[发明专利]正交频分复用系统中的频偏、直流和失衡的联合估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于直接变频接收机的正交频分复用（OFDM）系统中的载波频率偏移（CFO）、直流偏移（DCO）以及I/Q不平衡（I/Q imbalance）的联合估计。

背景技术

正交频分复用系统由于其对于频率衰落信道的鲁棒性、高频谱效率以及基于快速傅里叶（逆）变换的高效实现，已经成为目前最有前景的无线通信技术之一。但是，OFDM系统对于载波频率偏移非常敏感。因为载波频率偏移会破坏子载波间的正交性并引入子载波间的干扰，这些都会大大削减系统性能。为了减少载波频率偏移带来的负面影响，OFDM系统必须有精确的载波频率偏移估计方法。另一方面，直接变频接收机由于其低成本、易实现、已集成等特点，已经广泛应用于实际的OFDM系统中。但是直接变频接收机会引入直流偏移（DCO）、I/Q不平衡、偶数阶失真、闪烁噪声等干扰。其中，DCO和I/Q不平衡是两种最常见的干扰。因此，在OFDM系统中，DCO和I/Q不平衡的估计也是不可或缺的。

现有的研究已经提出了各种关于OFDM系统中CFO的估计算法。其中，文献1（IEEE Transactions on Signal Processing，1997，48(7)：1800–1805.）提出了在加性高斯白噪声信道（AWGN）条件下OFDM系统中的极大似然CFO估计，但是其性能在多通径弥散信道中会降低。

由于其CFO和DCO或者CFO和I/Q不平衡的共存性，现有研究也提出了许多联合估计算法。文献2（IEEE International Conference on Communications,vol.3,2003,pp.2051–2055.）提出了基于前导码的CFO和DCO的联合估计算法；文献3（IEEE Transactions on Wireless Communications，2008，7(6)：2212–2220.）研究了基于前导码和导频的CFO和I/Q不平衡的联合估计。

然而对于CFO、DCO和I/Q不平衡三者联合估计的更一般的问题，只有少部分工作在研究基于导频和前导码的估计方法。

发明内容

本发明为了对OFDM系统中波频率偏移、直流偏移以及I/Q不平衡的联合估计方法进行优化，提出一种基础特征分解的联合估计方法，该算法的核心思想是：对信号相关矩阵进行特征分解，利用其最小特征值和所对应的特征向量进行估计，不需要依赖专门的前导码和导频，适用于更一般的OFDM系统。

本发明的技术方案实现流程如附图1所示，具体步骤为：

1）带有CFO、DCO和I/Q不平衡的OFDM系统的信号模型。对于一个有B Hz等间距频带的N路子载波的OFDM系统，经过B Hz的采样和去除循环前缀后，接收机从发射机接收到的属于第m个正交符号的采样r_n,m,n=0,...,N-1，可以表示为：rn,m=αejφmΣk∈CrHk,mSk,mej(2π/N)(k+ϵ)n]]>