正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及正交频分复用（OthorgonalRrequen巧DivisionMultiplexing, OFDM)超宽带扣ItraWideBand,UWB)系统可抵抗多径干扰的定时同步方案。针对 I邸E802. 15. 3c标准规定的60GHz0抑M超宽带系统，利用前导格雷互补序列的的互补相关 特性，设计了适用于该系统的峽检测、粗定时及细定时方案，从而可在多径衰落信道下高精 度地检测到符号起始位置，W便正确进行OFDM解调。
【背景技术】
[0002] 超宽带无线通信技术具有功率谱密度低、传输速率高、抗多径干扰能力强等特点， 主要应用于短距离高速无线通信、穿透成像、测量等方面。2009年提出的IE邸802. 15. 3c标 准可用于无线个域网（WPAN)，主要工作在60GHz无线电频段，各国无需许可就可免费使用 的频段大约在56GHZ-66GHZ范围，所支持的数据传输速率超过Gbit/s。正交频分复用技术 W其频谱利用率高、抗符号串扰能力强、抗频率选择性衰落能力强等优点作为其物理层调 制方案之一。标准规定了系统主要参数；子载波总数为512,其中包括336个信息子载波、16 个导频子载波、16个保护子载波、3个直流子载波和141个空子载波。发送端IFFT后加入 长度为64的循环前缀作为保护间隔，组成长度为576的OFDM符号。每峽开始为前导序列， 包括峽同步序列（SYNC)、峽定界符（S抑）和信道估计序列（CE巧，并且它们由格雷（Golay) 互补序列构成，如图1所示。
[0003] 对于高速率超宽带系统而言，OFDM方案对子载波的正交性要求更高，对定时同步 的要求也更高。系统若定时超前且不超过循环前缀的长度，会带来频率数据的相位旋转，产 生子载波的干扰（ICI)，需要用信道估计进行补偿；若定时滞后，会同时造成子载波干扰与 更加严重的符号间干扰（ISI)，严重影响系统性能。
[0004] 多径衰落信道是OFDM无线通信系统面临的另一关键技术问题。多径干扰不但影 响信号传输质量，还会直接影响定时同步性能。在高斯白噪声信道下，常规的定时同步算法 即可达到良好的定时精度。但是在具有多径时延的信道下，由于定时位置是能量最强劲而 不是第一径，往往定时位置滞后且位置不定性增加，使定时同步性能急剧恶化。
[0005]I邸E802. 15. 3c中提出的信道脉冲响应是基于S-V模型的修改模型，如下式所示，
[0006]
【主权项】
1. 正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案，其特征在于：本方案包括以下步 骤： a. 基于重复的前导同步序列计算归一化滑动自相关值Ci,并以此作为判决量，设定一 门限值6，当Ci小于G时，确认为检测到了帧，令此时对应i=it，其中i为样值序号，仁为 检测到帧的位置； b. 在i大于it且小于it+M范围内查找Ci的最大值，并将此最大值对应的样值序号记 为i=U，则粗定时位置为Pe =L-L其中M为一个符号的长度，L是前导同步序列的长 度； c. 基于重构的前导同步序列计算归一化分离相关值Di,记录下计算结果中所有M个峰 值对应的样值序号im，m= 1，2，…，M，并把前M-I个峰值位置平均到最后一个峰值位置上 作为细定时位置Pf。
2. 根据权利要求1所述的正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案，其特征在 于：步骤a中所述重复的前导同步序列为IEEE802. 15. 3c标准规定的格雷序列bl28。
3. 根据权利要求1所述的正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案，其特征在 于：步骤a中所述归一化滑动自相关值Ci的计算公式为
其中Pi为接收到的第i个样值，自相关窗口长度N为一段格雷序列的长度128。
4. 根据权利要求1所述的正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案，其特征在 于：步骤c中所述重构的前导同步序列，为由高阶格雷序列分离而成的低阶格雷互补序列， 其结构为
其中，bl28为长度为128的格雷序列，a32与b32为长度为32的格雷互补序列。
5. 根据权利要求1所述的正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案，其特征在 于：步骤c中所述归一化分离相关值的计算公式为
其中Pi为接收到的第i个样值，自相关窗口长度N为32。
6. 根据权利要求1所述的正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案，其特征在 于：步骤c中所述细定时位置Pf的确定方法为
其中，M为相关峰的数量，im为峰值位置所对应的样值序号。
【专利摘要】本发明针对正交频分复用超宽带系统，基于前导格雷互补序列的互补相关特性，研究设计了可抵抗信道多径干扰的定时同步方案。首先，利用前导重复的训练序列，计算连续两个窗口的归一化滑动自相关值，基于相关峰的下降沿进行帧检测并确定粗定时位置。进而，利用训练序列内部的格雷互补序列结构，设计了特有的归一化分离最大相关计算方法，并对求出的多个相关峰值取平均来确定细定时位置。仿真表明，在低信噪比的CM1多径信道模型下，细定时后残余定时偏差的均方根误差可达到10-3数量级，算法精度较高，并能有效的抵抗多径干扰，同时算法具有较低的复杂度。
【IPC分类】H04L27-26
【公开号】CN104717168
【申请号】CN201310703251
【发明人】戈立军, 李春雨, 巨阿强, 杜亚梅
【申请人】天津工业大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月13日