[发明专利]一种正交频分复用通信系统的频偏估计方法

权利要求书

1、一种用于正交频分复用通信系统的频偏估计方法，其特征在于，利用“沿”检测的方法进行频偏估计，包括以下步骤：

1)快速傅立叶变换FFT单元601，用于接收时域的OFDM信号，并做FFT变化，将其变换至频域；

2)能量计算单元602，用于计算频域中OFDM符号每个子载波上的能量值，供后续的目标函数计算单元603使用；

3)目标函数计算单元603，利用DSWD方法计算不同子载波处目标函数的数值，并将结果送入频偏估计单元604；

4)频偏估计单元604，利用目标函数计算单元603送来的数据估计系统的频偏数值。

2、根据权利要求1所述的用于正交频分复用通信系统的频偏估计方法，其特征在于，快速傅立叶变换单元601，根据接收到的OFDM时域信号及定时同步估计值，对一个OFDM信号做N点的FFT变换，将其转换至频域。

3、根据权利要求1所述的用于正交频分复用通信系统的频偏估计方法，其特征在于，能量计算单元602，计算频域中OFDM符号每个子载波上的能量值，为后续的目标函数计算做准备。

4、根据权利要求1所述的用于正交频分复用通信系统的频偏估计方法，其特征在于，目标函数计算单元603，利用能量计算单元602计算出的数值，构造和计算目标函数。

5、根据权利要求1所述的用于正交频分复用通信系统的频偏估计方法，其特征在于，频偏估计单元604，利用目标函数计算单元603给出的目标函数值，选择其中最大的一个，以此为依据进行频偏的推算。

6、根据权利要求1所述的用于正交频分复用通信系统的频偏估计方法，其具体步骤如下：

1)快速傅立叶变换FFT单元601，用于对接收到的时域OFDM信号r_n做快速傅立叶变换，将其变换至频域R_k，其中N为FFT变换的总点数，n为接收信号的序号，k为子载波的序号；

R k = Σ n = 0 N - 1 r n · e - j 2 πnk / N - - - ( 1 ) ]]>

2)能量计算单元602，用于计算频域OFDM符号每个子载波上的能量值Λ_k，k为子载波的序号；

Λ k = R k · R k * - - - ( 2 ) ]]>

3)目标函数计算单元603，用于计算不同子载波处的目标函数值ξ_i，目标函数的特征包括：采用了DSWD方法，即计算两个连续滑动窗内接收信号的能量，利用前导符号频域的先验信息，该目标函数将数据子载波与虚载波间的两个交界信息都考虑了进来，通过计算相邻窗能量的比值，构造目标函数，其表达式为：

ξ i = ( Λ - N s + η · i + Λ - N s + η · i + 1 + Λ - N s + η · i + 2 + Λ - N s + η · i + 3 ) / N n 1 ( Λ - N s + η · i - 1 + Λ - N s + η · i - 2 + Λ - N s + η · i - 3 + Λ - N s + η · i - 4 ) / N n 2 ]]>

+ ( Λ N s + η · i + Λ N s + η · i - 1 + Λ N s + η · i - 2 + Λ N s + η · i - 3 ) / N n 3 ( Λ N s + η · i + 1 + Λ N s + η · i + 2 + Λ N s + η · i + 3 + Λ N s + η · i + 4 ) / N n 4 - - - ( 3 ) ]]>

其中，N_s为距虚载波最近的正子载波序号，η为滑动窗的步长，N_n1、N_n2、N_n3、N_n4分别是滑动窗内纯噪声的载波个数，Λ为载波能量值，i为目标函数的序号，对于IEEE 802.16d系统，由于精频率同步常采用P.H.Moose提出的频偏估计算法加之802.16d前导符号的固有特性，精同步的估计范围只有正负两个子载波间隔，且以4个子载波间隔为周期，这决定了精同步后，频偏数值只可能是4个子载波间隔的，因此，目标函数中，窗函数的长度设为4，步长亦为4，有N_s＝100，η＝4，N_n1＝2，N_n2＝4，N_n3＝2，N_n4＝4，固有：

ξ i = ( Λ - 100 + 4 · i + Λ - 100 + 4 · i + 1 + Λ - 100 + 4 · i + 2 + Λ - 100 + 4 · i + 3 ) / 2 ( Λ - 100 + 4 · i - 1 + Λ - 100 + 4 · i - 2 + Λ - 100 + 4 · i - 3 + Λ - 100 + 4 · i - 4 ) / 4 ]]>

+ ( Λ 100 + 4 · i + Λ 100 + 4 · i - 1 + Λ 100 + 4 · i - 2 + Λ 100 + 4 · i - 3 ) / 2 ( Λ 100 + 4 · i + 1 + Λ 100 + 4 · i + 2 + Λ 100 + 4 · i + 3 + Λ 100 + 4 · i + 4 ) / 4 - - - ( 4 ) ]]>

4)频偏估计单元604，用于求目标函数的最大值，估计系统的频偏数值，其中f_I为估计出的整数倍频偏数值，η为滑动窗的步长，ξ_i为取值最大的目标函数，i为取值最大的目标函数的序号，max为计算出的目标函数的最大值；

            f_I＝η·i ξ_i＝max                (5)

对于IEEE 802.16d系统有，其中f_I为估计出的整数倍频偏数值，ξ_i为取值最大的目标函数，i为取值最大的目标函数的序号，max为计算出的目标函数的最大值：

                f_I＝4·i  ξ_i＝max        (6)