[发明专利]一种快变信道下正交频分复用系统载波频偏估计算法

说明书

技术领域

本发明涉及正交频分复用（简称OFDM）系统的频率同步技术领域，具体涉及到一种快变信道下正交频分复用系统载波频偏（简称CFO）估计算法。 

背景技术

正交频分复用系统是一种高效的多载波正交调制技术，已经在现代数字移动通信中得到广泛的应用，并且将在4G通信中发挥更大的作用。其子载波正交的特性可以很好地对抗频率选择性衰落信道，但是由于载波频偏的存在会带来子载波间干扰（ICI），同时在多用户系统中会带来多用户干扰（MUI），因此在正交频分复用系统同步过程中必须考虑载波频偏的捕获与消除。 

在频率选择性信道下（多径时不变信道下）的正交频分复用系统中的同步问题已经有了比较广泛的研究。伴随着移动终端速度以及高频载波频率的不断提高，此时信号收发之间的信道模型就不能简单地以时不变信道来衡量，往往由于地形复杂加剧以及最大多普勒频移的提高，导致信道必须用Jake信道或者莱丝信道来衡量。在这种情况下载波频偏的估计问题将会变得相当困难，传统的利用循环前缀CP做自相关运算的算法将失效，因为在不同时刻接收端的数据是该时刻信道在不同路径间的冲击响应的卷积，它们的卷积值是时变的。另外如果从最大似然估计（ML）的算法入手，由于信道时变性带来未知量的大大增加，所以如果直接在接收端采用ML的方法将会遇到参数不可变识的问题。针对这个问题，引入基带扩展模型来降低由快变信道带来的未知量的数目,但是使用的复指数函数基带扩展模型（CE_BEM）需要最大多普勒频移（ ）这个先验信息。另外对于Ricklin N等提出的利用KALMAN进行载波频偏信道联合估计的算法，系统需要很好的初始值，由于快变信道的随机性，如果初始值选取不合适的话，算法很难在有限的观察量上完成收敛，并且算法对于初始值的获取并没有深入阐述。  

发明内容

本发明为了避免原算法引入最大多普勒频移造成的估计误差，提高载波频偏估计效率，简化原算法复杂度，提供了一种快变信道下正交频分复用系统载波频偏估计的改进算法。 

本发明的技术方案为： 

本发明的一种快变信道下正交频分复用系统载波频偏估计算法，脉冲时域导频经过快变信道得到正交频分复用系统的时域信号，对不同子块、同一位置的时域信号做自相关运算，得到自相关运算式；在满足信道为Jake信道，噪声是高斯白噪声的条件下，初步得到一个载波频偏的估计量；不相邻的子块，分开的距离对同一路径信道之间相关性的影响不同，算法只使用前后相邻的自相关量（；当最大延迟数目是已知时，可得到改进后快变信道下的正交频分复用系统载波频偏的估计量。

一种快变信道下正交频分复用系统载波频偏估计算法所述的脉冲时域导频经过快变信道得到正交频分复用系统的时域信号，对不同子块、同一位置的时域信号做自相关运算，得到自相关运算式，得到运算式的过程如下： 

首先考虑一个带长零脉冲时域导频：

         (1)

其中，M是子导频块长度，N是整个时域导频长度，故有个子导频块，其中T为矩阵转置符号。

在经过快变信道后，接收到的正交频分复用系统时域信号(去除循环前缀CP后)的表达式为：