一種基于前導(dǎo)符號(hào)差分相關(guān)的定時(shí)同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字無線通信傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及在多徑衰落信道下應(yīng)用于OFDM 系統(tǒng)的一種基于前導(dǎo)符號(hào)差分相關(guān)的定時(shí)同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)是一種多 載波調(diào)制技術(shù)。OFDM能夠提供大容量的信息傳輸，并解決了移動(dòng)終端傳輸高速數(shù)據(jù)時(shí)無線 信道性能變差的問題，具有頻譜利用率高，抗多徑衰落等優(yōu)點(diǎn)。OFDM適用于寬帶衛(wèi)星通信 信道下的高速傳輸，例如歐洲衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)DVB-SH設(shè)計(jì)了采用OFDM或TDM技術(shù)的混合地面與 衛(wèi)星的通信標(biāo)準(zhǔn)。隨著衛(wèi)星通信體制的發(fā)展，衛(wèi)星通信體制與地面移動(dòng)通信體制的空中接 口問題成為下一步衛(wèi)星通信體制研宄的關(guān)鍵內(nèi)容。目前，地面移動(dòng)通信體制LTE的上行鏈 路采用單載波頻分多址復(fù)用（SC-FDMA)，下行鏈路采用正交頻分多址復(fù)用（0FDMA)體制，將 0FDM、信道編碼和HARQ技術(shù)相結(jié)合來克服發(fā)生在子信道上的深度衰落。
[0003] OFDM的基本原理如下：設(shè)輸入的高速串行數(shù)據(jù)流信息速率是Rb，符號(hào)間隔是Tb = 1/Rb。經(jīng)過串并變換（S/P)后，得到N路并行的子數(shù)據(jù)流，每個(gè)子載波上的信息速率降低為 輸入數(shù)據(jù)信息速率的1/N，符號(hào)間隔擴(kuò)展為原來的N倍，子數(shù)據(jù)流信息速率為Rb/N，符號(hào)間 隔是Ts=NTb。將N路并行的子數(shù)據(jù)流在N個(gè)并行的正交子載波上分別進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過并 串變換（P/S)后得到OFDM符號(hào)。假設(shè)無線信道的最大多徑時(shí)延為，由于OFDM系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)符號(hào)持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于，可以有效克服多徑效應(yīng)帶來的頻率選擇性衰落的影響。在 此基礎(chǔ)上，通過在每個(gè)OFDM符號(hào)前端加入循環(huán)前綴（CP)，且CP長(zhǎng)度大于，就可以避免 多徑信道產(chǎn)生的符號(hào)間干擾（ISI)和載波間干擾（ICI)。OFDM的調(diào)制解調(diào)可以通過快速傅 里葉變換及其逆變換（FFT/IFFT)實(shí)現(xiàn)。
[0004] 發(fā)送端基帶OFDM符號(hào)第n個(gè)樣值表示為
[0005]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于前導(dǎo)符號(hào)差分相關(guān)的定時(shí)同步方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 、在長(zhǎng)度為N的滑動(dòng)窗內(nèi)，將OFDM接收機(jī)的時(shí)域接收信號(hào)r (η)與時(shí)域前導(dǎo)符號(hào) X (η)共軛相乘得到乘積函數(shù)P (n，d)，具體計(jì)算公式如下： p (n，d) = r (n+d) X*(η)，η = 0, 1，…，N_l，d = 0, 1，…，MsXN ; 其中，d為滑動(dòng)窗的當(dāng)前滑動(dòng)位置；N為一個(gè)OFDM符號(hào)的采樣數(shù);MsS每幀內(nèi)存在的 OFDM符號(hào)個(gè)數(shù)； (2) 、對(duì)步驟（1)計(jì)算得到的乘積函數(shù)p (n，d)進(jìn)行差分相關(guān)得到相關(guān)函數(shù)R(n，d): R(n，d) = p (n，d) · p*(n_l，d)，η = 1，…，N_l，d = 0, 1，…，MsXN ; (3) 、將步驟（2)計(jì)算得到的差分相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域求和得到定時(shí)度量Ψ((1):
(4) 、采用滑動(dòng)窗長(zhǎng)內(nèi)的接收信號(hào)的能量對(duì)步驟（3)計(jì)算得到的定時(shí)度量進(jìn)行歸一化， 得到歸一化后的定時(shí)度量M(d):
(5) 、對(duì)歸一化后的定時(shí)度量M(d)求取最大值，所述最大值對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)窗當(dāng)前滑動(dòng)位 置d就是前導(dǎo)符號(hào)的起始位置估計(jì)值h即如果在d = Cltl時(shí)，M(d)取得最大值，則€ =名， 其中 dQ= 0, 1，…，MSXN。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于前導(dǎo)符號(hào)差分相關(guān)的定時(shí)同步方法，其特征在于： 在步驟（1)中，時(shí)域前導(dǎo)符號(hào)x(n)根據(jù)發(fā)送端采用MPSK或MQAM調(diào)制得到的頻域前導(dǎo)符號(hào) X(k)經(jīng)過N點(diǎn)IFFT變換得到，其中，k = 0,…，Nu-I ;NU為有效子載波數(shù)，即頻域前導(dǎo)符號(hào) X (k)的長(zhǎng)度，且Nu彡N。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于前導(dǎo)符號(hào)差分相關(guān)的定時(shí)同步方法，其特征在于： 在步驟（5)中，在d = dQ時(shí)，M(d)取得最大值Mmax，且Mmax彡λ，其中，λ為設(shè)定的閾值且 0 ^ λ ^ 1〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于前導(dǎo)符號(hào)差分相關(guān)的定時(shí)同步方法，其特征在于： 在步驟（1)中，OFDM接收機(jī)的時(shí)域接收信號(hào)r(n)為經(jīng)過多徑衰落信道的信號(hào)，即： T-λ
J 其中，h(m)為多徑衰落信道的沖激響應(yīng)函數(shù)，m = 0, 1，…，L-I，L為所述多徑衰落信道 的記憶長(zhǎng)度，w(n)為多徑衰落信道的熱噪聲，ε為多徑衰落信道引入的符號(hào)定時(shí)偏差，V為 歸一化的載波頻率偏差。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于前導(dǎo)符號(hào)差分相關(guān)的定時(shí)同步方法，該方法應(yīng)用于OFDM系統(tǒng)中，處理步驟包括：1、在滑動(dòng)窗內(nèi)將OFDM接收機(jī)的時(shí)域接收信號(hào)與時(shí)域前導(dǎo)符號(hào)進(jìn)行共軛相乘；2、對(duì)滑動(dòng)共軛相乘結(jié)果進(jìn)行差分處理；3、差分相關(guān)數(shù)據(jù)求和計(jì)算定時(shí)度量；4、對(duì)定時(shí)度量進(jìn)行歸一化；5、搜索歸一化度量值的最大值并確定前導(dǎo)符號(hào)的起始位置。本發(fā)明的定時(shí)同步方法的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，且不要需要采用特殊的前導(dǎo)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍更廣；同等信道條件下性能優(yōu)于傳統(tǒng)符號(hào)定時(shí)同步算法；在接收機(jī)中采用差分相關(guān)的結(jié)構(gòu)得到定時(shí)度量，其性能不受載波頻率偏差的影響。
【IPC分類】H04L27-26, H04W56-00
【公開號(hào)】CN104735014
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510065311
【發(fā)明人】馬云思, 周三文, 閆朝星, 孫婉瑩
【申請(qǐng)人】北京遙測(cè)技術(shù)研究所, 航天長(zhǎng)征火箭技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日