[发明专利]用于协作通信系统中频率同步方法

摘要

本发明公开一种用于协作通信系统中频率同步方法，在本方法中的系统，中继节点和目的节点都需要进行频率同步。在直接链路传输模式下，源节点至目的节点之间的频率同步问题属于点对点数字通信系统的频率同步问题；在协作模式下的协作阶段一，中继节点和目的节点都只接收到来自源节点的信号，其频率同步问题也属于点对点数字通信系统的频率同步问题；在协作阶段二，目的节点同时接收到来自两个协作节点的叠加信号，由于本系统中两个协作节点都采用相同的结构的训练序列(用于频率估计部分)，因此可以将两路信号的叠加看成是前缀经过一个等效的多径信道的信号，因此其频率同步问题也属于点对点数字通信系统的频率同步问题。

主权项

一种用于协作通信系统中频率同步方法，该通信系统属于多中继协作无线传输系统，由源节点、中继节点和目标节点组成；每个节点配置单个天线，均采用带循环前缀的正交频分复用CP‑OFDM的多载波调制/解调方式；帧结构包含前缀、训练序列和数据序列三个部分；其特征在于，频率同步包括中继节点频率同步以及目的节点频率同步；所述中继节点频率同步的过程为：存在频率误差时，在实现符号同步后，训练序列的长度为N的OFDM窗去掉CP后内的接收信号为对训练序列进行频率同步包括频率误差估计和频率误差抵消：其中训练序列的频率误差估计是利用去掉CP后的训练序列的重复结构，重复结构包括s1、s2，s1＝s2；OFDM窗的观察值为利用基于自相关二阶统计特性的估计方法进行频率误差估计；得到源节点至中继节点链路的载波频率误差Δfsr的估计值表示为训练序列的频率误差抵消是在利用训练序列得出频率误差估计值之后，中继节点需要对接收到的时域信号进行频率补偿，补偿后的时域信号如式其中T表示抽样周期，n表示抽样时刻，n＝1,...,N；补偿后的时域信号是用于后续基于训练序列的信道估计和对数据序列的处理；在实现Alamouti编码后，中继节点将时域信号调制到与源节点相同的载波发送频率再发送出去，以实现频率再补偿；即中继节点的时域信号还需乘以所估计到的源节点至中继节点链路的载波频率误差Δfsr；所述目的节点频率同步包括频率误差估计和频率误差抵消；所述中继节点频率同步的具体过程为：存在频率误差时，在实现符号同步后，训练序列的长度为N的OFDM窗去掉CP后内的接收信号为rnsr=ej2πΔfsrnTΣl=0Lsr-1hlsrsn-l+znsr,n=1,...,N]]>其中表示源节至中继节点的第l径信道参数，l＝0,...,Lsr‑1；sn表示时域的发送信号，这里对应的是训练序列部分，且s‑l＝sN‑l；Δfsr＝fs‑fr表示源节点至中继节点链路的载波频率误差，fs和fr则分别表示源节点和中继节点的载波频率，T表示抽样周期；对训练序列进行频率同步包括频率误差估计和频率误差抵消：其中训练序列的频率误差估计是利用去掉CP后的训练序列的重复结构，重复结构包括s1、s2，s1＝s2；OFDM窗的观察值为利用基于自相关二阶统计特性的估计方法进行频率误差估计；r1sr(n)=rsr(n)=ej2πΔfsrnTΣl=0Lsr-1hlsrs(n-l)+znsr=ej2πΔfsrnTΣl=0Lsr-1hlsrs1(n-l)+znsr,n=1,...,NS2]]>r2sr(n)=rsr(NS2+n)=ej2πΔfsr(NS2+n)TΣl=0Lsr-1hlsrs((NS2+n)-l)+z(NS2+n)sr=ej2πΔfsrNS2T(ej2πΔfsrnTΣl=0Lsr-1hlsrs2(n-l))+z(NS2+n)sr,n=1,...,NS2]]>由于s1＝s2，因此可得根据大数定理，近似为高斯白噪声，得到频率误差Δfsr的估计值表示为；Δf^sr=1πNSTarg{(r1sr)H(r2sr)}.]]>NST表示OFDM窗的大小，在T一定情况下，NS越长，OFDM窗就越大，估计的精度就高；训练序列的频率误差抵消是在利用训练序列得出频率误差估计值之后，中继节点需要对接收到的时域信号进行频率补偿，补偿后的时域信号如式其中T表示抽样周期，n表示抽样时刻，n＝1,...,N；补偿后的时域信号是用于后续基于训练序列的信道估计和对数据序列的处理；ynsr=e-j2πΔf^srnTrnsr=ej2π(Δfsr-Δf^sr)nTΣl=0Lsr-1hlsrsn-l+e-j2πΔf^srnTznsr=ej2π(Δfsr-Δf^sr)nTΣl=0Lsr-1hlsrsn-l+z^nsr]]>在实现Alamouti编码后，中继节点将时域信号调制到与源节点相同的载波发送频率再发送出去，以实现频率再补偿；即中继节点的时域信号还需乘以所估计到的中继节点与源节点之间的频率误差Δfsr，即为第n个抽样时刻的符号。