[发明专利]一种载波频率偏移、直流偏移以及I/Q不平衡的盲估计方法

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)的盲估计。

背景技术

正交频分复用技术作为最受欢迎的无线传输技术之一，一方面有着诸如高频谱效率、对于多通径衰落信道的鲁棒性等优势，另一方面其性能也容易受到载波频率偏移(CFO)的影响。CFO不仅破坏子载波的正交性，同时也引入载波间的干扰。现有的CFO估计算法可大致分为两类：数据辅助估计算法和盲估计算法。数据辅助估计算法性能优越，但是需要借助导频和训练序列。在盲估计算法中，文献1(IEEE CommunLett，1998，2(4)：104–106)中提出的MUSIC‐like算法由于被证明是OFDM系统中CFO估计的极大似然算法(MUE)而被广泛应用。此方法不受限于系统的调制方法，既可用于整数CFO估计，也可用于分数CFO估计，并且在单个OFDM符号带宽内，有良好的估计性能和可以接受的计算复杂程度。

随着无线接收器的不断革新，直接变频接收机由于其低成本、易实现的优点已经广泛应用于无线传输终端中，尤其是移动终端里。但直接变频结构会引入I/Q不平衡(I/Q imbalance)以及直流偏移(DCO)等干扰。IQ不平衡和DCO不仅自身会对系统产生影响，同时也会影响已有的CFO估计算法。已有大批研究人员从事于OFDM系统中CFO、IQ imbalance以及DCO的联合估计算法研究。文献2(IEEE Trans Commun，2008，56(5)：704–707)提出了一种基于零空间的极大似然CFO、DCO联合估计算法(NBE)，文献3(Signal Process，2011，91(5)：1329‐1333)提出了基于特征分解的CFO、I/Q imbalance和DCO的联合估计算法(EDE)。但是现有的算法在计算复杂程度上与精度上都有提高的余地。

发明内容

本发明所要解决的关键问题是，提出基于时域平均特征分解(TDA‐EDE)的CFO、DCO和I/Q不平衡的盲估计算法，较之前的估计方法而言，本发明有三个方面的优势：1、相对于基于特征分解(EDE)的估计方法，减少了1/3左右的计算量；2、在整个信噪比(SNR)范围内，提高了I/Q不平衡的估计精度；3、显著提高在中低信噪比情况下的直流偏移估计。这些优势得益于以下两个方面：1、在CFO和I/Q imbalance估计前对DCO的补偿；2、根据实际范围，对I/Q imbalance估计的修正和确认(Validation)。

本发明的技术方案为，该盲估计方法包括以下步骤：

1)带有CFO、DCO和I/Q不平衡的OFDM系统的信号模型，此OFDM系统共有N路子载波，其中实子载波K路，虚子载波N‐K路，我们定义采样频率其中T表示无循环前缀的OFDM符号的持续时间。移除循环前缀后，属于第m个OFDM符号的接收采样可表示为：