CN1490955A - 利用频域pn序列导频获得粗频偏估计的方法 - Google Patents
利用频域pn序列导频获得粗频偏估计的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1490955A CN1490955A CNA031573878A CN03157387A CN1490955A CN 1490955 A CN1490955 A CN 1490955A CN A031573878 A CNA031573878 A CN A031573878A CN 03157387 A CN03157387 A CN 03157387A CN 1490955 A CN1490955 A CN 1490955A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- sequence
- pilot
- sigma
- domain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 2
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
利用频域PN序列导频获得频偏估计的方法属于OFDM系统调制解调技术领域,其特征在于:它是一种利用PN序列很好的自相关性来判断子载波间隔整数倍的粗频偏估计方法;频域按照一定的子载波间隔来插入导频序列,即把PN序列分配到各个频域导频点;在接收端把通过信道的发送序列与本地PN时域序列相乘从而判断频谱上面是否在子载波点有峰值出现,若该点出现一个峰值,则可知道粗频偏的位置。仿真实验证明:这种方法可以在较低信躁比下较为准确的获得整数倍频偏,从而为系统粗频偏补偿提供可靠的依据。
Description
技术领域
利用频域PN序列获得粗频偏估计的方法属于OFDM系统调制解调技术领域
背景技术
下一代移动通信要求支持更高的数据率和更快的移动速度,其目标是20Mbps的传输速率和250kmps的高速移动环境。为了实现这样的目标,需要采用宽带高频谱利用率的调制方式来获得高速数据传输。OFDM是一种能提高频谱利用率,获得高速传输速率的有效多载波调制解调方法,它利用正交的多载波传输方式,把基带数据看成频域上各个子载波的调制数据,先将基带数据在发送端进行采用IFFT变换,变换成时域信号然后通过无线传输信道到达接收端,将接收到的时域信号再进行FFT变换变换到频域从而得到各个子载波上面的调制数据。OFDM具有系统简单,抗多径干扰,高的频谱利用率等优点,成为下一代移动通信调制解调的核心技术。
但是在高速移动的无线传输信道下,由于多普勒效应,频率偏移比较大,对于接收端来讲,获得可靠的频率偏移估计以完成频偏补偿是十分重要的,尤其在OFDM(正交频分复用调制)多载波调制方式,频率的同步将是一个重要研究课题。将导致发送端和接收端的频率不同步,这对于OFDM多载波系统,特别是在宽带调制下载波数目达到上千个子载波数目的时候,是非常重要的一个问题,如果不能最大程度补偿频偏的影响,频偏误差将引起解调接收数据的错误,从而使系统性能下降。
如何有效对抗移动环境下OFDM系统的频偏问题一直是一个困难的问题。通常的算法有频域插入相同码的导频符号、利用循环前缀的FFT频域估计同步,但是这些算法要么不能很精确估计,要么抗噪声和多普勒比较差。基于这样的背景技术,本专利申请提出一种利用PN码来作为频域导频的获得比较准确的粗频偏的方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用频域PN序列获得粗频偏估计的方法系统频偏通常由两部分来构成
ΔF=nF+Δf
其中F为子载波间隔,Δf为小于半个子载波间隔的微频偏,ΔF为系统频偏,n为整数,也就是说系统频偏包括子载波间隔整数倍粗频偏和微频偏两部分,本专利申请方案用来获得粗频偏估计值。
利用PN频域导频序列来完成粗频偏估计的算法分为两部分发明内容,首先是频域导频的设计方案,接着就是基于这样设计的算法思路。下面分别介绍各个部分的内容。
频域按照一定的子载波间隔来插入导频序列,以往做法都是插入相同的符号来作为导频,这样作的检测结果并不是很好的。在实际研究中,发现PN序列有很好的自相关性能,如果考虑将PN序列作为导频来插入会收到更好的效果。所以本专利一个发明点就是各个导频点不采用相同的符号,而是将PN序列分配到各个导频点(附图1),这样就可以利用PN序列很好的自相关性来判断子载波间隔整数倍的粗频偏值。PN序列的自相关性表现在接收到的信号和本地PN序列如果同步的话,相乘累加的结果将表现为一个很高的峰值,否则会是很低的数值,正是靠这个很高的峰值可以来判断是否获得PN序列间的同步。
基于PN序列来作为导频符号的发明基础上,采用PN频域导频序列来通过获取相关峰值获得粗频偏的原理推导为:
令频域导频PN序列为C(k)(k=0,4,…4i…),也就是说导频值存在于4i的子载波上,而其他子载波上为数据序列D(k)。可以令非导频位置D(k)=0时,则有如下频域导频序列的时域波形:
结合数据D(k)(令数据位置D(k)≠0),则有发送端一个OFDM符号的时域序列为:
