專利名稱：一種改進(jìn)的基于pn序列的ofdm定時(shí)同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線數(shù)字通信領(lǐng)域，是一種基于正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)調(diào)制方法的同步技術(shù)。
背景技術(shù)：
同步技術(shù)是任何一個(gè)通信系統(tǒng)都需要解決的實(shí)際問(wèn)題，其性能直接關(guān)系到整個(gè)通信系統(tǒng)的性能，沒(méi)有準(zhǔn)確的同步算法，就不可能有可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
載波頻率的偏移會(huì)使子載波之間產(chǎn)生干擾，破壞OFDM信號(hào)的正交性。同時(shí)多普勒效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致頻率發(fā)生彌散，引起信號(hào)發(fā)生畸變，信號(hào)失真會(huì)隨發(fā)送信道的多普勒擴(kuò)展的增加而加劇。因此對(duì)于要求子載波嚴(yán)格同步的OFDM系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，載波的頻率偏移所帶來(lái)的影響會(huì)更加嚴(yán)重。當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測(cè)時(shí)，接收端要取得一個(gè)與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波，這種獲取相干載波的過(guò)程就稱為載波同步。
對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)，接收端的最佳采樣時(shí)刻應(yīng)該對(duì)應(yīng)于每個(gè)碼元間隔內(nèi)接收濾波器的最大輸出時(shí)刻。因此，對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)，除了載波同步問(wèn)題外，還有符號(hào)同步問(wèn)題。符號(hào)同步的目的是使接收端得到與發(fā)送端周期相同的符號(hào)序列，并確定每個(gè)符號(hào)的起始以及結(jié)束時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)幀同步。
由于發(fā)送端和接受端之間的采樣時(shí)鐘有偏差，每個(gè)信號(hào)樣本都一定程度地偏離它正確的采樣時(shí)間，此偏差隨樣本數(shù)量的增加而線性增大，采樣頻率的偏差會(huì)破壞子載波之間的正交性。OFDM系統(tǒng)中的采樣頻率同步與一般數(shù)字通信系統(tǒng)中的符號(hào)同步類似，包括采樣頻率偏差的估計(jì)和補(bǔ)償以及剩余誤差的跟蹤。當(dāng)采樣頻率偏差被估計(jì)并進(jìn)行補(bǔ)償后，可以利用用內(nèi)插濾波器來(lái)控制正確的時(shí)間進(jìn)行采樣。
OFDM中的同步通常包括以下3方面的內(nèi)容(1)時(shí)間同步；(2)載波頻率偏差及校正(3)采樣偏差及校正。
圖1給出了一般OFDM同步系統(tǒng)的示意，其中 是載波頻率的估計(jì)值，然后進(jìn)行混頻得到基帶信號(hào)。 是采樣頻率的估計(jì)值，使用該采樣頻率對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行采樣，得到數(shù)字的基帶信號(hào)。再通過(guò)符號(hào)同步獲取OFDM符號(hào)的起始和結(jié)束位置。最后進(jìn)行解碼，獲得最后的信息輸出。
OFDM信號(hào)是多載波信號(hào)，與單載波信號(hào)相比有許多不同點(diǎn)，使得OFDM信號(hào)的同步工作可以靈活的選擇在時(shí)域或者頻域進(jìn)行，可以采用一些單載波所不能使用的方法進(jìn)行同步。
OFDM技術(shù)是一種特殊的多載波技術(shù)，傳統(tǒng)的多載波系統(tǒng)為了避免產(chǎn)生載波間干擾，各個(gè)子載波在頻帶上是不重疊的，接收機(jī)可以用傳統(tǒng)的濾波器加以分離和提取，但是這樣頻帶利用率很低，其頻譜圖如圖2所示。而在OFDM系統(tǒng)中，各個(gè)子載波的頻譜是重疊的，每個(gè)子載波都采用矩形脈沖成型。其頻譜是sinc函數(shù)，在頻域上可以很好的保證不同的子載波信號(hào)的正交性，而沒(méi)有信道間干擾的發(fā)生。同時(shí)提高了系統(tǒng)的頻帶利用率。其頻譜圖如圖3所示。
由于OFDM信號(hào)的特殊結(jié)構(gòu)，使得OFDM系統(tǒng)的時(shí)間同步可以在選擇在時(shí)域進(jìn)行，也可以選擇在頻率進(jìn)行，還可以選擇同時(shí)利用時(shí)域和頻域的信息來(lái)進(jìn)行同步。
