CN101841347A - 一种频偏估计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频偏估计方法，该方法首先对解扩去扰之后的接收数据进行解调译码和编码调制，然后以所述经编码调制之后的接收数据作为符号硬判的对象进行符号硬判，再对所述经符号硬判之后的接收数据与所述解扩去扰之后的接收数据进行共轭乘，最后，根据所述共轭乘的结果进行频偏估计，得到频偏估计结果。本发明还公开了一种频偏估计装置。应用本发明能够提高频偏估计的准确性，从而提高频率校正的性能。

Description

一种频偏估计方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信系统技术，特别涉及一种频偏估计方法及装置。

背景技术

在移动通信系统中，为了节约成本，终端的晶振通常比较差，因此，终端内部需要进行自动频率校正来跟踪基站的频率，从而导致终端的频率与基站的频率之间存在一定的频率偏差。此外，当终端高速移动时，由于多普勒频移的影响，还会使终端侧接收信号存在1倍频移，基站侧接收信号存在2倍频移，这就导致出现频偏。因此，需要在接收端进行频偏估计，并对频偏进行补偿，以保证频率校正性能。

图1为现有移动通信系统中一典型数据传输过程示意图。参见图1：

在发送端，待发送数据经编码调制模块编码调制、扩频加扰模块扩频加扰等处理之后，经由相应的信道发送给接收端；

数据在经由信道发送给接收端的过程中，引入了频偏；

在接收端，首先解扩去扰模块对接收到的数据进行解扩去扰，然后由符号硬判模块、共轭乘模块和频偏估计及补偿模块基于解扩去扰之后的接收数据进行频偏估计及补偿处理，最后由解调译码模块对经频偏估计及补偿处理之后的数据进行解调译码，得到接收数据。

上述在接收端进行的频偏估计及补偿处理具体包括以下步骤：

第1步：符号硬判模块对解扩去扰之后的接收数据进行符号硬判；

第2步：共轭乘模块对经硬判之后的接收数据与解扩去扰之后的接收数据进行共轭乘，以去除接收数据中每个符号本身的相位，从而得到每个符号由频移所带来的相位偏移；

第3步：频偏估计及补偿模块根据共轭乘的结果进行频偏估计，即：根据所得到的每个符号频移带来的相位偏移进行频偏估计及补偿。

上述处理过程基于解扩去扰之后的接收数据进行，也就是说：现有频偏估计方法是假设接收到的原始数据符号能够直接硬判正确。然而，实际上由于噪声和干扰的影响，直接对接收到的数据符号进行硬判会存在较高的误判概率。在硬判过程中由误判所引起的误差将被带入频偏估计中，导致频偏估计不准确，继而使频率补偿不准确，频率校正的性能无法得到保证。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种频偏估计方法及系统，以提高频偏估计的准确性，提高频率校正的性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种频偏估计方法，包括：

