專利名稱：一種基于pn序列重構(gòu)的頻偏估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)，特別涉及一種基于PN序列重構(gòu)的頻偏估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
OFDM技術(shù)由于具有高數(shù)據(jù)傳輸能力和抗多徑時(shí)延擴(kuò)展的特性而受到廣泛關(guān)注，是下一代無(wú)線通信系統(tǒng)的重要的可選方案之一。然而，應(yīng)用OFDM技術(shù)的系統(tǒng)對(duì)頻率偏移是很敏感的，會(huì)使OFDM系統(tǒng)的性能急劇惡化。在實(shí)際系統(tǒng)中，由于發(fā)送端和接收端振蕩器頻率的不一致以及移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)，都會(huì)產(chǎn)生頻率偏移。頻偏估計(jì)就是通過(guò)一些方法估計(jì)出頻率偏移值并將其補(bǔ)償給接受信號(hào)，從而減小OFDM系統(tǒng)性能的惡化。
目前，OFDM系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法可以分為兩類數(shù)據(jù)輔助(DA)型和非數(shù)據(jù)輔助 (NDA)型，數(shù)據(jù)輔助型頻偏估計(jì)是基于已知的導(dǎo)頻符號(hào)或者訓(xùn)練序列進(jìn)行估計(jì)，而非數(shù)據(jù)輔助型頻偏估計(jì)則是利用接收信號(hào)自身的特性進(jìn)行估計(jì)，如周期平穩(wěn)性或虛擬子載波，非數(shù)據(jù)輔助頻偏估計(jì)也稱盲頻偏估計(jì)。雖然盲頻偏估計(jì)由于不需要額外的信息就可以實(shí)現(xiàn)頻偏估計(jì)而具有較高的帶寬效率，但是由于其通常要利用接收信號(hào)的二階統(tǒng)計(jì)特性，導(dǎo)致了這類估計(jì)方法的運(yùn)算量過(guò)大，所以在實(shí)際的通信系統(tǒng)中很少采用盲估計(jì)方法，進(jìn)而數(shù)據(jù)輔助型頻偏估計(jì)方法就成為了目前廣泛采用的頻偏估計(jì)方法。·
在論文“Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM,，，IEEE Transactions on communications, vol. 45,no. 12,1997,pp. 1613-1621 (OFDM 中突發(fā)信號(hào)的頻率同步與時(shí)間同步技術(shù)，IEEE通信學(xué)報(bào)，第45卷12期，1997年，第1613-1621頁(yè))中提出了一種數(shù)據(jù)輔助型頻偏估計(jì)方法，其基本方法是利用兩個(gè)相同的PN序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算得到相關(guān)函數(shù)，提取相關(guān)函數(shù)的頻偏信息進(jìn)而得到頻偏估計(jì)值。
為了進(jìn)一步減小估計(jì)值的均方誤差從而提高頻偏估計(jì)方法的估計(jì)精度，本發(fā)明提出了基于PN序列重構(gòu)的頻偏估計(jì)方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于PN序列重構(gòu)的頻偏估計(jì)方法，用以減小估計(jì)值的均方誤差從而提高頻偏估計(jì)方法的估計(jì)精度。
本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明提供了一種基于PN序列重構(gòu)的頻偏估計(jì)方法，該方法包括
步驟一、對(duì)當(dāng)前接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列進(jìn)行重構(gòu)，形成新PN序列；
步驟二、利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計(jì)值；
步驟三、將所述頻偏粗估計(jì)值補(bǔ)償給所述當(dāng)前接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列再計(jì)算頻偏精估計(jì)值，進(jìn)而得到最終的頻偏估計(jì)值，所述最終的頻偏估計(jì)值是所述粗估計(jì)值和精估計(jì)值之和。
進(jìn)一步地，步驟一中所述對(duì)當(dāng)前接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列進(jìn)行重構(gòu)形成新 PN序列的方法是將接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列等長(zhǎng)地分為8子段，然后用第I和第2子段形成第I個(gè)PN子序列，第2和第3子段形成第2個(gè)PN子序列，依次類推，從而形成7 個(gè)PN子序列。
進(jìn)一步地，步驟二中所述利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計(jì)值的方法具體包括
假設(shè)第I個(gè)PN子序列的頻偏為零，用rPN(n)表示接收端收到的第i+Ι個(gè)PN子序列，且i = 1，2，···，6，令Zi表示得到的第i個(gè)相關(guān)函數(shù)，Si表示第i+Ι個(gè)和第i個(gè)PN子序列之間的歸一化頻率偏移，&表示得到的頻偏粗估計(jì)值，利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計(jì)值的具體步驟是
