CN106464625A

CN106464625A - 频偏残差估计方法、装置及系统

Info

Publication number: CN106464625A
Application number: CN201480077554.XA
Authority: CN
Inventors: 陈庆春; 朱俊; 唐小虎
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2034-07-24
Also published as: CN106464625B; WO2016011633A1

Abstract

本发明公开一种频偏残差估计方法、装置及系统，属于无线通讯领域。包括：第一生成单元，用于根据短训练字段STF生成数据部分，数据部分包括M个正交频分复用OFDM符号，N个OFDM符号中设置有导频子载波，N个OFDM符号中每个OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与STF中被使用的子载波在频域上的位置相同，1≤N＜M；第二生成单元，用于生成无线帧，无线帧中包括STF和数据部分；发送单元，用于将无线帧发送至接收装置，以便于接收装置估计数据部分的频偏残差。该频偏残差估计方法、装置及系统能够解决数据部分的每个OFDM符号都存在导频开销的问题，实现至少有1个OFDM符号没有导频开销的效果。本发明用于无线通讯。

Description

说明书频偏残差估计方法、装置及系统技术领域本发明涉及无线通讯领域，特别涉及一种频偏残差估计方法、装置及系统。背景技术在无线通讯系统中，数据是通过无线帧进行传输的，发射装置发送的无线帧的载波频率与接收装置接收到的无线帧的载波频率之间存在频偏。为了保证数据的可靠性传输，需要对频偏进行准确估计并对频偏残差加以补偿。无线通信标准中， WiFi (Wireless Fidelity, 无线保真）系统采用 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing , 正交频分复用) 技术进行通信，在通信过程中，需要进行频偏和频偏残差的估计及补偿。

现有技术中，无线帧包括前导码和数据部分，其中，前导码包括 STF (Short Training Field, 短训练字段），数据部分包括 OFDM符号，每个所述 OFDM符号中设置有预设个数的导频子载波， STF被用于频偏估计，数据部分的 OFDM 符号中的导频子载波被用于频偏残差估计。示例的，在 IEEE802.11ac标准中，在信道带宽为 20MHz (兆赫兹) 的情况下，数据部分的每个 OFDM符号中设置有 4个导频子载波。

当一个 OFDM符号中的导频开销较高时，该 OFDM符号中的数据子载波个数较少，数据携带能力较低。示例的，在 IEEE802.11ac标准中，在信道带宽为 20MHz的情况下，数据部分的 OFDM符号中的有效子载波是 56个，其中，设置有导频子载波的有效子载波是 4个，则数据部分的每个 OFDM符号的导频开销均为 4/56。现有技术中数据部分的每个 OFDM符号中都设置有导频子载波，因此数据部分的每个 OFDM符号都存在导频开销的问题。发明内容为了解决数据部分的每个 OFDM符号都存在导频开销的问题，本发明实施例提供了一种残差估计方法、装置及系统。所述技术方案如下：第一方面，本发明实施例提供一种频偏残差估计装置，所述频偏残差估计装置包括：

第一生成单元，用于根据 STF生成数据部分，所述数据部分包括 M个正交频分复用 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF 中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M 的整数；

第二生成单元，用于生成无线帧，所述无线帧中包括所述 STF和所述数据部分；

发送单元，用于将所述无线帧发送至接收装置，以便于所述接收装置根据所述 N个 OFDM符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

结合第一方面，在第一种可实现方式中，所述第一生成单元，包括：设置模块，用于根据所述 STF在所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM 符号中设置导频子载波。

结合第一方面，在第二种可实现方式中，所述设置模块，包括：设置子模块，用于根据所述 STF在所述数据部分中的第一个 OFDM符号中设置导频子载波。

第二方面，本发明实施例提供一种频偏残差估计装置，所述频偏残差估计装置包括：

接收单元，用于接收发射装置发送的无线帧，所述无线帧中包括 STF和数据部分，所述数据部分是根据所述 STF生成的，所述数据部分包括 M个 OFDM 符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

估计单元，用于才艮据所述 N个 OFDM符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

结合第二方面，在第一种可实现方式中，所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置有导频子载波。

结合第二方面，在第二种可实现方式中，所述数据部分中的第一个 OFDM 符号中设置有导频子载波。

第三方面，本发明实施例提供一种频偏残差估计方法，所述频偏残差估计方法包括：

根据 STF生成数据部分，所述数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N 个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF 中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

