[发明专利]超高移动条件下基于频域差分相位的MIMO-OFDM系统频偏估计方法

摘要

本发明公开了一种超高移动性条件下基于频域差分相位的MIMO‑OFDM系统频偏估计方法，在分析频域接收信号相邻符号相位差与频偏关系的基础上，提出了适合于超高移动环境下基于频域差分相位的频偏估计算法，通过将频域接收导频信号进行必要的相关运算后，实现了频偏估计与信道估计的解耦，而且基于频域差分相位的频偏估计有简单的闭式解，这为高移动场景下的高性能频偏估计提供了切实可行的技术解决方案。本发明适合于超高移动环境下基于频域差分相位的频偏估计算法仅需很少的频域导频即可获得较好的频偏估计性能，这有助于改善超高移动环境下MIMO‑OFDM系统通信效率。

主权项

1.一种超高移动性条件下基于频域差分相位的MIMO‑OFDM系统频偏估计方法，其特征在于，包括如下的步骤：A.初始频偏估计及相位差估算步骤根据接收到的时域OFDM符号，采用基于循环前缀CP的频偏估计方法确定初始归一化载波频偏估计其中y_n,i^(r)为接收端接收到的时域信号，i∈[1,N+N_g]表示一个OFDM符号中采样时刻序号，N为FFT点数，N_g表示循环前缀CP的长度，n表示一个子帧中OFDM符号序号，r表示接收天线序号，N_s表示对应的OFDM符号数；B.接收导频数据缓存步骤将N_T根发射天线、N_R根接收天线的MIMO‑OFDM系统所有接收天线接收到的时域OFDM导频信号去除循环前缀(CP)后经DFT模块转换得到的频域导频符号Y_n，采用以下方法更新接收导频数据缓存其中表示N_T根发射天线、N_R根接收天线的MIMO‑OFDM系统所有接收天线接收到去除了循环前缀(CP)后经DFT模块后的第n个频域OFDM符号块，表示第r个接收天线上的频域接收信号向量，p_k,k＝1,…,N_p‑1代表N_p个导频子载波序号；C.数据预处理与相位计算步骤对接收导频数据缓存中所存储的相邻两个导频符号采用以下方法进行数据预处理，计算得到两个修订测量信号和并根据发送端发送的相邻频域导频符号计算如下的两个相位值：其中arg(·)表示取对应变量相位；D.相位修正计算步骤在初始频偏估计的基础上，我们可以得到一个初始相位差然后利用初始相位差可以依据下式计算相位折叠数其中roun(d.)代表四舍五入运算，其中d代表相邻导频符号间隔长度；按以下方法计算angle1⁽ⁿ⁾,angle2⁽ⁿ⁾的三组相位候选修正值，其中如果初始频偏估计为正值，在计算候选修正值时选择加法，计算时选择减法如果初始频偏估计为负值，在计算候选修正值时选择减法，计算时选择加法根据三组候选相位值分别如下三组相位差值计算如下绝对差值对应绝对差值最小的修订相位值即作为最终修订确认的相位值用于后续计算，即令E.异常相位判决步骤在数据预处理、相位差计算步骤和相位修正计算步骤计算确定相位angle1⁽ⁿ⁾,angle2⁽ⁿ⁾的基础上，根据下述关系判断当前的相位是否为异常值，其中δ为判断相位是否异常的可调判决阈值●如果当前计算的两个相位值为正常值；●如果当前计算的两个相位值中至少有一个为异常值；F.更新相位差数据缓存步骤根据异常相位判决步骤所得出的判决结论，决定是否用数据预处理与相位计算步骤所计算得到的两个相位值angle1⁽ⁿ⁾,angle2⁽ⁿ⁾更新两组相位滑窗缓存器：●如果异常相位判决步骤判定数据预处理与相位计算步骤所计算得到的两个相位值angle1⁽ⁿ⁾,angle2⁽ⁿ⁾不是异常值，则按以下方法更新两组相位滑窗缓存器：angle1(n‑M+i)＝angle1(n‑M+i+1)angle2(n‑M+i)＝angle2(n‑M+i+1),i＝1,…,Mangle1(n)＝angle1⁽ⁿ⁾,angle2(n)＝angle2⁽ⁿ⁾●如果异常相位判决步骤判定数据预处理与相位计算步骤所计算得到的两个相位值angle1⁽ⁿ⁾,angle2⁽ⁿ⁾中至少有一个为异常值时，则保持两组相位滑窗缓存器中缓存相位值不变；G.基于平均相位差的最大似然频偏估算步骤从两组相位滑窗缓存器中缓存的相位值，按以下方法计算对应的平均相位值在平均相位值计算结果的基础上，按以下方法计算和确定基于平均相位差的最大似然频偏估值H.更新频偏估值滑窗缓存及平滑滤波处理步骤将基于平均相位差的最大似然频偏估算步骤估算得到的频偏估值按以下方法存入对应的长度为P的先入先出(FIFO)的频偏估计结果滑窗存储器中：然后根据长度为P的频偏估计结果滑窗存储器中缓存的P个频偏估值按以下方法计算确定当前时刻的最终频偏估值