CN101938444B - 正交频分复用系统的频偏估计与校正的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交频分复用系统中的频偏估计和校正方法和装置，该方法中，首先获取目标用户的导频位频域信道估计值并进行分段平滑；根据链路质量状态判决采用历史平滑法或多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，在进行频偏补偿后，获取解调数据的信道质量参数，根据所述链路质量状态参数更新所述接收机的链路质量状态，确定本次频偏估计输出值，并根据所确定的本次频偏估计输出值输出下次频偏估计需使用的历史频偏值。该频偏估计和校正方法和装置能够大大增加了基站和终端进行频偏估计与补偿的能力范围，使接收机能准确的、稳定的进行频偏校正，尤其是高速移动环境链路中存在大频偏时，为通信服务质量提供了可靠的保障。

Description

正交频分复用系统的频偏估计与校正的方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及移动通信领域的正交频分复用系统的频偏估计与校正的方法及装置。

背景技术

LTE项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，它改进并增强了3G的空中接入技术。与3G相比，LTE(Long Term Evolution，长期演进)更具技术优势，体现在更高的用户数据速率、分组传送、降低系统延迟、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低等方面。

LTE下行链路采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术，OFDM具有频谱利用率高、抗多径干扰等特点，OFDM系统能够有效地抵抗无线信道带来的影响。LTE上行链路传输方案采用带循环前缀的单载波频分复用多址系统(SC-FDMA)，在上行采用带循环前缀的SC-FDMA传输方案中，使用DFT(Discrete Fourier-Transform，离散傅里叶变换)获得频域信号，然后插入零符号进行频谱搬移，搬移后的信号再通过IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，逆快速傅里叶变换，因此，SC-FDMA系统也称DFT-S-OFDM系统)，可以降低发射终端的峰均功率比。

对于多载波系统来说，载波频率的偏移会导致子信道之间产生干扰。正交频分复用(OFDM)系统内存在多个正交子载波，输出信号是多个子信道信号的叠加，由于子信道互相覆盖，这就对载波间的正交性有较高的要求。

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，导致接收信号在频域内发生偏移，引入载波间干扰，使得系统的误码率性能恶化。

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。

LTE系统对于移动终端，保证15km/h及以下速率的移动用户系统特性最优，而对15～120km/h的移动用户可提供高性能服务，保持120～350km/h移动用户的服务，高于350km/h移动用户不掉网。在此速度范围内，多普勒频移超过400Hz，基站和终端必须支持足够的频偏补偿技术才能满足业务质量要求。

对于接收机来说，估计和发射机之间的频率误差并完成频率误差校正是接收机必须完成的功能。终端接收到f_d的频移，终端锁定下行信号频率后发送上行信号，上行接收将会有2*f_d的频移。

如图1所示，终端和基站的相对运动方向不同，会产生正负不同的频偏，设f₀是基站的发射频率，当终端向远离基站的方向运动时，会产生负频偏-f_d，终端接收到的频率是f₀-f_d，基站接收的频率是f₀-2*f_d；当终端向靠近基站的方向运动时，会产生正频偏f_d，终端接收到的频率是f₀+f_d，基站接收的频率是f₀+2*f_d。当终端在两个基站之间运动，从一个基站驶向另一个基站的时候，终端会出现频率跳变，从频率f₀-f_d调到频率f₀+f_d，终端将会有2*f_d的频率跳变。2*f_d无论对于基站接收机，还是终端接收机都将是一个不小的挑战，过大的频率偏移量会造成通信质量下降，严重的时候会导致服务中断，尤其是在高速移动环境下。

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)将更为明显。因此寻找一种纠频偏性能好、实现稳定的频偏估计与补偿方法及装置对工程实现具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种正交频分复用OFDM系统的频偏估计与校正的方法及装置，用于在OFDM系统对基站和终端间的频偏进行估计和补偿校正，尤其针对移动终端高速运动下需快速地进行稳定的频偏估计及补偿的问题。

为了解决上述问题，本发明提出了一种正交频分复用系统中的频偏估计和校正方法，包括如下步骤：

A、获取目标用户的导频位频域信道估计值，并对信道估计值在频域进行平滑；

B、获取接收机链路质量状态：在链路质量状态满足启动门限条件时，根据历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值，采用历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并输出一个链路质量状态参数；在链路质量状态未满足启动门限条件时，根据目标用户的导频位频域信道估计值，采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并选择输出一个链路质量状态参数；

C、根据所述链路质量状态参数更新所述接收机的链路质量状态，确定本次频偏估计输出值，并根据所确定的本次频偏估计输出值输出下次频偏估计需使用的历史频偏值。

进一步地，步骤A中具体包括：

根据本地频域导频码和目标用户所接收的两个导频的频域接收序列，获取两个导频对应的信道估计值；

对目标用户的每个导频对应的信道估计值进行分段，在每段内进行频域平滑。

进一步地，步骤B中所述链路质量状态包括如下参数：

信噪比门限，用于作为频偏补偿、解调后数据对应的链路质量是否满足要求的标准；

链路质量状态寄存器R，所述R的状态为1或0，为1表示链路状态满足要求，为0表示链路状态未达要求；

链路质量计数门限，用于作为是否启动历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿的启动门限条件，大于该计数门限则启动历史平滑法；

链路质量计数器，用于计算链路质量状态寄存器中1的个数，在该计数器中的计数大于所述链路质量计数门限时，触发启动历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿；在该计数器中的计数小于所述链路质量计数门限时，触发采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿。

进一步地，步骤B中在链路质量状态满足启动门限条件时，根据历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值，采用历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并输出一个链路质量状态参数的步骤具体包括：

按照天线相关性的程度，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对天线进行频偏补偿；

在频域对频偏补偿后的数据进行解调，获得频域解调数据；

计算解调后数据的信噪比SIR或者CRC校验字，所述链路质量状态参数为信噪比SIR或者CRC校验字。

进一步地，所述使用历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值进行目标用户的频偏估计值的计算的步骤，具体为：

