CN1791079A - 正交频分复用系统中估计相位误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种OFDM系统中估计相位误差的方法。该方法主要包括：首先，在OFDM(正交频分复用)系统中，确定各个导频子载波信号的相位误差，或相位误差和信号强度信息；然后，根据所述的导频子载波信号的相位误差，或相位误差和信号强度信息确定OFDM系统中各子载波的相位误差信息。因此，本发明不仅提供了一种可以估计OFDM系统中各子载波信号的相位误差的方法，还可以充分利用各个导频子载波信号的相位误差、信号强度等信息进行相位误差的估计，有效提高了相位误差估计的准确性，降低了实现相位误差估计的难度。

Description

正交频分复用系统中估计相位误差的方法

技术领域

本发明涉及SFDM技术领域，尤其涉及一种OFDM系统中估计相位误差的方法。

背景技术

目前，在无线通信技术领域中，OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用)系统以其简单的结构及良好的传输效果逐渐被推广应用，OFDM系统是在若干个具有正交性的子载波上并行传输数据，该系统可以在一定程度上较单载波系统减少了频率选择性衰落带来的不利影响，而且也较单载波系统具有结构简单、频带利用率高、抗多径衰落和脉冲噪声等优点。OFDM技术引起了包括电信、广播电视、电力通信在内的多个行业的普遍关注，尤其是在通信领域已经得到了许多应用。

在OFDM接收系统中，接收到的子载波信号存在一定的相位误差，因此，需要估计出整个OFDM符号中所有子载波的相位误差，从而保证接收系统可以准确接收OFDM符号。在OFDM系统中，各子载波信号的相位误差估计结果的准确性将对接收机的性能有很大影响，即影响针对各个子载波相位的有效校正，进而影响到同步跟踪效果。

目前，还没有一种方法可以用于估计OFDM系统中的各子载波信号的相位误差信息，导致OFDM接收系统的性能不是很理想。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种OFDM系统中子载波相位误差估计的方法，从而在OFDM系统中实现各子载波信号的相位误差的估计，并可以保证相位误差估计的准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种OFDM系统中估计相位误差的方法，包括：

A、在正交频分复用OFDM系统中，确定导频子载波信号的相位误差；

B、根据所述的导频子载波信号的相位误差确定OFDM系统中各子载波的相位误差信息。

所述的步骤A包括：

在OFDM系统中，确定信号强度符合设定门限值的导频子载波的相位误差，并执行步骤B。

本发明还提供了另外一种OFDM系统中估计相位误差的方法，包括：

C、在正交频分复用OFDM系统中，确定导频子载波信号的相位误差和信号强度信息；

D、根据所述的导频子载波信号的相位误差和信号强度信息确定OFDM系统中各子载波的相位误差信息。

本发明中，步骤C所述的信号强度信息包括：

导频子载波信号的功率值信息和/或信号幅度值信息，或依据所述导频子载波信号的功率值信息和/或信号幅度值信息确定的关联参数信息。

所述的步骤C包括：

在OFDM系统中，分别确定若干个导频子载波信号的相位误差及其对应的信号强度信息；

或者，分别确定一组子载波信号中的所有导频子载波信号的相位误差及其对应的信号强度信息。

所述的步骤D包括：

D1、根据所述的导频子载波信号的相位误差和信号强度信息，采用最小二乘法确定OFDM系统中的相位误差直线函数；

D2、根据所述的相位误差直线函数确定各子载波信号的相位误差信息。

所述的步骤D1包括：

D11、建立包含未知信息K、b、a的直线函数：P＝K×(X-b)-a；

D12、根据所述的若干个导频子载波信号的相位误差及其对应的信号强度信息，采用最小二乘法分别确定所述的未知信息K、b、a的值；

D13、根据计算出的K、b、a的值确定相位误差直线函数。

所述的步骤D12包括：

根据所述的若干个导频子载波信号的序号信息和对应的信号强度确定所述的未知信息b。

所述的步骤D12还包括：

根据所述的若干个导频子载波信号的相位误差值和对应的信号强度信息确定所述的未知信息a。

所述的步骤D12还包括：

根据所述的若干个导频子载波信号的相位误差值、对应的信号强度信息，以及所述的未知信息b确定所述的未知信息K。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明存在以下优点：

