專利名稱：聯(lián)合多策略的ofdm幀同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中的同步技術(shù)，具體來說，涉及一種適用于寬帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼活l分復(fù)用的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法。
背景技術(shù)：
近年來，OFDM憑借頻譜利用率高、抵抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)， 成為了寬帶無線通信研究的熱點(diǎn)，并被廣泛應(yīng)用于廣播式的音頻、視頻領(lǐng)域和民用通信系統(tǒng)中。但是，與單載波系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)對(duì)同步誤差比較敏感。同步技術(shù)通常分為幀同步和頻率同步，而幀同步又可細(xì)分為幀檢測(cè)和定時(shí)同步，其中，幀檢測(cè)用于確定OFDM幀信號(hào)是否到來，定時(shí)同步則用于確定OFDM符號(hào)的起始位置。現(xiàn)有的幀同步方法大都是基于訓(xùn)練序列的相關(guān)運(yùn)算進(jìn)行的。Schmicn& Cox利用訓(xùn)練序列內(nèi)兩個(gè)完全相同部分的自相關(guān)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)幀同步。該方法對(duì)載波頻偏具有較強(qiáng)的抵抗能力，但定時(shí)位置存在一個(gè)平頂，導(dǎo)致定時(shí)不準(zhǔn)確。Tufvesson提出的幀同步方法直接利用訓(xùn)練序列的強(qiáng)相關(guān)特性，通過本地訓(xùn)練序列與接收序列互相關(guān)運(yùn)算進(jìn)行幀同步。該方法定時(shí)精度很高，能夠較好地抵抗噪聲的干擾，但容易受到頻偏的影響。這兩種方法的共性在于幀檢測(cè)和定時(shí)同步過程聯(lián)合進(jìn)行，其度量函數(shù)都是基于接收信號(hào)的相關(guān)運(yùn)算。由于干擾信號(hào)類型的多樣性，如果單獨(dú)選擇一種幀同步方法，就容易導(dǎo)致幀檢測(cè)性能降低以及定時(shí)同步位置準(zhǔn)確度下降。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上的不足，本發(fā)明提供了一種能夠有效抵抗噪聲、載波頻偏和同頻信號(hào)等干擾引起的誤同步，滿足OFDM系統(tǒng)對(duì)于幀同步的要求的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，它包括1)對(duì)接收信號(hào)序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，對(duì)接收信號(hào)序列進(jìn)行延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算，對(duì)延時(shí)接收信號(hào)序列進(jìn)行能量運(yùn)算；幻將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的互相關(guān)判決門限Tl進(jìn)行判決檢測(cè)，將自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的自相關(guān)判決門限T2進(jìn)行判決檢測(cè)，將自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與自適應(yīng)判決門限T3進(jìn)行判決檢測(cè)；3)檢測(cè)到幀到來后，對(duì)自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行峰值搜索，得到定時(shí)位置；4)根據(jù)定時(shí)位置調(diào)整接收信號(hào)序列位置，得到幀同步輸出信號(hào)。所述步驟1)中對(duì)接收信號(hào)序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算之前，分別對(duì)接收信號(hào)序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行符號(hào)函數(shù)運(yùn)算。所述步驟幻中檢測(cè)到有幀到來的條件為互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的互相關(guān)判決門限Tl。所述步驟幻中檢測(cè)到有幀到來的條件為互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的互相關(guān)判決門限Tl，且延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的自相關(guān)判決門限T2。所述步驟幻中檢測(cè)到有幀到來的條件為互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的互相關(guān)判決門限Tl，且延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的自相關(guān)判決門限T2和自適應(yīng)判決門限T3。
所述延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算的延時(shí)變量D與設(shè)定的本地訓(xùn)練序列重復(fù)部分的周期長度相等。所述延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算的延時(shí)變量D取值64各樣值點(diǎn)。所述互相關(guān)判決門限Tl取值范圍為10000 30000。所述自相關(guān)判決門限T2取值范圍為5000 15000。所述自適應(yīng)判決門限T3為能量運(yùn)算結(jié)果值與系數(shù)σ的乘積，所述系數(shù)σ取1/8。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法的幀檢測(cè)和定時(shí)同步過程聯(lián)合進(jìn)行，多策略幀檢測(cè)過程中的判決函數(shù)可直接被用于定時(shí)同步過程，從而降低了系統(tǒng)的運(yùn)算開銷；本發(fā)明在幀檢測(cè)過程中采用多策略的幀檢測(cè)方法，克服了傳統(tǒng)幀檢測(cè)方法的單一結(jié)構(gòu)，從而能夠同時(shí)去除噪聲、載波頻偏以及同頻信號(hào)干擾的影響，提高了 OFDM 幀信號(hào)的正確檢測(cè)概率；本發(fā)明在定時(shí)同步過程中，通過自相關(guān)運(yùn)算并選擇一定的累加窗口長度保證了定時(shí)位置的準(zhǔn)確度，克服了傳統(tǒng)定時(shí)同步方法受頻偏影響的缺點(diǎn)，從而提高了系統(tǒng)的定時(shí)同步性能。


