[发明专利]一种多径衰落信道下OFDM系统的采样频率偏移盲估算方法

说明书

【技术领域】

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种多径衰落信道下OFDM系统的采样频率偏移（SFO）盲估计方法，可用于非合作通信系统中时频同步之前的OFDM系统的采样偏移估计。

【背景技术】

以正交频分复用(OFDM)为代表的多载波技术已成功应用于数字视频广播、数字音频广播、数字用户线、无线接入网、电力线通信、卫星通信等领域，其具备很好的抗多径、抗窄带干扰性能和高效的频谱利用率，是宽带无线通信研究的热点。然而，由于收发两端的晶振的不完全匹配，及移动通信系统中的多普勒频移的影响，在通信系统的收发两端不可避免地存在采样频率偏差。尤其在非合作通信中，作为一种非授权接入通信模式，采样频率对于接收端是未知的，经前期的过采样率估计之后，必定还存在一定的采样频率偏差。在采样频率偏差存在的情况下，OFDM信号经FFT变换后将产生载波间干扰和时变的相位变化，且现有的时频同步方法基本上均是在无采样频率偏差条件下进行的。因此，研究非合作通信中多径衰落信道下时频同步之前的OFDM系统的采样频率偏移估计方法具有实际的工程意义。

近年来，已有学者对非合作通信中OFDM系统的采样频率偏移估计方法进行了一定的研究，但这些方法需要发射端配合或在频偏估计之后，且研究集中于利用冗余CP与对应数据之间的相关性，算法受信道和噪声影响较大。参见Liu Gang，Li Bingbing，Pang Hengli.Blind Sampling Clock Offset Estimation Algorithm for OFDM System[C]//Proc.of CISP’09，Tianjin，China.IEEE Press，2009:1-4。Liu Gang通过对各子载波加权，然后对接收信号相关函数的虚部进行变换，得到了一种非数据辅助的采样频率同步算法。但该方法需要发射端配合，且要求信道冲击响应在各子载波位置上能量相等。参见B.Ai，Y. Shen，Z.D.Zhong，B.H.Zhang.Enhanced Sampling Clock Offset Correction Based on Time Domain Estimation Scheme[J].IEEE Transactions on Consumer Electronics，2011，57(2):696-704。B.Ai提出一种基于保护间隔的时域SCO估计方法，并相应的加入一自适应模块，提高了系统的实时性，但此方法用到的CP长度要大于最大多经时延，且需要先估计频偏。参见Castillo-Sanchez E，Lopez-Martinez F.J，Martos-Naya E，etal.Joint Time，Frequency and Sampling Clock Synchronization for OFDM-based systems[C].Wireless Communications and Networking Conference2009:1-6。Castillo-Sanchez E在采用CP和OFDM符号尾部数据的相关进行符号定时及载波频率联合同步方法基础上，利用定时估计值的偏移来进行采样频率偏移估计，但该算法受信道和噪声影响较大。参见Arash Zahedi-Ghasabeh,Alireza Tarighat,and Babak Daneshrad.Spectrum Sensing of OFDM Waveforms Using Embedded Pilots in the Presence of Impairments[J].IEEE Transactions onVehicular Technology:1208-1221。Arash Zahedi-Ghasabeh提出一种基于循环平稳的谱分析方法估计采样频率偏移，但是需要知道发射端导频信息，直接提取会受到采样频率偏移带来的衰减和多径衰落信道影响，且SFO估计范围很小，频偏对其性能也有一定影响。综上说明，这些研究均存在一定缺陷，不适合于实际的非合作通信系统中频率选择性多径衰落信道，况且在低信噪比情况下，时频同步之前估计性能不理想。因此，以上的方法不适合在实际的非合作通信系统中进行应用。

【发明内容】

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提供了一种多径衰落信道下时频同步之前进行估计的新方法，以提高实际的非合作通信系统中采样频率偏移（SFO）估计的精度。本发明选取子载波个数为N=64个，1/4循环前缀（CP）长度，符号周期T_s=10μs，具有一对相关导频的OFDM信号作为信号源。

实现本发明目的的技术方案，包括如下步骤：