[发明专利]采样时钟偏移估计与补偿的方法及接收装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及通信领域中的采样时钟偏移补偿技术。

背景技术

在中国移动多媒体广播(China Mobile Multimedia Broadcasting，简称“CMMB”)系统中，模数转换器(Analog Digital Converter，简称“ADC”)采样时钟精度对系统性能有着很大的影响。在采样时钟偏移很小的时候，5ppm之内，性能所受影响较小，但现有终端面临着生产成本的压力，高精度的晶振成本相应较高，对于低精度的晶振，往往难以满足5ppm的精度要求。

目前，对于低精度的晶振，主要是通过对采样时钟偏移的估计与补偿，以满足系统要求。具体地说，CMMB系统帧结构如图1所示，物理层信号每1秒为1帧，划分为40个时隙。每个时隙的长度为25ms，包括一个信标和53个OFDM符号。其中信标包括发射机标志以及2个相同的同步符号，如图2所示。根据OFDM信号的特点，利用2个相同的同步符号，在频域估计出采样时钟偏移。假设发送端的采样时钟周期为T_t，接收端采样时钟周期为T_r，通常情况下T_t≠T_r。定义归一化时钟周期偏差为δ_t＝(T_r-T_t)/T_r。δ_t能够跟踪的范围在-100ppm-100ppm。根据同步符号频域子载波的对称性，可进行采样时钟偏移的估计，具体通过以下步骤实现：

1.通过以下公式计算2个相邻同步符号对应子载波上的共轭乘积：

其中，k为导频子载波的序号，前后2个同步符号在子载波k上相位增加了当k的取值对应于正频率部分的导频子载波时(即k＝1，...，768)，当k的取值对应于负频率部分的导频子载波时(即k＝1280，...，2047)，δ_f为残留频率偏移。z_2，k是第二个同步符号的数据子载波，z_1，k是前一个同步符号上的数据子载波。这个公式假设这2个同步符号经历相同的信道，H_2，k是第二个同步信号子载波k上的频域信道估计值。

2.估计采样偏移

当k的取值对应于负频率部分的导频子载波时(即k＝1280，...，2047)，上述公式(1)可以做如下变换：

根据公式(1)和(2)，可得到：

δ_t＝(angle(x_2，k)-angle(x_2，2048-k))/(2×k×2×π)，k＝1，...，768    (3)

其中的angle(.)是计算角度的函数。

3.计算时钟偏移

由于公式(4)的计算运算量很大，因此可进行如下简化：

则可以得到采样时钟偏移的逼近值

由于每个子载波序号k不同，需要再乘以一个校正因子，对于同步符号，根据仿真可知，校正子为8/3比较合适。

上述利用同步符号估计出采样时钟偏移值是比较常用的方法，每个时隙按照上面的方法估计出偏移值，用于下一个时隙数据的校正补偿，具体实现流程图如下图3所示。ADC采集的IQ数据首先经过补偿模块，对于初始同步，δ_t设置为0，如果已经处理几个时隙的数据，那δ_t为前面几个时隙估计出来的数值的累加。完成时钟偏移补偿后，经过下采样，把2个同步符号送入数据Buffer(内存)，采样时钟偏移估计模块读取这2个同步符号，并进行本次的采样时钟偏移估计，估计出来的偏移值不能直接送给NCO(相当于累加器)，必须经过PI滤波器完成滤波，δ_t经过PI滤波器后，使得变化幅度波动较小，送入NCO后，用于下一时隙的时偏补偿。每次Farrow滤波器使用的偏移值都是上一个时隙时偏估计值经过平滑后得到的值，这样经过下采样后的IQ数据就可以进行解调，得到需要的bit流。