[发明专利]针对高速环境下OFDM系统频偏的测量方法及用途、测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及针对高速环境下OFDM系统频偏的测量方法及用途、测量装置。

背景技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。OFDM 的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时进行传输。

频率偏移估计，简称频偏估计。频率偏移是由收发设备的本地载频之间的偏差、信道的多普勒频移等引起的，由子载波间隔的整数倍偏移和子载波间隔的小数倍偏移构成。子载波间隔的整数倍不会引起ICI，抽样点仍在定点，但是解调出来的信息符号的错误概率为50％，子载波间隔的小数倍的偏移由于抽样点不在顶点，破坏了子载波之间的正交性由此引起了ICI。Moose给出ICI 和AWGN情况下有效信噪比的下界，

如果要获得有效信噪比是30dB或更高，则频率偏移相对于子载波间隔的归一化值|ε|≤1.3×10^-2，这说明即使很小的频率偏移也会带来较大的性能损失。测量模块中的频偏估计是在小区初搜之后对频偏的校准过程，在小区初搜过程中，对晶振和多普勒扩展引入的大范围频偏进行了校准，在小区初搜完成之后，可以将频偏控制在1KHZ内；在测量模块中继续进行频偏校准，以保证UE的频偏始终控制在1KHZ内。

频偏会引起OFDM各个子载波之间干扰，减小有效信号功率，所以必须将系统的频偏限制在允许的范围内。频偏的产生主要有晶阵振荡漂移和多普勒频偏构成。根据目前器件特性，晶阵频偏在3ppm左右，在载频为2G的时候约为6KHz；多普勒频移可以根据UE移动速度计算，在350Km/h时，最大多普勒频移是648Hz。可见，其中晶阵频移是主要的因素。但是如果是高速运动的飞行器，存在猛烈的上升或者下降达到3500Km/h时，最大多普勒频移是 6.48KHz。

小区初搜算法的粗调入口是5KHz，精调目标是0.1ppm，为200Hz。对于 OFDM系统，也可以认为晶阵频偏是在6KHz左右，而OFDM系统的频偏调整目标要通过下面的分析和仿真来确定。

频率偏移对系统性能影响作的分析：

由于载波频率偏差Δf_c破坏了各载波之间的正交性，使得信号的幅度也发生了变化，带来了信噪比的下降。

设原信噪比为Es/N0，带有频偏的信噪比推导为：

则频偏信噪比为

可以计算信噪比的损失为：

曲线如图1所示：在N＝128，fs＝1.92M的情况下，当Es/N0＝25dB时，频偏系数NΔf_cT_s＝0.01，即时，信噪比损失为0.43dB。可以认为，频偏调整的目标为Δf_c≤0.01·ΔF。

在现有技术中，粗频偏的计算步骤，包括：第一步，计算同步序列前后两段的共轭相关值，同步序列前后两段的共轭相关值按照以下公式计算：

其中，r₁(k)为接收的同步序列前段，r₂(k)为接收的同步序列后段，接收信号r＝[r₁，r₂]，Δf为频偏，L为时间间隔，T_s为采样时间；和第二步，根据共轭相关值R计算粗频偏

然而，以上现有技术计算的粗频偏不准确。

因此，需要针对高速环境下OFDM系统频偏的测量方法及用途、测量装置，其提供准确的粗频偏，并通过信噪比判断是否满足继续进行频偏测量的依据，极大地增强了目标频偏的准确性。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明提供的针对高速环境下OFDM系统频偏的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S110，接收同步信号；S120，根据同步信号的相邻两段序列的相位差计算粗频偏Δf_coarse；S130，获取导频，导频变换到时域，以获取当前的信噪比；S140，信噪比大于门限；S150，获取常规时隙下多个符号的导频，并通过多个符号的导频重复相关进行精频偏Δf_offset的测量；S160，计算目标频偏Δf_all＝Δf_coarse+Δf_offset。