專利名稱：頻率偏差估計方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，特別涉及通信系統(tǒng)中的頻率校準(zhǔn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
近些年來，以正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，簡 稱"0FDM")為代表的多載波傳輸技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注。多載波傳輸把數(shù)據(jù)流分解為 若干個獨立的子數(shù)據(jù)流，每個子數(shù)據(jù)流將具有低得多的比特速率。用這樣低比特率形成的 低速率多狀態(tài)符號去調(diào)制相應(yīng)的子載波，就構(gòu)成了多個低速率符號并行發(fā)送的傳輸系統(tǒng)。
OF匿系統(tǒng)將經(jīng)過編碼的待傳輸數(shù)據(jù)作為頻域信息，將其調(diào)制為時域信號，并在 信道上傳輸，而在接收端則進行逆過程解調(diào)。OF匿系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)可以分別由逆離散 傅立葉變換(Inverse Discrete Fourier Transform,簡稱"IDFT")和離散傅立葉變換 (Discrete Fourier Transform,簡稱"DFT")來代替。通過N點IDFT運算，把頻域數(shù)據(jù)符號 變換為時域數(shù)據(jù)符號，經(jīng)過載波調(diào)制之后，發(fā)送到信道中。在接收端，將接收信號進行相干 解調(diào)，然后將基帶信號進行N點DFT運算，即可獲得發(fā)送的數(shù)據(jù)符號。在實際應(yīng)用中，IDFT/ DFT采用逆快速傅立葉變換(Inverse Fast Fourier Transform,簡稱"IFFT")和快速傅立 葉變換(Fast Fourier Transform,簡稱"FFT")來實現(xiàn)。FFT技術(shù)的采用使得OFDM系統(tǒng)的 復(fù)雜度大大降低，再加上高性能信息處理器件比如可編程邏輯器件(Programmable Logic Device,簡稱"PLD")、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor,簡稱"DSP")、微處理 器(MicroProcessor，簡稱"iiP")等的發(fā)展和應(yīng)用，使得OFDM系統(tǒng)的實現(xiàn)更加容易，成為 應(yīng)用最廣的一種多載波傳輸方案。 由于在包括OF匿系統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，發(fā)送端的信號在傳輸?shù)浇邮斩说倪^程中，信 號容易受到天氣、地形以及外界電磁干擾的影響，此外還存在多徑效應(yīng)、多普勒效應(yīng)等因素 的影響，接收信號和發(fā)送信號之間，往往存在一定范圍內(nèi)的頻率偏差(即頻偏)，從而很容 易造成用戶通話質(zhì)量下降，甚至出現(xiàn)單通、掉話等故障。因此，接收端需要估計出正確的頻 偏，并消除頻偏，以保證正常的通信質(zhì)量。 目前，傳統(tǒng)的頻偏估計方法是利用導(dǎo)頻序列相關(guān)性的頻偏估計算法，通過計算接 收信號和發(fā)送信號共軛乘積的自相關(guān)函數(shù)，將頻偏估計問題轉(zhuǎn)化為一個單頻譜估計問題， 得到頻率偏差。OFDM系統(tǒng)中的頻偏校準(zhǔn)技術(shù)還可參見專利號為6035003的美國專利。
然而，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于傳統(tǒng)的頻偏估計方法需要計算接收信號和發(fā)送 信號共軛乘積的自相關(guān)函數(shù)，因此運算量大、復(fù)雜度較高，從而對硬件有更高的要求。而且， 由于需要利用導(dǎo)頻、知道具體的導(dǎo)頻信號，因此很難實現(xiàn)盲估計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種頻率偏差估計方法及其系統(tǒng)，使得頻偏的估計運算量 小、復(fù)雜度低，并且能夠方便ASIC實現(xiàn)和盲估計。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種頻率偏差估計方法，包括以
3下步驟 從接收的信號中提取出Zadoff-Chu序列，獲取所述Zadoff-Chu序列中各個信號 的峰均比； 根據(jù)所獲取的各個峰均比，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差。
