[發明專利]時間粗同步和頻率精同步的時域聯合估計方法

有效

• 申請號: 200910092878.1
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN102025671A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 吳斌;周玉梅;朱勇旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及通信領域中同步技術領域，尤其涉及一種適用于寬帶數據分組突發傳輸正交頻分復用(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM)系統的時間粗同步和頻率精同步的時域聯合估計方法。

背景技術

正交頻分復用(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM)技術因其出色的抗多徑能力和很高的頻譜利用率在當前寬帶無線通信系統及數字廣播通信系統中得到了廣泛的應用。例如，無線局域網標準WiFi(802.11a/g/n)，WiMax(802.16d/e)、LTE下行鏈路，數字廣播系統DVB、CMMB等都采用了OFDM技術。

OFDM技術的一個主要缺點是對時間和頻率的偏移比較敏感，時間偏移會導致符號間干擾，對頻率偏移比較敏感是OFDM技術的一個主要缺點，頻率偏移會破壞子載波之間的正交性，引起載波間干擾，使得系統性能急劇下降。要想實現OFDM系統數據解調結果的低誤碼率性能，需要精確的頻率同步。不同的頻率同步算法會導致頻率同步實現的復雜度差別巨大，而分組突發的寬帶數據傳輸系統需要同步借助輔助訓練數據序列的作用在很短的時間內完成同步，因而需要同步技術具備低復雜度和實時性的優點，同步是OFDM接收機設計中的一個研究熱點。傳統的時頻同步聯合估計方法采用聯合定時和頻偏的同步算法，該算法是T.M.Schmidl所設計的時頻同步算法以及對Schmidl的改進算法[18]，在該方法中使用位于數據幀頭的兩個訓練序列分兩步得到時間和頻率同步，其時間同步是通過搜索第一個序列內前后完全相同的兩部分的相關性而得到，但該算法的缺點是在正確的定時點附近存在一個定時測度平臺，導致較大的定時方差。同時，采用該算法的另一缺點是頻偏估計范圍較小，且往往只能估計小數倍頻偏。

OFDM系統中的頻率偏移可以分為子載波間隔小數倍的頻偏(小數倍頻偏f_frac)以及子載波間隔整數倍的頻偏(整數倍頻偏f_int)，子載波間隔小數倍的頻偏會破壞子載波間的正交性，引起子載波間干擾；子載波間隔整數倍的頻偏則導致解調后的數據在子載波上的整體偏移；因此OFDM的頻率同步包括子載波間隔小數倍及整數倍頻偏的估計和補償。

關于OFDM系統的頻率同步方法已經有許多文獻進行了研究，這些方法可以分為盲估計算法以及數據輔助估計算法兩大類。數據輔助估計算法因其捕獲速度快，估計精度高的特點更適用于突發的數據傳輸。Moose提出了載波頻率偏移的最大似然估計算法^[1]，采用兩個連續的相同訓練序列，頻偏的估計范圍為±0.5個子載波間隔，通過縮短訓練序列可以增加頻偏的估計范圍，但同時會帶來估計精度的下降。

相對于傳統的時頻同步算法，本發明所提出的方法在用于時間同步時，僅用于時間粗同步，不需對定時測度平臺有嚴格的要求，簡化了系統測度函數的硬件設計。采用長度不同的兩個相關器用于定時自相關峰的檢測，增加了抵抗噪聲的能力。相對于傳統的整數倍頻偏估計方法，本發明提出的方法在時域上利用兩個長度不同的自相關器對短序列進行相關運算檢測峰值，并根據兩個自相關器各自估算出的頻偏值，通過設計的頻偏取值范圍判決器，同時聯合估計出小數倍頻偏和小于3倍整數頻偏的整數倍頻偏。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種時間粗同步和頻率精同步的時域聯合估計方法，以解決傳統的時頻聯合估計方法中定時測度平臺要求嚴格從而導致系統測度函數硬件設計復雜，整數倍頻偏估計和符號細同步不準確并且相互影響，時頻同步分別估算小數倍頻偏和整數倍頻偏所帶來的硬件運算開銷較大，以及時頻同步算法的運算復雜度導致延時增加的矛盾。

本發明的方法具備抗多徑干擾和抗噪聲干擾能力強，定時測度運算簡單，頻率偏移估計范圍大，頻率估計精度高，運算復雜度低，運算延遲時間短的優點。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種時間粗同步和頻率精同步的時域聯合估計方法，該方法包括：

對接收端的基帶數據序列并行進行小點數長度的自相關運算和大點數長度的自相關運算；

實時并行的通過小點數自相關峰值以及通過大點數自相關峰值確定聯合確定時間粗同步位置；

在時間粗同步位置確認點，根據小點數自相關峰值和大點數自相關峰值聯合確定頻率檢測結果。

上述方案中，該方法包括以下步驟：

步驟1：設置小點數自相關運算器和大點數自相關運算器的相關器長度；