CN109302365B - 一种基于多段差分法的td-scdma分析仪频偏估计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多段差分法的TD‑SCDMA分析仪频偏估计方法，包括接收TD‑SCDMA数据，获取单位采样速率数据，搜索Dwpts，找到帧头，并完成帧同步，获取单倍速率Midamble码位置，将Midamble提取并分为m段，本地另行生成Midamble码，并将本地Midamble码数据进行与步骤S4相同的分段处理，获取频偏估计值，获取最终频偏估计值等步骤。本发明所述的一种基于多段差分法的TD‑SCDMA频偏估计方法，在差分相关法的基础上，将Midamble分别分成两段、四段、八段、十六段，对应段数的数据相关、相位旋转、平均该组频偏值，再对每次分段数据的估计结果做平均处理，来实现得到精确频偏估计结果的同时，可以均衡底噪、均衡符号间串扰等干扰的影响，提高频偏估计精度和稳定度。

Description

一种基于多段差分法的TD-SCDMA分析仪频偏估计方法
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种基于多段差分法的TD-SCDMA分析仪频偏估计方法。
背景技术
在TD-SCDMA系统中，由于收发设备间的频率偏差和多普勒频移，导致接收的基带信号存在一定的频偏，严重影响了信号的接收性能。因此，能够快速正确地估计和校准频偏是正确接收数据的前提，是移动通信系统中必不可少的步骤。
在NodeB侧对系统的频偏的精度要求需要控制在0.05ppm，即使在UE侧对系统的频偏精度也要求在0.1ppm，所以系统需要采用一些可靠的频偏估计算法，传统的频偏估计方法有Kay估计算法、Fitz估计算法、L&R估计算法、周期图法和差分相关法，从运算量、估计精度及算法复杂度几个方面考虑，差分相关法在几种算法中具有明显的优势。传统的差分相关法由于Midamble码的自相关性底噪、符号间干扰以及小区间信号干扰的影响，造成频偏估计结果不稳定，波动范围较大。
因此，现有技术还有待发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明旨在实现均衡底噪、符号间串扰等干扰的影响，提高频偏估计精度和稳定度的目的。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种基于多段差分法的TD-SCDMA分析仪频偏估计方法，包括如下步骤：
步骤S1：接收TD-SCDMA数据，并将接受的数据进入根升余弦滤波器进行处理；
步骤S2：对步骤S1得到数据进行降采样和符号同步，获取单位采样速率数据；
步骤S3：搜索Dwpts，找到帧头，并完成帧同步；
步骤S4：根据步骤S3中帧同步的结果，获取单倍速率Midamble码位置，将Midamble提取并分为m段，所述m数值为2的幂次方；
步骤S5：本地另行生成Midamble码，并将本地Midamble码数据进行与步骤S4相同的分段处理；
步骤S6：根据步骤S4得到的数据与步骤S5得到的数据根据对应分段，进行数据相关和相位旋转，获取频偏估计值；
步骤S7：根据步骤S6中获取的频偏估计值求平均，获取最终频偏估计值。
本发明与现有技术相比的有益效果：本发明通过独立信号分析通道来分析不同天线端口的信号，采用多级FPGA模块化处理FFT(傅里叶变换)、同步、信道估计、信道均衡以及小区遍历搜索实现空信号的实时分析，采用RTOS系统的高速操作系统实现协议调度、基带处理以上下行空口信令分析，同时用户可以通过移动电脑，手机APP对本发明装置进行控制，在满足稳定空口信号分析的同时，也方便了用户。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于多段差分法的TD-SCDMA分析仪频偏估计方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
如图1所示，为本发明具体实施例的一种基于多段差分法的TD-SCDMA分析仪频偏估计方法，
步骤S1：接收TD-SCDMA数据，并将接受的数据进入根升余弦滤波器进行处理；
步骤S2：对步骤S1得到数据进行降采样和符号同步，获取单位采样速率数据，即数据的采样率为chip速率；
步骤S3：搜索Dwpts，找到帧头，并完成帧同步；
步骤S4：根据步骤S3中帧同步的结果，获取单倍速率Midamble码位置，将Midamble提取并分为m段，所述m数值为2的幂次方，在选取m数值的时候，尽可能从可以选择的2的幂次方的范围中，选取最小数值，这种选择即有利于实现相关运算，也可以使得频偏相应变得更加平滑，减小滚降损失；
