CN102118349A - Mb-ofdm***中频偏的估计与补偿方法 - Google Patents
Mb-ofdm***中频偏的估计与补偿方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102118349A CN102118349A CN2011100507667A CN201110050766A CN102118349A CN 102118349 A CN102118349 A CN 102118349A CN 2011100507667 A CN2011100507667 A CN 2011100507667A CN 201110050766 A CN201110050766 A CN 201110050766A CN 102118349 A CN102118349 A CN 102118349A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- estimation
- ofdm symbol
- compensation
- frequency offset
- data
- 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
Images
Landscapes
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
本发明属于超宽带技术领域,具体是一种频率偏差的估计与补偿方法。本发明包括载波频率偏差(CFO)的估计与补偿和采样时钟频率偏差(SFO)的估计与补偿,可适用于多带正交频分复用超宽带***(MB-OFDMUWB)。本发明利用快速傅里叶变换(FFT)后的4个前导OFDM符号进行CFO和SFO的估计与预补偿,然后进行信道估计,最后利用每个OFDM符号中的导频信号进行残余CFO和SFO的估计与补偿。采用本发明的频偏估计与补偿算法,频偏的估计精度大大提高,***硬件实现的复杂度也得到有效降低。并且在载波频率偏差和采样时钟频率偏差都比较大时,也能保持良好的***性能。
Description
技术领域
本发明属于超宽带技术领域,具体涉及MB-OFDM ***中频偏估计与补偿方法。
背景技术
超宽带(UWB)技术作为一种极具潜力的高速、短距离的无线传输技术,近些年在学术界和工业界都引起了极大的关注。结合多带正交频分复用(MB-OFDM)技术,MB-OFDM UWB***能有效地抵抗多径衰落和各种窄带干扰(Narrow-Band Interference),在无线手持设备,PC及***设备以及家庭消费电子类产品等领域有较广的应用前景。
然而,实际的OFDM***对频偏引起的相位偏转和载波间干扰特别敏感。载波频率偏差(CFO)、采样时钟频率偏差(SFO)带来的相位偏差造成接收端的判决错误并破坏子载波间的正交性,引入载波间干扰,从而恶化***性能。CFO通常是由发射机和接收机的载波频率偏差和多普勒效应引起的;SFO通常是由发射机和接收机的数模/模数转换器采样频率不同导致。所以在同时存在CFO和SFO的情况下,必需要对两者进行估计与补偿。
但是到目前为止还没有一种复杂度低并且估计精度高的频偏估计与补偿算法。传统的基于数据辅助的估计算法,其基本思想是利用连续发送的2个相同前导符进行时域估计。然而,传统的估计算法需要进行复数乘法运算,并且易受到其他非理想因素引入的与CFO和SFO相位偏转相反方向的影响,因而其硬件实现复杂度高,并且估计精度低。
发明内容
本发明的目的在于提出一种复杂度低并且估计精度高的CFO和SFO联合的频偏估计与补偿方法,以改善传统的基于数据辅助的估计与补偿算法在硬件开销和抵抗干扰等方面的不足。
本发明提出的频偏估计与补偿方法,需要使用四个前导OFDM符号以及通过信道估计后的导频信号。本方法能同时估计载波频率偏差和采样时钟频率偏差。
本发明中,超宽带***采用基于包的数据传输模式。在每个数据包开始部分,***传送30个OFDM符号长度的前导符。在这组前导符中,前24个为重复发送的OFDM符号,用于包检测、同步以及非理想因素的参数估计等。后6个OFDM符号用于信道估计。数据帧头和数据紧随前导符发送。
在发送端,基带信号s(t)表示为:
MB-OFDM UWB***中,发射机在发送数据之前需要将基带数据上变频到载波频率。数据包内的每一个OFDM符号将根据具体的时频码(TFC)在一组特点的子频带上依次传输。超宽带射频无线信道模型由IEEE 802.15.3a工作组定义,包括信道模型1~4(CM1~CM4)。接收的基带等效信号y(t)是信道输出r(t)和加性高斯白噪声(AWGN)w(t)之和,由式(2)表示:
(6);
将(5)式和(6)式代入(4)式,可以得到:
联合(7)式、(8)式和(9)式:
因此,可以得到接收端连续四个前导OFDM符号间存在如下关系:
(12);
其中,为了减少误差,在本文中选择为(N/2-1),因此,归一化SFO的估计值为:
根据(13)式,可以求得归一化CFO的估计值为:
由于接收信号与理想信号间存在着以下关系:
(15);
所以利用式(13)和式(14),第i个OFDM符号的第k个子载波数据可以通过下式进行预补偿:
(16)
(17)
从上面的分析中可以看出,本发明所使用的方法不需要进行复数乘法运算,并且不容易受到其他非理想因素引入的与CFO和SFO相位偏转相反方向的影响,因而其硬件实现复杂度低,并且估计精度大大提高。
现将本发明提出的联合估计与补偿方法的具体步骤归纳如下:
(1)将接收到的信号进行快速傅里叶变换,将时域信号变为频域信号进行后续处理;
(2)从频域信号中提取出4组前导OFDM符号,进行载波频偏和采样频偏的联合估计。估计的公式为:
(3)根据得到的联合估计值进行信号的预补偿。预补偿的公式为:
(4)将预补偿后的数据进行信道估计;
(5)利用每个OFDM符号中的导频信号对经过信道估计后的数据进行残余载波频率偏差和采样时钟频率偏差的估计与补偿。估计的公式为:
补偿的公式为:
使用本发明的频偏估计与补偿算法,频偏的估计精度大大提高,***硬件实现的复杂度也得到了有效的降低。并且在载波频率偏差和采样时钟频率偏差都比较大时,也能保持良好的***性能。
附图说明
图1 MB-OFDM超宽带***帧结构图。
图2 MB-OFDM超宽带***频偏估计与补偿方法结构模块图。
