CN103368881B - 通信信号频偏调整系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出通信信号频偏调整系统，包括：信号接收单元，用于接收数字采样信号；同步单元，用于对接收的数字采样信号进行定时同步；频偏估计单元，用于对定时同步后的数字采样信号进行频偏估计；频偏配置单元，用于根据频偏估计值配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；同步下采样单元，用于对定时同步后的数字采样信号进行同步下采样得到采样基带信号；频偏补偿单元，用于根据所述频偏值和同步下采样的基带信号进行多支路的频偏补偿；信号选择单元，用于从频偏补偿后的信号中选择最优的信号。本发明提出通信信号频偏调整方法，可以有效减少系统频偏影响，提高系统接收机的性能、提高通信质量。

Description

通信信号频偏调整系统和方法

技术领域

本发明涉及移动通信信号处理领域，具体涉及通信信号频偏调整系统和方法。

背景技术

由于移动用户终端中发送消息信号的同时存在一定移动，使得基站相对用户终端处于运动状态，而当接收机相对发射机处在一定速率的运动状态下，接收到的信号的频率会发生偏移(多普勒频移现象)。频偏量过大时，会造成通信质量下降。为了消除多普勒频移造成的不利影响，在通信系统中采用自动频率控制(AFC)算法实时校正信号频偏，改善通信质量。

但是AFC技术并非在所有情况下都能够有效消减多普勒频移效应产生的频偏，通信质量得不到保障。在用户终端移动速度并不大的情况下，AFC技术对于由此产生的多普勒频移的纠偏效果不明显，有时候甚至会出现副作用，降低了接收解调的性能。

发明内容

本发明的目的在于提出通信信号频偏调整系统，可以有效减少频偏，提高系统接收机的性能、提高通信质量。

为解决上述目的，采用的技术方案如下：

通信信号频偏调整系统，包括：

信号接收单元，用于接收数字采样信号；

同步单元，用于对接收的数字采样信号进行定时同步；

频偏估计单元，用于对定时同步后的数字采样信号进行频偏估计；

频偏配置单元，用于根据频偏估计值配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；

同步下采样单元，用于对定时同步后的数字采样信号进行同步下采样得到采样基带信号；

频偏补偿单元，用于根据所述频偏值和同步下采样的基带信号进行多支路的频偏补偿；

信号选择单元，用于从频偏补偿后的信号中选择最优的信号。

本发明通过对接收的同步信号进行频偏估计；根据频偏估计值设置多路的用于频偏补偿的频偏值；下采样同步后的数字采样信号；根据设置的频偏值和下采样的基带信号进行频偏补偿，然后对各支路频偏补偿结果进行检测，可以根据信噪比或噪声功率其中一个参数，选择最优的信号，使得该最优信号尽可能的接近原始信号，可以有效减少频偏，提高系统接收机的性能、提高通信质量。

本发明的目的在于提出通信信号频偏调整方法，可以有效减少频偏，提高系统接收机的性能、提高通信质量。

为解决上述目的，采用的技术方案如下：

通信信号频偏调整方法，包括步骤：

接收数字采样信号；

对接收的数字采样信号进行定时同步；

对定时同步后的数字采样信号进行频偏估计；

根据频偏估计值配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；

对定时同步后的数字采样信号进行同步下采样得到采样基带信号；

根据所述频偏值和同步下采样的基带信号进行多支路的频偏补偿；

从频偏补偿后的信号中选择最优的信号。

本发明通过对接收的同步信号进行频偏估计；根据频偏估计值设置多路的用于频偏补偿的频偏值；下采样同步后的数字采样信号；根据设置的频偏值和下采样的基带信号进行频偏补偿，然后对各支路频偏补偿结果进行检测，可以根据信噪比或噪声功率其中一个参数，选择最优的信号，使得该最优信号尽可能的接近原始信号，可以有效减少频偏，提高系统接收机的性能、提高通信质量。

附图说明

图1是本发明提出的通信信号频偏调整系统的一个结构示意图；

图2是本发明方法的一个实施例流程图。

具体实施方式

为便于理解，下面将结合附图进行阐述。

请参考图1，本发明提出的通信信号频偏调整系统，包括：

信号接收单元T1，用于接收数字采样信号；

同步单元T2，用于对接收的数字采样信号进行定时同步；

频偏估计单元T3，用于对定时同步后的数字采样信号进行频偏估计；

频偏配置单元T4，用于根据频偏估计值配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；

同步下采样单元T5，用于对定时同步后的数字采样信号进行同步下采样得到采样基带信号；

频偏补偿单元T6，用于根据频偏值和同步下采样的基带信号进行多支路的频偏补偿；

信号选择单元T7，用于从频偏补偿后的信号中选择最优的信号。

本发明通过对接收的信号进行频偏估计；根据频偏估计值设置多路的用于频偏补偿的频偏值；下采样定时同步后的数字采样信号；根据设置的频偏值和下采样的基带信号进行频偏补偿，然后对各支路频偏补偿结果进行检测，可以根据信噪比或噪声功率其中一个参数，选择最优的信号，使得该最优信号尽可能的接近原始信号，可以有效减少频偏，提高系统接收机的性能、提高通信质量。

