一种频率偏移管理方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种频率偏移管理方法及装置，该方法包括：对在第一预设时长内终端发来的基带信号，进行预先频率偏移补偿处理；针对每个终端，确定该终端进行预先频率偏移补偿后的基带信号的径起始点位置和径强度信息；根据确定出的径起始点位置和径强度信息，得到对应该终端最强信号径上的通过专用物理控制信道DPCCH传输的信号的DPCCH符号解扰解扩值；根据得到的每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值，较好地提高了频偏估计的准确性，降低基站运算量。
【专利说明】一种频率偏移管理方法及装置【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信【技术领域】，尤其是涉及一种频率偏移管理方法及装置【背景技术】
[0002]在移动通信系统中，接收机与发射机之间的相对移动引起的多普勒效应会导致接收信号的频率偏移(简称频移或频偏)，这种频率偏移被称之为多普勒频移。其中，多普勒频
移的大小用下述公式表示为:_4 =Ixcos^=IcosI其中fD是多普勒频移，fmax是最大多
C
普勒频移，Θ是接收机与发射机相对移动速度的方向与两者连线的夹角，V是接收机与发射机的相对移动速度，f。表示载波信号的中心频率，C表示光的传播速度，为3X105km/s。即相对移动速度越大，信号的中心频率越高，最大多普勒频移也就越大。按照第三代合作伙伴计划(3GPP, The 3rd Generation Partnership Project)规定的宽带码分多址(WCDMA,Wideband Code Division Multiple Access)协议，要求基站和终端(UE,User Equipment)在2GHz左右频段上支持350km/h的相对移动速度，一般地，UE会锁定下行接收信号的中心频率，此时基站侧接收到UE的上行信号的中心频率偏移可以高达1，340Hz。
[0003]现有技术中 ，针对WCDMA系统中每个终端发送的上行接收信号进行频率偏移的估计方法主要有以下两种方式:
[0004]第一种方式:针对每个终端,通过专用物理控制信道(DPCCH, DedicatedPhysicalControl Channel)中传输的信号的符号值进行自相关操作，根据得到的自相关操作结果，由自相关值的相位得到一个频率偏移估计值，根据得到的频率偏移估计值进行频率偏移的补偿。但是在通信系统中，信号在传输过程中，均存在噪声干扰以及多径衰落现象，所以采用DPCCH符号值自相关的方法，得到的频率偏移准确度较低，从而限制了无线通信系统中的误块率(BLER)性能。
[0005]第二种方式:针对每个终端，通过预先设定的方式来实现频率偏移补偿。具体为:预先设定若干个频率偏移值，根据预先设定的若干个频率偏移值进行频率偏移补偿后，对接收信号进行处理，选取信号能量最大值对应的频率偏移补偿值作为频率偏移估计值。然而，这种通过预设多个频率偏移值来实现频率偏移补偿的方式，人为主观影响比较大，计算量大，所得到的结果准确性也较低。
[0006]更重要的是，在同一辆汽车或同一列火车上多个终端同时与某个基站进行通信时，基站接收到的该些终端信号的频率偏移近似相同。如果基站采用现有通信系统中的频率偏移的补偿方法，则为独立地消除接收到的各个终端对应的信号中频率偏移的方式，需要配置有对应个数的频率偏移估计与补偿装置，不仅增大了硬件成本，而且增加基站的运
禅且昇里。
[0007]综上所述，现有技术中频率偏移的补偿方法，准确性较低，且基站的运算量较大。
【发明内容】
[0008]本发明实施例提供了一种频率偏移管理方法及装置，能够较好地提高频率偏移进行补偿的准确性，降低基站的运算量。
[0009]一种频率偏移管理方法，包括:对在第一预设时长内终端发来的基带信号，进行预先频率偏移补偿处理；针对每个终端，确定该终端进行预先频率偏移补偿后的基带信号的径起始点位置和径强度信息；根据确定出的径起始点位置和径强度信息，得到对应该终端最强信号径上的通过专用物理控制信道DPCCH传输的信号的DPCCH符号解扰解扩值；根据得到的每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。
[0010]一种频率偏移管理装置，包括:预先频偏补偿单元，用于第一预设时长内终端发来的基带信号，进行预先频率偏移补偿处理；确定单元，用于针对每个终端，确定该终端进行预先频率偏移补偿后的基带信号的径起始点位置和径强度信息；获得单元，用于根据确定单元确定出的径起始点位置和径强度信息，得到对应该终端最强信号径上的通过专用物理控制信道DPCCH传输的信号的DPCCH符号解扰解扩值；频偏估计管理单元，用于根据得到的每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。
[0011]采用上述技术方案，对终端在第一预设时长内发来的基带信号进行预先频率偏移补偿处理，根据每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，进行频率偏移估计管理，确定相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。这样以终端分组为单位，对具有相同频率偏移估计值的终端分组进行频率偏移管理，而不需要针对每个终端分别频率偏移管理，能够较好地节省硬件成本，降低基站的运算量，并且，能够较好地提高频率偏移的补偿的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例一中，提出的接收机对上行接收信号进行频偏估计及补偿的原理框图；
[0013]图2为本发明实施例一中，提出的频率偏移管理方法流程图；
[0014]图3为本发明实施例一中，提出的对独立终端进行频率偏移估计管理方法流程图；
[0015]图4为本发明实施例一中，提出的确定独立终端的实际频率偏移值的方法流程图；
[0016]图5为本发明实施例一中，提出的WCDMA系统中上行DPDCH/DPCCH无线帧结构示意图；
[0017]图6为本发明实施例一中，提出的判断独立终端所归属的终端分组方法流程图；
