CN111083083B

CN111083083B - 一种ofdm系统接收端相位补偿方法及系统

Info

Publication number: CN111083083B
Application number: CN201911326583.6A
Authority: CN
Inventors: 檀甲甲; 朱学庆; 李静
Original assignee: ASR Microelectronics Co Ltd
Current assignee: ASR Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2022-08-23
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: CN111083083A

Abstract

本发明公开了一种OFDM系统接收端相位补偿方法及系统，通过本发明所提供的方法，可以根据模拟滤波器和IIR滤波器的级联幅频响应和相频响应的补偿值进行做表保存在本地或者利用其它办法进行本地生成，并且还可以使用不同的方式来保存子载波对应的补偿值，对于得到频域数据在进行后续处理之前先查表或者根据其他方法得到每个子载波的补偿值，然后将每个子载波的数据乘以该补偿值完成对每个子载波的数据进行补偿，从而可以在相对代价较小的情况下，让相位补偿性能得到较大的提升。

Description

一种OFDM系统接收端相位补偿方法及系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种OFDM系统接收端相位补偿方法及系统。

背景技术

目前，无线通信系统在接收过程中会引入各种线性以及非线性的相位响应，常见的非线性相位响应的来源为：在无线通信系统的接收通道中为了抗混叠需要在ADC采样之前用模拟滤波器进行滤波，同时为了滤除带外可能存在的邻道干扰或者Blockers，通常需要使用IIR滤波器。然而模拟滤波器以及IIR滤波器会带来的一个负面影响就是在于其引入了非线性相位问题，即非线性的相频响应。对于现代通信系统，由于带宽要求较高，所以对模拟滤波器以及IIR滤波器的过渡带以及阻带抑制度等要求较高，从而导致其通带内的相频响应呈现出较强的非线性。如果不对其进行补偿，则会对整体接收性能造成明显损失。