步骤S5：本地另行生成Midamble码，并将本地Midamble码数据进行与步骤S4相同的分段处理；
步骤S6：根据步骤S4得到的数据与步骤S5得到的数据根据对应分段，进行数据相关和相位旋转，获取频偏估计值，将步骤S4进行分段后的数据，与步骤S5进行分段后的数据，根据相互对应的分段进行数据相关和相位螺旋；
步骤S7：根据步骤S6中获取的频偏估计值求平均，获取最终频偏估计值。
实施例1：
假设接收机采用单天线接收，设系统频偏为Δf，提取128chips的Midamble码，则接收机接收到的数据为公式(1)：
其中，为该小区使用的Midamble码，Ld，g(t-kTc)为用户数据，其中Ld＝128；φ为该子帧Midamble码的调制相位，hd(t)为信道冲激响应，Δf为多普勒频移，nd(t)为零均值的加性复高斯噪声；
对接收到的数据进行数据解扰，由于所以，可以得出公式(2)：
其中，zd(k)为接收的解调后的数据，为本地Midamble码的共轭，Δf为多普勒频移，Tc为采样间隔，θ∈[-π，π]为Midamble信道初始相位，φ为该子帧Midamble码的调制相位，n′d(k)依然是加性复高斯噪声；
将Midamble码分别分为m＝2，4，8，16段，令Midamble码前后对应段相关：
……
计算相邻两段之间的相位旋转差值，进而得到差分相关频偏估计量：
……
其中，N＝Ld/m为前后两段Midamble数据之间的间隔码片数。
计算该组分段数据的频偏估计的平均值：
将上述获得的4个频偏估计值进行相加并求平均，可平滑减小噪声的影响，进而提高频偏估计的精度。
本发明所述的一种基于多段差分法的TD-SCDMA频偏估计方法，在差分相关法的基础上，将Midamble分别分成两段、四段、八段、十六段，对应段数的数据相关、相位旋转、平均该组频偏值，再对每次分段数据的估计结果做平均处理，来实现得到精确频偏估计结果的同时，可以均衡底噪、均衡符号间串扰等干扰的影响，提高频偏估计精度和稳定度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于多段差分法的TD-SCDMA分析仪频偏估计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：接收TD-SCDMA数据，并将接受的数据进入根升余弦滤波器进行处理；
步骤S2：对步骤S1得到数据进行降采样和符号同步，获取单位采样速率数据；
步骤S3：搜索Dwpts，找到帧头，并完成帧同步；
步骤S4：根据步骤S3中帧同步的结果，获取单倍速率Midamble码位置，将Midamble提取并分为m段，所述m数值为2的幂次方；
步骤S5：本地另行生成Midamble码，并将本地Midamble码数据进行与步骤S4相同的分段处理；
步骤S6：根据步骤S4得到的数据与步骤S5得到的数据根据对应分段，进行数据相关和相位旋转，获取频偏估计值，将步骤S4进行分段后的数据，与步骤S5进行分段后的数据，根据相互对应的分段进行数据相关和相位螺旋；
步骤S7：根据步骤S6中获取的频偏估计值求平均，获取最终频偏估计值；
上述S4-S7步骤为：
假设接收机采用单天线接收，设系统频偏为Δf，提取128chips的Midamble码，则接收机接收到的数据为公式(1)：
其中，为小区使用的Midamble码，Ld,g(t-kTc)为用户数据，其中Ld＝128，Ld表示采样率转换和帧同步之后Midamble码的数据长度；/>为子帧Midamble码的调制相位，hd(t)为信道冲激响应，Δf为多普勒频移，nd(t)为零均值的加性复高斯噪声；
对接收到的数据进行数据解扰，由于所以，可以得出公式(2)：
其中，zd(k)为接收的解调后的数据，为本地Midamble码的共轭，Δf为多普勒频移，Tc为采样间隔，θ∈[-π,π]为Midamble信道初始相位，/>为子帧Midamble码的调制相位，n′d(k)依然是加性复高斯噪声，rd(k)为公式(1)中rd(t)，其表示接收机接收到的数据；
将Midamble码分别分为m＝2，4，8，16段，令Midamble码前后对应段相关：
......
计算相邻两段之间的相位旋转差值，进而得到差分相关频偏估计量：
......
其中，N＝Ld/m为前后两段Midamble数据之间的间隔码片数；
计算分段数据的频偏估计的平均值：
将上述获得的4个频偏估计值进行相加并求平均，可平滑减小噪声的影响，进而提高频偏估计的精度。
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