[0018]图7为本发明实施例一中，提出的对已分组终端进行频率偏移估计管理方法示意图；
[0019]图8为本发明实施例一中，提出的频偏估计从用户保持/退出终端分组判断方法示意图；
[0020]图9为本发明实施例一中，提出的基站处理高铁信道场景下单用户的仿真性能与AWGN下性能对比曲线示意图；[0021]图10为本发明实施例二中，提出的频率偏移管理装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]针对现有技术中存在的频率偏移管理时，准确性较低，基站运算量较大的问题，本发明实施例这里提出的技术方案，首先对终端在预设时长内发来的基带信号进行预先频率偏移补偿，然后根据每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，进行频率偏移估计管理，确定相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。不需要针对每个终端分别频率偏移管理，能够较好地节省硬件成本，降低基站的运算量，并且，能够较好地提高频率偏移的补偿的准确性。
[0023]下面将结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、【具体实施方式】及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。
[0024]实施例一
[0025]本发明实施例一这里以WCDMA系统为例，来详细阐述频率偏移估计的管理方法。
[0026]如图1所示，在WCDMA系统中，接收机对上行接收信号进行频率偏移管理以及 进行频偏补偿的原理如下:接收终端发来的基带信号、对接收到的基带信号进行滤波处理11、滤波处理之后进行预先频率偏移补偿12、然后进行多径搜索13，确定本时长内的频偏估计值，并对确定出的频偏估计值进行频率偏移估计管理14。基于图1所示的原理框图，频率偏移管理以及频偏补偿的处理过程如图2所示，具体如下述:
[0027]步骤21，在第一预设时长内，接收由至少一个终端发来的基带信号。
[0028]步骤22，对接收到的由至少一个终端发来的基带信号进行去除干扰信号的滤波处理。
[0029]其中，对基带信号进行滤波处理时，滤波器可以但不限于是平方根升余弦(RRC)滤波器。通过滤波器将接收到的基带信号进行滤波处理，可以较好地去除接收到的基带信号中混入的干扰信号，例如噪声等。
[0030]需要说明的是，步骤22中对接收到的基带信号进行滤波处理，并不仅限定在步骤21之后执行，在计算精度要求不高的通信系统中，可以省略该步骤。即图2所示方法流程，是本发明实施例这里提出的一种较佳的实施方案。
[0031]步骤23，对在第一预设时长内终端发来的基带信号，进行预先频率偏移补偿处理。
[0032]其中，接收机对滤波处理后的基带信号进行预先频率偏移补偿(也可以简称为频偏补偿)，频偏补偿可以是对每个终端分别进行，也可以是针对各个相同频率偏移终端分组分别进行的。较佳地，本发明实施例这里提出的技术方案，采用的频偏补偿的方法具体为:根据具备相同频率偏移值的终端分组的定时，将第二预设时长内接收到的基带信号分别乘以频率偏移补偿因子，得到预先频率偏移补偿处理后的基带信号。
[0033]具体地，所述接收到的基带信号可以是样点序列，贝IJ采用下述公式I得到预先频率偏移补偿处理后的基带信号:
Φ W = ^ (β) QxpiK-hfnTsam + )]公式 I
[0034]其中，是预先频率偏移补偿处理后的样点序列，r/K)是接收的由终端发来的样点序列，oxp[j(-27fkpT:nTsam + Θ}是频率偏移补偿因子，O≤ η ≤Tp-1, O ≤ k ≤ Nueg-1, s = O, 1，...，
【权利要求】
1.一种频率偏移管理方法，其特征在于，包括: 对在第一预设时长内终端发来的基带信号，进行预先频率偏移补偿处理； 针对每个终端，确定该终端进行预先频率偏移补偿后的基带信号的径起始点位置和径强度信息； 根据确定出的径起始点位置和径强度信息，得到对应该终端最强信号径上的通过专用物理控制信道DPCCH传输的信号的DPCCH符号解扰解扩值； 根据得到的每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行预先频率偏移补偿处理之前，还包括: 对接收到的由至少一个终端发来的基带信号进行去除干扰信号的滤波处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对在第一预设时长内终端的发来的基带信号，进行预先频率偏移补偿处理，包括: 根据具备相同频率偏移值的终端分组的定时，将第二预设时长内接收到的基带信号依次乘以频率偏移补偿因子，得到预先频率偏移补偿处理后的基带信号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基带信号是样点序列，采用下述公式得到预先频率偏移补偿处理后的基带信号:
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相同频率偏移终端分组包括将要开始业务的新加入终端， 所述根据得到的每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值，包括: 将新加入终端归入到频率偏移值为OHz的终端分组中，在确定出所述新加入终端下一预设时长内仍然归属于频率偏移值为OHz的终端分组时，则所述新加入终端的终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值为0Hz。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相同频率偏移终端分组包括独立终端， 所述根据得到的每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值，包括: 根据得到的所述独立终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定所述独立终端对应的实际频率偏移值； 根据所述实际频率偏移值，判断是否存在与所述实际频率偏移值相同的终端分组；如果是，将所述独立终端归入到与所述频率偏移值相同的终端分组中，并获得该终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值； 如果否，采用公式
