專利名稱：頻率偏差估計方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種射頻偏差估計方法及其裝置，尤其涉及一種頻率偏差 估計方法及其裝置，屬于電通信技術領域。
背景技術：
隨著無線移動通信技術的發展和普及，我國的移動通信用戶數量正成
倍的高速增長，用戶對通信的速度和質量要求也越來越高。TD-SCDMA(時 分同步碼分多址)是一個新的無線接口標準，是國際電信聯盟和3G伙伴項 目(3GPP)認可的3G無線通信的三個標準之一，該技術能應用于所有的 無線實施要求，包括農村和城市地區，支持微型，小型及大型蜂窩，滿足 各種高速移動的無線接入和多媒體應用，具有系統容量大、頻譜利用率高、 系統成本低等特點。
然而，在TD-SCDMA (時分同步碼分多址)系統中，l正(用戶設備) 開機后，晶體振蕩器的輸出頻率與載波頻率之間總是存在一定的偏差。且 由于氣溫等周邊環境的變化和UE移動弓l起的多普勒頻移，均會使得頻率的 偏差隨著時間變化。因此，就需要UE (用戶設備)持續的估計本地晶體振 蕩器的輸出頻率和載波頻率間的偏差(頻偏)，并以此為基礎調整本地晶體 振蕩器的輸出頻率，頻偏估計的準確性直接影響了UE接收機的性能。只有 快速、有效地估計出這個頻率偏差，才能進行正確的頻率補償，從而將頻 率偏差控制在接收機能夠接受的范圍之內，進而進行.正常的解調和譯碼。
在TD-SCDMA系統中， 一共有32個SYNC-DL (下行同步)碼，分 別用ID 0到31來表示。每個基站使用且僅使用一個SYNC-DL (下行同步) 碼。基站會在DwPTS信道中已較大的功率發送SYNC-DL (下行同步)碼。在TD-SCDMA系統中， 一個SYNC-DL (下行同步)碼對應4各基本 Mdamble碼， 一共有128各基本Midamble碼，基本Midamble碼及其移位 碼會在正常時隙的中間位置發送。SYNC-DL(下行同步)碼和基本Midamble 碼都可用于頻率偏差的估計，但是在實際網絡中SYNC-DL (下行同步)碼 和基本Midamble碼的信號都會受到較強的同頻干擾。對于基本Midamble 碼的信號而言還存在多個移位碼之間相互干擾的問題。同頻干擾及不同 Midamble移位碼之間的干擾會導致UE (用戶設備)接收性能的下降，必 須使用相應的技術來避免。并且，由于UE (用戶設備)的移動會弓l入多普 勒頻移。多普勒頻移的影響跟UE (用戶設備)的移動速度和與基站間的相 對位置有關。由于UE (用戶設備)相對不同基站的相對運動方向不同，UE (用戶設備)相對與不同基站的多普勒頻移是不同的。這樣，即使認為所 有基站的晶體振蕩器的輸出頻率是非常接近的，UE (用戶設備)相對與不 同基站的頻偏也是不同的。這樣，在小區重選和切換過程中會引入比較大 的初始頻率偏差，降低小區重選和切換的成功率。
發明內容
本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種頻 率偏差估計方法及其裝置。
本發明的目的通過以下技術方案來實現 頻率偏差估計方法，其包括以下步驟
步驟一接收一個子幀信號，獲取其中的DwPTS部分信號或是正常時 隙的Midamble部分信號；
步驟二消除掉來自同頻干擾小區的SYNC-DL碼和來自同頻干擾小 區的Midamble信號；
步驟三將消除同頻干擾后的DwPTS部分信號或是正常時隙的 Mdamble部分信號來重建小區的發送信號；步驟四將消除了同頻干擾后的DwPTS部分信號或是正常時隙的 Midamble部分信號與重建后的發送信號進行共軛相乘
步驟五將相乘后的結果分平均分為四部分，分別計算這四部分的累 加和；
步驟六對累加和進行平均的相關運算，根據運算經過來計算相位誤
差并獲得頻偏值；
步驟七重復步驟一 步驟六完成小區的頻偏估計。
上述的頻率偏差估計方法，其中所述的DwPTS部分信號包括本小區 所發送的SYNC-DL碼和來自同頻干擾小區的SYNC-DL碼。
進一步地，上述的頻率偏差估計方法，其中所述的Mdamble部分的 信號包括本用戶的Midamble信號，本小區其他用戶的Mdamble信號和來 自同頻干擾小區的Mdamble信號。
更進一步地，上述的頻率偏差估計方法，其中所述步驟一中的DwPTS 部分的信號和Midamble部分的信號可同時使或是單獨使用。
再進一步地，上述的頻率偏差估計方法，其中所述步驟二中的消除 為通過估計來自同頻干擾小區的SYNC-DL碼或是Midamble信號，從接收 到的子幀信號中將其減去。
一種處理頻率偏差估計方法的裝置，其包括' 干擾消除單元，用于完成同頻干擾信號的估計并將其中接收信號中消 除掉；
