專利名稱：一種多頻偏載波同步及信道估計的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于多天線多載 波系統(tǒng)的多頻偏載波同步及信道估計的方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，多載波技術(shù)，尤其是正交頻分復(fù)用
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 簡稱OFDM)技 術(shù)，以其高頻譜利用率、有效對抗多徑等特點被引入到無線局域網(wǎng)和 無線城域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)中，并在第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project,簡稱3GPP )啟動的長期演進(jìn)(Long Term Evolution,簡稱LTE)研究中，OFDM已經(jīng)被釆納為下行的多址方 式。于此同時，為提高頻譜利用率和通信系統(tǒng)吞吐量，多輸入多輸出
(Multi-input Multi-output,簡稱MIMO)也4皮視為未來移動通信 所必須采用的技術(shù)之一，在以上所提到的標(biāo)準(zhǔn)中也均被采納。而為了 提高小區(qū)覆蓋，減少傳輸功率，降低天線陣元間的相關(guān)干擾，分布式 MIMO (Distributed MIMO)，虛擬MIMO (Virtual MIMO)以及 協(xié)同式傳輸?shù)葟V義MIMO凈支術(shù)也已在諸如IEEE 802.16J等標(biāo)準(zhǔn)中得 到廣泛應(yīng)用。
基于MIMO的多載波系統(tǒng)的同步過程包括符號同步和載波同 步。其中載波同步主要是為了補償由于收發(fā)機(jī)晶振誤差或多普勒頻偏 引起的載波頻率偏移(Carrier Frequency Offset,簡稱CFO)，避 免其所引發(fā)的鄰載波間干擾(Inter Carrier Inference,簡稱ICI)。 在傳統(tǒng)集中式MIMO系統(tǒng)中，由于各發(fā)送天線連接同一振蕩器，且 進(jìn)行基本一致的移動，故假設(shè)收發(fā)機(jī)各天線間的CFO相同是合理 的。但是在分布式MIMO (Distributed MIMO)，虛擬MIMO(Virtual MIMO )以及協(xié)同式傳輸?shù)葟V義MIMO系統(tǒng)中，可能的收 發(fā)機(jī)各天線間晶振及多普勒頻移的不同都會造成不同收發(fā)天線間具有 不同的頻率偏移，本文中頻率偏移簡稱"頻偏，，。由于多載波系統(tǒng)本 身對頻偏極為敏感，而受到不同載波頻偏影響的信號疊加就更會對多 載波系統(tǒng)，尤其是正交多載波系統(tǒng)的正交性及系統(tǒng)性能帶來惡劣的影 響。這就要求接收機(jī)可以對如上所述的多頻偏做出準(zhǔn)確的估計和補 償。此外，由于多頻偏的存在，所傳送用于信道估計的導(dǎo)頻序列也會 受到其影響。因此，如何對導(dǎo)頻序列進(jìn)行合適的處理以正確地估計信 道狀態(tài)信息(Channel State Information,簡稱CSI)是MIMO系統(tǒng) 需要解決的關(guān)鍵問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種用于多天線多載波系統(tǒng)的多頻偏載波 同步及信道估計的方法和設(shè)備，能夠在各發(fā)送天線同接收天線間頻率 偏移不同的情況下，準(zhǔn)確估計出各天線對間的頻率偏移及信道狀態(tài)信 每.
