专利名称：频率估测方法与系统的利记博彩app
技术领域：
本发明有关适用于通讯系统的频率估测方法与系统，特别是一种有关利用多元线性回归(multiple linear regression)技术估测频率的方法。
背景技术：
目前的通讯系统中，信息是以调制技术记录在载波(carrier signal)上，并且通过信道(channel)传送出去。调制技术根据要被传送的数据内容，改变载波一或多个变量(parameters)，例如载波的振幅、频率、或相位等。在传送的过程当中，通讯信道难免会因为干扰而将传送信号的特征改变，通常这样的信道效应让原本的信号加上随机干扰，而随机干扰一般被称作加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise；AWGN)。信道效应造成的信号变更可能会让接收端很难鉴定被传送的信号。
许多通讯系统都系利用相移键控(phase shift keying)技术调制，由于移动单位的本地振荡器(local oscillator)可能会受到频率变动的影响，在接收的过程中，必须要准确地分辨接收信号所依据的频率。接收信号的频率通常会因为环境的不稳定而随着时间改变，所以接收端必须要持续估测接收信号的相位与频率，才能维持传送端与接收端的同步性。
接收信号中的训练序列(training sequence)通常是在处理真正的数据之前，用来训练或调整接收端依据的频率。因此许多判断接收信号频率的技术都是根据训练序列所达到的。在这些藉由训练序列来判断接收频率的技术当中，线性回归(linear regression)运算最常被用在频率的估测上，用来对各输入码元的角度、以及码元之间的相位差做比较与运算。将计算出来的相位差累积而得到相位差总合，再利用线性回归分析得到频率估测结果。可是这样的频率估测方法有一个最大的缺点，就是当导航信号(pilot signal)出现突发(burst)错误时，系统会因为过低的信号噪声比(signal to noiseratio；SNR)，大幅增加估测值的误差，因而使系统计算出来的频率变得非常不可靠。
发明内容
本发明提供一种多元线性回归(multiple linear regression)的频率估测方法，即利用选择不同组合的导航信号，计算出许多个频率值(也就是线性回归模型中的“斜率”)。这些频率值中如有与其它频率值差太远的数值，将会被舍弃不用，而剩下的频率值在平均后得到的平均值即为估测的频率。本发明的频率估测方法可以减少噪声的干扰与影响，也可以成功地改善原有线性回归频率估测方法的缺点。
多元线性回归率估测方法的一个实施例包括检测载有多个复数(complex)样本(sample)的频率校正突发(correction burst；FB)信号，然后计算此FB信号中复数样本的相位序列(phase sequence)。这个相位序列会根据一种预定的规则，被切分为至少两个相位分序列(phase subsequence)。分别计算相位序列与各相位分序列的相位误差，以获得各相位序列或相位分序列的相位误差总合，于是通过线性回归运算，将各相位序列或分序列的线性回归斜率计算出来。由于这些相位序列或分序列的线性回归斜率在理论上应该是相同的，因此针对各个线性回归斜率之间的相似度作检查。相似的斜率会被当作是有效的估测值，而频率估测的结果则是由这些有效的估测值平均而得。其它不相似的频率值则被视为无效的估测值，因此不会被使用在估测频率值中。
