频率偏差的估计方法、装置及通信设备.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910924893.1 (22)申请日 2019.09.27 (71)申请人 上海移芯通信科技有限公司 地址 201203 上海市浦东新区中国 （上海） 自由贸易试验区纳贤路800号1幢A座6 楼603-A室 (72)发明人 周亮李云飞 (74)专利代理机构 上海硕力知识产权代理事务 所(普通合伙) 31251 代理人 刘秋香 (51)Int.Cl. H04L 27/00(2006.01) H04L 25/02(2006.01) (54)发明名称 一种频率偏差的估计方法、 。

2、装置及通信设备 (57)摘要 本发明提供一种频率偏差的估计方法、 装置 及通信设备， 包括： 获取至少3段与已知的信道估 计序列对应的接收采样数据； 根据每段接收采样 数据和其对应的信道估计序列， 获取与其对应的 相位消除序列； 对任意两段相位消除序列进行差 分计算， 获取与所述两段相位消除序列对应的差 分结果， 并根据所述两段相位消除序列之间的时 间间隔得到所述差分结果的差分距离； 通过将所 有相同差分距离的差分结果进行相加， 获取每种 差分距离的累计差分项； 将所有不同差分距离的 累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项； 根 据所述混合差分项， 估计数据发送方和数据接收 方之间的频率偏差。

3、。 本发明可以在获取相同的接 收数据下， 提升频率偏差的估计准确度。 权利要求书2页 说明书11页 附图5页 CN 110611629 A 2019.12.24 CN 110611629 A 1.一种频率偏差的估计方法， 其特征在于， 包括： 获取至少3段与已知的信道估计序列对应的接收采样数据； 根据每段接收采样数据和所述接收采样数据对应的信道估计序列， 获取与所述接收采 样数据对应的相位消除序列； 对任意两段相位消除序列进行差分计算， 获取与所述两段相位消除序列对应的差分结 果， 并根据所述两段相位消除序列之间的时间间隔得到所述差分结果的差分距离； 通过将所有相同差分距离的差分结果进行相加，。

4、 获取每种差分距离的累计差分项； 将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项； 根据所述混合差分项， 估计数据发送方和数据接收方之间的频率偏差。 2.根据权利要求1所述的频率偏差的估计方法， 其特征在于： 所述接收采样数据和所述信道估计序列均为频域上的数据； 所述根据每段接收采样数据和所述接收采样数据对应的信道估计序列， 获取与所述接 收采样数据对应的相位消除序列， 包括： 通过将每段接收采样数据和所述接收采样数据对应的信道估计序列的共轭相乘， 获取 与所述接收采样数据对应的相位消除序列， 所述相位消除序列为频域上的数据。 3.根据权利要求1或2所述的频率偏差的估计方法， 其。

5、特征在于， 所述对两段相位消除 序列进行差分计算， 获取与所述两段相位消除序列对应的差分结果的计算步骤为： 通过将一段相位消除序列中一个位置的数据的共轭与另一段相位消除序列中相同位 置的数据相乘， 获取所述一段相位消除序列和另一段相位消除序列的所述位置的数据的乘 积； 通过将所述一段相位消除序列和另一段相位消除序列中所有位置的数据的乘积相加， 获取与所述两段相位消除序列对应的差分结果。 4.根据权利要求3所述的频率偏差的估计方法， 其特征在于， 所述将所有不同差分距离 的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项， 包括： 将所有不同差分距离的累计差分项求和， 得到混合差分项。 5.根据权利要求。

6、3所述的频率偏差的估计方法， 其特征在于， 将所有不同差分距离的累 计差分项进行加权求和， 得到混合差分项， 还包括： 将一种差分距离的累计差分项与所述差分距离相乘， 得到所述差分距离的加权后差分 项； 将所有差分距离的加权后差分项求和， 得到混合差分项。 6.根据权利要求3所述的频率偏差的估计方法， 其特征在于， 所述根据所述混合差分 项， 估计数据发送方和数据接收方之间的频率偏差， 包括： 计算平均时域差分距离， 所述平均时域差分距离的计算公式为： 其中， 为所述平均时域差分距离， k为所述差分距离， B(k)为差分距离k对应的差分结 果数， w(k)为差分距离k的累计差分项的权重； 根据。