其中，当信号接收单元接收的数字采样信号是K倍采样获得的信号时，数字采样信号经同步单元T2进行定时同步后，频偏估计单元T6对定时同步后的数字采样信号进行频偏估计得到K个频偏估计值，频偏配置单元T4根据K个频偏估计值的平均值 配置频偏值，其中K大于等于1。

具体的，当信号接收单元T1接收的数字采样信号由多倍采样得到时，频偏估计单元T2，对各采样点信号进行频偏估计时，得到多个频偏估计值；例如4倍采样得到的数字采样信号，进行频偏估计，可得到4个频偏估计值。此时，频偏配置单元T3利用频偏估计值的平均值来配置频偏值。

当信号接收单元T1接收的数字采样信号由单倍采样得到时，频偏估计单元T2，进行频偏估计时，只得到一个频偏估计值，此时，频偏配置单元T3利用该频偏估计值配置频偏值。

具体的频偏估计方法可以为：

S1.根据基带数据计算信道冲击响应；

S2.抽取基带数据中与已知序列对应的基带信号；

S3.将已知训练序列与估计的信道冲击响应进行卷积，重建理想信号；

S4.将已知训练序列对应的基带信号与重建的基带信号共轭的对应点相乘；

S5.将上面计算得到的信号序列中多个相隔10点的两信号点共轭相乘并相加，得到10倍的频偏值得正切值；

S6.将得到的10倍频偏指的正切值除以10，查反正切表得到频偏值

S7.获得的Q个采样点的频偏估计值进行平均计算得到系统的频偏估计值 ${\hat{f}}_d=\frac{1}{Q}\underset{i=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{f}}_{d,i}.$

具体的频偏配置方法，可采用如下方法：

方式一：

频偏配置单元T3配置频偏值时，根据公式 配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；

其中，i＝0，1，2，......，N-1；N为支路数；f_i为配置的所有支路的频偏值；β为频偏估计加权值，β大于1。例如可选择N＝4，β＝1.5。

方式二：

频偏配置单元T3配置频偏值时，若 小于f_set，则将各支路的频偏值都配置为0；若 大于等于f_set，则将其中一个支路的频偏值配置为0，根据公式 $f_{j+(M-1)/2+1}={\hat{f}}_d+j\·\mathrm{\α}\·\left|{\hat{f}}_d\right|/M$ 得到其他支路的频偏值；

其中，f_j+(M-1)/2+1为配置的频偏值；频偏补偿临界值f_set＝p_f·f_c，p_f为系统要求的频率精度，f_c为发射信号载波频率；M为支路数，且为奇数；j为-(M-1)/2至(M-1)/2的值；α为频偏系数，α小于2。p_f一般可取值为：0.05～0.1ppm。

信号选择单元T6选择最优信号时，根据信噪比或噪声功率选择最优信号。例如，选择信噪比最高的或者噪声功率最低的；选择的最优信号可能为1路，也可能为多路。

请参考图2，下面介绍本发明提出的通信信号频偏调整方法，包括步骤：

201、接收数字采样信号；

202、对接收的数字采样信号进行定时同步；

203、对同步信号进行频偏估计；

对定时同步后的数字采样信号进行频偏估计。

204、配置频偏值；

根据频偏估计值配置多支路的用于频偏补偿的频偏值。

205、同步下采样基带信号；

对定时同步后的数字采样信号进行下采样得到采样基带信号。

206、进行频偏补偿；

根据频偏值和同步下采样的基带信号进行多支路的频偏补偿。

207、选择最优信号。

从频偏补偿后的信号中选择最优的信号。

本发明通过对接收的信号进行频偏估计；根据频偏估计值设置多路的用于频偏补偿的频偏值；下采样定时同步后的数字采样信号；根据设置的频偏值和下采样的基带信号进行频偏补偿，然后对各支路频偏补偿结果进行检测，可以根据信噪比或噪声功率其中一个参数，选择最优的信号，使得该最优信号尽可能的接近原始信号，可以有效减少频偏，提高系统接收机的性能、提高通信质量。

其中，当数字采样信号是K倍采样获得的信号时，进行频偏估计得到K个频偏估计值，根据K个频偏估计值的平均值 配置频偏值，其中K大于等于1。

步骤203具体可以为：在配置频偏值时，根据公式 配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；

其中，i＝0，1，2......N-1；N为支路数；f_i为配置的所有支路的频偏值；β为频偏估计加权值，β大于1。

步骤203还可以为：在配置频偏值时，若 小于f_set，则将各支路的频偏值都配置为0；若 大于等于f_set，则将其中一个支路的频偏值配置为0，根据公式 $f_{j+(M-1)/2+1}={\hat{f}}_d+j\·\mathrm{\α}\·\left|{\hat{f}}_d\right|/M$ 得到其他支路的频偏值；

