[發明專利]基于頻譜重心的粗頻偏估計方法

有效

• 申請號: 201310201694.0
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103248591A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 周春暉;董元亮;付延超;肖立民;許希斌;王京
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種基于頻譜重心的粗頻偏估計方法。

背景技術

在無線通信系統中，由于發送設備和接收設備間的頻差，以及客戶端設備移動所帶來的多譜勒頻移等影響，使得載波頻率與本地的頻率之間存在著頻率偏移。頻率偏移對無線通信系統帶來很大的影響，例如在正交頻分復用（Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM）系統中，頻域中把信道分成許多正交子信道,各子信道的載波間保持正交,且頻譜相互重疊，在這種情況下，小數倍頻偏就有可能破壞子載波間的正交性,產生載波間干擾(ICI)以造成系統性能的嚴重下降。整數倍頻偏雖然不會引起子載波間的干擾，但是會導致接收端恢復的頻域數據碼元序列的循環移位和相位旋轉，使得系統的誤比特率大大提高。所以在無線通信中，為了保證數據的可靠傳輸,需要對頻率偏移進行估計和補償，頻偏估計也就是利用接收到的信號作為觀測樣本來確定信號未知的頻偏。頻偏估計的方法有很多，在不同的系統中有著不同的頻偏估計方法。傳統的頻偏估計方法需要在發送端添加導頻信號，接收端利用已知的導頻信號進行頻偏估計。這種方法由于需要添加導頻信息，因此增加了數據的計算量和算法復雜度。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。

為此，本發明的目的在于提出一種基于頻譜重心的粗頻偏估計方法。

為達到上述目的，本發明的實施例提出一種基于頻譜重心的粗頻偏估計方法，包括以下步驟：S1：接收時域信號并將所述時域信號分成n組，并對每個組的時域信號進行N點的快速傅里葉變換以得到n組頻域數據，其中，所述n為正整數，N為快速傅里葉變換點數，為2的正整數次冪；S2：對所述n組頻域數據進行處理，以得到含有n個頻域數據對數功率的平均值向量；S3：設置噪聲本底的閾值，并根據所述噪聲本底的閾值去除所述含有n個頻域數據對數功率的平均值向量中的噪聲；以及S4：將去除噪聲后的數據進行循環平移，并計算頻域重心，以得到頻域偏移。

本發明的一個實施例中，所述步驟S2具體包括：

根據所述n組頻域數據，以得到每一組中各個元素的對數功率；以及

根據所述每一組中各個元素的對數功率，以得到含有n個頻域數據對數功率的平均值向量。

本發明的一個實施例中，所述步驟S3進一步包括：當所述平均值向量中的值小于所述噪聲本底的閾值時，將所述平均值向量中的值置為0；以及當所述平均值向量中的值不小于所述噪聲本底的閾值時，不改變所述平均值向量中的值。

本發明的一個實施例中，所述步驟S4進一步包括：將所述去除噪聲后的數據進行循環平移，以得到新的向量；對所述新的向量進行處理，以得到所述頻域重心；以及根據所述頻域重心進行處理，以得到所述頻域偏移。

本發明的一個實施例中，所述平移量為N/2點，其中，N為快速傅里葉變換點數，為2的正整數次冪。

本發明的一個實施例中，所述頻域重心通過如下公式得到，所述公式為，其中，f為頻域重心，q_i為新向量中第i個元素，q_k為新向量中第k個元素，i,k為正整數，N為快速傅里葉變換點數，為2的正整數次冪。

本發明的一個實施例中，所述頻域偏移通過如下公式得到，所述公式為，Δf=|(N+1)/2-f|，其中，Δf為頻域偏移，N為快速傅里葉變換點數，為2的正整數次冪，f為頻域重心。

根據本發明實施例的方法，由于不需要添加導頻信號，減少了數據處理量和算法復雜度，并且通過對頻率偏移進行估計，使得在預定信噪比下，具有很好的估計性能。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據本發明一個實施例的基于頻譜重心的粗頻偏估計方法的流程圖；以及

圖2為根據本發明一個實施例的利用頻譜重心對TD-LTE上行鏈路頻率偏移估計的性能曲線圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。