图3 MB-OFDM超宽带***误包率性能。图3中的仿真条件为:超宽带信道模型1,2,4(CM1,CM2,CM4)分别用来仿真3种典型的超宽带***传输模式:480Mbit/s,200Mbit/s和53.3Mbit/s。每组仿真采用1000组长度为1024个字节的超宽带数据帧。在10.3GHz载波频率下,载波频偏设定为40ppm;在528MHz采样频率下,采样频偏设定为40ppm;理想情况是指不存在任何的CFO和SFO偏差。
具体实施方式
下面结合附图2进一步描述本文发明的算法。
如图2所示,接收机接收到的数据先进行128点的快速傅里叶变换,得到频域信号。经过快速傅里叶变换(FFT)后第i个OFDM符号中第k个子载波上的接收端基带复数数据符号可以表示为:
利用已经求出来的估计值代入式(16),可以对通过FFT后的数据进行预补偿。对预补偿后的数据进行信道估计,得到信道估计后的频域导频信号为:
最后通过式(18)求出残余CFO和SFO的估计值,然后代入式(19)中,得到补偿后的数据。
从图3中可以看到,本算法即使在存在很大的干扰时(CFO为40ppm,SFO为40ppm),***也能保持良好的性能。
Claims (1)
1.一种应用于多带正交频分复用超宽带***的频偏估计与补偿方法,其特征在于具体步骤如下:
1)将接收到的信号进行快速傅里叶变换,将时域信号变为频域信号,以便进行后续处理;
2)从频域信号中提取出4组前导OFDM符号,进行载波频偏和采样频偏的联合估计,其估计的公式为:
其中记:
这里,angle(.)为返回复数的相角,、、、为接收到的从频域信号中提取出的连续4组前导OFDM符号数据,k 为OFDM符号的子载波序号,即第k个子载波, N是OFDM符号子载波的数目,M是一个OFDM符号的数据总数;
3)根据得到的联合估计值进行信号的预补偿,预补偿的公式为:
4)将预补偿后的数据进行信道估计;
5)利用每个OFDM符号中的导频信号对经过信道估计后的数据进行残余载波频率偏差和采样时钟频率偏差的估计与补偿,其估计的公式为:
补偿的公式为:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110050766 CN102118349B (zh) | 2011-03-03 | 2011-03-03 | Mb-ofdm***中频偏的估计与补偿方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110050766 CN102118349B (zh) | 2011-03-03 | 2011-03-03 | Mb-ofdm***中频偏的估计与补偿方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102118349A true CN102118349A (zh) | 2011-07-06 |
CN102118349B CN102118349B (zh) | 2013-06-12 |
Family
ID=44216943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201110050766 Expired - Fee Related CN102118349B (zh) | 2011-03-03 | 2011-03-03 | Mb-ofdm***中频偏的估计与补偿方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102118349B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103051577A (zh) * | 2011-10-12 | 2013-04-17 | 国民技术股份有限公司 | 一种残余频偏估计方法及*** |
CN104253782A (zh) * | 2014-09-02 | 2014-12-31 | 深圳市力合微电子股份有限公司 | 残余载波偏差和采样偏差的估计方法及补偿方法 |
CN105187352A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-12-23 | 北京遥测技术研究所 | 一种基于ofdm前导的整数频偏估计方法 |
CN115174338A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-10-11 | 北京思凌科半导体技术有限公司 | 频率偏差确定方法、装置、存储介质及电子设备 |
CN115567350A (zh) * | 2022-09-08 | 2023-01-03 | 芯与物(上海)技术有限公司 | 一种超宽带高精度到达时间估计方法和装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070002981A1 (en) * | 2005-06-17 | 2007-01-04 | Broadcom Corporation | Apparatus and method for sampling frequency offset estimation and correction in a wireless communication system |
CN101789926A (zh) * | 2010-01-29 | 2010-07-28 | 北京交通大学 | 多带ofdm超宽带***联合载波和采样频偏估计方法 |
CN101951356A (zh) * | 2010-09-26 | 2011-01-19 | 东南大学 | 一种基于峰值检测的ofdm-uwb***同步方法 |
-
2011
- 2011-03-03 CN CN 201110050766 patent/CN102118349B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070002981A1 (en) * | 2005-06-17 | 2007-01-04 | Broadcom Corporation | Apparatus and method for sampling frequency offset estimation and correction in a wireless communication system |
CN101789926A (zh) * | 2010-01-29 | 2010-07-28 | 北京交通大学 | 多带ofdm超宽带***联合载波和采样频偏估计方法 |