信號重建單元，用于用戶重建本小區或目標臨小區的發送信號； 共軛單元，用于完成復數信號取共$厄運算； 乘法單元，用于完成取共軛后的干擾消除信號和重建信號相乘； 累加單元，用于完成信號的累加，即將相乘后的結果分為四部分，分別計算這四部分的累加和；
相位計算單元，用于對累加和計算相關結果的平均值，計算相位誤差。
本發明技術方案的突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在在估
計本小區的頻率偏差的同時，還可以估計與相鄰小區的頻率偏差。這樣， 在重選或切換到新小區之前就估計出了與新小區的頻偏，在發生重選或切 換時就能夠正確補償頻偏，提高了小區重選和切換的成功率，進而可降低 掉話率，令用戶通訊順暢。本發明具有實質性技術特點和顯著的技術進步， 其應用前景非常廣闊。
本發明的目的、優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明 進行圖示和解釋。這些實施例僅是應用本發明技術方案的典型范例，凡采 取等同替換或者等效變換而形成的技術方案，均落在本發明要求保護的范 圍之內。這些附圖當中，
圖1是TD-SCDMA系統的子幀結構示意圖2是DwPTS的結構示意圖3是TD-SCDMA系統正常時隙的結構示意圖4是頻偏估計過程的實施示意圖5累加單元的工作示意圖。
圖中各附圖標記的含義如下
1 干擾消除單元 2 信號重建單元
3 共軛單元 4 乘法單元
5 累加單元 6 相位計算單元
具體實施例方式
為了能夠更清楚地說明TD-SCDMA系統的頻率偏差估計過程，首先將一下描述。如圖1 3所示:每一個TD-SCDMA 的5ms子幀均分為七個普通時隙，即TS0 TS6;三個特殊時隙，即一個 下行導頻時隙(DwPTS)、 一個上行導頻時隙(UpPTS)和一個保護周期
(GP )。并且，每一個5ms的子幀由6400個chips(碼片)組成。在TD-SCDMA 系統中，NodeB均會在其主載波的下行導頻時隙(DwPTS)中以較大的功 率發送特定的SYNC-DL碼，位于附近位置的小區使用不同的SYNC-DL 碼。UE可根據接收到的DwPTS信號來估計頻率偏差。
進一步結合圖2來看，前32個碼片的信號稱為GP部分，后64個碼片 長度的信號為基站發送的SYNC-DL碼。在TO-SCDMA系統中， 一個 SYNC-DL碼對應4各基本Midamble碼， 一共有128各基本Midamble碼， 基本Midamble碼及其移位碼會在正常時隙的中間位置發送。在TD-SCDMA
(時分同步碼分多址)系統中的正常時隙(時隙0到時隙6)的結構中，每 一個正常時隙的長度為864個碼片，其中前352個碼片稱為Datal部分， 中間的144個碼片稱為Midamble部分，再往后的352個碼片稱為Data2部 分，最后的長為16個碼片的部分稱為GP部分，即如圖3所示。Datal部 分和Data2部分用于發送每個用戶的有用信號，Midamble部分用戶發邀艮 每個用戶對應的訓練序列部分，該Midamble部分主要用戶信道特性的估計 和頻率偏差估計等任務。GP又稱為保護間隔，用于保護在多徑的情況下不 同時隙間的信號不相互干擾。
結合本圖4、圖5，從發明的實施過禾M^看首先，從接收到的信號中 獲取DwPTS部分或正常時隙的Midamble部分的信號。這里，用e(")來表 示獲取的DwPTS部分或正常時隙的Midamble部分信號。如DwPTS部分 信號咖)的長度為64個碼片，正常時隙的Midamble部分信號咖)的長度為 128個碼片，e(n)信號為復數信號。在實際操作中，既可采用DwPTS部分，也可采用Midamble部分的信號，亦可同時采用。
接著結合圖4來看，將咖)輸入干擾消除單元l，消除掉來自同頻干擾 小區的SYNC-DL碼和來自同頻干擾小區的Midamble碼的信號。干擾消除 單元1通過估計來自同頻干擾小區的SYNC-DL碼或Midamble碼信號，從 接收信號中將其減去。干擾消除單元1輸出的信號是消除了同頻干擾后的 信號，這里用/(")表示，/(")的長度和《")相同。并且，就實際使用來看， 干擾消除單元1既可以是并行的也可以是串行的。
隨后，將/(w)輸入信號重建單元2，重建經過無線信道的發送信號。信 號重建單元2輸出的信號設定為不存在頻率偏差。這里用g(w)來表示信號 重建單元2的輸出信號，的長度和/(")相同。
緊接著，將/W輸入取共軛單元3獲得/(M)的共軛信號—)。共軛單 元3保留輸入信號的實部，將輸入信號的數虛部取反。
然后，將g(")和A:(n)輸入乘法單元4，乘法單元4的輸出用/(")表示。 乘法單元4的實現如下式所示/(w) = gO)xA;0)。
