帶有時(shí)變直流偏移的ofdm系統(tǒng)的載波頻率偏移估計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種帶有時(shí)變直流偏移的OFDM系統(tǒng)的載波頻率偏移估計(jì)方法，涉及通信領(lǐng)域，能夠?qū)d波頻率偏移估計(jì)準(zhǔn)確，誤差較小。本發(fā)明提供的帶有時(shí)變直流偏移（TV-DCO）的正交分頻復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)的載波頻率偏移（CFO）估計(jì)方法包括：建立帶有CFO和TV-DCO的OFDM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；通過(guò)DCO補(bǔ)償和功率泄露最小化的方法估計(jì)CFO。本發(fā)明實(shí)施例主要用于載波頻率偏移估計(jì)的過(guò)程中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】帶有時(shí)變直流偏移的OFDM系統(tǒng)的載波頻率偏移估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種帶有時(shí)變直流偏移的正交分頻復(fù)用系統(tǒng)的載波頻率偏移估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在無(wú)線通信中，正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,簡(jiǎn)稱(chēng)OFDM)技術(shù)是一種很有前途的技術(shù)，具有高效的頻譜利用，對(duì)信道的多徑衰落具有魯棒性，并且可以基于快速傅立葉變換(FFT)和逆FFT (IFFT)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，因此已經(jīng)被新興的無(wú)線系統(tǒng)廣泛采用，諸如數(shù)字音頻廣播(DAB)，數(shù)字視頻廣播(DVB)，無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)，3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)等。
[0003]但是，OFDM在實(shí)際應(yīng)用中很容易受到各種干擾的影響。載波頻率偏移(CFO)是人們最為熟悉的OFDM干擾之一。它會(huì)產(chǎn)生載波間干擾(ICI)，從而降低OFDM的性能。為了減少負(fù)面影響，在OFDM的接收過(guò)程中需要對(duì)CFO進(jìn)行估計(jì)和相應(yīng)的補(bǔ)償。現(xiàn)有技術(shù)提供的OFDM系統(tǒng)的CFO估計(jì)一般采用最大似然(ML)估計(jì)，這種方法用于在加性高斯白噪聲(AWGN)信道中OFDM系統(tǒng)的CFO估計(jì)，而在多徑色散信道中其性能將惡化。進(jìn)一步地，現(xiàn)有技術(shù)還提出了一種盲CFO估計(jì)方法，經(jīng)證實(shí)它的性能等效于衰落信道中最大似然的盲CFO估計(jì)。
[0004]除CFO以外，OFDM也可能受到其他干擾的影響，比如直流偏移(DC0)。近幾年，為了節(jié)約成本和功耗效率，移動(dòng)接收器架構(gòu)已經(jīng)從超外差演化到直接變頻。DCO是直接變頻式接收機(jī)(DCR)的一種最常見(jiàn)的干擾。它來(lái)自本地振蕩器(LO)信號(hào)或射頻(RF)信號(hào)的自混合，由于混頻器輸入端口之間有限的隔離，如在圖1所示。在OFDM系統(tǒng)中，DCO不僅降低解調(diào)性能，而且也影響CFO估計(jì)。OFDM系統(tǒng)中靜態(tài)DCO的CFO估計(jì)已經(jīng)得到了很好的解決，可以通過(guò)模擬高通濾波器(HPF)濾除，或在數(shù)字域進(jìn)行數(shù)據(jù)輔助的補(bǔ)償或盲補(bǔ)償。除了靜態(tài)DC0, DCR還可以引入隨時(shí)間變化的DCO (TV-DCO)0在OFDM系統(tǒng)中，為了覆蓋衰落OFDM信號(hào)的高動(dòng)態(tài)范圍，DCR通常采用多種增益模式的低噪聲放大器(LNA)。在圖2中所示的增益模式開(kāi)關(guān)階段期間，DCO電平可能突變，而突變的高頻分量可通過(guò)低噪聲放大器(LNA)后的HPF,這導(dǎo)致了時(shí)變直流偏移(TV-DCO)的產(chǎn)生。只有少數(shù)研究涉及帶有TV-DCO的OFDM系統(tǒng)的CFO估計(jì)。現(xiàn)有技術(shù)提出用差分濾波器(DFE)抑制TV-DCO對(duì)CFO估計(jì)的影響。此外，還提出最小二乘估計(jì)(LSE)算法，這種算法的性能比DFE更好，但具有較高的計(jì)算量。DFE和LSE算法可以分別擴(kuò)展用于解決TV-DCO和同相/正交(I/Q)不平衡的OFDM系統(tǒng)的CFO估計(jì)。