1、实现了OFDM系统中的各子载波的相位误差的估计，从而保证了信号的可靠接收；

2、不再需要选择确定所述导频子载波信号强度的门限值，解决了门限值难以确定的问题；

3、可以充分利用各个导频子载波信号的相位误差、信号强度等信息进行相位误差的估计，有效提高了相位误差估计的准确性；

4、在相位误差估计过程中，充分地考虑了各导频子载波的信号强度信息(如信号功率值或信号幅度值等)，进一步提高了OFDM系统中的子载波信号相位误差估计的准确性。

附图说明

图1为OFDM系统中的一组子载波信号的示意图；

图2为OFDM系统中的相位误差直线函数的示意图；

图3、图4和图5分别为本发明获得的相位误差函数的示意图；

图6为本发明所述的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是在OFDM系统中采用导频子波信号的相位误差信息，或相位误差信息和信号强度信息进行其他子载波信号相位误差的估计。而且，本发明中由于采用了将导频子载波信号强度信息作为权重，并利用带权重的最小二乘方法对各个导频子载波信号的相位误差信息进行线性拟合，获得OFDM系统的相位误差直线函数，从而准确估计各子载波信号的相位误差，有效保证了OFDM系统中其他子载波相位误差估计的准确性。

下面首先对本发明中仅基于导频子载波信号的相位误差信息估计其他各子载波信号的相位误差信息的处理过程进行说明：

在OFDM接收系统中，可以根据接收到的足够数目的导频子载波估计整个OFDM符号中所有子载波的相位误差，从而保证接收系统可以准确接收OFDM符号。在OFDM系统中，各子载波的相位误差值是子载波序号的一次函数，即相位误差值可以用直线函数来拟合。所述的直线函数就是根据所述的导频子载波的相位差值确定。

如图1所示，在OFDM系统中，子载波的序号从-26到26，共有52个子载波，不存在0号子载波，其中序号为-21，-7，7，21的子载波为导频子载波。在序号为-21，-7，7，21的子载波上发送的信息为已知，因此，所述导频子载波的相位误差是可以得到的，这样，根据这4个导频子载波的相位误差确定相应的直线函数，如图2所示，基于所述的直线函数便可以推算出其它48个子载波的相位误差，从而实现子载波的相位差的估计。

但是，在上述方法中，还需要根据导频子载波的信号强度是否符合设定的门限值，确定其是否可以作为确定所述直线函数的依据，如图3、图4和图5所示，在图3中只有一个导频子载波信号可以作为确定所述直线函数的依据，图4中只有两个导频子载波信号可以作为确定所述直线函数的依据，只有在图5中是所有的四个导频子载波信号均可以作为确定所述直线函数的依据。因此，上述方法提供的估计子载波信号的相位误差的方法无法准确地估计相应的相位误差值。

基于上述原因，本发明还提供了另一种实现的方法，所述的方法的具体实现方式如图6所示，具体包括以下步骤：

步骤61：在OFDM系统中，分别确定若干个导频子载波信号的相位误差及其对应的信号强度信息；

通常为确定OFDM系统中一组子载波中所有导频子载波信号的相位误差及其对应的信号强度信息；

仍参照图1所示，假设序号为-21，-7，7，21的子载波(即导频子载波)信号上的相位误差值依次为P_-21，P_-7，P₇，P₂₁；各导频子载波信号的信号强度信息依次记为：W_-21，W_-7，W₇，W₂₁；各导频子载波的序号显然分别为-21，-7，7，21；

四个导频子载波信号对应的数据点为(-21，P_-21)，(-7，P_-7)，(7，P₇)，(21，P₂₁)；相应的权重依次为W_-21，W_-7，W₇，W₂₁；

所述的信号强度信息为导频子载波信号的功率值信息和/或信号幅度值信息，或者为依据所述导频子载波信号的功率值信息和/或信号幅度值信息确定的关联参数信息。

步骤62：根据所述的导频子载波信号的相位误差和信号强度信息，采用最小二乘法确定OFDM系统中的相位误差直线函数；

该步骤进一步包括：

步骤621：建立包含未知信息K、b、a的直线函数假设拟合出的一次线性函数，即OFDM系统的相位误差直线函数为：

P＝k×(x-b)+a；

其中：x为子载波序号，k，a，b为待定常数，即为未知信息，而且，直线P＝(x-b)与直线P＝1正交；

步骤622：根据所述的若干个导频子载波信号的序号信息和对应的信号强度确定所述的未知信息b；

仍以图1为例，假设一组子载波中包含有四个导频子载波信号，则，所述直线函数中未知信息 $b=\frac{(-21*W_{-21})+(-7*W_{-7})+(7*W_7)+(21*W_{21})}{W_{-21}+W_{-7}+W_7+W_{21}};$

