一种频率校准方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种频率校准方法及装置，涉及通信技术，使得终端发送PSK调制信号，接收到PSK调制信号后，截取上升沿位置后足够长的一段数据，确定幅度的方差最小的一组数据进行粗频偏估计和粗频偏补偿，再确定较准确的时隙起始位置，重新截取一个时隙的数据，根据该数据确定细频偏偏移值，从而得到较准确的频偏偏移，根据该频偏偏移进行频率校准即可提高频率校准的准确性，同时，由于先进行粗频偏估计和粗频偏补偿，再确定较准确的时隙起始位置，截取数据进行细频偏补偿，所以提高了确定频偏偏移值的效率，进而提高了频率校准的效率。
【专利说明】一种频率校准方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术，尤其涉及一种频率校准方法及装置。
【背景技术】
[0002]终端在入网前都需要进行射频一致性测试，对终端进行快速频率校准已成为测试设备必须具备的功能之一，在校准阶段终端的频率误差的特点是频率误差范围大，可以达到几十kHz，从而对测试设备提出了较高的要求。
[0003]随着移动通信系统的快速发展，支持多种制式的终端亦得到了迅速发展，目前终端厂商已开发了支持GSM、WCDMA、TD-SCDMA、LTE等多种制式的相关产品。在这些终端产品入网以前，需要对其进行一致性测试，而其中的射频一致性测试又是其中的最基本的测试，是进行其它测试的基础。
[0004]目前对这些不同制式的终端进行射频一致性测试的一般是综合在一起的测试设备，被称为综测仪。综测仪一般除了具备按照射频一致性测试的相关协议进行有关测量项的测试外，还需要具备快速校准的功能，对终端进行频率、功率和增益的校准。对频率的校准一般称为AFC(Automatic Frequency Control,自动频率控制)校准，往往需要对较大范围的频率误差进行快速、准确的估计。
[0005]AFC校准一般可分为两种模式:一种是CW波模式,一种是调制信号模式。在CW波模式下，综测仪接收到的是载波频率已知的单音信号，这样由于参考信号是已知的，并且是单一的，不需要进行对定时同步有高要求的恢复参考信号的过程，从而对频偏的估计比较简单。而在调制信号模式下，即使导频或训练序列的信号是已知的，但是由于其特征并非是单一的，而是一串带有调制信息的采样点，因此频率误差估计对定时同步误差十分敏感，需要进行精确的定时同步，以使得参考信号和接收信号能够尽可能的匹配上，从而能够进行足够准确的频率误差估计。
[0006]调制信号模式下的精同步一般通过对导频或训练序列进行相关和相关值搜索得至IJ，但是当频率误差较大时，又会反过来使得精同步不准确，这样就构成了两者之间的矛盾。为了解决这个矛盾，一般的做法是通过设置大的频偏步长对接收到的调制信号进行补偿，每次补偿后再使用导频或者训练序列进行相关值的计算以及相关峰值有效性的判断。这样做一方面进行峰值有效性判断时的门限难以设定，另一方面，由于要按照一定步长进行大频偏搜索，也会增加处理时延以及存在时延不确定的因素
[0007]可见，现有调制信号模式下的综测仪AFC校准时的频偏估计算法，存在频偏估计范围大和精同步之间的矛盾，为了解决这一矛盾一般按一定步长进行大频偏搜索、直到精同步时的相关峰值满足一定门限而判断为有效，这样一方面峰值有效性的门限实际上难以设定，而且大频偏搜索也会增加处理时延、并且存在时延不确定的因素。
【发明内容】
[0008]本发明实施例提供一种频率校准方法及装置，以提高频率校准的准确性和频率校准的效率。
[0009]一种频率校准方法，包括:
[0010]接收终端发送的PSK调制信号，并确定所述信号的上升沿位置；
[0011]根据上升沿位置截取数据，并按照过采样率对截取的数据进行分组；
[0012]确定幅度的方差最小的分组，根据该分组中的数据确定粗频偏偏移值，并通过该粗频偏偏移值对所述幅度的方差最小的分组进行频偏补偿；
[0013]根据导频或训练序列确定时隙起始位置，截取一个时隙的数据并根据该数据确定细频偏偏移值；
[0014]根据所述粗频偏偏移值和所述细频偏偏移值的和，进行频率校准。
[0015]一种频率校准装置，包括:
