OFDM接收同步装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种OFDM接收同步装置，包括帧同步模块、载波频率同步模块以及符号同步模块，所述帧同步模块包括第一延时自相关单元、64点平均单元、复数求模单元以及帧检测单元；所述频率同步模块包括第二延时自相关单元、16点平均单元、频偏估计单元以及频偏纠正单元，所述符号同步模块包括互相关单元。采用本发明专利技术，在提高接收精确度的同时降低了算法的复杂度以及硬件的实现难度，实现了OFDM接收端的低功耗和低延时。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及OFDM(正交频分复用，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)技术应用领域，尤其涉及一种OFDM接收同步装置
技术介绍
由于OFDM系统子载波之间的是相互正交的，这样虽然提高了频谱利用率，但是也带来新的问题，相对于单载波通信而言，具有容易受频率偏差的影响，这样对子载波之间的正交性提出了非常严格的要求，无论是无线信道中的频谱偏移，还是发送机与接收机的晶振间的频率偏差以及A/D和D/A的采样频率偏差都会造成子载波正交性的破坏，从而导致信道间的干扰(ICI)，那么在接收端的数据不能够可靠的恢复出来，从而降低了整个系统的性能，因此需要精准的同步来保证系统的性能。OFDM接收机中的同步包括载波频率同步、符号同步和采样频率同步。OFDM同步方法分为数据辅助同步算法和盲同步方法。数据辅助同步算法需要插入训练序列，降低了数据的传输效率，但是这类方法有估计精度高且计算辅复杂度较低的优点，利用两个OFDM符号做训练序列进行的时间和频率同步，第一个符号的前一半和后一半相同，可用于时间同步和频率精同步，利用前后两个符号的关系进行频率粗同步。该同步方法缺点是时间同步的目标函数比较平坦，同步精度不够。虽然算法复杂度低，但是效果不是很理想。盲同步方法不需要额外的数据作为训练序列，具有带宽效率高的优点，但是盲同步方法一般计算复杂度较高。盲同步方法有Van de Beek提出的利用循环前缀的时间和频率同步方法，由于循环前缀是用于抗多径时延扩展的，利用它作同步不需要增加新的开销， 这样就提高了系统的效率，但是缺点是频率偏移估计范围不超过半个子载波的间隔，且在多径衰落信道下时间同步不很精确。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种OFDM接收端同步装置。可在相对简单的算法复杂度和较易实现的硬件配置上实现精确的同步。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种OFDM接收同步装置，包括帧同步模块、频率同步模块以及符号同步模块，所述帧同步模块包括第一延时自相关单元、64点平均单元、复数求模单元以及帧检测单元；所述频率同步模块包括第二延时自相关单元、16 点平均单元、频偏估计单元以及频偏纠正单元，所述符号同步模块包括互相关单元。其中，所述第一延时自相关单元及所述第二延时自相关单元包括延时单元、共轭单元及复数乘法器。所述第一延时自相关单元中所述延时单元为延时64单元，用于将输入数据延时 64个时钟周期；所述第二自相关单元中所述延时单元延时16单元，用于将输入数据延时16 个时钟周期。所述64点平均单元及所述16点平均单元包括存储单元、求和单元、寄存器单元及位数截取单元，用于对读取的数据进行求和并求平均；所述64点平均单元中所述存储单元存储器深度为64，所述16点平均单元中所述存储单元存储器深度为16。所述帧检测单元包括微分器及峰值检测单元。所述微分器包括移位32模块及加法器模块；所述峰值检测单元包括瞬时峰值检测器、组峰值检测器以及与门电路。所述频偏估计单元包括频偏计算单元及频偏范围估计单元。较佳地，所述频偏纠正单元通过乘以相位器exp{y>} = cos(口)+ _/sin(识)实现对数据频率偏移的校正。较佳地，所述频偏纠正单元通过利用CORDIC算法将数据旋转角度^^实现对64数据频率偏移的校正。所述互相关包括移位单元、乘法器单元、求和单元以及求平方单元。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果实施本专利技术，通过设计一个强健的帧检测算法，利用组峰值检测和瞬时峰值检测来判决数据是否真的到来，提高了判断的准确性，抑制了较低信噪比环境下的噪声和高信噪比下的AGC过度放大，利用两个自相关模块和滑动平均模块，分别进行了粗频偏估计和细频偏估计，然后根据粗频偏估计和细频偏估计之间的关系综合得到最终的频率偏移，提高了频偏的估计的准确性，频偏纠正采用改进的CORDIC算法，提高了运行效率。符号同步模块利用长训练序列的参考信号和本地训练序列的符号位进行互相关的运算，大大简化了互相关的运算，在提高接收精确度的同时降低了算法的复杂度和硬件的实现难度，实现了 OFDM接收端的低功耗和低延时。附图说明图1是本专利技术OFDM接收端同步装置的结构示意图；图2是本专利技术第一延时自相关单元的结构示意图；图3是本专利技术第二延时自相关单元的结构示意图；图4是本专利技术64点平均单元结构示意图；图5是本专利技术帧检测单元结构示意图；图6是本专利技术频偏估计单元的结构示意图；图7是本专利技术符号同步模块的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。如图1所示，本专利技术的OFDM接收同步装置包括帧同步模块10、频率同步模块20和符号同步30。所述帧同步模块10用于检测是否有数据帧到来；所述频率同步模块20用于估计载波频率偏移并对所述频率偏移进行补偿；所述符号同步模块30用于利用接收的长训练序列和本地训练序列的互相关来找到OFDM数据的起始位置。所述帧同步模块10包括第一延时自相关单元101、64点平均单元102、复数求模单元103和帧检测单元104。所述第一延时自相关单元101用于将输入数据延时64个时钟周期后取共轭，然后再与当前输入数据进行复数相乘，实现了数据的自相关运算。所述自相关运算是为了利用短训练序列的周期性得到峰值，为帧检测提供数据。所述64点平均单元102将读取的每64个数据进行求和与求平均运算，平滑数据中的噪声，同时为细频偏估计提供数据。所述复数求模单元103将复数数据进行求模运算，以检测信号幅度的峰值。所述帧检测单元104利用通过一个强健的峰值检测算法来检测帧是否到来。所述载波频率同步模块20包括第二延时自相关单元201、16点平均单元202、频偏估计单元203、频偏纠正单元204。所述第二延时自相关单元201用于将输入数据延时16个时钟周期后取共轭，然后再与当前输入数据进行复数相乘，实现了数据的自相关运算，所述自相关运算是为了利用短训练序列的周期性得到峰值，为帧检测提供数据。所述16点平均单元202将进来的数据每16个数据进行求和并求平均运算，平滑数据中的噪声，同时为粗频偏估计提供数据。本专利技术实施例中的复数求模单元103功能是将滑动平均的实部数据和虚部数据分别求平方然后再求和，得到复数的模的平方，为峰值检测准备数据。所述频偏估计单元203根据64点平均102输出的数据Jf (k)和16点平均202输出的数据Je (k)来估计出细频率估计a和粗频偏估计b，然后再利用细频率估计a和粗频偏估计b的关系估计出频率偏移ε。所述频偏纠正单元204将受到无线信道影响的载波偏移进行频率补偿。所述符号同步模块30主要部分是一个互相关单元，用于将经过所述频偏纠正单元204纠正后的数据与所述长训练序列的参考信号进行比较，找到OFDM符号的精确起始位置。如图2、图3所示，为了设计估计频率偏移以及进行帧检测，设计了两个自相关运算，即第一延时相关单元101和第二延时自相关单元201。第一延时自相关单元101用来进行细频偏估计，频偏估计范围为ε e [-0.5， 0.5]，第二延时自相关单元201用来进行粗频偏估计，估计范围为ε e [-2，2]。其中所述第一延时自相关单元1本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＯＦＤＭ接收同步装置，其特征在于，包括帧同步模块、频率同步模块以及符号同步模块，所述帧同步模块包括第一延时自相关单元、６４点平均单元、复数求模单元以及帧检测单元；所述频率同步模块包括第二延时自相关单元、１６点平均单元、频偏估计单元以及频偏纠正单元，所述符号同步模块包括互相关单元。

【技术特征摘要】
1.一种OFDM接收同步装置，其特征在于，包括帧同步模块、频率同步模块以及符号同步模块，所述帧同步模块包括第一延时自相关单元、64点平均单元、复数求模单元以及帧检测单元；所述频率同步模块包括第二延时自相关单元、16点平均单元、频偏估计单元以及频偏纠正单元，所述符号同步模块包括互相关单元。2.如权利要求1所述的OFDM接收同步装置，其特征在于，所述第一延时自相关单元及所述第二延时自相关单元包括延时单元、共轭单元及复数乘法器。3.如权利要求1或2所述的OFDM接收同步装置，其特征在于，所述第一延时自相关单元中所述延时单元为延时64单元，用于将输入数据延时64个时钟周期；所述第二自相关单元中所述延时单元延时16单元，用于将输入数据延时16个时钟周期。4.如权利要求1所述的OFDM接收同步装置，其特征在于，所述64点平均单元及所述 16点平均单元包括存储单元、求和单元、结果单元及位数截取单元，用于对读取的数据进行求和并求平均；所述64点平均单元中所述存储单...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆许明，徐永键，王涛，张全琪，谭洪舟，
申请(专利权)人：徐永键，
类型：发明
国别省市：81