CN105553489B - Ofdm系统数字基带接收机进行直流消除的方法 - Google Patents

Ofdm系统数字基带接收机进行直流消除的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法，该方法为：将OFDM系统数字基带接收机所接收的信号分为并行两路而分别经过不同过渡带宽的两个高通IIR滤波器进行滤波，一路信号针对其短训练序列进行滤波，另一路信号针对其长训练序列、SIG字段和数据字段进行滤波，从而分别得到消除直流分量的信号字段，用于不同的接收处理。本发明的方法基于零频附近有效频点不同的OFDM字段而采用不同过渡带宽的高通滤波器的思路，设计了并行的两路高通滤波器架构，分别对接收信号进行直流消除，从而既能满足滤波器的过渡带要求，又能满足时延要求，其不仅可以应用于802.11n系统数字基带设计中，对于其他类似具有不同训练序列的OFDM系统均可使用，具有很宽的应用范围。

Description

OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法
技术领域
本发明涉及到OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法，尤其适用于类似802.11n帧结构的OFDM系统数字基带接收端进行直流消除的方法。
背景技术
直流偏移通常来源于模拟前端中的自混频和非线性特性，当直流偏置较大时，直流偏置会导致所有后级电路饱和。通常在模拟前端会对直流分量予以消除，但是残余直流分量经过后续放大模块后仍然对基带信号有很大干扰，导致接收机性能下降。在802.11n的OFDM系统中，虽然零频不是有效的信号频点，直流分量对于信号解调没有直接影响，但是直流分量会影响到信号检测、AGC调整、频偏估计、符号同步以及信道估计等模块的精度，间接影响接收解调灵敏度。
在数字信号处理中常用的一种消除直流的办法就是通过高通滤波器直接滤除掉直流分量，通常一阶IIR高通滤波器就能够满足设计要求。IIR滤波器是基于反馈架构的，滤波器的过渡带越窄，滤除直流分量对应的时延时间越长，但过渡带过宽会衰减有效的低序号子载波信号能量，802.11n的OFDM系统数字基带接收端消除直流处理时需要综合考虑高通滤波器的过渡带宽和时延时间对信号接收的影响，具体为：802.11n的OFDM信号帧包括短训练序列、长训练序列、SIG字段和数据字段，短训练序列用于帧检测、AGC调整、符号同步和粗频偏估计，长训练序列用于精确频偏估计和信道估计。短训练序列信号处理时需要在尽可能小的时延时间内消除直流分量，否则残余的直流分量会影响帧检测、AGC调整和符号同步等模块的结果，而长训练序列、SIG字段以及数据字段信号处理时需要滤波器的过渡带宽不超过一个子载波的间隔。因此，802.11n接收端需要一种既能满足滤波器的过渡带要求，又能满足时延要求的直流分量衰减方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法，以保证接收端帧检测、AGC调整、符号同步、频偏估计和信道估计等模块的精度，进而提高接收机的整体解码性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法，为：将OFDM系统数字基带接收机所接收的信号分为并行两路而分别经过不同过渡带宽的两个高通滤波器进行滤波，一路所述信号针对其短训练序列进行滤波，另一路所述信号针对其长训练序列、SIG字段和数据字段进行滤波，从而分别得到消除直流分量后的用于不同接收处理的信号字段。
针对所述短训练序列进行滤波的所述高通滤波器为过渡带宽大于所述信号的一个子载波间隔但小于或等于所述信号的四个子载波间隔的宽过渡带高通滤波器；
针对所述长训练序列、SIG序列和数据序列进行滤波的所述高通滤波器为过渡带宽小于或等于所述信号中的一个子载波间隔的窄过渡带高通滤波器。
一路所述信号经过所述宽过渡带高通滤波器消除直流分量后，依次进行帧检测、AGC调整和符号同步处理，获得同步点位置信息后关断该路信号；
另一路所述信号经过所述窄过渡带高通滤波器消除直流分量后，根据所述同步点位置信息提取长训练序列进行频偏估计补偿和信道估计，提取SIG字段和数据字段进行信道均衡以及解码接收处理。
所述两路高通滤波器均为IIR滤波器。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法，基于零频附近空频点数不同的OFDM字段而采用不同过渡带宽的高通滤波器的思路，设计了并行的两路高通滤波器架构，分别对接收信号进行直流消除，从而既能满足滤波器的过渡带要求，又能满足时延要求，其不仅可以应用于8.2.11n系统数字基带设计中，对于其他类似具有不同训练序列的OFDM系统均可使用，具有很宽的应用范围。
附图说明
附图1为本发明的直流消除方法在接收端的架构图。
