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时偏估计初步

2023-04-17 09:34 作者:乐吧的数学  | 我要投稿

(录制的视频在:https://www.bilibili.com/video/BV1Xa4y1A75D/)

这篇小文章试图分析一下如何做时间偏差的估计。所谓的时间偏差,这里指的是 按照整数周期来对齐,例如下面的 sin wave :

两个波形,一个是 100Hz 的,一个是 200Hz 的,然后按照 0.01 秒来划分,如果没有任何时偏,则应该是如下图所示的情况。


如果上面的竖线,虽然竖线之间的时间间隔还是 0.01 秒,但是因为各种原因(本地时钟有了偏差等),导致竖线的位置不在 0.01秒的整数倍上,例如都向右偏了 0.002秒,则会出现如下图的结果:


如果偏差太大的话,就会引起各种问题,所以,要有办法来估计这个时间偏差。



做时间偏差的估计,可以采用在一定时间窗口内,做滑动互相关,找相关值最大的地方,这是一种方法;这篇文章主要探讨在 OFDM 中通过参考信号的方式来估计时间偏差。

我们看上面第二个图,在没有对齐的情况下,两个不同频率的波形,其相位的偏差是不同的,根据这个特点,我们可以反推出来时间偏差。

e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_1%20nT%7D%20%20%20%5Cquad%20%5Cquad%20%20n%3D0%2C1%2C2%2C%5Ccdots


另外不同频率的:

e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_2%20nT%7D%20%20%20%5Cquad%20%5Cquad%20%20n%3D0%2C1%2C2%2C%5Ccdots


如果有个小的时间偏差 %5CDelta%20t

e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_1%20(nT%2B%2B%5CDelta%20t)%7D%20%20%20%5Cquad%20%5Cquad%20%20n%3D0%2C1%2C2%2C%5Ccdots


另外一个不同频率的:

e%5E%7Bj2%5Cpi%20f_2%20(nT%2B%5CDelta%20t)%7D%20%20%20%5Cquad%20%5Cquad%20%20n%3D0%2C1%2C2%2C%5Ccdots


则这两个频率在相同的时间点上,其相位偏差就是:

2%5Cpi%20(f2-f1)%20%5CDelta%20t


这个相位我们可以在系统中计算出来,如果是 %5CDelta%20%5Ctheta,则

%5CDelta%20%5Ctheta%20%3D%202%5Cpi%20(f2-f1)%20%5CDelta%20t


那么就可以计算出时间偏差:

%5CDelta%20t%20%3D%20%5Cfrac%7B%5CDelta%20%5Ctheta%7D%7B%202%5Cpi%20(f2-f1)%20%7D%20


这里需要主要的是,在这个推导过程中,需要保证 f1 和 f2 是倍数关系,且 T 是他们最大公约数代表的频率的周期。





绘图的代码:


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