基于上述目的本發(fā)明提供的多天線多載波系統(tǒng)的多頻偏載波同步
及信道估計的方法，包括
接收機(jī)在對接收信號進(jìn)行符號同步補償之后，對其中 一根發(fā)送天線 的頻率偏移值進(jìn)行初始化，并將接收信號使用該初始化頻率偏移值進(jìn)行 補償；
估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移值，并估計出各發(fā)送天 線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息；
根據(jù)所述頻率偏移值和信道狀態(tài)信息對接收信號進(jìn)行頻偏補償和信 道均衡。
較佳的，該方法發(fā)送端在各天線上發(fā)送的同步符號應(yīng)滿足各天 線上頻域循環(huán)相移且無零值點，時域重復(fù)。
較佳的，該方法所述構(gòu)造各發(fā)送天線所需同步符號的操作包括 在各天線分別構(gòu)造兩段重復(fù)的，天線間具有循環(huán)相移的同步序列，同步序列長度為同步符號長度的一半；在每根天線上對兩個同步 序列分別進(jìn)行快速傅立葉逆變換，并在時域?qū)⒛孀儞Q后的同步序列組 合成時域同步符號。
較佳的，該方法所述各天線上循環(huán)相移的間隔取為等間隔或不等 間隔，并且須大于信道最大多徑時延。
較佳的，該方法所述接收機(jī)在對接收信號進(jìn)行符號同步補償之 后，對其中一根發(fā)送天線的頻率偏移值進(jìn)行初始化的過程還包括
當(dāng)系統(tǒng)為多跳系統(tǒng)，且前一跳源節(jié)點向目標(biāo)節(jié)點發(fā)送導(dǎo)頻信 息，使用前一跳估計的頻率偏移值為本跳的初始化頻率偏移值；
當(dāng)系統(tǒng)不是多跳系統(tǒng)時，通過對接收導(dǎo)頻符號的前后部分進(jìn)行相 關(guān)，并取幅角得到。
較佳的，該方法所述估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移 值，和估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息采用迭代方 式；在每次迭代中，通過消除已估計頻率偏移值對接收同步導(dǎo)頻的影響 估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移值。
較佳的，該方法所述估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移 值，并估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息的操作包 括
a. 將經(jīng)過頻偏補償?shù)乃龅钠渲幸桓炀€的時域信道狀態(tài)信息 和未經(jīng)頻偏補償?shù)牧硪桓炀€的時域信道狀態(tài)信息分離開來；
b. 找到相對于所述其中一個天線的已經(jīng)補償初始化頻偏的有效 徑位置，將該位置上的時域信號提取出來作為所述其中一個天線的時 域信道狀態(tài)信息估計值，并將其置零，將其余部分進(jìn)行下一步操作；
c. 將剩余信號重復(fù)以上操作，直到只剩下一根天線上的頻偏信 息未被補償為止；
d，對剩下的一根天線的信號執(zhí)行步驟a的相反操作得到該天線 的準(zhǔn)確頻率偏移值；
e.將該天線的準(zhǔn)確頻率偏移值作為初始化頻偏帶入以上步驟， 從而迭代得出各天線的信道狀態(tài)信息及頻率偏移值。較佳的，該方法所述步驟a包括將補償過初始化頻偏的接收導(dǎo) 頻符號的前后部分分別進(jìn)行傅立葉變換，點乘第一根天線的發(fā)送頻域 同步序列，傅立葉逆變換；
所述步驟e包括將該剩下的一根天線的信號進(jìn)行傅立葉變換， 除以相應(yīng)發(fā)送天線的頻域同步符號，反傅立葉變換，將處理的數(shù)據(jù)對 前后部分進(jìn)行相關(guān)后取幅角并加上之前補償了的其它天線的頻偏初始 值。
較佳的，該方法步驟b所述找到相對于所述其中一個天線的已經(jīng) 補償初始化頻偏的有效徑位置的過程包括
將所有當(dāng)前最強(qiáng)徑的集合作為每對發(fā)送天線、接收天線間經(jīng)歷信道 的有效徑，其位置為信道多徑時延；
或者判斷當(dāng)前最強(qiáng)徑的能量或絕對幅度最大值是否大于設(shè)定的門限 值，如果大于設(shè)定門P艮值則判為有效徑，否則判為非有效徑；
或者根據(jù)噪底設(shè)定門限值。
較佳的，該方法所述所有當(dāng)前最強(qiáng)徑的集合為每對發(fā)送天線、接收 天線間經(jīng)歷信道的有效徑，其位置為信道多徑時延。
較佳的，該方法應(yīng)用于多發(fā)單收、多發(fā)多收或者協(xié)作式中繼通信系統(tǒng)。
較佳的，該方法適用的多天線系統(tǒng)包括
分布式MIMO系統(tǒng)、虛擬MIMO系統(tǒng)、協(xié)作式中繼系統(tǒng)、其它 各發(fā)送天線發(fā)送信號同接收天線具有不同頻率偏移的情況。
