專利名稱：用于td－scdma終端測試的相位偏差測量的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量方法和裝置，具體地，涉及采用信道估計(jì)碼實(shí)現(xiàn)相位偏差的測量，本發(fā)明適用于TD-SCDMA系統(tǒng)的終端的相位偏差測量。
背景技術(shù)：
無線移動(dòng)通訊中最顯著的特點(diǎn)就是其信道的復(fù)雜性和時(shí)變性。在接收方案中，需要接收端對信道進(jìn)行估計(jì)和測量，然后利用得到的信道響應(yīng)對信號進(jìn)行檢測。由于信道響應(yīng)是由發(fā)送設(shè)備、射頻載波在無線信道的傳播和接收設(shè)備的特性決定的，設(shè)備的頻率偏差和漂移等特性、無線傳播信道的變化、終端移動(dòng)引起的多普勒頻移和衰落變化等，都將帶來信道響應(yīng)的時(shí)間變化并最終影響系統(tǒng)的性能。
在接收端信道估計(jì)和測量必須能夠捕獲和跟蹤信道的變化，才能夠保證數(shù)據(jù)接收解調(diào)的性能。相位偏差的測量和校準(zhǔn)是移動(dòng)通訊系統(tǒng)設(shè)備正常工作的必不可少的重要步驟。
以TD-SCDMA(3GPP 1.28Mcps TDD)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)時(shí)隙的突發(fā)信號結(jié)構(gòu)(詳見圖1)為例，突發(fā)信號中部的信道估計(jì)碼(Midamble碼，中間碼)是用來進(jìn)行信道估計(jì)及相關(guān)計(jì)算的，兩邊的數(shù)據(jù)塊用來傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。TD-SCDMA系統(tǒng)的參數(shù)為時(shí)隙長為TS＝0.675ms；符號(擴(kuò)頻因子為16)長為12.5μs；碼片長為Tc＝0.78125μs。每個(gè)時(shí)隙有兩個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊含有22個(gè)符號(擴(kuò)頻因子為16)，中間碼共有144(128+16)個(gè)碼片。
目前已有的相位偏差測量方法主要基于兩種思路一種是基于PLL(Phase Locked Loop)，或DLL(Delay Locked Loop)，或頻率相位鎖相環(huán)(FPLL)的模擬電路或者數(shù)字電路，有的還使用了相位跟蹤環(huán)路(PTL)，比較接收信號與標(biāo)準(zhǔn)信號的相位偏差。這種方式由于是通過載波提取來實(shí)現(xiàn)的，不適合TD-SCDMA系統(tǒng)。
另一種思路是利用按照塊內(nèi)時(shí)不變信道估計(jì)和檢測計(jì)算法得到的結(jié)果進(jìn)行處理，根據(jù)靠近信道估計(jì)碼的部分?jǐn)?shù)據(jù)符號的判決結(jié)果對信道變化進(jìn)行估計(jì)，利用估計(jì)的偏差進(jìn)行迭代校準(zhǔn)運(yùn)算處理，最終得到恢復(fù)的發(fā)送數(shù)據(jù)和精確的偏差估計(jì)。這方法不能能在較大的范圍內(nèi)得到較好測量結(jié)果，不適用于TD-SCDMA系統(tǒng)終端測試環(huán)境。
此外，在中國專利200410000119.5中提出了一種TD-SCDMA系統(tǒng)的頻率偏差測量方法，其中通過對接收信號進(jìn)行信道估計(jì)以得到參考信號的主要分量，通過將參考信號的主要分量和接收信號進(jìn)行比較，得到頻率偏差。該方法利用復(fù)雜且耗時(shí)的傅立葉變換和反傅立葉變換恢復(fù)參考信號的主要分量，接著通過恢復(fù)的參考信號和接收信號的較大運(yùn)算量的相關(guān)計(jì)算進(jìn)行碼片比較，通過碼片合并獲得相位偏差。該方法可以獲得TD-SCDMA系統(tǒng)的相位偏差。但是對于TD-SCDMA終端測試系統(tǒng)而言，該方法降低了在檢測條件下的檢測裝置的檢測效率。

發(fā)明內(nèi)容
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，是利用其中間碼來進(jìn)行信道估計(jì)的。信道估計(jì)包括功率估計(jì)和定時(shí)估計(jì)。實(shí)際單個(gè)終端測試應(yīng)用中，不存在多用戶間干擾的情況，此時(shí)只受碼片相位偏差的影響，而不受頻率偏差的影響，我們以中間碼作為參考點(diǎn)，直接對中間碼的相位進(jìn)行相關(guān)分析，由相關(guān)峰值確定信號的接收時(shí)間，直接得到相位偏差值，而不需要迭代的過程。