CMMB接收机载波偏差估计的研究与实现

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CMMB是英文China Mobile Multimedia Broadcasting(中国移动数字多媒体广播)的简称。CMMB标准采用了OFDM(正交频分复用)技术,此项技术是一种在无线环境下的多载波传输技术,适合在多径和多普勒频移的无线时变信道中传输高速数据。其优点是能够有效对抗多径效应,消除符号间干扰,对抗频率选择性衰落,并且具有更高的频谱效率。OFDM技术被广泛应用于欧洲的数字音频和视频广播中,并且在IEEE802.11无线局域网以及新一代3.9G LTE移动通信系统中也有所采用,是一种被广泛使用的调制技术。   OFDM技术也有其局限性。由于其主要思想是在频域内将给定信道分成若干正交子信道,在每个子信道上使用一个载波调制,各子载波并行传输。由于子载波间隔较小,OFDM系统对频率偏差十分敏感。无线信道的恶劣环境很容易导致频率偏差从而破坏子载波间正交性,造成接收机不能正确解调数据。因此对载波频率偏差的正确估计和纠正,在OFDM系统解调阶段具有十分重要的意义。   针对载波频率偏差,在OFDM系统中接收机部分必须加入载波频偏估计和纠正的部分。本文CMMB接收机采用两个步骤进行频偏估计与纠正:在捕获阶段,先进行小数倍频偏同步,再进行整数倍频偏纠正。下一步进入载波频偏跟踪阶段,对小数倍频偏进行跟踪估计。在捕获阶段小数倍频偏利用同步信号和循环前缀进行时域相关进行估计,再利用FFT变换后的同步信号进行频域滑动相关估计整数倍频偏。在跟踪阶段使用离散导频对小数倍频偏进行精确估计。   上述算法已经完成了Matlab模型和C模型的性能仿真,并且集成到整个解调系统中。根据测试结果,频偏估计精度很高,误差小于1%的子载波间隔;频偏估计范围满足系统要求的±200KHz;载波频率偏差能够在50ms完成恢复。整个载波恢复环路性能良好可保证解调系统正常工作。   本文在研究算法基础上,给出了相应模块的硬件设计,为后续应用硬件描述语言建模和进一步FPGA测试以及ASIC流片等后续工作做好了准备。
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