[發明專利]一種OFDM系統接收機的定時頻率同步方法

有效

• 申請號: 201811540711.2
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109561042B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 徐童暉;王軍;郭朝斌;李雪迎;劉松淘
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于通信技術領域，具體的說是涉及一種OFDM系統接收機的定時頻率同步方法。本發明提出的同步序列設計方法和相關運算方法，可以有效降低系統頻偏對定時估計精度的影響，實現了有較大頻偏的OFDM系統的準確定時，大大提高了定時的精準性。本發明利用長短序列結合的方式，實現了對較大頻偏的正確估計，既擴大了頻偏估計的范圍，也保證了頻偏估計的精度。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，尤其針對有較大的系統頻偏的多徑信道，提出一種OFDM系統接收機的定時頻率同步方法。

背景技術

正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術具有頻譜利用率高，抗衰落能力強等特點，目前己成為新一代移動通信的技術核心。同步誤差是影響OFDM系統性能的一個重要因素，特別是在復雜多徑環境中，較差的同步精度將嚴重惡化系統的最終性能。現有文獻對OFDM同步技術進行了大量研究，按照同步的功能：可以分為定時同步、載波頻率同步和采樣時鐘同步；按照同步的范圍和精度分，分為粗同步和細同步；按照是否借助輔助數據來分，分為數據輔助同步方法和盲同步方法。其中，數據輔助同步方法的同步精度較高且計算復雜度較低，但是需要加入訓練序列，一定程度上降低了數據傳輸效率。在數據輔助同步方法中，文獻1“Robust frequency and timingsynchronization for OFDM(by Schmidl T.M,Cox.D.C.IEEE Trans.Commun,1997，45(12)：1613-1621.)”首先提出了利用兩個OFDM符號作為訓練序列進行時間和頻率同步。第一個OFDM符號的前一半和后一半相同，可用于時間同步和頻率精同步，利用前后兩個符號間的關系進行頻率粗同步。文獻2“Pilot assisted channel estimation for OFDM inmobile cellular systems(by F.Tufvesson,T.Maseng.IEEE VTC,vol.3,pp.1639-1643,May 4-7,1997)”提出利用偽噪聲(Pseudo-Noise,PN)序列作為訓練序列，將接收信號和本地序列相關。這種方法的相關器結果有較大的輸出峰值，通過最大值搜索找到同步位置，準確度較高但是計算量較大。文獻3“A technique for orthogonal frequency divisionmultiplexing frequency offset correction(by Paul H.Moose.IEEE Trans.Commun,1994，42(10)：2908-2914)”提出在發射端發送兩個重復的OFDM序列，在接收端利用這兩個重復序列的相位差來估計頻偏，這種方法的頻偏估計精度較高，但是頻偏的估計范圍不大于0.5個子載波間隔，若縮短訓練序列的時間周期，頻偏估計范圍可得到增大，但是估計精度將會降低。

此外，在復雜多徑環境中，現有的OFDM同步算法存在以下問題：(1)現有的同步算法在定時同步時往往是尋找相關峰最大值，通過最大值位置來確定數據的起始位置，但是在多徑衰落信道中，能量最強的徑可能不是第一條徑，當使用現有同步算法時會定位到非第一條徑的其他徑上，造成定時出錯，帶來系統性能的嚴重惡化；(2)現有的基于數據輔助的相關同步算法，頻偏估計范圍較小，且在系統頻偏較大時，定時會不準確，進而影響頻偏估計的精度。

發明內容

本發明提供了一種含有較大系統頻偏的OFDM系統中接收機的定時頻率同步方案，包括以下步驟：

步驟1：生成同步序列c₁(k)和c₂(k)。

假設OFDM符號長度為N，同步序列由c₁(k)和c₂(k)兩部分組成。

序列c₁(k)由4段ZC序列組成，序列c₁(k)的長度為N，令N₁＝N/4，有序列：