首先，根据目标用户的导频位频域信道估计值H₁ ^(m)(k)、H₂ ^(m)(k)，历史频偏值f_n-1计算本次残余频偏ΔΔf_ka为：

$\mathrm{\Δ\Δ}{f}_{s,\mathrm{ka}}=\frac{\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-2\mathrm{\π}\·L\·t\·{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δf}}}_{n-1,\mathrm{ka}}}{2\mathrm{\π}\·L\·t}+l\×2000$

$=\frac{\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)}{2\mathrm{\π}\·L\·t}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δf}}}_{n-1,\mathrm{ka}}+l\×2000$

${\mathrm{\Δ\Δf}}_{\mathrm{ka}}=\frac{1}{Q}\underset{s=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\Δf}}_{s,\mathrm{ka}},$ 其中，f_n-1，ka来源于上次的频偏估计输出，L是两个导频之间的正交频分复用OFDM符号个数，t是它们之间的时间间隔，n表示子帧编号，l是使ΔΔ_fs，ka∈(-1000，1000)的整数，符号“∠”表示求相位，Q表示分段的段数；

然后，确定本次的补偿频偏为：Δf_ka＝Δf_n-1，ka+ΔΔf_ka。

进一步地，步骤B中，在链路质量状态未满足启动门限条件时，根据目标用户的导频位频域信道估计值，采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并选择输出一个链路质量状态参数的步骤具体包括：

根据目标用户的导频位频域信道估计值和各路的补偿初值，计算目标用户的频偏估计值；

按照天线相关性的程度，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对天线进行频偏补偿；

在频域对频偏补偿后的各路数据进行解调，获得各路频域解调数据；

计算解调后各路数据的信噪比SIR或者CRC校验字，所述链路质量状态参数为信噪比SIR或者CRC校验字；

从各路解调数据中，选择一支信噪比SIR大或者CRC校验字正确的解调数据，将该分支的初始频偏值+该分支的残余频偏值作为输出估计频偏，将该分支的信噪比SIR作为输出信噪比SIR。

进一步地，所述根据目标用户的导频位频域信道估计值和各路的补偿初值，计算目标用户的频偏估计值的步骤具体为：

首先，根据目标用户的导频位频域信道估计值H₁ ^(m)(k)、H₂ ^(m)(k)，不同分支初始频偏值f_g ^(m)计算本次残余频偏ΔΔf_ka为：

$\mathrm{\Δ\Δ}{f}_{s,\mathrm{ka}}=\frac{\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-2\mathrm{\π}\·L\·t\·f_g}{2\mathrm{\π}\·L\·t}+l\×2000$

$=\frac{\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)}{2\mathrm{\π}\·L\·t}-f_g+l\×2000$

${\mathrm{\Δ\Δf}}_{\mathrm{ka}}=\frac{1}{Q}\underset{s=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\Δf}}_{s,\mathrm{ka}},$ 其中，L是两个导频之间的正交频分复用OFDM符号个数，l是使ΔΔf_s，ka∈(-1000，1000)的整数，t是它们之间的时间间隔，符号“∠”表示求相位，Q表示分段的段数，g＝1，L，Z，Z为分支个数；

然后，确定本次补偿的频偏Δf_ka，g为：Δf_ka，g＝f_g+ΔΔf_ka。

进一步地，步骤C中具体包括：

所述链路质量状态参数是信噪比SIR，

若信噪比SIR大于所述信噪比门限，则确定本次频偏估计输出为历史频偏值+残余频偏值，同时更新链路质量寄存器R中最新状态位置为1，更新链路质量计数器的计数值；

若信噪比SIR小于所述信噪比门限，则确定本次频偏估计输出为历史频偏值，同时更新链路质量寄存器R中最新状态位置为0；

确定出下次频偏估计需使用的历史频偏值为：

下次历史频偏值＝(1-p)*本次频偏历史值+p*本次频偏估计，

其中，p为0到1之间的小数。

进一步地，所述按照天线相关性的程度，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对天线进行频偏补偿的步骤具体为：

在天线相关性弱时，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对各个天线分别做频偏补偿；

在天线相关性强时，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对多天线统一做频偏补偿。

进一步地，在天线相关性弱时，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对各个天线分别做频偏补偿，是计算所得的目标用户的频偏估计值为斜率，通过线性插值生成数据部分的信道估计相位来实现补偿的。

为了解决上述问题，本发明还提供一种正交频分复用系统中的频偏估计和校正装置，位于终端或基站上对无线导频信号进行频偏估计和补偿，该装置包括如下模块：

导频位频域信道估计模块，用于根据本地频域导频码和目标用户从天线所接收的两个导频的频域接收序列，获取两个导频对应的信道估计值，将该信道估计值发送给平滑模块；

平滑模块，用于对导频位频域信道估计值进行分段平滑；

链路质量状态检测模块，用于对平滑后的目标用户的导频位频域信道估计值进行链路质量检测，获取链路质量状态，并将该链路质量状态上报给控制模块；

控制模块，用于根据链路质量状态，通知频偏估计与补偿模块采用历史平滑法或是采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿；

频偏估计与补偿模块，用于按照控制模块的指示，根据目标用户的导频位频域信道估计值，按照历史平滑法或是多分支尝试法根据所述平滑模块分段平滑后的导频位频域信道估计值进行频偏估计和频偏补偿，根据频偏估计结果对多个天线分别进行频偏补偿：

数据解调模块，用于对按照历史平滑法或多分支尝试法进行频偏补偿的数据进行解调；

链路质量参数选择模块，用于对按照历史平滑法或多分支尝试法进行频偏补偿的数据进行解调后的数据，进行链路质量参数选择；

所述控制模块，根据所述链路质量参数选择模块的选择结果，确定历史平滑法或多分支尝试法进行频偏估计与补偿的本次频偏估计输出值，并根据所确定的本次频偏估计输出值输出下次频偏估计需使用的历史频偏值。

