專利名稱：一種基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方 法。
背景技術：
目前隨著新的通信業(yè)務需求迅速增大，對無線通信系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)的傳輸速率 提出了更高的要求，而傳輸速率的提高，又給常規(guī)單載波系統(tǒng)帶來了載波頻偏增大、符號間 干擾(ISI，intersymbol-interference)和深度頻率選擇性衰弱等問題。單載波頻域均衡 技術(SC-FDE, Single Carrier Frequency DomainEqualization)可以很好的角軍決上述問題。SC-FDE技術需要插入循環(huán)前綴并進行頻域均衡，同時這種方法以符號塊結構發(fā)送 信號，對接收端同步要求高，對頻率偏差相當敏感。一般的SC-FDE系統(tǒng)數(shù)據(jù)是按幀傳輸?shù)模?如圖1所示，每幀由η個數(shù)據(jù)塊和1個前導塊組成。射頻信號在解調(diào)到基帶信號的過程中由于晶振的不匹配會產(chǎn)生非常大的頻率偏
差，頻偏對純粹的單載波系統(tǒng)造成的誤差相當于造成了信號旋轉(zhuǎn)和衰減；當這個頻偏出現(xiàn)
在OFDM或者SC-FDE系統(tǒng)時，還會造成碼間干擾，載波間干擾，影響到SC-FDE系統(tǒng)的頻域均
衡算法的準確性，因此在接收端下變頻后得到的采樣信號的頻率偏差必須先進行準確的補 m
te ο在現(xiàn)有單載波頻域均衡系統(tǒng)中，頻偏估計算法是在每幀數(shù)據(jù)的起始階段提取出前 導塊位置的接收信號，然后利用前導塊數(shù)據(jù)的自相關特性來得到頻偏估計值，作為當前幀 的頻偏估計值。這種方法簡單易行，但是在干擾較大，信噪比較低的情況下，算法精度很低， 無法得到正確的估計結果。由于無線信道都存在深衰落情況，此時，接收信號信噪比很低， 只利用原有的頻偏估計算法將得到錯誤的結果，系統(tǒng)在深衰落時刻將不再可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法，用以解決現(xiàn)有技術中存在的在 接收信號信噪比很低的情況下，頻偏估計不準確的問題。為達上述目的，本發(fā)明提供一種基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法，所述方法包括 以下步驟S101，設置信噪比寄存器初始值SNR_reg，及其對應的頻偏寄存器初始值F_reg ； 設置計數(shù)器η = 0;S102，令η = η+1，獲取單載波頻域均衡系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀的第η幀的頻偏估計值Fn ；S103,獲取第η幀的信噪比估計值SNRn ；S104，判斷SNRn是否大于SNR_reg，如果是，則修改頻偏寄存器F_reg = Fn,當前幀 頻偏估計值為Fn ；如果否，則F_reg保持不變，當前幀的頻偏估計值Fn修改為Fn = F_reg ；S105，重復步驟S102 S104，對所有幀的頻偏估計值Fn進行調(diào)整。
進一步，步驟S103中，獲取第η幀的信噪比估計值SNRn,具體包括以下步驟S10 3 2，從前導塊對應的接收信號中提取用于信噪比估計的導頻數(shù)據(jù)
其中導頻數(shù)據(jù)總長為2M,由兩個M長度的獨特字數(shù)據(jù)組成；S1033，對,進行快速傅里葉變換，得到 S1034，在&中舍去奇數(shù)頻點值，得長度為M的數(shù)據(jù)及 S·，計算 S1036，得到信噪比估計 進一步，在步驟S1032之前，還包括S1031，對當前幀接收信號進行能量歸一化處理。進一步，上述步驟S102中，用前導塊數(shù)據(jù)的自相關特性得到第η幀的頻偏估計值 Fn;包括以下步驟S1021、確定滑動窗的起始位置，滑動窗的長度為NL碼元長度，初始計數(shù)值m為0 ；S1022、將m加1，判斷m是否小于等于預設的移動次數(shù)門限值M,若是，執(zhí)行步驟 b3，否則，執(zhí)行步驟b5 ；S1023、從滑動窗的起始位置開始連續(xù)選取NL碼元長度的觀測數(shù)據(jù)Rm，將滑動窗向 后移動L碼元長度后，從滑動窗的起始位置開始連續(xù)選取NL碼元長度的觀測數(shù)據(jù)Rm+1 ；S1024、確定出Rm和Rm+1的相關值Pm，然后確定出相關值Pm的幅角Xm并予以記錄， 返回步驟b2 ；S1025、對已記錄的M個Xm值進行加權求和，將加權求和的結果除以相關長度L、 2 π和碼元持續(xù)時間T的乘積得到頻偏估計值Fn。進一步，設置所述信噪比寄存器初始值為SNR_reg = -IOOdb。進一步，設置所述頻偏寄存器初始值F_reg = 0。本發(fā)明有益效果如下本發(fā)明在估計信噪比時，針對SC-FDE系統(tǒng)的特點，在不改變數(shù)據(jù)幀結構的基礎 上，把用于信道估計的導頻數(shù)據(jù)變換到頻域，從而得到準確的信噪比估計值，利用信噪比估 計值自適應調(diào)整頻偏，很好的解決了低信噪比下頻偏估計值出錯的問題。同時，在處理前運 用了能量歸一化處理，簡化了信噪比估計算法。


圖1為現(xiàn)有SC-FDE系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一種基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例一種導頻數(shù)據(jù)的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖以及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述 的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
本發(fā)明是在現(xiàn)有頻偏估計算法的基礎上，根據(jù)SC-FDE系統(tǒng)特有的數(shù)據(jù)幀結構，引 入了頻偏自適應算法，算法簡單，易于實現(xiàn)，在不改變SC-FDE系統(tǒng)的基礎上，增加了一個頻 偏自適應模塊，解決了無線信道下深衰落時刻頻偏估計出錯的問題。如圖2所示，本方案利用上一幀的頻偏估計值作為先驗數(shù)據(jù)，以當前幀信號的信 噪比估計值作為自適應調(diào)整的參數(shù)來實現(xiàn)頻偏估計自適應，具體包括以下步驟a、設置信噪比寄存器初始值為SNR_reg = _100db，其對應的頻偏寄存器初始值為 F_reg = 0 ；計數(shù)器η = 0 ；信噪比寄存器初始值的設置原則是先設置一個最不可靠的數(shù)， 即無窮小的數(shù)值。b、
，利用前導塊數(shù)據(jù)的自相關特性得到第η幀的頻偏估計值Fn ；C、利用前導數(shù)據(jù)進行信道估計，得到第η幀的信噪比估計值SNRn ；d、比較SNRn與寄存器SNR_reg，如果SNRn大于SNR_reg，則修改頻偏寄存器F_reg =Fn,當前幀頻偏估計值仍為Fn ；如果SNRn小于等于SNR_reg，則F_reg保持不變，當前幀的 頻偏估計值修改為Fn = F_reg ；返回b步驟。上述步驟b中，用前導塊數(shù)據(jù)的自相關特性得到第η幀的頻偏估計值？ ；包括以下 步驟bl、確定滑動窗的起始位置，滑動窗的長度為NL碼元長度，初始計數(shù)值m為0 ；b2、將m加1，判斷m是否小于等于預設的移動次數(shù)門限值M，若是，執(zhí)行步驟b3，否 則，執(zhí)行步驟b5;b3、從滑動窗的起始位置開始連續(xù)選取NL碼元長度的觀測數(shù)據(jù)Rm，將滑動窗向后 移動L碼元長度后，從滑動窗的起始位置開始連續(xù)選取NL碼元長度的觀測數(shù)據(jù)Rm+1 ；b4、確定出Rm和Rm+1的相關值Pm，然后確定出相關值Pm的幅角Xm并予以記錄，返 回步驟b2 ；b5、對已記錄的M個Xm值進行加權求和，將加權求和的結果除以相關長度L、2 π和 碼元持續(xù)時間T的乘積得到頻偏估計值Fn。上述步驟中，步驟c還包括以下步驟Cl，對當前幀接收信號進行能量歸一化處理，只要經(jīng)過現(xiàn)有的數(shù)字AGC(AUT0 GAIN CONTROL,自動增益控制)芯片進行處理即可；c2，從前導塊對應的接收信號中提取用于信噪比估計的導頻數(shù)據(jù)(同時也是用 于信道估計的導頻數(shù)據(jù))F = [K1),...，K2M)],其中導頻數(shù)據(jù)總長為2M，由兩個M長度的 UKUnique Word，獨特字)數(shù)據(jù)組成，如圖3所示。UW序列，即獨特字序列，一般為chu、 frank-zadaff、PN 序歹Ij ；C3，對F進行FFT (Fast Fourier Transform，快速傅里葉變換)變換得到 c4，在^^舍去奇數(shù)頻點值，得長度為M的數(shù)據(jù)及= μ(2),Α(4),..·Λ(Μ)];。5，計算 c6，得到信噪比估計SA凡=~
Oi 。由于接收信號的信噪比決定了頻偏估計的精度，信噪比越高，頻偏估計精度就越 高，而信噪比越低，頻偏估計精度就越低。在無線移動通信信道下，必然存在深衰落時刻， 此時接收信號的信噪比很低，必然導致頻偏估計值出錯，這會嚴重影響接收機的可靠性，而 SC-FDE系統(tǒng)對頻偏更敏感，將會導致當前整幀數(shù)據(jù)完全出錯。利用信噪比估計值的高低，可 以判定當前幀的頻偏估計值是否可靠，又由于在寬帶低速移動無線信道下，多普勒頻偏很 小，頻偏基本保持不變，因此完全可以利用高信噪比時對應的頻偏估計值，來調(diào)整低信噪比 時對應的頻偏估計值。這種利用信噪比估計值的自適應方法就很好的解決了低信噪比下頻 偏估計值出錯的問題。信噪比估計值的準確性直接影響了自適應算法的可靠性。一般的噪聲估計算法都 是在時域完成的。本發(fā)明在估計信噪比時，針對SC-FDE系統(tǒng)的特點，在不改變數(shù)據(jù)幀結構 的基礎上，把用于信道估計的導頻數(shù)據(jù)變換到頻域，從而得到準確的信噪比估計值，同時在 處理前運用了能量歸一化處理，簡化了信噪比估計算法。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
