高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法及干扰抑制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法及干扰抑制装置，包括步骤a.接收上行接收端的接收信号y,步骤b.使用接收信号y中第k个使用者的前导符元来估测第k个使用者的规一载波频偏估测值

【技术实现步骤摘要】
高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法及干扰抑制装置
本专利技术涉及本专利技术涉及通信
，更具体地，涉及一种高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法。
技术介绍
正交分频多重进接(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，OFDMA)是无线通讯系统中的一种多重接取技术，OFDMA使用大量的正交窄频子载波来承载资料，能够对抗多重路径通道效应。然而，在上行链路时，各使用者的载波频偏值程度不同，因此，当使用者数目越多时，接收到符元信号中的多重存取干扰(Multi-AccessInterference,多址干扰)问题越严重，而各使用者处于高速移动时，多普勒效应会导致准确估测各使用者的载波频偏值更加困难。目前，有关OFDMA上行链路的载波频偏值估测的方法大致可以分为两类：盲蔽式与导引信号辅助式。盲蔽式在传输时的频谱使用效益高，然因缺乏通道信息，因此估测较不准确；导引信号辅助式牺牲一部份的频谱使用效益，导引信号是已知信号，使得通道估测器能估出准确的通道，有助于得到较为准确的估测。但是，两种方式都假设每个使用者发射端与基地台接收端在传送每一个符元期间的通道增益均维持常数，通道增益完全不会变动的假设，并不符合通道的实际情况。事实上，越是处于高速移动状态的通道变性越为激烈，以上两种传统方法显然无法适用于多使用者高速移动的环境中。因此，本专利技术提出一种高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法，不仅可以大幅降低运算量，而且能减少排序运算复杂度；通过消除噪声提升准确性；系统效能明显优于传统方法，特别是在高速移动的环境中具有明显优势，可适用于高速轨道交通、车联网、无人飞行器等高速物联网的传输器中。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是，提出一种高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法，包括如下步骤：步骤a.接收上行接收端的接收信号y,其中，y为K个使用者上传到上行接收端的信号总和以及高斯噪声；步骤b.使用接收信号y中第k个使用者的前导符元来估测第k个使用者的规一载波频偏估测值k代表使用者序号，k＝0,1,…,K-1；其中，所述估测均是以K个使用者的使用者序号作为估测顺序来进行逐次迭代估测；所述步骤b包括如下步骤：b1.基于单一使用者空间谱估计法，根据估测精确度确定估测范围与搜寻点；b2.移除接收信号y的其余K-1个使用者的频偏影响,得到第k个使用者的萃取向量其中，i表示第i次迭代；b3.基于萃取向量得到多信号分类频谱，根据单使用者空间谱估计法，计算估测范围内所有搜寻点所对应的搜寻值b4.取出搜寻值的最大峰值即为有效载波频偏估测值b5.根据所述有效载波频偏估测值计算规一载波频偏估测值步骤c.重复步骤b直到完成迭代次数，将最后一次迭代得到的规一载波频偏估测值作为规一载波频偏值ε(k)。可选的，在接收信号y之前，建立使用者端与上行接收端的时间格式一致性信号，信号模型在发送端对K个使用者的上传信号依次进行反离散傅立叶变换、加入保护周期及并列转串行的处理，并在上行接收端对接收信号依次进行加性高斯白噪声、串行转并列、移除保护周期及离散傅立叶变换的处理。可选的，所述信号模型中，包括具有N个子载波的OFDMA上行系统，该N个子载波被划分为Q个子信道，并且每个子信道共有P＝N/Q个子载波；OFDMA上行系统总共服务K个使用者，并且K<Q，每个用户被分配一个子通道；任意第k个使用者所传送的单一符元信号内含P个传送信号。可选的，所述逐次迭代估测，每次估测一个使用者，将K个使用者的规一载波频偏估测值都估测完，称为完成了一次迭代；其中，首次迭代称为“初估阶段”，其余迭代统称为“细调阶段”。可选的，所述“初估阶段”的估测范围为R0＝[-d,d]，d∈[-0.5,0.5]；所述“细调阶段”的估测范围为且其中，是历次迭代至第i-1次迭代为止的估测值的平均值。可选的，所述一次迭代完成时立刻执行规一频偏估测值的动态均值计算：其中，表示第i次迭代估测值的平均值，是历次迭代至第i-1次迭代为止估测值的平均值。可选的，所述逐次迭代估测，是以历次迭代至目前为止的估测值的平均值作为估测结果，并且将此估测结果作为下一次迭代估测的初值。可选的，b2所述得到第k个使用者的萃取向量，具体为逐次取出每一个使用者的萃取向量，以K个使用者的使用者序号作为萃取顺序。可选的，所述步骤b3具体包括如下步骤：将第k个使用者的萃取向量转化成一个塑型矩阵计算塑型矩阵的估计协方差矩阵执行估计协方差矩阵的特征值分解，取得噪声子空间矩阵将估测范围的每一个搜寻点代入计算得到有效载波频偏估测值Q表示Q个子信道，q表示第q个子信道；基于有效载波频偏估测值建立范德蒙矩阵V：其中，取V的第k行，得基于多信号分类频谱的单使用者空间谱的估计法，计算估测范围内所有搜寻点所对应搜寻值其中，为多信号分类频谱函数，表示Vk经过厄米算符的运算，表示经过厄米算符的运算。本专利技术还提供一种OFDMA上行载波频偏估测法的干扰抑制装置，包括：信号接收模块，接收上行接收端的接收信号y，所述接收信号y为K个使用者上传到上行接收端的信号总和以及高斯噪声；单使用者载波频偏估测模块，使用接收信号y中第k个使用者的前导符元来估测第k个使用者的规一载波频偏估测值其中，所述估测均是以K个使用者的使用者序号作为估测顺序来进行逐次迭代估测；多址干扰抑制模块，基于上行接收端的接收信号y移除第k个使用者以外的K-1个使用者的频偏干扰，取出第k个使用者的萃取向量。本专利技术所述的技术方案具有如下优点：(1)本专利技术提供的OFDMA上行载波频偏估测法，不仅比较准确，而且估测顺序只需依照使用子通道的顺序即可，因此能减少排序运算复杂度；系统效能明显优于传统方法，特别是在高速移动的环境中具有明显优势，可适用于高速轨道交通、车联网、无人飞行器等高速物联网的传输器中。(2)本专利技术所述技术方案建立使用者端与上行接收端的一致性信号模型，有助于系统化处理，可重复性进行，估测准确度高。(3)本专利技术所述技术方案的频偏估测步骤可具体分为“初估阶段”与“细调阶段”，估测结果更加准确，并且“细调阶段”的搜寻范围较小，可大幅度节省运算复杂度。(4)本专利技术所述技术方案每次迭代的初值是都是基于历次迭代的均值，因此初值具有降躁的优点。附图说明图1是传送信号封包结构示意图；图2是ITU-VB通道下模拟得到的本专利技术与两种传统方法在规一多普勒频率为0.025、0.05和0.075环境下的效能比较图；图3是ITU-VB通道下模拟得到的本专利技术与两种传统方法在规一多普勒频率为0.1、0.125和0.15环境下的效能比较图；图4是ITU-VB通道下模拟得到的本专利技术在信噪比为15dB时，不同使用者人数下均方误差随着规一多普勒频率变化的比较图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤a.接收上行接收端的接收信号y,其中，y为K个使用者上传到上行接收端的信号总和以及高斯噪声；/n步骤b.使用接收信号y中第k个使用者的前导符元来估测第k个使用者的规一载波频偏估测值

