一种压缩域频率偏移估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种压缩域频率偏移估计方法，用于无线通信系统的各可分辨路径信号的载波频率同步，包括：构造感知矩阵Θ，并提取可分辨路径上的接收信号序列x；利用感知矩阵Θ与所述可分辨路径上的路径上的接收信号序列x进行压缩域的频偏估计预处理，得到所述预处理估计值根据预处理估计值映射出所述可分辨路径信号在非压缩域中的频偏估计值完成无线系统频率同步时的载波频率偏移估计。本发明可极大的节省处理器资源。
【专利说明】一种压缩域频率偏移估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线通信系统中频率同步技术，特别是指一种利用压缩感知技术进行的频率偏移(载波频率偏移简称为频偏)估计方法。
【背景技术】
[0002]在无线通信系统中，载波频率偏移(简称频偏)由两方面引起:一方面是由于振荡器的不稳定性，发射机和接收机的本地载波之间会存在频率偏差；另一方面，发射机与接收机之间的相对运动产生多普勒频移。频偏的存在会严重降低无线通信系统的性能，如参数估计性能、误码率性能，等等。因此，在接收信号解调之前，通常需要对频偏进行补偿。
[0003]作为频偏补偿的首要任务，频偏估计是一直以来的技术热点和研究难点。现有的频偏估计方法主要有数据辅助方法和非数据辅助方法两大类，其中，数据辅助方法利用导频序列或训练序列进行频偏估计，而非数据辅助方法利用接收信号的自身特性进行频偏估计。在实际无线通信系统中，非数据辅助频偏估计方法因其过大的运算量而少被采用。虽然基于数据辅助频偏估计方法具有一定的可行性，但为获得好的估计性能而采用的诸如最大似然的数据辅助频偏估计方法仍然有较大计算复杂度，占用了较多的处理器资源开销。
[0004]另一方面，不同无线路径信号到达接收端的到达方向通常是不一样。因此，不同路径信号的频偏可能会不一样。从而，需要对每一条可分辨路径信号的频偏进行分别估计和补偿。这进一步加大了频偏估计时的处理器资源开销。
[0005]近年来出现的压缩感知理论指出，只要信号在某个变换域是稀疏的，就可以用压缩感知方法将高维信号投影到低维空间上，实现信号的压缩处理。然后，从压缩后的少量信息中以高概率重构出原信号。在无线通信系统进行频偏估计时，相对于整个观测空间，估计观测量的幅度通常只在少数的频率点上有较大的幅度值。观测量在观测空间可被视为近似稀疏，利用压缩感知技术进行频偏估计成为可能。因此，为降低无线通信系统在频偏估计过程中的资源开销，本发明提出一种基于压缩感知技术的频偏估计方法。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于，提供一种新型的频偏估计方法，所要解决的技术问题基于压缩感知技术大大减少频偏估计时的运算量，降低无线通信系统在频偏估计过程中的处理器资源开销，使之更加适合于实际应用。
[0007]所述频偏估计方法是在时间同步已经完成的情况下进行的，且已形成可分辨路径的起始点集合S。对于可分辨路径的起始点获取集合方法已有很多成熟技术，例如，可利用收发双方已知的训练序列，对接收信号进行滑动相关运算处理得到的幅度值大于预定检测门限的相关峰位置，该位置即为可分辨路径信号的起始位置。
[0008]本发明方法包括如下步骤:
[0009]一种压缩域频率偏移估计方法，用于无线通信系统的各可分辨路径信号的载波频率同步，包括以下步骤:[0010]A1，根据可分辨路径的起始位置，提取一条可分辨路径上长度为NX 1的接收信号序列X ;
[0011]A2，接收端利用构造的感知矩阵Θ与所述可分辨路径上的路径上的接收信号序列X进行压缩域的频偏估计预处理，得到所述预处理估计值;
[0012]A3，根据预处理估计值yd映射出所述可分辨路径信号在非压缩域中的频偏估计值
[0013]A4，在可分辨路径的起始点集合S中删除当前处理的路径对应的元素；随后，在S不为空集的情况下处理下一条可分辨路径的频偏估计；否则，结束频偏估计过程。
[0014]所述的方法，所述的用于压缩域频偏估计预处理的感知矩阵Θ预先构造并存储于指定存储空间。
[0015]所述的方法，所述的用于压缩域频偏估计预处理的感知矩阵Θ的构造步骤包括:
[0016]B1，利用所述的已知训练序列A = [a1；a2,…，aN]T的长度N，并结合工程经验设定稀疏等级κ ；
[0017]B2，根据频偏估计精度要求和最大可能的频偏取值，设置频率搜索步长Af ;
[0018]B3，计算出非压缩域中频偏估计的搜索长度
【权利要求】
1.一种压缩域频率偏移估计方法，用于无线通信系统的各可分辨路径信号的载波频率同步，其特征在于，包括以下步骤:A1，根据可分辨路径的起始位置，提取一条可分辨路径上长度为NX1的接收信号序列X ；A2，接收端利用构造的感知矩阵Θ与所述可分辨路径上的路径上的接收信号序列X进行压缩域的频偏估计预处理，得到所述预处理估计值3 ;A3，根据预处理估计值々映射出所述可分辨路径信号在非压缩域中的频偏估计值A4，在可分辨路径的起始点集合S中删除当前处理的路径对应的元素；随后，在S不为空集的情况下处理下一条可分辨路径的频偏估计；否则，结束频偏估计过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的用于压缩域频偏估计预处理的感知矩阵?预先构造并存储于指定存储空间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的用于压缩域频偏估计预处理的感知矩阵?的构造步骤包括:Β1，利用所述的已知训练序列A = [a1；a2,…，aN]T的长度N，并结合工程经验设定稀疏等级K;B2，根据频偏估计精度要求和最大可能的频偏取值，设置频率搜索步长Af ;B3，计算出非压缩域中频偏估计的搜索长度
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，ΜΧΖ的观测矩阵Φ的构造方法为:取
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Ζ个ΝΧΝ的非压缩域频偏估计搜索矩阵
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的频偏估计预处理过程包括:利用所述的感知矩阵Θ的子矩阵?i，i = 1，2，…，Μ与所述的可分辨路径上的接收信号序列X，构成压缩域的频偏估计预处理观测量集合
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的由预处理估计值力映射出非压缩域中的频偏估计值P的处理过程包括:根据所述的预处理估计值P从集合&丨中截取元素，构成频偏尝试值的截短集合
【文档编号】H04L27/26GK103685124SQ201310659288
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】卿朝进, 董秀成, 魏金成, 张岷涛, 夏凌, 阳小明 申请人:西华大学