进一步地，所述控制模块在链路质量状态满足启动门限条件时，通知频偏估计与补偿模块根据历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值，频偏估计与补偿模块采用历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并输出一个链路质量状态参数；

所述控制模块在链路质量状态未满足启动门限条件时，通知频偏估计与补偿模块根据目标用户的导频位频域信道估计值，采频偏估计与补偿模块用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并选择输出一个链路质量状态参数。

进一步地，所述链路质量状态检测模块又包括链路质量状态寄存器以及链路质量状态计数器，

链路质量状态寄存器，用于保存链路质量状态；

链路质量状态计数器，用于累加满足条件的链路质量状态的数目。

所述控制模块在确定本次最终的频偏估计输出值之后，通知所述链路质量状态模块更新链路质量寄存器中的状态，以及链路质量状态计数器的数字。

采用本发明所述的频偏估计和校正的方法及装置，可以有效地估计基站和终端之间的相对频偏，降低OFDM系统由于对子载波正交性破坏所带来的干扰，提高接收机对频偏的估计和补偿范围，由于使用了历史频偏方法，因此大大的增加基站和终端进行频偏估计与补偿的能力范围，该方案使接收机能准确的、稳定的进行频偏校正，尤其是高速移动环境链路中存在大频偏时，为通信服务质量提供了可靠的保障。由于多分支尝试的次数并不多，计算量不大，因此是工程实现的一种好方法。该方案可适用于基站和手机，但不限于此。在接收机硬件能力可以做到的情况下，增加分支数可以扩大频偏校正的范围。

附图说明

图1是终端移动过程中的频偏示意图；

图2是本发明所述的频偏估计与校正方法流程图；

图3是本发明所述的频偏估计与校正方法的具体实施例流程图；

图4是本发明所述的频偏估计与校正装置的结构框图。

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，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

本发明的核心发明点在于，以链路信道状态为参考标准，在链路信道状态未达设定门限之前，采用多路尝试法进行频偏估计和补偿并为历史平滑法训练历史频偏值，若已达设定门限则采用历史平滑法进行频偏估计和补偿；在进行补偿之后，根据解调数据的链路质量状态来最终确定本次的频偏估计值，并更新链路质量状态参数，以及输出下一次需使用的历史频偏值。通过多路尝试法与历史平滑法的结合，可以快速训练得到所需历史频偏值，具有计算量小的优点，同时因历史频偏值的采用，使得在计算得到本次残余频偏值后即可在历史频偏值基础上进行频偏补偿，扩大了适应范围和提高了补偿速度。

基于上述思路，形成了本发明的一种正交频分复用系统中的频偏估计和校正方法的技术方案，如图2所示，包括如下步骤：

A、获取目标用户的导频位频域信道估计值，并对信道估计值在频域进行平滑；

B、获取接收机链路质量状态：在链路质量状态满足启动门限条件时，根据历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值，采用历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并输出一个链路质量状态参数；在链路质量状态未满足启动门限条件时，根据目标用户的导频位频域信道估计值，采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并选择输出一个链路质量状态参数；

C、根据所述链路质量状态参数更新所述接收机的链路质量状态，确定本次频偏估计输出值，并根据所确定的本次频偏估计输出值输出下次频偏估计需使用的历史频偏值。

如图3所示，给出了本发明所述一种正交频分复用系统中的频偏估计和校正方法的详细流程图，包括下列步骤：

第一步：获取目标用户的导频位频域信道估计值；

第二步：对信道估计值在频域进行分段平滑；

第三步：根据链路质量状态来判断是进入历史平滑法的分支流程进行频偏估计，还是进入多路尝试法的分支流程进行频偏估计：

若是，则跳转至第四步，进行历史平滑频偏计算法估计和频偏补偿；

若否，则跳转至第五步，进行多分支频偏估计和补偿，用以计算历史平滑频偏计算法的初始值并补偿数据频偏；

其中，链路质量状态包括一个链路质量状态寄存器R，一个链路质量计数器Count。所述寄存器R中的比特位为0或1，表示链路状态为好或者不好，而所述计数器Count是则表示寄存器R中为1的个数，判断Count是否大于预设的计数阈值，从而决定是否启动历史平滑法。

第四步：采用历史平滑频偏计算法进行频偏估计和补偿；本步骤又可以包括下列子步骤：

4.1......使用历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值进行目标用户的频偏估计值的计算；

4.2......天线相关性弱的时候，各个天线分别做频偏补偿；反之，可以做多天线的统一做频偏补偿；

4.3......频域解调数据；

4.4......计算解调后数据的信噪比SIR或者CRC校验字；

第五步：采用多分支尝试法，设定补偿的初值，进行多分支频偏估计和补偿，计算历史平滑频偏计算法的初始值；本步骤又可以包括下列子步骤：

5.1......计算目标用户的频偏估计值；

5.2......天线相关性弱的时候，各个天线分别做频偏补偿；反之，可以做多天线的统一做频偏补偿；

5.3......频域解调数据；

5.4......计算解调后数据的信噪比SIR或者CRC校验字；

5.5......输出一支SIR大的(或者CRC正确的)解调数据，及其对应的SIR和频偏值，确定输出估计频偏为该分支初始频偏值+该分支的残余频偏值；

第六步：判断第四步或第五步估计的数据信噪比SIR是否大于信噪比门限，若是，则跳转至第七步；若否，则跳转至第八步；

第七步：更新链路质量寄存器R，最新状态位置为1，本次频偏估计输出为历史频偏值+残余频偏值；

第八步：更新链路质量寄存器R，最新状态位置为0，本次频偏估计输出为历史频偏值；

第九步：输出下次频偏估计需使用的历史频偏值

下次历史频偏值＝(1-p)*本次频偏历史值+p*本次频偏估计

第十步：更新链路质量计数器Count。

下面再以两个具体实施例，来分别说明采用历史平滑法和多路尝试法进行频偏估计和校正的具体实施方式。以下技术方案描述针对用户m，所有用户频偏估计和补偿方案相同。n表示执行频偏算法的数据单元号。

