技术领域
[0001] 本
发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种频偏自适应跟踪补偿方法、装置及用户设备。
背景技术
[0002] 在移动通信系统中，需要保证发送端和接收端的
频率同步。由于
振荡器频率偏移以及终端运动都可能造成收发端
频率偏差，因此
自动频率控制(Automatic Frequency Control，简称“AFC”)已经成为了相干通信系统中一个重要的组成元素。主要是通过自动频率
控制器内的频偏估计器和频偏控制器对接收端振荡器频率进行补偿。
[0003] 其中，如果接收端处在一个无法切换/重选的单小区或类似环境(如部分仪表
用例以及外场
孤岛小区等)，并且该小区
信噪比较低的话，频偏估计器计算得出的频偏跟踪估计值的
置信度会下降，而且存在正常工作的
门限范围。
[0004] 目前，对AFC频偏跟踪估计值进行Alpha滤波，并且限制其调整量，以降低其估计值误差带来的影响。但是无法准确跟踪频偏的变化，因此，在低信噪比的场景、或AFC频偏跟踪估计值置信度下降的情况下，需要通过一定的自适应补偿方法增强此场景下AFC频偏跟踪的性能。
[0005] 但是，
现有技术在低信噪比下的AFC频偏跟踪，主要还是基于在低信噪比下的AFC频偏跟踪估计值进行自适应补偿；但是，在低信噪比下的AFC频偏跟踪估计值置信度已下降，无法准确跟踪频偏的变化，进而无法进行自适应补偿或自适应补偿效果差。
发明内容
[0006] 本发明提供的频偏自适应跟踪补偿方法、装置及用户设备，能够有效增强移动通信基带系统AFC频偏跟踪的性能，主要针对在低信噪比下移动终端的AFC频偏跟踪的性能；另一方面还能够提升频偏自适应跟踪补偿准确度。
[0007] 第一方面，本发明提供一种频偏自适应跟踪补偿方法，包括：
[0008] 当接收
信号的信噪比高于第一
阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第二阈值时，将所述接收信号对应的频偏估计值进行周期性
采样；
[0009] 对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型；
[0010] 当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型对自动频率控制进行自适应补偿。
[0011] 可选地，所述对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型包括：
[0012] 将所采样的频偏估计值进行曲线拟合形成第一频偏估计值变化模型；
[0013] 或者，将所采样的频偏估计值进行直线拟合形成第二频偏估计值变化模型[0014] 或者，将所采样的频偏估计值通过神经网络
算法进行训练形成第三频偏估计值变化模型；
[0015] 或者，将所采样的频偏估计值通过
遗传算法进行训练形成第四频偏估计值变化模型。
[0016] 可选地，在对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型之前，所述方法还包括：
[0017] 获取
晶体振荡器信息，并根据晶体振荡器选择频偏估计值变化模型的训练算法；
[0018] 其中，所述训练算法包括曲线拟合、直线拟合、神经网络算法、遗传算法中一种或者任意组合。
[0019] 可选地，所述当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型进行自适应频偏补偿控制包括：
[0020] 获取接收信号的信噪比并判断是否低于第三阈值、或获取接收信号对应频偏估计值的置信度并判断是否低于第四阈值；
[0021] 当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型fcom按如下公式将接收信号对应的第一频偏估计值fe调整为第二频偏估计值fe′，并按第二频偏估计值fe′进行频偏补偿；
[0022] fe′＝α×fe+(1-α)×fcom
[0023] 其中，α为比例系数并与接收信号的信噪比相对应，且α＜1；
[0024] 当接收信号的信噪比高于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第四阈值时，则停止对自动频率控制进行自适应补偿，并由自动频率控制按接收信号对应的第一频偏估计值fe进行频偏补偿。
