CN110191074A - 一种数据解调的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据解调的方法及装置，涉及无线通讯技术领域，其方法包括：通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。

Description

一种数据解调的方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，特别涉及一种数据解调的方法及装置。
背景技术
对于无线通讯，基站与终端的频率同步非常重要，尤其对采用OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术的无线通讯设备。在对无线数字信号的解调中，不可避免的会有一些残余频偏，残余频偏会导致星座图在整体上发生偏转，容易使解码判决误判，从而造成解调失败。一般消除残余频偏的方法，需要利用不同符号的2个导频间的相位差，估计出来各符号因残余频偏引起的相位偏转，从而作出修正。但随着硬件频率精度的提升，以及对频谱效率越来越高的要求，有些通讯制式例如5G可能会在一个解调单元内只安排1个导频符号。如何在只有1个导频符号的情况下消除残余频偏成为一个亟待解决的现实问题。
发明内容
根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是在数据解调过程中，无法对单导频符号的残余频偏进行消除。
根据本发明实施例提供的一种数据解调的方法，包括：
通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
优选地，所述通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据包括：
根据所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据，计算所述单导频符号中的星座点个数N；
通过对所述星座点的数值分别进行n次方运算，得到N个星座点的消偏系数；
根据所述星座点调制编码方式，确定点数门限和角度门限；
利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；
其中，N、n均为正整数。
优选地，所述利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据包括：
利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，选取出用于消除残余频偏的M个星座点消偏系数；
将所选取的M个星座点消偏系数进行累加计算，得到所述M个星座点消偏系数的消偏系数总和；
利用所述消偏系数总和，计算残余相位偏转的角度；
利用所述残余相位偏转的角度对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；
其中，N大于或等于M，且N、M均为正整数。
优选地，所述利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，选取出用于消除残余频偏的M个星座点消偏系数包括：
将所述N个星座点的消偏系数依次与所述点数门限进行比较；
若所述星座点的消偏系数不小于所述点数门限，则保存所述星座点的消偏系数；
若所述星座点的消偏系数小于所述点数门限，则计算所述星座点消偏系数的角度，并将所述星座点消偏系数的角度与所述角度门限进行比较；
若所述星座点消偏系数的角度小于所述角度门限，则保存所述星座点的消偏系数，否则丢弃所述星座点的消偏系数。
优选地，所述利用所述消偏系数总和，计算残余相位偏转的角度包括：
根据所述消偏系数总和，计算出所述消偏系数总和的角度；
通过对所述消偏系数总和的角度进行除法计算，得到残余相位偏转的角度。
根据本发明实施例提供的一种数据解调的装置，包括：
信道获取模块，用于通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
信道去除模块，用于利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
频偏消除模块，用于通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
数据解调模块，用于通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
优选地，所述频偏消除模块包括：
计算单元，用于根据所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据，计算所述单导频符号中的星座点个数N；
获取单元，用于通过对所述星座点的数值分别进行n次方运算，得到N个星座点的消偏系数；
确定单元，用于根据所述星座点调制编码方式，确定点数门限和角度门限；
频偏消除单元，用于利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；
其中，N、n均为正整数。
优选地，所述频偏消除单元包括：
选取子单元，用于利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，选取出用于消除残余频偏的M个星座点消偏系数；
获取消偏系数总和子单元，用于将所选取的M个星座点消偏系数进行累加计算，得到所述M个星座点消偏系数的消偏系数总和；
计算子单元，用于利用所述消偏系数总和，计算残余相位偏转的角度；
