專利名稱：訓(xùn)練序列的生成方法、通信系統(tǒng)和通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種OFDM通信系統(tǒng)和通信方法，尤其涉及訓(xùn)練序列的生成方法、以及使用訓(xùn)練序列，在OFDM系統(tǒng)下行傳輸中進(jìn)行聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)的通信系統(tǒng)和通信方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)存很多經(jīng)典的算法用來進(jìn)行OFDM系統(tǒng)下行同步(見參考文獻(xiàn)[1]-[7])。其中，很多經(jīng)典算法使用的訓(xùn)練序列包含2個(gè)或多個(gè)相同的子塊(見參考文獻(xiàn)[3]、[5]、[6])，接收端利用訓(xùn)練序列的這種結(jié)構(gòu)特征可以有效地進(jìn)行訓(xùn)練序列檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。同時(shí)，接收端利用訓(xùn)練序列中這些重復(fù)子塊之間的相角偏差，可以有效地估計(jì)出載波頻偏。然而，這種具有重復(fù)模式的訓(xùn)練序列在進(jìn)行時(shí)間同步時(shí)其精度不夠高，容易造成較大的同步誤差。而且這類訓(xùn)練序列的載波頻偏搜索范圍往往不是很大(見參考文獻(xiàn)[1]、[6])。有些經(jīng)典算法能夠擴(kuò)大載波頻偏的搜索范圍(見參考文獻(xiàn)[3])，但其運(yùn)算復(fù)雜度明顯增大，這不利于未來寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中簡(jiǎn)單且高效的接收機(jī)的設(shè)計(jì)。
在參考文獻(xiàn)[7]中提出了一種具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的特殊的訓(xùn)練序列，其用于進(jìn)行OFDM系統(tǒng)下行聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)。該訓(xùn)練序列包含2個(gè)訓(xùn)練符號(hào)，第二個(gè)訓(xùn)練符號(hào)的內(nèi)容是第一個(gè)訓(xùn)練符號(hào)內(nèi)容的反向重復(fù)。這種中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)能夠保證在接收端實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步，同時(shí)載波頻偏的搜索范圍最大可達(dá)整個(gè)傳輸帶寬的一半。該訓(xùn)練序列在進(jìn)行載波頻偏跟蹤(細(xì)估計(jì))時(shí)，在平坦衰落信道下可以得到比經(jīng)典訓(xùn)練序列更高的估計(jì)精度；然而在多徑衰落信道下，只有最大功率的一徑信號(hào)用于進(jìn)行載波頻偏估計(jì)，而其它徑的信號(hào)則被看作干擾噪聲，因而降低了有效的接收信號(hào)干擾噪聲比(SINR)，導(dǎo)致估計(jì)精度的下降。
由上述可知，具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練序列實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的精度高，而且載波頻偏搜索范圍大，但其在多徑信道下的載波頻偏估計(jì)精度低；另一方面，具有重復(fù)數(shù)據(jù)塊的訓(xùn)練序列在多徑信道下的載波頻偏估計(jì)精度高，但其時(shí)間同步精度低，而且載波頻偏搜索范圍小。
在未來移動(dòng)通信系統(tǒng)中，隨著系統(tǒng)帶寬的增加和數(shù)據(jù)速率的不斷提高，接收端需要實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的同步。這就要求同步系統(tǒng)所使用的訓(xùn)練序列同步精度高，同時(shí)運(yùn)算復(fù)雜度低。從而，有效地結(jié)合以上兩種不同訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的OFDM系統(tǒng)下行幀同步以及高精度、大范圍的載波頻偏估計(jì)成為訓(xùn)練序列設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
參考文獻(xiàn)[1]-[7][1]J.-J.van de Beek and M.Sandell，“ML estimation of time and frequencyoffset in OFDM systems，”IEEE Trans.Signal Processing.，vol.45，pp.1800-1805，July 1997. H.Nogami and T.Nagashima，“A frequency and timing period acquisitiontechnique for OFDM system，”Personal，Indoor and Mobile Radio Commun.(PIMRC)，pp.1010-1015，September 27-29，1995. M.Morelli and V.Mengali，″An improved frequency offset estimator forOFDM applications，″IEEE Commun.Lett.，vol.3，pp.75-77，March 1999. T.Keller and L.Piazzo，“Orthogonal Frequency Division MultiplexSynchronization Techniques for Frequency-Selective Fading Channels，”IEEEJournal on Selected Areas in Communications，vol.19，No.6，pp.999-1008，June2001. T.M.Schmidl and D.C.Cox，“Robust Frequency and TimingSynchronization for OFDM，”IEEE Trans.Comm.，vol.45，pp.1613-1621，December 1997. P.H.Moose，“A technique for orthogonal frequency division multiplexingfrequency offset correction，”IEEE Trans.Comm.，vol.42，pp.2908-2914，October1994. Z.Zhang and M.Zhao，″Frequency offset estimation with fast acquisitionin OFDM system，″IEEE Commun.Lett.，vol.8，pp.171-173，Mar.2004.

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的OFDM系統(tǒng)下行幀同步以及高精度、大范圍的載波頻偏估計(jì)。
本發(fā)明的第一目的在于，結(jié)合經(jīng)典同步算法中具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)和具有重復(fù)數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)這兩種訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征，提供一種訓(xùn)練序列可實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)間同步以及高精度、大范圍的載波頻偏估計(jì)。
本發(fā)明的第二目的在于，基于本發(fā)明的第一目的所提供的訓(xùn)練序列，提供一種幀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第三目的在于，提供一種OFDM下行聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)的自適應(yīng)其方法，其可實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)下行的幀同步以及高精度、大范圍的載波頻偏估計(jì)。
本發(fā)明的第四目的在于，提供一種OFDM下行聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)的自適應(yīng)通信系統(tǒng)，其可實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)下行的幀同步以及高精度、大范圍的載波頻偏估計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種訓(xùn)練序列的生成方法，該訓(xùn)練序列包括等長(zhǎng)的第一訓(xùn)練符號(hào)和第二訓(xùn)練符號(hào)且不包括循環(huán)前綴，其特征在于，按照生成普通數(shù)據(jù)符號(hào)的方法隨機(jī)生成第一訓(xùn)練符號(hào)；在生成第一訓(xùn)練符號(hào)后，將該第一訓(xùn)練符號(hào)邏輯上等分成M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊，其中，結(jié)構(gòu)特征M為大于或等于1且小于或等于N的自然數(shù)；以及將所述的M個(gè)子數(shù)據(jù)塊按照反向順序拷貝，形成第二訓(xùn)練符號(hào)，第一和第二訓(xùn)練符號(hào)共同組成了本發(fā)明的訓(xùn)練序列。
根據(jù)本發(fā)明的本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供第一類OFDM幀，其特征在于，該第一類OFDM幀包括兩個(gè)第一類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征為M等于N。