考虑接收端本地导频PN序列的时域序列的共轭,有:
在接收端,将未通过信道的发送序列与本地PN时域序列相乘,得到:
令
则:
令
其中
特别的,
对式(4)右边的第二部分也做如上类似处理,令
将(5)(8)代入式(4)得:
可以看出,当k=0时,
而由式(7)可知,此时Z(0)含有PN序列的自相关项P(0),故而会出现一个相关峰值;而k为其他值时,由PN序列的相关特性有,P(k)相对于峰值而言很小;而J(k)可以看成数据造成的干扰。从这个推导过程我们可以看到采用PN序列的频域导频码可以利用PN序列自相关性好的特点来获取频率同步。
本发明的特征在于:它是一种利用PN序列很好的自相关性来判断子载波间隔整数倍的粗频偏值的方法:
在发送端:
频域按照一定的子载波间隔来插入导频序列,即把PN序列分配倒各个导频点时采用相异的符号;
在接收端:
把接收到的信号与本地PN时域序列相乘,判断其结果的频谱特性,在子载波间隔整数倍处是否出现峰值,若该点子载波的地方出现一个峰值,则可以判断该位置为粗频偏的位置。经过实验仿真,采用本专利申请方案的粗频偏估计算法,分别在AWGN、单径、多径信道下,可以在较低信噪比可以较为准确的获得整数倍频偏值,从而为系统频偏补偿以提高接收性能提供了可靠的依据。
附图说明
图1 PN序列频域导频码格式
图2 粗频偏算法框图
具体实施方式
频域导频序列采用PN序列后,粗频偏估计的算法框图如附图2所示。该算法分为切取数据、计算本地频域PN序列导频码的时域响应、接收信号去信道影响、接收信号与本地导频时域信号相乘结果谱分析四部分来完成。
1、在获得粗同步定时的基础上,会得到一个OFDM符号的时域起点,从这个起点来切取一个OFDM符号的时域数据。此时这个时域数据FFT变换后的频域信号并不是满足频率同步的,它总会存在一定的频率偏移。不过这段信号含有频域PN序列的导频信号,该PN序列导频信号具有良好的自相关性,这也正是本算法方案的重要创新。因为发送数据在经过信道后必然会收到信道衰落的影响而产生失真,不过我们可以看到,在实际信道中,一个OFDM符号内的信道变化并不是很剧烈,也就是说不会出现在每个PN导频码上出现正负交替的信道特性,所以对于很强自相关性的PN序列导频码,信道衰落对其的影响很大概率上并不会淹没相关峰的出现。假设发送数据为T(k),那么接收到的信号为
R(k)=X(k)·H(k)+N(k),(k=0,1,…N-1),(11)
其中H(k)为信道的频域响应。如果从时域看的话,接收信号可以表示为
2、接下来我们将本地产生的PN序列导频码的共扼进行IFFT变换,导频码其他数据点补零,使其长度变为OFDM符号长度,将补零结果变换到时域上面,获得一个OFDM符号长的时域数据,
C*(n)=IFFT(C*(k)) (13)
3、将C*(n)与R(n)进行相乘运算,
得到的相乘结果z’(n)。可以看到与(4)式相比较,这个公式里面含有了信道和噪声的因素,这些将影响相关峰,但是不会淹没相关峰的出现。
4、对z’(n)进行一次FFT变换来考察其在频域上的幅度特性:
Z′(k)=FFT(z′(n)) (15)
同理由前面分析可知如果本次PN导频序列与接收到的PN导频序列信号同步的话在k=0处会出现一个加权了信道响应的PN序列相关峰。
下面结合一个具体数据的实例来看本专利是如何检测粗频偏的。假设本地PN序列导频码和接收信号的导频码存在一个ΔF的频偏,它是子载波间隔整数倍的话,那么将在频谱上面该点子载波的地方出现一个峰值,判断峰值的位置就可以知道粗频偏的位置是多少。当固定频偏不是整数倍子载波的时候,则在最接近整数倍子载波的附近频点出现最大的相关峰值,例如频偏为1.2倍载波间隔的时候,得到第一点子载波上会出现相关峰;当频偏为一1.2倍载波间隔的时候,假设一个OFDM符号为1024点,那么将会在该段数据第1024点出现一个峰值,它意味着频偏的整数倍为-1。
Claims (2)
1.利用频域PN序列导频获得频偏估计的方法,其特征在于,它是一种利用PN序列很好的自相关性来判断子载波间隔整数倍的粗频偏值的方法:
在发送端:
频域按照一定的子载波间隔来插入导频序列,即把PN序列分配倒各个导频点时采用相异的符号;
在接收端:
把接收到的信号与本地PN时域序列相乘,判断其结果的频谱特性,在子载波间隔整数倍处是否出现峰值,若该点子载波的地方出现一个峰值,则可以判断该位置为粗频偏的位置。
2.利用频域PN序列导频获得频偏估计的方法,其特征在于,它依次含有如下步骤:
在发送端:
每隔4个子载波把频域导频PN序列C(k)(k=0,4,…,4i,…)插入数据D(k)中,在非导频位置C(k)=0,在导频位置D(k)=0,则发送的OFDM符号时域表示为
在接收端:
(1)经过粗同步定时得到一个OFDM符号的时域起点,从这个起点来切取OFDM符号的时域数据,则接收信号可表示为:
其中H(k)为信道的频域响应,N(k)为噪声采样。
(2)把本地产生的PN序列导频码的共轭进行IFFT变换,导频码的其他数据点补零,时期长度为一个OFDM符号长度,同时把补零结果也变换到时域尚,得到一个OFDM符号长的时域数据:
