频率同步

载波频率同步指的是接收机与发射机之间载波频率的同步。OFDM系统的正交性依赖于发射机和接收机工作于完全相同的频率参考点。若没有这个条件，子载波的正交性就会遭到破坏，引起载波间干扰。

载波同步分析

载波频率同步误差主要由两方面造成：其一是发射机和接收机的振荡器频率存在误差，其二是多普勒频移造成的频率同步误差。当移动台在运动中通信时，接收信号的频率会发生变化，称为多普勒频移：

频率误差导致接收端的频偏和相偏，频偏引起ICI，必须要进行频偏补偿来维持子载波之间的正交性；相偏将使OFDM的解调结果产生线性相移，序号越大的子载波相位偏转的越大，信道估计和均衡可以有效解决这方面的问题。下面介绍频偏补偿的算法。

在OFDM系统中，发送机和接收机的晶振不匹配或者多普勒频移都会导致接收端的频偏，晶振引起的频偏会导致子载波间隔的收紧或放松，多普勒频移引起的频偏会导致子载波整体的偏移，二者都会产生ICI。频偏分为小数倍频偏和整数倍频偏，小数倍频偏导致相邻子载波间发生串扰，整数倍频偏引起接收数据频域上发生循环移位。

由于系统是静态的，所以由多普勒频偏带来的影响可以忽略，主要的频率误差来源是由发射机的参考频率和接收机的本地振荡器之间的不匹配引起的。由于射频芯片本身的特性，温度和电压的变化会带来本振的频偏，这里的频偏就需要纠正。

频偏估计算法

频偏估计的算法依旧采用Schmidl的方法，是一种时域算法，采用SS（原理上也可以使用CP）作为计算频偏的依据，利用的是时域信号的相关特性，Schmidl建议的是时域两个相同的训练序列，所以上面的两种情况都可以适用。首先假设发射的通带信号为：

上面的理论可以用下面的说法来解释，定义两个连续的重复训练符号之间的延迟样点为D，采用特殊子帧里面的SS信号，采用时域样点的强相关特性，如果存在频偏，则计算延时相关中含有频偏因子：

由此可求得在定时准确的情况下的整数倍频偏，补偿时只需在频域圆周移位g位即可。

频偏补偿算法实现

为避免出现的定时同步出现误差或者差错的情况，将频偏补偿时的同步点设置为位于CP之内偏移32个样点，以保证时域序列的强相关性。首先计算SS的互相关，由此计算出频偏量，并补偿到射频。

为动态调整频偏补偿量，需要动态计算残余频偏并实时补偿，经测试验证，提出的算法如下所示：

频偏补偿的前提是完成定时同步，此时才能找到同步符号的位置；接下来计算两天线的频偏，其中N_test的值取值为20，如果每个半帧更新频偏补偿量会适得其反；之后由得到的残余频偏更新频偏补偿量，此举将残余频偏控制在Hz以内；最后判决频偏补偿量是否大于门限值，经验证，门限值取4000Hz即可，采取门限值控制的方式是避免频偏补偿算法进入死锁，且能恢复出正常的频偏补偿算法流程。

经测试，射频上几乎不出现整数倍频偏，故只需要补偿小数倍频偏即可。