[发明专利]应用于正交频分复用系统的信号定时与频偏补偿控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及正交频分复用通信技术领域，具体是指一种应用于正交频分复用系统的信号定时与频偏补偿控制方法。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)具有高速传输数据、高效的频谱利用率和抗多径的能力。最近几年，OFDM技术已经成功地应用在移动以及固定数据传输中，例如非对称数字用户线路(Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL)、数字视频广播(DVB-T和DVB-H)，以及无线局域网(Wireless LAN)等。目前，OFDM已被视为第四代移动通信最具竞争力的传输技术。

由于OFDM在频域把信道分成许多正交子信道，各子信道的载波间保持正交，且频谱相互重叠，这样就减小了子信道间的干扰，提高了频谱利用率。所以，OFDM系统对频率偏移非常敏感，很小的频率偏移都可能破坏子载波间的正交性，从而产生载波间干扰(ICI)，这将造成系统性能的严重下降。

实现OFDM系统的另外一个技术难点是系统对同步的要求很高，因为OFDM系统对定时误差要比单载波技术敏感得多。符号定时偏差是指解调OFDM符号时，FFT窗口提前或者滞后。如果符号定时偏差过大，使定时的偏移量与最大时延扩展的长度之和小于循环前缀的长度，则会产生符号间干扰(ISI)，破坏OFDM符号的完整性，降低系统的性能。可以说，准确的符号定时偏差的估计是实现OFDM系统的关键。

因此如何提高OFDM接收机的定时同步和载波频偏估计的效率和精度是OFDM接收机设计的关键。

现有技术中已经提出了很多种关于OFDM定时和载波频偏联合同步方法，多数算法都是利用接收信号进行相关运算来得到定时与载波频偏估计。汪涛、郭虹、李鸥、刘洛琨等公开了一种“基于并行FFT的OFDM符号定时与整数倍频偏联合同步算法”（《信息工程大学学报》第12卷第3期，2011年6月）。其具体记载了一种适用于OFDM系统的基于并行FFT结构的时频二维符号定时同步和载波整数倍频偏联合估计方法，该算法利用并行FFT结构同时实现了OFDM信号的接收导频码和本地导频码互相关运算和整数倍频偏补偿，通过导频码的互相关获得OFDM信号的符号定时，而互相关对载波的整数倍频率偏移比较敏感，因此并行FFT单元可以对接收信号的频偏进行补偿，有效地消除了整数倍频偏对互相关性能的影响，并且同时给出整数倍频偏估计。

汪涛等人所提出的上述方法的缺点之一是需要做大量的FFT的运算，实际产品难以实现或者是导致产品成本很高；缺点之二是，由于高精度的定时需要增加几倍或几十倍的信号的采样率，这又带来FFT变换点数的增加，导致处理运算量的剧增，所以采用现有技术中的该方法难以获得高精度的定时。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种通过频域处理能在得到整数倍频偏估计的同时准确估计定时，从而在运算量较小的情况下，提高定时和频偏估计的精确度，且应用成本低廉，实现方式简便的应用于正交频分复用系统的信号定时与频偏补偿控制方法。

为了实现上述的目的，本发明的应用于正交频分复用系统的信号定时与频偏补偿控制方法如下所述：

用户信号占用M个子载波，，所述的方法包括以下步骤：

（101）正交频分复用系统的信号接收端接收到时域信号y(n)，并根据所述的时域信号y(n)分离获得接收端时域导频信号y_p(n)，其中，n＝1,…,N；所述N为快速傅里叶变换处理频域的点数，所述的快速傅里叶变换处理频域的范围为1~N；

（102）利用快速傅里叶变换将所述的接收端时域导频信号y_p(n)变换至对应的快速傅里叶变换频域Y_p(k)＝FFT(y_p(n))，其中，n＝1,…,N，k＝1,…,N；

（103）根据以下公式将接收端频域信号Y_p(k)与发送导频信号P(k)相关，去除导频的影响，获得估计值H(k)：

H(k)＝Y_p(k)×conj(P(k))其中，k＝1,…,N；

（104）利用预设的子载波步长Δm，对所获得的估计值H(k)进行粗定时估计，获得定时偏差估计值△t；

（105）根据以下公式，根据所述的定时偏差估计值Δt对导频进行定时补偿，

H_comp(k)＝H(k)×e^{-j×2π×△t×k/N}其中，k＝1,…,N；