專利名稱：一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)(CDMA系統(tǒng))的頻偏估計(jì)方法。
自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)(AFC，Auto Frequency Control)中的鑒頻器是一個(gè)關(guān)鍵部件，減小鑒頻器的頻偏估計(jì)誤差可以提高AFC的跟蹤性能。
下面以PSK信號(hào)為例說(shuō)明傳統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法。在PSK系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)發(fā)送的PSK調(diào)制符號(hào)經(jīng)過(guò)多徑衰落信道進(jìn)入到接收機(jī)，如果存在收發(fā)頻偏，則接收機(jī)收到的信號(hào)模型如(1)式所示。r[k]=Esa[k]c[k]exp[j2πΔfkt]+n[k]------(1)]]>上式表示接收機(jī)接收到的第k個(gè)符號(hào)，其中c[k]為發(fā)射端發(fā)送的PSK調(diào)制符號(hào)；Es為符號(hào)能量；a[k]＝A[k]exp(jθ[k])是由于衰落而引入的信道系數(shù)，其中A[k]、θ[k]分別表示信道系數(shù)的幅度增益與隨機(jī)相位；Δf是收發(fā)頻差；T是符號(hào)周期；n[k]為復(fù)值高斯白噪聲。
頻偏Δf的存在將影響解調(diào)器的性能，嚴(yán)重時(shí)解調(diào)器將不能工作，所以，將(1)式送入到解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)前，需要估計(jì)出該式子中Δf的大小，然后通過(guò)AFC進(jìn)行補(bǔ)償，以減小頻偏，這種頻偏估計(jì)工作即由AFC的鑒頻器來(lái)完成。進(jìn)行頻偏估計(jì)時(shí)，首先要去掉PSK調(diào)制符號(hào)的影響。有兩種去調(diào)制方法，一種是利用已知調(diào)制信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)，另一種是進(jìn)行N次方非線性處理，比如QPSK調(diào)制則把r[k]四次方即可。假設(shè)采用導(dǎo)頻符號(hào)，不妨設(shè)c[k]為全1。傳統(tǒng)的差分頻偏估計(jì)方法是把連續(xù)兩個(gè)符號(hào)r[k+1]、r[k]共軛相乘，如(2)式所示。
f(Δf)＝Esa[k+1]a*[k]exp[j2πΔfT]＋n′[k](2)通常認(rèn)為信道衰落比較慢，取上式的虛部或相角即可表示頻偏信號(hào)Δf。該頻偏信號(hào)經(jīng)過(guò)AFC的環(huán)路濾波器后，送入壓控振蕩器，以控制接收機(jī)的本振頻率，從而可以減小收發(fā)頻偏。
在CDMA系統(tǒng)中，有一個(gè)信號(hào)的解擴(kuò)的過(guò)程。RAKE(多徑)接收機(jī)收到的第i徑、第K個(gè)符號(hào)的信號(hào)模型ri[k]=Esai[k]c[k]exp[j2πΔfkt]+ni[k]------(3)]]>
因此，在CDMA系統(tǒng)中，可以從RAKE接收機(jī)中選擇某一徑信號(hào)，然后運(yùn)用傳統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法(2)式進(jìn)行頻偏估計(jì)，這也是現(xiàn)有CDMA系統(tǒng)所采用的方法。
由于單獨(dú)一徑信號(hào)的信噪比通常比較低，這種只選擇一徑信號(hào)作頻偏估計(jì)的傳統(tǒng)做法使得頻偏估計(jì)的誤差比較大，最終影響了AFC的跟蹤誤差。
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，該方法充分利用CDMA系統(tǒng)RAKE接收機(jī)可以分離出不同延遲的多徑信號(hào)，來(lái)提高頻偏估計(jì)值的精度，提高信噪比，改善AFC系統(tǒng)的跟蹤性能，使在相同環(huán)路帶寬下獲得更小的跟蹤誤差，或者在相同的跟蹤誤差條件下獲得更短的捕獲時(shí)間。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明，即一種適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，包括如下步驟首先設(shè)定CDMA系統(tǒng)RAKE接收機(jī)分離出M徑信號(hào)，且每一徑信號(hào)的連續(xù)導(dǎo)頻符號(hào)分為若干組，每組為N個(gè)，M≥1，N≥2；則，在一組導(dǎo)頻符號(hào)內(nèi)所進(jìn)行的頻偏估計(jì)的步驟如下對(duì)所分離出的第i徑信號(hào)的第k個(gè)符號(hào)和第k+1個(gè)符號(hào)進(jìn)行差分頻偏估計(jì)fi(Δf)＝EsAi2[k]exp[j2πΔfT]＋n′i[k] (8)其中Ai[k]是信道系數(shù)的幅度增益、Es是符號(hào)能量、Δf是收發(fā)頻差、n′i[k]是i徑復(fù)值高斯白噪聲，且i≤m，k≤n 然后，將上述i徑信號(hào)從i＝1～M，且各徑中的K＝2～N按上述的(8)式計(jì)算出的一系列差分頻偏估計(jì)值，并進(jìn)行合并；最后取合并后結(jié)果的虛部或相角作為本次的頻偏估計(jì)結(jié)果；重復(fù)上述過(guò)程，獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果。
