CN104243372A - 频偏估计的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种频偏估计的方法和装置，该方法包括：利用N个导频符号组得到M个频偏初始值，每个导频符号组包括两个导频符号，且至少两组导频符号的时域间隔不同；计算两两频偏初始值的差值；确定全部或部分差值对应的频偏值区间范围；根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值。本发明方法和装置可降低实现的复杂度。

Description

频偏估计的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种频偏估计的方法和装置。

背景技术

新一代的移动通信系统要求具备高速率、高频谱效率、大容量的多媒体数据传输能力。在无线环境下高速数据传输会产生严重的频率选择性衰落，而正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)技术正是因为它的一些突出的优点，脱颖而出，成为新通信时代的主流技术，成为瞩目的焦点。OFDM技术除了具有频谱利用率高、抗多径衰落、实现MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put,多输入多输出)技术简单等优点。但同时要求子载波之间满足相互正交的特性，对频偏比较敏感。产生频偏的主要因素，其一是由于天线晶振所带来的固定频偏，该值相对比较小。其二就是由于UE移动所带来的多普勒频偏值，该值的大小与载频和UE的移动速度有关。随着速度的增加或者载波频率的增大都会导致多普勒频偏的增大，此问题尤其是在高速场景下尤为突出，比如速度为1200kph，载波频率为2.1G或者2.6G时，最大单倍多普勒频偏值则达到2331Hz或者2886Hz。

因此，频偏问题成为OFDM技术核心问题之一，目前已有很多通信工程师提出了各种频偏问题的解决方法，主要分为两类，其一是Data-aided估计方法，比如双导频频偏估计算法，该类方法主要是针对小频偏的解决方法，精度比较高，而且实现也相对比较简单；其二是NoData-aided的估计方法，此类方法可以解决较大频偏的问题，但是精度相对比较低，而且存在众多的局限性，比如受限于单用户等。另外，为了能够解决大频偏的问题同时要保证估计精度，很多文献提出通过采用两次估计和补偿的方法实现，虽然一定程度提高了频偏估计的精度，但同时增加了成本和实现的复杂度，而且最终的估计精度与两次估计和补偿精度有关，一旦其中估计误差扩大尤其是第一次估计精度较低的情况下有可能导致最终估计误差的扩大。另外，算法的复杂度也是我们关注的一个主要关键，如果一个算法复杂度过高，即便估计精度很高，由于成本和硬件实现能力导致无法实现，尤其是UE侧由于硬件的限制，复杂的算法无法实现，而且同时要解决大频偏的问题也成为一个关注的难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种频偏估计的方法和装置，以解决现有较大频偏情况下的频偏估计方法复杂度高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种频偏估计的方法，该方法包括：

利用N个导频符号组得到M个频偏初始值，每个导频符号组包括两个导频符号，且至少两组导频符号的时域间隔不同；

计算两两频偏初始值的差值；

确定全部或部分差值对应的频偏值区间范围；

根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值。

进一步地，确定全部或部分差值对应的频偏值区间范围的步骤包括：预置差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系；根据所述对应关系，确定所述差值所在判决门限区间对应的频偏值区间范围。

进一步地，根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值的步骤包括：

根据差值对应的判决门限区间判断是否存在发生反转的频偏初始值；

根据预置的频偏值区间范围对应的还原值对发生反转的频偏初始值进行处理得到还原后的频偏值；

根据所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值得到最终频偏值。

进一步地，所述最终频偏值最终取值为以下至少之一：

所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值的平均值；

还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值中的部分值的平均值；

某个未发生反转的频偏初始值；

某个还原后的频偏值。

进一步地，所述不同的频偏值区间范围对应不同的还原值。

进一步地，利用N个导频符号组得到M个频偏初始值的步骤包括：

利用各导频符号组得到各导频符号组对应的频偏值；

将时域间隔唯一的导频符号组对应的频偏值作为各组对应的频偏初始值；且存在时域间隔相同的导频符号组时，利用时域间隔相同的两个或多个导频符号组对应的频偏值进行算术平均或加权平均得到一个频偏初始值。

