[發(fā)明專(zhuān)利]基于訓(xùn)練序列的OFDM接收機(jī)載波相位偏移估計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710407832.9
• 申請(qǐng)日: 2017-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107426128A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 來(lái)新泉;吳子琴;葉強(qiáng);劉榮鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L27/26
• 分類(lèi)號(hào): H04L27/26
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專(zhuān)利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種OFDM接收機(jī)載波相位偏移估計(jì)方法，可用于包含訓(xùn)練序列的OFDM系統(tǒng)中。

背景技術(shù)

OFDM技術(shù)最早開(kāi)始于二十世紀(jì)五十年代中期，有關(guān)OFDM的專(zhuān)利在1970年1月首次被公開(kāi)發(fā)表出來(lái)。在OFDM系統(tǒng)中，傳輸頻帶被劃分為數(shù)量為N的兩兩正交的子載波，其中每個(gè)子載波包含一種QAM調(diào)制。在發(fā)射機(jī)中借助快速傅里葉逆變換IFFT將存在于頻域中的OFDM符號(hào)的所有N個(gè)調(diào)制子載波的矢量變換到時(shí)域中。在接收機(jī)中借助快速傅里葉變換FFT將OFDM符號(hào)的N個(gè)時(shí)間采樣值又變換到頻域中進(jìn)行解調(diào)。

OFDM系統(tǒng)的載波相位偏移由兩部分組成，分別為初始載波相位偏移和載波頻率偏移引起的相位偏移。初始載波相位偏移會(huì)引起接收數(shù)據(jù)相位的旋轉(zhuǎn)，造成誤碼率性能下降。載波頻率偏移會(huì)對(duì)有用信號(hào)的幅度和相位造成影響，同時(shí)會(huì)引入載波間干擾，根據(jù)Moose算法分析，若歸一化載波偏移為ε，則導(dǎo)致有用信號(hào)的幅度衰減相位旋轉(zhuǎn)其中N為FFT變換長(zhǎng)度。

OFDM接收機(jī)載波相位偏移估計(jì)的任務(wù)就是要準(zhǔn)確地估計(jì)出載波相位偏移。通常在完成估計(jì)后使用估計(jì)值對(duì)OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行相位校正。

CN1954572描述了一種借助于導(dǎo)頻支持的相位值估計(jì)和OFDM接收機(jī)的相位和頻率跟蹤方法，分別提出了在本地振蕩器VCO實(shí)變和實(shí)不變情況下的相位估計(jì)方法，使用OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)中插入的導(dǎo)頻信息在頻域?qū)蚕辔贿M(jìn)行估計(jì)，并將估計(jì)值用于相位校正。該方法的估計(jì)性能在一定程度上取決于導(dǎo)頻信息的數(shù)量，在某些導(dǎo)頻信息數(shù)量偏少的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，如IEEE802.11a/ac無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，在基帶信號(hào)帶寬為20M時(shí)，每64個(gè)采樣點(diǎn)僅有4個(gè)采樣點(diǎn)為插入的導(dǎo)頻，相位估計(jì)的性能達(dá)不到更高的要求。并且在每個(gè)OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)中使用導(dǎo)頻進(jìn)行相位校正會(huì)引起大量的系統(tǒng)延時(shí)。

US2003/0063678A1描述了一種用于在使用控制回路的情況下跟蹤相位誤差的方法，該方法中控制回路的帶寬在接收了多個(gè)符號(hào)之后會(huì)降低，進(jìn)而造成相位估計(jì)性能的下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于訓(xùn)練序列的OFDM接收機(jī)載波相位偏移估計(jì)方法，以降低系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度和延時(shí)，提升載波相位偏移估計(jì)的性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一、技術(shù)原理

本發(fā)明涉及的OFDM系統(tǒng)中，存在初始載波相位偏移和載波頻率偏移引起的相位偏移則載波相位偏移總量φ為：

其中，ε為歸一化載波頻率偏移，N為FFT變換長(zhǎng)度。

設(shè)x_n為發(fā)送端發(fā)送的基帶信號(hào)，當(dāng)存在載波相位偏移φ時(shí)，接收端接收的基帶信號(hào)r_n為：r_n＝e^jφx_n+w_n <2>

其中，w_n為高斯白噪聲。

忽略高斯白噪聲的影響，若接收機(jī)本地包含與x_n相同的長(zhǎng)度為N的序列區(qū)間x_n′，在時(shí)域中將r_n與x_n′進(jìn)行相關(guān)可得：

則可估計(jì)出載波相位偏移值為：

更進(jìn)一步地，將r_n與x_n′變換到頻域可得：

在頻域中將R_k與X_k′進(jìn)行相關(guān)可得：

則可估計(jì)出載波相位偏移值為：

更進(jìn)一步地，對(duì)R_k和X_k′進(jìn)行等間隔G抽取可得R_m和X_m′：R_m＝R_k，X_m′＝X_k′<9>

其中，

在頻域中將R_m與X_m′進(jìn)行相關(guān)可得：

則可估計(jì)出載波相位偏移值為：

等式<4><8><11>可以使用在現(xiàn)有技術(shù)中已知的CORDIC算法。