[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

摘要

本发明为正交频分复用系统中载波频率偏移、直流偏移以及I/Q不平衡的联合估计方法，适用于数字信号处理领域，特别是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/Qimbalance）的联合估计。本发明提出了基于特征分解（EDE）的CFO、DCO和I/Qimbalance的估计方法，较之前的估计方法而言，本发明不需要依赖专门的前导码和导频，适用于OFDM系统中更一般的情况，而且不占用带宽，有更高的估计效率。

主权项

1.一种正交频分复用系统中的频偏、直流和失衡的联合估计方法，所述方法具体如下：1）带有载波频率偏移、直流偏移和I/Q不平衡的正交频分复用系统的信号模型: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]]>+β*e-jφmΣk∈CrHk,m*Sk,m*e-j(2π/N)(k+ϵ)n+d+wn,m,(1)]]>式中：n=0,...,N-1,k是子载波的索引，是k个实子载波的目录集合；独立的零均值随机变量S_k,m,H_k,m分别表示第m个OFDM符号中第k个子载波携带的调制内容和频域信道响应；其中，N_CP表示CP中的采样个数，α和β是I/Q失衡引入的两个参数；I/Q不平衡的估计等价于对的估计，因为I/Q不平衡的补偿只需要γ；ε和d分别表示对于子载波间隔归一化的CFO和由DCR引入的DCO成分；w_n,m表示零均值加性高斯白噪声；为了表示简单，将（1）写成矩阵形式：rm=P(ϵ)Uxmα+P(-ϵ)U*xm*β*+d+wm,]]>式中：rm=Δ[r0,m,···,rN-1,m]T,]]>d=Δ[d,···,d]T,]]>wm=Δ[w0,m,···wN-1,m]T,]]>向量x_m定义为P(ϵ)=Δdiag{1,ej(2π/N)ϵ,···,ej(2π(N-1)/N)ϵ},]]>U是N×N的IDFT矩阵中一个N×K的子矩阵；U的第n行第l项的形式为k_l∈C_r；2）获取载波频率偏移估计ϵ^=argvminλmin{Ω(v)},(2)]]>式中：λ_min{Ω(v)}表示对矩阵Ω(v)求最小特征值的操作；Ω(v)=ΔΣmΩm(v),]]>Ωm(v)=ΔRmHP(v)VVHP(-v)Rm---(3);]]>Rm=Δrmrm*1,1=Δ[1,···1]T;]]>V是U在N×N的IDFT矩阵中的互补矩阵；3）计算判别式T：T≈Σm{||V~HP(ϵ-ϵ^)Uxm||2|α|2||V~HP(-ϵ-ϵ^)U*xm*||2|β|2]]>-||V~HP(ϵ+ϵ^)Uxm||2|α|2-||V~HP(-ϵ+ϵ^)U*xm*||2|β|2---(4)]]>式中：V~=Δ[v~0,···,v~L-1]]]>其中v~l(l=0,···,L-1)]]>表示V和V^*中共有的列；由于U和V的互补性，式中且4）根据式（4）计算判别式T，并根据式（5）确定即当T<0时，T>0时，5）通过计算矩阵最小特征值所对应的特征向量获得向量如果矩阵有多个最小特征值，则可从所对应的特征向量里随机选取，将表示成g^=g^0g^1g^2T;]]>6）计算直流偏移d^=g^1g^2*-g^0*g^2|g^0|2-|g^1|2---(6)]]>7）根据第4）步中所确定的的结果，计算I/Q不平衡估计（I/Q imbalance），即：当时，γ^=-(g^0g^1)*---(7)]]>而当时，γ^=-(g^0g^1).---(8)]]>