【技术特征摘要】
1.一种高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a.接收上行接收端的接收信号y,其中，y为K个使用者上传到上行接收端的信号总和以及高斯噪声；
步骤b.使用接收信号y中第k个使用者的前导符元来估测第k个使用者的规一载波频偏估测值k代表使用者序号，k＝0,1,…,K-1；其中，所述估测均是以K个使用者的使用者序号作为估测顺序来进行逐次迭代估测；
所述步骤b包括如下步骤：
b1.基于单一使用者空间谱估计法，根据估测精确度确定估测范围与搜寻点；
b2.接收信号y移除第k个使用者以外的K-1个使用者的频偏干扰，得到第k个使用者的萃取向量其中，i表示第i次迭代；
b3.基于萃取向量得到多信号分类频谱，根据单使用者空间谱估计法，计算估测范围内所有搜寻点所对应的搜寻值
b4.取出搜寻值的最大峰值即为有效载波频偏估测值
b5.根据所述有效载波频偏估测值计算规一载波频偏估测值
步骤c.重复步骤b直到完成迭代次数，将最后一次迭代得到的规一载波频偏估测值作为规一载波频偏值ε(k)。


2.如权利要求1所述的高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法，其特征在于，在接收接收信号y之前，建立使用者端与上行接收端的时间格式一致性信号，信号模型在发送端对K个使用者的上传信号依次进行反离散傅立叶变换、加入保护周期及并列转串行的处理，并在上行接收端对接收信号依次进行加性高斯白噪声、串行转并列、移除保护周期及离散傅立叶变换的处理。


3.如权利要求2所述的高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法，其特征在于，所述信号模型中，包括具有N个子载波的OFDMA上行系统，该N个子载波被划分为Q个子信道，并且每个子信道共有P＝N/Q个子载波；OFDMA上行系统总共服务K个使用者，并且K<Q，每个用户被分配一个子通道；任意第k个使用者所传送的单一符元信号内含P个传送信号。


4.如权利要求1所述的高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法，其特征在于，所述逐次迭代估测，每次估测一个使用者，将K个使用者的规一载波频偏估测值都估测完，称为完成了一次迭代；其中，首次迭代称为“初估阶段”，其余迭代统称为“细调阶段”。


5.如权利要求4所述的高速移动环境下的OFDMA上行载波频偏估测法，其特征在于，所述“初...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹益镐，黄丹辉，陈旭辉，许伟长，邹志光，林晓锋，骆泽彬，
申请(专利权)人：厦门城市职业学院厦门市广播电视大学，
类型：发明
国别省市：福建;35