OFDM系统中频域同步技术及FPGA实现

细定时同步估计的电路仿真

图中的data_re_in[15..0]和data_im_in[15..0]表示经公共相位校正后的复数据实虚部;syn_in是输入有用数据的起始位置脉冲;sym_type[1..0]是前端输入的符号类型;taok[22..0]和td[9..0]分别为估计的符号定时偏移和其整数部分;syn_tao是taok[22..0]的有效数据起始脉冲信号。

图4.3 符号定时偏移估计单元的电路波形图

图4.3中共有9个符号。由于本算法利用了4个符号的散布导频，故图4.3中，从第四个符号的结束处开始，在syn_tao后的taok[22..0]才是当前符号的定时偏移估计值。波形中的估值与实际数据的对应关系如表4.2所示。

表4.2 波形图中数据与实际数据对照表

表4.2中的定时实际偏移为-112，而不是仿真条件中的-100，这是由于在瑞利信道的仿真模型中，符号定时同步头位置(重心位置)是在第一条径之后12个采样点出现的。由表中数据对应关系可知，符号定时偏移估计单元可准确地估出符号定时偏移的整数部分。由于采样钟偏移、算法估计误差及电路运算误差的影响，其小数部分不为零，这与电路的仿真结果一致。

改进前后占用硬件资源比较

表4.3给出了改进前后，频域同步所占用的硬件资源比较，其中ALUTS、Registers、Memorybits、DSPblock9-bitelements分别为自适应查找表、寄存器、存储器和9字节DSP处理块。通过比较可以发现，改进后的方案可以节省大量的硬件资源。

表4.3 改进前后的硬件资源对比

结束语

频率偏移估计可以分为整数倍频偏估计单元、小数倍频偏、采样钟偏移估计单元和符号定时偏移估计单元。本文主要介绍各部分的算法方案及电路实现时所用的FPGA元件的基本结构、设计思路。最后通过对电路的仿真波形可以看出，这些频域同步算法和FPGA电路能够满足多载波传输系统的同步要求。