专利名称：一种ofdm接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法
技术领域：
本发明涉及OFDM技术领域，尤其涉及一种OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法。
背景技术：
定时采样偏差(SamplingClock Offset, SCO)和残余频偏(Residual Frequency Offset, RFO)是OFDM系统中两个非常重要的问题。尤其对帧长较长的多载波分组和连续通信系统，更是设计与实现过程中必须考虑的两个关键环节。在实际的数字通信系统中，发送端数模转换(Digital Analog Converter,DAC)与接收端模数转换(Analog Digital Converter,ADC)的采样时钟频率不可能做到完全匹配， 导致采样时钟产生频率偏差。该偏差造成的结果有两个一是OFDM符号定时点随时钟偏移；二是OFDM符号内的ICI干扰。由于实际系统中，该偏差量级较小，其造成的ICI干扰可粗略的等同于高斯白噪声。定时采样点偏差在频域对信号的影响体现为幅角旋转量与OFDM 符号数及符号内子载波序号的乘积成正比。因此，在FFT尺寸较大且信号帧内OFDM符号数较多的情况下，该旋转造成的影响是不可忽略的。此外，由于系统量化和噪声的影响，接收机完成频偏估计和纠正后总会存在着残余频率偏差。对小尺寸的星座图而言，当残余频偏小于子载波间隔的3%时，其造成的ICI 可忽略不计。然而残余频偏本身会造成每个OFDM符号的初始相位旋转，该旋转有累积效应，特别对长帧数据影响较大，即对长帧前几个OFDM符号还能正确解调，对后面的OFDM符号，由于相位旋转的积累使星座图有明显的旋转，从而造成解映射错误，因而必须对这种残余频偏造成的相位旋转校正。因此研究OFDM接收机SCO与RFO的估计方法则成为一件非常有意义的事情。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供了一种OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，以有效提升估计结果的准确性及稳定性。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，该方法包括利用快速傅里叶变换将时域OFDM符号信息变换至频域；将OFDM符号的频域信息与之前对应OFDM符号进行差分运算，得到中间变量Z ；提取除低频区域导频对应位置以外的其他导频对应位置上中间变量Z的幅角信息；将正负导频区域内幅角信息进行加法与减法运算；利用信道估计与跟踪结果对加或减得到的幅角信息进行加权处理；
累加并计算当前SCO与RFO的估计值；以及利用平滑滤波器对估计结果进行平滑处理得到稳定后的SCO与RFO数值。上述方案中，所述将OFDM符号的频域信息与之前对应OFDM符号进行差分运算得到中间变量Z，是利用无线信道的伪静态特性，将相关时间内前后OFDM符号频域信息作差分相关处理得到中间变量Z。上述方案中，所述将OFDM符号的频域信息与之前对应OFDM符号进行差分相关运算，得到中间变量Z，采用下列公式
权利要求
1.一种OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，其特征在于，该方法包括 利用快速傅里叶变换将时域OFDM符号信息变换至频域；将OFDM符号的频域信息与之前对应OFDM符号进行差分运算，得到中间变量Z ； 提取除低频区域导频对应位置以外的其他导频对应位置上中间变量Z的幅角信息； 将正负导频区域内幅角信息进行加法与减法运算； 利用信道估计与跟踪结果对加或减得到的幅角信息进行加权处理； 累加并计算当前SCO与RFO的估计值；以及利用平滑滤波器对估计结果进行平滑处理得到稳定后的SCO与RFO数值。
2.根据权利要求1所述的OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，其特征在于，所述将OFDM符号的频域信息与之前对应OFDM符号进行差分运算得到中间变量Z，是利用无线信道的伪静态特性，将相关时间内前后OFDM符号频域信息作差分相关处理得到中间变量Z。
3.根据权利要求2所述的OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，其特征在于，所述将OFDM符号的频域信息与之前对应OFDM符号进行差分相关运算，得到中间变量 Z，采用下列公式^kj ——: ykjyk,i-m(νμ + ΝΛ= exp jlK{ktl + W)· ff' g Hkj-Xkj-VN ffl JfNm λ-Ν Λ , ,exp -j2K{ktSl-m) + {l-mW)· fft s Hki m - x/ m +nkJVN ffl y<N + _/v、= exp ilnmikt^^f). ；+ g \HkJ\2 }xj+nkJVffl J其中，m为相隔OFDM符号数，1为OFDM符号序号，k为子载波序号，H为信道估计或跟踪值，Nfft为FFT点数，Ng为保护间隔，M为RFO，t.为SCO。
4.根据权利要求1所述的OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，其特征在于，所述提取除低频区域导频对应位置以外的其他导频对应位置上中间变量Z的幅角信息，是提取导频位置上对应的中间变量Z的幅角信息，并剔除低频区域导频位置上对应的中间变量Z的幅角信息。
5.根据权利要求1所述的OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，其特征在于，所述将正负导频区域内幅角信息进行加法与减法运算，能够同时计算出两个估计值。
6.根据权利要求1所述的OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，其特征在于，所述利用信道估计与跟踪结果对加或减得到的幅角信息进行加权处理，加权因子akl = I7^I, k e Cp，1为OFDM符号序号，k为子载波序号，H为信道估计或跟踪值，Cp为表示正子载波部分，与负子载波部分对称。
7.根据权利要求1所述的OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，其特征在于，所述累加并计算当前SCO与RFO的估计值，采用以下两个公式
8.根据权利要求1所述的OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，其特征在于，所述利用平滑滤波器对估计结果进行平滑处理得到稳定后的SCO与RFO数值，采用公式 ζ Δ(η) = α · ζ Δ(η-1) + β · ζ Δ，ζ = ΔοΓζ = f.实现，其中，α 和 β 是滤波器的平滑因子。
全文摘要
本发明公开了一种OFDM接收机定时采样偏差与残余频偏的估计方法，包括利用快速傅里叶变换将时域OFDM符号信息变换至频域；将OFDM符号的频域信息与之前对应OFDM符号进行差分运算，得到中间变量Z；提取除低频区域导频对应位置以外的其他导频对应位置上中间变量Z的幅角信息；将正负导频区域内幅角信息进行加法与减法运算；利用信道估计与跟踪结果对加或减得到的幅角信息进行加权处理；累加并计算当前SCO与RFO的估计值；以及利用平滑滤波器对估计结果进行平滑处理得到稳定后的SCO与RFO数值。本发明通过剔除低频区域内导频子载波在进行SCO及RFO估计时带来的不确定性干扰，提高了SCO与RFO的估计精度。
文档编号H04L27/26GK102377710SQ20101025151
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者亓中瑞, 曲文泽, 陈杰 申请人:中国科学院微电子研究所