其中，f_j+(M-1)/2+1为配置的频偏值；频偏补偿临界值f_set＝p_f·f_c，p_f为系统要求的频率精度，f_c为发射信号载波频率；M为支路数，且为奇数；j为-(M-1)/2至(M-1)/2值；α为频偏系数，α小于2。

在步骤206中，在选择最优信号时，根据信噪比或噪声功率来选择。

进行频偏补偿支路数N设置不宜过大及过小，一般可以设置为3～8。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.通信信号频偏调整系统，其特征在于，包括：

信号接收单元，用于接收数字采样信号；

同步单元，用于对接收的数字采样信号进行定时同步；

频偏估计单元，用于对定时同步后的数字采样信号进行频偏估计；

频偏配置单元，用于根据频偏估计值配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；其中，所述频偏配置单元配置频偏值时，若小于f_set，则将各支路的频偏值都配置为0；其中，表示频偏估计值的平均值，频偏补偿临界值f_set＝p_f·f_c，pf为系统要求的频率精度，f_c为发射信号载波频率；

同步下采样单元，用于对定时同步后的数字采样信号进行同步下采样得到采样基带信号；

频偏补偿单元，用于根据所述频偏值和同步下采样的基带信号进行多支路的频偏补偿；

信号选择单元，用于从频偏补偿后的信号中选择最优的信号。

2.根据权利要求1所述的通信信号频偏调整系统，其特征在于，

当所述信号接收单元接收的数字采样信号是K倍采样获得的信号时，所述数字采样信号经所述同步单元进行定时同步后，所述频偏估计单元对定时同步后的数字采样信号进行频偏估计得到K个频偏估计值，所述频偏配置单元根据K个频偏估计值的平均值配置频偏值，其中K大于等于1。

3.根据权利要求2所述的通信信号频偏调整系统，其特征在于，

所述频偏配置单元配置频偏值时，根据公式配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；

其中，i＝0，1，2，……，N-1；N为支路数；f_i为配置的所有支路的频偏值；β为频偏估计加权值，β大于1。

4.根据权利要求2所述的通信信号频偏调整系统，其特征在于，

所述频偏配置单元配置频偏值时，若大于等于f_set，则将其中一个支路的频偏值配置为0，根据公式得到其他支路的频偏值；

其中，f_j+(M-1)/2+1为配置的频偏值；M为支路数，且为奇数；j为-(M-1)/2至(M-1)/2值；α为频偏系数，α小于2。

5.根据权利要求1至4任一项所述的通信信号频偏调整系统，其特征在于，

所述信号选择单元根据信噪比或噪声功率选择最优信号。

6.通信信号频偏调整方法，其特征在于，包括步骤：

接收数字采样信号；

对接收的数字采样信号进行定时同步；

对所述定时同步后的数字采样信号进行频偏估计；

根据频偏估计值配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；其中，在配置频偏值时，若小于f_set，则将各支路的频偏值都配置为0；其中，表示频偏估计值的平均值，频偏补偿临界值f_set＝p_f·f_c，p_f为系统要求的频率精度，f_c为发射信号载波频率；

对定时同步后的数字采样信号进行同步下采样得到采样基带信号；

根据所述频偏值和同步下采样的基带信号进行多支路的频偏补偿；

从频偏补偿后的信号中选择最优的信号。

7.根据权利要求6所述的通信信号频偏调整方法，其特征在于，

当所述数字采样信号是K倍采样获得的信号时，所述数字采样信号经定时同步后，对数字采样信号进行频偏估计得到K个频偏估计值，根据K个频偏估计值的平均值配置频偏值，其中K大于等于1。

8.根据权利要求6所述的通信信号频偏调整方法，其特征在于，

在配置频偏值时，根据公式配置多支路的用于频偏补偿的频偏值；

其中，i＝0,1,2……N-1；N为支路数；fi为配置的所有支路的频偏值；β为频偏估计加权值，β大于1。

9.根据权利要求6所述的通信信号频偏调整方法，其特征在于，

在配置频偏值时，若大于等于f_set，则将其中一个支路的频偏值配置为0，根据公式得到其他支路的频偏值；

其中，f_j+(M-1)/2+1为配置的频偏值；M为支路数，且为奇数；j为-(M-1)/2至(M-1)/2值；α为频偏系数，α小于2。

10.根据权利要求6至9任一项所述的通信信号频偏调整方法，其特征在于，

在选择最优信号时，根据信噪比或噪声功率来选择。