基于上述目的本發(fā)明還提供了一種多天線多載波系統(tǒng)的多頻偏載波 同步及信道估計的設(shè)備，包括
同步補償模塊，用于對接收信號進(jìn)行符號同步補償;
頻偏初始化模塊，用于對其中一根發(fā)送天線的頻率偏移值進(jìn)行初始
化；
頻偏補償模塊，用于對接收信號使用該初始化頻率偏移值進(jìn)行補
償；信道狀態(tài)信息估計模塊，用于估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻
率偏移值，并估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息；
頻偏補償和信道均衡^=莫塊，用于^f艮據(jù)所述頻率偏移值和信道狀態(tài)信 息對接收信號進(jìn)行頻偏補償和信道均衡。
較佳的，該設(shè)備所述信道狀態(tài)信息估計模塊在執(zhí)行估計各發(fā)送天線 相對于接收天線的頻率偏移值，和估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間 的信道狀態(tài)信息操作中采用迭代方式；在每次迭代中，通過消除已估計 頻率偏移值對接收同步導(dǎo)頻的影響估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻 率偏移值。
較佳的，該設(shè)備所述信道狀態(tài)信息估計模塊在估計各發(fā)送天線相 對于接收天線的頻率偏移值，并估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間 的信道狀態(tài)信息的操作包括
a. 將經(jīng)過頻偏補償?shù)乃龅钠渲幸桓炀€的時域信道狀態(tài)信息 和未經(jīng)頻偏補償?shù)牧硪桓炀€的時域信道狀態(tài)信息分離開來；
b. 找到相對于所述其中一個天線的已經(jīng)補償初始化頻偏的有效 徑位置，將該位置上的時域信號提取出來作為所述其中 一個天線的時 域信道狀態(tài)信息估計值，并將其置零，將其余部分進(jìn)行下一步操作；
c. 將剩余信號重復(fù)以上操作，直到只剩下一根天線上的頻偏信 息未被補償為止；
d. 對剩下的一根天線的信號執(zhí)行步驟a的相反操作得到該天線 的準(zhǔn)確頻率偏移值；
e. 將該天線的準(zhǔn)確頻率偏移值作為初始化頻偏帶入以上步驟， 從而迭代得出各天線的信道狀態(tài)信息及頻率偏移值。
從上面所述可以看出，本發(fā)明提出一種用于多天線多載波系統(tǒng)的 多頻偏載波同步及信道估計的方法和設(shè)備能夠準(zhǔn)確高效地估計出多天 線多載波系統(tǒng)中的多頻偏及對應(yīng)的信道沖激響應(yīng)。


圖1為本發(fā)明在所述系統(tǒng)中的位置及發(fā)送端和接收端的整體流程示意圖2為本發(fā)明用于多發(fā)送天線多載波系統(tǒng)的頻偏同步方法的一實施 例的接收端流程示意圖3為圖2實施例所需發(fā)送端同步符號設(shè)計示意圖4為圖2實施例所需接收端頻偏及信道狀態(tài)信息估計設(shè)計示意
圖5為本發(fā)明用于多發(fā)送天線多載波系統(tǒng)的頻偏同步設(shè)備的結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，其中說明本發(fā)明的示例 性實施例。
本發(fā)明多頻偏載波同步及信道估計的方法包括 接收機(jī)首先對接收信號進(jìn)行符號同步，獲得快速傅立葉變換的起始 位置估計，根據(jù)所述同步符號起始位置估計，在不同的系統(tǒng)中，依據(jù)精 度要求的不同，通過所述方法，初始化其中一根天線的頻率偏移值；
通過所述方法，將該初始化頻偏值帶入迭代過程，在每次迭代中， 通過消除已估計頻偏對接收同步導(dǎo)頻的影響估計各發(fā)送天線相對于接收 天線的頻率偏移，并在處理的同時估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間 的信道狀態(tài)信息。
根據(jù)所述頻率偏移和信道狀態(tài)信息對接收信號進(jìn)行頻偏補償和信道 均衡。
進(jìn)一步的，構(gòu)造各發(fā)送天線所需同步符號的操作可以具體為 各天線頻域同步符號由兩段重復(fù)的同步序列構(gòu)成，各天線的同步序
列具有循環(huán)相移，同步序列長度為同步符號長度的一半。在每根天線上
對兩個同步序列分別進(jìn)行快速傅立葉逆變換，并在時域?qū)⒛孀儞Q后的同
步序列組合成時域同步符號。
進(jìn)一步的，接收機(jī)在獲得快速傅立葉變換的起始估計位置之后，所
述頻率偏移值估計的操作可以具體包括估計或通過已有信息獲得初始化頻偏值。其中，在多跳協(xié)作式通信 系統(tǒng)中，可通過前一跳信息估計源節(jié)點天線同接收天線之間的頻偏值。
在其它廣義MIMO系統(tǒng)中，可通過將所述定時補償后的同步符號的前 半部和后半部進(jìn)行共軛相乘，獲取共軛相乘的結(jié)果的幅角部分，將所述 幅角部分換算成初始化頻偏估計值。