频偏消除子单元，用于利用所述残余相位偏转的角度对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；
其中，N大于或等于M，且N、M均为正整数。
根据本发明实施例提供的一种数据解调的设备，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的数据解调的程序，所述数据解调的程序被所述处理器执行时实现包括：
通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
根据本发明实施例提供的一种计算机存储介质，存储有数据解调的程序，所述数据解调的程序被处理器执行时实现包括：
通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
根据本发明实施例提供的方案，可以在只有一个符号解调导频DMRS的情况下，去掉因残余频偏导致的星座相位偏转，有效提高接收解调性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种数据解调的方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种数据解调的装置示意图；
图3是本发明实施例提供的单导频符号消除残余频偏的具体流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的一种数据解调的方法流程图，如图1所示，包括：
步骤S101：通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
步骤S102：利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
步骤S103：通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
步骤S104：通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
其中，所述通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据包括：根据所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据，计算所述单导频符号中的星座点个数N；通过对所述星座点的数值分别进行n次方运算，得到N个星座点的消偏系数；根据所述星座点调制编码方式，确定点数门限和角度门限；利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；其中，N、n均为正整数。
具体地说，所述利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据包括：利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，选取出用于消除残余频偏的M个星座点消偏系数；将所选取的M个星座点消偏系数进行累加计算，得到所述M个星座点消偏系数的消偏系数总和；利用所述消偏系数总和，计算残余相位偏转的角度；利用所述残余相位偏转的角度对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；其中，N大于或等于M，且N、M均为正整数。
具体地说，所述利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，选取出用于消除残余频偏的M个星座点消偏系数包括：将所述N个星座点的消偏系数依次与所述点数门限进行比较；若所述星座点的消偏系数不小于所述点数门限，则保存所述星座点的消偏系数；若所述星座点的消偏系数小于所述点数门限，则计算所述星座点消偏系数的角度，并将所述星座点消偏系数的角度与所述角度门限进行比较；若所述星座点消偏系数的角度小于所述角度门限，则保存所述星座点的消偏系数，否则丢弃所述星座点的消偏系数。
具体地说，所述利用所述消偏系数总和，计算残余相位偏转的角度包括：根据所述消偏系数总和，计算出所述消偏系数总和的角度；通过对所述消偏系数总和的角度进行除法计算，得到残余相位偏转的角度。
图2是本发明实施例提供的一种数据解调的装置示意图，如图2所示，包括：信道获取模块，用于通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；信道去除模块，用于利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；频偏消除模块，用于通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；数据解调模块，用于通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。其中信道获取模块、信道去除模块以及数据解调模块与现有技术相同，而频偏消除模块与现有技术不相同。
信道获取模块的功能主要是从导频中提取出信道信息H；也就是说，首先接收机从接收的信号中取出导频，将实际导频与标称导频相比较得到初始相位偏转等信道参数H。
信道去除模块的任务是将收到的原始星座点S除以H，得到过信道前的数据X；也就是说，用得到的信道参数H对所有原始星座点S进行处理，得到过信道前的数据X＝S/H。此X并非原始数据，而是含有残余频偏的，对同一符号的X其残余频偏相同，不同符号的X其残余频偏不同，且离导频越远因残余频偏导致的相位偏转越大。
