[发明专利]一种基于子载波交织分配的OFDMA系统频偏估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及OFDMA无线通信中的载波频偏估计方法，特别涉及一种基于子载波交织分配的OFDMA的频偏估计方法。

背景技术

OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access，正交频分多址)是OFDM(正交频分复用)与FDMA(频分多址)技术的结合，通过为每个用户提供部分可用子载波的方法来实现多用户接入。在OFDMA系统中，用户占用不同的子载波，因此多个用户同时进行数据传输，实现多址；同时由于各个子载波之间的正交性，不需要为不同用户间插入保护频带，且用户频带互相交叠，从而比FDMA的频谱利用率有较大的提高；子载波间的正交性还可以减少载波间干扰(inter-carrier interference，ICI)及用户间干扰(multiuser interference，MUI)。因此，OFDMA引起了越来越多的关注，并被选作IEEE802.16a的多址技术之一。

由于OFDMA采用了OFDM技术，其继承了OFDM的诸多优点，但也同样易受载波频率偏移(carrier frequency offset，CFO)的影响。在OFDMA系统中，频率偏移CFO不仅会引起载波间干扰ICI，同样由于没有保护频带而引起用户间干扰MUI。因此，性能良好的频率偏移CFO的估计及校正就显得尤为重要。

OFDMA上行链路的载波频偏估计方法主要有两种，一种是采用训练序列的数据辅助估计方法，一种是盲频偏估计方法。前者由于采用训练序列，会使频谱效率降低。盲估计方法不需要利用已知训练序列，且大都基于子空间的方法，具有超分辨的估计性能。2003年IEEE国际会议论文集(IEEEInternational Conference on Communications)第5卷中《Efficient structure-basedcarrier frequency offset estimation for interleaved OFDMA uplink》提出了一种盲频偏估计方法，但该方法事先假设定时同步已完成，即已知符号起点，将定时同步与频偏估计割裂开来，且需要虚拟子信道，用以估计噪声空间，同样使得频谱利用率降低。

发明内容

本发明针对现有OFDMA系统上行链路盲频偏估计方法中的定时同步与频偏估计割裂、频谱利用率低的问题，利用子载波交织OFDMA系统上行信号频谱特点，提出了一种不需要预先定时同步，频谱利用率高的基于功率谱叠加的子载波频偏盲估计方法。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种基于子载波交织分配的OFDMA系统频偏估计方法，包括下述步骤：

步骤1：假定接收数据第n个采样值为当前OFDM符号CP部分最后一个采样，从位置n开始，将接收数据分成长度为N+N_cp的数据块，并取每个数据块的前N+1个数据，构造矩阵X，即取得假设的干净数据：

其中N为系统子载波个数，N_cp为一个OFDM符号中CP个数；

步骤2：抽取矩阵X中第iP+1，i＝0，...，Q行，得矩阵Y；

步骤3：求抽取后的自相关矩阵R＝YY^H/N_symbol即完成功率谱叠加，其中N_symbol是一帧内可用符号数或矩阵Y的列数，然后对R进行特征分解，得特征向量{u₁，...，u_Q+1}，取{u₁，...，u_Q}为信号空间特征向量，最小特征值对应特征向量u_Q+1为噪声空间特征向量；当U＜Q时，取噪声特征相量{u_U+1，...，u_Q+1})；

步骤4：利用步骤3所得噪声特征向量或信号特征向量进行叠加后的功率谱估计，记录下该位置n估计的叠加后功率谱估计结果中尖峰个数；

步骤5：当叠加后的功率谱估计中有U个剧烈的峰值，记录下各峰值大小和位置，并与位置n的前一个位置叠加后的功率谱估计峰值比较，如果出现了急剧的下降，那么执行步骤6，否则返回步骤1，并更新起始位置为位置n+1；