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Ofdm系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法

文檔序號(hào):7962099閱讀:572來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):Ofdm系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及的領(lǐng)域?yàn)闊o(wú)線通信系統(tǒng)和方法,即OFDM無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)接收到的導(dǎo)頻碼元進(jìn)行頻域處理的抽樣時(shí)鐘同步方法。
背景技術(shù)
OFDM(正交頻分復(fù)用技術(shù))是一種無(wú)線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù),因其頻譜效率高, 抗頻率選擇性衰落能力強(qiáng),已被廣泛應(yīng)用于WLAN、WiMAX、3GPP LTE、DVB_T等無(wú)線通信系統(tǒng), 并且是下一代無(wú)線通信系統(tǒng)的核心技術(shù)。OFDM的一個(gè)主要缺點(diǎn)是對(duì)發(fā)送端和接收端同步偏差的敏感性,包括頻率同步偏差,符號(hào)同步偏差和抽樣時(shí)鐘同步偏差,這些往往會(huì)造成OFDM系統(tǒng)性能的嚴(yán)重下降。目前對(duì)于OFDM系統(tǒng)頻率同步偏差和符號(hào)同步偏差的糾正方法方面的研究較多,關(guān)于抽樣時(shí)鐘頻率偏差糾正方面的研究較少,這是因?yàn)槌闃訒r(shí)鐘頻率偏移如果不夠大,引起的錯(cuò)誤總是可以通過(guò)符號(hào)時(shí)鐘同步模塊對(duì)FFT窗口的搜尋來(lái)進(jìn)行校正。然而,對(duì)下一代基于OFDM的無(wú)線通信系統(tǒng)而言,為了得到更高的數(shù)據(jù)率,抽樣時(shí)鐘間隔會(huì)越來(lái)越密,OFDM子載波個(gè)數(shù)也會(huì)越來(lái)越多,使得發(fā)送端和接收端抽樣時(shí)鐘的偏差對(duì)系統(tǒng)性能造成的影響也越來(lái)越大。另一方面,做為電子消費(fèi)品的基于OFDM的無(wú)線多媒體終端接收機(jī),為了減少其制造成本,需要盡可能使用低精度晶體振蕩器,抽樣時(shí)鐘頻率偏移往往會(huì)達(dá)到IOOppm以上。以上兩個(gè)因素會(huì)放大抽樣時(shí)鐘偏移的影響,使得符號(hào)時(shí)鐘同步模塊對(duì)FFT窗口搜尋過(guò)于頻繁,導(dǎo)致明顯的系統(tǒng)性能下降。抽樣時(shí)鐘偏移補(bǔ)償方法可以分為兩大類(lèi),分別是同步抽樣和非同步抽樣。在接收機(jī)使用同步抽樣的過(guò)程是將時(shí)鐘偏移的估計(jì)值反饋給壓控振蕩器,用其來(lái)校正抽樣時(shí)刻。 但是使用壓控振蕩器的成本高而且有較高的噪聲抖動(dòng),此外還需一段較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)補(bǔ)償抽樣時(shí)鐘,所以并不實(shí)用。對(duì)全數(shù)字接收機(jī)而言,為了降低成本,可以采用自由晶體振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)非同步抽樣,所以抽樣時(shí)鐘偏移估計(jì)和校正可以全部在數(shù)字域進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,克服使用壓控振蕩器來(lái)校正抽樣時(shí)鐘導(dǎo)致的高成本和高噪聲抖動(dòng)的缺點(diǎn),同時(shí)克服上述現(xiàn)有算法中符號(hào)同步模塊對(duì)FFT窗口的頻繁搜尋造成系統(tǒng)性能的下降的缺點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題是這樣加以解決的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,該方法將基于導(dǎo)頻子載波平均相位偏移增量檢測(cè)的采樣時(shí)鐘偏移估計(jì)方法和根據(jù)采樣時(shí)鐘偏移量的抽除/補(bǔ)償時(shí)鐘同步補(bǔ)償機(jī)制相結(jié)合。上述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,所述基于導(dǎo)頻子載波平均相位偏移增量檢測(cè)的采樣時(shí)鐘偏移估計(jì)方法具體是不直接檢測(cè)因?yàn)榻邮斩撕桶l(fā)送端的抽樣頻率不同而引起的抽樣時(shí)刻偏移,而是通過(guò)檢測(cè)接收端導(dǎo)頻信號(hào)和發(fā)送端導(dǎo)頻信號(hào)的相角差,再計(jì)算相鄰子載波的相角偏移增量的平均值,來(lái)估算抽樣時(shí)刻的偏移。