專利名稱：一種提高無線信道測量的定時(shí)同步精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高無線信道測量的定時(shí)同步精度的方法。
背景技術(shù)：
在實(shí)際的無線通信系統(tǒng)中，由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)采用不同的基準(zhǔn)時(shí)鐘源，信號(hào)從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)之間存在傳輸時(shí)延，發(fā)射機(jī)的數(shù)模變換器(Digital-to-AnalogConverter, D/A)和接收機(jī)的模數(shù)變換器(Analog-to-Digital Converter,A/D)存在變換時(shí)延，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的射頻電路中的濾波器等也會(huì)引入時(shí)延，因此發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間必然存在定時(shí)偏移。在無線信道測量中，信道沖激響應(yīng)是最重要的待測參數(shù)，而定時(shí)偏移會(huì)顯著影響信道沖激響應(yīng)的準(zhǔn)確度。無線傳輸信道通常模型化為線性卷積信道，即接收信號(hào)是發(fā)送信號(hào)與信道沖激響應(yīng)的卷積。如果發(fā)送信號(hào)被分解為前后相繼的傳輸塊，并在每個(gè)傳輸塊前加上循環(huán)前綴 (Cyclic Prefix, CP)，在接收端丟棄CP后，線性卷積信道可以轉(zhuǎn)化為循環(huán)卷積信道，與每個(gè)傳輸塊相應(yīng)的接收信號(hào)是發(fā)送信號(hào)與信道沖激響應(yīng)的循環(huán)卷積。由于循環(huán)卷積信道矩陣總是可以通過離散傅立葉變換(Discrete FourierTransform, DFT)矩陣對(duì)角化，當(dāng)發(fā)送端對(duì)每個(gè)傳輸塊進(jìn)行反離散傅立葉變換(Inverse DFT, IDFT)之后再加循環(huán)前綴傳輸， 則接收到的信號(hào)經(jīng)過DFT之后即為發(fā)送信號(hào)與信道DFT變換系數(shù)的單點(diǎn)乘積，此時(shí)傳統(tǒng)的單載波系統(tǒng)中多徑傳播所帶來的符號(hào)間干擾問題被克服。正交頻分復(fù)用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing,0FDM)正是這樣的傳輸系統(tǒng),近年來得到了廣泛的研究與應(yīng)用，在新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)極有可能得到應(yīng)用。值得注意的是，由于采用分塊的傳輸與檢測，分塊傳輸方案對(duì)定時(shí)同步精度較為敏感。對(duì)于信道測量來說，由于需要精確獲得信道沖激響應(yīng)參數(shù)，因此對(duì)定時(shí)精度的要求也非常高。目前，提高分塊傳輸系統(tǒng)的定時(shí)同步精度，存在多種方法，其中，采用全數(shù)字處理的非相干延遲鎖定環(huán)路(Non-Coherent Delay-LockedLoop, NC-DLL)方法得到廣泛關(guān)注。然而，由于寬帶信號(hào)在無線信道傳輸過程中，存在多條可分辨的多徑，非相干延遲鎖定環(huán)路的方法在相位鎖定和定時(shí)精度方面具有明顯缺陷。而由于相干鎖定環(huán)路需要用到信道參數(shù)， 目前的方法尚未成熟。本發(fā)明公布了一種采用迭代相干鎖定環(huán)路(Iterative Coherent DLL, IC-DLL)的精確定時(shí)同步技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是針對(duì)無線信道測量應(yīng)用，提供一種提高定時(shí)同步精度的方法，滿足無線信道測量系統(tǒng)對(duì)定時(shí)精度的要求。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種提高無線信道測量的定時(shí)同步為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種提高無線信道測量的定時(shí)同步精度的方法，采用迭代相干鎖定環(huán)路(Iterative CoherentDLL, IC-DLL),包括如下步驟(I)發(fā)送端發(fā)送具有循環(huán)前綴結(jié)構(gòu)的導(dǎo)頻信號(hào)段，多個(gè)(如30個(gè))同樣的導(dǎo)頻信號(hào)端構(gòu)成一個(gè)時(shí)隙；(2)接收端I)根據(jù)粗同步定時(shí)信號(hào)(如GPS可提供粗同步定時(shí)信號(hào))確定快速傅里葉變換的窗口起始位直；