根據(jù)所述初始化頻偏對接收導(dǎo)頻信號進(jìn)行補償，并通過所述方法濾 除相對于該發(fā)送天線的接收數(shù)據(jù)(已補償部分頻偏)。
根據(jù)上述方法，對相對于其它發(fā)送天線的接收信號作類似處理，使 接收信號僅剩余相對于最后一根發(fā)送天線(天線M)的數(shù)據(jù)(未做頻率 偏移補償)。
通過所述方法，估計天線N同接收天線間的頻率偏移，并分別對不 同發(fā)送天線所述數(shù)據(jù)部分進(jìn)行定時補償和頻偏補償。
進(jìn)一步的，在對接收導(dǎo)頻信號進(jìn)行初始化頻偏補償，濾除相對于該 發(fā)送天線的接收數(shù)據(jù)(已補償部分頻偏)并對其進(jìn)行信道估計的方法， 可以具體包括
第一步，該信號通過傅立葉變換轉(zhuǎn)換到頻域，并將頻域信號同已知 的相對于該天線的導(dǎo)頻頻域信號相乘后通過反傅立葉變化轉(zhuǎn)換到時域， 抽取相對于進(jìn)行補償?shù)奶炀€的有效徑，其余位置置零，將其用于相對于 第1根天線的信道估計。并將相對于進(jìn)行補償?shù)奶炀€的有效徑之外位置 的時域信號抽取，用于頻偏估計。以上步驟應(yīng)當(dāng)進(jìn)行M-l次，每次步 驟被稱作為第m次刪除，從而得出僅剩于未做頻率偏移補償?shù)南鄬τ?第M根天線的接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù)。
第二步，可通過對上述導(dǎo)頻數(shù)據(jù)平分為前部和后部，并對所述前部 和后部進(jìn)行共軛相乘，獲取共軛相乘的結(jié)果的幅角部分，將所述幅角部 分換算成初始化頻偏估計值對應(yīng)為第M根天線的頻率偏移估計值。
第三步，可將該估計出的對應(yīng)于第M根天線的頻率偏移估計值作 為修正后的初始化頻偏值帶入接收信號，重復(fù)以上步驟，得到相對于第 M根天線信道估計和相對于第M-l根天線的頻率偏移估計值。
第四步，相似的，迭代進(jìn)行以上操作，可得到對應(yīng)于所有發(fā)送天線的信道估計值和頻率偏移估計值。
優(yōu)選地，所述方法適用于多發(fā)單收、多發(fā)多收或者協(xié)作式中繼通信 系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所有當(dāng)前最強(qiáng)徑的集合即為每對發(fā)送天線、接收天線間經(jīng) 歷信道的有效徑，其位置為信道多徑時延。
優(yōu)選地，當(dāng)前最強(qiáng)徑的能量或絕對幅度最大值是否大于設(shè)定門限 值，如果大于設(shè)定門限值則判為有效徑，否則判為非有效徑。
優(yōu)選地，根據(jù)噪底設(shè)定門限值。
參見圖1所示，示出了發(fā)送端和接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程的 整體流程示意圖。發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中，需要經(jīng)過發(fā)送數(shù)據(jù)、快速
傅立葉逆變換(IFFT )、復(fù)用、成幀、信道、頻偏等過程；接收端接收 數(shù)據(jù)時，會經(jīng)過解復(fù)用、多天線定時補償、多天線頻偏補償、多天線信 道均衡、接收數(shù)據(jù)等過程。本發(fā)明多天線頻偏及信道聯(lián)合估計可以設(shè)置 在接收端的多天線頻偏補償和多天線信道均衡過程中執(zhí)行。 下面結(jié)合圖2、 3和4對本發(fā)明較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。 圖2所示為本發(fā)明用于多天線多載波系統(tǒng)的多頻偏同步及信道估計 的方法的一實施例的流程示意圖。
同步過程主要在接收端完成，但在發(fā)送端需要在各發(fā)送天線發(fā)送適 合的同步符號。
圖3所示為發(fā)送端在各發(fā)送天線發(fā)送的同步符號設(shè)計流程在各天 線分別構(gòu)造兩段重復(fù)的同步序列5VX，W ，天線間具有循環(huán)相移
_ .2"./i:0(m—1)
(H乂 )的同步序列&,同步序列長度A^為同步 符號長度iV的 一半。在每^L天線上對兩個同步序列分別進(jìn)行快速傅立葉 逆變換IFFT，并在時域?qū)⒛孀儞Q后的同步序列組合成時域同步符號 Sm、 Sm。
為簡單起見，以下實施例中假設(shè)發(fā)送端天線個數(shù)為2，但是具有普 通通信技術(shù)背景的人員應(yīng)該知道，該方法可應(yīng)用于發(fā)送天線數(shù)大于2的情況，故該假設(shè)不應(yīng)對該專利權(quán)利起到不當(dāng)限制。
參見圖2所示，接收端的同步流程具體包括
步驟201，接收機(jī)接收到多發(fā)送天線發(fā)送的，經(jīng)過不同信道衰落及 頻率偏移的信號的疊加信號，通過多天線符號同步估計出各天線的符號 時間偏移并進(jìn)行補償，此時接收信號可以表示為
