[发明专利]正交频分复用接收机中消除大采样时钟偏差的方法

说明书

技术领域

本发明属于数字信号传输领域，特别涉及一种正交频分复用(OFDM)接收机的采样时钟同步技术，具体只在正交频分复用接收机中消除大采样时钟偏差的方法。

背景技术

数字传输系统发送端和接收端的时钟存在频率偏差，对于OFDM接收机来说采样时钟偏差会引入子载波间干扰，降低接收机的性能。现有技术是利用调制在OFDM符号频域上的训练序列(也称为导频)进行时钟偏差的估计并通过环路控制捕获并跟踪接收机的时钟误差，达到补偿采样钟偏差的目的。但对于采样时钟偏差很大的系统，可能会出现环路无法捕获的情况，导致整个系统同步失败。

发明内容

本发明提供一种采样时钟频偏估计方法，该方法能够利用OFDM频域信号中的训练序列(导频)提取较大的采样钟偏差，进而消除大采样时钟偏差。

本发明的方法包括两个步骤：首先将连续两个OFDM符号的频域信号中的导频提取出，对两个OFDM符号对应位置的导频做共轭相关运算得到序列C，$c_i=x_{n,i}\×x_{n+1,i}^{*},$其中c_i为序列C中第i点的结果值，x_n，i为第n符号训练序列的第i点数据；然后将序列C分别进行顺时钟旋转得到左旋序列C_L1、C_L2、C_L3，…，逆时钟旋转得到右旋序列C_R1、C_R2、C_R3…；对各个序列分别求和并取绝对值，取绝对值最大的序列的旋转量作为大采样时钟偏差的估计值ε。将估计值ε作为定时环路的误差，利用该误差消除采样时钟偏差。

所述的顺、逆时钟旋转方法是：根据不同的OFDM符号的长度L和设定的一个OFDM符号偏差值Δ确定一个检测采样时钟偏差的分辨率θ，θ＝Δ/L，将检测采样时钟偏差的分辨率θ作为基础相位旋转量；根据导频在OFDM符号频域信号中的位置序号m确定每个导频需要乘上的旋转量，左旋为exp(-jkmθ)，右旋为exp(jkmθ)，式中k为旋转序列索引。左旋和右旋呈现共轭关系，实际可以共用复数乘法器。各个旋转序列的乘法可以在子载波方向复用，实际只需要一个复数乘法器。

频域信号中导频的提取方法可以采用现有技术中的任何提取方法，例如滑动匹配相关方法等。利用定时环路的误差消除采样时钟偏差的方法采用现有的成熟技术。

本发明的方法利用OFDM信号中的相临符号的连续导频的共扼相关结果，对采样时钟偏差大范围的扫描，可以准确估计出大采样时钟偏差，并有效地消除掉。

附图说明

图1为OFDM传输系统符号结构示意图；

图2为本发明方法的实现框图；

图3为本发明方法中采样时钟偏差提取框图。

具体实施方式

图1给出一个OFDM符号频域信号的分布方式，图中黑色圆圈表示该位置为训练序列(导频)，白色圆圈表示该位置为调制数据。

该方法的实现框图如图2所示，将接收到的OFDM信号经过快速付里叶变换获得频域信号，然后从中提取出导频位置处的数据，图中的缓存单元是用来存储上一个OFDM频域信号导频位置处的数据，最后根据相邻的两个OFDM符号的导频信息提取出大采样时钟偏差ε。

图3给出提取大采样时钟偏差ε的实现示意图，图中p＝[p_-N/2，p_-N/2+1，…，p_N/2-1]、q＝[q_-N/2，q_-N/2+1，...，q_N/2-1]表示提取出的相邻两个符号的导频序列，相关运算模块对这两个导频在对应位置共轭相乘得到C＝p·×conj(q)，存在采样时钟偏差时有C∝exp(j2πnε)，$n=[-\frac{N}{2},-\frac{N}{2}+1,...,\frac{N}{2}-1],$顺时钟旋转后C_R＝C·×exp(j2πw_Rn)∝exp(j2πn(ε+w_R))，逆时钟旋转后C_L＝C·×exp(j2πw_Ln)∝exp(j2πn(ε+w_L))。其中${}^{w_L={-w}_R}{w}_L=-w_R=\mathrm{k\θ}.$求和模块求出各旋转序列的和并取绝对值，比较单元是比较求和模块输出值的大小并取得最大值、索引k’及旋转方向，从而给出大采样时钟偏差的估计ε＝k′θ(右旋)或ε＝-k′θ(左旋)。