专利名称：Ofdm同步导频发送方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线蜂窝系统中的信息传输领域，特别涉及无线蜂窝系统的导频设置和频偏估计的方法及系统。
背景技术：
OFDM(正交频分复用)技术实际上是MCM(Multi-CarrierModulation，多载波调制)的一种。其主要思想是，将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ICI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。但是OFDM系统又是对频率偏移非常的敏感，较小的频率偏移就会引起比较严重的码间干扰，从而影响系统性能，所以，频偏估计方法的设计是OFDM系统的一项关键工作。
正交频分复用(OFDM)系统是当前产业界和学术界关注的热点问题，已经有许多的无线通信系统是基于MIMO-OFDM的，如IEEE802.16e，IEEE802.11n等，CMMB，并且MIMO-OFDM极有可能在下一代移动通信系统中占据主导地位。
采用MIMO-OFDM的一个主要原因在于MIMO-OFDM系统能够提供宽带无线接入的能力，而在宽带接入中，设计有效且资源需求少的前导序列是非常具有挑战性的问题。
这里采用的系统是OFDM的系统，它的符号结构如图6所示，包括601循环前缀和OFDM符号，OFDM符号后面的部分602与前面的循环601前缀是一样的。
经典的OFDM系统中时频同步算法总结如下应用前导序列，和OFDM符号的相关可以估计时间和频率偏移。
在帧到达后，首先通过对时域上的前导序列，和OFDM符号的相关得到符号时间同步及1/2个子载波内的频偏估计，然后通过付氏变换，用频域上的导频序列进行匹配得到整数倍子载波间隔频偏(简称整数频偏)估计。
目前，频偏估计首先利用循环前缀与OFDM的相关，估计出小数倍频偏，然后再通过付氏变换，在频域通过相关来估计出整数倍频偏，如图5所示。
用于频偏估计的导频放置每个OFDM的符号长度为N点的取样值，然后把后面的L点在OFDM符号的前面进行重复，L≤N，如图4所示。其中，N是每个OFDM符号的取样点数，L是循环前缀的取样点数。
频率偏移估计
是通过对OFDM符号及其循环前缀之间的相关计算而得到的。它的函数计算方法如下 其中，γ是通过基带接收信号的cp中的取样值与在OFDM符号中相应的取样值之间的相关值得到的 其中，r(k)是基带接收信号的第k个取样值，N是进行相关计算的信号取样之间的时间间隔数，正好等于OFDM符号进行FFT运算的点数，L是相关运算窗口的长度，在这里正好等于OFDM符号循环前缀CP的长度。其原理如图3所示。
现有的频率偏移估计方法中，是根据OFDM符号及其循环前缀之间的相关计算进行的，频率偏移估计的范围有限，是1/2个子载波的宽度，而OFDM系统的频率偏移经常会大于1/2个子载波的宽度。这就需要额外的采用整数倍频偏的估计方法进行估计。
需要改善的就是在通过改变导频放置的特点，加大频率偏移估计的范围，在实现复杂度增加非常小的情况下，频率估计的范围变的满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种频率偏移估计方法和系统。
按照本发明的一方面，一种OFDM同步导频发送系统，包括在发射端， 导频序列生成模块，用来产生导频序列信号，其中导频序列满足如下的条件 m(n)＝m(N+n)或m(n)＝m(2N-n)； 付氏变换模块，将信号从频域变换到时域。
按照本发明的另一方面，一种OFDM同步导频接收系统，包括在接收端， 时间同步模块，进行时间偏差估计； 相关运算模块，将用于同步的序列的两个部分按照相应的顺序进行相关运算； 小数倍频偏估计模块，对小于半个子载波的频偏进行估计； 整数倍频偏估计模块，对子载波倍数的频率偏移进行估计； 反付氏变换模块，将信号从时域变换到频域； 数据解调模块，将传输的数据解调出来。
本发明可以不用进行反付氏变换，就可以估计整数倍频率偏移，使实现复杂度大大减小。
图1是改进导频设置的频偏估计的通信系统的结构图； 图2是改进导频序列的结构图； 图3是小数倍频偏估计的原理图； 图4是现在的改进导频序列的结构图； 图5是现在的导频设置的频偏估计的通信系统的结构图； 图6是OFDM系统的符号结构组成。
具体实施例方式 本发明的频率偏移估计方法如图1所示，在发射端，包括如下步骤 两个连续的同步符号，长度相同，传送2N个数据符号，或者是一个同步符号，分成两个部分； 发送的导频序列满足下面的条件 m(n)＝m(N+n)或 m(n)＝m(2N-n) 1≤n≤N-1 其中，m(n)是第n点取样的符号值，N是数据符号长度。
发射端的导频序列设计如图2所示。
本发明的频率偏移估计方法如图1所示，在接收端，接收信号为 r(n)＝m(n)*ej2πεn/2N 其中，r(n)是基带接收信号的第n个取样值，m(n)是发送的信号，ε是频偏值，N是进行相关计算的信号取样之间的时间间隔数，频率偏移估计是通过对导频符号进行如下计算而得到的。它的函数计算方法如下，即选择适当的频偏值使下面这个函数的值最大的频率值即是估计出来的频率偏移值 其中， 而α(n)＝r(n)*r*(2N-n) 其中，α(n)是通过基带接收信号前后两部分的取样值相乘得到的。
将上面公式进行简化，得到
我们知道，当频偏的估计值
时，
的值最大，即在f的范围是1/2个子载波时，频偏的估计范围是N/2个子载波。其中，r(k)是基带接收信号的第k个取样值，N是进行相关计算的信号取样之间的时间间隔数，正好等于OFDM符号进行FFT运算的点数。
在实际实施过程中，我们可以令
的倍数进行递增，直到达到频偏估计的范围为止。
本发明提供一种在实现复杂度非常小的情况下，使信道估计的精度提高的一种导频设置系统。系统的结构如图1所示。包括 导频序列生成模块(101)，用来产生导频序列信号； 付氏变换模块(102)，将信号从频域变换到时域； 在接收端， 时间同步模块(103)，进行时间偏差估计； 相关运算模块(104)，将用于同步的序列的两个部分按照相应的顺序进行相关运算。
小数倍频偏估计(105)，对小于半个子载波的频偏进行估计； 整数倍频偏估计(107)，对子载波倍数的频率偏移进行估计； 反付氏变换模块(108)，将信号从时域变换到频域； 数据解调(109)，将传输的数据解调出来。
实施例 本实施例采用了两个连续的同步符号，长度相同，传送4096个数据符号，分成两个部分。发送的导频序列满足下面的条件 m(n)＝m(N+n)或 m(n)＝m(2N-n) 1≤n≤N-1 在接收端，包括如下步骤，其中，接收信号为 r(n)＝m(n)*ej2πεn/2N 其中，r(n)是基带接收信号的第n个取样值，m(n)是发送的信号，ε是频偏值，N是进行相关计算的信号取样之间的时间间隔数，频率偏移估计是通过对导频符号进行如下计算而得到的。它的函数计算方法如下，即选择适当的频偏值使下面这个函数的值最大的频率值即是估计出来的频率偏移值 其中， 而α(n)＝r(n)*r*(2N-n) 其中，α(n)是通过基带接收信号前后两部分的取样值相乘得到的。
将上面公式进行简化，得到
则在f＝ε/N时，
的值最大，即在f的范围是1/2个子载波时，频偏的估计范围是N/2个子载波。每个子载波的宽度是39.0625kHz，总的带宽是8M.这样频偏估计的最大值是1MHz。
其中，r(k)是基带接收信号的第k个取样值，N是进行相关计算的信号取样之间的时间间隔数，正好等于OFDM符号进行FFT运算的点数。
改进的导频设置，以及改进的频偏估计方法使OFDM系统的频偏估计的范围增大N/4倍。
权利要求
1.一种OFDM同步导频发送系统，包括在发射端，
导频序列生成模块(101)，用来产生导频序列信号，其中导频序列满足如下的条件
m(n)＝m(N+n)或m(n)＝m(2N-n)；
付氏变换模块(102)，将信号从频域变换到时域。
2.一种OFDM同步导频发送系统，包括在接收端，
时间同步模块(103)，进行时间偏差估计；
相关运算模块(104)，将用于同步的序列的两个部分按照相应的顺序进行相关运算；
小数倍频偏估计模块(105)，对小于半个子载波的频偏进行估计；
整数倍频偏估计模块(107)，对子载波倍数的频率偏移进行估计；
反付氏变换模块(108)，将信号从时域变换到频域；
数据解调模块(109)，将传输的数据解调出来。
3.按权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述系统为OFDM无线通信系统。
4.按权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述系统为包含循环前缀的OFDM系统。
5.一种OFDM同步导频发送方法，包括在发射端，
由导频序列生成模块(101)产生导频序列信号，其中导频序列满足如下的条件
m(n)＝m(N+n)或m(n)＝m(2N-n)；
由付氏变换模块(102)将信号从频域变换到时域。
6.一种OFDM同步导频发送方法，包括在接收端，
由时间同步模块(103)进行时间偏差估计；
由相关运算模块(104)将用于同步的序列的两个部分按照相应的顺序进行相关运算；
由小数倍频偏估计模块(105)对小于半个子载波的频偏进行估计；
由整数倍频偏估计模块(107)对子载波倍数的频率偏移进行估计；
由反付氏变换模块(108)将信号从时域变换到频域；
由数据解调模块(109)将传输的数据解调出来。
7.按权利要求5所述的方法，其特征在于所述导频符号为两个连续的同步符号。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于所述两个连续的同步符号的长度相同。
9.按权利要求5所述的方法，其特征在于所述导频符号为一个连续的同步符号。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于所述一个连续的同步符号分为两部分。
全文摘要
一种OFDM同步导频发送系统，包括在接收端，时间同步模块(103)，进行时间偏差估计；相关运算模块(104)，将用于同步的序列的两个部分按照相应的顺序进行相关运算；小数倍频偏估计模块(105)，对小于半个子载波的频偏进行估计；整数倍频偏估计模块(107)，对子载波倍数的频率偏移进行估计；反付氏变换模块(108)，将信号从时域变换到频域；数据解调模块(109)，将传输的数据解调出来。本发明可以不用进行反付氏变换，就可以估计整数倍频率偏移，使实现复杂度大大减小。
文档编号H04L27/26GK101764775SQ20081018493
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者付景兴 申请人:三星电子株式会社, 北京三星通信技术研究有限公司