[发明专利]全相位正交频分复用OFDM系统帧同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及下一代移动通信中的关键技术——OFDM同步技术，具体讲是涉及全相位正交频分复用OFDM系统帧同步技术。

背景技术

1、OFDM技术的基本原理

OFDM是适用于无线环境下的高速传输技术，除了无线局域网标准(IEEE802.11a、HiperLAN/2)外，还在宽带无线接入(BWA)中得到应用。

图1是OFDM系统在移动通信中应用的原理框图。图2是它的实现图。

在发送端，首先对原始数据进行编码、交织，然后进行串并变换，把一路信号分成并行的N路，通过N点IFFT变换把数据调制到多个相互正交的子载波上并行发送，把IFFT变换后得到的N个样点称作一个OFDM符号，然后把符号的最后L个样点复制到最前面，作为循环前缀CP，用于抵抗码间干扰ISI，再通过发射机发送出去。接收端执行与发送端相反的过程，对射频(RF，Radio Frequency)信号下变频后进行抽样，得到离散的样点，然后进行定时估计找到OFDM符号的起始位置，除去CP部分，对CP后面的N个样点作N点FFT变换，然后进行判决解调，如果采用相干解调，那么还需要估计信道参数来辅助解调，解调后数据进行解交织、解码，得到原先的数据。

如图3所示，为一个OFDM符号内包含N个子载波的实例。其中所有的子载波都具有相同的幅值和相位，但在实际应用中，根据数据符号的调制方式，每个子载波都有相同的幅值和相位是不可能的。从图3可以看出，每个子载波在一个OFDM符号周期内包含整数倍个周期，而且各个相邻的子载波之间相差一个周期，这一特性可以用来解释子载波之间的正交性，即：

1T∫0Texp(jwnt)exp(jwmt)dt=1,m=n0,m≠n---(1)]]>

这种正交性还可以从频域的角度来解释。根据式子(1)，每个OFDM符号在其周期T内包括多个非零的子载波，因此其频谱可以看作为是周期为T的矩形脉冲的频谱与一组位于各个子载波频率上的狄拉克δ函数的卷积。矩形脉冲的频谱幅值为sinc(fT)函数，这种函数的零点出现在频率为1/T整数倍的位置上。如图4所示。各个子信道内经过矩形波形成型得到的符号的归一化sinc函数频谱。在每一子载波频率的最大值处，所有其他子信道的频谱值恰好为零。由于在对OFDM符号进行解调的过程中，需要计算每个子载波止取最大值的位置所对应的信噪值，因此可以从多个相互重叠的子信道符号频谱中提取出每个子信道符号，而不会受到其他子信道的干扰。由图4可以看出，OFDM符号的频谱实际上可以满足无符号间干扰的奈奎斯特准则，但传统的奈奎斯特准则是在时域上保证前后发送符号之间无干扰影，但在此处指的是在频域中各子信道上不存在于扰，这种消除子信道间干扰(ICI)的方法是通过在时域中使用矩形脉冲成型，在频域中每个子载波的最大值处取样来实现。

2、全相位OFDM系统：

为了能够让全相位FFT运用到现在的OFDM系统中，需要对原来的系统进行结构上的改进和调整。在发射端采用时域数据符号间隔插零的方法。

3、传统的符号和帧定时同步算法：