CN101494487A

CN101494487A - 一种虚拟miso系统中的频率偏移补偿方法

Info

Publication number: CN101494487A
Application number: CNA2009100584030A
Authority: CN
Inventors: 隆克平; 邝育军; 翟春华; 方文斌; 张旭
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2009-07-29

Abstract

本发明公开了一种虚拟MISO系统中的频率偏移补偿方法，包括以下步骤：A.在源节点及中继节点与目的节点通信时，通过训练序列对节点间的频偏进行测量；B.源节点将要发送的数据共享给中继节点，源节点和中继节点对源节点要传送的数据进行STBC编码并分别得到各自要传输的数据；C.对各个发射节点将要发送的数据进行OFDM调制，源小区中的发射节点根据自己对目的节点的频偏对OFDM信号进行频偏补偿，源小区中各个节点将经过频率补偿的数据同时发送出去；D.接收端接收到的信号是源节点和中继节点发射信号的混合信号，此信号经过空时解码得到原始的发射数据。本发明解决了接收信号中存在多个频率偏移的补偿问题，可以有效改善系统的性能，并且易于实现。

Description

一种虚拟MISO系统中的频率偏移补偿方法

技术领域

本发明涉及无线网络虚拟MIMO系统中的频率同步技术领域，具体涉及一种虚拟MISO系统中的频率偏移补偿方法。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展，以及人们对无线移动多媒体业务的需求，对无线通信系统的数据传输速率提出了更高的要求。MIMO技术可以提供更好的空间分集和更高的系统容量，并且可以显著提高系统的性能，因此MIMO技术备受关注，并且成为下一代通信系统的关键技术。MIMO技术要求移动终端采用多天线，但是现代移动终端的发展趋势是终端的小型化，受限于移动终端尺寸和硬件实现的水平，不可能在终端集成多根天线。目前移动终端还是单天线的，为了充分发挥MIMO技术的优势，人们提出了虚拟MIMO技术。

OFDM技术因其极高的频谱利用率和抗频率选择性衰落的优点成为虚拟MIMO系统最合适的调制方式，并且虚拟MIMO技术和OFDM技术结合已成为无线通信领域的研究热点。OFDM技术的缺点是对频率偏差很敏感，并且由于虚拟MIMO技术的引如，发送端的各个发射机是分布式的，所以各个发射机都有自己的频率偏差，这样接收到的信号中将包含多个频率偏移，在接收端对其进行频率补偿基本上是不可能的。针对这种情况，本发明提出了一种在发送端对系统频率偏移进行补偿的机制。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种分布式虚拟MISO-OFDM系统的频率偏移补偿方法，该方法可用于解决接收信号中存在多个频率偏移且不易补偿的问题。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种虚拟MISO系统中的频率偏移补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、在源节点及中继节点与目的节点通信时，通过训练序列对节点间的频偏进行测量；

B、源节点将要发送的数据共享给中继节点，源节点和中继节点对源节点要传送的数据进行STBC编码并分别得到各自要传输的数据；

C、对各个发射节点将要发送的数据进行OFDM调制，源小区中的发射节点根据自己对目的节点的频偏对OFDM信号进行频偏补偿，源小区中各个节点将经过频率补偿的数据同时发送出去；

D、接收端接收到的信号是源节点和中继节点发射信号的混合信号，此信号经过空时解码得到原始的发射数据。

按照本发明所提供的频率偏移补偿方法，其特征在于：在所述步骤A中源节点及中继节点与目的节点通信时，通过短训练序列进行节点间频偏的粗估计，通过长训练序列进行节点间频偏的精确估计，不同节点之间的频偏估计是在不同通信时隙完成的。

按照本发明所提供的频率偏移补偿方法，其特征在于：在所述步骤B中源节点和中继节点同时根据STBC编码的编码规则对要发送的数据进行编码，并且各个节点根据自己在源小区的编号获得自己要发送的STBC编码后的数据。

按照本发明所提供的频率偏移补偿方法，其特征在于：在所述步骤C中发射端源小区中的各个节点根据自己相对于目的节点的频偏，对各个节点经调制后产生的OFDM信号做频率补偿。

按照本发明所提供的频率偏移补偿方法，其特征在于：在所述步骤D中目的节点接收的数据为已经经过频偏补偿的数据，将接收的数据按照与发送端相对应的STBC解码的方案，解码得到相应的发送数据。

综上所述，本发明所提供的分布式虚拟MISO-OFDM系统的频率偏移补偿方法可用于解决接收信号中存在多个频率偏移且不易补偿的问题，可有效改善系统的性能，并且易于实现。

附图说明

图1是协作通信系统示意图；

图2是发射端频率偏移补偿示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

本发明公开的频率偏移补偿方法，包括如下步骤：

1.源节点以及中继节点在与目的节点通信时，首先会同目的节点进行信息的交互，在无线局域网中每次通信的进行都会引入前导训练序列来估计相互通信节点间的符号定时及频率偏差。