[0025] 可选地，在所述当接收信号的信噪比高于第一阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第二阈值时，将所述接收信号对应的频偏估计值进行周期性采样之后，所述方法还包括：
[0026] 判断所采集的频偏估计值是否达到预设值，其中，所述预设值与频偏估计值变化模型的训练算法相对应；
[0027] 当所采集的频偏估计值达到预设值时，则对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型；
[0028] 当所采集的频偏估计值未达到预设值，则继续对所述接收信号对应的频偏估计值进行周期性采样。
[0029] 第二方面，本发明提供一种频偏自适应跟踪补偿装置，包括：
[0030] 采样单元，用于当接收信号的信噪比高于第一阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第二阈值时，将所述接收信号对应的频偏估计值进行周期性采样；
[0031] 模型训练单元，用于对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型；
[0032] 控制单元，用于当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型进行自适应频偏补偿控制。
[0033] 可选地，所述装置还包括：
[0034] 选择单元，用于获取晶体振荡器信息，并根据晶体振荡器选择频偏估计值变化模型的训练算法；
[0035] 其中，所述训练算法包括曲线拟合、直线拟合、神经网络算法、遗传算法中一种或者任意组合。
[0036] 可选地，所述控制单元包括：
[0037] 获取子单元，用于获取接收信号的信噪比并判断是否低于第三阈值、或获取接收信号对应频偏估计值的置信度并判断是否低于第四阈值；
[0038] 第一频偏补偿子单元，用于当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型fcom按如下公式将接收信号对应的第一频偏估计值fe调整为第二频偏估计值fe′，并按第二频偏估计值fe′进行频偏补偿；
[0039] fe′＝α×fe+(1-α)×fcom
[0040] 其中，α为比例系数并与接收信号的信噪比相对应，且α＜1；
[0041] 第二频偏补偿子单元，用于当接收信号的信噪比高于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第四阈值时，则停止对自动频率控制进行自适应补偿，并由自动频率控制按接收信号对应的第一频偏估计值fe进行频偏补偿。
[0042] 可选地，所述装置还包括：
[0043] 采样判断单元，用于判断所采集的频偏估计值是否达到预设值，其中，所述预设值与频偏估计值变化模型的训练算法相对应。
[0044] 第三方面，本发明提供一种用户设备，所述用户设备包括上述频偏自适应跟踪补偿装置。
[0045] 本发明
实施例提供的频偏自适应跟踪补偿方法、装置及用户设备，所述方法主要通过利用在高信噪比的接收信号、或高置信度的频偏估计值下频偏的变化规律，对在低信噪比的接收信号、或低置信度的频偏估计值时对AFC频偏跟踪进行自适应补偿，从而一方面能够有效增强移动通信基带系统AFC频偏跟踪的性能，主要针对在低信噪比、或低置信度下移动终端的AFC频偏跟踪的性能；另一方面还能够提升频偏自适应跟踪补偿准确度。
[0046] 其中，本实施例中通过对高信噪比的接收信号、或高置信度的频偏估计值所对应接收信号的频偏估计值进行周期性采样并对采样点进行训练，使其与在高信噪比的接收信号、或高置信度的频偏估计值下频偏的变化规律进行匹配；并自适应对低信噪比下的频偏估计值进行补偿，实现对在低信噪比下移动终端的AFC频偏跟踪进行精确补偿。
附图说明
[0047] 图1为本发明一实施例频偏自适应跟踪补偿方法的
流程图；
[0048] 图2为本发明另一实施例频偏自适应跟踪补偿方法的流程图；
[0049] 图3为本发明一实施例频偏自适应跟踪补偿装置的结构示意图；
[0050] 图4为本发明另一实施例频偏自适应跟踪补偿装置的结构示意图；
[0051] 图5为本发明另一实施例频偏自适应跟踪补偿装置的结构示意图。
具体实施方式
[0052] 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，所描述的实施例仅仅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做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。