根據(jù)本發(fā)明的本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供第二類OFDM幀，其特征在于，該第二類OFDM幀包括第一類訓(xùn)練序列、第二類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征為M等于N，第二類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征為M為大于或等于1且小于N的自然數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供一種通信方法，其特征在于包括步驟a)基站第一次向移動(dòng)終端發(fā)送第一類OFDM幀；b)移動(dòng)終端根據(jù)接收到的第一類OFDM幀，利用第一類OFDM幀的第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列執(zhí)行初始搜索，即進(jìn)行時(shí)間同步和初始載波頻偏估計(jì)，并將由初始搜索結(jié)果所確定的結(jié)構(gòu)特征的最優(yōu)值M發(fā)送給基站，然后利用第一類OFDM幀的第二個(gè)第一類訓(xùn)練序列進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)該第一類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；c)基站利用所述移動(dòng)終端根據(jù)上一幀所發(fā)送的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M，生成第二類OFDM幀，并再次發(fā)送到該移動(dòng)終端；d)移動(dòng)終端根據(jù)第二類OFDM幀的第一類訓(xùn)練序列再次執(zhí)行初始搜索，進(jìn)行時(shí)間同步和載波頻偏估計(jì)，獲得對(duì)于第二類OFDM幀的初始載波頻偏，并將由初始搜索結(jié)果所確定當(dāng)前的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M發(fā)送給基站，之后利用第二類OFDM幀的第二類訓(xùn)練序列進(jìn)行進(jìn)一步的自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)當(dāng)前第二類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；e)基站與移動(dòng)終端重復(fù)步驟c)和d)，直至通信結(jié)束。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明還提供一種通信方法，該通信方法使用第一類OFDM幀和第二類OFDM幀，該第一類OFDM幀和第二類OFDM幀使用如權(quán)利要求1所述的訓(xùn)練序列的生成方法所生成的訓(xùn)練序列，該第一類OFDM幀包括兩個(gè)第一類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，該第二類OFDM幀包括第一類訓(xùn)練序列、第二類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，第二類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M為大于或等于1且小于N的自然數(shù)，其特征在于包括步驟，a)基站第一次向移動(dòng)終端發(fā)送第一類OFDM幀；b)移動(dòng)終端根據(jù)接收到的第一類OFDM幀，利用第一類OFDM幀的第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列執(zhí)行初始搜索，即進(jìn)行時(shí)間同步和初始載波頻偏估計(jì)，并將由初始搜索結(jié)果所確定的多徑信道最大延遲發(fā)送給基站，然后利用第一類OFDM幀的第二個(gè)第一類訓(xùn)練序列進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)該第一類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；c)基站利用所述移動(dòng)終端根據(jù)上一幀所發(fā)送的多徑信道最大延遲，計(jì)算結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M，生成第二類OFDM幀，并再次發(fā)送到該移動(dòng)終端；d)移動(dòng)終端根據(jù)第二類OFDM幀的第一類訓(xùn)練序列再次執(zhí)行初始搜索，進(jìn)行時(shí)間同步和載波頻偏估計(jì)，獲得對(duì)于第二類OFDM幀的初始載波頻偏，并將由初始搜索結(jié)果所確定的當(dāng)前多徑信道最大延遲發(fā)送給基站，之后利用第二類OFDM幀的第二類訓(xùn)練序列進(jìn)行進(jìn)一步的自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)當(dāng)前第二類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；e)基站與移動(dòng)終端重復(fù)步驟c)和d)，直至通信結(jié)束。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明提供一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)使用第一類OFDM幀和第二類OFDM幀，該第一類OFDM幀和第二類OFDM幀使用本發(fā)明的第一方面的訓(xùn)練序列的生成方法所生成的訓(xùn)練序列，該第一類OFDM幀包括兩個(gè)第一類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，該第二類OFDM幀包括第一類訓(xùn)練序列、第二類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，第二類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M為大于或等于1且小于N的自然數(shù)，其特征在于包括，基站，其所包括的發(fā)送器利用第一類OFDM幀和第二類OFDM幀，通過無線信道與移動(dòng)終端進(jìn)行通信，其中基站向移動(dòng)終端發(fā)送的第一幀為第一類OFDM幀，之后發(fā)送的每一幀都為第二類OFDM幀；以及移動(dòng)終端，其所包括的接收器根據(jù)接收的OFDM幀，即第一類OFDM幀或第二類OFDM幀，對(duì)每一OFDM幀依次執(zhí)行初始搜索和自適應(yīng)跟蹤以進(jìn)行時(shí)間同步和載波頻偏估計(jì)。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)；幀同步精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)算法；載波頻偏搜索范圍大，最大搜索范圍可達(dá)整個(gè)信號(hào)帶寬的一半；參數(shù)M可以隨著無線信道的變化而自適應(yīng)的調(diào)整；載波頻偏估計(jì)精度比傳統(tǒng)算法高；在提高估計(jì)精度的同時(shí)降低了運(yùn)算復(fù)雜度。


圖1顯示了本發(fā)明提供的一種新的訓(xùn)練序列；圖2顯示了本發(fā)明的OFDM幀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3顯示了利用本發(fā)明的訓(xùn)練序列的OFDM通信系統(tǒng)；圖4顯示了依照本發(fā)明的基站2中的發(fā)送器3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5顯示了依照本發(fā)明的移動(dòng)終端1中的接收器4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是說明移動(dòng)終端1接收到的數(shù)據(jù)塊之間的干擾的示意圖；圖7顯示了初始搜索部5和自適應(yīng)跟蹤部6的具體結(jié)構(gòu)圖；圖8說明了本發(fā)明中聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元51的初始搜索；圖9說明了特定于結(jié)構(gòu)特征為M＝N的訓(xùn)練序列的定時(shí)度量Mθ(∈)；圖10是本發(fā)明的訓(xùn)練序列與Moose算法的性能比較示意圖；圖11是在無線信道環(huán)境I下本發(fā)明與Moose算法的仿真結(jié)果的比較示意圖；圖12是在無線信道環(huán)境II下本發(fā)明與Moose算法的仿真結(jié)果的比較示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明致力于結(jié)合經(jīng)典同步算法中具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)和具有重復(fù)數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)這兩種訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征，實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)間同步以及高精度、大范圍的載波頻偏估計(jì)。本發(fā)明提供了一種新的訓(xùn)練序列，且基于該訓(xùn)練序列，提供了一種OFDM下行聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)的自適應(yīng)通信系統(tǒng)及其通信方法。在該通信系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)；幀同步精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)算法；載波頻偏搜索范圍大，最大搜索范圍可達(dá)整個(gè)信號(hào)帶寬的一半；OFDM幀的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)M可以隨著無線信道的變化而自適應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整；載波頻偏估計(jì)精度比傳統(tǒng)算法高；在提高估計(jì)精度的同時(shí)降低了運(yùn)算復(fù)雜度。