进一步地，处理得到最终频偏值后，该方法还包括：对所述最终频偏值进行平滑处理。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种频偏估计装置，该装置包括：

频偏初始值获取单元，用于利用N个导频符号组得到M个频偏初始值，每个导频符号组包括两个导频符号，且至少两组导频符号的时域间隔不同；

差值计算单元，用于计算两两频偏初始值的差值；

区间确定单元，用于确定全部或部分差值对应的频偏值区间范围；

最终频偏值计算单元，用于根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值。

进一步地，所述区间确定单元包括：

对应关系预置模块，用于预置差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系；

区间确定模块，用于根据所述对应关系，确定所述差值所在判决门限区间对应的频偏值区间范围。

进一步地，最终频偏值计算单元包括：

反转确定模块，用于根据差值对应的判决门限区间判断是否存在发生反转的频偏初始值；

频偏还原模块，用于根据预置的频偏值区间范围对应的还原值对发生反转的频偏初始值进行处理得到还原后的频偏值；

最终频偏值获取模块，用于根据所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值得到最终频偏值。

进一步地，所述最终频偏值最终取值为以下至少之一：

所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值的平均值；

还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值中的部分值的平均值；

某个未发生反转的频偏初始值；

某个还原后的频偏值。

进一步地，所述不同的频偏值区间范围对应不同的还原值。

进一步地，所述频偏初始值获取单元包括：

频偏值获取模块，用于利用各导频符号组得到各导频符号组对应的频偏值；

频偏值处理模块，用于将时域间隔唯一的导频符号组对应的频偏值作为各组对应的频偏初始值；存在时域间隔相同的导频符号组时，用于利用时域间隔相同的两个或多个导频符号组对应的频偏值进行算术平均或加权平均得到一个频偏初始值。

进一步地，该装置还包括平滑处理单元，用于对所述最终频偏值进行平滑处理。

本发明频偏估计方法及装置利用频偏初始值的差值确定对应的频偏值区间范围，并根据频偏值区间范围对频偏初始值进行处理，进而得到最终频偏值，可解决大频偏的问题，保证性能的同时，降低实现的复杂度，同时还可适用于小频偏，并提高频偏估计范围和估计精度，尤其针对目前LTE系统有较明显的效果。

附图说明

图1为本发明频偏估计方法实施例1的示意图；

图2为实施例1中根据频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值的步骤的流程示意图；

图3为本发明频偏估计方法实施例2的示意图；

图4为LTE系统端口0的导频映射示意图；

图5为应用实例中最终频偏值区间判断流程图；

图6、7为频偏估计装置实施例的模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本发明频偏估计方法实施例1包括：

步骤101：利用N个导频符号组得到M个频偏初始值，每个导频符号组包括两个导频符号，且至少两组导频符号的时域间隔不同；

该实施例中，N=M，各导频符号组的时域间隔可以均不同或部分相同。

频偏初始值通过对两个导频符号上的信道估计进行共轭相关乘法（即，共轭相乘）完成。也可以采用两导频符号的接受数据共轭相乘完成。

这里所说的N个导频符号组可以是两两导频符号组成的所有导频符号组或部分导频符号组。

本步骤主要是针对两两导频进行频偏估计，需要说明的是至少需要两组导频时域间隔不相等。分别获取不同时域间隔的两两导频的频偏估计值，在此称为频偏初始值，表示为Δf₁,Δf₂,…,Δf_N，其中N表示不同时域间隔导频组索引值。

步骤102：计算两两频偏初始值的差值；

由于两两导频的频偏估计范围与两两导频之间的时域间隔有关系，发明人发现，现有技术利用两导频计算频偏估计值时，一旦存在某两个导频的最大估计范围值小于最终频偏值时，估计出来的频偏估计值就会发生反转，导致频偏估计精度恶化。