將/W輸入累加單元5，累加單元5的實現如圖5所示，N為信號/(n)的 長度。如使用DwPTS部分信號N為64，如使用正常時隙的Midamble部 分信號N為128。將信號/(")平均分為4部分，每個部分的長度均為N/4。
分別計算這4部分的累加和。第一部分的累加和的計算過程如S1 = f/W所
=1
示。其他部分的累加和也可用相同的方法實現，最終累加單元5的輸出為4 個復數值Sl, S2， S3和S4，即如圖5所示。
將累加單元5輸出的計算結果S1， S2， S3和S4輸入到相位計算單元 6。相位計算單元6可用多種方式來實現。本發明將這多種方式綜合起來， 先用不同方法分別計算，再計算這些結果的平均值。這樣，采用多種方法的平均值后頻偏估計更加可靠。這里用以下公式所示的三種計算方法為例 來說明相位計算單元6的實現
"a"g/e(謹/(51 ++ S3) x 0S2 + S3 + S4))
iV/4
。， 朋g/e(c—(Sl + S2)xOS3 + S4))
^ a"g/e(c呵-(Sl) x (S3) + c呵'(S2) x (S4》
p一+
最后，相位計算單元6的結果e，即為由于頻偏引起的在每一個碼片時 間內的相位誤差。獲得P的同時就意味著可以由此計算出頻偏。
結合上述文字描述可以看出，采用本發明后，在估計本小區的頻率偏 差的同時，還可以估計與相鄰小區的頻率偏差。這樣，在重選或切換到新 小區之前就估計出了與新小區的頻偏，在發生重選或切換時就能夠正確補 償頻偏，提高了小區重選和切換的成功率，進而可降低掉話率，令用戶通
權利要求
1、頻率偏差估計方法，其特征在于包括以下步驟步驟一接收一個子幀信號，獲取其中的DwPTS部分信號或是正常時隙的Midamble部分信號；步驟二消除掉來自同頻干擾小區的SYNC-DL碼和來自同頻干擾小區的Midamble信號；步驟三將消除同頻干擾后的DwPTS部分信號或是正常時隙的Midamble部分信號來重建小區的發送信號；步驟四將消除了同頻干擾后的DwPTS部分信號或是正常時隙的Midamble部分信號與重建后的發送信號進行共軛相乘；步驟五將相乘后的結果分平均分為四部分，分別計算這四部分的累加和；步驟六對累加和進行平均的相關運算，根據運算經過來計算相位誤差并獲得頻偏值；步驟七重復步驟一～步驟六完成臨小區的頻偏估計。
2、 根據權利要求1所述的頻率偏差估計方法，其特征在于所述 的DwPTS部分信號包括本小區所發送的SYNC-DL碼和來自同頻干擾 小區的SYNC-DL碼。
3、 根據權利要求1所述的頻率偏差估計方法，其特征在于所述 的Midamble部分的信號包括本用戶的Midamble信號，本小區其他用戶 的Midamble信號和來自同頻干擾小區的Midamble信號。
4、 根據權利要求1所述的頻率偏差估計方法，其特征在于所述步驟一中的DwPTS部分的信號和Midamble部分的信號可同時使或是單 獨使用。
5、 根據權利要求1所述的頻率偏差估計方法，其特征在于所述 步驟二中的消除通過估計來自同頻干擾小區的SYNC-DL碼或是 Midamble信號，從接收到的子幀信號中將其減去。
6、 一種處理頻率偏差估計方法的裝置，其特征在于包括 干擾消除單元，用于完成同頻干擾信號的估計并將其中接收信號中消除掉；信號重建單元，用于用戶重建本小區或目標臨小區的發送信號； 共軛單元，用于完成復數信號取共軛運算；乘法單元，用于完成取共軛后的干擾消除信號和重建信號相乘； 累加單元，用于完成信號的累加，即將相乘后的結果分為四部分， 分別計算這四部分的累加和；相位計算單元，用于對累加和計算相關結果的平均值，計算相位誤差。
全文摘要
本發明涉及一種頻率偏差估計方法及其裝置，屬于電通信技術領域。其首先通過接收一個子幀信號；然后消除掉來自同頻干擾小區的SYNC-DL碼和來自同頻干擾小區的Midamble信號；接著重建小區的發送信號；隨后進行信號共軛相乘；緊接著將相乘后的結果分平均分為四部分，分別計算這四部分的累加和；對累加和進行平均的相關運算，根據運算結果來計算相位誤差并獲得頻偏值；最后重復上述過程，完成同頻臨小區的頻偏估計。該裝置包括干擾消除單元，信號重建單元，共軛單元，乘法單元，累加單元，相位計算單元。采用本發明后在估計本小區的頻率偏差的同時，還可以估計與相鄰小區的頻率偏差。提高了小區重選和切換的成功率。
文檔編號H04B1/707GK101552993SQ200810023209
公開日2009年10月7日 申請日期2008年4月2日 優先權日2008年4月2日
發明者吳子熙, 朱志明, 賴志強 申請人:傲世通科技(蘇州)有限公司