CN103051577A - 一种残余频偏估计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种残余频偏估计方法及系统，该方法包括：获取用于残余频偏估计的数据单元，所述数据单元中包括两段相同的载有导频码的训练符号；根据所述两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计。本发明通过以上技术方案，提供一种高精度、低复杂度的残余频偏估计方法及系统。

Description

一种残余频偏估计方法及系统

技术领域

本发明涉及数字通信领域，尤其涉及一种残余频偏估计方法及系统。

背景技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)作为一种调制和多址接入技术，利用多个并行的、低速率数据传输的子载波实现高速率的数据通信，在数字音频广播、数字视频广播、无线局域网、移动电视多媒体广播等诸多领域被广泛应用。

但OFDM系统对频率偏差非常敏感，因为OFDM系统最本质的特征是多个并行子载波在频域上相互正交，但频偏的存在将产生载波间的干扰，严重恶化性能，为此在确定FFT窗内数据精确起始位置的同时还杂有小数频偏估计、整数频偏估计，以及残余频偏估计。进行残余频偏估计时，传统的方法是用OFDM符号中的导频数据进行残余频偏估计和跟踪，采用或不采用反馈环路进行校正。但为了提高数据传输效率，OFDM符号中导频数据的个数非常有限，加上信道衰落造成的影响，使得这种残余频偏估计方法精确度不高，为了解决这种残余频偏估计方法精确度不高的问题，有人想到利用多个OFDM符号中进行残余频偏估计和跟踪校正，以减小误差，但是，这种方式导致频偏估计过程过于复杂。

发明内容

本发明提供一种高精度、低复杂度的残余频偏估计方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种残余频偏估计方法，包括：

获取用于残余频偏估计的数据单元，所述数据单元中包括两段相同的载有导频码的训练符号；

根据所述两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计。

根据所述两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计的过程具体为：

将所述两段训练符号由时域训练符号转换成频域训练符号；

提取两段频域训练符号中的导频码；

对所述两段频域训练符号中的导频码进行共轭相关运算，并对得到的共轭相关值进行求和；

对所述共轭相关值求和的结果取辐角，并换算成频偏值。

采用快速傅里叶变换将所述两段训练符号由时域训练符号转换成频域训练符号，变换方法：X_b0＝FFT(S_b0，N)，X_b1＝FFT(S_b1，N)，其中，X_b0，X_b1表示两段频域训练符号，S_b0，S_b1表示两段时域训练符号，FFT表示快速傅里叶变换，FFT变换的点数N等于一训练符号的序列长度。

所述训练符号中的导频码由具有自相关性和互相关性的调制序列组成；

所述数据单元中还包括添加有循环前缀，且载有导频码的数据符号。

所述训练符号中导频码的个数大于所述数据符号中导频码的个数。

所述两段训练符号位于全部数据符号之前。

所述两段训练符号位置相邻。

所述数据单元至少经过下述一种处理过程：粗同步、小数频偏估计与补偿、整数频偏估计与补偿、精同步或采样时钟偏移纠正。

一种残余频偏估计系统，包括数据单元获取模块和频偏估计模块，其中，

所述数据单元获取模块用于获取用于残余频偏估计的数据单元，所述数据单元中包括两段相同的载有导频码的训练符号；

所述频偏估计模块用于根据所述两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计。

所述频偏估计模块包括时频域转换模块、导频码提取模块、共轭求和模块和换算模块，其中，

所述时频域转换模块用于将所述两段训练符号由时域训练符号转换成频域训练符号；

所述导频码提取模块用于提取所述时频域转换模块转换后得到的两段频域训练符号中的导频码；

所述共轭求和模块用于对所述两段频域训练符号中的导频码进行共轭相关运算，并对得到的共轭相关值进行求和；

所述换算模块用于对所述共轭相关值求和的结果取辐角，并换算成频偏值。

所述时频域转换模块为快速傅里叶变换模块。

本发明提供一种残余频偏估计方法及系统，该方法包括获取用于残余频偏估计的数据单元，本发明的数据单元中包括两段相同的载有导频码的训练符号，再根据该两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计。本发明提供一种不同于现有技术中根据数据符号中的导频码进行残余频偏估计的方法。

