專利名稱：Ofdm系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于無線通信領(lǐng)域中的OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交頻分復(fù)用)技術(shù)，具體涉及一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在實際通信系統(tǒng)中，發(fā)送端D/A變換器和接收端A/D變換器分別采用各自的時鐘，使 得發(fā)送信號和接收信號之間存在采樣頻率偏差。采樣頻率偏差一方面使接收數(shù)據(jù)發(fā)生相位 偏轉(zhuǎn)，另一方面也破壞了子載波間的正交性，對正確解碼造成很大影響，這要求對采樣頻 率偏差做出準(zhǔn)確的估計并修正。
在OFDM通信系統(tǒng)中，采樣頻率偏差的估計和修正通常是在時域進行的。然而，若在 時域只做一次采樣頻率偏差的估計和修正，如果估計或修正時稍有偏差，隨著時間的積累， 這種偏差會越來越大，最終仍然會造成很大的誤碼，使系統(tǒng)性能下降；或者由于采樣時鐘 受環(huán)境影響產(chǎn)生微小偏差，但隨著時間的積累，也會使偏差越來越大，同樣會對系統(tǒng)造成 很大誤碼。因此，必須在完成一次采樣頻率偏差的估計和修正之后，做進一步的跟蹤，以 不斷消除采樣頻率偏差造成的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正 方法及系統(tǒng)，可有效地降低系統(tǒng)的誤碼率，提高系統(tǒng)性能。 本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種OFDM系統(tǒng)中采樣時鐘頻率殘留偏差的修正方法，其步驟包括
1) 在接收端，去除當(dāng)前接收的每個頻域OFDM符號攜帶的調(diào)制信息；
2) 在上述去除調(diào)制信息的OFDM符號中選取多個頻點，并對選取的頻點計算相位曲 線和相位曲線的斜率；
3) 根據(jù)上述相位曲線的斜率，對信道估計值進行修正；
4) 利用修正后的信道估計值對下一個接收到的OFDM符號進行均衡。
所述步驟1)中去除調(diào)制信息的具體步驟為將接收端星座解映射的二進制序列重新映 射為符號序列，每個OFDM符號的映射方式與其解映射的方式相對應(yīng)，之后，求解解映射前、均衡后的符號與相應(yīng)的重新映射后的符號的相位之差。
所述步驟1)中去除調(diào)制信息的具體步驟還可以為將接收端星座解映射并進行信道解 碼后的二進制序列，重新進行相應(yīng)的信道編碼并映射為符號序列，且每個OFDM符號的映 射方式與其解映射的方式相對應(yīng)，之后，求解解映射前、均衡后的符號與相應(yīng)的重新映射 后的符號的相位之差。
所述步驟2)中選取的頻點為頻域OFDM符號中的中間頻帶的頻點，且選取的正、負 頻率點的中心頻點關(guān)于零頻對稱。
所述步驟2)的相位曲線的斜率值計算為，用正頻率的各個點的縱坐標(biāo)值分別減去相對 應(yīng)的負頻率的各個點的縱坐標(biāo)值，然后再分別除以它們之間的橫坐標(biāo)間距，由此得到相位 曲線的斜率值。
所述步驟3)中對信道估計值進行修正的方法為i/^二i/^xe^'"，其中，Z/。w是用 于前一次均衡的信道估計值，//"^為即將用于對當(dāng)前數(shù)據(jù)符號進行均衡的信道估計值，《為 斜率，k為一個OFDM符號中各個子載波的頻域序號。
所述步驟4)中釆用反饋環(huán)的方法，利用當(dāng)前修正好的信道估計值對接收到的下一個 OFDM符號進行均衡，從而形成反饋環(huán)路。
一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 一去除調(diào)制信息模塊，用于在OFDM系統(tǒng)接收端去除調(diào)制信息； 一選取優(yōu)選頻點模塊，用于在每個頻域OFDM符號中選取多個優(yōu)選的頻點； 一采樣頻率殘留偏差估計模塊，用于對優(yōu)選頻點計算相位曲線，并得到該相位曲線的
斜率；
一信道估計修正模塊，根據(jù)上述相位曲線的斜率，對信道估計值進行修正；
