CN104639479A - 一种频偏校准方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频偏校准方法，通过在获取各天线的信道估计结果之后根据信道估计结果对各天线的数据进行匹配滤波处理，随后根据用户在各天线的频偏分别对各天线匹配滤波的结果进行频偏补偿，最后获取频偏补偿后的校正数据并对校正数据进行多天线合并，从而避免了分布式天线各天线间频偏差异较大造成的无法通过多天线平均求出准确的频偏估计值的问题，提高了频偏估计的准确性，保证了解调性能。

Description

一种频偏校准方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种频偏校准方法。本发明同时还涉及一种频偏校准设备。

背景技术

随着高速铁路的发展，分布式天线作为高速移动环境下的网络覆盖方案得到广泛应用，其主要用于扩大单个小区的覆盖范围，避免频繁的小区切换带来的掉话和用户体验变差等问题。

如图1所示，为现有的分布式天线在高速场景下的应用示意图,其中F_d＝(V/λ)*COSа为多普勒频移公式，该公式中的V是移动台的运动速度；λ是无线电波长；а表示入射波与移动台运动方向之间的夹角。对于采用了分布式天线组网方式的移动台来说，由于其在两组天线间运动时相对于新旧两组天线的运动方向相反，由多普勒频移产生的频偏导致各天线间差别较大，甚至符号相反，使得现有的适合于智能天线阵列的频偏校准方案不再适用，严重影响了接收端的解调性能。

为了解决由于分布式天线应用于高速场景下而带来的各天线间频偏差异较大甚至相反的问题。在现有的高速移动业务解决方案中，基站采用两次频偏估计和补偿过程以达到较好的性能。首先根据各天线信道估计得到的信道响应来估计频偏，得到各天线的频偏估计结果，对该值按天线信号功率进行加权平均和回归平均后，用于对联合检测得到的检测数据进行初步的频偏校正，纠正较大的频偏；再根据校正后数据利用数据符号频偏估计方法再次计算频偏，并对初步校正后的数据进行二次频偏补偿，纠正剩余频偏，最后对经过两次频偏校正后的数据进行解调判决。这种方案是建立在各天线间频偏差异不大的基础上，如智能天线阵列，对采用分布式天线覆盖方式的高速场景，这种方案准确性大大降低。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在着以下问题：

(1)应用场景受限。现有的频偏估计和补偿方案适用于各天线间频偏差异不大的情况下，如智能天线阵列，但采用智能天线覆盖方式，小区覆盖范围较小，高速移动会造成频繁的小区切换，导致掉话和用户体验变差等问题，因此适合于移动速度不是特别高的情况下。

(2)分布式天线场景中频偏估计准确性低。在采用分布式天线覆盖的高速场景中，移动台在两组天线间移动时，由于相对两组天线的运动方向相反，产生的频偏差异较大甚至符号跳变，通过对各天线频偏求平均无法得到准确的频偏估计值。初次频偏校正不准确，直接影响二次频偏估计和校准的性能，导致整个频偏估计和补偿方案的性能难以保证。