上述的適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其中，一系列差分頻偏估計(jì)值合并的方式為將M個(gè)信號(hào)徑上同一時(shí)刻上分別按(8)式求出的M個(gè)差分頻偏估計(jì)值直接合并，得到一個(gè)中間結(jié)果，將N-1個(gè)中間結(jié)果加權(quán)合并，獲得最終合并結(jié)果。
上述的適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其中，獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用流水線的方式每次拋棄N-1個(gè)中間結(jié)果中的前一個(gè)，然后增加接續(xù)估計(jì)出的一個(gè)中間結(jié)果，將N-1個(gè)中間結(jié)果加權(quán)合并。
上述的適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其中，獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用分塊方式每使用完N-1個(gè)中間結(jié)果后，將之全部拋棄，等候積累至接續(xù)的N-1個(gè)中間結(jié)果時(shí)再進(jìn)行加權(quán)合并。
上述的適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其中一系列差分頻偏估計(jì)值合并的方式為將同一徑上、連續(xù)按(8)式求出的N-1個(gè)差分頻偏估計(jì)值加權(quán)合并，得到一個(gè)中間結(jié)果，M個(gè)信號(hào)徑上求得M個(gè)中間結(jié)果合并，獲得最終合并結(jié)果。
上述的適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其中，獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用流水線的方式每次拋棄各徑上的N-1個(gè)差分頻偏估計(jì)值的前一個(gè)，然后增加接續(xù)估計(jì)出的差分頻偏估計(jì)值，求得M個(gè)中間結(jié)果進(jìn)行合并。
上述的適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其中，獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用分塊的方式每使用完M個(gè)中間結(jié)果后，將之全部拋棄，等候積累至接續(xù)的M個(gè)中間結(jié)果時(shí)再進(jìn)行加權(quán)合并。
上述的適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其中，獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果也可以采用下列方式將本次的頻偏結(jié)果，以濾波方式與前一次輸出的頻偏結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，從而輸出本次的頻偏估計(jì)結(jié)果。
上述的適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其中，加權(quán)采用優(yōu)化的非均勻權(quán)。
由于采用了上述的發(fā)明方法，利用在CDMA系統(tǒng)中包含的信號(hào)的擴(kuò)頻與解擴(kuò)過(guò)程，尤其是現(xiàn)有技術(shù)中的公式仍然適用于解擴(kuò)后的符號(hào)(近似處理)，通過(guò)多徑與多符號(hào)的累加，使得頻偏估計(jì)的估計(jì)誤差明顯減小，從而在相同環(huán)路寬帶下獲得更小的跟蹤誤差，或者在相同的跟蹤誤差條件下獲得更短的捕獲時(shí)間，以提高AFC系統(tǒng)的跟蹤性能。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明頻偏估計(jì)方法的實(shí)施例之一；圖2是本發(fā)明頻偏估計(jì)方法的實(shí)施例之二；圖3是本發(fā)明頻偏估計(jì)方法的實(shí)施例之三。
所發(fā)明的適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法的實(shí)施例之一，包括如下步驟首先設(shè)定CDMA系統(tǒng)RAKE接收機(jī)分離出M徑信號(hào)，且每一徑信號(hào)的連續(xù)導(dǎo)頻符號(hào)分為若干組，每組為N個(gè)，M≥1，N≥2；則，在一組導(dǎo)頻符號(hào)內(nèi)所進(jìn)行的頻偏估計(jì)的步驟如下對(duì)所分離出的第i徑信號(hào)的第k個(gè)符號(hào)和第k+1個(gè)符號(hào)進(jìn)行差分頻偏估計(jì)fi(Δf)＝EsAi2[k]exp[j2πΔfT]＋n′i[k](8)