乂2 i—i y'2 l—l
咖)=6 ^ "》2(/)咖—/)袖 (1)
公式(l)中f^， &2表示不同發(fā)送天線對應(yīng)的頻率偏移值，/z表
示時域信道狀態(tài)信息，丄表示信道多徑數(shù)，w表示時域加性白高斯噪
聲，n表示抽樣時刻、l表示多徑標(biāo)號；ii表示發(fā)送時域?qū)ьl。
步驟202，初始化天線1上的頻率偏移值，針對不同的系統(tǒng)，該步 驟有不同的方法，所示如下
當(dāng)該方法用于協(xié)作式中繼通信中時，源節(jié)點在第一跳時會同時給中 繼節(jié)點及目標(biāo)節(jié)點分別發(fā)送數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻，此時目標(biāo)節(jié)點可以估計出第一 跳時源節(jié)點與目標(biāo)節(jié)點之間的頻率偏移值。第二跳時，中繼節(jié)點和源節(jié) 點將同時向目標(biāo)節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻，此時中繼節(jié)點和源節(jié)點構(gòu)成了一 個虛擬MISO系統(tǒng)，而此時可以初始化源節(jié)點與目標(biāo)節(jié)點之間的頻率偏
移值4v,為第一跳時目標(biāo)節(jié)點所估計的值。
當(dāng)該方法用于其它非多跳MIMO系統(tǒng)時，初始化頻偏可以對任意
發(fā)送天線進(jìn)行操作，步驟如下
〃 =2>('>*(^ + 0 (2)
將p代入到得到天線1上的初始化頻率偏移值 = ^ (3)
度,
公式(2)中K0表示公式(1)所示的接收信號，AA為OFDM符號長
步驟203，將接收信號使用天線l的初始化頻偏進(jìn)行補償，即 ~^~ (4)步驟204、 205，估計天線1上的信道狀態(tài)信息及天線2上的頻率偏 移值。
這兩個步驟具體如圖4所示，可以表示為以下子步驟 步驟401，將天線1補償過初始化頻偏的接收導(dǎo)頻符號r的前后部 分n、 r2分別進(jìn)行傅立葉變換FFT得到R" R2;并經(jīng)點乘天線1的發(fā) 送頻域同步序列YiRiSm、 Y2R2STxl，傅立葉逆變換IFFT等操作后得
到信號y" y2，將經(jīng)過頻偏補償?shù)奶炀€l的時域信道狀態(tài)信息和未經(jīng)頻
偏補償?shù)奶炀€2的時域信道狀態(tài)信息分離開來。
步驟402的目的是為了尋找相對于發(fā)送天線1的已經(jīng)補償初始化頻 偏的有效徑位置《，有效徑的選取方法如下
優(yōu)選地，根據(jù)將接收信號同發(fā)送導(dǎo)頻相關(guān)，判斷當(dāng)前徑的能量或絕 對幅度最大值是否大于設(shè)定門限值，如果大于設(shè)定門限值則判為有效 徑，否則判為非有效徑。
優(yōu)選地，根據(jù)噪底設(shè)定門限值判別有效徑。
步驟403，將相對于發(fā)送天線1的已經(jīng)補償初始化頻偏的有效徑同 相對于發(fā)送天線2的未補償頻偏的部分分離開，可通過以下公式得到<formula>formula see original document page 15</formula>
步驟404，根據(jù)找到的相對于發(fā)送天線1的已經(jīng)補償初始化頻偏的 有效徑，對發(fā)送天線1進(jìn)行信道估計。這里hi、 h2即為本次估計的天線 l的時域信道狀態(tài)信息。
步驟405,執(zhí)行步驟401的相反操作，即對hl、 h2傅立葉變換 FFT等操作后得到Y(jié)1、 Y2，再對Y1、 Y2進(jìn)行傅立葉變換FFT得到頻 域同步序列RlYl/STxl、 R2Y2/STxl，對RlYl/STxl、 R2Y2/STxl逆傅 立葉變換IFFT,從而得到僅含有第二根發(fā)送天線頻偏值的接收同步序 歹寸r，及r， 。
步驟406，通過執(zhí)行如以下公式的操作，得到天線2的頻率偏移 CFO估計值Sw?！?=Z々rx2《
2;r
W/2—l
&2= !>腳("+ ^/2)."二(") (6)
"=0
步驟206、 207，反饋估計天線2上的信道狀態(tài)信息，將天線2的頻 率偏移估計值^2當(dāng)作初始化頻偏并重復(fù)步驟204、 205操作，得到相對 于發(fā)送天線2的信道狀態(tài)信息及相對于發(fā)送天線1的更新的頻率偏移估
計值S 。
步驟208是為了得到更高精度的頻率偏移值時進(jìn)行的操作。該步驟 按照預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)重復(fù)204 ~ 207步驟，得到更為精確的頻偏估計及 信道狀態(tài)信息。
步驟209，將以上估計的各天線的頻偏估計和信道狀態(tài)信息帶入接 收數(shù)據(jù)，根據(jù)頻率偏移CFO估計值對數(shù)據(jù)部分進(jìn)行補償，根據(jù)CSI估 計值對數(shù)據(jù)部分進(jìn)行解碼，實現(xiàn)頻偏補償及信道均衡。
