[發明專利]環境自適應簡化多項式因子頻偏估計方法

有效

• 申請號: 201110065701.X
• 申請日: 2011-03-16
• 公開（公告）號: CN102111356A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 蔣雁翔;尤肖虎;高西奇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種可應用于多輸入單輸出或多輸入多輸出通信系統中的環境自適應頻偏估計方法，屬于移動通信中的同步技術領域。

背景技術

正交頻分復用技術(OFDM，orthogonal?frequency-division?multiplexing)由于具有頻譜效率高、抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾的優點，非常適合在無線通信信道傳輸，也是當前新一代移動通信系統中采用的主流技術。多輸入多輸出技術和OFDM技術相結合，能提供更大的頻譜效率、更高的數據速率；在當前頻譜資源越來越緊張、對數據速率要求越來越高的形勢下，多輸入多輸出OFDM技術具有更為廣闊的應用前景。

但是采用OFDM技術的系統都有一個共同的缺點，對同步誤差尤其是載波頻偏非常敏感。由于OFDM系統各子信道之間的頻譜相互覆蓋，這就對它們之間的正交性提出了嚴格的要求。然而，由于無線信道存在時變性，在傳輸過程中會出現無線信號的頻率偏移，例如多普勒頻移，或者發射機載波頻率與接收機本地振蕩器之間存在的頻率偏差。只占子載波間隔一小部分的載波頻偏都會使得OFDM系統子載波之間的正交性遭到破壞，進而產生子載波間干擾，從而導致OFDM接收機性能的顯著下降。因此，對于OFDM接收機來說，載波頻偏的估計與恢復是至關重要的，載波頻偏估計是多輸入多輸出OFDM系統的關鍵技術。

發明內容

技術問題：本發明的目的是在多輸入單輸出或多輸入多輸出正交頻分復用系統中，提供一種可隨環境變化自適應進行低復雜度計算的高精度頻偏估計方法。所提出的頻偏估計方法利用訓練序列的良好相關屬性，對代價函數多項式的一階導數進行因子分解，進而利用范得蒙矩陣秩的性質，通過簡化的多項式因子實現快速低復雜度頻偏估計，并通過理論推導分析出的頻偏估計均方差，隨環境的變化自適應的實現相關頻偏估計參數的最優化，從而實現環境自適應高精度頻偏估計。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：種環境自適應簡化多項式因子頻偏估計方法：該方法包括如下步驟：

4)根據發送天線的數目N_t與Q的值計算與頻偏估計均方差相關的參數ρ，其中，Q＝N/P＞N_t，Q代表相應于發送天線上的訓練序列中相鄰非零導頻之間的間距，N為訓練序列的長度，P為基礎訓練序列的長度，P＜N，且(N)_2P＝0，(N)_2P表示關于N做模2P運算，

其中，N_t代表發送天線的數目，μ代表發送天線的索引，Q代表相應于發送天線上的訓練序列中相鄰非零導頻之間的間距，q代表相應于發送天線上的訓練序列中相鄰非零導頻之間的零導頻的索引，z_μ代表與i_μ相關的復變量，i_μ表示相應于第μ根發送天線的訓練序列的第一個非零元素的索引，代表取實部運算；

5)根據與頻偏估計均方差相關的參數ρ的值計算使頻偏估計性能最優的參數q_opt，計算方法為其中，N_t代表發送天線的數目，N_r代表接收天線的數目，P為基礎訓練序列的長度，Q代表相應于發送天線上的訓練序列中相鄰非零導頻之間的間距，q代表相應于發送天線上的訓練序列中相鄰非零導頻之間的零導頻的索引，γ代表接收信號的信噪比，μ代表發送天線的索引，z_μ代表與i_μ相關的復變量，i_μ表示相應于第μ根發送天線的訓練序列的第一個非零元素的索引；

6)對接收天線接收到的級聯序列y進行變換，將其轉換為Q×N_rP的矩陣Y，其中，N_r為接收天線的數目，P為基礎訓練序列的長度，矩陣子矩陣Y_v的元素可以表示如下；表示單位陣的第v個列矢量，表示克羅內克乘積運算，0≤q＜Q，0≤p＜P，q代表子矩陣Y_v的行索引，p代表子矩陣Y_v的列索引，T代表轉置運算；

4)計算由步驟3得到的矩陣Y的方差陣；計算方法為：R＝YY^H；矩陣子矩陣Y_v的元素可以表示如下：表示單位陣的第v個列矢量，表示克羅內克乘積運算，0≤q＜Q，0≤p＜P，q代表子矩陣Y_v的行索引，p代表子矩陣Y_v的列索引，T代表轉置運算，H代表共軛轉置運算，R代表矩陣Y的方差陣；