下载文档原格式
一种TDS-OFDM接收机的定时同步算法
王显煜;邹辉;赵芳蕾;尚文静
【期刊名称】《电视技术》
【年(卷),期】2007(31)11
【摘要】提出了TDS-OFDM接收机中一种结合PN序列相位捕获的定时同步算法.利用本地PN与接收数据的相关特性,通过相关峰值检测快速提取定时误差信息完成定时同步,并且提出了能纠正较大采样偏移的小数因子补偿结构.仿真表明该算法在保证较好的同步性能前提下,能对抗较大的采样偏和残留频偏.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】王显煜;邹辉;赵芳蕾;尚文静
【作者单位】西安电子科技大学,ISN国家重点实验室,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,ISN国家重点实验室,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,ISN国家重点实验室,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,ISN国家重点实验室,陕西,西
安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.国标地面数字电视接收机定时同步算法的改进 [J], 吴天帆;归琳;熊箭
2.基于DSP Builder全数字接收机定时载波同步算法的实现 [J], 陈舒;刘奇佳;刘昌清;赵克明
3.全数字接收机中定时同步算法和实现 [J], 晏蕾;余荣;梅顺良
4.OFDM数字接收机的符号定时同步算法研究与仿真 [J], 陈敏;吴宇平;佟宁宁
5.一种改进的用于TDS-OFDM系统的频率同步算法 [J], 魏恒;方琪
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
ＶＩＤＥＯＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＮｏ．６２００６（ＳｕｍＮｏ．２８８）文章编号：１００２－８６９２（２００６）０６－００３１－０３ＡＴＳＣ全数字接收机的符号定时同步方法刘才勇１，２，竺海安２，赵峰１（１．上海交通大学微电子学院，上海２０００３０；２．上海广电集团中央研究院，上海２００２３３）【摘要】描述了以８－ＡＳＫ作为调制方式的ＡＴＳＣ全数字接收机解调中定时同步问题的解决方法：通过采用基于Ｆａｒｒｏｗ结构的ｓｉｎｃ（）响应ＦＩＲ，Ｇａｒｄｎｅｒ算法的定时误差检测方法，实现了符号同步。
Ｍａｔｌａｂ仿真表明，Ｇａｒｄｎｅｒ算法适用于ＡＴＳＣ接收机的符号同步设计。
【关键词】ＡＴＳＣ数字接收机；Ｇａｒｄｎｅｒ算法；定时同步【中图分类号】ＴＮ９４８．５【文献标识码】ＢＡＳｙｍｂｏｌＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｏｆＡＴＳＣＤｉｇｉｔａｌＲｅｃｅｉｖｅｒＬＩＵＣａｉ－ｙｏｎｇ１，２，ＺＨＵＨａｉ－ａｎ２，ＺＨＡＯＦｅｎｇ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｃａｄｅｍｅｏｆＳＶＡＣｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３３，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＴｈｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｆｉｌｔｅｒｗｉｔｈＳｉｎｃｉｍｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅｂａｓｅｄｏｎＦａｒｒｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｉｍｉｎｇｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｉｎＡＴＳＣｒｅｃｅｉｖｅｒ．