最终频偏值处于某一频偏值区间范围时，N个频偏初始值的两两理想差值是特定的；或者说两两导频频偏初始值的差值在划定的不同频偏值区间范围之内是不同的值。本发明利用频偏初始值的差值来确定正确的频偏值区间范围，从而避免因反转产生的精度恶化。

步骤103：确定全部差值对应的频偏值区间范围；

具体地，预置差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系；根据所述对应关系，确定所述差值所在判决门限区间对应的频偏值区间范围；

两两导频估计值差值的判决门限区间与频偏估计值的区间范围存在特定的对应关系，本发明预置差值判决门限区间与区间范围的对应关系，旨在根据该对应关系确定最终频偏值对应的频偏值区间范围，利用该频偏值区间范围对应的还原值进行处理。

区间范围的划分是根据两两导频的估计范围进行确定的。比如载频是2.0G，支持最大速度为1200kph，最大单倍多普勒频偏为2220Hz，固定多普勒频偏值约200Hz，那么最大约为2500Hz，即实际频偏估计值小于3500Hz,如有两组导频，根据组一的时域间隔确定组一的估计范围为[-1000Hz,1000Hz]，根据组二的时域间隔确定组二的估计范围为[-1750Hz,1750Hz]，那么[0Hz,1000Hz]划分为一个频偏值区间范围，[1000Hz,1750Hz]划分为一个频偏值区间范围，[1750Hz，3500]划分为一个频偏值区间范围。

在一固定的频偏值区间范围内，每个差值都有相应的判决门限区间。判决门限区间确定是根据两两导频估计的初始值的理论差值的绝对值，再结合考虑估计误差的值来确定的。比如，某两个导频的估计值分别是-500Hz,1500Hz，该两个估计值的差值的绝对值为2000Hz，假设误差偏移值是±300Hz，那么该判决门限区间的上限为2300Hz，下限为1700Hz。

本实施例中根据N个频偏初始值的两两差值来确定频偏值区间范围，此处可以采用两两差值的绝对值进行判断。为了便于说明本发明的思想，根据差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系的采用N个估计值的两两估计值的差值所在的判决门限区间确定频偏值区间范围。N个频偏初始值的两两差值组合有个，考虑估计误差的影响，通过定义误差值（或者称为门限浮动值）结合理论差值定义两两频偏初始值值的差值的判决门限区间。

步骤104：根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值。

如图2所示，根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值（本文中，也称为最终的频偏估计值）的步骤包括：

步骤201：根据差值对应的判决门限区间判断是否存在发生反转的频偏初始值；

如果实际频偏值大于两导频的频偏估计值的范围时就会发生频偏估计值的反转，估计精度会恶化。因此，我们采用两两导频估计值的差值进行判定估计值是否有反转，如果有的话根据判断区间获取正确的频偏估计值。这个过程就称为还原。

差值对应的判决门限区间不同，表明发生反转的频偏初始值不同，因此可基于判决门限区间确定发生反转的频偏初始值到底是哪个。

步骤202：根据频偏值区间范围对应的还原值对发生反转的频偏初始值进行处理得到还原后的频偏估计值；

所述不同的频偏值区间范围对应不同的还原值。

还原值准确的说是与两两导频的估计范围和所处的区间有关系。在该实施例中，如果实际频偏值超出某两导频的最大估计范围值时，还原值=最大估计范围值×2得到。

步骤203：根据所述还原后的频偏估计值和未发生反转的频偏初始值得到最终频偏值。

所述最终频偏值最终取值为以下至少之一：

所述还原后的频偏估计值和未发生反转的频偏初始值的平均值；

还原后的频偏估计值和未发生反转的频偏初始值中的部分值的平均值；

某个未发生反转的频偏初始值；

所有还原后的频偏估计值的平均值；

部分还原后的频偏估计值的平均值；

某个还原后的频偏估计值。

利用预定义的判决门限区间，确定出频偏值区间范围后，对发生反转的初始估计值进行还原处理得到还原后的频偏估计值Δf_restore(i),i＝1,2,...N，使得还原处理后的频偏估计值Δf_restore(i)位于频偏取值内。然后对还原后的频偏估计值Δf_restore(i)进行加权平均或者算术平均或者其他处理得到Δf。