C*(n)=IFFT(C*(k))
(3)把C*(n)与R(n)进行相乘运算
(4)对z’(n)进行一次FFT变换来考察其在频域上的幅度特性:
Z′(k)=FFT(z′(n))
若在k=0处出现一个加权了信道响应的PN序列相关峰则本次PN导频序列与接收到的PN导频信号同步,若不是则可以根据峰值的位置来判断粗频偏的位置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 03157387 CN1291561C (zh) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | 利用频域pn序列导频获得粗频偏估计的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 03157387 CN1291561C (zh) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | 利用频域pn序列导频获得粗频偏估计的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1490955A true CN1490955A (zh) | 2004-04-21 |
CN1291561C CN1291561C (zh) | 2006-12-20 |
Family
ID=34157010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 03157387 Expired - Fee Related CN1291561C (zh) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | 利用频域pn序列导频获得粗频偏估计的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1291561C (zh) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101908905A (zh) * | 2009-06-05 | 2010-12-08 | 瑞昱半导体股份有限公司 | 伪随机序列相关性的运算方法及电路 |
CN102006256A (zh) * | 2009-09-03 | 2011-04-06 | 卓胜微电子(上海)有限公司 | 鲁棒的整数倍子载波频率偏差的估计方法 |
CN101242390B (zh) * | 2008-02-26 | 2011-04-27 | 清华大学 | 基于已知序列相干自相关的载波频偏估计算法及其实现装置 |
CN1905427B (zh) * | 2005-07-25 | 2012-05-02 | 上海原动力通信科技有限公司 | 一种基于ofdm的td-scdma系统无线帧传输方法 |
CN101272369B (zh) * | 2007-03-20 | 2012-05-23 | 富士通株式会社 | 前导码检测和整数倍载波频偏估计装置和方法 |
CN101771643B (zh) * | 2008-12-29 | 2012-10-03 | 中国移动通信集团公司 | 一种信号处理的方法和设备 |
CN102257752B (zh) * | 2008-12-16 | 2014-03-19 | 松下电器产业株式会社 | 接收装置以及符号定时检测方法 |
CN105791195A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-20 | 中兴通讯股份有限公司 | 微波通信系统信道频偏估计方法及装置 |
US10491294B2 (en) | 2016-04-22 | 2019-11-26 | Fujitsu Limited | Signal processing apparatus, apparatus and method for monitoring channel spacing and system |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101184075B (zh) * | 2007-12-13 | 2012-01-04 | 华为技术有限公司 | 频偏补偿方法及装置 |
-
2003
- 2003-09-19 CN CN 03157387 patent/CN1291561C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1905427B (zh) * | 2005-07-25 | 2012-05-02 | 上海原动力通信科技有限公司 | 一种基于ofdm的td-scdma系统无线帧传输方法 |
CN101272369B (zh) * | 2007-03-20 | 2012-05-23 | 富士通株式会社 | 前导码检测和整数倍载波频偏估计装置和方法 |