不同應(yīng)用條件下的系統(tǒng)，對(duì)同步有不同的要求。對(duì)于數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸?shù)姆绞?，比如廣播方式的通信系統(tǒng)，對(duì)同步的時(shí)間要求不高，可以有充足的時(shí)間利用盲的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)符號(hào)同步；而對(duì)于突發(fā)方式，比如無(wú)線局域網(wǎng)的通信系統(tǒng)，要求快速的定時(shí)同步，需要在幀頭的范圍內(nèi)完成同步，一般利用前導(dǎo)字的方式來(lái)實(shí)在同步。
對(duì)于連續(xù)模式，進(jìn)行符號(hào)起始位置檢測(cè)的一個(gè)簡(jiǎn)單易行的辦法就是利用循環(huán)前綴的周期性來(lái)進(jìn)行相關(guān)，通過(guò)相關(guān)峰值來(lái)獲得符號(hào)起始位置。P(d)=Σm=1Ngrd-N-Ng+m*·rd-Ng+m]]>R(d)=Σm=1Ngrd-Ng+m*·rd-Ng+m]]>M(d)=|P(d)||R(d)|]]>這里r是接收到的數(shù)字基帶信號(hào)，d是當(dāng)前采樣點(diǎn)的序號(hào)，rd表示接收到的第d個(gè)采樣點(diǎn)。N是FFT窗口的長(zhǎng)度，Ng是循環(huán)前綴的長(zhǎng)度。則P(d)是根據(jù)循環(huán)前綴得到的相關(guān)值，而R(d)是循環(huán)前綴的能量，M(d)是用循環(huán)前綴能量進(jìn)行歸一化后得到的判決值。如圖4所示，可以看到在每個(gè)符號(hào)結(jié)束，也就是下個(gè)符號(hào)開(kāi)始的位置上都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值?？梢岳梅逯党霈F(xiàn)的位置來(lái)進(jìn)行符號(hào)同步。
在采用突發(fā)模式進(jìn)行傳輸?shù)南到y(tǒng)中，要求快速準(zhǔn)確的同步，一般盲的同步方法在同步獲取的時(shí)間上比較慢，所以需要采用基于前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)的符號(hào)同步方法。
Schimdl和Cox提出的SCA算法是基于前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)的典型的算法。這是一個(gè)基于前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)的符號(hào)同步與載波頻率同步聯(lián)合估計(jì)的算法。很多算法都是在SCA的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善的。
SCA采用兩個(gè)OFDM符號(hào)為前導(dǎo)字。第一個(gè)前導(dǎo)字用于符號(hào)同步，第二個(gè)前導(dǎo)字與第一個(gè)前導(dǎo)字聯(lián)合進(jìn)行載波頻率估計(jì)。這里主要介紹符號(hào)同步的過(guò)程。
第一個(gè)前導(dǎo)字在時(shí)域上的特征是OFDM符號(hào)的前半部分和后半部分在理想情況下完全相同，接收機(jī)根據(jù)這個(gè)特征進(jìn)行符號(hào)同步。這樣的前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)可以在頻域上偶數(shù)位置子載波上填入PN序列，而在奇數(shù)位置子載波上填入0來(lái)獲得。
假設(shè)填入這樣的一個(gè)PN序列{PN-P，PN-(P-1)，...，PN0，...，PNP}，其中P＝[K/2]([x]表示對(duì)x取整)，則前導(dǎo)字的頻域信息填入如下Xp*2=PNpXp*2+1=0]]>p＝-P，-(P-1)，...，0，...，P經(jīng)過(guò)快速傅立葉變換IFFT運(yùn)算可以得到具有前面所述時(shí)域特性的前導(dǎo)字符號(hào)。
令L是半個(gè)OFDM符號(hào)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，(這里OFDM符號(hào)周期不包括循環(huán)前綴的時(shí)間)。定義P(d)如下P(d)=Σm=0L-1(rd+m*·rd+m+L)]]>定義符號(hào)能量如下R(d)=ΣM=0L-1|rd+m+L|2]]>定時(shí)估計(jì)的度量函數(shù)定義如下
