正交频分复用系统的定时同步方法

摘要

一种移动通信技术领域的正交频分复用系统的定时同步方法，包括以下步骤：对原始同步序列进行预加频偏处理，得到本地同步序列，且对接收信号进行倒序处理，得到接收信号的倒序信号；对本地同步序列和接收信号进行互相关处理，且对本地同步序列和接收信号的倒序信号进行互相关处理；选取两个相关峰值中较大的对应的接收信号作为该序列的峰值θ*；采用相同方法得到下一个序列的峰值θ*′，当θ*′-θ*＝T时，当前序列帧定时同步的结果Λ＝θ*；否则，当前序列的峰值为假峰，其中：T是设定的阈值。本发明可以在频偏较大时实现准确的定时同步，提高对频偏的鲁棒性，实现较低信噪比和较大频偏下的定时同步，同时降低了计算的复杂度。

权利要求

1.一种正交频分复用系统的定时同步方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，对原始同步序列进行预加频偏处理，得到本地同步序列，且对当前序列接收信号进行倒序处理，得到接收信号的倒序信号；

第二步，对本地同步序列和接收信号进行互相关处理，得到相关峰值Peak和相关峰值Peak对应的接收信号θ；且对本地同步序列和接收信号的倒序信号进行互相关处理，得到相关峰值Peak′和相关峰值Peak′对应的接收信号θ′；

互相关处理为：

和

其中：R(k)为接收信号，R′(k)为接收信号的倒序信号，PSS(n)本地同步序列，SIZE为FFI变换的长度，Cor(k)是本地同步序列和接收信号的互相关结果，Cor′(k)是本地同步序列和接收信号的倒序信号的互相关结果，Cor(k)中的最大值就是相关峰值Peak，Cor′(k)中的最大值就是相关峰值Peak′第三步，当相关峰值Peak大于或者等于相关峰值Peak′时，接收信号θ作为该序列的* *峰值θ ；否则，接收信号θ′作为该序列的峰值θ ；

* * *

第四步，采用前三步的方法得到下一个序列的峰值θ′，当θ′-θ ＝T时，当前序*列帧定时同步的结果Λ＝θ ；否则，当前序列的峰值为假峰，其中：T是设定的阈值；

所述的预加频偏处理，是：

其中：PSS(n)是本地同步序列，PSS0(n)是原始同步序列，ΔF为预设频偏值，n是整数；

所述的倒序处理，是：R′(k)＝R(N-k)，其中：R′(k)是接收信号的倒序信号，R(N-k)是接收信号，N为同步序列的长度。

说明书

正交频分复用系统的定时同步方法

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种移动通信技术领域的方法，具体是一种正交频分复用系统的定时同步方法。

背景技术

[0002] OFDM(正交频分复用)是一种无线环境下的高速传输技术，无线信道由于其复杂性，其信道条件比较复杂，其信道的频率响应大多非平坦的，针对这一特点，OFDM技术的主要技术要点就是将频域中将信道分为多个正交的子信道，每个子信道为一个子载波进行调制。这样尽管整个信道上体现出频率选择性，但是对于每个子信道而言，其频率响应是平坦的，对于每个子信道，信号的带宽小于信道的相干带宽，因此可以大大抑制信号波形之间的干扰。在OFDM系统中，同时由于各个子载波之间的相互正交性，可以达到较高的频谱利用率。

[0003] OFDM对于无线系统有明显的优点，因此得到了广泛的应用，例如IEEE802.11a/b/g/n无线局域网(Wi-Fi)，IEEE802.16无线城域网(Wi-MAX)，数字音频广播(DAB)，数字电视广播(DVB)，以及3GPP(第三代合作伙伴计划)期演进计划(LTE)以及LTE_Advanced，同时OFDM技术与MIMO技术的结合已经成为下一代移动通信的关键技术，OFDM技术会在将来的通信系统中起到更加重要的作用。

[0004] 但是，OFDM技术也有其缺陷和不足，就是OFDM系统各个子载波之间的正交性是其工作重要基础，就必须要有良好的同步技术确保系统中的各个子载波有良好的正交性。那么对于OFDM系统，就要提供更加精确的同步性能。OFDM系统的同步主要包括两个方面：一是符号定时估计(下面简称定时同步)，若定时同步与实际位置不一致，就会带来频域的相位偏移，加重符号间干扰(ISI)；二是载波频率偏移估计(下面简称载波同步)。

[0005] 现有的OFDM系统定时同步的方法包括：使用同步序列和循环前缀，同步序列是在传输数据之前或之中发送一段已知的序列，一般有良好的自相关和互相关特性，能够用于定时同步。循环前缀虽也可以进行定时同步，但性能明显不如采用同步序列的方法。但是实际系统中由于收发端频偏的影响，会导致同步序列相关假峰的出现，严重影响基于同步序列的定时同步性能。