2.源节点首先以较小的功率将要发送的数据共享给中继节点，源节点和中继节点对源节点要传送的数据进行STBC编码，并分别得到各自要传输的数据。

3.发射端小区中的各个节点将自己的数据输入OFDM调制器，完成并串变换并加入循环前缀形成发射数据流。发射端小区中的节点在协同发射数据时，根据对目的端频率偏移的估计值，对各自要发送的数据进行相应的频率偏移补偿。经过频率偏移补偿的串行数据流经过D/A转换，送到射频前端进行载波调制后发送出去。

4.接收端在接收到的信号是多个发射端发射的信号的叠加，且由于发射端的各个发射节点已经对自己相对于目的端的频偏提前做过频率补偿，所以接收端不需要再进行频率补偿。接收端接收到信号后，按照STBC的解码方案进行解码。

图1给定了一个基于802.11a协议的虚拟MISO通信系统；图2是发射端频率偏移补偿示意图。图中，源端S通过与中继节点R的协作，实现向目的端D传输数据的目的，其具体实施步骤如下：

步骤1：当源端S有数据向目的端D传输时，它首先是会涉及到一个中继终端的选择以及和目的端进行信息交互的过程，在无线局域网的信息交互过程中，都会引入训练序列用来完成交互信息的节点之间符号同步，频偏估计以及信道估计。经过这一步之后，源端S、中继节点R以及目的终端D都已经测得了相互之间的频率偏移。

步骤2：源端S首先会以一个较小的功率将要发送的数据共享给中级节点R，这样源端S和中继节点R都有要传送的全部信息。

步骤3：源端S和中继节点R同时对要发送的数据块进行STBC编码。例如，输入连续两个包含48个数据的数据块为：s₁＝[s_1，1，…，s_1，48]和s₂＝[s_2，1，…，s_2，48]，S和R按照STBC的编码矩阵进行编码，编码后分别得到自己要传输的数据块：第一个时隙，S和R要传输的数据分别为：x_S，1＝[s_1，1，…，s_1，48]和x_R，1＝[s_2，1，…，s_2，48]，第二个时隙分别为：

x_{S, 2} = [{- s}_{2,1}^{*}, . . ., - s_{2,48}^{*}]

和

x_{R, 2} = [s_{1,1}^{*}, . . ., s_{1,48}^{*}] .

步骤4：经过步骤3后，源端S和中继节点R都得到自己要传输的数据，对这些数据进行导频插入和补零操作后，经过IFFT变换并加入循环前缀后，得到要传输的时域信号。

步骤5：当得到发射信号的时域信号后，根据步骤1中的得到的源端S和中继节点R相对于目的端D的频率偏移在S和R端对发送信号进行频率补偿，如图2所示。

步骤6：在源端S和中继节点R得到经过频率补偿的信号后，将得到的信号进行D/A转换，并调制到载频进行信号发送。

步骤7：由于空间信道的开放性，接收端接收到的信号是源端S和中继节点R发射信号的叠加。由于在源端S和中继节点R在信号发射前已经对信号做过频偏补偿，所以目的端节点在对接收到信号进行A/D后，不需要进行频率补偿，直接对接收到的信号进行STBC解码。解码过程如下：

假设接收端接收的连续两个时隙的信号为：

r₁＝[r_1，1，…，r_1，48]和r₂＝[r_2，1，…，r_2，48]，根据STBC的解码规则可以得到解码后的信号为：

{\overset{Λ}{s}}_{1} = h_{S}^{*} r_{1} + h_{R} r_{2}^{*}

和

{\overset{Λ}{s}}_{2} = h_{R}^{*} r_{1} - h_{S} r_{2}^{*} .

Claims

1、一种虚拟MISO系统中的频率偏移补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2、根据权利要求1中所述的频率偏移补偿方法，其特征在于：在所述步骤A中源节点及中继节点与目的节点通信时，通过短训练序列进行节点间频偏的粗估计，通过长训练序列进行节点间频偏的精确估计，不同节点之间的频偏估计是在不同通信时隙完成的。

3、根据权利要求1中所述的频率偏移补偿方法，其特征在于：在所述步骤B中源节点和中继节点同时根据STBC编码的编码规则对要发送的数据进行编码，并且各个节点根据自己在源小区中的编号获得自己要发送的STBC编码后的数据。

4、根据权利要求1中所述的频率偏移补偿方法，其特征在于：在所述步骤C中发射端源小区中的各个节点根据自己相对于目的节点的频偏，对各个节点经调制后产生的OFDM信号做频率补偿。

5、根据权利要求1中所述的频率偏移补偿方法，其特征在于：在所述步骤D中目的节点接收的数据为已经经过频偏补偿的数据，将接收的数据按照与发送端相对应的STBC解码的方案，解码得到相应的发送数据。