專利名稱：Ofdm頻率偏移聯(lián)合估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種適用于寬帶數(shù)據(jù)分組突發(fā)傳輸正交頻分 復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivision Multiplexing,簡稱為0歷)系統(tǒng)的頻率同步的小數(shù) 頻率偏移與整數(shù)倍頻率偏移的聯(lián)合估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
OFDM技術(shù)因其出色的抗多徑能力和很高的頻譜利用率在當(dāng)前寬帶無線通信系統(tǒng)及數(shù)字廣 播通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用例如無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)WiFi(802. lla/g/n)， WiMax (802. 16d/e)、 LTE下行鏈路，數(shù)字廣播系統(tǒng)DVB、 C麗B等都采用了0FDM技術(shù)。但是，0FDM技 術(shù)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是對頻率偏移(也稱為頻偏)比較敏感，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(tǒng)性能急劇下降。
0FDM系統(tǒng)中的頻率偏移可以分為子載波間隔小數(shù)倍的頻率偏移，也就是小數(shù)倍頻率偏移 /* /
Jy :以及子載波間隔整數(shù)倍的頻率偏移，也就是整數(shù)倍頻率偏移。子載波間隔
小數(shù)倍的頻率偏移會破壞子載波間的正交性，弓1起子載波間干擾；子載波間隔整數(shù)倍的頻率
偏移則導(dǎo)致解調(diào)后的數(shù)據(jù)在子載波上的整體偏移。
為了實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)解調(diào)結(jié)果的低誤碼率性能，需要精確的頻率同步，不同的頻率同 步算法導(dǎo)致頻率同步實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度差別巨大，而分組突發(fā)的寬帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)需要同步借助 輔助訓(xùn)練數(shù)據(jù)序列的作用在很短的時(shí)間內(nèi)完成同步。同時(shí)，0FDM的頻率同步需要子載波間隔 小數(shù)倍及整數(shù)倍頻率偏移的估計(jì)和補(bǔ)償。目前，OFDM系統(tǒng)的頻率同步方法主要包括盲估計(jì)算 法以及數(shù)據(jù)輔助估計(jì)算法兩大類
一、 數(shù)據(jù)輔助估計(jì)算法
數(shù)據(jù)輔助估計(jì)算法因其捕獲速度快，估計(jì)精度高等特點(diǎn)更適用于突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸，相關(guān) 技術(shù)中已提出了一種載波頻率偏移的最大似然估計(jì)算法，采用兩個(gè)連續(xù)的相同數(shù)據(jù)序列，頻 率偏移的估計(jì)范圍為"J個(gè)子載波間隔，通過縮短數(shù)據(jù)序列可以增加頻率偏移的估計(jì)范圍， 但同時(shí)會帶來估計(jì)精度的下降。
二、 盲估計(jì)算法
相關(guān)技術(shù)中已提出了一種在頻域上估計(jì)整數(shù)倍頻率偏移的方法，該方法通過對接收信號 做FFT運(yùn)算之后在頻域上循環(huán)移位，與本地信號做相關(guān)尋找峰值的方法來估計(jì)整數(shù)倍頻率偏移。也就是分別估計(jì)小數(shù)倍頻率偏移和整數(shù)倍頻率偏移值，首先在時(shí)域上估算出小數(shù)倍頻率 偏移值，完成小數(shù)倍頻率偏移的補(bǔ)償后，再進(jìn)行整數(shù)倍頻率偏移的估計(jì)，整數(shù)倍頻率偏移的 存在使得接收信號在頻域子載波上發(fā)生圓周移位。
具體地，將接收的數(shù)據(jù)序列通過FFT運(yùn)算變換到頻域，在子載波上進(jìn)行圓周移位，再與 發(fā)送端的已知數(shù)據(jù)序列做相關(guān)，檢測相關(guān)結(jié)果的最大值，從而確定整數(shù)倍頻率偏移。利用公 式(1)計(jì)算
其中^為歸一tt^fef^率偏移的估計(jì)值，&為發(fā)送端已知數(shù)
據(jù)靜U, ^為接收到的,序列，力、表示(k-d)對N取模的運(yùn)算。
該方法假設(shè)已經(jīng)得到了精確的符號定時(shí)，但在實(shí)際的系統(tǒng)中，當(dāng)整數(shù)倍頻率偏移未予補(bǔ) 償時(shí)，符號同步是不能做到精確估計(jì)的，當(dāng)符號定時(shí)偏差和整數(shù)倍頻率偏移同時(shí)存在，此時(shí)
接收數(shù)據(jù)經(jīng)FFT運(yùn)算變換到頻域之后，除了由于整數(shù)倍頻率偏移存在而引起的數(shù)據(jù)在子載波 上的循環(huán)移位，還會存在由于符號定時(shí)誤差而引起的接收數(shù)據(jù)的相位旋轉(zhuǎn)，該相位旋轉(zhuǎn)量會 導(dǎo)致傳統(tǒng)算法失效，無法得到正確的整數(shù)倍頻率偏移估計(jì)結(jié)果，從而影響OFDM傳輸系統(tǒng)的整 體性能。