发明内容

本发明提供了一种频偏校准方法，用以解决各天线频偏差异较大造成的频偏估计不准问题，保证高速环境下的解调性能。该方法包括：

在获取各天线的信道估计结果之后，根据所述信道估计结果对所述各天线的数据进行匹配滤波处理；

根据所述信道估计结果确定用户在所述各天线的频偏；

根据用户在所述各天线的频偏分别对所述各天线匹配滤波的结果进行频偏补偿，所述频偏是根据所述信道估计结果确定的；

获取所述频偏补偿后的校正数据，并对所述校正数据进行多天线合并，以生成用于继续进行联合检测的合并数据。

优选地，根据所述信道估计结果对所述各天线的数据进行匹配滤波处理，具体为：

根据基带处理板所接收的所述各天线的基带数据确定所述各天线的信道估计结果；

根据所述各天线的信道估计结果生成系统矩阵，对各天线数据进行匹配滤波。

优选地，根据所述信道估计结果确定用户在所述各天线的频偏，具体为：

利用所述信道估计结果和原始midamble码确定用户在所述各天线的上的频偏估计值；

对所述频偏估计值分别进行递归平均，将递归平均后的频偏估计值作为所述各天线的频偏。

优选地，在对所述校正数据进行多天线合并之后，还包括：

根据所述合并数据进行联合检测；

获取所述联合检测后的二次频偏估计结果，并根据所述二次频偏估计结果进行二次频偏补偿；

获取所述二次频偏补偿后的二次校正数据，所述二次校正数据用于进行软解调判决。

相应地，本发明还提出了一种频偏校准设备，包括：

滤波模块，用于在获取各天线的信道估计结果之后，根据所述信道估计结果对所述各天线的数据进行匹配滤波处理；

频偏模块，用于根据所述信道估计结果确定用户在所述各天线的频偏；

补偿模块，用于根据用户在所述各天线的频偏分别对所述各天线匹配滤波的结果进行频偏补偿，所述频偏是根据所述信道估计结果确定的；

合并模块，用于获取所述频偏补偿后校正数据，并对所述校正数据进行多天线合并，以生成用于继续进行联合检测的合并数据。

优选地，所述滤波模块具体包括：

信道估计子模块，用于根据基带处理板所接收的所述各天线的基带数据确定所述各天线的信道估计结果；

滤波子模块，用于根据所述各天线的信道估计结果生成系统矩阵，对各天线数据进行匹配滤波。

优选地，所述频偏模块具体包括：

估计子模块，用于利用所述信道估计结果和原始midamble码确定用户在所述各天线的上的频偏估计值；

递归子模块，用于对所述频偏估计值分别进行递归平均，将递归平均后的频偏估计值作为所述各天线的频偏。

优选地，其特征在于，还包括：

二次频偏补偿模块，用于根据所述合并数据进行联合检测，获取所述联合检测后的二次频偏估计结果，并根据所述二次频偏估计结果进行二次频偏补偿，获取所述二次频偏补偿后的二次校正数据，所述二次校正数据用于进行软解调判决。

由此可见，通过应用以上技术方案，通过在获取各天线的信道估计结果之后根据信道估计结果对各天线的数据进行匹配滤波处理，随后根据用户在各天线的频偏分别对各天线匹配滤波的结果进行频偏补偿，最后获取频偏补偿后的校正数据并对校正数据进行多天线合并，从而避免了分布式天线各天线间频偏差异较大造成的无法通过多天线平均求出准确的频偏估计值的问题，提高了频偏估计的准确性，保证了解调性能。

附图说明

图1为现有的分布式天线在高速场景下的应用示意图；

图2为本发明提出的一种频偏校准方法的流程示意图；

图3为本发明具体实施例中频偏校准算法流程示意图；

图4为本发明还提出的一种频偏校准设备的结构示意图。

具体实施方式

有鉴于背景技术中所提出的问题，本发明提出了一种频偏校准方法，在上行时隙利用信道估计结果分别估计各根天线的频偏，进行回归平均并在各天线匹配滤波后、多天线数据合并前分别对各天线数据进行频偏补偿，从而解决各天线频偏差异较大造成的频偏估计不准问题，保证高速环境下的解调性能。如图2所示，该方法包括以下步骤：

S201，在获取各天线的信道估计结果之后，根据所述信道估计结果对所述各天线的数据进行匹配滤波处理。

在本发明优选的实施例中，该步骤中首先根据基带处理板所接收的所述各天线的基带数据确定所述各天线的信道估计结果，随后再根据所述各天线的信道估计结果生成系统矩阵，对各天线数据进行匹配滤波。

S202，根据所述信道估计结果确定用户在所述各天线的频偏。

在本发明优选的实施例中，该步骤利用所述信道估计结果和原始midamble码确定用户在所述各天线的上的频偏估计值；

对所述频偏估计值分别进行递归平均，将递归平均后的频偏估计值作为所述各天线的频偏。

S203，根据用户在所述各天线的频偏分别对所述各天线匹配滤波的结果进行频偏补偿，所述频偏是根据所述信道估计结果确定的。

S204，获取所述频偏补偿后的校正数据，并对所述校正数据进行多天线合并，以生成用于继续进行联合检测的合并数据。

为了实现频偏的准确校准，本发明优选的实施例在这步骤之后还将继续根据所述合并数据进行联合检测，获取所述联合检测后的二次频偏估计结果，并根据所述二次频偏估计结果进行二次频偏补偿，获取所述二次频偏补偿后的二次校正数据，所述二次校正数据用于进行软解调判决。

为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。本发明的核心是针对分布式天线在高速场景下表现出的各天线间频偏差异较大的特点，仍采用两次频偏估计和补偿的方式，将初次频偏校准提前到各天线匹配滤波后，多天线数据合并前，分别对各天线进行递归平均和频偏补偿。这样处理的目的是避免在对多天线频偏估计结果取加权平均时，由于各天线间频偏差异大造成平均后的频偏估计结果不准确，严重影响解调性能。

如图3所示，为本发明具体实施例中分布式天线高速场景下频偏校准算法流程示意图，该分布式天线高速场景下频偏估计和补偿算法详细流程如下：

1)根据基带处理板接收到的基带数据计算各天线的信道估计；

2)利用信道估计结果生成系统矩阵，对各天线数据进行匹配滤波；

3)利用信道估计和原始midamble码计算用户在各天线的上的频偏，各天线频偏估计值分别进行递归平均；

4)分别对各天线匹配滤波的结果进行初次频偏补偿，纠正大的频偏，得到初次校正数据；

5)对初次校正数据进行多天线合并，合并后的数据继续进行联合检测。

需要说明的是，在以上流程结束之后，后面流程与现有算法实现方式一致，对联合检测的结果利用数据符号频偏估计方法再次进行频偏估计，得到小范围的更精确的频偏估计结果，并再次进行频偏补偿，纠正剩余频偏，得到二次校正后的数据，用于后面的软解调判决。

