[发明专利]OFDM系统频率同步的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种OFDM系统频率同步的方法和设备。

背景技术

正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)属于一种宽带多载波调制技术，利用并行传输的子载波来完成高速的数据通信。在OFDM系统中，数据传输信道被划分为许多正交的子信道，各个子信道可以看作是平坦性衰落和高斯噪声信道的叠加，频谱利用率非常高，可以有效对抗无线信道的多径衰落。

然而，OFDM系统各个子载波之间能够保持正交性是建立在收发两端载波频率和采样频率完全同步的基础上的，因此，非常有必要来研究如何有效地提高接收机的频偏估计精度。

OFDM系统的频率同步主要包括两种形式：

方式一、在接收端为了正确解调出基带的数字信号，就必须提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波，这个相干载波的获取就称为载波频率同步。

方式二、使得接收端的采样时钟和发射端的采样时钟保持一致，这样的频率同步方式称为采样频率同步。

载波频偏和采样频偏对于OFDM系统性能影响的共同之处在于，均会导致有用信号的幅度衰减、相位旋转以及子载波间干扰(Inter-Carrier Interference，ICI)。

而两者之间的区别则在于，采样频偏的影响与子载波的位置有关，不同的OFDM符号在相同的子载波位置其影响也不一样，并且随着发送OFDM符号数目的增加，采样频率偏移的影响会越来越明显，最终引起定时上的误差。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：

OFDM系统为了获得良好的频率同步性能，同时还需要进行时间上的同步，因为定时误差的存在不仅会对有用信号产生相位旋转，而且还会造成更加严重的符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)和子载波间干扰ICI，从而导致频偏无法正确估计；反过来，采样频偏的存在，也会使得OFDM系统在时间同步上出现一定的误差。因此，一个完整的OFDM系统频偏同步方法不仅包括频偏的估计和补偿，而且还需要具备非常好的定时性能。

发明内容

本发明的实施例提供一种OFDM系统频率同步的方法和设备，用于解决现有技术中，在AD(Analog to Digital，模数转换)/DA(Digital to Analog，数模转换)与射频共时钟的情况下，收发两端载波频率和采样速率不匹配的问题，通过采用数字锁相环技术提高接收机的频偏估计精度。

本发明的实施例提供一种OFDM系统频率同步的方法，具体包括：

步骤A、接收端设备从接收到的数据中，选取预设时间段内的时域数据，利用前导码符号时域的周期重复性进行移位自相关运算，确定系统帧长、帧头位置，以及系统的小数载波频偏；

步骤B、所述接收端设备从步骤A确定的帧头位置开始，选取多个帧的数据，利用OFDM符号自身循环前缀CP的周期重复特性进行移位自相关运算，确定系统的CP长度，并对帧头位置进行更新；

步骤C、所述接收端设备从步骤B更新的帧头位置开始，选取出一个前导码符号，在时域上补偿小数载波频偏，然后利用前导码的频域相关性，确定系统的整数载波频偏；

步骤D、所述接收端设备根据步骤A至步骤C的处理结果，对数字锁相环的状态信息进行初始化，其中，所述数字锁相环的状态信息至少包括系统帧长、帧头位置、相邻时域样值间相位差以及定时误差；

步骤E、所述接收端设备从步骤D初始化的帧头位置开始，选取出一个前导码符号，在时域上补偿载波频偏，然后利用前导码的频域相关性，确定系统残留的定时误差，并更新所述数字锁相环的状态信息；

步骤F、所述接收端设备判断步骤E所更新的数字锁相环状态信息中的定时误差是否低于预设阈值，如果判断结果为是，则数字锁相环达到了锁定状态，所述接收端设备将接收到的数据传送到后端设备中进行解调处理。

优选的，步骤F，还包括：

如果判断结果为否，所述接收端设备选择当前处理的帧的下一帧数据，返回步骤E进行处理。

优选的，如果判断结果为否，具体包括：

所述接收端设备判断所述判断结果为否的时间是否超过预设的时间；

如果没有超过，所述接收端设备选择当前处理的帧的下一帧数据，返回步骤E进行处理；

如果超过，则所述接收端设备重新返回步骤A进行处理。

优选的，步骤A中的所述确定系统帧长、帧头位置，以及系统的小数载波频偏的操作，具体包括：