用于td－scdma終端測試的頻率偏差測量的方法和裝置的制作方法

專利名稱：用于td－scdma終端測試的頻率偏差測量的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量方法和裝置，具體地，涉及采用信道估計碼實現頻率偏差的測量，本發明適用于TD-SCDMA系統的終端的頻率偏差測量。
背景技術：
無線移動通訊中最顯著的特點就是其信道的復雜性和時變性。在接收方案中，需要接收端對信道進行估計和測量，然后利用得到的信道響應對信號進行檢測。由于信道響應是由發送設備、射頻載波在無線信道的傳播和接收設備的特性決定的，設備的頻率偏差和漂移等特性、無線傳播信道的變化、終端移動引起的多普勒頻移和衰落變化等，都將帶來信道響應的時間變化并最終影響系統的性能。
在接收端信道估計和測量必須能夠捕獲和跟蹤信道的變化，才能夠保證數據接收解調的性能。而頻率偏差又會引起相位偏差，因此，頻率偏差的測量和校準是移動通訊系統設備正常工作的必不可少的重要步驟。
以TD-SCDMA(3GPP 1.28Mcps TDD)系統的業務時隙的突發信號結構(詳見圖1)為例，突發信號中部的信道估計碼(Midamble碼，中間碼)是用來進行信道估計及相關計算的，兩邊的數據塊用來傳送業務數據。TD-SCDMA系統的參數為時隙長為TS＝0.675ms；符號(擴頻因子為16)長為12.5μs；碼片長為Tc＝0.78125μs。每個時隙有兩個數據塊，每個數據塊含有22個符號(擴頻因子為16)，中間碼共有144(128+16)個碼片。
在中國專利200410000119.5中提出了一種TD-SCDMA系統的頻率偏差測量方法，其中通過對接收信號進行信道估計以得到參考信號的主要分量，通過將參考信號的主要分量和接收信號進行比較，得到頻率偏差。該方法利用復雜且耗時的傅立葉變換和反傅立葉變換恢復參考信號的主要分量，接著通過恢復的參考信號和接收信號的較大運算量的相關計算進行碼片比較，通過碼片合并獲得相位偏差，進而獲得頻率偏差。該方法可以獲TD-SCDMA系統的頻率偏差。但是對于TD-SCDMA終端測試系統而言，該方法將降低了在檢測條件下的檢測裝置的檢測效率。

發明內容
在TD-SCDMA系統中，是利用其中間碼來進行信道估計的。信道估計包括功率估計和定時估計。實際單個終端測試應用中，不存在多用戶間干擾的情況，此時只受碼片相位偏差的影響，而不受頻率偏差的影響，我們以中間碼作為參考點，直接對中間碼的相位進行相關分析，由相關峰值確定信號的接收時間，通過分析被測信號每碼片的相位偏差值得到測量突發時隙的載波頻率偏差，而不需要迭代的過程。
因此，根據本發明的一方面，本發明提供了一種移動通信信號頻率偏差測量的方法，包括步驟通過接收裝置接收信號，對接收的信號進行濾波并將其正交解調成I、Q兩路信號，對I、Q兩路信號進行相關計算，得到相關峰值，根據相關峰值，確定所接收的I、Q信號的中間碼位置；根據所確定的中間碼位置，將I、Q信號解調成用戶數據；求解調出來的用戶數據的相位，并進行分析、判決得到0、1數據序列；利用相位判決后的數據恢復參考信號；逐碼片比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到第i個碼片的相位偏差值δφi，根據公式δφi＝φ0+k*i*Φf或k＝fe*Δθ/2π計算得到所接收信號的突發時隙的載波頻率偏差值k，其中δφi是接收的突發時隙中第i個碼片與對應的參考信號突發時隙中第i個碼片的相位差值；Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值；φ0為該突發時隙的相位偏差值；fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率；Δθ為等效相位偏差值。
根據本發明的第二方面，本發明提供了一種移動通信信號頻率偏差測量的方法，其中Φf＝2π×fe×τchip，fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率，τchip為一碼片時間長度。
根據本發明的第三方面，本發明提供了一種移動通信信號頻率偏差測量的方法，包括計算出多個碼片的相位偏差值δφi，利用公式δφi＝φ0+k*i*Φf得到多個方程組，通過最小二乘法擬合得到φ0和k。
根據本發明第四方面，本發明提供了一種移動通信信號頻率偏差測量的方法，其中δφi通過δφi=arctanQiIi-arctanQrefiIrefi]]>來計算。