首先，获取目标用户的导频位频域信道估计值。导频1在频域接收序列为Y₁ ^(m)(k)，导频2的频域接收序列为Y₂ ^(m)(k)，本地频域导频码为X^(m)(k)，长度均为M，那么对应的信道估计值如下式所示：

$H_1^{\left(m\right)}\left(k\right)=\frac{Y_1^{\left(m\right)}\left(k\right)}{X^{\left(m\right)}\left(k\right)}=a_k{e}^{j{\mathrm{\φ}}_1},$ 1≤k≤M；

$H_2^{\left(m\right)}\left(k\right)=\frac{Y_2^{\left(m\right)}\left(k\right)}{X^{\left(m\right)}\left(k\right)}=b_k{e}^{j{\mathrm{\φ}}_2},$ 1≤k≤M；

其中，φ₁和φ₂分别包含导频1对应的t₁和导频2对应的t₂时刻的信道相位特性与频偏相位信息。

对用户m的信道估计值H₁ ^(m)(k)、H₂ ^(m)(k)分为Q段，在每段内进行频域平滑。将连续的N_smoothing＝M/Q个子载波上的信道估计值进行求平均，

${\stackrel{\‾}{H}}_{1,s}^{\left(m\right)}=\frac{1}{N_{\mathrm{smoothing}}}\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{smoothing}}}{\mathrm{\Σ}}}{H}_1^{\left(m\right)}((s-1)\×N_{\mathrm{smoothing}}+j),$

1≤s≤Q，1≤j≤N_smoothing

${\stackrel{\‾}{H}}_{2,s}^{\left(m\right)}=\frac{1}{N_{\mathrm{smoothing}}}\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{smoothing}}}{\mathrm{\Σ}}}{H}_2^{\left(m\right)}((s-1)\×N_{\mathrm{smoothing}}+j),$

1≤s≤Q，1≤j≤N_smoothing。

然后，根据链路质量状态来判断是进入历史分支做频偏估计，还是进入尝试分支做频偏估计。初始化链路质量状态寄存器R^(m)， $R_{n-1}^{\left(m\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{b}_1& b_2& L& b_N\end{array}\right],$ R^(m)的位长为N，R^(m)的每个比特位表示一次接收的链路质量状态，0：不好，1：好。链路质量计数器Count^(m)＝寄存器R^(m)中1的个数。R^(m)初始化为全0，对其采用左处右入的方式更新维护。

判断链路质量计数器Count^(m)是否比门限Count_Thr大，若是，则进行历史平滑频偏计算法估计和补偿频偏；若不是，则进行多分支频偏估计和补偿，计算历史平滑频偏计算法的初始值。

Count_Thr值大小与多分支尝试的次数相关，该值得设定可通过无线场景测试获得，不同的场景可以配置不同的值。

实施例1，历史平滑法的分支流程实施方式。

当Count^(m)＞Count_Thr时，进行历史平滑频偏计算法估计和补偿数据。用历史频偏值f_n-1参与当前残余频偏计算，这个初值f_n-1来源于上次的频偏估计输出，如果没有上次的(该情况出现在Count_Thr＝0时)，那么该初值为f_k，0＝0；

本次残余频偏ΔΔf_ka通过如下公式计算得到：

$\mathrm{\Δ\Δ}{f}_{s,\mathrm{ka}}=\frac{\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-2\mathrm{\π}\·L\·t\·{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δf}}}_{n-1,\mathrm{ka}}}{2\mathrm{\π}\·L\·t}+l\×2000$

，1≤ka＜Ka

$=\frac{\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)}{2\mathrm{\π}\·L\·t}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δf}}}_{n-1,\mathrm{ka}}+l\×2000$

${\mathrm{\Δ\Δf}}_{\mathrm{ka}}=\frac{1}{Q}\underset{s=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\Δf}}_{s,\mathrm{ka}};$

其中，L是两个导频之间的OFDM符号个数，t是两个导频之间的OFDM符号的时间间隔，Ka表示天线数目，ka表示天线号。

得到残余频偏后，则将本次补偿的频偏确定为

Δf_ka＝Δf_n-1，ka+ΔΔf_ka

n表示子帧编号，1是使ΔΔf_s，ka∈(-1000，1000)的整数，符号“∠”表示求相位(复数的辐角主值)。

对平滑后的信道估计值进行组内复制，得到

后，1≤k≤M，天线相关性弱的时候，各个天线分别做频偏补偿；天线相关性强的时候，可以多天线统一做频偏补偿。以弱相关性的天线为例，进行说明：

以Δf_ka为斜率，线性插值生成数据部分的信道估计相位：

以为中心，进行相位线性插值，得到slot0的数据信道估计相位值

以

为中心，进行相位线性插值，得到slot1的数据信道估计相位值

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,\mathrm{ka}}\left(k\right)={\mathrm{\Δf}}_{\mathrm{ka}}\×2\mathrm{\π}\×\frac{1\×{10}^{-3}}{\mathrm{Num}\_\mathrm{Symbol}}\×(i-3);$

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,\mathrm{ka}}\left(k\right)={\mathrm{\Δf}}_{\mathrm{ka}}\×2\mathrm{\π}\×\frac{1\×{10}^{-3}}{\mathrm{Num}\_\mathrm{Symbol}}\×(i-3)$

[Normal CP]：i＝0，1，2，4，5，6，1≤k≤M，Num_Symbol＝14

[Extended CP]：i＝0，1，2，4，5，1≤k≤M，Num_Symbol＝12

$H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,\mathrm{ka}}\left(k\right)={\stackrel{\stackrel{\‾}{\‾}}{H}}_{1,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\left(k\right)\×e^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,\mathrm{ka}}\left(k\right)},$