若天線數(shù)為M個，則步驟202所述初始化頻偏估計采用如下公式
4,="r》 (7)
其中&(Z卜丄.Z^z z(〖+ w) ， ！^表示接收到的時域信號。
"V "=。 2 J
步驟406中先進(jìn)行粗多CFO估計
u = nc力
v《.，.(f;.u)) (8)
循環(huán)開始，對于/7 = 0:^-1
~(")= ^ 、 甘J (9) 一(") 其它
/ = 0:2M — 1, "/ ,;p + M ， /二0:Z^-1 u一f,(A.(^.h")
<(P) = g>;) (10)
循環(huán)結(jié)束 其中<formula>formula see original document page 17</formula>本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分
步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計 算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的
步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括ROM、 RAM、磁碟或者光盤等各種可 以存儲程序代碼的介質(zhì)?；谏鲜龇椒ǎ景l(fā)明還提供了一種多天線多載波系統(tǒng)的多頻偏載
波同步及信道估計的設(shè)備，至少包括
同步補償模塊，用于對接收信號進(jìn)行符號同步補償； 頻偏初始化^^莫塊，用于對其中一根發(fā)送天線的頻率偏移值進(jìn)行初始
化；
頻偏補償模塊，用于對接收信號使用該初始化頻率偏移值進(jìn)行補
償；
信道狀態(tài)信息估計模塊，用于估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻 率偏移值，并估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息；
頻偏補償和信道均衡^^莫塊，用于根據(jù)所述頻率偏移值和信道狀態(tài)信 息對接收信號進(jìn)行頻偏補償和信道均衡。
較佳的，所述信道狀態(tài)信息估計模塊在執(zhí)行估計各發(fā)送天線相對于 接收天線的頻率偏移值，和估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道 狀態(tài)信息操作中采用迭代方式；在每次迭代中，通過消除已估計頻率偏 移值對接收同步導(dǎo)頻的影響估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移 值。
較佳的，所述信道狀態(tài)信息估計模塊在估計各發(fā)送天線相對于接 收天線的頻率偏移值，并估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道 狀態(tài)信息的操作包括
a. 將經(jīng)過頻偏補償?shù)乃龅钠渲幸桓炀€的時域信道狀態(tài)信息 和未經(jīng)頻偏補償?shù)牧硪桓炀€的時域信道狀態(tài)信息分離開來；
b. 找到相對于所述其中一個天線的已經(jīng)補償初始化頻偏的有效 徑位置，將該位置上的時域信號提取出來作為所述其中一個天線的時 域信道狀態(tài)信息估計值，并將其置零，將其余部分進(jìn)行下一步操作；
c. 將剩余信號重復(fù)以上操作，直到只剩下一根天線上的頻偏信 息未被補償為止；
d. 對剩下的一根天線的信號執(zhí)行步驟a的相反操作得到該天線 的準(zhǔn)確頻率偏移值；
e. 將該天線的準(zhǔn)確頻率偏移值作為初始化頻偏帶入以上步驟，從而迭代得出各天線的信道狀態(tài)信息及頻率偏移值。
該設(shè)備可以設(shè)置在接收機(jī)中，具有執(zhí)行上述圖2 ~圖4所述方法 的功能。
另外，本發(fā)明方法和設(shè)備適用的多天線系統(tǒng)可以具體為
分布式MIMO系統(tǒng)，由于移動臺運動造成的多普勒頻移使各分 布式發(fā)送天線的發(fā)送信號相對于接收天線具有不同頻率偏移的情況。
虛擬MIMO系統(tǒng)，除上述多普勒頻移外，由于各虛擬天線所對 應(yīng)的晶振不同造成的各發(fā)送天線的發(fā)送信號相對于接收天線具有不同 頻率偏移的情況。
協(xié)作式中繼系統(tǒng)，當(dāng)使用多跳且在第一跳之后源節(jié)點與中繼節(jié) 點或者多中繼節(jié)點同時向目標(biāo)節(jié)點發(fā)送信號時，由于各節(jié)點所對應(yīng)的 晶振不同造成的各發(fā)送天線的發(fā)送信號相對于接收天線具有不同頻率 偏移的情況。此時，各發(fā)送節(jié)點可建模為發(fā)送天線。
