專利名稱：一種頻偏估計和補償方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種在高速情況下碼分多址系統(tǒng)接 入信道頻偏估計和補償方法和裝置。
背景技術：
隨著移動通信技術的迅猛發(fā)展，人們對移動通信的質量及其提供的業(yè)務類型 的要求越來越高，第三代移動通信系統(tǒng)的提出及其發(fā)展正是符合了人們的這種需 求，因此備受矚目。寬帶碼分多址(Wideband Code-Division Multiple-Access, WCDMA)是第三代移動通信系統(tǒng)標準化組織(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)提出的無線傳輸技術(Radio Transmission Technology, RTT)方案，它不但 能提供高質量的語言服務，而且能夠提供與固定網(wǎng)絡類似的多媒體業(yè)務。
然而，在移動通信系統(tǒng)中，當移動臺在運動中通信吋，基站接收信號的頻率 會發(fā)生變化，稱為多普勒效應。由于多普勒效應所引起的多普勒頻率偏移在移動 臺高速移動時特別明顯，對WCDMA通信造成嚴重的影響。比如，在高速鐵路 中，若火車速度為350公里/小時，載波頻率為L95GHZ，則接收端的最大多普 勒頻率偏移可達1264Hz。
因此，業(yè)界提出啟動較多的前導檢測任務的構想來估計頻偏。
請參閱圖1 ，其是WCDMA系統(tǒng)接入信道信號示意圖。
在WCDMA系統(tǒng)中，接入信道是一個非常重要的部分，業(yè)務的開始都是先 經(jīng)過接入信道接入后，再建立業(yè)務鏈路。接入信道接收系統(tǒng)要檢測的信號包括前 導和消息兩部分。其中，前導由16比特的簽名重復256次構成。消息部分每幀 10ms，包括15個時隙。消息部分包括消息控制部分和消息數(shù)據(jù)部分，每個消息 控制部分和消息數(shù)據(jù)部分相應地對應著一個時隙。
在現(xiàn)有前導檢測技術中，通常比較粗糙地預設i個頻偏v;對接收信號進行 頻偏補償，其;=1， 2， 3......。對于某個簽名，對應每個頻偏v;都有一個最大能
量五,。如果五,在i個中最大能量中最大，則將五,對應的v;作為該次前導檢測的 頻偏估計值，并在該頻偏上搜索多徑，然后再將該頻偏作為消息部分解調(diào)的初始補償頻偏，這樣估計出來的頻偏很粗糙，從而降低了消息解調(diào)性能。 請參閱圖2，其是噪聲對前導檢測能量影響的示意圖。
設置三個不同頻偏的前導檢測任務，頻偏間隔為600Hz，進行前導檢測，并 對前導檢測的最大前導能量次數(shù)進行概率統(tǒng)計。由圖可知，當前導的信噪比逐漸 減少時，解調(diào)的最大前導能量準確次數(shù)百分比也逐漸降低。即由于噪聲的影響， 導致與接收到的信號頻偏最接近的預置頻偏對應的能量并不是最大值，噪聲對解 調(diào)出來的前導能量有一定影響，從而影響頻偏估計的準確性，降低了消息解調(diào)性

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述頻偏估計和補償方法的頻偏估計的準確性低、消息解調(diào)性能低的 問題，有必要提供一種頻偏估計的準確性較高、消息解調(diào)性能較好的頻偏估計和 補償方法。
此外，還有必要提供一種上述的頻偏估計和補償裝置。 本發(fā)明頻偏估計和補償方法包括以下步驟
步驟一、處理隨機接入消息，得到所述隨機接入消息前導的每個簽名的所有 多徑能量；
步驟二、判斷所述簽名是否有效并篩選有效簽名，對所述有效簽名利用插值 計算進行估計頻偏，進而解調(diào)所述隨機接入消息；
