專利名稱：Ofdm和ofdma系統(tǒng)基帶殘留頻偏計算方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種OFDM (Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing,正交頻分復(fù)用)和 OFDMA(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access,正交頻分多址)系統(tǒng)基帶殘留頻偏計算方法和裝置。
背景技術(shù)：
定時同步在通信系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的地位。對于單載波通信系統(tǒng)來說，載波頻率偏移只會對接收信號造成一定的衰減和相位旋轉(zhuǎn)，這可以通過均衡等方法來加以克服。但是對于以0FDM&0FDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的第4代多載波通信系統(tǒng)而言，載波頻率偏移會導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)的子載波之間互相干擾(Inter-Carrier Interference, ICI),因而對頻率偏差敏感是OFDM系統(tǒng)的主要缺點之一。
對于這種頻率偏差，可以分為兩種情況來討論如圖I所示，n是一個整數(shù)，所以n s表示頻率偏移量是載波之間間隔的整數(shù)倍部分，也稱之為“粗”頻率偏移部分，而8 Coci的絕對值不超過載波之間間隔的一半，因此稱為“細(xì)”頻率偏移部分。由圖I可以看出，粗頻率偏移將使接收信號在頻率上偏移幾個載波間隔，但并不破壞OFDM子載波的正交性，也就是說，載波之間并沒有能量的泄露。考慮到實際的OFDM系統(tǒng)，通常都在頻帶邊緣設(shè)有保護(hù)帶，只要粗頻率偏移的大小沒有超出保護(hù)帶的范圍，接收側(cè)并不會丟失任何的信息，通過某種手段即可恢復(fù)全部的發(fā)射信息。6 %所表示的不超過載波間隔的一半的頻率偏移，即細(xì)頻率偏移部分，可以看到，細(xì)頻率偏移破壞了 OFDM傳輸系統(tǒng)子載波之間的正交性，引入了載波間干擾(Inter-Carrier Interference, ICI),將會使OFDM系統(tǒng)性能受到較大的影響。產(chǎn)生如上的載波頻率偏移的原因很多，如本地振蕩器(Localized oscillator,L0)的頻率誤差或者信號在前端接收處理時產(chǎn)生的頻率偏差等。基帶殘留頻偏在OFDM系統(tǒng)中的似直如圖2所不現(xiàn)有的OFDM系統(tǒng)，校正頻偏的方法通常是在接收機的前端集中處理，也就是在載波調(diào)制解調(diào)時的載波同步中進(jìn)行處理，通過一定的訓(xùn)練符號來估計并校正頻偏，其校正的效果受到各種因素的影響，其性能往往得不到保證。也就是說，在基帶處理的后端系統(tǒng)往往帶有一部分的殘留頻偏，即快速傅氏變換(Fast Fourier Transformation,FFT)之后,產(chǎn)生的殘留頻偏并未被處理。而這些殘留頻偏對系統(tǒng)性能的影響情況往往是不確定的，若該殘留頻偏較大，則可能直接造成較嚴(yán)重的ICI，影響系統(tǒng)性能，若該殘留頻偏不大，由于實際系統(tǒng)的載波同步不是每個OFDM符號都進(jìn)行的，因而在一段OFDM符號內(nèi)，某個固定的載波頻偏可能導(dǎo)致相位誤差的累積，影響諸如信道估計等模塊的性能，因而在基帶處理時，有必要通過某些技術(shù)手段，檢測估計出基帶信號的殘留頻偏，并予以矯正或補償。圖3示出了上行小區(qū)間干擾示意圖，如圖3所示，對基帶信號做進(jìn)一步的殘留頻偏估計，其難點在于沒有專用的同步參考符號可以使用，需要使用數(shù)據(jù)的解調(diào)參考符號(導(dǎo)頻)來進(jìn)行。然而，在實際的蜂窩通信系統(tǒng)中，導(dǎo)頻符號上除了存在熱噪聲以外，往往還有來自于其他小區(qū)的干擾存在，現(xiàn)有的頻偏估計算法，只考慮了噪聲的影響，在干擾受限的場景下，性能惡化嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種OFDM和OFDMA系統(tǒng)基帶殘留頻偏計算方法和裝置，以解決在干擾受限的場景下不能準(zhǔn)確地對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性差的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種OFDM和OFDMA系統(tǒng)基帶殘留頻偏計算方法，該方法包括從導(dǎo)頻子載波上的接收信號中提取S個待估計物理資源單元的導(dǎo)頻符號，其中，S > I ;根據(jù)提取出的導(dǎo)頻符號計算每個待估計物理資源單元的角頻率相關(guān)矩陣；使用計算得到的S個角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算。
