[发明专利]基于共轭对称训练序列的移动通信系统载波频偏估计方法

说明书

本发明公开了一种基于共轭对称训练序列的移动通信系统频偏估计方法，发送端构建基于长训练序列的训练符号并构建发送符号进行发送，其中长训练序列由两个长度为L的相同序列构成，每个序列由序列A和B组成，且序列A和B呈共轭对称关系，接收端提取出两组序列A和B的接收信号并分别进行相乘操作，根据相乘结果得到两个频偏估计值，平均后得到最终的频偏估计值。本发明中设计了一种基于共轭对称序列的长训练序列，利用内部数据空间的改进，增大了长训练序列的可估计频偏范围，为频偏估计提供更多选择方案。

技术领域

本发明属于载波频偏估计技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于共轭对称训练序列的移动通信系统载波频偏估计方法。

背景技术

与单载波系统相比，在基于OFDM技术的多载波的通信系统中各子载波对载波频偏具有较高的敏感度，载波频率偏移对系统接收机性能的影响更大，所以，必须通过相关措施对载波频偏进行抑制，以保证系统性能。

图1是载波频偏对信号频谱的影响示意图。从图1可以看到，由于OFDM符号间具有正交性，当载波频率存在偏移时，OFDM符号的正交性会受到不利影响，在某符号峰值点取值时，相邻符号会对其造成干扰。而当不存在载波频率偏移时，某一符号的波峰刚好是相邻符号的波谷，因此就不会产生符号间干扰。

载波频率偏移的同步算法多种多样，按算法方式来分可以分为三类：数据辅助算法(基于加入到发送信号内部的辅助信息进行频偏估计与补偿)，非数据辅助算法(在接收端通过分析频域信号进行频偏估计)，基于循环前缀的载波同步算法(利用循环前缀进行频率偏移估计)。其中，数据辅助算法是一种非常有效的载波同步算法，这里的辅助数据主要指的是训练序列，这样做的好处就是，在OFDM帧中的有效数据部分来之前，就可使用最大似然估计对载波进行估计与补偿。

概括来讲，在时域上进行载波频偏校正的基本原理是依靠接收信号在时域上的辅助数据来实现的，采用最大似然算法来进行频偏估计，再根据估计的结果来纠正传输过程中造成的频偏。其具体频偏估计方法如下：

记经过无线信道后的基带接收信号为：

其中，n表示载波序号，x_n表示发射信号，f_tx表示发射端载频，y_n表示接收端信号，T_s表示采样周期。

假设收发两端载波的频率偏差为Δf_c＝f_tx-f_rx，f_rx表示接收端载频，则接收端接收到的基带信号r_n为：

按照OFDM帧结构，在前导部分存在重复的符号，在这里假设其长度为L，两个重复符号之间延时的采样点数为D，则将两个符号通过延时进行相关可得到：

其中，上标*表示共轭。

根据上式可以分析得到，如果从发射端到接收端信号没有发生载波频率偏移，则式中x_n＝x_n-D，即最终结果R会为一个确定的实数。由此可知，式(3)中的一项可体现载波频偏的影响，继而可得出载波频率偏差的估计值为：

其中，∠R为对R取角运算操作，D表示长训练序列中两个相同序列的延时采样点数，T_s表示接收信号的采样周期。

根据上述分析，如果R的值的范围在[-π,+π]中，则该算法能够估计出的频率偏差为：

其中，f_s为相邻子载波的频率间隔。