其它各發(fā)送天線發(fā)送信號同接收天線具有不同頻率偏移的情況。 最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非 對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行修改 或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神， 其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種多天線多載波系統(tǒng)的多頻偏載波同步及信道估計的方法，其特征在于，包括接收機(jī)在對接收信號進(jìn)行符號同步補償之后，對其中一根發(fā)送天線的頻率偏移值進(jìn)行初始化，并將接收信號使用該初始化頻率偏移值進(jìn)行補償；估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移值，并估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息；根據(jù)所述頻率偏移值和信道狀態(tài)信息對接收信號進(jìn)行頻偏補償和信道均衡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)送端在各天線上 發(fā)送的同步符號應(yīng)滿足各天線上頻域循環(huán)相移且無零值點，時域重 復(fù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)造各發(fā)送天 線所需同步符號的操作包括在各天線分別構(gòu)造兩段重復(fù)的，天線間具有循環(huán)相移的同步序 列，同步序列長度為同步符號長度的一半；在每根天線上對兩個同步 序列分別進(jìn)行快速傅立葉逆變換，并在時域?qū)⒛孀儞Q后的同步序列組 合成時域同步符號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述各天線上循環(huán) 相移的間隔取為等間隔或不等間隔，并且須大于信道最大多徑時延。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機(jī)在對接 收信號進(jìn)行符號同步補償之后，對其中 一根發(fā)送天線的頻率偏移值進(jìn) 行初始化的過程還包括當(dāng)系統(tǒng)為多跳系統(tǒng)，且前一跳源節(jié)點向目標(biāo)節(jié)點發(fā)送導(dǎo)頻信 息，使用前一跳估計的頻率偏移值為本跳的初始化頻率偏移值；當(dāng)系統(tǒng)不是多跳系統(tǒng)時，通過對接收導(dǎo)頻符號的前后部分進(jìn)行相 關(guān)，并取幅角得到。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述估計各發(fā)送天線 相對于接收天線的頻率偏移值，和估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間 的信道狀態(tài)信息釆用迭代方式；在每次迭代中，通過消除已估計頻率偏 移值對接收同步導(dǎo)頻的影響估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移 值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述估計各發(fā)送天 線相對于接收天線的頻率偏移值，并估計出各發(fā)送天線到該接收天線 之間的信道狀態(tài)信息的操作包括a. 將經(jīng)過頻偏補償?shù)乃龅钠渲幸桓炀€的時域信道狀態(tài)信息 和未經(jīng)頻偏補償?shù)牧硪桓炀€的時域信道狀態(tài)信息分離開來；b. 找到相對于所述其中一個天線的已經(jīng)補償初始化頻偏的有效 徑位置，將該位置上的時域信號提取出來作為所述其中一個天線的時 域信道狀態(tài)信息估計值，并將其置零，將其余部分進(jìn)行下一步操作；c. 將剩余信號重復(fù)以上操作，直到只剩下一根天線上的頻偏信 息未被補償為止；d. 對剩下的一根天線的信號執(zhí)行步驟a的相反操作得到該天線 的準(zhǔn)確頻率偏移值；e. 將該天線的準(zhǔn)確頻率偏移值作為初始化頻偏帶入以上步驟， 從而迭代得出各天線的信道狀態(tài)信息及頻率偏移值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟a包括 將補償過初始化頻偏的接收導(dǎo)頻符號的前后部分分別進(jìn)行傅立葉變 換，點乘第一根天線的發(fā)送頻域同步序列，傅立葉逆變換；所述步驟e包括將該剩下的一根天線的信號進(jìn)行傅立葉變換， 除以相應(yīng)發(fā)送天線的頻域同步符號，反傅立葉變換，將處理的數(shù)據(jù)對 前后部分進(jìn)行相關(guān)后取幅角并加上之前補償了的其它天線的頻偏初始 值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟b所述找到 相對于所述其中一個天線的已經(jīng)補償初始化頻偏的有效徑位置的過程 包括將所有當(dāng)前最強(qiáng)徑的集合作為每對發(fā)送天線、接收天線間經(jīng)歷信道的有效徑，其位置為信道多徑時延；或者判斷當(dāng)前最強(qiáng)徑的能量或絕對幅度最大值是否大于設(shè)定的門限 值，如果大于設(shè)定門限值則判為有效徑，否則判為非有效徑；或者根據(jù)噪底設(shè)定門限值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述所有當(dāng)前最強(qiáng) 徑的集合為每對發(fā)送天線、接收天線間經(jīng)歷信道的有效徑，其位置為信 道多徑時延。