7、所述混合差分项和所述平均时域差分距离， 估计数据发送方和数据接收方之间的 权利要求书 1/2 页 2 CN 110611629 A 2 频率偏差； 所述频率偏差的计算公式为： 其中， f为所述频率偏差， R为所述混合差分项， angle()表示计算括号内复数的弧度， 取值范围为(- ， ， t为单位差分距离对应的时间间隔。 7.一种频率偏差的估计装置， 其特征在于， 包括： 获取模块， 用于获取至少3段与已知的信道估计序列对应的接收采样数据； 相位消除模块， 用于根据每段接收采样数据和所述接收采样数据对应的信道估计序 列， 获取与所述接收采样数据对应的相位消除序列； 差分计算模块， 用于对任意。

8、两段相位消除序列进行差分计算， 获取与所述两段相位消 除序列对应的差分结果， 并根据所述两段相位消除序列之间的时间间隔得到所述差分结果 的差分距离； 以及， 通过将所有相同差分距离的差分结果进行相加， 获取每种差分距离的累 计差分项； 将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项； 频偏估计模块， 用于根据所述混合差分项， 估计数据发送方和数据接收方之间的频率 偏差。 8.根据权利要求7所述的频率偏差的估计装置， 其特征在于， 所述差分计算模块包括： 差分结果计算单元， 用于计算每两段相位消除序列之间的差分结果， 具体步骤包括： 通 过将一段相位消除序列中一个位置的数据的共轭与。

9、另一段相位消除序列中相同位置的数 据相乘， 获取所述一段相位消除序列和另一段相位消除序列的所述位置的数据的乘积； 通 过将所述一段相位消除序列和另一段相位消除序列中所有位置的数据的乘积相加， 获取与 所述两段相位消除序列对应的差分结果。 9.根据权利要求8所述的频率偏差的估计装置， 其特征在于， 所述差分计算模块还包 括： 混合差分计算单元， 用于将所有不同差分距离的累计差分项求和， 得到混合差分项； 或， 用于将一种差分距离的累计差分项与所述差分距离相乘， 得到所述差分距离的加权后 差分项； 将所有差分距离的加权后差分项求和， 得到混合差分项。 10.一种通信设备， 其特征在于， 包括权利要。

10、求7至9中任一项所述的频率偏差的估计装 置。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110611629 A 3 一种频率偏差的估计方法、 装置及通信设备 技术领域 0001 本发明涉及移动通信技术领域， 尤指一种频率偏差的估计方法、 装置及通信设备。 背景技术 0002 在移动通信中， 发射机把需要发送的信息调制到载波上， 通过载波将信息发送到 接收机。 接收机为了准确解调来自发射机的信息， 必须再生此载波。 虽然名义上此载波是发 送方和接收方事先已知的， 但由于以下原因， 发送方所用的载波和接收方接收到的载波之 间存在频率偏移(简称频偏)： 1)用户设备(UE)的时钟精度不高； 2)UE本身的运。

11、动带来的多 普勒频移。 频偏对基带信号处理有影响， 当频偏较大时， 信号出现相位混叠， 会导致无法正 确判别数据内容。 0003 在现代移动通信中， 用户设备往往采用AFC(Automatic Frequency Control自动 频率控制)技术实时跟踪频率并校正频偏， 使发射机和接收机在不同的工作场景下都能保 持一定精度的频率同步。 不论是频率跟踪还是频偏校正， 都要求准确而快速的频偏估计。 0004 以时分同步码分多址TD-SCDMA无线通信系统为例， 用户设备要正确解调所接收的 数据， 就需要使频偏低于一定的水平， 例如0.1ppm(即200Hz)。 在TD-SCDMA无线通信系统的 。

12、一个时隙中， 发送方发送两个数据块(Data1和Data2)和一个训练码序列， 其中， 每个数据块 包含22个数据符号， 训练码序列位于两个数据块之间， 包含144个码片。 在实际应用中， 训练 码序列通常用于信道估计， 也被用来估计发送方和接收方之间的频偏。 0005 可以利用训练码序列通过以下处理进行频偏估计： 比如， 连续接收4个时隙的训练 码序列M1M4。 根据接收到的训练码序列M1进行信道估计， 得到信道估计结果H1。 将信道估 计结果H1和已知的训练码序列M0进行卷积， 得到与M1对应的重构的训练码序列RM1。 将接收 到的训练码序列M1与重构的训练码序列RM1的共轭相乘， 得到与。

