CN113973036A - 一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法 - Google Patents

一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113973036A
CN113973036A CN202111575538.1A CN202111575538A CN113973036A CN 113973036 A CN113973036 A CN 113973036A CN 202111575538 A CN202111575538 A CN 202111575538A CN 113973036 A CN113973036 A CN 113973036A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
video communication
matrix
frequency offset
sub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111575538.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113973036B (zh
Inventor
王少华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuanzhi Technology Group Co ltd
Original Assignee
Yuanzhi Technology Group Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yuanzhi Technology Group Co ltd filed Critical Yuanzhi Technology Group Co ltd
Priority to CN202111575538.1A priority Critical patent/CN113973036B/zh
Publication of CN113973036A publication Critical patent/CN113973036A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113973036B publication Critical patent/CN113973036B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2657—Carrier synchronisation
    • H04L27/266—Fine or fractional frequency offset determination and synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H04L2027/0024—Carrier regulation at the receiver end
    • H04L2027/0026—Correction of carrier offset

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法，所述视频通信采用OFDM***对视频通信中的信息流进行传输，信息通过被调制的电磁波经空间传输到达接收机；所述同步方法包括以下步骤：利用虚子载波的向量与信号的正交性，将频偏问题等效成极值问题，在无需导频符号的基础上，采用类谱峰搜索PM载波频率偏移算法进行频偏估计并进行矫正补偿以实现频率同步。本发明能够有效降低OFDM***传输过程中信号的频率偏移对数据流的影响，提高视频通信质量。

Description

一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法
技术领域
本发明涉及视频通信技术领域，具体而言涉及一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法。
背景技术
在现代通信***中，高速的数据业务的处理是一件非常困难的问题，因为当码元的码速比较高时，信号的带宽会较宽，由于无线信道的时延扩展性质，轻易产生前后码元之间的重叠，进而产生码间干扰。而随着时代的发展，人们对通信的可视化需求越来越高，并以传输语音、视频、数据为一体的视频通信技术为热点，视频通信的质量受带宽，编码等技术的影响，但OFDM***可以将一个宽带信道分成几个子信道，子信道带宽较窄，可以看作平坦衰落信道，因此有抗衰落能力强，频率利用率低，适合高速传输数据等优点，特别是在视频通信领域有着良好的应用前景。
但是OFDM对频偏和相位噪声比较敏感，由于子信道的频谱相互覆盖，这就对它们之间的正交性提出了严格的要求，然而由于无线信道存在时变性，在传输过程中会出现无线信号的频率偏移(CFO)，例如多普勒频移，或者由于发射机载波频率与接收机本地振荡器之间存在的频率偏差，都会使得OFDM***子载波之间的正交性遭到破坏，从而导致子信道间的信号相互干扰，这种对频率偏差敏感是OFDM***的主要缺点之一。因此载频偏移问题是OFDM技术应用要解决的关键之一，它对***的性能影响很大。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法，能够有效降低OFDM***传输过程中信号的频率偏移对数据流的影响，提高视频通信质量。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法，所述视频通信采用OFDM***对视频通信中的信息流进行传输，信息通过被调制的电磁波经空间传输到达接收机；所述同步方法包括以下步骤：
利用虚子载波的向量与信号的正交性，将频偏问题等效成极值问题，在无需导频符号的基础上，采用类谱峰搜索PM载波频率偏移算法进行频偏估计并进行矫正补偿以实现频率同步。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，所述视频通信采用OFDM***对视频通信中的信息流进行传输的过程包括以下步骤：
设OFDM***含有N个子载波，令时刻k的信息序列为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
对数据序列
Figure 777176DEST_PATH_IMAGE002
进行长度为N的IDFT来实现OFDM调制，