$H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,\mathrm{ka}}\left(k\right)={\stackrel{\stackrel{\‾}{\‾}}{H}}_{2,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\left(k\right)\×e^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,\mathrm{ka}}\left(k\right)}$

频域进行数据解调，同时完成多天线合并，例如ZF解调

$d_{\mathrm{slot}0,i}^{\$}\left(k\right)={\left(H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i}^H\left(k\right)H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i}\left(k\right)\right)}^{-1}{H}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i}^H\left(k\right)R_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i}\left(k\right)$

$d_{\mathrm{slot}1,i}^{\$}\left(k\right)={\left(H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i}^H\left(k\right)H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i}\left(k\right)\right)}^{-1}{H}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i}^H\left(k\right)R_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i}\left(k\right)$

$H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i}\left(k\right)=\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,1}\left(k\right)\\ H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,2}\left(k\right)\\ M\\ H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,\mathrm{Ka}}\left(k\right)\end{array}\right],$

$H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i}\left(k\right)=\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,1}\left(k\right)\\ H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,2}\left(k\right)\\ M\\ H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,\mathrm{Ka}}\left(k\right)\end{array}\right]$

然后，将频域数据使用IFFT变换到时域， $d_{\mathrm{slot}0,i}^{\$}\left(k\right)\stackrel{\mathrm{ifft}}{\→}{d}_{\mathrm{slot}0,i}^{\$}\left(n\right),$ $d_{\mathrm{slot}1,i}^{\$}\left(k\right)\stackrel{\mathrm{ifft}}{\→}{d}_{\mathrm{slot}1,i}^{\$}\left(n\right)$

对数据d_slot0，i ^$(n)，d_slotl，i ^$(n)进行信噪比SIR估计，计算

判断估计的数据信噪比SIR_n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。

若是，则将更新链路质量寄存器R_k，最新状态位置为1，R_k，n＝[b₂ b₃ L b_N 1]，

本次频偏估计输出Δf_ka＝Δf_n-1，ka+ΔΔf_ka；

若不是，更新链路质量寄存器R_k，最新状态位置为0，R_k，n＝[b₂ b₃ L b_N 0]，

本次频偏估计输出Δf_ka＝Δf_n-1，ka；

最后，输出下次频偏估计需使用的历史频偏值。下次历史频偏值Δf_n，ka＝(1-p)Δf_n-1，ka+p·Δf_ka。更新链路质量计数器Count^(m)。

实施例2，多路尝试法的分支流程实施方式。

当Count^(m)≤Count_Thr时，进行多分支频偏估计和补偿，计算历史平滑频偏计算法的初始值。

在Z个分支中，用不同分支初始频偏值f_g ^(m)，g＝1，L，Z，参与当前残余频偏计算，这个初值f_g ^(m)是设定值，可以通过仿真确定，Z的数值可以根据接收机的能力设定；

本次残余频偏ΔΔf_ka为

$\mathrm{\Δ\Δ}{f}_{s,\mathrm{ka}}=\frac{\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-2\mathrm{\π}\·L\·t\·f_g}{2\mathrm{\π}\·L\·t}+l\×2000$

$=\frac{\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\∠\left({\stackrel{\‾}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)}{2\mathrm{\π}\·L\·t}-f_g+l\×2000,$

${\mathrm{\Δ\Δf}}_{\mathrm{ka}}=\frac{1}{Q}\underset{s=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\Δf}}_{s,\mathrm{ka}},$ 其中，L是两个导频之间的OFDM符号个数；

本次补偿的频偏为

Δf_ka，g＝f_g+ΔΔf_ka

n表示子帧编号，l是使ΔΔf_s，ka∈(-1000，1000)的整数，符号“∠”表示求相位(复数的辐角主值)。

对平滑后的信道估计值进行组内复制，得到

后，1≤k≤M，天线相关性弱的时候，各个天线分别做频偏补偿；天线相关性强的时候，可以多天线统一做频偏补偿。以弱相关性的天线为例，进行说明：

分别以Δf_ka，g，g＝1，L，Z为斜率，线性插值生成数据部分的信道估计相位：

以

为中心，进行相位线性插值，得到slot0的数据信道估计相位值

以为中心，进行相位线性插值，得到slot1的数据信道估计相位值

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,\mathrm{ka},g}\left(k\right)=\mathrm{\Δ}{f}_{\mathrm{ka},g}\×2\mathrm{\π}\×\frac{1\×{10}^{-3}}{\mathrm{Num}\_\mathrm{Symbol}}\×(i-3);$

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,\mathrm{ka},g}\left(k\right)=\mathrm{\Δ}{f}_{\mathrm{ka},g}\×2\mathrm{\π}\×\frac{1\×{10}^{-3}}{\mathrm{Num}\_\mathrm{Symbol}}\×(i-3);$

[Normal CP]：i＝0，1，2，4，5，6，1≤k≤M，Num_Symbol＝14

[Extended CP]：i＝0，1，2，4，5，1≤k≤M，Num_Symbol＝12

$H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,\mathrm{ka},g}\left(k\right)={\stackrel{\stackrel{\‾}{\‾}}{H}}_{1,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\left(k\right)\×e^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,\mathrm{ka},g}\left(k\right)},$

$H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,\mathrm{ka},g}\left(k\right)={\stackrel{\stackrel{\‾}{\‾}}{H}}_{2,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\left(k\right)\×e^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,\mathrm{ka},g}\left(k\right)},$

频域进行数据解调，同时完成多天线合并，例如ZF解调

$d_{\mathrm{slot}0,i,g}^{\$}\left(k\right)={\left(H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,g}^H\left(k\right)H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,g}\left(k\right)\right)}^{-1}{H}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i,g}^H\left(k\right)R_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}0,i}\left(k\right)$

$d_{\mathrm{slot}1,i,g}^{\$}\left(k\right)={\left(H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,g}^H\left(k\right)H_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,g}\left(k\right)\right)}^{-1}{H}_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i,g}^H\left(k\right)R_{\mathrm{data}\_\mathrm{slot}1,i}\left(k\right)$

