数字通信系统中的频率偏差估计方法和模块技术方案

本发明专利技术涉及一种估计对代表一码元帧的数字信号具有负面影响的频率偏差的方法（30），其中，所述方法包括步骤：（300）在采样周期Te下产生数字信号，采样周期Te比该帧码元的每一个的预定时间短；（302）为数字信号的多对样本计算值，每个值表示一对中的样本之间的相位差；（304）根据计算Np对样本得到的值估计对数字信号具有负面影响的频率偏差，以使多个所述Np对严格属于该帧中的单一码元。本发明专利技术还涉及用于实施该估计方法（30）的模块（217），以及一种通信方法（40）和系统（1）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数字通信系统中的频率偏差估计方法和模块
本专利技术涉及数字通信领域，更具体的涉及估计对数字通信系统中由终端传输和由站接收的一帧码元具有负面影响的频率偏差。
技术介绍
本专利技术特别有利的用于无线通信的载波频率上。“在载波频率上”指的是终端传输一帧码元的过程包括对所述频率帧进行频移的步骤，目的是修改频率帧的频谱的中心频率。事实上，一帧码元实际上是围绕在一个“基带”中的零频率周围形成的，为了可以围绕在一个非零的载波频率特别是由于频率资源共享的原因，该帧码元必须进行移位。载波频率上的一帧码元采用射频信号的形式传输，然后被通信系统的站接收。站然后需提取终端传输的数据，提取步骤包括一个或多个对射频信号进行频移的步骤，目的是使该帧码元返回基带，以及一个对接收到的信号进行模数（A/D）转换的步骤，以便能用数字计算方法提取数据。然而，代表了站接收到的射频信号的数字信号，通常有频率偏差作为负面影响，如果频率偏差不能充分的被补偿，会扰乱数据提取。这样的频率偏差尤其会导致：-终端中频率合成装置的频率漂移，会导致传输的射频信号的频谱的中心频率与所需载波频率不同；-在站，射频信号的频谱的中心频率的估计错误；-终端中频率合成装置的频率漂移，会导致中心频率上的误差，中心频率用于对所接收的射频信号进行频移以将该帧码元返回到基带；-射频信号的频谱的不必要的频率偏移，使终端相对于站的相对位移，称为多普勒效应，等等。因此，从终端传输的数据中提取的数字信号，会有频率偏差的负面影响，该频率偏差对应于数字信号的频谱的假定中心频率，一般是零频率，与数字信号的所述频谱的实际中心频率之差。图1示出了一个由对与BPSK（二进制相移键控）码元对应的数字信号具有负面影响的残余频偏引入干扰的例子。该图示出了BPSK码元的振幅变化很大，且可能发生所述BSPK码元的符号反转。应当理解的是，如果不估计和校正频率偏差，对终端传输的数据的提取的性能将带来非常不利的影响。将训练序列插入码元是已知的，特别是在小区移动通信系统中，例如GSM（全球移动通信系统）。训练序列是终端和站随便就可知的一组码元，相应的与终端传输的有用数据不对应。由于站知道码元形成这样的训练序列，它可以通过比较训练序列和与训练序列对应的数字信号的码元来估计频率偏差。然而，插入这样的训练序列会降低终端和站之间的数据交换效率，该效率对应于每帧有用数据（即并非接收站随便就可知的数据）的比例。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种解决方案，不需要在码元中插入训练序列就能估计对数字信号具有负面影响的频率偏差（即，频率偏差能够被“盲目地”估计）。没有这一限制，本专利技术能够有利地用于低比特率通信系统中，其中传输的帧包括少量的码元，例如，至少几十个码元。本专利技术更一般的目的在于提供一种数字通信系统，其中终端实施起来更简单便宜。根据第一方面，本专利技术涉及一种对频率偏差进行估计的方法，该频率偏差对代表从数字通信系统的一个终端传输到一个站的一帧码元的数字信号具有负面影响，所述频率偏差对应于数字信号的频谱的假定中心频率与所述频谱的实际中心频率之差。根据本专利技术，该估计方法包括以下步骤：-通过对模拟信号采样产生表示该帧码元的数字信号，其中采样周期Te比该帧码元的每一个的预定时间短，如此数字信号每码元包括至少三个样本；-根据计算Np对所选样本得到的值，估计对数字信号具有负面影响的频率偏差，以使多个所述Np对必须属于该帧的同一码元，每个值表示所考虑的样本对中的样本之间的相位差，每个Np对中的样本由采样周期的相同非零数D分离。由于数字信号每码元包括至少三个样本，应当理解的是，可以有多对，具有所有属于同一码元的样本（通过选择D，使得数字信号每码元包括至少两个连续对样本）。例如，如果数字信号每码元正好包括三个样本，则通过选择D等于1，每个码元将包括两对样本。属于同一码元的两个样本之间的相位差独立于该码元的相位，应当理解的是，为了能“盲目地”估计频率偏差，应考虑计算属于同一码元的样本对得到的值。进一步的，通过考虑若干对属于同一码元的样本，应当理解的是，即使该帧包括少量码元，频率偏差也可以被估计。