[0006] 经对现有文献检索发现，中国专利申请号为：200510025621.6，名称为：一种基于OFDM系统的符号定时方法，该技术提出在收端本地序列添加预频偏的方法进行定时同步，但是仅仅限于添加整数倍子载波间隔的预频偏，在很多情况下同步序列在达到整数倍频偏之前就已不能正确定时，且未对接收到信号进行处理。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种正交频分复用系统的定时同步方法。本发明可以克服较大频偏对定时同步性能的影响，提高定时同步对频偏的鲁棒性，同时在较低的信噪比下也可以得到较为理想的定时同步性能。

[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

[0009] 第一步，对原始同步序列进行预加频偏处理，得到本地同步序列，且对当前序列接收信号进行倒序处理，得到接收信号的倒序信号。

[0010] 所述的预加频偏处理，是：

[0011] PSS(n)＝PSS0(n)·ej*2π*ΔF*n，

[0012] 其中：PSS(n)是本地同步序列，PSS0(n)是原始同步序列，ΔF为预设频偏值，n是整数。

[0013] 所述的倒序处理，是：

[0014] R′(k)＝R(N-k)，

[0015] 其中：R′(k)是接收信号的倒序信号，R(N-k)是接收信号，N为同步序列的长度。

[0016] 第二步，对本地同步序列和接收信号进行互相关处理，得到相关峰值Peak和相关峰值Peak对应的接收信号θ；

[0017] 且对本地同步序列和接收信号的倒序信号进行互相关处理，得到相关峰值Peak′和相关峰值Peak′对应的接收信号θ′。

[0018] 第三步，当相关峰值Peak大于或者等于相关峰值Peak′时，接收信号θ作为该序* *列的峰值θ ；否则，接收信号θ′作为该序列的峰值θ。

[0019] 第四步，采用前三步的方法得到下一个序列的峰值θ*′，当θ*′-θ*＝T时，当前*序列帧定时同步的结果Λ＝θ ；否则，当前序列的峰值为假峰，其中：T是设定的阈值。

[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：不但改进了预频偏处理的精度，添加非整数倍的预频偏，同时提出对接收到的信号进行简单的处理，可以在频偏较大时实现准确的定时同步，提高对频偏的鲁棒性，实现较低信噪比和较大频偏下的定时同步，同时降低了计算的复杂度。

附图说明

[0021] 图1是实施例中分别采用现有技术和实施例方法在不同的频偏下的检测概率比较示意图。

具体实施方式

[0022] 以下结合附图对本发明的方法进一步描述：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0023] 实施例

[0024] 本实施例以现有LTE-TDD(长期演进-时分双工)帧结构为例，其中：FFT(快速傅里叶变换)长度为1024，CP(循环前缀)长度为72，子载波间隔为15kHz，信道条件为SCM(空间信道模型)信道，原始同步序列是根为25的Zadoff-Chu序列，具体的定时同步包括以下步骤：

[0025] 第一步，对原始同步序列进行预加频偏处理，得到本地同步序列，且对当前序列接收信号进行倒序处理，得到接收信号的倒序信号。

[0026] 所述的预加频偏处理，是：

[0027] PSS(n)＝PSS0(n)·ej*2π*ΔF*n，

[0028] 其中：PSS(n)是本地同步序列，PSS0(n)是原始同步序列，ΔF为预设频偏值(本实施例为8kHz)，n是整数。

[0029] 所述的倒序处理，是：

[0030] R′(k)＝R(N-k)，

[0031] 其中：R′(k)是接收信号的倒序信号，R(N-k)是接收信号，N为同步序列的长度。

[0032] 第二步，对本地同步序列和接收信号进行互相关处理，得到相关峰值Peak和相关峰值Peak对应的接收信号θ；

[0033] 且对本地同步序列和接收信号的倒序信号进行互相关处理，得到相关峰值Peak′和相关峰值Peak′对应的接收信号θ′。

[0034] 本实施例中的互相关处理分别为：

[0035]

[0036] 和

[0037]

[0038] 其中：R(k)为接收信号，R′(k)为接收信号的倒序信号，PSS(n)本地同步序列，SIZE为FFI变换的长度，Cor(k)是本地同步序列和接收信号的互相关结果，Cor′(k)是本地同步序列和接收信号的倒序信号的互相关结果，Cor(k)中的最大值就是相关峰值Peak，Cor′(k)中的最大值就是相关峰值Peak′。

[0039] 第三步，当相关峰值Peak大于或者等于相关峰值Peak′时，接收信号θ作为该序* *列的峰值θ ；否则，接收信号θ′作为该序列的峰值θ。

[0040] 第四步，采用前三步的方法得到下一个序列的峰值θ*′，当θ*′-θ*＝T时，当前*序列帧定时同步的结果Λ＝θ ；否则，当前序列的峰值为假峰，其中：T是设定的阈值。

[0041] 本实施例中T是0.2。

[0042] 当频偏分别是13kHz、11kHz、9kHz、7kHz、5kHz、3kHz和1kHz时，分别采用现有技术和本实施例方法得到的检测概率比较示意图如图1所示，由该图可知：本实施例方法得到的检测概率明显大于现有技术得到的检测概率，且信噪比越大，本实施例方法得到的检测概率越接近1。