[发明专利]正交频分复用超宽带通信系统的同相位补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于短距离无线通信技术领域，具体涉及到正交频分复用超宽带OFDM-UWB(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Ultra Wideband)通信系统的同相位补偿方法。 

背景技术

超宽带(Ultra Wideband，UWB)无线通信技术是一种新兴的无线通信技术，该技术占用极宽的频谱从3.1GHz到10.6GHz，宽度高达7.5GHz。超宽带技术通过限制发射功率，保持较低的功率谱密度，从而保证不影响现有通信技术的正常使用。在较短距离内，它具有传输速率高、系统容量大、抗多径能力强、功耗低、成本低、功率谱密度低和频谱共存等特点，因此超宽带技术被视作短距离、高速无线连接最具开发潜力的物理层技术之一。由于超宽带引入了OFDM(正交频分复用)技术，使其拥有了很多OFDM技术的优点，可以有效的对抗多径延迟扩展，频率选择性衰落和良好的抗载波间干扰等特性。 

OFDM-UWB技术对频偏十分敏感，因此需要利用前导符中的训练序列进行载波频偏估计，对时域符号进行补偿。由于存在频偏估计误差，时域符号经过FFT变换后存在残余频偏产生的同相位旋转(common phase error，CPE)，根据ECMA-368协议要求，需要在每个OFDM符号中固定位置插入12个导频子载波，用于对残余频偏进行补偿。 

传统的CPE补偿方法是用已知导频子载波与接收信号中对应位置的子载波进行相关，然后求平均得到当前符号的相位旋转，然后根据得到的相位旋转对当前符号进行补偿。该方法简单易于实现，但缺点是，对当前符号的补偿必须搜集当前符号中所有的导频子载波的信息，这对在硬件实现中意味着需要消耗一个符号的时间用于等待导频子载波，不利于UWB系统的高速实现。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：对于正交频分复用超宽带系统的时域符号补偿，现有补偿方法需要延时来完成补偿工作，不利于正交频分复用超宽带系统的高速实现。 

本发明的技术方案为：正交频分复用超宽带通信系统的同相位补偿方法，根据超宽 带无线网络UWB协议，在每个OFDM符号内固定位置插入12个导频子载波，用于估计残余频偏产生的相位旋转；接收机根据已知导频，经过相关器得到相位粗估计值，得到的相位粗估计值通过滤波器得到最终相位估计值，每个符号的最终相位估计值用于补偿下一个符号的相位旋转。 

相位粗估计值通过的滤波器的传递函数为 α为0.1～0.4之间的数值。 

作为优选，α＝0.25，所述滤波器用一个移位寄存器和累加器实现。 

每个OFDM符号中插入的导频子载波用来跟踪相位旋转的大小，跟踪方法采用开环跟踪算法。

与传统补偿方法相比，本发明的创新之处在于：当前符号估计得到的相位信息，并不直接补偿到当前符号的数据载波，而是通过一个滤波器后补偿给下一个符号的数据，以此类推，每个符号的补偿只需要用到上个符号得到的相位，因此将减少用于补偿的导频收集时间，有利于正交频分服用超宽带系统的高速实现。本发明利用残余频偏值较小的特点，利用前一符号的同相位旋转信息补偿当前符号，另外，还加入了简单的滤波器，减小了噪声的影响，不仅降低了系统的延时，同时改善了性能。 

附图说明

图1为本发明的实现流程图。 

图2为本发明的实例滤波器的实现框图。 

图3为本发明的硬件实现框图。 

图4为速率1下本发明与传统方法的性能比较，比较了高斯信道下的性能。 

图5为速率1下本发明与传统方法的性能比较，比较了衰落信道下的性能。 

图6为速率4下本发明与传统方法的性能比较，比较了高斯信道下的性能。 

图7为速率4下本发明与传统方法的性能比较，比较了衰落信道下的性能。 

图8为速率7下本发明与传统方法的性能比较，比较了高斯信道下的性能。 

图9为速率7下本发明与传统方法的性能比较，比较了衰落信道下的性能。 

图10比较了参数的选择对跟踪效果的影响。 

具体实施方式

本发明着重于减小残余频偏对系统性能的影响，将经过前导符估计并在时域上进行频偏补偿后的符号表示为：