根据特定实施例，频率偏差估计方法包括一个或多个单独采取或所有技术上可能的组合的以下特征。优选的，该频率偏差是根据计算Np对所选样本得到的值进行估计的，以便所述Np对的所有样本必须属于该帧的至多两个连续样本。优选的，数D等于1，以便在Np对样本中的单个对可以形成属于不同码元的样本。优选的，采样周期Te使得数字信号每码元包括至少10个样本，优选为每码元至少100个样本。优选的，根据以下关系估计频率偏差fEST：其中：-r(n)是对应采样周期n·Te的数字信号的一个样本，r(n0)为Np个所考虑的对的样本中的第一个样本；-r＊(n)为r(n)的共轨复数；-arg(x)对应复数x的相位；-q或者等于1，或者等于一个偶数；-F0是数字信号的假定中心频率。优选的，根据计算不同组样本对得到的值来执行多个频率偏差估计，该方法包括对频率偏差的所述估计进行低通滤波的步骤。根据第二方面，本专利技术涉及一种在数字通信系统中的终端和站之间进行数据交换的通信方法，所述数据以一帧码元的形式进行交换。该通信方法包括步骤：-终端以射频信号的形式传输一帧码元，射频信号具有一个瞬时频谱，其宽度比所述终端的频率合成装置的频率漂移小；-站接收所述射频信号；-按照根据本专利技术的估计方法，估计对代表射频信号的数字信号具有负面影响的频率偏差；-根据所述频率偏差的估计值，补偿对数字信号有负面影响的频率偏差；-提取终端传输的数据。根据第三方面，本专利技术涉及一种估计对数字信号有负面影响的频率偏差的模块，该数字信号代表终端传输到站的一帧码元。所述频率偏差对应于一方面的数字信号的频谱的假定中心频率和另一个方面的所述频谱的实际中心频率之差。根据本专利技术，该估计模块意味着被配置为按照根据本专利技术的估计方法估计对数字信号有负面影响的频率偏差。根据第四方面，本专利技术涉及一种数字通信系统的站，所述站包括根据本专利技术的频率偏差估计模块。根据第五方面，本专利技术涉及一种数字通信系统，包括：-根据本专利技术的一个站；-至少一个终端，被配置为以射频信号的形式传输数据，该射频信号修出一个瞬时频谱，其宽度比所述至少一个终端的频率合成装置的频率漂移小。附图说明通过阅读以下描述将更好的理解本专利技术，以下描述仅提供了与附图有关的示例，其中：图1：已经描述过，是由对数字信号有负面影响的剩余频偏引入的干扰的一个示例；图2：是包括一个站和多个终端的通信系统的简化表示；图3：示出了频率偏差估计方法的主要步骤的示意图；图4：示出了通信方法的主要步骤的示意图；图5：是终端传输的射频信号占用频率子带的一个示例的简化表示；图6：温度的作用下，终端占用频率子带的一个变化例子的简化表示；图7：通信系统的一个站的实施例的简化表示。具体实施方式图2非常示意性地示出了包括多个终端10和一个站20的通信系统1。在本专利技术的上下文中，“站”一般是指能够接收射频信号的任何接收装置。站20例如是终端10中的任意一个，或者是作为有线或无线通信网络中的一个接入点的特定装置，集中每个终端10传输的数据。“射频信号”形成电磁波，并通过无线方式传播，其在传统射频波的频谱（从几赫兹到几百千兆赫兹）或邻近频段中具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.11 FR 11563041.一种估计对数字信号具有负面影响的频率偏差的方法(30)，该数字信号表示数字通信系统(1)中的终端(10)传输到站(20)的一帧码元，所述频率偏差对应于数字信号的频谱的假定中心频率与所述频谱的实际中心频率之差，其特征在于，包括以下步骤：(300)通过对模拟信号采样产生表示该帧码元的数字信号，其中采样周期Te比该帧码元中的每一个码元的预定时间短，如此数字信号每码元包括至少三个样本；(304)根据计算Np对所选样本得到的值(302)，估计对数字信号具有负面影响的频率偏差，以使几个所述Np对必然属于该帧的同一码元，每一个值表示所考虑的样本对的样本之间的相位差，每个Np对中的样本由采样周期的一个相同非零数D分离。2.如权利要求1所述的方法(30)，其特征在于，根据计算Np对所选样本得到的值估计频率偏差，以使所述Np对中的所有样本必然属于该帧的至多两个连续样本。3.如权利要求1或2所述的方法(30)，其特征在于，采样周期Te为：使数字信号每码元包括至少10个样本。4.如权利要求1或2所述的方法(30)，其特征在于，采样周期Te为：使数字信号每码元包括至少100个样本。5.如权利要求1或2所述的方法(30)，其特征在于，根据以下关系估计频率偏差fEST:其中：r(n)为对应采样周期n·Te的数字信号的一个样本，r(n0)为Np个所考虑的对的样本中的第一个样本...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞德里克·阿蒂格，克里斯多夫·伏尔泰，弗特斯·马克，
申请(专利权)人：西格福克斯公司，
类型：
国别省市：