上述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,所述抽除/補(bǔ)償時(shí)鐘同步補(bǔ)償機(jī)制是當(dāng)接收端抽樣時(shí)鐘頻率低于發(fā)送端時(shí),使得接收端抽樣間隔大于發(fā)送端,可能造成一個(gè)符號(hào)周期內(nèi),接收端得到的抽樣值比發(fā)送端少1個(gè),為了匹配抽樣時(shí)鐘的影響,這時(shí)將下個(gè)符號(hào)周期的第一個(gè)抽樣值復(fù)制,作為缺少的本符號(hào)周期的最后一個(gè)抽樣值;當(dāng)接收端抽樣時(shí)鐘頻率高于發(fā)送端時(shí),使得接受端抽樣間隔小于發(fā)送端,可能造成一個(gè)符號(hào)周期內(nèi),接收端得到的抽樣值比發(fā)送端多1個(gè),為了匹配抽樣時(shí)鐘的影響,這時(shí)將本符號(hào)周期的多出的最后一個(gè)抽樣值去除。上述的OFDM系統(tǒng)中基于抽取/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,所述抽除/補(bǔ)償時(shí)鐘同步補(bǔ)償機(jī)制具體是設(shè)置平均相位偏移相角差的上下門(mén)限值分別為和A^7w,然后求出因抽樣頻率偏移造成的信號(hào)導(dǎo)頻子載波的平均相位偏移相角差,作為整個(gè)符號(hào)的平均相位偏移相角差的估計(jì)值,用驊比較;當(dāng)aPw <Αφ < Xcpup,接收方 FFT (Fast Fourier Transformation 快速傅氏變換) 窗口的起始位置落在安全范圍內(nèi),無(wú)需調(diào)用抽除/補(bǔ)償機(jī)制;當(dāng)Δ0,表示接收端的采樣頻率大于發(fā)送端的采樣頻率,可能造成一個(gè)符號(hào)周期內(nèi),接收端接收到的抽樣值比發(fā)送端多一個(gè),為了匹配抽樣時(shí)鐘,將本符號(hào)周期的多出的最后一個(gè)抽樣值去除;當(dāng)Δ》>ΑΚ,表示接收端的采樣頻率小于發(fā)送端的采樣頻率,使得接受端抽樣間隔大于發(fā)送端,可能造成一個(gè)符號(hào)周期內(nèi),接收端接收到的抽樣值比發(fā)送端少一個(gè),為了匹配抽樣時(shí)鐘,把下個(gè)符號(hào)周期的第一個(gè)抽樣值復(fù)制,作為缺少的本符號(hào)周期的最后一個(gè)抽樣值。上述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,在所述OFDM系統(tǒng)中,按照下述公式(1)、( 計(jì)算相鄰子載波的平均相位偏移增量。假設(shè)由發(fā)射機(jī)發(fā)射的第j個(gè)OFDM符號(hào)有L個(gè)導(dǎo)頻子載波,用表示發(fā)射機(jī)發(fā)射的第j個(gè)OFDM符號(hào)第1個(gè)導(dǎo)頻子載波的調(diào)制星座點(diǎn),用Z/-^)表示接收機(jī)接收到的第j個(gè)OFDM符號(hào)第1個(gè)導(dǎo)頻子載波的調(diào)制星座點(diǎn),其中Ic1是第1個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的子載波序號(hào),則第j個(gè)OFDM符號(hào)的第1個(gè)導(dǎo)頻子載波的相位旋轉(zhuǎn)角度為
權(quán)利要求
1.OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,其特征在于將基于導(dǎo)頻子載波平均相位偏移增量檢測(cè)的采樣時(shí)鐘偏移估計(jì)方法和根據(jù)采樣時(shí)鐘偏移量的抽除/補(bǔ)償時(shí)鐘同步補(bǔ)償機(jī)制相結(jié)合。
2.按照權(quán)利要求1所述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,其特征在于所述基于導(dǎo)頻子載波平均相位偏移增量檢測(cè)的采樣時(shí)鐘偏移估計(jì)方法是通過(guò)檢測(cè) OFDM系統(tǒng)接收端導(dǎo)頻信號(hào)和發(fā)送端導(dǎo)頻信號(hào)的相角差,再計(jì)算相鄰子載波的相位偏移的平均增量,來(lái)估算抽樣時(shí)鐘的偏移。
3.按照權(quán)利要求1所述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法法,其特征在于所述抽除/補(bǔ)償時(shí)鐘同步補(bǔ)償機(jī)制是當(dāng)檢測(cè)到接收端抽樣時(shí)鐘頻率低于發(fā)送端時(shí)鐘頻率時(shí),接收端得到的一個(gè)符號(hào)周期的抽樣值比發(fā)送端少1個(gè),這時(shí)將下一個(gè)符號(hào)周期的第一個(gè)抽樣值復(fù)制,做為缺少的本符號(hào)周期的最后一個(gè)抽樣值;當(dāng)接收端抽樣時(shí)鐘頻率高于發(fā)送端時(shí),接收端得到的一個(gè)符號(hào)周期的抽樣值比發(fā)送端多1個(gè),這時(shí)將本符號(hào)周期的多出的最后一個(gè)抽樣值去除。