2)對(duì)接收導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得頻域接收導(dǎo)頻信號(hào)；3)根據(jù)初始的定時(shí)偏移量，對(duì)頻域接收導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行定時(shí)偏移補(bǔ)償；4)采用相干延遲鎖定環(huán)路對(duì)定時(shí)頻域補(bǔ)償后的頻域?qū)ьl信號(hào)進(jìn)行定時(shí)偏移估計(jì)， 產(chǎn)生新的定時(shí)偏移量。5)若所述新的定時(shí)偏移量小于預(yù)先確定的門限值或者迭代循環(huán)次數(shù)達(dá)到預(yù)定的最大次數(shù)，本次迭代結(jié)束，否則回到步驟3)，并用新的定時(shí)偏移量代替初始的定時(shí)偏移量。所述步驟4)包括如下步驟A)頻域最小二乘信道估計(jì)獲得信道頻率響應(yīng)；B)對(duì)所述信道頻率響應(yīng)進(jìn)行頻域均衡，獲得均衡后的定時(shí)偏移信號(hào)向量；C)根據(jù)均衡后的定時(shí)偏移信號(hào)向量得到新的定時(shí)偏移量。有益效果本發(fā)明針對(duì)無線信道測量，提供一種高精度的定時(shí)同步方案。在無線通信中，定時(shí)偏移調(diào)整的通常做法是根據(jù)定時(shí)偏移估計(jì)值，調(diào)整A/D的時(shí)鐘相位。但是，由于無線信道測量系統(tǒng)一般對(duì)模數(shù)變換后的信號(hào)并不在線處理，而是直接存儲(chǔ)到磁盤，因此在線調(diào)整定時(shí)偏移的做法對(duì)于無線信道測量并不適用。本發(fā)明公布的方法對(duì)存儲(chǔ)后的接收信號(hào)采取離線處理方法，接收端無需直接調(diào)整模擬數(shù)字信號(hào)變換器采樣時(shí)鐘的相位，而采用全數(shù)字處理方法，對(duì)采樣后的接收信號(hào)直接進(jìn)行相位補(bǔ)償，可方便地應(yīng)用于無線信道測量。


圖I為無線信道測量過程中，接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)之間產(chǎn)生時(shí)延的示意圖；圖2為在數(shù)字域?qū)邮諏?dǎo)頻信號(hào)的定時(shí)偏移進(jìn)行后補(bǔ)償，提高定時(shí)同步精度的流程圖；圖3為采用迭代相干延遲鎖定環(huán)路估計(jì)定時(shí)偏移的流程圖；圖4為當(dāng)定時(shí)偏差固定為0個(gè)采樣時(shí)間間隔且接收信噪比為20dB的定時(shí)同步性能比較實(shí)例圖；圖5為當(dāng)定時(shí)偏差固定為-1/4個(gè)采樣時(shí)間間隔且接收信噪比為20dB的定時(shí)同步性能比較實(shí)例圖；圖6為當(dāng)起始定時(shí)偏差為-1/10個(gè)采樣時(shí)間間隔，并按照每秒8. 5X10_3個(gè)采樣間隔變化，并且接收信噪比為20dB的定時(shí)同步性能比較實(shí)例圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
本發(fā)明提供了一種提高定時(shí)同步精度的技術(shù)方案，滿足無線信道測量所需的高定時(shí)同步性能的要求。圖I是無線信道測量過程中，接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)之間產(chǎn)生時(shí)延的示意圖；由圖示可知，時(shí)延可分為以下幾個(gè)部分發(fā)射機(jī)中將采用D/A將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)引起的時(shí)延、發(fā)送射頻電路中的濾波器等引起的時(shí)延、發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的距離引起的信號(hào)傳輸時(shí)延、接收機(jī)射頻電路中的濾波器等引起的時(shí)延、接收機(jī)中采用A/D將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)造成的時(shí)延。