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，判断是否存在与所述实际频率偏移值相同的终端分组，包括: 确定所述实际频率偏移值序列中的每一个元素的绝对值，若得到的全部绝对值均小于等于预设的第一阈值，则确定当前终端归属于频率偏移估计值和频率偏移预测值固定为OHz的终端分组，反之，则确定当前终端不归属于频率偏移估计值和频率偏移预测值固定为OHz的终端分组；以及 确定所述实际频率偏移值序列中的每一个元素分别与终端分组对应的相同频率偏移值序列中的每一个元素的差值的绝对值；若得到的所有绝对值均小于预设的第二阈值，则确定存在与所述实际频率偏移值相同的终端分组，反之，则确定不存在与所述实际频率偏移值相同的终端分组。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述独立终端的实际频率偏移值，包括: 对接收到的在最强信号径上传输的上行无线帧进行解扰解扩，得到DPCCH符号解扰解扩值； 将得到的DPCCH符号解扰解扩值去极性处理后，通过修正的Rife算法，计算残留频率偏差; 将得到的残留频率偏差与本预设时长内频率偏移补偿阶段使用的频率偏移预测值相加求和，得到该独立终端的实际频率偏移值。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将得到的DPCCH符号解扰解扩值去极性处理，包括: 将得到的DPCCH符号解扰解扩值与DPCCH符号对应的极性值相乘，得到的乘积作为将DPCCH符号解扰解扩值去极性处理后的值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述得到的DPCCH符号解扰解扩值包括导频比特， 所述DPCCH符号对应的极性值采用下述公式获得:
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述得到的DPCCH符号解扰解扩值包括非导频比特， 所述DPCCH符号对应的极性值采用下述公式获得:.1-2o (O编号为/的比特是已知比特
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相同频率偏移终端分组包括归属于包含至少两个具有相同频率偏移值终端的终端分组的已分组终端，所述已分组终端中包含频偏估计的主终端，所述主终端是估计该分组中终端频率偏移时所用数据对应的终端， 所述根据得到的每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定相同频率偏移分组终端在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值，包括: 确定已分组终端中主终端最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值； 根据主终端最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定主终端的频率偏移预测值；将所述主终端的频率偏移预测值作为相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相同频率偏移终端分组包括归属于包含至少两个具有相同频率偏移值终端的终端分组的已分组终端，所述已分组终端中包含除主终端之外的从终端,所述主终端是估计该分组中终端频率偏移时所用数据对应的终端， 所述根据得到的每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定相同频率偏移分组终端在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值，包括: 针对每一个从终端，确定已分组终端中从终端最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值； 根据从终端最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，判断该从终端是否已退出所述终端分组； 如果该从终端已退出当前终端分组，则确定该从终端实际频率偏移值； 根据确定出的实际频率偏移值，确定该从终端在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，判断该从终端是否已退出所述终端分组，包括: 确定该从终端在最强信号径上的DPCCH符号功率值； 将该从终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值去极性，得到去极性后的序列； 按照预设规则，将所述序列分段后累加； 根据累加得到的和值，重新计算径强度值；根据所述径强度值和所述DPCCH符号功率值，判断该从终端是否已退出所述终端分组。
15.一种频率偏移管理装置，其特征在于，包括: 预先频偏补偿单元，用于对第一预设时长内终端发来的基带信号，进行预先频率偏移补偿处理； 确定单元，用于针对每个终端，确定该终端进行预先频率偏移补偿后的基带信号的径起始点位置和径强度信息； 获得单元，用于根据确定单元确定出的径起始点位置和径强度信息，得到对应该终端最强信号径上的通过专用物理控制信道DPCCH传输的信号的DPCCH符号解扰解扩值； 频偏估计管理单元，用于根据得到的每个终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括: 滤波处理单元，用于对接收到的由至少一个终端发来的基带信号进行去除干扰信号的滤波处理。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述预先频偏补偿单元，具体用于根据具备相同频率偏移值的终端分组的定时，将第二预设时长内接收到的基带信号依次乘以频率偏移补偿因子，得到预先频率偏移补偿处理后的基带信号。