本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)及其方法中，均基于本分明所提供的訓(xùn)練序列而實(shí)現(xiàn)。在說明通信系統(tǒng)之前，將首先描述該訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征。
<訓(xùn)練序列>
圖1顯示了本發(fā)明提供的一種新的訓(xùn)練序列。
如圖1所示，該新的訓(xùn)練序列包括2個(gè)長(zhǎng)度都為N的訓(xùn)練符號(hào)(第一、第二訓(xùn)練符號(hào))，該訓(xùn)練序列并不包括循環(huán)前綴，其中，按照現(xiàn)有規(guī)范N可為任意的自然數(shù)例如64、128、1024等。該訓(xùn)練序列的生成方法包括步驟有a)按照生成普通數(shù)據(jù)符號(hào)的方法隨機(jī)生成第一訓(xùn)練符號(hào)；b)在生成第一訓(xùn)練符號(hào)后，將該第一訓(xùn)練符號(hào)邏輯上等分成M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊子數(shù)據(jù)塊1、子數(shù)據(jù)塊2...子數(shù)據(jù)塊M，M為大于或等于1且小于或等于N的自然數(shù)；c)將這些子數(shù)據(jù)塊按照反向順序拷貝，形成第二訓(xùn)練符號(hào)子數(shù)據(jù)塊M、子數(shù)據(jù)塊M-1...子數(shù)據(jù)塊1。由此第一和第二訓(xùn)練符號(hào)共同組成了本發(fā)明的訓(xùn)練序列。
下面舉例說明該訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征。例如當(dāng)?shù)谝挥?xùn)練符號(hào)為{1，2，3，4}，且M為2時(shí)，第一訓(xùn)練符號(hào)被劃分成2個(gè)子數(shù)據(jù)塊，即{[1，2]，[3，4]}。則將這些子數(shù)據(jù)塊按照反向順序拷貝得到第二訓(xùn)練符號(hào){[3，4]，[1，2]}。由此形成的第一、第二訓(xùn)練符號(hào)共同構(gòu)成了本發(fā)明的訓(xùn)練序列{1，2，3，4，3，4，1，2}。
對(duì)于現(xiàn)有的訓(xùn)練序列而言，常規(guī)形式例如有{x(0)，x(1)，...，x(N-1)，x(0)，x(1)，...，x(N-1)}，這里以{1，2，3，4，1，2，3，4}為例，設(shè)數(shù)據(jù)1的相關(guān)距離為4(即，兩個(gè)相同數(shù)據(jù)“1”之間的距離)，則該現(xiàn)有訓(xùn)練序列的數(shù)據(jù)相關(guān)距離組的距離平方和為4×42＝64。同時(shí)，上述本發(fā)明的訓(xùn)練序列{1，2，3，4，3，4，1，2}中，數(shù)據(jù)相關(guān)組距離的距離平方和為2×62+2×22＝80。由于將訓(xùn)練序列應(yīng)用于下行同步時(shí)，其可實(shí)現(xiàn)的精度是與數(shù)據(jù)相關(guān)距離組的距離平方和成正比，由80＞64可知，本發(fā)明的訓(xùn)練序列可以實(shí)現(xiàn)高精度的下行同步。
同時(shí)，在上述的基礎(chǔ)上，由于該訓(xùn)練序列結(jié)合了經(jīng)典同步算法中具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)和具有重復(fù)數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)這兩種訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征，所以其可實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)間同步以及高精度、大范圍的載波頻偏估計(jì)。
<OFDM幀>
基于上述訓(xùn)練序列，本發(fā)明提出了如圖2所示的OFDM幀(第一類OFDM幀F(xiàn)1和第二類OFDM幀F(xiàn)2)。該第一類OFDM幀F(xiàn)1包括用于初始搜索的第一類訓(xùn)練序列S1、用于自適應(yīng)跟蹤的第一類訓(xùn)練序列S1以及數(shù)據(jù)符號(hào)；該第二類OFDM幀F(xiàn)2包括用于初始搜索的第一類訓(xùn)練序列S1、用于自適應(yīng)跟蹤的第二類訓(xùn)練序列S2以及數(shù)據(jù)符號(hào)。
其中，OFDM幀的第一類訓(xùn)練序列S1的結(jié)構(gòu)特征為M＝N，即該第一類訓(xùn)練序列S1的第二訓(xùn)練符號(hào)中的數(shù)據(jù)是其第一訓(xùn)練符號(hào)中的數(shù)據(jù)的反向重復(fù)，也就形成了中心對(duì)稱的訓(xùn)練序列。由于具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練序列實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的精度高，所以其用于初始搜索。
該第二類訓(xùn)練序列S2的結(jié)構(gòu)特征M值是根據(jù)初始搜索所獲得的多徑信道最大延遲而確定的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值(1≤M＜N)。由于具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練序列在多徑信道下的載波頻偏估計(jì)精度低，而具有重復(fù)數(shù)據(jù)塊的訓(xùn)練序列在多徑信道下的載波頻偏估計(jì)精度高，所以在OFDM系統(tǒng)中的初始搜索之后所需要的自適應(yīng)跟蹤中，第二類訓(xùn)練序列S2可用來完成剩余的載波頻偏估計(jì)，即自適應(yīng)跟蹤。
下面具體描述利用本發(fā)明的訓(xùn)練序列和OFDM幀的通信系統(tǒng)及其方法。
<實(shí)施例>
<通信系統(tǒng)>
圖3顯示了利用本發(fā)明的訓(xùn)練序列的OFDM通信系統(tǒng)。
如圖3所示，在OFDM系統(tǒng)下行傳輸中，基站2中的發(fā)送器3通過無線信道與移動(dòng)終端1進(jìn)行通信。移動(dòng)終端1中的接收器4根據(jù)接收的OFDM幀，執(zhí)行初始搜索和自適應(yīng)跟蹤以進(jìn)行時(shí)間同步和載波頻偏估計(jì)。
其中，基站2發(fā)送給移動(dòng)終端1的第一幀為第一類OFDM幀F(xiàn)1，之后發(fā)送的每一幀都為第二類OFDM幀F(xiàn)2。
<通信方法>
實(shí)際上，在OFDM系統(tǒng)下行傳輸中，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)終端1開始接入通信系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于每一幀而言，首先要進(jìn)行初始搜索以進(jìn)行時(shí)間同步和載波頻偏初始化估計(jì)。初始搜索結(jié)束后，移動(dòng)終端1要進(jìn)行載波頻偏跟蹤以完成載波頻偏估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)間同步以及高精度、大范圍的載波頻偏估計(jì)。
對(duì)于每一幀新到的數(shù)據(jù)，移動(dòng)終端1都要進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤。如果信道特性變化較慢，則可以每隔幾個(gè)幀進(jìn)行一次初始搜索以重新調(diào)整該終端用戶的時(shí)偏和頻偏。如果信道特性變化較快，則初始搜索執(zhí)行密度可以更高。在高速移動(dòng)系統(tǒng)中，移動(dòng)終端1可以每幀都進(jìn)行初始搜索和自適應(yīng)跟蹤操作。
但是，為了通信標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，無論信道特性變化較慢或是較快，本發(fā)明的通信系統(tǒng)中，移動(dòng)終端1對(duì)基站2發(fā)送的OFDM幀都進(jìn)行初始搜索和自適應(yīng)跟蹤，以進(jìn)行精確的時(shí)間同步和載波頻偏估計(jì)。其具體過程如下a)基站第一次向移動(dòng)終端發(fā)送第一類OFDM幀；b)移動(dòng)終端根據(jù)接收到的第一類OFDM幀，利用第一類OFDM幀的第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列執(zhí)行初始搜索，即進(jìn)行時(shí)間同步和初始載波頻偏估計(jì)，并將由初始搜索結(jié)果所確定的結(jié)構(gòu)特征的最優(yōu)值M發(fā)送給基站，然后利用第一類OFDM幀的第二個(gè)第一類訓(xùn)練序列進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)該第一類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；c)基站利用所述移動(dòng)終端根據(jù)上一幀所發(fā)送的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M，生成第二類OFDM幀，并再次發(fā)送到該移動(dòng)終端；d)移動(dòng)終端根據(jù)第二類OFDM幀的第一類訓(xùn)練序列再次執(zhí)行初始搜索，進(jìn)行時(shí)間同步和載波頻偏估計(jì)，獲得對(duì)于第二類OFDM幀的初始載波頻偏，并將由初始搜索所確定的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M發(fā)送給基站，之后利用第二類OFDM幀的第二類訓(xùn)練序列進(jìn)行進(jìn)一步的自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)當(dāng)前第二類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；e)基站與移動(dòng)終端重復(fù)步驟c)和d)，直至通信結(jié)束。