圖1為本發(fā)明的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法的流程圖；圖2是本發(fā)明在IEEE 802. 16d標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用中的本地訓(xùn)練序列結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法的信號(hào)控制流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法采用聯(lián)合多策略的方式實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的幀同步，即首先對(duì)接收信號(hào)序列分別進(jìn)行符號(hào)互相關(guān)運(yùn)算、延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算和能量運(yùn)算，然后再通過預(yù)設(shè)的互相關(guān)判決門限和自相關(guān)判決門限(固定門限)，以及自適應(yīng)判決門限進(jìn)行檢測(cè)判決，OFDM幀信號(hào)到來之后對(duì)延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果值進(jìn)行峰值搜索，確定定時(shí)位置，最后根據(jù)定時(shí)位置調(diào)整接收信號(hào)序列位置，得到同步輸出信號(hào)。本發(fā)明的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法包括1)對(duì)接收信號(hào)序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行符號(hào)互相關(guān)運(yùn)算，對(duì)接收信號(hào)序列進(jìn)行延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算，對(duì)延時(shí)接收信號(hào)序列進(jìn)行能量運(yùn)算；2)將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的互相關(guān)判決門限Tl進(jìn)行判決檢測(cè)，將自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的自相關(guān)判決門限T2進(jìn)行判決檢測(cè)，將自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與自適應(yīng)判決門限T3 進(jìn)行判決檢測(cè)；幻檢測(cè)到幀到來后，對(duì)自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行峰值搜索，得到定時(shí)位置；4)根據(jù)定時(shí)位置調(diào)整接收信號(hào)序列位置，得到幀同步輸出信號(hào)。下面以IEEE 802. 16d無線城域網(wǎng)系統(tǒng)為例，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說明，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明同樣適用于其他 OFDM系統(tǒng)。IEEE 802. 16d標(biāo)準(zhǔn)的短訓(xùn)練序列結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括CP和4個(gè)重復(fù)部分，每個(gè)重復(fù)部分的周期長度為64個(gè)樣值點(diǎn)，基于標(biāo)準(zhǔn)的OFDM系統(tǒng)包含256個(gè)子載波數(shù)。本發(fā)明提出的方法利用短訓(xùn)練序列的循環(huán)特性來實(shí)現(xiàn)幀同步，方法的具體實(shí)現(xiàn)如圖3所示，具體步驟如下步驟(a)，對(duì)接收信號(hào)序列與本地訓(xùn)練序列(短訓(xùn)練序列)進(jìn)行符號(hào)互相關(guān)運(yùn)算， 對(duì)接收信號(hào)序列進(jìn)行延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算，對(duì)延時(shí)接收信號(hào)序列進(jìn)行能量運(yùn)算。本發(fā)明提出的幀同步方法聯(lián)合了幀檢測(cè)和定時(shí)同步過程，幀檢測(cè)過程的判決函數(shù)可直接用作于定時(shí)同步過程。傳統(tǒng)幀同步方法中，自相關(guān)曲線在定時(shí)位置存在一個(gè)平頂，導(dǎo)致定時(shí)不準(zhǔn)確，本發(fā)明提出的幀同步方法通過選擇一定的累加窗口長度消除了定時(shí)平頂?shù)挠绊?，從而保證了定時(shí)的精確度。假設(shè)接收信號(hào)序列為rn，本地短訓(xùn)練序列為ln，D設(shè)定為本地訓(xùn)練序列重復(fù)部分的周期長度，即64個(gè)樣值點(diǎn)。符號(hào)互相關(guān)運(yùn)算為接收信號(hào)序列的符號(hào)位與本地訓(xùn)練序列的符號(hào)位進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，然后再取模平方I · I2，具體表示如下
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，它包括1)對(duì)接收信號(hào)序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，對(duì)接收信號(hào)序列進(jìn)行延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算，對(duì)延時(shí)接收信號(hào)序列進(jìn)行能量運(yùn)算；2)將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的互相關(guān)判決門限Tl進(jìn)行判決檢測(cè)，將自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的自相關(guān)判決門限T2進(jìn)行判決檢測(cè)，將自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與自適應(yīng)判決門限T3進(jìn)行判決檢測(cè)；3)檢測(cè)到幀到來后，對(duì)自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行峰值搜索，得到定時(shí)位置；4)根據(jù)定時(shí)位置調(diào)整接收信號(hào)序列位置，得到幀同步輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，所述步驟1)中對(duì)接收信號(hào)序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算之前，分別對(duì)接收信號(hào)序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行符號(hào)函數(shù)運(yùn)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，所述步驟 3)中檢測(cè)到有幀到來的條件為互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的互相關(guān)判決門限Tl。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，所述步驟 3)中檢測(cè)到有幀到來的條件為互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的互相關(guān)判決門限Tl，且延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的自相關(guān)判決門限T2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，所述步驟 3)中檢測(cè)到有幀到來的條件為互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的互相關(guān)判決門限Tl，且延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果超出固定的自相關(guān)判決門限T2和自適應(yīng)判決門限T3。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，所述延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算的延時(shí)變量D與設(shè)定的本地訓(xùn)練序列重復(fù)部分的周期長度相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，所述延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算的延時(shí)變量D取值64各樣值點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，所述互相關(guān)判決門限Tl取值范圍為10000 30000。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，所述自相關(guān)判決門限T2取值范圍為5000 15000。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，其特征在于，所述自適應(yīng)判決門限T3為能量運(yùn)算結(jié)果值與系數(shù)σ的乘積，所述系數(shù)σ取1/8。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠有效抵抗噪聲、載波頻偏和同頻信號(hào)等干擾引起的誤同步，滿足OFDM系統(tǒng)對(duì)于幀同步的要求的聯(lián)合多策略的OFDM幀同步方法，它包括1)對(duì)接收信號(hào)序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行符號(hào)互相關(guān)運(yùn)算，對(duì)接收信號(hào)序列進(jìn)行延時(shí)自相關(guān)運(yùn)算，對(duì)延時(shí)接收信號(hào)序列進(jìn)行能量運(yùn)算；2)將互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的互相關(guān)判決門限T1進(jìn)行判決檢測(cè)，將自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的自相關(guān)判決門限T2進(jìn)行判決檢測(cè)，將自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與自適應(yīng)判決門限T3進(jìn)行判決檢測(cè)；3)檢測(cè)到幀到來后，對(duì)自相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行峰值搜索，得到定時(shí)位置；4)根據(jù)定時(shí)位置調(diào)整接收信號(hào)序列位置，得到幀同步輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102497349SQ201110435510
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者吳宇, 唐燕群, 張曉瀛, 熊春林, 王德剛, 王欣, 魏急波 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)