[发明专利]一种正交频分复用系统中帧同步的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线局域网技术领域，特别是一种提高IEEE 802.11a物理层接收端帧同步效率的一种无线局域网帧同步实现方法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)是一种多载波传输方案，通常用于移动环境和无线局域网(WLAN)，与传统的单载波系统和CDMA系统相比，OFDM系统具有以下的优势：a)可以有效地对抗多径传播所造成的符号间干扰；b)多载波系统可以有效对抗窄带干扰，因为这种干扰仅仅影响系统的一小部分子载波。

与传统的单载波系统和CDMA系统相比，OFDM系统的主要缺点在于：a)对于载波频率偏移和定时误差的敏感程度比单载波系统要高；b)多载波系统中的信号存在较高的峰值平均功率比(PAR)使得它对放大器的要求很高。

由于OFDM系统对频率偏移和定时误差比较敏感，而时频域同步的准确性又对OFDM系统的性能有着重要的影响，因此，如何实现系统的帧同步是OFDM的一个关键部分，现参考IEEE 802.11a物理层帧结构，分析现有OFDM在WLAN中帧同步的算法以及其存在的不足：

图1是基于802.11a的OFDM收发机的简化结构。发射部分完成原始的高速二进制码流到射频信号的全部变换过程，二进制输入数据经过信道编码交织、映射到星座图转换为复星座符号，然后把复星座符号映射到子载波上，接着插入导频，得到调制了数据的子载波，然后通过IFFT，得到OFDM的时域符号，为了使系统能够对抗多径衰落，在符号之间插入保护间隔，将这组时域信号经D/A转换，再调制到射频上去，经过放大发送出去，从而完成整个发送过程。接收过程是发射过程的逆变换，多了同步和信道估计的处理过程。

IEEE 802.11a协议中规定的物理层帧前导结构如图2所示，OFDM前导序列(Preamble Training symbol)包括10个重复的短训练序列(short trainingsymbol)和2个重复的长训练序列(Long training symbol)，前导训练序列主要用来做系统的同步、信道估计、频偏估计、自适应控制等。由于长训练符号和短训练符号是已知的，通常的OFDM帧同步算法是通过信号的相关运算来实现的。计算接收信号的延时自相关值时会出现一个相关值平台，其自相关计算方法如下：

A(n)=Σk=0Nr(k+n)r*(k+n+L)]]>

式中，r(n)是接收端收到的信号，A(n)是相关计算的输出，L是短训练符号的长度。

用上述算法可使用本地序列与接收序列的互相关来完成精确的定时同步，若使用接收信号与短训练序号的本地序列进行互相关运算，那么峰值就会出现在短训练符号的末尾，互相关公式为：

C(n)=Σk=0Lr(k+n)s*(k)]]>

式中，s(k)是本地存储的短序列，r(k+n)是接收端收到的信号，C(n)是互相关计算的输出，L是短训练符号的长度。