步驟2. I、對(duì)形成的7個(gè)PN子序列rPN(n)相鄰地進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到6個(gè)相關(guān)函hi ;
步驟2. 2、提取第i個(gè)相關(guān)函數(shù)Zi的頻偏信息，得到第i個(gè)頻偏估計(jì)值ε i ;
步驟2. 3、對(duì)由6個(gè)相關(guān)函數(shù)得到的6個(gè)頻偏估計(jì)值進(jìn)行求平均值運(yùn)算，進(jìn)而得到頻偏粗估計(jì)值&。
進(jìn)一步地，步驟三中所述將所述頻偏粗估計(jì)值補(bǔ)償給所述當(dāng)前接收到的長(zhǎng)度為N 的原始PN序列再計(jì)算頻偏精估計(jì)值，進(jìn)而得到最終的頻偏估計(jì)值的方法具體包括
用r (η)表示接收端當(dāng)前收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列，r( )表示經(jīng)過(guò)頻偏粗估計(jì)值補(bǔ)償后的信號(hào)，令Zj表示得到的第j個(gè)相關(guān)函數(shù)，且j = 1，2，3，ε j表示由第j個(gè)相關(guān)函數(shù)得到的頻偏估計(jì)值，&表示得到的頻偏精估計(jì)值，￡表示最終的頻偏估計(jì)值，所述得到最終的頻偏估計(jì)值的步驟是
步驟3. I、把所述頻偏粗估計(jì)值&補(bǔ)償給接收端當(dāng)前收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列r (η)，得到經(jīng)過(guò)頻偏粗估計(jì)值補(bǔ)償后的信號(hào);；( )并計(jì)算頻偏精估計(jì)值~ ；
步驟3. 2、計(jì)算粗估計(jì)值和精估計(jì)值之和，進(jìn)而得到最終的頻偏估計(jì)值5。
本發(fā)明的有益效果是通過(guò)對(duì)PN序列進(jìn)行重構(gòu)，對(duì)多個(gè)估計(jì)值進(jìn)行平均以及將頻偏估計(jì)過(guò)程分為粗估計(jì)和精估計(jì)兩個(gè)階段，達(dá)到了進(jìn)一步提高頻偏估計(jì)方法估計(jì)精度的目的。


圖I為OFDM系統(tǒng)的模型圖2為本發(fā)明的頻偏估計(jì)方法中重構(gòu)的PN序列的結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明的頻偏估計(jì)方法的工作流程圖4為本發(fā)明在加性高斯白噪聲信道條件下，歸一化頻偏ε= O. 2時(shí)估計(jì)值均方誤差的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖5為本發(fā)明在多徑衰落信道條件下，歸一化頻偏ε = O. 2和ε = 0.5時(shí)估計(jì)值均方誤差的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述
圖I為OFDM系統(tǒng)的模型圖，OFDM系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)可以通過(guò)圖中所示的離散傅里葉逆變換(IDFT)和離散傅里葉變換(DFT)來(lái)完成；Xk表示第k個(gè)子載波上的調(diào)制數(shù)據(jù)， k表不子載波的序號(hào),N表不DFT運(yùn)算的長(zhǎng)度；xn表不經(jīng)IDFT運(yùn)算后的輸出信號(hào),r (η)表不接收端收到的信號(hào)，y (k)表示經(jīng)DFT運(yùn)算后的輸出信號(hào)。
圖2為本發(fā)明的頻偏估計(jì)方法中重構(gòu)的PN序列的結(jié)構(gòu)圖，由圖可以看出本發(fā)明的頻偏估計(jì)方法是將接收到的長(zhǎng)度為N的PN序列等長(zhǎng)地分為8子段，每個(gè)子段的長(zhǎng)度為N/8， 然后用第I和第2子段形成第I個(gè)PN子序列，第2和第3子段形成第2個(gè)PN子序列，依次類推，形成7個(gè)PN子序列。其中每個(gè)PN子序列的長(zhǎng)度為N/4，且相鄰的PN子序列之間以N/8的長(zhǎng)度重疊。
下面詳細(xì)地說(shuō)明其工作過(guò)程，工作流程圖如圖3所示。
步驟一、對(duì)當(dāng)前接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列進(jìn)行重構(gòu)，形成新PN序列；
將接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列等長(zhǎng)地分為8子段，然后用第I和第2子段形成第I個(gè)PN子序列，第2和第3子段形成第2個(gè)PN子序列，依次類推，從而形成7個(gè)PN子序列。
步驟二、利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計(jì)值；
這里假設(shè)第I個(gè)PN序列的頻偏為零，用rPN(n)表示接收端收到的第i+Ι個(gè)PN子序列，且i = l,2,…，6,則有
權(quán)利要求
