第4卷 第6期 信 息 与 电 子 工 程 Vo1．4，No．6
，2006 2006年12月 INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Dec．
文章编号：1672-2892 (2006)06-0431-05
李 平，赵志辉，张振仁 采样时钟偏差对OFDM系统性能的影响 丸药制作
（第二炮兵工程学院，陕西 西安710025）
摘 要：针对采样时钟同步偏差对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，
OFDM)系统的影响，建立了数学模型，分别就采样定时偏差和采样频率偏差的影响进行详细分析；
33dxdx经过仿真，从星座图、误码率(Bit-Error-Rate，BER)及信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)损失等
角度对采样频率偏差的影响做了揭示和验证。结果表明，采样频率偏差会引起信号幅度衰减和子
载波间干扰(Inter-Carrier Interference，ICI)，导致系统信噪比性能下降；这种影响与子载波位置有
电动画舫船
关，还会随着OFDM符号数的增多而加剧。
关键词：采样频率偏差；采样定时偏差；载波间干扰；OFDM
中图分类号：TN911.72 文献标识码：A
Effect of Sampling Clock Offsets on the Performance of OFDM System
LI Ping，ZHAO Zhi-hui，ZHANG Zhen-ren
(The Second Artillery Engineering Institute，Xi' an Shaanxi 710025，China)
Abstract：This paper presents the effect of sampling clock offsets on the performance of OFDM system. The
sample timing error and sampling frequency offset are analyzed respectively in detail by the digital model. In
the simulation, constellation, Bit-Error-Rate (BER) and Signal-to-Noise Ratio (SNR) performance degradation
are analyzed taking into account the effect of sampling frequency offset. It is shown that sampling frequency
offset can lead to amplitude attenuation and Inter-Carrier Interference (ICI) due to the loss of orthogonality
between the subcarriers. The SNR performance degrades with the increment of subcarriers indices and the
number of OFDM symbols.
Key words：sampling frequency offset；sample timing error；Inter-Carrier Interference (ICI)；OFDM
1 引言
同步处理技术在通信系统中占据非常重要的地位，是信息可靠传输的前提。正交频分复用(OFDM)系统因频带利用率高、传输速率高、可有效对抗多径时延和窄带干扰等诸多优点而得到广泛应用，但其主要缺点之一就是对同步偏差很敏感。(OFDM)系统的同步包括载波同步、符号定时同步和采样时钟同步。已有的文献研究大多集中于前两者，但采样时钟偏差的影响也不容忽视。采样时钟同步的目的是使接收端的采样时钟与发送端保持同频同相。当采样频偏存在时，会引起信号幅度衰减和子载波间干扰(ICI)，如果不做补偿，采样频偏的累积还会造成符号边界的偏移，进而引起符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)[1-3]。
本文通过理论分析和仿真，从星座图、系统误码率和信噪比损失等方面来揭示和说明采样时钟同步误差对OFDM系统性能的影响，为相应的同步算法研究奠定基础。
2 系统模型
图1给出了OFDM系统模型以及采样时钟同步在系统中所处的位置。在接收机中，经过载波
解调的OFDM连续信号必须进行采样和A/D变换，然后才能利用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)到频域，进行各子载波上信号的解调。采样时钟同步包括采样定时同步和采样频率同步，采样定时同步是为了使接收端确定每个样值符号的起始时刻，采样频率同步则是要保证发射端与接收端具有相同的采样频率。
收稿日期：2006-04-29；修回日期：2006-06-13
saw 3d
432 信 息 与 电 子 工 程
{Sk}
串/并转换
第4卷
IFFT
{Sk}
并/串转换
插入 保护间隔
{xn}
D/A
x(t)
exp[j(2πfct+φ)] 信道
采样定时同步采样频率同步
n(t)
y(t)
exp[-j(2πfct+φ)]
{Rk}
并/串转换 IFFT 串/并转换
{rn}衣架勾
去除 保护间隔
{yn}
A/D
图1 OFDM系统中的采样时钟同步
Fig.1 Sampling clock synchronization of OFDM system
为便于研究，设发送端满足理想抽样定理，且不考虑循环前缀的影响，有近似表达式[4]：
x(t)=
1N
N−1k=0
∑Ske
j2πkts
(1)
式中：x(t)是数模转换后的模拟信号，Sk为串行发送的数据流，k为序号，Ts为发送符号的采样间隔（样值频率fs的倒数，Ts=fs），N为子载波数，T=NTs为OFDM符号的持续时间。
考虑到采样同步的要求，在接收端需要对采样间隔Ts和采样定时偏差∆ty分别进行估值。假设采样间隔Ts的
lw24-40.5
ˆ=T+∆T，∆T为采样间隔偏差。 估值为Tssss
为了单独研究OFDM系统中采样同步偏差的影响，假定符号定时正确，而且没有载波同步偏差，系统信道传输函数满足Hch(f)=1，噪声为n(t)，接收端的信号可表示为：
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