步驟三、利用所述隨機接入消息的預設數(shù)量時隙的消息控制部分的符號進行 頻偏估計，然后用所得的頻偏補償所述隨機接入消息的消息數(shù)據(jù)部分和余下的消 息控制部分；
步驟四、對經(jīng)過頻偏補償?shù)乃鲇嘞孪⒖刂撇糠诌M行信道估計，用所述信 道估計的結果來補償所述消息數(shù)據(jù)部分。
所述步驟一中處理隨機接入消息包括對所述隨機接入消息與擾碼相關相乘 完成解擾、與頻率偏移值相乘完成解頻偏、與不同的簽名相關相乘完成解簽名、 按給定的長度完成相干積分。
所述步驟二中判斷所述簽名是否有效包括將每個所述簽名的每個多徑能量 與預先設定的固定門限值比較，能量大于固定門限值的記錄為有效多徑，若一個 簽名至少一個多徑能量大于固定門限值，則所述簽名為有效簽名，否則，所述簽名為無效簽名。
所述歩驟二中所述插值計算包括先選取最大的多徑能量及其對應的預設頻 偏，再選取與所述預設頻偏相鄰的預設頻偏及相鄰的預設頻偏對應的各自對大的 多徑能量，然后對所選取的多徑能量和對應的預設頻偏進行插值計算。
所述步驟三中頻偏估計包括先對所述預設數(shù)量時隙的消息控制部分的導頻 進行去極化處理，再累加去極化處理的結果來進行頻偏估計。
本發(fā)明頻偏估計和補償裝置包括一頻偏估計模塊，所述頻偏估計模塊接收隨 機接入消息，所述頻偏估計模塊用于對所述隨機接入消息的預設數(shù)量時隙的消息 控制部分的符號進行頻偏估計，并用所得的頻偏補償所述隨機接入消息的消息數(shù) 據(jù)部分和余下的消息控制部分。
所述頻偏估計模塊先對所述預設數(shù)量時隙的消息控制部分的符號進行去極 化處理，再累加去極化處理的結果來進行頻偏估計。
所述頻偏估計和補償裝置包括一信道估計模塊，所述信道估計模塊對經(jīng)過頻 偏補償?shù)乃鲇嘞孪⒖刂撇糠诌M行信道估計，用所述信道估計的結果來補償所 述消息數(shù)據(jù)部分。
所述隨機接入消息為經(jīng)過一次頻偏補償?shù)碾S機接入消息。
所述的頻偏估計和補償裝置包括一接入設備，所述接入設備用于接收并處理 未經(jīng)過頻偏補償?shù)碾S機接入消息，得到消息前導的每個簽名的所有多徑能量，所 述頻偏估計模塊判斷所述簽名是否有效并篩選有效簽名，對所述有效簽名利用插 值計算進行估計頻偏，進而解調(diào)所述未經(jīng)過頻偏補償?shù)碾S機接入消息，得到所述 經(jīng)過一次頻偏補償?shù)碾S機接入消息。
與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明頻偏估計和補償方法采用兩次頻偏補償，第一次 利用插值計算估計頻偏，初步解調(diào)隨機接入消息，第二次選取隨機接入消息的部 分消息控制部分的每個導頻處理后得到頻偏，然后用所得的頻偏補償消息數(shù)據(jù)部 分和余下的消息控制部分，對經(jīng)過頻偏補償?shù)挠嘞孪⒖刂撇糠诌M行信道估計， 用所述信道估計的結果來補償所述消息數(shù)據(jù)部分，從而使得頻偏估計的準確性較 高，提高了消息解調(diào)性能。
在結合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細描述后，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將變得 更加清楚。


圖1是WCDMA系統(tǒng)接入信道信號示意圖2是噪聲對前導檢測能量影響的示意圖3是本發(fā)明頻偏估計和補償方法的流程示意圖4是利用本發(fā)明與現(xiàn)有技術分別得到的性能仿真曲線圖5是本發(fā)明頻偏估計和補償裝置的構造示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明頻偏估計和補償方法和裝置進行說明。 請參閱圖3，其是本發(fā)明頻偏估計和補償方法的流程示意圖。