实施例2

如图3所示，本发明频偏估计方法实施例2包括：

步骤301：利用N个导频符号组得到M个频偏初始值，每个导频符号组包括两个导频符号，且至少两组导频符号的时域间隔不同；

该实施例中，各导频符号组的时域间隔均不同或部分相同，且N≥M。

频偏初始值通过对两个导频符号上的信道估计进行共轭相关乘法（即，共轭相乘）完成。也可以采用两导频符号的接受数据共轭相乘完成。

这里所说的N个导频符号组可以是两两导频符号组成的所有导频符号组或部分导频符号组。

本步骤主要是针对两两导频进行频偏估计，需要说明的是至少需要两组导频时域间隔不相等。分别获取不同时域间隔的两两导频的频偏估计值，在此称为频偏初始值，表示为Δf₁,Δf₂,…,Δf_N，其中N表示不同时域间隔导频组索引值。将时域间隔唯一的导频符号组对应的频偏值作为各组对应的频偏初始值；且存在时域间隔相同的导频符号组时，利用时域间隔相同的两个或多个导频符号组对应的频偏值进行算术平均或加权平均得到一个频偏初始值。

步骤302：计算两两频偏初始值的差值；

由于两两导频的频偏估计范围与两两导频之间的时域间隔有关系，发明人发现，现有技术利用两导频计算频偏估计值时，一旦存在某两个导频的最大估计范围值小于最终频偏值时，估计出来的频偏估计值就会发生反转，导致频偏估计精度恶化。

最终频偏值处于某一频偏值区间范围时，N个频偏初始值的两两理想差值是特定的；或者说两两导频频偏初始值的差值在划定的不同频偏值区间范围之内是不同的值。本发明利用频偏初始值的差值来确定正确的频偏值区间范围，从而避免因反转产生的精度恶化。

步骤303：确定部分差值对应的频偏值区间范围；

具体地，预置差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系；根据所述对应关系，确定所述差值所在判决门限区间对应的频偏值区间范围；

两两导频估计值差值的判决门限区间与频偏值区间范围存在特定的对应关系，本发明预置差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系，旨在根据该对应关系确定最终频偏值对应的频偏值区间范围，利用该频偏值区间范围对应的还原值进行处理。

频偏值区间范围的划分是根据两两导频的估计范围进行确定的。比如载频是2.0G，支持最大速度为1200kph，最大单倍多普勒频偏为2220Hz，固定多普勒频偏值约200Hz，那么最大约为2500Hz，即实际频偏估计值小于3500Hz,如有两组导频，根据组一的时域间隔确定组一的估计范围为[-1000Hz,1000Hz]，根据组二的时域间隔确定组二的估计范围为[-1750Hz,1750Hz]，那么[0Hz,1000Hz]划分为一个频偏值区间范围，[1000Hz,1750Hz]划分为一个频偏值区间范围，[1750Hz，3500]划分为一个频偏值区间范围。

在一固定的频偏值区间范围内，每个差值都有相应的判决门限区间。判决门限区间确定是根据两两导频估计的初始值的理论差值的绝对值，再结合考虑估计误差的值来确定的。比如，某两个导频的估计值分别是-500Hz,1500Hz，该两个估计值的差值的绝对值为2000Hz，假设误差偏移值是±300Hz，那么该判决门限区间的上限为2300Hz，下限为1700Hz。