频偏消除模块是消除数据X中的残余频偏，得到原始数据Y；也就是说，按符号消除数据X的残余频偏(详见图3)，得到原始数据Y。同时得到的残余频偏也可用于修正终端的频率偏差，以减小后续收发信号的频率误差。
数据解调模块则是解调数据Y得到原始比特流。也就是说，根据数据Y的编码方式进行反向解调，得到原始比特流。
其中，所述频偏消除模块包括：计算单元，用于根据所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据，计算所述单导频符号中的星座点个数N；获取单元，用于通过对所述星座点的数值分别进行n次方运算，得到N个星座点的消偏系数；确定单元，用于根据所述星座点调制编码方式，确定点数门限和角度门限；频偏消除单元，用于利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；其中，N、n均为正整数。
具体得说，所述频偏消除单元包括：选取子单元，用于利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，选取出用于消除残余频偏的M个星座点消偏系数；获取消偏系数总和子单元，用于将所选取的M个星座点消偏系数进行累加计算，得到所述M个星座点消偏系数的消偏系数总和；计算子单元，用于利用所述消偏系数总和，计算残余相位偏转的角度；频偏消除子单元，用于利用所述残余相位偏转的角度对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；其中，N大于或等于M，且N、M均为正整数。
本发明实施例提供的一种数据解调的设备，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的数据解调的程序，所述数据解调的程序被所述处理器执行时实现包括：
通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
本发明实施例提供的一种计算机存储介质，存储有数据解调的程序，所述数据解调的程序被处理器执行时实现包括：
通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
图3是本发明实施例提供的单导频符号消除残余频偏的具体流程图，如图3所示，包括以下步骤：
第一步：取出同一符号中的数据(过信道前的数据X)，计算星座点数N，并对各星座点分别进行8次方运算得到Xe；
星座点数即RE数，对LTE，一个RB含有12个子载波，可通过DCI(Downlink ControlInformation，下行控制信息)知道收到的信号有多少个RB组成，乘12即得到同一个符号中的RE数或星座点数。比如有一个RE或星座点的数值为X＝exp(jπ/4)，8次方后得到X＝exp(j2π)。N个X得到N个Xe。
第二步：根据星座点调制编码方式确定适用的点数门限NMCS，例如可以令NQPSK＝0，N16QAM＝16，N64QAM＝64，N256QAM＝256；并根据星座点调制编码方式确定适用的角度门限AMCS，例如可以令A16QAM＝1.2，A64QAM＝0.5，A256QAM＝0.25。
点数门限顾名思义与N有关，当N足够大时，众多的Xe求和得到的复数值角度与频偏引起的星座旋转角关系越大，可以不必在意X是否在对角线上(如下第五步)。如果N比较少，非对角线上的X会导致计算的旋转角误差过大，必须要执行下面第四步。同时点数门限又与调制编码方式MCS有关，例如当MCS＝QPSK时任何一个星座点原始都在星座点上，因此NQPSK＝0。角度门限是用来判断一个星座点是否对角线上的门限，显然与MCS有关。
第三步：比较N与NMCS，如果N<NMCS，执行第四步；如果N≥NMCS，执行第五步
第四步：计算Xe的角度Ae，比较Ae与AMCS，如果Ae<AMCS，保留此Xe；如果Ae≥AMCS，剔除此Xe。
比如Xe＝exp(jπ/6)的角度Ae＝π/6弧度或30度。进入第四步的每个Xe都要与AMCS比较，保留下来的进行第五步。
第五步：将所有Xe累加，得到ΣXe。
第六步：计算ΣXe的角度并除以8，得到θ，此θ即为因残余频偏导致的残余相位偏转。
第七步：将所有的X乘以exp(-jθ)，即得到去掉了残余频偏的原始数据Y。
比如计算得到θ＝π/18，某个X＝exp(j(π/4+π/18))，那么Y＝X*exp(-jθ)＝exp(jπ/4)
下面进一步说明本方法的具体原理。
本方法实际上利用了2种特殊位置的星座点来进行频偏修正
一种是星座图上位于±45度对角线上的点。位于±45度对角线上的点一般可以表示成(忽略幅度)：
exp(-j(2n+1)π/4),n＝0,1,2,3
如果有残余频偏，会导致星座点偏转一个相位θ，写成表达式为：
exp(-j[(2n+1)π/4+θ])
对其进行8次方运算，可以得到：
exp(-j[2(2n+1)π+8θ])＝exp(-j[8θ])
求出相角再除8既得到残余频偏导致的相位偏转。
另一种是星座图上关于x轴、y轴或原点对称的点。一般的这类点可以表示成：
exp(-j[nπ/2±φ]),n＝0,1，φ为星座点与x轴夹角
或exp(-j[(2n+1)π/2±φ]),n＝0,1，φ为星座点与y轴夹角
或exp(-jφ)与exp(-j[π+φ]),φ为星座点与x轴夹角
如果有残余频偏，会导致对称的星座点同时偏转一个相位θ，写成表达式为：
exp(-j[nπ/2±φ+θ]),
或exp(-j[(2n+1)π/2±φ+θ]),
或exp(-jφ+θ)与exp(-j[π+φ+θ]),
对它们进行8次方运算并求和，可以得到：
exp(-j[8φ+8θ])+exp(-j[-8φ+8θ])
＝2cos(8φ)exp(-j[8θ])
