一種基于Zadoff-Chu序列的OFDM頻率同步方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Zadoff-Chu序列的OFDM頻率同步方法，屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，針對傳統(tǒng)頻率同步算法的精度受限于定時同步準(zhǔn)確度且實現(xiàn)復(fù)雜的缺點，利用兩段重復(fù)序列估計小數(shù)頻偏，根據(jù)頻偏對Zadoff-Chu序列自相關(guān)的影響估計整數(shù)頻偏，估計范圍可達整個OFDM帶寬，且所有操作均在時域完成，無需時頻變換，與傳統(tǒng)的頻偏估計算法相比，運算復(fù)雜度較低，魯棒性好。通過驗證表明，該方法在高速移動多徑環(huán)境下具有較好的性能。
【專利說明】-種基于Zadoff-Chu序列的OFDM頻率同步方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到0FDM系統(tǒng)頻率同步技術(shù)，特別是涉及一種基于Zadoff-Chu序列的 0FDM頻率同步方法，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 0FDM)系統(tǒng)可提 供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率，抗多徑衰落能力強，是新一代寬帶移動通信系統(tǒng)的 核心技術(shù)。載波同步是0FDM的關(guān)鍵技術(shù)，一般情況下，高斯信道下頻率偏移誤差要小于子 載波間隔的4%，多徑信道環(huán)境下頻率偏移誤差要小于子載波間隔的2%。因此，頻偏估計 算法的研究具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003] 現(xiàn)有的0FDM頻率同步方法有：文獻[1]提出了一種S&C算法，可以估計出整數(shù)和 小數(shù)倍頻偏，但當(dāng)子載波數(shù)小于系統(tǒng)IFFT點數(shù)時，載波同步性能會迅速下降；文獻[2]提 出的利用L個重復(fù)序列的最佳線性無偏估計（Best Linear Unbiased Estimation, BLUE) 算法，估計范圍可達L/2個子載波間隔，但為保證算法性能，每段重復(fù)序列的長度必須大于 信道最大時延擴展，降低了傳輸效率，相同條件下其估計比S&C算法精確，但復(fù)雜度大大提 高；文獻[3]雖然得到了載波頻率偏移的閉合表達式，但算法中指數(shù)因子p的設(shè)置受限于估 計精度、整數(shù)倍頻偏估計范圍和系統(tǒng)可容忍的峰均比（Peak-Average Power Ratio, PAPR)， 需要通過仿真反復(fù)驗證，不具有通用性；文獻[4]使用恒包絡(luò)零自相關(guān)（Constant EnvelopeZero Auto-Correlation, CAZAC)序列進行頻率同步，算法估計精度高，但其從頻 偏估計到頻偏補償?shù)姆答仌r間較長，不適用于突發(fā)通信；文獻[5]提出了一種Ren算法，通 過對CAZAC序列加權(quán)進行頻率同步，具有較大的頻偏估計范圍，但該算法在獨立瑞利衰落 信道下性能較差。
[0004] 上述參考文獻分別為：
[0005] [1]Schmidl T M, Cox D C. Robust frequency and timing synchronization for 0FDM[J]. IEEE Transactions on Communications, 1997, 45(12):1613-1621.
[0006] [2]Morelli M, Mengali U. An improved frequency offset estimator for OFDM applications[J]. IEEE Communications Letters, 1999, 3(3):75-77.
[0007] [3] Laourine A, Stephenne A, Affes S. A new OFDM synchronization symbol for carrier frequency offset estimation[J]. IEEE Signal Processing Letters, 2007, 14(5) :321-324.
[0008] [4]嚴(yán)春林，李少謙，唐友喜，等.利用CAZAC序列的OFDM頻率同步方法[J]. 電子與信息學(xué)報，2006, 28 (1)，139-142.
[0009] [5]Ren G, Chang Y, Zhang H,et al.Synchronization method based on a new constant envelop preamble for OFDM systems[J]. IEEE Transactions on Broadcastin g, 2005, 51(1) :139-143.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對上述缺陷，本發(fā)明提出了一種基于Zadoff-Chu序列的OFDM頻率同步方法，該 方法充分利用Zadoff-Chu序列良好的自相關(guān)特性，無需進行時頻變換，在保證算法估計精 度的同時，其頻偏估計范圍可達N個子載波間隔，可實現(xiàn)0FDM系統(tǒng)精確頻率同步。
[0011] 為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：
[0012] -種基于Zadoff-Chu序列的0FDM頻率同步方法，其關(guān)鍵在于按照以下步驟進 行：
[0013] 步驟S1 :采用兩組結(jié)構(gòu)相同的訓(xùn)練符號TSi和TS2組成訓(xùn)練序列，其中TSi按照 "Cn，C n"構(gòu)成，TS2按照"C:，Cn"'構(gòu)成，其中Cn為本地Zadoff-Chu序列，周期為N p，且Np = N/2, N為系統(tǒng)子載波個數(shù)，Cn#為Cn的復(fù)共軛；
[0014] 步驟S2 :利用TSi的接收信號求自相關(guān)得到小數(shù)頻偏并進行補償；
[0015] 步驟S3 :利用TSi的接收信號循環(huán)前綴CP和TSi的最后&個樣點估計殘留頻偏并 進行補償，Ng為循環(huán)前綴CP的長度；
[0016] 步驟S4 :利用TSi的接收信號定時度量函數(shù)Mjd)和TS2的接收信號定時度量函數(shù) M2 (d)，并按照

【權(quán)利要求】
1. 一種基于Zadoff-chu序列的OFDM頻率同步方法，其特征在于按照以下步驟進行： 步驟S1 :采用兩組結(jié)構(gòu)相同的訓(xùn)練符號TSi和TS2組成訓(xùn)練序列，其中TSi按照"Cn，Cn" 構(gòu)成，TS2按照"C:，C:"構(gòu)成，其中Cn為本地Zadoff-Chu序列，周期為N p，且Np = N/2, N為 系統(tǒng)子載波個數(shù)，Cn#為Cn的復(fù)共軛； 步驟S2 :利用TSi的接收信號求自相關(guān)得到小數(shù)頻偏并進行補償； 步驟S3 :利用TSi的接收信號循環(huán)前綴CP和TSi的最后Ng個樣點估計殘留頻偏并進行 補償，Ng為循環(huán)前綴CP的長度； 步驟S4:利用TSi的接收信號定時度量函數(shù)札(d)和TS2的接收信號定時度量函數(shù) M2 (d)，并按照
計算整數(shù)倍頻偏并進行補 償，其中
表示％ (d)中最大值所對應(yīng)的位置，
表示M2(d)中最 大值所對應(yīng)的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Zadoff-Chu序列的OFDM頻率同步方法，其特 征在于：按照
計算TSi的接收信號定時度量函數(shù)，按照
計算TS2的接收信號定時度量函數(shù)，其中r(d+n)為第d+n 個基帶等效接收信號的采樣值，C(n)為序列Cn中的第η個采樣點的值，(Τ(η)為序列CI:中 的第η個采樣點的值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于ZadofT-Chu序列的OFDM頻率同步方法，其特 征在于：所述本地Zadoff-Chu序列按照，
生成，其中j為虛數(shù)單位，r 為正整數(shù)，且r與％互質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于Zadoff-Chu序列的OFDM頻率同步方法，其特征在 于：本地Zadoff-Chu序列
中r設(shè)為1。
【文檔編號】H04L27/26GK104125188SQ201410394369
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】吳玉成, 胡真, 李偉琪, 曹猛, 何香 申請人:重慶大學(xué)