本發(fā)明頻偏估計和補償方法包括如下步驟
步驟Sl、處理隨機接入消息，得到所述隨機接入消息前導的每個簽名的所 有多徑能量；
通過對隨機接入消息與擾碼相關相乘完成解擾、與頻率偏移值相乘完成解頻 偏、與不同的簽名相關相乘完成解簽名、按給定的長度完成相干積分，得到每個 簽名的所有多徑的能量。
步驟S2、判斷所述簽名是否有效并篩選有效簽名，對所述有效簽名利用插 值計算進行估計頻偏，進而解調(diào)所述隨機接入消息；
對于每個簽名，將其每個多徑能量與預先設定的固定門限值比較，能量大于 固定門限值的記錄為有效多徑，并將不大于固定門限值的多徑舍棄。
一個簽名的所有多徑能量都不大于固定門限值，則說明該簽名為無效簽名。 如果一個簽名至少一個多徑能量大于固定門限值，則說明該簽名為有效簽名。
對判決有效的簽名，選取多徑能量的最大值￡,對應的預設頻偏4/;，再選擇 與4/;相鄰的預設頻偏A/;—p a/;+1，且a/;—,對應若干個的多徑能量，選取其中最 大值《—p 4/;+1對應若干個的多徑能量，選擇其中最大值￡,+1。利用4/^， a/;， a/^及其對應的五,一，五,，￡,+1進行插值計算，得出所有多徑能量最大值的最大 值五皿并Wit匕來估i十步頁偏。W&W多徑禾nf古i十出來的頻偏移i i周RI機^ 入消息。
步驟S3、利用所述隨機接入消息的預設數(shù)量時隙的消息控制部分的符號進 行頻偏估計，然后用所得的頻偏補償所述隨機接入消息的消息數(shù)據(jù)部分和余下的消息控制部分；
消息部分包括N個時隙，選擇經(jīng)過解調(diào)后的預設數(shù)量n個時隙((Xn〈N)的 消息控制部分的每個導頻進行去極化處理，再累加經(jīng)過去極化后的導頻，并進行 一次頻偏估計。
第p條徑接收到的消息控制部分的相鄰兩個符號(symbol)為5^和&,其 中戶為多徑編號，1， 2分別為符號計數(shù)。且Sp,-fl一、 &,2=&，'碼)，其中"和 《分別表示第p條徑第1個符號的幅度和相位偏移，6和分別表示第; 條徑第2 個符號的幅度和相位偏移《+《，《表示兩符號的相位差，*表示復數(shù)共扼。SAl 和&2復共扼相乘
其中，*為復數(shù)共扼，求得S^到S^相位轉動的大小。
在去極性后，第p條徑的消息控制部分符號用5MsgCtrl(W表示，則
5MsgCtrl(A)的自相關函數(shù)i ; (c/)為
1 K * 印(c0 = 丁Z5MsgC考)5MsgCtrl (U)
其中，*表示復數(shù)共扼，d表示相關符號間隔，《表示當前最近的消息控制 部分符號下標，Z表示用來計算自相關函數(shù)的消息控制部分符號數(shù)。
估計頻偏i^^"為
1 1 尸"0
其中，d>0， fl"g/e為取相角函數(shù)，朋g/e以弧度為單位，T^m6o/為d個 消息控制部分符號持續(xù)的時間，為J/15000秒，頻偏Fq/^"的單位為Hz。在各 次估計之間也可以進行適當?shù)腎IR濾波。
由于在步驟S2進行了頻偏補償，即頻偏Fq/^"是進行一定的頻偏補償之后
的殘余頻偏，所以數(shù)值較小。且，當相角fl較小時，所以
1尸_1 i P—1
= Im[7 I! i p(d)]/Re[_ S i p(d)]/7^w60/ / 2tt P戶0 戶^=0
再用估計出來的頻偏i^^"補償消息數(shù)據(jù)部分和余下N—n個時隙的消息 控制部分。
步驟S4、對經(jīng)過頻偏補償?shù)乃鲇嘞孪⒖刂撇糠诌M行信道估計，用所述 信道估計的結果來補償所述消息數(shù)據(jù)部分。