多元线性回归率估测方法的一个实施例也可以包括将检测到的频率校正突发(FB)信号中Z个复数样本的相位计算出来。计算到的相位于是根据M种组合，重新排成Q组不同的相位分序列，其中Q为数值1到M的累积总合(Q＝1+2+…+M)。例如三种组合的情况下(M＝3)，相位就会被排成六组相位分序列(Q＝1+2+3＝6)。根据第一种排列组合，即M＝1，第一组相位包括所有Z个相位，而第二种排列组合，即M＝2，Z个相位会平均分成两组相位分序列，在同一组相位分序列中，每一个相位与下一个相位原本在FB信号中相隔两个样本距离。同样地，当M＝3时，Z个相位会被平均分成三组相位分序列。每组相位序列或分序列的相位误差会被计算并且累积，并且各组相位的线性回归斜率会根据线性回归算法计算出来。在理想的系统环境下，无论相位分序列相邻的相位原本的样本距离为多少，线性回归斜率都应该相同，因此，检查线性回归斜率之间的相似度可以降低干扰与错误位的影响。只有相似的斜率才会被认为是有效的频率估测值，而这些有效估测值的平均值会被输出为频率估测结果。其它不够类似的斜率就被当作是无效的估测值，而不被包括在频率估测的考虑中。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种频率估测方法，包括检测包括多个复数样本的频率校正突发信号；从该等复数样本计算出相位序列；根据预定规则将该相位序列分成多个相位分序列；分别计算该相位序列与各相位分序列的相位误差，以获得各相位序列或相位分序列的相位误差总合；为各相位误差总合执行线性回归运算获取线性回归斜率；以及从该等线性回归斜率导出估测频率。
为了实现本发明的上述目的，本发明还提供了一种频率估测系统，包括检测器，检测包括多个复数样本的频率校正突发信号；相位计算单元，从该检测器检测到的该等复数样本计算出相位序列；切分单元，根据预定规则将该相位序列分成多个相位分序列；相位误差计算单元，分别计算该相位序列与各相位分序列的相位误差，以获得各相位序列或相位分序列的相位误差总合；线性回归计算单元，为各相位误差总合执行线性回归运算获取线性回归斜率；以及频率估测单元，从该线性回归计算单元输出的该等线性回归斜率导出估测频率。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。
第1图显示GSM时序帧中各种时隙(time slot)的结构。
第2图显示本发明实施例的多元线性回归频率估测方法的结构方块图。
第3图为描述本发明实施例的多元线性回归频率估测方法的流程图。
第4图为描述本发明实施例的多元线性回归频率估测方法中选择相似斜率的流程图。
标号说明1～GSM时序帧；12～普通突发(NB)；14～频率校正突发(FB)；16～同步突发(SB)；21～相位计算单元；
222～22M～多工器；231～23Q～相位误差计算单元；241～24Q～线性回归计算单元；25～频率估测单元。
具体实施例方式
本发明的实施例描述一种多元线性回归频率估测方法，用来估测无线通讯系统中，传输端的载波与接收端的本地频率参考(local frequencyreference)之间频率偏移量(offset)。在一个实施例中，无线通讯系统为全球移动通讯系统(Global System for Mobile Communications；GSM)。GSM是时分多址(Time Division Multiple Access；TDMA)的一种应用，其中数据在信道上是以突发方式被传送，如第1图中显示的时序帧结构。一个基本的GSM时序帧1包括八个时隙。第1图显示三种突发信号的时序帧结构，包括普通突发(Normal Burst；NB)12、频率校正突发(frequency correctionburst；FB)14、以及同步突发(synchronization burst；SB)16。GSM时隙的长度等同于传递156.25个码元的时间，第1图括号中的数值为各构成领域的码元数目。当系统使用高斯滤波最小频移键控(Gaussian filtered MinimumShift Keying；GMSK)，一个位是以一个码元表示的。而三个尾位(tail bit；TB)全为逻辑零，被用在信道解码数据位的卷积解码(convolutionaldecoding)上。NB 12中间的26位训练序列被用作执行信道均衡。8.25位的隔离时间(guard period；GP)位于每一个时隙的最后面，由于GP不传递任何数据，因此可用来保护于基地台接收到从移动通讯端传来的数据突发不会被之前的数据所覆盖。FB 14包括142个固定位，也可被用来估测频率。SB 16通常在FB 14之后，用来作同步的工作。