在所述方法中，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差的步驟中，包含以下子步驟
根據(jù)峰均比和頻率偏差的擬合曲線函數(shù)，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差，其 中，所述擬合曲線函數(shù)通過仿真得到。 在所述方法中，擬合曲線函數(shù)中的頻率偏差值域為0至7000赫茲。
在所述方法中，所述提取Zadoff-Chu序列的步驟中，包含以下子步驟
將接收的信號進行逆向快速傅立葉變換后，添加循環(huán)前綴； 將添加循環(huán)前綴后的信號做信道估計，并對經(jīng)信道估計后的信號去除循環(huán)前綴；
將所述去除循環(huán)前綴的信號進行快速傅立葉變換，從經(jīng)所述快速傅立葉變換后的 信號中提取Zadoff-Chu序列。 在所述方法中，所述估計的頻率偏差，用于對所述對經(jīng)信道估計后的信號進行頻 率偏差的消除，得到發(fā)送端的發(fā)送信號。 本發(fā)明的實施方式還提供了一種頻率偏差估計系統(tǒng)，包括
提取模塊，用于從接收的信號中提取出Zadoff-Chu序列； 獲取模塊，用于從所述提取模塊提取的Zadoff-Chu序列中獲取所述Zadoff-Chu 序列中各個信號的峰均比； 估計模塊，用于根據(jù)所述獲取模塊獲取的各個峰均比，估計每個峰均比所對應(yīng)的
頻率偏差。
其中，估計模塊通過以下方式估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差 根據(jù)峰均比和頻率偏差的擬合曲線函數(shù)，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差，其
中，所述擬合曲線函數(shù)通過仿真得到。 其中，擬合曲線函數(shù)中的頻率偏差值域為0至7000赫茲。
其中，提取模塊包括以下子模塊 逆向快速傅立葉變換子模塊，用于對接收的信號進行逆向快速傅立葉變換；
循環(huán)前綴添加子模塊，用于對經(jīng)所述逆向快速傅立葉變換后的信號添加循環(huán)前
鄉(xiāng)
^雙； 信道估計子模塊，用于對所述添加循環(huán)前綴后的信號進行信道估計； 循環(huán)前綴去除子模塊，用于去除經(jīng)所述信道估計后的信號的循環(huán)前綴； 快速傅立葉變換子模塊，用于對所述去除循環(huán)前綴后的信號進行快速傅立葉變
換； 序列提取子模塊，用于從經(jīng)所述快速傅立葉變換后的信號中提取Zadoff-Chu序 列。 其中，估計模塊估計的頻率偏差，用于對所述對經(jīng)信道估計后的信號進行頻率偏 差的消除，得到發(fā)送端的發(fā)送信號。 本發(fā)明實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于 由于Zadoff-Chu序列具有恒包絡(luò)特性，即Zadoff-Chu序列的峰均比(PAPR)為0dB，因此通過在接收信號中提取出Zadoff-Chu序列，利用Zadoff-Chu序列中各個信號的
峰均比來估計出頻率偏差(即頻偏)。相對現(xiàn)有技術(shù)而言，不需要將頻偏估計問題轉(zhuǎn)化為一
個單頻譜估計問題，避免了所需的相關(guān)運算，因此運算量小、復(fù)雜度較低，從而對硬件的要
求更低，能夠方便地在專用集成電路(A卯lication Specific Integrated Circuit，簡稱
"ASIC")中實現(xiàn)。而且，由于利用的是接收信號中的Zadoff-Chu序列進行頻偏估計，不需
要利用導(dǎo)頻，也不需要知道具體的導(dǎo)頻信號，因此可以方便地實現(xiàn)盲估計。 進一步地，根據(jù)仿真得到的擬合曲線函數(shù)，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差。由
于從仿真得到的擬合曲線函數(shù)中，可以發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)峰均比變化時，對應(yīng)信號的頻偏也變化，
可見本發(fā)明的技術(shù)方案具有較好的健壯性和魯棒性能，也進一步體現(xiàn)出了較優(yōu)的穩(wěn)定性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的Zadoff-Chu序列恒包絡(luò)特性示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的頻率偏差估計方法流程圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的峰均比和頻率偏差的函數(shù)示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的利用Zadoff-Chu序列的峰均比對接收信號
