OFDM系统的频偏估计算法

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1、第２８卷第４期计算机应用研究Ｖｏｌ畅２８Ｎｏ畅４２０１１年４月ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓＡｐｒ畅２０１１OFDM系统的频偏估计算法吉磊，李玉柏（电子科技大学通信与信息工程学院，成都６１１７３１）摘要：结合中国移动多媒体广播（ＣＭＭＢ）信道的帧结构和调制方式，利用不同数据码元间共轭相乘的算法来完成整数倍频偏（ＩＦＯ）的捕获。最后采用最小二乘估计法捕获采样频偏和残余频偏。计算机仿真验证了算法能准确地完成频偏估计。关键词：正交频分复用；中国移动多媒体广播；频率同步；整数倍频偏；残余频偏中图分类号：ＴＰ９２９　　　文献标志码：Ａ文章编号：１００１唱３６９５（２０１１

2、）０４唱１４７９唱０２ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１唱３６９５．２０１１．０４．０７６ＦｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＯＦＤＭｓｙｓｔｅｍＪＩＬｅｉ，ＬＩＹｕ唱ｂａｉ（SchoolofCommunication＆InformationEngineering，UniversityofElectronicScience＆TechnologyofChina，Chengdu６１１７３１，China）Abstract：ＣｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣｈｉｎａｍｏｂｉｌｅｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ

3、（ＣＭＭＢ），ｔｈｉｓｅｓｓａｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｉｎｔｅｇｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔ（ＩＦＯ）ｃａｐｔｕｒｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｉｎｇｃｏｎｊｕｇａｔｅｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｄｊａｃｅｎｔｓｙｍｂｏｌｓ．Ａｔｌａｓｔ，ｉｎｔｒｏ唱ｄｕｃｅｄａｌｅａｓｔ唱ｓｑｕａｒｅｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏａｃｑｕｉｒｅｔｈｅｓａｍｐｌｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔａｎｄｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔ．Ｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｌｅａｓｔ唱ｓｑｕａｒｅｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ

4、ｃａｎｇｅｔｐｒｅｃｉｓｅｒｅｓｕｌｔｓ．Keywords：ＯＦＤＭ；ＣＭＭＢ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｇｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔ；ｒｅｓｉｄｕａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔ在无线通信系统中，正交频分复用（ＯＦＤＭ）有频谱利用率成残余频偏的跟踪和采样频偏同步。算法框图如图２所示。高、抗衰落能力强、实现简单等优点，但是ＯＦＤＭ对载波频率偏移很敏感。载波频偏包括整数倍频偏和小数倍频偏（ＦＦＯ）。整数倍频偏是子载波间隔的整数倍，虽然整数倍频偏不会破坏子载波间的正交性，但会造成接收机数据码元序列的循环移位，导致系统的误比特率（ＢＥＲ）的增加；小数倍频偏

5、即子载波间隔的小数倍，它会影响子载波间的正交性，导致子载波间干［１］扰（ＩＣＩ）。ＣＭＭＢ物理层帧结构如图１所示，为１ｆｐｓ，共划分为４０个时隙。每个时隙的长度为２５ｍｓ，包括１个信标和５３1整数倍频偏估计个ＯＦＤＭ符号。信标包括发射机标志信号（ＴｘＴＤ）以及２个相同的同步信号。依据标准，系统载波频率在３０～３００ＭＨｚ，物1畅1算法分析理层带宽为８ＭＨｚ，每个ＯＦＤＭ符号包括４０９６个子载波，子ＩＦＯ虽然没有破坏ＯＦＤＭ符号间的正交性，但最终仍会导载波间隔为２畅４４ｋＨｚ。致接收机误码率的增加。ＩＦＯ可以分为两种［３］：基于训练序列假设发送端数据经过多径信道，在理想同步条件下，接收的载波频

6、率恢复和盲载波频率恢复。盲载波需要很多的［２］机收到的第l个ＯＦＤＭ符号第n采样数据为rl，nＯＦＤＭ符号参与迭代运算，这使得载波同步需要的时间较长，LN－１１j２πk（n－τi／T）／NjΔφrl，n＝∑hi∑Xl，kｅｅ＋nl，n＝不能适应对延迟较敏感的通信系统。训练序列可以分为时域Ni＝１k＝０训练序列和频域导频两种。在时域训练序列和频域导频总功N－１１j２πkn／NjΔφ∑HkXl，kｅｅ＋nl，n（１）率相等的情况下，频域方法比时域方法具有更好的性能，因此Nk＝０L大多数ＩＦＯ估计算法是在频域中完成的。其中：Xl，k为第l个ＯＦＤＭ符号第k个子载波值；Hk＝∑i＝１基于频域序列的算

7、法中，传统的整数倍频偏ＭＬ估计算－j２πkτi／Tu［４］hiｅ是信道传输函数；T是发射端的采样时间；N为每个法利用接收到的ＯＦＤＭ数据与本地数据移位循环相关，检ＯＦＤＭ符号中子载波个数。测相关结果的最大值从而确定ＩＦＯ；由于时域符号定时同步不在ＣＭＭＢ接收机中，ＯＦＤＭ解调前，利用时域同步符号完成能完全估计出ＦＦＴ窗的起始位置，ＦＦＴ窗位置的偏移产生的符帧同步、符号定时同步和ＦＦＯ粗捕获，利用ＯＦＤＭ解调后