专利名称：滤波多音调制系统的自适应递归频偏估计方法
技术领域：
本发明涉及通信技术和信息处理技术领域，特别涉及一种滤波多音调制系统的自适应递归频偏估计方法。
背景技术：
多载波技术，其本质上就是把一路宽带高速数据流通过串并变换转换为并行的多路相对低速的数据流，然后再对应调制到相互正交的多个子载波上，从而有效延长符号周期，降低多径带来的频率选择性衰落影响。OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)作为多载波技术中的特例，其每个子载波上传输的是矩形脉冲包络的复指数信号，并且在相邻时域符号间添加循环前缀(Cyclic Prefix，简称 CP)作为保护间隔。由于矩形脉冲优良的时域性能和CP的保护，并通过频域单抽头均衡处理，OFDM能够很好的抑制符号间干扰(Inter-symbol Interference，简称ISI)和降低系统接收复杂度；但由于传统OFDM相当于采用矩形脉冲来成型滤波，其频谱可以看作是Sine函数与一组位于各个子载波频点上的δ函数的卷积，尽管频域上这组Sine谱重叠且相互正交，但由于Sine函数旁瓣较大、衰减缓慢，所以OFDM的子载波间正交性在复杂移动条件下的快时变衰落信道中是十分脆弱的，难以得到保证。为了达到多载波技术对ISI和ICI干扰的折衷考虑，实现在时频双弥散信道下的可靠通信，已经有一些相关文献提出了非矩形脉冲子带成型的多载波，如文献“Kozek W， Molisch A F. Nonorthogonal pulseshapes for multicarrier communications in doubly dispersivechannels[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. ,1998, 16(8) :1579-1589"以及 “Matz G, Schafhuber D, Grochenig K, Hartmann M, Hlawatsch F. Analysis, optimization, and implementation of low-interference wireless multicarrier systems[J]. IEEE Transactions onffireless Communications, 2007, 6(5) :1921-1931”提出的非正交多载波和低干扰时频局部化多载波，文献“G.Cherubini， Ε. Eleftheriou, S. ΟΙ εΓ, er, and J. Μ. Cioffi, Filter bankmodulation techniques for very high-speed digital subscriber lines[J]. IEEE Commun. Mag. ,vol. 38,pp. 98-104, May 2000”提出的滤波多音调制，文献“高西奇，尤肖虎.面向后三代移动通信的MIM0-GMC 无线传输技术[J].电子学报，2004，12A:105-108”提出的广义多载波等。这些非OFDM多载波技术基本思想相同，即首先在每个子带上采用时域和频域均有较好紧支性能的滤波器进行滤波处理，然后合成为宽带信号进行发送和接收，只是分析的思路、系统的参数和实现的方法上有所区别，因此可以把它们统称为滤波多音调制技术 (Filtered Multitone Modulation，简称FMT)。滤波多音调制是通过滤波器组将整个信道划分为若干个带限且互不相交的子信道，在每个子信道上用相应的子载波进行信息传输； 为了划分子信道，可以选择一组滤波器来实现，其中每个滤波器都是同一个滤波器经过等间隔的频谱搬移得到的带限滤波器。不过FMT如同其它多载波技术一样，对载波偏移和多普勒频偏的影响也十分敏感，因此要提高系统性能，必须要较好的解决频率同步问题。针对OFDM的同步技术已经很成熟，但由于FMT符号间非矩形脉冲带来的拖尾重叠和记忆效应，在同步数据构造和同步算法的实现都比OFDM更复杂。针对FMT的同步技术近年来也有一些相关的研究，如文献 “Fusco,T. ；Petrella,A. ；Tanda,Μ. ,Blind CFO Estimation for Noncritically Sampled FMTSystems[J]. IEEE Transactions on Signal Processing,vol.56,no. 6,pp. 2603-2608, June 2008”提到的利用成型脉冲的循环冗余实现盲同步频偏估计，该方法需要较多的数据符号和较长的估计时间，不太适合突发无线通信；文献“A. Tonello and F. Rossi, Synchronization andchannel estimation for filtered multitone modulation[C] in Proc. WPMC 2004，Abano Terme, pp. 590-594，Sept. 2004” 首次提出针对 FMT 帧结构的频偏估计算法，该方法釆用同步训练符号，在时域上通过延迟相关的方式来估计频偏，但是该算法的估计精度和鲁棒性均较差；文献“Tilde Fusco, Angelo Petrella，and Mario Tanda. Data-Aided Symbol Timing and CFOSynchronization for Filter Bank Multicarrier Systems [J]. IEEE Transactions On WirelessCommunications, vol. 8, No.5，May 2009. 2705-2715”在上述技术基础上优化了估计度量函数，优化改进后的方法尽管估计频偏精度有所提高，但是频偏估计范围太小，还不到滤波多音调制系统载波间隔的士 1/20，难以符合滤波多音调制系统的实际需要，不具备广泛的实用意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明为了解决滤波多音调制系统频偏估算精度较低、估算鲁棒性较差问题，提出一种广泛适用于滤波多音调制系统且精度较高的自适应递归频偏估计方法。为实现上述目的，本发明采用了如下的技术手段滤波多音调制系统的自适应递归频偏估计方法，包括如下步骤a)在滤波多音调制系统的发送端连续重复发送相同的同步训练符号，形成Ltk个符号周期的同步训练发送信号^i(H)，通过信道发送至接收端；其中，
权利要求
1.滤波多音调制系统的自适应递归频偏估计方法，其特征在于，包括如下步骤a)在滤波多音调制系统的发送端连续重复发送相同的同步训练符号，形成Ltk个符号周期的同步训练发送信号^i(H)，通过信道发送至接收端；其中，Ltr=\{Nl-N)IN^ + Q；Nl表示滤波多音调制系统中滤波器的时域截断长度；N表示滤波多音调制系统中一个符号周期的采样点数；符号「 为上取整运算符号；Q取大于等于2的整数；b)滤波多音调制系统的接收端接收到Ltk个符号周期的同步训练发送信号^i(Ii)对应的同步训练接收信号为1 ⑷；c)取循环参数q= 1 ；d)确定频偏估计范围εrange(q) = ["K/2qN, K/2qN]；并以qN为延迟间隔，以Np = LtkN-(NL-N)-qN为相关长度，求取同步训练接收信号rTK (η)与其延迟信号rTK(n+qN)在相关长度范围内的互相关值Y (q)Np-Ir(q) = Σ IrTR (η+qNXR O)]；M=O进而确定频偏估计值ε (q) ,,K + 「Im(KW)_s{q) =-arctan ——；-f ；InqN Re (K^))其中，η表示采样点序号；K表示滤波多音调制系统的子载波总数；Im( γ (q))和 Re(Y (q))分别表示互相关值Y (q)复数形式的虚部和实部；e)判断循环参数q的当前取值是否能够同时满足如下递归条件q < Q、ε (q) e ε range(q) , ε (q) e ε range(q+l)> ε (q+1) e ε range(q+l)和 ε (q) · ε (q+1) > O ；若能同时满足，执行步骤f)；若不能，则执行步骤g)；f)令循环参数q的取值自加1，然后返回步骤d)；g)以循环参数q的当前取值对应的频偏估计值ε(q)为频偏估计结果。
2.根据权利要求1所述的滤波多音调制系统的自适应递归频偏估计方法，其特征在于，所述步骤e)中，判断循环参数q的当前取值是否能够同时满足的递归条件还包括q < 8。
全文摘要
本发明提供一种滤波多音调制系统的自适应递归频偏估计方法，该方法通过在滤波多音调制系统的发送端连续重复发送相同的同步训练符号，形成长度大于系统中滤波器时域截断长度的LTR个符号周期的同步训练发送信号sTR(n)发送至接收端，从而使得接收端相应接收到的同步训练接收信号rTR(n)在时域上具有多重循环延迟冗余特性，利用同步训练接收信号rTR(n)在时域上的多重冗余自适应递归选择合适的延迟间隔和相关长度，借助其冗余延迟相关性进行频偏估计，并在求取频偏估计值过程中通过设立递归条件进行自适应递归循环，以针对不同的频偏情况实现频偏估计范围和估计精度的最优化。
文档编号H04L25/03GK102377706SQ201110378769
公开日2012年3月14日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者仲元红, 吴华, 张振宇, 朱斌, 陈礼 申请人:重庆大学