一种频偏估计系统及方法与流程

本发明涉及一种通信技术领域ofdm接收机的信号同步系统及方法，更具体地说，涉及一种频偏估计系统及方法。

背景技术：

对于通信系统，有许多方面的因素都会给发送端和接收端之间带来频差，例如载波频率与本地晶振的频率之间存在偏移，以及接收端移动所带来的多普勒偏移等等。这些因素带来的频率偏差影响可简称为“频偏”。例如发送端载波频率为fc，则接收端正确的载波频率也应该为fc。但由于上述因素的存在，接收端实际接收到的载波频率为而即为频偏。对于实际通信系统来说，接收机需要能够正确的估计出当前频偏，并对频偏进行补偿，才能使得系统保持良好的工作状态。

目前的一种通用的频偏估计系统及方法，是利用信号中的导频信息来进行相关计算，设定合适的搜索范围来找到使相关度(即相似度)最大的偏移值，则此偏移值代表的就是当前频偏值。而由于设定的搜索精度一般为单载波大小，因而无法将更加细小的频偏体现出来。而这种不够精确的频偏估计结果会影响后续通信系统的补偿和稳定。

技术实现要素：

本发明提供一种频偏估计系统及方法，从而解决频偏估计搜索精度不高的问题。

依据上述目的，实施本发明的一种频偏估计系统，其用于计算载波的频偏值，所述载波由多个子载波组成，其特征在于，

所述频偏估计系统包括运算模块、点坐标模块和抛物线拟合模块；

所述运算模块用于在频偏值可能存在的范围中选取不同的偏移量，计算出在同一子载波中选取各偏移量时对应的自相关函数值；

所述点坐标模块根据各偏移量及选取各偏移量时对应的所述自相关函数值，在二维坐标系中形成不同的点；

所述抛物线拟合模块用于从二维坐标系中选出自相关函数值为最大值的点及与该点相邻的两个点进行抛物线拟合，计算出载波的频偏值。

可选的，所述子载波由ofdm符号组成，所述运算模块计算所述自相关函数值的方法为：将子载波中相关长度内的所有相邻ofdm符号的频域数据两两共轭相乘，计算平方和。

可选的，所述相关长度的选取依据为所述载波的传输流量。

可选的，在二维坐标系中每个点的横坐标为选取的所述偏移量，纵坐标为选取各偏移量时对应的所述自相关函数值。

可选的，所述抛物线拟合模块拟合的抛物线方程式为y＝ax²+bx+c的形式，其中，x为横坐标，y为纵坐标。

可选的，所述抛物线拟合模块计算出抛物线的顶点在所述二维坐标系中的坐标，所述顶点的横坐标对应的偏移量即为载波的频偏值。

依据上述目的，实施本发明的一种频偏估计方法，其用于计算载波的频偏值，所述载波由多个子载波组成，其特征在于，包含如下步骤：

步骤s1：在频偏值可能存在的范围中选取不同的偏移量，选择同一子载波，计算出选取各偏移量时同一子载波对应的自相关函数值；

步骤s2：在二维坐标系中形成多个点，每个点的横坐标为选取的偏移量，纵坐标为选取各偏移量时同一子载波对应的自相关函数值；

步骤s3：选取自相关函数值为最大值的点及与该点左右相邻的两个点；

步骤s4：在二维坐标系中对选取的三个点进行抛物线拟合，计算出载波的频偏值。

可选的，步骤s1中，所述的子载波间存在间隔，所述偏移量选取为相邻子载波间隔的整数倍。

可选的，步骤s1中，所述子载波由ofdm符号组成，所述子载波的自相关函数值的计算方法为：将子载波中相关长度内的相邻ofdm符号的频域数据共轭相乘，计算平方和。

可选的，所述相关长度的选取依据为所述载波的传输流量。

可选的，三点抛物线拟合的抛物线方程式为y＝ax²+bx+c的形式，其中，x为横坐标，y为纵坐标。

可选的，所述步骤s4还包含如下步骤：

步骤s41，在二维坐标系中对选取的三个点进行抛物线拟合，

步骤s42，找出拟合形成的抛物线的顶点；

步骤s43，计算出所述顶点的横坐标，所述顶点的横坐标对应的偏移量即为载波的频偏值。

采用了本发明的技术方案，针对现有技术的不足，在通用的频偏估计系统/方法的基础上，加入进行三点抛物线拟合的模块/方法，实现频偏估计搜索精度的提高。

附图说明

图1是：频偏估计系统的结构图；

图2是：频偏估计方法的流程图；

图3是：频偏估计方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种频偏估计系统，其用于计算载波的频偏值，载波由多个子载波组成，频偏估计系统包括运算模块、点坐标模块和抛物线拟合模块；运算模块用于在频偏值可能存在的范围中选取不同的偏移量，计算出在同一子载波中选取各偏移量时对应的自相关函数值；点坐标模块根据各偏移量及选取各偏移量时对应的自相关函数值，在二维坐标系中形成不同的点；抛物线拟合模块用于从二维坐标系中选出自相关函数值为最大值的点及与该点相邻的两个点进行抛物线拟合，计算出载波的频偏值。

根据相邻两个ofdm符号导频位置的偏移获取频偏是通用的一种方法。假设整数倍频偏搜索范围的集合i＝[-ni,max,+ni,max]，令m∈i，m是可能的整数倍频偏，假设连续导频的位置集合为c，在fft后连续导频的位置可表示为k∈c+m。当子载波k为导频时，进行前后两个ofdm符号的频域数据共轭相乘yl,ky^*l+1,k，再进行平方和运算，共num_t个平方和累加，得到最大rm，进而得到整数倍载波频偏的估计值

如图2、3所示，在前述通用的频偏估计方法的基础上，加入三点抛物线拟合方法，来求得更加精确的最大值的位置，就是本方案的核心区别计数特征。

三点抛物线拟合的抛物线方程式为y＝ax²+bx+c，

由于y(0)>y(-1)且y(0)>＝y(1)，可以证明-0.5<xmax≤0.5。

根据上述查找的最大值位置，令求得xmax。

修正后的载波频偏的估计值：

在dvb_t项目中，采用了这种频偏估计的优化方法。在一个测试用例中得到数据，按照流程得到最大值y(0)为3669，最大位置索引为-6，最大值前一个值为1159，最大值后一个值为245。

若按照现有的一般的频偏估计方法，得到最大值3669及其位置索引为-6，则频偏估计结果就应该为-6。而采用本文所述的方法，通过计算可以得到xmax为-0.077，将其作为小数部分与最大值索引-6整合在一起，则-6.077即为精确的频偏值结果。

对于现有技术中通用的频偏估计方法，本发明新加入了三点抛物线拟合的方法，求得的频偏值更为精确。将此频偏结果用于后续通信系统的纠偏补偿，更有利于系统达到稳定。

所属领域的技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。