Figure 779767DEST_PATH_IMAGE002
由长度为P的数据流和在 其末尾添加N-P个0组成，N>P；将P个用来传递有效信息的子载波定义为有用子载波，将N-P 个未用来传递有效信息的子载波定义为虚拟子载波；用#0到#P-1表示有用子载波，#P到#N- 1表示虚拟子载波；
经过N点IDFT后，输出表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure 365469DEST_PATH_IMAGE004
是维度为N×N的IDFT矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE005
的 前P列；加入长度为
Figure 529734DEST_PATH_IMAGE006
的循环前缀，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为信道最大时延扩展长度，
Figure 335141DEST_PATH_IMAGE008
；
接收端利用接收序列和信道冲激响应矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE009
的循环卷积以去除循环前缀；去 除循环前缀的第k个符号块表达为：
Figure 875844DEST_PATH_IMAGE010
(1)；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 316053DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 979115DEST_PATH_IMAGE014
为对角矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
是对角化矩阵，
Figure 442457DEST_PATH_IMAGE016
,
Figure DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 849168DEST_PATH_IMAGE018
是
Figure DEST_PATH_IMAGE019
的离散傅里叶变 换的对数形式。
进一步地，如果存在载波频偏
Figure 81566DEST_PATH_IMAGE020
，每个
Figure DEST_PATH_IMAGE021
秒内接收到的第
Figure 431643DEST_PATH_IMAGE022
个样值都被
Figure DEST_PATH_IMAGE023
所调制，则移除循环前缀后的接收端的N点信号
Figure 382282DEST_PATH_IMAGE024
变为：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
(2)；
其中，
Figure 327104DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为一对角矩阵，其对角元素为阵元的相位延迟，
Figure 741905DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
；
Figure 684453DEST_PATH_IMAGE030
表示复高斯随机过 程。
进一步地，采用类谱峰搜索PM载波频率偏移算法进行频偏估计并进行矫正补偿的过程包括以下步骤：
设频偏补偿矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure 184705DEST_PATH_IMAGE032
为Z的变换算子，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为整数，则经 过DFT预算后，输出的信号为
Figure 870901DEST_PATH_IMAGE034
；
根据下述公式计算得到信号协方差矩阵：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
(3)；
式中，
Figure 641673DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
表示有用信号和加性高斯白噪声的能量，
Figure 817439DEST_PATH_IMAGE038
为单 位矩阵；
对
Figure DEST_PATH_IMAGE039
进行分块来估计传播算子，并构造Q矩阵
Figure 742670DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
为
Figure 29295DEST_PATH_IMAGE042
维 的单位矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为序列长度，K是数据块长度，则载频偏移的类谱峰搜索PM谱函数估计为
Figure 356371DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
为频偏补偿矩阵Z中
Figure 437460DEST_PATH_IMAGE033
取
Figure 849986DEST_PATH_IMAGE046
的结果；
设N个载波中有N-P个子载波
Figure DEST_PATH_IMAGE047
未被用来进行数据调制，如果不 存在频率偏移，利用子载波的正交性，使得下列等式恒成立：
Figure 438837DEST_PATH_IMAGE048
(4)；
式中，j=1,2，....,N-P；
Figure DEST_PATH_IMAGE049
是第p+j个虚子载波；；
当存在频率偏移时，采用如下代价函数P(z)得到相应的频偏估计
Figure 620420DEST_PATH_IMAGE050
：
Figure 137989DEST_PATH_IMAGE052
(5)；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE053
；P(z)为无穷大或找到P(z)在单位圆上的极点的相位以估计出相应 的频偏
Figure 772233DEST_PATH_IMAGE050
；当存在噪声时，使P(z)最大或找P(z)最接近单位圆的极点的相位以得到相应的 频偏估计
Figure 400660DEST_PATH_IMAGE050
。
进一步地，所述同步方法还包括：
沿着单位圆估计P(z)，找到频偏
Figure 702328DEST_PATH_IMAGE050
的闭式估计。