求出相角再除8也能得到残余频偏导致的相位偏转。
根据本发明实施例提供的方案，可以在只有一个符号解调导频DMRS的情况下，去掉因残余频偏导致的星座相位偏转，有效提高接收解调性能。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数据解调的方法，包括：
通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
2.根据权利要求1所述的方法，所述通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据包括：
根据所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据，计算所述单导频符号中的星座点个数N；
通过对所述星座点的数值分别进行n次方运算，得到N个星座点的消偏系数；
根据所述星座点调制编码方式，确定点数门限和角度门限；
利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；
其中，N、n均为正整数。
3.根据权利要求2所述的方法，所述利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据包括：
利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，选取出用于消除残余频偏的M个星座点消偏系数；
将所选取的M个星座点消偏系数进行累加计算，得到所述M个星座点消偏系数的消偏系数总和；
利用所述消偏系数总和，计算残余相位偏转的角度；
利用所述残余相位偏转的角度对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；
其中，N大于或等于M，且N、M均为正整数。
4.根据权利要求3所述的方法，所述利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，选取出用于消除残余频偏的M个星座点消偏系数包括：
将所述N个星座点的消偏系数依次与所述点数门限进行比较；
若所述星座点的消偏系数不小于所述点数门限，则保存所述星座点的消偏系数；
若所述星座点的消偏系数小于所述点数门限，则计算所述星座点消偏系数的角度，并将所述星座点消偏系数的角度与所述角度门限进行比较；
若所述星座点消偏系数的角度小于所述角度门限，则保存所述星座点的消偏系数，否则丢弃所述星座点的消偏系数。
5.根据权利要求3所述的方法，所述利用所述消偏系数总和，计算残余相位偏转的角度包括：
根据所述消偏系数总和，计算出所述消偏系数总和的角度；
通过对所述消偏系数总和的角度进行除法计算，得到残余相位偏转的角度。
6.一种数据解调的装置，包括：
信道获取模块，用于通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
信道去除模块，用于利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
频偏消除模块，用于通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
数据解调模块，用于通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
7.根据权利要求6所述的装置，所述频偏消除模块包括：
计算单元，用于根据所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据，计算所述单导频符号中的星座点个数N；
获取单元，用于通过对所述星座点的数值分别进行n次方运算，得到N个星座点的消偏系数；
确定单元，用于根据所述星座点调制编码方式，确定点数门限和角度门限；
频偏消除单元，用于利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；
其中，N、n均为正整数。
8.根据权利要求7所述的装置，所述频偏消除单元包括：
选取子单元，用于利用所述N个星座点的消偏系数、所述点数门限以及所述角度门限，选取出用于消除残余频偏的M个星座点消偏系数；
获取消偏系数总和子单元，用于将所选取的M个星座点消偏系数进行累加计算，得到所述M个星座点消偏系数的消偏系数总和；
计算子单元，用于利用所述消偏系数总和，计算残余相位偏转的角度；
频偏消除子单元，用于利用所述残余相位偏转的角度对所述无线数字数据中的残余频偏进行消除，得到原始无线数字数据；
其中，N大于或等于M，且N、M均为正整数。
9.一种数据解调的设备，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的数据解调的程序，所述数据解调的程序被所述处理器执行时实现包括：
通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
10.一种计算机存储介质，存储有数据解调的程序，所述数据解调的程序被处理器执行时实现包括：
通过对接收到的单导频符号进行分析，获取信道信息；
利用接收到的原始星座点数和所述信道信息，得到信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据；
通过对所述过信道传输前所述单导频符号中的无线数字数据进行残余频偏消除的操作处理，得到原始无线数字数据；
通过对所述原始无线数字数据进行数据解调，得到原始比特流。
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