由上述可知，本發(fā)明的OFDM系統(tǒng)中利用第一類訓(xùn)練序列S1(結(jié)構(gòu)特征為M＝N，即中心對(duì)稱的訓(xùn)練序列)進(jìn)行初始搜索，可實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)間同步和初始的載波頻偏估計(jì)以及大范圍的載波頻偏搜索；且對(duì)于基站發(fā)送的第一幀，利用其包括的第二個(gè)第二類訓(xùn)練序列，對(duì)于第一幀之后發(fā)送的幀，利用其所包括的第二類訓(xùn)練序列S2(具有重復(fù)數(shù)據(jù)塊的訓(xùn)練序列，M值是隨著無線信道特性的變化而自適應(yīng)調(diào)整)進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤，其中根據(jù)初始搜索所獲得的多徑信道最大延遲可獲得結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M并返回到基站用于下一幀，實(shí)現(xiàn)多徑信道環(huán)境下的進(jìn)一步的高精度載波頻偏估計(jì)，從而進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償。
值得注意的是，本發(fā)明的OFDM幀還可生成為只包括第二類訓(xùn)練序列S2和數(shù)據(jù)符號(hào)的形式，但在本發(fā)明中，只考慮在通信系統(tǒng)中只使用包括兩個(gè)訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)的第一類OFDM幀F(xiàn)1、第二類OFDM幀F(xiàn)2的情況。
<發(fā)送器3>
圖4顯示了依照本發(fā)明的基站2中的發(fā)送器3的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖4所示，發(fā)送器3包括數(shù)據(jù)調(diào)制部30、控制單元31、訓(xùn)練序列生成部32以及數(shù)據(jù)符號(hào)生成部33。
在發(fā)送器3中，數(shù)據(jù)流首先輸入數(shù)據(jù)調(diào)制部30進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制，并將比特流映射到具體的星座圖上，所獲得的調(diào)制符號(hào)將用于構(gòu)成訓(xùn)練序列或數(shù)據(jù)符號(hào)。
控制單元31用于控制訓(xùn)練序列生成部32以及數(shù)據(jù)符號(hào)生成部33生成第一類OFDM幀F(xiàn)1或F2。
<訓(xùn)練序列生成部32>
訓(xùn)練序列生成部32包括M值確定單元321、串/并行轉(zhuǎn)換單元322、頻域第一訓(xùn)練符號(hào)生成單元323、IFFT單元324、邏輯劃分單元325以及第二訓(xùn)練符號(hào)生成單元326。
其中，M值確定單元321首先確定訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征M值(1≤M≤N)，例如，在控制單元31的控制下生成第一類OFDM幀F(xiàn)1時(shí)，M值確定單元321確定第一類OFDM幀F(xiàn)1所包含的兩個(gè)第一類訓(xùn)練序列S1的結(jié)構(gòu)特征都為M＝N；在生成第二類OFDM幀F(xiàn)2時(shí)，M值確定單元321確定第一類訓(xùn)練序列S1的結(jié)構(gòu)特征為M＝N，且其根據(jù)移動(dòng)終端反饋的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M確定第二類訓(xùn)練序列S2的結(jié)構(gòu)特征。
串/并行轉(zhuǎn)換單元322將數(shù)據(jù)調(diào)制部30所獲得的調(diào)制符號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。頻域第一訓(xùn)練符號(hào)生成單元323根據(jù)串/并行轉(zhuǎn)換單元322的輸出，按照生成普通數(shù)據(jù)符號(hào)的方法生成頻域的第一訓(xùn)練符號(hào)。之后，IFFT單元324對(duì)頻域的第一訓(xùn)練符號(hào)進(jìn)行快速傅里葉反變換IFFT，獲得時(shí)域的第一訓(xùn)練符號(hào)。
邏輯劃分單元325根據(jù)M值確定單元321所確定的M值(1≤M≤N，M為自然數(shù))，將IFFT單元324生成的第一訓(xùn)練符號(hào)邏輯劃分成M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊。第二訓(xùn)練符號(hào)生成單元326將M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊按照反向順序拷貝，形成第二訓(xùn)練符號(hào)。從而第一訓(xùn)練符號(hào)和第二訓(xùn)練符號(hào)共同形成了本發(fā)明的第一類訓(xùn)練序列S1或第二類訓(xùn)練序列S2。
<數(shù)據(jù)符號(hào)生成部33>
在控制單元31的控制下，數(shù)據(jù)調(diào)制部30所獲得的調(diào)制符號(hào)輸入到數(shù)據(jù)符號(hào)生成部33，用于生成本發(fā)明OFDM幀(F1或F2)的數(shù)據(jù)符號(hào)。
數(shù)據(jù)符號(hào)生成部33包括串/并行轉(zhuǎn)換單元331和IFFT單元332。串/并行轉(zhuǎn)換單元331將數(shù)據(jù)調(diào)制部30所獲得的調(diào)制符號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。IFFT單元324對(duì)串/并行轉(zhuǎn)換單元331輸出的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉反變換IFFT，獲得數(shù)據(jù)符號(hào)。
由訓(xùn)練序列生成部32和數(shù)據(jù)符號(hào)生成部33生成的訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)可按照上述第一類OFDM幀F(xiàn)1或第二類OFDM幀F(xiàn)2的格式生成OFDM幀。控制單元31控制生成OFDM幀可以采用現(xiàn)有技術(shù)中生成數(shù)據(jù)幀的方式，例如利用緩沖器分別緩存生成的訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)從而形成OFDM幀，然后通過無線信道發(fā)送給移動(dòng)終端1；或者利用容量大小為訓(xùn)練序列長(zhǎng)度的緩沖器，當(dāng)緩沖器容量為滿時(shí)，觸發(fā)控制單元31控制生成數(shù)據(jù)符號(hào)，并通過總線傳輸，從而形成OFDM幀，然后通過無線信道發(fā)送給移動(dòng)終端1。
<接收器4>
圖5顯示了依照本發(fā)明的移動(dòng)終端1中的接收器4的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖5所示，接收器4包括初始搜索部5和自適應(yīng)跟蹤部6。根據(jù)通過無線信道接收的OFDM幀(例如第一次發(fā)送的第一類OFDM幀F(xiàn)1的第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列或之后每一次發(fā)送的第二類OFDM幀F(xiàn)2中的用于初始搜索的第一類訓(xùn)練序列S1(結(jié)構(gòu)特征為M＝N))，初始搜索部5對(duì)每一OFDM幀都執(zhí)行聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索，利用檢測(cè)到的多徑到達(dá)的訓(xùn)練序列可準(zhǔn)確的估計(jì)多徑信道最大延遲，確定用于自適應(yīng)跟蹤的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M并返回到基站2。這種聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索是借助于后面將描述的訓(xùn)練序列的定時(shí)度量(Timing Metric)實(shí)現(xiàn)的。
接收器4對(duì)初始搜索部5獲得的初始載波頻偏結(jié)果和自適應(yīng)跟蹤部6獲得的自適應(yīng)跟蹤結(jié)果進(jìn)行相加，從而可以實(shí)現(xiàn)載波頻偏補(bǔ)償。
接收器4依照上述過程對(duì)每一新到的第二類OFDM幀F(xiàn)2進(jìn)行初始搜索和自適應(yīng)跟蹤，直至通信結(jié)束。
具體來說，對(duì)于基站第一次發(fā)送的第一類OFDM幀F(xiàn)1而言，接收器4利用其第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列S1進(jìn)行聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索，且利用其第二個(gè)第一類訓(xùn)練序列S1進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤，從而完成載波頻偏估計(jì)，其中接收器4可獲得多徑信道最大延遲，并將該多徑信道最大延遲反饋到基站用于形成之后的第二類OFDM幀F(xiàn)2。
而對(duì)于基站之后發(fā)送的每一第二類OFDM幀F(xiàn)2，該每一第二類OFDM幀F(xiàn)2的第二類訓(xùn)練序列S2的結(jié)構(gòu)特征是由接收器4根據(jù)上一OFDM幀(第一類OFDM幀F(xiàn)1或第二類OFDM幀F(xiàn)2)反饋回基站的最優(yōu)值M確定的，接收器4中的初始搜索部5對(duì)每一第二類OFDM幀F(xiàn)2再次執(zhí)行聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索，且之后自適應(yīng)跟蹤部6進(jìn)行載波頻偏跟蹤，從而完成載波頻偏估計(jì)。
<多徑信道最大延遲>