8對經(jīng)過補償?shù)挠嘞翹—n個時隙的消息控制部分進行信道估'汁，并且用信道
估計的結果來補償消息的數(shù)據(jù)部分。
請參閱圖4，其是利用本發(fā)明與現(xiàn)有技術分別得到的性能仿真曲線圖。 在消息部分為360 bits,傳輸時間間隔TTI = 20 ms,衰落環(huán)境為case3的條件
下，利用本發(fā)明頻偏估計和補償方法得到的性能仿真曲線圖以及現(xiàn)有技術的性能
仿真曲線圖。由圖可知，在同一信噪水平時，采用本發(fā)明頻偏估計和補償方法得 到的仿真曲線的誤碼率較現(xiàn)有技術得到的仿真曲線低。
請參閱圖5，其是本發(fā)明頻偏估計和補償裝置的構造示意圖。
頻偏估計和補償裝置包括一接入設備101， 一頻偏估計模塊102和一信道估 計模塊103。其中，接入設備101通過對隨機接入消息與擾碼相關相乘完成解擾、 與頻率偏移值相乘完成解頻偏、與不同的簽名相關相乘完成解簽名、按給定的長 度完成相干積分，得到每個簽名的所有多徑的能量。頻偏估計模塊102完成兩次 頻偏補償，首先，其判斷所述簽名是否有效并篩選有效簽名，對所述有效簽名利 用插值計算進行估計頻偏，進而解調(diào)所述隨機接入消息，再利用所述隨機接入消 息的預設數(shù)量時隙的消息控制部分的符號進行頻偏估計，然后用所得的頻偏補償 所述隨機接入消息的消息數(shù)據(jù)部分和余下的消息控制部分。信道估計模塊103 用于對經(jīng)過頻偏補償?shù)乃鲇嘞孪⒖刂撇糠诌M行信道估計，用所述信道估計的 結果來補償所述消息數(shù)據(jù)部分。
與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明頻偏估計和補償方法和裝置采用兩次頻偏補償， 第一次利用插值計算估計頻偏，初步解調(diào)隨機接入消息，第二次選取隨機接入消 息的部分消息控制部分的每個導頻處理后得到頻偏，然后用所得的頻偏補償消息 數(shù)據(jù)部分和余下的消息控制部分，對經(jīng)過頻偏補償?shù)挠嘞孪⒖刂撇糠诌M行信道 估計，用所述信道估計的結果來補償所述消息數(shù)據(jù)部分，從而使得頻偏估計的準 確性較高，提高了消息解調(diào)性能。另外，第一次估計頻偏僅僅利用三個能量值與 對應的預設頻偏進行插值計算方法，減少了處理的復雜度。
以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施案例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的 技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)， 所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種頻偏估計和補償方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、處理隨機接入消息，得到所述隨機接入消息前導的每個簽名的所有多徑能量；步驟二、判斷所述簽名是否有效并篩選有效簽名，對所述有效簽名利用插值計算進行估計頻偏，進而解調(diào)所述隨機接入消息；步驟三、利用所述隨機接入消息的預設數(shù)量時隙的消息控制部分的符號進行頻偏估計，然后用所得的頻偏補償所述隨機接入消息的消息數(shù)據(jù)部分和余下的消息控制部分；步驟四、對經(jīng)過頻偏補償?shù)乃鲇嘞孪⒖刂撇糠诌M行信道估計，用所述信道估計的結果來補償所述消息數(shù)據(jù)部分。
2、 根據(jù)權利要求1所述的頻偏估計和補償方法，其特征在于，所述步驟一中處理隨機接入消息包括對所述隨機接入消息與擾碼相關相乘完成解擾、與頻率偏移值相乘完成解頻偏、與不同的簽名相關相乘完成解簽名、按給定的長度完成相干積分。
3、 根據(jù)權利要求1所述的頻偏估計和補償方法，其特征在于，所述步驟二中判斷所述簽名是否有效包括將每個所述簽名的每個多徑能量與預先設定的固定門限值比較，能量大于固定門限值的記錄為有效多徑，若一個簽名至少一個多徑能量大于固定門限值，則所述簽名為有效簽名，否則，所述簽名為無效簽名。
4、 根據(jù)權利要求1所述的頻偏估計和補償方法，其特征在于，所述步驟二中所述插值計算包括先選取最大的多徑能量及其對應的預設頻偏，再選取與所述預設頻偏相鄰的預設頻偏及相鄰的預設頻偏對應的各自對大的多徑能量，然后對所選取的多徑能量和對應的預設頻偏進行插值計算。
5、 根據(jù)權利要求1所述的頻偏估計和補償方法，其特征在于，所述步驟三中頻偏估計包括先對所述預設數(shù)量時隙的消息控制部分的符號進行去極化處理，再累加去極化處理的結果來進行頻偏估計。
6、 一種頻偏估計和補償裝置，其包括一頻偏估計模塊，所述頻偏估計模塊接收隨機接入消息，其特征在于，所述頻偏估計模塊用于對所述隨機接入消息的預設數(shù)量時隙的消息控制部分的符號進行頻偏估計，并用所得的頻偏補償所述隨機接入消息的消息數(shù)據(jù)部分和余下的消息控制部分。
7、 根據(jù)權利要求6所述的頻偏估計和補償裝置，其特征在于，所述頻偏估計模塊先對所述預設數(shù)量時隙的消息控制部分的符號進行去極化處理，再累加去極化處理的結果來進行頻偏估計。
8、 根據(jù)權利要求7所述的頻偏估計和補償裝置，其特征在于，其包括一信道估計模塊，所述信道估計模塊對經(jīng)過頻偏補償?shù)乃鲇嘞孪⒖刂撇糠诌M行信道估計，用所述信道估計的結果來補償所述消息數(shù)據(jù)部分。
9、 根據(jù)權利要求6所述的頻偏估計和補償裝置，其特征在于，所述隨機接入消息為經(jīng)過一 次頻偏補償?shù)碾S機接入消息。
10、 根據(jù)權利要求9所述的頻偏估計和補償裝置，其特征在于，其包括一接入設備，所述接入設備用于接收并處理未經(jīng)過頻偏補償?shù)碾S機接入消息，得到消息前導的每個簽名的所有多徑能量，所述頻偏估計模塊判斷所述簽名是否有效并篩選有效簽名，對所述有效簽名利用插值計算進行估計頻偏，進而解調(diào)所述未經(jīng)過頻偏補償?shù)碾S機接入消息，得到所述經(jīng)過一次頻偏補償?shù)碾S機接入消息。
全文摘要
本發(fā)明公開一種頻偏估計和補償方法和裝置，頻偏估計和補償方法包括以下步驟處理隨機接入消息，得到所述隨機接入消息前導的每個簽名的所有多徑能量；判斷所述簽名是否有效并篩選有效簽名，對所述有效簽名利用插值計算進行估計頻偏，進而解調(diào)所述隨機接入消息；利用所述隨機接入消息的預設數(shù)量時隙的消息控制部分的符號進行頻偏估計，然后用所得的頻偏補償所述隨機接入消息的消息數(shù)據(jù)部分和余下的消息控制部分；對經(jīng)過頻偏補償?shù)乃鲇嘞孪⒖刂撇糠诌M行信道估計，用所述信道估計的結果來補償所述消息數(shù)據(jù)部分。本發(fā)明頻偏估計和補償方法和裝置采用兩次頻偏補償，使得頻偏估計的準確性較高，提高了消息解調(diào)性能。
文檔編號H04B1/707GK101478328SQ200810241990
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權日2008年12月31日
發(fā)明者史晶晶, 偉 沈 申請人:中興通訊股份有限公司