[发明专利]一种OFDM系统帧同步与频率同步联合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种OFDM系统帧同步与频率同步联合方法。

背景技术

未来移动通信系统正致力于研究通用移动通信系统（UMTS，Universal Mobile Telecommunication System)无线接入技术，其中，最为核心的技术之一是OFDM调制技术，该技术因其具有较宽的带宽、较高的频谱利用率、能够对抗频率选择性衰落的特性，已应用到很多通信标准中，如数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、局域网标准（IEEE802.11）以及WiMAX（IEEE802.16）中。

为了能够准确恢复OFDM符号，在通信接收端，需要准确检测一帧OFDM信号的起始位置，进而获得该OFDM信号帧中各OFDM符号快速傅里叶变换（FFT）开窗的准确位置，这个过程即为一个OFDM信号帧的帧同步过程。如果检测到的起始点位置过早或过晚，则前一帧或者后一帧OFDM信号中的部分OFDM符号数据就会进入到当前OFDM信号帧中，从而造成符号间干扰（ISI）和子载波间干扰（ICI）。因此，帧同步过程对OFDM系统来说是非常必要的。

此外，在OFDM解调过程中，会受到载波频率偏差（CFO）的影响，从而影响OFDM系统性能。载波频率偏差的主要来源是多普勒频移和通信发送端与通信接收端本地振荡器的频率偏差。因此，在OFDM解调之前进行载波频率偏差的估计和补偿非常重要，该过程即为一个OFDM信号帧的频率同步过程。

帧同步与频率同步可以在时域或者频域上通过利用循环前缀（CP）、前导码（Preamble）、训练序列（Training Sequence）或导频（Pilot tones）来实现。在基于OFDM调制技术的通信或广播系统中，同步技术通常是基于前导码或者导频的，例如，在DVB-T和DVB-H系统中，利用导频进行同步和信道估计。而在移动WiMAX系统中，通常是在时域上利用前导码进行下行信道的同步算法设计。此外，为了设计帧同步和频率同步算法，还需要考虑到算法的准确度、复杂度、稳定性以及资源占用率等因素。

传统的帧同步算法，如差分算法、最大似然估计算法、平方算法等，一般来说要用到一个OFDM符号长度以上的冗余部分来实现；而传统的频率同步算法，如Classen算法、Moose算法、CP算法等，一般来说要用到两个OFDM符号长度以上的冗余部分来实现，这样便需要2-3个OFDM符号长度的冗余部分来分别实现帧同步和频率同步，这样会大量占用资源。

此外，传统的帧同步和频率同步方法的准确度，特别是一次性同步的准确度无法得到保证，尤其在信道条件较差的情况下，如信噪比较低的情况下，其同步方法的准确度无法得到保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为OFDM系统提供一种准确度高、复杂度较低、稳定性好且资源占用少的帧同步与频率同步联合方法。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种OFDM系统帧同步与频率同步联合方法，分别针对每一帧原始OFDM信号利用前导码实现帧同步与频率同步，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.通信发送端与通信接收端建立连接，并且双方确定所添加的前导码，所述前导码为长度等于OFDM调制子载波数的伪随机序列；

步骤2.在通信发送端，针对一帧OFDM原始信号，在该OFDM原始信号帧之前加入所述前导码，构成一帧新的OFDM信号帧，进行发送；

步骤3.在通信接收端，针对接收到的一帧新的OFDM信号帧，通过如下方法实现原始OFDM信号帧的帧同步：计算该新的OFDM信号帧中每一组连续的、且长度等于OFDM调制子载波数的符号与所述前导码的互相关值，直至计算得到互相关值最大时，该组符号末端的下一个符号位置，即为该新的OFDM信号帧中原始OFDM信号帧的起始点，进而实现原始OFDM信号帧的帧同步；以及通过如下方法实现原始OFDM信号帧的频率同步：利用该新的OFDM信号帧中前导码的前一半符号与后一半符号之间的相位偏差关系：