一種基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟S101，設置信噪比寄存器初始值SNR_reg，及其對應的頻偏寄存器初始值F_reg；設置計數(shù)器n＝0；S102，令n＝n+1，獲取單載波頻域均衡系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀的第n幀的頻偏估計值Fn；S103，獲取第n幀的信噪比估計值SNRn；S104，判斷SNRn是否大于SNR_reg，如果是，則修改頻偏寄存器F_reg＝Fn，當前幀頻偏估計值為Fn；如果否，則F_reg保持不變，當前幀的頻偏估計值Fn修改為Fn＝F_reg；S105，重復步驟S102～S104，對所有幀的頻偏估計值Fn進行調(diào)整。
2.如權利要求1所述的基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法，其特征在于，步驟S103中，獲 取第η幀的信噪比估計值SNRn,具體包括以下步驟S1032，從前導塊對應的接收信號中提取用于信噪比估計的導頻數(shù)據(jù) F = [r(l)_,r(2M)],其中導頻數(shù)據(jù)總長為2M,由兩個M長度的獨特字數(shù)據(jù)組成；S1033，對卩進行快速傅里葉變換，得到^= [R(}),...,R{2M)\ = FFT(F).S1034，在&中舍去奇數(shù)頻點值，得長度為M的數(shù)據(jù)力=[尉2),餌4)，J(M)];
3.如權利要求2所述的基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法，其特征在于，在步驟S1032之 前,還包括S1031，對當前幀接收信號進行能量歸一化處理。
4.如權利要求1所述的基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法，其特征在于，上述步驟S102 中，用前導塊數(shù)據(jù)的自相關特性得到第η幀的頻偏估計值Fn ；包括以下步驟51021、確定滑動窗的起始位置，滑動窗的長度為NL碼元長度，初始計數(shù)值m為0；51022、將m加1，判斷m是否小于等于預設的移動次數(shù)門限值M,若是，執(zhí)行步驟b3，否 則，執(zhí)行步驟b5;51023、從滑動窗的起始位置開始連續(xù)選取NL碼元長度的觀測數(shù)據(jù)Rm，將滑動窗向后移 動L碼元長度后，從滑動窗的起始位置開始連續(xù)選取NL碼元長度的觀測數(shù)據(jù)Rm+1 ；51024、確定出艮和艮+1的相關值Pm，然后確定出相關值Pm的幅角Xm并予以記錄，返回 步驟b2 ；51025、對已記錄的M個Xm值進行加權求和，將加權求和的結果除以相關長度L、2π和 碼元持續(xù)時間T的乘積得到頻偏估計值Fn。
5.如權利要求1所述的基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法，其特征在于，設置所述信噪 比寄存器初始值為SNR_reg = -IOOdb。
6.如權利要求1所述的基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法，其特征在于，設置所述頻偏 寄存器初始值F_reg = 0。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于信噪比估計的頻偏調(diào)整方法，包括設置信噪比寄存器初始值SNR_reg，及其對應的頻偏寄存器初始值Freg；設置計數(shù)器n＝0；令n＝n+1，獲取單載波頻域均衡系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀的第n幀的頻偏估計值Fn；獲取第n幀的信噪比估計值SNRn；判斷SNRn是否大于SNR_reg，如果是，則修改頻偏寄存器F_reg＝Fn，當前幀頻偏估計值為Fn；如果否，則F_reg保持不變，當前幀的頻偏估計值Fn修改為Fn＝F_reg；重復上述步驟，對所有幀的頻偏估計值Fn進行調(diào)整。本發(fā)明在估計信噪比時，針對SC-FDE系統(tǒng)的特點，在不改變數(shù)據(jù)幀結構的基礎上，把用于信道估計的導頻數(shù)據(jù)變換到頻域，從而得到準確的信噪比估計值，利用信噪比估計值自適應調(diào)整頻偏，很好的解決了低信噪比下頻偏估計值出錯的問題。
文檔編號H04L25/02GK101895309SQ201010108888
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權日2010年2月8日
發(fā)明者任琦, 吳南潤, 鄭波浪 申請人:北京韋加航通科技有限責任公司