[发明专利]基于训练序列的OFDM整数倍频偏快速估算方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于训练序列的OFDM整数倍频偏快速估算方法及系统。包括发射端信号处理方法和接收端信号处理方法，所述接收端信号处理方法为：对进入信号进行FFT变换，然后进行分组求和运算，再依次进行整数倍频偏估计和整数倍频偏补偿。在综合考虑OFDM系统接收端定时估计和频偏估计算法的基础上，从整个OFDM接收通路解调算法出发，优化了整数倍频偏估计算法，解决了传统串行相关器捕获时间长，并行相关器资源耗费大的缺点。将捕获时间与资源耗费大幅降低，同时满足了快速捕获和资源耗费少的要求；具有线性复杂度O（N），易于FPGA硬件实现。

技术领域

本发明涉及一种基于训练序列的OFDM整数倍频偏快速估算方法及系统，特别是涉及一种适用于通信领域正交频分复用技术中，基于训练序列的OFDM整数倍频偏快速估算方法。

背景技术

正交频分复用技术(又叫多载波频分复用技术)OFDM是多载波频分复用技术的一种特殊形式。早在上世纪六十年代，国外就有学者提出过正交频分复用的相关概念。最初，OFDM在军用无线高频通信链路中得到应用。FFT调制正交子载波和循环前缀解决子载波正交性等关键算法的发明，以及数字信号处理和超大规模集成电路技术的快速发展，使得OFDM技术迅速成熟并成为4G通讯的核心技术。

不同于单载波调制系统，OFDM系统将多个正交子载波信号进行叠加并在时域相互覆盖，这就对子载波间的正交性提出了严格的要求。因此，载波频偏和多普勒扩展会对系统性能产生非常严重的地板效应，一旦子载波间的正交性被频偏破坏，无论怎样增加信号发射功率也不能显著改善系统性能。

OFDM子载波保持正交性的要求使得系统对相位噪声和频率偏移十分敏感。将频偏对子载波频率间隔作归一化可以将其分为整数倍频偏和小数倍频偏。小数倍频偏会引入子载波间干扰(ICI)，破坏子载波间的正交性。整数倍频偏不会引起ICI，但会使FFT解调信号的OFDM数据发生相移。由信号的时频特性可知，时域信号的相移等价于频域信号的滑动。

传统的整数倍频偏估计算法多采用训练序列的自相关估计，利用相关峰检测得到的相关峰时刻即为整数倍频偏的估计值。这些相关检测算法虽然精度很高，但计算量很大，因为它需要搜遍整个频偏估计范围。如果频偏范围很大，子载波数目又很多的话，则需要的估计时间也就相对较长。且相关运算消耗乘法器资源较多，捕获时间也较长。本发明很好的解决了上述传统整数倍频偏估计算法捕获时间长、消耗系统资源多的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种捕获时间短，且消耗资源少的基于训练序列的OFDM整数倍频偏估计算法。

子载波整数倍频偏不会引入ICI，它将使接收信号产生频域的滑动。假设定时同步理想的接收信号为：

公式2-1中mΔF表示子载波的整数倍频率偏移，m为任意整数，ΔF表示子载波间隔Δf表示小数倍子载波频率偏移；表示相位偏移。由于在FFT解调以前已经实现了前馈的小数倍频偏同步，小数倍频偏得到补偿。假设式2-1中Δf为0，为了分析方便，将相位频偏也设置为0。式2-1中仅剩整数倍子载波频偏ΔF对接收信号造成影响。进行FFT运算前的时域信号可写成：

对式2-3做FFT变换可得：

d_i＝d_i+m (2-4)