和一反饋環(huán)均衡模塊，對下一個接收到的OFDM符號進行均衡。 所述去除調(diào)制信息模塊接收OFDM系統(tǒng)接收端的星座解映射模塊的信號。或所述去除 調(diào)制信息模塊接收OFDM系統(tǒng)接收端的信道解碼模塊的信號。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明提出了一種OFDM系統(tǒng)中釆樣時刻殘留偏差的修正方法及系統(tǒng)。該方法在接收 端頻域內(nèi)對采樣頻率殘留偏差進行估計，進一步利用該殘留偏差對信道估計值進行修正， 并且采用反饋環(huán)的方法將當(dāng)前修正值用于下一個OFDM符號的均衡，從而避免了由于最開 始采樣頻率偏差估計和修正的誤差以及采樣時鐘本身的誤差所造成系統(tǒng)誤碼性能下降的影響，有效地降低了系統(tǒng)的誤碼率，提高了系統(tǒng)性能。


圖l本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正系統(tǒng)框圖2采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正方法的系統(tǒng)星座圖3未采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正方法的系統(tǒng)星座圖(a);
圖4未采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正方法的系統(tǒng)星座圖(b);
圖5未采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正方法的系統(tǒng)星座圖(C)。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述
參考圖l，現(xiàn)有的0FDM接收端包括采樣頻率偏差糾正模塊1、 0FDM解調(diào)模塊2、星座 解映射模塊4和信道解碼模塊5，本發(fā)明在OFDM接收端進行采樣頻率殘留偏差的修正系統(tǒng) 包括 一去除調(diào)制信息模塊，用于在OFDM系統(tǒng)接收端去除調(diào)制信息； 一選取優(yōu)選頻點模 塊，用于在每個頻域OFDM符號中選取多個優(yōu)選的頻點； 一采樣頻率殘留偏差估計模塊， 用于對優(yōu)選頻點計算相位曲線，并得到該相位曲線的斜率； 一信道估計修正模塊，根據(jù)上 述相位曲線的斜率，對信道估計值進行修正；和一反饋環(huán)均衡模塊，對下一個接收到的 OFDM符號進行均衡。
去除調(diào)制信息模塊去除調(diào)制信息的方法為將接收端星座解映射的二進制序列重新映射為 符號序列，每個OFDM符號的映射方式與其解影射的方式相對應(yīng)。之后，求解解映射前、 均衡后的符號與相應(yīng)的重新映射后的符號的相位之差，這樣即可去除調(diào)制信息。去除調(diào)制 信息的方法也可以是將接收端星座解映射并進行信道解碼后的二進制序列，重新進行相 應(yīng)的信道編碼并映射為符號序列，且每個OFDM符號的映射方式與其解映射的方式相對 應(yīng)。之后，求解解映射前、均衡后的符號與相應(yīng)的重新映射后的符號的相位之差。該相位 之差有兩種求解方法 一種是兩者相位直接相減；另一種是兩者做共軛相乘或者直接相除， 然后求運算結(jié)果的相位。
選取優(yōu)選頻點模塊選取優(yōu)選頻點的原則為在每個頻域OFDM符號中，由于邊緣頻帶 和零頻附近都容易受到干擾，因此不予選擇它們，而選擇中間頻帶的頻點。通常，優(yōu)選頻 點的選取方法多種多樣，只要能利用這些優(yōu)選頻點盡量精確的計算出相關(guān)相位曲線的斜率 即可。比如，可以選擇位于正頻率中間頻帶的M/2個連續(xù)點和負頻率中間頻帶的M/2個連續(xù)點，M大約為有效子載波個數(shù)的一半左右，且選取的正負頻率的點關(guān)于零頻對稱。
去除調(diào)制信息時的每個OFDM符號的相關(guān)相位曲線在理想情況下應(yīng)該是一條直線，但 由于受到不理想信道的各種干擾，相關(guān)相位曲線近似為一條直線，其斜率就是采樣頻率殘 留偏差。這里，采樣頻率殘留偏差估計模塊求斜率的方法可以有多種。例如，若優(yōu)選頻點 是按照上述方法，即選擇位于正頻率中間頻帶的M/2個連續(xù)點和負頻率中間頻帶的M/2個 連續(xù)點，且選取的正負頻率的點關(guān)于零頻對稱，那么可以用正頻率的各個點的縱坐標(biāo)值分 別減去相對應(yīng)的負頻率的各個點的縱坐標(biāo)值，然后再分別除以它們之間的橫坐標(biāo)間距，由 此得到M/2個斜率值，再將這M/2個斜率值進行平均，即可近似得到相關(guān)相位曲線的斜率； 也可以先用所有優(yōu)選正頻率點的縱坐標(biāo)值之和減去所有優(yōu)選負頻率點的縱坐標(biāo)值之和，再 除以優(yōu)選正頻率點與優(yōu)選負頻率點的中心位置之差，也可以近似得到相關(guān)相位曲線的斜 率。除此之外，還有其它求斜率的方法；所選優(yōu)選頻點的方式不同，求斜率的方法也不同。 信道估計修正模塊對信道估計值進行修正的方法為//^二/Z^x^M。其中，//。w
是用于前一次均衡的信道估計值，/f"^為即將用于對當(dāng)前數(shù)據(jù)符號進行均衡的信道估計值， 《為斜率，k為一個OFDM符號中各個子載波的頻域序號。信道估計值一直在不斷地進行
修正，當(dāng)前修正后的/4^會變成下一次修正時的/Z。w。
均衡模塊采用反饋環(huán)的方法，利用當(dāng)前修正好的信道估計值對接收到的下一個OFDM 符號進行均衡，從而形成反饋環(huán)路。
本發(fā)明0F簡接收端進行采樣頻率殘留偏差的修正方法具體為
首先，將星座解映射后的數(shù)據(jù)或者信道解碼后的數(shù)據(jù)去除調(diào)制信息。如果星座解映射 之后就去除調(diào)制信息，則去除調(diào)制信息模塊6接在圖1中的A點處，且去除調(diào)制信息時只 需要將解映射的二進制符號按照解映射方式再重新映射成星座符號，然后再用均衡后的數(shù) 據(jù)符號與該星座符號的對應(yīng)點做相關(guān)，可以得到一組相關(guān)相位；如果星座解映射之后又進 行了信道解碼才去除調(diào)制信息，則去除調(diào)制信息模塊6需要接在圖1中的B點處，然后將 B點處的二進制符號再進行相應(yīng)的信道編碼，以及相應(yīng)的星座映射，重新變回星座符號， 再用均衡后的數(shù)據(jù)符號與該星座符號的對應(yīng)點做相關(guān)，得到一組相關(guān)相位。
之后，選取優(yōu)選頻點模塊7按照選取原則，在去除調(diào)制信息后的一組相關(guān)相位中，選 擇其中的優(yōu)選頻點。在圖1的采樣頻率殘留偏差估計模塊8中，利用上述優(yōu)選頻點計算相 關(guān)相位曲線的斜率，即采樣頻率殘留偏差值。然后，信道估計修正模塊9再利用計算出的 采樣頻率殘留偏差對信道估計值進行修正。最后根據(jù)修正后的信道估計值，均衡模塊3對 后續(xù)OFDM符號進行均衡。本發(fā)明的采樣頻率殘留偏差修正方法的整個流程形成了一個反饋環(huán)路，這樣可以在 OFDM接收端的頻域內(nèi)，不斷跟蹤采樣頻率的殘留偏差，并利用此偏差不斷地對信道估計值 進行修正，每個做均衡的OFDM符號都使用當(dāng)前最新的信道估計值進行均衡。
采用本發(fā)明的采樣頻率殘留偏差修正系統(tǒng)的星座圖如圖2所示，該圖的仿真采用 64QAM星座映射，圖中顯示了 15000個數(shù)據(jù)符號點，可以看出，星座圖效果非常好，該 星座圖信噪為42dB左右。而未采用本發(fā)明的采樣頻率殘留偏差修正系統(tǒng)的星座圖如圖3 ——圖5所示，其中圖3仿真了 5000個數(shù)據(jù)符號點，圖4仿真了 IOOOO個數(shù)據(jù)符號點， 圖5仿真了 15000個點，其余仿真條件都和圖2的一樣。從圖3——圖5中可以看出，星 座圖發(fā)生了很大的旋轉(zhuǎn)，且略有擴散；隨著時間的積累，即數(shù)據(jù)符號點的增多，旋轉(zhuǎn)角度 越來越大。當(dāng)數(shù)據(jù)符號點數(shù)與圖2中的相同，也是15000點時，已經(jīng)很難正確解調(diào)，且此 時的星座圖信噪比已經(jīng)下降到19dB左右，比采用本發(fā)明采樣頻率殘留偏差修正系統(tǒng)的信 噪比降低了20多dB。由此可以看出，本發(fā)明可以有效減少采樣頻率殘留偏差隨著時間積 累對系統(tǒng)所造成的影響，具有良好的實用性。
以上通過詳細實施例描述了本發(fā)明所提供的OFDM系統(tǒng)的采樣頻率殘留偏差修正方 法及系統(tǒng)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明做 一定的變形或修改；其制備方法也不限于實施例中所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1、一種OFDM系統(tǒng)中采樣時鐘頻率殘留偏差的修正方法，其步驟包括1)在接收端，去除當(dāng)前接收的每個頻域OFDM符號攜帶的調(diào)制信息；2)在上述去除調(diào)制信息的OFDM符號中選取多個頻點，并對選取的頻點計算相位曲線和相位曲線的斜率；3)根據(jù)上述相位曲線的斜率，對信道估計值進行修正；4)利用修正后的信道估計值對下一個接收到的OFDM符號進行均衡。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中去除調(diào)制信息的具體步驟 為將接收端星座解映射的二進制序列重新映射為符號序列，每個OFDM符號的映射方式 與其解映射的方式相對應(yīng)，之后，求解解映射前、均衡后的符號與相應(yīng)的重新映射后的符 號的相位之差。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中去除調(diào)制信息的具體步驟 為將接收端星座解映射并進行信道解碼后的二進制序列，重新進行相應(yīng)的信道編碼并映 射為符號序列，且每個OFDM符號的映射方式與其解映射的方式相對應(yīng)，之后，求解解映 射前、均衡后的符號與相應(yīng)的重新映射后的符號的相位之差。
4、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中選取的頻點為頻 域OFDM符號中的中間頻帶的頻點，且選取的正、負頻率點的中心頻點關(guān)于零頻對稱。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟2)的相位曲線的斜率值計算為， 用正頻率的各個點的縱坐標(biāo)值分別減去相對應(yīng)的負頻率的各個點的縱坐標(biāo)值，然后再分別 除以它們之間的橫坐標(biāo)間距，由此得到相位曲線的斜率值。
6、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中對信道估計值進 行修正的方法為//^-H^xe^'"，其中，/f。w是用于前一次均衡的信道估計值， 為即將用于對當(dāng)前數(shù)據(jù)符號進行均衡的信道估計值，《為斜率，k為一個OFDM符號中各 個子載波的頻域序號。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中采用反饋環(huán)的方法，利用 當(dāng)前修正好的信道估計值對接收到的下一個OFDM符號進行均衡，從而形成反饋環(huán)路。
8、 一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 一去除調(diào)制信息模塊，用于在OFDM系統(tǒng)接收端去除調(diào)制信息； 一選取優(yōu)選頻點模塊，用于在每個頻域OFDM符號中選取多個優(yōu)選的頻點； 一采樣頻率殘留偏差估計模塊，用于對優(yōu)選頻點計算相位曲線，并得到該相位曲線的斜率；一信道估計修正模塊，根據(jù)上述相位曲線的斜率，對信道估計值進行修正；和一反饋環(huán)均衡模塊，對下一個接收到的OFDM符號進行均衡。
9、 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述去除調(diào)制信息模塊接收OFDM系統(tǒng) 接收端的星座解映射模塊的信號。
10、 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述去除調(diào)制信息模塊接收OFDM系統(tǒng) 接收端的信道解碼模塊的信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種OFDM系統(tǒng)中采樣頻率殘留偏差的修正方法及系統(tǒng)，屬于無線通信領(lǐng)域中的OFDM技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括在接收端，去除當(dāng)前接收的每個頻域OFDM符號攜帶的調(diào)制信息；在去除調(diào)制信息的OFDM符號中選取多個頻點，并對選取的頻點計算相位曲線和相位曲線的斜率；根據(jù)相位曲線的斜率，對信道估計值進行修正；利用修正后的信道估計值對下一個接收到的OFDM符號進行均衡。本發(fā)明避免了由于最開始采樣頻率偏差估計和修正的誤差以及采樣時鐘本身的誤差所造成系統(tǒng)誤碼性能下降的影響，有效地降低了系統(tǒng)的誤碼率，提高了OFDM系統(tǒng)的性能。
文檔編號H04L27/01GK101547175SQ20091008218
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者燁 冀, 吳毅凌, 李紅濱, 趙玉萍 申請人:北京大學(xué);北京三梯通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司