一種mimo ofdm定時(shí)同步裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及到一種（FDM(化thogonal化equency DivisionMultiplexing，即正交頻分復(fù)用技術(shù))接收同步算法的硬件實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明針對(duì)IE邸 802.lln協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，使得本發(fā)明能夠兼容IE邸802.lla/g/n。
【背景技術(shù)】
[0002] 正交頻分復(fù)用（OHM)是一種多載波調(diào)制技術(shù)，由于其將高速率數(shù)據(jù)流進(jìn)行串/并 轉(zhuǎn)換，使得每個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)符號(hào)持續(xù)長度增加，有效對(duì)抗ISI，并且其允許子信道頻譜 相互較交疊，最大限度得利用了頻譜資源，提高傳輸效率。因此該技術(shù)被廣泛應(yīng)用到高速無 線局域網(wǎng)傳輸中，例如IEEE802.lla/g/n協(xié)議。但是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，相對(duì)于單載波 通信而言，(FDM技術(shù)也更容易受到頻率偏差的影響，在現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境中，由于多徑干擾產(chǎn)生 的影響會(huì)使得子載波之間的正交性遭到破壞。該就要求OFDM系統(tǒng)中接收機(jī)的同步模塊要 有較高的性能，利用定時(shí)同步和頻率同步來減少干擾。
[0003]OFDM同步方法分為數(shù)據(jù)輔助同步算法和盲同步算法。數(shù)據(jù)輔助同步算法需要插 入訓(xùn)練序列，降低了數(shù)據(jù)的傳輸速率，但是該類方法有估計(jì)精度高且計(jì)算復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn)。 在進(jìn)行帖同步和粗頻偏估計(jì)時(shí)，利用STF的周期性和強(qiáng)相關(guān)性W及STF序列和噪聲之間的 低相關(guān)性形成峰值從而實(shí)現(xiàn)帖同步，將帖定時(shí)同步使能信號(hào)和符號(hào)定時(shí)同步使能信號(hào)進(jìn)行 "與"操作，得到粗頻偏估計(jì)。在進(jìn)行符號(hào)同步時(shí)，可將接收信號(hào)和本地LTF進(jìn)行互相關(guān)運(yùn) 算。該同步方法的缺點(diǎn)是時(shí)間同步的目標(biāo)函數(shù)比較平坦，效果不是很理想，但是算法復(fù)雜度 低，易于硬件實(shí)現(xiàn)。
[0004] 盲同步方法不需要額外的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練序列，帶寬利用率高，但是盲同步的計(jì)算 復(fù)雜度較高。在VandeBeek提出的基于循環(huán)前綴的同步方法中，頻率偏移估計(jì)范圍不超 過半個(gè)子載波間隔，而且在多徑衰落下時(shí)間同步不精確。
[0005] FPGA(Filed-Programm油leGateArray)是最常用的硬件開發(fā)半定制電路。在同 步算法的硬件實(shí)現(xiàn)中，需要占用大量邏輯口資源，而FPGA資源是有限的，并且占用更多的 資源需要更大的面積和更高的功耗，因此尋求復(fù)雜度低和高效準(zhǔn)確的算法，最大可能地復(fù) 用各個(gè)模塊是非常有必要的。
[0006] 在IE邸802.lln協(xié)議中，最高帶寬是40M，該也就要求同步算法硬件模塊的運(yùn)行 頻率必須高于40M，并且由于循環(huán)移位的存在，導(dǎo)致傳統(tǒng)同步算法硬件系統(tǒng)在進(jìn)行符號(hào)同步 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)定位偏差。對(duì)于有大量乘法運(yùn)算，求相角運(yùn)算的同步算法，要在保證性能的前提 下需要提高運(yùn)行速度，減少使用面積，提高效率，改善IE邸802.lln協(xié)議下的兼容性，該是 本設(shè)計(jì)所解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明旨在提供一種適用于OFDM系統(tǒng)的定時(shí) 同步硬件實(shí)現(xiàn)方法?？稍谙鄬?duì)簡單的算法復(fù)雜度和較易實(shí)現(xiàn)的硬件配置上實(shí)現(xiàn)精確的同 步。并且本發(fā)明兼容IE邸802.lla/g/n協(xié)議，針對(duì)IE邸802.lln協(xié)議中的循環(huán)移位進(jìn)行 了相應(yīng)處理，使得同步數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。
[000引為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種(FDM系統(tǒng)的定時(shí)同步裝置。該裝置包括帖同 步檢測單元、粗頻偏估計(jì)單元、符號(hào)同步檢測單元、細(xì)頻偏估計(jì)單元；其中，帖同步算法采用 延時(shí)自相關(guān)算法，在IEEE802. 11系列協(xié)議中有前導(dǎo)碼序列，利用自相關(guān)算法可在前導(dǎo)碼序 列到來時(shí)，檢測到帖信號(hào)；符號(hào)同步采用互相關(guān)算法，利用前導(dǎo)碼中的長訓(xùn)練序列，來進(jìn)行 精細(xì)的符號(hào)同步；粗頻偏估計(jì)和細(xì)頻偏估計(jì)均采用C0RDIC算法，根據(jù)粗頻偏估計(jì)和細(xì)頻偏 估計(jì)之間的關(guān)系綜合得到最終的頻率偏移。