M(d)=|P(d)|2(R(d))2]]>rn為接收到的基帶數(shù)字序列，n是該序列的序號(hào)，即rn表示接收到的第n個(gè)采樣點(diǎn)。rn*是rn的共軛。式中d是窗口寬度為2L的滑動(dòng)窗口對(duì)應(yīng)的第一個(gè)采樣點(diǎn)的位置。將這樣一個(gè)窗在時(shí)域上進(jìn)行滑動(dòng)，同時(shí)計(jì)算相應(yīng)的M(d)的值。當(dāng)沒(méi)有包含上述前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)的信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，得到的M(d)值非常小，遠(yuǎn)小于1，而當(dāng)有上述的前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)的信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，相應(yīng)的M(d)值迅速升高，出現(xiàn)一個(gè)臺(tái)階，對(duì)應(yīng)的峰值接近于1。首先根據(jù)是否有臺(tái)階出現(xiàn)進(jìn)行信號(hào)到達(dá)判決，確認(rèn)有信號(hào)到達(dá)后再利用臺(tái)階的起始和結(jié)束的位置獲得定時(shí)同步的估計(jì)。
圖5是采用基于前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)的SCA得到的各個(gè)時(shí)刻的判決變量的值。可以看到在符號(hào)開(kāi)始的時(shí)候判決變量M(d)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)臺(tái)階，然后又回到一個(gè)較小的值。該臺(tái)階的寬度在理想情況下與OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴長(zhǎng)度相同。即可利用該特點(diǎn)對(duì)OFDM信號(hào)進(jìn)行符號(hào)同步。
常見(jiàn)的基于循環(huán)前綴的定時(shí)估計(jì)方法需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)獲得可靠的同步，適合于對(duì)同步完成時(shí)間要求不高的連續(xù)傳輸模式。SCA是基于前導(dǎo)字的，適合于突發(fā)模式。但通過(guò)該方法得到的估計(jì)值準(zhǔn)確度不夠，統(tǒng)計(jì)方差比較大。需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種以SCA為基礎(chǔ)，采用Schmidl和Cox提出的前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)，把定時(shí)同步估計(jì)分為粗略定時(shí)同步估計(jì)和精確定時(shí)同步估計(jì)兩個(gè)步驟并根據(jù)路徑延遲時(shí)間估計(jì)的方法對(duì)粗略值進(jìn)行修正以獲得精確估計(jì)值的改進(jìn)的基于PN序列的OFDM定時(shí)同步方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種改進(jìn)的基于PN序列的OFDM定時(shí)同步方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟(1)、以SCA算法得到的結(jié)果為基礎(chǔ)，在進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗定時(shí)同步估計(jì)而得到粗定時(shí)同步估計(jì)值 (2)、以前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 為基礎(chǔ)在快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算后采有路徑延遲時(shí)間估計(jì)算法得到前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 的修正值(-ed)，并用該修正值(-ed)對(duì)前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 進(jìn)行補(bǔ)償而得到精定時(shí)同步估計(jì)值 上述步驟(1)中以SCA算法得到的結(jié)果為基礎(chǔ)，在進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗定時(shí)同步估計(jì)而得到粗定時(shí)同步估計(jì)值 的處理包括以下步驟(11)、在接收的載波信號(hào)上填入一個(gè)規(guī)定的PN序列并定義和得到相應(yīng)的根據(jù)循環(huán)前綴得到的相關(guān)值P(d)、循環(huán)前綴能量R(d)及用該循環(huán)前綴能量進(jìn)行歸一化后得到的判決值M(d)，其中P(d)=Σm=0L-1(rd+m*·rd+m+L)---(S1)]]>R(d)=Σm=0L-1|rd+m+L|2---(S2)]]>M(d)=|P(d)|2(R(d))2---(S3)]]>其中，公式(S1)、(S2)、(S3)中rn為接收到的基帶數(shù)字序列，n是該序列的序號(hào)，即rn表示接收到的第n個(gè)采樣點(diǎn)，rn*是rn的共軛，d是窗口寬度為2L的滑動(dòng)窗口對(duì)應(yīng)的第一個(gè)采樣點(diǎn)的位置；(12)、將上述的滑動(dòng)窗口在時(shí)域上進(jìn)行滑動(dòng)和計(jì)算相應(yīng)的判決值M(d)，并根據(jù)判決值M(d)是否有臺(tái)階出現(xiàn)進(jìn)行信號(hào)到達(dá)判決，當(dāng)確認(rèn)有信號(hào)到達(dá)后再利用臺(tái)階的起始和結(jié)束的位置獲得定時(shí)同步的粗定時(shí)估計(jì)值 