此，要分别估计移动终端和基站A、B、C之间的频偏值。

图2是本发明移动通信终端频偏估计方法流程图，如图所示，本发明移动通信终端频偏校正方法流程如下：

终端同时接收到三个小区基站上的SYNC-DL和广播信道TS0上的叠加信号，在SYNC-DL上分别获取终端和不同小区之间的频偏信息，并实现载波频偏估计。终端通过TD-SCDMA小区广播的SYNC-DL信号计算下行频偏值Δf_n，A，1可以采用众所周知的针对下行同步码序列的序列相关法。

终端也可以根据公共信道即广播信道上的训练序列来实现载波频偏估计，例如使用PCCPCH(Primary Common Control Physical Channel，主公共控制物理信道)中的Midamble码(训练序列)来计算终端的载波频偏值。

终端根据获取的本小区载波频偏信息Δf_n，1对本小区接收数据进行补偿，并根据获取的本小区载波频偏信息Δf_n，1对本地载波频率进行第一次调整。终端可以对频偏值加以滤波，将滤波输出值作为校正本地载波频率的值，滤波公式如下：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_{n,1}=\mathrm{\ϵ\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_{n-1}+(1-\mathrm{\ϵ}){\mathrm{\Δf}}_{n,A,1}$

其中Δf_n表示第n子帧(subf rame)上计算得到的瞬时的终端与本小区基站之间的下行频偏估计值，ε为滤波系数，0＜ε＜1，

为平滑的第n-1子帧的终端与本小区基站之间下行频偏估计值，滤波后的

作为平滑的第n子帧的终端与本小区基站直接下行频偏估计值，并以此平滑的终端与本小区基站直接的下行频偏估计值去校正终端本地载波频率。

终端对TS0上的接收数据做信道估计，然后做多小区(本实施例即三小区)联合检测即解调广播信道数据，得到本小区广播信道上承载的数据d_A，以及两个邻小区的广播信道上分别承载的数据d_B和d_C。

分别对本小区的广播信道数据和邻小区的广播信道数据做频偏估计，估计得到移动终端和不同基站之间的频偏信息，即移动终端和本小区基站之间的频偏信息Δf_A，n，2，移动终端和两个邻小区基站之间的频偏信息Δf_B，n，2及Δf_C，n，2。频偏估计可以采用获取多个符号数据的频偏信息取平均值的方法，这样能够降低噪声干扰。

据广播信道TS0上估计得到的终端和邻小区基站之间的频偏信息Δf_B，n，2、Δf_C，n，2补偿邻小区广播信道数据d_B和d_C，得到补偿后的数据和

根据广播信道TS0估计得到的终端和本小区基站之间的频偏信息Δf_A，n，2，补偿本小区广播信道数据d_A，得到补偿后的数据

计算补偿本小区广播信道数据后，本小区广播信道数据的信噪比SIR，判断估计的数据信噪比SIR是否大于信噪比门限SIR_Thr，SIR_Thr可通过仿真或者无线场景测试获得。

若数据信噪比SIR大于信噪比门限SIR_Thr，则终端根据广播信道TS0估计得到的终端和本小区基站之间的频偏信息Δf_A，n，2对本地载波频率进行第二次调整。

终端可以对TS0数据段估计出来的频偏值加以滤波，将滤波输出值作为第二次校正本地载波频率的值，本实施例采用的滤波公式如下：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_{n,2}=(1-\mathrm{\ϵ})*{\mathrm{\Δf}}_{n,A,2}$

于是，本子帧累计频偏估计量和频偏调整量为：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_n=\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_{n,1}+\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_{n,2}=\mathrm{\ϵ}*\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_{n-1}+(1-\mathrm{\ϵ})*({\mathrm{\Δf}}_{n,A,1}+{\mathrm{\Δf}}_{n,A,2})$

