基于雙訓(xùn)練序列的cfo估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙訓(xùn)練序列的CFO估計(jì)方法，本發(fā)明包括建立收發(fā)模型，添加雙訓(xùn)練序列，接收信號(hào)合成，捕獲偏轉(zhuǎn)因子，估算CFO等步驟；給初始信號(hào)添加兩種不同的訓(xùn)練序列，對(duì)不同的接收信號(hào)進(jìn)行合成，進(jìn)而完全抵消噪聲對(duì)頻偏估計(jì)的影響。本發(fā)明具有簡化了運(yùn)算量，捕獲精度高，減少了頻率偏差，弱化了同步誤差，減小了系統(tǒng)誤碼率，提升了客戶感知的特點(diǎn)。
【專利說明】
基于雙訓(xùn)練序列的CFO估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種LTE系統(tǒng)的CF0(Carrier Frequency Offset，載波頻率偏差)估計(jì) 方法，尤其是涉及一種基于雙訓(xùn)練序列的CF0估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] LTE是3GPP當(dāng)前正在發(fā)展的一個(gè)通信系統(tǒng)，LTE通過采取0FDM( Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）的多信道方式，各子載波相互重疊，大 幅提升系統(tǒng)的頻譜效率，非常適合于高數(shù)據(jù)速率的無線傳輸，這也是LTE相比2/3G技術(shù)能夠 大幅提尚小區(qū)吞吐量的原因之一。
[0003] 問題在于，0FDM需要各子載波保持其正交性時(shí)才能發(fā)揮性能，對(duì)同步誤差十分敏 感，而在實(shí)際無線環(huán)境的多徑衰落信道中存在的ISI(Intern Symbol Interference，符號(hào) 間干擾)會(huì)引起載波頻率偏差CF0和符號(hào)定時(shí)偏差ST0(Symbol Timing Offset)，導(dǎo)致誤碼 率提尚，LTE系統(tǒng)性能下降。
[0004] 另外，發(fā)射機(jī)載波頻率與接收機(jī)本地振蕩器之間存在的微小頻率偏差，以及由于 通信的收發(fā)雙方相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移也會(huì)導(dǎo)致CF0的產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的LTE網(wǎng)絡(luò)中CF0偏差導(dǎo)致0FDM性能下 降的不足，提供了一種基于雙訓(xùn)練序列的CF0估計(jì)方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種基于雙訓(xùn)練序列的CF0估計(jì)方法，包括如下步驟：
[0008] (1-1)建立收發(fā)模型；
[0009] (1-2)添加雙訓(xùn)練序列；
[0010] (1-3)接收信號(hào)合成；
[0011] (1-4)捕獲偏轉(zhuǎn)因子；
[0012] (1-5)估算 CF0。
[0013] 本發(fā)明包括建立收發(fā)模型，添加雙訓(xùn)練序列，接收信號(hào)合成，捕獲偏轉(zhuǎn)因子，估算 CF0等步驟;給初始信號(hào)添加兩種不同的訓(xùn)練序列，對(duì)不同的接收信號(hào)進(jìn)行合成，進(jìn)而完全 抵消噪聲對(duì)頻偏估計(jì)的影響。相比傳統(tǒng)基于數(shù)據(jù)輔助的估計(jì)算法更簡單，同時(shí)又能解決盲 估計(jì)算法捕獲精度差的問題。
[0014] 本發(fā)明利用雙訓(xùn)練序列可以抵消噪聲對(duì)頻偏估計(jì)的影響，尤其在多徑環(huán)境下能夠 更好地減少頻率偏差，充分發(fā)揮LTE各子載波的正交性能，弱化同步誤差，減小系統(tǒng)誤碼率， 提升客戶感知。
[0015] 作為優(yōu)選，所述步驟(1-1)包括如下步驟：
[0016] 設(shè)定收發(fā)模型的發(fā)射信號(hào)為x(n)，接收信號(hào)為y(n)，x(n)的長度為N，N = Ng2，y(n) = x(n)*S(e)+w(n)，其中，δ(ε)為信號(hào)偏轉(zhuǎn)因子，ε為待估算的CF0，w(n)為信道噪聲，Ng為常 數(shù)，n = 0，···，N-1;
[0017] 作為優(yōu)選，所述步驟(1-2)包括如下步驟：
[0018] 在收發(fā)模型中添加兩種不同的訓(xùn)練序列u(n)和v(n)，分別得到21(1〇=1!(11)*3( ￡) +w(n)和 Ζ2(η) = ν(η)*δ(ε)+??(η)〇
[0019] 作為優(yōu)選，所述步驟(1 -3)包括如下步驟：
[0020] (4-1)利用公式Ζ(η) =Ζι(η)-Ζ2(η)計(jì)算Ζ(η)，利用公式T(n) = u(n)-v(n)計(jì)算Τ (η)；
[0021] (4-2)利用公式ZjrOzinvn^rOhZI；]!)計(jì)算合成信號(hào)Zjn)，其中inv( ·)表示矩 陣的求逆運(yùn)算。
