CN108718289A - 一种基于zc序列的频偏估计和信道估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是一种基于ZC序列的频偏估计和信道估计方法。本发明提供一种发送端发送一组正交ZC序列，在接收端先用这组ZC序列在频偏做频偏估计，然后在对接收到的导频符号做频偏补偿，最后用补偿后的导频信息做信道估计的方法。本发明的有益效果为，可以有效提高系统的频谱效率。

Description

一种基于ZC序列的频偏估计和信道估计方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是一种基于ZC序列的频偏估计和信道估计方法。

背景技术

由于OFDM系统对频偏很敏感，因此IDMA-OFDM系统对频偏同样很敏感(InterleaveDivision Multiple Access，IDMA，交织多址技术)，特别是在高速移动场景下的多普勒频移会带来严重的频率偏移，频率偏移会严重破坏子载波之间的正交性，引起ICI(inter-carrier interference),从而恶化接收信号的信噪比,影响系统性能。

ZC(Zadoff-Chu)序列具有以下特点：1.恒包络特性：任意长度的ZC序列幅值恒定；2.理想的周期自相关特性：任意ZC序列移位n位后，n不是ZC序列的周期的整倍数时，移位后的序列与原序列不相关；3.良好的互相关特性：互相关和部分相关值接近于0；4.低峰均比特性：任意ZC序列组成的信号，其峰值与其均值的比值很低；5.傅里叶变换后仍然是ZC序列：任意ZC序列经过傅里叶正反变化后仍然是ZC序列。基于ZC序列的这些特点，ZC序列在LTE中得到了广泛的应用。ZC序列作为同步的训练序列，PRACH(Physical Random AccessChannel)的前导序列，上下行DMRS(Demodulation reference signal)序列做信道估计，ZC序列作为上行SRS(Sounding reference signal)序列探测信道质量。

在LTE标准中，虽然ZC序列被用来为同步训练序列和信道估计的导频序列，但是它们采用的是不同的序列，这样会导致频谱效率的下降。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提供一种发送端发送一组正交ZC序列，在接收端先用这组ZC序列在频偏做频偏估计，然后在对接收到的导频符号做频偏补偿，最后用补偿后的导频信息做信道估计的方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于ZC序列的频偏估计和信道估计，该方法用于IDMA-OFDM系统，设定系统中一个子帧有S个OFDM符号，正交导频序列放置在一个子帧中的第i和第l个符号上，一个OFDM符号子载波个数为N，用户数为K，每个用户只有一个发送天线，接收天线的个数为M，可用的正交的ZC序列导频集合为Φ′，其特征在于，包括以下步骤：

发送端

S1、从正交导频序列集合Φ′中选取一个导频序列作为第k个用户的导频序列{x_k,x_k}，剩下的K-1个用户在剩余的正交导频序列中选取；

接收端

S2、第i个符号接收到的导频符号信息Y_i乘以得到：

S3、第l个符号接收到的导频符号信息Y_l乘以得到：

S4、根据步骤S2和步骤S3的计算结果，计算出第k个用户的频偏估计值为：

S5、根据步骤S4中的频偏估计值对第k个用户在第i个符号上接收到的导频符号进行频偏补偿：

其中，

S6、根据步骤S4中的频偏估计值对第k个用户在第l个符号上接收到的导频符号进行频偏补偿：

其中，

S7、利用步骤S5中补偿后的接收信号Y′_i和导频序列X_k做DFT信道估计，得到第k个用户在第i个符号上信道的频域响应：

其中，η(·)代表DFT信道估计算法；

S8、利用步骤S6中补偿后的接收信号Y′_l和导频序列X_k做DFT信道估计，得到第k个用户在第l个符号上信道的频域响应：

其中，η(·)代表DFT信道估计算法；

S9、根据步骤S7和步骤S8得到的第k个用户在第i个符号和第l个符号的信道频域响应，采用三次样条函数插值拟合出第k个用户的信道频域响应：

本发明的有益效果为，可以有效提高系统的频谱效率。

附图说明

图1为IDMA-OFDM系统框图；

图2为8用户在QPSK调制，1/2卷积码，1/2重复码，ESE检测的条件下BLER性能仿真示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，详细描述本发明的技术方案：

