一种适用于UFMC波形的同步符号设计方法与流程

本发明涉及移动通信系统中的同步技术领域，特别是涉及一种适用于UFMC波形的同步符号设计方法。

背景技术：

在移动通信系统中，波形一直是空中接口技术中的主要组成部分之一。目前商用的第四代移动通信系统(4G)采用了正交频分多址(OFDM)技术作为其空中传输波形。OFDM技术具有传输效率高，实现简单，易与多输入多输出(MIMO)结合的优点。但是，由于OFDM在时域的处理中采用了矩形窗截断，故存在较高的带外泄露，不利于对相邻子带异步传输的支持。通用滤波多载波(UFMC)技术继承了OFDM的优点，并通过滤波技术大幅度降低带外泄露，可有效支持相邻子带的异步传输，是未来第五代移动通信系统(5G)空中接口技术的一个主要候选方案。

时间同步(Timing synchronization)是移动通信系统能正常工作的前提。在OFDM系统中，同步符号通常设计成前后相同的两块。在接收端，通过对同步符号中这两块相同的部分进行自相关运算来找到符号的起始点。然而，UFMC由于在发送端采用了滤波器，传统的同步符号生成方法产成的信号不再保持前后相等的结构，导致同步过程产生较大的干扰，精度下降。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的适用于UFMC波形的同步符号设计方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的适用于UFMC波形的同步符号设计方法，包括以下步骤：

S1：产生一个长度为(N-L)/2的时域序列A，然后在时域序列A后增加L个零，形成一个长度为(N+L)/2的B序列；

S2：将B序列复制后放在B序列后，形成前后两半相等的同步符号，并通过滤波器发送出来；

S3：接收端将接收信号下变频到基带，并储存下来；

S4：以接收信号的第i个采样点为起点，取出其后的(N+L)/2个采样，存为行向量V₁，如式(1)所示；

式(1)中，i为观察窗内接收信号的任意一个采样位置，y(i)为接收到的第i个采样的基带信号，L为滤波器的长度，N为UFMC系统的子载波数；

S5：以接收信号的第i+(N+L)/2个采样点为起点，取出其后的(N+L)/2个采样，存为行向量V₂，如式(2)所示；

S6：计算的结果，并取模值得到ρi；

S7：比较观察窗内各ρ_i的值，将最大值对应的采样位置作为UFMC符号的起始位置。

进一步，所述时域序列A为PN序列或者CAZAC序列。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1)本发明的同步符号设计方法能适用于下一代通信系统中可能采用的UFMC波形技术。

2)本发明不需要更改已有的通信体制和标准，发送端不需增加任何额外设备和器件，接收端也不需要增加任何额外处理。

附图说明

图1为传统的同步符号生成方法的示意图；

图2为本发明具体实施方式的同步符号生成方法的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。

首先介绍一下传统的同步符号生成方法。

假设一个通用滤波多载波(UFMC)系统包含N个子载波，滤波器的系数为f＝[f(0),f(1),...,f(L-1)]，其中L表示滤波器的长度。经过N点的傅立叶反变换(IDFT)，得到时域信号s＝[s(0),s(1),…,s(N-1)]^T为：

s＝DS (1)

式(1)中，D是一个N×N维的能量归一化后的IDFT矩阵，它的第i行第n列的元素为S＝[S(0),S(1),…,S(N-1)]^T表示频域的调制符号。定义一个(N+L-1)×N维的复数托普利兹(Toeplitz)矩阵F，它的第一列为第一行为[f(0),0_1×(N-1)]^T，则UFMC的发送信号可以表示为：

x＝Fs＝FDS (2)

在OFDM系统中，同步符号通常由长度为N/2的复伪随机(PN)序列或恒模零自相关(CAZAC)等其它序列组成，占用N个子载波中的偶数位子载波或奇数位子载波。这样，通过IDFT变换后，在时域可得到前后两半相等的符号结构。但是，在UFMC系统中，由于IDFT变换后的信号还要通过滤波器，用传统方法生成的信号不再保持前后相等的结构，如图1所示。

图1中，假设

可见，A＝B，但是C≠D。在这种情况下，当接收端采用基于自相关的同步方法时，由于符号相关性的下降，增加了同步过程中的均方误差，降低了整个系统的同步性能。

为了解决现有技术中的以上问题，本具体实施方式公开了一种适用于UFMC的同步符号设计方法。首先在时域产生一个长度为(N-L)/2的PN序列或CAZAC等其它序列；然后在这个序列之后设置长度为L的零采样，得到序列。最后，将复制放在后面的位置上，如图2所示。在这种情况下，通过滤波器后会产生前后相等的结构，即此时

本具体实施方式的方法具体包括以下步骤：

S1：产生一个长度为(N-L)/2的时域序列A，然后在时域序列A后增加L个零，形成一个长度为(N+L)/2的B序列；

S2：将B序列复制后放在B序列后，形成前后两半相等的同步符号，并通过滤波器发送出来；

S3：接收端将接收信号下变频到基带，并储存下来；

S4：以接收信号的第i个采样点为起点，取出其后的(N+L)/2个采样，存为行向量V₁，如式(1)所示；

式(1)中，i为观察窗内接收信号的任意一个采样位置，y(i)为接收到的第i个采样的基带信号，L为滤波器的长度，N为UFMC系统的子载波数；

S5：以接收信号的第i+(N+L)/2个采样点为起点，取出其后的(N+L)/2个采样，存为行向量V₂，如式(2)所示；

S6：计算的结果，并取模值得到ρ_i；

S7：比较观察窗内各ρ_i的值，将最大值对应的采样位置作为UFMC符号的起始位置。