a.对解扩去扰之后的接收数据进行解调译码；

b.对所述经解调译码之后的接收数据进行编码调制；

c.对所述经编码调制之后的接收数据进行符号硬判；

d.对所述经符号硬判之后的接收数据与所述解扩去扰之后的接收数据进行共轭乘；

e.根据所述共轭乘的结果进行频偏估计，得到频偏估计结果。

较佳地，所述接收数据以帧为单位；所述a～e对连续接收到的帧循环进行。

该方法可以进一步包括：预先设置初始频偏，将所述初始频偏作为第一帧的频偏；

在所述a之前，进一步包括：使用当前帧的频偏对所述解扩去扰之后的接收数据进行频率补偿；

在所述e之后，进一步包括：将当前帧的频偏与频偏估计结果的累加作为当前帧的下一帧的频偏。

较佳地，所述接收数据也可以以子帧为单位；所述a～e对连续接收到的子帧循环进行。

该方法可以进一步包括：预先设置初始频偏，将所述初始频偏作为第一子帧的频偏；

在所述a之前，进一步包括：使用当前子帧的频偏对所述解扩去扰之后的接收数据进行频率补偿；

在所述e之后，进一步包括：将当前子帧的频偏与频偏估计结果的累加作为当前子帧的下一子帧的频偏。

在所述进行频率补偿之后，可以进一步包括：对所述进行频率补偿之后的接收数据进行符号硬判，并进行频偏估计及补偿。

较佳地，所述预先设置初始频偏可以包括：

根据覆盖区的最大速度设置初始频偏绝对值fm；

确定运动方向，分别采用+fm或-fm作为频偏对接收数据进行频率补偿，并计算所述分别采用+fm或-fm作为频偏进行频率补偿之后的接收数据的信噪比；

将信噪比大者对应的频偏设置为初始频偏。

进一步地，在所述a之后、b之前，可以包括：对所述经解调译码之后的接收数据进行循环冗余检验，并判断循环冗余检验的结果是否正确，在正确时，执行所述b的操作。

一种频偏估计装置，包括：解扩去扰模块、符号硬判模块和频偏估计及补偿模块，该装置还包括：

第二解调译码模块，用于对经所述解扩去扰模块解扩去扰之后的接收数据进行解调译码；

编码调制模块，用于对所述经第二解调译码模块解调译码之后的接收数据进行编码调制；

所述符号硬判模块，用于对所述经编码调制模块编码调制之后的接收数据进行符号硬判。

较佳地，所述接收数据可以以帧为单位；所述解扩去扰模块、第二解调译码模块、编码调制模块、符号硬判模块和频偏估计及补偿模块对连续接收到的帧循环进行相应的处理。

上述装置中，所述频偏估计及补偿模块，还用于存储预先设置的初始频偏，将所述初始频偏作为第一帧的频偏，并用于使用当前帧的频偏对所述解扩去扰之后的接收数据进行频率补偿，以及用于将当前帧的频偏与频偏估计结果的累加作为当前帧的下一帧的频偏。

较佳地，所述接收数据可以以子帧为单位；所述解扩去扰模块、第二解调译码模块、编码调制模块、符号硬判模块和频偏估计及补偿模块对连续接收到的子帧循环进行相应的处理。

上述装置中，所述频偏估计及补偿模块，还用于存储预先设置的初始频偏，将所述初始频偏作为第一子帧的频偏，并用于使用当前子帧的频偏对所述解扩去扰之后的接收数据进行频率补偿，以及用于将当前子帧的频偏与频偏估计结果的累加作为当前帧的下一子帧的频偏。

该装置中还可以进一步包括：校验模块，用于对所述经第二解调译码模块解调译码之后的接收数据进行循环冗余校验，在循环冗余校验的结果正确时，将所述经第二解调译码模块解调译码之后的接收数据发送给所述编码调制模块。

由上述技术方案可见，本发明通过首先对解扩去扰之后的接收数据进行解调译码和编码调制，然后以该经编码调制之后的接收数据作为符号硬判的对象进行符号硬判，使得符号硬判的对象的可靠性大大提高，从而降低了符号硬判过程中的误判率，进而避免了将符号硬判中由误判所引起的误差带入频偏估计中，使频偏估计的准确性和频率校正的性能得以提高。

附图说明

图1为现有移动通信系统中一典型数据传输过程示意图；

图2为采用本发明频偏估计方法进行频偏估计的数据传输过程示意图；

图3为本发明一实施例中频偏估计方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

众所周知，原始接收数据的误比特率(BER)的性能比经解调译码之后的接收数据的BER的性能差。这是因为：信道编码将给数据带来一定的编码增益，译码过程可以对数据中分散的错误进行纠正，从而经解调译码之后提高了接收数据的BER。

本发明的主要思想是：利用解调译码之后的接收数据的比特可靠性远高于解调译码之前的接收数据的比特可靠性这一特性，先对解扩去扰之后的接收数据进行解调译码，再进行编码调制，如此处理之后，得到的是对应于该解扩去扰之后的接收数据、且比该解扩去扰之后的接收数据的可靠性更高的接收数据。以经过此处理之后的接收数据作为符号硬判的对象进行符号硬判，即可降低符号硬判过程中的误判率，进而使后续频偏估计的准确性和频率校正的性能得以提高。

图2为采用本发明频偏估计方法及装置进行频偏估计的数据传输过程示意图。

图2所示数据传输过程中的发送端处理和信道传输过程与图1所示现有技术相同，具体而言：在发送端，待发送数据经编码调制、扩频加扰等处理之后，经由相应的信道发送给接收端；数据在经由信道发送给接收端的过程中，引入了频偏。

