專利名稱：用于非連續(xù)頻譜ofdm動(dòng)態(tài)頻譜接入的頻譜同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及采用正交頻分復(fù)用信號(hào)(OFDM)的動(dòng)態(tài)頻譜 接入方法，具體地說是一種保持接收端與發(fā)射端頻譜同步的方法，頻譜同步是指接收端能 夠找出發(fā)送端使用的OFDM子載波數(shù)量和位置。
背景技術(shù)：
隨著通信需求的不斷發(fā)展和可供通信的頻譜資源變得日益稀少，基于認(rèn)知無線電 的動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)是一種有前途的解決方案，因?yàn)樗軌蛞砸环N機(jī)會(huì)主義的方式復(fù)用和 分享頻譜資源。也就是說當(dāng)授權(quán)用戶不使用某段頻譜時(shí)，非授權(quán)用戶被允許識(shí)別和使用該 段瞬時(shí)頻譜。對(duì)于寬帶非授權(quán)用戶來說，OFDM是一種很好的信號(hào)結(jié)構(gòu)，因?yàn)槔肙FDM能夠有效 地在非連續(xù)的頻帶上傳輸通信信號(hào)。為了避免對(duì)正在工作的授權(quán)用戶形成干擾，非授權(quán)用 戶可以只使用部分OFDM的子載波傳輸信號(hào)，這些 被使用的子載波可以是不連續(xù)的。在動(dòng)態(tài)變化的頻譜環(huán)境中，非授權(quán)用戶的發(fā)送方會(huì)根據(jù)授權(quán)用戶對(duì)頻譜的使用情 況隨時(shí)改變其使用的子載波個(gè)數(shù)和位置。對(duì)于非授權(quán)用戶的接收方而言，一個(gè)關(guān)鍵的問題 是保持和發(fā)送方同步，即接收方要了解發(fā)送方采用了哪些子載波。如果接收方采用的子載 波個(gè)數(shù)和位置與發(fā)送方的不同，顯然將造成嚴(yán)重的誤碼率和誤包率惡化。我們將上述的同 步問題稱為頻譜同步問題。頻譜同步問題是非連續(xù)OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵問 題，目前，相關(guān)的研究和技術(shù)還相當(dāng)少。與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)有部分帶寬模式(FBff Mode)檢測(cè)和同步方法，見Y. W. Jae，G. K. Hyun，H. K. Yun， S. Iickho, and S. S. Myung,"Fractional Bandwidth Mode Detectionand Synchronization for OFDM-Based Cognitive Radio Systems,，，in Proc. IEEE Vehicular Technology Conference, May 2008,pp.1599-1603。部分帶寬模式同步方法是通過將接收信息與數(shù)種可能的部分帶寬模式進(jìn)行匹配 來實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)事先定義好21種部分帶寬模式，每種模式使用的子載波個(gè)數(shù)和位置是固定 的。發(fā)送方只能用其中一種部分帶寬模式發(fā)送信號(hào)。接收方通過檢測(cè)接收信號(hào)中的部分帶 寬模式實(shí)現(xiàn)頻譜同步。部分帶寬模式檢測(cè)和同步方法的系統(tǒng)模型如圖1所示。發(fā)送方通過頻譜感知 (Sensing)確定一個(gè)最合適的部分帶寬模式(FBW Mode)，并使用該模式中規(guī)定的子載波發(fā) 送信號(hào)。接收方通過檢測(cè)接收信號(hào)中的部分帶寬模式實(shí)現(xiàn)頻譜同步。上述方案的缺點(diǎn)是系統(tǒng)能定義的部分帶寬模式數(shù)量十分有限，因?yàn)椴糠謳捘Ｊ?多，會(huì)影響檢測(cè)的正確率。上述論文中僅能提供21種模式，這21模式甚至不能支持非連續(xù) 的頻譜情況。在部分帶寬模式數(shù)量有限的情況下，系統(tǒng)無法針對(duì)頻譜環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，作出 精確細(xì)致的調(diào)整，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的頻譜利用效率不能得到充分提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于非連續(xù)OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入的頻譜同步方法，該方 法可以實(shí)現(xiàn)帶內(nèi)傳輸同步信息，并且不需要額外的專用的帶外控制信道。