正交頻分復(fù)用超寬帶系統(tǒng)抗多徑定時同步方案的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及正交頻分復(fù)用（OthorgonalRrequen巧DivisionMultiplexing, OFDM)超寬帶扣ItraWideBand,UWB)系統(tǒng)可抵抗多徑干擾的定時同步方案。針對 I邸E802. 15. 3c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的60GHz0抑M超寬帶系統(tǒng)，利用前導(dǎo)格雷互補序列的的互補相關(guān) 特性，設(shè)計了適用于該系統(tǒng)的峽檢測、粗定時及細定時方案，從而可在多徑衰落信道下高精 度地檢測到符號起始位置，W便正確進行OFDM解調(diào)。
【背景技術(shù)】
[0002] 超寬帶無線通信技術(shù)具有功率譜密度低、傳輸速率高、抗多徑干擾能力強等特點， 主要應(yīng)用于短距離高速無線通信、穿透成像、測量等方面。2009年提出的IE邸802. 15. 3c標(biāo) 準(zhǔn)可用于無線個域網(wǎng)（WPAN)，主要工作在60GHz無線電頻段，各國無需許可就可免費使用 的頻段大約在56GHZ-66GHZ范圍，所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率超過Gbit/s。正交頻分復(fù)用技術(shù) W其頻譜利用率高、抗符號串?dāng)_能力強、抗頻率選擇性衰落能力強等優(yōu)點作為其物理層調(diào) 制方案之一。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了系統(tǒng)主要參數(shù)；子載波總數(shù)為512,其中包括336個信息子載波、16 個導(dǎo)頻子載波、16個保護子載波、3個直流子載波和141個空子載波。發(fā)送端IFFT后加入 長度為64的循環(huán)前綴作為保護間隔，組成長度為576的OFDM符號。每峽開始為前導(dǎo)序列， 包括峽同步序列（SYNC)、峽定界符（S抑）和信道估計序列（CE巧，并且它們由格雷（Golay) 互補序列構(gòu)成，如圖1所示。
[0003] 對于高速率超寬帶系統(tǒng)而言，OFDM方案對子載波的正交性要求更高，對定時同步 的要求也更高。系統(tǒng)若定時超前且不超過循環(huán)前綴的長度，會帶來頻率數(shù)據(jù)的相位旋轉(zhuǎn)，產(chǎn) 生子載波的干擾（ICI)，需要用信道估計進行補償；若定時滯后，會同時造成子載波干擾與 更加嚴(yán)重的符號間干擾（ISI)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。
[0004] 多徑衰落信道是OFDM無線通信系統(tǒng)面臨的另一關(guān)鍵技術(shù)問題。多徑干擾不但影 響信號傳輸質(zhì)量，還會直接影響定時同步性能。在高斯白噪聲信道下，常規(guī)的定時同步算法 即可達到良好的定時精度。但是在具有多徑時延的信道下，由于定時位置是能量最強勁而 不是第一徑，往往定時位置滯后且位置不定性增加，使定時同步性能急劇惡化。
[0005]I邸E802. 15. 3c中提出的信道脈沖響應(yīng)是基于S-V模型的修改模型，如下式所示，
[0006]
【主權(quán)項】
1. 正交頻分復(fù)用超寬帶系統(tǒng)抗多徑定時同步方案，其特征在于：本方案包括以下步 驟： a. 基于重復(fù)的前導(dǎo)同步序列計算歸一化滑動自相關(guān)值Ci,并以此作為判決量，設(shè)定一 門限值6，當(dāng)Ci小于G時，確認為檢測到了幀，令此時對應(yīng)i=it，其中i為樣值序號，仁為 檢測到幀的位置； b. 在i大于it且小于it+M范圍內(nèi)查找Ci的最大值，并將此最大值對應(yīng)的樣值序號記 為i=U，則粗定時位置為Pe =L-L其中M為一個符號的長度，L是前導(dǎo)同步序列的長 度； c. 基于重構(gòu)的前導(dǎo)同步序列計算歸一化分離相關(guān)值Di,記錄下計算結(jié)果中所有M個峰 值對應(yīng)的樣值序號im，m= 1，2，…，M，并把前M-I個峰值位置平均到最后一個峰值位置上 作為細定時位置Pf。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交頻分復(fù)用超寬帶系統(tǒng)抗多徑定時同步方案，其特征在 于：步驟a中所述重復(fù)的前導(dǎo)同步序列為IEEE802. 15. 3c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格雷序列bl28。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交頻分復(fù)用超寬帶系統(tǒng)抗多徑定時同步方案，其特征在 于：步驟a中所述歸一化滑動自相關(guān)值Ci的計算公式為
其中Pi為接收到的第i個樣值，自相關(guān)窗口長度N為一段格雷序列的長度128。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交頻分復(fù)用超寬帶系統(tǒng)抗多徑定時同步方案，其特征在 于：步驟c中所述重構(gòu)的前導(dǎo)同步序列，為由高階格雷序列分離而成的低階格雷互補序列， 其結(jié)構(gòu)為
其中，bl28為長度為128的格雷序列，a32與b32為長度為32的格雷互補序列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交頻分復(fù)用超寬帶系統(tǒng)抗多徑定時同步方案，其特征在 于：步驟c中所述歸一化分離相關(guān)值的計算公式為
其中Pi為接收到的第i個樣值，自相關(guān)窗口長度N為32。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交頻分復(fù)用超寬帶系統(tǒng)抗多徑定時同步方案，其特征在 于：步驟c中所述細定時位置Pf的確定方法為
其中，M為相關(guān)峰的數(shù)量，im為峰值位置所對應(yīng)的樣值序號。
【專利摘要】本發(fā)明針對正交頻分復(fù)用超寬帶系統(tǒng)，基于前導(dǎo)格雷互補序列的互補相關(guān)特性，研究設(shè)計了可抵抗信道多徑干擾的定時同步方案。首先，利用前導(dǎo)重復(fù)的訓(xùn)練序列，計算連續(xù)兩個窗口的歸一化滑動自相關(guān)值，基于相關(guān)峰的下降沿進行幀檢測并確定粗定時位置。進而，利用訓(xùn)練序列內(nèi)部的格雷互補序列結(jié)構(gòu)，設(shè)計了特有的歸一化分離最大相關(guān)計算方法，并對求出的多個相關(guān)峰值取平均來確定細定時位置。仿真表明，在低信噪比的CM1多徑信道模型下，細定時后殘余定時偏差的均方根誤差可達到10-3數(shù)量級，算法精度較高，并能有效的抵抗多徑干擾，同時算法具有較低的復(fù)雜度。
【IPC分類】H04L27-26
【公開號】CN104717168
【申請?zhí)枴緾N201310703251
【發(fā)明人】戈立軍, 李春雨, 巨阿強, 杜亞梅
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月13日