CN101242390B (zh) * | 2008-02-26 | 2011-04-27 | 清华大学 | 基于已知序列相干自相关的载波频偏估计算法及其实现装置 |
CN102257752B (zh) * | 2008-12-16 | 2014-03-19 | 松下电器产业株式会社 | 接收装置以及符号定时检测方法 |
CN101771643B (zh) * | 2008-12-29 | 2012-10-03 | 中国移动通信集团公司 | 一种信号处理的方法和设备 |
CN101908905A (zh) * | 2009-06-05 | 2010-12-08 | 瑞昱半导体股份有限公司 | 伪随机序列相关性的运算方法及电路 |
CN101908905B (zh) * | 2009-06-05 | 2014-01-01 | 瑞昱半导体股份有限公司 | 伪随机序列相关性的运算方法及电路 |
CN102006256A (zh) * | 2009-09-03 | 2011-04-06 | 卓胜微电子(上海)有限公司 | 鲁棒的整数倍子载波频率偏差的估计方法 |
CN105791195A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-20 | 中兴通讯股份有限公司 | 微波通信系统信道频偏估计方法及装置 |
US10491294B2 (en) | 2016-04-22 | 2019-11-26 | Fujitsu Limited | Signal processing apparatus, apparatus and method for monitoring channel spacing and system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1291561C (zh) | 2006-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1277359C (zh) | 正交频分复用通信系统载波频率偏移估计方法 | |
CN102812679B (zh) | 用于无线通讯系统中准确时间同步的方法及装置 | |
CN101588338B (zh) | 一种适用于分组传输的ofdm载波频偏估计方法 | |
CN1248439C (zh) | 正交频分复用系统中频率同步实现方法 | |
CN102868659B (zh) | 一种移动ofdm水声通信信号的符号同步和多普勒补偿方法 | |
CN101083645B (zh) | 一种低复杂度ofdm快速同步的方法 | |
CN1791077A (zh) | 一种时域和频域联合信道估计的方法 | |
CN109660478A (zh) | 一种基于改进的Park频域训练序列的定时频率同步方法 | |
CN1783863A (zh) | 用于估计帧的开始的设备和方法 | |
CN107086974B (zh) | 一种高动态环境下的ofdm同步方法及遥测系统 | |
CN110636024A (zh) | 一种基于索引调制的5g波形系统同步方法 | |
CN1964341B (zh) | 多入多出-正交频分复用系统的接收端的频偏估计方法 | |
CN1346186A (zh) | 正交频分复用系统中补偿频率偏移的设备和方法 | |
CN104125188B (zh) | 一种基于Zadoff‑Chu序列的OFDM频率同步方法 | |
CN1809045A (zh) | 一种用于WiMAX系统基站接收端的联合定时同步方法 | |
CN1855904A (zh) | 一种基于ofdm系统的符号定时方法 | |
CN1574821A (zh) | 时域同步正交频分复用接收机及其信号处理方法 | |
CN105516045A (zh) | 一种ofdm训练序列构造及同步方法 | |
CN1291561C (zh) | 利用频域pn序列导频获得粗频偏估计的方法 | |
CN102238124A (zh) | 一种基于ofdm的数字地震仪数据传输系统及其同步方法 | |
CN1753395A (zh) | 多天线无线通信系统的符号定时方法 | |
US8873649B2 (en) | Method and apparatus for generating code sequence in a communication system | |
CN111416782B (zh) | 一种基于空载波的ofdm系统频偏估计分析方法 | |
CN1859345A (zh) | 一种基于ofdm系统的快速频率捕获方法 | |
WO2007112681A1 (fr) | Procédé d'estimation de décalage de fréquence multiple entier ofdm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20061220 Termination date: 20150919 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |