基于一种新的自相关函数实现的衰落信道载波频偏和定时同步估计

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1、第7期王勇等：基于一种新的自相关函数实现的衰落信道载波频偏和定时同步估计·45·基于一种新的自相关函数实现的衰落信道载波频偏和定时同步估计王勇，廖桂生，王喜媛（西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室，陕西西安710071）摘要：针对多天线系统提出一种可用于频率选择性衰落信道的载波频偏估计算法。该算法使用特定的训练序列，采用数据辅助的方法估计频偏，同时利用新的自相关定义完成定时同步。这种算法对时钟同步误差不敏感，可在多倍采样率下工作，易于实现且具有较高精度。关键词：频偏估计；同步；自相关；采样中图分类号：TN92文献标识码：A文章编

2、号：1000-436X(2009)07-0041-06CarrierfrequencyoffsetandtimesynchronizationestimationbasedonnewautocorrelationoverfadingchannelWANGYong,LIAOGui-sheng,WANGXi-yuan（SchoolofTelecommunicationsEngineering,XidianUniv.,Xi’an710071,China）Abstract:Akindofcarrierfrequencyoffsetestima

3、tionalgorithmwasbroughtforwardsthatcouldbeappliedinfrequencyselectivefadingchannelforthemulti-antennasystem.Thealgorithmusedthegiventrainingsequences,assisted-datamethodtoestimatefrequencyoffsetandnewself-correlationdefinitiontofulfilltimesynchronization.Itwasnotsensiti

4、vetoclocksynchronizationerror,andcouldworkundermultiplesamplingrates.Moreover,itwaseasytoberealizedandhadhighprecision.Keywords:frequencyoffsetestimation;synchronization;correlation;sampling第7期王勇等：基于一种新的自相关函数实现的衰落信道载波频偏和定时同步估计·45·1引言收稿日期：2007-09-28；修回日期：2009-04-13基金项目：国

5、家自然科学基金资助项目(60736009)；陕西省自然科学基础研究计划基金资助项目（SJ08F16）FoundationItems:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60736009);TheNaturalScienceBasicPlaninShaanxiProvince(SJ08F16)在无线通信系统中，由于多普勒频移和振荡器的精确度等因素，使得接收信号的载波和本地载波存在一定的偏差，如果是相干解调，频偏会导致接收机性能大大降低[1];即使是非相干解调，如有信道均衡，频偏也会给均衡

6、器跟踪信道的变化时带来额外的负担[2]。所以在高速数字通信系统中，对频偏的要求往往非常苛刻[3]，此频偏的存在严重影响了解调器的性能，因此必须在接收端进行载波同步[4]。按是否使用训练序列可分为数据辅助同步方法和非数据辅助同步方法。非数据辅助同步方法不需要额外数据作为训练序列，一般利用循环前缀和数据中被复制部分的相关性进行同步，这类方法不降低系统传输数据的有效速率，具有较高的频谱利用率，但一般计算复杂度较高，估计精度较低，因此这种方法适合广播式连续传输系统如DAB/DVB第7期王勇等：基于一种新的自相关函数实现的衰落信道载波频偏和定时

7、同步估计·45·系统等。数据辅助同步方法一般采用发送已知的训练序列或导频信号进行同步，具有估计精度高，计算简单，捕获范围大等优点，但降低了系统传输数据的有效速率和频谱利用率，这种方法适用于突发数据块传输系统。近年来，MIMOOFDM系统成为无线通信领域研究的热点，但该系统对载波频偏非常敏感，很小的频偏会引起系统性能严重恶化，目前在这方面取得了一些成果[5~7]。传统接收机中，载波同步通常采用基于反馈的锁相环方式。此方法能使本地载波精确同步于接收信号载波，但环路捕获时间长。在无线高速突发通信系统中，要求快速恢复载波，传统的锁相环同步方式

8、已不能满足这一要求。而前馈的开环同步方式，具有同步速度快、估计范围宽等优势，因此受到广泛关注。本文提出一种可用于多天线系统的载波频偏估计算法。这种算法和Morelli[8]算法有若干相似之处，区别在于对时钟同步误差不敏感