本实施例中，根据某几个频偏初始值的两两差值来确定频偏值区间范围，此处可以采用两两差值的绝对值进行判断。为了便于说明本发明的思想，根据差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系的采用部分估计值之间的差值进行判断。通过定义误差值（或者称为门限浮动值）结合理论差值定义两两频偏初始值值的差值的判决门限区间。

步骤304：根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值。

利用预定义的判决门限区间，确定出频偏值区间范围后，对发生反转的初始估计值进行还原处理得到还原后的频偏估计值Δf_restore(i),i＝1,2,...N，使得还原后的频偏估计值Δf_restore(i)位于频偏值区间范围内。然后对还原后的频偏估计值Δf_restore(i)进行加权平均或者算术平均或者其他处理得到Δf。

所述最终频偏值最终取值为以下至少之一：

所述还原后的频偏估计值和未发生反转的频偏初始值的平均值；

还原后的频偏估计值和未发生反转的频偏初始值中的部分值的平均值；

某个未发生反转的频偏初始值；

所有还原后的频偏估计值的平均值；

部分还原后的频偏估计值的平均值；

某个还原后的频偏估计值。

步骤305：对频偏估计值进行平滑处理。

为了进一步提高频偏估计精度，避免由于信道的突变导致的估计误差突然变大，可以利用历史频偏值进行平滑处理，平滑时可以采用固定的平滑因子，也可以采用波动的平滑因子进行平滑。平滑因子p为可配参数，0≤p≤1

Δf′(n)＝(1-p)·Δf(n-1)+p·Δf(n)

其中，Δf(n)表示当前估计值，Δf(n-1)表示为历史频偏估计值，Δf′为平滑后的最终频偏值。

本发明通过采用多导频联合估计的方法，能够有效的解决大频偏的估计问题，同时具有低成本，高性能等优点。

应用实例

本实施例主要以LTE下行PDSCH的大频偏进行估计问题来阐述本发明思想。3GPP TS36.211协议中定义了下行参考信号CRS(cell-specific referencesignals)，在单端口的配置下，CRS在时域资源上所占的符号位置分别是0、4、7和11，如图4所示。本实施例以最终频偏值变化范围为[-4660Hz，4660Hz]进行本发明思想的阐述，需要说明的是采用本发明思想可以进行更大频偏范围的频偏进行精确估计。

为了进一步阐述本发明的思想，在本实施例以CRS为例进行发明思想的阐述，具体实施例描述如下：

第一步：频偏初始估计值的计算；

本实施例采用CRS的信道估计值进行两两导频符号的频偏估计为例。利用通过时域方法或者频域方法进行信道估计，分别获取导频符号0、4、7、11的导频信道估计，表示为H₀（k）、H₄（k）、H₇（k）、H₁₁（k），k=1,2,…K，其中K表示导频所占的频域子载波个数。然后利用两导频符号的信道估计进行共轭相乘，获取两导频的相位差，并利用相位差与频偏和导频间隔的关系，得到对应两导频的频偏估计值，在此处我们称之为频偏初始值。

如果导频1、2、3和4分别表示上述导频符号0、4、7和11。根据两两导频的时域间隔进行分组，则第一导频符号组可以为【导频1和导频3】和/或【导频2和导频4】，对应的频偏估计初始值为Δf₁;第二导频符号组为【导频1和导频2】和/或【导频3和导频4】，对应的频偏估计初始值为Δf₂；第三导频符号组为【导频2和导频3】，所对应的频偏估计初始值为Δf₃，本应用实例中，分别用Δf₁、Δf₂、Δf₃表示两两导频时域间隔为7、4和3所对应的频偏初始值。

第二步：计算两两频偏初始值的差值；

第三步：确定全部差值对应的频偏值区间范围；

具体地，预置差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系；根据所述对应关系，确定所述差值所在判决门限区间对应的频偏值区间范围；