[0016]上升沿确定单元，用于接收终端发送的PSK调制信号，并确定所述信号的上升沿位置；
[0017]分组单元，用于根据上升沿位置截取数据，并按照过采样率对截取的数据进行分组；
[0018]粗频偏估计单元，用于确定幅度的方差最小的分组，根据该分组中的数据确定粗频偏偏移值，并通过该粗频偏偏移值对所述幅度的方差最小的分组进行频偏补偿；
[0019]细频偏估计单元，用于根据导频或训练序列确定时隙起始位置，截取一个时隙的数据并根据该数据确定细频偏偏移值；
[0020]频率校准单元，用于根据所述粗频偏偏移值和所述细频偏偏移值的和，进行频率校准。
[0021]本发明实施例提供一种频率校准方法及装置，使得终端发送PSK调制信号，接收到PSK调制信号后，截取上升沿位置后足够长的一段数据，确定幅度的方差最小的一组数据进行粗频偏估计和粗频偏补偿，再确定较准确的时隙起始位置，重新截取一个时隙的数据，根据该数据确定细频偏偏移值，从而得到较准确的频偏偏移，根据该频偏偏移进行频率校准即可提高频率校准的准确性，同时，由于先进行粗频偏估计和粗频偏补偿，再确定较准确的时隙起始位置，截取数据进行细频偏补偿，所以提高了确定频偏偏移值的效率，进而提高了频率校准的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例提供的频率校准方法流程图；
[0023]图2为本发明实施例提供的较具体的频率校准方法流程图；
[0024]图3为本发明实施例提供的对应实施例一的频率校准方法流程图；
[0025]图4为本发明实施例提供的对应实施例二的频率校准方法流程图；
[0026]图5为本发明实施例提供的频率校准装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]本发明实施例提供一种频率校准方法及装置，使得终端发送PSK调制信号，接收到PSK调制信号后，截取上升沿位置后足够长的一段数据，确定幅度的方差最小的一组数据进行粗频偏估计和粗频偏补偿，再确定较准确的时隙起始位置，重新截取一个时隙的数据，根据该数据确定细频偏偏移值，从而得到较准确的频偏偏移，根据该频偏偏移进行频率校准即可提高频率校准的准确性，同时，由于先进行粗频偏估计和粗频偏补偿，再确定较准确的时隙起始位置，截取数据进行细频偏补偿，所以提高了确定频偏偏移值的效率，进而提高了频率校准的效率。
[0028]如图1所示，本发明实施例提供的频率校准方法，包括:
[0029]步骤S101、接收终端发送的PSK调制信号，并确定信号的上升沿位置；
[0030]步骤S102、根据上升沿位置截取数据，并按照过采样率对截取的数据进行分组；
[0031]步骤S103、确定幅度的方差最小的分组，根据该分组中的数据确定粗频偏偏移值，并通过该粗频偏偏移值对幅度的方差最小的分组进行频偏补偿；
[0032]步骤S104、根据导频或训练序列确定时隙起始位置，截取一个时隙的数据并根据该数据确定细频偏偏移值；
[0033]步骤S105、根据粗频偏偏移值和细频偏偏移值的和，进行频率校准。
[0034]可见，由于先进行粗频偏估计和粗频偏补偿，再在确定较准确的时隙起始位置后，截取一个时隙的数据进行细频偏估计，从而得到较准确的频偏偏移值，提高了频率校准的准确度和效率。
[0035]具体的，如图2所示，该方法包括:
[0036]步骤S201、上位机配置终端发送M元PSK(比如BPSK、QPSK、8PSK调制等)调制信号，这样配置的目的是可以得到标准M元PSK星座图的调制信号，以方便去除调制信息，从而进行频偏估计；
[0037]步骤S202、综测仪进行功率搜索，确定接收信号的上升沿位置；
[0038]步骤S203、根据上升沿位置、通过设置足够大的余量，综测仪截取足够长的确定有效的数据(确定在真正的上升沿之后的数据)，并对截取数据按照过采样率进行数据分组；
[0039]步骤S204、对数据分组分别求其幅度的方差，方差最小的分组为最佳采样分组；
