一种多用户频偏补偿方法及装置技术领域
本发明涉及宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple
Access)系统领域，尤其涉及WCDMA基站侧专用信道解调过程中频偏补偿
的实现方案。
背景技术
宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)技
术是目前3G通信中影响力最大的一种宽度无线接入技术。
在WCDMA系统中接收机所收到射频处理之后的基带信号由于受到信
道中干扰、衰落等的影响而在频率、相位、幅度等方面都发生变化，如下面
公式所表述：
S(t)＝αej(Δωt+θ)(I(t)+jQ(t)) 公式(1)
其中，I(t)+jQ(t)是发射的原始信号，s(t)是接收到的基带信号。αej(Δωt+θ)
是信道给信号带来的幅度、频率、相位上的变化，包括α-幅度、Δω-频率、
θ-相位，这三个量实际上都是随时间变化的。为了得到真正的信号，需要
知道α、Δω、θ的值，从而驱除信道的影响。α反映了信号幅度的变化，在
最大比合并中进行处理，对Δω的消除频偏估计及其频偏补偿完成，θ的消除
由信道估计与补偿完成。
现有技术中，多以多径为单位实现频偏补偿，而且主要解决的为接收在
多径解调的过程中多径位置发生变化，频偏补偿应该如何处理的问题。如果
按现有的方案对每个用户的每条多径配置不同的频偏补偿参数，这样比较消
耗硬件逻辑资源，不利于硬件的实现，而且效率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，如何使频偏补偿方案的硬件逻辑消耗较
少且实现简单，因此，提供一种多用户频偏补偿方法及装置。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种多用户频偏补偿装置，包
括：
缓存单元，用于缓存频偏参数以及频偏参数的生效时间点，所述频偏参
数包括配置的频偏相位初始值以及频偏相位需要改变的步长值；
频偏补偿相位值计算单元，根据所述频偏参数以及所述频偏参数的生效
时间点，计算出当前应该使用的频偏相位值；
频偏补偿值查表单元，根据计算出的当前应该使用的频偏相位值，查出
当前多径解调时刻需要补偿频偏值；
多径频偏补偿模块，根据查出的当前多径解调时刻需要补偿频偏值，对
多径解调的数据进行频偏补偿。
较佳地，上述装置中，所述缓存单元中，根据用户号和参数区间寻址以
查找所缓存的频偏参数和频偏参数的生效时间点。
其中，所述缓存单元中频偏参数的生效时间点指在该用户时隙头频偏参
数开始生效。
较佳地，上述装置中，所述多径频偏补偿模块根据查到的频偏补偿值，
对多径解调的数据进行频偏补偿，并将复数天线数据与复数补偿值进行复数
相乘，得到补偿后的复数天线数据。
本发明还公开了一种多用户频偏补偿方法，包括：
根据所缓存的频偏参数以及频偏参数的生效时间点，计算出当前应该使
用的频偏相位值，再根据计算出的当前应该使用的频偏相位值，查出当前多
径解调时刻需要补偿频偏值，根据所查出的当前多径解调时刻需要补偿频偏
值，对多径解调的数据进行频偏补偿，其中，所述频偏参数包括配置的频偏
相位初始值以及频偏相位需要改变的步长值。
较佳地，上述方法中，根据用户号和参数区间寻址以查找所缓存的频偏
参数和频偏参数的生效时间点。
其中，频偏参数的生效时间点指在该用户时隙头频偏参数开始生效。
较佳地，上述方法中，根据所查到的频偏补偿值，对多径解调的数据进
行频偏补偿，并将复数天线数据与复数补偿值进行复数相乘，得到补偿后的
复数天线数据。
采用本发明实施例，能够灵活有效的对专用信道解调进行频偏补偿。并
且本发明实施例中采用的补偿值初始值和补偿值可采用软件可配的方式，这
样比较灵活，可以适应WCDMA应用场景的变化，可以通过软件进行灵活的
调整，无需重新设计硬件。另外，本发明的实施例不采用存储频偏补偿相位
累加值，而采用记录频偏参数更新生效时间点方式，这样可以在多径位置发
生偏移后，计算出来的频偏补偿值会自动调整到正确位置，无需重新配置频
偏补偿参数。本发明实施例还可以使一个用户在一个链路上的多径都能共用
一组参数，以节省存储空间。
附图说明
图1为实施例1中多用户频偏补偿装置结构示意图；
图2为图1所示装置中频偏参数存储结构示意图；
图3为图1所示装置中频偏参数的生效时间点存储结构示意图；
图4为图1所示装置中频偏补偿值查表单元结构示意图；
图5为图1所示装置中多径频偏补偿模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明技术方案做进一步详细说明。需要
