專利名稱：一種應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信領域，尤其涉及一種應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路 中的時間同步方法及裝置。
背景技術：
隨著數(shù)字信號處理技術和高速器件的發(fā)展，最初實現(xiàn)正交頻分復用(OFDM)技術的障礙己不復存在，OFDM已經(jīng)在數(shù)字音頻廣播(DAB， Digital Audio Broadcast)、數(shù)字視頻廣播(DVB， Digital Vedio Broadcast)和無線局 域網(wǎng)(WLAN， Wireless Local-area Network)等系統(tǒng)中取得了成功的應用。 OFDM利用各個子載波之間的正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，可以很 大程度地利用頻譜資源。它把高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，使得每個子載波上 的數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度相對增加，從而有效地減少了無線信道的時間彌散所帶 來的碼間干擾(ISI， Inter-Symbol Interfere )，同時由于各子信道的帶寬相 對較窄，均衡便可以對每個子載波分別進行，這樣就減少了接收機內(nèi)均衡的 復雜度。由于上述特點，這項技術在近幾年來得到廣泛的應用。高速業(yè)務和用戶數(shù)的激增使得對頻譜的需求量急劇增加，而頻譜資源是 有限的，為了解決這種矛盾，業(yè)界一直在不斷尋找能夠進一步提高頻譜利用 率的方法。但是，OFDM技術在具有以上優(yōu)點的同時，并不能消除它們自身的缺 點OFDM對頻率偏移非常敏感。為了采用OFDM技術，載波偏差與子載 波間隔相比較，必須很小，否則OFDM的解調(diào)性能將收到很大影響。然而無 線信道存在時變性，在傳輸過程中會出現(xiàn)無線信號的頻率偏移，例如多普勒 頻移，或者發(fā)射機載波頻率與接收機本地振蕩器之間存在的頻率偏差，都會 使f尋OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，從而導致子信道之間的信號 互相干擾(ICI)。同時，OFDM系統(tǒng)的碼元定時必須落在循環(huán)前綴(CP)允許 的范圍內(nèi)，否則這時快速傅立葉變換(FFT， Fast Fourier Transform)解調(diào)窗口包含了非當前碼元的信息，將引起碼元間的干擾。而對于OFDM系統(tǒng)定時同步來說，也可以采用己知的信息進行同步分 析，如CP信息，是當前比較流行的處理方法，但是基于CP信息所得到可以 不需要系統(tǒng)額外的資源實現(xiàn)同步，同時計算量也不大。但其缺點是相關峰較 為平坦，不利于判決，同時頻偏估計范圍小。所以， 一般作為定時粗同步。 此外，利用導頻/同步符號的特殊結構進行定時的精同步。隨著長期演進(LTE)研究工作的不斷深入，在E-UTRA(Enhanced UTRA) 無線通信系統(tǒng)中選擇采用OFDM調(diào)制技術， 一方面可以提高頻譜利用率，另 一方面可以有效抵抗頻率選擇性衰落。在E-UTRA無線通信系統(tǒng)上行鏈路中，由于其幀結構已經(jīng)確定，如何在利用該固定幀結構情況下實現(xiàn)上行鏈路的同步過程是需要解決的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供了一種應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路 中的時間同步方法及裝置，以解決在利用幀結構固定的情況下實現(xiàn)上行鏈路 的時間同步的問題。本發(fā)明提供一種應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方法，包括步驟1，發(fā)送端在子幀固定位置構造參考信號，重復參考信號P次，P 為自然數(shù)；步驟2，接收端截取相應位置的信號；步驟3，接收端利用參考信號和截取的信號求相關值序列； 步驟4，接收端平滑相關值序列得到新的相關值序列； 步驟5，接收端加權平均所述新的相關值序列；步驟6，接收端利用加權平均后的所述新的相關值序列的最大值位置確 定時間同步位置。