根據本發明第五方面，本發明還提供了一種用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量裝置，包括接收裝置用于接收移動通信信號并對接收的信號進行濾波且正交解調成I、Q兩路信號；相關計算裝置，其利用中間碼序列Mi對I、Q兩路信號的中間碼進行相關計算，得到相關峰值，從而得到突發時隙的數據位置信息；數據解調裝置，用于根據得到突發時隙的數據位置信息解調出用戶的發射數據；相位判決裝置，其根據解調出用戶的發射數據的相位值進行0、1序列判決；信號恢復裝置，其利用判決后的0、1序列，恢復參考信號；頻率偏差獲取裝置，其逐碼片比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到第i個碼片的相位偏差值δφi，根據公式δφi＝φ0+k*i*Φf或k＝fe*Δθ/2π計算得到所接收信號的突發時隙的載波頻率偏差值k，其中δφi是接收的突發時隙中第i個碼片與對應的參考信號突發時隙中第i個碼片的相位差值；Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值；φ0為該突發時隙的相位偏差值；fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率；Δθ為等效相位偏差值。
由于本發明不需要迭代的過程，所以對于TD-SCDMA終端測試系統而言，本發明提高了在檢測條件下的檢測裝置的檢測效率。
本發明主要用于測試TD-SCDMA終端頻率偏差，適用于TD-SCDMA終端的設計和開發、制造、服務和維修過程中的性能指標測試。


圖1是TD-SCDMA業務時隙突發結構示意圖。
圖2是本發明的實施例中用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量方法的流程圖。
圖3是對接收到的I、Q信號進行處理，信號相關、解調和相位判決等。
圖4是本發明實施例中進行相關運算的信號流示意圖和原理圖。
圖5是數據解調裝置的原理圖。
圖6是相位判決裝置的原理圖。
圖7是信號恢復裝置的原理圖。
圖8是頻率偏差計算裝置的原理圖。
具體實施例為了便于本領域一般技術人員理解與實施本發明，下面參照附圖通過優選實施例對本發明進行詳細描述。
實施例1首先，參照圖2，圖2是根據本發明的優選實施例采用信道估計碼實現頻率偏差測量的方法流程圖。針對3GPP TD-SCDMA系統的終端，在本發明的實施例中，提供了一種用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量方法，包括以下的步驟參照圖4，在步驟1中，通過接收裝置接收信號，對接收的信號進行濾波并將其正交解調成I、Q兩路信號，對I、Q兩路信號進行相關計算，得到相關峰值，根據相關峰值，確定所接收的I、Q信號的中間碼位置；參照圖5，在步驟中2，根據所確定的中間碼位置，將I、Q信號解調成用戶數據。在該實施例中，采用的是單用戶、單碼道傳輸，則此時碼道數據對應著用戶1的數據；參照圖6，在步驟3中，求解調出來的用戶數據的相位，并進行分析、判決得到0、1數據序列。在該實施例中，只對碼道1(對應著用戶1)的數據相位信息進行分析，因為系統設計為單用戶、單碼道的情況；參照圖7，在步驟4中，利用相位判決后的數據恢復參考信號，相當于利用判決反饋恢復了一個已消除相位偏差、頻率偏差的參考信號；參照圖8，在步驟5中，逐碼片比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，根據公式δφi＝φ0+k*i*Φf計算得到所接收信號突發時隙的載波頻率偏差值k；其中δφi是接收的突發時隙中第i個碼片與對應的參考信號突發時隙中第i個碼片的相位差值；Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值；φ0為該突發時隙的相位偏差值。以下將更詳細地描述各個步驟的實現方法。眾所周知，根據TD-SCDMA技術規范及不同用戶數，在移動終端根據基本中間碼按照一定規則構造了多個中間碼序列Mi。在TD-SCDMA終端通過接收機(接收裝置)接收信號后，接收機可通過根升余弦滾降濾波器對接收的突發時隙信號濾波，然后將濾波后的信號正交解調成I、Q兩路信號，這里，根升余弦滾降濾波器優選以下參數滾降系數α＝0.22，濾波器帶寬＝1.28MHz。
