[发明专利]一种基于OFDM前导的整数频偏估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种整数频偏估计方法，特别是一种基于OFDM前导的整数频偏估计方法，属于数字无线通信传输技术领域。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术具有抗多径能力强、支持高速信息传输等优点，已成熟应用于地面移动通信领域。在无人机测控以及宽带卫星移动通信领域，OFDM可以提供高速数据传输，例如美国全球微波系统(GMS)的高清晰度信使数据链(HDML)采用C-OFDM体制，欧洲卫星标准DVB-SH设计了采用OFDM或TDM技术的混合地面与卫星的通信系统。

OFDM信号经过多径信道衰落后，引入了定时偏差与频率偏差，在OFDM接收机中需要通过符号定时同步、小数频偏估计与整数频偏估计进行纠正和补偿。其中，整数频偏估计方法主要分为时域与频域两类：时域估计方法如文献“Ren G L,Chang Y,Zhang H,et al.Synchronization Methods Based on a New Constant Envelope Preamble for OFDM Systems[J].IEEE Transactions on Broadcasting,2005,51(1):139-143.”中的估计算法需要基于前导符号在OFDM时域完成准确的符号定时同步，其整数频偏估计受符号定时同步性能影响较大；频域估计方法如文献“Morelli M,D’Andrea A N,Mengali U.Frequency ambiguity resolution in OFDM systems.IEEE Communications Letters,2000(4):134-136.”中的估计算法需要在连续两个OFDM数据符号中插入导频数据，不能充分利用前导符号。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于OFDM前导的整数频偏估计方法，该方法只需要采用一个前导符号在OFDM接收机的频域进行整数频偏估计，不需要使用两个前导符号或者在数据符号中插入导频，估计性能对符号定时残留偏差不敏感，在多径衰落信道下可以获得较好的频偏估计性能。

本发明的技术解决方案是：一种基于OFDM前导的整数频偏估计方法，步骤如下：

(1)获取符号定时同步后的接收前导符号{r_p(n),n＝0,…,N_s-1}，对{r_p(n),n＝0,…,N_s-1}补偿小数频偏后得到OFDM时域前导符号{z(n),n＝0,…,N_s-1}；

(2)将步骤(1)中的OFDM时域前导符号{z(n),n＝0,…,N_s-1}通过FFT变换到OFDM频域，得到接收前导的OFDM频域信号{Z(k),k＝0,…,N_s-1}；

(3)将步骤(2)中的接收前导OFDM频域信号{Z(k),k＝0,…,N_s-1}循环移位d个采样点后得到循环移位后的接收前导OFDM频域信号{Z(k),k＝d,…,N_s-1,0,…,d-1}，然后将循环移位后的接收前导OFDM频域信号与接收端已知前导的频域信号{C(k),k＝0,…,N_s-1}的共轭相乘，得到R_s(k,d)，

(4)获取步骤(3)中得到的数据序列{R_s(k,d),k＝0,…,N_s-1}中的有效子载波数据{R_d(l,d)＝R_s(k,d),l＝0,…,N_d-1,k＝(N_s-N_d)/2,…,(N_s+N_d)/2-1}，即有效子载波数据R_d(l,d)通过变量l和k的取值根据数据序列R_s(k,d)得到，然后将有效子载波数据以间隔m，m＝1,…,M₀，M₀≤N_d/2共轭相乘后累加，得到M₀个差分相关数据P(m,d)；

(5)对步骤(4)中M₀个差分相关数据P(m,d)取绝对值后，平均加权求和计算频偏估计度量M(d)；