專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用同步頭預(yù)失真消除通信系統(tǒng)中頻率偏移的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消除通信系統(tǒng)中頻率偏移的方法，尤其涉及一種利用同步頭預(yù)失真消除通信系統(tǒng)中頻率偏移的方法。
背景技術(shù)：
在SCDMA系統(tǒng)中由于基站發(fā)射機(jī)和終端接收機(jī)使用完全獨(dú)立的時(shí)鐘，因此兩者之間必然存在一個(gè)頻率偏差，同時(shí)由于基站和終端之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多普勒效應(yīng)也使得終端與基站產(chǎn)生頻率偏差，導(dǎo)致終端中頻解調(diào)后的基帶信號(hào)中保留殘余載波分量，當(dāng)殘余載波累積到一定程度，就會(huì)產(chǎn)生誤判。由于收信和發(fā)信兩端的主時(shí)鐘是獨(dú)立變化的，因此殘余載波也是變化的。終端需要在解調(diào)信號(hào)時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)的頻率偏移計(jì)算和消除，其中頻率偏移計(jì)算主要就是計(jì)算Chip間不明確的載波偏移角α的正、余弦值sin(α)、cos(α)，以便在信號(hào)解調(diào)時(shí)去除中頻解調(diào)后的基帶信號(hào)中殘余的載波分量，準(zhǔn)確地完成信號(hào)解調(diào)；而頻率偏移消除是指在信號(hào)調(diào)制時(shí)進(jìn)行頻率偏移消除，以便保證基站接收的移動(dòng)終端發(fā)射信號(hào)與基站本振無(wú)頻率偏差，幫助基站準(zhǔn)確地完成解調(diào)?，F(xiàn)有的頻率偏移消除算法如下1、由圖1中顯示出的SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)可以知道同步頭SYNC的位置發(fā)射的數(shù)據(jù)是已知且固定的；2、終端使用基站的同步頭來(lái)計(jì)算頻率偏移，其具體的步驟如下(1)在同步頭的2個(gè)Symbol共64個(gè)chip內(nèi)計(jì)算得出7個(gè)彼此相鄰8個(gè)chip的載波偏移角的均值cos8α和sin8α；(2)用半角公式計(jì)算得到cosα和sinα；(3)利用得到的頻率偏差值，對(duì)同步頭之后的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行頻率偏移消除。
現(xiàn)有的頻率偏移消除方法在實(shí)際使用中，存在以下問(wèn)題現(xiàn)有的SCDMA系統(tǒng)的工作時(shí)序?yàn)門(mén)DD時(shí)序，要求基站的射頻開(kāi)關(guān)必須在10ms內(nèi)完成收發(fā)轉(zhuǎn)換。在收發(fā)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，由于射頻器件需要一個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)程，所以不可避免在中頻本振中帶有其他高頻的分量。同時(shí)由于射頻器件的影響導(dǎo)致在數(shù)據(jù)發(fā)射的一段時(shí)間內(nèi)本振信號(hào)有一定的抖動(dòng)，即終端收到的同步頭數(shù)據(jù)的頻率與其后數(shù)據(jù)的頻率有一定的偏差。
同步頭在SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)中是最純凈的部分，系統(tǒng)中需要利用同步頭作大量的校準(zhǔn)和信號(hào)提取的工作，因此同步頭的質(zhì)量直接影響到系統(tǒng)性能。在出現(xiàn)頻率偏差的情況下，如果不作預(yù)失真處理，在發(fā)射的過(guò)程中，由于射頻開(kāi)關(guān)的變化，在下發(fā)同步頭時(shí)的頻率為f1，下發(fā)同步頭之后的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)頻率為f2，那么終端在同步頭部分計(jì)算出的頻率差為θ1，而在同步頭之后的數(shù)據(jù)信號(hào)計(jì)算出的頻率差為θ2。終端在利用同步頭去計(jì)算頻率偏差時(shí)，始終存在頻率偏差Δθ＝θ1-θ2，從而導(dǎo)致判決錯(cuò)誤。并且由于終端沒(méi)有實(shí)現(xiàn)正確的頻率偏移消除，基站也無(wú)法完成正確的解調(diào)。
基于上述原因，實(shí)有必要提供一種新型的頻率偏移消除方法解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用同步頭預(yù)失真消除通信系統(tǒng)中頻率偏移的方法，使得采用了本方法的通信系統(tǒng)能夠更加準(zhǔn)確地消除頻率偏差，保證更好的通信質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法包括以下步驟1.一種利用同步頭預(yù)失真消除通信系統(tǒng)中頻率偏移的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)終端根據(jù)所接收到的下行信號(hào)中的同步頭消除同步頭后數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率偏移；(2)觀(guān)察步驟(1)中獲得的消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖和終端計(jì)算后輸出的該數(shù)據(jù)信號(hào)的接收信噪比，確定所述消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖旋轉(zhuǎn)角度；(3)將所述消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖旋轉(zhuǎn)角度作為同步頭預(yù)失真值，并通過(guò)網(wǎng)管配置所述同步頭預(yù)失真值；(4)基站根據(jù)網(wǎng)管配置的同步頭預(yù)失真值進(jìn)行預(yù)失真處理并下發(fā)預(yù)失真處理后的下行信號(hào)；(5)終端根據(jù)所述預(yù)失真處理后的下行信號(hào)中的同步頭消除同步頭后數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率偏移。
根據(jù)本發(fā)明，所述方法還可以包括以下步驟當(dāng)外界環(huán)境因素發(fā)生變化，引起基站器件的特性發(fā)生變化時(shí)，順序執(zhí)行步驟(1)～(3)重新配置所述同步頭預(yù)失真值。
優(yōu)選地，所述步驟(4)進(jìn)而包括以下步驟，基站根據(jù)網(wǎng)管配置的所述同步頭預(yù)失真值采用公式chip_sync(n)＝chip_sync0(n)*e-in(θ+θ1)對(duì)下發(fā)的下行信號(hào)中的同步頭進(jìn)行預(yù)失真處理，其中，chip_sync為預(yù)失真處理后的同步頭，chip_sync0為原始同步頭，θ1為步驟(1)中終端在同步頭計(jì)算出的頻率差，θ為同步頭預(yù)失真值，n＝1，2...4×32。
根據(jù)本發(fā)明，所述通信系統(tǒng)為可利用基站下行信號(hào)消除終端頻率偏差的通信系統(tǒng)，例如SCDMA系統(tǒng)，而所述外界環(huán)境因素為溫度和/或濕度。借助本發(fā)明的方法，可以有效地消除通信系統(tǒng)中下行信號(hào)的頻率偏移；以對(duì)基站射頻開(kāi)關(guān)帶來(lái)的頻率抖動(dòng)進(jìn)行修正；還可以通過(guò)網(wǎng)管配置來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)同步頭進(jìn)行預(yù)失真的程度。此外，可以直接通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單方便。


下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明，其中圖1為SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的利用同步頭預(yù)失真消除通信系統(tǒng)中頻率偏移的方法的流程圖；圖3為無(wú)頻率偏差的信號(hào)星座圖；圖4為出現(xiàn)頻率偏差的信號(hào)星座圖；圖5為表示同步頭預(yù)失真值與終端接收信噪比之間關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式
下面以SCDMA系統(tǒng)為例，結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明方法的具體應(yīng)用方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的方法可以在任何可利用基站下行信號(hào)消除終端頻率偏差的通信系統(tǒng)中使用。
如圖2所顯示的，當(dāng)利用本發(fā)明的方法對(duì)SCDMA系統(tǒng)進(jìn)行頻率偏移消除的時(shí)候，終端首先采用背景技術(shù)部分提到的現(xiàn)有頻率消除方法，根據(jù)所接收到的下行信號(hào)中的同步頭消除同步頭后數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率偏移。
由背景技術(shù)中現(xiàn)有的頻率偏移消除算法可以知道，同步頭的頻率偏移與同步頭信號(hào)后的數(shù)據(jù)信號(hào)頻率偏移不一定相同，因此為了更加精確地對(duì)頻率偏移進(jìn)行校正，觀(guān)察所獲得的消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖和終端計(jì)算后輸出的該數(shù)據(jù)信號(hào)的接收信噪比，確定所述消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖旋轉(zhuǎn)角度。
圖3示出了未出現(xiàn)頻率偏移的數(shù)據(jù)信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)正方形星座圖，而圖4示出了存在頻率偏移的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖。如果觀(guān)察到的星座圖為圖4所顯示的情況，即星座圖不是正方形，則說(shuō)明同步頭的頻率和同步頭之后數(shù)據(jù)的頻率存在偏差需要進(jìn)行同步頭預(yù)失真處理。
將所觀(guān)察到的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖的旋轉(zhuǎn)角度作為同步頭預(yù)失真值，并通過(guò)網(wǎng)管配置所述同步頭預(yù)失真值。這樣，基站在下發(fā)同步頭前，根據(jù)網(wǎng)管配置的所述同步頭預(yù)失真值采用公式chip_sync(n)＝chip_sync0(n)*e-in(θ+θ1)對(duì)下發(fā)的下行信號(hào)中的同步頭進(jìn)行預(yù)失真處理，其中chip_sync為預(yù)失真處理后的同步頭，chip_sync0為原始同步頭，θ1為終端采用現(xiàn)有頻率偏差消除方法在同步頭計(jì)算出的頻率差，θ為同步頭預(yù)失真值，由于同步頭有4個(gè)Symbol，每個(gè)Symbol有32個(gè)chip，所以n＝1，2...4×32。
由于射頻開(kāi)關(guān)在TDD模式下，需要不停的周期性的進(jìn)行收發(fā)開(kāi)關(guān)的切換，并且射頻器件的穩(wěn)定需要一定的穩(wěn)定時(shí)間，所以在同步頭后下發(fā)的數(shù)據(jù)為chip(n)＝chip0(n)*e-in(θ2)，其中chip0為基站原始需要下發(fā)的數(shù)據(jù)，chip為原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)射頻和開(kāi)關(guān)等各種器件后帶有頻率偏差的數(shù)據(jù)，θ2為終端采用現(xiàn)有頻率偏差消除方法在同步頭后數(shù)據(jù)計(jì)算出的頻率差。
終端在接收到基站發(fā)送的經(jīng)過(guò)預(yù)失真處理后的下行信號(hào)后，同樣采用現(xiàn)有的頻率消除算法根據(jù)預(yù)失真處理后的同步頭消除同步頭后數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率偏移，這樣在同步頭部分計(jì)算出的頻率差為θ1+θ，而利用此頻率偏差計(jì)算出的同步頭后的數(shù)據(jù)信號(hào)為chip(n)＝chip0(n)*e-in(θ2-(θ+θ1)。因此當(dāng)θ2＝θ1+θ時(shí)，終端計(jì)算出的下行信號(hào)為基站發(fā)射的原始下行信號(hào)，不會(huì)存在頻率偏差，這就意味著，只要網(wǎng)管設(shè)置的同步頭預(yù)失真值滿(mǎn)足θ＝θ1-θ2，終端計(jì)算出的數(shù)據(jù)將不會(huì)存在頻率偏差，觀(guān)察到的數(shù)據(jù)信號(hào)星座圖將為正方形，并且此時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)的信噪比最高。
圖5示出了同步頭預(yù)失真值與終端接收信噪比的關(guān)系。當(dāng)終端沒(méi)有正確去除基站的載波分量，星座圖發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，終端的接收信噪比降低；當(dāng)終端正確去除基站的載波分量時(shí)，星座圖是標(biāo)準(zhǔn)的正方形，終端的接收信噪比最高。并且隨著同步頭預(yù)失真值的變化，終端的接收信噪比也會(huì)發(fā)生變化。
由于特定基站的器件固定后，其開(kāi)關(guān)特性是固定的。所以得到的同步頭預(yù)失真值就是固定的。記錄該同步頭預(yù)失真值，在網(wǎng)管上將其作為此基站的基本參數(shù)進(jìn)行配置，就可以保證數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖是標(biāo)準(zhǔn)的正方形，并且信噪比最高。
值得注意的是，當(dāng)溫度、濕度等外界環(huán)境因素發(fā)生變化，引起基站器件的特性變化時(shí)，同步頭預(yù)失真值也會(huì)發(fā)生變化，需要重新配置預(yù)失真值以便有效地消除頻率偏移。
不同的基站，由于器件的個(gè)體特性，其預(yù)失真值也會(huì)不同，也需要重新配置預(yù)失真值。
借助本發(fā)明的方法，可以有效地消除通信系統(tǒng)中下行信號(hào)的頻率偏移；可以對(duì)基站射頻開(kāi)關(guān)帶來(lái)的頻率抖動(dòng)進(jìn)行修正；還可以通過(guò)網(wǎng)管配置來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)同步頭進(jìn)行預(yù)失真的程度。此外，可以直接通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單方便。
權(quán)利要求
1.一種利用同步頭預(yù)失真消除通信系統(tǒng)中頻率偏移的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)終端根據(jù)所接收到的下行信號(hào)中的同步頭消除同步頭后數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率偏移；(2)觀(guān)察步驟(1)中獲得的消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖和終端計(jì)算后輸出的該數(shù)據(jù)信號(hào)的接收信噪比，確定所述消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖旋轉(zhuǎn)角度；(3)將所述消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖旋轉(zhuǎn)角度作為同步頭預(yù)失真值，并通過(guò)網(wǎng)管配置所述同步頭預(yù)失真值；(4)基站根據(jù)網(wǎng)管配置的同步頭預(yù)失真值進(jìn)行預(yù)失真處理并下發(fā)預(yù)失真處理后的下行信號(hào)；(5)終端根據(jù)所述預(yù)失真處理后的下行信號(hào)中的同步頭消除同步頭后數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)而包括以下步驟當(dāng)外界環(huán)境因素發(fā)生變化，引起基站器件的特性發(fā)生變化時(shí)，順序執(zhí)行步驟(1)～(3)重新配置所述同步頭預(yù)失真值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)進(jìn)而包括以下步驟，基站根據(jù)網(wǎng)管配置的所述同步頭預(yù)失真值采用公式chip_sync(n)＝chip_sync0(n)*e-in(θ+θ1)對(duì)下發(fā)的下行信號(hào)中的同步頭進(jìn)行預(yù)失真處理，其中，chip_sync為預(yù)失真處理后的同步頭，chip_sync0為原始同步頭，θ1為步驟(1)中終端在同步頭計(jì)算出的頻率差，θ為同步頭預(yù)失真值，n＝1，2...4×32。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中進(jìn)而包括以下步驟，基站根據(jù)網(wǎng)管配置的所述同步頭預(yù)失真值采用公式chip_sync(n)＝chip_sync0(n)*e-in(θ+θ1)對(duì)下發(fā)的下行信號(hào)中的同步頭進(jìn)行預(yù)失真處理，其中，chip_sync為預(yù)失真處理后的同步頭，chip_sync0為原始同步頭，θ1為步驟(1)中終端在同步頭計(jì)算出的頻率差，θ為同步頭預(yù)失真值，n＝1，2...4×32。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述通信系統(tǒng)為可利用基站下行信號(hào)消除終端頻率偏差的通信系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述通信系統(tǒng)為SCDMA系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、6之一所述的方法，其特征在于，所述外界環(huán)境因素為溫度和/或濕度。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述外界環(huán)境因素為溫度和/或濕度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用同步頭預(yù)失真消除通信系統(tǒng)中頻率偏移的方法，其包括以下步驟(1)終端根據(jù)所接收到的同步頭消除同步頭后數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率偏移；(2)觀(guān)察步驟(1)中獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖和終端計(jì)算后輸出的該數(shù)據(jù)信號(hào)的接收信噪比，確定所述消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖旋轉(zhuǎn)角度；(3)將所述消除頻率偏移后的數(shù)據(jù)信號(hào)的星座圖旋轉(zhuǎn)角度作為同步頭預(yù)失真值，并通過(guò)網(wǎng)管配置所述同步頭預(yù)失真值；(4)基站根據(jù)網(wǎng)管配置的同步頭預(yù)失真值進(jìn)行預(yù)失真處理并下發(fā)預(yù)失真處理后的下行信號(hào)；(5)終端根據(jù)所述預(yù)失真處理后的同步頭消除同步頭后數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率偏移。借助本方法可以準(zhǔn)確而有效地消除通信系統(tǒng)中的頻率偏移，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
文檔編號(hào)H04J11/00GK101079858SQ200610078280
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者袁進(jìn), 李凱, 金晶, 劉津京 申請(qǐng)人:北京信威通信技術(shù)股份有限公司