专利名称：一种基于对称cazac序列的ofdm系统同步方法
技术领域：
本发明涉及OFDM技术领域中的同步方法，特别是涉及一种基于对称CAZAC序列的 OFDM系统同步方法。
背景技术：
自20世纪80年代以来，OFDM(正交频分复用技术)不但在广播式数字音频和视频领域得到广泛的应用，而且已经成为无线局域网标准的一部分。正交频分复用(OFDM)技术，是一种多载波调制方法，通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落。它的基本原理是将数据流分解成若干子比特流，这样每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样的低比特率形成的低速率多状态符号再去调制相应的子载波，就构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。它的优势在于可以有效减少由于无线信道的时间弥散所带来的符号间干扰，通过子信道频谱相互重叠，达到最高频谱利用率，而且OFDM容易实现，易于与其他多种接入方法结合使用。但是，OFDM存在容易受频率偏差的影响和峰均比过高的问题，严重影响了 OFDM系统的性能。OFDM系统中，同步至关重要，因为同步错误会破坏子载波间的正交性，引入子载波间干扰和符号间干扰，许多算法被用于估计OFDM系统的定时和频率偏移。按是否需要数据辅助进行分类，同步算法可以分为数据辅助和非数据辅助两大类。其中非数据辅助算法不需要额外设计同步序列，节省了系统带宽，提高了带宽利用率，但同步性能比数据辅助算法差。而数据辅助算法则是利用一些随机序列，通过捕获定时度量函数的峰值完成定时同步， 进而完成频率同步。随机序列主要是PN序列和CAZAC序列等一些自相关、互相关性能良好的随机序列。如何设计更优的同步序列，产生尖锐定时度量函数相关峰，避免同步序列自身结构和循环前缀所引入的副峰值和峰值平台的影响，提高同步准确率，是本领域研究人员比较关心的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，用以实现系统更高准确率的定时和频率同步。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于对称CAZAC序列的 OFDM系统同步方法，包括以下步骤(1)构造具有四重对称结构的CAZAC序列；(2)使用复PN序列与CAZAC序列的第一部分和第三部分对应相乘，得到同步所需的序列，其中，复PN序列的长度是CAZAC序列长度的1/4 ；(3)利用已知的复PN序列与接收信号第一部分和第四部分对应相乘，得到定时度
量函数；(4)搜索定时度量函数最大值，完成定时同步；(5)利用前后两个对称序列的相位差得到小数倍频率偏移估计；
4
(6)利用频域上CAZAC序列的移位得到整数倍频率偏移估计；(7)完成频率同步。所述步骤(1)包括以下步骤首先在频域构造一个长度为N1 = N/4的CAZAC序
列，其中N为同步序列的长度，该序列可以表示为
权利要求
1.一种基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，其特征在于，包括以下步骤(1)构造具有四重对称结构的CAZAC序列；(2)使用复PN序列与CAZAC序列的第一部分和第三部分对应相乘，得到同步所需的序列，其中，复PN序列的长度是CAZAC序列长度的1/4 ；(3)利用已知的复PN序列与接收信号第一部分和第四部分对应相乘，得到定时度量函数；(4)搜索定时度量函数最大值，完成定时同步；(5)利用前后两个对称序列的相位差得到小数倍频率偏移估计；(6)利用频域上CAZAC序列的移位得到整数倍频率偏移估计；(7)完成频率同步。
2.根据权利要求1所述的基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，其特征在于， 所述步骤(1)包括以下步骤首先在频域构造一个长度为N1 = N/4的CAZAC序列，其中N为同步序列的长度，该序列可以表示为=，其中，j为虚数单位，r与N1互质，k = 0，l，...，N1-I ；接着对c (k)进行插零处理，在频域得到新的长度为N的序列μ (k)， [c(k!4\ kmod, = 0Λ, ^其中』=0，1，...，^1;最后对序列μ (k)进行N点IFFT变换，
。
3.根据权利要求2所述的基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，其特征在于，所述步骤⑵包括以下步骤先构造长度为N1的复PN序列，复PN序列pn(i)，i =0,1,..., N1-I,将pn(i)与CAZAC序列T的第一部分和第三部分对应相乘，得到同步所需的序列Tsyn， Tsyn = [B A B A]。
4.根据权利要求1所述的基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，其特征在于，所述步骤⑶中得到的定时度量函数M⑷= J^r，其中，
5.根据权利要求1所述的基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，其特征在于，所述的步骤中通过搜索定时度量函数M(d)的最大值，完成定时同步，M(d)取最大值时的 d记作j。
6.根据权利要求5所述的基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，其特征在于，所述的步骤( 中通过计算接收信号中由J确定的前后两个长度各为N/2的序列的相位差，得到小数倍频率偏移估计值ε f。
7.根据权利要求6所述的基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，其特征在于，所述步骤(6)中首先对接收信号中由j确定的长度为N的序列进行小数倍频偏补偿，然后将复 PN序列与该长度为N的序列的第一、第三部分对应相乘，进而利用CAZAC序列频域移位的性质，得到整数倍频率偏移估计值ε”
8.根据权利要求1所述的一种基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，其特征在于，所述的步骤(7)具体为利用小数倍频率偏移估计值和整数倍频率偏移估计值，完成频率同步，频率偏移估计值为小数倍频率偏移估计值与整数倍频率偏移估计值之和。
全文摘要
本发明涉及一种基于对称CAZAC序列的OFDM系统同步方法，包括以下步骤在时域构造具有四重对称结构的CAZAC序列，使用一组复PN序列与CAZAC序列的第一部分和第三部分进行对应相乘得到同步序列。利用已知PN序列与接收信号的第一部分和第四部分相乘，得到定时度量函数，搜索其最大值，完成定时同步。利用前后对称序列的相位差，得到小数倍频率偏移。在频域利用CAZAC序列的移位得到整数倍频率偏移。本发明消除了由于传统序列的对称结构和循环前缀的存在所引入的副峰值和峰值平台对定时的影响，使定时更加准确。频率偏移估计亦具有更小的标准差，同时具有更大的频率偏移估计范围，可达整个系统带宽。
文档编号H04L27/26GK102413091SQ201110358069
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者张力, 张士柱, 施玉松, 朱磊基, 李凤荣, 汪涵, 王营冠, 邢涛 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所