一种基于空载波的OFDM系统频偏估计分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111416782A(43)申请公布日2020.07.14(21)申请号202010189893.4(22)申请日2020.03.18(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人陈芳炯潘裕利余华季飞(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人林梅繁(51)Int.Cl.H04L25/02(2006.01)H04L27/26(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种基于空载波的OFDM系统频偏估计分析方法(57)摘要本发明属于无线通信领域，涉及一种基于空载波的OFDM系统频偏估计分析方法，包括：将发送的序列经过OFDM方案得到调制符号后，将调制符号经过瑞利信道进行发送，在接收端将利用瑞利信道和噪声的统计特性进行频偏估计均方误差的计算。频偏估计均方误差的理论值用包括瑞利信道响应系数和信道噪声两个随机变量的统计特性，结合检测出的非激活子载波与加性复高斯白噪声的统计特性直接进行计算；在计算频偏估计均方误差的理论值时，利用泰勒级数展开，进而得到更精确的频偏估计均方误差表达式。本发明利用瑞利信道的统计特性能得到频偏估计均方误差的理论值，并取其高阶近似作为结果，有效地提高了估计分析方法的通用性与准确性。CN111416782ACN111416782A权利要求书1/2页1.一种基于空载波的OFDM系统频偏估计分析方法，其特征在于：频偏估计均方误差的理论值用包括瑞利信道响应系数和信道噪声两个随机变量的统计特性，结合检测出的非激活子载波与加性复高斯白噪声的统计特性直接进行计算；在计算频偏估计均方误差的理论值时，利用泰勒级数展开，进而得到更精确的频偏估计均方误差表达式。2.根据权利要求1所述的OFDM系统频偏估计分析方法，其特征在于，所述方法包括：发送端发送数据之前，预先在固定的子载波位置设定为空子载波，并在剩余的子载波上携带调制符号；对携带调制符号的子载波和预先设定的空子载波组成频域发送信号，经过IFFT并添加大于信道时延的循环前缀，得到基带时域发送信号；在接收端去除循环前缀，并将得到的基带时域接收信号看作随信道变化的随机变量；利用发送端预先设定的空子载波的位置和数量，计算离散傅里叶逆变换矩阵；结合瑞利信道的统计特性，将频偏估计的均方误差的理论表达式等效为包括瑞利信道响应系数和信道噪声的随机变量函数的期望；对频偏估计均方误差的理论表达式进行泰勒级数展开，对期望和方差的表达式进行二阶近似，通过计算得到频偏估计均方误差的高阶近似结果。3.根据权利要求1或2所述的OFDM系统频偏估计分析方法，其特征在于，频偏估计的均方误差计算方法为：其中，和分别是目标函数g(ε)在ε＝ε0处的一阶导数和二阶导数。4.根据权利要求3所述的OFDM系统频偏估计分析方法，其特征在于，g(ε)的计算公式为：其中，y表示接收的时域信号向量，yH表示接收的时域信号向量y的转置共轭，D(ε)表示频偏对应的矩阵，DH(ε)表示D(ε)的转置共轭，表示离散傅里叶逆变换矩阵与其转置共轭的乘积，即5.根据权利要求4所述的OFDM系统频偏估计分析方法，其特征在于，接收的时域信号向量y的计算公式为：其中：X表示对角矩阵形式的频域发送符号，W表示离散傅里叶变换矩阵，h表示瑞利信道的时域响应，v表示加性复高斯白噪声。6.根据权利要求3所述的OFDM系统频偏估计分析方法，其特征在于，频偏估计均方误差的计算过程包括：2CN111416782A权利要求书2/2页首先将写成的期望和方差的表达式，然后对期望和方差的表达式用泰勒级数近似；计算公式为：7.根据权利要求6所述的OFDM系统频偏估计分析方法，其特征在于，的计算公式为：其中，和分别表示和的期望，表示和的协方差，表示的方差。8.根据权利要求6所述的OFDM系统频偏估计分析方法，其特征在于，的计算公式为：其中，表示的方差。3CN111416782A说明书1/5页一种基于空载波的OFDM系统频偏估计分析方法技术领域[0001]本发明属于无线通信领域，涉及一种基于空载波的OFDM系统频偏估计分析方法。背景技术[0002]正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)由于较高的频谱利用率和较强的抗多径衰落性能，目前已成为无线通信系统中最关键的技术之一。许多常见的无线通信系统都采用OFDM技术。OFDM技术除了高频谱效率和抗多径衰落能力外，还能有效克服码间串扰(Intersymbolinterference，ISI)，可利用IFFT/FFT快速算法进行调制解调。在OFDM实际系统中，由于多普勒效应等因素，往往会引起载波频率偏移(Carr