[0022]作為優(yōu)選，所述步驟(1 -4)包括如下步驟：
[0023] 對(duì)合成信號(hào)ZcXn)中所有元素進(jìn)行求和，得到偏轉(zhuǎn)因子=
[0024] 作為優(yōu)選，步驟(1-5)包括如下步驟：
[0025] (6-1)利用公式私=5(〇作計(jì)算偏轉(zhuǎn)因子Re;
[0026] (6-2)利用公￥
汁算ε，其中，Re( ·)表示求虛數(shù)的實(shí)部 函數(shù)，j表示虛數(shù)單位。
[0027]因此，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0028] 本發(fā)明的基于雙訓(xùn)練序列的CF0估計(jì)方法，利用不同的訓(xùn)練序列，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行 合成，從而完全消除信道噪聲的干擾，并得出發(fā)射和接收信號(hào)的頻率偏轉(zhuǎn)。
[0029] 本發(fā)明的基于雙訓(xùn)練序列的CF0估算方法，對(duì)訓(xùn)練序列不存在復(fù)雜度的要求，從而 可以借助于酉矩陣或?qū)顷嚨忍厥庑蛄校瑏肀M可能地簡化運(yùn)算量；
[0030] 減少了頻率偏差，充分發(fā)揮了 LTE各子載波的正交性能，弱化了同步誤差，減小了 系統(tǒng)誤碼率，提升了客戶感知。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明的一種流程圖；
[0032] 圖2是無信道噪聲時(shí)的一種CF0頻偏估計(jì)對(duì)比圖；
[0033] 圖3是有信道噪聲時(shí)的一種CF0頻偏估計(jì)對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0035]如圖1所示的實(shí)施例是一種基于雙訓(xùn)練序列CF0估計(jì)方法，包括建立收發(fā)模型，添 加雙訓(xùn)練序列，接收信號(hào)合成，捕獲偏轉(zhuǎn)因子，估算CF0等步驟。
[0036]步驟1:建立收發(fā)模型；
[0037] 設(shè)定收發(fā)模型的發(fā)射信號(hào)為x(n)，接收信號(hào)為y(n)，x(n)的長度為N，N = Ng2，y(n) = x(n)*S(e)+w(n)，其中，δ(ε)為信號(hào)偏轉(zhuǎn)因子，ε為待估算的CF0，w(n)為信道噪聲，Ng為常 數(shù)，n = 0，···，N-1;
[0038] 步驟2:添加雙訓(xùn)練序列；
[0039] 在收發(fā)模型中添加兩種不同的訓(xùn)練序列u(n)和v(n)，分別得到21(1〇=1!(11)*3( ￡) +w(n)和 Z2(n) = v(n)*3(e)+w(n);
[0040]步驟3:接收信號(hào)合成
[0041 ]步驟3-1:利用公式2(11) = 21(11)-22(11)計(jì)算2(11)，利用公式1'(11)=11(11)-￥(11)計(jì)算丁 (η)；
[0042]步驟3-2:利用公式ZcXrOiinvO^rOhZI；]!)計(jì)算合成信號(hào)Zjn)，其中inv( ·)表示 矩陣的求逆運(yùn)算；
[0043]步驟4:捕獲偏轉(zhuǎn)因子；
[0044] 對(duì)合成信號(hào)ZcXn)中所有元素進(jìn)行求和，得到偏轉(zhuǎn)因子δ(ε} =
[0045] 步驟5:估算CFO;
[0046] 步驟5-1:利用公式私=δ (ε )/N計(jì)算偏轉(zhuǎn)因子Re;
[0047] 步驟5-2:利用公式 計(jì)算ε，其中，Re( ·)表示求虛數(shù)的實(shí) 部函數(shù)，j表示虛數(shù)單位。
[0048]下面以N=4，Ng = 2為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明，典型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示：
[0049] 表 1
[0050] _1 ]~步驟1:建立收發(fā)^型;
' '
[0052]利用加性高斯白噪聲生成信道噪聲信號(hào)
[0053] w(n)=awgn(rand(2，2)+i*rand(2，2)，SNR) = [8·0993，3·7845;2·7965，1·8394]，
[0054] 所得收發(fā)模型為7(11)=1(11)*5(8)+?(11);
[0055] 步驟2:添加雙訓(xùn)練序列；
[0056] 隨機(jī)生成雙訓(xùn)練序列
[0057] u(n) =rand(2,2) = [0.8329，0· 5252 ;0· 9399，0· 9216]和
[0058] v(n) =rand(2,2) = [0.0623,0.5987 ；0.3040,0.1252] 〇
[0059] 分別得到
[0060] zi(n)=[94574+0.0022?,5.1425+0.0137i；4.6579+0.0039i,3.7007+
[0061] 〇.〇197i])和
[0062] Z2(n) = [8·7602+0·0025i，4·44540·0081i;3·2256+0·0005i，2·2685+
