[发明专利]基于噪声子空间的频偏估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种属于移动通信同步技术领域的应用于正交频分复用(OFDM)系统的频率同步方法，具体涉及一种快速可靠、负载比较小、捕获范围大、估计精度高、实现复杂度低的基于噪声子空间的频偏估计方法。

背景技术

频率同步是移动通信系统能正常通信的前提。为了能够支持高速数据业务，未来移动通信系统将是宽带、多(收、发)天线的系统，而OFDM是未来移动通信系统的重要候选方案。对于未来移动无线通信来说，收发两端晶振的差异对载波频率产生影响，使其发生偏移，从而破坏OFDM系统内子载波之间的正交性。与单载波系统相比，OFDM系统对载波频偏更为敏感，如何减少子载波间干扰ICI对系统性能的影响，是OFDM系统能得到广泛应用的前提之一。传统的频率同步方法都是或者基于频域训练序列或者基于时域训练序列来对载波频偏进行估计的，它们都有这样那样的缺点：不适合分组数据传输、负载过高、捕获范围小、估计性能不理想、计算复杂度高。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种快速可靠、负载比较小、捕获范围大、估计精度高、实现复杂度低的基于噪声子空间的频偏估计方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明的基于噪声子空间的频偏估计方法，包括以下步骤：

1)、对接收到的时域信号，根据其所包含的P个相同的子序列，计算由于频偏而引起的相角旋转分量；

2)、对上述相角旋转分量作平均并归一化即可得到相应的细频偏估计值；

3)、对接收到的时域信号序列作细频偏校正；

4)、对校正后的时域信号进行相位为ε的补偿；

5)、对补偿后的信号做N点的离散傅立叶变换DFT；

6)、去除子载波上调制的符号；

7)、做M点的离散傅立叶反变换IDFT，得到长度为M的时域信号；

8)、对该时域信号的首部的G个值和尾部的M-G个值的模平方分别求和，并计算其比值

9)、最小的给出了粗频偏的估计值；

10)、将估计出的粗频偏值和细频偏值相加，得到总的频偏估计值；

其中，ε为预先选取的粗频偏值，为-N/2到N/2之间且不包含-N/2的整数；N为OFDM系统的子载波数；P为训练符号中相同的子序列数，M为训练序列占用的子载波数；G为循环前缀的长度；通常，G大于无线多径衰落信道的最大时延扩展，并且P＝N/M。

作为优选，所述步骤4)中对校正后的时域信号进行相位为ε的补偿的具体实现方法为：对时域信号的第i个采样乘以

有益效果：本发明的基于噪声子空间的频偏估计方法，能用于包括OFDM在内的各种有循环前缀的分块传输系统，该方法与现有技术相比，具有以下优点：

1)通过引入噪声子空间的概念，可以扩大粗频偏的估计范围，提高估计的精度，并同时估计出信道的冲激响应；2)傅立叶正/反变换存在高效的实现结构和快速的算法，本方法通过采用大量的傅立叶正/反变换，能够减轻系统实现复杂度。

附图说明

图1是本发明的基于噪声子空间的频偏估计方法的框图；

图2是本发明的基于噪声子空间的频偏估计方法的实现装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图2所示，本发明的基于噪声子空间的频偏估计方法的实现装置包括乘法累加装置、乘法装置、相角计算装置、快速傅立叶变换装置、相位补偿和解调装置、快速傅立叶反变换装置、平方装置、室内最小值搜索装置和加法装置。

假设一个OFDM系统所包含的子载波数目为N，循环前缀的长度为G。训练符号由两段完全相同的子序列组成，在频域上占用偶数位子载波。此时，M＝N/2，P＝2。将接收的训练序列依次送到乘法累加器、乘法模块、相角计算模块，利用子序列的结构，得到相应的细频偏(小数倍频偏)估计值，并对训练序列进行相位校正。在(-N/2，N/2]范围内依次选择整数ε作为粗频偏(整数倍频偏)的预设值，对校正后信号进行再次补偿，并估计信道的时域冲激响应。计算噪声子空间和信号子空间功率的比值，通过最小的比值确定整数倍频偏的估计值。最后，将粗、细频偏估计值相加，输出总的频偏估计值。

具体算法描述如下：

首先将接收信号输入乘法累加、乘法和相角计算装置估计小数倍频偏，即