OFDM系统中存在I/Q不平衡时的盲载波频率偏移估计方法

摘要

本发明提出的是I/Q不平衡OFDM系统中的盲载波频率偏移估计方法。充分利用I/Q不平衡引起的镜像谱，提出了一种无训练序列的盲CFO估计方法，此方法对存在I/Q不平衡的OFDM系统不敏感。该方法共包括2个步骤：1）建立数学模型；2）提出对CFO的估计方法；其中数学模型的建立中引入了接收矢量样本以及其共轭形式，并在盲估计方法的基础上建立；利用位移频率与CFO相等时两个内积的比值接近一个常数，提出了具体的估计方法。通过仿真发现本发明的方法其性能优于其它的估计方法。

主权项

OFDM系统中存在I/Q不平衡时的盲载波频率偏移估计方法，其特征在于，所述方法具体如下：1.1建立数学模型OFDM系统具有BHz的带宽，接收器接收到的信号先用频率为N*BHz的采样信号采样；N是带宽内的子载波即实子载波和虚子载波的总数量；f_c和f_o分别表示载波频率和CFO的频率，然后在此所示序列的循环前缀(CP)部分将被删除；当有I/Q不平衡时，接收矢量样本可表示为r＝x+w,              (1) x＝sα+s^*β^*,             (2) 其中r＝[r₀,...,r_N‑1]^T,          (3) s＝[s₀,...,s_N‑1]^T,            (4) w＝[w₀,...,w_N‑1]^T,             (5) r代表在OFDM符号内的接收样本矢量，r_n(n＝0,...,N‑1)表示这个矢量中的第n个采样；类似地s和w分别表示r的无噪声和相应的噪声矢量；s是由发射器和传输信道发送的原始符号确定；如下面方程所示：其中Γ(ε)＝diag([e^j(2π/N)ε0,...e^{j(2π/N)ε(N‑1)}]),       (7) H＝diag([H₀,...,H_M‑1]),                  (8) S＝([S₀，...，S_M‑1])^T，          (9) ε表示归一化于相邻子载波频率间隔的归一化CFO，M是实子载波的数量，U表示N‑维的IDFT矩阵中与M个实子载波相对应的部分；H_K＝[k＝0,...,M‑1]表示第k个子载波的频域信道响应；而S_k表示相应的载波内容；N‑维的IDFT：α和β是由I/Q不平衡产生的参数；1.2提出算法如果对接收矢量样本以及其共轭作相同的运算如下式：那么可以分别得到：这里的上标H表示埃尔米特运算，Γ(f)r表示将接收信号的载波频率偏移fHz；V表示N维IDFT矩阵内与U互补的部分；事实上，U和V分别代表实子载波和虚子载波所在子空间；从以上两公式(12)(13)得到的最重要的事实就是，当位移频率与CFO相等时两个内积的比值会接近一个常数(β/α)^*；通过上述结论，我们对存在I/Q不平衡的OFDM系统的频率偏移估计提出一种新的盲估计方法:首先，令y₁＝V^HΓ(‑ε)r^*,                    (14) y₂＝V^HΓ(‑ε)r,                    (15) 这里的矢量相除运算就是矢量中对应元素的相除；然后定义1＝[1,...,1]^T,基于上述定义，我们提出CFO估计的方法如式(17)所示。