进一步地，所述同步方法还包括：
沿着单位圆估计P(z)，找到频偏
Figure 328482DEST_PATH_IMAGE054
的闭式估计。
本发明的实现原理包括：
本发明采用OFDM***进行数据传输，其基本原理就是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对***造成的影响。并且还可以在OFDM符号之间***保护间隔，使保护间隔大于无线信道的最大时延扩展。示例性地，采用循环前缀作为保护间隔。由于OFDM这种多载波传输体制对频率偏移的影响要敏感的多，当不存在频率偏移时OFDM***各子载波间正交，不存在载波间干扰，***性能会很好；当存在频率偏移时，这些频率偏移会导致子载波间不再正交，从而引发载波间干扰。较小的频率偏移都会导致很大的性能损失。因此，精确的频偏估计对OFDM***是相当重要的。本发明通过类谱峰搜索的PM算法进行载波频率偏移估计并对频率进行矫正来完成频率同步。
本发明的有益效果是：
本发明利用OFDM信号本身固有的结构和特性——虚子载波进行频偏估计，结合类谱峰搜索PM估计算法可以获得较好地频率同步。本发明盲频偏估计算法不需要导频符号，避免了***导频符号而带来的资源浪费。
附图说明
图1是本发明的OFDM***的结构示意图。
图2是本发明的采用基带传输的离散时间OFDM***模型的结构示意图。
图3是本发明的信噪比较差时类谱峰搜索PM算法中P(Z)波形示意图。
图4是本发明的信噪比较好时类谱峰搜索PM算法中P(Z)波形示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
符号表示：本发明中
Figure DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 512338DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure DEST_PATH_IMAGE057
和
Figure 882140DEST_PATH_IMAGE058
分别表示为转置，共轭转置，求逆和共轭 运算。
Figure 602096DEST_PATH_IMAGE060
表示对矩阵或向量进行对角操作，加粗大写字母表示矩阵，加粗小写字母表示 矢量。
本发明设计了一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法，该方法使用OFDM***对视频通信中的信息流进行传输，OFDM对频偏和相位噪声比较敏感，由于子信道的频谱相互覆盖，这就对它们之间的正交性提出了严格的要求，为克服频率偏移对同步产生的影响，使用盲频偏估计算法中的基于虚子载波算法的类谱峰搜索PM算法导出频偏估计并进行矫正补偿以实现频率同步。
图1是OFDM***的结构示意图。视频通信过程中，将高速的数据流
Figure DEST_PATH_IMAGE061
调制后进行 串并变换（对应信号
Figure 399151DEST_PATH_IMAGE062
）和IDFT变换（对应信号
Figure DEST_PATH_IMAGE063
），加上保护间隔后（对应信号
Figure 70304DEST_PATH_IMAGE064
） 将并行的数据变成串行数据
Figure DEST_PATH_IMAGE065
并将串行数据
Figure 978217DEST_PATH_IMAGE065
作D/A转换后生成传输信号
Figure 51215DEST_PATH_IMAGE066
经 无线信道传输，传输过程中存在噪声干扰（对应信号w(t)）。在组帧时，需要加入同步序列， 以便接收端进行突发检测、同步和信道估计。随后经过与上述相反的操作将信号重新转化 为接收端的比特数据。
在视频通信***中，信息通过被调制的电磁波在空间传输到达接收机。由于电磁波在空间传输时受到反射、漫射和散射等影响，会产生很复杂的传播机制，如多径效应、阴影效应和衰落效应等，从而导致信道随着用户的位置和时间而变化，接收到的信号的功率会快速波动。当接收机检测到信号到达后，首先进行信道估计与同步，而OFDM这种多载波传输体制对频率偏移的影响要敏感的多，因此本发明通过类谱峰搜索PM载波频率偏移算法进行频偏估计并进行矫正补偿以实现频率同步，属于盲频偏估计算法，由于其不需要导频符号，避免了由于***导频符号多带来着资源浪费，并且节约了带宽，显示出信号处理的强大功能，有着重要的发展前景。之后通过串并转换以及FFT变换，并对数据进行解调，最终得到相应的比特流数据。
一、数据模型
图2是本发明的采用基带传输的离散时间OFDM***模型的结构示意图。为了避免发送滤波和带外的功率扩散，有些子载波通常不被用来传输数据，将其称为“虚拟子载波”，即实际***中容易滤波但是并不使用的那些子载波。
假设考虑的OFDM***含有N个子载波，令时刻k的信息序列为
Figure DEST_PATH_IMAGE067
。OFDM调制通过对数据序列
Figure 19171DEST_PATH_IMAGE068
进行长度为N的IDFT来实现。
Figure 177620DEST_PATH_IMAGE068
由长度为P的数据流和在其末尾添加N-P个0组成。为了实现可靠的通信性能，选择N>P 以保证足够宽的滤波保护间隔。例如在IEEE 802.11a标准中，N=64，P=48。N-P个未用来传递 有效信息的子载波称为虚拟子载波。为了方便，用#0到#P-1表示有用子载波，#P到#N-1表示 虚拟子载波。数据序列
Figure DEST_PATH_IMAGE069
经传输信道传递至接收端，接收端将接收到的数据序列
Figure 889224DEST_PATH_IMAGE070
进 行串并转换处理成
Figure DEST_PATH_IMAGE071
，再经DET变换成
Figure 321124DEST_PATH_IMAGE072
。
经过N点IDFT后，输出表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE073
，其中
Figure 459981DEST_PATH_IMAGE074
是维度为N×N的IDFT矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE075
的 前P列。然后，加入长度为
Figure 105726DEST_PATH_IMAGE076
的循环前缀，
Figure DEST_PATH_IMAGE077
，
Figure 683338DEST_PATH_IMAGE078
