Mimo-ofdm系统频率偏差估计的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种MIM0-0FDM系统接收机利用训练序列和SIG序列来进行载波频率 偏差估计的方法，尤其适用于类似802. Iln帧结构信号接收时进行频率偏差估计的方法。
【背景技术】
[0002] OFDM系统中，载波频率偏差会导致接收信号的频域采样值发生偏移。而且，如果载 波频率偏差不是子载波间隔的整数倍，子载波之间就会存在能量的"泄漏"，导致子载波间 的正交性遭到破坏，引入子载波间干扰（ICI)。ICI直接影响信道估计和接收解调的结果， 整体系统的接收误包率增加。相对于单天线系统，M頂O-OFDM系统中空间数据流之间的干 扰使得整体性能受ICI的影响更大，因此，MMO-OFDM对于载波频率偏差估计有着更高的要 求。
[0003] 802. Iln中的OFDM信号帧包括三种格式，每种模式帧头部分都包含训练字段和信 号字段。通常，IEEE802. Iln系统利用前导字段的短训练序列和长训练序列数据进行频偏 估计，这种基于时域的频偏估计残余频偏已经很小，但仍有大部分残余频偏大于载波间隔 的1 %，对于MMO-OFDM系统的解码性能仍然存在一定的影响，需要新的方法进一步提高频 偏估计的精度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种提尚频偏估计的精度，从而提尚系统的整体解码性能的 MIM0-0FDM系统频率偏差估计的方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种M頂O-OFDM系统频率偏差估计的方法，用于对M頂O-OFDM系统接收机的共计 接收天线所接收的包含短训练序列、长训练序列和SIG序列的信号进行频率偏差估 计，该方法包括以下步骤：
[0007] 第一步：利用所述的信号的短训练序列计算出粗频率偏差△ fsts;
[0008] 第二步：利用所述的信号的长训练序列计算出长训练序列频率偏差Δ flts;
[0009] 第三步：针对所述的SIG序列中各个SIG字段，分别通过以下步骤（1)-⑶求得所 述的SIG序列中各个SIG字段的信道加权频域相位偏差平均值Rx_SIG_Freq_Dif :
[0010] (1)计算得到每个所述的接收天线的SIG字段的频域数据，再根据所述的频域数 据计算信道均衡数据RX_SIG_Freq_rx(i);将各个所述的天线所接收的SIG字段的信道均 衡数据取平均得到平均频域数据Rx_SIG_Freq，对所述的平均频域数据Rx_SIG_Freq解映 射和解码得到SIG信息数据；
[0011] (2)将所述的SIG信息数据重新进行编码和映射生成SIG本地频域数据Local_ SIG_Freq ；
[0012] (3)根据所述的平均频域数据Rx_SIG_Freq以及所述的SIG本地频域数据Local_ SIG_Freq计算得到SIG域每个非零值频点的信道加权频域相位偏差平均值Rx_SIG_Freq_ Dif ；
[0013] 第四步：将各个所述的SIG字段的信道加权频域相位偏差平均值复数求和后计算 其复数角度，得到平均相位偏差f ;
[0014] 第五步：根据所述的平均相位偏差#以及各个所述的SIG字段的平均系数α计算 一个符号间隔时间内残余频偏产生的残余相位偏差 Δ供；
[0015] 第六步：根据所述的一个符号间隔时间内残余频偏产生的残余相位偏差Λ史计算 得到时域残余载波频偏Afsig;
[0016] 第七步：计算载波频偏的估计结果，所述的载波频偏的估计结果为所述的粗频 率偏差Af sts、所述的长训练序列频率偏差Aflts和所述的时域残余载波频偏Afslg之和 Afits+Afsts+AfslgO
[0017] 所述的第一步中，所述的短训练序列包括若干个连续重复字段，利用所述的连续 重复字段分别对每个所述的接收天线所接收的信号计算
[0019] 后，进行多天线加权平均并计算角度
其中，Ts为所述的 连续重复字段的长度；Z为计算复数的角度运算，则所述的粗频率偏差
[0020] 所述的第二步中，所述的长训练序列包括若干个长训练字段，利用所述的长训练 字段分别对每个所述的接收天线所接收的信号计算
[0022] 后，进行多天线加权平均并计算角度
