專利名稱:一種基于ofdm技術(shù)的信道同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)的信息傳輸領(lǐng)域，特別是一種采用OFDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)LTE系統(tǒng)的時(shí)間同步、載波偏移的信道同步方法。
背景技術(shù)：
目前，作為一種多載波傳輸模式，正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)通過將一高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為一組低速并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，使系統(tǒng)對(duì)多徑衰落信道頻率選擇性的敏感度大大降低。循環(huán)前綴(CP)的引入，又進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)抗符號(hào)間干擾(ISI)的能力。除此之外的帶寬利用率高、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)使OFDM在無線通信流域的應(yīng)用越來越廣。
OFDM技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多通信系統(tǒng)中，例如，由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化組織ETSI制定的數(shù)字廣播(DAB)和數(shù)字電視(DVB)采用OFDM技術(shù)為空中接口的無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，此外無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11和無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1 6也都采用了OFDM技術(shù)。OFDM技術(shù)的有效使用，需要收發(fā)雙方能嚴(yán)格時(shí)間同步和載波同步。
OFDM符號(hào)由多個(gè)子載波信號(hào)疊加構(gòu)成，各個(gè)子載波之間利用正交性來區(qū)分，因此確保這種正交性對(duì)于OFDM系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的，所以O(shè)FDM系統(tǒng)對(duì)同步的要求也就相對(duì)嚴(yán)格。同步位置檢側(cè)和頻偏檢測(cè)是OFDM系統(tǒng)中非常重要的一步，只有找到了正確的同步位置才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的接收，從而進(jìn)行下一步的處理。
請(qǐng)參考圖1至圖4。在現(xiàn)有的OFDM系統(tǒng)中，有一同步方法，就是基于在發(fā)送端數(shù)據(jù)流上加入一個(gè)具有重復(fù)特性的符號(hào)，在接受端檢測(cè)符合該重復(fù)特征的位置作為符號(hào)定時(shí)的位置。還利用該符號(hào)頻域上已知的發(fā)送碼的相關(guān)特性來確定收發(fā)端之間的頻率偏差。該方法一般采用如圖1格式構(gòu)造一個(gè)符號(hào)，首先將全部子載波按奇偶序分為奇子載波與偶子載波兩類兩類，只利用其中的一類，如全部奇子載波或全部偶子載波放置調(diào)制數(shù)據(jù)，而另一類子載波空閑不傳任何數(shù)據(jù)，其時(shí)域表現(xiàn)為圖2。圖2上面部分是利用偶子載波產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)相同子部分A，圖2下面部分是利用奇子載波產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，后一個(gè)部分AI是前一個(gè)部分A的相反值。。
在接收端進(jìn)行如下時(shí)域處理cn=Σk=0L-1rn+kr*n+k+D---(1)]]>pn=Σk=0L-1|rn+k+D|2---(2)]]>mn=|cn|2(pn)2---(3)]]>r代表接收到的時(shí)域符號(hào)采樣值，D是不包含循環(huán)前綴(CP)部分的OFDM符號(hào)長(zhǎng)度的一半。利用符號(hào)之間的相關(guān)性，可以根據(jù)mn的幅度大小來判斷出分組數(shù)據(jù)的起始位置。