[0053] 本发明实施例提供一种频偏自适应跟踪补偿方法，如图1所示，所述方法包括：
[0054] S11、当接收信号的信噪比高于第一阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第二阈值时，将所述接收信号对应的频偏估计值进行周期性采样；
[0055] S12、对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型；
[0056] S13、当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型对自动频率控制进行自适应补偿。
[0057] 本发明实施例提供的频偏自适应跟踪补偿方法主要通过利用在高信噪比的接收信号、或高置信度的频偏估计值下频偏的变化规律，对在低信噪比的接收信号、或低置信度的频偏估计值时对AFC频偏跟踪进行自适应补偿，从而一方面能够有效增强移动通信基带系统AFC频偏跟踪的性能，主要针对在低信噪比、或低置信度下移动终端的AFC频偏跟踪的性能；另一方面还能够提升频偏自适应跟踪补偿准确度。
[0058] 其中，由于在移动通信系统中，移动终端的频偏主要来自于两个方面：终端移动引入的多普勒频移与终端晶振的频率漂移。因此，AFC频偏跟踪的估计值fe对两者进行
叠加。
[0059] fe＝Δfd+ΔfT
[0060] 所述多普勒频移指当移动终端远离或接近当前驻留小区所在基站时，其接收到的信号中存在频偏，在远离基站时频偏为负值，而在接近基站时则为正值，具体的公式如下：
[0061]
[0062] 其中，fc为当前驻留小区的载频，v为终端的移动速度，c为光速，θ为终端移动方向与基站方向的夹
角。由于当前小区的载频固定，故移动引入的多普勒频移，是与终端移动特性(速度与方向)相关的二元二次函数的输出。
[0063] 所述晶振频率漂移指移动终端的晶振本身(如26MHz晶振)，也会由于
温度变化而导致晶振的频率漂移，此时除了
温度补偿晶体振荡器(TCXO：Temperature Compensated X’tal(Crystal)Oscillator)TCXO与压控温度补偿晶体振荡器(VCTCXO：Voltage Controlled,Temperature Compensated Oscillators)进行温度补偿外，其它温度传感晶体振荡器(TSX：Temperature Sensing X’tal(Crystal))TSX与数字补偿晶体振荡器(DCXO：Digitally Compensated X’tal(crystal)Oscillator)都会因温度变化而引入频偏，其频偏的大小与温度变化的幅度相关，其中，经典的TSX温漂模型见如下公式：
[0064] ΔfT＝C3×(T-T0)3+C2×(T-T0)2+C1×(T-T0)+C0
[0065] 其中，C0、C1、C2与C3为固定的系数，而T0为25℃，T为晶振当前的温度。可以看出，晶振频率漂移所引入的频偏，是一个与温度变化相关的一元三次函数的输出，并且仅在TSX/DCXO上存在，而TCXO/VCTCXO上已被晶振自身进行补偿了。
[0066] 同时，由于3GPP协议36.101中规定了终端的Frequency error不超过+/-0.1ppm，但在低信噪比下，AFC频偏跟踪的估计值fe已经不再准确，有上述可知频偏的源Δfd与ΔfT的变化是规律的。
[0067] 因此，本实施例中通过对高信噪比的接收信号、或高置信度的频偏估计值所对应接收信号的频偏估计值进行周期性采样并对采样点进行训练，使其与在高信噪比的接收信号、或高置信度的频偏估计值下频偏的变化规律进行匹配；并自适应对低信噪比下的频偏估计值进行补偿，实现对在低信噪比下移动终端的AFC频偏跟踪进行精确补偿。
[0068] 可选地，如图2所示，所述对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型包括：
[0069] 将所采样的频偏估计值进行曲线拟合形成第一频偏估计值变化模型；
[0070] 或者，将所采样的频偏估计值进行直线拟合形成第二频偏估计值变化模型[0071] 或者，将所采样的频偏估计值通过神经网络算法进行训练形成第三频偏估计值变化模型；
