專利名稱：低復雜度協(xié)同中繼系統(tǒng)頻偏估計方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是一種可應用于協(xié)同中繼通信系統(tǒng)中的頻偏估計方法，屬于移動通信中的 同步技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)所面臨的基本問題是由有限帶寬而導致的容量受限以及時 變多徑衰落導致的通信可靠性下降。如果繼續(xù)采取這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，將無法適應未來無線應 用的要求。中繼技術(shù)通過在蜂窩小區(qū)中放置一些功能相對簡單的固定或移動中繼站來放大 或譯碼轉(zhuǎn)發(fā)基站與移動用戶之間的信號，可以降低信號的發(fā)射功率，延伸基站的覆蓋范圍， 消除覆蓋盲區(qū)，從而能夠有效地降低成本。進一步，協(xié)同中繼技術(shù)通過中繼之間的協(xié)作，可 以利用空間分集進一步抵抗無線信道的多徑衰落、克服陰影效應，從而進一步增強通信質(zhì) 量，提高頻譜效率。然而，在協(xié)同中繼系統(tǒng)中，由于中繼地理位置分布的不同以及多個晶振之間的互 相不匹配，在多個中繼鏈路之間存在多個不同的載波頻率偏移，這是協(xié)同中繼系統(tǒng)有別于 傳統(tǒng)點對點通信系統(tǒng)的最顯著之處。因此，需要研究針對協(xié)同中繼系統(tǒng)的有效的多頻偏估 計方法。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是在協(xié)同中繼系統(tǒng)中，提供一種可以有效估計多個頻率 偏移的頻偏估計方法。所提出的頻偏估計方法可一次同時估計多個不同的頻偏參數(shù)，顯著 減少了系統(tǒng)的處理時間，且計算復雜度低、估計性能好。技術(shù)方案本發(fā)明是基于協(xié)同通信中繼系統(tǒng)針對該系統(tǒng)所存在的多個頻率偏移這 一問題所提出來的。本發(fā)明的相應于K個中繼的長度為N的周期頻域訓練序列通過如下方法構(gòu)造 ￥0 = 0^0,^,0^ =[e^e^+e,L ,々+(P—1)e ]，Q = N/P, (N)p = 0,0 ^ i0 < I1 < L < μ <L
< iK-! < Q，iu表示長度為N的相應于第μ個中繼的訓練序列中第一個非零元素的索引， μ表示中繼節(jié)點的索引，μ < κ，場表示長度為P元素全部非零的序列矢量，4表示單 位陣In的第iu個列矢量，K表示協(xié)同中繼系統(tǒng)中繼節(jié)點的個數(shù)，N表示訓練序列的長度?；谏鲜鲱l域訓練序列，本發(fā)明的基于實系數(shù)多項式方程求根的低復雜度協(xié)同中 繼系統(tǒng)頻偏估計方法，利用各中繼節(jié)點訓練序列的周期性，將接收序列矢量轉(zhuǎn)換為對應矩 陣，進而利用相關(guān)矩陣的列共軛對稱屬性分別構(gòu)造相應的實數(shù)矩陣，并分別做實數(shù)矩陣的 快速特征分解與實系數(shù)多項式方程的快速求根，從而實現(xiàn)快速多頻偏估計該估計的方法具 體為1)對接收序列y進行變換，將其轉(zhuǎn)換為QXP的矩陣Y，其中，矩陣Y的元素可以表 示為[Y] q,p = [y] qP+p, 0<q<Q，0《p<P，P與Q為正整數(shù)，且PX Q = N，N為訓練序列 的長度，q代表矩陣Y的行索引，P代表矩陣Y的列索引；
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2)利用歸一化列共軛對稱矩陣，構(gòu)造實數(shù)方差矩陣；3)對步驟2)得到的實數(shù)方差矩陣做特征分解，得到相應于信號子空間的歸一化 特征矢量；4)根據(jù)步驟3)得到的歸一化特征矢量，利用幾何映射關(guān)系得到的歸一化列共軛 對稱矩陣，構(gòu)造實系數(shù)多項式；5)對步驟4)得到的實系數(shù)多項式進行快速求根運算，找出所有成對根中虛部絕 對值最小的K對根，其中K為協(xié)同中繼系統(tǒng)中中繼節(jié)點的個數(shù)；6)計算出相應于這K對根的等效頻偏，并按照從小到大的順序重新排列；7)對步驟6)得到的K個等效頻偏分別作對應的加法運算，得到待估計的K個頻偏值。有益效果本發(fā)明所提出的協(xié)同中繼系統(tǒng)頻偏估計方法實現(xiàn)簡單，且僅需一次算法運算就 可同時估計出多個頻偏參數(shù)，顯著降低了接收機的處理時延，有利于接收機的低復雜度實 現(xiàn)；本發(fā)明所提出的頻偏估計方法不僅適于單天線中繼節(jié)點與單天線目的節(jié)點，而且 適于多天線中繼節(jié)點與多天線目的節(jié)點，并可進一步推廣至多天線多輸入多輸出系統(tǒng)、分 布式天線系統(tǒng)、協(xié)同多用戶系統(tǒng)等其他通信系統(tǒng)中。