其中Ai[k]是信道系數(shù)的幅度增益、Es是符號(hào)能量、Δf是收發(fā)頻差、n′i[k]是i徑復(fù)值高斯白噪聲，且i≤m，k≤n；然后，將上述i徑信號(hào)從i＝1～M，且各徑中的K＝2～N按上述的(8)式計(jì)算出的一系列差分頻偏估計(jì)值，并進(jìn)行合并將M個(gè)信號(hào)徑上同一時(shí)刻上分別按(8)式求出的M個(gè)差分頻偏估計(jì)值直接合并，得到一個(gè)中間結(jié)果，將N-1個(gè)中間結(jié)果加權(quán)合并(加權(quán)采用優(yōu)化的非均勻權(quán))，獲得最終合并結(jié)果；最后取合并后結(jié)果的虛部(正弦鑒頻)或相角(線性鑒頻)作為本次的頻偏估計(jì)結(jié)果。
重復(fù)上述過(guò)程獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用流水線或分塊方式重復(fù)。
圖1表示了流水線的方式，從RAKE接收機(jī)分離出M＝3徑信號(hào)，每徑信號(hào)利用了N＝5個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)，然后分別在3徑上使用前后兩個(gè)符號(hào)進(jìn)行差分頻偏估計(jì)，將3個(gè)差分頻偏估計(jì)值合并，得到中間結(jié)果。之后通過(guò)3個(gè)延遲單元，把連續(xù)得到的4個(gè)中間結(jié)果加權(quán)合并，W1～W4表示加權(quán)平均的權(quán)值。最后取相角或虛部，輸出頻偏Δf的估計(jì)結(jié)果。
同樣也可以采用分塊方式，即每使用完4個(gè)中間結(jié)果后，將之全部拋棄，等候積累至接續(xù)的4個(gè)中間結(jié)果時(shí)再進(jìn)行加權(quán)合并。
所發(fā)明的頻偏估計(jì)方法實(shí)施例之二，包括如下步驟首先設(shè)定CDMA系統(tǒng)RAKE接收機(jī)分離出M徑信號(hào)，且每一徑信號(hào)的連續(xù)導(dǎo)頻符號(hào)分為若干組，每組為N個(gè)，M≥1，N≥2；則，在一組導(dǎo)頻符號(hào)內(nèi)所進(jìn)行的頻偏估計(jì)的步驟如下對(duì)所分離出的第i徑信號(hào)的第k個(gè)符號(hào)和第k+1個(gè)符號(hào)進(jìn)行差分頻偏估計(jì)fi(Δf)＝EsAi2[k]exp[j2πΔfT]＋n′i[k] (8)其中Ai[k]是信道系數(shù)的幅度增益、Es是符號(hào)能量、Δf是收發(fā)頻差、n′i[k]是i徑復(fù)值高斯白噪聲，且i≤m，k≤n；然后，將上述i徑信號(hào)從i＝1～M，且各徑中的K＝2～N按上述的(8)式計(jì)算出的一系列差分頻偏估計(jì)值，并進(jìn)行合并將同一徑上、連續(xù)按(8)式求出的N-1個(gè)差分頻偏估計(jì)值加權(quán)合并(加權(quán)采用優(yōu)化的非均勻權(quán))，得到一個(gè)中間結(jié)果，M個(gè)信號(hào)徑上求得M個(gè)中間結(jié)果合并，獲得最終合并結(jié)果。
最后取合并后結(jié)果的虛部(正弦鑒頻)或相角(線性鑒頻)作為本次的頻偏估計(jì)結(jié)果；重復(fù)上述過(guò)程獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用流水線或分塊方式重復(fù)。
圖2表示了分塊方式，從RAKE接收機(jī)分離出3徑信號(hào)，每徑信號(hào)利用了5個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)，上述的頻偏估計(jì)方法中，一系列差分頻偏估計(jì)值合并所采用方式為將同一徑上、連續(xù)按(8)式求出的4個(gè)差分頻偏估計(jì)值采用積分清洗的方式，得到一個(gè)中間結(jié)果，3個(gè)信號(hào)徑上共求得3個(gè)中間結(jié)果，然后進(jìn)行合并，通過(guò)求相角或虛部獲得最終合并結(jié)果。
同樣也可以采用流水線方式，即每次拋棄各徑上的4個(gè)差分頻偏估計(jì)值的前一個(gè)，然后增加接續(xù)估計(jì)出的差分頻偏估計(jì)值，求得3個(gè)中間結(jié)果進(jìn)行合并。
如圖3所示，該頻偏估計(jì)方法包括如下步驟首先設(shè)定CDMA系統(tǒng)RAKE接收機(jī)分離出3徑信號(hào)，每徑信號(hào)利用了2個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)；對(duì)2個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)行頻偏估計(jì)的步驟如下對(duì)所分離出的第1徑信號(hào)～第3徑信號(hào)的前后兩個(gè)符號(hào)分別按(8)式進(jìn)行差分頻偏估計(jì)然后，將上述計(jì)算出的3個(gè)差分頻偏估計(jì)值進(jìn)行合并；取合并結(jié)果的虛部或相角作為本次的頻偏估計(jì)結(jié)果；將本次的頻偏估計(jì)結(jié)果，采用Alpha濾波器(濾波器的權(quán)系數(shù)為a)以濾波方式與前一次輸出的頻偏估計(jì)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，從而輸出本次的頻偏估計(jì)結(jié)果；并通過(guò)延遲單元保存當(dāng)前輸出的頻偏估計(jì)結(jié)果，供下次計(jì)算頻偏估計(jì)結(jié)果時(shí)使用。