本文描述的频偏值区间范围指的是最终频偏值所处的范围，而判决门限区间是两两导频估计的初始值的差值有关的。我们利用两两导频估计的初始值差值与判决门限区间的比较来判断实际频偏值可能所处的频偏值区间范围。

判决门限区间与导频的时域间隔和实际频偏所处频偏值区间范围是有关系的。因为某一个系统，比如LTE中的CRS的时域资源间隔是固定的，那在确定判断门限区间的时候按照不同的频偏值区间范围给定不同的门限值。具体的，门限值的取值就是利用不同的频偏值区间范围时，两两导频的估计的初始值之间的理论差值，并结合可能存在估计误差最终确定的的门限值，也就是理论差值加/减误差偏移值。

本应用实例中，根据3个初始频偏估计值的差值判断频偏值区间范围，分别定义0、TH1、TH2、TH3、TH4、TH5、TH6和TH7作为各判决门限区间的门限值。

第四步：根据所述区间对频偏初始值进行处理得到最终频偏值。

本应用实例以定义频偏初始值的判断门限区间与频偏值区间范围的对应关系为前提，并且判断时采用两两频偏初始估计值的差值绝对值进行判断。

另外需要说明是确定了最终频偏值的区间后，可以采用通过还原值进行频偏值还原，也可以采用其他方法获取最终的频偏估计值，比如通过定义初始值和时域间隔之间的关系进行初始估计值的还原，无论采用哪种方法都属于本发明的保护范围。

还原值准确的说是与两两导频的估计范围和所处的区间有关系。在该实施例中，如果实际频偏值超出某两导频的最大估计范围值时，还原值=最大估计范围值×2得到。

图5所示流程适用于采用了三个不同时频间隔的导频组进行频偏估计的情形。图中F12=abs（Δf₁-Δf₂），F13=abs（Δf₁-Δf₃），F23=abs（Δf₂-Δf₃），F123=abs（Δf₁-Δf₂/2-Δf₃/2）），其中abs（）表示绝对值。

如图5所示，第四、五步具体包括以下步骤：

（a）如果Δf₁，Δf₂，Δf₃的两两差值的绝对值不大于TH1，该情形下，判断不存在发生反转的频偏初始值，则最终频偏值为Δf₁，Δf₂和Δf₃三者的平均值或者其中某两个值的平均值或者其中的某一个值，优选地，采用Δf₁，Δf₂和Δf₃三者的平均值；

（b）如果Δf₂，Δf₃的差值的绝对值不大于TH1，并且Δf₁与Δf₂，Δf₃或者(Δf₂+Δf₃)/2之间差值的绝对值位于[TH2，TH3]，该情形下，判断Δf₁发生了反转，则进一步进行如下判断：

若Δf₁为负值，则否则其中，ΔF₁为对应的频偏还原值，为Δf₁所对应的还原后的频偏估计值。因此，最终频偏值为Δf₂和Δf₃三者的平均值或者某两两的平均值或者其中某一个值，优选地，最终频偏值为Δf₂和Δf₃三者的平均值。

需要说明的是当频偏初始值的差值判决到此区间时，可以直接进行利用Δf₂和Δf₃作为最终频偏值或者两者的均值作为最终频偏值。

（c）如果Δf₂，Δf₃的差值的绝对值位于[TH4，TH5]，该情形下，判断Δf₁与Δf₂发生了反转，则进一步进行如下判断：

若Δf₂为负值，则否则 其中ΔF₁和ΔF₂分别为Δf₁和Δf₂所对应的频偏还原值。因此，最终的频偏估计值获取如同上述描述方法一样，可以采用三者的平均值或者某两两的平均值或者其中某一个值，优选地，最终频偏值为和Δf₃三者的平均值。

