專利名稱：Ofdm多載波通信系統(tǒng)接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信技木，特別涉及ー種OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機。
背景技術(shù)：
在采用多載波傳輸?shù)臒o線系統(tǒng)通信中，數(shù)據(jù)被分配給兩個或多個具有不同頻率的載波進行傳輸，由于每個載波都是窄帶寬，每個載波受頻率選擇性衰落的影響都較小。例如，在IEEE802. I la、CMMB (中國移動多媒體廣播)中，均采用了 OFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制技木，該技術(shù)中各子載波的頻率被設(shè)置成彼此正交，將串行高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)信號，調(diào)制到在每個子載波上，載波的信號經(jīng)過反FFT (快速傅立葉變換)后成為時間軸信號，再發(fā)送所述信號；接收端，信號經(jīng)FFT(快速傅立葉變換)后成為頻率軸信號。OFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制技木，由于每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾，而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。在無線電通信中，當(dāng)無線電發(fā)射機與接收機作相對運動時，由于多普勒效應(yīng)，接收信號的頻率將會發(fā)生頻移，當(dāng)兩者作相向運動時，接收信號的頻率將會高于發(fā)射頻率，而當(dāng)兩者作反向運動時，接收信號的頻率將低于發(fā)射頻率。OFDM多載波通信系統(tǒng)中，由于有多個子載波，多普勒效應(yīng)會帶來載波間干擾(參見基于正交頻分復(fù)用(OFDM)的航空移動通信多普勒效應(yīng)研究[J];電子學(xué)報；2003年06期；作者為王海芳、張其善)，為了減少多載波通信系統(tǒng)中的載波間干擾(ICI)，接收機通常如圖I所示的采用乘以旋轉(zhuǎn)因子的方法，在時域?qū)Σ蓸有盘柍艘冤`個頻率值為多普勒頻偏的正弦信號，即可補償多普勒現(xiàn)象帶來的中心頻率的偏移，這個過程稱為“乘以ー個旋轉(zhuǎn)因子”。乘以旋轉(zhuǎn)因子的方法對應(yīng)于頻域的信號平移，補償了多普勒造成的中心頻率的偏移。但是，由于多普勒頻偏的尺度變換性質(zhì)，多普勒頻偏不但對應(yīng)著中心頻率的偏移，還同時對應(yīng)著信號帶寬的變化。乘以旋轉(zhuǎn)因子的方法沒有考慮到多普勒尺度變換的性質(zhì)所帶來的信號帶寬的變化，不能最大程度上減少載波間干擾(ICI)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，能減少載波間干擾。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，包括采樣模塊、信道估計模塊、解調(diào)/快速傅里葉變換模塊、信道補償模塊，還包括尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊、時域尺度變換模塊；所述采樣模塊，用于對接收到的載波信號以先前步長采樣，輸出先前步長載波信號采樣到所述時域尺度變換模塊及信道估計模塊；所述信道估計模塊，用于根據(jù)先前步長載波信號采樣進行多普勒頻偏估計，輸出多普勒頻偏的值到所述尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊；
所述尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)多普勒頻偏的值，輸出尺度變換系數(shù)到所述時域尺度變換模塊，M = fl/(fl-s)，M為尺度變換系數(shù)，fl為受多普勒效應(yīng)影響之前的載波信號中心頻率，s為多普勒頻偏的值；所述時域尺度變換模塊，用于對先前步長載波信號采樣在時域以當(dāng)前步長進行重新采樣，輸出有效采樣點數(shù)據(jù)到解調(diào)/快速傅里葉變換模塊，S2 = S1*M，S1為先前步長，S2為當(dāng)前步長。所述時域尺度變換模塊，可以通過線性插值在時域以當(dāng)前步長對先前步長載波信號采樣進行重新采樣。
所述時域尺度變換模塊，可以通過插值濾波器在時域以當(dāng)前步長對先前步長載波信號采樣進行重新采樣。所述先前步長可以是設(shè)定的固定值。所述先前步長，可以是其初值為設(shè)定的固定值，之后隨當(dāng)前步長賦值。本發(fā)明的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，考慮到多普勒尺度變換的性質(zhì)所帶來的信號帶寬的變化，利用時域信號的連續(xù)性，對載波信號采樣在時域做尺度變換，補償多普勒效應(yīng)造成的頻移和載波間干擾，最大程度上減少載波間干擾(ICI)的影響。