所述無線通信系統(tǒng)為E-UTRA無線通信系統(tǒng)。 步驟1中，所述固定位置由短塊位置決定。 所述的參考信號包括PN序列。步驟2中，接收端截取短塊相應位置的信號以及其后長度為L/P的信號， 并去除長度為L/P的信號中包含的循環(huán)前綴，其中L為短塊長度。利用參考信號和截取的信號求相關值序列步驟使用參考信號與所述短塊相應位置的信號以及去除了循環(huán)前綴的所述長度為L/P的信號進行L次滑動相關，求得相關值序列A和A。步驟4中，A和A中前L/P個相關值與其間隔為L/P的相關值相加取均 值，得到長度為L/P的新的相關值序列C,和q。步驟5中，加權平均的新的相關值序列按下式計算，C = >nC1+W2C2，其中{ , w'+^。"^。 ， SNR1和SNR2為參考信號所在短塊的信噪比。本發(fā)明提供一種的時間同步裝置，包括發(fā)送端和接收端，其特征在于，所述發(fā)送端包括參考信號構造模塊，用于在子幀固定位置構造參考信號，重復參考信 號P次；所述接收端包括信號截取模塊，用于截取相應位置的信號；所述相關模塊，用于利用參考信號和截取的信號求相關值序列； 平滑、加權模塊，用于平滑相關值序列得到新的相關值序列，并加權 平均所述新的相關值序列；時間同步位置確定模塊，用于利用加權平均后的所述新的相關值序列 的最大值位置確定時間同步位置。所述發(fā)送端為移動終端，所述接收端為基站接收端。 本發(fā)明在無線通信系統(tǒng)現(xiàn)有幀結構下實現(xiàn)，并且在保證同步方法精度的 同時，未增加系統(tǒng)資源負擔，運算量很小，非常利于工程實現(xiàn)。本發(fā)明中的 同步方法得到的時間同歩誤差小，時間同步運算量較小，非常適合實時處理， 采用算術平均以及加權平均算法，提高了該同步方法的正確性。本發(fā)明采用 參考信號分塊設計的方法，可有效降低相關算法的運算量。
圖1是本發(fā)明提供的應用在E-UTRA無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的參考信 號設計圖示及其在時隙結構中的位置(圖中以P二2為例)；圖2是本發(fā)明提供的應用在E-UTRA無線通信系統(tǒng)上行鏈路中時間同步 方法的流程圖；；圖3是本發(fā)明提供的應用在E-UTRA無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同 步裝置圖。
具體實施方式
下面以E-UTRA無線通信系統(tǒng)為例對本發(fā)明進行詳細說明。 本發(fā)明中的同步方法包括下述步驟a)、發(fā)射端在組幀成時隙時構造參考信號，所述參考信號包括循環(huán)前綴 及PN序列，成幀后由發(fā)射天線發(fā)射。其中參考信號的位置由圖1中給出的 時隙結構中短塊SB的位置決定，在一個子幀中包括2個短塊，其中長塊LB 的數(shù)目以及保護間隔TI由E-UTRA系統(tǒng)根據(jù)不同模式具體給出。其中短塊 中參考信號的結構是P個重復的PN序列組成(P為自然數(shù)，其中P的取值 根據(jù)信道最大時延以及運算復雜度均衡考慮確定)，記為Signal一Ref，前面加 循環(huán)前綴CP; P在本發(fā)明中為一變量，P值越大，運算復雜度越低，但所能 檢測的最大時延長度即L/P隨之減??；P值越小，能檢測到的最大時延長度 增大，但算法的運算復雜度隨之增加。b)、接收端由天線接收信號，將經(jīng)過采樣等模塊處理后的接收信號中的短 塊相對應位置的信號以及其后長度為L/P的信號截取下來(L為短塊長度)， 將其去CP后，分別記為^及r啦；在這里截取的數(shù)據(jù)長度為L+Lcp+L/p，去 CP后，長度為L+L/P，其中Lcp表示CP長度；c) 、用參考信號Signal—Ref，即發(fā)射時參考信號中的時域波形分別與^及 rm進行L次滑動相關，得到2組L個相關值A和A;d) 、由于發(fā)射端參考信號中由P個相同的PN序列組成，將《和《中前 L/P個相關值與其間隔為L/P的相關值相加取均值，得到長度為L/P的2組 新相關值序列C,和q;對相關值序列C,和q進行加權平均，其中權值由接收 信號中兩個短塊部分的信噪比決定；e) 、在合并后的相關值序列C中尋找最大值，其最大值在相關值序列中 對應的位置即為時間同步位置；本實施例中提供一種在E-UTRA通信系統(tǒng)上行鏈路中時間粗同步和精同步估計的方案，從而使得E-UTRA無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的基站接收端能 在以較小系統(tǒng)資源的代價下通過低復雜度算法實現(xiàn)碼元同步。