专利名称：Ofdm系统中采样频率残留偏差的修正方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于无线通信领域中的OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交频分复用)技术，具体涉及一种OFDM系统中采样频率残留偏差的修正方法及系统。
背景技术：
在实际通信系统中，发送端D/A变换器和接收端A/D变换器分别采用各自的时钟，使 得发送信号和接收信号之间存在采样频率偏差。采样频率偏差一方面使接收数据发生相位 偏转，另一方面也破坏了子载波间的正交性，对正确解码造成很大影响，这要求对采样频 率偏差做出准确的估计并修正。
在OFDM通信系统中，采样频率偏差的估计和修正通常是在时域进行的。然而，若在 时域只做一次采样频率偏差的估计和修正，如果估计或修正时稍有偏差，随着时间的积累， 这种偏差会越来越大，最终仍然会造成很大的误码，使系统性能下降；或者由于采样时钟 受环境影响产生微小偏差，但随着时间的积累，也会使偏差越来越大，同样会对系统造成 很大误码。因此，必须在完成一次采样频率偏差的估计和修正之后，做进一步的跟踪，以 不断消除采样频率偏差造成的影响。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种OFDM系统中采样频率残留偏差的修正 方法及系统，可有效地降低系统的误码率，提高系统性能。 本发明的技术方案是
一种OFDM系统中采样时钟频率残留偏差的修正方法，其步骤包括
1) 在接收端，去除当前接收的每个频域OFDM符号携带的调制信息；
2) 在上述去除调制信息的OFDM符号中选取多个频点，并对选取的频点计算相位曲 线和相位曲线的斜率；
3) 根据上述相位曲线的斜率，对信道估计值进行修正；
4) 利用修正后的信道估计值对下一个接收到的OFDM符号进行均衡。
所述步骤1)中去除调制信息的具体步骤为将接收端星座解映射的二进制序列重新映 射为符号序列，每个OFDM符号的映射方式与其解映射的方式相对应，之后，求解解映射前、均衡后的符号与相应的重新映射后的符号的相位之差。
所述步骤1)中去除调制信息的具体步骤还可以为将接收端星座解映射并进行信道解 码后的二进制序列，重新进行相应的信道编码并映射为符号序列，且每个OFDM符号的映 射方式与其解映射的方式相对应，之后，求解解映射前、均衡后的符号与相应的重新映射 后的符号的相位之差。
所述步骤2)中选取的频点为频域OFDM符号中的中间频带的频点，且选取的正、负 频率点的中心频点关于零频对称。
所述步骤2)的相位曲线的斜率值计算为，用正频率的各个点的纵坐标值分别减去相对 应的负频率的各个点的纵坐标值，然后再分别除以它们之间的横坐标间距，由此得到相位 曲线的斜率值。
所述步骤3)中对信道估计值进行修正的方法为i/^二i/^xe^'"，其中，Z/。w是用 于前一次均衡的信道估计值，//"^为即将用于对当前数据符号进行均衡的信道估计值，《为 斜率，k为一个OFDM符号中各个子载波的频域序号。
所述步骤4)中釆用反馈环的方法，利用当前修正好的信道估计值对接收到的下一个 OFDM符号进行均衡，从而形成反馈环路。
一种OFDM系统中采样频率残留偏差的修正系统，该系统包括 一去除调制信息模块，用于在OFDM系统接收端去除调制信息； 一选取优选频点模块，用于在每个频域OFDM符号中选取多个优选的频点； 一采样频率残留偏差估计模块，用于对优选频点计算相位曲线，并得到该相位曲线的
斜率；
一信道估计修正模块，根据上述相位曲线的斜率，对信道估计值进行修正；
和一反馈环均衡模块，对下一个接收到的OFDM符号进行均衡。 所述去除调制信息模块接收OFDM系统接收端的星座解映射模块的信号。或所述去除 调制信息模块接收OFDM系统接收端的信道解码模块的信号。 与现有技术相比，本发明的有益效果是
本发明提出了一种OFDM系统中釆样时刻残留偏差的修正方法及系统。该方法在接收 端频域内对采样频率残留偏差进行估计，进一步利用该残留偏差对信道估计值进行修正， 并且采用反馈环的方法将当前修正值用于下一个OFDM符号的均衡，从而避免了由于最开 始采样频率偏差估计和修正的误差以及采样时钟本身的误差所造成系统误码性能下降的影响，有效地降低了系统的误码率，提高了系统性能。
图l本发明采样频率残留偏差修正系统框图2采用本发明采样频率残留偏差修正方法的系统星座图3未采用本发明采样频率残留偏差修正方法的系统星座图(a);
图4未采用本发明采样频率残留偏差修正方法的系统星座图(b);
图5未采用本发明采样频率残留偏差修正方法的系统星座图(C)。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述