[0040]步骤S205、求粗频偏:首先对最佳采样分组求M次方(M为调制指数:对于BPSK，M=2 ;对于QPSK，M = 4，对于8PSK，M = 8 ;以此类推)操作以消除M元PSK调制信号的调制信息；之后对得到的M次方(M为调制指数:对于BPSK，M = 2 ;对于QPSK，M = 4，对于8PSK，M = 8 ；以此类推)后的数据补零、进行FFT变换，再对FFT变换之后的数据进行FFT移位操作以使得零频在中心位置，其中需要选择合适的FFT变换的点数使得FFT分辨率至少在以下的细频偏估计的范围之内；然后求FFT移位操作后的数据的绝对值的峰值位置；最后根据峰值位置和中心位置的差以及FFT分辨率和M的取值得到粗频偏偏移值；
[0041 ] 步骤S206、对最佳采样分组进行粗频偏补偿；
[0042]步骤S207、根据测试配置得到本地导频数据，使用本地导频数据和粗频偏补偿后的数据进行相关值计算，并找到相关值的绝对值的峰值位置；
[0043]步骤S208、根据得到的峰值位置截取准确的一个时隙的数据，并对时隙数据进行检测和解调得到一个时隙的符号数据；
[0044]步骤S209、对符号数据求M次方(M为调制指数:对于BPSK，M = 2 ;对于QPSK，M =4，对于8PSK，M = 8 ;以此类推)从而去除调制信息，再对M次方(M为调制指数:对于BPSK，M = 2 ;对于QPSK，M = 4，对于8PSK，M = 8 ;以此类推)后的数据使用近似最大似然估计、并除以M，从而得到细频偏偏移值；[0045]步骤S210、将粗频偏偏移值与细频偏偏移值相加，得到最终的频偏估计结果。
[0046]具体的，在WCDMA系统中，可以对终端进行配置，使得终端只发送DPCCH信号，不发送DrocH信号，从而得到标准的QPSK调制信号，便于去除调制信息进行频偏估计。
[0047]在步骤SlOl中，收终端发送的PSK调制信号，并确定信号的上升沿位置，可以通过确定PSK调制信号样点滑动窗的功率值，再根据各采样点的样点滑动窗的功率值确定信号的上升沿位置来实现。
[0048]步骤S102中，根据上升沿位置截取数据，并按照过采样率对截取的数据进行分组，具体包括:
[0049]确定截取数据为r' = [r' (0)，r' (1)，…，r' (N' -1)]，N' =OSR*Nfoe，其中r' (i) = r(i+Istart+N.*0SR)，OSR为过采样率，ΝΔ为预先设置的余量，Nfoe ( Nc为用以频偏估计的符号数，N。为一个时隙的码片数目，其中，对于WCDMA，N。为2560，对于TD-SCDMA，则N。为864。
[0050]对截取的数据的前Nvm*0SR个数据进行分组，得到OSR个组r/、r'......r/ ，每组中均I倍采样数据，其中，Nvar为每个分组的码片数，且Nvm ( Nf-
[0051]步骤S103中，确定幅度的方差最小的分组，根据该分组中的数据确定粗频偏偏移值，具体包括:
[0052]对幅度的方差最小的分组进行M次方操作，其中，M为调制指数；
[0053]对得到的M次方操作后的数据补零，进行FFT变换，其中，FFT变换的点数在设定范围内，使得FFT分辨率在细频偏估计的范围内；
[0054]对FFT变换之后的数据进行FFT移位操作，使得零频在中心位置；
[0055]确定FFT移位操作后的数据的绝对值的峰值位置；
[0056]根据峰值位置和中心位置的差以及FFT分辨率和M的取值得到粗频偏偏移值。
[0057]具体的，对幅度的方差最小的分组进行M次方操作后，去除调制信息，得到r' pow4=[r' pow4(0),r/ pot4(1)，...，r' pmt4 (Ntoe-1)]，当该信号为 QPSK 信号时，M = 4，r' ρ?4 ⑴=(χ1 TFFT(i))4 = (r' FFT(i))2(r/ FFTT(i))2 ；
[0058]对r ， pow4补零得到Nfft点进行FFT的数据:
【权利要求】
