[发明专利]一种利用多符号间导频进行联合整数频偏估计方法及装置

说明书

本发明涉及一种利用多符号间导频进行联合整数频偏估计方法及装置，所述方法包括以下步骤：系统完成同步，以确定每一个OFDM符号的循环前缀CP位置；在时域上通过前缀循环CP计算小数频偏，并修正接收信号中的小数频偏；在频域，计算本地导频子载波与不同起始位置的接收子载波共轭相乘得到序列信号，相邻所述序列信号自相关共轭相乘得到自相关序列，所述自相关序列求和，得到最大似然自相关值；根据多符号的最大似然自相关值确定导频索引的初始位置；接收端导频位置减去所述导频索引的初始位置即整数频偏，在频域根据整数频偏数值和方向提取所有子载波信息。本发明采用多符号间导频联合最大似然共轭相关进行整数频偏估计，准确性大大提高。

技术领域

本发明涉及OFDM系统的多载波系统领域，尤其涉及一种利用多符号间导频进行联合整数频偏估计方法及装置。

背景技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时进行传输。这些在N子载波上同时传输的数据符号，构成一个OFDM符号，如图1所示。OFDM符号既可以采用时域的方法产生，也可以使用频域的方法产生。其中，时域的OFDM符号产生方法又称为Conceptual OFDM符号产生方法，Conceptual OFDM符号产生方法如图2所示，其中，ω_n是第n个子载波的频率(rad/s)，1/T_u是QAM符号速率。子载波的频谱是等间隔分布的，即子载波间隔是恒定的，定义如下：

而时域的OFDM符号产生方法可以应用于实际，又被称为Practical OFDM符号产生方法，在实际应用中，OFDM符号可以通过使用IFFT数字信号处理来实现。在基带，PracticalOFDM符号的产生方法如图3所示，其中，a(mN+n)表示第n个子载波上调制的数据符号，其持续时间范围是mT_ut≤(m+1)T_u。

OFDM系统需要精确的频率同步与时间同步，其中时间同步的作用是确定OFDM符号边界，并且提取出最佳的采样时钟，从而减少载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI)造成的影响；频率同步要求系统估计和校正接收信号的载波偏移。

频率偏差主要由发射机与接收机之间晶振频率偏差、多普勒偏移和相位噪声引入。由于多载波系统相对于单载波系统来说，更灵敏于频率偏差，所以多载波系统中频率同步更为重要。载波频率同步误差造成接收信号在频域的偏移。图4为频率误差造成OFDM系统产生载波间干扰(ICI)的示意图：(a)频率误差是子载波间隔的整数倍的情况，(b)频率误差不是载波间隔的整数倍的情况，如图4所示，如果频率误差是子载波间隔的整数倍，则接收到的承载QAM信号的子载波频谱将平移n个载波位置。子载波之间还是相互正交的，但OFDM信号的频谱结构错位，从而导致误码率等于0.5的严重错误。如果频率误差不是载波间隔的整数倍，则一个子载波的信号能量将分散到相邻的两个载波中，导致子载波丧失了正交性，引入了ICI，也会造成系统性能的下降。

在OFDM系统中，只有发送和接收的子载波完全一致，才能保证载波间的正交性，从而可以正确接收信号。任何频率偏移必然导致ICI。实际系统中，由于本地时钟源(如晶体振荡器)不能精确的产生载波频率，总要附着一些随机相位调制信号。结果接收机产生的频率不可能与发送端的频率完全一致。对于单载波系统，相位噪声和频率偏移只是导致信噪比损失，而不会引入干扰。但对于多载波系统，却会造成子载波间干扰(ICI)，因此OFDM系统对于载波偏移比单载波系统要敏感，必须采取措施消除频率偏移。

因此，需要一种能够消除OFDM系统的多载波系统中频率偏移的利用多符号间导频进行联合整数频偏估计方法及装置。

发明内容