進行頻偏消除示意圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的頻率偏差估計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細節(jié)。但是，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化 和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護的技術(shù)方案。 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施 方式作進一步地詳細描述。 本發(fā)明的第一實施方式涉及一種頻率偏差估計方法，在本實施方式中，利用 Zadoff-Chu序列中各個信號的峰均比，進行頻率偏差的估計。由于在長期演進(Long Term Evolution,簡稱"LTE")網(wǎng)絡(luò)中，通常采用Zadoff-Chu序列進行同步信道，信道估計。對于 任意長度為N的Zadoff-Chu序列的x (n) ， n = 0， . . . N-l構(gòu)造如下:
6
W為偶數(shù)
,27r—+1)/w， TV為奇數(shù) 其中，q和N相互為質(zhì)數(shù)。 通過數(shù)學(xué)分析，可以知道Zadoff-Chu序列擁有以下特性 1.恒包絡(luò)特性，也就是Zadoff-Chu序列的峰均比(PAPR)為OdB 2.當(dāng)一個Zadoff-Chu序列通過IFFT或者是FFT變換后，其包絡(luò)特性仍然為恒包
絡(luò)特性，變換后的峰均比(PAPR)仍為OdB。 例如，q = 7， N = 64的Zadoff-Chu序列在時域和頻域上的恒包絡(luò)特性如圖1所 示。
因此，當(dāng)發(fā)送信號和接收信號之間存在頻率偏差時，其恒包絡(luò)特性會受到破壞，也 就是接收到的Zadoff-Chu序列的峰均比將會變化，本實施方式正是利用這一點進行頻率 偏差的估計，從而實現(xiàn)通信系統(tǒng)中的頻率校準(zhǔn)。具體如圖2所示。 在步驟210中，接收端從接收的信號中提取出Zadoff-Chu序列。具體地說，接收 端先將接收到的信號去除循環(huán)前綴(Cyclic Prefix,簡稱"CP")。由于發(fā)送端在發(fā)送信號 之前，需要先將頻域信號通過IFFT轉(zhuǎn)化為時域信號，再為時域信號添加CP后進行發(fā)送，因 此，本步驟實際上是發(fā)送端添加CP的逆過程，與發(fā)送端的添加CP步驟相對應(yīng)。
接著，在步驟220中，接收端將去CP后的信號進行FFT變換，即將時域信號再變換 為頻域信號，本步驟實際上是發(fā)送端作IFFT的逆過程，與發(fā)送端的IFFT步驟相對應(yīng)。
接著，在步驟230中，接收端從經(jīng)FFT變換后的信號中提取出用于進行信道估計的 Zadoff-Chu序列。 接著，在步驟240中，獲取Zadoff-Chu序列中各個信號的峰均比。比如，N二64時， 在本步驟中需統(tǒng)計出Zadoff-Chu序列中這64個信號的峰均比，得到64個峰均比(PAPR)值。 接著，在步驟250中，根據(jù)所獲取的各個峰均比，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏 差。具體地說，通過仿真可以得到峰均比和頻率偏差的一個擬合曲線函數(shù)，如圖3所示，該 曲線函數(shù)可以通過多項式函數(shù)擬合得到。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率偏差Sf小于7000HZ 時，每一個PAPR值對應(yīng)一個相應(yīng)的頻率偏差Sf，即Sf = f(PAPR)。也就是說，在本步驟 中，將每個PAPR值代入到函數(shù)Sf = f(PAPR)中，得到相應(yīng)的Sf。由于在Sf小于7000HZ 時，每當(dāng)峰均比變化時，對應(yīng)信號的頻偏也變化，因此，S f的值域可設(shè)置為0至7000赫茲，
以使得本實施方式具有較好的健壯性和魯棒性能，也進一步體現(xiàn)出了較優(yōu)的穩(wěn)定性。
