[發明專利]應用于正交頻分復用系統的信號定時與頻偏補償控制方法

有效

• 申請號: 201210580010.8
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN102984114A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 羅斐瓊;張力;敖惠波;張途
• 申請（專利權）人: 上海創遠儀器技術股份有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及正交頻分復用通信技術領域，具體是指一種應用于正交頻分復用系統的信號定時與頻偏補償控制方法。

背景技術

正交頻分復用(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM)具有高速傳輸數據、高效的頻譜利用率和抗多徑的能力。最近幾年，OFDM技術已經成功地應用在移動以及固定數據傳輸中，例如非對稱數字用戶線路(Asymmetric?Digital?Subscriber?Line，ADSL)、數字視頻廣播(DVB-T和DVB-H)，以及無線局域網(Wireless?LAN)等。目前，OFDM已被視為第四代移動通信最具競爭力的傳輸技術。

由于OFDM在頻域把信道分成許多正交子信道，各子信道的載波間保持正交，且頻譜相互重疊，這樣就減小了子信道間的干擾，提高了頻譜利用率。所以，OFDM系統對頻率偏移非常敏感，很小的頻率偏移都可能破壞子載波間的正交性，從而產生載波間干擾(ICI)，這將造成系統性能的嚴重下降。

實現OFDM系統的另外一個技術難點是系統對同步的要求很高，因為OFDM系統對定時誤差要比單載波技術敏感得多。符號定時偏差是指解調OFDM符號時，FFT窗口提前或者滯后。如果符號定時偏差過大，使定時的偏移量與最大時延擴展的長度之和小于循環前綴的長度，則會產生符號間干擾(ISI)，破壞OFDM符號的完整性，降低系統的性能。可以說，準確的符號定時偏差的估計是實現OFDM系統的關鍵。

因此如何提高OFDM接收機的定時同步和載波頻偏估計的效率和精度是OFDM接收機設計的關鍵。

現有技術中已經提出了很多種關于OFDM定時和載波頻偏聯合同步方法，多數算法都是利用接收信號進行相關運算來得到定時與載波頻偏估計。汪濤、郭虹、李鷗、劉洛琨等公開了一種“基于并行FFT的OFDM符號定時與整數倍頻偏聯合同步算法”（《信息工程大學學報》第12卷第3期，2011年6月）。其具體記載了一種適用于OFDM系統的基于并行FFT結構的時頻二維符號定時同步和載波整數倍頻偏聯合估計方法，該算法利用并行FFT結構同時實現了OFDM信號的接收導頻碼和本地導頻碼互相關運算和整數倍頻偏補償，通過導頻碼的互相關獲得OFDM信號的符號定時，而互相關對載波的整數倍頻率偏移比較敏感，因此并行FFT單元可以對接收信號的頻偏進行補償，有效地消除了整數倍頻偏對互相關性能的影響，并且同時給出整數倍頻偏估計。

汪濤等人所提出的上述方法的缺點之一是需要做大量的FFT的運算，實際產品難以實現或者是導致產品成本很高；缺點之二是，由于高精度的定時需要增加幾倍或幾十倍的信號的采樣率，這又帶來FFT變換點數的增加，導致處理運算量的劇增，所以采用現有技術中的該方法難以獲得高精度的定時。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種通過頻域處理能在得到整數倍頻偏估計的同時準確估計定時，從而在運算量較小的情況下，提高定時和頻偏估計的精確度，且應用成本低廉，實現方式簡便的應用于正交頻分復用系統的信號定時與頻偏補償控制方法。

為了實現上述的目的，本發明的應用于正交頻分復用系統的信號定時與頻偏補償控制方法如下所述：

用戶信號占用M個子載波，，所述的方法包括以下步驟：

（101）正交頻分復用系統的信號接收端接收到時域信號y(n)，并根據所述的時域信號y(n)分離獲得接收端時域導頻信號y_p(n)，其中，n＝1,…,N；所述N為快速傅里葉變換處理頻域的點數，所述的快速傅里葉變換處理頻域的范圍為1~N；

（102）利用快速傅里葉變換將所述的接收端時域導頻信號y_p(n)變換至對應的快速傅里葉變換頻域Y_p(k)＝FFT(y_p(n))，其中，n＝1,…,N，k＝1,…,N；

（103）根據以下公式將接收端頻域信號Y_p(k)與發送導頻信號P(k)相關，去除導頻的影響，獲得估計值H(k)：

H(k)＝Y_p(k)×conj(P(k))其中，k＝1,…,N；

（104）利用預設的子載波步長Δm，對所獲得的估計值H(k)進行粗定時估計，獲得定時偏差估計值△t；

（105）根據以下公式，根據所述的定時偏差估計值Δt對導頻進行定時補償，

H_comp(k)＝H(k)×e^{-j×2π×△t×k/N}其中，k＝1,…,N；