[发明专利]一种用于OFDM-WLAN系统的硬件低复杂度载波频偏估计方法

说明书

技术领域：

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及到一种用于OFDM-WLAN系统的载波频偏估 计方法。

背景技术：

正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术，因其能有效的对抗频率选择性衰落被 广泛的应用于无线局域网中(WLAN)，例如IEEE802.11a/g/n/ac协议。但是OFDM系统对于 频偏特别敏感，很小的频偏就会严重破坏子载波之间的正交性，造成子载波间干扰(ICI)。而 子载波间干扰无法利用后续的信道估计进行补偿，因此频偏估计在整个OFDM接收机中起 着至关重要的作用。

对于OFDM-WLAN系统这种突发性数据传输模式，一般采用计算连续两个相同符号之 间的互相关来实现频率同步。例如IEEE802.11ac中，利用短训练序列(STF)和长训练序列 (LTF)分别做粗、细频偏估计和补偿，这种方法需涉及到两次反三角函数的计算。而在硬件 实现中，反三角函数的计算通常是采用查找表(LUT)或者是CORDIC迭代算法，对于硬件资 源的消耗十分巨大。另外，这种方法对于各个天线分别进行频偏估计和补偿，硬件设计时所 需的复数乘法器和延时器数目很多，更进一步加大了硬件资源的消耗。

FPGA(Filed-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，作为专用集成电路领域 的一种半定制电路，即解决了定制电路的不足，而且克服了可编程器件门电路数太少的缺点。 利用FPGA实现OFDM-WLAN系统，具有快速低延迟以及低功耗的特性。但是基于上述频 率同步方案需要花费大量的逻辑资源，而FPGA的资源是有限的，因此寻求低复杂度和高 效准确的算法是非常有必要的。

发明内容：

针对背景技术中所述的缺陷和不足，本发明提出了一种用于OFDM-WLAN系统的载波 频偏估计方法，硬件资源消耗大幅减少且能准确估计出频偏。

本发明实施方法示例：

1)OFDM-WLAN系统实时接收到的信号，通过延时自相关算法计算出归一化细频偏估 计。由于WLAN多为集中式MIMO-OFDM系统，各个发射天线使用同一晶振。WLAN所 支持的终端接收天线距离很近，基本可认为每根接收天线上的载波频偏相同。利用多天线接 收分集增益，每根天线上取相同数量的长训练子序列做自相关累加求和，这样硬件乘法器在 时间上就能错开，且能保证在整个计算过程中乘法器的利用率为100％，大大减少了硬件乘 法器的数量、提高了硬件使用的效率。图1显示的是LTF序列，其中LTF1和LTF2为长度 为64的相同序列。具体的步骤如下：

(1)定义A_F为接收到的信号与前L_F时刻信号的相关累加和，r_j(n)为第j根天线上接收 的标号为n的信号，N_r为接收天线数目，L_F为长训练序列长度，表示向下取整，图2 显示的是对于4根接收天线时计算延时相关的示意图。

(2)定义ε_F为归一化细频偏估计，N为OFDM系统子载波个数，Im、Re分别表示取 虚数的实部、虚部。

ϵF=-N2πLFtan-1[Im{AF(n)}Re{AF(n)}]]]>