一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法及装置与流程

技术特征：
1.一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在正交频分复用信号的初始接收阶段，将初始信号中n
s
个符号周期的频域序列和短期训练域频域序列分别进行预处理，获得n
s
个符号周期的频域预处理序列和短期训练域频域预处理序列；将n
s
个符号周期的频域预处理序列分别和短期训练域频域预处理序列进行循环移位互相关，获得互相关结果集合：其中，l表示初始信号的第l个符号周期，，m表示从初始信号的第m个符号周期开始与短期训练域频域预处理序列进行循环移位互相关，n
s
不超过初始信号中符号总数；表示第l个符号周期的互相关结果序列，i表示循环移位的位数；n
ar
表示循环移位的位数范围，根据预定的频偏采集范围f
ar
设置；l不超过初始信号中符号总数；步骤2，根据所述互相关结果集合，检测短期训练域信号；当检测到短期训练域信号时，进行粗略频率偏移估计，获得粗略频率偏移估计值；根据所述粗略频率偏移估计值进行频偏补偿；当未检测到短期训练域信号时，则使m的取值加1，重复执行步骤1；步骤3，固定粗略频率偏移估计值，进行细频率偏移估计，获得细频率偏移估计值，将固定的粗略频率偏移估计值和细频率偏移估计值合并，获得合并频率偏移估计值，根据所述合并频率偏移估计值进行频偏补偿；步骤4，检测长期训练域信号，获得帧边界；步骤5，信道估计，完成正交频分复用信号接收的初始化过程。2.根据权利要求1所述的一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法，其特征在于，所述步骤1中记第l个符号周期的时域序列为 ，通过离散傅立叶变换转换成对应频域序列，n表示第l个符号周期的时域序列的样本个数；所述步骤1包括：将初始信号中第l个符号周期的频域序列的绝对值和短期训练域频域序列的绝对值进行循环移位互相关，获得互相关结果：其中， 表示短期训练域频域序列；是s
stf
的复共轭；%表示模运算。3.根据权利要求1所述的一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法，其特征在于，所述步骤1中记第l个符号周期的时域序列为，通过离散傅立叶变换转换成对应频域序列，n表示第l个符号周期的时域序列的样本个数；所述步骤1包括：将初始信号中第l个符号周期的频域序列的绝对值和短期训练域频域序列对应的低复杂度序列的绝对值进行循环移位互相关，获得互相关结果：其中，表示短期训练域频域序列对应的低复杂度序列，i
*
是i的复共轭，%表示模运算；在短期训练域频域序列的具有非零值的第j个子载波索引处，定义为i(j)= 1，否则定义为i(j)= 0，即
n表示子载波的数量，与第l个符号周期的时域序列的样本个数一致；d表示短期训练域频域序列所在子载波的间隔。4.根据权利要求1所述的一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法，其特征在于，所述步骤1中记第l个符号周期的时域序列为，通过离散傅立叶变换转换成对应频域序列，n表示第l个符号周期的时域序列的样本个数；所述步骤1包括：将初始信号中第l个符号周期的频域序列的平方绝对值和短期训练域频域序列的绝对值进行循环移位互相关，获得互相关结果：其中，表示短期训练域频域序列；是s
stf
的复共轭；%表示模运算。5.根据权利要求1所述的一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法，其特征在于，所述步骤1中记第l个符号周期的时域序列为，通过离散傅立叶变换转换成对应频域序列，n表示第l个符号周期的时域序列的样本个数；所述步骤1包括：将初始信号中第l个符号周期的频域序列的平方绝对值和短期训练域频域序列对应的低复杂度序列的绝对值进行循环移位互相关，获得互相关结果：其中，表示短期训练域频域序列对应的低复杂度序列，i
*
是i的复共轭，%表示模运算；在短期训练域频域序列的具有非零值的第j个子载波索引处，定义为i(j) = 1，否则定义为i(j) = 0，即n表示子载波的数量，与第l个符号周期的时域序列的样本个数一致；d表示短期训练域频域序列所在子载波的间隔。6.根据权利要求2至5任一项所述的一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法，其特征在于，所述步骤2中，当n
s
= 1时，互相关结果集合中存在一个序列，若序列的峰值大于第一阈值t1，则短期训练域信号检测结果指示为1，判定检测到预期的短期训练域信号，即：所述第一阈值t1根据第m个符号周期的频域序列进行自适应调整；序列的峰值所在的位置表示为：粗略频率偏移估计值为，δf表示短期训练域频域序列所在子载波之间的频率
间隔。7.根据权利要求2至5任一项所述的一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法，其特征在于，所述步骤2中，当n