本發(fā)明提供的用于非連續(xù)頻譜OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入的頻譜同步方法，其特征在于， 該方法包括下述步驟(1)發(fā)射數(shù)據(jù)幀每個(gè)數(shù)據(jù)幀均由訓(xùn)練符號(hào)、同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)依次前后相連組成，其中，訓(xùn)練符 號(hào)在頻域上用矢量P = [P” L，Pk, L PJ表示，Pk表示訓(xùn)練符號(hào)在第k個(gè)子載波上的幅度和 相位，其中，Pk = P' k ‘ Tk其中N表示子載波的總數(shù)，k表示子載波的序號(hào)，k = 1，2，L，N, P' k是矢量P' =[P' i，L，P' k，L，P' N]中的元素，P'表示在頻譜連續(xù)的情況下系統(tǒng)使用的訓(xùn)練符號(hào)； Tk表示第k個(gè)子載波的狀態(tài)，如果該子載波可用，Tk = 1，否則Tk = 0 ；同步符號(hào)在頻域上用矢量C= [C1, L, Ck, L, CJ表示，其中Ck表示同步符號(hào)在第k 個(gè)子載波上的幅度和相位，Vk = C' k ‘ Tk其中C' k是矢量C' = [C' 1； L, C' k，L，C' N]中的元素，設(shè)M為調(diào)制的階數(shù)， C'由同步字調(diào)制符號(hào)S重復(fù)M倍得到，即C' k = Sn ;n = kmod(Ν/Μ)其中kmod (Ν/Μ)表示k對(duì)(Ν/Μ)取余，(Ν/Μ)為一正整數(shù)；Sn是矢量S = [S1, L， Sn, L，S(N/M)]中的元素，其中η表示矢量S中元素的序號(hào)，η = 1,2, L，(Ν/Μ) ；S由同步字B 經(jīng)過糾錯(cuò)編碼器編碼，交織器交織，M階調(diào)制得到，其中同步字B表示可用子載波的位置；數(shù)據(jù)符號(hào)在頻率上用矢量D= [D1, L, Dk, L, DJ表示，其中Dk表示數(shù)據(jù)符號(hào)在第k 個(gè)子載波上的幅度和相位；數(shù)據(jù)比特經(jīng)過糾錯(cuò)編碼器編碼，交織器交織，調(diào)制，得到長(zhǎng)度是V的調(diào)制數(shù)據(jù)符號(hào) 序列D' = [D' 1 L,D' i，L，D' v]，其中，i表示調(diào)制數(shù)據(jù)符號(hào)序列中元素的序號(hào)，i = 1， 2，L，V，D',中的V個(gè)元素依次映射到矢量D中V個(gè)可用子載波上，其余不可用子載波設(shè)為 0，得到數(shù)據(jù)符號(hào)D ；(2)接收數(shù)據(jù)幀接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行移除循環(huán)前綴，串并轉(zhuǎn)換，快速傅立葉變換處理，得到受信道干 擾產(chǎn)生失真的幀；(3)頻譜粗同步(3. 1)計(jì)算接收訓(xùn)練符號(hào)與發(fā)射訓(xùn)練符號(hào)在子載波k上的局部相關(guān)系數(shù)接收到的第k個(gè)子載波上的訓(xùn)練符號(hào)表示為Uk，當(dāng)L < k彡N-L時(shí)，子載波k上的 局部相關(guān)系數(shù)P k為<formula>formula see original document page 7</formula>其中L決定了參與局部相關(guān)計(jì)算的子載波個(gè)數(shù)，L的取值范圍為1,，其
中對(duì)#_1向下取整；QV )H和(U,)H分別表示對(duì)P/和U,進(jìn)行Hermitian轉(zhuǎn)置； L 2 J 2(3. 2)將P k按大小排序，接收端選取其中最大的W個(gè)所對(duì)應(yīng)的子載波作為接收端 可用子載波，其余子載波為不可用子載波；粗同步中參數(shù)W選為發(fā)送端最小可用子載波數(shù) 和系統(tǒng)最大子載波數(shù)相加后的一半；(4)頻譜細(xì)同步(4. 1)令 m = 0，Yn = 0 ；(4. 2)如果第(n+m · (Ν/Μ))個(gè)子載波是粗同步中確定的可用子載波，進(jìn)入步驟 (4. 3)，否則進(jìn)入步驟(4.4)；(4. 3)當(dāng) R < (n+m · (Ν/Μ))彡 N-R 時(shí)，應(yīng)一.(應(yīng)))為
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中R決定了參與信道估計(jì)計(jì)算的子載波個(gè)數(shù)，R的取值范圍為1<formula>formula see original document page 8</formula>然后轉(zhuǎn)入步驟(4. 5)；(4. 4)直接設(shè)置為 o ；(4. 5)通過最大比例合并算法得到對(duì)應(yīng)于Sn的接收符號(hào)\，即<formula>formula see original document page 8</formula>其中，F(xiàn)(n+m._))表示接收到的第(n+m (N/M))個(gè)子載波上的同步符號(hào)， 應(yīng)[L.(應(yīng)》表示對(duì)應(yīng)一.(應(yīng)》進(jìn)行Hermitian轉(zhuǎn)置，應(yīng)一.(應(yīng)))是第(n+m (N/M))個(gè)子 載波上信道響應(yīng)的估計(jì)值；(4.6)令m = m+l，判斷m彡M-1，如果是，進(jìn)入步驟(4. 2)，否則轉(zhuǎn)入步驟(4.7)；(4. 7)將Yn進(jìn)行解調(diào)、解交織和譯碼獲取同步字。(5)數(shù)據(jù)接收根據(jù)獲取的同步字確定子帶的位置，從子帶中的子載波上接收數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行解 調(diào)，解交織，糾錯(cuò)解碼得到發(fā)射的數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過發(fā)送端發(fā)送一個(gè)同步符號(hào)給接收端，同步符號(hào)由同步字經(jīng)過卷積編 碼、調(diào)制和重復(fù)編碼形成。