目前大量研究成果只是單純的解決了整數(shù)倍頻率偏移或符號細(xì)同步的問題，而沒有考慮 整數(shù)倍頻率偏移和符號細(xì)同步的相互影響及作用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中只是單純的解決了整數(shù)倍頻率偏移或符號細(xì)同步的問題而提出本發(fā)明， 為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種OFDM聯(lián)合估計(jì)方法，以解決上述問題至少之一。 本發(fā)明提出了一種OFDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)方法，所述方法包括
步驟l、根據(jù)接收的基帶數(shù)據(jù)序列設(shè)置短自相關(guān)器的相關(guān)長度和長自相關(guān)器的相關(guān)長度
步驟2、根據(jù)所述短自相關(guān)器的相關(guān)長度和長自相關(guān)器的相關(guān)長度，運(yùn)算求得所述短自 相關(guān)器的峰值和長自相關(guān)器的峰值；
步驟3、根據(jù)所述短自相關(guān)器的峰值估算整數(shù)倍頻率偏移初值，根據(jù)所述長自相關(guān)器的峰值估算小數(shù)倍頻率偏移初值；
步驟4、根據(jù)所述整數(shù)倍頻率偏移初值和所述小數(shù)倍頻率偏移初值得到頻率偏移估計(jì)值
通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案，提出了一種高精度的OFDM整數(shù)倍頻率偏移和小數(shù)倍頻率偏 移聯(lián)合估計(jì)方法，可以解決傳統(tǒng)的時(shí)頻聯(lián)合估計(jì)方法中整數(shù)倍頻率偏移估計(jì)和符號細(xì)同步不 準(zhǔn)確并且相互影響的矛盾的問題，并且能很好的降低時(shí)頻同步分別估算小數(shù)倍頻率偏移和整 數(shù)倍頻率偏移所帶來的硬件運(yùn)算和延遲時(shí)間的開銷，降低了該頻率同步算法的運(yùn)算復(fù)雜度并 提高了頻率偏移檢測估計(jì)的實(shí)時(shí)性。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的OFDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)方法的流程圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的序列的對應(yīng)關(guān)系圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的OFDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)方法的框圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閾值設(shè)置的流程圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的長相關(guān)測度平臺及閾值的設(shè)置范圍框圖6為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的0FDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)的仿真測試圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了一種OFDM聯(lián)合估計(jì)方案，該實(shí)現(xiàn)方案中，在時(shí)域上利用兩個(gè) 長度不同的自相關(guān)器對短序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算檢測峰值，并根據(jù)兩個(gè)自相關(guān)器各自估算出的頻 率偏移值，通過設(shè)計(jì)的頻率偏移取值范圍判決器，同時(shí)聯(lián)合估計(jì)出小數(shù)倍頻率偏移和小于3 倍整數(shù)頻率偏移的整數(shù)倍頻率偏移。
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合 。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種OFDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)方法的主要原理為，通過對接收端的基
帶數(shù)據(jù)序列并行進(jìn)行相關(guān)長度分別為:和D/n"s的自相關(guān)運(yùn)算；根據(jù)設(shè)置的自相
關(guān)閾值門限檢測小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值和大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值；根據(jù)小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值計(jì)算整數(shù)倍 頻率偏移估計(jì)初值，根據(jù)大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值計(jì)算小數(shù)倍頻率偏移估計(jì)初值；將整數(shù)倍頻率偏 移估算初值和小數(shù)倍頻率偏移估算初值通過頻率偏移取值判決器求出最終準(zhǔn)確頻率偏移檢測 結(jié)果。
