專(zhuān)利名稱(chēng)：Ofdm系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于無(wú)線通信領(lǐng)域中的OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交頻分復(fù)用)技術(shù)，具體涉及一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在實(shí)際通信系統(tǒng)中，發(fā)送端D/A變換器和接收端A/D變換器分別采用各自的時(shí)鐘，使 得發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)之間存在采樣頻率偏差。采樣頻率偏差一方面使接收數(shù)據(jù)發(fā)生相位 偏轉(zhuǎn)，另一方面也破壞了子載波間的正交性，對(duì)正確解碼造成很大影響，這要求對(duì)采樣頻 率偏差做出準(zhǔn)確的估計(jì)并修正。
在OFDM通信系統(tǒng)中，采樣頻率偏差的估計(jì)和修正通常是在時(shí)域進(jìn)行的。然而，若在 時(shí)域只做一次采樣頻率偏差的估計(jì)和修正，如果估計(jì)或修正時(shí)稍有偏差，隨著時(shí)間的積累， 這種偏差會(huì)越來(lái)越大，最終仍然會(huì)造成很大的誤碼，使系統(tǒng)性能下降；或者由于采樣時(shí)鐘 受環(huán)境影響產(chǎn)生微小偏差，但隨著時(shí)間的積累，也會(huì)使偏差越來(lái)越大，同樣會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成 很大誤碼。因此，必須在完成一次采樣頻率偏差的估計(jì)和修正之后，做進(jìn)一步的跟蹤，以 不斷消除采樣頻率偏差造成的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正 方法及系統(tǒng)，可有效地降低系統(tǒng)的誤碼率，提高系統(tǒng)性能。 本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種OFDM系統(tǒng)中采樣時(shí)鐘頻率殘留偏差的修正方法，其步驟包括
1) 在接收端，去除當(dāng)前接收的每個(gè)頻域OFDM符號(hào)攜帶的調(diào)制信息；
2) 在上述去除調(diào)制信息的OFDM符號(hào)中選取多個(gè)頻點(diǎn)，并對(duì)選取的頻點(diǎn)計(jì)算相位曲 線和相位曲線的斜率；
3) 根據(jù)上述相位曲線的斜率，對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正；
4) 利用修正后的信道估計(jì)值對(duì)下一個(gè)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行均衡。
所述步驟1)中去除調(diào)制信息的具體步驟為將接收端星座解映射的二進(jìn)制序列重新映 射為符號(hào)序列，每個(gè)OFDM符號(hào)的映射方式與其解映射的方式相對(duì)應(yīng)，之后，求解解映射前、均衡后的符號(hào)與相應(yīng)的重新映射后的符號(hào)的相位之差。
所述步驟1)中去除調(diào)制信息的具體步驟還可以為將接收端星座解映射并進(jìn)行信道解 碼后的二進(jìn)制序列，重新進(jìn)行相應(yīng)的信道編碼并映射為符號(hào)序列，且每個(gè)OFDM符號(hào)的映 射方式與其解映射的方式相對(duì)應(yīng)，之后，求解解映射前、均衡后的符號(hào)與相應(yīng)的重新映射 后的符號(hào)的相位之差。
所述步驟2)中選取的頻點(diǎn)為頻域OFDM符號(hào)中的中間頻帶的頻點(diǎn)，且選取的正、負(fù) 頻率點(diǎn)的中心頻點(diǎn)關(guān)于零頻對(duì)稱(chēng)。
所述步驟2)的相位曲線的斜率值計(jì)算為，用正頻率的各個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)值分別減去相對(duì) 應(yīng)的負(fù)頻率的各個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)值，然后再分別除以它們之間的橫坐標(biāo)間距，由此得到相位 曲線的斜率值。
所述步驟3)中對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正的方法為i/^二i/^xe^'"，其中，Z/。w是用 于前一次均衡的信道估計(jì)值，//"^為即將用于對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行均衡的信道估計(jì)值，《為 斜率，k為一個(gè)OFDM符號(hào)中各個(gè)子載波的頻域序號(hào)。
所述步驟4)中釆用反饋環(huán)的方法，利用當(dāng)前修正好的信道估計(jì)值對(duì)接收到的下一個(gè) OFDM符號(hào)進(jìn)行均衡，從而形成反饋環(huán)路。
一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 一去除調(diào)制信息模塊，用于在OFDM系統(tǒng)接收端去除調(diào)制信息； 一選取優(yōu)選頻點(diǎn)模塊，用于在每個(gè)頻域OFDM符號(hào)中選取多個(gè)優(yōu)選的頻點(diǎn)； 一采樣頻率殘留偏差估計(jì)模塊，用于對(duì)優(yōu)選頻點(diǎn)計(jì)算相位曲線，并得到該相位曲線的
斜率；
一信道估計(jì)修正模塊，根據(jù)上述相位曲線的斜率，對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正；
和一反饋環(huán)均衡模塊，對(duì)下一個(gè)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行均衡。 所述去除調(diào)制信息模塊接收OFDM系統(tǒng)接收端的星座解映射模塊的信號(hào)?；蛩鋈コ?調(diào)制信息模塊接收OFDM系統(tǒng)接收端的信道解碼模塊的信號(hào)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明提出了一種OFDM系統(tǒng)中釆樣時(shí)刻殘留偏差的修正方法及系統(tǒng)。該方法在接收 端頻域內(nèi)對(duì)采樣頻率殘留偏差進(jìn)行估計(jì)，進(jìn)一步利用該殘留偏差對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正， 并且采用反饋環(huán)的方法將當(dāng)前修正值用于下一個(gè)OFDM符號(hào)的均衡，從而避免了由于最開(kāi) 始采樣頻率偏差估計(jì)和修正的誤差以及采樣時(shí)鐘本身的誤差所造成系統(tǒng)誤碼性能下降的影響，有效地降低了系統(tǒng)的誤碼率，提高了系統(tǒng)性能。


圖l本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正系統(tǒng)框圖2采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正方法的系統(tǒng)星座圖3未采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正方法的系統(tǒng)星座圖(a);
圖4未采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正方法的系統(tǒng)星座圖(b);
圖5未采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正方法的系統(tǒng)星座圖(C)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
參考圖l，現(xiàn)有的0FDM接收端包括采樣頻率偏差糾正模塊1、 0FDM解調(diào)模塊2、星座 解映射模塊4和信道解碼模塊5，本發(fā)明在OFDM接收端進(jìn)行采樣頻率殘留偏差的修正系統(tǒng) 包括 一去除調(diào)制信息模塊，用于在OFDM系統(tǒng)接收端去除調(diào)制信息； 一選取優(yōu)選頻點(diǎn)模 塊，用于在每個(gè)頻域OFDM符號(hào)中選取多個(gè)優(yōu)選的頻點(diǎn)； 一采樣頻率殘留偏差估計(jì)模塊， 用于對(duì)優(yōu)選頻點(diǎn)計(jì)算相位曲線，并得到該相位曲線的斜率； 一信道估計(jì)修正模塊，根據(jù)上 述相位曲線的斜率，對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正；和一反饋環(huán)均衡模塊，對(duì)下一個(gè)接收到的 OFDM符號(hào)進(jìn)行均衡。
去除調(diào)制信息模塊去除調(diào)制信息的方法為將接收端星座解映射的二進(jìn)制序列重新映射為 符號(hào)序列，每個(gè)OFDM符號(hào)的映射方式與其解影射的方式相對(duì)應(yīng)。之后，求解解映射前、 均衡后的符號(hào)與相應(yīng)的重新映射后的符號(hào)的相位之差，這樣即可去除調(diào)制信息。去除調(diào)制 信息的方法也可以是將接收端星座解映射并進(jìn)行信道解碼后的二進(jìn)制序列，重新進(jìn)行相 應(yīng)的信道編碼并映射為符號(hào)序列，且每個(gè)OFDM符號(hào)的映射方式與其解映射的方式相對(duì) 應(yīng)。之后，求解解映射前、均衡后的符號(hào)與相應(yīng)的重新映射后的符號(hào)的相位之差。該相位 之差有兩種求解方法 一種是兩者相位直接相減；另一種是兩者做共軛相乘或者直接相除， 然后求運(yùn)算結(jié)果的相位。
選取優(yōu)選頻點(diǎn)模塊選取優(yōu)選頻點(diǎn)的原則為在每個(gè)頻域OFDM符號(hào)中，由于邊緣頻帶 和零頻附近都容易受到干擾，因此不予選擇它們，而選擇中間頻帶的頻點(diǎn)。通常，優(yōu)選頻 點(diǎn)的選取方法多種多樣，只要能利用這些優(yōu)選頻點(diǎn)盡量精確的計(jì)算出相關(guān)相位曲線的斜率 即可。比如，可以選擇位于正頻率中間頻帶的M/2個(gè)連續(xù)點(diǎn)和負(fù)頻率中間頻帶的M/2個(gè)連續(xù)點(diǎn)，M大約為有效子載波個(gè)數(shù)的一半左右，且選取的正負(fù)頻率的點(diǎn)關(guān)于零頻對(duì)稱(chēng)。
去除調(diào)制信息時(shí)的每個(gè)OFDM符號(hào)的相關(guān)相位曲線在理想情況下應(yīng)該是一條直線，但 由于受到不理想信道的各種干擾，相關(guān)相位曲線近似為一條直線，其斜率就是采樣頻率殘 留偏差。這里，采樣頻率殘留偏差估計(jì)模塊求斜率的方法可以有多種。例如，若優(yōu)選頻點(diǎn) 是按照上述方法，即選擇位于正頻率中間頻帶的M/2個(gè)連續(xù)點(diǎn)和負(fù)頻率中間頻帶的M/2個(gè) 連續(xù)點(diǎn)，且選取的正負(fù)頻率的點(diǎn)關(guān)于零頻對(duì)稱(chēng)，那么可以用正頻率的各個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)值分 別減去相對(duì)應(yīng)的負(fù)頻率的各個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)值，然后再分別除以它們之間的橫坐標(biāo)間距，由 此得到M/2個(gè)斜率值，再將這M/2個(gè)斜率值進(jìn)行平均，即可近似得到相關(guān)相位曲線的斜率； 也可以先用所有優(yōu)選正頻率點(diǎn)的縱坐標(biāo)值之和減去所有優(yōu)選負(fù)頻率點(diǎn)的縱坐標(biāo)值之和，再 除以優(yōu)選正頻率點(diǎn)與優(yōu)選負(fù)頻率點(diǎn)的中心位置之差，也可以近似得到相關(guān)相位曲線的斜 率。除此之外，還有其它求斜率的方法；所選優(yōu)選頻點(diǎn)的方式不同，求斜率的方法也不同。 信道估計(jì)修正模塊對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正的方法為//^二/Z^x^M。其中，//。w
是用于前一次均衡的信道估計(jì)值，/f"^為即將用于對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行均衡的信道估計(jì)值， 《為斜率，k為一個(gè)OFDM符號(hào)中各個(gè)子載波的頻域序號(hào)。信道估計(jì)值一直在不斷地進(jìn)行
修正，當(dāng)前修正后的/4^會(huì)變成下一次修正時(shí)的/Z。w。
均衡模塊采用反饋環(huán)的方法，利用當(dāng)前修正好的信道估計(jì)值對(duì)接收到的下一個(gè)OFDM 符號(hào)進(jìn)行均衡，從而形成反饋環(huán)路。
本發(fā)明0F簡(jiǎn)接收端進(jìn)行采樣頻率殘留偏差的修正方法具體為
首先，將星座解映射后的數(shù)據(jù)或者信道解碼后的數(shù)據(jù)去除調(diào)制信息。如果星座解映射 之后就去除調(diào)制信息，則去除調(diào)制信息模塊6接在圖1中的A點(diǎn)處，且去除調(diào)制信息時(shí)只 需要將解映射的二進(jìn)制符號(hào)按照解映射方式再重新映射成星座符號(hào)，然后再用均衡后的數(shù) 據(jù)符號(hào)與該星座符號(hào)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)做相關(guān)，可以得到一組相關(guān)相位；如果星座解映射之后又進(jìn) 行了信道解碼才去除調(diào)制信息，則去除調(diào)制信息模塊6需要接在圖1中的B點(diǎn)處，然后將 B點(diǎn)處的二進(jìn)制符號(hào)再進(jìn)行相應(yīng)的信道編碼，以及相應(yīng)的星座映射，重新變回星座符號(hào)， 再用均衡后的數(shù)據(jù)符號(hào)與該星座符號(hào)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)做相關(guān)，得到一組相關(guān)相位。
之后，選取優(yōu)選頻點(diǎn)模塊7按照選取原則，在去除調(diào)制信息后的一組相關(guān)相位中，選 擇其中的優(yōu)選頻點(diǎn)。在圖1的采樣頻率殘留偏差估計(jì)模塊8中，利用上述優(yōu)選頻點(diǎn)計(jì)算相 關(guān)相位曲線的斜率，即采樣頻率殘留偏差值。然后，信道估計(jì)修正模塊9再利用計(jì)算出的 采樣頻率殘留偏差對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正。最后根據(jù)修正后的信道估計(jì)值，均衡模塊3對(duì) 后續(xù)OFDM符號(hào)進(jìn)行均衡。本發(fā)明的采樣頻率殘留偏差修正方法的整個(gè)流程形成了一個(gè)反饋環(huán)路，這樣可以在 OFDM接收端的頻域內(nèi)，不斷跟蹤采樣頻率的殘留偏差，并利用此偏差不斷地對(duì)信道估計(jì)值 進(jìn)行修正，每個(gè)做均衡的OFDM符號(hào)都使用當(dāng)前最新的信道估計(jì)值進(jìn)行均衡。
采用本發(fā)明的采樣頻率殘留偏差修正系統(tǒng)的星座圖如圖2所示，該圖的仿真采用 64QAM星座映射，圖中顯示了 15000個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)點(diǎn)，可以看出，星座圖效果非常好，該 星座圖信噪為42dB左右。而未采用本發(fā)明的采樣頻率殘留偏差修正系統(tǒng)的星座圖如圖3 ——圖5所示，其中圖3仿真了 5000個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)點(diǎn)，圖4仿真了 IOOOO個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)點(diǎn)， 圖5仿真了 15000個(gè)點(diǎn)，其余仿真條件都和圖2的一樣。從圖3——圖5中可以看出，星 座圖發(fā)生了很大的旋轉(zhuǎn)，且略有擴(kuò)散；隨著時(shí)間的積累，即數(shù)據(jù)符號(hào)點(diǎn)的增多，旋轉(zhuǎn)角度 越來(lái)越大。當(dāng)數(shù)據(jù)符號(hào)點(diǎn)數(shù)與圖2中的相同，也是15000點(diǎn)時(shí)，已經(jīng)很難正確解調(diào)，且此 時(shí)的星座圖信噪比已經(jīng)下降到19dB左右，比采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正系統(tǒng)的信 噪比降低了20多dB。由此可以看出，本發(fā)明可以有效減少采樣頻率殘留偏差隨著時(shí)間積 累對(duì)系統(tǒng)所造成的影響，具有良好的實(shí)用性。
以上通過(guò)詳細(xì)實(shí)施例描述了本發(fā)明所提供的OFDM系統(tǒng)的采樣頻率殘留偏差修正方 法及系統(tǒng)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明做 一定的變形或修改；其制備方法也不限于實(shí)施例中所公開(kāi)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1、一種OFDM系統(tǒng)中采樣時(shí)鐘頻率殘留偏差的修正方法，其步驟包括1)在接收端，去除當(dāng)前接收的每個(gè)頻域OFDM符號(hào)攜帶的調(diào)制信息；2)在上述去除調(diào)制信息的OFDM符號(hào)中選取多個(gè)頻點(diǎn)，并對(duì)選取的頻點(diǎn)計(jì)算相位曲線和相位曲線的斜率；3)根據(jù)上述相位曲線的斜率，對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正；4)利用修正后的信道估計(jì)值對(duì)下一個(gè)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行均衡。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中去除調(diào)制信息的具體步驟 為將接收端星座解映射的二進(jìn)制序列重新映射為符號(hào)序列，每個(gè)OFDM符號(hào)的映射方式 與其解映射的方式相對(duì)應(yīng)，之后，求解解映射前、均衡后的符號(hào)與相應(yīng)的重新映射后的符 號(hào)的相位之差。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中去除調(diào)制信息的具體步驟 為將接收端星座解映射并進(jìn)行信道解碼后的二進(jìn)制序列，重新進(jìn)行相應(yīng)的信道編碼并映 射為符號(hào)序列，且每個(gè)OFDM符號(hào)的映射方式與其解映射的方式相對(duì)應(yīng)，之后，求解解映 射前、均衡后的符號(hào)與相應(yīng)的重新映射后的符號(hào)的相位之差。
4、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中選取的頻點(diǎn)為頻 域OFDM符號(hào)中的中間頻帶的頻點(diǎn)，且選取的正、負(fù)頻率點(diǎn)的中心頻點(diǎn)關(guān)于零頻對(duì)稱(chēng)。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟2)的相位曲線的斜率值計(jì)算為， 用正頻率的各個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)值分別減去相對(duì)應(yīng)的負(fù)頻率的各個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)值，然后再分別 除以它們之間的橫坐標(biāo)間距，由此得到相位曲線的斜率值。
6、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中對(duì)信道估計(jì)值進(jìn) 行修正的方法為//^-H^xe^'"，其中，/f。w是用于前一次均衡的信道估計(jì)值， 為即將用于對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行均衡的信道估計(jì)值，《為斜率，k為一個(gè)OFDM符號(hào)中各 個(gè)子載波的頻域序號(hào)。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中采用反饋環(huán)的方法，利用 當(dāng)前修正好的信道估計(jì)值對(duì)接收到的下一個(gè)OFDM符號(hào)進(jìn)行均衡，從而形成反饋環(huán)路。
8、 一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 一去除調(diào)制信息模塊，用于在OFDM系統(tǒng)接收端去除調(diào)制信息； 一選取優(yōu)選頻點(diǎn)模塊，用于在每個(gè)頻域OFDM符號(hào)中選取多個(gè)優(yōu)選的頻點(diǎn)； 一采樣頻率殘留偏差估計(jì)模塊，用于對(duì)優(yōu)選頻點(diǎn)計(jì)算相位曲線，并得到該相位曲線的斜率；一信道估計(jì)修正模塊，根據(jù)上述相位曲線的斜率，對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正；和一反饋環(huán)均衡模塊，對(duì)下一個(gè)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行均衡。
9、 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述去除調(diào)制信息模塊接收OFDM系統(tǒng) 接收端的星座解映射模塊的信號(hào)。
10、 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述去除調(diào)制信息模塊接收OFDM系統(tǒng) 接收端的信道解碼模塊的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正方法及系統(tǒng)，屬于無(wú)線通信領(lǐng)域中的OFDM技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括在接收端，去除當(dāng)前接收的每個(gè)頻域OFDM符號(hào)攜帶的調(diào)制信息；在去除調(diào)制信息的OFDM符號(hào)中選取多個(gè)頻點(diǎn)，并對(duì)選取的頻點(diǎn)計(jì)算相位曲線和相位曲線的斜率；根據(jù)相位曲線的斜率，對(duì)信道估計(jì)值進(jìn)行修正；利用修正后的信道估計(jì)值對(duì)下一個(gè)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行均衡。本發(fā)明避免了由于最開(kāi)始采樣頻率偏差估計(jì)和修正的誤差以及采樣時(shí)鐘本身的誤差所造成系統(tǒng)誤碼性能下降的影響，有效地降低了系統(tǒng)的誤碼率，提高了OFDM系統(tǒng)的性能。
文檔編號(hào)H04L27/01GK101547175SQ20091008218
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者燁 冀, 吳毅凌, 李紅濱, 趙玉萍 申請(qǐng)人:北京大學(xué);北京三梯通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司