為對(duì)初始搜索部5的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，在此先利用圖6說明移動(dòng)終端接收到的數(shù)據(jù)之間的干擾。如圖6所示，由于多徑信道的影響，對(duì)于多徑接收到的多個(gè)訓(xùn)練序列，即抽頭(Tap)1、抽頭2...最大延遲抽頭而言，相鄰子數(shù)據(jù)塊(例如子數(shù)據(jù)塊1)之間會(huì)產(chǎn)生相互干擾。其中抽頭1與最大延遲抽頭之間的延遲為多徑信道最大延遲，設(shè)為L(zhǎng)個(gè)數(shù)據(jù)抽樣，其可由上述初始搜索獲得。如圖所示，每個(gè)子數(shù)據(jù)塊的前L個(gè)數(shù)據(jù)抽樣為塊間干擾區(qū)域。在進(jìn)行載波頻偏估計(jì)時(shí)，塊間干擾區(qū)域中的數(shù)據(jù)不用于進(jìn)行載波頻偏跟蹤。每個(gè)子數(shù)據(jù)塊中除塊間干擾區(qū)域之外的有用部分可用于進(jìn)行載波頻偏跟蹤。
<初始搜索部5>
圖7顯示了初始搜索部5和自適應(yīng)跟蹤部6的具體結(jié)構(gòu)圖。
如圖7所示，初始搜索部5包括聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元51、多徑抽頭檢測(cè)單元52、最優(yōu)值M確定單元53以及反饋單元54。
聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元51對(duì)通過無線信道接收到的數(shù)據(jù)序列r(k)，利用特定于第一類訓(xùn)練序列S1(結(jié)構(gòu)特征為M＝N)的定時(shí)度量Mθ(∈)進(jìn)行聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索，即時(shí)間同步和初始載波頻偏估計(jì)。
Mθ(∈)=|Σk=0N-1r(2N-1-k+θ)r*(k+θ)Σk=02N-1|r(k+θ)|2---(1)]]>其中定時(shí)度量Mθ(∈)是時(shí)偏θ和載波頻偏∈的函數(shù)，N為訓(xùn)練序列的訓(xùn)練符號(hào)的長(zhǎng)度(任意自然數(shù))，r*(k+θ)為數(shù)據(jù)序列r(k+θ)的共軛。
準(zhǔn)確的θ和∈能夠保證定時(shí)度量Mθ(∈)達(dá)到本地最大值。也就是說，本發(fā)明中的聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索實(shí)際上就是同時(shí)調(diào)整θ和ε以取得定時(shí)度量Mθ(∈)的本地最大值。調(diào)整θ和ε的具體過程如下。
{θ^;∈^A}=argmax{θ^;∈^A}{Mθ^(∈-∈^)}]]>=argmax{θ^;∈^A}{Mθ^(∈-∈^)}]]>=argmax{θ^;∈^A}{|Σk=0N-1r~(2N-1-k+θ)r~*(k+θ)|Σk=02N-1|r~(k+θ)|2}---(2)]]>其中 表示頻偏預(yù)補(bǔ)償值，r~(k)=r(k)e-j2πk∈^N]]>表示載波頻偏預(yù)補(bǔ)償操作。在Mθ(∈)取得本地極大值時(shí)，即找到了訓(xùn)練序列的起始位置以及系統(tǒng)的載波頻偏，其中初始搜索獲得的初始載波頻偏為 時(shí)偏為 在多徑信道下，Mθ(∈)所得到的每一個(gè)本地極大值都表示接收端成功的檢測(cè)到了一徑訓(xùn)練序列。根據(jù)聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元51獲得的多個(gè)定時(shí)度量的本地極大值，則多徑抽頭檢測(cè)單元52可以計(jì)算出如圖6所示的無線信道的多徑信道最大延遲(例如為L(zhǎng)個(gè)數(shù)據(jù)抽樣)。
最優(yōu)值M確定單元53根據(jù)多徑抽頭檢測(cè)單元52獲得的多徑信道最大延遲，計(jì)算當(dāng)前結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M。在保證本發(fā)明的訓(xùn)練序列的載波頻偏估計(jì)精度高于傳統(tǒng)算法(Moose算法)的基礎(chǔ)上，最優(yōu)值M允許的取值范圍為 在該范圍內(nèi)，當(dāng) 時(shí)，載波頻偏估計(jì)精度最高，其中 表示不大于x的最大整數(shù)。從而最優(yōu)值M確定單元53確定結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值 完成當(dāng)前最優(yōu)值M計(jì)算后，反饋單元54向基站反饋?zhàn)顑?yōu)值M，從而初始搜索部5完成了聯(lián)合幀同步及載波頻偏估計(jì)。
值得注意的是，在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中，對(duì)于基站2所發(fā)送的第一類OFDM幀，移動(dòng)終端1的初始搜索獲得的初始載波頻偏都以 表示。
<自適應(yīng)跟蹤部6>
對(duì)于基站發(fā)送的每一OFDM幀來說，由于初始載波頻偏搜索的精度不夠高，因而自適應(yīng)跟蹤部6進(jìn)一步執(zhí)行初始搜索后的載波頻偏跟蹤，即自適應(yīng)跟蹤。其中自適應(yīng)跟蹤部6是根據(jù)第一類OFDM幀F(xiàn)1的第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列S1進(jìn)行載波頻偏跟蹤，或根據(jù)第二類OFDM幀F(xiàn)2的第二類訓(xùn)練序列S2進(jìn)行載波頻偏跟蹤。
自適應(yīng)跟蹤部6包括跟蹤單元61和載波頻偏補(bǔ)償單元62。跟蹤單元61根據(jù)通過無線信道接收到的數(shù)據(jù)序列r(k)，利用估計(jì)器 進(jìn)行載波頻偏跟蹤。該估計(jì)器 可實(shí)現(xiàn)如公式(3)所示的功能。
∈^T=3Σp=1M2(M-p)+14M2-1×arg{Σk=(p-1)D+LpD-1r(k+2D(M-p)+D)r*(k)}2π---(3)]]>其中P為索引，取值范圍為1到M，D=NM,]]>這里M值是移動(dòng)終端在對(duì)上一幀進(jìn)行初始搜索中計(jì)算并反饋給基站的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M。
由于移動(dòng)終端1接收到的訓(xùn)練序列的每一個(gè)子數(shù)據(jù)塊的前L個(gè)數(shù)據(jù)抽樣受到多徑信道的影響，存在子數(shù)據(jù)塊之間的干擾，因此不用來進(jìn)行載波頻偏跟蹤。利用實(shí)現(xiàn)公式(3)的估計(jì)器完成載波頻偏跟蹤后，也就是獲得 值后，接收器4計(jì)算估計(jì)到的總的載波頻偏，即當(dāng)前初始搜索部5獲得的初始載波頻偏 與自適應(yīng)跟蹤結(jié)果 相加，將其二者之和反饋到載波頻偏補(bǔ)償單元62進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成載波頻偏跟蹤。
圖8詳細(xì)說明了本發(fā)明中聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元51的初始搜索。如圖8所示，在初始搜索中，聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元51首先利用其所包含的容量為G的緩存器(未圖示)存儲(chǔ)一接收的數(shù)據(jù)序列r(k)。該序列r(k)中包含一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)特征為M＝N的第一類訓(xùn)練序列S1(即具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練序列)。然后在初始搜索中，利用特定于第一類訓(xùn)練序列S1的Mθ(∈)確定該訓(xùn)練序列的起始位置。
初始搜索需要用2k+1個(gè)載波頻偏預(yù)補(bǔ)償值 即(-kΔε，-(k-1)Δε，...，-Δε，0，Δε，...，kΔε)對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行頻偏預(yù)補(bǔ)償，每個(gè)載波頻偏預(yù)補(bǔ)償值用來補(bǔ)償一個(gè)緩存的數(shù)據(jù)序列，其中1＜kΔ∈＜DFT長(zhǎng)度/4。
聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元51利用載波頻偏預(yù)補(bǔ)償操作例如r~(k)=r(k)e-j2πl∈^N,]]>對(duì)每一個(gè)預(yù)補(bǔ)償后的序列，逐位(從0到G-1位)計(jì)算定時(shí)度量Mθ(∈)的值，并記錄其取得最大值Γ的位置，其中1表示對(duì)Buffer中緩存數(shù)據(jù)的一個(gè)索引，取值范圍為1～G。
當(dāng)用于預(yù)補(bǔ)償?shù)妮d波頻偏的值最接近系統(tǒng)的實(shí)際載波頻偏值時(shí)，Mθ(∈)取得最大值的位置最有可能是訓(xùn)練序列的起始位置。在所有的2k+1個(gè)預(yù)補(bǔ)償?shù)男蛄兄?，找到最大的Mθ(∈)值意味著找到了訓(xùn)練序列的起始位置 以及系統(tǒng)的載波頻偏搜索結(jié)果 由公式(1)(2)可知，本發(fā)明的載波頻偏搜索范圍最大為(-N/4，N/4)，即最大搜索范圍可達(dá)整個(gè)信號(hào)帶寬N的一半，因而圖8中載波頻偏的預(yù)補(bǔ)償值應(yīng)該滿足k×Δ∈≤N4,]]>N為DFT長(zhǎng)度/4，其中Δ∈＞0表示載波頻偏預(yù)補(bǔ)償間隔，Δ∈值越小，載波頻偏搜索精度就越高，當(dāng)然搜索過程的運(yùn)算復(fù)雜度也會(huì)相應(yīng)增加，本發(fā)明中一般取Δ∈為0.1。由公式(3)可知，本發(fā)明算法的載波頻偏跟蹤范圍為|∈|<M2(2M-1).]]>為了保證載波頻偏跟蹤能夠正常運(yùn)行，必須滿足Δ∈<M2(2M-1).]]>由上述可知，本發(fā)明相比現(xiàn)有算法而言，在提高估計(jì)精度的同時(shí)還降低了運(yùn)算復(fù)雜度。
圖9說明了特定于結(jié)構(gòu)特征為M＝N的第一類訓(xùn)練序列S1的定時(shí)度量Mθ(∈)。圖9中縱坐標(biāo)代表定時(shí)度量，橫坐標(biāo)代表載波頻偏∈，d表示聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元51中的緩存器所緩存的G個(gè)數(shù)據(jù)中的第一位數(shù)據(jù)到最后一位數(shù)據(jù)(即，0≤d＜G-1)。由圖7的描述可知，定時(shí)度量Mθ(∈)是時(shí)偏θ和載波頻偏∈的函數(shù)，而在準(zhǔn)確的時(shí)間同步位置，即θ為接收訓(xùn)練序列的起始位置時(shí)，定時(shí)度量Mθ(∈)是關(guān)于ε的周期函數(shù)，周期為N/2。在其中的每個(gè)周期內(nèi)，Mθ(∈)出現(xiàn)一個(gè)峰值。只有在準(zhǔn)確的時(shí)間同步位置，且訓(xùn)練序列預(yù)補(bǔ)償后的載波頻偏接近于0時(shí)，Mθ(∈)才會(huì)接近于峰值。基于這個(gè)特性，本發(fā)明可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索。