[0072] 或者，将所采样的频偏估计值通过遗传算法进行训练形成第四频偏估计值变化模型。
[0073] 具体的，本实施例所述方法根据所采样的频偏估计值进行训练并形成频偏估计值变化模型，当周期性采样获得的样点数足够时，即启动训练流程。其中，本实施例所述方法能够通过预先设置训练算法、或根据晶体振荡器信息匹配训练算法、或根据移动终端的状态匹配训练算法。
[0074] 例如，在TCXO/VCTCXO上由于自身有温补，故源ΔfT值为0，此时仅源Δfd则可通过采用二次函数(即曲线)进行拟合训练；或者，当移动速度较慢时，采用直线拟合训练。
[0075] 可选地，对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型之前，所述方法还包括：
[0076] 获取晶体振荡器信息，并根据晶体振荡器选择频偏估计值变化模型的训练算法；
[0077] 其中，所述训练算法包括曲线拟合、直线拟合、神经网络算法、遗传算法中一种或者任意组合。
[0078] 具体的，本实施例所述方法通过晶体振荡器信息选择与之匹配的训练算法，其中，本实施例所述方法为支持DCXO等无法获知晶振温度的平台，可以采用曲线拟合的方式来匹配AFC频偏变化的规律。其中，用来拟合的曲线可以根据不同晶振类型而不同，在TCXO/VCTCXO上由于自身有温补，故源ΔfT值为0，此时仅源Δfd则选择二次函数进行拟合；而在TSX/DCXO平台上，由于源ΔfT与Δfd综合作用，则选择三次函数进行拟合。进一步增强移动通信基带系统AFC频偏跟踪的性能并提升频偏自适应跟踪补偿准确度。
[0079] 可选地，所述当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型进行自适应频偏补偿控制包括：
[0080] S131、获取接收信号的信噪比并判断是否低于第三阈值、或获取接收信号对应频偏估计值的置信度并判断是否低于第四阈值；
[0081] S132、当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型fcom按如下公式将接收信号对应的第一频偏估计值fe调整为第二频偏估计值fe′，并按第二频偏估计值fe′进行频偏补偿；
[0082] fe′＝α×fe+(1-α)×fcom
[0083] 其中，α为比例系数并与接收信号的信噪比相对应，且α＜1；
[0084] S133、当接收信号的信噪比高于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第四阈值时，则停止对自动频率控制进行自适应补偿，并由自动频率控制按接收信号对应的第一频偏估计值fe进行频偏补偿。
[0085] 具体的，本实施例中所述方法在高信噪比、或高置信度的频偏估计值下，完成对所接收信号对应的频偏估计值采样和训练之后，当接收信号的信噪比低于第三阈值(例如0dB)、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则启动对自动频率控制进行自适应补偿。其中，所述自动频率控制进行自适应补偿主要是根据频偏估计值变化模型fcom匹配低信噪比下AFC频偏跟踪估计值不同的置信度，同时还通过比例合并的方式将接收信号对应的第一频偏估计值fe调整为第二频偏估计值fe′进行补偿，具体如下公式：
[0086] fe′＝α×fe+(1-α)×fcom
[0087] 同时，当接收信号的信噪比高于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第四阈值时，则停止对自动频率控制进行自适应补偿，并由自动频率控制按接收信号对应的第一频偏估计值fe进行频偏补偿。
[0088] 因此，本实施例所述方法在高信噪比、或高置信度的频偏估计值下相当于将α设置为等于1的系数，直接采用AFC频偏跟踪的估计值进行频偏补偿；而在信噪比低于第三阈值、或频偏估计值的置信度低于第四阈值时相当于将α设置成小于1的系数，并且信噪比越小、或置信度越小，则α越接近于0。例如，当信噪比低至AFC算法的工作门限(比如-6dB)以下时，α等于0，直接使用频偏估计值变化模型fcom输出的自适应补偿值。
[0089] 可选地，在所述当接收信号的信噪比高于第一阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第二阈值时，将所述接收信号对应的频偏估计值进行周期性采样之后，所述方法还包括：