接下來，進行中間碼相關信道估計。具體地，其包括以下步驟1)相關計算裝置利用中間碼序列Mi對I、Q兩路信號進行相關計算，找到最大的中間碼相關峰值并確定匹配的中間碼序列Mj；2)根據該最大相關峰的時間位置信息j，確定所接收信號(I、Q兩路信號)突發時隙的中間碼時間起點位置信息k；3)根據突發時隙中間碼的時間位置信息，依據TD-SCDMA業務突發時隙結構，確定該突發時隙數據區起止時間位置信息。為了更詳盡地描述該過程，以下通過下面的表達式來進行說明。
ICorrmn＝Mm·InQCorrmn＝Mm·Qn(1)Corrpeak＝max(|ICorrjk|+|QCorrjk|)式中In、Qn為接收的I、Q信號序列中第n段數據序列(即從第n個碼片開始的，長度為中間碼長度144個碼片的I、Q信號序列)；Mm為Mi中的i取m時的中間碼序列；ICorrmn為用編號為m的中間碼序列Mm對I路信號第n段數據序列進行相關計算(相關計算是指將對應位置的I路信號第n段數據序列與中間碼序列Mm分別相乘，即ICorrmn＝(Mm，0*In，0，……，Mm，143*In，143)；QCorrmn為用編號為m的中間碼序列Mm對Q路信號第n段數據序列同樣進行相關計算(即QCorrmn＝(Mm，0*Qn，0，……，Mm，143*Qn，143)；Corrpeak為最大相關峰值，其對應的j、k值分別為與I、Q信號匹配的中間碼序列編號和匹配的中間碼序列在采集的突發時隙中的起點時間點。
然后，通過數據解調裝置執行中間碼區IQ數據恢復。具體地，通過以下步驟解調出用戶的發射數據1)根據匹配的中間碼序列Mj確定匹配的擾碼序列；2)對突發時隙數據區解擾；3)對突發時隙數據區解擴。
接著，通過以下步驟獲得參考IQ數據1)相位判決裝置將業務時隙中I、Q兩路數據映射到IQ坐標系中；2)對比QPSK調制IQ分布，相位判決裝置根據I、Q信號在IQ坐標系中相位值進行01判決(即根據QPSK調制中01序列與對應相位值的映射關系判決)；3)信號恢復裝置將判決后的0、1序列恢復成參考信號，即，首先將相位判決后的數據作為恢復參考信號源，對判決后的0、1序列進行復值映射、QPSK調制、擴頻調制處理，然后，將處理后的信號通過升余弦滾降濾波器，從而得到參考信號Iref、Qref。升余弦滾降濾波器的參數可選擇如下滾降系數α＝0.22，濾波器帶寬＝1.28MHz。
接著，逐碼片比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，根據公式δφi＝φ0+k*i*Φf計算得到所接收信號突發時隙的載波頻率偏差值k；其中δφi是接收的突發時隙中第i個碼片與對應的參考信號突發時隙中第i個碼片的相位差值；Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值；φ0為該突發時隙的相位偏差值。
具體地，δφi滿足如下條件δφi=arctanQiIi-arctanQrefiIrefi.---(2)]]>此外，Φf＝2π×fe×τchip(3)上式中Φf是對TD-SCDMA基帶信號(碼片速率為1.28MHz，經過α值為0.22的根升余弦滾降濾波器，中心頻率為0.64MHz)的特征頻率fe在一碼片時間長度(τchip＝1/1.28M秒)內的相位變化值。TD-SCDMA基帶信號的特征頻率fe可根據對TD-SCDMA基帶信號頻譜分析和根據TD-SCDMA基帶信號相位對中心頻率偏移響應實驗得到。
另外，通過求得的多個δφi值，根據δφi＝φ0+k*i*Φf可以得到含有兩個未知量即φ0和k的超定方程組，從而可通過最小二乘法擬合求得相位偏差φ0和突發時隙載波頻率偏差值k，由于此處僅僅是為了求得突發時隙載波頻率偏差值k，因此，也可以只求k而不需要求相位偏差φ0，這與本人的另一個專利中通過δφi＝φ0+k*Φf所得到的突發時隙載波頻率偏差值k相比，本專利中所得到的k值更加準確(相應地，另一篇專利中得的相位偏差φ0更準確)。