生成无线帧，所述无线帧中包括所述 STF和所述数据部分；

将所述无线帧发送至接收装置，以便于所述接收装置根据所述 N个 OFDM 符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

结合第三方面，在第一种可实现方式中，所述才艮据 STF生成数据部分，包括：

才艮据所述 STF在所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置导频子载波。

结合第三方面，在第二种可实现方式中，所述根据所述 STF在所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置导频子载波，包括：

才艮据所述 STF在所述数据部分中的第一个 OFDM符号中设置导频子载波。第四方面，本发明实施例提供一种频偏残差估计方法，该频偏残差估计方法包括：

接收发射装置发送的无线帧，所述无线帧中包括 STF和数据部分，所述数据部分是根据所述 STF生成的，所述数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF 中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

才艮据所述 N个 OFDM符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。结合第四方面，在第一种可实现方式中，所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置有导频子载波。

结合第四方面，在第二种可实现方式中，所述数据部分中的第一个 OFDM 符号中设置有导频子载波。

第五方面，本发明实施例提供一种频偏残差估计装置，所述频偏残差估计装置包括：

处理器，用于根据 STF生成数据部分，所述数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

所述处理器，还用于生成无线帧，所述无线帧中包括所述 STF和所述数据部分；

发射机，用于将所述无线帧发送至接收装置，以便于所述接收装置根据所述 N个 OFDM符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

结合第五方面，在第一种可实现方式中，所述处理器，用于才艮据所述 STF 在所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置导频子载波。

结合第五方面，在第二种可实现方式中，所述处理器，用于才艮据所述 STF 在所述数据部分中的第一个 0 FDM符号中设置导频子载波。

第六方面，本发明实施例提供一种频偏残差估计装置，所述频偏残差估计装置包括：

接收机，用于接收发射装置发送的无线帧，所述无线帧中包括 STF和数据部分，所述数据部分是根据所述 STF生成的，所述数据部分包括 M个 OFDM 符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

处理器，用于才艮据所述 N个 OFDM符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

结合第六方面，在第一种可实现方式中，所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置有导频子载波。

结合第六方面，在第二种可实现方式中，所述数据部分中的第一个 OFDM 符号中设置有导频子载波。

第七方面，本发明提供一种频偏残差估计系统，包括：

第一方面所述的任一频偏残差估计装置；

以及第二方面所述的任一频偏残差估计装置。

第八方面，本发明提供一种频偏残差估计系统，包括：

第五方面所述的任一频偏残差估计装置；

以及第六方面所述的任一频偏残差估计装置。

本发明实施例提供了一种频偏残差估计方法、装置及系统，发射装置根据 STF生成数据部分，该数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N个 OFDM符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1个 OFDM符号没有导频开销。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作筒单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以才艮据这些附图获得其他的附图。

图 1是本发明一实施例提供的一种无线帧的结构示意图；

图 2是本发明一实施例提供的一种频偏残差估计装置的结构示意图；图 3是本发明一实施例提供的一种频偏残差估计装置的第一生成单元的结构示意图；

图 4是本发明一实施例提供的一种频偏残差估计装置的第一生成单元的设置模块的结构示意图；

图 5是本发明一实施例提供的另一种频偏残差估计装置的结构示意图；图 6是本发明一实施例提供的一种频偏残差估计方法流程图；

图 7是本发明一实施例提供的另一种频偏残差估计方法流程图；

图 8是本发明一实施例提供的再一种频偏残差估计方法流程图；

图 9是本发明一实施例提供的一种 STF的结构示意图；

图 10是本发明一实施例提供的一种数据部分的结构示意图；

图 11是本发明一实施例提供的一种频偏估计流程图；

图 12是本发明实施例提供的一种无线通讯系统的吞吐率性能示意图；图 13是本发明一实施例提供的再一种频偏残差估计装置的结构示意图；图 14是本发明一实施例提供的又一种频偏残差估计装置的结构示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