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)通信信號相位偏差測量的方法，包括步驟通過接收裝置接收信號，對接收的信號進(jìn)行濾波并將其正交解調(diào)成I、Q兩路信號，對I、Q兩路信號進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到相關(guān)峰值，根據(jù)相關(guān)峰值，確定所接收的I、Q信號的中間碼位置；根據(jù)所確定的中間碼位置，將I、Q信號解調(diào)成用戶數(shù)據(jù)；求解調(diào)出來的用戶數(shù)據(jù)的相位，并進(jìn)行分析、判決得到0、1數(shù)據(jù)序列；利用相位判決后的數(shù)據(jù)恢復(fù)參考信號；比較接收信號的數(shù)據(jù)塊和參考信號的數(shù)據(jù)塊的相位得到兩個(gè)碼片的相位偏差值δφi，根據(jù)公式δφi＝φ0+kiΦf求出突發(fā)時(shí)隙的相位偏差φ0，其中Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值，k為未知的突發(fā)時(shí)隙載波頻率偏差值。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)通信信號相位偏差測量的方法，其中Φf＝2π×fe×τchtp，fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率，τchip為一碼片時(shí)間長度。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)通信信號相位偏差測量的方法，包括利用公式δφi＝φ0+kiΦf得到超定方程組，通過最小二乘法擬合得到φ0和k。
根據(jù)本發(fā)明第四方面，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)通信信號相位偏差測量的方法，其中δφi通過δφi=arctanQiIi-arctanQrefiIrefi]]>來計(jì)算。
依據(jù)本發(fā)明第五方面，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)通信信號相位偏差測量的方法，包括在恢復(fù)參考信號時(shí)斷開上、下導(dǎo)頻裝置和正交解調(diào)裝置。
根據(jù)本發(fā)明第六方面，本發(fā)明還提供了一種用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量裝置，包括接收裝置用于接收移動(dòng)通信信號并對接收的信號進(jìn)行濾波且正交解調(diào)成I、Q兩路信號；相關(guān)計(jì)算裝置，其利用中間碼序列Mi對I、Q兩路信號的中間碼進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到相關(guān)峰值，從而得到突發(fā)時(shí)隙的數(shù)據(jù)位致信息；數(shù)據(jù)解調(diào)裝置，用于根據(jù)得到突發(fā)時(shí)隙的數(shù)據(jù)位置信息解調(diào)出用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)；相位判決裝置，其根據(jù)解調(diào)出用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)的相位值進(jìn)行0、1序列判決；信號恢復(fù)裝置，其利用判決后的0、1序列，恢復(fù)參考信號；相位偏差獲取裝置，其比較接收信號的數(shù)據(jù)塊和參考信號的數(shù)據(jù)塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，根據(jù)公式δφi＝φ0+kiΦf求出該突發(fā)時(shí)隙的相位偏差φ0，其中Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值，k為未知的突發(fā)時(shí)隙載波頻率偏差值。
由于本發(fā)明不需要迭代的過程，所以對于TD-SCDMA終端測試系統(tǒng)而言，本發(fā)明提高了在檢測條件下的檢測裝置的檢測效率。
本發(fā)明主要用于測試TD-SCDMA終端相位偏差，適用于TD-SCDMA終端的設(shè)計(jì)和開發(fā)、制造、服務(wù)和維修過程中的性能指標(biāo)測試。


圖1是TD-SCDMA業(yè)務(wù)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例采用信道估計(jì)碼實(shí)現(xiàn)相位偏差測量的方法流程圖。
圖3是對接收到的I、Q信號進(jìn)行處理，信號相關(guān)、解調(diào)和相位判決等。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例中進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的信號流示意圖和原理圖。
圖5是數(shù)據(jù)解調(diào)裝置原理圖。
圖6是相位判決裝置原理圖。
圖7是信號恢復(fù)裝置原理圖。
圖8是相位偏差計(jì)算裝置原理圖。
具體實(shí)施例方式
為了便于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員理解與實(shí)施本發(fā)明，下面參照附圖通過優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