然后，将频域数据使用IFFT变换到时域， $d_{\mathrm{slot}0,i,g}^{\$}\left(k\right)\stackrel{\mathrm{ifft}}{\→}{d}_{\mathrm{slot}0,i,g}^{\$}\left(n\right),$ $d_{\mathrm{slot}1,i,g}^{\$}\left(k\right)\stackrel{\mathrm{ifft}}{\→}{d}_{\mathrm{slot}1,i,g}^{\$}\left(n\right)$

选择信噪比高的那一个分支，或者计算各个模块的CRC校验字，选择CRC正确的分支，下面以信噪比为例说明：

对数据d_{slot0，i，g} ^$(n)，d_{slot1，i，g} ^$(n)进行信噪比SIR估计，计算

比较

的大小，取最大的

$\mathrm{dec}\_\mathrm{SI}\hat{R}=\max \{\mathrm{SI}{\hat{R}}_1,\mathrm{SI}{\hat{R}}_2,\mathrm{SI}{\hat{R}}_3\}$

如果最大的

次大的 $\mathrm{SI}\hat{R}<{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{Thr}\_\mathrm{Fre}},$ dec_g＝0；否则，dec_g＝g；

dec_Δf_ka＝Δf_ka，g

$\mathrm{dec}\_d_{\mathrm{slot}0,i}^{\$}\left(n\right)=d_{\mathrm{slot}0,i,\mathrm{dec}\_g}^{\$}\left(n\right)$

$\mathrm{dec}\_d_{\mathrm{slot}1,i}^{\$}\left(n\right)=d_{\mathrm{slot}1,i,\mathrm{dec}\_g}^{\$}\left(n\right)$

判断所选分支的估计数据信噪比SIR_n ^(m)是否大于信噪比门限SIR_Thr。

若是，则将更新链路质量寄存器R^(m)，最新状态位置为1， $R_n^{\left(m\right)}=\left[\begin{array}{ccccc}{b}_2& b_3& L& b_N& 1\end{array}\right],$

本次频偏估计输出Δf_ka＝Δf_n-1，ka+ΔΔf_ka；

若不是，更新链路质量寄存器R_n ^(m)，最新状态位置为0， $R_n^{\left(m\right)}=\left[\begin{array}{ccccc}{b}_2& b_3& L& b_N& 0\end{array}\right],$

本次频偏估计输出Δf_ka＝Δf_n-1，ka；

最后，输出下次频偏估计需使用的历史频偏值。下次历史频偏值Δf_n，ka＝(1-p)Δf_n-1，ka+p·Δf_ka。更新链路质量计数器Count^(m)。

本发明的一种正交频分复用系统的频偏估计与校正的方法，通过历史频偏平滑的方法，使用导频进行频偏估计、校正，并用多分支的方法为历史平滑方法提供可靠的初始频偏校正值，二者结合起来实现提高基站和终端进行频偏估计与补偿能力范围，从而解决接收机性能受频偏校正能力的限制问题。

基于上述频偏估计和校正方法，本发明还进一步提供一种频偏估计和校正装置，该装置如图4所示，包括如下模块：

天线，用于在OFDM系统中接收无线导频信号，并将无线导频信号发送给导频位频域信道估计模块；

导频位频域信道估计模块，用于根据本地频域导频码和目标用户所接收的两个导频的频域接收序列，获取两个导频对应的导频位频域信道估计值，将该导频位频域信道估计值发送给平滑模块；

平滑模块，用于对导频位频域信道估计值进行分段平滑；

链路质量状态检测模块，用于对平滑后的目标用户的导频位频域信道估计值进行链路质量检测，获取链路质量状态，并将该链路质量状态上报给控制模块；

控制模块，用于根据链路质量状态，通知频偏估计与补偿模块采用历史平滑法或是采用多分支尝试法，进行频偏估计和频偏补偿：

在链路质量状态满足启动门限条件时，通知频偏估计与补偿模块根据历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值，采用历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并输出一个链路质量状态参数；

在链路质量状态未满足启动门限条件时，通知频偏估计与补偿模块根据目标用户的导频位频域信道估计值，采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并选择输出一个链路质量状态参数；

频偏估计与补偿模块，用于按照控制模块的指示，根据目标用户的导频位频域信道估计值按照历史平滑法或是多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，根据频偏估计结果对多个天线分别进行频偏补偿：

频偏估计与补偿模块按照历史平滑法进行频偏估计的具体方式可以参见实施例1的具体实施方式；

频偏估计与补偿模块按照多分支补偿法进行频偏估计的具体方式可以参见实施例2的具体实施方式；

数据解调模块，用于对按照历史平滑法或多分支尝试法进行频偏补偿的数据进行解调；

链路质量参数选择模块，用于按照历史平滑法或多分支尝试法进行频偏补偿的数据进行解调后的数据，进行链路质量参数选择，例如SIR；

所述控制模块，根据所述链路质量参数选择模块的选择结果，确定历史平滑法或多分支尝试法进行频偏估计与补偿的本次频偏估计输出值，并根据所确定的本次频偏估计输出值输出下次频偏估计需使用的历史频偏值。

链路质量状态检测模块又包括链路质量状态寄存器以及链路质量状态计数器，链路质量寄存器，用于保存链路质量状态，链路质量状态计数器用于累加满足条件的链路质量状态的数目。在确定本次最终的频偏估计输出值之后，需要更新链路质量寄存器中的状态，以及链路质量状态计数器的数字。

所述链路质量状态寄存器R中的比特位为0或1，表示链路状态为好或者不好，而所述链路质量状态计数器Count是则表示寄存器R中为1的个数，判断Count是否大于预设的计数阈值，从而决定是否启动历史平滑法。