第2图描述一种多元线性频率估测系统实施例的结构图。当检测到频率校正突发(FB)信号，并抽样得到Z个复数样本之后，相位计算单元21将复数样本S0～SZ-1反正切(arc tangent)，以计算复数样本S0～SZ-1的相位A0～AZ-1。计算出来的相位A0～AZ-1被传送到(M-1)个多工器222～22M，各包括了不同数目的输出分支。例如多工器222为1∶2多工器，就有两个输出分支，而多工器22M为1∶M多工器，就有M个输出分支。从复数样本S0～SZ-1就可以得到Q组不同的相位组，Q的值是由1累加到M(即Q＝1+2+…+M)。如果系统只有两个多工器222与223，即M＝3，总共就会有六(1+2+3)组相位。各个多工器陆续将相位A0～AZ-1切分为特定数量组相位，例如多工器222将相位A0～AZ-1分成两个组相位，分别为A0，A2，A4，…，AZ-2，以及A1，A3，A5，…，AZ-1。
每一个相位误差计算单元231～23Q从一个对应的多工器输出接收一组相位后，计算并累加相位误差。例如，如果总共有100个复数样本(Z＝100)，第一组相位A0～A99的相位误差向量Δ1为[A1-A0-π2,A2-A1-π2,...,A99-A98-π2],]]>而相位累加总合Θ1为
。同样地，第二组相位A0，A2，A4，…，A98的相位误差向量Δ2为[A2-A0-π，A4-A2-π，…，A98-A96-π]，而相位累加总合Θ2为
，以此类推。相位误差计算单元231～23Q产生的这些向量累加总合Θ1～ΘM于是被传送至其对应的线性回归计算单元241～24Q作频率估测。
线性回归计算单元241～24Q估计频率偏移造成的各组相位误差值的斜率。算式(1)为斜率的估计公式。
slope=N×Sxy-Sx×SyN×Sxx-Sx×Sx]]>算式(1)其中，N代表输入的总数，也就是一个对应相位误差计算单元231～23Q所计算出来的相位误差总数，而算式(2)～(5)定义码元Sx、Sy、Sxy、Sxx。
Sx=Σn=0N-1x(n)]]>算式(2)Sy=Σn=0N-1y(n)]]>算式(3)Sxy=Σn=0N-1x(n)y(n)]]>算式(4)Sxx=Σn=0N-1x2(n)]]>算式(5)其中x(n)为输入样本，即相位误差的索引，而y(n)为相位误差向量中第n个相位误差值。
当所有线性回归计算单元241～24Q计算出斜率后，频率估测单元25根据绝对差额判断哪些斜率为相似的斜率值。
第3图的流程图描述了多元线性回归频率估测方法的一个例子。在进入计算线性回归斜率的循环之前，先计算输入复数样本的相位。M的初始值会依据系统效能需求而被设定，M的值越大，代表估计出来的频率会越精准，这是因为在频率估测过程当中，考虑了较多种组合的相位才得到最后频率估测平均值。相位会被分成M种不同的相位组，各个相位组的相位误差(即相位差额)被计算并累加起来。各组相位误差的斜率可以利用线性回归算法计算出来，并且为了之后的相似度比较而储存起来。当所有的相位组合都被计算并得到斜率后，将这些斜率比较并选出数值较为相似的斜率，最后利用这些选出的斜率作平均算出估测的频率值。
从第3图的流程图中，选择相似值的步骤可以藉由第4图的流程图作说明。在第4图中，总共有Q(Q＝1+2+…+M)个斜率被计算出来，这Q个斜率会一一被检查，并将相近的斜率值选出。相近斜率的数值差距不可以超过一个特定的默认值。如果相近的斜率数量超过斜率总数的三分之二，这些相近斜率值便会被当作是“正确的频率估测结果”，系统因此会将这些相近斜率值作平均，并将平均值输出为频率估测值。其它不那么相似的斜率被认为是受到较大的干扰，而不被考虑在平均上。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种频率估测方法，包括检测包括多个复数样本的频率校正突发信号；从该等复数样本计算出相位序列；根据预定规则将该相位序列分成多个相位分序列；分别计算该相位序列与各相位分序列的相位误差，以获得各相位序列或相位分序列的相位误差总合；为各相位误差总合执行线性回归运算获取线性回归斜率；以及从该等线性回归斜率导出估测频率。
