[發明專利]一種多小區OFDMA下行鏈路載波頻偏的估計方法

無效

• 申請號: 201010216359.4
• 申請日: 2010-07-02
• 公開（公告）號: CN101888353A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 孫健;胡敏;張春業
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03;H04L27/26
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

1.一種多小區OFDMA下行鏈路載波頻偏的估計方法，步驟如下：

1)建立系統模型；

1a)假設N個子載波分給Q個子信道進行數據的傳輸，每個子信道包含P＝N/Q個子載波；在頻域子載波是相互交叉的，子信道{q}包含的子載波為{q，Q+q，…，(P-1)Q+q}，q＝0，1，...，Q-1，即子信道{q}對應的子載波集就為{q，Q+q，…，(P-1)Q+q}，q＝0，1，...，Q-1，這些子載波集在頻域是不重疊的；

1b)不同的BS利用不同的子載波集：當N可以被Q整除時，在時域是周期為P的周期序列，否則就是偽周期的，當Q＝4時，在時域前導字是4個重復的序列，周期為P＝N/4；對一個小區中三個扇區來說，每個扇區利用一個子載波集；

1c)用戶(MS)接收到的時域信號可以表示為：

xm(n)=1NΣk=0N-1Xm(k)ej2πnNk]]>

k∈{0，1，2，...，N-1}，m∈{0，1，2}，-N_g≤n≤N-1，N是子載波數，N_g是循環前綴(CP)的長度，X_m(k)是從第m個扇區的BS傳輸來的第k個子載波，這里的每個扇區利用三個互不重疊的子載波集之一；

1d)當MS在小區或扇區的邊界處時，接收信號可以表示為：

r(n)=Σm=02ej2πϵmNnejφmΣl=0L-1hm(l)xm(n-l)+w(n)]]>

其中：{w(n)}是均值為零和方差為σ_m²的高斯噪聲，L是MS和BS之間路徑數的最大值，ε_m和h_m(l)分別為歸一化載波頻偏，相位偏移，MS和第m個BS之間的第1條路徑增益；

2)從系統模型中得到接收信號，形成矩陣F；

2a)載波頻偏ε_m包括整數部分ε_m，int和小數部分ε_m，fr，即ε_m＝ε_m，int+ε_m，fr，其中-0.5＜ε_m，fr＜0.5，得到

r(n)=Σm=02ej2πϵmNnejφm{1NΣk=0N-1Hm(k)Xm(k)ej2πnNk}]]>

其中，N是子載波的個數，H_m(k)是第m個BS和MS之間頻域的路徑增益，X_m(k)是x_m(n)變換到頻域的信號；

2b)當Q＝4時，根據接收信號的特性得到4×N/4的矩陣形式，

F=r(0)r(1)...r(N/4-1)r(N/4)r(N/4+1)...r(N/2-1)r(N/2)r(N/2+1)...r(3N/4-1)r(3N/4)r(3N/4+1)...r(N-1);]]>

3)載波頻偏的估計；

根據接收信號的特性及構造出來的F矩陣，可以利用MUSIC算法估計出小數倍載波頻偏；

3a)由F矩陣可得到協方差矩陣ψ，

Ψ=1PFFH]]>

其中，P為每個子信道的子載波個數；

3b)對協方差矩陣ψ進行奇異值分解，

Ψ=UsUzΣs00ΣzUsHUzH]]>

其中∑_s＝Diag[λ₁，...，λ_M]，∑_Z＝Diag[λ_M+1，...，λ_Q]，U_s是一個Q×M矩陣，包含M個特征值對應M個特征向量λ₁，...，λ_M，U_z包含Q-M個特征值，對應Q-M個特征向量λ_M+1，...，λ_Q；

3c)由噪聲空間和信號空間的特性，可得到峰值表達式G(ξ)的M個最大峰值，

G(ξ)=1||eH(ξ)UzUzHe(ξ)||2]]>

其中，e(ξ)＝[1，e^j2πξ，...，e^j2π(Q-)1ξ]^T，M個峰值對應于M個基站的載波頻偏在實際仿真計算時，找1/G(ξ)的M個最小峰值效果是等同的；

3d)計算出小數位CFO估計值，

ξ^m,fr=Qξ^m-q^m]]>

其中，是第m個基站的載波頻偏，是估計出的第m個基站利用的子信道，Q是子信道的個數。