一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)算法，脈沖時域?qū)ьl經(jīng)過快變信道得到正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關(guān)運(yùn)算，初步得到一個載波頻偏的估計(jì)量，然后只使用導(dǎo)頻塊前后相鄰的相關(guān)量做自相關(guān)運(yùn)算，當(dāng)最大延遲數(shù)目是已知時，得到正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏的估計(jì)量。本算法降低了計(jì)算復(fù)雜度,同時仿真結(jié)果表明改進(jìn)后的算法性能良好。
【專利說明】一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及正交頻分復(fù)用(簡稱0FDM)系統(tǒng)的頻率同步【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏(簡稱CF0)估計(jì)算法。
【背景技術(shù)】
[0002]正交頻分復(fù)用系統(tǒng)是一種高效的多載波正交調(diào)制技術(shù)，已經(jīng)在現(xiàn)代數(shù)字移動通信中得到廣泛的應(yīng)用，并且將在4G通信中發(fā)揮更大的作用。其子載波正交的特性可以很好地對抗頻率選擇性衰落信道，但是由于載波頻偏的存在會帶來子載波間干擾(ICI)，同時在多用戶系統(tǒng)中會帶來多用戶干擾(MUI)，因此在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)同步過程中必須考慮載波頻偏的捕獲與消除。
[0003]在頻率選擇性信道下(多徑時不變信道下)的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的同步問題已經(jīng)有了比較廣泛的研究。伴隨著移動終端速度以及高頻載波頻率的不斷提高，此時信號收發(fā)之間的信道模型就不能簡單地以時不變信道來衡量，往往由于地形復(fù)雜加劇以及最大多普勒頻移的提高，導(dǎo)致信道必須用Jake信道或者萊絲信道來衡量。在這種情況下載波頻偏的估計(jì)問題將會變得相當(dāng)困難，傳統(tǒng)的利用循環(huán)前綴CP做自相關(guān)運(yùn)算的算法將失效，因?yàn)樵诓煌瑫r刻接收端的數(shù)據(jù)是該時刻信道在不同路徑間的沖擊響應(yīng)的卷積，它們的卷積值是時變的。另外如果從最大似然估計(jì)(ML)的算法入手，由于信道時變性帶來未知量的大大增力口，所以如果直接在接收端采用ML的方法將會遇到參數(shù)不可變識的問題。針對這個問題，引入基帶擴(kuò)展模型來降低由快變信道帶來的未知量的數(shù)目，但是使用的復(fù)指數(shù)函數(shù)基帶
擴(kuò)展模型(CE_BEM)需要最大多普勒頻移(t)這個先驗(yàn)信息。另外對于Ricklin N等
提出的利用KALMAN進(jìn)行載波頻偏信道聯(lián)合估計(jì)的算法，系統(tǒng)需要很好的初始值，由于快變信道的隨機(jī)性，如果初始值選取不合適的話，算法很難在有限的觀察量上完成收斂，并且算法對于初始值的獲取并沒有深入闡述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了避免原算法引入最大多普勒頻移造成的估計(jì)誤差，提高載波頻偏估計(jì)效率，簡化原算法復(fù)雜度，提供了一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)的改進(jìn)算法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
本發(fā)明的一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)算法，脈沖時域?qū)ьl經(jīng)過快變信道得到正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關(guān)運(yùn)算，得到自相關(guān)運(yùn)算式；在滿足信道為Jake信道，噪聲是高斯白噪聲的條件下，初步得到一個載波頻偏的估計(jì)量；不相鄰的子塊，分開的距離對同一路徑信道之間相關(guān)性的影響不同，算法只使用前后相鄰的自相關(guān)量(；當(dāng)最大延遲數(shù)目是已知時，可得到改進(jìn)后快變信道下的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏的估計(jì)量。
[0006]一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)算法所述的脈沖時域?qū)ьl經(jīng)過快變信道得到正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關(guān)運(yùn)算，得到自相關(guān)運(yùn)算式，得到運(yùn)算式的過程如下:
首先考慮一個帶長零脈沖時域?qū)ьl:
【權(quán)利要求】
1.一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)算法，其特征在于:脈沖時域?qū)ьl經(jīng)過快變信道得到正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關(guān)運(yùn)算，得到自相關(guān)運(yùn)算式；在滿足信道為Jake信道，噪聲是高斯白噪聲的條件下，初步得到一個載波頻偏的估計(jì)量；不相鄰的子塊，分開的距離對同一路徑信道之間相關(guān)性的影響不同，算法只使用導(dǎo)頻塊前后相鄰的自相關(guān)量做相關(guān)運(yùn)算；當(dāng)最大延遲數(shù)目是已知時，可得到改進(jìn)后快變信道下的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏的估計(jì)量。
2.如權(quán)利要求1所述的一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)算法，其特征在于脈沖時域?qū)ьl經(jīng)過快變信道得到正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關(guān)運(yùn)算，得到自相關(guān)運(yùn)算式，得到運(yùn)算式的過程如下，首先考慮一個帶長零脈沖時域?qū)ьl:
3.在CFO得到很好補(bǔ)償?shù)那闆r下，對于特定位置的接收信號有:
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)算法，其特征在于不同子塊上的同一位置的信號之間都會滿足式(14)的約束，由于一個正交頻分復(fù)用系統(tǒng)導(dǎo)頻塊的長度有限，對于不相鄰的子塊而言，分開的距離越遠(yuǎn)，同一路徑的信道之間的相關(guān)性越低^IaxFiAB)) ____>_0，其中j為第一類貝瑟爾函數(shù)，從相關(guān)運(yùn)算中恢復(fù)出載波頻偏的可能性會降低，所以算法只使用前后相鄰的相關(guān)量來估計(jì)載波頻偏，其中E ()為求期望運(yùn)算，第P個子塊中第m個數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)，為第p+1個子塊中第m個數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)的共軛。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種快變信道下正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)算法，其特征在于在接收的子導(dǎo)頻塊中i<i <M部分只存在著噪聲干擾，如果最大延遲數(shù)目Z是已知的，這一部分就不必進(jìn)入計(jì)算，令q=P_l，得到改進(jìn)后的快變信道下的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)載波頻偏的估計(jì)量為:
【文檔編號】H04L25/02GK103986675SQ201310363774
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】劉立程, 胡瑞 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)