專利名稱：一種基于pn序列重構的頻偏估計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信技術，特別涉及一種基于PN序列重構的頻偏估計方法。
背景技術：
OFDM技術由于具有高數(shù)據(jù)傳輸能力和抗多徑時延擴展的特性而受到廣泛關注，是下一代無線通信系統(tǒng)的重要的可選方案之一。然而，應用OFDM技術的系統(tǒng)對頻率偏移是很敏感的，會使OFDM系統(tǒng)的性能急劇惡化。在實際系統(tǒng)中，由于發(fā)送端和接收端振蕩器頻率的不一致以及移動臺的運動產生的多普勒效應，都會產生頻率偏移。頻偏估計就是通過一些方法估計出頻率偏移值并將其補償給接受信號，從而減小OFDM系統(tǒng)性能的惡化。
目前，OFDM系統(tǒng)的頻偏估計方法可以分為兩類數(shù)據(jù)輔助(DA)型和非數(shù)據(jù)輔助 (NDA)型，數(shù)據(jù)輔助型頻偏估計是基于已知的導頻符號或者訓練序列進行估計，而非數(shù)據(jù)輔助型頻偏估計則是利用接收信號自身的特性進行估計，如周期平穩(wěn)性或虛擬子載波，非數(shù)據(jù)輔助頻偏估計也稱盲頻偏估計。雖然盲頻偏估計由于不需要額外的信息就可以實現(xiàn)頻偏估計而具有較高的帶寬效率，但是由于其通常要利用接收信號的二階統(tǒng)計特性，導致了這類估計方法的運算量過大，所以在實際的通信系統(tǒng)中很少采用盲估計方法，進而數(shù)據(jù)輔助型頻偏估計方法就成為了目前廣泛采用的頻偏估計方法?！?br> 在論文“Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM,，，IEEE Transactions on communications, vol. 45,no. 12,1997,pp. 1613-1621 (OFDM 中突發(fā)信號的頻率同步與時間同步技術，IEEE通信學報，第45卷12期，1997年，第1613-1621頁)中提出了一種數(shù)據(jù)輔助型頻偏估計方法，其基本方法是利用兩個相同的PN序列進行相關運算得到相關函數(shù)，提取相關函數(shù)的頻偏信息進而得到頻偏估計值。
為了進一步減小估計值的均方誤差從而提高頻偏估計方法的估計精度，本發(fā)明提出了基于PN序列重構的頻偏估計方法。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于PN序列重構的頻偏估計方法，用以減小估計值的均方誤差從而提高頻偏估計方法的估計精度。
本發(fā)明的技術方案是本發(fā)明提供了一種基于PN序列重構的頻偏估計方法，該方法包括
步驟一、對當前接收到的長度為N的原始PN序列進行重構，形成新PN序列；
步驟二、利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計值；
步驟三、將所述頻偏粗估計值補償給所述當前接收到的長度為N的原始PN序列再計算頻偏精估計值，進而得到最終的頻偏估計值，所述最終的頻偏估計值是所述粗估計值和精估計值之和。
進一步地，步驟一中所述對當前接收到的長度為N的原始PN序列進行重構形成新 PN序列的方法是將接收到的長度為N的原始PN序列等長地分為8子段，然后用第I和第2子段形成第I個PN子序列，第2和第3子段形成第2個PN子序列，依次類推，從而形成7 個PN子序列。
進一步地，步驟二中所述利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計值的方法具體包括
假設第I個PN子序列的頻偏為零，用rPN(n)表示接收端收到的第i+Ι個PN子序列，且i = 1，2，···，6，令Zi表示得到的第i個相關函數(shù)，Si表示第i+Ι個和第i個PN子序列之間的歸一化頻率偏移，&表示得到的頻偏粗估計值，利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計值的具體步驟是
步驟2. I、對形成的7個PN子序列rPN(n)相鄰地進行相關運算，得到6個相關函hi ;
步驟2. 2、提取第i個相關函數(shù)Zi的頻偏信息，得到第i個頻偏估計值ε i ;
步驟2. 3、對由6個相關函數(shù)得到的6個頻偏估計值進行求平均值運算，進而得到頻偏粗估計值&。
進一步地，步驟三中所述將所述頻偏粗估計值補償給所述當前接收到的長度為N 的原始PN序列再計算頻偏精估計值，進而得到最終的頻偏估計值的方法具體包括
用r (η)表示接收端當前收到的長度為N的原始PN序列，r( )表示經(jīng)過頻偏粗估計值補償后的信號，令Zj表示得到的第j個相關函數(shù)，且j = 1，2，3，ε j表示由第j個相關函數(shù)得到的頻偏估計值，&表示得到的頻偏精估計值，￡表示最終的頻偏估計值，所述得到最終的頻偏估計值的步驟是
步驟3. I、把所述頻偏粗估計值&補償給接收端當前收到的長度為N的原始PN序列r (η)，得到經(jīng)過頻偏粗估計值補償后的信號;；( )并計算頻偏精估計值~ ；
步驟3. 2、計算粗估計值和精估計值之和，進而得到最終的頻偏估計值5。
本發(fā)明的有益效果是通過對PN序列進行重構，對多個估計值進行平均以及將頻偏估計過程分為粗估計和精估計兩個階段，達到了進一步提高頻偏估計方法估計精度的目的。