權(quán)利要求
1.一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟首先設(shè)定碼分多址接入系統(tǒng)多徑接收機(jī)分離出M徑信號(hào)，且每一徑信號(hào)的連續(xù)導(dǎo)頻符號(hào)分為若干組，每組為N個(gè)，M≥1，N≥2；則，在一組導(dǎo)頻符號(hào)內(nèi)所進(jìn)行的頻偏估計(jì)的步驟如下對(duì)所分離出的第i徑信號(hào)的第k個(gè)符號(hào)和第k+1個(gè)符號(hào)進(jìn)行差分頻偏估計(jì)fi(Δf)＝EsAi2[k]exp[j2πΔfT]+n′i[k] (8)其中Ai[k]是信道系數(shù)的幅度增益、Es是符號(hào)能量、Δf是收發(fā)頻差、n＇i[k]是i徑復(fù)值高斯白噪聲，且i≤m，k≤n；然后，將上述i徑信號(hào)從i＝1～M，且各徑中的K＝2～N按上述的(8)式計(jì)算出的一系列差分頻偏估計(jì)值，并進(jìn)行合并；最后取合并后結(jié)果的虛部或相角作為本次的頻偏估計(jì)結(jié)果；重復(fù)上述過(guò)程，獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述的一系列差分頻偏估計(jì)值合并的方式為將M個(gè)信號(hào)徑上同一時(shí)刻上分別按(8)式求出的M個(gè)差分頻偏估計(jì)值直接合并，得到一個(gè)中間結(jié)果，將N－1個(gè)中間結(jié)果加權(quán)合并，獲得最終合并結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述的加權(quán)采用優(yōu)化的非均勻權(quán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用流水線的方式每次拋棄N－1個(gè)中間結(jié)果中的前一個(gè)，然后增加接續(xù)估計(jì)出的一個(gè)中間結(jié)果，將N-1個(gè)中間結(jié)果加權(quán)合并。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用分塊方式每使用完N-1個(gè)中間結(jié)果后，將之全部拋棄，等候積累至接續(xù)的N-1個(gè)中間結(jié)果時(shí)再進(jìn)行加權(quán)合并。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于所述的一系列差分頻偏估計(jì)值合并的方式為將同一徑上、連續(xù)按(8)式求出的N-1個(gè)差分頻偏估計(jì)值加權(quán)合并，得到一個(gè)中間結(jié)果，M個(gè)信號(hào)徑上求得M個(gè)中間結(jié)果合并，獲得最終合并結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述的加權(quán)采用優(yōu)化的非均勻權(quán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用流水線的方式每次拋棄各徑上的N-1個(gè)差分頻偏估計(jì)值的前一個(gè)，然后增加接續(xù)估計(jì)出的差分頻偏估計(jì)值，求得M個(gè)中間結(jié)果進(jìn)行合并。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果可以采用分塊的方式每使用完M個(gè)中間結(jié)果后，將之全部拋棄，等候積累至接續(xù)的M個(gè)中間結(jié)果時(shí)再進(jìn)行加權(quán)合并。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于碼分多址接入系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，獲得接續(xù)的頻偏估計(jì)結(jié)果也可以采用下列方式將本次的頻偏結(jié)果，以濾波方式與前一次輸出的頻偏結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，從而輸出本次的頻偏估計(jì)結(jié)果。
全文摘要
一種適用于CDMA系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法:首先設(shè)定CDMA系統(tǒng)RAKE接收機(jī)分離出M徑信號(hào),且每一徑信號(hào)的連續(xù)導(dǎo)頻符號(hào)分為若干組,每組為N個(gè);則,在一組導(dǎo)頻符號(hào)內(nèi)所進(jìn)行的頻偏估計(jì)的步驟如下:對(duì)所分離出的第i徑信號(hào)的第k個(gè)符號(hào)和第k+1個(gè)符號(hào)進(jìn)行差分頻偏估計(jì):fi(△f)=E
文檔編號(hào)H04J13/00GK1342004SQ0012503
公開(kāi)日2002年3月27日 申請(qǐng)日期2000年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月5日
發(fā)明者楊芳梁 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司