同步字描述了發(fā)送端使用了哪些子載波。接收端使用最大比例 合并方法進(jìn)行同步字的檢測(cè)，利用檢測(cè)得到的同步字進(jìn)行頻譜同步。本發(fā)明不需要額外的 專用的帶外控制信道就可以實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的頻譜同步，所提的技術(shù)方案屬于帶內(nèi)傳輸同步 信息的方法，即通過一個(gè)同步符號(hào)來傳輸同步信息。該同步符號(hào)位于訓(xùn)練符號(hào)之后，數(shù)據(jù)符 號(hào)之前。本發(fā)明屬于帶內(nèi)信令解決方案，節(jié)省了頻譜資源，減少了系統(tǒng)的處理時(shí)延，保證了 頻譜同步的實(shí)時(shí)性。


圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明非連續(xù)OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入系統(tǒng)框圖；圖3為本發(fā)明子帶劃分示意圖；圖4是本發(fā)明同步符號(hào)生成步驟流程框圖；圖5是本發(fā)明幀結(jié)構(gòu)和接收機(jī)處理過程。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供的實(shí)施例具體包括以下步驟1、一種用于非連續(xù)頻譜OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入的頻譜同步方法，其特征在于，該方法 包括下述步驟(1)發(fā)射數(shù)據(jù)幀每個(gè)數(shù)據(jù)幀均由訓(xùn)練符號(hào)、同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)依次前后相連組成，其中，訓(xùn)練符 號(hào)在頻域上用矢量P = [P” L，Pk，L PN]表示，Pk表示訓(xùn)練符號(hào)在第k個(gè)子載波上的幅度和相位，Pk = P' k ‘ Tk其中N表示子載波的總數(shù)，k表示子載波的序號(hào)，k = 1，2，L，N, P' k是矢量P' =[P' i，L，P' k，L，P' N]中的元素，P'表示在頻譜連續(xù)的情況下系統(tǒng)使用的訓(xùn)練符號(hào)。 Tk表示第k個(gè)子載波的狀態(tài)，如果該子載波可用，Tk = 1，否則Tk = 0 ；同步符號(hào)在頻域上用矢量C= [C^L^^L,^]表示，其中Ck表示同步符號(hào)在第k 個(gè)子載波上的幅度和相位，Ck = C' k.Tk其中C' k是矢量C' = [C' C' k，L，C' N]中的元素，C'由同步字調(diào)制符 號(hào)S重復(fù)M倍得到，即C' k = Sn ;n = kmod(N/M)其中kmod (N/M)表示k對(duì)(N/M)取余，N和M滿足整除關(guān)系，即(N/M)為一正整數(shù)。 Sn是矢量S= [SpL，Sn，L，S(N/M)]中的元素，其中n表示矢量S中元素的序號(hào)，n = 1,2, L，(N/M)。S由同步字B經(jīng)過糾錯(cuò)編碼器編碼，交織器交織，M階調(diào)制(如PSK和QAM調(diào)制) 得到，其中同步字B表示可用子載波的位置。本發(fā)明中用同步字表示可用子載波位置，下面 舉例一種同步字獲取的方法，但本發(fā)明并不局限于這種方法，也可以采用其它的方式獲取 同步字。規(guī)定非連續(xù)頻譜OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入系統(tǒng)使用V個(gè)子載波進(jìn)行通信，V的取值范 圍為[1，N]；假設(shè)V個(gè)非連續(xù)的可用子載波能夠分成各自連續(xù)的Q段，稱為Q個(gè)子帶；用每 個(gè)子帶的開始子載波序號(hào)和結(jié)束子載波序號(hào)表示這些子帶的位置；第q個(gè)子帶的開始子載 波序號(hào)kqs的二進(jìn)制數(shù)表示為(kqs)2 ；結(jié)束子載波序號(hào)、的二進(jìn)制數(shù)表示為(kqe)2，其中 1彡q彡Q，(kqs) 2和(kqe) 2各用「l0g2 個(gè)比特表示，「l0g2 表示對(duì)lo&N向上取整；則 B = [(kls)2，(kle)2，L，(kqs)2，(kqe)2，L(KQs)2，(KQe) 2]，B 中共有20 「log2 個(gè)比特。數(shù)據(jù)符號(hào)在頻率上用矢量D= [D^L^^L^J表示，其中Dk表示數(shù)據(jù)符號(hào)在第k 個(gè)子載波上的幅度和相位；數(shù)據(jù)比特經(jīng)過糾錯(cuò)編碼器編碼，交織器交織，調(diào)制，得到長(zhǎng)度是V的調(diào)制數(shù)據(jù)符號(hào) 序列D' = [D' i，L，D' i，L，D' v]，其中，i表示調(diào)制數(shù)據(jù)符號(hào)序列中元素的序號(hào)，i = 1， 2，L，V，D' i中的V個(gè)元素依次映射到矢量D中V個(gè)可用子載波上，其余不可用子載波設(shè)為 0，得到數(shù)據(jù)符號(hào)D。(2)接收數(shù)據(jù)幀接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行移除循環(huán)前綴，串并轉(zhuǎn)換，快速傅立葉變換處理，得到受信道干 擾產(chǎn)生失真的幀。(3)頻譜粗同步非連續(xù)頻譜OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入系統(tǒng)的接收端根據(jù)接收到的訓(xùn)練符號(hào)進(jìn)行頻譜粗 同步。(3. 1)計(jì)算接收訓(xùn)練符號(hào)與發(fā)射訓(xùn)練符號(hào)在子載波k上的局部相關(guān)系數(shù)接收到的第k個(gè)子載波上的訓(xùn)練符號(hào)表示為Uk，當(dāng)L < k彡N-L時(shí)，子載波k上的 局部相關(guān)系數(shù)P k為<formula>formula see original document page 10</formula>
其中L決定了參與局部相關(guān)計(jì)算的子載波個(gè)數(shù)，L的取值范圍為1, -y-， (Pr' )H和(Ur)H分別表示對(duì)Pr'和Ur進(jìn)行Hermitian轉(zhuǎn)置。(3. 2)將P k按大小排序，接收端選取其中最大的W個(gè)所對(duì)應(yīng)的子載波作為接收端 可用子載波，其余子載波為不可用子載波，上述過程我們稱為頻譜粗同步。在干擾比較大的 情況下，頻譜粗同步存在一定的概率出現(xiàn)可用子載波判斷錯(cuò)誤的情況，利用頻譜細(xì)同步可 以得到糾正。粗同步中參數(shù)W選為發(fā)送端最小可用子載波數(shù)和系統(tǒng)最大子載波數(shù)相加后的 一半，這樣可以保證大部分發(fā)送端的可用子載波成為接收端的可用子載波，同時(shí)又能去除 一部分不可用子載波，保證系統(tǒng)性能有一定程度的提高。(4)頻譜細(xì)同步通過頻譜粗同步得到的可用子載波與不可用子載波信息以及接收到的同步符號(hào) 來完成頻譜細(xì)同步。具體是通過最大比例合并算法得到對(duì)應(yīng)于Sn的接收符號(hào)Yn，即
<formula>formula see original document page 10</formula>其中，F(xiàn)(n+ni.(N/M))表示接收到的第(n+m* (N/M))個(gè)子載波上的同步符號(hào)， 應(yīng)[L.(應(yīng)》表示對(duì)應(yīng)一.(應(yīng)》進(jìn)行Hermitian轉(zhuǎn)置，應(yīng)一.(應(yīng)))是第(n+m (N/M))個(gè)子 載波上信道響應(yīng)的估計(jì)值。如果第(n+m* (N/M))個(gè)子載波是粗同步中確定了的可用子載 波，當(dāng) R < (n+m (N/M)) ( N-R 時(shí)，應(yīng)一.(應(yīng)))為
<formula>formula see original document page 10</formula><formula>formula see original document page 11</formula>
其中R決定了參與信道估計(jì)計(jì)算的子載波個(gè)數(shù)，R的取值范圍為1, -y-。如
果第(n+m (N/M))個(gè)子載波是粗同步中確定了的不可用子載波，直接設(shè)置為0。將Yn進(jìn)行解調(diào)、解交織和譯碼就可以獲取同步字。(5)數(shù)據(jù)接收經(jīng)過頻譜細(xì)同步得到正確的同步字后，接收方可知道發(fā)送方使用了哪些子載波， 然后接收數(shù)據(jù)符號(hào)并只從這些使用了的子載波上解調(diào)數(shù)據(jù)。然后進(jìn)行解交織，糾錯(cuò)解碼得 到發(fā)射的數(shù)據(jù)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種用于非連續(xù)頻譜OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入的頻譜同步方法，其特征在于，該方法包括下述步驟(1)發(fā)射數(shù)據(jù)幀每個(gè)數(shù)據(jù)幀均由訓(xùn)練符號(hào)、同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)依次前后相連組成，其中，訓(xùn)練符號(hào)在頻域上用矢量P＝[P1，L，Pk，L PN]表示，Pk表示訓(xùn)練符號(hào)在第k個(gè)子載波上的幅度和相位，其中，Pk＝P′k·Tk其中N表示子載波的總數(shù)，k表示子載波的序號(hào)，k＝1，2，L，N，P′k是矢量P′＝[P′1，L，P′k，L，P′N]中的元素，P′表示在頻譜連續(xù)的情況下系統(tǒng)使用的訓(xùn)練符號(hào)；Tk表示第k個(gè)子載波的狀態(tài)，如果該子載波可用，Tk＝1，否則Tk＝0；同步符號(hào)在頻域上用矢量C＝[C1，L，Ck，L，CN]表示，其中Ck表示同步符號(hào)在第k個(gè)子載波上的幅度和相位，Ck＝C′k·Tk其中C′k是矢量C′＝[C′1，L，C′k，L，C′N]中的元素，設(shè)M為調(diào)制的階數(shù)，C′由同步字調(diào)制符號(hào)S重復(fù)M倍得到，即C′k＝Sn；n＝k mod(N/M)其中k mod(N/M)表示k對(duì)(N/M)取余，(N/M)為一正整數(shù)；Sn是矢量S＝[S1，L，Sn，L，S(N/M)]中的元素，其中n表示矢量S中元素的序號(hào)，n＝1，2，L，(N/M)；S由同步字B經(jīng)過糾錯(cuò)編碼器編碼，交織器交織，M階調(diào)制得到，其中同步字B表示可用子載波的位置；數(shù)據(jù)符號(hào)在頻率上用矢量D＝[D1，L，Dk，L，DN]表示，其中Dk表示數(shù)據(jù)符號(hào)在第k個(gè)子載波上的幅度和相位；數(shù)據(jù)比特經(jīng)過糾錯(cuò)編碼器編碼，交織器交織，調(diào)制，得到長(zhǎng)度是V的調(diào)制數(shù)據(jù)符號(hào)序列D′＝[D′1，L，D′i，L，D′V]，其中，i表示調(diào)制數(shù)據(jù)符號(hào)序列中元素的序號(hào)，i＝1，2，L，V，D′i中的V個(gè)元素依次映射到矢量D中V個(gè)可用子載波上，其余不可用子載波設(shè)為0，得到數(shù)據(jù)符號(hào)D；(2)接收數(shù)據(jù)幀接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行移除循環(huán)前綴，串并轉(zhuǎn)換，快速傅立葉變換處理，得到受信道干擾產(chǎn)生失真的幀；(3)頻譜粗同步(3.1)計(jì)算接收訓(xùn)練符號(hào)與發(fā)射訓(xùn)練符號(hào)在子載波k上的局部相關(guān)系數(shù)接收到的第k個(gè)子載波上的訓(xùn)練符號(hào)表示為Uk，當(dāng)L＜k≤N-L時(shí)，子載波k上的局部相關(guān)系數(shù)ρk為 <mrow><msub> <mi>&rho;</mi> <mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>|</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>r</mi><mo>=</mo><mi>k</mi><mo>-</mo><mi>L</mi> </mrow> <mrow><mi>k</mi><mo>+</mo><mi>L</mi> </mrow></munderover><msub> <mi>U</mi> <mi>r</mi></msub><mo>&CenterDot;</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><msup> <msub><mi>P</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>&prime;</mo></msup><mo>)</mo> </mrow> <mi>H</mi></msup><mo>|</mo> </mrow> <mrow><msqrt> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mi>L</mi></mrow><mrow> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mi>L</mi></mrow> </munderover> <msub><mi>U</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>&CenterDot;</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>U</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mi>H</mi> </msup></msqrt><msqrt> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mi>L</mi></mrow><mrow> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mi>L</mi></mrow> </munderover> <msup><msub> <mi>P</mi> <mi>r</mi></msub><mo>&prime;</mo> </msup> <mo>&CenterDot;</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <msup><msub> <mi>P</mi> <mi>r</mi></msub><mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow><mi>H</mi> </msup></msqrt> </mrow></mfrac> </mrow>當(dāng)1≤k≤L時(shí)， <mrow><msub> <mi>&rho;</mi> <mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>|</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>r</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>k</mi><mo>+</mo><mi>L</mi> </mrow></munderover><msub> <mi>U</mi> <mi>r</mi></msub><mo>&CenterDot;</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><msup> <msub><mi>P</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>&prime;</mo></msup><mo>)</mo> </mrow> <mi>H</mi></msup><mo>|</mo> </mrow> <mrow><msqrt> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mrow> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mi>L</mi></mrow> </munderover> <msub><mi>U</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>&CenterDot;</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>U</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mi>H</mi> </msup></msqrt><msqrt> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mrow> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mi>L</mi></mrow> </munderover> <msup><msub> <mi>P</mi> <mi>r</mi></msub><mo>&prime;</mo> </msup> <mo>&CenterDot;</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <msup><msub> <mi>P</mi> <mi>r</mi></msub><mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow><mi>H</mi> </msup></msqrt> </mrow></mfrac> </mrow>當(dāng)N-L＜k≤N時(shí) <mrow><msub> <mi>&rho;</mi> <mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>|</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>r</mi><mo>=</mo><mi>k</mi><mo>-</mo><mi>L</mi> </mrow> <mi>N</mi></munderover><msub> <mi>U</mi> <mi>r</mi></msub><mo>&CenterDot;</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><msup> <msub><mi>P</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>&prime;</mo></msup><mo>)</mo> </mrow> <mi>H</mi></msup><mo>|</mo> </mrow> <mrow><msqrt> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mi>L</mi></mrow><mi>N</mi> </munderover> <msub><mi>U</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>&CenterDot;</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>U</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mi>H</mi> </msup></msqrt><msqrt> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mi>L</mi></mrow><mi>N</mi> </munderover> <msup><msub> <mi>P</mi> <mi>r</mi></msub><mo>&prime;</mo> </msup> <mo>&CenterDot;</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <msup><msub> <mi>P</mi> <mi>r</mi></msub><mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow><mi>H</mi> </msup></msqrt> </mrow></mfrac> </mrow>其中L決定了參與局部相關(guān)計(jì)算的子載波個(gè)數(shù)，L的取值范圍為(Pr′)H和(Ur)H分別表示對(duì)Pr′和Ur進(jìn)行Hermitian轉(zhuǎn)置；(3.2)將ρk按大小排序，接收端選取其中最大的W個(gè)所對(duì)應(yīng)的子載波作為接收端可用子載波，其余子載波為不可用子載波；粗同步中參數(shù)W選為發(fā)送端最小可用子載波數(shù)和系統(tǒng)最大子載波數(shù)相加后的一半；(4)頻譜細(xì)同步(4.1)令m＝0，Yn＝0；(4.2)如果第(n+m·(N/M))個(gè)子載波是粗同步中確定的可用子載波，進(jìn)入步驟(4.3)，否則進(jìn)入步驟(4.4)；(4.3)當(dāng)R＜(n+m·(N/M))≤N-R時(shí)，為 <mrow><msub> <mover><mi>H</mi><mo>^</mo> </mover> <mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mi>m</mi><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>N</mi> <mo>/</mo> <mi>M</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>)</mo> </mrow></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>&CenterDot;</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>M</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>R</mi> </mrow> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>&CenterDot;</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>M</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>R</mi> </mrow></munderover><mfrac> <msub><mi>U</mi><mi>j</mi> </msub> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><msubsup> <mi>P</mi> <mi>j</mi> <mo>&prime;</mo></msubsup> </mrow></mfrac> </mrow>當(dāng)1≤(n+m·(N/M))≤R時(shí) <mrow><msub> <mover><mi>H</mi><mo>^</mo> </mover> <mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mi>m</mi><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>N</mi> <mo>/</mo> <mi>M</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>)</mo> </mrow></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo></mo> </mrow> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>&CenterDot;</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>M</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>R</mi> </mrow></munderover><mfrac> <msub><mi>U</mi><mi>j</mi> </msub> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><msubsup> <mi>P</mi> <mi>j</mi> <mo>&prime;</mo></msubsup> </mrow></mfrac> </mrow>當(dāng)N-R＜(n+m·(N/M))≤N時(shí) <mrow><msub> <mover><mi>H</mi><mo>^</mo> </mover> <mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mi>m</mi><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>N</mi> <mo>/</mo> <mi>M</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>)</mo> </mrow></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>&CenterDot;</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>M</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>R</mi> </mrow> <mi>N</mi></munderover><mfrac> <msub><mi>U</mi><mi>j</mi> </msub> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><msubsup> <mi>P</mi> <mi>j</mi> <mo>&prime;</mo></msubsup> </mrow></mfrac> </mrow>其中R決定了參與信道估計(jì)計(jì)算的子載波個(gè)數(shù)，R的取值范圍為然后轉(zhuǎn)入步驟(4.5)；(4.4)直接設(shè)置為0；(4.5)通過最大比例合并算法得到對(duì)應(yīng)于Sn的接收符號(hào)Yn，即 <mrow><msub> <mi>Y</mi> <mi>n</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>Y</mi> <mi>n</mi></msub><mo>+</mo><msub> <mi>F</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mi>m</mi><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>N</mi> <mo>/</mo> <mi>M</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>)</mo> </mrow></msub><mo>&CenterDot;</mo><msubsup> <mover><mi>H</mi><mo>^</mo> </mover> <mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mi>m</mi><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>N</mi> <mo>/</mo> <mi>M</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>)</mo> </mrow> <mi>H</mi></msubsup> </mrow>其中，F(xiàn)(n+m·(N/M))表示接收到的第(n+m·(N/M))個(gè)子載波上的同步符號(hào)，表示對(duì)進(jìn)行Hermitian轉(zhuǎn)置，是第(n+m·(N/M))個(gè)子載波上信道響應(yīng)的估計(jì)值；(4.6)令m＝m+1，判斷m≤M-1，如果是，進(jìn)入步驟(4.2)，否則轉(zhuǎn)入步驟(4.7)；(4.7)將Yn進(jìn)行解調(diào)、解交織和譯碼獲取同步字。(5)數(shù)據(jù)接收根據(jù)獲取的同步字確定子帶的位置，從子帶中的子載波上接收數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行解調(diào)，解交織，糾錯(cuò)解碼得到發(fā)射的數(shù)據(jù)。FDA0000021064580000031.tif,FDA0000021064580000032.tif,FDA0000021064580000036.tif,FDA0000021064580000037.tif,FDA0000021064580000042.tif,FDA0000021064580000043.tif,FDA0000021064580000044.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻譜同步方法，其特征在于，同步字B按照下述過程得到 規(guī)定非連續(xù)頻譜OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入系統(tǒng)使用V個(gè)子載波進(jìn)行通信，V的取值范圍為 [1，N]；假設(shè)V個(gè)非連續(xù)的可用子載波能夠分成各自連續(xù)的Q段，稱為Q個(gè)子帶；用每個(gè) 子帶的開始子載波序號(hào)和結(jié)束子載波序號(hào)表示這些子帶的位置；第q個(gè)子帶的開始子載 波序號(hào)kqs的二進(jìn)制數(shù)表示為(kqs)2 ；結(jié)束子載波序號(hào)、的二進(jìn)制數(shù)表示為(kqe)2，其中1≤q≤Q，(kqs)2和(kqe)2各用「log2#1個(gè)比特表示，「l0g2 表示對(duì)10&N向上取整； 則B= [(kls)2，(kle)2，L，(kqs)2，(kqe)2，L(kQs)2，(kQe) 2]，B 中共有 20 「log2 個(gè)比特。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于非連續(xù)頻譜OFDM動(dòng)態(tài)頻譜接入的頻譜同步方法，其過程為①發(fā)射數(shù)據(jù)幀，每個(gè)數(shù)據(jù)幀均由訓(xùn)練符號(hào)、同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)依次前后相連組成；②接收數(shù)據(jù)幀；③頻譜粗同步；④頻譜細(xì)同步接收端使用最大比例合并方法進(jìn)行同步字的檢測(cè)，利用檢測(cè)得到的同步字進(jìn)行頻譜同步；⑤數(shù)據(jù)接收根據(jù)獲取的同步字確定子帶的位置，從子帶中的子載波上接收數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行解調(diào)，解交織，糾錯(cuò)解碼得到發(fā)射的數(shù)據(jù)。本發(fā)明屬于帶內(nèi)信令解決方案，節(jié)省了頻譜資源，減少了系統(tǒng)的處理時(shí)延，保證了頻譜同步的實(shí)時(shí)性。
文檔編號(hào)H04W16/14GK101835167SQ20101016105
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月1日
發(fā)明者孫小軍, 屈代明, 江濤 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)