该频偏估计和校正装置可以是作为接收机的手机终端或基站本身，也可以是终端或基站内的一个特定部件。

本发明适用于OFDM系统，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种正交频分复用系统中的频偏估计和校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、获取目标用户的导频位频域信道估计值，并对信道估计值在频域进行平滑；

B、获取接收机链路质量状态：在链路质量状态满足启动门限条件时，根据历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值，采用历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并输出一个链路质量状态参数；在链路质量状态未满足启动门限条件时，根据目标用户的导频位频域信道估计值，采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并选择输出一个链路质量状态参数；

C、根据所述链路质量状态参数更新所述接收机的链路质量状态，确定本次频偏估计输出值，并根据所确定的本次频偏估计输出值输出下次频偏估计需使用的历史频偏值；

步骤B中，在链路质量状态满足启动门限条件时，根据历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值，采用历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并输出一个链路质量状态参数的步骤具体包括：

按照天线相关性的程度，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对天线进行频偏补偿；

在频域对频偏补偿后的数据进行解调，获得频域解调数据；

计算解调后数据的信噪比SIR或者CRC校验字，所述链路质量状态参数为信噪比SIR或者CRC校验字；

步骤B中，在链路质量状态未满足启动门限条件时，根据目标用户的导频位频域信道估计值，采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并选择输出一个链路质量状态参数的步骤具体包括：

根据目标用户的导频位频域信道估计值和各路的补偿初值，计算目标用户的频偏估计值；

按照天线相关性的程度，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对天线进行频偏补偿；

在频域对频偏补偿后的各路数据进行解调，获得各路频域解调数据；

计算解调后各路数据的信噪比SIR或者CRC校验字，所述链路质量状态参数为信噪比SIR或者CRC校验字；

从各路解调数据中，选择一支信噪比SIR大或者CRC校验字正确的解调数据，将该分支的初始频偏值+该分支的残余频偏值作为输出估计频偏，将该分支的信噪比SIR作为输出信噪比SIR；

所述根据目标用户的导频位频域信道估计值和各路的补偿初值，计算目标用户的频偏估计值的步骤具体为：

首先，根据目标用户的导频位频域信道估计值

不同分支初始频偏值

计算本次残余频偏ΔΔf_ka为：

$\mathrm{\&Delta;\&Delta;}{f}_{s,\mathrm{ka}}=\frac{\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;L\&CenterDot;t\&CenterDot;f_g^{\left(m\right)}}{2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;L\&CenterDot;t}+l\&times;2000$

$=\frac{\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)}{2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;L\&CenterDot;t}-f_g^{\left(m\right)}+l\&times;2000$

其中，L是两个导频之间的正交频分复用OFDM符号个数，l是使ΔΔf_s,ka∈(-1000,1000)的整数，t是它们之间的时间间隔，符号

表示求相位，Q表示分段的段数，g=1,…,Z，Z为分支个数；

然后，确定本次补偿的频偏Δf_ka,g为：

其中

1≤s≤Q，s是分段号；

1≤ka≤Ka，Ka表示天线数目，ka表示天线号。

2.如权利要求1所述的频偏估计和校正方法，其特征在于，步骤A中具体包括：

根据本地频域导频码和目标用户所接收的两个导频的频域接收序列，获取两个导频对应的信道估计值；

对目标用户的每个导频对应的信道估计值进行分段，在每段内进行频域平滑。

3.如权利要求1所述的频偏估计和校正方法，其特征在于，步骤B中所述链路质量状态包括如下参数：

信噪比门限，用于作为频偏补偿、解调后数据对应的链路质量是否满足要求的标准；

链路质量状态寄存器R，所述R的状态为1或0，为1表示链路状态满足要求，为0表示链路状态未达要求；

链路质量计数门限，用于作为是否启动历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿的启动门限条件，大于该计数门限则启动历史平滑法；

链路质量计数器，用于计算链路质量状态寄存器中1的个数，在该计数器中的计数大于所述链路质量计数门限时，触发启动历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿；在该计数器中的计数小于所述链路质量计数门限时，触发采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿。

4.如权利要求1所述的频偏估计和校正方法，其特征在于，

所述使用历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值进行目标用户的频偏估计值的计算的步骤，具体为：

首先，根据目标用户的导频位频域信道估计值

历史频偏值

计算本次残余频偏ΔΔf_ka为：

$\mathrm{\&Delta;\&Delta;}{f}_{s,\mathrm{ka}}=\frac{\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;L\&CenterDot;t\&CenterDot;{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;f}}}_{n-1,\mathrm{ka}}}{2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;L\&CenterDot;t}+l\&times;2000,1\&le;\mathrm{ka}\&le;\mathrm{Ka}$

$=\frac{\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)}{2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;L\&CenterDot;t}-{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;f}}}_{n-1,\mathrm{ka}}+l\&times;2000$

其中，

来源于上次的频偏估计输出，L是两个导频之间的正交频分复用OFDM符号个数，t是它们之间的时间间隔，n表示子帧编号，l是使''f_s,ka∈(-1000,1000)的整数，符号

表示求相位，Q表示分段的段数；s是分段号；Ka表示天线数目，ka表示天线号；

然后，确定本次的补偿频偏为： ${\mathrm{\&Delta;f}}_{\mathrm{ka}}={\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;f}}}_{n-1,\mathrm{ka}}+{\mathrm{\&Delta;\&Delta;f}}_{\mathrm{ka}}.$

5.如权利要求3所述的频偏估计和校正方法，其特征在于，步骤C中具体包括：

所述链路质量状态参数是信噪比SIR，

若信噪比SIR大于所述信噪比门限，则确定本次频偏估计输出为历史频偏值+残余频偏值，同时更新链路质量寄存器R中最新状态位置为1，更新链路质量计数器的计数值；

若信噪比SIR小于所述信噪比门限，则确定本次频偏估计输出为历史频偏值，同时更新链路质量寄存器R中最新状态位置为0；

确定出下次频偏估计需使用的历史频偏值为：

下次历史频偏值=（1-p）*本次频偏历史值+p*本次频偏估计，

其中，p为0到1之间的小数。

6.如权利要求1所述的频偏估计和校正方法，其特征在于，所述按照天线相关性的程度，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对天线进行频偏补偿的步骤具体为：

