基于CORDIC算法的OFDM 系統載波同步實(shí)現

0 引言
OFDM正交頻分復用技術(shù)是一種特殊的多載波傳輸方案，它可以看作是一種調制技術(shù)，也可以看作是一種復用技術(shù)。OFDM正交頻分復用技術(shù)具有許多其他無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)所無(wú)法比擬的優(yōu)越性，其中一個(gè)主要原因就在于它能很好的對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。同時(shí)，它也是一種并行技術(shù)，可通過(guò)將一個(gè)高速數據流分割成許多低速的數據流并在多個(gè)子載波上并行傳輸，從而實(shí)現數據的高速傳輸。
OFDM正交頻分復用技術(shù)與一般的多載波傳輸技術(shù)的不同之處在于，該技術(shù)允許子載波頻譜相互重疊，只要滿(mǎn)足子載波間的相互正交就可以從混疊的子載波中分離出數據信息，從而使得頻譜利用率大大提高。由此可見(jiàn)，OFDM正交頻分復用技術(shù)對本來(lái)無(wú)線(xiàn)資源就十分貧乏的無(wú)線(xiàn)通信來(lái)說(shuō)，是一種高效的傳輸技術(shù)。然而，OFDM系統對頻率偏移又非常敏感，這是因為，頻偏會(huì )破壞子載波間的正交性，并引入子信道間干擾(I－CD，從而導致各子信道不能正確解調。因此頻偏估計算法的設計與實(shí)現是OFDM系統中的一個(gè)重要問(wèn)題。
本文首先分析了殘余頻偏估計和校正的系統原理，然后重點(diǎn)介紹了雙模CORDIC算法的原理與FPGA設計。最后給出了基于FPGA的整個(gè)系統實(shí)現方案。

1 OFDM系統與載波頻偏對系統的影響
OFDM正交頻分復用系統的結構如圖1所示。在無(wú)線(xiàn)通信系統中，由于接收端和發(fā)送端的載波振蕩器之間不可避免地存在著(zhù)差異，同時(shí)由于移動(dòng)信道中的多普勒頻移和相位噪聲的影響，使得接收機本地的載波和接收到的OFDM正交頻分復用信號的載波之間不可避免的存在著(zhù)偏差。事實(shí)上，與單載波系統相比，OFDM系統對載波頻偏更加敏感。

圖2所示是小數倍載波頻率偏差對FFT之后各個(gè)子載波的影響?？梢?jiàn)，小數部分頻偏會(huì )使子載波間不再正交。從而發(fā)生能量泄漏并產(chǎn)生ICI，使系統性能急劇惡化。

2 載波頻偏方案設計
本文介紹的設計方法采用的是Schmidl同步方案，其同步方案框圖如圖3所示，并在每一個(gè)OFDM數據幀前加入由重復的PN序列組成的OFDM訓練符號。