首先，參照圖2，圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例采用信道估計(jì)碼實(shí)現(xiàn)相位偏差測量的方法流程圖。針對3GPP TD-SCDMA系統(tǒng)的終端，在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了一種利用信道估計(jì)碼測量相位偏差的方法，包括以下的步驟參照圖4，在步驟1中，通過接收裝置接收信號，對接收的信號進(jìn)行濾波并將其正交解調(diào)成I、Q兩路信號，對I、Q兩路信號進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到相關(guān)峰值，根據(jù)相關(guān)峰值，確定所接收的I、Q信號的中間碼位置；
參照圖5，在步驟中2，根據(jù)所確定的中間碼位置，將I、Q信號解調(diào)成用戶數(shù)據(jù)。在該實(shí)施例中，采用的是單用戶、單碼道傳輸，則此時(shí)碼道數(shù)據(jù)對應(yīng)著用戶1的數(shù)據(jù)；參照圖6，在步驟3中，求解調(diào)出來的用戶數(shù)據(jù)的相位，并進(jìn)行分析、判決得到0、1數(shù)據(jù)序列。在該實(shí)施例中，只對碼道1(對應(yīng)著用戶1)的數(shù)據(jù)相位信息進(jìn)行分析，因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)為單用戶、單碼道的情況；參照圖7，在步驟4中，利用相位判決后的數(shù)據(jù)恢復(fù)參考信號，相當(dāng)于利用判決反饋恢復(fù)了一個(gè)已消除相位偏差、頻率偏差的參考信號；參照圖8，在步驟5中，比較接收信號的數(shù)據(jù)塊和參考信號的數(shù)據(jù)塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，根據(jù)公式δφi＝φ0+kiΦf求出該突發(fā)時(shí)隙的相位偏差φ0。
以下將更詳細(xì)地描述各個(gè)步驟的實(shí)現(xiàn)方法。眾所周知，根據(jù)TD-SCDMA技術(shù)規(guī)范及不同用戶數(shù)，在移動(dòng)終端根據(jù)基本中間碼按照一定規(guī)則構(gòu)造了多個(gè)中間碼序列Mi。在TD-SCDMA終端通過接收機(jī)(接收裝置)接收信號后，接收機(jī)可通過根升余弦滾降濾波器對接收的突發(fā)時(shí)隙信號濾波，然后將濾波后的信號正交解調(diào)成I、Q兩路信號，這里，根升余弦滾降濾波器優(yōu)選以下參數(shù)滾降系數(shù)a＝0.22，濾波器帶寬＝1.28MHz。
接下來，進(jìn)行中間碼相關(guān)信道估計(jì)。具體地，其包括以下步驟1)相關(guān)計(jì)算裝置利用中間碼序列Mi對I、Q兩路信號進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，找到最大的中間碼相關(guān)峰值并確定匹配的中間碼序列Mj；2)根據(jù)該最大相關(guān)峰的時(shí)間位置信息j，確定所接收信號(I、Q兩路信號)突發(fā)時(shí)隙的中間碼時(shí)間起點(diǎn)位置信息k；3)根據(jù)突發(fā)時(shí)隙中間碼的時(shí)間位置信息，依據(jù)TD-SCDMA業(yè)務(wù)突發(fā)時(shí)隙結(jié)構(gòu)，確定該突發(fā)時(shí)隙數(shù)據(jù)區(qū)起止時(shí)間位置信息。為了更詳盡地描述該過程，以下通過下面的表達(dá)式來進(jìn)行說明。
ICorrmn＝Mm·InQCorrmn＝Mm·Qn(1)Corrpeak＝max(|ICorrjk|+|QCorrjk|)式中In、Qn為接收的I、Q信號序列中第n段數(shù)據(jù)序列(即從第n個(gè)碼片開始的，長度為中間碼長度144個(gè)碼片的I、Q信號序列)；Mm為Mi中的i取m時(shí)的中間碼序列；ICorrmn為用編號為m的中間碼序列Mm對I路信號第n段數(shù)據(jù)序列進(jìn)行相關(guān)計(jì)算(相關(guān)計(jì)算是指將對應(yīng)位置的I路信號第n段數(shù)據(jù)序列與中間碼序列Mm分別相乘，即ICorrmn＝(Mm，0*In，0，……，Mm，143*In，143)；QCorrmn為用編號為m的中間碼序列Mm對Q路信號第n段數(shù)據(jù)序列同樣進(jìn)行相關(guān)計(jì)算(即QCorrmn＝(Mm，0*Qn，0，……，Mm，143*Qn，143)；Corrpeak為最大相關(guān)峰值，其對應(yīng)的j、k值分別為與I、Q信號匹配的中間碼序列編號和匹配的中間碼序列在采集的突發(fā)時(shí)隙中的起點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)。
