[發明專利]改進的寬帶MIMO中頻偏估計方法

無效

• 申請號: 200910014600.2
• 申請日: 2009-03-17
• 公開（公告）號: CN101505290A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 杜巖;梁輝;劉瑞元
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王書剛

技術領域

本發明涉及寬帶數字通信傳輸方法，屬于寬帶無線通信技術領域。

背景技術

隨著Internet與多媒體業務的發展，對無線移動通信系統能夠提供寬帶高速數據傳輸服 務的要求越來越高。由于可利用的頻率資源十分有限，同時由于無線通信系統一般受到嚴格 的功率限制，提高數據傳輸速率只能依靠發展具有更高頻譜效率的新技術。近年來，多輸入 多輸出(Multiple-Input?Multiple-Output以下簡稱MIMO)和正交頻分復用(Orthogonal Frequency?division?Multiplexing，以下簡稱OFDM)由于其高數據傳輸速率、高頻譜利用率 的優點日益受到人們越來越多的關注。而MIMO與OFDM的結合因為其高效的頻譜利用率和較 大系統的容量，已發展成為4G中的核心技術。

1.MIMO

MIMO采用在無線通信系統的發射端和接收端使用多根天線的方式，利用天線間的分集效 應以及無線環境中的多徑傳輸所造成的不同天線間信道特征的無關性，提高了信道容量。具 體實現為：在發射端和接收端使用(或只在發射端使用)多根天線，數據經編碼，調制后由發 射端的天線同時發出，發射信號在無線信道傳輸時占用相同的頻帶。信號由接收天線接收后， 在接收端經過特定的信號處理還原出原始數據信息。

MIMO系統的一個關鍵特征就是其信道模型，在傳統無線通信系統中，信號在發射端與接 收端之間經多條路徑傳輸形成的多徑效應對系統的性能會造成嚴重影響，對多徑效應的處理 一直是很復雜的問題。但是MIMO系統巧妙地利用了信號經過不同的多徑傳播產生的無關性， 將不同天線之間的信道特征歸納為相互獨立的Rayleigh分布的隨機衰落。在獨立Rayleigh 衰落信道中，每個發射天線發射的信號在各個接收端都是不相關的。

對于一個包含n_T根發射天線和n_R根接收天線的點對點的MIMO系統，考慮離散時間的復 數基帶線性系統的情形：每個符號間隔的發射信號可用一個n_T×1的列向量表示，而MIMO信 道可以建模為n_R×n_T的復數矩陣：

其中h_i，j(i＝1，2，…，n_R；j＝1，2，…，n_T)代表了第j根發射天線與第i條接收天線之 間的衰落特性。

2.OFDM和SC-FDE

OFDM是一種多載波調制技術，其主要思想是使用并行數據及頻分多路的方式來減輕多徑 干擾引起的符號間干擾，從而避免使用高度復雜的均衡器，并同時達到了較高的頻譜利用率。 但是與普通單載波系統相比，也存在一些缺點，主要問題之一是對載波頻率同步的精度要求 特別高。

頻偏是接受信號中載波頻率與本地相干載波之間的頻率差異。頻偏對OFDM系統的影響有 兩方面：破壞載波間的正交性，帶來類似噪聲的干擾，同時使星座圖產生旋轉。

OFDM系統中的載波同步就是先采用某種算法估計出頻偏。然后通過一定的方式對其進行 補償、改進。

離散OFDM系統中，設待傳輸的OFDM數據X(0)，X(1)，…，X(N-1)，(設子載波數為N)，經 IFFT以后得到時域離散信號s(n)，加循環前綴(Cyclic?Prefix，以下簡稱CP)后過信道h，設 h＝[h(0)，h(1)，…，h(L-1)]，??L為CP的長度。接收端首先進行去CP操作。當系統存在歸一化相 對頻偏ε(接收信號中載波頻率與本地相干載波之間的頻率差異稱為絕對頻偏，單位為Hz，絕 對頻偏與子載波間隔的比值為相對頻偏)時，去CP后得到的時域信號為