[发明专利]一种低复杂度载波频率偏移校正的方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，它特别涉及一种在移动通信系统上行链路的接收机处对载波频率偏移(CFO，Carrier Frequency Offset)进行校正的方法。

背景技术

在正交频分复用接入(OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiple Access)系统的上行链路中，信号在传输时由于多普勒效应等因素会造成载波频率的偏移，由于接收端处的不同用户具有不同的载波频率偏移，多个不同的载波频率偏移导致的多用户干扰(MUI，Multi-User Interference)问题较为严重，必须设计出高效的信号处理方法加以抑制。为了抑制多用户干扰，需要对上行链路的载波频率偏移做出估计，进而在基站端使用某种方式，利用估计出的上行链路载波频率偏移来恢复子载波之间的正交性。由于每一个用户的发射信号受到不同的载波频率偏移的影响，而我们又必须通过载波频率偏移校正来抑制多用户干扰，所以该载波频率偏移校正过程是一个重要的，且具有挑战性的任务。

针对上述问题，已经存在多种在OFDMA系统上行链路的接收机处对载波频率偏移进行校正的方法。其中，单用户检测(SUD，Single User Detector)方法通过直接方式来进行载波频率偏移校正，其方法描述可以参考文献：A.Tonello，S.Pupolin.Performance of Single UserDetectors in Multitone Multiple Access Asynchronous Communications.IEEE 55th Vehicular Technology Conference，Aug.2002，1：199-203。其缺点在于SUD方法仅能够减轻由单个用户的载波频率偏移所引起的自干扰(SI，Self Interference)，而无法减轻由其他用户的载波频率偏移所引用的多用户干扰。当不同的用户具有不同的载波频率偏移时，对一个用户的载波频率偏移进行补偿无法消除其他用户的载波频率偏移。结果，残余的多用户干扰仍然存在并且限制了系统性能。为了进一步抑制多用户干扰，提升系统性能，可以在SUD方法的基础上，使用并行干扰消除(PIC，Parallel Interference Cancellation)方法，其方法描述可以参考文献：D.Sreedhar，A.Chockalingam.MMSE Receiver for Multiuser Interference Cancellation in Uplink OFDMA.IEEE 63rd Vehicular Technology Conference，May.2006，5：2125-2129。在循环次数足够大的情况下，SUD-PIC方法能大大提升系统性能，但这是以牺牲算法复杂度为前提的。另外，还存在迫零(ZF，Zero Forcing)检测的方法，其方法描述可以参考文献：Z.Cao，U.Tureli，Y.D.Yao，P.Honan.Frequency Synchronization for Generalized OFDMA Uplink.IEEE Global Telecommunications Conference，Jan.2004，2：1071-1075。使用这种方法进行载波频率偏移校正能获得最好的系统性能，但是由于其中包含对矩阵的求逆运算，会导致非常高的算法复杂度。

发明内容

为了克服现有方法中不能在系统性能和算法复杂度之间获得较好权衡的缺陷，本发明提出了一种低复杂度载波频率偏移校正的方法，它是根据每个用户载波频率偏移值的大小，将所有用户分为大频偏用户组及小频偏用户组，并对两组用户进行载波频率偏移校正。因此，本发明具有系统性能好、算法复杂度低的特点。

为了方便地描述本发明的内容，首先对本发明中所使用的术语进行定义：

定义1载波：在信号传输过程中，并不是将信号直接进行传输，而是将信号与一个固定频率的波进行相互作用。这个固定频率的波称为载波，固定的频率称为载波频率。

定义2多载波系统：是指采用了多个载波信号的通信系统。多载波系统中的每个载波称为子载波。相邻子载波之间的间隔称为子载波间隔，单位赫兹Hz。

有关定义1及定义2的详细描述，可以参考文献：J.G.Proakis.Digital communications.4th ed.New York：McGraw-Hill，2001。