s
> 1时，互相关结果集合中存在n
s
个序列，依次将每一个序列的峰值与对应符号周期的第一阈值t
l,1
进行比较，第一次出现峰值大于第一阈值t
l,1
时，则判定检测到预期的短期训练域信号；所述第一阈值t
l,1
根据第l个符号周期的频域序列进行自适应调整；记录每一次出现峰值大于第一阈值t
l,1
时，峰值所在的位置：对所有记录的峰值所在的位置求平均，获得，粗略频率偏移估计值为，δf表示短期训练域频域序列所在子载波之间的频率间隔。8.根据权利要求2至5任一项所述的一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法，其特征在于，所述步骤2中对互相关结果集合中n
s
个序列每个对应的i的互相关结果求平均，获得平均互相关结果序列：若序列的峰值大于第一阈值t1，则短期训练域信号检测结果指示为1，判定检测到预期的短期训练域信号，即：所述第一阈值t1根据n
s
个符号周期的频域序列进行自适应调整；序列的峰值所在的位置表示为：粗略频率偏移估计值为，δf表示短期训练域频域序列所在子载波之间的频率间隔。9.根据权利要求1所述的一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法，其特征在于，记第l个符号周期的时域序列为，通过离散傅立叶变换转换成对应频域序列，n表示第l个符号周期的时域序列的样本个数；所述步骤4包括：将初始信号中第l个符号周期的频域序列与长期训练域频域序列的复共轭相乘：其中，为长期训练域频域序列，是s
ltf
的复共轭；对上述乘法运算结果进行逆离散傅立叶逆变换运算，得到其对应的时域序列：
若序列的峰值大于第二阈值t
ltf
，则长期训练域信号检测结果指示为1，判定检测到预期的长期训练域信号，即：所述第二阈值t
ltf
根据第l个符号周期的频域序列进行自适应调整；序列的峰值所在的位置为长期训练域符号边界，表示为：。10.一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计装置，其特征在于，包括模数转换器、级联积分梳状滤波器、数字下变频器、抽取滤波器、第一fft处理模块、sft检测模块、粗频偏估计模块、细频偏估计模块、ltf检测模块、信道估计模块、去除cp模块、第二fft处理模块和解调和解码模块，所述模数转换器，用于接收ofdm信号，并转换为数字信号；所述级联积分梳状滤波器，用于对所述数字信号执行滤波和抽取，获得第一抽取信号；所述数字下变频器，用于将所述第一抽取信号结合粗频偏估计模块和细频偏估计模块发送的频率偏移估计值，转换为基带正交频分复用信号；所述抽取滤波器，用于对所述基带正交频分复用信号执行滤波和抽取，获得第二抽取信号；所述第一fft处理模块，用于将第二抽取信号的初始信号转换为频域序列，对初始信号的频域序列和短期训练域频域序列分别进行预处理，对预处理序列进行循环移位互相关，获得互相关结果集合；所述sft检测模块，用于根据互相关结果集合，检测短期训练域信号；所述粗频偏估计模块，用于当检测到短期训练域信号时，进行粗略频率偏移估计，获得粗略频率偏移估计值；将粗略频率偏移估计值发送至数字下变频器进行频偏补偿；频偏补偿后固定粗略频率偏移估计值；所述细频偏估计模块，用于当所述粗略频率偏移估计值进行频偏补偿后，进行细频率偏移估计，获得细频率偏移估计值；将固定的粗略频率偏移估计值和细频率偏移估计值合并，获得合并频率偏移估计值；将合并频率偏移估计值发送至数字下变频器进行频偏补偿；所述ltf检测模块，用于当检测到短期训练域信号后，检测长期训练域信号，获得帧边界；所述信道估计模块，用于获得帧边界后，进行信道估计，获得信道冲激响应；所述去除cp模块，用于根据帧边界对第二抽取信号去除cp，获得第一处理信号；所述第二fft处理模块，用于对第一处理信号进行fft变换，获得第一处理信号的频域信号；所述解调和解码模块，用于根据信道冲激响应，对第一处理信号的频域信号进行解调和解码，获得最终信号。

技术总结
本发明公开了一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法及装置，属于无线通信技术领域，所述方法包括：对初始信号中多个符号周期的频域序列和短期训练域频域序列分别预处理后的序列进行循环移位互相关，获得互相关结果集合；据所述互相关结果集合，检测短期训练域信号；当检测到短期训练域信号时，进行粗略频率偏移估计，获得粗略频率偏移估计值；根据所述粗略频率偏移估计值进行粗略频偏补偿；固定粗略频率偏移估计值，进行细频率偏移估计，补偿残余频率偏移；检测长期训练域信号，获得帧边界；信道估计，获得最终信号。该方法可以应用于符合智能计量公用事业网络正交频分复用或类似的无线通信系统中，从极低电平到高电平信噪比环境都表现良好。信噪比环境都表现良好。信噪比环境都表现良好。


技术研发人员：邹庆锴
受保护的技术使用者：杭州万高科技股份有限公司
技术研发日：2021.09.14
技术公布日：2021/10/18