若数据信噪比SIR不大于信噪比门限SIR_Thr，则不调整终端本地载波频率，本子帧频偏估计量和频偏调整量为：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_n=\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_{n,1}=\mathrm{\ϵ}*\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f}}_{n-1}+(1-\mathrm{\ϵ})*{\mathrm{\Δf}}_{n,A,1}$

作为第n+1子帧的平滑下行频偏估计值的输入。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本发明可以有各种更改和变化。本发明适用于所有应用于所有CDMA系统，特别是TDD-CDMA系统和所SCDMA系统。任何具有信号处理，通信等知识背景的工程师，都可以根据本发明设计相应的频偏估计和调整的方法和装置，其均应包含在本发明的思想和范围内。

Claims (8)

1.一种移动通信终端频偏校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A、终端基于下行同步码或者广播信道进行频偏估计，并对终端与本小区基站之间的下行频偏进行第一次校正；

步骤B、解调广播信道数据；

步骤C、根据步骤B中解调得到的本小区广播信道数据进行频偏估计，对终端与本小区基站之间的频偏进行第二次校正。

2.根据权利要求1所述的移动通信终端频偏校正方法，其特征在于，步骤A具体包括：

A1、终端在接收到的下行同步码或者广播信道的训练序列上进行载波频偏估计；

A2、终端根据所述步骤A1获取的载波频偏估计值补偿接收数据，并调整本地载波频率。

3.根据权利要求1所述的移动通信终端频偏校正方法，其特征在于，步骤C具体包括：

C1、根据解调得到的本小区广播信道数据对终端与本小区基站之间的频偏进行估计；

C2、根据步骤C1得到的终端与本小区基站之间的频偏估计信息，对本小区的广播信道接收数据进行补偿，并判断补偿后广播信道链路质量是否大于预定的门限，若大于所述门限，用步骤C1得到的终端与本小区基站之间的频偏估计信息对本地载波频率进行调整，若不大于所述门限则结束步骤C的处理；

4.根据权利要求3所述的移动通信终端频偏校正方法，其特征在于：

所述预定的质量门限为一个既定的信噪比门限；则，

如果频偏补偿后本小区广播信道数据的信噪比大于所述既定的信噪比门限，则认为补偿后广播信道链路质量大于所述预定的门限，反之，如果频偏补偿后本小区广播信道数据的信噪比不大于所述既定的信噪比门限，则认为补偿后广播信道链路质量不大于所述预定的门限。

5.根据权利要求3所述的移动通信终端频偏校正方法，其特征在于，步骤C2所述用步骤C1得到的终端与本小区基站之间的频偏估计信息对本地载波频率进行调整的具体方法为：

首先对所述终端与本小区基站之间的频偏估计信息进行滤波处理，然后根据该滤波后的信息对本地载波频率进行调整。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的移动通信终端频偏校正方法，其特征在于，该方法还包括：

根据在所述步骤B中解调得到的邻小区广播信道数据对终端与邻小区之间的频偏进行估计，并根据该频偏估计信息对邻小区的广播信道接收数据进行补偿。

7.一种采用权利要求1所述移动通信终端频偏校正方法的移动通信终端频偏校正系统，其特征在于：

该系统包括频偏第一次校正模块、广播信道数据解调模块和频偏第二次校正模块；

其中频偏第一次校正模块用于：基于下行同步码或者广播信道的训练序列进行频偏估计，并对终端与本小区基站之间的下行频偏进行第一次校正；

广播信道数据解调模块用于：解调广播信道数据；

频偏第二次校正模块用于：根据所述广播信道数据解调模块解调得到的本小区广播信道数据进行频偏估计，并对终端与本小区基站之间的频偏进行第二次校正。

8.根据权利要求7所述移动通信终端频偏校正系统，其特征在于：

该系统还包括邻小区广播信道数据补偿模块；

所述邻小区广播信道数据补偿模块用于：根据所述广播信道数据解调模块解调得到的邻小区广播信道数据对终端与邻小区之间的频偏进行估计，并根据该频偏估计信息对邻小区的广播信道接收数据进行补偿。

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