常用的非线性相位补偿方法为使用一个专门的相位补偿的全通滤波器，先将整体相位补偿为线性，然后通过时域上Timing调整来完成线性相位的补偿。

但是该方法存在三个缺点：

1、如果需要补偿的非线性相位的非线性较强，需要非常高阶的全通滤波器，从实现上难以接受甚至完全无法实现；

2、即使使用非常高阶的全通滤波器补偿之后，残留的线性相位由于不能完全转化为整数时延，所以还会残留一个分数倍时延无法补偿干净；

3、只能补偿相频响应，但是模拟滤波器通常幅频响应也不够理想，通常也存在例如1dB左右的纹波波动，所以额外还需要一个幅度均衡的FIR滤波器。

因此，目前的相位补偿方式存在成本较高以及补偿难度较大的问题。

发明内容

本发明提供了一种OFDM系统接收端相位补偿方法及系统，用以解决现有技术中相位补偿方式存在成本较高以及补偿难度较大的问题。

其具体的技术方案如下：

一种OFDM系统接收端相位补偿方法，所述方法包括：

确定每个带宽下对应的子载波数及子载波间隔；

根据每个带宽下的子载波数及子载波间隔，确定需要存储的相位补偿值，并建立对应关系；

将子载波数与相位补偿值之间对应关系存储在指定位置；

将每个子载波的数据乘以所述相位补偿值完成子载波的相位补偿。

优选的，根据每个带宽下的子载波数，确定需要存储的相位补偿值，并建立对应关系，包括：

根据每个带宽下的子载波数，为每一个子载波数确定一个对应的相位补偿值；

建立每个子载波数与相位补偿值之间的对应关系。

根据每个带宽下的子载波数，为每N个子载波数确定一个对应的相位信息；

将剩余的子载波的相位信息通过线性插值得到相位值；

将相位值代入指定公式得到相位补偿值。优选的，根据每个带宽下的子载波数，确定需要存储的相位补偿值，并建立对应关系，包括：

根据每个带宽下的子载波数，为每个子载波确定一个相位补偿值；

为每个相位补偿值确定一个对应的相位信息，其中，所述相位补偿值通过所述相位信息带入指定公式得到；

建立每个子载波与相位信息之间的对应关系。

优选的，为每个相位补偿值确定一个对应的相位信息，包括：

在低频区间时，间隔A1个子载波对应一个相位信息；

在高频区间时，间隔A2个子载波对应一个相位信息，其中，A1大于A2；

将剩余的子载波的相位信息通过线性插值得到相位值；

将相位值代入指定公式得到相位补偿值。

通过样条插值或者多项式插值以及动态配置的参数生成关注频点的相位信息；

确定关注频点相位信息对应的相位值；

将相位值代入到指定公式得到相位补偿值。

优选的，所述方法还包括：

在相对时变的线性相位响应时，得到时间点误差；

根据所述时间点误差得到指定频点的相位补偿值。

一种OFDM系统接收端相位补偿系统，所述系统包括：

确定模块，用于确定每个带宽下对应的子载波数及子载波间隔；

处理模块，用于根据每个带宽下的子载波数及子载波间隔，确定需要存储的相位补偿值，并建立对应关系；将子载波数与相位补偿值之间对应关系存储在指定位置。

优选的，所述处理模块，具体用于根据每个带宽下的子载波数，为每一个子载波数确定一个对应的相位补偿值；建立每个子载波数与相位补偿值之间的对应关系，将每个子载波的数据乘以所述相位补偿值完成子载波的相位补偿。

优选的，所述处理模块，具体用于根据每个带宽下的子载波数，为每个子载波确定一个相位补偿值；为每个相位补偿值确定一个对应的相位信息，建立每个子载波与相位信息之间的对应关系，其中，所述相位补偿值通过所述相位信息带入指定公式得到。

通过本发明所提供的方法，可以根据模拟滤波器和IIR滤波器的级联幅频响应和相频响应的补偿值进行做表保存在本地或者利用其它办法进行本地生成，并且还可以使用不同的方式来保存子载波对应的补偿值，对于得到频域数据在进行后续处理之前先查表或者根据其他方法得到补偿值对每个子载波的数据进行补偿，从而可以在相对代价较小的情况下，让相位补偿性能得到较大的提升。

附图说明

图1为本发明实施例中一种OFDM系统接收端相位补偿方法的流程图；

图2为本发明实施例中相位响应示意图；

图3为本发明实施例中一种OFDM系统接收端相位补偿系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征只是对本发明技术方案的说明，而不是限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征可以相互组合。

如图1所示为本发明实施例中一种OFDM系统接收端相位补偿方法的流程图，该方法包括：

S1，确定每个带宽下对应的子载波数及子载波间隔；

首先来讲，对于模拟滤波器和IIR滤波器引入的相对固定的非线性相位响应，根据模拟滤波器和IIR滤波器的级联幅频响应和相频响应的补偿值进行做表保存的在本地或者利用其他方式进行本地生成。因此需要确定系统的带宽以及子载波个数。

如标1所示为LTE系统下的带宽以及子载波数的情况：

表1

按照上述的方式就可以确定每个带宽下对应的子载波数。

S2，根据每个带宽下的子载波数及子载波间隔，确定需要存储的相位补偿值，并建立对应关系；

在本发明实施例中，可以直接确定每个子载波对应的补偿值，从而可以通过查表直接得到，但是，因为每种带宽信号下使用的模拟滤波器和IIR滤波器都可能会不同，因此每种带宽的频域响应的补偿系数都会不同，即每一个带宽都需要存储一组系数，同时因为考虑到模拟滤波器和IIR滤波器都是低通滤波器，其频率响应在正负频率上具有共轭对称的特点，因此只需要存储一半的系数，因此在存储时，对应存储的相位补偿值个数为：(600+450+300+150+90+36)＝1626个复数。此数量级可以将较大程度的减少存储量。

S3，建立每个子载波数与相位补偿值之间的对应关系；

由于在存储相位补偿值的表中存储的是这个频域响应的补偿系数，所以可以同时补偿相频响应的非线性以及幅频响应的波动，该中方法的补偿是近似理想补偿的，从而可以完全抵消接收通道的模拟滤波器和IIR滤波器给性能带来的影响。

S4，将每个子载波的数据乘以所述相位补偿值完成子载波的相位补偿。

另外，在本发明实施例中，还可以通过一下几种方式来减少表的存储量：

1、方式一：

在本发明实施例中，可以不用每个子载波存储一个相位补偿值，而是为每N个的子载波数确定一个对应的相位补偿值，其余的相位补偿值用线性插值得到，并建立每N个子载波数与相位补偿值之间的对应关系。

2、方式二：

由于幅度均衡的FIR滤波器相对较容易设计，因此可以用一个FIR滤波器来补充幅频响应的波动，而这里只补偿相频响应。因此这里可以只存储相位信息，从而可以从存储复数变成存储实数，存储量可以再节省一半。相位补偿值可以通过先查表得到相位信息θ之后再通过公式e^-jθ计算得到。