1.一種基于PN序列重構(gòu)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，該方法包括步驟一、對(duì)當(dāng)前接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列進(jìn)行重構(gòu)，形成新PN序列；步驟二、利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計(jì)值；步驟三、將所述頻偏粗估計(jì)值補(bǔ)償給所述當(dāng)前接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列再計(jì)算頻偏精估計(jì)值，進(jìn)而得到最終的頻偏估計(jì)值，所述最終的頻偏估計(jì)值是所述粗估計(jì)值和精估計(jì)值之和。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟一中所述對(duì)當(dāng)前接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列進(jìn)行重構(gòu)形成新PN序列的方法是將接收到的長(zhǎng)度為N的PN序列等長(zhǎng)地分為 8子段，然后用第I和第2子段形成第I個(gè)PN子序列，第2和第3子段形成第2個(gè)PN子序列，依此類推，從而形成7個(gè)PN子序列。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟二中所述利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計(jì)值的方法具體包括假設(shè)第I個(gè)PN子序列的頻偏為零，用rPN (η)表示接收端收到的第i+Ι個(gè)PN子序列，且 i = 1，2，···，6，令Zi表示得到的第i個(gè)相關(guān)函數(shù)，ε i表示第i+Ι個(gè)和第i個(gè)PN子序列之間的歸一化頻率偏移，&表示得到的頻偏粗估計(jì)值，利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計(jì)值的具體步驟是步驟2. I、對(duì)形成的7個(gè)PN子序列rPN(η)相鄰地進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到6個(gè)相關(guān)函數(shù)Zi ； 步驟2. 2、提取第i個(gè)相關(guān)函數(shù)Zi的頻偏信息，得到第i個(gè)頻偏估計(jì)值ε i ；步驟2. 3、對(duì)由6個(gè)相關(guān)函數(shù)得到的6個(gè)頻偏估計(jì)值進(jìn)行求平均值運(yùn)算，進(jìn)而得到頻偏粗估計(jì)值&。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟三中所述將所述頻偏粗估計(jì)值補(bǔ)償給所述當(dāng)前接收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列再計(jì)算頻偏精估計(jì)值，進(jìn)而得到最終的頻偏估計(jì)值的方法具體包括用Hn)表示接收端當(dāng)前收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列，卩(《)表示經(jīng)過(guò)頻偏粗估計(jì)值補(bǔ)償后的信號(hào)，令Zj表示得到的第j個(gè)相關(guān)函數(shù)，且j = 1，2，3，ε j表示由第j個(gè)相關(guān)函數(shù)得到的頻偏估計(jì)值，&表示得到的頻偏精估計(jì)值，￡表示最終的頻偏估計(jì)值，所述得到最終的頻偏估計(jì)值的步驟是步驟3. I、把所述頻偏粗估計(jì)值&補(bǔ)償給接收端當(dāng)前收到的長(zhǎng)度為N的原始PN序列r (η)，得到經(jīng)過(guò)頻偏粗估計(jì)值補(bǔ)償后的信號(hào);；( )并計(jì)算頻偏精估計(jì)值& ·步驟3. 2、計(jì)算粗估計(jì)值和精估計(jì)值之和，進(jìn)而得到最終的頻偏估計(jì)值￡。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于PN序列重構(gòu)的頻偏估計(jì)方法，該方法包括對(duì)接收到的長(zhǎng)度為N的PN序列進(jìn)行重構(gòu)，形成新PN序列；利用形成的新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計(jì)值，此時(shí)完成了頻偏的粗估計(jì)過(guò)程；將此頻偏粗估計(jì)值補(bǔ)償給原始接收到的長(zhǎng)度為N的PN序列再計(jì)算頻偏精估計(jì)值，進(jìn)而得到最終的頻偏估計(jì)值。本發(fā)明通過(guò)重構(gòu)PN序列，求多個(gè)估計(jì)值的平均值以及進(jìn)行粗與細(xì)的二次估計(jì)達(dá)到了提高頻偏估計(jì)方法估計(jì)精度的目的。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102946373SQ201210362088
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者馬秀榮, 俞靚 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)