[0090] S14、判断所采集的频偏估计值是否达到预设值，其中，所述预设值与频偏估计值变化模型的训练算法相对应；
[0091] 当所采集的频偏估计值达到预设值时，则对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型；
[0092] 当所采集的频偏估计值未达到预设值，则继续对所述接收信号对应的频偏估计值进行周期性采样。
[0093] 具体的，本实施例所述方法中由于在高信噪比下，AFC频偏估计值的置信度较高，直接采用AFC频偏跟踪的估计值进行频偏补偿并周期性选取频偏估计值作为采样点，同时，本实施例所述方法还根据频偏估计值变化模型确定采样点的数量，进一步的提高频偏估计值变化模型与AFC频偏变化规律的匹配度。
[0094] 本发明实施例还提供一种频偏自适应跟踪补偿装置，如图3所示，所述装置包括：
[0095] 采样单元11，用于当接收信号的信噪比高于第一阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第二阈值时，将所述接收信号对应的频偏估计值进行周期性采样；
[0096] 模型训练单元12，用于对所采样的频偏估计值进行训练形成频偏估计值变化模型；
[0097] 控制单元13，用于当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型进行自适应频偏补偿控制。
[0098] 本发明实施例提供的频偏自适应跟踪补偿装置主要通过利用在高信噪比的接收信号、或高置信度的频偏估计值下频偏的变化规律，对在低信噪比的接收信号、或低置信度的频偏估计值时对AFC频偏跟踪进行自适应补偿，从而一方面能够有效增强移动通信基带系统AFC频偏跟踪的性能，主要针对在低信噪比、或低置信度下移动终端的AFC频偏跟踪的性能；另一方面还能够提升频偏自适应跟踪补偿准确度。
[0099] 其中，本实施例中通过对高信噪比的接收信号、或高置信度的频偏估计值所对应接收信号的频偏估计值进行周期性采样并对采样点进行训练，使其与在高信噪比的接收信号、或高置信度的频偏估计值下频偏的变化规律进行匹配；并自适应对低信噪比下的频偏估计值进行补偿，实现对在低信噪比下移动终端的AFC频偏跟踪进行精确补偿。
[0100] 可选地，如图5所示，本实施例所述装置还包括：
[0101] 选择单元15，用于获取晶体振荡器信息，并根据晶体振荡器选择频偏估计值变化模型的训练算法；
[0102] 其中，所述训练算法包括曲线拟合、直线拟合、神经网络算法、遗传算法中一种或者任意组合。
[0103] 可选地，如图4所示，所述控制单元13包括：
[0104] 获取子单元131，用于获取接收信号的信噪比并判断是否低于第三阈值、或获取接收信号对应频偏估计值的置信度并判断是否低于第四阈值；
[0105] 第一频偏补偿子单元132，用于当接收信号的信噪比低于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度低于第四阈值时，则使用频偏估计值变化模型fcom按如下公式将接收信号对应的第一频偏估计值fe调整为第二频偏估计值fe′，并按第二频偏估计值fe′进行频偏补偿；
[0106] fe′＝α×fe+(1-α)×fcom
[0107] 其中，α为比例系数并与接收信号的信噪比相对应，且α＜1；
[0108] 第二频偏补偿子单元133，用于当接收信号的信噪比高于第三阈值、或接收信号对应频偏估计值的置信度高于第四阈值时，则停止对自动频率控制进行自适应补偿，并由自动频率控制按接收信号对应的第一频偏估计值fe进行频偏补偿
[0109] 可选地，所述装置还包括：
[0110] 采样判断单元，用于判断所采集的频偏估计值是否达到预设值，其中，所述预设值与频偏估计值变化模型的训练算法相对应。
[0111] 本实施例的装置，可以用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
[0112] 本发明实施例还提供一种用户设备，所述用户设备包括上述频偏自适应跟踪补偿装置。
[0113] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过
计算机程序来指令相关的
硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
[0114] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以
权利要求的保护范围为准。