13、M1对应的消除相位的训练 码序列CM1。 重复以上过程， 分别得到与M2、 M3、 M4对应的消除相位的训练码序列CM2、 CM3、 CM4。 0006 根据以下公式计算距离1个时隙的两组消除相位的训练码序列的差分结果： 0007 0008 其中， Rsingle(n)为第n组消除相位的训练码序列CMn与第n+1组消除相位的训练码 序列CMn+1的差分结果， CMn(i)为第n组消除相位的训练码序列中第i个位置的数据， CMn(i)* 为CMn(i)的共轭， CMn+1(i)为第n+1组消除相位的训练码序列中第i个位置的数据。 0009 根据上述公式分别计算得到第1组与第2组消除相位的训练码序。

14、列的差分结果、 第 2组与第3组消除相位的训练码序列的差分结果、 第3组与第4组消除相位的训练码序列的差 分结果， 再将这三个结果累加， 得到累计差分项Raccu， 再根据下面公式估算频偏： 0010 0011 其中， t表示1个时隙的时间差， angle()表示计算括号内复数的弧度。 说明书 1/11 页 4 CN 110611629 A 4 0012 由于1个时隙间隔的时间差较小， 其频偏所导致的相位差不太明显， 从而导致其频 偏估计结果精度不高。 0013 类似的方法也普遍应用于当前LTE系统中的频偏估计。 LTE系统使用参考信号 (reference signal)用于信道估计， 它是。

15、数据发送方和数据接收方已知的序列， 放在每个 子帧固定的时频资源上。 通过接收每个子帧的参考信号， 计算距离1个子帧的累计差分项， 再估算频偏。 由于1个子帧的时间差较小， 频偏估计结果精度还存在进一步改进的空间。 发明内容 0014 本发明的目的是提供一种频率偏差的估计方法、 装置及通信设备， 可以在获取相 同的接收数据下， 提升频率偏差的估计准确度。 0015 本发明提供的技术方案如下： 0016 一种频率偏差的估计方法， 包括： 获取至少3段与已知的信道估计序列对应的接收 采样数据； 根据每段接收采样数据和所述接收采样数据对应的信道估计序列， 获取与所述 接收采样数据对应的相位消除序列；。

16、 对任意两段相位消除序列进行差分计算， 获取与所述 两段相位消除序列对应的差分结果， 并根据所述两段相位消除序列之间的时间间隔得到所 述差分结果的差分距离； 通过将所有相同差分距离的差分结果进行相加， 获取每种差分距 离的累计差分项； 将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项； 根据 所述混合差分项， 估计数据发送方和数据接收方之间的频率偏差。 0017 进一步， 所述根据每段接收采样数据和所述接收采样数据对应的信道估计序列， 获取与所述接收采样数据对应的相位消除序列， 具体包括： 根据每段接收采样数据进行信 道估计， 得到信道估计结果； 对所述信道估计结果和所述接收采样数。

17、据对应的信道估计序 列进行卷积运算， 获取与所述接收采样数据对应的重构序列； 通过将所述接收采样数据和 所述接收采样数据对应的重构序列的共轭相乘， 获取与所述接收采样数据对应的相位消除 序列。 0018 进一步， 所述对两段相位消除序列进行差分计算， 获取与所述两段相位消除序列 对应的差分结果的计算步骤为： 通过将一段相位消除序列中一个位置的数据的共轭与另一 段相位消除序列中相同位置的数据相乘， 获取所述一段相位消除序列和另一段相位消除序 列的所述位置的数据的乘积； 通过将所述一段相位消除序列和另一段相位消除序列中所有 位置的数据的乘积相加， 获取与所述两段相位消除序列对应的差分结果。 001。

18、9 进一步， 所述将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项， 包括： 将所有不同差分距离的累计差分项求和， 得到混合差分项。 0020 进一步， 将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项， 还包 括： 将一种差分距离的累计差分项与所述差分距离相乘， 得到所述差分距离的加权后差分 项； 将所有差分距离的加权后差分项求和， 得到混合差分项。 0021 进一步， 所述根据所述混合差分项， 估计数据发送方和数据接收方之间的频率偏 差， 包括： 计算平均时域差分距离， 0022 所述平均时域差分距离的计算公式为： 0023 说明书 2/11 页 5 CN 1106。

19、11629 A 5 0024其中， 为所述平均时域差分距离， k为所述差分距离， B(k)为差分距离k对应的差 分结果数， w(k)为差分距离k的累计差分项的权重； 0025 根据所述混合差分项和所述平均时域差分距离， 估计数据发送方和数据接收方之 间的频率偏差； 所述频率偏差的计算公式为： 0026 0027 其中， f为所述频率偏差， R为所述混合差分项， angle()表示计算括号内复数的 弧度， 取值范围为(- ， ， t为单位差分距离对应的时间间隔。 0028 本发明还提供一种频率偏差的估计装置， 包括： 获取模块， 用于获取至少3段与已 知的信道估计序列对应的接收采样数据； 相位消。

