[发明专利]一种基于OFDM系统载波残余频偏跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种载波频偏跟踪方法，特别是涉及一种基于OFDM的数字广播系统的载波残余频偏跟踪方法。

背景技术

数字广播除了覆盖面广、节目容量大之外，最大的特点就是具有广播性，一点对多点、一点对面，广播信息的成本与用户数量无关。因此，数字广播作为信息通信业的一个重要组成部分，在国家信息基础设施建设、实现普遍服务和国家信息安全战略中具有重要地位。

在OFDM系统中，收发机之间的载波频率偏差不仅衰减了有效信号，而且产生了严重的子载波间干扰(ICI)，造成了系统信噪比的严重损失。为了对抗系统同步后的载波残余频偏，接收机必须在工作过程中对频偏进行跟踪，即对残余频偏进行估计，并根据估计值对频偏进行动态补偿。

在通常的残余频偏估计算法中，需要先计算OFDM符号中连续导频符号的相位旋转值，从相位中得到具体的频偏估计值后再进行平均或滤波，以降低信道对频偏估计的影响，这无疑给系统的实现带来了一定的复杂度。另外，在频偏跟踪过程中，为了解决跟踪的精度(方差)和速度(捕获时间)之间的矛盾，可以采用变步长跟踪，然而这通常也需要根据具体的频偏估计值，对步长进行选择。

因此，在基于OFDM的数字广播系统中，需要一种新的载波频偏跟踪方法。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明通过改进残余频偏估计算法，并采用相应的变步长频偏跟踪，提出了一种基于OFDM的数字广播系统的载波残余频偏跟踪方法。

本发明的目的之一是通过避免计算OFDM符号中连续导频符号相位旋转的具体值，很大程度上降低了频偏估计所需运算量。

本发明的另一个目的是通过对多个相邻OFDM符号中连续导频符号的互相关进行求和，完成对相位旋转的加权平均，降低了信道对频偏估计的影响。

本发明的另一个目的是通过采用变步长对频偏进行跟踪，在减小捕获时间的同时减小跟踪的方差。

本发明的另一个目的是大、小步长的值和两者之间转换判据可以根据实际系统需要灵活设置。

本发明的另一个目的是该方法可以广泛应用于卫星移动广播、地面无线广播等领域。

为达到上述目的，本发明公开了一种载波频偏跟踪方法，其用于对基于OFDM系统同步后的载波残余频偏进行估计并根据估计值对频偏进行动态补偿，该方法包括残余频偏估计、跟踪步长选择和频偏动态补偿3个步骤，其中，所述残余频偏估计进一步包括步骤：

(1)根据导频图案，从OFDM符号中提取多个连续导频符号，并对时隙内的每个OFDM符号中的连续导频符号生成列向量；

(2)计算相邻2个OFDM符号中连续导频符号列向量的互相关，并对一个时隙内的N个相邻OFDM符号中连续导频符号列向量的互相关进行求和；

(3)由求和后的连续导频符号互相关值的虚部判别残余频偏的正负；

其中，所述频偏动态补偿进一步包括步骤：

(4)当残余频偏为正时，频偏补偿值是在原频偏补偿值的基础上加上一个跟踪步长；当残余频偏为负时，频偏补偿值是在原频偏补偿值的基础上减去一个跟踪步长；

(5)根据频偏补偿值，在时域上对载波残余频偏进行补偿；

其中，所述跟踪步长选择是根据所述残余频偏的正负变化的特性，选用大、小两种步长作为步骤(4)中所述跟踪步长，即在跟踪初始阶段，选用大步长作为跟踪步长，同时记录残余频偏的正、负变化特征，当连续出现多次正、负残余频偏之间的转换的判据成立时，改用小步长作为跟踪步长，同时记录残余频偏的正、负变化特征，当连续出现多次正或负残余频偏的判据成立时，则再次选用大步长。

优选地，其中，步骤(2)中所述N可以是任一能够整除一个时隙内所有OFDM符号的个数的整数。

优选地，其中，步骤(2)中所述计算相邻2个OFDM符号中连续导频符号列向量的互相关，特别地，每一个时隙的第1个OFDM符号，其前一相邻OFDM符号处于上一个时隙，则该2个相邻的OFDM符号中连续导频符号列向量的互相关为零。

优选地，其中，步骤(4)中所述频偏补偿值的初始值为系统同步时得到的初始频偏估计值。

优选地，其中，所述大、小步长的值和所述判据可以根据系统需要设置。