基于CORDIC算法的OFDM 系统载波同步实现

0 引言
OFDM正交频分复用技术是一种特殊的多载波传输方案，它可以看作是一种调制技术，也可以看作是一种复用技术。OFDM正交频分复用技术具有许多其他无线通信技术所无法比拟的优越性，其中一个主要原因就在于它能很好的对抗频率选择性衰落或窄带干扰。同时，它也是一种并行技术，可通过将一个高速数据流分割成许多低速的数据流并在多个子载波上并行传输，从而实现数据的高速传输。
OFDM正交频分复用技术与一般的多载波传输技术的不同之处在于，该技术允许子载波频谱相互重叠，只要满足子载波间的相互正交就可以从混叠的子载波中分离出数据信息，从而使得频谱利用率大大提高。由此可见，OFDM正交频分复用技术对本来无线资源就十分贫乏的无线通信来说，是一种高效的传输技术。然而，OFDM系统对频率偏移又非常敏感，这是因为，频偏会破坏子载波间的正交性，并引入子信道间干扰(I－CD，从而导致各子信道不能正确解调。因此频偏估计算法的设计与实现是OFDM系统中的一个重要问题。
本文首先分析了残余频偏估计和校正的系统原理，然后重点介绍了双模CORDIC算法的原理与FPGA设计。最后给出了基于FPGA的整个系统实现方案。

1 OFDM系统与载波频偏对系统的影响
OFDM正交频分复用系统的结构如图1所示。在无线通信系统中，由于接收端和发送端的载波振荡器之间不可避免地存在着差异，同时由于移动信道中的多普勒频移和相位噪声的影响，使得接收机本地的载波和接收到的OFDM正交频分复用信号的载波之间不可避免的存在着偏差。事实上，与单载波系统相比，OFDM系统对载波频偏更加敏感。

图2所示是小数倍载波频率偏差对FFT之后各个子载波的影响。可见，小数部分频偏会使子载波间不再正交。从而发生能量泄漏并产生ICI，使系统性能急剧恶化。

2 载波频偏方案设计
本文介绍的设计方法采用的是Schmidl同步方案，其同步方案框图如图3所示，并在每一个OFDM数据帧前加入由重复的PN序列组成的OFDM训练符号。