20、除模块， 用于根据每段接收采样数据和所 述接收采样数据对应的信道估计序列， 获取与所述接收采样数据对应的相位消除序列； 差 分计算模块， 用于对任意两段相位消除序列进行差分计算， 获取与所述两段相位消除序列 对应的差分结果， 并根据所述两段相位消除序列之间的时间间隔得到所述差分结果的差分 距离； 以及， 通过将所有相同差分距离的差分结果进行相加， 获取每种差分距离的累计差分 项； 将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项； 频偏估计模块， 用 于根据所述混合差分项， 估计数据发送方和数据接收方之间的频率偏差。 0029 进一步， 所述差分计算模块包括： 差分结果计算单元， 。

21、用于计算每两段相位消除序 列之间的差分结果， 具体步骤包括： 通过将一段相位消除序列中一个位置的数据的共轭与 另一段相位消除序列中相同位置的数据相乘， 获取所述一段相位消除序列和另一段相位消 除序列的所述位置的数据的乘积； 通过将所述一段相位消除序列和另一段相位消除序列中 所有位置的数据的乘积相加， 获取所述差分结果。 0030 进一步， 所述差分计算模块还包括： 混合差分计算单元， 用于将所有不同差分距离 的累计差分项求和， 得到混合差分项； 或， 0031 用于将一种差分距离的累计差分项与所述差分距离相乘， 得到所述差分距离的加 权后差分项； 将所有差分距离的加权后差分项求和， 得到混合差。

22、分项。 0032 本发明还提供一种通信设备， 包括前述中任一项所述的频率偏差的估计装置。 0033 通过本发明提供的一种频率偏差的估计方法、 装置及通信设备， 相对现有技术能 够带来至少一种有益效果： 0034 1、 本发明在获取相同的接收数据下， 通过引入混合差分项， 考虑了更大差分距离 的累计差分项， 使计算的相位差更明显， 从而提升频率偏差的估计准确度。 0035 2、 本发明通过将每种差分距离的累计差分项的权重设为1， 可以使频偏估计值相 对真值的绝对误差最小。 0036 3、 本发明通过将每种差分距离的累计差分项的权重设为对应的差分距离， 可以使 频偏估计值相对真值的相对误差最小。 。

23、附图说明 0037 下面将以明确易懂的方式， 结合附图说明优选实施方式， 对一种频率偏差的估计 方法、 装置及通信设备的上述特性、 技术特征、 优点及其实现方式予以进一步说明。 0038 图1是本发明的一种频率偏差的估计方法的一个实施例的流程图； 说明书 3/11 页 6 CN 110611629 A 6 0039 图2是本发明的一种频率偏差的估计方法的另一个实施例的流程图； 0040 图3是本发明的一种频率偏差的估计方法的另一个实施例的流程图； 0041 图4是本发明的一种频率偏差的估计装置的一个实施例的结构示意图； 0042 图5是本发明的一种通信设备的一个实施例的结构示意图； 0043 。

24、图6是图3中f(w)在K10下的曲线示意图； 0044 图7是图3实施例算法与现有技术在各种最大差分距离下的性能曲线对比图。 0045 附图标号说明： 0046 10.通信设备， 100.频率偏差的估计装置， 110.获取模块， 120.差分计算模块， 121. 差分结果计算单元， 122.混合差分计算单元， 130.频偏估计模块， 140.相位消除模块。 具体实施方式 0047 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对照附图说明 本发明的具体实施方式。 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于 本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，。

25、 还可以根据这些附图获得其他 的附图， 并获得其他的实施方式。 0048 为使图面简洁， 各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分， 它们并不代表 其作为产品的实际结构。 另外， 以使图面简洁便于理解， 在有些图中具有相同结构或功能的 部件， 仅示意性地绘示了其中的一个， 或仅标出了其中的一个。 在本文中，“一个” 不仅表示 “仅此一个” ， 也可以表示 “多于一个” 的情形。 0049 在本发明的一个实施例中， 如图1所示， 一种频率偏差的估计方法， 包括： 0050 步骤S100获取至少3段与已知的信道估计序列对应的接收采样数据。 0051 步骤S200根据每段接收采样数据和所述接收采样。

