[发明专利]一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法及装置

说明书

本发明公开了一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法及装置，属于无线通信技术领域，所述方法包括：对初始信号中多个符号周期的频域序列和短期训练域频域序列分别预处理后的序列进行循环移位互相关，获得互相关结果集合；据所述互相关结果集合，检测短期训练域信号；当检测到短期训练域信号时，进行粗略频率偏移估计，获得粗略频率偏移估计值；根据所述粗略频率偏移估计值进行粗略频偏补偿；固定粗略频率偏移估计值，进行细频率偏移估计，补偿残余频率偏移；检测长期训练域信号，获得帧边界；信道估计，获得最终信号。该方法可以应用于符合智能计量公用事业网络正交频分复用或类似的无线通信系统中，从极低电平到高电平信噪比环境都表现良好。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种正交频分复用通信的鲁棒频率偏移估计方法及装置。

背景技术

正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）调制是一种广泛使用的通信方案。正交频分复用调制的基本思想是将可用信道频带划分为几个窄子频带，并将数据调制到相邻和正交的子载波中，从而提高系统的带宽效率。

为了处理无线信道的延迟扩展，通常在符号前附加一个循环前缀 (CyclicPrefix, CP)，该循环前缀对应于每个正交频分复用符号最后部分的复制。此外，前导码和导频可以添加到正交频分复符号帧中以帮助接收器中的同步过程。

通常，在无线通信系统中，接收器性能会因多种时间和频率损伤而降低，例如晶振不匹配(发射器和接收器的本地晶振之间的不匹配，即晶振频率差异)、发射器和接收器之间的未知传播延迟以及多普勒频移影响。这些损伤导致的后果是接收信号中的同步错误组合，包括载波频率偏移 (Carrier Frequency Offset, CFO) 和符号定时偏移 (SymbolTiming Offset, STO)，也称为符号边界错误。由于子载波之间需要正交性，正交频分复用系统比传统的单载波通信系统对这些错误更敏感。为了正确恢复传输的数据，正交频分复用接收器中的同步程序是必不可少的。

由于正交频分复用调制是一种广泛使用的通信方案，在文献中公开了许多关于同步的现有技术。然而，从硬件实现或数值运算的角度来看，它们相对复杂。

参考文献：参考文献1, 802.15.4-2015 - IEEE Standard for Low-RateWireless Networks, IEEE, 2015。

参考文献2, IEEE std. 802.15.4g-2012, Amendment 3: Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Data-Rate, Wireless, Smart Metering UtilityNetworks, Apr. 27, 2012。

参考文献3, Tony J. Rouphael, RF and Digital Signal Processing forSoftware-Defined Radio: A multi-standard multi-mode approach, Elsevier, 2009。

参考文献4, Paul H. Moose, A Technique for Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing Frequency Offset Correction, IEEE transactions oncommunications., 1994, 42(10), pp.2908-2914.。