然后，通過數(shù)據(jù)解調(diào)裝置執(zhí)行中間碼區(qū)IQ數(shù)據(jù)恢復(fù)。具體地，通過以下步驟解調(diào)出用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)1)根據(jù)匹配的中間碼序列Mj確定匹配的擾碼序列；2)對突發(fā)時(shí)隙數(shù)據(jù)區(qū)解擾；3)對突發(fā)時(shí)隙數(shù)據(jù)區(qū)解擴(kuò)。
接著，通過以下步驟獲得參考IQ數(shù)據(jù)1)相位判決裝置將業(yè)務(wù)時(shí)隙中I、Q兩路數(shù)據(jù)映射到IQ坐標(biāo)系中；2)對比QPSK調(diào)制IQ分布，相位判決裝置根據(jù)I、Q信號在IQ坐標(biāo)系中相位值進(jìn)行01判決(即根據(jù)QPSK調(diào)制中01序列與對應(yīng)相位值的映射關(guān)系判決)；3)信號恢復(fù)裝置將判決后的0、1序列恢復(fù)成參考信號，即，首先將相位判決后的數(shù)據(jù)作為恢復(fù)參考信號源，對判決后的0、1序列進(jìn)行復(fù)值映射、QPSK調(diào)制、擴(kuò)頻調(diào)制處理，然后，將處理后的信號通過升余弦滾降濾波器，從而得到參考信號Iref、Qref。升余弦滾降濾波器的參數(shù)可選擇如下滾降系數(shù)a＝0.22，濾波器帶寬＝1.28MHz。
接著，相位偏差計(jì)算裝置將恢復(fù)的參考信號數(shù)據(jù)塊與接收信號數(shù)據(jù)塊的逐碼片比較，獲得相位偏差。其中滿足的條件如下δφi=arctanQiIi-arctanQrefiIrefi---(2)]]>δφi＝φ0+kiΦf在上面的公式中，δφi是接收的突發(fā)時(shí)隙中第i個(gè)碼片與對應(yīng)的參考信號突發(fā)時(shí)隙中第i個(gè)碼片的相位差值；Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值；k是未知的突發(fā)時(shí)隙載波頻率偏差值，如后文中所述，其和φ0一起可利用后述方法求解；φ0為該突發(fā)時(shí)隙的相位偏差值。
其中，Φf＝2π×fe×τchipΦf是對TD-SCDMA基帶信號(碼片速率為1.28MHz，經(jīng)過α值為0.22的根升余弦滾降濾波器，中心頻率為0.64MHz)的特征頻率fe在一碼片時(shí)間長度(τchip＝1/1.28M秒)內(nèi)的相位變化值。特征頻率fe可根據(jù)對TD-SCDMA基帶信號頻譜分析和根據(jù)TD-SCDMA基帶信號相位對中心頻率偏移響應(yīng)實(shí)驗(yàn)得到。
通過求得的δφi值，根據(jù)δφi＝φ0+kiΦf可以得到含有兩個(gè)未知量即φ0和k的超定方程組，從而可通過最小二乘法擬合求得相位偏差φ0和k。
本發(fā)明還提供一種移動(dòng)通信信號相位偏差測量裝置，包括接收裝置用于接收移動(dòng)通信信號并對接收的信號進(jìn)行濾波且正交解調(diào)成I、Q兩路信號；相關(guān)計(jì)算裝置，其利用中間碼序列Mi對接收信號的中間碼進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到相關(guān)峰值，從而得到突發(fā)時(shí)隙的數(shù)據(jù)位置信息；數(shù)據(jù)解調(diào)裝置，用于解調(diào)出用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)；相位判決裝置，其根據(jù)解調(diào)出用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)的相位值進(jìn)行0、1序列判決；信號恢復(fù)裝置，其利用判決后的0、1序列，恢復(fù)參考信號；相位偏差獲取裝置，其比較接收信號的數(shù)據(jù)塊和參考信號的數(shù)據(jù)塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，根據(jù)公式δφi＝φ0+kiΦf求出該突發(fā)時(shí)隙的相位偏差φ0，其中Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值，k為未知的突發(fā)時(shí)隙載波頻率偏差值。
以上具體說明本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于上述具體實(shí)施方式
，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，可以做出各種變形。
權(quán)利要求