具體地，該方法包括以下步驟步驟IOI、根據(jù)接收的基帶數(shù)據(jù)序列設(shè)置短自相關(guān)器的相關(guān)長度和長自相關(guān)器的相關(guān)長
度；
步驟102、根據(jù)短自相關(guān)器的相關(guān)長度和長自相關(guān)器的相關(guān)長度，運(yùn)算求得短自相關(guān)器
的峰值和長自相關(guān)器的峰值；
步驟103、根據(jù)短自相關(guān)器的峰值估算整數(shù)倍頻率偏移初值，根據(jù)長自相關(guān)器的峰值估
算小數(shù)倍頻率偏移初值；
步驟104、根據(jù)整數(shù)倍頻率偏移初值和小數(shù)倍頻率偏移初值得到頻率偏移估計(jì)值。 具體地，進(jìn)行到圖l所示的處理(步驟l-步驟7)，其中，圖l為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的
OFDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)方法的流程圖
步驟l:分別設(shè)置小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)運(yùn)算器的相關(guān)長度和大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)運(yùn)算器的相關(guān)長度；
步驟2:通過掃描方式，求取優(yōu)化的峰值檢測器閾值；
步驟3:對基帶接收數(shù)據(jù)序列并行進(jìn)行小點(diǎn)數(shù)和大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)運(yùn)算；
步驟4:根據(jù)設(shè)置的小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值門限檢測小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值；
步驟5:在檢測到小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)置的大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值門限檢測 大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值；
步驟6:根據(jù)小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)器計(jì)算的峰值估算整數(shù)倍頻率偏移初值，根據(jù)大點(diǎn)數(shù)相關(guān)器計(jì) 算的峰值估算小數(shù)倍頻率偏移初值；
步驟7:將整數(shù)倍頻率偏移估算初值和小數(shù)倍頻率偏移估算初值通過頻率偏移取值判決
器求出最終準(zhǔn)確頻率偏移檢測結(jié)果。
在步驟1中，設(shè)置小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)運(yùn)算器的相關(guān)長度和大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)運(yùn)算器的相關(guān)長度。 具體為，根據(jù)綜合考慮系統(tǒng)接收信號頻率偏移值的可能范圍，設(shè)定用于估算整數(shù)倍頻率
偏移初值的小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)運(yùn)算器的長度，也就是自相關(guān)長度為^*^ :，用于估算小數(shù)倍
A
頻率偏移初值的大點(diǎn)數(shù)自+i關(guān)器的長度為 。
<formula>formula see original document page 10</formula>
根據(jù) ，通過以下的實(shí)施例中的說明
，可以得出，<formula>formula see original document page 10</formula>[-2， 2] 1] [—a 4， a 4]
D=16 D=32 D=64 D=80
取值范圍
容易分析得到，自相關(guān)長度取值D越大，則頻率偏移估算精度就越高，而估算范圍越小 ;自相關(guān)長度取值D越小，則頻率偏移估算精度就越低，而估算范圍就越大。同時(shí)利用較小
點(diǎn)數(shù)的自相關(guān)運(yùn)算器D"^"f和較大點(diǎn)數(shù)的自相關(guān)運(yùn)算器D""S的兩個(gè)自相關(guān)器可兼顧 頻率偏移估計(jì)精度和頻率偏移估計(jì)范圍兩方面的考慮。
選擇為16，即是可以估算2倍整數(shù)倍頻率偏移大小的頻率偏移估值。
""S選擇為64，即是可以估算0.5倍頻率偏移大小的頻率偏移估值。通過并行使用兩
自相關(guān)器，可以較為準(zhǔn)確的估算出[-2.5，2.5]倍頻率偏移范圍的取值。在實(shí)際系統(tǒng)中，小點(diǎn)
