一種分布式天線ofdm系統(tǒng)中的低復(fù)雜度頻偏補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，特別是設(shè)及采用分布式天線OFDM技術(shù)的無線移動通信 系統(tǒng)中的低復(fù)雜度頻偏補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 未來無線移動通信系統(tǒng)的一個典型特征是廣泛采用分布式天線正交頻分復(fù)用 (OFDM)技術(shù)。
[0003] 在無線通信系統(tǒng)中，由于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的相對運(yùn)動W及發(fā)射機(jī)與接收機(jī)本 地振蕩器之間的頻率誤差，不可避免的會產(chǎn)生載波頻偏(CFO);與單天線OFDM系統(tǒng)類似，分 布式天線OFDM系統(tǒng)的一個重要缺點是其對載波頻偏非常敏感;頻偏的存在會破壞子載波間 的正交性，產(chǎn)生載波間干擾(ICI)，從而大大降低系統(tǒng)性能；因此在檢測之前，必須進(jìn)行準(zhǔn)確 的載波頻偏估計，并對頻偏進(jìn)行補(bǔ)償。
[0004] 在分布式天線OFDM系統(tǒng)中，由于各個發(fā)射天線或各個接收天線分布在不同的地理 位置，因此可能使用不同的本地振蕩器，或者在它們之間傳播的多徑分量的角度擴(kuò)展可能 不同導(dǎo)致多普勒頻移不同，運(yùn)兩個因素都將使不同收發(fā)天線對之間的頻偏可能不同；此時， 系統(tǒng)中將存在多個頻偏；因此，傳統(tǒng)單天線系統(tǒng)中針對單個頻偏的簡單頻偏校正方法在分 布式天線CFDM系統(tǒng)中已不再適用;而現(xiàn)有針對分布式天線(FDM系統(tǒng)的頻偏補(bǔ)償方法主要都 是一些線性頻域均衡方法，它們通常需要設(shè)及大矩陣的求逆運(yùn)算，計算復(fù)雜度很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分布式天線OFDM系統(tǒng)中的低復(fù) 雜度頻偏補(bǔ)償方法，用于對迫零檢測之后的多個頻偏分別單獨進(jìn)行補(bǔ)償，不需要高復(fù)雜度 的矩陣求逆運(yùn)算，計算復(fù)雜度低。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種分布式天線OFDM系統(tǒng)中的低復(fù) 雜度頻偏補(bǔ)償方法，分別對迫零檢測后得到的每個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償;設(shè) 發(fā)射天線數(shù)為Mt,且/ = U ??，? ，對第i個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償?shù)牟襟E包括 W下子步驟：
[0007] SI.使用快速傅里葉逆變換將迫零檢測后得到的第i個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)變換 到時域：
[0009] 式中，Xi化)表示迫零檢測后得到的第i個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù);Xi(n)表示變換得 到的第i個發(fā)射天線時域數(shù)據(jù)，N表示子載波數(shù)，j為虛數(shù)單位；
[0010] S2.將第i個發(fā)射天線的時域數(shù)據(jù)與一個復(fù)指數(shù)信號相乘來對頻偏進(jìn)行補(bǔ)償：
[0011 ] = =化！..--,/V-I'';'
[0012] 式中，Ei為第i個發(fā)射天線與接收機(jī)之間的歸一化頻偏，即第i個發(fā)射天線的實際 頻偏與子載波間隔的比值；
[0013] S3.使用快速傅里葉變換將頻偏補(bǔ)償后第i個發(fā)射天線的時域數(shù)據(jù)再變換回頻域 數(shù)據(jù)，生成用于恢復(fù)原始數(shù)據(jù)符號的判決變量：
[0015] 式中，X'l化)表示第i個發(fā)射天線經(jīng)過頻偏補(bǔ)償后的頻域數(shù)據(jù)。
[0016] 迫零檢測后得到的每個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償?shù)姆绞较嗤?，均按照?驟Sl~S3進(jìn)行，如第1個發(fā)射天線可W將步驟Sl~S3中的i取1，并將第1個發(fā)射天線的頻域 數(shù)據(jù)按照Sl~S3進(jìn)行頻偏補(bǔ)償處理;第2個發(fā)射天線可W將步驟Sl~S3中的i取2,并將第2 個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)按照Sl~S3進(jìn)行頻偏補(bǔ)償處理;第Mt個發(fā)射天線可W將步驟Sl~S3 中的i取Mt,并將第化個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)按照Sl~S3進(jìn)行頻偏補(bǔ)償處理，其余天線的頻 域數(shù)據(jù)補(bǔ)償處理同理，直到將所有天線的頻偏補(bǔ)償處理完成；
[0017] 在對每個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償?shù)倪^程中，頻偏的補(bǔ)償方式相同，僅 僅指在補(bǔ)償步驟上都按照步驟Sl~S3進(jìn)行，但由于各個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)可能不同，各 個發(fā)射天線對應(yīng)的歸一化頻偏也可能不同，補(bǔ)償?shù)玫降慕Y(jié)果也會有相應(yīng)的不同。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：（1)能在迫零檢測之后對多個頻偏分別單獨進(jìn)行補(bǔ)償，不需 要高復(fù)雜度的矩陣求逆運(yùn)算，只設(shè)及計算效率很高的FFT運(yùn)算，因而計算復(fù)雜度較低。
[0019] (2)在時延擴(kuò)展較低的無線信道環(huán)境下能夠獲得令人滿意的性能，能基本消除多 個頻偏對系統(tǒng)檢測性能的影響。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0021] 圖2為實施例一中室內(nèi)測試環(huán)境下的頻偏補(bǔ)償性能示意圖；
[0022] 圖3為實施例一中室外到室內(nèi)步行測試環(huán)境下的頻偏補(bǔ)償性能示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于 W下所述。
[0024] 如圖1所示，一種分布式天線OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度頻偏補(bǔ)償方法，分別對迫零檢 測后得到的每個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償;設(shè)發(fā)射天線數(shù)為Mt,且/=1? 命， 對第i個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償?shù)牟襟E包括W下子步驟：
[0025] SI.使用快速傅里葉逆變換將迫零檢測后得到的第i個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)變換 到時域：
[0027]式中，Xi化)表示迫零檢測后得到的第i個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù);xi(n)表示變換得 到的第i個發(fā)射天線時域數(shù)據(jù)，N表示子載波數(shù)，j為虛數(shù)單位；
[0028] S2.將第i個發(fā)射天線的時域數(shù)據(jù)與一個復(fù)指數(shù)信號相乘來對頻偏進(jìn)行補(bǔ)償：
[0029] A-',(") = A', (南鳴腳；株=化1，...，:斯-1;
[0030] 式中，Ei為第i個發(fā)射天線與接收機(jī)之間的歸一化頻偏，即第i個發(fā)射天線的實際 頻偏與子載波間隔的比值；
[0031] S3.使用快速傅里葉變換將頻偏補(bǔ)償后第i個發(fā)射天線的時域數(shù)據(jù)再變換回頻域 數(shù)據(jù)，生成用于恢復(fù)原始數(shù)據(jù)符號的判決變量：
[0033] 式中，X'l化)表示第i個發(fā)射天線經(jīng)過頻偏補(bǔ)償后的頻域數(shù)據(jù)。
[0034] 迫零檢測后得到的每個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償?shù)姆绞较嗤?，均按照?驟Sl~S3進(jìn)行，如第1個發(fā)射天線可W將步驟Sl~S3中的i取1，并將第1個發(fā)射天線的頻域 數(shù)據(jù)按照Sl~S3進(jìn)行頻偏補(bǔ)償處理;第2個發(fā)射天線可W將步驟Sl~S3中的i取2,并將第2 個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)按照Sl~S3進(jìn)行頻偏補(bǔ)償處理;第Mt個發(fā)射天線可W將步驟Sl~S3 中的i取Mt,并將第化個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)按照Sl~S3進(jìn)行頻偏補(bǔ)償處理，其余天線的頻 域數(shù)據(jù)補(bǔ)償處理同理，直到將所有天線的頻偏補(bǔ)償處理完成；
[0035] 在對每個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償?shù)倪^程中，頻偏的補(bǔ)償方式相同，僅 僅指在補(bǔ)償步驟上都按照步驟Sl~S3進(jìn)行，但由于各個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)可能不同，各 個發(fā)射天線對應(yīng)的歸一化頻偏也可能不同，補(bǔ)償?shù)玫降慕Y(jié)果也會有相應(yīng)的不同。
[0036] 實施例一，通過用計算機(jī)仿真考察頻偏補(bǔ)償對系統(tǒng)誤符號率(S邸)性能的影響來 驗證了本發(fā)明所提頻偏補(bǔ)償方法的性能：