下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明作進ー步詳細說明。圖I是采用乘以旋轉(zhuǎn)因子的方法減少載波間干擾的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機示意圖；圖2是本發(fā)明的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機示意圖；圖3是線性插值示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機ー實施方式如圖2所示，包括采樣模塊、信道估計模塊、解調(diào)/快速傅里葉變換模塊、信道補償模塊、尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊、時域尺度變換模塊；采樣模塊，用于對接收到的載波信號以先前步長SI采樣，輸出先前步長載波信號采樣到時域尺度變換模塊及信道估計模塊；信道估計模塊，用于根據(jù)先前步長載波信號采樣進行多普勒頻偏估計(參見OFDM移動通信系統(tǒng)中的最大多普勒頻移估計一《上海交通大學(xué)學(xué)報》2004年SI期)，輸出多普勒頻偏的值s到信道補償模塊及尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊；尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)多普勒頻偏的值S，輸出尺度變換系數(shù)M到時域尺度變換模塊，M = fl/f2 = fl/(fl-s)，M為尺度變換系數(shù)，fI為受多普勒效應(yīng)影響之前的載波信號中心頻率，s為多普勒頻偏的值，f2為受多普勒效應(yīng)的影響之后的信號中心頻率；時域尺度變換模塊，用于對先前步長載波信號采樣在時域以當(dāng)前步長S2進行重新采樣(尺度變換)，對應(yīng)每ー個符號輸出進行解調(diào)及快速傅里葉變換所需要的N個有效采樣點數(shù)據(jù)到解調(diào)/快速傅里葉變換模塊，用于解調(diào)及快速傅里葉變換，S2 = S1*M，SI為先前步長，S2為當(dāng)前步長。
時域尺度變換模塊，在時域進行尺度變換，可以通過線性插值的方法在時域以當(dāng)前步長S2對先前步長載波信號采樣進行重新采樣，以得到的時間坐標位于當(dāng)前步長S2點的多個插值作為有效采樣點數(shù)據(jù)。如圖3所示，插值前相鄰兩先前步長載波信號采樣的坐標分別為U。，Y0)和U1, Y1)，x0, X1為載波信號采樣的時間坐標，y0, Y1為載波信號采樣的幅度，在由這兩點決定的直線上插入ー個當(dāng)前步長S2的點,坐標為(X, y),其中X = n*S2,
n取整數(shù)。我們設(shè)a =由直線的兩點式插值公式y(tǒng)= (I-COyjay1可以算出y的
值。線性插值的速度快，在原始采樣頻率比較高的情況下，擁有可以接受的精度。缺點是會引進插值噪聲。時域尺度變換模塊，在時域進行尺度變換，也可以使用插值濾波器的方法，在時域以當(dāng)前步長S2對先前步長載波信號采樣進行重新采樣，以得到的時間坐標位于當(dāng)前步長S2點的多個插值作為有效采樣點數(shù)據(jù)。按照經(jīng)典數(shù)字信號處理理論(參考I 插值濾波器的DSP實現(xiàn)及有限字長效應(yīng)分析”《北京廣播學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)》2005年02期，作者為余心樂、楊占昕；參考2 :《數(shù)字信號處理》(科學(xué)出版社，作者為桂志國、樓國紅、陳友興、張權(quán)、郝慧艷)第8章“信號的抽取與插值”)。在原始采樣點通過插值濾波器之后，就能得到在尺度變換系數(shù)M對應(yīng)的當(dāng)前步長S2上的各點的數(shù)值，從而得到對應(yīng)每ー個符號進行解調(diào)及快速傅里葉變換所需要的N個有效采樣點數(shù)據(jù)，同時不引進任何的失真和噪聲。得到的采樣值是“真實的”。當(dāng)受多普勒效應(yīng)影響之后的載波信號中心頻率f2高于受多普勒效應(yīng)影響之前的載波信號中心頻率fl吋，則尺度變換系數(shù)M= fl/f2會變小，當(dāng)前步長S2會較先前步長SI變小，時域尺度變換模塊對先前步長載波信號采樣在時域以當(dāng)前步長S2進行重新采樣(尺度變換)，在時域上觀察到的是ー個放大的尺度變換，對ー個符號所對應(yīng)的N個先前步長載波信號采樣進行插值后得到的時間坐標位于當(dāng)前步長S2點的插值個數(shù)會大于N ；當(dāng)受多普勒效應(yīng)影響之后的載波信號中心頻率f2低于受多普勒效應(yīng)影響之前的載波信號中心頻率fl吋，則尺度變換系數(shù)M= fl/f2會變大，當(dāng)前步長S2會較先前步長SI變大，時域尺度變換模塊對先前步長載波信號采樣在時域以當(dāng)前步長S2進行重新采樣(尺度變換)，在時域上觀察到的是ー個縮小的尺度變換，對ー個符號所對應(yīng)的N個先前步長SI載波信號采樣進行插值后得到的時間坐標位于當(dāng)前步長S2點的插值個數(shù)會小于N ；如果對ー個符號所對應(yīng)的N個先前步長載波信號采樣進行插值后得到的時間坐標位于當(dāng)前步長S2點的插值個數(shù)大于N，則時域尺度變換模塊用前N個時間坐標位于當(dāng)前步長S2點的插值作為該符號的N個有效采樣點數(shù)據(jù)，輸出到解調(diào)/快速傅里葉變換模塊，進行解調(diào)及快速傅里葉變換。如果對ー個符號所對應(yīng)的N個先前步長載波信號采樣進行插值后得到的時間坐標位于當(dāng)前步長S2點的插值個數(shù)比N小M個，則N個先前步長SI載波信號采樣隨后的若干個先前步長載波信號采樣(可能是符號間保護間隔)也進入時域尺度變換模塊，時域尺度變換模塊得到額外的M個有效采樣點數(shù)據(jù)，以湊足該符號的N個有效采樣點數(shù)據(jù)，輸出到解調(diào)/快速傅里葉變換模塊，進行解調(diào)及快速傅里葉變換。
先前步長SI，可以是設(shè)定的固定值(由符號長度及對每ー個符號進行解調(diào)及快速傅里葉變換所需要的有效采樣點數(shù)據(jù)個數(shù)N決定)，也可以使其初值為設(shè)定的固定值(由符號長度及對每ー個符號進行解調(diào)及快速傅里葉變換所需要的有效采樣點數(shù)據(jù)個數(shù)N決定)，之后隨當(dāng)前步長S2賦值。由傅立葉變換的性質(zhì)可知，在頻域的尺度變換對應(yīng)于時域的尺度變換，頻域延擴時域收縮，頻域收縮時域延擴。幅度系數(shù)的變化之比和尺度變換系數(shù)相關(guān)，但由于有利用導(dǎo)頻的信道均衡的存在，幅度的變化可不予考慮。本發(fā)明的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，考慮到多普勒尺度變換的性質(zhì)所帶來的信號帶寬的變化，利用時域信號的連續(xù)性，對載波信號采樣在時域做尺度變換，補償多普勒效應(yīng)造成的頻移和載波間干擾，最大程度上減少載波間干擾(ICI)的影響。權(quán)利要求
1.ー種OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，包括采樣模塊、信道估計模塊、解調(diào)/快速傅里葉變換模塊，其特征在于，還包括尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊、時域尺度變換模塊； 所述采樣模塊，用于對接收到的載波信號以先前步長采樣，輸出先前步長載波信號采樣到所述時域尺度變換模塊及信道估計模塊； 所述信道估計模塊，用于根據(jù)先前步長載波信號采樣進行多普勒頻偏估計，輸出多普勒頻偏的值到所述尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊； 所述尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)多普勒頻偏的值，輸出尺度變換系數(shù)到所述時域尺度變換模塊，M = flパΠ-s)，M為尺度變換系數(shù)，Π為受多普勒效應(yīng)影響之前的載波信號中心頻率，s為多普勒頻偏的值； 所述時域尺度變換模塊，用于對先前步長載波信號采樣在時域以當(dāng)前步長進行重新采樣，輸出有效采樣點數(shù)據(jù)到解調(diào)/快速傅里葉變換模塊，S2 = S1*M, SI為先前步長，S2為當(dāng)前步長。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述時域尺度變換模塊，通過線性插值在時域以當(dāng)前步長對先前步長載波信號采樣進行重新采樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述時域尺度變換模塊，通過插值濾波器在時域以當(dāng)前步長對先前步長載波信號采樣進行重新采樣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述先前步長是設(shè)定的固定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述先前步長，其初值是設(shè)定的固定值，之后隨當(dāng)前步長賦值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，包括尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊、時域尺度變換模塊；所述尺度變換系數(shù)產(chǎn)生模塊根據(jù)多普勒頻偏的值，輸出尺度變換系數(shù)到時域尺度變換模塊，所述時域尺度變換模塊，對先前步長載波信號采樣在時域以當(dāng)前步長進行重新采樣，輸出有效采樣點數(shù)據(jù)到解調(diào)/快速傅里葉變換模塊。本發(fā)明的OFDM多載波通信系統(tǒng)接收機，考慮到多普勒尺度變換的性質(zhì)所帶來的信號帶寬的變化，利用時域信號的連續(xù)性，對載波信號采樣在時域做尺度變換，補償多普勒效應(yīng)造成的頻移和載波間干擾，最大程度上減少載波間干擾的影響。
文檔編號H04L27/26GK102651726SQ201110043118
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者史大北 申請人:上海華虹集成電路有限責(zé)任公司