圖10是本發(fā)明的訓(xùn)練序列與Moose算法的性能比較示意圖。如圖10所示，橫坐標(biāo)代表信噪比SNR，縱坐標(biāo)代表均方誤差。其中，訓(xùn)練序列的訓(xùn)練符號(hào)長(zhǎng)度N＝256，頻偏∈＝0.1，并設(shè)仿真環(huán)境為4徑獨(dú)立衰落的瑞利信道，各徑功率分別為0.93，0.34217，0.12588，0.0463，各徑時(shí)延分別為0，2，4，6個(gè)抽樣值。當(dāng)SNR＝10dB時(shí)，Moose算法的均方誤差為0.24，本發(fā)明的均方誤差為0。由圖10可以看出本發(fā)明的訓(xùn)練序列具有更高的精度。
表1是本發(fā)明進(jìn)行性能分析時(shí)所使用的兩個(gè)無線信道環(huán)境(Scenario I、Scenario II)。


表1進(jìn)行性能分析時(shí)所使用的兩個(gè)無線信道環(huán)境圖11是在無線信道環(huán)境I下本發(fā)明與Moose算法的仿真結(jié)果的比較示意圖。如圖11所示，橫坐標(biāo)代表信噪比SNR，縱坐標(biāo)代表均方誤差。由仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)本發(fā)明分別取M＝2，4，8時(shí)，其估計(jì)精度均高于Moose算法。當(dāng)M＝8時(shí)，估計(jì)精度最高。例如，在本發(fā)明中，當(dāng)M＝2時(shí)，其性能比Moose算法提高約1.4dB；當(dāng)M＝8時(shí)，其性能提高約為1.7dB。因此在該信道環(huán)境I下，最優(yōu)值M為8。
圖12是在無線信道環(huán)境II下本發(fā)明與Moose算法的仿真結(jié)果的比較示意圖。如圖12所示，橫坐標(biāo)代表信噪比SNR，縱坐標(biāo)代表均方誤差。由仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)本發(fā)明分別取M＝2，4，8時(shí)，其估計(jì)精度仍高于Moose算法。當(dāng)M＝4時(shí)，估計(jì)精度最高。例如，在本發(fā)明中，當(dāng)M＝8時(shí)，其性能比Moose算法提高約0.7dB；當(dāng)M＝2時(shí)，其性能提高約為0.8dB；當(dāng)M＝4時(shí)，其性能提高約為0.9dB。因此在該信道環(huán)境II下，最優(yōu)值M為4。
<修改實(shí)施例>
<通信系統(tǒng)>
本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)中的移動(dòng)終端1和基站2的結(jié)構(gòu)并不局限于上述形式，如圖7所示中的最優(yōu)值M確定單元53是根據(jù)多徑抽頭檢測(cè)單元52檢測(cè)到的多徑信道最大延遲獲得最優(yōu)值M，然而，該多徑抽頭檢測(cè)單元52可直接將多徑信道最大延遲L通過反饋單元54反饋到基站2，而由如圖4所示的基站2中的M值確定單元321根據(jù)反饋的該多徑信道最大延遲L計(jì)算最優(yōu)值M。依照修改實(shí)施例的移動(dòng)終端1和基站2的其它結(jié)構(gòu)與連接方式都與上述實(shí)施例相同，在此不再具體描述。
<通信方法>
依照修改實(shí)施例的本發(fā)明的通信方法與上述實(shí)施例的通信方法大致相同，這里只描述不同之處步驟b)中移動(dòng)終端將由初始搜索結(jié)果所確定的多徑信道最大延遲發(fā)送給基站，而不是將結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M發(fā)送給基站，步驟c)中基站是根據(jù)上一幀所發(fā)送的多徑信道最大延遲確定結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M，生成第二類OFDM幀，步驟d)與步驟b)一樣，移動(dòng)終端是將由初始搜索結(jié)果所確定的多徑信道最大延遲發(fā)送給基站，而不是將結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M發(fā)送給基站。
依照本發(fā)明的修改實(shí)施例，基站2可根據(jù)多徑信道最大延遲快速計(jì)算結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M。
由上述可知，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)；幀同步精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)算法；載波頻偏搜索范圍大，最大搜索范圍可達(dá)整個(gè)信號(hào)帶寬的一半；參數(shù)M可以隨著無線信道的變化而自適應(yīng)的調(diào)整；載波頻偏估計(jì)精度比傳統(tǒng)算法高；在提高估計(jì)精度的同時(shí)降低了運(yùn)算復(fù)雜度。
權(quán)利要求
1.一種用于聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)的訓(xùn)練序列的生成方法，該訓(xùn)練序列包括等長(zhǎng)的第一訓(xùn)練符號(hào)和第二訓(xùn)練符號(hào)且不包括循環(huán)前綴，其特征在于，按照生成普通數(shù)據(jù)符號(hào)的方法隨機(jī)生成第一訓(xùn)練符號(hào)；在生成第一訓(xùn)練符號(hào)后，將該第一訓(xùn)練符號(hào)邏輯上等分成M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊，其中，結(jié)構(gòu)特征M為大于或等于1且小于或等于N的自然數(shù)；以及將所述的M個(gè)子數(shù)據(jù)塊按照反向順序拷貝，形成第二訓(xùn)練符號(hào)，從而第一和第二訓(xùn)練符號(hào)共同組成訓(xùn)練序列。
2.一種通信方法，該通信方法使用第一類OFDM幀和第二類OFDM幀，該第一類OFDM幀和第二類OFDM幀使用如權(quán)利要求1所述的訓(xùn)練序列的生成方法所生成的訓(xùn)練序列，該第一類OFDM幀包括兩個(gè)第一類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，該第二類OFDM幀包括第一類訓(xùn)練序列、第二類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，第二類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M為大于或等于1且小于N的自然數(shù)，其特征在于包括步驟，a)基站第一次向移動(dòng)終端發(fā)送第一類OFDM幀；b)移動(dòng)終端根據(jù)接收到的第一類OFDM幀，利用第一類OFDM幀的第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列執(zhí)行初始搜索，即進(jìn)行時(shí)間同步和初始載波頻偏估計(jì)，并將由初始搜索結(jié)果所確定的結(jié)構(gòu)特征的最優(yōu)值M發(fā)送給基站，然后利用第一類OFDM幀的第二個(gè)第一類訓(xùn)練序列進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)該第一類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；c)基站利用所述移動(dòng)終端根據(jù)上一幀所發(fā)送的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M，生成第二類OFDM幀，并再次發(fā)送到該移動(dòng)終端；d)移動(dòng)終端根據(jù)第二類OFDM幀的第一類訓(xùn)練序列再次執(zhí)行初始搜索，進(jìn)行時(shí)間同步和載波頻偏估計(jì)，獲得對(duì)于第二類OFDM幀的初始載波頻偏，并將由初始搜索結(jié)果所確定的當(dāng)前的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M發(fā)送給基站，之后利用第二類OFDM幀的第二類訓(xùn)練序列進(jìn)行進(jìn)一步的自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)當(dāng)前第二類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；e)基站與移動(dòng)終端重復(fù)步驟c)和d)，直至通信結(jié)束。