[0009] 該裝置包括的模塊有，存儲(chǔ)深度為96的滑動(dòng)存儲(chǔ)器，乘法器，滑動(dòng)平均器，C0畑1C算法模塊；在進(jìn)行符號(hào)同步時(shí)，還設(shè)置有峰值判定模塊。其中深度為96的延時(shí)滑動(dòng)存儲(chǔ)模 塊是用于將存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)，W達(dá)到延時(shí)的目的。在本發(fā)明的同步算法中，帖同步延時(shí)自相關(guān) 單元與粗頻偏估計(jì)延時(shí)自相關(guān)單元都是延時(shí)16單元，符號(hào)同步延時(shí)自相關(guān)單元中需要延 時(shí)96個(gè)單元。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種ΜΙΜΟ OFDM定時(shí)同步裝置，其特征在于：該裝置包括幀同步檢測單元、粗頻偏 估計(jì)單元、符號(hào)同步檢測單元、細(xì)頻偏估計(jì)單元；其中，幀同步算法采用延時(shí)自相關(guān)算法，在 IEEE802. 11系列協(xié)議中有前導(dǎo)碼序列，利用自相關(guān)算法可在前導(dǎo)碼序列到來時(shí)，檢測到幀 信號(hào)；符號(hào)同步采用互相關(guān)算法，利用前導(dǎo)碼中的長訓(xùn)練序列，來進(jìn)行精細(xì)的符號(hào)同步；粗 頻偏估計(jì)和細(xì)頻偏估計(jì)均采用CORDIC算法，根據(jù)粗頻偏估計(jì)和細(xì)頻偏估計(jì)之間的關(guān)系綜 合得到最終的頻率偏移。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO OFDM定時(shí)同步裝置，其特征在于：該裝置包括的模塊 有，存儲(chǔ)深度為96的滑動(dòng)存儲(chǔ)器，乘法器，滑動(dòng)平均器，CORDIC算法模塊；在進(jìn)行符號(hào)同步 時(shí)，還設(shè)置有峰值判定模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的MIMO OFDM定時(shí)同步裝置，其特征在于：幀同步延時(shí)單 元的自相關(guān)單元與粗頻偏估計(jì)延時(shí)單元的自相關(guān)單元都是延時(shí)16單元，符號(hào)同步延時(shí)單 元自相關(guān)單元中需要延時(shí)96個(gè)單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的MIMO OFDM定時(shí)同步裝置，其特征在于：所述幀同步檢測單 元包括微分器及閾值判定單元；其中，微分器采用了兩個(gè)16點(diǎn)滑動(dòng)平均器；閾值判定單元 采用乘法替代除法操作，用移位替代乘法操作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的MIMO OFDM定時(shí)同步裝置，其特征在于：所述粗頻偏估計(jì)單元 包括了幀檢測單元中的自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，以及CORDIC算法模塊，其中，通過將輸入值乘以 相位署
丨實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)頻率偏移的矯正；在硬件實(shí)現(xiàn)上，利用CORDIC 2 JIPiff 算法將數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)角度一7實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)頻率偏移的矯正。 64
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO OFDM定時(shí)同步裝置，其特征在于：所述符號(hào)同步檢測 單元包括了微分器及最大值判定單元；符號(hào)同步算法原理是將接收到的兩個(gè)長訓(xùn)練序列中 的部分?jǐn)?shù)據(jù)與本地存儲(chǔ)的長訓(xùn)練序列進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，這樣能夠在長訓(xùn)練的結(jié)尾處得到一 個(gè)精確的峰值，從而實(shí)現(xiàn)符號(hào)同步的判定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的所述的MMO OFDM定時(shí)同步裝置，其特征在于：所述互相關(guān) 算法包括移位單元、乘法器單元、求和單元以及求平方單元，部分運(yùn)算用移位加法器來替代 乘法器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的所述的MIMO OFDM定時(shí)同步裝置，其特征在于：所述粗頻偏 估計(jì)算法是采用兩個(gè)短訓(xùn)練序列，細(xì)頻偏估計(jì)算法采用兩個(gè)長訓(xùn)練序列；頻偏估計(jì)采用自 相關(guān)算法，在粗頻偏估計(jì)時(shí)，其相關(guān)窗口長度尤取16,在進(jìn)行細(xì)頻偏估計(jì)時(shí)，相關(guān)窗口長度 i取64,分別在幀同步有效與符號(hào)同步有效時(shí)，進(jìn)行估計(jì)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于OFDM系統(tǒng)的定時(shí)同步硬件實(shí)現(xiàn)方法，兼容IEEE 802.11a/g/n協(xié)議，針對(duì)IEEE 802.11n協(xié)議中的循環(huán)移位進(jìn)行了相應(yīng)處理，使得同步數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。通過設(shè)計(jì)一個(gè)強(qiáng)健的幀檢測算法，利用組峰值檢測和瞬時(shí)峰值檢測來判決數(shù)據(jù)是否真的到來，提高了判斷的準(zhǔn)確性，利用兩個(gè)自相關(guān)模塊和滑動(dòng)平均模塊，分別進(jìn)行了粗頻偏估計(jì)和細(xì)頻偏估計(jì)，然后根據(jù)粗頻偏估計(jì)和細(xì)頻偏估計(jì)之間的關(guān)系綜合得到最終的頻率偏移，提高了頻偏的估計(jì)的準(zhǔn)確性，頻偏糾正采用改進(jìn)的CORDIC算法，提高了運(yùn)行效率。
【IPC分類】H04L27-26, H04L25-02
【公開號(hào)】CN104767706
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510176624
【發(fā)明人】譚洪舟, 陸許明, 徐永鍵, 張毅光
【申請(qǐng)人】東莞中山大學(xué)研究院, 中山大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日