说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相
互任意组合。
实施例1
本发明申请人发现在WCDMA系统侧，由于接收机要处理多个用户的信
息，而且每个用户的信号受到的干扰、衰落不相同，而且所处的接收时间点
也不相同，故需要的频偏补偿值也不相同；而且接收机接收到的每个用户可
能还不止一条多径，每条多径位置也不完全相同，需要的频偏补偿值也不相
同。而且如果一个用户在多个小区中，每个小区内需要的频偏补偿值也不相
同。因此，本发明申请人在本实施例中提供一种基于流水设计的多用户频偏
补偿装置，该装置结构如图1所示，包括：
缓存单元，缓存着频偏参数和频偏参数的生效时间点；
在本实施例中，缓存单元可以分为两部分，一部分用于缓存频偏参数，
另一部分缓存频偏参数的生效时间点，如图1所示。
其中，缓存单元中缓存的频偏参数至少包括，配置的频偏相位初始值以
及频偏相位需要改变的步长值；
频偏相位初始值可以是事先配置的，也可以是软件配置的，而配置的频
偏相位初始值一般为一个取值范围。为了达到灵活处理的效果，优选方案中
采用软件配置。
在本实施例中，缓存单元中所缓存的频偏参数的存储空间是根据用户号
和参数区间来寻址的。频偏参数数据存储结构可如图2所示。其中N代表实
际应用中需要支持的用户个数，M代表每个用户需要支持的子链路的个数。
从理论上来讲M和N可以取任意正整数。在实际的应用中，可以根据实际
需求，确定合适的M和N值。
缓存单元中所缓存的频偏参数的生效时间点也就是每次更新发生在哪个
处理周期。其存储空间可以根据用户号和参数区间来寻址的。本实施例中频
偏参数的生效时间点的存储结构可如图3。
频偏补偿相位值计算单元，根据缓存单元中的频偏参数以及频偏参数的
生效时间点，计算出当前应该使用的频偏相位值；
频偏补偿值查表单元，根据计算出的当前应该使用的频偏相位值，查出
当前多径解调时刻需要补偿频偏值；
其中，频偏补偿值查表单元的硬件实现方式可如图4所示。
多径频偏补偿模块，根据查出的当前多径解调时刻需要补偿频偏值，对
多径解调的数据进行频偏补偿。
本实施例中，多径频偏补偿模块则根据查到的频偏补偿值，对多径解调
的数据进行频偏补偿。最后将复数天线数据(Q路天线数据与I路天线数据)
与复数补偿值(查出的SIN值与COS值)进行复数相乘，即可以等到补偿
后的复数天线数据，其硬件结构可如图5所示。由于整个过程都是流水设计，
可以提高复用的效率。
实施例2
本实施例介绍基于实施例1提出的多用户频偏补偿装置而实现多用户频
偏补偿的方法。该方法包括如下操作：
根据所缓存的频偏参数以及频偏参数的生效时间点，计算出当前应该使
用的频偏相位值，再根据计算出的当前应该使用的频偏相位值，查出当前多
径解调时刻需要补偿频偏值，根据所查出的当前多径解调时刻需要补偿频偏
值，对多径解调的数据进行频偏补偿，其中，频偏参数包括配置的频偏相位
初始值以及频偏相位需要改变的步长值。
具体地，以一个IP处理32个码片数据，频偏补偿相位值每64码片变化
一个步长值，将2个IP分为1024等份为例来说明。这样一个时隙就有80
个IP，即需要80次才能处理完一个用户一个时隙的数据，每两个IP需要将
初始相位累加一个步长值作为新的相位对多径进行补偿。
而频偏补偿是按链路进行补偿，一个链路可以共用一组补偿参数。由于
一个用户可能同时处于多个链路中，所以要对对每个不同的链路配置不同的
频偏补偿参数。而且每个链路中可能存在不止一条多径，而多径的之间可能
存在偏移，故每个用户每条多径的更新时间点可能不一样，即每个用户每条
多径的频偏参数的生效时间点不同。故切换频偏参数的时间点会不相同，每
个用户要设置2个参数区间，这样在频偏参数更新的那段时间每条多径都能
读到正确的频偏补偿参数，软件配置也更加简单，不要在刚好频偏更新的时
刻配置参数，只要在最早多径频偏参数更新之前的一段时间内配置下来就可
以了。然后再通知一个频偏参数的生效时间点，生效时间点到了后，硬件自
动切换频偏补偿参数区间，读取当前应该使用的频偏补偿参数。
由于一个用户包含多条多径，多径之间存在偏移，在频偏参数生效的过
程中，有些多径的解调可能进入了新的时隙，有些多径还在解调上个时隙的
数据，故需要高低两个区间来缓存；设置频偏参数的生效时间点只准用户时
隙头生效，即可满足应用。将一次处理一个用户码片数据的个数，定位一个
处理周期(IP)。由于规定了每次更新只能发生在用户时隙头，这样就不用
记录用户处于哪个IP了，可以节省一部分缓存空间。如果实际应用需要可以
将更新周期设置的更小些，这样只要多记录下每次更新发生在哪个处理周期
(IP)就可以了。
为了防止用户频偏参数的生效时间点缓存读写冲突，只有在频偏参数生
