專利名稱：一種ofdm接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及OFDM技術領域，尤其涉及一種OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法。
背景技術：
定時采樣偏差(SamplingClock Offset, SCO)和殘余頻偏(Residual Frequency Offset, RFO)是OFDM系統(tǒng)中兩個非常重要的問題。尤其對幀長較長的多載波分組和連續(xù)通信系統(tǒng)，更是設計與實現(xiàn)過程中必須考慮的兩個關鍵環(huán)節(jié)。在實際的數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)送端數(shù)模轉(zhuǎn)換(Digital Analog Converter,DAC)與接收端模數(shù)轉(zhuǎn)換(Analog Digital Converter,ADC)的采樣時鐘頻率不可能做到完全匹配， 導致采樣時鐘產(chǎn)生頻率偏差。該偏差造成的結果有兩個一是OFDM符號定時點隨時鐘偏移；二是OFDM符號內(nèi)的ICI干擾。由于實際系統(tǒng)中，該偏差量級較小，其造成的ICI干擾可粗略的等同于高斯白噪聲。定時采樣點偏差在頻域?qū)π盘柕挠绊戵w現(xiàn)為幅角旋轉(zhuǎn)量與OFDM 符號數(shù)及符號內(nèi)子載波序號的乘積成正比。因此，在FFT尺寸較大且信號幀內(nèi)OFDM符號數(shù)較多的情況下，該旋轉(zhuǎn)造成的影響是不可忽略的。此外，由于系統(tǒng)量化和噪聲的影響，接收機完成頻偏估計和糾正后總會存在著殘余頻率偏差。對小尺寸的星座圖而言，當殘余頻偏小于子載波間隔的3%時，其造成的ICI 可忽略不計。然而殘余頻偏本身會造成每個OFDM符號的初始相位旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)有累積效應，特別對長幀數(shù)據(jù)影響較大，即對長幀前幾個OFDM符號還能正確解調(diào)，對后面的OFDM符號，由于相位旋轉(zhuǎn)的積累使星座圖有明顯的旋轉(zhuǎn)，從而造成解映射錯誤，因而必須對這種殘余頻偏造成的相位旋轉(zhuǎn)校正。因此研究OFDM接收機SCO與RFO的估計方法則成為一件非常有意義的事情。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供了一種OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，以有效提升估計結果的準確性及穩(wěn)定性。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，該方法包括利用快速傅里葉變換將時域OFDM符號信息變換至頻域；將OFDM符號的頻域信息與之前對應OFDM符號進行差分運算，得到中間變量Z ；提取除低頻區(qū)域?qū)ьl對應位置以外的其他導頻對應位置上中間變量Z的幅角信息；將正負導頻區(qū)域內(nèi)幅角信息進行加法與減法運算；利用信道估計與跟蹤結果對加或減得到的幅角信息進行加權處理；
累加并計算當前SCO與RFO的估計值；以及利用平滑濾波器對估計結果進行平滑處理得到穩(wěn)定后的SCO與RFO數(shù)值。上述方案中，所述將OFDM符號的頻域信息與之前對應OFDM符號進行差分運算得到中間變量Z，是利用無線信道的偽靜態(tài)特性，將相關時間內(nèi)前后OFDM符號頻域信息作差分相關處理得到中間變量Z。上述方案中，所述將OFDM符號的頻域信息與之前對應OFDM符號進行差分相關運算，得到中間變量Z，采用下列公式
權利要求
1.一種OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，其特征在于，該方法包括 利用快速傅里葉變換將時域OFDM符號信息變換至頻域；將OFDM符號的頻域信息與之前對應OFDM符號進行差分運算，得到中間變量Z ； 提取除低頻區(qū)域?qū)ьl對應位置以外的其他導頻對應位置上中間變量Z的幅角信息； 將正負導頻區(qū)域內(nèi)幅角信息進行加法與減法運算； 利用信道估計與跟蹤結果對加或減得到的幅角信息進行加權處理； 累加并計算當前SCO與RFO的估計值；以及利用平滑濾波器對估計結果進行平滑處理得到穩(wěn)定后的SCO與RFO數(shù)值。