3.一種通信方法，該通信方法使用第一類OFDM幀和第二類OFDM幀，該第一類OFDM幀和第二類OFDM幀使用如權(quán)利要求1所述的訓(xùn)練序列的生成方法所生成的訓(xùn)練序列，該第一類OFDM幀包括兩個(gè)第一類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，該第二類OFDM幀包括第一類訓(xùn)練序列、第二類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，第二類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M為大于或等于1且小于N的自然數(shù)，其特征在于包括步驟，a)基站第一次向移動(dòng)終端發(fā)送第一類OFDM幀；b)移動(dòng)終端根據(jù)接收到的第一類OFDM幀，利用第一類OFDM幀的第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列執(zhí)行初始搜索，即進(jìn)行時(shí)間同步和初始載波頻偏估計(jì)，并將由初始搜索結(jié)果所獲得的多徑信道最大延遲發(fā)送給基站，然后利用第一類OFDM幀的第二個(gè)第一類訓(xùn)練序列進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)該第一類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；c)基站利用所述移動(dòng)終端根據(jù)上一幀所發(fā)送的多徑信道最大延遲，計(jì)算結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M，生成第二類OFDM幀，并再次發(fā)送到該移動(dòng)終端；d)移動(dòng)終端根據(jù)第二類OFDM幀的第一類訓(xùn)練序列再次執(zhí)行初始搜索，進(jìn)行時(shí)間同步和載波頻偏估計(jì)，獲得對(duì)于第二類OFDM幀的初始載波頻偏，并將由初始搜索結(jié)果獲得的當(dāng)前多徑信道最大延遲發(fā)送給基站，之后利用第二類OFDM幀的第二類訓(xùn)練序列進(jìn)行進(jìn)一步的自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，最后利用初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償，從而完成對(duì)當(dāng)前第二類OFDM幀的載波頻偏估計(jì)；e)基站與移動(dòng)終端重復(fù)步驟c)和d)，直至通信結(jié)束。
4.一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)使用第一類OFDM幀和第二類OFDM幀，該第一類OFDM幀和第二類OFDM幀使用如權(quán)利要求1所述的訓(xùn)練序列的生成方法所生成的訓(xùn)練序列，該第一類OFDM幀包括兩個(gè)第一類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，該第二類OFDM幀包括第一類訓(xùn)練序列、第二類訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中第一類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M等于N，第二類訓(xùn)練序列中的結(jié)構(gòu)特征M為大于或等于1且小于N的自然數(shù)，其特征在于包括，基站(2)，其所包括的發(fā)送器(3)利用第一類OFDM幀和第二類OFDM幀，通過無線信道與移動(dòng)終端(1)進(jìn)行通信，其中基站(2)向移動(dòng)終端(1)發(fā)送的第一幀為第一類OFDM幀，之后發(fā)送的每一幀都為第二類OFDM幀；以及移動(dòng)終端(1)，其所包括的接收器(4)根據(jù)接收的OFDM幀，即第一類OFDM幀或第二類OFDM幀，對(duì)每一OFDM幀依次執(zhí)行初始搜索和自適應(yīng)跟蹤以進(jìn)行時(shí)間同步和載波頻偏估計(jì)。
5.如權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其特征在于發(fā)送器(3)包括，數(shù)據(jù)調(diào)制部(30)，其用于對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制，并將比特流映射到具體的星座圖上，獲得用于構(gòu)成訓(xùn)練序列或數(shù)據(jù)符號(hào)的調(diào)制符號(hào)；控制單元(31)，其用于控制生成第一類OFDM幀或第二類OFDM幀；訓(xùn)練序列生成部(32)，其利用數(shù)據(jù)調(diào)制部(30)的輸出，根據(jù)控制單元(31)生成第一類訓(xùn)練序列或第二類訓(xùn)練序列；以及數(shù)據(jù)符號(hào)生成部(33)，其利用數(shù)據(jù)調(diào)制部(30)的輸出，根據(jù)控制單元(31)生成數(shù)據(jù)符號(hào)，其中所述訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)符號(hào)用于構(gòu)成第一類OFDM幀或第二類OFDM幀。
6.如權(quán)利要求5所述的通信系統(tǒng)，其特征在于訓(xùn)練序列生成部(32)包括，M值確定單元(321)，其用于根據(jù)第一類訓(xùn)練序列或根據(jù)基站(2)反饋的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值確定要生成的訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征；串/并行轉(zhuǎn)換單元(322)，其用于將數(shù)據(jù)調(diào)制部(30)輸入的調(diào)制符號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)；頻域第一訓(xùn)練符號(hào)生成單元(323)，其根據(jù)串/并行轉(zhuǎn)換單元(322)的輸出，按照生成普通數(shù)據(jù)符號(hào)的方法生成頻域的第一訓(xùn)練符號(hào)；IFFT單元(324)，其對(duì)頻域的第一訓(xùn)練符號(hào)進(jìn)行快速傅里葉反變換IFFT，獲得時(shí)域的第一訓(xùn)練符號(hào)；邏輯劃分單元(325)，根據(jù)M值確定單元(321)所確定的M值，將IFFT單元(324)生成的第一訓(xùn)練符號(hào)邏輯劃分成M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊，其中1≤M≤N，M為自然數(shù)；以及第二訓(xùn)練符號(hào)生成單元(326)，將M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊按照反向順序拷貝，形成第二訓(xùn)練符號(hào)，其中第一訓(xùn)練符號(hào)和第二訓(xùn)練符號(hào)共同形成所述第一類訓(xùn)練序列或第二類訓(xùn)練序列。
7.如權(quán)利要求5所述的通信系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)符號(hào)生成部(33)包括，串/并行轉(zhuǎn)換單元(331)，其用于將數(shù)據(jù)調(diào)制部(30)輸入的調(diào)制符號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)；以及IFFT單元(332)，其用于對(duì)串/并行轉(zhuǎn)換單元(331)輸出的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉反變換IFFT，獲得數(shù)據(jù)符號(hào)。
8.如權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其特征在于接收器(4)包括，初始搜索部(5)，其根據(jù)通過無線信道接收的每一OFDM幀中的第一類訓(xùn)練序列，執(zhí)行初始搜索，即執(zhí)行聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索以獲得時(shí)間同步和初始載波頻偏，且利用檢測(cè)到的多徑到達(dá)的訓(xùn)練序列估計(jì)多徑信道最大延遲，確定結(jié)構(gòu)特征的最優(yōu)值M并反饋到基站(2)，其中，對(duì)于第一類OFDM幀，初始搜索部(5)只對(duì)其第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列進(jìn)行初始搜索；以及自適應(yīng)跟蹤部(6)，其對(duì)通過無線信道接收的第一類OFDM幀的第二個(gè)第二類訓(xùn)練序列、或每一第二類OFDM幀中的第二類訓(xùn)練序列，進(jìn)一步執(zhí)行初始搜索后的載波頻偏跟蹤，即自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，其中每一第二類OFDM幀中的第二類訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征為根據(jù)上一幀而反饋到基站(2)的最優(yōu)值M，其中，對(duì)于基站發(fā)送的所述每一OFDM幀，初始搜索部(5)和自適應(yīng)跟蹤部(6)將根據(jù)該OFDM幀所獲得的初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和作為該OFDM幀的總的載波頻偏。
9.如權(quán)利要求8所述的通信系統(tǒng)，其特征在于初始搜索部(5)包括，聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元(51)，其對(duì)通過無線信道接收到的數(shù)據(jù)序列，利用特定于第一類訓(xùn)練序列的定時(shí)度量Mθ(∈)進(jìn)行聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索，以獲得時(shí)間同步和初始載波頻偏；多徑抽頭檢測(cè)單元(52)，其根據(jù)聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元(51)獲得的結(jié)果，獲得多徑信道最大延遲；最優(yōu)值M確定單元(53)，其根據(jù)多徑抽頭檢測(cè)單元(52)獲得的多徑信道最大延遲，計(jì)算當(dāng)前最優(yōu)值M；以及反饋單元(54)，其用于向基站反饋?zhàn)顑?yōu)值M。
10.如權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，同時(shí)調(diào)整所述定時(shí)度量Mθ(∈)的時(shí)偏θ和頻偏ε以取得定時(shí)度量Mθ(∈)的本地最大值，獲得初始載波頻偏與時(shí)偏，即實(shí)現(xiàn)聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索，Mθ(∈)=|Σk=0N-1r(2N-1-k+θ)r*(k+θ)|Σk=02N-1|r(k+θ)|2]]>其中定時(shí)度量Mθ(∈)是時(shí)偏θ和載波頻偏∈的函數(shù)，N為訓(xùn)練序列的訓(xùn)練符號(hào)的長(zhǎng)度，r(k)為移動(dòng)終端接收的數(shù)據(jù)序列，r*(k+θ)為數(shù)據(jù)序列r(k+θ)的共軛。