进一步，以OFDM系统为例，由于训练符号中导频码的个数远大于OFDM符号中导频码的个数，因此，利用训练符号中的导频码进行残余频偏估计将提高精确度，从而避免了采用OFDM符号进行残余频偏估计时带来的精确度不高和复杂度过大的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一种残余频偏估计方法的流程图；

图2为本发明实施例一种残余频偏估计方法中数据单元的示意图；

图3为本发明实施例一种残余频偏估计系统的框架图。

具体实施方式

本发明提供的残余频偏估计方法主要包括：获取用于残余频偏估计的数据单元，该数据单元中包括两段相同的载有导频码的训练符号；根据该两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计。

下面通过具体实施方式结合附图对该方法作进一步详细说明。

图1为本发明实施例一种残余频偏估计方法的流程图，请参考图1：

S11、获取用于残余频偏估计的数据单元，该数据单元包括两段相同的载有导频码的训练符号。

优选的，该数据单元为已经经过粗同步、小数频偏估计与补偿、整数频偏估计与补偿、精同步和/或采样时钟偏移纠正之后的数据单元；

优选的，训练符号中的导频码由具有高度自相关性和互相关性的调制序列组成；

优选的，训练符号中的导频码的个数(或者是序列长度)大于数据符号中的导频码的个数；优选的，训练符号中的导频码的个数是数据符号中导频码的个数的N倍，其中，N≥3；

该数据单元除了包括两段相同的载有导频码的训练符号之外，还可以包括添加有循环前缀，且载有导频码的数据符号，还可以包括填充数据，该填充数据位于该两段训练符号之间、位于训练符号与数据符号之间和/或位于数据符号与数据符号之间；以OFDM系统为例，数据符号通常指的是OFDM符号。

优选的，训练符号或数据符号中的导频码按照一定规律插入训练符号或数据符号的子载波上；

优选的，两段训练符号位于全部数据符号之前；

优选的，两段训练符号位置相邻，位置相邻指两训练符号之间不存在其它数据符号，但可以包含填充数据。

图2为本发明实施例一种残余频偏估计方法中数据单元的示意图，请参考图2：该数据单元包括载有导频码的第一训练符号、位于第一训练符号之后的与第一训练符号相同的第二训练符号，位于第二训练符号之后的n个数据符号，依次是数据符号0、数据符号1......数据符号n，该数据单元还包括多个填充数据，分别位于第一训练符号之前、第一训练符号与第二训练符号之间、第二训练符号与数据符号0之间、数据符号与数据符号之间、数据符号n之后。

S12、将两段训练符号(即第一训练符号、第二训练符号)分别由时域训练符号转换成频域训练符号。

优选的，使用快速傅里叶变换(FFT)方法将两段训练符号由时域训练符号转换成频域训练符号，可用数学式可表达为：

X_b0＝FFT(S_b0，N)，X_b1＝FFT(S_b1，N)

其中，S_b0，S_b1表示两段时域训练符号，X_b0，X_b1表示两段频域训练符号，N表示FFT变换的点数，优选的，FFT变换的点数N等于一训练符号的长度(图2示出了训练符号的长度)。

S13、提取转换后得到的两段频域训练符号中的导频码。

优选的，根据导频码在训练符号中的位置特征从频域训练符号中提取导频码，用数学式可表达为：

P_b0＝X_b0(PilotAddrSet)，P_b1＝X_b1(PilotAddrSet)

其中，P_b0和P_b1表示两段频域训练符号中的导频码，PilotAddrSet表示导频码在频域训练符号子载波位置的集合。

S14、对所述两段频域训练符号中的导频码进行共轭相关运算，并对得到的共轭相关值进行求和。

用数学式可表达为：φ＝sum(Pb1*conj(Pb0))，

其中，conj(Pb0)表示对P_b0求共轭，P_b1*conj(P_b0)表示求P_b0和P_b1的共轭相关值，sum(P_b1*conj(P_b0))表示对共轭相关值求和，φ表示共轭相关值求和的结果，conj()表示求共轭的函数，sum()表示求和的函数。

S15、对所述求和结果取辐角，并换算成频偏值。

用数学式可表达为：

其中，angle(φ)＝angle(sum(P_b1*conj(P_b0)))表示对共轭相关值求和的结果求辐角，N_s表示两段时域训练符号的起始位置采样时钟归一化后的距离(图2示出了N_s)，N_v表示训练符号中导频码的调制序列长度，T表示采样时钟周期，Δf表示根据辐角换算成的频偏值。