为达到以上技术目的，本发明还提出了一种频偏校准设备，如图4所示，包括：

滤波模块410，用于在获取各天线的信道估计结果之后，根据所述信道估计结果对所述各天线的数据进行匹配滤波处理；

频偏模块420，用于根据所述信道估计结果确定用户在所述各天线的频偏；

补偿模块430，用于根据用户在所述各天线的频偏分别对所述各天线匹配滤波的结果进行频偏补偿，所述频偏是根据所述信道估计结果确定的；

合并模块440，用于获取所述频偏补偿后校正数据，并对所述校正数据进行多天线合并，以生成用于继续进行联合检测的合并数据。

在具体的应用场景中，所述滤波模块具体包括：

信道估计子模块，用于根据基带处理板所接收的所述各天线的基带数据确定所述各天线的信道估计结果；

滤波子模块，用于根据所述各天线的信道估计结果生成系统矩阵，对各天线数据进行匹配滤波。

在具体的应用场景中，所述频偏模块具体包括：

估计子模块，用于利用所述信道估计结果和原始midamble码确定用户在所述各天线的上的频偏估计值；

递归子模块，用于对所述频偏估计值分别进行递归平均，将递归平均后的频偏估计值作为所述各天线的频偏。

在具体的应用场景中，还包括：

二次频偏补偿模块，用于根据所述合并数据进行联合检测，获取所述联合检测后的二次频偏估计结果，并根据所述二次频偏估计结果进行二次频偏补偿，获取所述二次频偏补偿后的二次校正数据，所述二次校正数据用于进行软解调判决。

通过应用以上技术方案，通过在获取各天线的信道估计结果之后根据信道估计结果对各天线的数据进行匹配滤波处理，随后根据用户在各天线的频偏分别对各天线匹配滤波的结果进行频偏补偿，最后获取频偏补偿后的校正数据并对校正数据进行多天线合并，从而避免了分布式天线各天线间频偏差异较大造成的无法通过多天线平均求出准确的频偏估计值的问题，提高了频偏估计的准确性，保证了解调性能。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施场景所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种频偏校准方法，其特征在于，包括：

在获取各天线的信道估计结果之后，根据所述信道估计结果对所述各天线的数据进行匹配滤波处理；

根据所述信道估计结果确定用户在所述各天线的频偏；

根据用户在所述各天线的频偏分别对所述各天线匹配滤波的结果进行频偏补偿，所述频偏是根据所述信道估计结果确定的；

获取所述频偏补偿后的校正数据，并对所述校正数据进行多天线合并，以生成用于继续进行联合检测的合并数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述信道估计结果对所述各天线的数据进行匹配滤波处理，具体为：

根据基带处理板所接收的所述各天线的基带数据确定所述各天线的信道估计结果；

根据所述各天线的信道估计结果生成系统矩阵，对各天线数据进行匹配滤波。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述信道估计结果确定用户在所述各天线的频偏，具体为：

利用所述信道估计结果和原始midamble码确定用户在所述各天线的上的频偏估计值；

对所述频偏估计值分别进行递归平均，将递归平均后的频偏估计值作为所述各天线的频偏。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述校正数据进行多天线合并之后，还包括：

根据所述合并数据进行联合检测；

获取所述联合检测后的二次频偏估计结果，并根据所述二次频偏估计结果进行二次频偏补偿；

获取所述二次频偏补偿后的二次校正数据，所述二次校正数据用于进行软解调判决。

5.一种频偏校准设备，其特征在于，包括：

滤波模块，用于在获取各天线的信道估计结果之后，根据所述信道估计结果对所述各天线的数据进行匹配滤波处理；

频偏模块，用于根据所述信道估计结果确定用户在所述各天线的频偏；

补偿模块，用于根据用户在所述各天线的频偏分别对所述各天线匹配滤波的结果进行频偏补偿，所述频偏是根据所述信道估计结果确定的；

合并模块，用于获取所述频偏补偿后校正数据，并对所述校正数据进行多天线合并，以生成用于继续进行联合检测的合并数据。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述滤波模块具体包括：

信道估计子模块，用于根据基带处理板所接收的所述各天线的基带数据确定所述各天线的信道估计结果；

滤波子模块，用于根据所述各天线的信道估计结果生成系统矩阵，对各天线数据进行匹配滤波。

7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述频偏模块具体包括：

估计子模块，用于利用所述信道估计结果和原始midamble码确定用户在所述各天线的上的频偏估计值；

递归子模块，用于对所述频偏估计值分别进行递归平均，将递归平均后的频偏估计值作为所述各天线的频偏。

8.如权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括：

二次频偏补偿模块，用于根据所述合并数据进行联合检测，获取所述联合检测后的二次频偏估计结果，并根据所述二次频偏估计结果进行二次频偏补偿，获取所述二次频偏补偿后的二次校正数据，所述二次校正数据用于进行软解调判决。