數(shù)長度^"^"f和大點(diǎn)數(shù)長度可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行修改，如果在實(shí)際寬帶通 信系統(tǒng)中，可以明確頻率偏移值不會超過[-1.5，1.5]倍頻率偏移范圍，則兩個(gè)相關(guān)器的長度 可取為16和32。選擇16的整數(shù)倍的原因是由于采用上述辦法可以使得計(jì)算出的頻率偏移估值 范圍是0.5倍頻率偏移的整數(shù)倍，其數(shù)值也可不采用16的整數(shù)倍，依據(jù)公式(1)依舊可得出 頻率偏移估計(jì)關(guān)系。
在步驟2中，通過掃描方式，求取優(yōu)化的峰值檢測器閾值。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閾 值設(shè)置的流程圖，如圖4所示，所述閾值的求取過程具體包括
1) 、根據(jù)短點(diǎn)數(shù)自相關(guān)和長點(diǎn)數(shù)自相關(guān)在實(shí)際系統(tǒng)中的仿真結(jié)果，統(tǒng)計(jì)短/長相關(guān)測度 平臺，而后設(shè)定短相關(guān)閾值粗始值，掃描確定短相關(guān)精確閾值；再設(shè)定長相關(guān)閾值粗始值， 掃描確定常相關(guān)精確閾值，圖5為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的長相關(guān)測度平臺及閾值的設(shè)置范 圍框圖，從圖5中可以看出，長相關(guān)閾值設(shè)置在4(T60之間。以該方式便確定了一個(gè)適用于各 種多徑信道條件的短/長相關(guān)閾值初值。在進(jìn)行仿真時(shí)，需要對寬帶通信系統(tǒng)的各種信道、 從1 35的信噪比、頻率偏移估計(jì)范圍的所有頻率偏移(間隔可選為最大頻率偏移的1/20) 進(jìn)行遍歷仿真。
2) 、以初始點(diǎn)為原點(diǎn)，以其加減15為界進(jìn)行掃描，估算其峰值檢測的均方誤差，根據(jù) 較小均方誤差點(diǎn)選擇優(yōu)化的長點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值和短點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值。
3) 、在802. lla浮點(diǎn)算法系統(tǒng)中，將長相關(guān)閾值設(shè)置為50，短點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值設(shè)置為
15;
在步驟3中，對基帶接收數(shù)據(jù)序列并行進(jìn)行小點(diǎn)數(shù)和大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)運(yùn)算。根據(jù)
丄—i
其中S"為發(fā)送端的基帶信號采樣值，,A = A - 為發(fā)送端和接 收端的敷波頻率之差(也即，率偏移)，T:為信號的采樣時(shí)間間隔。 根職驟1設(shè)計(jì)兩條度分別為"一和"^的自相關(guān)器， 的
基帶接收信號^進(jìn)行實(shí)時(shí)長度為"^和長度為1^的自相關(guān)運(yùn)算。
在歩驟4中，根據(jù)自相關(guān)器的相關(guān)被Z獲得fZl，其中[ZI表
示z取模，小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值皿(。^j為模i z i大于小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)
閾值J7^M的相關(guān)長度z ，大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)離m— 。c。W)為模l 沐于 大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值J7^,的相關(guān)長度Z ;
具體為根據(jù)設(shè)置的小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值門限檢測小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值檢測器包括
2
2
將峰值測度表達(dá)式. 簡化為
簡化為實(shí)部絕對值與虛部絕對值的和相加
Z,/^ I=|Re(z^j| + |Im(z^J
從而避免了消耗大量硬件資源的乘方和開方運(yùn)算。
將小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)簡化模值測度值與小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值門限^"《^M乍比較。當(dāng)小點(diǎn)數(shù)自 相關(guān)模值大于小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值，得到小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值上述方案中，步驟5中根據(jù)設(shè)置的大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值門限檢測大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值檢測器
包括
將峰值測度表達(dá)式 簡化為
簡化為實(shí)部絕對值與虛部絕對值的和相加
從而避免了消耗大量硬件資源的乘方和開方運(yùn)算。 將大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)簡化模值測度值與大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值門限 相關(guān)模值大于大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值，得到大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值
/訓(xùn)g
作比較。當(dāng)大點(diǎn)數(shù)自
步驟6中根據(jù)小點(diǎn)數(shù)相關(guān)器計(jì)算的峰值估算小于3倍整數(shù)倍頻率偏移頻率偏移初值，根據(jù) 大點(diǎn)數(shù)相關(guān)器計(jì)算的峰值估算小數(shù)倍頻率偏移初值，具體包括 根據(jù)時(shí)域頻率偏移估值方法i—1
工一i
w=0 i—1
w=0
w = 0
* — 2
由于^存在周期性，即S""^，所以W" =^ (對，含 義相同)
因此得至!J: " H=0
頻率偏移的估計(jì)值為
八二 -——^-arctan(max(z))
通過反正切運(yùn)算計(jì)算小數(shù)倍頻率偏移初值頻率偏移和整數(shù)倍頻率偏移初值頻率偏移:At =-n ^ t arctan(max(,;;J
,恤=-，2 t arctan(max("c。r,呵))
上述方案中，步驟7中將整數(shù)倍頻率偏移初值頻率偏移和小數(shù)倍頻率偏移初值頻率偏移 通過頻率偏移取值判決器求出最終準(zhǔn)確頻率偏移檢測結(jié)果。 T =丄=——1——，e = arctan(Jt)
換[—"，H化"-一
U 64 、=16
由于對幾取傻點(diǎn)，如,加二1.6，貝ij7y 單的將/> =/^+/^將導(dǎo),率偏移檢測值的錯(cuò)誤，因而，需要
根據(jù)//^'/^的取值情況，設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的頻率偏移取值判決器， 從而求出準(zhǔn)確的頻率偏移檢測結(jié)果。
在小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)器相關(guān)長度"^' =16和大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)器相關(guān)長
度"^ = 6+的條件下，頻率檢測估計(jì)的范圍將是在[-2.5,2.5]倍頻率倍 數(shù)的條件下，將最終的頻率偏移取值分為下述5種，，艮卩W — /OS
7 /r。C
/, > 0， / , e卜c^，a，] < 0， / , e [-a，，c^]
j Jrac ， j zW L2 ， 1」
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7 fr。c1 +
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力認(rèn)>0丄，e
/V匿<0'/加E[一"4'一"2]
。H 一 /oe J ^。c
L + 2 x力
<0,A^e["3，+)
< o丄J(—，-…]
將W.助.a: . a4的取值分別設(shè)置為
e
,"2 =
,^ =[1.2,1.3],"4 =[1.7,1.8]
T優(yōu)選地，
ff， =0.25, ， =0.75,6^ =1.25,"4 =1.75
可以設(shè)置為 L ， 2 53 ' 4
設(shè)置方法可以是根據(jù)多次掃描仿真測試求得的該優(yōu)化值。 可以在實(shí)際系統(tǒng)中，如將ai. a義as. a4的取值變換為
= 0.3,or2 = 0.7,gt3 = 1.3，《4 =1.7
T在實(shí)際系統(tǒng)中也可得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果， 可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)仿真調(diào)試進(jìn)行相應(yīng)的微調(diào)變換變化(變換值通常不超過"J)。
本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，選取0FDM傳輸系統(tǒng)IEEE 802. lla無線局域網(wǎng)系統(tǒng)為系統(tǒng)，進(jìn)行 說明。圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的序列的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖2所示，其表示了傳統(tǒng)的頻率同步機(jī)制和快速聯(lián)合頻率同步機(jī)制在內(nèi)接收機(jī)中的信號處理時(shí)序關(guān)系，其中傳統(tǒng)的頻率同步 機(jī)制粗頻率偏移估計(jì)(整數(shù)倍頻率偏移初值頻率偏移)和細(xì)頻率偏移(小數(shù)倍頻率偏移初值 頻率偏移)估計(jì)順序執(zhí)行，粗頻率偏移補(bǔ)償和細(xì)頻率偏移補(bǔ)償也順序執(zhí)行。從圖2中可以看 出，在這種關(guān)系下，傳統(tǒng)的處理策略和方式硬件開銷大，延時(shí)長。而本發(fā)明提出的快速聯(lián)合 頻率同步機(jī)制，則實(shí)現(xiàn)小數(shù)倍和整數(shù)頻率偏移的并行聯(lián)合估計(jì)，頻率偏移估計(jì)和頻率偏移補(bǔ) 償分別僅執(zhí)行一次，從而降低硬件開銷和運(yùn)算延時(shí)。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的0FDM傳輸系統(tǒng)IEEE802. 1 la系統(tǒng)包含64個(gè)子載波，子載波間隔為 312.5KHz。 802. 1 la前導(dǎo)序列結(jié)構(gòu)包括10個(gè)重復(fù)的短訓(xùn)練序列及2個(gè)重復(fù)的長訓(xùn)練序列。每個(gè) 短訓(xùn)練序列的長度為16個(gè)樣值點(diǎn)，持續(xù)時(shí)間為O. 8微秒。每個(gè)長訓(xùn)練序列的長度為64個(gè)樣值 點(diǎn)，持續(xù)時(shí)間為3.2微秒。第一個(gè)長訓(xùn)練序列之前有長度為32個(gè)樣值點(diǎn)的保護(hù)間隔，持續(xù)時(shí) 間為1.6微秒。因此802. 11a的前導(dǎo)序列共有320個(gè)樣值點(diǎn)，總持續(xù)時(shí)間為16微秒。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，利用802. lla前導(dǎo)序列中的160個(gè)短訓(xùn)練序列來實(shí)現(xiàn)小數(shù)倍頻率 偏移和整數(shù)倍頻率偏移的聯(lián)合估計(jì)。圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的0FDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì) 方法的框圖，具體實(shí)現(xiàn)方法如圖3所示，步驟如下
首先，設(shè)置短自相關(guān)器的相關(guān)長度 ，設(shè)置長自相關(guān)器的相關(guān)長度
l = 64
其次，設(shè)置小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值為15，大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值為50;
"麵16 "— = 64
再次，將接收到的基帶訓(xùn)練序列經(jīng) 和 的自相關(guān)器進(jìn)行實(shí)時(shí)
相關(guān)運(yùn)算；
i—1 .
而后，峰值聯(lián)合檢測單元的峰值聯(lián)合判決器檢測小點(diǎn)數(shù)相關(guān)器的相關(guān)峰值，即將小點(diǎn)數(shù) 自相關(guān)簡化模值
I=lReUl+lIm(D
再與小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值門限^"《^M乍比較。當(dāng)小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)模值大于小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾 值，得到小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值然后，檢測大點(diǎn)數(shù)相關(guān)器的相關(guān)峰值，即將大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)簡化模值
再與大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值門限^"《^M乍比較。當(dāng)大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)模值大于大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾 值，并且小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值估計(jì)器已經(jīng)捕獲到小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值，則得到大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值
而后，通過反正切運(yùn)算計(jì)算小數(shù)倍頻率偏移初值，也就是小數(shù)倍頻率偏移估計(jì)初值和整
數(shù)倍頻率偏移初值，也就是整數(shù)倍頻率偏移估計(jì)初值
i
mt
1
arctan(max(ac6>fw))
arctan(m ax("cor,呵》
最后，將a!.助.助.a4的取值分別設(shè)置為
巧二 0.25, or2 二 0.75， a3 二1.25,"4
二1.75
，根據(jù)頻率偏移聯(lián)合計(jì)算單元中的
頻率偏移取值判決器，<formula>formula see original document page 19</formula>
得到準(zhǔn)確的頻率偏移估計(jì)值。
圖6為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的0FDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)的仿真測試圖。在信噪比為20的 條件下，在IEEE多路通道A/F中進(jìn)行的頻率偏移從-800kHz到800kHz的均方誤差(MSE)掃描 分析，從圖中可以看出，該方法在TGNchan-A條件下和在TGN chan-C條件下，均方誤差如圖 所示，也即是在兩種典型的WLAN信道環(huán)境下，其均方誤差均低于10—2。完全滿足WLAN系統(tǒng)設(shè) 計(jì)要求。