参考图l，现有的0FDM接收端包括采样频率偏差纠正模块1、 0FDM解调模块2、星座 解映射模块4和信道解码模块5，本发明在OFDM接收端进行采样频率残留偏差的修正系统 包括 一去除调制信息模块，用于在OFDM系统接收端去除调制信息； 一选取优选频点模 块，用于在每个频域OFDM符号中选取多个优选的频点； 一采样频率残留偏差估计模块， 用于对优选频点计算相位曲线，并得到该相位曲线的斜率； 一信道估计修正模块，根据上 述相位曲线的斜率，对信道估计值进行修正；和一反馈环均衡模块，对下一个接收到的 OFDM符号进行均衡。
去除调制信息模块去除调制信息的方法为将接收端星座解映射的二进制序列重新映射为 符号序列，每个OFDM符号的映射方式与其解影射的方式相对应。之后，求解解映射前、 均衡后的符号与相应的重新映射后的符号的相位之差，这样即可去除调制信息。去除调制 信息的方法也可以是将接收端星座解映射并进行信道解码后的二进制序列，重新进行相 应的信道编码并映射为符号序列，且每个OFDM符号的映射方式与其解映射的方式相对 应。之后，求解解映射前、均衡后的符号与相应的重新映射后的符号的相位之差。该相位 之差有两种求解方法 一种是两者相位直接相减；另一种是两者做共轭相乘或者直接相除， 然后求运算结果的相位。
选取优选频点模块选取优选频点的原则为在每个频域OFDM符号中，由于边缘频带 和零频附近都容易受到干扰，因此不予选择它们，而选择中间频带的频点。通常，优选频 点的选取方法多种多样，只要能利用这些优选频点尽量精确的计算出相关相位曲线的斜率 即可。比如，可以选择位于正频率中间频带的M/2个连续点和负频率中间频带的M/2个连续点，M大约为有效子载波个数的一半左右，且选取的正负频率的点关于零频对称。
去除调制信息时的每个OFDM符号的相关相位曲线在理想情况下应该是一条直线，但 由于受到不理想信道的各种干扰，相关相位曲线近似为一条直线，其斜率就是采样频率残 留偏差。这里，采样频率残留偏差估计模块求斜率的方法可以有多种。例如，若优选频点 是按照上述方法，即选择位于正频率中间频带的M/2个连续点和负频率中间频带的M/2个 连续点，且选取的正负频率的点关于零频对称，那么可以用正频率的各个点的纵坐标值分 别减去相对应的负频率的各个点的纵坐标值，然后再分别除以它们之间的横坐标间距，由 此得到M/2个斜率值，再将这M/2个斜率值进行平均，即可近似得到相关相位曲线的斜率； 也可以先用所有优选正频率点的纵坐标值之和减去所有优选负频率点的纵坐标值之和，再 除以优选正频率点与优选负频率点的中心位置之差，也可以近似得到相关相位曲线的斜 率。除此之外，还有其它求斜率的方法；所选优选频点的方式不同，求斜率的方法也不同。 信道估计修正模块对信道估计值进行修正的方法为//^二/Z^x^M。其中，//。w
是用于前一次均衡的信道估计值，/f"^为即将用于对当前数据符号进行均衡的信道估计值， 《为斜率，k为一个OFDM符号中各个子载波的频域序号。信道估计值一直在不断地进行
修正，当前修正后的/4^会变成下一次修正时的/Z。w。
均衡模块采用反馈环的方法，利用当前修正好的信道估计值对接收到的下一个OFDM 符号进行均衡，从而形成反馈环路。
本发明0F簡接收端进行采样频率残留偏差的修正方法具体为
首先，将星座解映射后的数据或者信道解码后的数据去除调制信息。如果星座解映射 之后就去除调制信息，则去除调制信息模块6接在图1中的A点处，且去除调制信息时只 需要将解映射的二进制符号按照解映射方式再重新映射成星座符号，然后再用均衡后的数 据符号与该星座符号的对应点做相关，可以得到一组相关相位；如果星座解映射之后又进 行了信道解码才去除调制信息，则去除调制信息模块6需要接在图1中的B点处，然后将 B点处的二进制符号再进行相应的信道编码，以及相应的星座映射，重新变回星座符号， 再用均衡后的数据符号与该星座符号的对应点做相关，得到一组相关相位。
之后，选取优选频点模块7按照选取原则，在去除调制信息后的一组相关相位中，选 择其中的优选频点。在图1的采样频率残留偏差估计模块8中，利用上述优选频点计算相 关相位曲线的斜率，即采样频率残留偏差值。然后，信道估计修正模块9再利用计算出的 采样频率残留偏差对信道估计值进行修正。最后根据修正后的信道估计值，均衡模块3对 后续OFDM符号进行均衡。本发明的采样频率残留偏差修正方法的整个流程形成了一个反馈环路，这样可以在 OFDM接收端的频域内，不断跟踪采样频率的残留偏差，并利用此偏差不断地对信道估计值 进行修正，每个做均衡的OFDM符号都使用当前最新的信道估计值进行均衡。
采用本发明的采样频率残留偏差修正系统的星座图如图2所示，该图的仿真采用 64QAM星座映射，图中显示了 15000个数据符号点，可以看出，星座图效果非常好，该 星座图信噪为42dB左右。而未采用本发明的采样频率残留偏差修正系统的星座图如图3 ——图5所示，其中图3仿真了 5000个数据符号点，图4仿真了 IOOOO个数据符号点， 图5仿真了 15000个点，其余仿真条件都和图2的一样。从图3——图5中可以看出，星 座图发生了很大的旋转，且略有扩散；随着时间的积累，即数据符号点的增多，旋转角度 越来越大。当数据符号点数与图2中的相同，也是15000点时，已经很难正确解调，且此 时的星座图信噪比已经下降到19dB左右，比采用本发明采样频率残留偏差修正系统的信 噪比降低了20多dB。由此可以看出，本发明可以有效减少采样频率残留偏差随着时间积 累对系统所造成的影响，具有良好的实用性。
