[发明专利]残余载波偏差和采样偏差的估计方法及补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及微功率无线通信领域，尤其涉及一种基于OFDM调制的微功率无线通信系统残余载波偏差和采样偏差的估计方法。

背景技术

一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且发射功率限制在很小的范围内(通常100mw以下)，就可以称为微功率无线通信。微功率无线通信技术在国外有完备的标准体系支持，主要的标准有IEEE 802.15.4(LR-WPAN)、EN13757(network with relaying nodes)、ZigBee、WSN,应用于欧美地区的家庭无线应用和能源计量的数据通信。但国外的标准技术并不适合我国国情。

随着我国智能电网的快速发展，微功率无线通信技术也应用于用电信息采集。目前主流的微功率无线收发芯片的调制解调技术主要是基于(G)FSK，此类产品存在占用频带比较宽，频带利用率较低、灵敏度不够等缺陷，为了进一步提高微功率无线通信系统的性能和频带利用率，需要开发基于OFDM的微功率无线通信系统。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，缩写为OFDM)是一种特殊的多载波信号调制方法，其主要思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。

可见，OFDM技术的显著优势是能够有效的对抗频率选择性衰落，且与传统并行数据传输相比频谱利用率高。OFDM已经成功应用在无线通信领域，且取得了良好的效果。例如数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、无线本地局域网(WLAN)都应用了OFDM技术。

然而，正是由于OFDM系统内子信道的频谱相互覆盖，这就对它们之间的正交性提出了较为严格的要求。由于无线信道存在时变性，在传输过程中会出现无线信号的频率偏差或者由于发射机和接收机振荡器之间存在频率偏差，都会破坏OFDM系统子载波之间的正交性，从而导致子信道间的信号相互干扰(ICI)。因此，需要对系统的载波偏差进行准确估计。另外，采样偏差一方面会产生时变的定时偏差，导致时变的相位变化，另一方面也会破坏子载波之间的正交性，从而产生ICI。因此，需要对OFDM系统的残余载波偏差和采样偏差进行准确的跟踪和估计，以确保OFDM符号的正交性。

因此，如何设计一种性能优异的方法，动态的跟踪和估计残余载波偏差和采样偏差的方法，确保OFDM系统子载波始终满足正交性的要求，是基于OFDM调制的微功率无线通信系统所需要解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于OFDM调制的微功率无线通信系统残余载波偏差和采样偏差的估计方法及补偿方法，能够适应微功率无线通信系统的复杂环境要求，实现残余载波偏差和采样偏差的准确估计，并根据准确估计的偏差进行相位补偿。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种微功率无线通信系统残余载波偏差和采样偏差的估计方法，包括以下步骤：

步骤A：构造导频符号序列；

步骤B：将数据符号和所述导频符号序列分别映射到OFDM的有效子载波上；

步骤C：利用快速傅立叶反变换方法(IFFT)将OFDM的频域数据转换成时域OFDM符号数据，并通过射频端调制到高频发射出去；

步骤D：接收端依次提取每一个所述时域OFDM符号数据，并利用所述导频符号序列进行残余载波偏差和采样偏差的估计和跟踪。

优选地，步骤A中的所述导频符号序列是通过伪随机序列PN的BPSK映射得到，所述伪随机序列PN包括m序列码、线性组合码或者非线性码。

优选地，步骤A中的所述导频符号序列是由全1序列通过线性反馈移位寄存器进行加扰后序列PN的BPSK映射得到。

优选地，前面所述BPSK映射的规则是X(p)＝1-2×PN(p)。

优选地，步骤B中的所述导频符号序列中的导频符号在频率轴方向的间隔是N_f，在数据帧的第i个OFDM符号中，所述导频符号所处的子载波位置为j，其中：

j＝k·N_f&j＝N-k·N_f