4.按照權(quán)利要求3所述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,其特征在于所述抽除/補(bǔ)償時(shí)鐘同步補(bǔ)償機(jī)制具體是設(shè)置相鄰子載波平均相位偏移增量的上下門(mén)限值分別為A^V和,然后求出因抽樣頻率偏移造成的信號(hào)相鄰子載波的平均相位偏移增量妨,用驊與八^和知^比較;當(dāng)< A(PuP,接收方FFT窗口的起始位置落在安全范圍內(nèi),無(wú)需調(diào)用抽除/補(bǔ)償機(jī)制;當(dāng)〈Δρ-,表示接收端的采樣頻率大于發(fā)送端的采樣頻率,可能造成一個(gè)符號(hào)周期內(nèi),接收端接收到的抽樣值比發(fā)送端多一個(gè),為了匹配抽樣時(shí)鐘,將本符號(hào)周期的多出的最后一個(gè)抽樣值去除;當(dāng)>^φηρ,表示接收端的采樣頻率小于發(fā)送端的采樣頻率,使得接受端抽樣間隔大于發(fā)送端,可能造成一個(gè)符號(hào)周期內(nèi),接收端接收到的抽樣值比發(fā)送端少一個(gè),為了匹配抽樣時(shí)鐘,把下個(gè)符號(hào)周期的第一個(gè)抽樣值復(fù)制,作為缺少的本符號(hào)周期的最后一個(gè)抽樣值。
5.按照權(quán)利要求4所述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,其特征在于在所述OFDM系統(tǒng)中,按照下述方法來(lái)得到相鄰子載波的平均相位偏移增量,假設(shè)由發(fā)射機(jī)發(fā)射的第j個(gè)OFDM符號(hào)有L個(gè)導(dǎo)頻子載波,用夂/^沐)表示發(fā)射機(jī)發(fā)射的第j個(gè)符號(hào)的第ι個(gè)導(dǎo)頻子載波被調(diào)制成的星座點(diǎn),用z/-^)表示接收機(jī)接收到的第j個(gè)符號(hào)的第1 個(gè)導(dǎo)頻子載波被調(diào)制成的星座點(diǎn),其中h是第1個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的子載波序號(hào);求出每個(gè)導(dǎo)頻子載波在接收端和發(fā)射端的對(duì)應(yīng)星座點(diǎn)的相位旋轉(zhuǎn)角度,記第1個(gè)導(dǎo)頻子載波的相位旋轉(zhuǎn)角度為<U,則相鄰子載波的平均相位偏移增量的估計(jì)值為
6.按照權(quán)利要求5所述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,其特征在于相鄰子載波相位偏移增量的上下門(mén)限值八 和對(duì)應(yīng)著采樣時(shí)鐘偏移量的上下門(mén)限值A(chǔ)tup和Atlmt,即可以通過(guò)設(shè)定采樣時(shí)鐘偏移量的上下門(mén)限值A(chǔ)tup和Atlmt來(lái)設(shè)定相鄰子載波相位偏移增量的上下門(mén)限值。為了保證接收端的FFT采樣窗口的起點(diǎn)落在循環(huán)前綴的安全范圍內(nèi),采樣時(shí)鐘偏移量Δ t必須滿足Atlw < At < Atup,如果 At超過(guò)了這個(gè)范圍,則必須使用抽除/補(bǔ)償時(shí)鐘同步補(bǔ)償機(jī)制。
7.按照權(quán)利要求6所述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,其特征在于先設(shè)置采樣時(shí)鐘偏移量的上下門(mén)限值Δ_和Atlmt,再將其映射到相位偏移相角差的上下門(mén)限值Δ%#ΠΔ%^。
8.按照權(quán)利要求7所述的OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,其特征在于所述兩個(gè)采樣時(shí)鐘偏移量的上下門(mén)限值A(chǔ)tui^n Atlmt是可編程的,其值的設(shè)定依據(jù)無(wú)線信道的沖激響應(yīng)h (t)長(zhǎng)度length (h (t))和OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴CP的長(zhǎng)度length (CP),即滿足length (h(t))-length (CP) < Δ tlow < Atup <0。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了OFDM系統(tǒng)中基于抽除/補(bǔ)償機(jī)制的抽樣時(shí)鐘同步方法,該方法將基于導(dǎo)頻子載波平均相位偏移增量檢測(cè)的采樣時(shí)鐘偏移估計(jì)方法和根據(jù)采樣時(shí)鐘偏移量的抽除/補(bǔ)償時(shí)鐘同步補(bǔ)償機(jī)制相結(jié)合。用以解決OFDM系統(tǒng)接收端模/數(shù)轉(zhuǎn)換和發(fā)送端數(shù)/模轉(zhuǎn)換時(shí)鐘頻率的不匹配所造成的抽樣時(shí)刻偏移問(wèn)題,有效減少了OFDM子載波間干擾和解調(diào)后星座圖相位的偏轉(zhuǎn)。本發(fā)明避免了使用昂貴的壓控振蕩器,又避免了傳統(tǒng)的符號(hào)同步模塊對(duì)FFT窗口的頻繁搜尋造成系統(tǒng)性能的下降,是一種低硬件成本、高效率的抽樣時(shí)鐘同步方法。
文檔編號(hào)H04W56/00GK102333370SQ20111025589
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者張鉞, 柯峰 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)
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