据（2)式可知，采样频偏主要是由I部分的相位偏差和W 2部分ICI抖动引起。补偿分三 步进tx :
[0063](1)根据估计出的采样频偏A/得到当前符号的样值定时偏差G'，
[0064] <7 =[(八，+L)(w-1) +L]*A/. (Q)
[0065] 采用传统的频域补偿方法对接收后的解调信号R = {Xl，x2, . . .，xj进行相位补 偿，实际信号的第一项Wi补偿结果为：
[0069] 即为图1中的补偿偏差相角。当频偏A f?估计完全精准时，a = 〇;当Af?和G的 绝对偏差越来越大，a就越大，即代表1估计偏差越大。
[0070] 相位补偿后再进行星座判决得到初次补偿的接收信号R2 = {xi，X2? ? Xn }〇
[0071] (2)计算各子载波受到的ICI影响Qk，
[0072]
[0073] 再将接收后解调信号R2减去各个子载波的ICI影响Qk，即削弱接收信号中的 ICI干扰。然后得到修正的接收后解调信号再 对R。进行频域补偿，进行相位补偿，接着进行星座判决得到校正后的补偿信号1? 3 = {xi，X2 j . . . j Xn }〇
[0074] (3)当修正补偿起作用时，补偿后的信号相对初次补偿结果的误码率会更低，再将 的结果作为补偿结果放入步骤（2)中再计算ICI，然后相位补偿可以得到更精确的补偿结 果。这样循环迭代5次（仿真表明5次循环迭代补偿后解调趋于稳定），将最后一次校正后 的补偿结果作为最终的解调信号艮。
[0075] 图2是新补偿方法有效的情况：当％部分的估计偏差较小，即经过相位补偿之后 Wi的初次补偿偏差角a较小，星座点也只是在星座点正确判决区域内抖动，此时，通过新补 偿方法将ICI引起的抖动通过循环迭代不断削弱，可使补偿后的星座点不误码。但若经过 相位补偿之后的初次补偿偏差角a已经较大，导致星座点是在正确判决区域边界或者远离 边界的位置抖动，则即使削弱ICI的抖动也无法使该星座点得到正确判决。
[0076] 新补偿方法只能校正主要是由于ICI抖动引起的补偿误码，而无法改变主要是由 于的初次补偿偏差引起的补偿误码，这就要求当的估计精度一定的情况下，需要满足两个 条件才能使新方法有效：1)G绝对值不能太大，本方法仿真试验中G < 0. 5(由（12)式知G 越大则补偿偏差越大）；2)信道噪声不能太大（SNR多40dB)，否则星座点的抖动可能主要 是由于信道噪声引起，而不是ICI引起的。
[0077] 下面仿真不同G和情况下，新补偿方法与传统频域补偿方法的性能情况，用补偿 后接收信号的误码率SER来衡量方法性能的好坏。
[0078] 仿真条件：采样频偏估计精度1%，8卩，1024QAM，2048子载波，NG-DSL取70米线 长，信道信噪比为43dB。
[0079]首先观察这图3、图4、图5反映的总体情况：新方法由于在补偿过程中有削弱ICI 抖动的影响，所以补偿效果相较传统方法要好，特别是当G取较小值时，补偿效果甚至要好 几个数量级。如图3所示，当G = 0. 2, = lOppm时，传统方法补偿后的误码率为8. 36e-2， 而新方法将补偿误码率降到了 1.4648e-6。
[0080] 再观察上图可以看出有三个明显趋势：1)当G-定时，Af?越大新方法性能越差； 2)当A f-定时，G越大新方法相对于传统方法的性能优势越来越弱，即新方法的改进效果 越来越不明显；3)G越小的情况，新方法随着升高补偿的性能下降越剧烈。
[0081]仿真结果表明，当G、A f绝对值较小（G彡0? 5，A f彡lOppm)时，新方法能实现较 好性能的补偿。为了给实际工程提供指标参考，可以通过仿真得到不同频偏下，新方法随样 值起点偏差G变化的性能情况，如图6所示，仿真条件为：采样频偏估计精度为，1024QAM， 2048子载波，信道信噪比为43dB，NG-DSL取70米线长。
[0082]具体工程实现时，可以参照实际的误码率要求，在估计出采样频偏的前提下，可以 通过上图知道最大能容许的样值起点偏差，当实际估测的靠近时，便需要控制硬件进行时 域采样频偏补偿。
[0083] 以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发 明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护 范围之内。
【主权项】
1. 一种基于NG-DSL系统的采样频偏补偿方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :根据估计出的采样频偏估计值4/得到当前符号样值定时偏差估计值G'，采 用频域补偿方法对接收后的解调信号R = Ix1, χ2, ...，xj进行相位补偿，再进行星座判决 得到初次补偿的接收信号R2=U1'，χ2'，···，χη' }; 步骤2 :用初次补偿得到的接收信号R2去近似计算各子载波受到的ICI影响Q k，再将R 减去各个子载波的ICI影响Qk= {Q pQ2，…，QJ，即削弱接收信号中的ICI干扰，然后得到 修正后的接收解调信号： Rc= R-Q k= {x !-Q1, X2-Q2,. . . , xn-Qn} 步骤3 :对R。进行相位补偿，接着进行星座判决得到校正后的补偿信号： R3= {x /，χ2"，· · ·，xn" }; 步骤4 :当修正补偿起作用时，补偿后的信号相对初次补偿结果的误码率更低，将私作 为补偿结果放入步骤2和步骤3中再计算ICI，相位补偿后能得到更精确的补偿结果； 步骤5 :这样循环迭代A次，即A次循环迭代补偿后解调趋于稳定，将最后一次校正后 的补偿结果作为最终的解调信号艮。2. 根据权利要求1所述的基于NG-DSL系统的采样频偏补偿方法，其特征在于，所述步 骤1中频域补偿方法是对接收端解调后的信号进行相位补偿； 分析一个OFDM帧接收的情况，由于每个OFDM帧会包含多个OFDM符号，则需要研究多 符号情况下对系统性能的影响； 设第一个OFDM符号的样值定时是准确的，并且考虑循环前缀的影响，则对于第m个 OFDM符号的k个采样点的采样时间为：ts= [ (N+L) (m-1) +L+k] (T s+ △ Ts)，其中L为循环前 缀的长度，Ts为发送端采样间隔，N为子载波个数，AT sS收发两端间隔偏差；则对于第m个 符号而言，第k个采样点在本符号周期内对应的采样时刻为 ts，= [ (N+L) (m-1) +L] Δ Ts+k (Ts+ Δ Ts)， 其中[(N+L) (m-1)+L] ATs为前面m-1个符号累计造成的样值定时起点偏移； 设发送端解调信号Xniik，定义采样频偏Af= AlVTs，单位为ppm，则接收端第m个符号 的第k个采样信号为：其中，表示接收端解调信号，X 表示发送端解调信号，A f表示采样频偏，N表示循 环前缀的长度，m表示OFDM符号的个数，k当前子载波序号，N表示子载波个数，τι "表示噪 声影响，P表示子载波序号计数变量； 根据（2)式可知，解调接收信号由Wp Tl "、W2三部分组成，其中：在NG-DSL高信噪比系统，式（2)中第二项的噪声影响τι"是可忽略不计的，则采样频 偏主要是由W1部分的相位偏差和W 2部分ICI抖动引起，频偏补偿忽略掉W 2部分ICI抖动 影响，直接对W1部分进行相位补偿；此时有：其中，表不理论相位偏差，k表不当前子载波的序号，m表不OFDM符号的个数，N表 示子载波个数，L表示循环前缀的长度，Δ/表示采样频偏估计值； 对接收信号进行相位旋转得到校正后的信号：3. 根据权利要求1所述的基于NG-DSL系统的采样频偏补偿方法，其特征在于，所述步 骤1中采样频偏A f是指归一化采样频偏，定义归一化采样频偏： Af=A Ts/Ts (8) 其中，A Ts为收发两端采样间隔偏差，Ts为发送端采样间隔，Af单位为ppm。4. 根据权利要求1所述的基于NG-DSL系统的采样频偏补偿方法，其特征在于，所述步 骤1中符号样值定时偏差估计值G'计算公式为：其中，m为OFDM符号的个数，L为循环前缀的长度，N为子载波个数，為f为采样频偏估 计值。5. 根据权利要求1所述的基于NG-DSL系统的采样频偏补偿方法，其特征在于，所述步 骤2中各子载波近似ICI的影响为：其中，P表示子载波序号计数变量，k表示表示当前子载波序号，Xp表示解调后的信号， V表示补偿后的解调信号，m为OFDM符号的个数，L为循环前缀的长度，N为子载波个数， Δ#为采样频偏估计值，G'为符号样值定时偏差估计值。6.根据权利要求1所述的基于NG-DSL系统的采样频偏补偿方法，其特征在于，所述步 骤4中修正补偿起作用需满足以下条件：当采样频偏△ f估计精度一定时，符号定时偏差G 绝对值|G|彡0. 5,同时信道噪声SNR彡40dB，否则星座点的抖动主要由于信道噪声引起， 而不是ICI引起的。
【专利摘要】本发明公开一种基于NG-DSL系统的采样频偏补偿方法，1)根据已知的估计频偏值对接收到的、解调信号进行相位偏差补偿，再进行星座判决得到初次补偿后的接收信号R2；2)计算各子载波ICI？Qk；3)计算修正的解调信号Rc＝R2-Qk；4)对Rc进行相位补偿，接着进行星座判决得到校正后的补偿信号R3；S5.将R3的结果作为补偿结果放入步骤2)中再计算ICI，重复步骤3)和4)得到更精确的补偿结果。循环迭代5次，将最后一次校正后的补偿结果作为最终的解调输出信号Rr。本发明通过解调补偿过程中循环迭代的方式消除解调信号的ICI，弥补传统频域补偿方法过程中忽略了ICI影响的弊端。仿真分析显示，该方法在样值定时同步偏差较小的情况下性能比传统频域补偿方法提高3到4个数量级。
【IPC分类】H04L27/26
【公开号】CN105072071
【申请号】CN201510350734
【发明人】戴宪华, 李妍, 陈文琼
【申请人】广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院, 中山大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月23日