上述步驟(2)中以前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 為基礎(chǔ)在快速傅立葉(FFT)運(yùn)算后采用路徑延遲時(shí)間估計(jì)算法得到前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 的修正值(-ed)，并用該修正值(-ed)對(duì)前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 進(jìn)行補(bǔ)償而得到精定時(shí)同步估計(jì)值 的處理包括以下步驟(21)、將粗定時(shí)估計(jì)值 提前一定的量，使其總是早于實(shí)際的定時(shí)值do，并定義 為進(jìn)行路徑延遲時(shí)間估計(jì)的快速傅立葉變換(IFFT)窗口的起始位置，并得到歸一化剩余定進(jìn)誤差 其中d^FFT=d^0-v---(S4)]]>ed=d^FFT-d0---(S5)]]>(22)、以 為快速傅立葉變換(IFFT)窗口計(jì)數(shù)的起始位置，根據(jù)上述粗定時(shí)估計(jì)值 對(duì)接收的載波信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算并得到各個(gè)子載波上的信道響應(yīng)，其中H^p=X^p*2Xp*2]]>p＝-P，-(P-1)，...，0，...，P (S7)；(23)、采用一個(gè)長(zhǎng)度為M(M＝P*2+1)的漢明窗{w(m)|m＝0，1，...，(M-1)}，對(duì)信道響應(yīng)進(jìn)行處理后，做快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算，得到信道的沖擊響應(yīng)h^l=1MΣm=0M-1H^m-P·w(m)·ej(2π/M)/m]]>m＝0，1，...，M-1l＝0，1，...，M-1 (S8)；(24)、根據(jù)得到的信道的沖擊響應(yīng)進(jìn)行路徑延遲時(shí)間的估計(jì)，對(duì)于高斯白噪聲信道或者多徑衰落信道，在{h^1|1=0,1,...,M-1}]]>中搜索最大值，將其對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間作為路徑延遲時(shí)間的估計(jì)值 其中-e^d=argmaxl(h^l)---(S9)]]>將得到估計(jì)值 對(duì)粗略估計(jì)值進(jìn)行補(bǔ)償d^fine=d^FFT-e^d,d^fine]]>即為得到的精確定時(shí)估計(jì)值；(25)、將得到的精確定時(shí)值 對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行頻率補(bǔ)償，再將進(jìn)行頻率補(bǔ)償后的載波信號(hào)送往后端進(jìn)行處理。
本發(fā)明由于把定時(shí)同步估計(jì)分為粗定時(shí)同步估計(jì)和細(xì)定時(shí)同步估計(jì)兩個(gè)步驟的方法，并將粗定時(shí)同步估計(jì)根據(jù)SCA算法在快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算之前進(jìn)行，細(xì)定時(shí)同步估計(jì)則是以粗略估計(jì)值為基礎(chǔ)在進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算之后進(jìn)行，根據(jù)路徑延遲時(shí)間估計(jì)的方法對(duì)前面得到的粗略值進(jìn)行修正，從而獲得精細(xì)的定時(shí)同步估計(jì)值。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法及工作原理


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中OFDM中的同步系統(tǒng)方框圖；圖2是傳統(tǒng)多載波系統(tǒng)頻域示意圖；圖3是疊加的正交載波頻域示意圖；圖4是基于循環(huán)前綴的符號(hào)同步算法相關(guān)峰值示意圖；圖5是基于前導(dǎo)字的SCA符號(hào)同步算法的判決變量示意圖；圖6是本發(fā)明所述的定時(shí)同步估計(jì)系統(tǒng)框圖；圖7是本發(fā)明所述的粗略定時(shí)估計(jì)誤差概率分布圖；圖8是本發(fā)明所述的精所述確定時(shí)估計(jì)誤差概率分布圖。
具體實(shí)施例方式