无线通讯系统包括发射装置和接收装置，发射装置和接收装置是通过无线帧进行数据通信的，请参考图 1，其示出了本发明实施例提供的一种无线帧的结构示意图。该无线帧包括：传统前导码，控制字段，下行子帧和上行子帧。其中，传统前导码的结构与现有技术相同，本发明实施例对此不做赘述，下行子帧和上行子帧中均包括前导码 01和数据部分 02，其中，前导码 01包括 STF， LTF (Long Training Field , 长训练字段）和 SIG (Signaling , 信令字段），数据部分 02可以包括下行多用户数据，下行单用户数据，上行多用户数据和上行单用户数据，需要说明的是，上述数据部分 02由 OFDM符号组成。

本发明实施例提供一种频偏残差估计装置 20，如图 2所示，频偏残差估计装置 20包括：第一生成单元 201，第二生成单元 202和发送单元 203。

第一生成单元 201，用于根据 STF生成数据部分，数据部分包括 M个 OFDM 符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波， N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与 STF 中被使用的子载波在频域上的位置相同， N为大于或等于 1且小于 M的整数。

第二生成单元 202，用于生成无线帧，无线帧中包括 STF和数据部分。发送单元 203，用于将无线帧发送至接收装置，以便于接收装置根据 N个 OFDM符号中的导频子载波估计数据部分的频偏残差。

综上所述，第一生成单元根据 STF生成数据部分，该数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N 个 OFDM符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1个 OFDM 符号没有导频开销。

具体的，如图 3所示，第一生成单元 201，可以包括：设置模块 2011。设置模块 2011，用于根据 STF在数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置导频子载波。

如图 4所示，设置模块 2011，还可以包括：设置子模块 20111。

设置子模块 20111，用于根据 STF在数据部分中的第一个 OFDM符号中设置导频子载波。

综上所述，第一生成单元根据 STF生成数据部分，该数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N 个 OFDM符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1个 OFDM 符号没有导频开销。本发明实施例提供一种频偏残差估计装置 30，如图 5所示，该频偏残差估计装置 30包括：接收单元 301和估计单元 302。

接收单元 301，用于接收发射装置发送的无线帧，无线帧中包括 STF和数据部分，数据部分是根据 STF生成的，数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波， N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同， N 为大于或等于 1且小于 M的整数。

估计单元 302，用于根据 N个 OFDM符号中的导频子载波估计数据部分的频偏残差。

需要说明的是，数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置有导频子载波，实际应用中，所述数据部分中的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波。

综上所述，接收单元接收发射装置发送的无线帧，该无线帧中包括 STF 和数据部分，该数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N个 OFDM符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1个 OFDM符号没有导频开销。

本发明实施例提供的频偏残差估计装置可以应用于下文所述的频偏残差估计方法，本发明实施例中各个单元的工作流程和工作原理可以参见下文各实施例中的描述。本发明实施例提供一种频偏残差估计方法，如图 6所示，该方法包括：步驟 401、根据 STF生成数据部分，数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波， N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与 STF 中被使用的子载波在频域上的位置相同， N为大于或等于 1且小于 M的整数。

步驟 402、生成无线帧，无线帧中包括 STF和数据部分。

步驟 403、将无线帧发送至接收装置，以便于接收装置根据 N个 OFDM符号中的导频子载波估计数据部分的频偏残差。

需要说明的是，根据 STF生成数据部分可以包括：根据 STF在数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置导频子载波，实际应用中，根据 STF 在数据部分中的第一个 OFDM符号中设置导频子载波。

综上所述，发射装置根据 STF生成数据部分，该数据部分包括 M个 OFDM 符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N个 OFDM 符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1个 OFDM符号没有导频开销。本发明实施例提供一种频偏残差估计方法，如图 7所示，该方法包括：步驟 501、接收发射装置发送的无线帧，无线帧中包括 STF和数据部分，数据部分是根据 STF生成的，数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波， N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同， N为大于或等于 1且小于 M的整数。

需要说明的是，数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置有导频子载波，实际应用中，数据部分中的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波。

步驟 502、才艮据 N个 OFDM符号中的导频子载波估计数据部分的频偏残差。

综上所述，接收装置接收发射装置发送的无线帧，该无线帧中包括 STF 和数据部分，该数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N个 OFDM符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1个 OFDM符号没有导频开销。本发明实施例提供一种频偏残差估计方法，如图 8所示，该方法包括：步驟 601、发射装置生成 STF。