26、数据对应的信道估计序列， 获取 与所述接收采样数据对应的相位消除序列。 0052 步骤S300对任意两段相位消除序列进行差分计算， 获取与所述两段相位消除序列 对应的差分结果， 并根据所述两段相位消除序列之间的时间间隔得到所述差分结果的差分 距离。 0053 步骤S400通过将所有相同差分距离的差分结果进行相加， 获取每种差分距离的累 计差分项。 0054 步骤S500将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项。 0055 步骤S600根据所述混合差分项， 估计数据发送方和数据接收方之间的频率偏差。 0056 具体的， 接收采样数据是对发送方为了保证发送数据的正确接收而发送的。

27、信道估 计序列进行接收， 得到的采样数据。 该信道估计序列是发送方和接收方事先已知的， 比如 TD-SCDMA系统中放在每个时隙中间的训练码序列， LTE系统中放在每个子帧的固定时频资 源上的参考信号。 信道估计序列有可能按某个固定的时间间隔重复发送， 也有可能按某个 固定的时间间隔有规律的变化发送(该变化规律为发送方和接收方事先已知)， 这取决于对 应的无线通信系统要求。 0057 接收采样数据可为时域上的数据、 或频域上的数据， 可依据所应用的无线通信系 统的处理方便性来选取。 比如， TD-SCDMA系统时域处理较方便， 所以接收采样数据采用时域 上的数据， 对应的信道估计序列、 相位消。

28、除系列也采用时域上的数据， 对时域上的相位消除 说明书 4/11 页 7 CN 110611629 A 7 系列进行差分计算， 根据差分计算结果估计频率偏差。 LTE系统或者NB-IOT系统， 频域处理 较方便， 所以接收采样数据采用频域上的数据， 对应的信道估计序列、 相位消除系列都采用 频域上的数据， 对频域上的相位消除系列进行差分计算， 根据差分计算结果估计频率偏差。 通常是在时域上进行采样， 可通过FFT变换将时域上的接收采样数据转换为所需要的频域 上的接收采样数据。 0058 假设每段接收采样数据的长度为N， 获取M段(M3)接收采样数据并存储， 共得到 M*N个样点用于频偏估计。 。

29、优先地， 存储最近时刻接收到的连续M段接收采样数据。 0059 首先对这M段接收采样数据进行相位消除处理， 得到对应的M段相位消除序列并存 储。 以对一段接收采样数据的相位消除处理为例， 处理过程如下(其它段的接收采样数据的 处理类似)： 0060 以时域处理为例， 比如， TD-SCDMA系统， 接收采样数据为时域上的数据。 获取接收 采样数据对应的已知的时域上的信道估计序列。 根据该接收采样数据进行信道估计， 得到 信道估计结果。 对信道估计结果和该信道估计序列进行卷积运算， 得到与该接收采样数据 对应的重构序列。 通过将该接收采样数据和该重构序列的共轭相乘， 得到与该接收采样数 据对应的。

30、时域上的相位消除序列。 0061 以频域处理为例， 比如， LTE系统或NB-IOT系统。 先在时域上进行采样， 通过FFT变 换将时域上的接收采样数据转换为频域上的接收采样数据。 获取频域上的接收采样数据对 应的已知的频域上的信道估计序列。 通过将频域上的接收采样数据和对应的频域上的信道 估计序列的共轭相乘， 获取对应的频域上的相位消除序列。 0062 根据计算得到的M段相位消除序列， 计算任意两段相位消除序列之间的差分结果。 无论相位消除序列是时域上的数据还是频域上的数据， 差分计算方法是相同的， 频率偏差 的估计方法也是相同的。 具体的， 可以根据以下公式计算第n段与第n+k段相位消除序。

31、列之 间的差分结果Rn(k)： 0063 0064 其中， k为差分距离， rn(i)为第n段相位消除序列中第i个位置的数据， rn(i)*为rn (i)的共轭， rn+k(i)为第(n+k)段相位消除序列中第i个位置的数据。 0065 将相同差分距离的差分结果进行相加， 得到该差分距离的累计差分项。 0066 将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项。 根据该混合 差分项， 估计数据发送方和数据接收方之间的频率偏差。 进一步， 根据以下公式计算频率偏 差： 0067 0068 其中， f为所述频率偏差， R为所述混合差分项， angle()表示计算括号内复数的 弧度， 取。

32、值范围为(- ， ， t为单位差分距离对应的时间间隔； 为所述平均时域差分距离， k为所述差分距离， B(k)为差分距离k对应的差分结果数， w(k)为差分距离k的累计差分项的 权重。 0069 例如， 假设信道估计序列每个子帧发送一次， 连续接收4个子帧， 获得对应4段信道 说明书 5/11 页 8 CN 110611629 A 8 估计序列对应的接收采样数据并存储。 对4段接收采样数据分别进行相位消除处理， 得到对 应的相位消除序列。 根据得到的4段相位消除序列， 计算任意两段的相位消除序列的差分结 果， 以获得所有的差分结果。 本实施例对计算差分结果的先后顺序不做限制， 以下只是一种 示。