本發(fā)明中的同步方法具體包括下述步驟，如圖2所示，其中參考信號結 構以P=2為例，即每個短塊中包括2個重復的PN序列步驟21，在子幀固定位置構造參考信號，重復參考信號P次。發(fā)射端在 組幀成時隙時構造參考信號，發(fā)射端在組幀成時隙時構造參考信號，所述參 考信號包括PN序列，成幀后由發(fā)射天線發(fā)射。其中參考信號的位置由圖1 中給出的時隙結構中短塊SB的位置決定，在一個子幀中包括2個短塊，短 塊包括循環(huán)前綴和參考信號，參考信號的結構是P二2次重復的時域波形(斜 線部分)記為Signal_Ref，前面加CP。設發(fā)射參考信號為"J，經(jīng)過信道^W)后得到?jīng)_<formula>formula see original document page 8</formula>步驟22，在接收信號中分別截取相應位置的接收參考信號。接收端由天 線接收信號，將經(jīng)過采樣等模塊處理后的接收信號中的短塊相對應位置的信 號以及其后長度為L/P的信號截取下來(L為短塊長度)，將其去CP后，分別1己為^及&2;步驟23，利用已知參考信號滑動求參考信號。用參考信號Signal一Ref， 即發(fā)射時參考信號中的時域波形分別與^及^2進行L次滑動相關，得到2 組L個相關值A和A 。將每部分對應的發(fā)射信號Singal—Ref記為、則其與^ 及^2的互相關為其中<formula>formula see original document page 8</formula>步驟24，根據(jù)參考信號結構平滑參考信號、加權平均不同短塊間的參考 信號。由于長度為L的參考信號分為P個相同的部分，M=L/P，可將《和A 中前L/P個相關值與其間隔為L/P的相關值相加取均值，得到長度為L/P的 2組新相關值序列C,和C2 ，如下所示。)其中<formula>formula see original document page 9</formula>。對相關值序列c,和q進行加權平均，其中權值由接收信號中兩個短塊部 分的信噪比決定，權值服從下式，SNR1為SB#1的信噪比，SNR2為SB#2 的f言噪比-I —2=1則合并后的相關值序列C可由下式計算得到<formula>formula see original document page 9</formula> ( 5 )步驟25,由參考信號的最大值位置確定精確時間同步位置。根據(jù)所得相 關值序列C尋找其最大值的位置，即為所求時間同步位置z; ，該過程可由下式表示為<formula>formula see original document page 9</formula> ( 6 )本發(fā)明中的方法可將整個E-UTRA無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步 過禾呈分為以下幾個步驟1，發(fā)射端構造特殊的重復參考序列符號；2，在接 收端截取相應接收參考信號；3，利用已知參考序列滑動求相關；4，根據(jù)參 考f言號結構平滑參考信號；5，加權平均不同短塊間的參考信號；6，根據(jù)參 考f言號的最大值的位置確定時延位置值，最后輸出E-UTRA無線通信系統(tǒng)上 行，連路中精確的時間同步值。圖3為本發(fā)明提供的裝置，包括發(fā)送端31和接收端32，其中發(fā)送端31為移動終端，接收端32為基站接收端。所述發(fā)送端31還包括參考信號構造模塊311，用于在子幀固定位置構造 參考信號，重復參考信號P次；所述接收端32還包括信號截取模塊321，相關模塊322，平滑、加權 模塊323，以及時間同步位置確定模塊324。信號截取模塊321，用于截取相 應位置的信號；所述相關模塊322，用于利用參考信號和截取的信號求相關 值序列；平滑、加權模塊323，用于平滑相關值序列得到新的相關值序列， 并加權平均所述新的相關值序列；時間同步位置確定模塊324，用于利用加 權平均后的所述新的相關值序列的最大值位置確定時間同步位置。本領域的技術人員在不脫離權利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條 件下，還可以對以上內(nèi)容進行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限 于以上的說明，而是由權利要求書的范圍來確定的。