另外，需要说明的是，当频偏初始估计值判决到此区间时，可以直接利用Δf₃作为最终频偏值，不进行Δf₁和Δf₂的频偏值的还原操作。

（d）如果Δf₂，Δf₃的差值的绝对值位于[TH6，TH7]，该情形下，判断Δf₂，Δf₃发生了反转，则进一步进行如下判断：

若Δf₃为负值，则否则 其中ΔF₂和ΔF₃分别为Δf₂和Δf₃所对应的频偏还原值。因此，最终频偏值取和的平均值或者其中的某一个值，优选地，取和的平均值。

（e）如果Δf₁，Δf₂，Δf₃的差值绝对值不满足以上四个判断分支，则默认最终频偏值为三者的频偏初始值的平均值。

此步骤主要为了避免由于信道的突变或突然的强烈干扰或其他问题导致的估计值精度突然恶化，同时避免误差传染采用的一种方法。

第六步：最终频偏值的平滑

为了进一步提高提高频偏估计精度，避免由于信道的突变导致的估计误差突然变大，可以利用历史频偏值进行平滑处理，平滑时可以采用固定的平滑因子，也可以采用波动的平滑因子进行平滑。平滑因子p为可配参数，0≤p≤1

Δf′(n)＝(1-p)·Δf(n-1)+p·Δf(n)

其中，Δf(n)表示当前估计值，Δf(n-1)表示为历史频偏估计值，Δf′为平滑后的最终频偏值。

以上平滑处理公式只是一种常用的平滑处理公式。当然也可采用其他的公式，比如利用黄金分割的方法，其平滑公式就有所不同。至于平滑因子的选取，主要与信道变化快慢有关系，或者说是与频偏值的变化快慢有关系，比如频偏值变化快的话，平滑因子p取值偏大，如果频偏值变化慢的话，平滑因子取值可以偏小。具体p的取值需要结合实际场景，通过仿真获取最佳值。

为实现上述方法，本发明还提供了一种频偏估计装置，如图6所示，该装置包括：

频偏初始值获取单元，用于利用N个导频符号组得到M个频偏初始值，每个导频符号组包括两个导频符号，且至少两组导频符号的时域间隔不同；

差值计算单元，用于计算两两频偏初始值的差值；

区间确定单元，用于确定全部或部分差值对应的频偏值区间范围；

最终频偏值计算单元，用于根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值。

如图7所示，优选地，所述区间确定单元包括：

对应关系预置模块，用于预置差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系；

区间确定模块，用于根据所述对应关系，确定所述差值所在判决门限区间对应的频偏值区间范围。

最终频偏值计算单元包括：

反转确定模块，用于根据差值对应的判决门限区间判断是否存在发生反转的频偏初始值；

频偏还原模块，用于根据预置的频偏值区间范围对应的还原值对发生反转的频偏初始值进行处理得到还原后的频偏值；

最终频偏值获取模块，用于根据所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值得到最终频偏值。

可选地，所述最终频偏值最终取值为以下至少之一：

所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值的平均值；

还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值中的部分值的平均值；

某个未发生反转的频偏初始值；

某个还原后的频偏值。

具体地，所述不同的频偏值区间范围对应不同的还原值。

可选地，如图7所示，所述频偏初始值获取单元包括：

频偏值获取模块，用于利用各导频符号组得到各导频符号组对应的频偏值；

频偏值处理模块，用于将时域间隔唯一的导频符号组对应的频偏值作为各组对应的频偏初始值；存在时域间隔相同的导频符号组时，用于利用时域间隔相同的两个或多个导频符号组对应的频偏值进行算术平均或加权平均得到一个频偏初始值。

可选地，该装置还包括平滑处理单元，用于对所述最终频偏值进行平滑处理。

一般地，真实频偏值（或者实际频偏值）与频偏估计值的差值，称为频偏估计误差。通常利用频偏估计误差来评估一个估计方法的精度。而估计方法的精度与信噪比(SNR)值有关，同时也与信道特性有关，通常情况慢衰的估计精度要好于快衰。