圖2是在數(shù)字域?qū)邮諏?dǎo)頻信號(hào)的定時(shí)偏移進(jìn)行后補(bǔ)償，提高定時(shí)同步精度的流程圖；圖3是采用迭代相干延遲鎖定環(huán)路估計(jì)定時(shí)偏移的流程圖。本發(fā)明的提高無線信道測量定時(shí)同步精度的技術(shù)方案包括兩個(gè)方面一是發(fā)射機(jī)發(fā)送具有 CP結(jié)構(gòu)的特定格式導(dǎo)頻信號(hào)；二是接收機(jī)采用IC-DLL方法根據(jù)A/D存儲(chǔ)的接收信號(hào)實(shí)現(xiàn)高精度定時(shí)同步。具體方式如下(I)發(fā)射機(jī)發(fā)送具有CP結(jié)構(gòu)、長度為N+LeP的特定格式信號(hào)塊s = CQ*TFp (式 I)式中，導(dǎo)頻序列p是恒模零自相關(guān)序列，比如常用的Zadoff-Chu序列，其長度為M， CP的長度為LeP，子載波總數(shù)為N，Q和F分別是尺寸為NXN和MXM的DFT矩陣，T表示子載波映射矩陣，C表示添加CP的矩陣運(yùn)算，定義為
權(quán)利要求
1.一種提高無線信道測量的定時(shí)同步精度的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)發(fā)送端發(fā)送具有循環(huán)前綴結(jié)構(gòu)的導(dǎo)頻信號(hào)段；(2)接收端1)根據(jù)定時(shí)信號(hào)確定快速傅里葉變換的窗口起始位置；2)對(duì)接收導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得頻域接收導(dǎo)頻信號(hào)；3)根據(jù)初始的定時(shí)偏移量，對(duì)頻域接收導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行定時(shí)偏移補(bǔ)償；4)采用相干延遲鎖定環(huán)路對(duì)定時(shí)頻域補(bǔ)償后的頻域?qū)ьl信號(hào)進(jìn)行定時(shí)偏移估計(jì)，產(chǎn)生新的定時(shí)偏移量。5)若所述新的定時(shí)偏移量小于預(yù)先確定的門限值或者迭代循環(huán)次數(shù)達(dá)到預(yù)定的最大次數(shù)，本次迭代結(jié)束，否則回到步驟3)，并用新的定時(shí)偏移量代替初始的定時(shí)偏移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種提高無線信道測量的定時(shí)同步精度的方法，其特征在于 所述步驟4)包括如下步驟A)頻域最小二乘信道估計(jì)獲得信道頻率響應(yīng)；B)對(duì)所述信道頻率響應(yīng)進(jìn)行頻域均衡，獲得均衡后的定時(shí)偏移信號(hào)向量；C)根據(jù)均衡后的定時(shí)偏移信號(hào)向量得到新的定時(shí)偏移量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高無線信道測量的定時(shí)同步精度的方法，包括如下步驟(1)發(fā)送端發(fā)送具有循環(huán)前綴結(jié)構(gòu)的導(dǎo)頻信號(hào)段；(2)接收端1)根據(jù)粗定時(shí)信號(hào)確定快速傅里葉變換的窗口起始位置；2)對(duì)接收導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得頻域接收導(dǎo)頻信號(hào)；3)根據(jù)初始的定時(shí)偏移量，對(duì)頻域接收導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行定時(shí)偏移補(bǔ)償；4)采用相干延遲鎖定環(huán)路對(duì)定時(shí)偏移補(bǔ)償后的頻域?qū)ьl信號(hào)進(jìn)行定時(shí)偏移估計(jì)，產(chǎn)生新的定時(shí)偏移量。5)若所述新的補(bǔ)償相位小于預(yù)先確定的門限值或者迭代循環(huán)次數(shù)達(dá)到預(yù)定的最大次數(shù)，本次迭代結(jié)束，否則回到步驟3)，并用新的定時(shí)偏移量代替初始的定時(shí)偏移量。本發(fā)明能提高無線信道測量的定時(shí)同步精度。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102624514SQ20121005056
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者余晨, 張念祖, 張慧, 楊廣琦, 洪偉, 王海明 申請人:東南大學(xué)