接收端根據(jù)Zadoff-Chu序列的PAPR值，估計出頻率偏差后，即可將估計的頻率偏 差用于對接收到的信號進行頻偏消除，對頻偏的消除跟現(xiàn)有的無線通信中頻偏消除技術(shù)完 全相同，即通過調(diào)整射頻的接受頻率，或者通過數(shù)字電路產(chǎn)生一個頻偏信號和接受信號相 乘。通過頻偏調(diào)整后，得到正確的發(fā)送端的發(fā)送信號。利用Zadoff-Chu序列的峰均比對接 收信號進行頻偏消除的方法如圖4所示。 由于本實施方式中利用了 Zadoff-Chu序列的恒包絡(luò)特性，來估計頻率偏差，相對 現(xiàn)有技術(shù)而言，不需要將頻偏估計問題轉(zhuǎn)化為一個單頻譜估計問題，避免了所需的相關(guān)運 算，因此運算量小、復(fù)雜度較低，從而對硬件的要求更低，能夠方便地在ASIC中實現(xiàn)。而且， 由于利用的是接收信號中的Zadoff-Chu序列進行頻偏估計，不需要利用導(dǎo)頻，也不需要知 道具體的導(dǎo)頻信號，因此可以方便地實現(xiàn)盲估計。另外，從圖3的擬合曲線函數(shù)中也可以發(fā) 現(xiàn)，每當(dāng)峰均比變化時，對應(yīng)信號的頻偏也變化，可見本實施方式具有較好的健壯性和魯棒 性能，也進一步體現(xiàn)出了較優(yōu)的穩(wěn)定性。 本發(fā)明的方法實施方式可以以軟件、硬件、固件等等方式實現(xiàn)。不管本發(fā)明是以 軟件、硬件、還是固件方式實現(xiàn)，指令代碼都可以存儲在任何類型的計算機可訪問的存儲器 中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固態(tài)的或者非固態(tài)的，固定的或 者可是換的介質(zhì)等等)。同樣，存儲器可以例如是可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic,簡稱"PAL")、隨機存取存儲器(Random Access Memory,簡稱"RAM")、可編程只讀存 儲器(Programmable Read Only Memory,簡稱"P匪，，)、只讀存儲器(Read-Only Memory,
6簡稱"R0M")、電可擦除可編程只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable ROM，簡 稱"EEPROM")、磁盤、光盤、數(shù)字通用光盤(Digital Versatile Disc,簡稱"DVD")等等。
本發(fā)明的第二實施方式涉及一種頻率偏差估計系統(tǒng)，如圖5所示，包括提取 模塊，用于從接收的信號中提取出Zadoff-Chu序列；獲取模塊，用于從提取模塊提取的 Zadoff-Chu序列中獲取Zadoff-Chu序列中各個信號的峰均比；估計模塊，用于根據(jù)獲取模 塊獲取的各個峰均比，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差，所估計的頻率偏差用于對接收 到的信號進行頻率偏差的消除，得到發(fā)送端的發(fā)送信號。 其中，估計模塊通過以下方式估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差根據(jù)峰均比和 頻率偏差的擬合曲線函數(shù)，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差，其中，擬合曲線函數(shù)通過仿 真得到，合曲線函數(shù)中的頻率偏差值域可值為0至7000赫茲。
在提取模塊中可進一步包括以下子模塊 循環(huán)前綴去除子模塊，用于去除接收到的信號的循環(huán)前綴；快速傅立葉變換子模 塊，用于對去除循環(huán)前綴后的信號進行快速傅立葉變換；序列提取子模塊，用于從經(jīng)快速傅 立葉變換后的信號中提取Zadoff-Chu序列。 本實施方式所涉及的設(shè)備可以用于完成第一實施方式中提到的方法流程。因此在 第一實施方式中提到的所有技術(shù)細節(jié)在本實施方式中依然有效，也能達到與第一實施方式 相同的技術(shù)效果，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。 需要說明的是，本發(fā)明設(shè)備實施方式(即第二實施方式)中提到的各單元都是邏
輯單元，在物理上，一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，
還可以以多個物理單元的組合實現(xiàn)，這些邏輯單元本身的物理實現(xiàn)方式并不是最重要的， 這些邏輯單元所實現(xiàn)的功能的組合是才解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題的關(guān)鍵。 此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本發(fā)明上述設(shè)備實施方式(即第二實施方式)