18.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述基带信号是样点序列，所述预先频偏补偿单元具体采用下述公式得到预先频率偏移补偿处理后的基带信号:
19.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述相同频率偏移终端分组包括将要开始业务的新加入终端， 所述频偏估计管理单元，具体用于将新加入终端归入到频率偏移值为OHz的终端分组中；在确定出所述新加入终端下一预设时长内仍然归属于频率偏移值为OHz的终端分组时，则所述新加入终端的终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值为OHz。
20.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述相同频率偏移终端分组包括独立终端， 所述频偏估计管理单元，具体用于根据得到的所述独立终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定所述独立终端对应的实际频率偏移值；根据所述实际频率偏移值，判断是否存在与所述实际频率偏移值相同的终端分组；如果是，将所述独立终端归入到与所述频率偏移值相同的终端分组中，并获得该终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值；如果否，采用公式
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，频偏估计管理单元，具体用于确定所述实际频率偏移值序列中的每一个元素的绝对值，若得到的全部绝对值均小于等于预设的第一阈值，则确定当前终端归属于频率偏移估计值和频率偏移预测值固定为OHz的终端分组，反之，则确定当前终端不归属于频率偏移估计值和频率偏移预测值固定为OHz的终端分组；以及确定所述实际频率偏移值序列中的每一个元素分别与终端分组对应的相同频率偏移值序列中的每一个元素的差值的绝对值；若得到的所有绝对值均小于预设的第二阈值，则确定存在与所述实际频率偏移值相同的终端分组，反之，则确定不存在与所述实际频率偏移值相同的终端分组。
22.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述频偏估计管理单元具体用于对接收到的在最强信号径上传输的上行无线帧进行解扰解扩，得到DPCCH符号解扰解扩值；将得到的DPCCH符号解扰解扩值去极性处理后，通过修正的Rife算法，计算残留频率偏差；将得到的残留频率偏差与本预设时长内频率偏移补偿阶段使用的频率偏移预测值相加求和，得到该独立终端的实际频率偏移值。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述频偏估计管理单元具体用于将得到的DPCCH符号解扰解扩值与DPCCH符号对应的极性值相乘，得到的乘积作为将DPCCH符号解扰解扩值去极性处理后的值。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述得到的DPCCH符号解扰解扩值包括导频比特， 所述频偏估计管理单元具体用于采用下述公式获得所述DPCCH符号对应的极性值:
25.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述得到的DPCCH符号解扰解扩值包括非导频比特， 所述频偏估计管理单元具体用于采用下述公式获得所述DPCCH符号对应的极性值:
26.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述相同频率偏移终端分组包括归属于包含至少两个具有相同频率偏移值终端的终端分组的已分组终端，所述已分组终端中包含频偏估计的主终端，所述主终端是估计该分组中终端频率偏移时所用数据对应的终端， 所述频率偏移估计管理单元，具体用于确定已分组终端中主终端最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值；根据主终端最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，确定主终端的频率偏移预测值；将所述主终端的频率偏移预测值作为相同频率偏移终端分组在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。
27.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述相同频率偏移终端分组包括归属于包含至少两个具有相同频率偏移值终端的终端分组的已分组终端，所述已分组终端中包含除主终端之外的从终端，所述主终端是估计该分组中终端频率偏移时所用数据对应的终端， 所述频偏估计管理单元，具体用于针对每一个从终端，确定已分组终端中从终端最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值；根据从终端最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值，判断该从终端是否已退出所述终端分组；如果该从终端已退出当前终端分组，则确定该从终端实际频率偏移值；根据确定出的实际频率偏移值，确定该从终端在下一预设时长内用于频率偏移补偿的频偏预测值。
28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述频偏估计管理单元，具体用于确定该从终端在最强信号径上的DPCCH符号功率值；将该从终端在最强信号径上的DPCCH符号解扰解扩值去极性，得到去极性后的序列；按照预设规则，将所述序列分段后累加；根据累加得到的和值，重新计算径强度值；根据所述径强度值和所述DPCCH符号功率值，判断该从终端是否已退出所述终端分组。
【文档编号】H04L25/03GK103731378SQ201210382384
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月10日 优先权日:2012年10月10日
【发明者】刘武当, 施英 申请人:京信通信系统（中国）有限公司