[發明專利]適用于LTE-A MIMO信號分析系統的高精度頻偏測量方法

有效

• 申請號: 201810340962.X
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108696305B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 李玉環;王捷
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B17/30;H04L27/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發明公開了一種適用于LTE?A MIMO信號分析系統的高精度頻偏測量方法，包括：(1)建立LTE?A MIMO信號分析系統的卡爾曼濾波狀態空間模型；(2)根據基于循環前綴頻偏估計算法的特性，推導出卡爾曼濾波狀態空間模型中過程噪聲和觀測噪聲的方差公式；(3)在低于預設閾值的信噪比下，以子幀為單位進行數據傳輸，利用基于循環前綴的頻偏估計算法進行頻偏估計，并將該頻偏估計值作為卡爾曼濾波的初始值，設置卡爾曼濾波的迭代次數K；(4)根據步驟(1)中建立的卡爾曼濾波狀態空間模型，按照設置的迭代次數和初始值，對多個子幀的頻偏估計值進行迭代的卡爾曼濾波，得到最終的頻偏估計值。本發明可以在低信噪比下實現高精度頻偏測量。

技術領域

本發明涉及LTE-A MIMO信息技術，尤其涉及一種適用于LTE-A MIMO信號分析系統的高精度頻偏測量方法。

背景技術

無線通信是當今信息領域中最為活躍和極具挑戰性的研究熱點之一。迄今，無線通信已從模擬通信發展到數字通信，LTE-Advanced(LTE-A)作為大家熟知的第四代(4G)無線通信系統，在各大運營商的推廣下，用戶數量直線上升，已經逐步取代了以CDMA為技術支持的第三代(3G)無線通信系統，成為市場主流。在LTE-Advanced MIMO信號分析系統中，信號分析主要是在不同的寬帶和調制方式下，實現LTE-Advanced MIMO信號的功率測量、發射信號質量度量(包括頻率誤差、頻偏校正、誤差矢量幅度(EVM)、定時對齊誤差)等功能，能夠深入分析FDD格式的LTE-Advanced信號，提供全面的LTE-Advanced調制分析，并且可對LTE-FDD信號進行8×8DL(DownLink，下行鏈路)MIMO分析。此外，相對長期演進技術(LTE)，LTE-Advanced對系統指標提出了更高的測量要求，尤其是頻率偏差估計的精度直接會影響到系統信號傳輸的可靠性，因此LTE-Advanced MIMO信號分析儀的技術指標中對頻率誤差的測量精度做出了明確的要求，如安捷倫(Agilent)公司生產的X系列信號分析儀對LTE-Advanced FDD信號的頻率誤差的測量要求在±1Hz的范圍內，對LTE-Advanced TDD下行鏈路信號的頻率誤差的測量要求在±5Hz的范圍內。

在實際開放的環境中，天線對LTE基站的信號的分析測量會受到外部環境的干擾，包括電磁干擾、多徑衰落等等，這些外界干擾會導致信號的信噪比降低，使系統處于低信噪比的狀態下，導致頻偏測量值存在較大的誤差，因此需要研究開發低信噪比狀態下的高精度頻偏測量方法。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種適用于LTE-A MIMO信號分析系統的高精度頻偏測量方法，該方法利用卡爾曼濾波器的不斷遞歸的特性，降低噪聲對LTE-A MIMO信號分析系統的頻偏估計的影響，實現低信噪比下高精度的頻偏測量。

技術方案：本發明所述的適用于LTE-A MIMO信號分析系統的高精度頻偏測量方法包括：

(1)建立LTE-A MIMO信號分析系統的卡爾曼濾波狀態空間模型；

(2)根據基于循環前綴頻偏估計算法的特性，推導出卡爾曼濾波狀態空間模型中過程噪聲和觀測噪聲的方差公式；

(3)在低信噪比下，以子幀為單位進行數據傳輸，利用基于循環前綴的頻偏估計算法進行頻偏估計，并將該頻偏估計值作為卡爾曼濾波的初始值，設置卡爾曼濾波的迭代次數K；

(4)根據步驟(1)中建立的卡爾曼濾波狀態空間模型，按照設置的迭代次數和初始值，對多個子幀的頻偏估計值進行迭代的卡爾曼濾波，得到最終的頻偏估計值。

進一步的，步驟(1)中建立的狀態空間模型包括：

卡爾曼狀態方程：X(k)＝X(k-1)；

觀測方程：Y(k)＝X(k)+V(k)；

其中，預測過程方程為：