为信道最大时延扩展长度。接收端利用接 收序列和信道冲激响应矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE079
的循环卷积以去除循环前缀。由于
Figure 403032DEST_PATH_IMAGE080
，在第k个符号 块里，只有循环前缀部分的信号受到前面符号块的影响。对整个信道的影响仅仅是按比例 分配到每个子信道上。特别的，去除循环前缀的第k个符号块可以表达为：
Figure DEST_PATH_IMAGE081
(1)；
其中，
Figure 775108DEST_PATH_IMAGE082
，
Figure DEST_PATH_IMAGE083
，
Figure 845832DEST_PATH_IMAGE084
，
Figure DEST_PATH_IMAGE085
是对角化 矩阵。显然每个子信道可以利用
Figure 463020DEST_PATH_IMAGE024
的DFT去恢复，
Figure DEST_PATH_IMAGE087
。
存在载波频偏
Figure 365117DEST_PATH_IMAGE088
之后，每个
Figure DEST_PATH_IMAGE089
秒内接收到的第
Figure 845777DEST_PATH_IMAGE022
个样值都被
Figure 466114DEST_PATH_IMAGE090
所调 制。考虑移除循环前缀后，接收端的
Figure 57632DEST_PATH_IMAGE092
点信号
Figure 751919DEST_PATH_IMAGE024
变为：
Figure 669059DEST_PATH_IMAGE025
(2)；
其中，
Figure 511113DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 906323DEST_PATH_IMAGE028
。因为
Figure 720695DEST_PATH_IMAGE029
，矩阵
Figure 104010DEST_PATH_IMAGE027
破坏了子载波间的正交性，引入了载波间干扰(ICI)。
为了恢复
Figure DEST_PATH_IMAGE093
，在进行DFT之前必须精确估计出载波频偏
Figure 371043DEST_PATH_IMAGE050
并进行校正补偿。
二、类谱峰搜索PM载波频率偏移估计算法
类谱峰搜索PM方法无需利用任何训练序列和已知的输入符号便可进行频偏估计。 考虑频偏补偿矩阵
Figure 569943DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure 301139DEST_PATH_IMAGE032
，则经过DFT预算后，输出的信号为
Figure 294502DEST_PATH_IMAGE034
类谱峰搜索PM方法，有信号协方差矩阵：
Figure DEST_PATH_IMAGE095
(3)；
式中：
Figure 111149DEST_PATH_IMAGE036
。若对
Figure 848161DEST_PATH_IMAGE039
进行分块来估计传播算子，并构造Q矩阵
Figure 371546DEST_PATH_IMAGE040
，则载频偏移的类谱峰搜索PM估计为
Figure DEST_PATH_IMAGE097
。
为了降低运算的复杂度，可以应用虚拟子载波实现载频偏移的盲估计。由信号模 型知，N个载波中有N-P个子载波
Figure 863707DEST_PATH_IMAGE047
未被用来进行数据调制。如果不存在频 率偏移，利用子载波的正交性，下列等式恒成立：
Figure 105332DEST_PATH_IMAGE098
j=1,2，....,N-P (4)；
当存在频率偏移时，利用如下代价函数P(z) 得到相应的频偏估计
Figure 380456DEST_PATH_IMAGE050
：
Figure 587709DEST_PATH_IMAGE100
(5)；
其中，
Figure 922875DEST_PATH_IMAGE053
。若***中有较多的虚拟子载波，可选择
Figure 651797DEST_PATH_IMAGE053
以减少运算量而不 影响计算性能。显而易见，当
Figure DEST_PATH_IMAGE101
时P(z)=0。因此可以如同阵列信号处理中的算法那样 沿着单位圆估计P(z)，进而找到频偏
Figure 792928DEST_PATH_IMAGE050
的闭式估计。
类谱峰搜索PM算法总结如下：首先利用y(k)得到多项式型的代价函数P(z)；P(z) 为无穷大或找到P(z)在单位圆上的极点的相位即可估计出相应的频偏
Figure 290905DEST_PATH_IMAGE050
；当存在噪声时， 可使P(z)最大或找P(z)最接近单位圆的极点的相位就可以得到相应的频偏估计
Figure 62552DEST_PATH_IMAGE050
。图1是 OFDM***的基本模型，图2是OFDM***模型，图3是本发明的信噪比较差时类谱峰搜索PM算 法中P(z)波形示意图。图4是本发明的信噪比较好时类谱峰搜索PM算法中P(z)波形示意图。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法，所述视频通信采用OFDM***对视频通信中的信息流进行传输，信息通过被调制的电磁波经空间传输到达接收机；其特征在于，所述同步方法包括以下步骤：
利用虚子载波的向量与信号的正交性，将频偏问题等效成极值问题，在无需导频符号的基础上，采用类谱峰搜索PM载波频率偏移算法进行频偏估计并进行矫正补偿以实现频率同步。
2.根据权利要求1所述的用于视频通信的正交频分复用频率同步方法，其特征在于，所述视频通信采用OFDM***对视频通信中的信息流进行传输的过程包括以下步骤：
设OFDM***含有N个子载波，令时刻k的信息序列为
Figure 305094DEST_PATH_IMAGE001
；
对数据序列
Figure 443951DEST_PATH_IMAGE002
进行长度为N的IDFT来实现OFDM调制，
Figure 89696DEST_PATH_IMAGE002
由长度为P的数据流和在其 末尾添加N-P个0组成，N>P；将P个用来传递有效信息的子载波定义为有用子载波，将N-P个 未用来传递有效信息的子载波定义为虚拟子载波；用#0到#P-1表示有用子载波，#P到#N-1 表示虚拟子载波；
经过N点IDFT后，输出表示为
Figure 339412DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure 324686DEST_PATH_IMAGE004