步骤623：根据所述的若干个导频子载波信号的相位误差值和对应的信号强度信息确定所述的未知信息a；

接上例，所述的未知信息 $a=\frac{(P_{-21}*W_{-21})+(P_{-7}*W_{-7})+(P_7*W_7)+(P_{21}*W_{21})}{W_{21}+W_{-7}+W_7+W_{21}};$

步骤624：根据所述的若干个导频子载波信号的相位误差值、对应的信号强度信息，以及所述的未知信息b确定所述的未知信息K；

仍接上例，所述的未知信息K为：

$k=\frac{(P_{-21}*W_{-21}*(-21-b))+(P_{-7}*W_{-7}*(-7-b))+(P_7*W_7*(7-b))+(P_{21}*W_{21}*(21-b))}{W_{-21}*{(-21-b)}^2+W_{-7}*{(-7-b)}^2+W_7*{(7-b)}^2+W_{21}*{(21-b)}^2};$

步骤625：根据计算出的K、b、a的值，便可以确定所述的相位误差直线函数，即确定了一条可以作为估计相位误差依据的直线；

步骤63：根据所述的相位误差直线函数也就可以确定各子载波信号的相位误差信息，由于在该直线函数中充分考虑了导频子载波信号强度信息，因此，大大提高了相位误差直线函数的精确度。

综上所述，本发明解决了现有技术存在的各种问题，并提供了一种可以准确估计OFDM系统中子载波相位误差的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，包括：

A、在正交频分复用OFDM系统中，确定导频子载波信号的相位误差；

B、根据所述的导频子载波信号的相位误差确定OFDM系统中各子载波的相位误差信息。

2、根据权利要求1所述的OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，所述的步骤A包括：

在OFDM系统中，确定信号强度符合设定门限值的导频子载波的相位误差，并执行步骤B。

3、一种OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，包括：

C、在正交频分复用OFDM系统中，确定导频子载波信号的相位误差和信号强度信息；

D、根据所述的导频子载波信号的相位误差和信号强度信息确定OFDM系统中各子载波的相位误差信息。

4、根据权利要求3所述的OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，步骤C所述的信号强度信息包括：

导频子载波信号的功率值信息和/或信号幅度值信息，或依据所述导频子载波信号的功率值信息和/或信号幅度值信息确定的关联参数信息。

5、根据权利要求3所述的OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，所述的步骤C包括：

在OFDM系统中，分别确定若干个导频子载波信号的相位误差及其对应的信号强度信息；

或者，分别确定一组子载波信号中的所有导频子载波信号的相位误差及其对应的信号强度信息。

6、根据权利要求3、4或5所述的OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，所述的步骤D包括：

D1、根据所述的导频子载波信号的相位误差和信号强度信息，采用最小二乘法确定OFDM系统中的相位误差直线函数；

D2、根据所述的相位误差直线函数确定各子载波信号的相位误差信息。

7、根据权利要求6所述的OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，所述的步骤D1包括：

D11、建立包含未知信息K、b、a的直线函数：P＝K×(X-b)-a；

D12、根据所述的若干个导频子载波信号的相位误差及其对应的信号强度信息，采用最小二乘法分别确定所述的未知信息K、b、a的值；

D13、根据计算出的K、b、a的值确定相位误差直线函数。

8、根据权利要求7所述的OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，所述的步骤D12包括：

根据所述的若干个导频子载波信号的序号信息和对应的信号强度确定所述的未知信息b。

9、根据权利要求8所述的OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，所述的步骤D12还包括：

根据所述的若干个导频子载波信号的相位误差值和对应的信号强度信息确定所述的未知信息a。

10、根据权利要求9所述的OFDM系统中估计相位误差的方法，其特征在于，所述的步骤D12还包括：

根据所述的若干个导频子载波信号的相位误差值、对应的信号强度信息，以及所述的未知信息b确定所述的未知信息K。

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