基于OFDM系统的频域同步估计技术

文章摘要：第j个OFDM符号定时偏移在相邻导频点上所引起的相位偏移之差，第j个OFDM符号所估计出来的细定时。则和可表示为： (5) (6)其中，L为散布导频个数；N为一个OFDM符号中有效子载波的个数；Xj,k是第j个符号的第k个散布导频复值；△k为两个相邻的子载波序号的差值。频域同步部分的FPGA电路实现模块频域同步电路模块各单元的工作原理如图3.1所示。这里使用Altera公司生产的STratixⅡEP2S60的FPGA芯片来实现。图3.1 FFT后同步块方框图FFT模

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第j个OFDM符号定时偏移在相邻导频点上所引起的相位偏移之差，第j个OFDM符号所估计出来的细定时。则
和可表示为：

                              (5)

                                     (6)

　　其中，L为散布导频个数；N为一个OFDM符号中有效子载波的个数；Xj,k是第j个符号的第k个散布导频复值；△k为两个相邻的子载波序号的差值。

　　频域同步部分的FPGA电路实现模块

　　频域同步电路模块各单元的工作原理如图3.1所示。这里使用Altera公司生产的STratixⅡEP2S60的FPGA芯片来实现。

图3.1 FFT后同步块方框图

　　FFT模块输出复数据经过一个OFDM符号的FIFO模块延迟后，和当前的OFDM复数据进行相关，以实现在整数倍频偏估计和小数倍频率偏移算法中所需要的前后两个符号的对应导频相关运算，其相关结果为32位的复数据。

　　整数倍频率偏移估计模块

　　将相关单元输出的复数据的实虚部符号位送到整数倍频偏估计单元中进行整数倍频偏估计。为了节省芯片资源，这里我们将估计整数倍频偏的算法加以简化，用相关后的复数据在导频位置上的实虚部的符号位来估计整数倍频偏值。下面的仿真的电路波形图证明这样实现整偏估计算法是可行的。它的输入为相关单元输出的复数据实虚部的符号位和此复数据的载波同步位置，输出为整数倍频偏估计值。

　　小数倍频率偏移和采样钟频率偏移模块

　　首先对相关单元模块输出的复数据的实虚部进行归一化，然后求归一化单元输出的16位复数据的相角，同时用RAM的读地址和读使能信号分别控制读取存有矢量A和矢量B数据的ROM表中的数据。其中矢量A和B分别为线性最小平方估计算法中矩阵AT的第一行和第二行矢量，用此相角分别和读出的矢量A和矢量B在一个符号内进行相乘累加，再根据保护间隔的不同，乘以相应的系数，便可分别得到小数倍频偏和采样钟频率偏移的估计值。

　　细定时估计模块

　　考虑到定时估计范围的问题，该模块利用四个符号的散布导频进行定时估计。将当前符号的散布导频值及从RAM中读出的前三个符号的散布导频值按一定顺序排列，并做相邻导频相关。将相关后的复数据的实虚部分别取绝对值累加，并将二者的累加和进行归一化处理后进行查表，从而得出复数的相位值。这个相位即为符号定时偏移所引起的旋转相位。再对此相位做如公式(6)的运算，这样就得到了符号定时偏移的整数和小数部分的和，然后将其送到求整函数中，从而得到符号定时偏移的整数部分。将这个值经过并/串变换后送到前端时域同步部分，去调整FFT窗位。

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