由于只有該OFDM符號(hào)空閑了偶(奇)載波沒用，即僅利用奇子載波或僅利用偶子載波，而其他數(shù)據(jù)符號(hào)一般都是占據(jù)了所有可用子載波，所以在時(shí)域上只有該符號(hào)處形成了特殊的重復(fù)結(jié)構(gòu)(如圖2)，對(duì)于形成的判決值Mn將會(huì)形成一個(gè)最高值的平臺(tái)，對(duì)應(yīng)于符號(hào)的CP部分中的無多徑干擾部分，判決的同步位置應(yīng)當(dāng)位于這個(gè)區(qū)域內(nèi)。
當(dāng)確定了同步位置后，利用下式可以初步估算收發(fā)機(jī)的頻率誤差Φ＝angle(cn) 當(dāng)采用偶子載波Φ＝angle(cn)-π 當(dāng)采用奇子載波同時(shí)有Φ＝πTΔf+2nπ
所以Δf=ΦπT+2nT]]>因此通過檢測(cè)Cn的相位，上式的第一部分頻率誤差可以被檢測(cè)出來，并進(jìn)行補(bǔ)償，一般稱為小數(shù)頻偏補(bǔ)償。
但是由于n可能有不同的值，無法確定頻率誤差的范圍是否超出n＝0的情況，因此將利用符號(hào)從同步位置從數(shù)據(jù)流中提取出OFDM符號(hào)并將CP部分去掉后進(jìn)行FFT變換，解出符號(hào)，和已知的發(fā)送序列進(jìn)行移位相關(guān)，找到對(duì)應(yīng)的最大的相關(guān)峰值，此時(shí)對(duì)應(yīng)的移位值就是對(duì)應(yīng)的n值，從而完成整數(shù)頻偏補(bǔ)償。
“3GPP，TR25.814 v0.41“Physical Layer Aspects for Evolved UTRA(release 7)”，給出了W-CDMA以后長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)的各種技術(shù)方案。其中，基于OFDM技術(shù)方案最為引人矚目。其幀結(jié)構(gòu)如圖3所示，每幀為10ms，一幀包含20個(gè)0.5ms長(zhǎng)的子幀。根據(jù)CP長(zhǎng)度的不同，每個(gè)子幀包括6個(gè)長(zhǎng)CP或7個(gè)短CP個(gè)符號(hào)。每個(gè)子幀的第一個(gè)或者第二個(gè)符號(hào)是放置參考符號(hào)的位置，參考符號(hào)的作用是進(jìn)行信道質(zhì)量測(cè)量，信道估計(jì)并可以輔助小區(qū)搜索和同步。圖4給出了一個(gè)參考符號(hào)的例子。
一般地，需要在系統(tǒng)中添加專有的同步符號(hào)來完成小區(qū)搜索，時(shí)間同步和頻率同步。如何把現(xiàn)有的同步方法應(yīng)用到LTE系統(tǒng)中，從而既能實(shí)現(xiàn)好的同步，頻偏捕獲性能同時(shí)又能保證系統(tǒng)開銷小是需要研究的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用OFDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)LTE系統(tǒng)的時(shí)間同步、載波偏移的信道同步方法，利用該同步方法可以同時(shí)保證同步，頻偏捕獲具有好的性能并且開銷小。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種基于OFDM技術(shù)的信道同步方法，應(yīng)用于LTE系統(tǒng)中，所述LTE系統(tǒng)的子幀結(jié)構(gòu)中包括一同步符號(hào)和若干參考符號(hào)，所述同步方法包括以下步驟將參考符號(hào)置于每個(gè)子幀的第一個(gè)符號(hào)，同步符號(hào)置于第一子幀的第二個(gè)符號(hào)，參考符號(hào)與同步符號(hào)均位于第一子幀中，參考符號(hào)與同步符號(hào)位于相鄰的位置，在參考符號(hào)與同步符號(hào)的交界處形成在時(shí)域上的連續(xù)重復(fù)結(jié)構(gòu)。
其中，同步符號(hào)和參考符號(hào)的全部子載波按奇偶序分為奇子載波與偶子載波兩類，只利用其中的一類全部子載波放置調(diào)制數(shù)據(jù)，而另一類子載波空閑不傳任何數(shù)據(jù)。
其中，參考符號(hào)和同步符號(hào)僅在奇子載波位置調(diào)制數(shù)據(jù)，剩下的子載波空閑不傳任何數(shù)據(jù)。
其中，參考符號(hào)和同步符號(hào)僅在偶子載波位置調(diào)制數(shù)據(jù)，剩下的子載波空閑不傳任何數(shù)據(jù)。
其中，形成重復(fù)連續(xù)結(jié)構(gòu)的參考符號(hào)傳遞的參考符號(hào)內(nèi)容可以和其他參考符號(hào)相同。
其中，同步符號(hào)傳輸?shù)念l率根據(jù)系統(tǒng)的具體要求來設(shè)定。
