一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法及系统，方法的步骤如下：S1、在发射端产生两段相同的ZC训练序列，并添加循环前缀CP；S2、在接收端采用延迟自相关同时进行时间同步和频率同步，并将同步结果输出。系统包括发射端和接收端；所述的发射端用于产生两段相同的ZC训练序列；所述的接收端用于将时频信号和频率信号进行同步。在低信噪比条件下，相比于1bit量化前，时间同步性能无明显下降，时间同步和频率同步对同一段训练序列操作，减少了同步序列长度，时间同步性能优良。其具有降低算法复杂度、节约乘法器、寄存器资源、算法更容易实现和可以克服大频偏的信道环境等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法及系统
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法及系统。
技术介绍
正交频分复用(OFDM：OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术作为一种有效的宽带传输技术，是利用并行传输来提高通信数据传输速率的一种移动通信技术。目前在通讯领域备受关注，在无限局域网、数字音频广播、数字视频广播等领域都得到了广泛应用。该技术的基本思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总得信道不是平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此能够给大大消除信号波形间的干扰。OFDM相对于一般多载波传输的不同之处是它允许子载波频谱部分重叠，只要满足子载波间相互正交，就可以从混叠的子载波上分离出数据信号。由于OFDM允许子载波频谱混叠，其频谱效率大大提高，同时，该技术还具有抗多径干扰及码间串扰、信道估计及均衡实现容易、系统实现复杂度低等优点；但是相对于单载波，OFDM对各个子载波之间的正交性要求格外严格，任何一点小的载波频偏都会破坏子载波之间的正交性，引起子载波干扰(ICI：InterCarrierInterference)；同样，相位噪声也会导致码元星座点的旋转、扩散，从而形成ICI。因此，OFDM信号处理中能否实现较为精确的时频同步估计是影响OFDM信号接收性能的关键因素。而在传统的OFDM时频同步方法中采用了较多的乘法器和寄存器资源，极大提高了算法的复杂度；所以，如何避免使用高位数乘法器资源，降低算法实现复杂度是本领域需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法及系统，解决了现有技术中使用高位数乘法器资源和算法复杂度较高的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法，方法的步骤如下：S1、在发射端产生两段相同的ZC训练序列，并添加循环前缀CP；S2、在接收端采用延迟自相关同时进行时间同步和频率同步，并将同步结果输出。所述的S2包括时间同步步骤、频率同步步骤和同步结果输出步骤。所述的时间同步步骤的具体步骤如下：S211、时间同步步骤接收到时频同步序列，通过去符号位法对时频同步序列1bit量化，并进行延迟自相关和取模运算；S212、将延迟自相关和取模运输的输出进行门限判决；S213、门限判决输出时间同步使能信号并送入到频率同步步骤。所述频率同步步骤的具体步骤如下：S221、频率同步步骤接收到时频同步序列，通过取相位差求出两段序列的相位差；S222、将求出的相位差通过取相角转化为相角，并进行相角缓存；S223、根据时间同步步骤中的门限判决输出的时间同步使能信号，取出训练序列的相角并输出正余弦波形；S224、将频偏估计值送入到同步结果输出步骤。所述的同步结果输出步骤的具体步骤如下：S231、同步结果输出步骤接收到时频同步序列，并进行数据缓存；S232、将频率同步步骤输出的频偏估计值和数据通过复数乘法器做频偏补偿；S233、输出时频同步结果。所述的延迟自相关包括如下子步骤：A1、将信号延迟N/2个clock；A2、对延迟后的信号做共轭乘法运算；A3、根据共轭乘法运算后的结果进行滑窗求和。所述的滑窗求和的计算公式如下：令两段训练序列长度均为1024；当P1＝0时，PN＝aN+1023-aN-1。一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步系统，包括发射端和接收端；所述的发射端用于产生两段相同的ZC训练序列；所述的接收端用于将时频信号和频率信号进行同步。所述的接收端包括时间同步单元、频率同步单元和同步结果输出单元；所述的时间同步单元用于接收时频同步序列，输出时间同步使能信号；所述的频偏估计单元用于接收时频同步序列，得到频偏估计值；所述的同步结果输出单元用于输出同步后的时间信号和频率信号。本专利技术的有益效果是：一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法及系统，在低信噪比条件下，相比于1bit量化前，时间同步性能无明显下降，时间同步和频率同步对同一段训练序列操作，减少了同步序列长度，时间同步性能优良。其具有降低算法复杂度、节约乘法器、寄存器资源、算法更容易实现和可以克服大频偏的信道环境等特点。附图说明图1为训练序列框图；图2为时频同步流程图；图3为取模运输框图；图4为延迟自相关框图；图5为滑窗求和框图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法，方法的步骤如下：S1、在发射端产生两段相同的ZC训练序列，并添加循环前缀CP；S2、在接收端采用延迟自相关同时进行时间同步和频率同步，并将同步结果输出。如图2和图3所示，所述的S2包括时间同步步骤、频率同步步骤和同步结果输出步骤。所述的时间同步步骤的具体步骤如下：S211、时间同步步骤接收到时频同步序列，通过去符号位法对时频同步序列1bit量化，并进行延迟自相关和取模运算；S212、将延迟自相关和取模运输的输出进行门限判决；S213、门限判决输出时间同步使能信号并送入到频率同步步骤。所述频率同步步骤的具体步骤如下：S221、频率同步步骤接收到时频同步序列，通过取相位差求出两段序列的相位差；S222、将求出的相位差通过取相角转化为相角，并进行相角缓存；S223、根据时间同步步骤中的门限判决输出的时间同步使能信号，取出训练序列的相角并输出正余弦波形；S224、将频偏估计值送入到同步结果输出步骤。所述的同步结果输出步骤的具体步骤如下：S231、同步结果输出步骤接收到时频同步序列，并进行数据缓存；S232、将频率同步步骤输出的频偏估计值和数据通过复数乘法器做频偏补偿；S233、输出时频同步结果。如图4所示，所述的延迟自相关包括如下子步骤：A1、将信号延迟N/2个clock；A2、对延迟后的信号做共轭乘法运算；A3、根据共轭乘法运算后的结果进行滑窗求和。如图5所示，所述的滑窗求和的计算公式如下：令两段训练序列长度均为1024；当P1＝0时，PN＝aN+1023-aN-1，为了保证训练序列长度为1024，所以，当进行滑窗求和时，每当加上了一个数后，就需要减去最开始的第一个数。一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步系统，包括发射端和接收端；所述的发射端用于产生两段相同的ZC训练序列；所述的接收端用于将时频信号和频率信号进行同步。所述的接收端包括时间同步单元、频率同步单元和同步结果输出单元；所述的时间同步单元用于接收时频同步序列，输出时间同步使能信号；所述的频偏估计单元用于接收时频同步序列，得到频偏估计值；所述的同步结果输出单元用于输出同步后的时间信号和频率信号。优选地，共轭乘法器可以采用查找表的方法实现，其中共轭乘法器查找表如表1所示：共轭乘法器查找表表1优选地，取模运算采用2bit查找表方法实现，其查找表如表2所示：共轭乘法器查找表表2优选地，时频同步的流程如下：(1)通过取符号位方法对时频同步序列1bit量化；(2)将信号延迟N/2个cloc本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法，其特征在于：方法的步骤如下：S1、在发射端产生两段相同的ZC训练序列，并添加循环前缀CP；S2、在接收端采用延迟自相关同时进行时间同步和频率同步，并将同步结果输出。

【技术特征摘要】
1.一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法，其特征在于：方法的步骤如下：S1、在发射端产生两段相同的ZC训练序列，并添加循环前缀CP；S2、在接收端采用延迟自相关同时进行时间同步和频率同步，并将同步结果输出。2.根据权利要求1所述的一种低复杂度的高速OFDM信号时频同步方法，其特征在于：所述的S2包括时间同步步骤、频率同步步骤和同步结果输出步骤；所述的时间同步步骤的具体步骤如下：S211、时间同步步骤接收到时频同步序列，通过去符号位法对时频同步序列1bit量化，并进行延迟自相关和取模运算；S212、将延迟自相关和取模运输的输出进行门限判决；S213、门限判决输出时间同步使能信号并送入到频率同步步骤；所述频率同步步骤的具体步骤如下：S221、频率同步步骤接收到时频同步序列，通过取相位差求出两段序列的相位差；S222、将求出的相位差通过取相角转化为相角，并进行相角缓存；S223、根据时间同步步骤中的门限判决输出的时间同步使能信号，取出训练序列的相角并输出正余弦波形；S224、将频偏估计值送入到同步结果输出步骤；所述的同步结果输出步骤的具体步骤如下：S231、同步结果输出步骤接收到时频同步序列，并进行数据缓存；S232、将频率同步步骤输出的频偏估计值和数据通过复数乘法器做频偏补偿；S233、输出时频同步结果。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：马万治，陈雨生，潘文生，沈莹，赵宏志，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51