33、例： 0070 假定单位差分距离对应的时间间隔为1个子帧。 根据参与差分计算的两段相位消 除序列之间的时间间隔和单位差分距离的定义， 计算对应的差分距离。 比如， 第1段相位消 除序列与第2段相位消除序列之间的时间间隔为1个子帧， 所以对应的差分距离为1。 第1段 相位消除序列与第4段相位消除序列之间的时间间隔为3个子帧， 所以差分距离为3。 0071 分别计算第1段与第2段的差分结果R1(1)、 第2段与第3段的差分结果R2(1)、 第3段 与第4段的差分结果R3(1)， 它们的差分距离相同， 都为1个子帧， 将这三种差分结果进行累 加， 得到差分距离为1个子帧的累计差分项A， 其中k1(表。

34、示差分距离为1)， B(1)3(表示 存在3组差分距离为1的差分结果)； 0072 分别计算第1段与第3段的差分结果R1(2)、 第2段与第4段的差分结果R2(2)， 它们的 差分距离相同， 都为2个子帧， 将这两种差分结果进行累加， 得到差分距离为2个子帧的累计 差分项B， 其中k2(表示差分距离为2)， B(2)2(表示存在2组差分距离为2的差分结果)； 0073 计算第1段与第4段之间的差分结果R1(3)， 其差分距离为3个子帧， 该差分结果即 为差分距离为3个子帧的累计差分项C， 其中k3(表示差分距离为3)， B(3)1(表示存在1 组差分距离为3的差分结果)。 0074 如此， 4。

35、段相位消除序列中所有不同差分距离的累计差分项计算完毕。 将上述三种 累计差分项进行加权求和， 权值可任意设定或按一定的规则设定， 比如， 累计差分项A、 B、 C， 对应的权值分别设为1/4(即w(1)、 1/2(即w(2)、 1/4(即w(3)， 得到混合差分项R。 根据k、 B (k)、 w(k)， 计算平均时域差分距离根据混合差分项和平均时域差分距离估计频率偏差。 0075 本实施例， 在获取相同的接收数据情况下， 通过引入混合差分项， 考虑了更大差分 距离的累计差分项， 使计算的相位差更明显， 从而进一步提高了频偏估计的精度。 0076 在本发明的另一个实施例中， 如图2所示， 一种频。

36、率偏差的估计方法， 包括： 0077 在前一实施例基础上， 用步骤S510取代了步骤S500。 0078 步骤S510将所有不同差分距离的累计差分项求和， 得到混合差分项。 0079 具体的， 将所有不同差分距离的累计差分项直接累加， 得到混合差分项。 不需要根 据差分距离使用不同的权重， 通过这种方法得到混合差分项， 进而估算频偏， 可以使频偏估 计值相对真值的绝对误差最小， 原因分析如下： 0080 从前一实施例的描述可知， 在获取的相位消除序列的数据及数据量确定的情况 下， k、 B(k)、 及混合差分项是确定的， 所以此时频偏是一个关于累计差分项的权重的函数， 如何设计权重， 以便使频。

37、偏估计值与真值的偏差最小。 0081 混合差分项是由不同差分距离的累计差分项的加权求和得到， 其中每个累计差分 项是一个矢量， 可通过以下公式表示： 0082 0083 其中， k为差分距离， Raccu(k)为差分距离k的累计差分项， B(k)为差分距离k对应的 说明书 6/11 页 9 CN 110611629 A 9 差分结果数， A表示幅值， 为对应差分距离为1的接收信号的相位偏差， n为高斯白噪。 0084 混合差分项相当于多个矢量的累加， 其计算比较复杂， 我们可以先简化为2个矢量 累加， 然后不失一般性地推广到多个矢量累加。 0085 下面按照2个矢量累加进行讨论： 0086 若。

38、两个矢量分别为： 0087 0088 0089 其中， x0表示差分距离0的累计差分项， x1表示差分距离1的累计差分项， B0表示相 位偏差 0的累计次数、 B1表示相位偏差 1的累计次数， n0、 n1为高斯白噪。 0090 假设x0对应的权重为1， x1对应的权重为w， 那么合并后的结果为 0091 Xx0+wx1 0092 B0(cos 0+jsin 0)+wB1(cos 1+jsin 1)+n0+wn1 0093 B0cos 0+wB1cos 1+j(B0sin 0+wB1sin 1)+n0+wn1 0094 计算SNR如下： 0095 0096 其中， cos( 0- 1)， 2为。

39、噪声方差。 0097 要找到使上述SNR最大的权重w。 对上式求导， 可得： 0098 0099 使SNR最大(也就是使 最小)， 即上式为0。 0100 0101 如果假设处于频偏跟踪稳定状态， 0- 1较小， 那么 cos( 0- 1)1， 带入上式， 可以得到： 说明书 7/11 页 10 CN 110611629 A 10 0102 0103 负数结果忽略， 可以看到最优合并系数就是1， 也就是所有不同差分距离的累计差 分项可以直接累加， 不需要根据差分距离使用不同的权重。 0104 本实施例， 通过将每种差分距离的累计差分项的权重设为1， 可以使频偏估计值相 对真值的绝对误差最小。 。

40、0105 在本发明的另一个实施例中， 如图3所示， 一种频率偏差的估计方法， 包括： 0106 在图1所示实施例基础上， 用步骤S520、 S530取代了步骤S500。 0107 步骤S520将一种差分距离的累计差分项与所述差分距离相乘， 得到所述差分距离 的加权后差分项； 0108 步骤S530将所有差分距离的加权后差分项求和， 得到混合差分项。 0109 具体的， 将每种差分距离的累计差分项的权重设为对应的差分距离， 即w(k)k。 将差分距离k的累计差分项与对应的权重相乘， 得到加权后差分项； 再将所有差分距离的加 权后差分项求和， 得到混合差分项。 再根据混合差分项和平均时域差分距离，。

41、 估算频偏。 0110 本方法估算的频偏可以保证估计值与真值之间的相对误差最小。 原因分析如下： 0111目标函数为： 0112 仍以2个矢量累加进行讨论， 也就是找到w使下式最小， ： 0113 0114其中， f(w)表示K表示B1对应的差分距离。 0115 通过数值计算发现， 不同的B0、 B1对于w的影响不大， 最大影响因子是K， 也就是差分 距离。 在K较小时， 最优w近似等于K， 当K较大， 大于等于10的时候， 虽然最优w变得较大， 但最 优的w与wK计算出来的结果非常接近， 因为f(w)的曲线在wk的区间非常平坦， 可以近似 认为wk时已经接近最优结果， 如图6所示(横轴代表w。

42、， 纵轴代表f(w)， 所以可以使用wK 说明书 8/11 页 11 CN 110611629 A 11 作为权重。 0116 如图7所示(MSE(Mean Squared Error)表示均方误差， M表示最大差分距离)， 对现 有技术(图中LR曲线)和本实施例算法(图中Our曲线)的性能进行比较， 可以看出在各种最 大差分距离下， 本实施例算法的性能都稳定的好于现有技术。 0117 本实施例， 通过将每种差分距离的累计差分项的权重设为对应的差分距离， 可以 使频偏估计值与真值之间的相对误差最小。 0118 在本发明的一个实施例中， 如图4所示， 一种频率偏差的估计装置100， 包括： 01。

43、19 获取模块110， 用于获取至少3段与已知的信道估计序列对应的接收采样数据。 0120 相位消除模块140， 用于根据每段接收采样数据和所述接收采样数据对应的信道 估计序列， 获取与所述接收采样数据对应的相位消除序列。 0121 差分计算模块120， 用于对任意两段相位消除序列进行差分计算， 获取与所述两段 相位消除序列对应的差分结果， 并根据所述两段相位消除序列之间的时间间隔得到所述差 分结果的差分距离； 通过将所有相同差分距离的差分结果进行相加， 获取每种差分距离的 累计差分项； 将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项。 0122 所述差分计算模块120包括： 0。

44、123 差分结果计算单元121， 用于计算每两段相位消除序列之间的差分结果。 0124 混合差分计算单元122， 用于将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得 到混合差分项。 0125 频偏估计模块130， 用于根据所述混合差分项， 估计数据发送方和数据接收方之间 的频率偏差。 0126 具体的， 接收采样数据是对发送方为了保证发送数据的正确接收而发送的信道估 计序列进行接收， 得到的采样数据。 该信道估计序列是发送方和接收方事先已知的， 比如 TD-SCDMA系统中放在每个时隙中间的训练码序列， LTE系统中放在每个子帧的固定时频资 源上的参考信号。 信道估计序列有可能按某个固定的时。

45、间间隔重复发送， 比如每个时隙发 送一次， 也有可能按某个固定的时间间隔有规律的变化发送(该变化规律为发送方和接收 方事先已知)， 这取决于对应的无线通信系统要求。 0127 接收采样数据可为时域上的数据、 或频域上的数据， 可依据所应用的无线通信系 统的处理方便性来选取。 比如， TD-SCDMA系统时域处理较方便， 所以接收采样数据采用时域 上的数据， 对应的信道估计序列、 相位消除系列也采用时域上的数据， 对时域上的相位消除 系列进行差分计算， 根据差分计算结果估计频率偏差。 LTE系统或者NB-IOT系统， 频域处理 较方便， 所以接收采样数据采用频域上的数据， 对应的信道估计序列、 。

46、相位消除系列都采用 频域上的数据， 对频域上的相位消除系列进行差分计算， 根据差分计算结果估计频率偏差。 通常是在时域上进行采样， 可通过FFT变换将时域上的接收采样数据转换为所需要的频域 上的接收采样数据。 0128 假设每段接收采样数据的长度为N， 获取M段(M3)接收采样数据并存储， 共得到 M*N个样点用于频偏估计。 优先地， 存储最近时刻接收到的连续M段接收采样数据。 0129 首先对这M段接收采样数据进行相位消除处理， 得到对应的M段相位消除序列并存 储。 以对一段接收采样数据的相位消除处理为例， 处理过程如下(其它段的接收采样数据的 处理类似)： 说明书 9/11 页 12 CN。

47、 110611629 A 12 0130 以时域处理为例， 比如， TD-SCDMA系统， 接收采样数据为时域上的数据。 获取接收 采样数据对应的已知的时域上的信道估计序列。 根据该接收采样数据进行信道估计， 得到 信道估计结果。 对信道估计结果和该信道估计序列进行卷积运算， 得到与该接收采样数据 对应的重构序列。 通过将该接收采样数据和该重构序列的共轭相乘， 得到与该接收采样数 据对应的时域上的相位消除序列。 0131 以频域处理为例， 比如， LTE系统或NB-IOT系统。 先在时域上进行采样， 通过FFT变 换将时域上的接收采样数据转换为频域上的接收采样数据。 获取频域上的接收采样数据对。

48、 应的已知的频域上的信道估计序列。 通过将频域上的接收采样数据和对应的频域上的信道 估计序列的共轭相乘， 获取对应的频域上的相位消除序列。 0132 根据计算得到的M段相位消除序列， 计算任意两段相位消除序列之间的差分结果。 无论相位消除序列是时域上的数据还是频域上的数据， 差分计算方法是相同的， 频率偏差 的估计方法也是相同的。 具体的， 可以根据以下公式计算第n段与第n+k段相位消除序列之 间的差分结果Rn(k)： 0133 0134 其中， k为差分距离， rn(i)为第n段相位消除序列中第i个位置的数据， rn(i)*为rn (i)的共轭， rn+k(i)为第(n+k)段相位消除序列中。

49、第i个位置的数据。 0135 将相同差分距离的差分结果进行相加， 得到该差分距离的累计差分项。 0136 将所有不同差分距离的累计差分项进行加权求和， 得到混合差分项。 根据该混合 差分项， 估计数据发送方和数据接收方之间的频率偏差。 进一步， 根据以下公式计算频率偏 差： 0137 0138 其中， f为所述频率偏差， R为所述混合差分项， angle()表示计算括号内复数的 弧度， 取值范围为(- ， ， t为单位差分距离对应的时间间隔； 为所述平均时域差分距离， k为所述差分距离， B(k)为差分距离k对应的差分结果数， w(k)为差分距离k的累计差分项的 权重。 0139 本实施例， 。

50、在获取相同的接收数据情况下， 通过引入混合差分项， 考虑了更大差分 距离的累计差分项， 使计算的相位差更明显， 从而进一步提高了频偏估计的精度。 0140 在本发明的另一个实施例中， 如图4所示， 一种频率偏差的估计装置， 包括： 0141 在前一实施例基础上， 混合差分计算单元122的功能修改为： 将所有不同差分距离 的累计差分项求和， 得到混合差分项。 0142 具体的， 将所有不同差分距离的累计差分项直接累加， 得到混合差分项。 不需要根 据差分距离使用不同的权重， 通过这种方法得到混合差分项， 进而估算频偏， 可以使频偏估 计值相对真值的绝对误差最小。 0143 在本发明的另一个实施例。