圖1展示了 DCR中DCO的產(chǎn)生。圖2展示了在LNA增益模式切換階段TV-DCO的產(chǎn)生。目前已有對(duì)于帶有TV-DCO的OFDM系統(tǒng)進(jìn)行CFO估計(jì)的算法，例如DFE和LSE，均為數(shù)據(jù)輔助算法。它們依賴(lài)于傳輸?shù)挠?xùn)練序列，從而降低了有效數(shù)據(jù)傳輸速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種帶有時(shí)變直流偏移的OFDM系統(tǒng)的載波頻率偏移估計(jì)方法，其估計(jì)方法準(zhǔn)確性聞，誤差小。[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種帶有時(shí)變直流偏移的OFDM系統(tǒng)的載波頻率偏移估計(jì)方法，包括:
[0007]建立帶有CFO和TV-DCO的OFDM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；
[0008]通過(guò)DCO補(bǔ)償和功率泄露最小化的方法估計(jì)CF0。
[0009]所述建立帶有CFO和TV-DCO的OFDM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型中:
[0010]接收到的矢量樣本為:.[0011]實(shí)子載波為Jjm)全[//(A。,//(A,丨’/")]WKI.— ，
[0012]噪聲符號(hào)為:wχ (/η )Δ[\ν(0,/Η\v{N - Ι,/η)]1 , II: ι|ι, T 表示矩陣的轉(zhuǎn)置，
1、Δ[1,1,...,1]7和(；、Δ[0,1,..? Λ, -f分別表示單位向量和長(zhǎng)度為N的線性矢量。
[0013]實(shí)子載波的離散傅里葉逆變換(IDFT)用一個(gè)NXK階的矩陣Uk表示，其中第(η，I)項(xiàng)的輸入是/筍, U1 e (；
[0014]所述通過(guò)DCO補(bǔ)償和功率泄露最小化的方法估計(jì)CFO包括:
[0015]無(wú)DCO信號(hào)yN(m)通過(guò)加權(quán)線性組合的方式獲得，即,
[0016]其中，￥況(/?)會(huì)[1^,1爐(^]和加權(quán)矢量8()會(huì)[§。(0),洛)(1),容()(2)]'滿足
[0017]b (m) g。(O)+g?⑵=O 和 aOiOgoW+goQ) =0。
[0018]在獲得無(wú)DCO信 號(hào)yN (m)之后包括:
[0019]構(gòu)建代價(jià)函數(shù):/(V，8) ^Σ||v#Pw(-v)Yw(m)g||'，通過(guò)ν (m)，In 和 Cn 與一個(gè)加權(quán)矢
m2
量g的第一線性組合來(lái)抑制DC0，用特征值V補(bǔ)償CF0，然后將聯(lián)合信號(hào)映射到虛子載波上。
[0020]在獲得f (V，g)之后包括:
【權(quán)利要求】
1.一種帶有時(shí)變直流偏移的OFDM系統(tǒng)的載波頻率偏移估計(jì)方法，其特征在于，包括: 建立帶有CFO和TV-DCO的OFDM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型； 通過(guò)DCO補(bǔ)償和功率泄露最小化的方法估計(jì)CF0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立帶有CFO和TV-DCO的OFDM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型中:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，實(shí)子載波的離散傅里葉逆變換(IDFT)用一個(gè)NXK階的矩陣Uk表示，其中第(η，I)項(xiàng)的輸入是Ui e
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)DCO補(bǔ)償和功率泄露最小化的方法估計(jì)CFO包括: 無(wú)DCO信號(hào)yN(m)通過(guò)加權(quán)線性組合的方式獲得，即Y、(^)AY(/?)g?， 其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在獲得無(wú)DCO信號(hào)yN(m)之后包括: 構(gòu)建代價(jià)函數(shù)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在獲得f(V，g)之后包括:

【文檔編號(hào)】H04L25/02GK103516659SQ201310502728
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】劉濤, 胡廣大, 李歡, 張鵬程 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)