[0037] 仿真條件和主要參數(shù)如下：Mt = Mr = 2，Mr表示接收天線數(shù)；調(diào)制方式采用QPSK; OFDM相關(guān)參數(shù)依據(jù)IE邸802.16e標(biāo)準(zhǔn)選擇如下:N = 256，標(biāo)稱信道帶寬為1.75MHz，對應(yīng)子 載波間隔約為7.8k化；歸一化頻偏{>i}根據(jù)[-0.5,0.5]上的均勻分布隨機(jī)產(chǎn)生；信道采用 ITU-R M. 1225信道模型中的兩種低時延擴(kuò)展測試環(huán)境（即室內(nèi)測試環(huán)境和室外到室內(nèi)步行 測試環(huán)境的channel A信道模型），得到室內(nèi)測試環(huán)境下的頻偏補(bǔ)償性能如圖2所示，室外到 室內(nèi)步行測試環(huán)境下的頻偏補(bǔ)償性能如圖3所示。
[0038] 圖2和圖3分別給出了兩種信道環(huán)境下使用本發(fā)明所提頻偏補(bǔ)償方法進(jìn)行頻偏補(bǔ) 償后的系統(tǒng)Sm?性能，運(yùn)兩種信道環(huán)境下的根均方(rms)時延擴(kuò)展分別為35ns和45ns;作為 比較，圖中同時也給出了不存在頻偏情況下和存在頻偏但并未進(jìn)行頻偏補(bǔ)償情況下的相應(yīng) SER性能曲線；從圖中可W看出，本發(fā)明所提頻偏補(bǔ)償方法有效地消除了多個頻偏對系統(tǒng) S邸性能的影響。
【主權(quán)項】
1. 一種分布式天線OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度頻偏補(bǔ)償方法，其特征在于：分別對迫零檢 測后得到的每個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償;設(shè)發(fā)射天線數(shù)為化，且i = 1，2，…，Μτ， 對第i個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償?shù)牟襟E包括W下子步驟：51. 使用快速傅里葉逆變換將迫零檢測后得到的第i個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)變換到時 域：式中，Xi(k)表示迫零檢測后得到的第i個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù);xi(n)表示變換得到的 第i個發(fā)射天線時域數(shù)據(jù)，N表示子載波數(shù)，j為虛數(shù)單位；52. 將第i個發(fā)射天線的時域數(shù)據(jù)與一個復(fù)指數(shù)信號相乘來對頻偏進(jìn)行補(bǔ)償：式中，ει為第i個發(fā)射天線與接收機(jī)之間的歸一化頻偏，即第i個發(fā)射天線的實際頻偏與 子載波間隔的比值；53. 使用快速傅里葉變換將頻偏補(bǔ)償后第i個發(fā)射天線的時域數(shù)據(jù)再變換回頻域數(shù)據(jù)， 生成用于恢復(fù)原始數(shù)據(jù)符號的判決變量：式中，X'l化)表示第i個發(fā)射天線經(jīng)過頻偏補(bǔ)償后的頻域數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式天線OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度頻偏補(bǔ)償方法，其特 征在于:迫零檢測后得到的每個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償?shù)姆绞较嗤?br>【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式天線OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度頻偏補(bǔ)償方法,分別對迫零檢測后得到的每個發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，對發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟襟E包括：S1.使用快速傅里葉逆變換將迫零檢測后得到的發(fā)射天線的頻域數(shù)據(jù)變換到時域；S2.將發(fā)射天線的時域數(shù)據(jù)與一個復(fù)指數(shù)信號相乘來對每個發(fā)射天線的頻偏分別進(jìn)行補(bǔ)償；S3使用快速傅里葉變換將發(fā)射天線的時域數(shù)據(jù)再變換回頻域。本發(fā)明提供了一種分布式天線OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度頻偏補(bǔ)償方法，用于對迫零檢測之后的多個頻偏分別單獨進(jìn)行補(bǔ)償，不需要高復(fù)雜度的矩陣求逆運(yùn)算，計算復(fù)雜度低。
【IPC分類】H04L27/26
【公開號】CN105577599
【申請?zhí)枴緾N201511000647
【發(fā)明人】鄧凱
【申請人】宜賓學(xué)院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月28日