綜上所述，通過本發(fā)明的上述實(shí)施例，提供的OFDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)方法方案，解決了 目前的技術(shù)中存在的頻率偏移估計(jì)的結(jié)果不準(zhǔn)確，誤差較大的問題。 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 本發(fā)明提供的這種可用于OFDM傳輸系統(tǒng)的小數(shù)倍頻率偏移和整數(shù)倍頻率偏移的時(shí)域 聯(lián)合估計(jì)方法，在進(jìn)行整數(shù)倍頻率偏移的估計(jì)時(shí)不需要精確的符號細(xì)同步結(jié)果，解決了傳統(tǒng) 的同步算法中整數(shù)倍頻率偏移估計(jì)和符號細(xì)同步不準(zhǔn)確相互影響的矛盾。在不需要進(jìn)行符號 細(xì)同步的情況下本方法仍然能夠準(zhǔn)確的估計(jì)出整數(shù)倍頻率偏移和小數(shù)倍頻率偏移，從而能夠 同時(shí)估計(jì)出小數(shù)倍頻率偏移和整數(shù)倍頻率偏移值，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小數(shù)倍頻率偏移和整數(shù)倍頻率 偏移的聯(lián)合補(bǔ)償。
2、 本發(fā)明提供的這種可用于OFDM傳輸系統(tǒng)的整數(shù)倍頻率偏移和小數(shù)倍頻率偏移的聯(lián)合 估計(jì)結(jié)果，能夠同時(shí)得到整數(shù)倍頻率偏移及符號細(xì)同步的估計(jì)結(jié)果，減小了頻率偏移估計(jì)的復(fù)雜度，降低了硬件開銷。
3、 本發(fā)明提供的這種可用于OFDM傳輸系統(tǒng)的小數(shù)倍頻率偏移和整數(shù)倍頻率偏移的時(shí)域 聯(lián)合估計(jì)方法，在同樣的信噪比條件下，有效提高了頻率偏移的估計(jì)精度。
4、 本發(fā)明提供的這種可用于OFDM傳輸系統(tǒng)的小數(shù)倍頻率偏移和整數(shù)倍頻率偏移的時(shí)域 聯(lián)合估計(jì)方法，可以在時(shí)域上通過對訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算同時(shí)估算出小數(shù)倍頻率偏移和整 數(shù)倍頻率偏移取值，并實(shí)現(xiàn)小數(shù)倍頻率偏移和整數(shù)倍頻率偏移的同時(shí)補(bǔ)償，從而避免在時(shí)域 上進(jìn)行小數(shù)倍頻率偏移估計(jì)，在頻域上進(jìn)行整數(shù)倍頻率偏移估計(jì)，減小了因運(yùn)算頻率偏移估 計(jì)和分別進(jìn)行頻率偏移補(bǔ)償而帶來的系統(tǒng)延時(shí)長度的增加。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算 裝置來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上 ，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝 置中由計(jì)算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模 塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等 同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用OFDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括步驟1、根據(jù)接收的基帶數(shù)據(jù)序列設(shè)置短自相關(guān)器的相關(guān)長度和長自相關(guān)器的相關(guān)長度；步驟2、根據(jù)所述短自相關(guān)器的相關(guān)長度和長自相關(guān)器的相關(guān)長度，運(yùn)算求得所述短自相關(guān)器的峰值和長自相關(guān)器的峰值；步驟3、根據(jù)所述短自相關(guān)器的峰值估算整數(shù)倍頻率偏移初值，根據(jù)所述長自相關(guān)器的峰值估算小數(shù)倍頻率偏移初值；步驟4、根據(jù)所述整數(shù)倍頻率偏移初值和所述小數(shù)倍頻率偏移初值得到頻率偏移估計(jì)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟2具體包括步驟21、根據(jù)所述短自相關(guān)器的相關(guān)長度和所述長自相關(guān)器的相關(guān)長度獲取短相關(guān)閾 值初值和長相關(guān)閾值初值；步驟22、根據(jù)所述短自相關(guān)器的相關(guān)運(yùn)算計(jì)算值與所述短相關(guān)閾值初值比較，求得短 自相關(guān)器峰值；步驟23、根據(jù)所述長短自相關(guān)器的相關(guān)運(yùn)算計(jì)算值與所述長相關(guān)閾值初值比較，求得 長自相關(guān)器峰值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟3具體包括步驟31，利用公式(1) 