如圖6～圖8所示，本發(fā)明所述的一種改進(jìn)的基于PN序列的OFDM定時(shí)同步方法，包括以下步驟(1)、以SCA算法得到的結(jié)果為基礎(chǔ)，在進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗定時(shí)同步估計(jì)而得到粗定時(shí)同步估計(jì)值 (2)、以前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 為基礎(chǔ)在快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算后采用路徑延遲時(shí)間估計(jì)算法得到前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 的修正值(-ed)，并用該修正值(-ed)對(duì)前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 進(jìn)行補(bǔ)償而得到精定時(shí)同步估計(jì)值 其中上述步驟(1)中以SCA算法得到的結(jié)果為基礎(chǔ)，在進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗定時(shí)同步估計(jì)而得到粗定時(shí)同步估計(jì)值 的處理包括以下步驟(11)、在接收的載波信號(hào)上填入一個(gè)規(guī)定的PN序列并定義和得到相應(yīng)的根據(jù)循環(huán)前綴得到的相關(guān)值P(d)、循環(huán)前綴能量R(d)及用該循環(huán)前綴能量進(jìn)行歸一化后得到的判決值M(d)，其中P(d)=Σm=0L-1(rd+m*·rd+m+L)---(S1)]]>R(d)=Σm=0L-1|rd+m+L|2---(S2)]]>M(d)=|P(d)|2(R(d))2---(S3)]]>其中，公式(S1)、(S2)、(S3)中rn為接收到的基帶數(shù)字序列，n是該序列的序號(hào)，即rn表示接收到的第n個(gè)采樣點(diǎn)，rn*是rn的共軛，d是窗口寬度為2L的滑動(dòng)窗口對(duì)應(yīng)的第一個(gè)采樣點(diǎn)的位置，此時(shí)當(dāng)將窗口寬度為2L的滑動(dòng)窗口在時(shí)域上進(jìn)行滑動(dòng)時(shí)，可計(jì)算相應(yīng)的M(d)的值。當(dāng)沒(méi)有包含上述前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)的信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，得到的M(d)值非常小，遠(yuǎn)小于1，而當(dāng)有上述的前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)的信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，相應(yīng)的M(d)值迅速升高，出現(xiàn)一個(gè)臺(tái)階，對(duì)應(yīng)的峰值接近于1，為此(12)、將上述的滑動(dòng)窗口在時(shí)域上進(jìn)行滑動(dòng)和計(jì)算相應(yīng)的判決值M(d)，并根據(jù)判決值M(d)是否有臺(tái)階出現(xiàn)進(jìn)行信號(hào)到達(dá)判決，當(dāng)確認(rèn)有信號(hào)到達(dá)后再利用臺(tái)階的起始和結(jié)束的位置獲得定時(shí)同步的粗定時(shí)估計(jì)值 此時(shí)所述的粗略定時(shí)估計(jì)值 可能等于或早于實(shí)際的定時(shí)值(d0)，即 也可能晚于(d0)，即d^0-d0>0.]]>為了便于采用路徑延遲時(shí)間估計(jì)的方法進(jìn)行精確定時(shí)同步估計(jì)，為此本發(fā)明所述的上述步驟(2)中以前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 為基礎(chǔ)在進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算后采用路徑延遲時(shí)間估計(jì)算法得到前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 的修正值(-ed)，并用該修正值(-ed)對(duì)前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 進(jìn)行補(bǔ)償而得到精定時(shí)同步估計(jì)值 的處理包括以下步驟(21)、將粗定時(shí)估計(jì)值 提前一定的量，使其總是早于實(shí)際的定時(shí)值do，并定義 為進(jìn)行路徑延遲時(shí)間估計(jì)的快速傅立葉變換(IFFT)窗口的起始位置，并得到歸一化剩余定進(jìn)誤差 其中d^FFT=d^0-v---(S4)]]>ed=d^FFT-d0---(S5)]]>(22)、以 為快速傅立葉變換(IFFT)窗口計(jì)數(shù)的起始位置，根據(jù)上述粗定時(shí)估計(jì)值 對(duì)接收的載波信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算并得到各個(gè)子載波上的信道響應(yīng)，其中
H^p=X^p*2Xp*2]]>p＝-P，-(P-1)，...，0，...，P (S7)；此時(shí)所述的歸一化剩余定時(shí)誤差為ed=d^FFT-d0,]]>當(dāng)以 為FFT窗口計(jì)數(shù)的起始位置時(shí)，可以把剩余定時(shí)誤差-edT計(jì)算在信道響應(yīng)路徑延遲時(shí)間里，則有h(τ,t)=Σl=0L-1hl(t)·δ(τ-τl+edT)]]>而本發(fā)明所述的精定時(shí)同步估計(jì)的任務(wù)就是通過(guò)沖激響應(yīng)函數(shù)在半個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)各滑動(dòng)點(diǎn)位置的信道響應(yīng)的累加值來(lái)推算得到-edT。
(23)、采用一個(gè)長(zhǎng)度為M(M＝P*2+1)的漢明窗{w(m)|m＝0，1，...，(M-1)}，對(duì)信道響應(yīng)進(jìn)行處理后，做IFFT運(yùn)算，得到信道的沖擊響應(yīng)h^l=1MΣm=0M-1H^m-P·ej(2π/M)/m]]>m＝0，1，...，M-1l＝0，1，...，M-1 (S8)；(24)、根據(jù)得到的信道的沖擊響應(yīng)進(jìn)行路徑延遲時(shí)間的估計(jì)，對(duì)于高斯白噪聲信道或者多徑衰落信道，在{h^1|1=0,1,...,M-1}]]>中搜索最大值，將其對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間作為路徑延遲時(shí)間的估計(jì)值-e^d=argmaxl(h^l)---(S9)]]>將得到估計(jì)值 對(duì)粗略估計(jì)值進(jìn)行補(bǔ)償d^fine=d^FFT-e^d,d^fine]]>即為得到的精確定時(shí)估計(jì)值；(25)、將得到的精確定時(shí)值 對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行頻率補(bǔ)償，再將進(jìn)行頻率補(bǔ)償后的載波信號(hào)送往后端進(jìn)行處理。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的基于PN序列的OFDM定時(shí)同步方法，其特征在于包括以下步驟(1)、以SCA算法得到的結(jié)果為基礎(chǔ)，在進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗定時(shí)同步估計(jì)而得到粗定時(shí)同步估計(jì)值 (2)、以前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 為基礎(chǔ)在快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算后采用路徑延遲時(shí)間估計(jì)算法得到前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 的修正值(-ed)，并用該修正值(-ed)對(duì)前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 進(jìn)行補(bǔ)償而得到精定時(shí)同步估計(jì)值
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM定時(shí)同步方法，其特征在于上述步驟(1)中以SCA算法得到的結(jié)果為基礎(chǔ)，在進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗定時(shí)同步估計(jì)而得到粗定時(shí)同步估計(jì)值 的處理包括以下步驟(11)、在接收的載波信號(hào)上填入一個(gè)規(guī)定的PN序列并定義和得到相應(yīng)的根據(jù)循環(huán)前綴得到的相關(guān)值P(d)、循環(huán)前綴能量R(d)及用該循環(huán)前綴能量進(jìn)行歸一化后得到的判決值M(d)，其中P(d)=Σm=0L-1(rd+m*·rd+m+L)----(S1)]]>R(d)=Σm=0L-1|rd+m+L|2----(S2)]]>M(d)=|P(d)|2(R(d))2----(S3)]]>其中，公式(S1)、(S2)、(S3)中rn為接收到的基帶數(shù)字序列，n是該序列的序號(hào)，即rn表示接收到的第n個(gè)采樣點(diǎn)，rn*是rn的共軛，d是窗口寬度為2L的滑動(dòng)窗口對(duì)應(yīng)的第一個(gè)采樣點(diǎn)的位置；(12)、將上述的滑動(dòng)窗口在時(shí)域上進(jìn)行滑動(dòng)和計(jì)算相應(yīng)的判決值M(d)，并根據(jù)判決值M(d)是否有臺(tái)階出現(xiàn)進(jìn)行信號(hào)到達(dá)判決，當(dāng)確認(rèn)有信號(hào)到達(dá)后再利用臺(tái)階的起始和結(jié)束的位置獲得定時(shí)同步的粗定時(shí)估計(jì)值