本發(fā)明與以前的技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)將參考符號(hào)與同步符號(hào)放置在一起傳輸而且同時(shí)具有時(shí)域重復(fù)的特性，其他數(shù)據(jù)符號(hào)占據(jù)了所有可用子載波，在時(shí)域上只有在該處形成特殊的連續(xù)重復(fù)結(jié)構(gòu)，由于兩個(gè)符號(hào)同時(shí)滿足時(shí)域的重復(fù)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了同步和頻偏的捕獲能力，從而可以很容易的找到子幀的起始位置。此外，參考符號(hào)總是需要傳輸?shù)模苯永脜⒖挤?hào)輔助了同步的過程，不再需要添加額外的同步符號(hào)從而達(dá)到好的性能，減少了同步信道的開銷。

圖1是一種傳統(tǒng)的同步方案采用的符號(hào)結(jié)構(gòu)。
圖2是采用圖1所述的符號(hào)結(jié)構(gòu)在時(shí)域的表現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是LTE系統(tǒng)中正交頻分復(fù)用幀結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4是LTE系統(tǒng)中一個(gè)子幀中的參考符號(hào)的示意圖。
圖5是本發(fā)明同步信道的同步設(shè)計(jì)方法。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的核心思路就是將LTE系統(tǒng)中的參考符號(hào)和同步符號(hào)設(shè)計(jì)結(jié)合起來進(jìn)行同步和頻偏的捕獲。其中，同步符號(hào)的作用是進(jìn)行初始的時(shí)間同步和頻率同步。將同步符號(hào)放在某個(gè)參考符號(hào)的相鄰位置進(jìn)行傳輸，此時(shí)同步符號(hào)和參考符號(hào)的全部子載波會(huì)按奇偶序分為奇子載波與偶子載波兩類，只利用其中的一類，如全部奇子載波或全部偶子載波放置調(diào)制數(shù)據(jù)，而另一類子載波空閑不傳任何數(shù)據(jù)。其中，在該位置的參考符號(hào)傳遞的參考符號(hào)內(nèi)容可以和其他參考符號(hào)相同，不受影響。只是需要將原來用來傳遞數(shù)據(jù)的位置置空，這樣增加的開銷不大。同步符號(hào)傳輸?shù)念l率則根據(jù)系統(tǒng)的具體要求來設(shè)定。將兩種符號(hào)放置在一起傳輸而且同時(shí)具有時(shí)域重復(fù)的特性，其他數(shù)據(jù)符號(hào)一般都是占據(jù)了所有可用子載波，所以在時(shí)域上只有在該處形成了特殊的連續(xù)重復(fù)結(jié)構(gòu)。由于兩個(gè)符號(hào)同時(shí)滿足時(shí)域的重復(fù)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了同步和頻偏的捕獲能力，從而可以很容易的找到子幀的起始位置。另外，參考符號(hào)總是需要傳輸?shù)模苯永脜⒖挤?hào)輔助了同步的過程，不再需要添加額外的同步符號(hào)從而達(dá)到好的性能，減少了同步信道的開銷。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
請(qǐng)參考圖5，該圖是本發(fā)明同步信道的同步設(shè)計(jì)方法。在LTE系統(tǒng)中，在10ms的幀100中，包括20個(gè)0.5ms的子幀，分別為第一子幀1、第二子幀2、......、第十九子幀19、第二十子幀20，每個(gè)子幀又包括若干符號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的信道同步方法，在LTE系統(tǒng)中，同步符號(hào)和參考符號(hào)的全部子載波按奇偶序分為奇子載波與偶子載波兩類。參考符號(hào)31位于每個(gè)子幀的第一個(gè)符號(hào)，同步符號(hào)40位于第一子幀1的第二個(gè)符號(hào)，這樣，參考符號(hào)31與同步符號(hào)40都在第一子幀1中，參考符號(hào)31與同步符號(hào)40位于相鄰的位置，且第一子幀1內(nèi)的參考符號(hào)31和同步符號(hào)40僅在奇子載波位置調(diào)制數(shù)據(jù)，或者僅在偶子載波位置調(diào)制數(shù)據(jù)，剩下的子載波空閑不傳任何數(shù)據(jù)。這樣在每幀的起始處，參考符號(hào)31與同步符號(hào)40在時(shí)域具有如圖2所示的重復(fù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種重復(fù)結(jié)構(gòu)可以獲得定時(shí)同步以及小數(shù)頻偏，而且由于存在兩個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)會(huì)使得判決的結(jié)果可靠性增加。同時(shí)，參考符號(hào)31與同步符號(hào)40的位置處于幀的起始處，所以該結(jié)構(gòu)也可以同時(shí)得到幀定時(shí)和子幀定時(shí)。由于參考符號(hào)31與同步符號(hào)40同時(shí)滿足時(shí)域的重復(fù)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了同步和頻偏的捕獲能力，從而可以很容易的找到子幀的起始位置。此外，參考符號(hào)總是需要傳輸?shù)模苯永脜⒖挤?hào)輔助了同步的過程，不再需要添加額外的同步符號(hào)從而達(dá)到好的性能，減少了同步信道的開銷。
以上所述僅為本發(fā)明的最佳實(shí)例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于OFDM技術(shù)的信道同步方法，應(yīng)用于LTE系統(tǒng)中，所述LTE系統(tǒng)的子幀結(jié)構(gòu)中包括一同步符號(hào)和若干參考符號(hào)，所述同步方法包括以下步驟將參考符號(hào)置于每個(gè)子幀的第一個(gè)符號(hào)，同步符號(hào)置于第一子幀的第二個(gè)符號(hào)，參考符號(hào)與同步符號(hào)均位于第一子幀中，參考符號(hào)與同步符號(hào)位于相鄰的位置，在參考符號(hào)與同步符號(hào)的交界處形成在時(shí)域上的連續(xù)重復(fù)結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求
1所述的基于OFDM技術(shù)的信道同步方法，其中，同步符號(hào)和參考符號(hào)的全部子載波按奇偶序分為奇子載波與偶子載波兩類，只利用其中的一類全部子載波放置調(diào)制數(shù)據(jù)，而另一類子載波空閑不傳任何數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求
2所述的基于OFDM技術(shù)的信道同步方法，其中，參考符號(hào)和同步符號(hào)僅在奇子載波位置調(diào)制數(shù)據(jù)，剩下的子載波空閑不傳任何數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求
2所述的基于OFDM技術(shù)的信道同步方法，其中，參考符號(hào)和同步符號(hào)僅在偶子載波位置調(diào)制數(shù)據(jù)，剩下的子載波空閑不傳任何數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求
1所述的基于OFDM技術(shù)的信道同步方法，其中，形成重復(fù)連續(xù)結(jié)構(gòu)的參考符號(hào)傳遞的參考符號(hào)內(nèi)容可以和其他參考符號(hào)相同。
6.如權(quán)利要求
1所述的基于OFDM技術(shù)的信道同步方法，其中，同步符號(hào)傳輸?shù)念l率根據(jù)系統(tǒng)的具體要求來設(shè)定。
專利摘要
本發(fā)明給出了一種基于OFDM技術(shù)的信道同步方法，應(yīng)用于LTE系統(tǒng)中，所述LTE系統(tǒng)的子幀結(jié)構(gòu)中包括一同步符號(hào)和若干參考符號(hào)，所述同步方法包括以下步驟將參考符號(hào)置于每個(gè)子幀的第一個(gè)符號(hào)，同步符號(hào)置于第一子幀的第二個(gè)符號(hào)，參考符號(hào)與同步符號(hào)均位于第一子幀中，參考符號(hào)與同步符號(hào)位于相鄰的位置，在參考符號(hào)與同步符號(hào)的交界處形成在時(shí)域上的連續(xù)重復(fù)結(jié)構(gòu)。通過這種方法，增強(qiáng)了同步和頻偏的捕獲能力，從而可以很容易的找到子幀的起始位置。此外，直接利用參考符號(hào)輔助了同步的過程，不再需要添加額外的同步符號(hào)從而達(dá)到好的性能，減少了同步信道的開銷。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1992691SQ200510121353
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月27日
發(fā)明者夏樹強(qiáng), 趙盟, 左志松, 胡留軍 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan