一種用于ofdm系統(tǒng)的聯(lián)合同步和頻偏估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于OFDM系統(tǒng)的聯(lián)合同步和頻移估計(jì)方法，包括：獲得以接收信號(hào)的第i個(gè)采樣點(diǎn)為起點(diǎn)的連續(xù)兩個(gè)OFDM符號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；將后一個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的采樣點(diǎn)與其在同一個(gè)符號(hào)尾部相距N個(gè)采樣點(diǎn)的采樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，并將得到的G個(gè)值求平均；將后一個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的采樣點(diǎn)與前一個(gè)OFDM符號(hào)中與其相距N個(gè)采樣點(diǎn)的采樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，并將得到的G個(gè)值求平均；將得到的結(jié)果相加，并根據(jù)OFDM符號(hào)數(shù)目搜集M個(gè)這樣的相加結(jié)果求平均得到φ(i)和觀察窗口內(nèi)最大的φ(i)所對(duì)應(yīng)的i給出了OFDM符號(hào)同步位置，同步位置對(duì)應(yīng)的的相角給出頻偏估計(jì)值。本發(fā)明沒(méi)有多徑間干擾，且計(jì)算復(fù)雜度低，不需要任何訓(xùn)練序列。
【專利說(shuō)明】—種用于OFDM系統(tǒng)的聯(lián)合同步和頻偏估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)通信中的同步【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種應(yīng)用于正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)的符號(hào)和頻率同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，符號(hào)同步和載波頻偏估計(jì)是接收數(shù)據(jù)能夠正確解調(diào)的前提之一。目前，OFDM已成為第四代(4G)移動(dòng)通信系統(tǒng)的主流空中接口技術(shù)。4G系統(tǒng)在上下行分別采用DFT-s-OFDM和OFDM技術(shù)。在OFDM系統(tǒng)中，為了消除符號(hào)間的干擾(ISI)，每個(gè)OFDM符號(hào)前面都要插入一個(gè)循環(huán)前綴。循環(huán)前綴是符號(hào)尾部的復(fù)制，它大于多徑衰落信道的最大時(shí)延擴(kuò)展，并同時(shí)將發(fā)送信號(hào)與多徑信道的線性卷積變?yōu)檠h(huán)卷積。在OFDM系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的定時(shí)同步方法主要是通過(guò)對(duì)訓(xùn)練序列進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算，然后尋找峰值的方法來(lái)找到符號(hào)的起始點(diǎn)。這種定時(shí)同步方法不僅需要發(fā)送接收端已知的訓(xùn)練序列，而且由于無(wú)法去除多徑間的相互干擾，所以得到的同步信息在多徑衰落信道中都是有偏的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種用于OFDM系統(tǒng)的聯(lián)合同步和頻偏估計(jì)方法，沒(méi)有多徑間干擾，且計(jì)算復(fù)雜度低，不需要任何訓(xùn)練序列；本發(fā)明快速可靠、估計(jì)精度高、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低、既適于OFDM系統(tǒng)又適于其它具有循環(huán)前綴的移動(dòng)通信系統(tǒng)的同步估計(jì)方法
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0005]—種用于OFDM系統(tǒng)的聯(lián)合同步和頻偏估計(jì)方法,包括如下步驟:
[0006](I)以觀察窗內(nèi)接收信號(hào)第i = O個(gè)采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，抽取兩個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)m-l，m的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中i e Ω，Ω為觀察窗內(nèi)采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù);m = 1，m e gamma，gamma為接收信號(hào)中OFDM符號(hào)的個(gè)數(shù)；假設(shè)觀察窗為100個(gè)采樣點(diǎn)，接收的OFDM符號(hào)有1，2，3，4，5，6個(gè)，每個(gè)OFDM符號(hào)80個(gè)采樣點(diǎn)，先假設(shè)觀察窗里的第I個(gè)采樣點(diǎn)為OFDM符號(hào)開(kāi)始，先以觀察窗里第I個(gè)采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，取出160個(gè)采樣數(shù)據(jù)，相當(dāng)于兩個(gè)OFDM符號(hào)，對(duì)應(yīng)于OFDM符號(hào)I和2，進(jìn)行后面的操作。然后再對(duì)接下來(lái)的OFDM符號(hào)3和4進(jìn)行操作，最后是OFDM符號(hào)5和6。再假設(shè)觀察窗里的第2個(gè)采樣點(diǎn)為OFDM符號(hào)開(kāi)始，循環(huán)一遍上述操作。
[0007](2)設(shè)第m個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)為G，OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)為N，依次將第m個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的采樣點(diǎn)與其相距N個(gè)采樣點(diǎn)、且位于第m個(gè)OFDM符號(hào)尾部的采樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，然后將得到的G個(gè)自相關(guān)值求平均；
[0008](3)將第m個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的采樣點(diǎn)與第m_l個(gè)OFDM符號(hào)中與其相距N個(gè)采樣點(diǎn)的采樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，并將得到的G個(gè)自相關(guān)值求平均；
[0009](4)將步驟(2)和步驟(3)中得到的結(jié)果相加；
[0010](5) m = m+2,重復(fù)步驟(1)至步驟(4),并對(duì)獲取的所有步驟(4)所述相加結(jié)果求平均，從而獲得對(duì)信道自相關(guān)函數(shù)的無(wú)偏估計(jì)值Φ (i)和載波頻偏的無(wú)偏估計(jì)值[0011](6)i = i+1，對(duì)觀察窗內(nèi)接收信號(hào)每個(gè)采樣點(diǎn)依次執(zhí)行步驟(1)至步驟(5)，則觀察窗口內(nèi)最大的Φ⑴所對(duì)應(yīng)的i為OFDM符號(hào)的同步位置，該同步位置對(duì)應(yīng)的爐(/)的相角為載波頻偏的估計(jì)值。
[0012]有益效果:(I)本發(fā)明通過(guò)引入連續(xù)的兩個(gè)OFDM符號(hào)之間的相關(guān)操作，徹底去除掉了信道多徑間的相互干擾，得到了無(wú)偏的同步信息和頻偏估計(jì)值；(2)本方法不需要利用任何接收端已知的導(dǎo)頻信號(hào)或訓(xùn)練序列，不給系統(tǒng)增加任何額外開(kāi)銷(xiāo)；(3)本發(fā)明提出的聯(lián)合同步和頻偏估計(jì)方法能用于包括OFDM在內(nèi)的各種具有循環(huán)前綴的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的工作流程圖。
[0014]圖2為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于OFDM系統(tǒng)的聯(lián)合同步和頻偏估計(jì)方法，包括如下步驟:
[0017](I)以觀察窗內(nèi)接收信號(hào)第i = O個(gè)采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，抽取兩個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)m-l，m的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；其中i e Ω，Ω為觀察窗內(nèi)采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù);m = l，m e gamma，gamma為接收信號(hào)中OFDM符號(hào)的個(gè)數(shù)；
[0018](2)設(shè)第m個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)為G，OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)為N，依次將第m個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的采樣點(diǎn)與其相距N個(gè)采樣點(diǎn)、且位于第m個(gè)OFDM符號(hào)尾部的采樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，然后將得到的G個(gè)自相關(guān)值求平均；
[0019](3)將第m個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的采樣點(diǎn)與第m_l個(gè)OFDM符號(hào)中與其相距N個(gè)采樣點(diǎn)的采樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，并將得到的G個(gè)自相關(guān)值求平均；
[0020](4)將步驟(2)和步驟(3)中得到的結(jié)果相加；
[0021](5) m = m+2,重復(fù)步驟(1)至步驟(4),并對(duì)獲取的所有步驟(4)所述相加結(jié)果求平均，從而獲得對(duì)信道自相關(guān)函數(shù)的無(wú)偏估計(jì)值Φ (i)和載波頻偏的無(wú)偏估計(jì)值?ΚΟ;
[0022](6)i = i+1，對(duì)觀察窗內(nèi)接收信號(hào)每個(gè)采樣點(diǎn)依次執(zhí)行步驟(1)至步驟(5)，則觀察窗口內(nèi)最大的Φ⑴所對(duì)應(yīng)的i為OFDM符號(hào)的同步位置，同步位置對(duì)應(yīng)的爐(/)的相角為載波頻偏的估計(jì)值。
[0023]假設(shè)一個(gè)OFDM系統(tǒng)包含N個(gè)子載波，每個(gè)子載波的帶寬為B，循環(huán)前綴的長(zhǎng)度為G。一個(gè)OFDM符號(hào)包含N+G個(gè)采樣點(diǎn)，標(biāo)號(hào)從O到N+G-1。每個(gè)采樣點(diǎn)的采樣周期為T(mén)，且T = 1/NB。以觀察窗內(nèi)第i個(gè)采樣點(diǎn)為起點(diǎn)獲得連續(xù)兩個(gè)OFDM符號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。先將后一個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的米樣點(diǎn)與其在同一個(gè)符號(hào)尾部相距N個(gè)米樣點(diǎn)的米樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，再將后一個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的米樣點(diǎn)與前一個(gè)OFDM符號(hào)中與其相距N個(gè)采樣點(diǎn)的采樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，然后將這兩個(gè)結(jié)果相加得到平均值。最后，通過(guò)窗內(nèi)最大值搜索裝置，估計(jì)符號(hào)的起始點(diǎn)和載波的頻偏。
[0024]具體算法描述如下:[0025]假設(shè)接收到的第m個(gè)OFDM符號(hào)可以表示為:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種用于OFDM系統(tǒng)的聯(lián)合同步和頻偏估計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟: (O以觀察窗內(nèi)接收信號(hào)第i = O個(gè)采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，抽取兩個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)m-l，m的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中ie Ω，Ω為觀察窗內(nèi)采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù);m = l，m e gamma，gamma為接收信號(hào)中OFDM符號(hào)的個(gè)數(shù)； (2)設(shè)第m個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)為G，OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)為N，依次將第m個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的采樣點(diǎn)與其相距N個(gè)采樣點(diǎn)、且位于第m個(gè)OFDM符號(hào)尾部的采樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，然后將得到的G個(gè)自相關(guān)值求平均； (3)將第m個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)前綴中的采樣點(diǎn)與第m_l個(gè)OFDM符號(hào)中與其相距N個(gè)采樣點(diǎn)的采樣點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)操作，并將得到的G個(gè)自相關(guān)值求平均； (4)將步驟(2)和步驟(3)中得到的結(jié)果相加； (5)m= m+2，重復(fù)步驟(1)至步驟(4)，并對(duì)獲取的所有步驟(4)所述相加結(jié)果求平均，從而獲得對(duì)信道自相關(guān)函數(shù)的無(wú)偏估計(jì)值Φ (i)和載波頻偏的無(wú)偏估計(jì)值 (6)i= i+1，對(duì)觀察窗內(nèi)接收信號(hào)每個(gè)采樣點(diǎn)依次執(zhí)行步驟(1)至步驟(5)，則觀察窗口內(nèi)最大的Φ⑴所對(duì)應(yīng)的i為OFDM符號(hào)的同步位置，該同步位置對(duì)應(yīng)的爐(V)的相角為載波頻偏的估 計(jì)值。
【文檔編號(hào)】H04W56/00GK103746954SQ201410030020
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】盛彬, 嚴(yán)巖, 李夏, 劉磊 申請(qǐng)人:東南大學(xué)