实施例

本例中设定所述的IDMA-OFDM系统中一个子帧有16个OFDM符号，正交导频序列放置在一个子帧中的第6和第11个符号上，一个OFDM符号子载波个数为144，用户数为8且每个用户只有一个发送天线，接收天线的个数为2，可用的正交的ZC序列导频集合F′通过一个基序列x循环移位8次得到。

发送端

步骤1：在发送端，第一个从正交导频序列集合Φ′中选取第一个的导频序列作为第一个用户的导频序列{x₁,x₁}。剩下的7个用户导频序列分别为{x₂,x₂}…{x₈,x₈}。

接收端

步骤2：第6个符号接收到的导频符号信息Y₆乘以得到：

步骤3：第11个符号接收到的导频符号信息Y₁₁乘以得到：

步骤4：根据步骤2和步骤3的计算结果，计算出第k个用户的频偏估计值为：

步骤5：根据步骤4中的频偏估计值对第k个用户在第6个符号上接收到的导频符号进行频偏补偿：

其中，

步骤6：根据步骤4中的频偏估计值对第k个用户在第11个符号上接收到的导频符号进行频偏补偿：

其中，

步骤7：利用步骤5中补偿后的接收信号Y′₆和导频序列X_k做DFT信道估计，得到第k个用户在第6个符号上信道的频域响应：

其中，η(·)代表DFT信道估计算法。

步骤8：利用步骤6中补偿后的接收信号Y′₁₁和导频序列X_k做DFT信道估计，得到第k个用户在第11个符号上信道的频域响应：

其中，η(·)代表DFT信道估计算法。

步骤9：根据步骤7和步骤8得到的第k个用户在第6个符号和第11个符号的信道频域响应，采用三次样条函数插值拟合出第k个用户的信道频域响应：

根据图2可的，本发明的方法可以有效提高系统的频谱效率。

Claims (1)

1.一种基于ZC序列的频偏估计和信道估计方法，该方法用于IDMA-OFDM系统，设定系统中一个子帧有S个OFDM符号，正交导频序列放置在一个子帧中的第i和第l个符号上，一个OFDM符号子载波个数为N，用户数为K，每个用户只有一个发送天线，接收天线的个数为M，可用的正交的ZC序列导频集合为Φ′，其特征在于，包括以下步骤：

发送端

S1、从正交导频序列集合Φ′中选取一个导频序列作为第k个用户的导频序列{x_k,x_k}，剩下的K-1个用户在剩余的正交导频序列中选取；

接收端

S2、第i个符号接收到的导频符号信息Y_i乘以得到：

S3、第l个符号接收到的导频符号信息Y_l乘以得到：

S4、根据步骤S2和步骤S3的计算结果，计算出第k个用户的频偏估计值为：

S5、根据步骤S4中的频偏估计值对第k个用户在第i个符号上接收到的导频符号进行频偏补偿：

其中，

S6、根据步骤S4中的频偏估计值对第k个用户在第l个符号上接收到的导频符号进行频偏补偿：

其中，

S7、利用步骤S5中补偿后的接收信号Y_i′和导频序列X_k做DFT信道估计，得到第k个用户在第i个符号上信道的频域响应：

其中，η(·)代表DFT信道估计算法；

S8、利用步骤S6中补偿后的接收信号Y_l′和导频序列X_k做DFT信道估计，得到第k个用户在第l个符号上信道的频域响应：

其中，η(·)代表DFT信道估计算法；

S9、根据步骤S7和步骤S8得到的第k个用户在第i个符号和第l个符号的信道频域响应，采用三次样条函数插值拟合出第k个用户的信道频域响应：