并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題關(guān)系不太密切的單元引入，這并不表明上述設(shè)備
實施方式并不存在其它的單元。 雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā) 明的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種頻率偏差估計方法，其特征在于，包括以下步驟從接收的信號中提取出Zadoff-Chu序列，獲取所述Zadoff-Chu序列中各個信號的峰均比；根據(jù)所獲取的各個峰均比，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率偏差估計方法，其特征在于，所述估計每個峰均比所對 應(yīng)的頻率偏差的步驟中，包含以下子步驟根據(jù)峰均比和頻率偏差的擬合曲線函數(shù)，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差，其中，所 述擬合曲線函數(shù)通過仿真得到。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻率偏差估計方法，其特征在于，所述擬合曲線函數(shù)中的頻 率偏差值域為0至7000赫茲。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的頻率偏差估計方法，其特征在于，所述提取 Zadoff-Chu序列的步驟中，包含以下子步驟將接收到的信號去除循環(huán)前綴； 將所述去除循環(huán)前綴的信號進行快速傅立葉變換； 從經(jīng)所述快速傅立葉變換后的信號中提取Zadoff-Chu序列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率偏差估計方法，其特征在于，所述估計的頻率偏差，用于對所述接收到的信號進行頻率偏差的消除，得到發(fā)送端的 發(fā)送信號。
6. —種頻率偏差估計系統(tǒng)，其特征在于，包括 提取模塊，用于從接收的信號中提取出Zadoff-Chu序列；獲取模塊，用于從所述提取模塊提取的Zadoff-Chu序列中獲取所述Zadoff-Chu序列 中各個信號的峰均比；估計模塊，用于根據(jù)所述獲取模塊獲取的各個峰均比，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的頻率偏差估計系統(tǒng)，其特征在于，所述估計模塊通過以下方 式估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差根據(jù)峰均比和頻率偏差的擬合曲線函數(shù)，估計每個峰均比所對應(yīng)的頻率偏差，其中，所 述擬合曲線函數(shù)通過仿真得到。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率偏差估計系統(tǒng)，其特征在于，所述擬合曲線函數(shù)中的頻 率偏差值域為0至7000赫茲。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的頻率偏差估計系統(tǒng)，其特征在于，所述提取模塊 包括以下子模塊循環(huán)前綴去除子模塊，用于去除接收到的信號的循環(huán)前綴；快速傅立葉變換子模塊，用于對所述去除循環(huán)前綴后的信號進行快速傅立葉變換； 序列提取子模塊，用于從經(jīng)所述快速傅立葉變換后的信號中提取Zadoff-Chu序列。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的頻率偏差估計系統(tǒng)，其特征在于，所述估計模塊估計的頻率偏差，用于對所述接收到的信號進行頻率偏差的消除，得到 發(fā)送端的發(fā)送信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，公開了一種頻率偏差估計方法及其系統(tǒng)。本發(fā)明中，通過在接收信號中提取出Zadoff-Chu序列，利用Zadoff-Chu序列中各個信號的峰均比來估計出頻率偏差(即頻偏)，避免了將頻偏估計問題轉(zhuǎn)化為一個單頻譜估計問題，因此運算量小、復(fù)雜度較低，方便ASIC實現(xiàn)，并且，由于不需要知道具體的導(dǎo)頻信號，從而可以實現(xiàn)盲估計。
文檔編號H04J11/00GK101741796SQ20081020304
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者魏華 申請人:展訊通信(上海)有限公司