圖1是協(xié)同中繼系統(tǒng)模型框圖。圖2是協(xié)同中繼系統(tǒng)頻偏估計方法示意圖。圖3是協(xié)同中繼系統(tǒng)頻偏估計方法的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式假設協(xié)同中繼系統(tǒng)中中繼節(jié)點的個數(shù)為K，訓練序列的長度為N，令μ表示中繼節(jié) 點的索引，μ < K，令呤表示長度為P元素全部非零的序列矢量，P < N，且(N)p = 0， μ 表示長度為N的相應于第μ個中繼的訓練序列的第一個非零元素的索引，()<、<“< L < iu <L< ‘ < Q，Q = N/P，則本發(fā)明的相應于K個中繼的長度為N的周期頻域訓練序
列可通過如下方法構(gòu)造^ = Θ。^，其中，Θ 1)e]《表示單位陣In的第
個列矢量?；谏鲜鲱l域訓練序列，根據(jù)圖1所示的協(xié)同中繼系統(tǒng)模型框圖，目的節(jié)點接收 到的時域序列可以表示如下ys^^JKiAXiKU^L ,Dw(^)5L 力^么収乙③^③砹憐式一
xdiag{[^,§fo,L 8 ,L ,§|]r}k + w其中， Ν(β)=乜叫山，…2"、!^」2^-1)"]]，!!為NXl信道矢量，w為加性白 高斯噪聲，β u = μ+ε μ, ε u為相應于第μ個中繼的歸一化頻偏，-0.5彡ε μ <0.5,ΙΚ表示KXK單位陣，Iq表示QXl全1矢量，F(xiàn)p表示PXP反離散傅立葉變換矩陣彳表示H(XN 反離散傅立葉變換矩陣， 表示克羅內(nèi)克乘積運算。然后，通過矩陣變換得到矩陣Y，矩陣Y 的元素可以表示如下
權(quán)利要求
1. 一種低復雜度協(xié)同中繼系統(tǒng)頻偏估計方法，其特征在于利用各中繼節(jié)點訓練序列的 周期性，將接收序列矢量轉(zhuǎn)換為對應矩陣，進而利用相關(guān)矩陣的列共軛對稱屬性分別構(gòu)造 相應的實數(shù)矩陣，并分別做實數(shù)矩陣的快速特征分解與實系數(shù)多項式方程的快速求根，從 而實現(xiàn)快速多頻偏估計該估計的方法具體為1)對接收序列y進行變換，將其轉(zhuǎn)換為QXP的矩陣Y，其中，矩陣Y的元素可以表示 為[Y]q,p = [y]qP+p,0 <q<Q，0<p<P，P與Q為正整數(shù)，且PX Q = N，N為訓練序列的 長度，q代表矩陣Y的行索引，P代表矩陣Y的列索引；2)利用歸一化列共軛對稱矩陣，構(gòu)造實數(shù)方差矩陣；3)對步驟2)得到的實數(shù)方差矩陣做特征分解，得到相應于信號子空間的歸一化特征矢量；4)根據(jù)步驟3)得到的歸一化特征矢量，利用幾何映射關(guān)系得到的歸一化列共軛對稱 矩陣，構(gòu)造實系數(shù)多項式；5)對步驟4)得到的實系數(shù)多項式進行快速求根運算，找出所有成對根中虛部絕對值 最小的K對根，其中K為協(xié)同中繼系統(tǒng)中中繼節(jié)點的個數(shù)；6)計算出相應于這K對根的等效頻偏，并按照從小到大的順序重新排列；7)對步驟6)得到的K個等效頻偏分別作對應的加法運算，得到待估計的K個頻偏值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適于協(xié)同中繼系統(tǒng)的低復雜度的頻偏估計方法，所提出的估計方法，利用各中繼節(jié)點訓練序列的周期性，將接收序列矢量轉(zhuǎn)換為對應矩陣，進而利用相關(guān)矩陣的列共軛對稱屬性分別構(gòu)造相應的實數(shù)矩陣，并分別做實數(shù)矩陣的快速特征分解與實系數(shù)多項式方程的快速求根，從而實現(xiàn)快速多頻偏估計。本發(fā)明提供的頻偏估計方法有效的解決了協(xié)同中繼系統(tǒng)中所特有的多頻偏估計問題，相應的頻偏估計算法可一次同時估計多個不同的頻偏參數(shù)，顯著減少了系統(tǒng)的處理時間，且計算復雜度低、估計性能好。
文檔編號H04L27/26GK102098245SQ20111007245
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者尤肖虎, 蔣雁翔, 高西奇 申請人:東南大學