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法應(yīng)用于多發(fā) 單收、多發(fā)多收或者協(xié)作式中繼通信系統(tǒng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法適用的多 天線系統(tǒng)包括分布式MIMO系統(tǒng)、虛擬MIMO系統(tǒng)、協(xié)作式中繼系統(tǒng)、其它 各發(fā)送天線發(fā)送信號同接收天線具有不同頻率偏移的情況。
13. —種多天線多栽波系統(tǒng)的多頻偏載波同步及信道估計的設(shè)備， 其特征在于，包括同步補償模塊，用于對接收信號進(jìn)行符號同步補償； 頻偏初始化模塊，用于對其中一根發(fā)送天線的頻率偏移值進(jìn)行初始化；頻偏補償模塊，用于對接收信號使用該初始化頻率偏移值進(jìn)行補償；信道狀態(tài)信息估計模塊，用于估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻 率偏移值，并估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息；頻偏補償和信道均衡^t塊，用于才艮據(jù)所述頻率偏移值和信道狀態(tài)信 息對接收信號進(jìn)行頻偏補償和信道均衡。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述信道狀態(tài)信息 估計模塊在執(zhí)行估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移值，和估計 出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息操作中采用迭代方式； 在每次迭代中，通過消除已估計頻率偏移值對接收同步導(dǎo)頻的影響估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述信道狀態(tài)信 息估計模塊在估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移值，并估計 出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息的操作包括a.將經(jīng)過頻偏補償?shù)乃龅钠渲幸桓炀€的時域信道狀態(tài)信息 和未經(jīng)頻偏補償?shù)牧硪桓炀€的時域信道狀態(tài)信息分離開來；b，找到相對于所述其中一個天線的已經(jīng)補償初始化頻偏的有效 徑位置，將該位置上的時域信號提取出來作為所述其中一個天線的時 域信道狀態(tài)信息估計值，并將其置零，將其余部分進(jìn)行下一步操作；c. 將剩余信號重復(fù)以上操作，直到只剩下一根天線上的頻偏信 息未被補償為止；d. 對剩下的一根天線的信號執(zhí)行步驟a的相反操作得到該天線 的準(zhǔn)確頻率偏移值；e. 將該天線的準(zhǔn)確頻率偏移值作為初始化頻偏帶入以上步驟， 從而迭代得出各天線的信道狀態(tài)信息及頻率偏移值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多天線多載波系統(tǒng)的多頻偏載波同步及信道估計的方法和設(shè)備，包括接收機(jī)在對接收信號進(jìn)行符號同步補償之后，對其中一根發(fā)送天線的頻率偏移值進(jìn)行初始化，并將接收信號使用該初始化頻率偏移值進(jìn)行補償；估計各發(fā)送天線相對于接收天線的頻率偏移值，并估計出各發(fā)送天線到該接收天線之間的信道狀態(tài)信息；根據(jù)所述頻率偏移值和信道狀態(tài)信息對接收信號進(jìn)行頻偏補償和信道均衡。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確高效地估計出多天線多載波系統(tǒng)中的多頻偏及對應(yīng)的信道沖激響應(yīng)。
文檔編號H04L27/38GK101304399SQ20081010427
公開日2008年11月12日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者劉寶玲, 平 張, 治 張, 張建華, 張炎炎 申請人:北京郵電大學(xué);韓國電子通信研究院