一种基于前导符号差分相关的定时同步方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字无线通信传输技术领域，特别涉及在多径衰落信道下应用于OFDM 系统的一种基于前导符号差分相关的定时同步方法。
【背景技术】
[0002] 正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)是一种多 载波调制技术。OFDM能够提供大容量的信息传输，并解决了移动终端传输高速数据时无线 信道性能变差的问题，具有频谱利用率高，抗多径衰落等优点。OFDM适用于宽带卫星通信 信道下的高速传输，例如欧洲卫星标准DVB-SH设计了采用OFDM或TDM技术的混合地面与 卫星的通信标准。随着卫星通信体制的发展，卫星通信体制与地面移动通信体制的空中接 口问题成为下一步卫星通信体制研宄的关键内容。目前，地面移动通信体制LTE的上行链 路采用单载波频分多址复用（SC-FDMA)，下行链路采用正交频分多址复用（0FDMA)体制，将 0FDM、信道编码和HARQ技术相结合来克服发生在子信道上的深度衰落。
[0003] OFDM的基本原理如下：设输入的高速串行数据流信息速率是Rb，符号间隔是Tb = 1/Rb。经过串并变换（S/P)后，得到N路并行的子数据流，每个子载波上的信息速率降低为 输入数据信息速率的1/N，符号间隔扩展为原来的N倍，子数据流信息速率为Rb/N，符号间 隔是Ts=NTb。将N路并行的子数据流在N个并行的正交子载波上分别进行调制，经过并 串变换（P/S)后得到OFDM符号。假设无线信道的最大多径时延为，由于OFDM系统的 数据符号持续时间远大于，可以有效克服多径效应带来的频率选择性衰落的影响。在 此基础上，通过在每个OFDM符号前端加入循环前缀（CP)，且CP长度大于，就可以避免 多径信道产生的符号间干扰（ISI)和载波间干扰（ICI)。OFDM的调制解调可以通过快速傅 里叶变换及其逆变换（FFT/IFFT)实现。
[0004] 发送端基带OFDM符号第n个样值表示为
[0005]
【主权项】
1. 一种基于前导符号差分相关的定时同步方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 、在长度为N的滑动窗内，将OFDM接收机的时域接收信号r (η)与时域前导符号 X (η)共轭相乘得到乘积函数P (n，d)，具体计算公式如下： p (n，d) = r (n+d) X*(η)，η = 0, 1，…，N_l，d = 0, 1，…，MsXN ; 其中，d为滑动窗的当前滑动位置；N为一个OFDM符号的采样数;MsS每帧内存在的 OFDM符号个数； (2) 、对步骤（1)计算得到的乘积函数p (n，d)进行差分相关得到相关函数R(n，d): R(n，d) = p (n，d) · p*(n_l，d)，η = 1，…，N_l，d = 0, 1，…，MsXN ; (3) 、将步骤（2)计算得到的差分相关数据进行时域求和得到定时度量Ψ((1):
(4) 、采用滑动窗长内的接收信号的能量对步骤（3)计算得到的定时度量进行归一化， 得到归一化后的定时度量M(d):
(5) 、对归一化后的定时度量M(d)求取最大值，所述最大值对应的滑动窗当前滑动位 置d就是前导符号的起始位置估计值h即如果在d = Cltl时，M(d)取得最大值，则€ =名， 其中 dQ= 0, 1，…，MSXN。
2. 根据权利要求1所述的一种基于前导符号差分相关的定时同步方法，其特征在于： 在步骤（1)中，时域前导符号x(n)根据发送端采用MPSK或MQAM调制得到的频域前导符号 X(k)经过N点IFFT变换得到，其中，k = 0,…，Nu-I ;NU为有效子载波数，即频域前导符号 X (k)的长度，且Nu彡N。
3. 根据权利要求1所述的一种基于前导符号差分相关的定时同步方法，其特征在于： 在步骤（5)中，在d = dQ时，M(d)取得最大值Mmax，且Mmax彡λ，其中，λ为设定的阈值且 0 ^ λ ^ 1〇
4. 根据权利要求1所述的一种基于前导符号差分相关的定时同步方法，其特征在于： 在步骤（1)中，OFDM接收机的时域接收信号r(n)为经过多径衰落信道的信号，即： T-λ
J 其中，h(m)为多径衰落信道的冲激响应函数，m = 0, 1，…，L-I，L为所述多径衰落信道 的记忆长度，w(n)为多径衰落信道的热噪声，ε为多径衰落信道引入的符号定时偏差，V为 归一化的载波频率偏差。
【专利摘要】本发明提供了一种基于前导符号差分相关的定时同步方法，该方法应用于OFDM系统中，处理步骤包括：1、在滑动窗内将OFDM接收机的时域接收信号与时域前导符号进行共轭相乘；2、对滑动共轭相乘结果进行差分处理；3、差分相关数据求和计算定时度量；4、对定时度量进行归一化；5、搜索归一化度量值的最大值并确定前导符号的起始位置。本发明的定时同步方法的实现简单，且不要需要采用特殊的前导结构，应用范围更广；同等信道条件下性能优于传统符号定时同步算法；在接收机中采用差分相关的结构得到定时度量，其性能不受载波频率偏差的影响。
【IPC分类】H04L27-26, H04W56-00
【公开号】CN104735014
【申请号】CN201510065311
【发明人】马云思, 周三文, 闫朝星, 孙婉莹
【申请人】北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年2月6日