[发明专利]单载波交织频分多址系统中的频偏和相偏估计方法

说明书

本发明公开了一种单载波交织频分多址系统中的频偏和相偏估计方法，主要解决现有技术在信道较差的环境下估计精度低的问题。其实施步骤为：生成发射数据；发射数据经过信道到达接收端；取出接收端每个单载波交织频分多址符号的数据；利用重复数据采用迭代的方法进行频偏估计；用估计的频偏对接收数据进行频偏校正；频偏校正后的信号经过子载波解映射获得变换域数据；将变换域的数据按照排序规则排序，并取前K个数据的相位；计算K个数据的相位与其所在象限符号的初始相位的差值；对得到的K个差值求平均，得到最终的相偏估计值。本发明估计精度高，能够有效地估计频偏和相偏，可用于纠正单载波交织频分多址系统中信号星座图的旋转。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种频偏和相偏的估计方法，可在电离层或对流层散射信道、非可视无线信道和卫星信道中，用于纠正单载波交织频分多址系统中信号星座图的旋转。

背景技术

散射通信中最具代表性的是对流层散射通信、电离层散射通信。对流层散射通信是利用对流层大气媒介的不均匀特性造成电波散射作用以实现超视距信息传输。与视距传输相比，对流层通信的最大优点是进行距离可达100～500km的远距离调频通信。但是在电离层散射、对流层散射、非可视无线信道和卫星信道等衰落比较严重的信道环境下，信号在传输的过程中损耗很大，现有的正交频分复用技术OFDM是一种传输速率高、复杂度较低、应用很广的一种多载波传输方案，能够有效的对抗多径衰落，但是其对系统定时误差和载波同步非常敏感且OFDM系统的峰均功率比PAPR过高。在单载波交织频分多址SC-IFDMA系统中，上行信道带宽被分为多个正交的子频带分配给用户，目前，SC-IFDMA因为其低峰均比特性受到了广泛关注。

在散射通信中，对流层散射信道的频率受限会造成时变衰落，包括环境气候因素引起的平坦衰落和多径时延扩展导致的频率选择性衰落。在实际系统中，用户发送机和基站接收机之间的相对移动会导致多普勒频移，大的多普勒频移会破坏单载波交织频分多址系统子载波间的正交性，且散射信道环境会引起相位的偏移，由此产生的频偏和相偏会导致接收端信号符号的星座图旋转，例如信号在解调时会导致一些符号的误判，直接影响了信号的解调效果，从而导致系统的误码率较高，影响系统的性能。本专利技术在具有非线性功放、信噪比低和频率选择性严重的信道环境中，可以保持发射信号恒包络的特性，能够有效地估计出频偏和相偏。

普天信息技术研究院有限公司在其申请的专利文献“频偏估计和补偿的方法和装置”(专利申请号201210186771.5，公告号CN103475614A)公开了一种频偏估计的方法。该方法主要是利用接收信号的和对应的循环前缀进行频偏估计，但是循环前缀在信道较差的环境中受到的污染比较严重，不能准确地估计出频偏。

B.Paden等人在其发表的论文“A Matched Nonlinearity for Phase Estimationof a PSK-Modulated Carrier”中提出了一种利用匹配非线性来估计相偏的方法。该方法将信号的同向分量和正交分量进行非线性变换得到新的符号，再利用新符号的前L个符号和后L个符号进行相偏估计。该方法的不足之处是，相偏估计的过程采用非线性变换，且非线性变换与信噪比的大小有关，在不同的信噪比下进行的非线性变换不同，导致相偏估计的复杂度较高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种单载波交织频分多址系统中的频偏和相偏估计方法，以校正多普勒频偏和相位偏移，避免星座图的旋转，降低系统的误码率，提高单载波交织频分多址系统的传输性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

一、频偏估计：

(1)单载波交织频分多址系统发送端生成发射数据；

(2)发射数据经过信道到达接收端，得到接收端数据；

(3)取出接收端每个单载波交织频分多址符号的数据；