實施例2根據又一種用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量方法，其包括以下步驟參照圖4，在步驟1中，通過接收裝置接收信號，對接收的信號進行濾波并將其正交解調成I、Q兩路信號，對I、Q兩路信號進行相關計算，得到相關峰值，根據相關峰值，確定所接收的I、Q信號的中間碼位置；參照圖5，在步驟中2，根據所確定的中間碼位置，將I、Q信號解調成用戶數據。在該實施例中，采用的是單用戶、單碼道傳輸，則此時碼道數據對應著用戶1的數據；參照圖6，在步驟3中，求解調出來的用戶數據的相位，并進行分析、判決得到0、1數據序列。在該實施例中，只對碼道1(對應著用戶1)的數據相位信息進行分析，因為系統設計為單用戶、單碼道的情況；參照圖7，在步驟4中，利用相位判決后的數據恢復參考信號，相當于利用判決反饋恢復了一個已消除相位偏差、頻率偏差的參考信號；參照圖8，在步驟5中，逐碼片比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，通過公式k＝fe*Δθ/2π計算得到所接收信號突發時隙的載波頻率偏差值k；其中fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率；Δθ表示等效相位偏差值(即“相鄰碼片的相位偏差值之差”)。
與實施例1相比，該實施例中的步驟1-4與實施例1中的步驟1-4相同，具體實現方法不再詳述。
具體地，在該實施例中，TD-SCDMA基帶信號的特征頻率fe可根據對TD-SCDMA基帶信號頻譜分析和根據TD-SCDMA基帶信號相位對中心頻率偏移響應實驗得到。而Δθ可通過Δθ＝δφi-δφi-1來求得。這里的Δθ也可稱為等效相位偏差值，其由頻率偏差引起。
實施例3本發明還提供一種用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量裝置，包括接收裝置用于接收移動通信信號并對接收的信號進行濾波且正交解調成I、Q兩路信號；相關計算裝置，其利用中間碼序列Mi對接收信號的中間碼進行相關計算，得到相關峰值，從而得到突發時隙的數據位置信息；數據解調裝置，用于解調出用戶的發射數據；相位判決裝置，其根據解調出用戶的發射數據的相位值進行0、1序列判決；信號恢復裝置，其利用判決后的0、1序列，恢復參考信號；頻率偏差獲取裝置，其逐碼片比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，根據公式δφi＝φ0+k*i*Φf計算得到所接收信號突發時隙的載波頻率偏差值k；其中δφi是接收的突發時隙中第i個碼片與對應的參考信號突發時隙中第i個碼片的相位差值；Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值；φ0為該突發時隙的相位偏差值。
根據又一種用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量裝置，可以將上述的用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量裝置中的頻率偏差獲取裝置替換為以下的頻率偏差獲取裝置
頻率偏差獲取裝置，其逐碼片比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，通過公式k＝fe*Δθ/2π計算得到所接收信號突發時隙的載波頻率偏差值k；其中fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率；Δθ表示等效相位偏差值(即“相鄰碼片的相位偏差值之差”)。
具體地，TD-SCDMA基帶信號的特征頻率fe可根據對TD-SCDMA基帶信號頻譜分析和根據TD-SCDMA基帶信號相位對中心頻率偏移響應實驗得到。而Δθ可通過Δθ＝δφi-δφi-1來求得。這里的Δθ也可稱為等效相位偏差值，其由頻率偏差引起。
此外，與前述頻率偏差測量方法對應地，該頻率偏差測量裝置通過該頻率偏差測量方法實現頻率偏差的測量。
以上具體說明本發明的各種實施例，但是本發明并不限于上述具體實施方式
，在不脫離本發明宗旨的范圍內，可以做出各種變形。
權利要求
1.一種用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量方法，包括步驟1)通過接收裝置接收信號，對接收的信號進行濾波并將其正交解調成I、Q兩路信號，對I、Q兩路信號進行相關計算，得到相關峰值，根據相關峰值，確定所接收的I、Q信號的中間碼位置；2)根據所確定的中間碼位置，將I、Q信號解調成用戶數據；3)求解調出來的用戶數據的相位，并進行分析、判決得到0、1數據序列；4)利用相位判決后的數據恢復參考信號；5)逐碼片比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到第i個碼片的相位偏差值δφi，根據公式δφi＝φ0+k*i*Φf或k＝fe*Δθ/2π計算得到所接收信號的突發時隙的載波頻率偏差值k，其中δφi是接收的突發時隙中第i個碼片與對應的參考信號突發時隙中第i個碼片的相位差值；Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值；φ0為該突發時隙的相位偏差值；fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率；Δθ為等效相位偏差值。