ＡｎｄＧａｒｄｎｅｒＴｉｍｉｎｇｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄｔｏｇｅｔｔｉｍｉｎｇｅｒｒｏｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ＡＴＳＣｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒ；Ｇａｒｄｎｅｒａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ；ｔｉｍｉｎｇｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ・电路设计・１引言目前大规模应用的地面数字电视广播有ＡＴＳＣ和ＤＶＢ－Ｔ两种模式。
一种全数字化载波频偏估计器算法郑大春 项海格(北京大学电子学系,北京100871)提要 本文提出一种适合QAM调制信号的全数字化载波频偏观测器算法,它用于不再采用锁相环同步器的全数字接收机中直接测量频偏的大小.文中提出了频偏观测器算法,接着引入频偏的卡尔曼滤波算法,最终把频偏观测器与卡尔曼滤波器相结合构成了频偏估计器,为存在较大频偏的移动通信信道中解决载波同步问题提供了一种实现方案.关键词:频偏观测器,频偏估计器,载波同步,卡尔曼滤波,全数字接收机An Algorithm to Estimate Frequency DeviationZheng Dachun,Xing Haige(Dept.of Electronics Peking U niversity,Beijing100871)Abstract: T his paper presents an algorithmto obser ve frequency-dev iation(F D)for Q AM signal reception.It can be used in an al-l degital receiv er where the synchronizer no long er employs any PLL.T his paper first presents the alg orithm of the FD observer,and then introduces1st order F D Kalman filter ing algorithm,at last combines the F D observer and thd F D Kalman filter to form an F D estimator,which prov ides a practical solution for carr ier sy nchr onization in mobile communication channel.Key words: F requency-deviation observer,Fr equency-deviation estimatio n,Car rier synchronization,Kalman filtering, A ll digital receiver一、引 言由于多普勒频移和振荡器的不稳定等因素使得通信系统的收发载波可能存在较大的频偏,导致相位迅速地变化,在这种情况下,传统的接收机采用频率跟踪环调整本地载波频率,并辅以科斯塔斯环等完成相干接收.文献[1~3]中分析了线性调制信号频偏检测电压的产生电路 平衡正交相关器或者双滤波器频偏检测器,其中的频偏检测器产生一个电压,其符号能反映载波频偏的正负,其绝对值反映频偏的存在与否,但不能反映频偏的确切大小,因此只能用作反馈信号来控制压控振荡器的频率.在全数字接收机中,本地时钟和载波是由高稳定度振荡器产生的,它们已不采用反馈调整的频率源,因此文献[1~3]中频偏检测器得到的电压无法直接用于此类情形的数字信号处理算法中.全数字接收机需要频偏绝对量的估计值(而不是电压),并将这个估计值通过数字信号处理算法从接收信号中纠正频偏造成的影响,所以,要直接对频偏绝对量进行精确测量.为此,本文提出了一种新型的频偏观测器算法.为了获得频偏估计的最小方差性能,本文设计出相应的卡尔曼滤波算法对观测的频偏值进行实时滤波.频偏观测器和频偏卡尔曼滤波器一起构成了本文讨论的频偏最小方差估计器.本文在第二节提出频偏观测器的算法,在第三节提出载波频偏的卡尔曼滤波算法,并利用频偏观测器和卡尔曼滤波器构成最小方差频偏估计器,第四节给出计算机仿真结果,最后是全文总结.二、频偏观测器原理本文提出的频偏观测器的原理图如图1中虚线框内所示若发射的QAM符号的复数表达式为:c n=a n+j b n(1)其中:a n和b n分别表示符号的实部和虚部.设信道的总脉冲响应为g(t),符号的等效低通复信号波形为:c(t)=a(t)+j b(t)(2)接收信号与频率为固定值 0的本地载波相乘后,得到等效低通复信号为:r(t)=[a(t)+j b(t)]e j t(3)其中 就是待估计的收发载波频偏.将r(t)的实部和虚部分别称为同相分量和正交分量,则同相信号分量为:I(t)=Re{r(t)}=a(t)cos t-b(t)sin t(4)正交信号分量为:Q(t)=Im{r(t)}=b(t)cos t+a(t)sin t(5)假设图1中H d为T d的延迟线,则由图1可得:第1期1999年1月电 子 学 报ACT A ELECTRONICA SINICAVol.27 No.1Jan. 19991996年12月收到,1997年10月定稿图1 QAM 频偏观测器y (t )=I (t -T d )Q (t )-Q (t -T d )I (t )=[a(t -T d )b (t )-b(t -T d )a(t )]cos ( T d ) +[a(t -T d )a(t )+b (t -T d )b (t )]sin ( T d )(6)x (t )=I (t -T d )I (t )+Q (t -T d )Q (t )=[a(t -T d )a(t )+b (t -T d )b (t)]cos ( T d )+[b(t -T d )a(t)-a(t -T d )b (t )]sin ( T d )(7)假设信道脉冲响应g(t )满足奈奎斯特准则,a n 和b n 为彼此独立的多电平序列,根据文献[1]a n 和b n 满足条件:E[a n ]=0=E [b n ] E [a m a n ]= 2a mn E[b m b n ]= 2b mn E[a m b n ]=0(8)于是,上述y (t )和x (t )的表达式中,a n 和b n 的交叉相乘项均值为零.y (t)和x (t )是周期平稳的随机过程[3],在一个周期内对y (t)和x (t)的计算均值可得:Y =E [y (t )]=E [a(t -T d )a(t)+b(t -T d )b(t )]sin( T d )(9) X =E[x (t)]=E[a(t -T d )a(t )+b (t -T d )b(t)]cos( T d )(10)因此=1T d tg -1Y X =1T d tg -1E[I (t -T d )Q (t )-Q(t -T d )I (t )]E[I (t -T d )I(t )+Q (t -T d )Q (t )](11)从式(9)和(10)可见,在满足式(8)的条件下,X 和Y 的均值对信息符号的依赖关系相同,而且具有完全相同的系数E [a(t -T d )a(t)+b(t -T d )b (t)],所以在满足式(8)的条件下Y 与X 的比值与信息符号无关,不存在码型噪声,回避了文献[1~3]中花大量篇幅讨论的滤波器设计消除码型噪声的问题,使得算法的实现得到简化.关于T d 的取值,根据文献[1~3]的讨论,当T d =T /2时(T 为符号周期)可以减小X 的码型抖动;同理,可以减小Y 的抖动,在此不妨取T d =T /2.由式(11)构成了本文提出的频偏观测器算法,这种算法解决了QAM 调制信号接收时的频偏测量问题,它同时也适用于PSK 和PAM 调制信号接收时的载波频偏测量.三、频偏的卡尔曼滤波由于噪声的影响,频偏观测器观察出来的频偏总是在均值附近呈现一定方差的分布,频偏的均值也可能是时变的,为了得到频偏的无偏最小方差估计,很自然地想到对频偏的观测序列实施卡尔曼滤波.假设频偏的均值相对于符号速率是慢速连续变化的,采用一阶卡尔曼滤波就可以实时地跟踪频偏的变化.设频偏的均值相对于符号速率是慢速连续变化的,采用一阶卡尔曼滤波就可以实时地跟踪频偏的变化.用x 表示状态量-频偏 ,则频偏的状态方程可表示为:x (k +1)=x (k )+w (k )(12)其中w (k )为策动噪声,当对载波频偏直接进行观测时,如果观测噪声为v (k +1),则频偏的观测值记为y (k +1),观测方程为:y (k +1)=x (k +1)+v (k +1) k 0(13)假定w (k )(k 0)和v (k +1)(k 0)是不相关的零均值高斯白噪声,系统的初始状态x (0)是一维高斯随机向量,且满足下述关系:策动噪声方差(Q ) Ew (k )w (k)=Q Q 0 k 0(14)测量噪声方差(R)Ev (k +1)v (k +1)=R R >0, k 0(15) Ew (k )v (j +1)=0, k ,j 0(16) Ex (0)w (k )=0,Ex (0)v (k +1)=0, k 0(17)Ex (0)= X (0),var x (0)=P (0)(18)根据模型的物理意义可知,状态量 的单位为(rad/s ),R 的单位和Q 的单位均为(rad/s )2.最终得到的载波频偏的卡尔曼滤波算法计算流程,归纳图2 由频偏观测器和卡尔曼滤波器构成的频偏估计器结构如下:算法初始值X(0)=Ex (0)= x (0),P (0)=var x (0)(19)滤波方程: X (k +1)=RP (k )+Q +RX(k)+P (k )+Q P (k )+Q +Ry (k +1)(20)滤波误差方差:P (k +1)=[P(k )+Q ]R P (k )+Q +R(21)其中Q 和R 的取值可以通过计算机模拟来确定,为了简化滤波的实现,对于本文讨论的定常系统,不妨把Q 和R 作常数看待,于是通过递归计算滤波误差方差P (k ),算法将动态地79第 1 期郑大春:一种全数字化七载波频偏估计器算法改变频偏的当前测量值和预测值的权重,最终获得较好的方差性能.如果Q 和R 与噪声的模型匹配,频偏估计就具有最小的滤波误差方差.带卡尔曼滤波的频偏估计器结构如图2所示.四、仿真分析为了验证上述算法的正确性,构造了如图3所示的仿真电路.图3 算法仿真电路图3中,设定收端压控振器的自由振荡频率与载波频率相同,为了保证仿真频偏观测器的跟踪性能,在压控振荡器的压控端提供一个正弦变化的电压,这样,频偏就会呈正弦规律变化,如果压控振荡器增益为1,输入给频偏观测器的频偏就是S 1,频偏观测器检测出的频偏为S 2.实验中,信源采用16QAM ,仿真符号率设为1Hz,采样速率为16Hz,压控正弦电压频率为0 001Hz,压控正弦电压振幅为1Hz ,信噪比E b /N 0为10dB ,仿真结果如图4所示.从S 2的均值可见,频偏观测器正确地检测出频偏的大小.图4 仿真结果用卡尔曼滤波器对频偏检测器的输出S 2进行实时滤波,根据S 2的特性和Q 、R 的物理意义,如果设置Q =0 001,R =10 0,P (0)=0 6,则滤波的结果为S 3,如图4所示.显而易见,S 3比S 2更加平稳、更加准确地再现了S 1.此处没有花时间搜索Q 和R 的最佳值,但搜索Q 和R 的最佳值并不困难。
一种OFDM定时同步与载波频偏估计算法
黄慧;程鹏;张朝阳;仇佩亮
【期刊名称】《电路与系统学报》
【年(卷),期】2009(014)002
【摘要】本文提出一个有效的利用周期性前导字的OFDM定时同步与频偏估计算法.算法分为两个步骤,首先根据前导字的特殊结构对Schmidl&Cox算法进行改进,将Schmidl&Cox算法中平台的检测变成单个峰值的检测,并由单峰的位置和复值可同时准确地估计符号定时和分数倍频偏;然后提出"相位差分序列",利用该序列的相关性对整数倍频偏进行估计.文中针对AWGN信道和SUI信道对算法进行了仿真,结果表明本文算法较其它算法具有更好的估计性能和鲁棒性.
【总页数】6页(P62-67)
【作者】黄慧;程鹏;张朝阳;仇佩亮
【作者单位】浙江大学,信息与电子工程学系,浙江,杭州,310027;浙江大学,信息与电子工程学系,浙江,杭州,310027;浙江大学,信息与电子工程学系,浙江,杭州,310027;浙江大学,信息与电子工程学系,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.23
【相关文献】
1.一种基于多个OFDM符号的载波同步和定时同步算法及在TD-SCDMA中的应用 [J], 张荣涛;谢显中
2.一种基于卷积的OFDM定时同步算法实现 [J], 高鸿坚;李建岐;陆阳
3.一种基于训练序列的OFDM定时同步算法 [J], 史铭宇
4.多径瑞利衰落信道下一种改进的分布式MIMO-OFDM符号定时同步算法 [J], 李璀;杨贻嘉;荣嵘;彭永怀
5.一种采用可变同步帧的OFDM符号定时同步算法 [J], 张羽丰;陈青岳;李炯卉;王竹刚;熊蔚明
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种新的定时和频偏联合估计算法韩艳春;钟雪锋;鲁军【摘要】提出了一种新的正交频分复用(OFDM)系统定时和频率同步联合算法.该算法仅需要一个训练符号就可以完成定时和频偏估计,额外开销量小,定时和频率同步的实现均在时域进行,简化了同步实现的复杂度.由于使用自相关处理,定时同步对频率偏差具有较强的鲁棒性.与以往的定时同步算法相比,该算法避免了定时平台和多峰值的出现,即使在非常低的信噪比下,其定时测度都是一个尖脉冲.仿真结果表明,该算法能快速地实现定时和频率同步.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2010(050)004【总页数】5页(P40-44)【关键词】正交频分复用;定时估计;载波频率偏差估计【作者】韩艳春;钟雪锋;鲁军【作者单位】重庆大学,通信工程学院,重庆,400044;重庆通信学院,重庆,400035;重庆通信学院,重庆,400035;重庆通信学院,重庆,400035【正文语种】中文【中图分类】TN9111 引言正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波传输技术，因为它具有频带利用率高、抗干扰和抗衰落能力强等优点，因此受到人们的广泛关注。
但是，OFDM的一个致命缺陷是对同步误差特别敏感，同步性能的好坏直接影响到接收的性能；而且同步性能不好，OFDM系统的整体性能就会严重下降，因此快速准确地进行定时同步和载波频率同步对OFDM系统的实现是非常重要的。
在大多数定时同步方法中，最普遍采用的方法是寻找两个重复的采样序列之间的最大相关值。
一种是基于循环前缀的定时同步算法[1]，它主要利用循环前缀与OFDM符号的最后一部分完全相同这一特性来实现的，但是由于循环前缀会受到符号间干扰(ISI)的影响，因此这种方法的精度不高。
文献[2]采用了保护间隔中没有遭受符号间干扰(ISI)的部分进行定时估计。
另一种是基于训练符号的定时估计算法，Schmidl和Cox[3]提出了一种基于训练符号的定时算法，该算法中使用了由前后两个相同部分组成一个训练符号进行定时估计，但是，其定时测度为一个平台，这会引起一个较大的定时估计方差，H.Minn[4]对Schmidl和Cox的算法进行了改进，其定时测度为尖峰，但是,在子载波数目较小的系统中，在其它时刻也会产生多个尖峰，而且有时错误时刻的峰值会超过正确时刻的峰值。
一种QPSK全数字化载波频偏估计算法
宋文姝;张天骐;林孝康
【期刊名称】《电路与系统学报》
【年(卷),期】2008(013)004
【摘要】QPSK信号相干解调时的载波同步是设计QPSK全数字接收机的一个技术难点,它有两个方面,一是载波频偏估计,二是载波相位估计.本文对载波频偏估计算法进行研究,介绍了一种全数字化载波频偏估计器算法,对它进行数学分析,提出了改进的简化算法,通过计算机仿真对两种算法的性能做了比较.仿真结果表明,简化算法是可行的,并具有相对简单、更易于用DSP器件实现的优点,适合于工程实现.
【总页数】4页(P112-115)
【作者】宋文姝;张天骐;林孝康
【作者单位】清华大学,电子工程系,北京,100084;清华大学,深圳研究生院,广东,深圳,518055;清华大学,深圳研究生院,广东,深圳,518055
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.一种用于全数字化QPSK解调的大频偏矫正算法 [J], 周德锁;田红心;李建军;易克初
2.一种全数字化载波频偏估计器算法 [J], 郑大春;项海格
3.一种高效的APSK调制信号载波频偏估计算法 [J], 李东波;欧阳喜;
4.一种高效的APSK调制信号载波频偏估计算法 [J], 李东波;欧阳喜
5.一种宽范围低复杂度的载波频偏估计算法 [J], 徐恒舟; 朱海; 朱思峰; 余忠洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
