[发明专利]一种低复杂度载波频率偏移校正的方法

摘要

本发明公开了一种低复杂度载波频率偏移校正的方法，在移动通信系统的上行链路的接收机处对载波频率偏移进行校正时，传统方法是对系统所有用户使用复杂度较高的迫零检测方法进行载波频率偏移校正，本发明根据所有用户载波频率偏移值的这个分布特点，通过将所有用户按照载波频率偏移值的大小分为大频偏用户组及小频偏用户组，并对两组用户分别使用复杂度较高的迫零检测方法和复杂度较低SUD-PIC方法进行载波频率偏移校正，该方法与传统方法相比，能在保证系统性能的同时，大大降低算法复杂度。

主权项

1.一种低复杂度载波频率偏移校正的方法，其特征是它包含以下几个步骤：步骤1：将所有用户的载波频率偏移值记为ε_m，m＝1，2，…M，M表示系统中的用户数，M为自然数。计算载波频率偏移门限值记为ε_T，其中ε_max为|ε_m|，m＝1，2，…M中的最大值，当m＝1，2，…M时，认为第m个用户为大频偏用户；当m＝1，2，…M时，认为第m个用户为小频偏用户。这样，所有用户被分为两组：大频偏用户组Φ_L及小频偏用户组Φ_S，分别记为Φ_L、Φ_S；步骤2：令循环次数为i，i为非负整数，初始化i＝0。在接收机接收到的频域信号R中，提取大频偏用户组Φ_L的数据。具体提取方法为：将频域信号R表示为R=Σm=1MEcirc(m)V(m)Y+Z=Σml∈ΦLEcirc(ml)V(ml)Y+Σms∈ΦSEcirc(ms)V(ms)Y+Z,]]>其中称为第m个用户的载波频率偏移循环矩阵，可以表示为：Ecirc(m)=1NE0(ϵm)EN-1(ϵm)...E1(ϵm)E1(ϵm)E0(ϵm)...E2(ϵm)............EN-1(ϵm)EN-2(ϵm)...E0(ϵm),]]>其中E_k(ε_m)，k＝0，1，…N-1表示n＝0，1，…N-1的N点离散傅里叶变换，N表示系统的子载波数，N为自然数，j表示虚数单位，V(m)称为第m个用户的选择矩阵，V^(m)是一个大小为N×N的对角阵，表示为其中，Vk(m)=1,k∈Γm0,k∉Γm,]]>Γ_m为分配给第m个用户的子载波的集合。于是，并且对于i≠j，给每个用户分配的子载波数为P＝N/M，针对集中的子载波分配方式，将Γ_m定义为：Γ_m＝{(m-1)P+r|r＝0，…，P-1}，针对交织的子载波分配方式，将Γ_m定义为：Γ_m＝{m-1+rM|r＝0，…，P-1}；Y^(m)表示第m个用户接收到的未受载波频率偏移影响的频域信号；Z表示加性高斯白噪声。定义第m个用户的提取矩阵U^(m)为保留选择矩阵V^(m)的所有非零行所得到的矩阵，通过对频域信号R左乘以提取矩阵可以提取出大频偏用户组Φ_L的数据，记为Ri(ΦL)=U(ΦL)R=U(ΦL)Σml∈ΦLE(ml)V(ml)Y(ΦL)+U(ΦL)Σms∈ΦSE(ms)V(ms)Y(ΦS)+Z.]]>由于表达式第一项U(ΦL)Σml∈ΦLE(ml)V(ml)Y(ΦL)]]>的值远远大于表达式第二项U(ΦL)Σms∈ΦSE(ms)V(ms)Y(ΦS)]]>的值，因此Ri(ΦL)≈U(ΦL)Σml∈ΦLE(ml)V(ml)Y(ΦL)+Z.]]>对的表达式进行一些技巧变换：Ri(ΦL)=(U(ΦL)Σml∈ΦLE(ml)V(ml))(V(ΦL)Y(ΦL))+Z]]>=(U(ΦL)Σml∈ΦLE(ml)V(ml)S(ΦL))(U(ΦL)Y(ΦL))+Z,]]>其中，S^(m)＝[U^(m)]^T。为了表达方便，令B=U(ΦL)Σml∈ΦLE(ml)V(ml)S(ΦL),]]>T(ΦL)=U(ΦL)Y(ΦL),]]>则Ri(ΦL)=BT(ΦL)+Z;]]>步骤3：循环次数i＝i+1。当i＝1时，利用步骤2得到的大频偏用户组Φ_L的数据当i＞1时，利用步骤6中得到的大频偏用户组Φ_L的数据使用迫零检测方法对大频偏用户组Φ_L的载波频率偏移进行校正，得到接收机接收到的大频偏用户组Φ_L频域信号的估计值T^(ΦL)=(BHB)-1BHRi-1(ΦL),]]>记为步骤4：利用步骤3得到的大频偏用户组Φ_L频域信号的估计值计算大频偏用户组Φ_L对小频偏用户组Φ_S的干扰I(ΦL)=Σml∈ΦLE(ml)V(ml)S(ΦL)T^(ΦL),]]>记为从接收机接收到的频域信号R中减去可以得到已经消除部分干扰的小频偏用户组Φ_S的频域信号记为步骤5：利用步骤4中得到的已经消除部分干扰的小频偏用户组Φ_S的频域信号使用SUD-PIC方法对小频偏用户组Φ_S的载波频率偏移进行校正，得到接收机接收到的小频偏用户组Φ_S频域信号的估计值，记为步骤6：利用步骤5得到的小频偏用户组Φ_S频域信号的估计值计算小频偏用户组Φ_S对大频偏用户组Φ_L的干扰I(ΦS)=Σml∈ΦSE(ms)V(ms)S(ΦS)T^(ΦS),]]>记为从接收机接收到的频域信号R中减去得到已经消除部分干扰的大频偏用户组Φ_L的频域信号记为步骤7：重复步骤3至步骤6，直到循环次数i等于系统预先设定的循环次数N_p为止，所述的循环次数N_p是由系统的精度和成本要求决定的；经过上述操作，就完成了对所有用户的载波频率偏移进行校正的过程。