[發明專利]OFDM系統中存在I/Q不平衡時的盲載波頻率偏移估計方法

有效

• 申請號: 201310018394.9
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103051584A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 劉濤;李曉飛
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及OFDM系統的盲載波頻率偏移估計方法，特別是一種I/Q不平衡時OFDM系統的盲載波頻率偏移估計方法。

背景技術

OFDM（正交頻分復用）由于頻率利用率高，已經成為無線通信中最受歡迎的技術之一。但是在實際通信系統中，OFDM很容易受到一些非理想因素的影響。例如，發射器和接收器之間的載波頻率偏移（CFO）和I/Q不平衡等。

子載波之間的正交性是OFDM系統高頻譜效率的基礎，CFO會破壞子載波之間的正交性，因此對CFO的估計是OFDM系統的一項重要任務。目前，OFDM系統中CFO的估計已有一些具有代表性的結果。其中，文獻4[P.H.Moose,A?technique?for?orthogonal?frequency?division?multiplexing?frequency?offset?correction,IEEE?Trans.Commun.42(10)(1994)2908–2914.]提出了基于兩個相同訓練符號的CFO估計。在AWGN信道中，該方法是對OFDM系統CFO的最大似然估計，但在多徑色散信道中它的性能產生惡化。Schmiddle和Cox文獻6[T.M.Schmidle,D.C.Cox,Robust?frequency?and?timing?synchronization?for?OFDM,IEEE?Trans.Commun.45(12)(1997)1613–1621]在研究多徑色散信道中基于訓練序列的CFO估計時所得的全部結果沒有考慮I/Q不平衡的影響。

在文獻3[M.Inamori,A.M.Bostamam,Y.Sanada,H.Minami,Frequency?offset?estimation?scheme?in?the?presence?of?time-varying?DC?offset?and?IQ?imbalance?for?OFDM?direct?conversion?receivers,in:18th?International?Symposium?on?Personal,Indoor?and?Mobile?Radio?Commu-nications(PIMRC’07),Athens,Greece,3–7September2007,pp.1–5.]中通過標準或特殊設計的訓練序列或導頻解決I/Q不平衡條件下的CFO估計問題。但是眾所周知，訓練序列或者導頻都會占用載荷帶寬。在文獻9[F.Horlin,A.Bourdoux,L.Van?der?Perre,Low-complexity?EM?based?joint?acquisition?of?the?carrier?frequency?offset?and?IQ?imbalance,IEEE?Trans.Wireless?Commun.7(6)(2008)2212–2220.]中采用EM算法來對CFO和I/Q不平衡進行聯合估計，但EM算法里的迭代可能需要相當大的計算量。有些文章也討論了I/Q不平衡的影響，但是它著眼于補償對解調的影響，而不是CFO的估計。

在沒有使用訓練序列的情況下，文獻8[H.Liu,U.Tureli,A?high-efficiency?carrier?estimator?for?OFDM?communications,IEEE?Commun.Lett.2(1998)104–106.]提出了一個盲CFO估計算法。它占用資源小，算法性能好，計算成本低，因此被廣泛接受為CFO估計算法的標桿。但是其沒有考慮I/Q不平衡的影響。在I/Q不平衡的情況下，估計性能將惡化。

發明內容

本發明為了解決I/Q不平衡和CFO對OFDM系統的影響，實現子載波之間的正交性，提出了一種OFDM系統中的盲CFO估計方法，該方法的核心思想是：充分利用I/Q不平衡引起的鏡像譜，實現了無訓練序列的盲CFO估計。

本發明在數學模型的建立中引入了接收矢量樣本以及其共軛形式，并在盲估計方法的基礎上建立，利用位移頻率與CFO相等時兩個內積的比值接近一個常數，提出了具體的估計方法。

OFDM系統中存在I/Q不平衡時的盲載波頻率偏移估計方法，其特征在于，所述方法具體如下：

1.1建立數學模型

OFDM系統具有BHz的帶寬，接收器接收到的信號先用頻率為N*BHz的采樣信號采樣；N是帶寬內的子載波即實子載波和虛子載波的總數量；f_c和f_o分別表示載波頻率和CFO的頻率，然后在此所示序列的循環前綴（CP）部分將被刪除；