2.根据权利要求1所述的频率估测方法，其中该相位序列中的该等相位是由反正切计算出来的。
3.根据权利要求1所述的频率估测方法，其中对照N个相位误差的相位误差总合，其斜率计算方法为slope=N×Sxy-Sx×SyN×Sxx-Sx×Sx,]]>其中Sx=Σn=0N-1x(n),]]>Sy=Σn=0N-1y(n),]]>Sxx=Σn=0N-1x2(n),]]>x(n)代表该等相位误差的索引，而y(n)代表第n个相位误差。
4.根据权利要求1所述的频率估测方法，其中从该等线性回归斜率导出该频率的步骤还包括计算该等线性回归斜率之间的绝对差值，将对应到绝对差值大于默认值的斜率舍弃，并且将剩余的斜率平均。
5.根据权利要求4所述的频率估测方法，还包括如果舍弃斜率的数量超过全部斜率数量的预设比例，发送错误消息。
6.根据权利要求5所述的频率估测方法，其中该预设比例为三分之一。
7.根据权利要求1所述的频率估测方法，其中切分该相位序列还包括选择M种用来切分该相位序列的方式；以及将该相位序列依据M种方式的一种切分方式(第m种方式)，平均切分为m个相位分序列，其中m可以为整数1到整数M，以获得Q个相位分序列，Q＝1+2+…+M，因此各相位与同一相位分序列中之后的相位，在原本的相位序列中相隔m个样本距离。
8.一种频率估测系统，包括检测器，检测包括多个复数样本的频率校正突发信号；相位计算单元，从该检测器检测到的该等复数样本计算出相位序列；切分单元，根据预定规则将该相位序列分成多个相位分序列；相位误差计算单元，分别计算该相位序列与各相位分序列的相位误差，以获得各相位序列或相位分序列的相位误差总合；线性回归计算单元，为各相位误差总合执行线性回归运算获取线性回归斜率；以及频率估测单元，从该线性回归计算单元输出的该等线性回归斜率导出估测频率。
9.根据权利要求8所述的频率估测系统，其中该相位误差计算单元还包括多个子单位，用来并行计算各个相位序列以及相位分序列。
10.根据权利要求8所述的频率估测系统，其中该线性回归计算单元还包括多个子单位，用来平行执行各个相位序列以及相位分序列的线性回归运算。
11.根据权利要求8所述的频率估测系统，其中该相位计算单元从该等复数样本，将该相位序列中的该等相位由反正切计算出来。
12.根据权利要求8所述的频率估测系统，其中该线性回归计算单元估计对照N个相位误差的相位误差总合的斜率，是计算slope=N×Sxy-Sx×SyN×Sxx-Sx×Sx,]]>其中Sx=Σn=0N-1x(n),]]>Sy=Σn=0N-1y(n),]]>Sxx=Σn=0N-1x2(n),]]>x(n)代表该等相位误差的索引，而y(n)代表第n个相位误差。
13.根据权利要求8所述的频率估测系统，其中该频率估测单元计算该等线性回归斜率之间的绝对差值，将对应到绝对差值大于默认值的斜率舍弃，并且将剩余的斜率平均。
14.根据权利要求13所述的频率估测系统，其中该频率估测单元于舍弃斜率的数量超过全部斜率数量的预设比例时，发送错误消息。
15.根据权利要求14所述的频率估测系统，其中该预设比例为三分之一。
16.根据权利要求8所述的频率估测系统，其中该切分单元还包括M个多工器，用来产生Q组相位，各个多工器将该相位序列平均切分为m个相位分序列，其中m属于整数1到整数M，而Q＝1+2+…+M，因此各相位与同一相位分序列中之后的相位，在原本的相位序列中相隔m个样本距离。
全文摘要
本发明提供一种多元线性回归频率估测方法与系统。算出接收信号的相位序列后，根据预设规则将此相位序列分割成许多分序列，再利用线性回归分析将这些分序列的相位差额以及相位差额的斜率计算出来。最后将对应各个分序列的斜率结合，便可得到一个可靠的估测频率。
文档编号H04L27/22GK1722717SQ20051008481
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月14日 优先权日2004年7月14日
发明者杨石阳, 康志伟 申请人:明基电通股份有限公司