发射装置生成 STF 的过程可以参考现有技术，本发明实施例对此不再赘述。

示例的，图 9示出了发射装置生成的一种 STF的结构示意图，该 STF70 是根据 IEEE802.11ac标准生成的，该 STF70包括：无效子载波 701、空白子载波 702和被使用的子载波 703，该被使用的子载波 703可以是导频子载波，即插入了导频的子载波，其中，无效子载波 701如图 9中带菱形纹的方格所示，位于 STF70的频域上的两侧，空白子载波 702如图 9中空白的方格所示，被使用的子载波 703如图 9中带斜纹的方格所示，空白子载波 702和被使用的子载波 703以一定的间隔在频域上排布。

步驟 602、发射装置根据 STF生成数据部分。示例的，发射装置可以根据 STF中被使用的子载波在频域上的位置来生成数据部分，使得生成后的数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM 符号中设置有导频子载波， N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同， N为大于或等于 1且小于 M的整数，即 1≤N < M。

如图 10所示，其提供了一种无线帧的数据部分的结构示意图，该数据部分 80是在信道带宽为 20MHz的情况下，发射装置根据图 9中的 STF70生成的，该数据部分 80包括无效子载波 801、数据子载波 802和导频子载波 803，无效子载波 801如图 10中带菱形纹的方格所示，数据子载波 802如图 10中带点的方格所示，导频子载波 803如图 10中带斜纹的方格所示，该数据部分 80包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波 803，该导频子载波 803在频域上的位置与图 9中的 STF70中的子载波 703在频域上的位置 ——对应。

需要说明的是，在本发明实施例中，可以在数据部分的多个 OFDM符号中设置导频子载波，设置导频子载波的 OFDM符号可以相邻也可以不相邻，本发明实施例对此不做限定。

特别的，为了減少整个数据帧的导频开销，可以在少数 OFDM符号中设置导频子载波，例如，在数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置导频子载波，实际应用中，可以在该数据部分中的第一个 OFDM符号中设置导频子载波。示例的，如表 1所示，表 1是记载了现有技术中，不同信道带宽所对应的数据部分的导频开销，以 IEEE802.11ac为例，假设数据部分的 OFDM 符号为 20个，在信道带宽为 20MHZ 情况下，数据部分的每个 OFDM符号中的有效子载波是 56个，数据部分的每个 OFDM符号中设置有 4个导频子载波，数据部分的导频开销为 4/56=7.14% ; 同理，在信道带宽为 40MHZ 情况下，数据部分的每个 OFDM符号中设置有 6个导频子载波，数据部分的导频开销为 5.17% ; 在信道带宽为 80MHZ 情况下，数据部分的每个 OFDM符号中设置有 8个导频子载波，数据部分的导频开销为 3.28% ; 在信道带宽为 160MHZ 情况下，数据部分的每个 OFDM符号中设置有 16个导频子载波，数据部分的导频开销为 3.2%。

表 1

信道带笕数据部分的每个 OFDM符号中的导频数据部分的导频开销子载波个数

20MHz 4 7.14%

40MHz 6 5.17%

80MHz 8 3.28%

160MHz 16 3.2%

表 2记载了不同信道带宽下，本发明实施例提供的频偏残差估计方法所对应的数据部分的导频开销。示例的，假设数据部分包括 20个 OFDM符号，在信道带宽为 20MHZ的情况下，数据部分的每个 OFDM符号中的有效子载波是 56个，数据部分的第一个 OFDM符号中设置有 12个导频子载波，数据部分的导频开销为 12/(56*20)=1.07%；同理，在信道带宽为 40MHZ的情况下，数据部分的第一个 OFDM符号中设置有 24个导频子载波，数据部分的导频开销为 1.03% ; 在信道带宽为 80MHZ的情况下，数据部分的第一个 OFDM符号中设置有 48个导频子载波，数据部分的导频开销为 0.984% ;在信道带宽为 160MHZ 的情况下，数据部分的第一个 OFDM符号中设置有 56个导频子载波，数据部分的导频开销为 0.96%，与表 1进行对比可以看出，采用本发明实施例提供的频偏残差估计方法可以有效地減少数据部分的导频开销。

表 2

步驟 603、发射装置根据 STF和数据部分生成无线帧

发射装置将 STF和数据部分组合即可生成无线帧，示例的，发射装置可以将图 9中的 STF70和图 10中的数据部分 80组合起来生成无线帧，该无线帧的数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有 12个导频子载波，该 N个 OFDM符号中的每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同， N为大于或等于 1且小于 M 的整数。步驟 604、发射装置向接收装置发送无线帧。

步驟 605、接收装置对无线帧进行频偏估计。

示例的，如图 11 所示，接收装置可以采用差分相位估计法对无线帧进行频偏估计，具体过程包括：

步驟 6051、接收装置对无线帧进行初始频偏估计。

在本发明实施例提供的无线通讯系统中，发射装置包括多个发射天线，接收装置包括多个接收天线，第 t个发射天线到第 r个接收天线之间存在多径时变信道，假设在第 n个 OFDM符号发射期间，信道不变，则接收装置的第个接收天线在第"个 OFDM符号的第 i个采样时刻的时域接收信号 ^W的计算公式 (1) 为：

y^{ (ί) = _e^„ _g

其中， =卜^， "'N-ij, j=[ X..,N_g -l] ^ N为 _0FDM中子载波的个数， N_g 为 OFDM的 CP (Cyclic Prefix,循环前缀）长度， s为归一化频偏值，为发设装置的第 ^个发射天线到第个接收天线在第"个 OFDM 符号对应多径时变信道的第 ¹径的信道响应， ^τ 为第 t个发射天线到第 r个接收天线的第 Z径时延， ^ ((n -l)(N + N_g) + i- )为第 t个发射天线的第"个 _0FDM符号经过发射天线 t和接收天线之间第 Z径信道时延后的第个采样点的值， ^z^ ^W为第个接收天线在第"个 OFDM符号的第 ^ζ'个采样时刻对应的加性高斯白噪声。

接收装置可以根据接收装置接收的 OFDM符号中 CP部分与 OFDM符号之间的关系，采用基于 CP的频偏估计方法，确定初始归一化载波频偏估计，并对该初下列公式（2)：其中， ' = L_ "^_ij ，为接收天线的个数，为 OFDM符号的个数，为公式（1) 中计算得到的 )^W， s为归一化频偏值。

在公式（2) 中，需要保证频偏的范围为 _0·⁵≤ ≤0·⁵，则相应的相位的范围为： ('· + N) ≤ ;

才艮据归一化频偏和初始频率偏差之间的关系 = ^Δ / ，可得初始频率偏差 S的范围为：

_ 1 / 2 X / Hz≤ Δ/≤ 1 / 2 X / Hz。

步驟 6052、接收装置进行导频数据緩存。

将 ^Ντ根发射天线、 ^NR根接收天线的 MIMO ( Multi-input Multi-output，多输入多输出） -OFDM系统所有接收天线接收到的当前时域的 OFDM信号去除 CP, 然后经 DFT (Discrete Fourier Transform, 离散傅里叶变换）模块转换得到的频域导频子载波 y，最终采用如下公式（3) 更新接收导频数据緩存：

γ^ = γ γ° = γ (3) 其中， y = j ，表示根发射天线、根接收天线的

MIMO-OFDM系统中，所有接收天线接收到去除了 CP后经 DFT模块后的当

■ τ τ τ ' T

前频域 OFDM符号块， ^ [Pi ]，^{y W} [P₂ ]，，y^W PN^l为第 r个接收天线上的频域接收信号向量， ^Α ^{= 1}'···'^ ^{_ 1}分别为 ^Λ ^个导频子载波的序号，其中， (·)^Γ表示求括号内变量的转置。步驟 6053、接收装置进行数据预处理与相位计算。

导频数据緩存中所存储的相邻两个导频子载波经过数据预处理之后，结合发射装置发送的相邻导频子载波计算得到如下相位值：

angle = arg{Y⁽'^l Y⁽⁰ )

其中，表示相位值， ( 为取括号内变量的相位。

步驟 6054、接收装置对无线帧进行频偏残差估计。

Αττεά /

在频偏估计 ^ε的基础上，可得初始相位差 ^/4，初始相位差可以依据下列公式（4) 计算相位折叠数：

times = round Α

其中， times 表示相位折叠数， ^^ W为四舍五入运算，为时域上相邻的设置有导频子载波的 OFDM符号之间间隔的 OFDM符号个数。

计算相位值的三组相位候选修正值，如果频偏估计 s为正值，则计算候选修正值 ^Ω"^⁶'·时选择加法，即 angle ^ = angle + times x 2π；

angle ₂ - angle + (times + \) 2π；

angle ₃ - angle + (times - Ϊ) χ 2π；

如果频偏估计 s 为负值，则计算候选修正值 ^{ω Ζ£)}'·时选择減法，即

angle = angle times x 2π

angle ₂ - angle (times + \) 2π；

angle ₃ - angle (times - Ϊ) χ 2π；

根据三组候选相位值分别计（5) 计算三个绝值：在三个绝对差值中获取最小的绝对差值，将该最小的绝对差值所对应的修订相位值^ g^.作为最终修订的相位值用于后续计算，该相位值即为频偏残差，即令 angle = , angle₂ , angle₃ }， min{ · }表示取括号内数值的最小值，贝 angle即为频偏残差。

采用本发明实施例提供的残差估计方法能够有效提高无线通讯系统的数据吞吐率，示例的，当采用 IEEE802.11ac标准，信道带宽为 20MHz时，现有技术中，假设无线帧中的数据部分的 M个 OFDM符号中均设置有导频子载波，则每个 OFDM 符号都存在导频开销；本发明实施例中，数据部分包括 M 个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，贝 ij M-N个 OFDM 符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1个 OFDM符号没有导频开销，提高了该 OFDM 符号的数据携带能力，假设数据部分的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波，则相对于整个数据部分来说，该数据部分的整体导频开销几乎可以忽略，因此，本发明实施例提供的频偏残差估计方法应用在无线通讯系统中，系统的吞吐率性能的损失也相对较少。

表 3为吞吐率性能仿真参数表，其中， IFFT ( Inverse Fast Fourier Transform，快速 4辱里叶逆变换）表示快速 4辱里叶逆变换， MCS (Modulation and Coding Scheme , 调制与编码策略）表示调制与编码策略， Tx (Transmit , 发射）表示无线通讯系统中的发射天线， Rx (Receive , 接收）表示无线通讯系统中的接收天线， ppm (Parts Per Million , 每百万单位）是频偏残差值的单位， CHD NLOS (Channel D Non Line Of Sight, 信道模型名称）是仿真所使用的信道模型， ms (Millisecond, 毫秒、) 是时间单位。表 3

如表 3所示，假设发射装置的发射天线和接收装置的接收天线个数均为 1 个； IFFT变换点数为 64 ; 无线帧的 CP长度为 16 ; 频偏残差值为 lOppm; 频偏估计算法采用的方法为差分相位法或理想频偏估计法；无线通讯的信道类型为 CHD NLOS ; 无线帧的调制模式设置有 8种；无线帧的长度为 5.464ms，该无线帧的数据部分包括 1361个 OFDM符号，每个 OFDM符号的有效子载波个数为 56个，采用本发明实施例提供的频偏残差估计方法，在数据部分的第一个 OFDM符号中设置有 12个导频子载波，该 OFDM符号的数据子载波个数为 44个，现有技术中，数据部分的每个 OFDM符号的数据子载波个数为 52个。采用本发明实施例提供的频偏残差估计方法，数据部分的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分中除该第一个 OFDM 符号之外的 1360 个 OFDM符号中的每个 OFDM符号的有效数据子载波个数为 56个，相比于现有技术，这 1360个 OFDM符号的数据携带能力得到了提高。

图 12是表 3对应的宽带 WiFi的吞吐率性能结果示意图。其中，实线 A0、 Al、 A2、 A3、 A4、 A5、 A6和 A7分别表示 MCS为 MCS0、 MCS1、 MCS2、 MCS3、 MCS4、 MCS5、 MCS6和 MCS7时，在数据部分的 OFDM符号中设置有连续导频子载波的情况下，采用理想频偏估计法时对应的无线通讯系统的吞吐率性能示意图；虚线 B0、 Bl、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6和 B7分别表示 MCS 为 MCS0、 MCS1、 MCS2、 MCS3、 MCS4、 MCS5、 MCS6和 MCS7时，在数据部分的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波的情况下，采用差分相位估计法时对应的无线通讯系统的吞吐率性能示意图。从图 12中可以看出：

当 MCS为 MCS 0、 MCS 1和 MCS2中的任意一种时，数据部分的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波对应的无线通讯系统的吞吐率性能，优于现有技术中数据部分的 OFDM符号中设置有连续导频子载波所对应的无线通讯系统的吞吐率性能。

当 MCS为 MCS 4、 MCS5 、 MCS6和 MCS7中的任意一种时，在中低信噪比条件下，数据部分的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波对应的无线通讯系统的吞吐率性能，和现有技术所对应的无线通讯系统的吞吐率性能基本相同；在信噪比足够高时，数据部分的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波对应的无线通讯系统的吞吐率性能，优于现有技术所对应的系统的吞吐率性能。

综上所述，根据 STF生成数据部分，该数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N个 OFDM符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1个 OFDM符号没有导频开销。进一步，数据部分中，至少有 1个 OFDM符号不存在导频开销，则提高了该 OFDM符号携带数据的能力，因此提高了无线通讯系统的数据吞吐率。本发明实施例提供一种频偏残差估计装置 90，如图 13所示，频偏残差估计装置 90包括：处理器 901和发射机 902。

处理器 901，用于根据 STF生成数据部分，数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波， N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与 STF 中被使用的子载波在频域上的位置相同， N为大于或等于 1且小于 M的整数。

所述处理器 901，还用于生成无线帧，该无线帧中包括 STF和数据部分。发射机 902，用于将无线帧发送至接收装置，以便于接收装置根据 N 个 OFDM符号中的导频子载波估计数据部分的频偏残差。综上所述，处理器根据 STF生成数据部分，该数据部分包括 M个 OFDM 符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N个 OFDM 符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1 个 OFDM符号没有导频开销。

处理器 901还可以用于：才艮据 STF在数据部分中的任意一个或两个 OFDM 符号中设置导频子载波，实际应用中，才艮据 STF在数据部分中的第一个 OFDM 符号中设置导频子载波。

综上所述，处理器根据 STF生成数据部分，该数据部分包括 M个 OFDM 符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N个 OFDM 符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1 个 OFDM符号中没有导频开销。本发明实施例提供一种频偏残差估计装置 100，如图 14所示，频偏残差估计装置 100包括：接收机 1001和处理器 1002。

接收机 1001，用于接收发射装置发送的无线帧，无线帧中包括 STF和数据部分，数据部分是根据 STF生成的，数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波， N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同， N 为大于或等于 1且小于 M的整数。

处理器 1002，用于才艮据 N个 OFDM符号中的导频子载波估计数据部分的频偏残差。

需要说明的是，上述数据部分中的任意一个或两个 OFDM 符号中设置有导频子载波，实际应用中，数据部分中的第一个 OFDM 符号中设置有导频子载波。

综上所述，接收机接收发射装置发送的无线帧，该无线帧中包括数据部分，数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，则数据部分的 M-N个 OFDM符号中没有设置导频子载波，因此数据部分中，至少有 1个 OFDM符号没有导频开销。

本发明实施例提供一种频偏残差估计系统，包括：发射装置和接收装置，发射装置包括图 2所示的频偏残差估计装置 20，接收装置包括图 5所示的频偏残差估计装置 30。本发明实施例提供一种频偏残差估计系统，包括：发射装置和接收装置，发射装置包括如图 13所示的频偏残差估计装置 90，接收装置包括图 14所示的频偏残差估计装置 100。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步驟可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1、一种频偏残差估计装置，其特征在于，所述频偏残差估计装置包括：第一生成单元，用于根据短训练字段 STF生成数据部分，所述数据部分包括 M个正交频分复用 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

第二生成单元，用于生成无线帧，所述无线帧中包括所述 STF和所述数据部分；

发送单元，用于将所述无线帧发送至接收装置，以便于所述接收装置根据所述 N个 OFDM符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

