稳健的ofdm系统载波频率捕获算法 robust carrier frequency acquisition algorithm for ofdm systems.pdfVIP

第1l卷第6期 电路与系统学报 Vol-llNo．6 2006年12月 JoURNAL0FCIRCUITSANDSYSTEMS December，2006 稳健的OFDM系统载波频率捕获算法★ 何波1， 李军2， 林家儒3， 吴伟陵3 (1．山东大学信息科学与工程学院，山东济南250loo；2．山东轻工业学院信控学院，山东济南250000； 3．北京邮电大学信息学院， 北京l00876) 摘要t本文提出了一种新的应用于oFDM系统的载波频偏捕获算法。算法利用训l练帧结构的循环重复性特点，剥 离信道的影响和定时偏差的影响．完成频偏的捕获。同时本文算法训练帧既可以在时域添加，也可以在频域添加，增 加了算法的灵活性。仿真结果表明。算法具有稳健，精度较高，计算量较少等优点。 关键词·oFDM：定时估计：频偏捕获；训练帧 中圈分类号t1N919．3文献标识码tA 1 引言 随着无线业务的发展，频谱资源日益紧张，OFDM以其极高的频谱效率，抗多径干扰和均衡简单 等突出优点受到业界的广泛关注，被认为是第四代移动多媒体通信的支撑技术之一。但目前OFDM本 to Power 身还有一些技术难点亟待解决，如峰值平均功率比(PAPR，PeakAverageRatio)，信道估计 等问题，其中特别是同步问题。 OFDM技术是多载波传输技术，与普通单载波系统相比，它对载波同步的精度要求更高。定时估 计的精度直接影响到载波同步的实现，在移动环境下，OFDM系统正常工作时，系统的相对频偏(本文 中讨论频偏时一般采用相对频偏，它是实际频偏与子载波间隔的比值)至少要小于2％。否则，由于频 偏引起的载波间干扰会使系统的性能受到极大的影响【lJ。因此，同步是OFDM系统一个关键问题。对 频偏的校正一般分两步：第一步称为捕获，此阶段的工作是快速准确的估计出系统频偏，并进行相应 的校正，使系统正常工作。封捕获算法的要求是捕获速度快，捕获范围大，使通信过程迅速建立。第 二步称为跟踪，此阶段的工作主要是跟踪载波漂移及多普勒频移的变化，实现准确同步。 本文提出的算法是载波同步捕获算法，用于通信过程初始建立阶段。 帧作定时估计，第二帧分别作小数频偏估计和整数频偏估计，整数频偏估计的精度取决于前两者的估 代价是增加复杂度；Y岫Hee尉m 种算法，都是分别作小数频偏估计和整数频偏估计，且频偏估计的精度强烈依赖于定时估计精度。 隔，但也可以通过减短训练帧提高捕获范围，代价是降低精度。Don曲oonLee等利用循环前缀与数据 之间的相似性捕获频偏【6】，将AWGN信道推广到一般的瑞利衰落信道，但只适应于多径中第一径的信 道功率最强的情况。本文提出一种新的载波频偏捕获算法，该算法的捕获范围可调，对信道特性不作 要求，同时本算法对于残余时偏具有稳健性。 2 OFDM系统结构 形式的OFDM信号： ·收誓日期-2∞4．08·16●订日期：2∞5-05一16 基金项目，国家自然科学基金项目(∞372凹9)：s63项目(2001AAl23016) 万方数据 第6期 何波等：稳健的OFDM系统载波频率捕获算法 3l 伽=o’1，…，Ⅳ一1) (1) J(疗)=寺∑x(七)exp【，2刃砖／Ⅳ】 』V七=0 其中，，：仃，Ⅳ为子载波的数目，并设oFDM系统中子载波数远大于信道冲击响应长度。 无线信道中的多径传播会产生OFDM的符号问干扰(Int盯S)恤bol Block 数据帧之间会产生帧间干扰(Inter 的接收序列，(船)为： ，如)=日os0)+日ls∽一1)+Ⅳ(刀) (2) 其中，Ⅳ(阼)表示传输中的噪声。日。和日，分别表示符号问干