效时，且当前用户IP为0才可以写缓存，并且写信号要延迟一段时间才能
写入，这样就不会同时对同一个地址进行读写操作了。
本实施例将2PI分为1024等份为例，故K值的取值范围是0～1023。
k为计算的频偏相位值，也即正弦、余弦查找表的地址索引，根据正弦、
余弦函数的周期性，k由以下公式计算：k＝mod(k+Δk，1024)，其中mod为取模。
K值计算方法为：每隔64码片，在前一个K值的基础上再加上一个ΔK(Δ
K为芯片内嵌软核配置的频偏补偿步长值)作为本次补偿用的新K值。
本实施例是根据频偏更新是多径的位置和多径此时的位置，直接计算出
本次做频偏补偿要用的K值。具体实现描述如下：由于设计一次处理32码
片的数据，这样每两个IP要加上一个ΔK，可以根据当前解调信道的位置和
频偏更新的位置的差，来决定要累加多少次ΔK，然后再加上次频偏更新时
软核配置的初始频偏相位，就可以计算出此时频偏补偿要用的K值。计算公
式为：K＝T*ΔK+K(频偏更新时软核配置的初始频偏相位)。其中T为当前
位置相对频偏更新位置需要累加ΔK的次数。故T取值范围也只要是0～1023，
大于1024时，可以按T＝mod(T，1024)进行处理。T值的计算：简单分析可知，
每2IP T要自加一次，在频偏更新时清零。这样就可以用用户的当前时间减
去记录的频偏更新时用户时间得到，根据用户IP(IP_ID)，时隙(SOLT_ID)，
用户帧(CFN_ID)的关系可知T的计算公式：
if((IP_ID[6:1]+SLOT_ID*40+CFN_ID*15*40)＞(IP_ID_ini[6:1]
+SLOT_ID_ini*40+CFN_ini_ID*15*40))
T＝((IP_ID[6:1]+SLOT_ID*40+CFN_ID*15*40)-(IP_ID_ini[6:1]
+SLOT_ID_ini*40+CFN_ID_ini*15*40)).
else
T＝76800+((IP_ID[6:1]+SLOT_ID*40+CFN_ID*15*40)-
(IP_ID_ini[6:1]+SLOT_ID_ini*40+CFN_ID_ini*15*40))
其中带后缀ini表示记录的频偏更新时的用户时间，没有后缀ini的表示
用户的当前时间。
由于不存每次的累加的中间结果，故可以避免由于多径提前或滞后而出现
频偏相位少累加或多累加的情况。上述操作即由频偏补偿相位值计算单元实
现。
根据算法实现原理，在解扰解扩过程中，需要对码片数据的结果以64
码片为步长对积分结果实施频偏补偿，算法实现中将2*PI周期进行1024等
分，将每个等分点(每个等分点记为k)的SIN函数和COS函数值固化在缓存
中，为了节省存储空间，本发明只存储1/4周期的SIN函数和COS函数的值，
其他3/4周期的SIN函数和COS函数的值由这1/4周期的值推导出来，推导
公式如下。
cos ( k ) = sin ab ( 255 ) , k = 0 sin tab ( 256 - k ) , 1 ≤ k ≤ 256 - sin tab ( k - 256 ) , 256 < k < 512 - sin tab ( 255 ) , k = 512 - sin tab ( 768 - k ) , 512 < k ≤ 768 sin tab ( k - 768 ) , 768 < k < 1024 ]]>
sin ( k ) = sin tab ( k ) , 0 ≤ k ≤ 256 sin tab ( 255 ) , k = 256 sin tab ( 512 - k ) , 256 < k < 512 - sin tab ( k - 512 ) , 512 ≤ k < 768 - sin tab ( 255 ) , k = 768 - sin tab ( 1024 - k ) , 768 < k < 1024 ]]>
根据上面的公式及三角函数的性质及定理，查表得到频偏补偿值。
再根据查表得到的频偏补偿值，对多径解调的数据进行频偏补偿。最后
将复数天线数据(Q路天线数据与I路天线数据)与复数补偿值(查出的SIN
值与COS值)进行复数相乘，即可以等到补偿后的复数天线数据。由于整个
过程都是流水设计，可以提高复用的效率。
从上述实施例可以看出，本发明的实施例使频偏补偿方案的硬件逻辑消
耗较少、实现简单，而且在多径解调过程中解决了多径相位发生变化而引起
的多径频偏补偿存在偏差的问题。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范
围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，
均应包含在本发明的保护范围之内。