圖I為OFDM系統(tǒng)的模型圖2為本發(fā)明的頻偏估計方法中重構的PN序列的結構圖3為本發(fā)明的頻偏估計方法的工作流程圖4為本發(fā)明在加性高斯白噪聲信道條件下，歸一化頻偏ε= O. 2時估計值均方誤差的仿真實驗結果圖5為本發(fā)明在多徑衰落信道條件下，歸一化頻偏ε = O. 2和ε = 0.5時估計值均方誤差的仿真實驗結果圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地描述
圖I為OFDM系統(tǒng)的模型圖，OFDM系統(tǒng)的調制與解調可以通過圖中所示的離散傅里葉逆變換(IDFT)和離散傅里葉變換(DFT)來完成；Xk表示第k個子載波上的調制數(shù)據(jù)， k表不子載波的序號,N表不DFT運算的長度；xn表不經(jīng)IDFT運算后的輸出信號,r (η)表不接收端收到的信號，y (k)表示經(jīng)DFT運算后的輸出信號。
圖2為本發(fā)明的頻偏估計方法中重構的PN序列的結構圖，由圖可以看出本發(fā)明的頻偏估計方法是將接收到的長度為N的PN序列等長地分為8子段，每個子段的長度為N/8， 然后用第I和第2子段形成第I個PN子序列，第2和第3子段形成第2個PN子序列，依次類推，形成7個PN子序列。其中每個PN子序列的長度為N/4，且相鄰的PN子序列之間以N/8的長度重疊。
下面詳細地說明其工作過程，工作流程圖如圖3所示。
步驟一、對當前接收到的長度為N的原始PN序列進行重構，形成新PN序列；
將接收到的長度為N的原始PN序列等長地分為8子段，然后用第I和第2子段形成第I個PN子序列，第2和第3子段形成第2個PN子序列，依次類推，從而形成7個PN子序列。
步驟二、利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計值；
這里假設第I個PN序列的頻偏為零，用rPN(n)表示接收端收到的第i+Ι個PN子序列，且i = l,2,…，6,則有
權利要求
1.一種基于PN序列重構的頻偏估計方法，其特征在于，該方法包括步驟一、對當前接收到的長度為N的原始PN序列進行重構，形成新PN序列；步驟二、利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計值；步驟三、將所述頻偏粗估計值補償給所述當前接收到的長度為N的原始PN序列再計算頻偏精估計值，進而得到最終的頻偏估計值，所述最終的頻偏估計值是所述粗估計值和精估計值之和。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟一中所述對當前接收到的長度為N的原始PN序列進行重構形成新PN序列的方法是將接收到的長度為N的PN序列等長地分為 8子段，然后用第I和第2子段形成第I個PN子序列，第2和第3子段形成第2個PN子序列，依此類推，從而形成7個PN子序列。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟二中所述利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計值的方法具體包括假設第I個PN子序列的頻偏為零，用rPN (η)表示接收端收到的第i+Ι個PN子序列，且 i = 1，2，···，6，令Zi表示得到的第i個相關函數(shù)，ε i表示第i+Ι個和第i個PN子序列之間的歸一化頻率偏移，&表示得到的頻偏粗估計值，利用所述新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計值的具體步驟是步驟2. I、對形成的7個PN子序列rPN(η)相鄰地進行相關運算，得到6個相關函數(shù)Zi ； 步驟2. 2、提取第i個相關函數(shù)Zi的頻偏信息，得到第i個頻偏估計值ε i ；步驟2. 3、對由6個相關函數(shù)得到的6個頻偏估計值進行求平均值運算，進而得到頻偏粗估計值&。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟三中所述將所述頻偏粗估計值補償給所述當前接收到的長度為N的原始PN序列再計算頻偏精估計值，進而得到最終的頻偏估計值的方法具體包括用Hn)表示接收端當前收到的長度為N的原始PN序列，卩(《)表示經(jīng)過頻偏粗估計值補償后的信號，令Zj表示得到的第j個相關函數(shù)，且j = 1，2，3，ε j表示由第j個相關函數(shù)得到的頻偏估計值，&表示得到的頻偏精估計值，￡表示最終的頻偏估計值，所述得到最終的頻偏估計值的步驟是步驟3. I、把所述頻偏粗估計值&補償給接收端當前收到的長度為N的原始PN序列r (η)，得到經(jīng)過頻偏粗估計值補償后的信號;；( )并計算頻偏精估計值& ·步驟3. 2、計算粗估計值和精估計值之和，進而得到最終的頻偏估計值￡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于PN序列重構的頻偏估計方法，該方法包括對接收到的長度為N的PN序列進行重構，形成新PN序列；利用形成的新PN序列中的頻偏信息得到頻偏粗估計值，此時完成了頻偏的粗估計過程；將此頻偏粗估計值補償給原始接收到的長度為N的PN序列再計算頻偏精估計值，進而得到最終的頻偏估計值。本發(fā)明通過重構PN序列，求多個估計值的平均值以及進行粗與細的二次估計達到了提高頻偏估計方法估計精度的目的。
文檔編號H04L27/26GK102946373SQ201210362088
公開日2013年2月27日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權日2012年9月25日
發(fā)明者馬秀榮, 俞靚 申請人:天津理工大學