一种基于机载通信OFDM技术的整数载波频偏同步方法

摘要

本发明提出了一种基于机载通信OFDM技术的整数载波频偏同步方法。本方法引入频偏间隔NULL的概念，通过将整数载波频偏同步分为两个阶段，即对OFDM解调后的频域信号分别利用双滑动能量窗进行大范围整数频偏校准估计和利用导频进行精确整数频偏修正估计，并通过子载波数据顺序移位的方法，完成频偏校正。该方法可以有效地解决现有机载通信中OFDM频率同步技术中校正精度低、速度慢、频偏补偿不够灵活等问题，算法复杂度低。

主权项

一种基于机载通信OFDM技术的整数载波频偏同步方法，其应用的前提条件为：(1)机载通信OFDM系统采用分帧处理方式；(2)定义频偏校正的频偏间隔NULL，其值记为M，即在有用子载波两边加上M个功率为零的子载波，M的值根据实际系统设定；(3)数字调制方案采用多进制QAM映射；(4)导频插入方式采用梳状；其特征在于，本方法的实现过程如下：步骤一、在发射端做OFDM调制之前，向每个OFDM符号的载波两端插入频偏间隔NULL，并按照子载波排放规则变更子载波的分布；步骤二、进行大范围整数频偏快速校准估计，过程如下：针对第一个OFDM符号x₁，采用双滑动能量窗方法，在频域进行大范围频率偏移估计，通过利用两个连续的滑动能量窗来计算窗内载波的能量，然后计算两个滑动能量窗的能量比值，双滑动能量窗计算公式如下：$K_f=\underset{i}{MAX}\frac{Energy[V_{i+M},V_{i+2M}]}{Energy[V_i,V_{i+M}]}$上式中，K_f是滑动能量窗比值最大的位置；Energy[a，b]是在载波符号a和b之间载波能量之和；M是采用的滑动能量窗的大小，即频偏间隔NULL长度；i的取值范围为0≤i≤n+M，其中，n为每个OFDM符号中的有用子载波数量；V_i是最后一个有用子载波所在位置即滑动能量窗起始位置；滑动能量窗的长度即为频偏间隔NULL长度，滑动步长m_l设为1，设步进起始位置为V_i＝1，步进的子载波区间为其中，N为做IFFT之前的子载波总数量，N＝n+M；每次步进分别计算前一个滑动能量窗能量与后一个滑动能量窗能量的比值，并记录比值峰值出现的位置K_f，即，估计出有用子载波末尾端频偏后所处的位置K_f；当K_f在区间时为频率右偏，此时计算即得到大范围整数频偏校准值C_b＜0，此时C_b＜0表示大范围整数右频偏校准值；当K_f在区间时为频率左偏，此时计算就得到大范围$C_s=\underset{m}{MAX}{\left|\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{P}_{pilot}\left[k\right]\times {\left(x_1{[k-m]}^{\prime }\right)}^{*}\right|}^2$上式中，C_s为精确整数频偏修正值；P_pilot为本地已知导频组内插后形成的基准信号；x₁[k‑m]′为经过大范围整数频偏快速校准后的第一个OFDM符号对应的载波序列循环移位m位后的值；然后，再次按照步骤三所述的载波数据顺序移位方法，通过频域上的顺序移位C_s个点实现精确整数频偏修正补偿，得到x₁″并返回精确整数频偏修正值C_s；步骤五、将精确整数频偏修正后的第一个OFDM符号x₁″去掉频偏间隔，并将载波数据恢复为发射端做IFFT前的载波分布状态；步骤六、根据第一个OFDM符号计算出的大范围整数频偏校准值C_b和精确整数频偏修正值C_s，得出整数子载波频偏值C：C＝C_b+C_s；然后，按照步骤三的载波数据顺序移位方法，完成同一帧范围内其它数据符号x₂，x₃...x_L的整数载波频偏校正及去频偏间隔处理。pb pnum="2" />