[发明专利]一种正交频分复用通信系统的频偏估计方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是一种针对存在定时偏差的条件下的OFDM通信系统频偏的估计方法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)作为一种新型高效的数字传输方式被人们广泛的应用于现代通信协议中，如IEEE 802.11x、IEEE 802.16x及IEEE802.20x等。该技术相对于其他调制技术的显著优点是通过串行数据的并行传输实现在多径信道中信息的有效传递。然而，该技术存在两大顽症，即对频偏敏感和峰均比问题，因此研究OFDM信号的频率同步一直是人们非常关心的话题之一。

在众多现存的频率同步方法中，有关小数倍频偏估计的方法较多，相对来说也比较成熟，然而关于整数频偏估计的方法则较少，很多方法都是在理想定时同步的前提下给出或是有自己特有的训练符号结构，在系统存在定时偏差，且适用于IEEE 802.16x及IEEE 802.11x协议的频偏估计方法就更少见了。如何在接收端充分利用OFDM符号的频域信息，在定时同步不理想的情况下，利用数据载波与虚载波的特性，有效的估计出系统的整数频偏数值，是一件非常有意义的事情。

发明内容

本发明的目的在于，为存在虚载波的正交频分复用(OFDM)系统提供一种简单、高效、快速的频偏估计方法，该方法可充分利用前导符号频域的先验信息，简单高效的估计出系统频偏的数值，并对定时偏差具有“免疫性”。本发明的思想主要可利用于IEEE 802.11x、IEEE 802.16x及与其有类似前导符号特性的多载波系统中。

本发明方法可以在系统存在定时偏差的情况下有效地估计出系统的频偏数值。通过充分利用OFDM符号的频域特性，将频偏的估计问题转化成频域的“沿”检测问题。本发明通过一种被称为双滑动窗检测(DoubleSliding Windows Detection，DSWD)的方法，构造出合理的目标函数，通过求其最大值的方式，推算出频偏的具体数值。该方法具有计算量小、速度快、估计准确性高、不受时偏影响、硬件设计简单等优点，可广泛应用于与IEEE 802.16x协议前导符号频域结构相类似的OFDM系统中。

一种用于在定时同步不理想的情况下，OFDM系统的频偏估计方法，其特征在于，巧妙利用了OFDM符号频域的先验信息，将频偏的估计问题转换成“沿”检测问题，并通过DSWD方式，方便、准确、快速的估计出系统的频偏数值。该方法共有一下几个单元组成，其中包括：

利用“沿”检测的方法进行频偏估计、无需精确的定时前提、充分利用OFDM符号中数据载波与虚载波的特性，且具有计算量小、准确性高、速度快、硬件设计简单等优点。方法的组成部分即权利特征包括：

1)快速傅立叶变换FFT单元601，用于接收时域的OFDM信号，并做FFT变化，将其变换至频域；

2)能量计算单元602，用于计算频域中OFDM符号每个子载波上的能量值，供后续的目标函数计算单元603使用；

3)目标函数计算单元603，利用DSWD方法计算不同子载波处目标函数的数值，并将结果送入频偏估计单元604；

4)频偏估计单元604，利用目标函数计算单元603送来的数据估计系统的频偏数值。

附图说明

为进一步说明本发明的技术特征，以下结合实施例及附图对本发明作一详细的描述，其中：

图1是频偏估计单元在系统中所处位置的示意图。

图2是IEEE 802.16d协议中前导符号中第二个OFDM符号的频域幅频示意图。

图3是频偏估计单元的组成流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1，频偏估计单元在系统中所处的位置示意图，其中包括：

1)射频处理器100，用于将接收下来的射频信号下变频至中频。

2)A/D转换器200，用于对中频信号进行采样，将模拟信号变成数字信号。

3)可调数字混频器300，用于将中频数字信号变成基带数字信号，并可通过频率精同步器500和频偏估计器600送入的信号对其进行调整。

4)低通滤波器400，用于滤除带外噪声，且对数据有平滑作用。

5)频率精同步器500，用于估计小数倍频偏或小规模的频率偏差，并将结果反馈至可调数字混频器300，将其纠正。

6)频偏估计单元600，用于估计大规模的频率偏差，并将结果反馈至可调数字混频器300，将其纠正。

7)FFT单元700，用于对接收信号做离散快速傅立叶变换。

8)信道估计器801，用于估计发送端与接收端间的信道状态信息。