图2所示数据传输过程与图1所示现有技术相比的不同之处在于：接收端的频偏估计及补偿部分采用了本发明提出的频偏估计及补偿方法。接收端的处理具体包括以下步骤：

步骤201：解扩去扰模块对接收数据进行解扩去扰。

步骤202：第二解调译码模块对经解扩去扰模块解扩去扰之后的接收数据进行解调译码。

步骤203：编码调制模块对经第二解调译码模块解调译码之后的接收数据进行编码调制。

步骤204：符号硬判模块对经编码调制模块编码调制之后的接收数据进行符号硬判。

步骤205：共轭乘模块对经符号硬判模块符号硬判之后的接收数据与所述解扩去扰之后的接收数据进行共轭乘。

步骤206：频偏估计及补偿模块根据共轭乘模块共轭乘的结果进行频偏估计，得到频偏估计结果。得到频偏估计结果后可以按照现有技术采用该结果对接收数据进行频偏补偿。

步骤207：解调译码模块对进行频偏补偿之后的接收数据进行解调译码，得到接收数据。

本发明与现有技术的不同之处在于：增加了图2所示步骤202和步骤203的处理，从而提高了参与步骤204中进行符号硬判的接收数据的比特可靠性。

在实际应用中，接收数据可以以帧或子帧为单位，相应地，本发明频偏估计方法是对连续接收到的帧或子帧循环进行处理，本发明频偏估计装置中的解扩去扰模块、第二解调译码模块、编码调制模块、符号硬判模块和频偏估计及补偿模块是对连续接收到的帧或子帧循环进行相应的处理。例如：TD-SCDMA系统中，每个帧中包含两个子帧，采用本发明频偏估计方法及装置进行处理时，将针对连续接收到的子帧循环进行。在下面的描述中，以帧为例。由于在实际系统中，数据帧通常都携带有循环冗余检验(CRC)，为了提高频率估计及补偿的性能，可以引入解调译码后的接收数据的CRC校验结果来检查数据的解调译码结果是否正确，并决定是否将该结果用于频偏估计。下面通过一个具体示例说明如何采用本发明方法对连续接收到的帧进行频偏估计及补偿。

图3为本发明一实施例中频偏估计方法的流程示意图。参见图3，该方法包括：

步骤301：设置初始频偏。

本步骤所述设置是针对小区中的每一个用户进行。以下将初始频偏记为finital。

在设置初始频偏finital具体可以按照如下方式进行：

首先，根据基站覆盖区的最大速度设置初始频偏绝对值，记为fm；

然后，确定用户的运动方向，分别采用+fm或-fm作为频偏对该用户的接收数据进行频率补偿，并计算该分别采用+fm或-fm作为频偏进行频率补偿之后的接收数据的信噪比；

最后，将信噪比大者对应的频偏设置为该用户的初始频偏。

所设置的初始频偏可以存储于本发明频偏估计装置的频偏估计及补偿模块中。

步骤302：将初始频偏作为第一帧的频偏。

下面以n表示帧编号，第一帧的频偏记为finital(1)，第n帧的频偏记为finital(n)。该第一帧的频偏可以存储于频偏估计及补偿模块中。

步骤303：频偏估计及补偿模块使用当前帧的频偏对解扩去扰之后的当前帧进行频率补偿。

步骤304：符号硬判模块对经步骤303进行频率补偿之后的接收数据进行符号硬判，并进行频偏估计及补偿。

本步骤是可选步骤。本步骤实际上是采用现有技术中的频偏估计及补偿方法对步骤303进行频率补偿之后的接收数据再进行一次频偏估计及补偿，目的在于进一步提高频率校正的性能。

步骤305：第二解调译码模块对步骤303或步骤304中经频率补偿之后的当前帧进行解调译码。

由于步骤304是可选步骤，因此，在采用了步骤304的处理流程中，本步骤中解调译码的对象是步骤304的处理结果，在未采用步骤304的处理流程中，本步骤中解调译码的对象是步骤303的处理结果。

步骤306：对经步骤305中解调译码之后的当前帧进行CRC校验，并判断CRC校验的结果是否正确，若正确，继续执行步骤307；否则，返回步骤303。

本步骤中，在CRC校验不正确时，应当不以该解调译码得到的当前帧参与频偏估计，并返回步骤303继续对下一帧进行处理。在返回步骤303之前，可以将当前帧的频偏估计结果置为默认值，例如：0或其它预先设置的值。

对应于本步骤的处理，可以在频偏估计装置中增加校验模块，用于完成所述CRC校验的功能，并在CRC校验的结果正确时，将经第二解调译码模块解调译码之后的接收数据发送给编码调制模块。

步骤307：编码调制模块对经步骤305中解调译码之后的当前帧进行编码调制。

步骤308：符号硬判模块对经编码调制之后的当前帧进行符号硬判、共轭乘及频偏估计，得到频偏估计结果。

以下，将频偏估计结果记为deltaf。

步骤309：频偏估计及补偿模块将当前帧的频偏与频偏估计结果的累加作为当前帧的下一帧的频偏，返回步骤303。

假设当前帧的编号为n，当前帧的下一帧的编号为n+1，本步骤可以用(1)式表示为：

finital(n+1)＝finital(n)+deltaf    (1)

