[发明专利]一种OFDM系统接收机的定时频率同步方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体的说是涉及一种OFDM系统接收机的定时频率同步方法。本发明提出的同步序列设计方法和相关运算方法，可以有效降低系统频偏对定时估计精度的影响，实现了有较大频偏的OFDM系统的准确定时，大大提高了定时的精准性。本发明利用长短序列结合的方式，实现了对较大频偏的正确估计，既扩大了频偏估计的范围，也保证了频偏估计的精度。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其针对有较大的系统频偏的多径信道，提出一种OFDM系统接收机的定时频率同步方法。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术具有频谱利用率高，抗衰落能力强等特点，目前己成为新一代移动通信的技术核心。同步误差是影响OFDM系统性能的一个重要因素，特别是在复杂多径环境中，较差的同步精度将严重恶化系统的最终性能。现有文献对OFDM同步技术进行了大量研究，按照同步的功能：可以分为定时同步、载波频率同步和采样时钟同步；按照同步的范围和精度分，分为粗同步和细同步；按照是否借助辅助数据来分，分为数据辅助同步方法和盲同步方法。其中，数据辅助同步方法的同步精度较高且计算复杂度较低，但是需要加入训练序列，一定程度上降低了数据传输效率。在数据辅助同步方法中，文献1“Robust frequency and timingsynchronization for OFDM(by Schmidl T.M,Cox.D.C.IEEE Trans.Commun,1997，45(12)：1613-1621.)”首先提出了利用两个OFDM符号作为训练序列进行时间和频率同步。第一个OFDM符号的前一半和后一半相同，可用于时间同步和频率精同步，利用前后两个符号间的关系进行频率粗同步。文献2“Pilot assisted channel estimation for OFDM inmobile cellular systems(by F.Tufvesson,T.Maseng.IEEE VTC,vol.3,pp.1639-1643,May 4-7,1997)”提出利用伪噪声(Pseudo-Noise,PN)序列作为训练序列，将接收信号和本地序列相关。这种方法的相关器结果有较大的输出峰值，通过最大值搜索找到同步位置，准确度较高但是计算量较大。文献3“A technique for orthogonal frequency divisionmultiplexing frequency offset correction(by Paul H.Moose.IEEE Trans.Commun,1994，42(10)：2908-2914)”提出在发射端发送两个重复的OFDM序列，在接收端利用这两个重复序列的相位差来估计频偏，这种方法的频偏估计精度较高，但是频偏的估计范围不大于0.5个子载波间隔，若缩短训练序列的时间周期，频偏估计范围可得到增大，但是估计精度将会降低。

此外，在复杂多径环境中，现有的OFDM同步算法存在以下问题：(1)现有的同步算法在定时同步时往往是寻找相关峰最大值，通过最大值位置来确定数据的起始位置，但是在多径衰落信道中，能量最强的径可能不是第一条径，当使用现有同步算法时会定位到非第一条径的其他径上，造成定时出错，带来系统性能的严重恶化；(2)现有的基于数据辅助的相关同步算法，频偏估计范围较小，且在系统频偏较大时，定时会不准确，进而影响频偏估计的精度。

发明内容

本发明提供了一种含有较大系统频偏的OFDM系统中接收机的定时频率同步方案，包括以下步骤：

步骤1：生成同步序列c₁(k)和c₂(k)。

假设OFDM符号长度为N，同步序列由c₁(k)和c₂(k)两部分组成。

序列c₁(k)由4段ZC序列组成，序列c₁(k)的长度为N，令N₁＝N/4，有序列：