權利要求
1.一種應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方法，其特征在于，包括步驟1，發(fā)送端在子幀固定位置構造參考信號，重復參考信號P次，P為自然數(shù)；步驟2，接收端截取相應位置的信號；步驟3，接收端利用參考信號和截取的信號求相關值序列；步驟4，接收端平滑相關值序列得到新的相關值序列；步驟5，接收端加權平均所述新的相關值序列；步驟6，接收端利用加權平均后的所述新的相關值序列的最大值位置確定時間同步位置。
2. 如權利要求1所述的應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方法，其特征在于，所述無線通信系統(tǒng)為E-UTRA無線通信系統(tǒng)。
3. 如權利要求2所述的應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方 法，其特征在于，步驟1中，所述固定位置由短塊位置決定。
4. 如權利要求2所述的應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方 法，其特征在于，所述的參考信號包括PN序列。
5. 如權利要求3所述的應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方 法，其特征在于，步驟2中，接收端截取短塊相應位置的信號以及其后長度 為L/P的信號，并去除長度為L/P的信號中包含的循環(huán)前綴，其中L為短塊 長度。
6. 如權利要求5所述的應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方 法，其特征在于，利用參考信號和截取的信號求相關值序列步驟使用參考信 號與所述短塊相應位置的信號以及去除了循環(huán)前綴的所述長度為L/P的信號 進《亍L次滑動相關，求得相關值序列A和A 。
7. 如權利要求6所述的應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方 法，其特征在于，步驟4中，A和(^中前L/P個相關值與其間隔為L/P的相 關值相加取均值，得到長度為L/P的新的相關值序列q和q 。
8. 如權利要求7所述的應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方法，其特征在于，步驟5中，加權平均的新的相關值序列按下式計算，C = WlC1+w2C2，其中{ , w':，,二^ ， SNR1和SNR2為參考信號所在短t央的信噪比。
9. 一種利用權利要求1-8中任意一項所述方法的時間同步裝置，包括發(fā) 送《端和接收端，其特征在于，所述發(fā)送端包括參考信號構造模塊，用于在子幀固定位置構造參考信號，重復參考信 號P次；所述接收端包括信號截取模塊，用于截取相應位置的信號；所述相關模塊，用于利用參考信號和截取的信號求相關值序列； 平滑、加權模塊，用于平滑相關值序列得到新的相關值序列，并加權平均所述新的相關值序列；時間同步位置確定模塊，用于利用加權平均后的所述新的相關值序列的最大值位置確定時間同步位置。
10. 如權利要求9所述的應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步裝 置，其特征在于，所述發(fā)送端為移動終端，所述接收端為基站接收端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應用在無線通信系統(tǒng)上行鏈路中的時間同步方法，包括步驟1，發(fā)送端在子幀固定位置構造參考信號，重復參考信號P次，P為自然數(shù)；步驟2，接收端截取相應位置的信號；步驟3，接收端利用參考信號和截取的信號求相關值序列；步驟4，接收端平滑相關值序列得到新的相關值序列；步驟5，接收端加權平均所述新的相關值序列；步驟6，接收端利用加權平均后的所述新的相關值序列的最大值位置確定時間同步位置。本發(fā)明在無線通信系統(tǒng)現(xiàn)有幀結構下實現(xiàn)，并且在保證同步方法精度的同時，未增加系統(tǒng)資源負擔，運算量很小，非常利于工程實現(xiàn)。
文檔編號H04L27/26GK101330316SQ200710117779
公開日2008年12月24日 申請日期2007年6月22日 優(yōu)先權日2007年6月22日
發(fā)明者波 馮, 斌 李 申請人:中興通訊股份有限公司