一种正交频分复用信号的同步捕获方法及接收端设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种正交频分复用OFDM信号的同步捕获方法及接收端设备，包括：在接收端将长度为N的OFDM信号中前或后一半序列与伪噪声序列相乘，计算定时度量函数；所述OFDM信号中训练序列为功率因子的开方乘以拼接序列；所述拼接序列通过将重复序列中前一个子序列乘以所述伪噪声序列得到；搜寻所述定时度量函数超过预定门限的最大值，该最大值所对应的采样点为定时估计点；在所述定时估计点处确定小数频偏估计值，对所述OFDM信号中所述定时估计点后长度为N的序列进行小数频偏补偿；将小数频偏补偿后的序列与所述训练序列在时域做循环移位互相关，搜寻最大值，得到整数频偏估计值。本发明可以实现更准确、更快速的同步捕获。
【专利说明】一种正交频分复用信号的同步捕获方法及接收端设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，尤其涉及一种正交频分复用信号的同步捕获方法及接收端设备。
【背景技术】
[0002]正交频分复用(Orthogonalfrequency division multiplexing, OFDM)是一种多载波技术，整个无线信道被划分成为多个子信道，每个子信道上传输一路载波信号，每个子载波上携带者信息。其频谱利用率高，实现简单，采用了自适应的调制方式，并且有较强的抗多径衰落能力，在现代无线通信中正在得到越来越广泛的应用。诸多无线标准，例如数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB-T)、局域网标准(IEEE802.11)、专用短程通信技术(DSRC)等，都采用OFDM作为物理层通信技术，并且由于其突出的优点，已然成为第四代移动通信关键技术之一。
[0003]同步对于所有的数字传输技术都很重要，而OFDM系统对同步偏差尤为敏感。由于OFDM子载波的频谱相互重叠，对载波的正交性有着极为严格的要求，同步性能的好坏直接影响着接收信号的性能。符号定时偏移会引起符号的相位旋转和符号间串扰，频率偏移会破坏子载波之间的正交性，从而致使系统的性能降低。
[0004]目前，许多文献提出了OFDM的同步算法，大致可以分为盲同步算法、半盲同步算法、非盲同步算法。这几类算法各有优势，适用于不同的场合。对于突发分组传输的OFDM系统，通常会采用自动重发请求(Automatic Repeat Request, ARQ)技术,对误报率和信道估计的准确度的要求有所降低。但由于子载波数目较少，适合利用训练序列进行快速同步，即非盲同步算法，且传输的分组时间短，对同步捕获的要求更高，通常要求单个训练符号内就能实现捕获，因此对算法的精确度和收敛速度都有较高要求。
[0005]现有的基于训练序列的OFDM常用同步算法有:
[0006]SC算法，利用两个OFDM符号形成的训练序列进行定时和频偏估计，这种方法频率偏移估计精度高，但由于循环前缀(Cyclic Prefix, CP)的存在，符号定时估计存在平顶，准确性不高。Minn和Park优化了 SC算法，但定时度量出现的尖峰太多，存在较大误差。文献[I] (F.ffu, M.A.Abu-Rgheff, Time and Frequency SynchronizationTechniques for OFDM Systems operating in Gaussian and Fading Channels: ATutorial, Proc.0f the8th Annual Postgraduate Symposium on the Convergence ofTelecommunications, Networking a Broadcasting (PGNET), June2007 )中米用了 Seung提出的定时算法，峰值尖锐，旁瓣较少，但频偏估计在频域进行，需要进行FFT变换，增加了算法的复杂性。文献[2](朱彦，张会生，骆艳卜.基于CAZAC序列的OFDM时频同步算法[J].计算机仿真，2009，V.2611:130-133)中利用 CAZAC (Const Amplitude ZeroAuto-Correlation,恒包络零自相关)序列的强相关性,采用加权的方法，定时准确，但在硬件量化处理时整数频偏估计方法受到影响。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种基于CAZAC序列的OFDM信号的同步捕获方案，可以实现更准确、更快速的同步捕获。
[0008]为了解决上述问题，本发明提供了一种正交频分复用OFDM信号的同步捕获方法，包括:
[0009]在接收端将长度为N的OFDM信号中前一半或后一半长度为N1的序列与长度为N1的伪噪声序列相乘，计算定时度量函数；