使用計算得到的S個角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算的步驟包括對S個角頻率相關(guān)矩陣進(jìn)行加權(quán)平均得到平均角頻率相關(guān)矩陣；使用平均角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算。使用平均角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算的步驟包括對平均角頻率相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解；從分解得到的特征值中選擇一個或多個特征值，根據(jù)特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜；使用頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號計算基帶殘留頻偏。通過以下公式使用頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號計算基帶殘留頻偏A 0 =2* (1/N) (Idx-1)，其中，A 0為基帶殘留頻偏所對應(yīng)的相位差，其中相位差為同一載波上相鄰符號之間的相位差；Idx為頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號；N為預(yù)設(shè)值。從分解得到的特征值中選擇一個或多個特征值，根據(jù)特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜的步驟包括從分解得到的特征值中選擇最小特征值，得到最小特征值對應(yīng)的特征
向量Vn ;通過以下公式計算頻率譜的值Pi JD = ^ . ^ . . eH其中，/ = -1，_1 + 1，...，1+1
e= [I eUJ= 其中，頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號為所有頻率譜的
N
值？1中的最小值Pmin所對應(yīng)的索引號。從分解得到的特征值中選擇一個或多個特征值，根據(jù)特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜的步驟包括從分解得到的特征值中選出最小的M個特征值，根據(jù)最小的M個特征值對應(yīng)的特征向量生成矩陣V, V = [Vn_M+1. . . Vn_! Vn];通過以下公式計算頻率譜的值Pi
NN Ni
JD = ^ . . .eH 其中，= -y,-y + l”..,y + l e = [I eUJ e2uj. . . e(nl)uJ],o = 2^- —
中，頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號為所有頻率譜的值Pi中的最小值Pmin所對應(yīng)的索引號。從分解得到的特征值中選擇一個或多個特征值，根據(jù)特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜的步驟包括從分解得到的特征值中選出最小的M個特征值，根據(jù)最小的M個特征值對應(yīng)的特征向量生成矩陣V, V = [ a JVrftl. . . a I1Viri a Mvn],其中，a a 2, . . . , a M為預(yù)
設(shè)值；通過以下公式計算頻率譜的值Pi其中,z+ = -Y，-y + l，...，Y + l e
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用OFDM和正交頻分多址OFDMA系統(tǒng)基帶殘留頻偏計算方法，其特征在于，包括 從導(dǎo)頻子載波上的接收信號中提取S個待估計物理資源單元的導(dǎo)頻符號，其中，S≥1 ; 根據(jù)提取出的所述導(dǎo)頻符號計算每個所述待估計物理資源單元的角頻率相關(guān)矩陣； 使用計算得到的S個所述角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其特征在于，使用計算得到的S個所述角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算的步驟包括 對S個所述角頻率相關(guān)矩陣進(jìn)行加權(quán)平均得到平均角頻率相關(guān)矩陣； 使用所述平均角頻率相關(guān)矩陣對所述基帶殘留頻偏進(jìn)行計算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，使用所述平均角頻率相關(guān)矩陣對所述基帶殘留頻偏進(jìn)行計算的步驟包括 對所述平均角頻率相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解； 從分解得到的所述特征值中選擇一個或多個所述特征值，根據(jù)所述特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜； 使用所述頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號計算所述基帶殘留頻偏。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，通過以下公式使用所述頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號計算所述基帶殘留頻偏A 0 = 2 (1/N) (Idx-I) 其中，△ e為所述基帶殘留頻偏所對應(yīng)的相位差，其中所述相位差為同一載波上相鄰符號之間的相位差； Idx為所述頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號； N為預(yù)設(shè)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述從分解得到的所述特征值中選擇一個或多個所述特征值，根據(jù)所述特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜的步驟包括 從分解得到的所述特征值中選擇最小特征值，得到所述最小特征值對應(yīng)的特征向量V v n 通過以下公式計算所述頻率譜的值Pi: P1=WnK，其中，
