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CN111181886A - 频偏估计方法和装置 - Google Patents

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CN111181886A
CN111181886A CN201811346968.4A CN201811346968A CN111181886A CN 111181886 A CN111181886 A CN 111181886A CN 201811346968 A CN201811346968 A CN 201811346968A CN 111181886 A CN111181886 A CN 111181886A
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张瑞
冯绍鹏
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Abstract

本发明实施例提供一种频偏估计方法和装置。该方法包括接收数据帧后，获得各子带对应的信噪比，以及每个子带所包括的数据；筛选出信噪比大于信噪比门限所对应的子带作为目标子带，并对所述目标子带所包括的数据进行硬判处理，获得原始的星座点；根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值；根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值。本发明实施例利用已有的子带信噪比测量结果，对接收端检测数据进行选择后再参与硬判重构，从而剔除了受噪声影响大的子带的数据信息，在不增加计算复杂度的前提下，提高了重构后频偏估计的准确度。

Description

频偏估计方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种频偏估计方法和装置。
背景技术
通信系统中的载波频偏指的是通信系统中接收端和发送端的载波频率偏差。当存在频偏时，时域信号的相位差随时间的增加而线性增加，使得各子载波不再正交，经过FFT后将会产生子载波间干扰。因此在现有专网应用场景中，为了保证接收机性能，需要在通信过程中实时地进行系统频偏估计。
现有技术中，一种简单的频偏估计方法是在接收端得到导频点的信道估计结果后，对相同频域位置的信道估计值做差分，从而得到频偏估计值。现有的频偏估计算法存在的问题是，由于可用的导频同频点数少，例如一个子带中仅有2对，因此在子带数较少且信噪比较低时，频偏估计的精度较低。为了解决导频同频点数少导致低信噪比时频偏估计不准确的问题，一种常见的方法是，在接收端对接收到的数据符号在均衡后进行硬判，重构出标准星座点的原始发送信号后，将这些数据点都当作已知点，采用上述的算法进行差分估计频偏。该方法相当于增加了导频点的个数，因此可以得到更为精确的频偏估计值。
但是，在实现本发明实施例的过程中发现，上述采用硬判重构数据信息，从而增加导频点的个数来提高频偏估计精度的方法，在信噪比较低时，由于受噪声影响较大，导致硬判结果有可能偏移到错误的星座点上，这样重构的数据信息就是错误的，会导致频偏估计结果发生错误，甚至比只用导频做估计时频偏估计性能更差。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供一种频偏估计方法和装置。
第一方面，本发明实施例提供一种频偏估计方法，包括：
接收数据帧后，获得各子带对应的信噪比，以及每个子带所包括的数据；
筛选出信噪比大于信噪比门限所对应的子带作为目标子带，并对所述目标子带所包括的数据进行硬判处理，获得原始的星座点；
根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值；
根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值。
第二方面，本发明实施例提供一种频偏估计装置，包括：
第一处理模块，用于接收端接收数据帧后，获得各子带对应的信噪比，以及每个子带所包括的数据；
第二处理模块，用于筛选出信噪比大于信噪比门限所对应的子带作为目标子带，并对所述目标子带所包括的数据进行硬判处理，获得原始的星座点；
第三处理模块，用于根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值；
第四处理模块，用于根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
本发明实施例提供的频偏估计方法和装置，利用已有的子带信噪比测量结果，对接收端检测数据进行选择后再参与硬判重构，从而剔除了受噪声影响大的子带的数据信息，在不增加计算复杂度的前提下，提高了重构后频偏估计的准确度。
附图说明
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的频偏估计方法流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的子带系统示意图；
图3为本发明另一实施例提供的子带系统示意图；
图4为本发明实施例提供的频偏估计装置组成示意图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的频偏估计方法流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤100、接收数据帧后，获得各子带对应的信噪比，以及每个子带所包括的数据；
接收端接收发送端发送的数据后，假设接收端为移动终端，发送端为网络侧设备例如基站，移动终端接收基站发送端发送的PDSCH数据。移动终端进行业务信道PDSCH数据检测时，在信道估计后，要进行均衡，去除信道的影响。均衡的输出结果，除了恢复出的发送端各子载波所包括的数据，还可以估计出的每个子载波的信噪比，如可采用如下公式得到子载波信噪比。
Figure BDA0001863991460000031
其中，H为信道估计得到的信道参数矩阵，σn 2为噪声方差估计结果。由于国电系统每个子带的频率范围和持续时间远小于信道相干带宽和相干时间，因此可认为每个子带内信道变化不明显，子带内各子载波的信噪比近似相同。对于子带i，可将其中第一个子载波的信噪比SnrPerSC计为该子带的信噪比SB_Snri。即获得各子带中第一个子载波的信噪比，并将所述第一个子载波的信噪比确定为对应子带的信噪比。
步骤101、筛选出信噪比大于信噪比门限所对应的子带作为目标子带，并对所述目标子带所包括的数据进行硬判处理，获得原始的星座点；
预先设置信噪比门限SnrTR，对于每个子带，将其子带信噪比SB_Snri与SnrTR相比较，对大于SnrTR的子带，认为其受噪声影响相对较小，硬判结果可恢复出原始信息的可靠性较大，因此可以参与信号重构。
步骤102、根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值；
对于所有可以参与信号重构的子带，对其均衡输出数据进行硬判，恢复出原始的星座点，再用目标子带这些位置上的接收数据与恢复出的原始的星座点相除，得到PDSCH所在子载波位置上的数据信道估计值。
步骤103、根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值。
在获得目标子带对应的数据信道估计值后，可以根据该数据信道估计值以及目标子带对应的导频点信道估计值(已知值)，获得所述数据帧的频偏估计值。
本发明实施例是采用目标子带对应的数据信道估计值和导频点信道估计值来计算获得数据帧的频偏估计值。当然还也可以加上非目标子带所对应的导频点信道估计值来一起计算获得数据帧的频偏估计值。所述的非目标子带为对应的信噪比不大于信噪比门限的子带。上述可以采用的预设算法包括先获得各子带的频偏估计值，然后对各子带对应的频偏估计值求平均值。
本发明实施例提供的频偏估计方法，利用已有的子带信噪比测量结果，对接收端检测数据进行选择后再参与硬判重构，从而剔除了受噪声影响大的子带的数据信息，在不增加计算复杂度的前提下，提高了重构后频偏估计的准确度。
图2为本发明一实施例提供的子带系统示意图，以电力专网系统中的频偏估计方法为例，每个子带的导频图案如图2所示，Tsubf：每个下行帧的OFDM符号个数；
Figure BDA0001863991460000041
每个子带的子载波个数；vshift：第一个OFDM符号上的导频点的子载波位置。可见，相同频域位置的导频点共有2对，采用相同填充图案的H1与H12，H2与H13，分别表示该导频点对应的LS信道估计，可以用这2对导频点进行差分频偏估计。
Δφ1＝angle(H12*conj(H1))
Δφ2＝angle(H13*conj(H2))
Figure BDA0001863991460000051
每个采样点由于频偏带来的相位差为：
Figure BDA0001863991460000052
其中D为H1与H12间相差的采样点数。
频偏估计值为：
Figure BDA0001863991460000053
其中Ts为每个采样点的持续时间。
当存在多个子带时，对多个子带的频偏估计值Δf求平均，可得到最终的本数据帧的频偏估计值。
由图2可知，导频同频点数较少的情况下将导致低信噪比时频偏估计不准确，因此本发明实施例在接收端对接收到的数据符号在均衡后进行硬判，重构出标准星座点的原始发送信号后，将这些数据点都当作已知点，采用类似上述的算法进行差分估计频偏。本发明实施例的方法相当于增加了导频点的个数，因此可以得到更为精确的频偏估计结果。
图3为本发明另一实施例提供的子带系统示意图，可以利用做频偏估计的子载波在系统中如图3所示，以4子带系统为例，假设其中第2、3子带估计出的子带信噪比SB_Snri大于信噪比门限SnrTR(如可令SnrTR值为3dB，也可由仿真决定)，第1、4子带的信噪比估计结果SB_Snri小于SnrTR，则只对第2、3子带的PDSCH均衡输出的前2个和后2个OFDM符号上的数据进行硬判重构，并计算这些位置的信道估计值。利用得到的多个子带多个同频点的信道估计结果，再依据上述实施例中所述的差分频偏估计算法，计算出多个差分频偏估计结果，进行平均，就可得到本数据帧的频偏估计值。