[0010]其中，N为接收端设备快速傅里叶变换/快速傅里叶逆变换的点数；Ni为N的一半；所述OFDM信号中训练序列的长度为N，所述训练序列为功率因子的开方乘以拼接序列；
[0011]所述拼接序列通过将重复序列中前一个子序列乘以所述伪噪声序列得到；所述重复序列由两个长度为N1的子序列构成，所述子序列由频域生成的长度为N1的恒包络零自相关CAZAC序列进行快速傅里叶逆变换后得到；或所述重复序列通过对频域生成的长度为N1的恒包络零自相关CAZAC序列进行两倍上采样插零后再进行快速傅里叶逆变换得到；
[0012]搜寻所述定时度量函数超过预定门限的最大值，该最大值所对应的采样点为定时估计点；
[0013]在所述定时估计点处确定小数频偏估计值，对所述OFDM信号中所述定时估计点后长度为N的序列进行小数频偏补偿；
[0014]将小数频偏补偿后的序列与所述训练序列在时域做循环移位互相关，搜寻最大值，得到整数频偏估计值。
[0015]可选地，所述CAZAC序列为:
【权利要求】
1.一种正交频分复用OFDM信号的同步捕获方法，其特征在于，包括: 在接收端将长度为N的OFDM信号中前一半或后一半长度为N1的序列与长度为N1的伪噪声序列相乘，计算定时度量函数； 其中，N为接收端设备快速傅里叶变换/快速傅里叶逆变换的点数A1为N的一半；所述OFDM信号中训练序列的长度为N，所述训练序列为功率因子的开方乘以拼接序列； 所述拼接序列通过将重复序列中前一个子序列乘以所述伪噪声序列得到；所述重复序列由两个长度为N1的子序列构成，所述子序列由频域生成的长度为N1的恒包络零自相关CAZAC序列进行快速傅里叶逆变换后得到；或所述重复序列通过对频域生成的长度为N1的恒包络零自相关CAZAC序列进行两倍上采样插零后再进行快速傅里叶逆变换得到； 搜寻所述定时度量函数超过预定门限的最大值，该最大值所对应的采样点为定时估计占.在所述定时估计点处确定小数频偏估计值，对所述OFDM信号中所述定时估计点后长度为N的序列进行小数频偏补偿； 将小数频偏补偿后的序列与所述训练序列在时域做循环移位互相关，搜寻最大值，得到整数频偏估计值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CAZAC序列为:
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于: 所述定时度量函数为
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述定时估计点处确定小数频偏估计值的步骤包括: 确定小数频偏估计值为:
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于: 将小数频偏补偿后的序列与所述训练序列在时域做循环移位互相关的结果为:
6.—种接收端设备，其特征在于，包括: 计算单元，用于将长度为N的OFDM信号中前一半或后一半长度为N1的序列与长度为N1的伪噪声序列相乘，计算定时度量函数；其中，N为所述接收端设备快速傅里叶变换/快速傅里叶逆变换的点数，N1为N的一半；所述OFDM信号中训练序列的长度为N，所述训练序列为功率因子的开方乘以拼接序列；所述拼接序列通过将重复序列中前一个子序列乘以所述伪噪声序列得到；所述重复序列由两个长度为N1的子序列构成，所述子序列由频域生成的长度为N1的恒包络零自相关CAZAC序列进行快速傅里叶逆变换后得到；或所述重复序列通过对频域生成的长度为N1的恒包络零自相关CAZAC序列进行两倍上采样插零后再进行快速傅里叶逆变换得到； 符号定时估计单元，用于搜寻所述定时度量函数超过预定门限的最大值，该最大值所对应的采样点为定时估计点； 小数频偏补偿单元，用于在所述定时估计点处确定小数频偏估计值，对所述OFDM信号中所述定时估计点后长度为N的序列进行小数频偏补偿； 整数频偏估计单元，用于将小数频偏补偿后的序列与所述训练序列在时域做循环移位互相关，搜寻最大值，得到整数频偏估计值。
7.如权利要求6所述的接收端设备，其特征在于，所述CAZAC序列为:
8.如权利要求7所述的接收端设备，其特征在于: 所述计算单元计算的定时度量函数为M(d) = |P(d)|2/(R(d))2；
9.如权利要求8所述的接收端设备，其特征在于，所述小数频偏补偿单元在所述定时估计点处确定小数频偏估计值是指: 所述小数频偏补偿单元确定小数频偏估计值为
10.如权利要求9所述的接收端设备，其特征在于: 所述整数频偏估计单元将小数频偏补偿后的序列与所述训练序列在时域做循环移位互相关的结果为:
【文档编号】H04L27/26GK103825859SQ201410086600
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】樊蓉, 苏明月 申请人:江苏物联网研究发展中心