CN101951356A (zh) * | 2010-09-26 | 2011-01-19 | 东南大学 | 一种基于峰值检测的ofdm-uwb***同步方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103051577A (zh) * | 2011-10-12 | 2013-04-17 | 国民技术股份有限公司 | 一种残余频偏估计方法及*** |
CN103051577B (zh) * | 2011-10-12 | 2016-05-18 | 国民技术股份有限公司 | 一种残余频偏估计方法及*** |
CN104253782A (zh) * | 2014-09-02 | 2014-12-31 | 深圳市力合微电子股份有限公司 | 残余载波偏差和采样偏差的估计方法及补偿方法 |
CN105187352A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-12-23 | 北京遥测技术研究所 | 一种基于ofdm前导的整数频偏估计方法 |
CN105187352B (zh) * | 2015-08-07 | 2018-05-01 | 北京遥测技术研究所 | 一种基于ofdm前导的整数频偏估计方法 |
CN115174338A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-10-11 | 北京思凌科半导体技术有限公司 | 频率偏差确定方法、装置、存储介质及电子设备 |
CN115174338B (zh) * | 2022-09-06 | 2022-11-11 | 北京思凌科半导体技术有限公司 | 频率偏差确定方法、装置、存储介质及电子设备 |
CN115567350A (zh) * | 2022-09-08 | 2023-01-03 | 芯与物(上海)技术有限公司 | 一种超宽带高精度到达时间估计方法和装置 |
CN115567350B (zh) * | 2022-09-08 | 2024-06-07 | 芯与物(上海)技术有限公司 | 一种超宽带高精度到达时间估计方法和装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102118349B (zh) | 2013-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103259756B (zh) | 一种应用于ofdm***的符号定时同步和载波同步方法 | |
CN102118349B (zh) | Mb-ofdm***中频偏的估计与补偿方法 | |
CN102664859A (zh) | 多频带ofdm超宽带接收机同步与信道估计方案 | |
CN101977169A (zh) | Ofdm信号的时域参数盲估计方法 | |
CN1964341B (zh) | 多入多出-正交频分复用***的接收端的频偏估计方法 | |
CN104125188A (zh) | 一种基于Zadoff-Chu序列的OFDM频率同步方法 | |
CN102055708A (zh) | 多频带ofdm超宽带***的定时同步方案 | |
CN102143116B (zh) | 一种基于ofdm信号循环平稳特性的盲信噪比估计方法 | |
CN101399805A (zh) | 全相位正交频分复用ofdm***帧同步方法 | |
Yang et al. | An improved frequency offset estimation algorithm for OFDM system | |
Zhang et al. | Simulation and analysis of OFDM system based on simulink | |
CN101789926B (zh) | 多带ofdm超宽带***联合载波和采样频偏估计方法 | |
CN103139132A (zh) | 一种基于循环前缀和导频序列的联合同步方法 | |
CN102244641A (zh) | 正交频分复用超宽带通信***的同相位补偿方法 | |
Han et al. | Research of time-frequency synchronization in MIMO-OFDM system | |
Hui-li et al. | A robust timing and frequency synchronization algorithm for HF MIMO OFDM systems | |
CN109714287A (zh) | 多径衰落信道下fbmc信号的符号周期盲估计 | |
Kung et al. | Frequency domain symbol synchronization for OFDM systems | |
Yang et al. | A Robust Time-Frequency Synchronization Method for Underwater Acoustic OFDM Communication Systems | |
Zhi-nian et al. | Golay complementary pair aided time synchronization method for OFDM systems | |
CN101808055B (zh) | 一种mb-ofdm uwb***符号精同步方法和装置 | |
Qin et al. | Channel estimation with timing offset based on PSD & LS estimation for wireless OFDM systems | |
Qin | A CFO estimation algorithm for WLAN | |
Kareem et al. | Hardware implementation of an improved fine CFO synchronization for MB-OFDM UWB | |
Chen et al. | Timing robust joint carrier frequency offset and channel estimation for OFDM systems |
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: 20130612 Termination date: 20160303 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |