[发明专利]用于正交频分复用接收机的快速数字自动频率控制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通讯技术领域，具体涉及一种适用于正交频分复用系统无线接收机的自动频率控制器即Automatic Frequency Controller 简称AFC的实现方法及软件流程。

背景技术

由于正交频分复用技术即Orthogonal Frequency Division Multiplexing以下简称OFDM，该技术具有较高的频带利用率和良好的抗多径衰落性能，已广泛应用于有线和无线通信系统中。但是OFDM对于频率偏差非常敏感，频率偏差又分为相对于子载波间隔的分数倍频率偏差和整数倍频率偏差，其中小数倍频偏会造成载波间干扰，整数倍频偏会引起接收数据符号的循环移位，所以频偏估计和频偏控制问题关系到数据传输的正确性和可靠性。目前的基于数据辅助的频偏估计算法大都依赖于自相关值，其频偏估计范围较小，难以对付较大范围的整数倍频偏，同时也没考虑到定时偏差对估计得影响。

接收机接收发送信号，用本地振荡器信号变频接收到信号，并处理经倍频的信号恢复发射机的发送数据。接收机执行自动频率控制传统方法有模拟和数字两种方法，模拟方法可移植性差，电路复杂，数字方法一般为估算本振频率的频率误差并纠正误差。由于元器件的个体差异和环境因素导致系统各参数的漂移，传统的控制方法必须使用标准信号源对本振一次次校准。如果对频率要求苛刻，频偏控制是有挑战的。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供了一种适用于OFDM接收机的频率估计和自动频偏控制方法，该方法可以做到在较大的频偏范围内，实现精确的频偏估计和自动频率控制，经由本技术系统处理后的接收信号频偏会被控制在极小的范围之内，保证后续处理能够正常进行。       

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下，一种用于正交频分复用接收机的快速数字自动频率控制方法，该方法包括以下步骤：1）频偏估计、2）频偏判决和3）频偏控制，1）所述频偏估计步骤在发送端设置用于频偏估计的训练序列，在接收端依次收到这些训练序列，具体方法为：11）对接收到的时域前导训练序列后半部分取负得到                                                ，并在时域进行细同步，得到子载波间隔的分数倍频偏估计值；

所述细同步是选取64点长度的相关窗口，对接收前导训练序列的第一个64点样值的共轭和其延迟128点的64点样值进行相关运算，得到相关计算结果，从而得到分数倍载波频偏的估计值；

2）所述频偏判决步骤判决所述步骤1）中所得频偏估计值是否需要进行频偏控制，具体方法为：

21)   获取步骤1）所得频偏估计值，M点取平均，得到频偏均值，

22)   根据通信系统设计要求设置接收机正常工作的频偏控制目标范围，其中表示系统要求的最大频偏值，判断频偏均值是否满足该目标范围，满足则不进行频偏控制，否则对其进行频偏控制；

3）所述频率控制步骤自适应地调整温补压控振荡器TCXO的控制电压从而修正频偏，同时存储控制系数s及控制电压，以增加系统掉电后自动控制的效率，具体方法为：

31)     计算控制系数初始值s：由于频偏估计步骤得到的频偏是对应射频载波的偏差，如果载波频率为TCXO频率的m倍，则所述频偏均值换算到TCXO频率的频差，压控振荡器控制电压v与振荡频率f成正比，即，其中k、b为常数，得到，得到，

32)     对上述步骤2）判决所得需要进行频偏控制的频偏均值进行频偏调整，由31）式，计算得到压控振荡器控制电压v应该调整的差值，调整压控振荡器控制电压为，其中为调整后的控制电压值，

33)     对步骤32）步骤控制之后效果进行判断，控制后频偏满足，则存储该控制电压，若控制后频偏仍不满足则校正控制系数s后重复32）。

作为本发明的一种改进，所述的一种用于正交频分复用接收机的快速数字自动频率控制方法，其特征在于所述步骤1频偏估计中还包括以下步骤，12）对进行分数倍的频偏补偿，得到分数倍频偏补偿后的训练序列，所述频偏补偿是得到分数倍频偏估计值后，利用估计值对训练序列在时域进行频率补偿，如下：

；

13）在频域对进行粗同步，得到子载波间隔的整数倍频偏估计值，

所述频域粗同步是先对和本地发送训练序列做傅里叶变换FFT得到其频域数据和，分别对频域数据和进行差分运算，得到差分运算结果和，