、 (2)對接收的基帶數(shù)據(jù)序列進(jìn)行小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)運(yùn)算和大點(diǎn) 數(shù)自相關(guān)運(yùn)算，<formula>formula see original document page 3</formula>(2)其中&為發(fā)暖端的基帶信，樣值，^=1_/ 為皿端和接收端的載波頻率之差，^為信號的采樣時(shí)間間隔，^為 接《的基帶接收信號，D為短自相關(guān)器的相，度或長自相 關(guān)器的相關(guān)長度，Z為自相關(guān)器的相關(guān)長度；步驟32、根據(jù)自相關(guān)器的相關(guān)長度Z獲得i Z I，其中| Z 1表示z取模，小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)i^ft皿(。^。為機(jī)z i大于小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值^^w的相關(guān)長度Z ，大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值 max(w。^P為模t Z 1大于大點(diǎn)數(shù)自相關(guān)閾值7^^的相關(guān)長度步驟3 3 ，根據(jù)小點(diǎn)數(shù)自相關(guān)峰值"1^ 獲得,，率偏移初值厶t，根據(jù)大點(diǎn)數(shù)自相^ft皿(^^^)獲得小數(shù)倍 頻率偏,值/^。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，辦征在于，柳微驟33中，<formula>formula see original document page 4</formula>整數(shù)倍頻率偏移初值4通過 獲得，<formula>formula see original document page 4</formula>小數(shù)倍頻率偏移初值^"通過"^得，其中，^為信號的采樣時(shí)間間隔，D為短自相關(guān)器的相關(guān) 長度或長自相關(guān)器的相關(guān)長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步驟4具體包括 步驟41，根據(jù)公式(6)進(jìn)行頻率偏移值A(chǔ)"-—估計(jì)如果不滿足公式(6)，貝IJ進(jìn)入步驟42;步驟42，根據(jù)公式(7)進(jìn)fi^率偏移值^》估計(jì)= /細(xì)+ /"I,— < G丄eK a] (7)如果不滿足公式(7)，貝IJ進(jìn)入步驟43;步驟43，根據(jù)公式(8)進(jìn),率偏移值^》估計(jì)<formula>formula see original document page 5</formula>s)如果不滿足公式(8)，則進(jìn)入步驟44;步驟44，根據(jù)公式(9)進(jìn)fl^率偏移值^》估計(jì)如果不滿足公式(9)，貝IJ進(jìn)入步驟45;步驟45，根據(jù)公式(10)進(jìn)，，率偏移值L》估計(jì)<formula>formula see original document page 5</formula>
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，^fffi在于，A，^，"""4的取 值范圍為-A e
: S = [1義1.3]: ff4 = [1 7:1.8]
7.根據(jù)權(quán)禾腰求6所述的方法，^KE在于，A，^，^，"4的取 值分別^S為巧=0-25' & = 0-75=巧=1 -25= A = 1 -"。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種OFDM頻率偏移聯(lián)合估計(jì)方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括根據(jù)接收的基帶數(shù)據(jù)序列設(shè)置短自相關(guān)器的相關(guān)長度和長自相關(guān)器的相關(guān)長度；根據(jù)短自相關(guān)器的相關(guān)長度和長自相關(guān)器的相關(guān)長度，運(yùn)算求得短自相關(guān)器的峰值和長自相關(guān)器的峰值；根據(jù)短自相關(guān)器的峰值估算整數(shù)倍頻率偏移初值，根據(jù)長自相關(guān)器的峰值估算小數(shù)倍頻率偏移初值；根據(jù)整數(shù)倍頻率偏移初值和小數(shù)倍頻率偏移初值得到頻率偏移估計(jì)值。本發(fā)明可以很好的降低時(shí)頻同步分別估算小數(shù)倍頻率偏移和整數(shù)倍頻率偏移所帶來的硬件運(yùn)算和延遲時(shí)間的開銷，降低了該頻率同步算法的運(yùn)算復(fù)雜度并提高了頻率偏移檢測估計(jì)的實(shí)時(shí)性。
文檔編號H04L27/26GK101667990SQ200910304760
公開日2010年3月10日 申請日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者斌 吳, 周玉梅, 張振東 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所