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，從分解得到的所述特征值中選擇一個或多個所述特征值，根據(jù)所述特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜的步驟包括 從分解得到的所述特征值中選出最小的M個所述特征值，根據(jù)所述最小的M個特征值對應(yīng)的特征向量生成矩陣V, V = [vn_M+1. . . Vlri Vn];通過以下公式計算所述頻率譜的值Pi :，其中，
7.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，從分解得到的所述特征值中選擇一個或多個所述特征值，根據(jù)所述特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜的步驟包括 從分解得到的所述特征值中選出最小的M個所述特征值，根據(jù)所述最小的M個特征值對應(yīng)的特征向量生成矩陣V, V = [ a JVrftl. . . a I1Viri a Mvn],其中，a a 2, . . . , a M為預(yù)設(shè)值； 通過以下公式計算所述頻率譜的值Pi : Pr=et-vn-vHn-ef，其中，
8.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，從分解得到的所述特征值中選擇一個或多個所述特征值，根據(jù)所述特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜的步驟包括 從分解得到的所述特征值中選出最大的M個所述特征值，根據(jù)所述最大的M個特征值對應(yīng)的特征向量生成矩陣V, V = [ a lVl a 2v2. . . a MvM],其中，a ^ a 2，. . .，a M為預(yù)設(shè)值； 通過以下公式計算所述頻率譜的值Pi :
9.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，使用計算得到的S個所述角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算之后，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
10.一種正交頻分復(fù)用OFDM和正交頻分多址OFDMA系統(tǒng)基帶殘留頻偏計算裝置，其特征在于，包括 提取單元，用于從導(dǎo)頻子載波上的接收信號中提取S個待估計物理資源單元的導(dǎo)頻符號，其中，S≥I ; 第一計算單元，用于根據(jù)提取出的導(dǎo)頻符號計算每個待估計物理資源單元的角頻率相關(guān)矩陣； 第二計算單元，用于使用計算得到的S個角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其特征在于，第二計算單元包括 平均模塊，用于對S個角頻率相關(guān)矩陣進(jìn)行加權(quán)平均得到平均角頻率相關(guān)矩陣； 計算模塊，用于使用平均角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，計算模塊包括 分解子模塊，用于對平均角頻率相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解； 第一計算子模塊，用于從分解得到的特征值中選擇一個或多個特征值，根據(jù)所述特征值對應(yīng)的特征向量計算頻率譜；第二計算子模塊，用于使用頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號計算基帶殘留頻偏。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，所述第二計算子模塊通過以下公式使用所述頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號計算所述基帶殘留頻偏A 0 = 2 (1/N) (Idx-I) 其中，△ e為所述基帶殘留頻偏所對應(yīng)的相位差，其中所述相位差為同一載波上相鄰符號之間的相位差； Idx為所述頻率譜的峰值對應(yīng)的索引號； N為預(yù)設(shè)值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種OFDM和OFDMA系統(tǒng)基帶殘留頻偏計算方法和裝置，其中該方法包括從導(dǎo)頻子載波上的接收信號中提取S個待估計物理資源單元的導(dǎo)頻符號，其中，S≥1；根據(jù)提取出的導(dǎo)頻符號計算每個待估計物理資源單元的角頻率相關(guān)矩陣；使用計算得到的S個角頻率相關(guān)矩陣對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算。本發(fā)明解決了在干擾受限的場景下，不能準(zhǔn)確地對基帶殘留頻偏進(jìn)行計算，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性差的問題，進(jìn)而達(dá)到了在強干擾環(huán)境(低信干噪比)下，使用普通的數(shù)據(jù)解調(diào)導(dǎo)頻，就可以簡單方便的對基帶信號的殘留頻偏進(jìn)行精確計算，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的效果。
文檔編號H04L25/03GK102752251SQ20111009819
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者寧迪浩, 朱登魁, 肖華華, 魯照華 申請人:中興通訊股份有限公司