一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計算法
【專利摘要】本發明公開了一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計算法，脈沖時域導頻經過快變信道得到正交頻分復用系統的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關運算，初步得到一個載波頻偏的估計量，然后只使用導頻塊前后相鄰的相關量做自相關運算，當最大延遲數目是已知時，得到正交頻分復用系統載波頻偏的估計量。本算法降低了計算復雜度,同時仿真結果表明改進后的算法性能良好。
【專利說明】一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計算法
【技術領域】
[0001]本發明涉及正交頻分復用(簡稱0FDM)系統的頻率同步【技術領域】，具體涉及到一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏(簡稱CF0)估計算法。
【背景技術】
[0002]正交頻分復用系統是一種高效的多載波正交調制技術，已經在現代數字移動通信中得到廣泛的應用，并且將在4G通信中發揮更大的作用。其子載波正交的特性可以很好地對抗頻率選擇性衰落信道，但是由于載波頻偏的存在會帶來子載波間干擾(ICI)，同時在多用戶系統中會帶來多用戶干擾(MUI)，因此在正交頻分復用系統同步過程中必須考慮載波頻偏的捕獲與消除。
[0003]在頻率選擇性信道下(多徑時不變信道下)的正交頻分復用系統中的同步問題已經有了比較廣泛的研究。伴隨著移動終端速度以及高頻載波頻率的不斷提高，此時信號收發之間的信道模型就不能簡單地以時不變信道來衡量，往往由于地形復雜加劇以及最大多普勒頻移的提高，導致信道必須用Jake信道或者萊絲信道來衡量。在這種情況下載波頻偏的估計問題將會變得相當困難，傳統的利用循環前綴CP做自相關運算的算法將失效，因為在不同時刻接收端的數據是該時刻信道在不同路徑間的沖擊響應的卷積，它們的卷積值是時變的。另外如果從最大似然估計(ML)的算法入手，由于信道時變性帶來未知量的大大增力口，所以如果直接在接收端采用ML的方法將會遇到參數不可變識的問題。針對這個問題，引入基帶擴展模型來降低由快變信道帶來的未知量的數目，但是使用的復指數函數基帶
擴展模型(CE_BEM)需要最大多普勒頻移(t)這個先驗信息。另外對于Ricklin N等
提出的利用KALMAN進行載波頻偏信道聯合估計的算法，系統需要很好的初始值，由于快變信道的隨機性，如果初始值選取不合適的話，算法很難在有限的觀察量上完成收斂，并且算法對于初始值的獲取并沒有深入闡述。

【發明內容】

[0004]本發明為了避免原算法引入最大多普勒頻移造成的估計誤差，提高載波頻偏估計效率，簡化原算法復雜度，提供了一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計的改進算法。
[0005]本發明的技術方案為:
本發明的一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計算法，脈沖時域導頻經過快變信道得到正交頻分復用系統的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關運算，得到自相關運算式；在滿足信道為Jake信道，噪聲是高斯白噪聲的條件下，初步得到一個載波頻偏的估計量；不相鄰的子塊，分開的距離對同一路徑信道之間相關性的影響不同，算法只使用前后相鄰的自相關量(；當最大延遲數目是已知時，可得到改進后快變信道下的正交頻分復用系統載波頻偏的估計量。
[0006]一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計算法所述的脈沖時域導頻經過快變信道得到正交頻分復用系統的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關運算，得到自相關運算式，得到運算式的過程如下:
首先考慮一個帶長零脈沖時域導頻:
【權利要求】
1.一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計算法，其特征在于:脈沖時域導頻經過快變信道得到正交頻分復用系統的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關運算，得到自相關運算式；在滿足信道為Jake信道，噪聲是高斯白噪聲的條件下，初步得到一個載波頻偏的估計量；不相鄰的子塊，分開的距離對同一路徑信道之間相關性的影響不同，算法只使用導頻塊前后相鄰的自相關量做相關運算；當最大延遲數目是已知時，可得到改進后快變信道下的正交頻分復用系統載波頻偏的估計量。
2.如權利要求1所述的一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計算法，其特征在于脈沖時域導頻經過快變信道得到正交頻分復用系統的時域信號，對不同子塊、同一位置的時域信號做自相關運算，得到自相關運算式，得到運算式的過程如下，首先考慮一個帶長零脈沖時域導頻:
3.在CFO得到很好補償的情況下，對于特定位置的接收信號有:
4.如權利要求1或2所述的一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計算法，其特征在于不同子塊上的同一位置的信號之間都會滿足式(14)的約束，由于一個正交頻分復用系統導頻塊的長度有限，對于不相鄰的子塊而言，分開的距離越遠，同一路徑的信道之間的相關性越低^IaxFiAB)) ____>_0，其中j為第一類貝瑟爾函數，從相關運算中恢復出載波頻偏的可能性會降低，所以算法只使用前后相鄰的相關量來估計載波頻偏，其中E ()為求期望運算，第P個子塊中第m個數據接收數據，為第p+1個子塊中第m個數據接收數據的共軛。
5.如權利要求1或2所述的一種快變信道下正交頻分復用系統載波頻偏估計算法，其特征在于在接收的子導頻塊中i<i <M部分只存在著噪聲干擾，如果最大延遲數目Z是已知的，這一部分就不必進入計算，令q=P_l，得到改進后的快變信道下的正交頻分復用系統載波頻偏的估計量為:
【文檔編號】H04L25/02GK103986675SQ201310363774
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】劉立程, 胡瑞 申請人:廣東工業大學