因此，本实施例根据两段训练符号中的导频码进行频偏估计的计算公式为： $\mathrm{\Δf}=\frac{\mathrm{angle}\left(\mathrm{sum}(P_{b1}*\mathrm{conj}\left(P_{b0}\right))\right)}{2\mathrm{\π}{N}_{s}T{N}_v}.$

本实施例利用训练符号中的导频码进行残余频偏估计，提高了精确度，避免了采用数据符号进行残余频偏估计时带来的精确度不高和复杂度过大的问题。

本发明还包括一种残余频偏估计系统，包括数据单元获取模块和频偏估计模块，其中，数据单元获取模块用于获取数据单元，该数据单元中包括两段相同的载有导频码的训练符号；频偏估计模块用于根据该两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计。

下面通过具体实施方式结合附图对该系统作进一步详细说明。

图3为本发明实施例一种频偏估计系统的框架图，请参考图3：

一种频偏估计系统，包括数据单元获取模块31和频偏估计模块32，频偏估计模块32包括时频域转换模块321、导频码提取模块322、共轭求和模块323和换算模块324，

其中，数据单元获取模块31用于获取数据单元，该数据单元中包括两段相同的载有导频码的训练符号；

时频域转换模块321用于将该两段训练符号由时域训练符号转换成频域训练符号；

导频码提取模块322用于提取时频域转换模块321转换后得到的两段频域训练符号中的导频码；

共轭求和模块323用于对该两段频域训练符号中的导频码进行共轭相关运算，并对得到的共轭相关值进行求和；

换算模块324用于对共轭求和模块323得到的对共轭相关值求和的结果取辐角，并换算成频偏值。

进一步，时频域转换模块321具体为快速傅里叶变换模块。

以OFDM系统为例，本实施例中的各模块除了实现上述功能之外，还可以在OFDM系统的同步和OFDM符号解调过程中重复使用，可减少硬件资源的消耗。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种残余频偏估计方法，其特征在于，包括：

获取用于残余频偏估计的数据单元，所述数据单元中包括两段相同的载有导频码的训练符号；

根据所述两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计的过程具体为：

将所述两段训练符号由时域训练符号转换成频域训练符号；

提取两段频域训练符号中的导频码；

对所述两段频域训练符号中的导频码进行共轭相关运算，并对得到的共轭相关值进行求和；

对所述共轭相关值求和的结果取辐角，并换算成频偏值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用快速傅里叶变换将所述两段训练符号由时域训练符号转换成频域训练符号，变换方法：X_b0＝FFT(S_b0，N)，X_b1＝FFT(S_b1，N)，其中，X_b0，X_b1表示两段频域训练符号，S_b0，S_b1表示两段时域训练符号，FFT表示快速傅里叶变换，FFT变换的点数N等于一训练符号的长度。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述训练符号中的导频码由具有自相关性和互相关性的调制序列组成。

5.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述数据单元中还包括添加有循环前缀，且载有导频码的数据符号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述训练符号中导频码的个数大于所述数据符号中导频码的个数。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述两段训练符号位于全部数据符号之前。

8.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述两段训练符号位置相邻。

9.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述数据单元至少经过下述一种处理过程：粗同步、小数频偏估计与补偿、整数频偏估计与补偿、精同步或采样时钟偏移纠正。

10.一种残余频偏估计系统，其特征在于，包括数据单元获取模块和频偏估计模块，其中，

所述数据单元获取模块用于获取用于残余频偏估计的数据单元，所述数据单元中包括两段相同的载有导频码的训练符号；

所述频偏估计模块用于根据所述两段训练符号中的导频码进行残余频偏估计。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述频偏估计模块包括时频域转换模块、导频码提取模块、共轭求和模块和换算模块，其中，

所述时频域转换模块用于将所述两段训练符号由时域训练符号转换成频域训练符号；

所述导频码提取模块用于提取所述时频域转换模块转换后得到的两段频域训练符号中的导频码；

所述共轭求和模块用于对所述两段频域训练符号中的导频码进行共轭相关运算，并对得到的共轭相关值进行求和；

所述换算模块用于对所述共轭相关值求和的结果取辐角，并换算成频偏值。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述时频域转换模块为快速傅里叶变换模块。

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