存在剩余时偏的OFDM系统整数倍频偏估计方法

摘要

本发明公开一种存在剩余时偏的OFDM系统整数倍频偏估计方法，解决了现有技术出现的信道频谱利用率低和整数倍频偏估计精确性低的问题。具体步骤包括：(1)根据系统的性能要求生成训练序列，将其存储在发射端和接收端；(2)将去掉循环前缀的接收信号进行快速傅里叶变换，获得接收信号的频域信号；(3)根据接收端频域信号和本地训练序列，生成互模糊函数；(4)根据互模糊函数的多普勒切片构造二维度量矩阵；(5)在整个时延和频偏范围内遍历二维度量矩阵，获得整数倍频偏估计值与剩余时偏估计值。本发明具有系统开销小、整数倍频偏估计精确性高和抗频率选择性衰落的能力强的优点。

主权项

1.一种存在剩余时偏的OFDM系统整数倍频偏估计方法，包括如下步骤：(1)生成训练序列1a)产生本地频域训练序列：通信系统信号处理器产生二进制随机序列并进行QPSK星座映射，获得本地频域训练序列，将本地频域训练序列存储在发射端和接收端的寄存器中；1b)对本地频域训练序列进行快速逆傅里叶变换，获得对应的时域训练序列，将时域训练序列存储在发射端的寄存器中；1c)选择时域训练序列尾部的部分长度为循环前缀，将循环前缀附加到时域训练序列的前端，构成发射信号的训练序列；1d)将时域训练序列附加到OFDM数据信号帧的前端，构成OFDM信号帧；(2)获得接收端的频域信号2a)接收端信号处理器将接收到的时域信号去掉前端循环前缀，获得去前缀的接收信号；2b)接收端信号处理器对去掉循环前缀的接收信号进行快速傅里叶变换，得到接收信号的频域信号；(3)构造互模糊函数3a)估计最大整数倍频偏：根据接收端与发射端的最大相对运动速度获得通信系统可能产生的最大多普勒频移，根据最大多普勒频移与OFDM子载波的间隔估算出通信系统可能产生的最大的归一化整数倍频偏值；3b)确定互模糊函数的维度：根据最大的归一化整数倍频偏值和系统进行快速傅里叶变换点数值的大小，确定互模糊函数的维度；3c)生成互模糊函数：接收端信号处理器根据互模糊函数的维度，对接收端频域信号和本地频域训练序列进行运算，生成互模糊函数；所述互模糊函数的生成是按照下列公式进行：$A_{\mathrm{yx}}(\tau ,\xi )=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}Y(k+\xi )X^{*}\left(k\right)·e^{\frac{j2\mathrm{\pi k\tau }}{N}}$其中，A_yx为生成的互模糊函数；A_yx(τ，ξ)表示互模糊函数中第τ行ξ列的元素；τ为时延变量因子(0≤τ≤N-1)；ξ为频偏变量因子，当ε_m＜N/2时，ξ的取值范围为[-ε_m，ε_m]内的2ε_m+1个整数值；当ε_m＝N/2时，ξ的取值范围为(-N/2，N/2]内的N个整数值；ε_m为通信系统可能产生的最大归一化整数倍频偏值；N为系统进行快速傅里叶变换的点数；∑(·)表示累加和；k为子载波序号(0≤k≤N-1)；Y为接收端频域信号；X(k)为本地训练序列；(·)^*表示取复共轭；e为自然对数的底数；j为虚数单位；(4)构造度量矩阵4a)按照列从小到大的顺序依次将互模糊函数的每个列提取出来，作为互模糊函数的多普勒切片；4b)对每一个多普勒切片进行数组二次幂运算，获得每个多普勒切片的功率分布数组；4c)根据所有多普勒切片的功率分布数组，按照一定准则构造二维度量矩阵；所述二维度量矩阵的构造是由下列公式确定：其中，Λ为根据所有多普勒切片的二次幂构造出来的度量矩阵；Λ(τ，ξ)表示矩阵Λ中第τ行ξ列的元素；τ为时延变量因子(O≤τ≤N-1)；ξ为频偏变量因子，当ε_m＜N/2时，ξ的取值范围为[-ε_m，ε_m]内的2ε_m+1个整数值；当ε_m＝N/2时，ξ的取值范围为(-N/2，N/2]内的N个整数值；ε_m为通信系统可能产生的最大的归一化整数倍频偏值；n为计数因子(τ≤n≤τ+L-1)；L为信道长度；∑(·)表示累加和；为多普勒切片的功率分布数组；(5)获得联合估计值在整个时延和频偏范围内遍历二维度量矩阵，搜索出使二维度量矩阵最大化的参数的取值，根据参数的取值获得整数倍频偏与剩余时偏的联合估计值。