[0063] 〇.〇〇42i]；
[0064] 步驟3:接收信號(hào)合成
[0065] 步驟3-1:計(jì)算
[0066] Z(n)=Zi(n)-Z2(n) = [0.6971-0.0003i,0.6971+0.0056?； 1.4323+
[0067] 〇.〇〇34i,l.4322+0.0155i],
[0068] 以及 T(n)=u(n)-v(n) = [0.7706，-0· 0735 ;0· 6359，0· 7964];
[0069] 步驟3-2:計(jì)算合成信號(hào)
[0070] Zc(n) = inv(T(n))*Z(n) = [l ·0000+0.0000i，l ·0000+0.0085i;l ·0000+
[0071] 0.0042i,0.9999+0.0127?]；
[0072] 步驟4:捕獲偏轉(zhuǎn)因子；
[0073] 對(duì)合成信號(hào)Zc(n)中所有元素進(jìn)行求和，得到偏轉(zhuǎn)因子_ = (和+
[0074] 步驟5:估算CFO;
[0075] 步驟 5-1:計(jì);
_ $
[0076] 步驟 5-2:計(jì)·
[0077]將本發(fā)明與傳統(tǒng)基于CP的估計(jì)方法，基于前導(dǎo)的Moose估計(jì)方法以及基于導(dǎo)頻的 Classen估計(jì)的方法就無信道噪聲和噪聲干擾兩種場(chǎng)景下進(jìn)行了對(duì)比，參見圖2、圖3所示。 [0078]如圖2所示，由對(duì)比結(jié)果可看出，TTSE方法在相同的信噪比SNR前提下，具備更小的 最小均方誤差MSE。相比其它方法而言，TTSE對(duì)噪聲更不敏感。
[0079] 如圖3所示，在存在信道噪聲的前提下，TTSE具備更好的性能。
[0080] 應(yīng)理解，本實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在 閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等 價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于雙訓(xùn)練序列的CFO估計(jì)方法，其特征是，包括如下步驟： (1-1)建立收發(fā)模型； (1-2)添加雙訓(xùn)練序列； (1-3)接收信號(hào)合成； (1-4)捕獲偏轉(zhuǎn)因子； (1-5)估算 CF0。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙訓(xùn)練序列的CFO估計(jì)方法，其特征是，所述步驟（1-1)包 括如下步驟： 設(shè)定收發(fā)模型的發(fā)射信號(hào)為x(n)，接收信號(hào)為y(n)，x(n)的長度為N，N = Ng2，y(n) = x (n)*S(e)+w(n)，其中，δ(ε)為信號(hào)偏轉(zhuǎn)因子，ε為待估算的CF0，w(n)為信道噪聲，Ng為常數(shù)， η = 0, · · ·，Ν_1〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙訓(xùn)練序列的CFO估計(jì)方法，其特征是，所述步驟（1-2)包 括如下步驟： 在收發(fā)模型中添加兩種不同的訓(xùn)練序列u(n)和v(n)，分別得到21(1〇=1!(11)*3(￡) +￥(11) 和 Ζ2(η) = ν(η)*δ(ε)+??(η)〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙訓(xùn)練序列的CFO估計(jì)方法，其特征是，所述步驟（1-3)包 括如下步驟： (4-1)利用公式2(11)=21(11)-22(11)計(jì)算2(11)，利用公式1'(11)=11(11)-￥(11)計(jì)算1'(11) ; (4-2)利用公式計(jì)算合成信號(hào)Zjn)，其中inv( ·)表示矩陣的 求逆運(yùn)算。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙訓(xùn)練序列的CFO估計(jì)方法，其特征是，所述步驟（1-4)包 括如下步驟： 對(duì)合成信號(hào)ZJn)中所有元素進(jìn)行求和，得到偏轉(zhuǎn)因子6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的基于雙訓(xùn)練序列的CFO估計(jì)方法，其特征是，步 驟(1-5)包括如下步驟： (6-1)利用公Κ??ε = δ(ε)/Ν計(jì)算偏轉(zhuǎn)因子fc;，其中，Re( ·)表示求虛數(shù)的實(shí)部函數(shù)， j表示虛數(shù)單位。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK105933262SQ201610349050
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】肖清華
【申請(qǐng)人】華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司