[发明专利]一种基于wifi系统的频偏估计方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于WIFI系统的频偏估计方法和装置，包括：利用相隔一个和多个短码元的采样点的相位差，计算两采样点的频偏估计结果；对计算得到的多个两采样点的频偏估计结果进行加权和，得到WIFI系统的初始频偏估计结果。本发明不仅仅利用相邻短码元的相位差进行频偏估计，同时也结合非相邻码元的相位差进行频偏估计，使相位差合并增益增大，具有更好的抗噪声特性，从而使得初始频偏估计结果更精确。

技术领域

本发明涉及频偏估计技术领域，具体涉及一种基于WIFI系统的频偏估计方法和装置。

背景技术

对于通信系统中的接收机而言，采样晶振的精度误差会造成频率偏差，这种频率偏差会造成接收机的整体性能损失。一般接收机经过频偏估计和频偏补偿后，频偏影响会得到抑制；但是由于信道环境和噪声影响，频偏估计可能不精确，这样在数据解调的过程中，该不精确的频偏估计会直接影响接收机的性能，特别是对于数据帧比较长的系统，这个问题就显得尤其的突出。

对于WIFI中OFDM系统(11a/g/n等)而言，也有相同的问题。在WIFI物理层分组结构中，短训练字段(STF)和长训练字段(LTF)被引入，用于进行频偏估计。其中STF处于分组开始部分，其被用于初始频偏估计，接收机使用初始频偏估计的频偏粗估计结果对STF后面的内容(包括LTF)进行频偏补偿，然后利用后面的LTF继续进行精频偏估计和精频偏补偿。

以802.11a的分组结构为例，其分组结构如下：

由此可知，短训练序列长度是8us。如下式所示，STF在一个码元里占有12个子载波，用64长的IFFT，它可以生成个3.2us的时域序列。该序列重复2.5次就可以生成10个短码元，总长度为8us。

STF的时域波形如图1所示，STF拥有10个重复的长度为0.8us的短码元，其拥有比较好的相关特性和低峰均比功率。STF可以用于初始频偏粗估计。由于码元的重复，在相隔0.8us(或者在取样频率为f_samp＝20MHz时为16个采样点)的STF中，两个取样相位差允许对频率偏移的评估。这个操作以解决发送设备和接收设备间高达±625KHz的频率偏移。

以802.11a的分组结构，采样频率为20MHz为例，假设接收STF信号为r(n),n＝0,1,..,159,那么频偏估计结果为：

其中arg(.)是求相位操作，conj(.)是共轭操作，N为初始频偏估计所使用到的码元数，其最大值是10；Δt为采样间隔，这里Δt＝50ns。

在WIFI物理层分组结构中的STF中，现有的初始频偏估计仅仅利用相隔0.8us(1个短码元)的采样点的相位差来计算频偏估计结果。假如信噪比比较高的情况下，现在的初始频偏估计技术是没有问题的；但是当信噪比比较低的情况下，因为噪声影响，现在的初始频偏估计技术精度不准确，这种不精确的初始频偏估计结果会造成后面的频偏精估计和接收机整体的性能损失。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种基于WIFI系统的频偏估计方法和装置。

本发明公开了一种基于WIFI系统的频偏估计方法，包括：

步骤1、利用相隔一个和多个短码元的采样点的相位差，计算两采样点的频偏估计结果；

步骤2、对计算得到的多个两采样点的频偏估计结果进行加权和，得到WIFI系统的初始频偏估计结果。

作为本发明的进一步改进，所述步骤1，包括：

利用N个0.8us短码元，采样频率为20MHz，分别利用相隔(0.8*l)us的两采样点的频偏估计结果为：