[發明專利]一種OFDM-IM系統頻偏估計方法

有效

• 申請號: 201810143491.3
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108418772B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 陳芳炯;楊智斌;劉靖;季飛;余華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明提供一種OFDM?IM的頻偏估計方法。該方法包括：S1、對于受到非均勻頻偏的接收信號，使用兩步方法進行初步的頻偏補償：(1)重采樣及下變頻；(2)剩余頻偏∈的統一補償。第(2)步中使用空子載波的能量之和作為代價函數，通過一維搜索得到∈的初步估計值，并進行初步補償；S2、利用初步補償的信號估計OFDM?IM系統中非激活子載波位置；S3、對估計的子載波賦予一定的權值，估計的子載波的能量按照不同的權重加入到代價函數中，通過對∈的一維搜索得到∈的最終估計值，并進行再次補償。本發明采用OFDM?IM的子載波是部分激活的。這意味著除了初始設置的空子載波外，還有非激活的子載波的能量可以加以利用。因此，本發明利用非激活的子載波來優化多普勒頻移的估計。

技術領域

本發明涉及OFDM、序號調制和數字通信和參數估計領域，特別涉及一種針對OFDM-IM系統的頻偏估計方法。

背景技術

正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術是一種多載波調制技術，被現有的很多無線通信系統所采用，最典型的代表為在IEEE 802.11標準下的無線局域網技術Wi-Fi和現在已經投入商用的第四代移動通信系統4G LTE。OFDM具有較高的頻譜利用率和數據傳輸速率，而且通過將寬帶信號劃分為一系列的近乎平坦衰落的窄帶信號和增加循環前綴，能分別有效地對抗信道頻域選擇性衰落和信道的多徑效應。

OFDM技術的不足之處包括以下方面：對頻偏和相位噪聲比較敏感。功率峰值與均值比(PAPR)大；負載算法和自適應調制技術會增加系統復雜度。負載算法和自適應調制技術的使用會增加發射機和接收機的復雜度。

序號調制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with IndexModulation,OFDM-IM)技術是近兩年來提出的一種新穎的OFDM技術，OFDM-IM借鑒空域調制技術的思想，利用激活子載波的位置自由度來攜帶部分傳輸信息，接收端通過檢測激活子載波的位置來獲取這部分信息。OFDM-IM系統相對于傳統OFDM系統更具有性能優勢，并且還能通過選擇不同的激活子載波個數靈活地配置系統的頻譜率。

本發明采用OFDM-IM的子載波是部分激活的。這意味著除了初始設置的空子載波外，還有非激活的子載波的能量可以加以利用。因此，本發明利用非激活的子載波來優化多普勒頻移的估計。

發明內容

本發明的目的是提供一種針對OFDM-IM系統的頻偏估計方法。其主要思路是利用OFDM-IM空載波來改善頻偏估計性能。本發明中，OFDM-IM系統子載波數為N，系統使用MPSK調制方式，除去導頻、保護間隔以及預先設置的N_null個空子載波外，系統含有多個OFDM子塊，每個子塊有N_total個子載波，其中N_active個為激活的子載波，導頻的位置以及符號已知，預先設置的空子載波的位置已知。

本發明提供的一種針對OFDM-IM系統的頻偏估計方法，包含以下的步驟：

S1、對于受到非均勻頻偏的接收信號，使用兩步方法進行初步的頻偏補償：1、重采樣及下變頻，得到離散基帶接收信號z＝Γ(∈)y；2、剩余頻偏的統一補償。第2步中使用空子載波的能量之和作為代價函數：

其中，y為頻偏為0時的離散基帶接收信號，∈為剩余的歸一化頻偏，S_N為空子載波集合，f_m為傅里葉逆變換矩陣的第m列，Γ(∈)為頻偏矩陣(·)^H為取共軛操作，T_c為采樣間隔。

通過對∈的一維搜索得到∈的初步估計值