CN108718289B - 一种基于zc序列的频偏估计和信道估计方法 - Google Patents

一种基于zc序列的频偏估计和信道估计方法 Download PDF

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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{xk,xk}，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Yi乘以
Figure BDA0001693964720000021
得到：
Figure BDA0001693964720000022
S3、第l个符号接收到的导频符号信息Yl乘以
Figure BDA0001693964720000023
得到：
Figure BDA0001693964720000024
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：
Figure BDA0001693964720000025
S5、根据步骤S4中的频偏估计值
Figure BDA0001693964720000026
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：
Figure BDA0001693964720000027
其中，
Figure BDA0001693964720000028
S6、根据步骤S4中的频偏估计值
Figure BDA0001693964720000029
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：
Figure BDA00016939647200000210
其中，
Figure BDA0001693964720000031
S7、利用步骤S5中补偿后的接收信号Y′i和导频序列Xk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：
Figure BDA0001693964720000032
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Xk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：
Figure BDA0001693964720000033
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：
Figure BDA0001693964720000034
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
Figure BDA0001693964720000041
得到：
Figure BDA0001693964720000042
步骤3：第11个符号接收到的导频符号信息Y11乘以
Figure BDA0001693964720000043
得到：
Figure BDA0001693964720000044
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：
Figure BDA0001693964720000045
步骤5：根据步骤4中的频偏估计值
Figure BDA0001693964720000046
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：
Figure BDA0001693964720000047
其中，
Figure BDA0001693964720000048
步骤6：根据步骤4中的频偏估计值
Figure BDA0001693964720000049
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：
Figure BDA00016939647200000410
其中，
Figure BDA0001693964720000051
步骤7：利用步骤5中补偿后的接收信号Y′6和导频序列Xk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：
Figure BDA0001693964720000052
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Xk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：
Figure BDA0001693964720000053
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：
Figure BDA0001693964720000054
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Xk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{xk,xk}，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Yi乘以
Figure FDA0002741701400000011
得到：
Figure FDA0002741701400000012
S3、第l个符号接收到的导频符号信息Yl乘以
Figure FDA0002741701400000013
得到：
Figure FDA0002741701400000014
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：
Figure FDA0002741701400000015
S5、根据步骤S4中的频偏估计值
Figure FDA0002741701400000016
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：
Figure FDA0002741701400000017
其中，
Figure FDA0002741701400000018
S6、根据步骤S4中的频偏估计值
Figure FDA0002741701400000019
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：
Figure FDA00027417014000000110
其中，
Figure FDA00027417014000000111
S7、利用步骤S5中补偿后的接收信号Y′i和导频序列Xk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：
Figure FDA0002741701400000021
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Xk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：
Figure FDA0002741701400000022
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：
Figure FDA0002741701400000023
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