[发明专利]基于可变延迟的正交频分复用定时误差校正器

说明书

技术领域

本发明属于无线通信接收机技术领域，具体涉及用于正交频分复用系统的定时误差校正装置。

背景技术

正交频分复用(OFDM)是一种具有较高频谱效率的多载波传输技术，它可以有效地实现宽带信号在有线或无线信道中的传输。由于OFDM技术将高速的数据流分割为许多低速的数据流后在多个子载波上并行传输，符号的持续时间得以延长，因此该技术能够有效地对抗符号间干扰。迄今为止，OFDM技术已经成功地应用在非对称数字用户环路(ADSL)，数字视频广播(DVB-T)、无线局域网(例如IEEE802.11a/g)、宽带无线接入(例如IEEE802.16d/e)等系统中。然而，OFDM技术有一个显著的缺点，就是对同步误差(包括载波频率误差和定时误差)非常敏感。C同步误差不仅会造成接收符号的相位发生旋转、幅度发生衰减，还会导致载波间干扰，这将使得接收机解调性能下降甚至不能正确解调。因此，为了实现OFDM信号的完全同步，接收机必须对同步误差进行校正。

定时误差的校正是OFDM接收机的同步误差校正任务的一个重要部分，其在本质上是一个信号采样速率的动态转换问题。在全数字同步方案中，不同速率的信号之间的转换必须用数字方式来实现。目前，一种广泛使用的方法是通过先对接收到的基带信号的离散采样序列进行插值、再抽取所需的信号样值来实现任意速率的转换，从而达到校正定时误差的目的。一般地，插值过程由数控振荡器(NCO)来控制。但是，这种机制忽略了这样一个事实：定时误差的存在导致插值相位不断积累，一旦超过了样值时间边界，将会导致插值器的输出采样序列出现某个采样值的丢失或重复现象，从而扰乱插值器的重采样过程。这种不稳定的采样过程将会给随后的信号检测带来灾难性的影响。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可避免采样过程中出现失稳问题的OFDM定时误差校正器。

本发明提出的定时误差校正器由如下四个部分组成：延迟可调的样值缓存器、分段二次插值滤波器、样值控制器以及定时相位控制器。其中，延迟可调缓存器、二次分段插值滤波器、样值控制器依次相连；延迟可调缓存器接收插值前的离散采样序列y_r(m)，样值控制器输出信号插值(校正)后的离散采样序列y(n)；定时相位控制器在旧值基础上根据当前采样定时偏差的估计量经过计算，给出整数偏差量Z_n给延迟可调缓存器，给出分数插值间隔量μ_n.给二次插值滤波器，并给出模式选择命令控制样值控制器。

由于插值滤波器只能调节小于一个采样时间单元的定时误差，在其前后分别放置一个延迟时间可调的样值缓存器和一个执行剔除/复制操作的样值控制器，旨在校正整数定时偏差量。这些组件所需的控制参数和命令由定时相位控制器产生。相位控制器利用采样定时偏差(STO)的估计量导出相位信息并决定样值的操作模式。与传统的NCO方案不同，定时相位控制器不是根据NCO产生的指示信号，而是通过简单的递推计算、在旧值的基础上根据当前STO的估计值直接更新整数定时偏差量和分数插值间隔量，并且将这些信息提供给其它相应的组件。

本发明提出的定时误差校正器不需要使用数控振荡器(NCO)，因此前面所述的重采样过程失稳问题将不复存在。总之，与基于NCO的定时误差校正器相比，本发明基于可变延迟的误差校正器能克服NCO方案固有的技术缺陷；在实现上，本发明提出的定时误差校正器仅仅是增加了一些处理延迟(最多十几个时钟周期)，但这不会影响通信的实时性。

附图说明

图1为采样信号的定时关系示意图。

图2为传统的定时误差校正方案示意图。

图3为本发明的基于可变延迟的定时误差校正器的组成结构示意图。

图中标号：1为延迟可调缓存器，2为二次分段插值滤波器，3为样值控制器，4为定时相位控制器。

具体实施方式

采样信号的插值过程可以用下面的数学模型描述：