附图2为本发明的两路高通滤波器的数字流图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，一种OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法为：将OFDM系统数字基带接收机所接收的AD采样信号分为并行两路，这两路信号分别经过不同过渡带宽的两个高通滤波器进行滤波，一路信号针对其短训练序列进行滤波，另一路信号针对其长训练序列、SIG字段和数据字段进行滤波，从而分别得到消除直流分量后的用于不同接收处理的信号字段，即得到消除直流分量的信号。
具体的，针对短训练序列进行滤波的高通滤波器采用过渡带宽大于信号的一个子载波间隔但小于或等于信号的四个子载波间隔的宽过渡带高通滤波器，这一路信号经过宽过渡带高通滤波器后，再依次进行帧检测、AGC调整和符号同步处理，获得同步点位置信息后关断该路信号。而针对长训练序列、SIG字段和数据字段进行滤波的高通滤波器采用过渡带宽小于或等于信号中的一个子载波间隔的窄过渡带高通滤波器，这一路信号经过窄过渡带高通滤波器消除直流分量后，根据同步点位置信息提取长训练序列进行频偏估计补偿和信道估计，提取SIG字段和数据字段进行信道均衡以及解码等接收处理。
短训练序列经过宽过渡带的IIR高通滤波器，滤除直流分量的时延时间短，满足帧检测和同步模块的设计需求。长训练序列、SIG字段和数据字段经过窄过渡带的IIR高通滤波器，窄过渡带宽不会衰减有效频点信号能量，满足信道估计和OFDM解调等模块的设计需求。
上述方案中，各高通滤波器均采用一阶IIR滤波器。高通滤波器如附图2所示，第一条支路，即针对短训练序列进行滤波的支路，其宽过渡带IIR高通滤波器的频率响应函数如下：
而第二条支路，即针对长训练序列进行滤波的支路，其窄过渡带IIR高通滤波器的频率响应函数如下：
802.11n信号帧中，短训练序列第一个有效子载波序号为4，距离零频的带宽间隔为4个子载波间隔即1250kHz，而长训练序列、SIG字段和数据字段的第一个有效子载波序号为1，距离零频的带宽间隔为1个子载波间隔即312.5kHz，针对两种序列不同有效子载波的情况，在采样率为40M的情况下，2路IIR高通滤波器的一种具体设计方案如下：
支路1的宽过渡带IIR滤波器系数a1＝0.922，b1＝0.961，对应-3dB截止频率为520KHz；
支路2的窄过渡带IIR滤波器系数a2＝0.984，b2＝0.992，对应-3dB截止频率为100KHz；
仿真条件设置为：数字基带接收机接收的采样信号能量均值为144，IQ两路各加40的直流分量，合成仿真信号分别经过2路高通滤波器，不同时延时间之后信号残余直流分量占原始直流分量的百分比结果如下表：(单位：％)
时延时间 Filter 1 Filter 2
0.8us 14.80 67.97
1.6us 3.28 52.58
2.4us 0.84 40.82
3.2us 0.78 31.44
4us 0.80 24.4
4.8us 0.74 18.5
本发明专利提供了一种OFDM系统数字基带接收机进行直流分量消除的方法，采用并行的两路高通滤波器架构，对接收信号中零频附近有效子载波序号不同的OFDM字段分别进行直流消除，满足不同字段数据对于高通IIR滤波器的设计需要，以提升整体系统的接收性能。根据所述公开的实施例，本领域技术人员能够实现或者使用本发明。以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法，其特征在于：该方法为：将OFDM系统数字基带接收机所接收的信号分为并行两路而分别经过不同过渡带宽的两个高通滤波器进行滤波，一路所述信号针对其短训练序列进行滤波，另一路所述信号针对其长训练序列、SIG字段和数据字段进行滤波，从而分别得到消除直流分量后的用于不同接收处理的信号字段；
针对所述短训练序列进行滤波的所述高通滤波器为过渡带宽大于所述信号的一个子载波间隔但小于或等于所述信号的四个子载波间隔的宽过渡带高通滤波器；
针对所述长训练序列、SIG序列和数据序列进行滤波的所述高通滤波器为过渡带宽小于或等于所述信号中的一个子载波间隔的窄过渡带高通滤波器。
2.根据权利要求1所述的OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法，其特征在于：一路所述信号经过所述宽过渡带高通滤波器消除直流分量后，依次进行帧检测、AGC调整和符号同步处理，获得同步点位置信息后关断该路信号；
另一路所述信号经过所述窄过渡带高通滤波器消除直流分量后，根据所述同步点位置信息提取长训练序列进行频偏估计补偿和信道估计，提取SIG字段和数据字段进行信道均衡以及解码接收处理。
3.根据权利要求1或2所述的OFDM系统数字基带接收机进行直流消除的方法，其特征在于：所述两路高通滤波器均为IIR滤波器。
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