至此，完成对当前帧的处理，返回步骤303继续对当前帧的下一帧进行相同的处理，如此循环往复，直至处理完所有的接收数据。

由上述实施例可见，本发明利用解调译码之后的接收数据的比特可靠性远高于解调译码之前的接收数据的比特可靠性这一特性，通过先对解扩去扰之后的接收数据进行解调译码，再进行编码调制，如此处理之后，得到的是对应于该解扩去扰之后的接收数据、且比该解扩去扰之后的接收数据的可靠性更高的接收数据。以经过此处理之后的接收数据作为符号硬判的对象进行符号硬判，即可降低符号硬判过程中的误判率，进而使后续的共轭乘及频偏估计处理的准确性得到保证，从而提高频偏估计的准确性和频率校正的性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种频偏估计方法，其特征在于，包括：

a.对解扩去扰之后的接收数据进行解调译码；

b.对所述经解调译码之后的接收数据进行编码调制；

c.对所述经编码调制之后的接收数据进行符号硬判；

d.对所述经符号硬判之后的接收数据与所述解扩去扰之后的接收数据进行共轭乘；

e.根据所述共轭乘的结果进行频偏估计，得到频偏估计结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述接收数据以帧为单位；

所述a～e对连续接收到的帧循环进行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

该方法进一步包括：预先设置初始频偏，将所述初始频偏作为第一帧的频偏；

在所述a之前，进一步包括：使用当前帧的频偏对所述解扩去扰之后的接收数据进行频率补偿；

在所述e之后，进一步包括：将当前帧的频偏与频偏估计结果的累加作为当前帧的下一帧的频偏。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述接收数据以子帧为单位；

所述a～e对连续接收到的子帧循环进行。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

该方法进一步包括：预先设置初始频偏，将所述初始频偏作为第一子帧的频偏；

在所述a之前，进一步包括：使用当前子帧的频偏对所述解扩去扰之后的接收数据进行频率补偿；

在所述e之后，进一步包括：将当前子帧的频偏与频偏估计结果的累加作为当前子帧的下一子帧的频偏。

6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于：

在所述进行频率补偿之后，进一步包括：对所述进行频率补偿之后的接收数据进行符号硬判，并进行频偏估计及补偿。

7.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述预先设置初始频偏包括：

根据覆盖区的最大速度设置初始频偏绝对值fm；

确定运动方向，分别采用+fm或-fm作为频偏对接收数据进行频率补偿，并计算所述分别采用+fm或-fm作为频偏进行频率补偿之后的接收数据的信噪比；

将信噪比大者对应的频偏设置为初始频偏。

8.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于：

在所述a之后、b之前，进一步包括：对所述经解调译码之后的接收数据进行循环冗余检验，并判断循环冗余检验的结果是否正确，在正确时，执行所述b的操作。

9.一种频偏估计装置，包括：解扩去扰模块、符号硬判模块和频偏估计及补偿模块，其特征在于，该装置还包括：

第二解调译码模块，用于对经所述解扩去扰模块解扩去扰之后的接收数据进行解调译码；

编码调制模块，用于对所述经第二解调译码模块解调译码之后的接收数据进行编码调制；

所述符号硬判模块，用于对所述经编码调制模块编码调制之后的接收数据进行符号硬判。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述接收数据以帧为单位；

所述解扩去扰模块、第二解调译码模块、编码调制模块、符号硬判模块和频偏估计及补偿模块对连续接收到的帧循环进行相应的处理。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：

所述频偏估计及补偿模块，用于存储预先设置的初始频偏，将所述初始频偏作为第一帧的频偏，并用于使用当前帧的频偏对所述解扩去扰之后的接收数据进行频率补偿，以及用于将当前帧的频偏与频偏估计结果的累加作为当前帧的下一帧的频偏。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述接收数据以子帧为单位；

所述解扩去扰模块、第二解调译码模块、编码调制模块、符号硬判模块和频偏估计及补偿模块对连续接收到的子帧循环进行相应的处理。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：

所述频偏估计及补偿模块，用于存储预先设置的初始频偏，将所述初始频偏作为第一子帧的频偏，并用于使用当前子帧的频偏对所述解扩去扰之后的接收数据进行频率补偿，以及用于将当前子帧的频偏与频偏估计结果的累加作为当前帧的下一子帧的频偏。

14.根据权利要求11或13所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

校验模块，用于对所述经第二解调译码模块解调译码之后的接收数据进行循环冗余校验，在循环冗余校验的结果正确时，将所述经第二解调译码模块解调译码之后的接收数据发送给所述编码调制模块。

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