是维度为N×N的IDFT矩阵
Figure 696761DEST_PATH_IMAGE005
的前P列；加入长度为
Figure 767485DEST_PATH_IMAGE006
的循环前缀，
Figure 820892DEST_PATH_IMAGE007
为信道最大时延扩展长度，
Figure 221524DEST_PATH_IMAGE008
；
接收端利用接收序列和信道冲激响应矩阵
Figure 702184DEST_PATH_IMAGE009
的循环卷积以去除循环前缀；去除 循环前缀的第k个符号块表达为：
Figure 994625DEST_PATH_IMAGE010
(1)；
其中，
Figure 914040DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 608326DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 259887DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 367521DEST_PATH_IMAGE014
为对角矩阵，
Figure 762730DEST_PATH_IMAGE015
是对角化矩阵，
Figure 937622DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 87980DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 355013DEST_PATH_IMAGE018
是
Figure 288334DEST_PATH_IMAGE019
的离散傅里叶变 换的对数形式。
3.根据权利要求2所述的用于视频通信的正交频分复用频率同步方法，其特征在于，如 果存在载波频偏
Figure 957213DEST_PATH_IMAGE020
，每个
Figure 907501DEST_PATH_IMAGE021
秒内接收到的第
Figure 458568DEST_PATH_IMAGE022
个样值都被
Figure 461159DEST_PATH_IMAGE023
所调制，则移除循环前 缀后的接收端的N点信号
Figure 984545DEST_PATH_IMAGE024
变为：
Figure 211127DEST_PATH_IMAGE025
(2)；
其中，
Figure 452752DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 993455DEST_PATH_IMAGE027
为一对角矩阵，其对角元素为阵元的相位延迟，
Figure 433664DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 34409DEST_PATH_IMAGE029
；
Figure 497752DEST_PATH_IMAGE030
表示复高斯随机过 程。
4.根据权利要求3所述的用于视频通信的正交频分复用频率同步方法，其特征在于，采用类谱峰搜索PM载波频率偏移算法进行频偏估计并进行矫正补偿的过程包括以下步骤：
设频偏补偿矩阵
Figure 405927DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure 903904DEST_PATH_IMAGE032
为Z的变换算子，
Figure 409972DEST_PATH_IMAGE033
为整数，则经过DFT 预算后，输出的信号为
Figure 688507DEST_PATH_IMAGE034
；
根据下述公式计算得到信号协方差矩阵：
Figure 571012DEST_PATH_IMAGE035
(3)；
式中，
Figure 923496DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 662782DEST_PATH_IMAGE037
表示有用信号和加性高斯白噪声的能量，
Figure 100716DEST_PATH_IMAGE038
为单位矩 阵；
对
Figure 786913DEST_PATH_IMAGE039
进行分块来估计传播算子，并构造Q矩阵
Figure 56220DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 169670DEST_PATH_IMAGE041
为
Figure 94900DEST_PATH_IMAGE042
维的单位 矩阵，
Figure 880060DEST_PATH_IMAGE043
为序列长度，K是数据块长度，则载频偏移的类谱峰搜索PM谱函数估计为
Figure 207136DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure 491487DEST_PATH_IMAGE045
为频偏补偿矩阵Z中
Figure 700752DEST_PATH_IMAGE033
取
Figure 728750DEST_PATH_IMAGE046
的结果；
设N个载波中有N-P个子载波
Figure 910333DEST_PATH_IMAGE047
未被用来进行数据调制，如果不存在 频率偏移，利用子载波的正交性，使得下列等式恒成立：
Figure 365585DEST_PATH_IMAGE048
(4)；
式中，j=1,2，....,N-P；
Figure 327725DEST_PATH_IMAGE049
是第p+j个虚子载波；
当存在频率偏移时，采用如下代价函数P(z)得到相应的频偏估计
Figure 956152DEST_PATH_IMAGE050
：
Figure 992242DEST_PATH_IMAGE052
(5)；
其中，
Figure 182177DEST_PATH_IMAGE053
；P(z)为无穷大或找到P(z)在单位圆上的极点的相位以估计出相应的 频偏
Figure 303716DEST_PATH_IMAGE050
；当存在噪声时，使P(z)最大或找P(z)最接近单位圆的极点的相位以得到相应的频 偏估计
Figure 673518DEST_PATH_IMAGE050
。
5.根据权利要求4所述的用于视频通信的正交频分复用频率同步方法，其特征在于，所述同步方法还包括：
沿着单位圆估计P(z)，找到频偏
Figure 829693DEST_PATH_IMAGE050