2.根據(jù)權利要求1所述的OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，其特征在于，所述將OFDM符號的頻域信息與之前對應OFDM符號進行差分運算得到中間變量Z，是利用無線信道的偽靜態(tài)特性，將相關時間內(nèi)前后OFDM符號頻域信息作差分相關處理得到中間變量Z。
3.根據(jù)權利要求2所述的OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，其特征在于，所述將OFDM符號的頻域信息與之前對應OFDM符號進行差分相關運算，得到中間變量 Z，采用下列公式^kj ——: ykjyk,i-m(νμ + ΝΛ= exp jlK{ktl + W)· ff' g Hkj-Xkj-VN ffl JfNm λ-Ν Λ , ,exp -j2K{ktSl-m) + {l-mW)· fft s Hki m - x/ m +nkJVN ffl y<N + _/v、= exp ilnmikt^^f). ；+ g \HkJ\2 }xj+nkJVffl J其中，m為相隔OFDM符號數(shù)，1為OFDM符號序號，k為子載波序號，H為信道估計或跟蹤值，Nfft為FFT點數(shù)，Ng為保護間隔，M為RFO，t.為SCO。
4.根據(jù)權利要求1所述的OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，其特征在于，所述提取除低頻區(qū)域?qū)ьl對應位置以外的其他導頻對應位置上中間變量Z的幅角信息，是提取導頻位置上對應的中間變量Z的幅角信息，并剔除低頻區(qū)域?qū)ьl位置上對應的中間變量Z的幅角信息。
5.根據(jù)權利要求1所述的OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，其特征在于，所述將正負導頻區(qū)域內(nèi)幅角信息進行加法與減法運算，能夠同時計算出兩個估計值。
6.根據(jù)權利要求1所述的OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，其特征在于，所述利用信道估計與跟蹤結果對加或減得到的幅角信息進行加權處理，加權因子akl = I7^I, k e Cp，1為OFDM符號序號，k為子載波序號，H為信道估計或跟蹤值，Cp為表示正子載波部分，與負子載波部分對稱。
7.根據(jù)權利要求1所述的OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，其特征在于，所述累加并計算當前SCO與RFO的估計值，采用以下兩個公式
8.根據(jù)權利要求1所述的OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，其特征在于，所述利用平滑濾波器對估計結果進行平滑處理得到穩(wěn)定后的SCO與RFO數(shù)值，采用公式 ζ Δ(η) = α · ζ Δ(η-1) + β · ζ Δ，ζ = ΔοΓζ = f.實現(xiàn)，其中，α 和 β 是濾波器的平滑因子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種OFDM接收機定時采樣偏差與殘余頻偏的估計方法，包括利用快速傅里葉變換將時域OFDM符號信息變換至頻域；將OFDM符號的頻域信息與之前對應OFDM符號進行差分運算，得到中間變量Z；提取除低頻區(qū)域?qū)ьl對應位置以外的其他導頻對應位置上中間變量Z的幅角信息；將正負導頻區(qū)域內(nèi)幅角信息進行加法與減法運算；利用信道估計與跟蹤結果對加或減得到的幅角信息進行加權處理；累加并計算當前SCO與RFO的估計值；以及利用平滑濾波器對估計結果進行平滑處理得到穩(wěn)定后的SCO與RFO數(shù)值。本發(fā)明通過剔除低頻區(qū)域內(nèi)導頻子載波在進行SCO及RFO估計時帶來的不確定性干擾，提高了SCO與RFO的估計精度。
文檔編號H04L27/26GK102377710SQ20101025151
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權日2010年8月11日
發(fā)明者亓中瑞, 曲文澤, 陳杰 申請人:中國科學院微電子研究所