表4.1  波形圖中數據與實際數據對照表

    小數倍頻率偏移和采樣鐘頻率偏移模塊是在整偏校完之后才有效，此時的小數倍頻率偏移是經過時域粗偏估計校正后的剩余部分。表4.1列出波形中的估值與實際數據的對應關系。從表中的數字對應關系可以看出，電路中估計的小數倍頻偏與實際頻偏的差在0.1%以內。采樣鐘偏移估計值與實際偏移誤差為1ppm左右，這已滿足了采樣鐘的粗調精度；相位輸出為前后符號的小數倍偏頻所引起的相位旋轉。由此單元電路，可以準確地估計出小數倍頻偏和采樣鐘偏移及其相位。

    細定時同步估計的電路仿真
　　圖中的data_re_in[15..0]和data_im_in[15..0]表示經公共相位校正后的復數據實虛部；syn_in是輸入有用數據的起始位置脈沖；sym_type[1..0]是前端輸入的符號類型；taok[22..0]和td[9..0]分別為估計的符號定時偏移和其整數部分；syn_tao是taok[22..0]的有效數據起始脈沖信號。

   
    圖4.3  符號定時偏移估計單元的電路波形圖

    圖4.3中共有9個符號。由于本算法利用了4個符號的散布導頻，故圖4.3中，從第四個符號的結束處開始，在syn_tao后的taok[22..0]才是當前符號的定時偏移估計值。波形中的估值與實際數據的對應關系如表4.2所示。

   
    表4.2  波形圖中數據與實際數據對照表

　　表4.2中的定時實際偏移為-112，而不是仿真條件中的-100，這是由于在瑞利信道的仿真模型中，符號定時同步頭位置(重心位置)是在第一條徑之后12個采樣點出現的。由表中數據對應關系可知，符號定時偏移估計單元可準確地估出符號定時偏移的整數部分。由于采樣鐘偏移、算法估計誤差及電路運算誤差的影響，其小數部分不為零，這與電路的仿真結果一致。

    改進前后占用硬件資源比較
　　表4.3給出了改進前后，頻域同步所占用的硬件資源比較，其中ALUTS、Registers、Memorybits、DSPblock9-bitelements分別為自適應查找表、寄存器、存儲器和9字節DSP處理塊。通過比較可以發現，改進后的方案可以節省大量的硬件資源。

   
    表4.3  改進前后的硬件資源對比

    結束語

　　頻率偏移估計可以分為整數倍頻偏估計單元、小數倍頻偏、采樣鐘偏移估計單元和符號定時偏移估計單元。本文主要介紹各部分的算法方案及電路實現時所用的FPGA元件的基本結構、設計思路。最后通過對電路的仿真波形可以看出，這些頻域同步算法和FPGA電路能夠滿足多載波傳輸系統的同步要求。