的闭式估计。
CN202111575538.1A 2021-12-22 2021-12-22 一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法 Active CN113973036B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111575538.1A CN113973036B (zh) 2021-12-22 2021-12-22 一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111575538.1A CN113973036B (zh) 2021-12-22 2021-12-22 一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113973036A true CN113973036A (zh) 2022-01-25
CN113973036B CN113973036B (zh) 2022-03-15

Family

ID=79590716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111575538.1A Active CN113973036B (zh) 2021-12-22 2021-12-22 一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113973036B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1949754A (zh) * 2006-11-09 2007-04-18 上海交通大学 基于虚拟子载波和频域差分序列的估计ofdm整数频偏的方法
CN102685064A (zh) * 2012-05-18 2012-09-19 天津工业大学 多频带ofdm超宽带***载波频率跟踪方法
US20140169488A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-19 Qualcomm Incorporated Narrow-band preamble for orthogonal frequency-division multiplexing system
US20170048094A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Channel equalization apparatus and method based on pilot signals for docsis down stream system
CN106685882A (zh) * 2014-12-10 2017-05-17 上海数字电视国家工程研究中心有限公司 频域ofdm符号的生成方法
US20170201960A1 (en) * 2014-08-28 2017-07-13 Lg Electronics Inc. Method for receiving reference signal in wireless communication system and device for same
CN108040028A (zh) * 2017-12-22 2018-05-15 中国人民解放军国防科技大学 一种基于本地序列互相关检测的ofdm***抗干扰信号检测与同步方法
CN110798416A (zh) * 2019-10-28 2020-02-14 南京航空航天大学 OFDM***中基于局部搜索Capon的CFO估计算法
CN112636830A (zh) * 2020-12-03 2021-04-09 哈尔滨工业大学（深圳） 基于dco-ofdm可见光通信***的时间同步方法、***及存储介质
CN112929301A (zh) * 2019-12-08 2021-06-08 中国科学院声学研究所 一种基于非均匀空载波的ofdm水声时变多普勒频偏估计方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1949754A (zh) * 2006-11-09 2007-04-18 上海交通大学 基于虚拟子载波和频域差分序列的估计ofdm整数频偏的方法
CN102685064A (zh) * 2012-05-18 2012-09-19 天津工业大学 多频带ofdm超宽带***载波频率跟踪方法
US20140169488A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-19 Qualcomm Incorporated Narrow-band preamble for orthogonal frequency-division multiplexing system
US20170201960A1 (en) * 2014-08-28 2017-07-13 Lg Electronics Inc. Method for receiving reference signal in wireless communication system and device for same
CN106685882A (zh) * 2014-12-10 2017-05-17 上海数字电视国家工程研究中心有限公司 频域ofdm符号的生成方法
US20170048094A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Channel equalization apparatus and method based on pilot signals for docsis down stream system
CN108040028A (zh) * 2017-12-22 2018-05-15 中国人民解放军国防科技大学 一种基于本地序列互相关检测的ofdm***抗干扰信号检测与同步方法
CN110798416A (zh) * 2019-10-28 2020-02-14 南京航空航天大学 OFDM***中基于局部搜索Capon的CFO估计算法
CN112929301A (zh) * 2019-12-08 2021-06-08 中国科学院声学研究所 一种基于非均匀空载波的ofdm水声时变多普勒频偏估计方法
CN112636830A (zh) * 2020-12-03 2021-04-09 哈尔滨工业大学（深圳） 基于dco-ofdm可见光通信***的时间同步方法、***及存储介质