以上通过详细实施例描述了本发明所提供的OFDM系统的采样频率残留偏差修正方 法及系统，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明实质的范围内，可以对本发明做 一定的变形或修改；其制备方法也不限于实施例中所公开的内容。
权利要求
1、一种OFDM系统中采样时钟频率残留偏差的修正方法，其步骤包括1)在接收端，去除当前接收的每个频域OFDM符号携带的调制信息；2)在上述去除调制信息的OFDM符号中选取多个频点，并对选取的频点计算相位曲线和相位曲线的斜率；3)根据上述相位曲线的斜率，对信道估计值进行修正；4)利用修正后的信道估计值对下一个接收到的OFDM符号进行均衡。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中去除调制信息的具体步骤 为将接收端星座解映射的二进制序列重新映射为符号序列，每个OFDM符号的映射方式 与其解映射的方式相对应，之后，求解解映射前、均衡后的符号与相应的重新映射后的符 号的相位之差。
3、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中去除调制信息的具体步骤 为将接收端星座解映射并进行信道解码后的二进制序列，重新进行相应的信道编码并映 射为符号序列，且每个OFDM符号的映射方式与其解映射的方式相对应，之后，求解解映 射前、均衡后的符号与相应的重新映射后的符号的相位之差。
4、 如权利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中选取的频点为频 域OFDM符号中的中间频带的频点，且选取的正、负频率点的中心频点关于零频对称。
5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2)的相位曲线的斜率值计算为， 用正频率的各个点的纵坐标值分别减去相对应的负频率的各个点的纵坐标值，然后再分别 除以它们之间的横坐标间距，由此得到相位曲线的斜率值。
6、 如权利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中对信道估计值进 行修正的方法为//^-H^xe^'"，其中，/f。w是用于前一次均衡的信道估计值， 为即将用于对当前数据符号进行均衡的信道估计值，《为斜率，k为一个OFDM符号中各 个子载波的频域序号。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中采用反馈环的方法，利用 当前修正好的信道估计值对接收到的下一个OFDM符号进行均衡，从而形成反馈环路。
8、 一种OFDM系统中采样频率残留偏差的修正系统，该系统包括 一去除调制信息模块，用于在OFDM系统接收端去除调制信息； 一选取优选频点模块，用于在每个频域OFDM符号中选取多个优选的频点； 一采样频率残留偏差估计模块，用于对优选频点计算相位曲线，并得到该相位曲线的斜率；一信道估计修正模块，根据上述相位曲线的斜率，对信道估计值进行修正；和一反馈环均衡模块，对下一个接收到的OFDM符号进行均衡。
9、 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述去除调制信息模块接收OFDM系统 接收端的星座解映射模块的信号。
10、 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述去除调制信息模块接收OFDM系统 接收端的信道解码模块的信号。
全文摘要
本发明公开了一种OFDM系统中采样频率残留偏差的修正方法及系统，属于无线通信领域中的OFDM技术领域。该方法包括在接收端，去除当前接收的每个频域OFDM符号携带的调制信息；在去除调制信息的OFDM符号中选取多个频点，并对选取的频点计算相位曲线和相位曲线的斜率；根据相位曲线的斜率，对信道估计值进行修正；利用修正后的信道估计值对下一个接收到的OFDM符号进行均衡。本发明避免了由于最开始采样频率偏差估计和修正的误差以及采样时钟本身的误差所造成系统误码性能下降的影响，有效地降低了系统的误码率，提高了OFDM系统的性能。
文档编号H04L27/01GK101547175SQ20091008218
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者烨 冀, 吴毅凌, 李红滨, 赵玉萍 申请人:北京大学;北京三梯通网络技术有限公司