[发明专利]新型基于PN序列的OFDM系统导频信道估计方法及装置

摘要

本发明新型基于PN序列的OFDM系统导频信道估计方法及装置对严重影响上行多用户OFDM系统性能的CFO估计算法进行了研究，设计了各用户时域上交叠在一起的PN训练序列，并提出利用训练序列码分方式来实现多个用户载波频偏的联合估计，从而大大增加了该算法抗多用户干扰的性能，理论分析和仿真结果均表明了该算法的有效性以及相对于现有估计算法的性能优势，为多用户OFDM系统中的CFO估计开辟了新的解决途径。

主权项

本发明新型基于PN序列的OFDM系统导频信道估计方法及装置采用正交频分复用( OFDM) 技术的多用户OFDM 系统不仅能够增加系统容量、提高频谱利用率, 还可以克服宽带信道的频率选择性衰落, 因此成为无线通信系统的研究热点之一；在多用户OFDM 系统上行链路中, 由于每个用户射频单元晶振频率振荡器的差异和用户之间不同多普勒频移的影响, 使得各个用户和基站之间存在着不同的载波频偏( CFO) , 这样不仅造成各个用户本身的载波干扰( ICI) , 同时也会导致各个用户之间的多址干扰(MAI) , 从而上行链路基站的载波频率同步变成了一个多用户频偏参数的联合估计问题, 因此有效的载波频偏估计方法对于保证多用户OFDM 系统的性能非常重要；针对单用户OFDM 系统提出了一种采用导频子载波进行频偏估计的方法, 该方法在前后两个OFDM 符号内的相同子载波位置插入相同的导频符号, 接收端则根据这两处导频符号的相位差得到CFO 估值；该方法虽然可以直接应用于多用户OFDM 系统的CFO 估计, 但各子载波位置上的ICI和MAI 却大大降低了估计性能; 针对OFDMA 系统上行链路提出了一种基于子空间的CFO 估计算法,该方法可以实现多个用户载波频偏的联合估计,但该系统按固定的交织方案为各用户分配不同子载波,因此算法应用场景受限且性能有待进一步提高; 研究了多用户OFDM 系统上行链路中联合CFO 和信道估计的训练序列设计问题,但并未给出具体的CFO 估计算法；与传统多用户OFDM 系统的CFO估计大多利用不同用户占据不同子载波位置上的导频数据来联合估计各用户的CFO 这一解决方案不同, 本文设计的各用户导频序列则是采用时域上重叠在一起且互为循环移位形式的PN 训练序列, 基站利用PN序列良好的自相关性估计出CFO 环境下不同用户的信道参数, 进而再根据各用户信道参数的相位变化获得不同用户的载波频偏估值, 该算法具有计算复杂度低、各用户CFO 估计性能良好且不受载波分配方案限制的优点；CFO 环境下多用户OFDM 上行链路的基带系统模型, 假定该系统终端包含K 个移动用户, 每个用户一根发射天线且各个用户子载波总数为N , 基站有N r 根接收天线( 满足Nr \K ) ；此外各个用户与基站各接收天线之间为相互独立、长度为L 的频率选择性块衰落信道, 且不同用户相对于基站CFO 不同, 其中Ek I ‑ 015, 015 ( k = 1, ,, K ) 为第k 个用户的CFO 对载波间距归一化后的结果。