一种压缩感知ofdm帧同步方法
【专利摘要】本发明公开一种压缩感知OFDM帧同步方法，包括：构造压缩感知矩阵A；接收端接收发射端发射的信号帧，并构成接收信号矢量r；利用所述压缩感知矩阵A与所述接收信号矢量r完成相关运算处理，得到所述信号帧的压缩域中的帧同步点d；根据所述压缩域中的同步点d，确定所述信号帧中的非压缩域中的帧同步点d0；使用所述非压缩域中的帧同步点d0，进行所述接收端与所述发射端之间的帧同步。本发明大大的节省了处理器资源。
【专利说明】—种压缩感知OFDM帧同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及ー种TDS-OFDM通信系统中的帧同步技术，具体涉及ー种压缩感知OFDM帧同步方法。
【背景技术】
[0002]正交频分复用(OrthogonalFrequency-Division Multiplexing, OFDM)技术拥有优异的抗多径干扰能力，因而被广泛的应用到蜂窝通信，数字广播电视等无线通信系统中。根据OFDM符号保护间隔的填充方式，目前主要有三种类型的OFDM系统:基于循环前缀(Cyclic Prefix, CP)的CP-0FDM系统，保护间隔内零填充(Zero Padding, ZP)的ZP-0FDM系统和保护间隔内填充伪随机序列的时域同步(Time Domain Synchronous, TDS)的TDS-OFDM系统。在这三类OFDM系统中，ZP-OFDM系统的接收处理算法复杂。相对于CP-OFDM系统，TDS4FDM系统不需要额外的导频信号，可增大系统的信道容量，因而被中国数字电视地面多媒体广播(DTMB, Digital Terrestrial Multimedia Broadcast)标准所米纳。
[0003]帧同步是TDS-OFDM通信系统必不可少的关键环节和首要任务，通常情况下，只有在完成帧同步后，后续的处理(如信道估计，信息检测等处理)才能得以进行。在TDS-OFDM系统中，接收端已知其发射端在保护间隔内填充伪随机序列(或称为训练序列)。因此，在进行帧同步时，传统的TDS-OFDM系统帧同步方法利用已知的伪随机序列(或称为训练序列)与接收信号进行相关运算(“相关运算”是ー种具体的信号处理的方法)，并按一定的准则找到发射信号到达接收天线的传播时延。虽然，传统的TDS-OFDM帧同步方法具有一定的可行性，但帧同步过程的相关运算处理占用了较多的处理器资源开销。
[0004]近年来出现的压缩感知理论指出，只要信号是可压缩的或在某个变换域是稀疏的，那么就可以用ー个与变换基不相关的观测矩阵将变换所得的高维信号投影到低维空间上，从而实现信号的压缩处理。然后，通过求解一个优化问题便可以从压缩后的少量信息中以高概率重构出原信号。众多研究表明，可以证明这样的高维信号到低维空间的投影包含了重构信号的足够信息。该方法被广泛应用于无线通信、雷达和遥感图像处理等方面。
[0005]在TDS-OFDM系统进行帧同步处理时，由于相关运算处理的输出信号是稀疏的，利用压缩感知技术进行帧同步处理成为可能。因此，为降低TDS-OFDM系统在帧同步过程中的资源开销，本发明提出一种压缩感知OFDM帧同步方法。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于，提供ー种新型的压缩感知OFDM帧同步方法，所要解决的技术问题是基于压缩感知技术，提出方法大大减少帧同步时的相关运算处理次数，从而降低TDS-OFDM系统在帧同步过程中的处理器资源开销，从而更加适于实用。
[0007]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种压缩感知OFDM帧同步方法，用于时域同步正交频分复用系统，包括:构造压缩感知矩阵A ;接收端接收发射端发射的信号帧，并构成接收信号矢量r ;利用所述压缩感知矩阵A与所述接收信号矢量r完成相关运算处理，得到所述信号帧的压缩域中的帧同步点d ;根据所述压缩域中的同步点d，确定所述信号帧中的非压缩域中的帧同步点も；使用所述非压缩域中的帧同步点も，进行所述接收端与所述发射端之间的帧同步。
[0008]优选的，前述的压缩感知OFDM帧同步方法，所述构造压缩感知矩阵A的步骤包括:根据所述发射端与所述接收端之间的信道可分辨路径的上限，设定稀
疏度K;获取已知的训练序列
【权利要求】
1.一种压缩感知OFDM帧同步方法，其特征在于,包括: 构造压缩感知矩阵A ； 接收端接收发射端发射的信号帧，并构成接收信号矢量r ； 利用所述压缩感知矩阵A与所述接收信号矢量r完成相关运算处理，得到所述信号帧的压缩域中的帧同步点d ； 根据所述压缩域中的同步点d，确定所述信号帧中的非压缩域中的帧同步点も； 使用所述非压缩域中的帧同步点
2.根据权利要求1所述的压缩感知OFDM帧同步方法，其特征在于，所述构造压缩感知矩阵A的步骤包括: 根据所述发射端与所述接收端之间的信道可分辨路径的上限，设定稀疏度K ； 获取已知的训练序列[A，爲…，Ar的长度し以及获取所述信号帧的长度N，并取M=N-L+1,井根据所述训练序列[為，A…,美f构造MXN的相关矩阵
3.根据权利要求2所述的压缩感知OFDM帧同步方法，其特征在于，所述构造KXM的观测矩阵O的步骤包括:
4.根据权利要求1所述的压缩感知OFDM帧同步方法，其特征在于，所述接收端接收发射端发射的信号帧，并构成接收信号矢量r的步骤包括:所述接收端从所述发射端接收N个信号帧，并构成NXl的所述接收信号矢量T = In1.1],---,rSA]
5.根据权利要求1所述的压缩感知OFDM帧同步方法，其特征在于，所述利用所述压缩感知矩阵A与所述接收信号矢量r完成相关运算处理，得到所述信号帧的压缩域中的帧同步点d的步骤包括: 利用所述压缩感知矩阵A与所述接收信号矢量r完成相关运算处理得到集合y= 取集合y中的各元素模的平方构成压缩域检验量集合 捜索所述压缩域检验量集合yabs中值大于第一预设门限Th，es的最小索引值作为所述压缩域中的帧同步点d。
6.根据权利要求1所述的压缩感知OFDM帧同步方法，其特征在于，所述根据所述压缩域中的同步点d，确定所述信号帧中的非压缩域中的帧同步点も的步骤包括: 根据所述压缩域的帧同步点d，构造所述非压缩域的索引集 从所述相关矩阵W中提取所述索引集d指示出的行，构成所述相关矩阵的子矩阵Wd ；利用所述子矩阵Wd与所述信号接收矢量r完成相关运算处理，得到集合yd= Wdr，取集合yd各元素模的平方构成非压缩域检验量集合yd，abs ； 在所述非压缩域检验量集合yd，abs中，捜索大于第二预设门限Th的最小索引值作为所述非压缩域帧同步点も。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的压缩感知OFDM帧同步方法，其特征在于，所述构造压缩感知矩阵A的步骤还包`括: 在所述接收端设置压缩感知矩阵存储区域，并将所述压缩感知矩阵A存储在所述压缩感知矩阵存储区域； 所述利用所述压缩感知矩阵A与所述接收信号矢量r完成相关运算处理，得到所述信号帧的压缩域中的帧同步点d的步骤还包括: 从所述压缩感知矩阵存储区域，提取所述压缩感知矩阵A。
【文档编号】H04L27/26GK103457899SQ201310381957
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】卿朝进, 王海滨, 董秀成, 张岷涛 申请人:西华大学