11.如權(quán)利要求10所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，多徑信道最大延遲是根據(jù)多個(gè)定時(shí)度量Mθ(∈)的本地極大值而獲得。
12.如權(quán)利要求11所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，最優(yōu)值M確定單元(53)所確定的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值為 其中 表示不大于 的最大整數(shù)，L為多徑信道最大延遲，N為訓(xùn)練序列的訓(xùn)練符號(hào)長(zhǎng)度。
13.如權(quán)利要求8所述的通信系統(tǒng)，其特征在于自適應(yīng)跟蹤部(6)包括，跟蹤單元(61)，其根據(jù)通過無線信道接收到的數(shù)據(jù)序列r(k)，利用估計(jì)器 進(jìn)行載波頻偏跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果 ∈T^=3Σp=1M2(M-p)+14M2-1×arg{Σk=(p-1)D+LpD-1r(k+2D(M-p)+D)r*(k)}2π]]>其中P為索引，取值范圍為1到M，D=NM,]]>該M值是移動(dòng)終端(1)在進(jìn)行初始載波頻偏搜索中獲得并反饋給基站(2)的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M；以及載波頻偏補(bǔ)償單元(62)，其利用所述初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償。
14.如權(quán)利要求5所述的通信系統(tǒng)，其特征在于訓(xùn)練序列生成部(32)包括，M值確定單元(321)，其用于根據(jù)第一類訓(xùn)練序列或根據(jù)基站(2)反饋的多徑信道最大延遲確定要生成的訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征；串/并行轉(zhuǎn)換單元(322)，其用于將數(shù)據(jù)調(diào)制部(30)輸入的調(diào)制符號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)；頻域第一訓(xùn)練符號(hào)生成單元(323)，其根據(jù)串/并行轉(zhuǎn)換單元(322)的輸出，按照生成普通數(shù)據(jù)符號(hào)的方法生成頻域的第一訓(xùn)練符號(hào)；IFFT單元(324)，其對(duì)頻域的第一訓(xùn)練符號(hào)進(jìn)行快速傅里葉反變換IFFT，獲得時(shí)域的第一訓(xùn)練符號(hào)；邏輯劃分單元(325)，根據(jù)M值確定單元(321)所確定的M值，將IFFT單元(324)生成的第一訓(xùn)練符號(hào)邏輯劃分成M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊，其中1≤M≤N，M為自然數(shù)；以及第二訓(xùn)練符號(hào)生成單元(326)，將M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊按照反向順序拷貝，形成第二訓(xùn)練符號(hào)，其中第一訓(xùn)練符號(hào)和第二訓(xùn)練符號(hào)共同形成所述第一類訓(xùn)練序列或第二類訓(xùn)練序列。
15.如權(quán)利要求5所述的通信系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)符號(hào)生成部(33)包括，串/并行轉(zhuǎn)換單元(331)，其用于將數(shù)據(jù)調(diào)制部(30)輸入的調(diào)制符號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)；以及IFFT單元(332)，其用于對(duì)串/并行轉(zhuǎn)換單元(331)輸出的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉反變換IFFT，獲得數(shù)據(jù)符號(hào)。
16.如權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其特征在于接收器(4)包括，初始搜索部(5)，其根據(jù)通過無線信道接收的每一OFDM幀中的第一類訓(xùn)練序列，執(zhí)行初始搜索，即執(zhí)行聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索以獲得時(shí)間同步和初始載波頻偏，并獲得多徑信道最大延遲且將其反饋到基站(2)，其中，對(duì)于第一類OFDM幀，初始搜索部(5)只對(duì)其第一個(gè)第一類訓(xùn)練序列進(jìn)行初始搜索；以及自適應(yīng)跟蹤部(6)，其對(duì)通過無線信道接收的第一類OFDM幀的第二個(gè)第二類訓(xùn)練序列、或每一第二類OFDM幀中的第二類訓(xùn)練序列，進(jìn)一步執(zhí)行初始搜索后的載波頻偏跟蹤，即自適應(yīng)跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果，其中每一第二類OFDM幀中的第二類訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)特征為基站(2)根據(jù)上一幀而反饋的多徑信道最大延遲計(jì)算而得的最優(yōu)值M，其中，對(duì)于基站發(fā)送的所述每一OFDM幀，初始搜索部(5)和自適應(yīng)跟蹤部(6)對(duì)該OFDM幀所獲得的初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和為該OFDM幀的總的載波頻偏。
17.如權(quán)利要求16所述的通信系統(tǒng)，其特征在于初始搜索部(5)包括，聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元(51)，其對(duì)通過無線信道接收到的數(shù)據(jù)序列，利用特定于第一類訓(xùn)練序列的定時(shí)度量Mθ(∈)進(jìn)行聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索，以獲得時(shí)間同步和初始載波頻偏；多徑抽頭檢測(cè)單元(52)，其根據(jù)聯(lián)合幀同步及載波頻偏搜索單元(51)獲得的結(jié)果，獲得多徑信道最大延遲；以及反饋單元(54)，其用于將多徑信道最大延遲反饋到基站。
18.如權(quán)利要求17所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，同時(shí)調(diào)整所述定時(shí)度量Mθ(∈)的時(shí)偏θ和頻偏ε以取得定時(shí)度量Mθ(∈)的本地最大值，獲得初始載波頻偏與時(shí)偏，即實(shí)現(xiàn)聯(lián)合幀同步和載波頻偏搜索，Mθ(∈)=|Σk=0N-1r(2N-1-k+θ)r*(k+θ)|Σk=02N-1|r(k+θ)|2]]>其中定時(shí)度量Mθ(∈)是時(shí)偏θ和載波頻偏∈的函數(shù)，N為訓(xùn)練序列的訓(xùn)練符號(hào)的長(zhǎng)度，r(k)為移動(dòng)終端接收的數(shù)據(jù)序列，r*(k+θ)為數(shù)據(jù)序列r(k+θ)的共軛。
19.如權(quán)利要求18所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，多徑信道最大延遲是根據(jù)多個(gè)定時(shí)度量Mθ(∈)的本地極大值而獲得。
20.如權(quán)利要求19所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，M值確定單元(321)對(duì)第二類訓(xùn)練序列所確定的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值為 其中 表示不大于 的最大整數(shù)，L為多徑信道最大延遲，N為訓(xùn)練序列的訓(xùn)練符號(hào)長(zhǎng)度。
21.如權(quán)利要求16所述的通信系統(tǒng)，其特征在于自適應(yīng)跟蹤部(6)包括，跟蹤單元(61)，其根據(jù)通過無線信道接收到的數(shù)據(jù)序列r(k)，利用估計(jì)器 進(jìn)行載波頻偏跟蹤，獲得載波頻偏跟蹤結(jié)果 ∈T^=3Σp=1M2(M-p)+14M2-1×arg{Σk=(p-1)D+LpD-1r(k+2D(M-p)+D)r*(k)}2π]]>其中P為索引，取值范圍為1到M，D=NM,]]>該M值是移動(dòng)終端(1)在進(jìn)行初始載波頻偏搜索中獲得的多徑信道最大延遲反饋給基站(2)后，由基站(2)計(jì)算獲得的結(jié)構(gòu)特征最優(yōu)值M；以及載波頻偏補(bǔ)償單元(62)，其利用所述初始載波頻偏與載波頻偏跟蹤結(jié)果之和進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于聯(lián)合幀同步和載波頻偏估計(jì)的訓(xùn)練序列的生成方法以及通信系統(tǒng)和通信方法，該訓(xùn)練序列包括等長(zhǎng)的第一訓(xùn)練符號(hào)和第二訓(xùn)練符號(hào)且不包括循環(huán)前綴，該訓(xùn)練序列的生成方法其特征在于，按照生成普通數(shù)據(jù)符號(hào)的方法隨機(jī)生成第一訓(xùn)練符號(hào)；在生成第一訓(xùn)練符號(hào)后，將該第一訓(xùn)練符號(hào)邏輯上等分成M個(gè)等長(zhǎng)的子數(shù)據(jù)塊，其中，結(jié)構(gòu)特征M為大于或等于1且小于或等于N的自然數(shù)；以及將所述的M個(gè)子數(shù)據(jù)塊按照反向順序拷貝，形成第二訓(xùn)練符號(hào)，第一和第二訓(xùn)練符號(hào)共同組成了本發(fā)明的訓(xùn)練序列。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1889553SQ20051008059
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者張中山, 加山英俊 申請(qǐng)人:都科摩(北京)通信技術(shù)研究中心有限公司