2、根据权利要求 1所述的频偏残差估计装置，其特征在于，

所述第一生成单元，包括：

设置模块，用于根据所述 STF在所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM 符号中设置导频子载波。

3、根据权利要求 2所述的频偏残差估计装置，其特征在于，

所述设置模块，包括：

设置子模块，用于根据所述 STF在所述数据部分中的第一个 OFDM符号中设置导频子载波。

4、一种频偏残差估计装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收发射装置发送的无线帧，所述无线帧中包括 STF和数据部分，所述数据部分是根据所述 STF生成的，所述数据部分包括 M个 OFDM 符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 0 FD M符号的导频子载波在频域上的位置与所述 S TF中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

估计单元，用于才艮据所述 N个 OFDM符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差

5、根据权利要求 4所述的频偏残差估计装置，其特征在于，

所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置有导频子载波。

6、根据权利要求 5所述的频偏残差估计装置，其特征在于，

所述数据部分中的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波。

7、一种频偏残差估计方法，其特征在于，包括：

根据 STF生成数据部分，所述数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N 个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

生成无线帧，所述无线帧中包括所述 STF和所述数据部分；

将所述无线帧发送至接收装置，以便于所述接收装置根据所述 N个 OFDM 符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

8、根据权利要求 7所述的方法，其特征在于，所述根据 STF生成数据部分，包括：

才艮据所述 STF在所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置导频子载波。

9、根据权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述根据所述 STF在所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置导频子载波，包括：

根据所述 STF在所述数据部分中的第一个 OFDM符号中设置导频子载波。

10、一种频偏残差估计方法，其特征在于，包括：

接收发射装置发送的无线帧，所述无线帧中包括 STF和数据部分，所述数据部分是根据所述 STF生成的，所述数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N 个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

根据所述 N个 OFDM符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

11、根据权利要求 10所述的方法，其特征在于，

所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置有导频子载波。

12、根据权利要求 11所述的方法，其特征在于，

所述数据部分中的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波。

13、一种频偏残差估计装置，其特征在于，所述频偏残差估计装置包括：处理器，用于根据 STF生成数据部分，所述数据部分包括 M个 OFDM符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

所述处理器，还用于生成无线帧，所述无线帧中包括所述 STF和所述数据部分；

发射机，用于将所述无线帧发送至接收装置，以便于所述接收装置根据所述 N个 0 FD M符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

14、根据权利要求 13所述的频偏残差估计装置，其特征在于，

所述处理器，用于根据所述 STF 在所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置导频子载波。

15、根据权利要求 14所述的频偏残差估计装置，其特征在于，

所述处理器，用于根据所述 STF在所述数据部分中的第一个 OFDM符号中设置导频子载波。

16、一种频偏残差估计装置，其特征在于，所述频偏残差估计装置包括：接收机，用于接收发射装置发送的无线帧，所述无线帧中包括 STF和数据部分，所述数据部分是根据所述 STF生成的，所述数据部分包括 M个 OFDM 符号，其中， N个 OFDM符号中设置有导频子载波，所述 N个 OFDM符号中每个 OFDM符号的导频子载波在频域上的位置与所述 STF中被使用的子载波在频域上的位置相同，所述 N为大于或等于 1且小于所述 M的整数；

处理器，用于才艮据所述 N个 0 FD M符号中的导频子载波估计所述数据部分的频偏残差。

17、根据权利要求 16所述的频偏残差估计装置，其特征在于，

所述数据部分中的任意一个或两个 OFDM符号中设置有导频子载波。

18、根据权利要求 17所述的频偏残差估计装置，其特征在于，

所述数据部分中的第一个 OFDM符号中设置有导频子载波。

19、一种频偏残差估计系统，其特征在于，包括：

权利要求 1至 3任意一项权利要求所述的频偏残差估计装置；

以及权利要求 4至 6任意一项权利要求所述的频偏残差估计装置。

20、一种频偏残差估计系统，其特征在于，包括：

权利要求 13至 15任意一项权利要求所述的频偏残差估计装置；

以及权利要求 16至 18任意一项权利要求所述的频偏残差估计装置。