1.一种频率校准方法，其特征在于，包括: 接收终端发送的PSK调制信号，并确定所述信号的上升沿位置； 根据上升沿位置截取数据，并按照过采样率对截取的数据进行分组； 确定幅度的方差最小的分组，根据该分组中的数据确定粗频偏偏移值，并通过该粗频偏偏移值对所述幅度的方差最小的分组进行频偏补偿； 根据导频或训练序列确定时隙起始位置，截取一个时隙的数据并根据该数据确定细频偏偏移值； 根据所述粗频偏偏移值和所述细频偏偏移值的和，进行频率校准。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述信号为WCDMA信号时，所述接收终端发送的PSK调制信号，并确定所述信号的上升沿位置前，还包括: 对终端进行配置，使得终端只发送DPCCH信号，不发送DroCH信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收终端发送的PSK调制信号，并确定所述信号的上升沿位置，具体包括: 确定所述PSK调制信号样点滑动窗的功率值； 根据各采样点的样点 滑动窗的功率值确定所述信号的上升沿位置Istart。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据上升沿位置截取数据，并按照过采样率对截取的数据进行分组，具体包括: 确定截取数据为 r' = [r' (0)，r' (1),...，！ ' (N' _1)]，N' =OSR*NFQE，其中r' (i) = r(i+Istart+N.*OSR)，OSR为过采样率，ΝΔ为预先设置的余量，Nfoe ( Nc为用以频偏估计的符号数，N。为一个时隙的码片数目； 对截取的数据的前N_*0SR个数据进行分组，得到OSR个组r' Q、r'......r'每组中均I倍采样数据，其中，Nra为每个分组的码片数，且Nra ( NroE。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定幅度的方差最小的分组，根据该分组中的数据确定粗频偏偏移值，具体包括: 对幅度的方差最小的分组进行M次方操作，其中，M为调制指数； 对得到的M次方操作后的数据补零，进行FFT变换，其中，FFT变换的点数在设定范围内，使得FFT分辨率在细频偏估计的范围内； 对FFT变换之后的数据进行FFT移位操作，使得零频在中心位置； 确定FFT移位操作后的数据的绝对值的峰值位置； 根据峰值位置和中心位置的差以及FFT分辨率和M的取值得到粗频偏偏移值。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过该粗频偏偏移值对所述幅度的方差最小的分组进行频偏补偿，具体包括: 确定粗频偏补偿后的数据为rcomp = [rcomp (O)，rcomp(l)，…，rcomp (Ncomp-1)],其中，rcomp{i) = r(Istart+1pt+i*OSR)e-r^'._' J = 0,1,...,Nmmp-1.T。为码片周期，Nramp = Nc+Nsync,Nc 为I个时隙的码片数目，Nsyn。为进行同步搜索的数据窗口长度，fel为粗频偏偏移值，1pt为该分组数据的采样偏差。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述信号为WCDMA信号时，所述根据导频确定时隙起始位置，具体包括:根据配置的导频格式，得到原始导频比特:
dpiiot [dpiiot (O)，dpii0t ⑴，，dpiiot (NpiQ0t I)]； 将 dpilQt 进行 BPSK 调制得到调制符号 d' pilQt=[d' pilQt(0)，d' pilQt(l)，...，d' Pil0t (NpilGt_l)]，其中 t pilGt(i) =-2dpilGt ⑴+1 ;对 d!p i I 。 t 进行 扩频:
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述信号为WCDMA信号时，所述根据该数据确定细频偏偏移值，具体包括: 对该数据进行解扰和解扩； 去除解扩后的数据中的调制信息； 根据去除调制信息后的数据确定细频偏偏移值； 当所述信号为TD-SCDMA信号时，所述根据该数据确定细频偏偏移值，具体包括: 取一个时隙的粗频偏补偿后的结果； 截取中间码两侧的数据块； 对截取的数据块进行解扰、解扩； 去除解扩后的数据中的调制信息； 根据去除调制信息后的数据确定细频偏偏移值。