基于相同的情形，利用本发明方法得到的频偏估计值的估计精度与目前估计精度较高的双导频频偏估计算法的估计精度相当，但方法简单，实现容易，估计范围大。

本发明频偏估计方法及装置利用多个导频联合估计，具体地，利用频偏初始值的差值确定对应的频偏值区间范围，并根据频偏值区间范围对频偏初始值进行处理，进而得到最终频偏值，可解决大频偏的问题，保证性能的同时，降低实现的复杂度，同时还可适用于小频偏，并提高频偏估计范围和估计精度，尤其针对目前LTE系统有较明显的效果。

以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (14)

1.一种频偏估计的方法，其特征在于，该方法包括：

利用N个导频符号组得到M个频偏初始值，每个导频符号组包括两个导频符号，且至少两组导频符号的时域间隔不同；

计算两两频偏初始值的差值；

确定全部或部分差值对应的频偏值区间范围；

根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：确定全部或部分差值对应的频偏值区间范围的步骤包括：预置差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系；根据所述对应关系，确定所述差值所在判决门限区间对应的频偏值区间范围。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值的步骤包括：

根据差值对应的判决门限区间判断是否存在发生反转的频偏初始值；

根据预置的频偏值区间范围对应的还原值对发生反转的频偏初始值进行处理得到还原后的频偏值；

根据所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值得到最终频偏值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述最终频偏值最终取值为以下至少之一：

所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值的平均值；

还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值中的部分值的平均值；

某个未发生反转的频偏初始值；

某个还原后的频偏值。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述不同的频偏值区间范围对应不同的还原值。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用N个导频符号组得到M个频偏初始值的步骤包括：

利用各导频符号组得到各导频符号组对应的频偏值；

将时域间隔唯一的导频符号组对应的频偏值作为各组对应的频偏初始值；且存在时域间隔相同的导频符号组时，利用时域间隔相同的两个或多个导频符号组对应的频偏值进行算术平均或加权平均得到一个频偏初始值。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：处理得到最终频偏值后，该方法还包括：对所述最终频偏值进行平滑处理。

8.一种频偏估计装置，其特征在于，该装置包括：

频偏初始值获取单元，用于利用N个导频符号组得到M个频偏初始值，每个导频符号组包括两个导频符号，且至少两组导频符号的时域间隔不同；

差值计算单元，用于计算两两频偏初始值的差值；

区间确定单元，用于确定全部或部分差值对应的频偏值区间范围；

最终频偏值计算单元，用于根据所述频偏值区间范围对频偏初始值进行处理得到最终频偏值。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述区间确定单元包括：

对应关系预置模块，用于预置差值判决门限区间与频偏值区间范围的对应关系；

区间确定模块，用于根据所述对应关系，确定所述差值所在判决门限区间对应的频偏值区间范围。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：最终频偏值计算单元包括：

反转确定模块，用于根据差值对应的判决门限区间判断是否存在发生反转的频偏初始值；

频偏还原模块，用于根据预置的频偏值区间范围对应的还原值对发生反转的频偏初始值进行处理得到还原后的频偏值；

最终频偏值获取模块，用于根据所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值得到最终频偏值。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述最终频偏值最终取值为以下至少之一：

所述还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值的平均值；

还原后的频偏值和未发生反转的频偏初始值中的部分值的平均值；

某个未发生反转的频偏初始值；

某个还原后的频偏值。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于：所述不同的频偏值区间范围对应不同的还原值。

13.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述频偏初始值获取单元包括：

频偏值获取模块，用于利用各导频符号组得到各导频符号组对应的频偏值；

频偏值处理模块，用于将时域间隔唯一的导频符号组对应的频偏值作为各组对应的频偏初始值；存在时域间隔相同的导频符号组时，用于利用时域间隔相同的两个或多个导频符号组对应的频偏值进行算术平均或加权平均得到一个频偏初始值。

14.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于：该装置还包括平滑处理单元，用于对所述最终频偏值进行平滑处理。