其中，Ts2为所述 的长训练字段的长度；则所述的长训练序列频率偏差
[0023] 所述的第三步的步骤（1)中，分别对每一个所述的SIG字段的时域采样数据经过 FFT运算得到所述的频域数据，再经信道均衡运算之后得到所述的信道均衡数据Rx_SIG_ Freq_rX (i)，各个所述的天线所接收的SIG字段的信道均衡数据加权平均得到平均频域数 据
，最后经过BPSK解映射以及卷积解码得到所述的 SIG信息数据。
[0024] 所述的第三步的步骤（3)中，通过计算
[0026] 得到所述的SIG域每个非零值频点的信道加权频域相位偏差平均值Rx_SIG_ Freq-Dif〇
[0027] 所述的第五步中，
[0028] 所述的第六步中， 其中Tsynibcil为一个符号间隔时间的长 度。
[0029] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的频偏估 计方法，在时域频偏估计方法的基础上，利用了 SIG序列进行频域频偏估计，多个SIG字段 时可以进行复数求和，具有较高的频偏估计精度，尤其是在低信噪比的情况下。其不仅可以 应用于802. Iln系统，对于其他类似具有前导和SIG字段的MIM0-0FDM系统均可使用，具有 很宽的应用范围。
【附图说明】
[0030] 附图1为802. Iln的三种PPDU信号帧格式。
[0031] 附图2为本发明频偏估计方法的与传统频偏估计方法的平均误差仿真结果。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
[0033] 实施例一 ：802. Iln的三种PPDU信号帧格式如附图1所示，其中均包括短训练序 列STF、长训练序列LTF和SIG序列。而802. Iln的HT_Mixed格式信号帧中，短训练序列 STF、长训练序列LTF之后的SIG序列包括L_SIG、HT_SIG1以及HT_SIG2共3个SIG字段。 以下以接收该HT_Mixed格式信号为例对MMO-OFDM系统频率偏差估计的方法进行详细说 明。
[0034] 第一步：利用接收信号的短训练序列STF计算出粗频率偏差Δ fsts。
[0035] 短训练序列STF包括若干个连续重复字段STS，利用连续重复字段STS分别对每个 接收天线所接收的信号计算
[0037] 后，进行多天线加权平均并计算角度
[0038] 上述计算中，Ts为连续重复字段STS的长度；Z为计算复数的角度运算，Rx_STS为 每根接收天线接收到的短训练序列。
[0039] 则粗频率偏差
[0040] 第二步：利用接收信号的长训练序列LTF计算出长训练序列频率偏差△ flts。
[0041] 长训练序列LTF包括两个连续的长训练字段LTS，利用长训练字段LTS分别对每个 接收天线所接收的信号计算
[0043] 后，进行多天线加权平均并计算角度
[0044] 其中，Ts2为长训练字段的长度。
[0045] 则长训练序列频率偏差
[0046] 将上述的粗频率偏差Λ fsts和长训练序列频率偏差Δ f lts求和得到Δ f lts+ Δ fsts， 即为常用的利用前导字段的短训练序列和长训练序列数据进行频偏估计的方法，这种基于 时域的频偏估计残余频偏已经很小，可近似忽略载波间干扰（ICI)的影响，此时载波频偏 引起的频域相位偏差对于所有子载波是相同的。因此，SIG字段频域各非零频点可继续进 行复数加权求和得到频点平均相位偏差。
[0047] 第三步：针对SIG序列中各个SIG字段，分别通过以下步骤（1)-(3)求得SIG序列 中各个SIG字段的信道加权频域相位偏差平均值Rx_SIG_Freq_Dif。
[0048] (1)解调解码得到SIG比特信息数据后，分别对每一个SIG字段的时域采样 数据经过FFT运算得到频域数据，再经信道均衡运算之后得到信道均衡数据Rx_SIG_ Freq_rx(i)，各个天线所接收的SIG字段的信道均衡数据加权平均得到平均频域数据
最后经过BPSK解映射以及卷积解码得到SIG信息 数据。
[0049] (2)将SIG信息数据重新进行编码和映射生成SIG本地频域数据Local_SIG_ Freq0
[0050] (3)根据平均频域数据Rx_SIG_Freq以及SIG本地频域数据Local_SIG_Freq计算 得到SIG域