进一步，在本发明实施例中还可以考虑通过带内非线性相位响应的特性进一步减少存储量，例如，如图2所示为相位响应示意图，在图2中可以看到，在低频区相位线性较好，在高频区非线性较强，因此可以考虑结上一条中的方法在低频区间间隔A1个子载波存储一个相位(A1比较大)，在高频区间间隔A2个子载波存储一个相位(A2比较小)。其他子载波的相位用线性插值得到，从而可以折中存储大小和性能，而且可以考虑根据需要进行更细的区域划分。

进一步，在本发明实施例中，还可以根据上述相位响应的特点考虑使用样条插值或者多项式插值等非线性插值方法根据动态配置的参数每次生成需要关注的频点的相位响应，从而可以完全省掉本地存储表，从而可以最大程度减少存储空间，进而可以减小相位补偿的实现难度，也降低了相位补偿的实现成本。

另外，在本发明实施例中，对于相对时变的线性相位响应，假设ATC模块估计得到Timing误差为Δt，那么即可根据公式e^-j2πfΔt计算得到指定频点f的相位补偿值。

对应本发明所提供的方法，本发明实施例中还提供了一种相位补偿系统，如图3所示为本发明实施例中一种OFDM系统接收端相位补偿系统的结构示意图，该系统包括：

确定模块301，用于确定每个带宽下对应的子载波数及子载波间隔；

处理模块302，用于根据每个带宽下的子载波数及子载波间隔，确定需要存储的相位补偿值，并建立对应关系；将子载波数与相位补偿值之间对应关系存储在指定位置，将每个子载波的数据乘以所述相位补偿值完成子载波的相位补偿。

进一步，在本发明实施例中，所述处理模块302，具体用于根据每个带宽下的子载波数，为每一个子载波数确定一个对应的相位补偿值；建立每个子载波数与相位补偿值之间的对应关系。

进一步，在本发明实施例中，所述处理模块302，具体用于根据每个带宽下的子载波数，为每个子载波确定一个相位补偿值；为每个相位补偿值确定一个对应的相位信息，建立每个子载波与相位信息之间的对应关系，其中，所述相位补偿值通过所述相位信息带入指定公式得到。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改，包括采用特定符号、标记确定顶点等变更方式。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种OFDM系统接收端相位补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：确定每个带宽下对应的子载波数及子载波间隔；

步骤S2：根据每个带宽下的子载波数及子载波间隔，确定需要存储的相位补偿值，并建立对应关系；

步骤S3：将子载波与相位补偿值之间对应关系存储在指定位置；

步骤S4：将每个子载波的数据乘以所述相位补偿值完成子载波的相位补偿。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

根据每个带宽下的子载波数，为每一个子载波确定一个对应的相位补偿值；

建立每个子载波与相位补偿值之间的对应关系。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

根据每个带宽下的子载波数，为每N个子载波确定一个对应的相位补偿值；

剩余的子载波的相位补偿值通过线性插值得到；

建立每N个子载波与相位补偿值之间的对应关系。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

根据每个带宽下的子载波数，为每个子载波确定一个对应的相位信息，相位补偿值通过所述相位信息带入指定公式得到；

建立每个子载波与相位信息之间的对应关系。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，为每个子载波确定一个对应的相位信息，包括：

在低频区间时，间隔A1个子载波对应一个相位信息；

剩余的子载波的相位信息通过线性插值得到。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，为每个子载波确定一个对应的相位信息，包括：

通过样条插值或者多项式插值以及动态配置的参数生成关注频点的相位信息。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在相对时变的线性相位响应时，得到时间点误差；

根据所述时间点误差代入指定公式得到指定频点的相位补偿值。

8.一种OFDM系统接收端相位补偿系统，其特征在于，所述系统包括：

处理模块，用于根据每个带宽下的子载波数及子载波间隔，确定需要存储的相位补偿值，并建立对应关系；将子载波与相位补偿值之间对应关系存储在指定位置，将每个子载波的数据乘以所述相位补偿值完成子载波的相位补偿。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理模块，具体用于根据每个带宽下的子载波数，为每一个子载波确定一个对应的相位补偿值；建立每个子载波与相位补偿值之间的对应关系。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理模块，具体用于根据每个带宽下的子载波数，为每个子载波确定一个对应的相位信息，建立每个子载波与相位信息之间的对应关系，相位补偿值通过所述相位信息带入指定公式得到。