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WANG WEI ET.AL: "OFDM systems based on analysis of virtual sub-carrier frequency offset estimation", 《2016 IEEE INFORMATION TECHNOLOGY, NETWORKING, ELECTRONIC AND AUTOMATION CONTROL CONFERENCE》 *
井俊等: "MIMO-OFDM***中基于虚子载波的低复杂度盲频偏估计", 《信号处理》 *
刘琦: "OFDM***中基于线性调频信号的同步及信道估计与均衡", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）信息科技辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113973036B (zh) 2022-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Subspace-based blind channel estimation for OFDM by exploiting virtual carriers
US7526020B2 (en) Circuit for improving channel impulse response estimation and compensating for remnant frequency offset in the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) baseband receiver for IEEE 802.11a/g wireless LAN standard
Abdzadeh-Ziabari et al. Joint maximum likelihood timing, frequency offset, and doubly selective channel estimation for OFDM systems
Nasir et al. Performance of coarse and fine timing synchronization in OFDM receivers
Thaj et al. OTFS modem SDR implementation and experimental study of receiver impairment effects
US9674024B2 (en) Method for transmitting a signal with a preamble and corresponding devices, signal with corresponding preamble for synchronization of a receiver
CN104735014A (zh) 一种基于前导符号差分相关的定时同步方法
CN100493057C (zh) 利用旋转技术解决ofdm截取位置跳变的信道估计方法
Wu et al. DFT-spread orthogonal time frequency space modulation design for terahertz communications
Morelli et al. Integer frequency offset recovery in OFDM transmissions over selective channels
Chong et al. Outage analysis for OTFS-based single user and multi-user transmissions
CN101958866B (zh) 导频***方法和导频***模块
CN113973036B (zh) 一种用于视频通信的正交频分复用频率同步方法
Wang et al. EM-based adaptive frequency domain estimation of Doppler shifts with CRLB analysis for CDMA systems
Ribeiro et al. An OFDM Symbol Design for Reduced Complexity MMSE Channel Estimation.
He et al. A novel OFDM interpolation algorithm based on comb-type pilot
Athaudage et al. Sensitivity of FFT-equalised zero-padded OFDM systems to time and frequency synchronisation errors
Kung et al. Frequency domain symbol synchronization for OFDM systems
Karn et al. Pilot-based Channel Estimation Scheme in Time Domain for DVB-T System
Kongara et al. A comparison of CP-OFDM with IOTA-OFDM under typical system imperfections
Cai et al. EM channel estimation algorithm for OFDM wireless communication systems
Dona et al. MMSE channel estimation using two-dimensional filtering in rapid time-variant environments
KR20080112578A (ko) 직교 주파수 분할 다중 전송 방식의 주파수 효율 증가 장치및 방법
Nigam et al. Performance evaluation of CFO in single carrier-FDMA
Abdelhay et al. Pilot-Based Channel Estimation Techniques in OFDM Systems

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant