专利名称：Ofdm系统中整数倍子载波频偏的估计方法
技术领域：
本发明涉及数字通信领域，特别是涉及一种OFDM系统中整数倍子载波频偏的估 计方法。
背景技术：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，) i一禾中$ 载波调制方式，具有频谱效率高、带宽扩展性强、抗多径干扰能力强的优点。在OFDM系统中，由于发射机和接收机的本振之间存在一定程度上的失配，同时发 射机和接收机之间的相对运动和周围传播环境的变化，都会引入一定的多普勒频移，使得 接收信号在频域内发生偏移，这种发射机和接收机之间的频率偏差称为载波频偏。载波频 偏可分为整数倍子载波频偏和分数倍子载波频偏两部分，根据OFDM系统子载波带宽的大 小对载波频偏进行归一化处理。OFDM系统对于载波频偏非常敏感，分数倍子载波频偏会在 各子载波之间造成能量泄漏，导致子载波之间的正交性遭到破坏，从而引入子载波间干扰 ICKInter Carrier Interference)，使得系统的误码率性能恶化。而整数倍子载波频偏虽 然不会破坏子载波之间的正交性，但会造成频域符号数据的循环移位，从而导致接收数据 错误。在实际的OFDM系统中，考虑到RF(射频)部分滤波器的影响，产生的基带OFDM 信号并不占满整个信号带宽，通常在整个频带的高频部分留出一定的子载波，这些子载波 通常位于滤波器的滚降区域内且不承载任何有效数据，以避免滤波器的滚降对有用信号造 成幅度衰减；同时在高频部分适当填零处理还可以实现对有用信号的过采样处理，以避免 当接收端以两倍基带采样速率进行采样时，因为采样速率不足导致在数模转换时产生伪信 号。因此在实现中通常把这些填零处理的子载波称为虚拟子载波。利用OFDM信号的这种特性，在接收端就可以根据检测有效数据载波和虚拟子载 波的边界来估计整数倍的子载波频偏。但这种算法的应用范围存在一定的制约性。在平衰 落信道中，信道的频率响应在整个OFDM信号带宽内是平坦的，因此可以通过累积载波能量 的方法准确地找出有效数据载波和虚拟子载波的能量边界。但在大多数的宽带OFDM系统 中，因为多径的影响，信道的频域响应在整个OFDM信号带宽内是频率选择性衰落的。在有 些情况下，信道在有效数据载波和虚拟子载波的边界位置增益很小，采用累积载波能量的 方法并不能确保两者之间的能量边界阶跃特性体现得很明显，这种情况下通过检测能量边 界来估计载波频偏的方法就存在误检的可能。另外通常接收机前端滤波器在设计时其通带 大小都是有限的，当存在较大的载波频偏时，有用信号就有可能落入滤波器的滚降区间甚 至阻带区间，这会对处于边界附近的有用载波信号带来极大的幅度衰减，从而模糊了有效 数据载波和虚拟子载波之间的边界区分，这样也会影响上述检测算法的性能。在有频域训练序列的OFDM系统中，还可以利用接收频域训练序列和本地已知频 域训练序列之间的互相关特性来检测整数倍子载波频偏长。这种方法通常需要对接收频域 训练序列进行循环移位后再进行互相关操作；同时互相关操作之前还需要消除频域信道带来的影响，上述操作通常都需要大量的复数乘法运算，受制于复杂度的制约，通常基于上述 算法实现的OFDM系统，其所能检测的整数倍载波频偏范围都很有限。而且该算法仅适用于 有频域训练序列的OFDM系统，对一般的OFDM系统无法实现载波频偏的盲估计。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种OFDM系统中整数倍子载波频偏的估计方 法，实现整数载波频偏的盲估计，而且能够在有效数据载波和虚拟子载波之间能量边界阶 跃特性较模糊的情况下进行整数倍子载波频偏估计。为解决上述技术问题，本发明的OFDM系统中整数倍子载波频偏的估计方法，包括 如下步骤步骤一，对OFDM频域信号分别选取载波中心频点两侧正负半频频带内位于有效 数据载波和虚拟子载波的理想边界位置kB附近个数为K的载波信号，分别记作Rp(k，i)和 Rn(k, i),0 ^ k < K ；步骤二，求信号Rp(k，i) *RN(k，i)各两两对应的载波信号之间的能量差D(k，i)；步骤三，以OFDM符号时长为周期，逐符号累积能量差D (k，i)，得到累积的能量差
权利要求
1.一种OFDM系统中整数倍子载波频偏的估计方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一，对OFDM频域信号分别选取载波中心频点两侧正负半频频带内位于有效数据 载波和虚拟子载波的理想边界位置kB附近个数为K的载波信号，分别记作Rp(k，i)和
2.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于选取信号Rn(k，i)和Rp(k，i)时必须将 所述理想边界位置kB包含在抽取序列中间，两两对应的子载波之间的频率偏差为固定值， 选取的个数K根据需要估计的频偏大小进行配置。
3.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于步骤四中所述的平均值E1，按如下方式 进行统计；在理想边界位置kB两侧对称选取总计2P个载波信号累积的能量差C(k)进行统计平 均，五
4.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于步骤六所述的平均值E2按如下方式进 行统计；在阶跃的估计位置h两侧对称选取总计2Q个载波信号累积的能量差C(k)进行统计 平均，五2 = ^ Σ+ ？)，其中，0 < Q < min (Ii1，Fk1)，-Q < q < Q-I。
全文摘要
本发明公开了一种OFDM系统中整数倍子载波频偏的估计方法，包括如下步骤在频域信号中选取多个符号，从每个符号正负频选取相同长度的两段数据；求这两段信号两两点之间的能量差，生成差值序列；将逐个符号的差值序列相加形成信号能量差序列；计算信号能量差的平均值；根据平均值确定信号能量差序列的阶跃位置，用该位置周围的序列点再计算平均值作为判决阈值；用判决阈值判决信号能量差序列；对判决结果逐点累加，并寻找最小值；根据最小值估计整数倍子载波频偏值。本发明能实现整数载波频偏的盲估计，能在有效数据载波和虚拟子载波之间能量边界阶跃特性较模糊的情况下进行整数倍子载波频偏估计，并能降低计算的复杂度，可靠性高，消耗时间少。
文档编号H04L27/26GK102006255SQ20091005787
公开日2011年4月6日 申请日期2009年9月3日 优先权日2009年9月3日
发明者朱华, 沈潜, 程鑫豪 申请人:卓胜微电子(上海)有限公司