1.一種用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量方法，包括步驟1)通過接收裝置接收信號，對接收的信號進(jìn)行濾波并將其正交解調(diào)成I、Q兩路信號，對I、Q兩路信號進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到相關(guān)峰值，根據(jù)相關(guān)峰值，確定所接收的I、Q信號的中間碼位置；2)根據(jù)所確定的中間碼位置，將I、Q信號解調(diào)成用戶數(shù)據(jù)；3)求解調(diào)出來的用戶數(shù)據(jù)的相位，并進(jìn)行分析、判決得到0、1數(shù)據(jù)序列；4)利用相位判決后的數(shù)據(jù)恢復(fù)參考信號；5)比較接收信號的數(shù)據(jù)塊和參考信號的數(shù)據(jù)塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，根據(jù)公式δφi＝φ0+kiΦf求出突發(fā)時(shí)隙的相位偏差φ0，其中Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值，k為未知的突發(fā)時(shí)隙載波頻率偏差值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量方法，其特征在于Φf根據(jù)公式Φf＝2π×fe×τchip來獲得，其中fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率，τchip為一碼片時(shí)間長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量方法，其特征在于計(jì)算出多個(gè)碼片的相位偏差值δφi，利用公式δφi＝φ0+kiΦf得到超定方程組，通過最小二乘法擬合得到φ0和k。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量方法，其特征在于δφi通過δφi=arctanQiIi-arctanQrefiIrefi]]>來計(jì)算。
5.一種用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量裝置，包括接收裝置用于接收移動(dòng)通信信號并對接收的信號進(jìn)行濾波且正交解調(diào)成I、Q兩路信號；相關(guān)計(jì)算裝置，其利用中間碼序列Mi對I、Q兩路信號的中間碼進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到相關(guān)峰值，從而得到突發(fā)時(shí)隙的數(shù)據(jù)位置信息；數(shù)據(jù)解調(diào)裝置，用于根據(jù)得到突發(fā)時(shí)隙的數(shù)據(jù)位置信息解調(diào)出用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)；相位判決裝置，其根據(jù)解調(diào)出用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)的相位值進(jìn)行0、1序列判決；信號恢復(fù)裝置，其利用判決后的0、1序列，恢復(fù)參考信號；相位偏差獲取裝置，其比較接收信號的數(shù)據(jù)塊和參考信號的數(shù)據(jù)塊的相位得到碼片的相位偏差值δφi，根據(jù)公式δφi＝φ0+kiΦf求出該突發(fā)時(shí)隙的相位偏差φ0，其中Φf為載波頻率單位頻偏引起的相位偏移特征值，k為未知的突發(fā)時(shí)隙載波頻率偏差值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量裝置，其特征在于Φf根據(jù)公式Φf＝2π×fe×τchip來獲得，其中fe為TD-SCDMA基帶信號的特征頻率，τchip為一碼片時(shí)間長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量裝置，其特征在于計(jì)算出多個(gè)碼片的相位偏差值δφi，利用公式δφi＝φ0+kiΦf得到超定方程組，通過最小二乘法擬合得到φ0和k。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6的用于TD-SCDMA終端測試的相位偏差測量裝置，其特征在于δφi通過δφi=arctanQiIi-arctanQrefiIrefi]]>來計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于TD－SCDMA終端測試的相位偏差測量裝置和方法，其中接收裝置對接收的信號進(jìn)行濾波且正交解調(diào)成I、Q兩路信號，然后數(shù)據(jù)解調(diào)裝置解調(diào)出用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)，相位判決裝置進(jìn)行0、1序列判決，信號恢復(fù)裝置恢復(fù)參考信號，最后相位偏差獲取裝置比較接收信號的數(shù)據(jù)塊和參考信號的數(shù)據(jù)塊的相位得到碼片的相位偏差值δφ
文檔編號H04L25/02GK101039126SQ20061001857
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者馬國華, 張金花, 王波, 李瑋 申請人:湖北眾友科技實(shí)業(yè)股份有限公司