本发明各实施例提供的方法，由于对检测得到的数据信息进行了筛选，选择受噪声影响较小的子带的数据信息参与重构，从而在一定程度上避免了重构错误导致的计算误差，本发明实施例可以在不增加额外计算量的情况下，在低信噪比时得到更为精确的频偏估计结果。
图4为本发明实施例提供的频偏估计装置组成示意图，如图4所示，该装置包括第一处理模块401、第二处理模块402、第三处理模块403和第四处理模块，其中：第一处理模块401用于接收端接收数据帧后，获得各子带对应的信噪比，以及每个子带所包括的数据；第二处理模块402用于筛选出信噪比大于信噪比门限所对应的子带作为目标子带，并对所述目标子带所包括的数据进行硬判处理，获得原始的星座点；第三处理模块403用于根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值；第四处理模块404用于根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值。
本装置实施例具体可以用于执行上述方法实施例，具体功能详见上述方法实施例，此处不再赘述。
本发明实施例提供的频偏估计装置，在对检测到的数据信息硬判重构从而差分计算频偏估计结果时，根据均衡输出的子带信噪比，选择受噪声影响较小的子带的数据信息参与重构，提高了低信噪比时频偏估计结果的精度。
图5为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储在存储器530上并可在处理器510上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：接收数据帧后，获得各子带对应的信噪比，以及每个子带所包括的数据；筛选出信噪比大于信噪比门限所对应的子带作为目标子带，并对所述目标子带所包括的数据进行硬判处理，获得原始的星座点；根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值；根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：接收数据帧后，获得各子带对应的信噪比，以及每个子带所包括的数据；筛选出信噪比大于信噪比门限所对应的子带作为目标子带，并对所述目标子带所包括的数据进行硬判处理，获得原始的星座点；根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值；根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种频偏估计方法，其特征在于，包括：
接收数据帧后，获得各子带对应的信噪比，以及每个子带所包括的数据；
筛选出信噪比大于信噪比门限所对应的子带作为目标子带，并对所述目标子带所包括的数据进行硬判处理，获得原始的星座点；
根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值；
根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得各子带对应的信噪比，包括：
获得各子带中第一个子载波的信噪比，并将所述第一个子载波的信噪比确定为对应子带的信噪比。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值，包括：
将所述目标子带所包括的数据与所述原始的星座点相除，获得对应的数据信道估计值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，获得所述数据帧的频偏估计值，包括：
根据所述数据信道估计值、所述目标子带对应的导频点信道估计值以及非目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值；其中，所述非目标子带为对应的信噪比不大于信噪比门限的子带。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述采用预设算法，先获得各子带的频偏估计值，然后对各子带对应的频偏估计值求平均值。
6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述信噪比门限为3dB。
7.一种频偏估计装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于接收端接收数据帧后，获得各子带对应的信噪比，以及每个子带所包括的数据；
第二处理模块，用于筛选出信噪比大于信噪比门限所对应的子带作为目标子带，并对所述目标子带所包括的数据进行硬判处理，获得原始的星座点；
第三处理模块，用于根据所述原始的星座点和所述目标子带所包括的数据，获得对应的数据信道估计值；
第四处理模块，用于根据所述数据信道估计值和所述目标子带对应的导频点信道估计值，采用预设算法获得所述数据帧的频偏估计值。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
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