本发明专利技术为正交频分复用系统中载波频率偏移、直流偏移以及I/Q不平衡的联合估计方法，适用于数字信号处理领域，特别是直接变频接收机的正交频分复用（OFDM）系统中的载波频率偏移（CFO）、直流偏移（DCO）以及I/Q不平衡（I/Qimbalance）的联合估计。本发明专利技术提出了基于特征分解（EDE）的CFO、DCO和I/Qimbalance的估计方法，较之前的估计方法而言，本发明专利技术不需要依赖专门的前导码和导频，适用于OFDM系统中更一般的情况，而且不占用带宽，有更高的估计效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于直接变频接收机的正交频分复用(OFDM)系统中的载波频率偏移(CF0)、直流偏移(DCO)以及Ι/Q不平衡(I/Q imbalance)的联合估计。
技术介绍
正交频分复用系统由于其对于频率衰落信道的鲁棒性、高频谱效率以及基于快速傅里叶(逆)变换的高效实现，已经成为目前最有前景的无线通信技术之一。但是，OFDM系统对于载波频率偏移非常敏感。因为载波频率偏移会破坏子载波间的正交性并引入子载波间的干扰，这些都会大大削减系统性能。为了减少载波频率偏移带来的负面影响，OFDM系统必须有精确的载波频率偏移估计方法。另一方面，直接变频接收机由于其低成本、易实现、已集成等特点，已经广泛应用于实际的OFDM系统中。但是直接变频接收机会引入直流偏移(DC0)、I/Q不平衡、偶数阶失真、闪烁噪声等干扰。其中，DCO和Ι/Q不平衡是两种最常见的干扰。因此，在OFDM系统中，DCO和Ι/Q不平衡的估计也是不可或缺的。现有的研究已经提出了各种关于OFDM系统中CFO的估计算法。其中，文献1(IEEETransactions on Signal Processing, 1997,48 (7):1800 - 1805.)提出了在加性高斯白噪声信道(AWGN)条件下OFDM系统中的极大似然CFO估计，但是其性能在多通径弥散信道中会降低。由于其CFO和DCO或者CFO和Ι/Q不平衡的共存性，现有研究也提出了许多联合估计算法。文献 2( IEEE International Conference on Communications, vol.3, 2003, pp.2051 - 2055.)提出了基于前导码的CFO和DCO的联合估计算法；文献3(IEEE Transactionson Wireless Communications, 2008, 7 (6):2212 - 2220.)研究了基于前导码和导频的 CFO和Ι/Q不平衡的联合估计。 然而对于CFO、DCO和Ι/Q不平衡三者联合估计的更一般的问题，只有少部分工作在研究基于导频和前导码的估计方法。
技术实现思路
本专利技术为了对OFDM系统中波频率偏移、直流偏移以及Ι/Q不平衡的联合估计方法进行优化，提出一种基础特征分解的联合估计方法，该算法的核心思想是:对信号相关矩阵进行特征分解，利用其最小特征值和所对应的特征向量进行估计，不需要依赖专门的前导码和导频，适用于更一般的OFDM系统。本专利技术的技术方案实现流程如附附图说明图1所示，具体步骤为:I)带有CFO、DCO和Ι/Q不平衡的OFDM系统的信号模型。对于一个有B Hz等间距频带的N路子载波的OFDM系统，经过B Hz的采样和去除循环前缀后，接收机从发射机接收到的属于第m个正交符号的米样rn，m, n=0,...，N-1 ,可以表不为:k[Cr本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种正交频分复用系统中的频偏、直流和失衡的联合估计方法，所述方法具体如下：1）带有载波频率偏移、直流偏移和I/Q不平衡的正交频分复用系统的信号模型:对于一个有B?Hz等间距频带的N路子载波的OFDM系统，经过B?Hz的采样和去除循环前缀后，接收机从发射机接收到的属于第m个正交符号的采样rn,m,n=0,...,N?1，可以表示为：rn,m=αejφmΣk∈CrHk,mSk,mej(2π/N)(k+ϵ)n+β*e-jφmΣk∈CrHk,m*Sk,m*e-j(2π/N)(k+ϵ)n+d+wn,m,(1)式中：n=0,...,N?1,k是子载波的索引，是k个实子载波的目录集合；独立的零均值随机变量Sk,m,Hk,m分别表示第m个OFDM符号中第k个子载波携带的调制内容和频域信道响应；其中，NCP表示CP中的采样个数，α和β是I/Q失衡引入的两个参数；I/Q不平衡的估计等价于对的估计，因为I/Q不平衡的补偿只需要γ；ε和d分别表示对于子载波间隔归一化的CFO和由DCR引入的DCO成分；wn,m表示零均值加性高斯白噪声；为了表示简单，将（1）写成矩阵形式：rm=P(ϵ)Uxmα+P(-ϵ)U*xm*β*+d+wm,式中：rm=Δ[r0,m,···,rN-1,m]T,d=Δ[d,···,d]T,wm=Δ[w0,m,···wN-1,m]T,向量xm定义为P(ϵ)=Δdiag{1,ej(2π/N)ϵ,···,ej(2π(N-1)/N)ϵ},U是N×N的IDFT矩阵中一个N×K的子矩阵；U的第n行第l项的形式为kl∈Cr；2）获取载波频率偏移估计ϵ^=argvminλmin{Ω(v)},(2)式中：λmin{Ω(v)}表示对矩阵Ω(v)求最小特征值的操作；Ω(v)=ΔΣmΩm(v),Ωm(v)=ΔRmHP(v)VVHP(-v)Rm---(3);Rm=Δrmrm*1,1=Δ[1,···1]T;V是U在N×N的IDFT矩阵中的互补矩阵；3）计算判别式T：T≈Σm{||V~HP(ϵ-ϵ^)Uxm||2|α|2||V~HP(-ϵ-ϵ^)U*xm*||2|β|2-||V~HP(ϵ+ϵ^)Uxm||2|α|2-||V~HP(-ϵ+ϵ^)U*xm*||2|β|2---(4)式中：V~=Δ[v~0,···,v~L-1]其中v~l(l=0,···,L-1)表示V和V*中共有的列；由于U和V的互补性，式中且4）根据式（4）计算判别式T，并根据式（5）确定即当T0时，5）通过计算矩阵最小特征值所对应的特征向量获得向量如果矩阵有多个最小特征值，则可从所对应的特征向量里随机选取，将表示成g^=g^0g^1g^2T;6）计算直流偏移d^=g^1g^2*-g^0*g^2|g^0|2-|g^1|2---(6)7）根据第4）步中所确定的的结果，计算I/Q不平衡估计（I/Q?imbalance），即：当时，γ^=-(g^0g^1)*---(7)而当时，γ^=-(g^0g^1).---(8)FDA00002879231500013.jpg,FDA00002879231500014.jpg,FDA00002879231500015.jpg,FDA000028792315000110.jpg,FDA000028792315000114.jpg,FDA000028792315000112.j...
【技术特征摘要】
1.一种正交频分复用系统中的频偏、直流和失衡的联合估计方法，所述方法具体如下: O带有载波频率偏移、直流偏移和I/Q不平衡的正交频分复用系统的信号模型: 对于一个有B...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，王程，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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