在天线相关性弱时，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对各个天线分别做频偏补偿；

在天线相关性强时，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对多天线统一做频偏补偿。

7.如权利要求6所述的频偏估计和校正方法，其特征在于，在天线相关性弱时，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对各个天线分别做频偏补偿，是计算所得的目标用户的频偏估计值为斜率，通过线性插值生成数据部分的信道估计相位来实现补偿的。

8.一种频偏估计和校正装置，位于终端或基站上对无线导频信号进行频偏估计和补偿，该装置包括如下模块：

导频位频域信道估计模块，用于根据本地频域导频码和目标用户从天线所接收的两个导频的频域接收序列，获取两个导频对应的信道估计值，将该信道估计值发送给平滑模块；

平滑模块，用于对导频位频域信道估计值进行分段平滑；

链路质量状态检测模块，用于对平滑后的目标用户的导频位频域信道估计值进行链路质量检测，获取链路质量状态，并将该链路质量状态上报给控制模块；

控制模块，用于根据链路质量状态，通知频偏估计与补偿模块采用历史平滑法或是采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿；

频偏估计与补偿模块，用于按照控制模块的指示，根据目标用户的导频位频域信道估计值，按照历史平滑法或是多分支尝试法根据所述平滑模块分段平滑后的导频位频域信道估计值进行频偏估计和频偏补偿，根据频偏估计结果对多个天线分别进行频偏补偿：

数据解调模块，用于对按照历史平滑法或多分支尝试法进行频偏补偿后的数据进行解调；

链路质量参数选择模块，用于对按照历史平滑法或多分支尝试法进行频偏补偿的数据进行解调后的数据，进行链路质量参数选择；

所述控制模块，根据所述链路质量参数选择模块的选择结果，确定历史平滑法或多分支尝试法进行频偏估计与补偿的本次频偏估计输出值，并根据所确定的本次频偏估计输出值输出下次频偏估计需使用的历史频偏值；

所述控制模块在链路质量状态满足启动门限条件时，通知频偏估计与补偿模块根据历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值，频偏估计与补偿模块采用历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并输出一个链路质量状态参数；

所述控制模块在链路质量状态未满足启动门限条件时，通知频偏估计与补偿模块根据目标用户的导频位频域信道估计值，频偏估计与补偿模块采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并选择输出一个链路质量状态参数；

所述控制模块，在链路质量状态满足启动门限条件时，根据历史频偏值和目标用户的导频位频域信道估计值，采用历史平滑法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并输出一个链路质量状态参数的步骤具体包括：

按照天线相关性的程度，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对天线进行频偏补偿；

在频域对频偏补偿后的数据进行解调，获得频域解调数据；

计算解调后数据的信噪比SIR或者CRC校验字，所述链路质量状态参数为信噪比SIR或者CRC校验字；

所述控制模块，在链路质量状态未满足启动门限条件时，根据目标用户的导频位频域信道估计值，采用多分支尝试法进行频偏估计和频偏补偿，对频偏补偿后的数据进行频域解调并选择输出一个链路质量状态参数的步骤具体包括：

根据目标用户的导频位频域信道估计值和各路的补偿初值，计算目标用户的频偏估计值；

按照天线相关性的程度，根据计算所得的目标用户的频偏估计值对天线进行频偏补偿；

在频域对频偏补偿后的各路数据进行解调，获得各路频域解调数据；

计算解调后各路数据的信噪比SIR或者CRC校验字，所述链路质量状态参数为信噪比SIR或者CRC校验字；

从各路解调数据中，选择一支信噪比SIR大或者CRC校验字正确的解调数据，将该分支的初始频偏值+该分支的残余频偏值作为输出估计频偏，将该分支的信噪比SIR作为输出信噪比SIR；

所述根据目标用户的导频位频域信道估计值和各路的补偿初值，计算目标用户的频偏估计值的步骤具体为：

首先，根据目标用户的导频位频域信道估计值不同分支初始频偏值

计算本次残余频偏ΔΔf_ka为：

$\mathrm{\&Delta;\&Delta;}{f}_{s,\mathrm{ka}}=\frac{\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;L\&CenterDot;t\&CenterDot;f_g^{\left(m\right)}}{2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;L\&CenterDot;t}+l\&times;2000$

$=\frac{\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{2,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)-\&angle;\left({\stackrel{\&OverBar;}{H}}_{1,s,\mathrm{ka}}^{\left(m\right)}\right)}{2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;L\&CenterDot;t}-f_g^{\left(m\right)}+l\&times;2000$

其中，L是两个导频之间的正交频分复用OFDM符号个数，l是使ΔΔf_s,ka∈(-1000,1000)的整数，t是它们之间的时间间隔，符号

表示求相位，Q表示分段的段数，g=1,…,Z，Z为分支个数；

然后，确定本次补偿的频偏Δf_ka,g为： ${\mathrm{\&Delta;f}}_{\mathrm{ka},g}=f_g^{\left(m\right)}+{\mathrm{\&Delta;\&Delta;f}}_{\mathrm{ka}},$ 其中

1≤s≤Q，s是分段号；

1≤ka≤Ka，Ka表示天线数目，ka表示天线号。

9.如权利要求8所述的频偏估计和校正装置，其特征在于，

所述链路质量状态检测模块还包括链路质量状态寄存器以及链路质量状态计数器，

链路质量状态寄存器，用于保存链路质量状态；

链路质量状态计数器，用于累加满足条件的链路质量状态的数目。

10.如权利要求9所述的频偏估计和校正装置，其特征在于，

所述控制模块在确定本次最终的频偏估计输出值之后，通知所述链路质量状态检测模块更新链路质量寄存器中的状态，以及链路质量状态计数器的数字。

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