OFDM软件无线电接收机的采样时钟同步

谢颖　胡星波　许炜阳

摘要：针对正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）采样时钟同步问题，提出了一种适合于软件无线电（software-Defined Radio，SDR）接收机的全数字实现方案。该方案的整体结构基于经典的Gardner环路，借助联合迭代估计算法来进行误差的动态跟踪，并通过对接收信号进行异步重采样来实现采样时钟误差的实时校正。误差检测环节不仅能消除载波频率误差的影响，还可以在维持环路的响应速度的同时提高误差检测的精度。误差校正环节利用一种简单的动态延迟技术来对信号重采样进行直接控制，尽管增加了一些处理延迟，但能使重采样过程平稳进行。理论分析和仿真结果表明，新的采样时钟同步方案在多径信道环境中能有效工作，算法的性能优于其他同类算法。

关键词：正交频分复用；软件无线电接收机；采样时钟同步；误差检测；重采样

0.引言

正交频分复用（OFDM）技术因为具有频率效率高、抗干扰性强等优点而被广泛应用于数字广播系统（例如DVB-T）和宽带无线网络（例如IEEE802。11a/g/n、WiMAX等）中，新一代的移动通信系统（例如3GPP LTE）也是建立在OFDM技术基础之上的。基于OFDM的系统在实施时必须考虑同步问题，如果系统不能实现精确同步，同步误差将会给系统性能带来严重的影响，接收机甚至不能正确解调。

本文重点研究基于OFDM的软件无线电（SDR）接收机的采样时钟同步。SDR系统为了能提供模块性、兼容性和可重构性，通常在模拟前端采用固定采样率的A/D和D/A转换器，因此其接收机不能像传统接收机那样将误差信号反馈到模拟前端进行控制。……