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM定時(shí)同步方法，其特征在于上述步驟(2)中以前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 為基礎(chǔ)在快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算后采用路徑延遲時(shí)間估計(jì)算法得到前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 的修正值(-ed)，并用該修正值(-ed)對(duì)前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值 進(jìn)行補(bǔ)償而得到精定時(shí)同步估計(jì)值 的處理包括以下步驟(21)、將粗定時(shí)估計(jì)值 提前一定的量，使其總是早于實(shí)際的定時(shí)值d0，并定義 為進(jìn)行路徑延遲時(shí)間估計(jì)的快速傅立葉變換(IFFT)窗口的起始位置，并得到歸一化剩余定時(shí)誤差估計(jì)值 其中d^FFT=d^0-v----(S4)]]>ed=d^FFT-d0----(S5)]]>(22)、以 為快速傅立葉變換(IFFT)窗口計(jì)數(shù)的起始位置，根據(jù)上述粗定時(shí)估計(jì)值 對(duì)接收的載波信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算并得到各個(gè)子載波上的信道響應(yīng)，其中H^p=X^p*2Xp*2]]>p＝-P，-(P-1)，...，0，...，P (S7)；(23)、采用一個(gè)長(zhǎng)度為M(M＝P*2+1)的漢明窗{w(m)|m＝0，1，...，(M-1)}，對(duì)信道響應(yīng)進(jìn)行處理后，做快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算，得到信道的沖擊響應(yīng)h^l=1MΣm=0M-1H^m-P·w(m)·ej(2π/M)/m]]>m＝0，1，...，M-1l＝0，1，...，M-1(S8)；(24)、根據(jù)得到的信道的沖擊響應(yīng)進(jìn)行路徑延遲時(shí)間的估計(jì)，對(duì)于高斯白噪聲信道或者多徑衰落信道，在{h^l|l=0,1,...,M-1}]]>中搜索最大值，將其對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間作為路徑延遲時(shí)間的估計(jì)值 其中-e^d=argmaxl(h^l)----(S9)]]>將得到估計(jì)值 對(duì)粗略估計(jì)值進(jìn)行補(bǔ)償d^fine=d^FFT-e^d,d^fine]]>即為得到的精確定時(shí)估計(jì)值；(25)、將得到的精確定時(shí)值 對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行頻率補(bǔ)償，再將進(jìn)行頻率補(bǔ)償后的載波信號(hào)送往后端進(jìn)行處理。
全文摘要
一種改進(jìn)的基于PN序列的OFDM定時(shí)同步方法，包括以下步驟以SCA算法為基礎(chǔ)，在進(jìn)行快速傅立葉變換運(yùn)算之前對(duì)信號(hào)進(jìn)行粗定時(shí)同步估計(jì)而得到粗定時(shí)同步估計(jì)值并以其為基礎(chǔ)在快速傅立葉變換運(yùn)算后采用路徑延遲時(shí)間估計(jì)算法得到前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值的修正值，并用該修正值對(duì)前述的粗定時(shí)同步估計(jì)值進(jìn)行補(bǔ)償而得到精定時(shí)同步估計(jì)值。本發(fā)明由于把定時(shí)同步估計(jì)分為粗定時(shí)同步估計(jì)和細(xì)定時(shí)同步估計(jì)兩個(gè)步驟的方法，并將粗定時(shí)同步估計(jì)根據(jù)SCA算法在快速傅立葉變換運(yùn)算之前進(jìn)行，細(xì)定時(shí)同步估計(jì)則是以粗略估計(jì)值為基礎(chǔ)在進(jìn)行快速傅立葉變換運(yùn)算之后進(jìn)行，根據(jù)路徑延遲時(shí)間估計(jì)的方法對(duì)前面得到的粗略值進(jìn)行修正，從而獲得精細(xì)的估計(jì)值。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1719819SQ200510035708
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者吳克平, 謝遠(yuǎn)成, 趙民建, 羅志勇, 宋征衛(wèi), 梁安平, 周衛(wèi)稷, 呂峻 申請(qǐng)人:廣州海格通信有限公司, 浙江大學(xué)