2.根據權利要求1的用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量方法，其特征在于Φf根據公式Φf＝2π×fe×τchip來獲得，其中fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率，τchip為一碼片時間長度。
3.根據權利要求1或2的用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量方法，其特征在于計算出多個碼片的相位偏差值δφi，利用公式δφi＝φ0+k*i*Φf得到超定方程組，通過最小二乘法擬合得到φ0和k。
4.根據權利要求3的用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量方法，其特征在于δφi通過δφi=arctanQiIi-arctanQrefiIrefi]]>來計算。
5.一種用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量裝置，包括接收裝置用于接收移動通信信號并對接收的信號進行濾波且正交解調成I、Q兩路信號；相關計算裝置，其利用中間碼序列Mi對I、Q兩路信號的中間碼進行相關計算，得到相關峰值，從而得到突發時隙的數據位置信息；數據解調裝置，用于根據得到突發時隙的數據位置信息解調出用戶的發射數據；相位判決裝置，其根據解調出用戶的發射數據的相位值進行0、1序列判決；信號恢復裝置，其利用判決后的0、1序列，恢復參考信號；頻率偏差獲取裝置，其逐碼片比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到第i個碼片的相位偏差值δφi，根據公式δφi＝φ0+k*i*Φf或k＝fe*Δθ/2π計算得到所接收信號的突發時隙的載波頻率偏差值k，其中δφi是接收的突發時隙中第i個碼片與對應的參考信號突發時隙中第i個碼片的相位差值；Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值；φ0為該突發時隙的相位偏差值；fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率；Δθ為等效相位偏差值。
6.根據權利要求5的用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量裝置，其特征在于Φf根據公式Φf＝2π×fe×τchip來獲得，其中fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率，τchip為一碼片時間長度。
7.根據權利要求5或6的用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量裝置，其特征在于計算出多個碼片的相位偏差值δφi，利用公式δφi＝φ0+k*i*Φf得到超定方程組，通過最小二乘法擬合得到φ0和k。
8.根據權利要求5或6的用于TD-SCDMA終端測試的頻率偏差測量裝置，其特征在于δφi通過δφi=arctanQiIi-arctanQrefiIrefi]]>來計算。
全文摘要
本發明涉及一種用于TD－SCDMA終端測試的頻率偏差測量裝置和方法，其中接收裝置對接收的信號進行濾波且正交解調成I、Q兩路信號，然后數據解調裝置解調出用戶的發射數據，相位判決裝置進行0、1序列判決，信號恢復裝置恢復參考信號，最后頻率偏差獲取裝置比較接收信號的數據塊和參考信號的數據塊的相位得到碼片的相位偏差值δφ
文檔編號H04L25/02GK101039125SQ20061001857
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月16日 優先權日2006年3月16日
發明者馬國華, 張金花, 王波, 李瑋 申請人:湖北眾友科技實業股份有限公司