9.一种频率校准装置，其特征在于，包括:上升沿确定单元，用于接收终端发送的PSK调制信号，并确定所述信号的上升沿位置； 分组单元，用于根据上升沿位置截取数据，并按照过采样率对截取的数据进行分组； 粗频偏估计单元，用于确定幅度的方差最小的分组，根据该分组中的数据确定粗频偏偏移值，并通过该粗频偏偏移值对所述幅度的方差最小的分组进行频偏补偿； 细频偏估计单元，用于根据导频或训练序列确定时隙起始位置，截取一个时隙的数据并根据该数据确定细频偏偏移值；频率校准单元，用于根据所述粗频偏偏移值和所述细频偏偏移值的和，进行频率校准。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，当所述信号为WCDMA信号时，所述上升沿确定单元还用于: 在接收终端发送的PSK调制信号，并确定所述信号的上升沿位置前，对终端进行配置，使得终端只发送DPCCH信号，不发送DroCH信号。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述上升沿确定单元具体用于: 确定所述PSK调制信号样点滑动窗的功率值； 根据各采样点的样点滑动窗的功率值确定所述信号的上升沿位置。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述分组单元具体用于: 确定截取数据为 r' = [r' (0)，r，(1)，…，r' (N' _1)]，N' = OSR*Nfoe，其中 r'⑴=r(i+Istart+N,*OSR)，OSR为过采样率，ΝΔ为预先设置的余量，Ntoe ( Nc为用以频偏估计的符号数，N。为一个时隙的码片数目； 对截取的数据的前N_*OSR个数据进行分组，得到OSR个组r' Q、r'......r'每组中均I倍采样数据，其中，Nra为每个分组的码片数，且Nra ( NroE。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述粗频偏估计单元确定幅度的方差最小的分组，根据该分组中的数据确定粗频偏偏移值，具体包括: 对幅度的方差最小的分组进行M次方操作，其中，M为调制指数； 对得到的M次方操作后的数据补零，进行FFT变换，其中，FFT变换的点数在设定范围内，使得FFT分辨率在细频偏估计的范围内； 对FFT变换之后的数据进行FFT移位操作，使得零频在中心位置； 确定FFT移位操作后的数据的绝对值的峰值位置； 根据峰值位置和中心位置的差以及FFT分辨率和M的取值得到粗频偏偏移值。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述粗频偏估计单元通过该粗频偏偏移值对所述幅度的方差最小的分组进行频偏补偿，具体包括: 确定粗频偏补偿后的数据为
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，当所述信号为WCDMA信号时，所述细频偏估计单元根据导频确定时隙起始位置，具体包括: 根据配置的导频格式，得到原始导频比特: dpiiot — [dpiiot (O)，dpilQt (I)，***? dpilot (Npilot-1)]； 将 dpilQt 进行 BPSK 调制得到调制符号 d' pilQt=[d' pilQt(0)，d' pilQt(l)，...，d pilot (NPiiot_l) I，
其中 d' pilQt(i) =-2dpilQt ⑴+1 ;对 d!p i I 。 t 进行 扩频:
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，当所述信号为WCDMA信号时，所述细频偏估计单元根据该数据确定细频偏偏移值，具体包括: 对该数据进行解扰和解扩； 去除解扩后的数据中的调制信息； 根据去除调制信息后的数据确定细频偏偏移值； 当所述信号为TD-SCDMA信号时，所述细频偏估计单元根据该数据确定细频偏偏移值，具体包括: 取一个时隙的粗频偏补偿后的结果； 截取中间码两侧的数据块； 对截取的数据块进行解扰和解扩； 去除解扩后的数据中的调制信息； 根据去除调制信息后的数据确定细频偏偏移值。
【文档编号】H04L27/26GK103929391SQ201310013897
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月15日 优先权日:2013年1月15日
【发明者】李向宁, 徐红艳, 马艳君 申请人:电信科学技术研究院