[发明专利]一种频率跟踪方法、系统和鉴频器

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种频率跟踪方法、系统和鉴频器。

背景技术

3GPP(The 3rd Generation Partnership Project第三代伙伴计划)长期演进(LTE，Long Term Evolution)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)/FDMA(Frequency Division Multiple Access，频分多址)为核心的技术可以被看作“准4G”技术，拥有广阔的应用前景。但是，LTE系统与其它的无线通信系统一样，由于用户设备UE(User Equipment)和基站的晶振不可能很准确的定位到同一个频率，因此通信系统中存在频偏，需要频率跟踪进行校正。

LTE协议要求载波频偏的精确度在一个子帧(sub-frame)1ms的观测区域必须在±0.1 PPM之内。即对于协议规定的最低载频746MHz中心频点仅允许频偏在±75Hz以内，这对频率跟踪提出了很高的要求。频率跟踪一般通过AFC(Auto Frequency Control，自动频率控制)环路完成，环路结构如图1所示，其中，鉴频器用于检测UE和基站之间的频偏，它是环路跟踪的核心部分，其性能与采用的频偏估计算法有关；环路滤波器用于平滑估计值，通常采用一阶环或二阶环；压控震荡器用于调整频率。

发明人在实现本发明的过程中发现，在现有技术中，采用鉴频算法TDPD_CP(TDPD：Time Domain Phase Difference，时域相位叉积；CP：CyclicPrefix，循环前缀)作为鉴频器的AFC跟踪环路，具有估计精度不足，环路稳态下残留频偏难以达到协议0.1ppm的要求的问题，如图2所示的残留频偏仿真结果(10000ms)示意图，利用这种算法，在初始频偏为1500Hz(ε＝0.1，ε为归一化频偏，定义为实际频偏与子载波间隔的比值)，载频为746MHz，信噪比SNR为0dB，带宽为1.4MHz，子载波间隔为15kHz的仿真条件下，大多数情况下残留频偏超过0.1ppm。而采用鉴频算法FDPD_RS(FDPD：Frequency Domain Phase Difference，频域相位叉积；RS：ReferenceSignal，参考信号)作为鉴频器的AFC跟踪环路，具有鉴频的有效范围过小的问题，如图3所示的残留频偏仿真结果(10000ms)示意图，其为以LTE系统OFDM符号数据长度N＝2048为例，其时隙长度N_slot＝15360，由此可得频偏估计在初始频偏为1500Hz(ε＝0.1)，载频为746MHz，信噪比SNR为0dB，带宽为1.4MHz，子载波间隔为15kHz的仿真条件下，由于实际频偏超过鉴频算法的有效估计范围，频率跟踪环路始终无法收敛到稳态。

发明内容

为了解决现有技术中的频率跟踪方法稳态精度不足和频偏捕获范围过小的问题，本发明实施例提供一种频率跟踪方法、系统和鉴频器。

本发明实施例的上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种频率跟踪方法，所述方法包括：通过第一鉴频算法和第二鉴频算法分别检测用户设备和网络设备之间的频偏，获得第一频偏估计结果和第二频偏估计结果；如果已获得的第一频偏估计结果的平滑值收敛于所述第二鉴频算法的鉴频范围内，则对当前获得的所述第二频偏估计结果进行调整步长重置，利用调整后的第二频偏估计结果进行频率校正。

一种鉴频器，所述鉴频器包括：第一鉴频单元，用于通过第一鉴频算法检测用户设备和网络设备之间的频偏，获得第一频偏估计结果；第二鉴频单元，用于通过第二鉴频算法检测用户设备和网络设备之间的频偏，获得第二频偏估计结果；外环锁定判决单元，用于判断已获得的第一频偏估计结果的平滑值是否收敛于所述第二鉴频算法的鉴频范围内；频偏估计结果输出单元，用于在已获得的第一频偏估计结果的平滑值收敛于所述第二鉴频算法的鉴频范围内时，将所述第二频偏估计结果输出到环路滤波器，并通过所述环路滤波器对所述第二频偏估计结果进行调整步长重置，然后通过压控震荡器利用调整后的第二频偏估计结果进行频率校正。

一种频率跟踪系统，所述系统包括环路滤波器、压控震荡器和前述的鉴频器。

本发明实施例的频率跟踪方法、系统和鉴频器提出了一种采用两种鉴频算法相结合进行频率跟踪的方案，通过本发明实施例的方法、系统和鉴频器，既能保证频偏捕获范围，又可以保证跟踪稳态精度。

附图说明