[發明專利]多輸入多輸出正交頻分復用系統時頻同步方法

有效

• 申請號: 201210202339.0
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102724158A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 劉龍偉;張海林;張嘉寧;李勇朝;趙力強
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及多輸入多輸出正交頻分復用(MIMO-OFDM)系統通信技術，是一種基于導頻的精確時間同步方法。本發明用于解決在高速運動信道環境下多輸入多輸出正交頻分復用系統的時間頻率同步問題。

背景技術

在多輸入多輸出正交頻分復用系統中，為了通信的正常進行，接收端需要對接收的信號進行時間同步，時間同步性能的好壞影響系統的整體性能。現有技術大都利用接收信號和訓練序列之間的相關性來獲得定時同步，由于多徑效應的存在，相關峰會有多個，判斷同步時應通過合適的算法選擇主徑。而當采用本專利技術時，多經只會造成峰值的平臺期變短，對峰值的大小影響不大，在多徑情況下，仍然可以獲得主徑的時間同步。

北京郵電大學、北京三星通信技術研究有限公司申請的專利“一種MIMO-OFDM系統的同步方法”(專利申請號200610136098，公開號CN1972271A)。該專利申請主要是將本地序列與接收到的序列進行相關運算，得到相關峰值及其旁瓣，找出主相關峰值位置作為時延位置信息，從而實現同步。該專利申請公開的設備和方法存在的不足是，對于序列較長的相關序列進行相關運算時，由于需要每個數據點時間進行一次相關運算，故其運算量很大，實現困難；并且時間同步的精確度不足，運算時間較長。另外，使用該算法無法完成頻率同步。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種解決多輸入多輸出正交頻分復用系統時頻同步的方法。本發明可以明顯減少運算量，解決了多輸入多輸出正交頻分復用系統在多徑移動信道條件下時頻同步較復雜的問題。

本發明實現的基本思路是，系統生成導頻和數據，接著針對不同的發送天線對導頻進行循環移位，進而產生所有天線的導頻數據，并組幀，然后導頻幀與數據幀共同組成發送數據，接收端首先對本次收到的信號進行延遲相關，利用延遲相關模值最大點的相角求出載波小數倍頻率偏移，完成小數倍頻率偏移糾正；然后對延遲相關得到的數據進行平滑濾波，根據濾波數據的變化趨勢尋找時間同步位置，再用時間同步位置從經過小數倍頻偏糾正的數據中提取出導頻序列和數據，該導頻序列和本地導頻序列分別做快速傅里葉變換，得到的兩個序列共軛相乘，對乘積做快速反傅里葉變換，得到時移信道序列，時移信道序列的時移除以導頻序列生成因子就得到整數倍頻偏估計，最后用整數倍頻偏估計的共軛乘以糾正過小數倍頻偏的數據，完成載波同步。

為實現上述目的，本發明實現的具體步驟如下：

1.一種多輸入多輸出正交頻分復用系統時頻同步方法，包括以下步驟：

(1)生成導頻數據

1a)在系統輸入輸出端的信號處理器中分別產生參數相同的自相關序列，將系統輸出端的自相關序列作為導頻序列，輸入端的自相關序列作為本地序列；

1b)將系統第m個輸出端口導頻序列的循環移位部分移動到該導頻序列前端，獲得系統第m+1個輸出端口的導頻序列；

1c)在導頻序列的前端附加該導頻序列的末尾部分作為循環前綴，獲得第一個導頻幀；

1d)在導頻序列的尾部附加該導頻序列的開頭部分作為循環后綴，獲得第二個導頻幀；

1e)將第二個導頻幀附加到第一個導頻幀尾部，獲得導頻數據；

(2)生成載荷數據

2a)在系統輸出端的信號處理器中產生一定長度的二進制數據，作為原始序列；

2b)將原始序列分組，并進行星座映射后生成調制信號；

2c)對調制信號做快速反傅里葉變換，得到正交頻分復用符號序列；

2d)在正交頻分復用符號序列的前端附加正交頻分復用符號序列的末尾部分作為循環前綴，獲得載荷數據；

(3)將載荷數據附加到步驟1e)中導頻數據的尾部，作為發送數據；

(4)獲得延遲相關數據

4a)將從系統輸入端接收到的數據任意位置起一個導頻序列長度范圍內的點作為第一序列；

4b)將第一序列后的一個導頻序列長度范圍內的點作為第二序列；

4c)求出第一序列的共軛和第二序列的內積，將內積結果作為延遲相關數據的一個點；

4d)對系統輸入端收到的所有數據依次進行步驟4a)、步驟4b)和步驟4c)操作，直到獲得完整的延遲相關數據；

(5)將延遲相關數據通過FIR濾波器，獲得濾波數據；

(6)獲得濾波數據變化趨勢

6a)將濾波數據中的任意一個點與微分長度后的點相減，獲得一個數據差；

6b)數據差除以微分長度，獲得濾波數據變化趨勢的一個點；